Поиски перспективных материалов для применения в энергетике станут проще и быстрее. Ученые Новосибирского государственного университета создали специальную программу, которая позволяет ускорить процесс выбора необходимых веществ в десятки раз.
Программу для обработки спектров электрохимического импеданса углеродных наноматериалов разработали сотрудники центра НТИ по новым функциональным материалам (ЦНФМ) НГУ. Она уже прошла регистрацию в Роспатенте.
Программа предназначена для обработки и анализа данных, которые получаются в результате исследования спектров электрохимического импеданса электрохимически активных материалов. Ее особенность в том, что она оценивает не только сопротивление вещества при пропускании через него тока, но и процессы, которые происходят на границе раздела фаз между электродом и электролитом.
Как говорят разработчики, подобные программы уже существуют в других странах, но преимущество российского софта в том, что он, во-первых, автоматизирует процесс обработки данных, в отличие от зарубежных аналогов, во-вторых, позволяет ускорить работу в десятки раз. Если с помощью других программ на обработку каждого спектра затрачивается по 15-20 минут, то новосибирская разработка позволяет получить до 50 спектров за день, а обработать их за те же 20 минут.
Программа применяется для анализа углеродных наноматериалов, в частности многостенных углеродных нанотрубок. Они, в свою очередь, используются при изготовлении Li-ion аккумуляторов, суперконденсаторов, различных сенсоров и других элементов, которые в дальнейшем применяются в самых различных отраслях промышленности, в том числе и в энергетике.
Таким образом, программа Центра НТИ поможет быстрее разработать новые материалы, которые позволят повысить характеристики различных компонентов, в том числе понизить их стоимость и увеличить долговечность.
От лаборатории к промышленности
Программу разрабатывали три года, и сейчас она используется для нужд самого ЦНФМ. Как говорит руководство Центра, в перспективе возможна ее передача партнерам, которые займутся внедрением разработки в реальной промышленности.
Не исключено, что программу начнут активно применять в других российских научных центрах, вузах и промышленных лабораториях, которые работают в сфере разработки новых материалов.
Ключевое преимущество новосибирской разработки – кратное ускорение процесса поиска новых материалов, что позволит быстро отсеять неперспективные образцы.
В том случае, если программа докажет свою эффективность в реальных условиях, с учетом ее более высоких характеристик по сравнению с зарубежными образцами она может быть превращена в экспортируемый продукт, пользующийся высоким спросом за пределами России.
В контексте российских трендов
Разработка НГУ – это часть устойчивого тренда развития российского материаловедения с активным внедрением цифровых технологий.
В 2023 году ученые Российской академии наук создали композит на основе углеродных нанотрубок, который способен накапливать в 5 раз больший заряд, чем ранее применявшиеся аналогичные материалы. В 2024 году ученые Санкт-Петербургского госуниверситета совместно с коллегами из Омского государственного технического университета разработали метод соединения многостенных углеродных нанотрубок, который упрощает и удешевляет процесс создания суперконденсаторов. В 2025 году «Росатом» объявил о планах создать порядка ста новых продуктов в рамках федерального проекта «Технологии новых материалов и веществ».
Вклад в технологический суверенитет
Программа новосибирских ученых позволит ускорить разработку более эффективных накопителей энергии, промышленных сенсоров, более емких аккумуляторов. Для России в целом создание подобных цифровых инструментов, превосходящих по характеристикам зарубежные аналоги, не только снижает зависимость от импортного ПО, но и сокращает время создания собственных материалов для критически важных отраслей.
Евгений Александров - директор центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества»Мы должны за счет инструментов цифрового материаловедения ускорить разработку перспективных материалов и внедрение новых в реальный сектор экономики. Использование компьютерного моделирования и машинного обучения при проектировании структуры и технологии изготовления композитных материалов с требуемыми свойствами экономит время и финансы. Идя по этому пути, мы выигрываем конкуренцию с другими странами за рынки перспективных материалов