Сегодня различного рода материалы, структурные элементы которых имеют так называемые наноразмеры, начинают широко применяться во всем мире для придания изделиям сверхтвердых и огнеупорных свойств, улучшения их электротехнических, магнитных, оптоэлектронных и конструкционных потребительских характеристик.

Проблемы создания наноматериалов и технологий их производства сегодня остро стоят перед многими странами мира, в том числе и Беларусью. В этих областях в рамках будущих научных программ Союзного государства ведется формирование перспективных тематик совместных исследований. Идет активный поиск сфер практического применения нано- и композиционных структур. Успешное освоение широкомасштабного производства наноматериалов позволит от лабораторных научных опытов перейти к промышленным технологиям их применения в ключевых отраслях — машиностроении, транспорте, электронике, энергетике. Белорусские и российские ученые уже много сделали в этом направлении.
МИКРОЛЕГИРОВАНИЕ
«ПРАВИТ БАЛ»
Микролегирование различных сплавов —
весьма актуально для получения новых материалов, обладающих улучшенными потребительскими свойствами, в частности — повышенными твердостью, электропроводностью, пластичностью. Учеными Физико-технического института НАН Беларуси и специалистами Научно-исследовательского физико-технического института Нижегородского государственного университета в рамках плана совместных работ на 2006—2010 гг. проведено комплексное исследование структуры и физико-механических свойств сплавов на основе меди, алюминия и магния. Перевод медных дисперсионно-твердеющих сплавов в наноструктурное состояние позволил получить микролегированные дисперсионно-твердеющие сплавы с твердостью по Виккерсу более 200 НV при электропроводности на уровне 90% IAСS. Выполненные из таких материалов, например, электроды контактной сварки, стенки кристаллизаторов, элементы электровакуумных приборов СВЧ-техники, шаровые аноды обладают высоким качеством. На микрокристаллических магниевых и алюминиевых сплавах достигнуты рекордные показатели сверхпластичности, что дает возможность существенно расширить их использование в машиностроении. Одновременно углублены теоретические представления об эволюции сильнофрагментированных структур при больших пластических деформациях и влиянии структурного состояния границ зерен на процессы предельного измельчения структуры нанокристаллических металлов и сплавов (В.Н. Чувильдеев, В.И. Копылов).
ПОЗИТИВНЫЙ ЭФФЕКТ ВЛИЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ
Известно, что целевое применение в различных отраслях промышленности наноструктурированных материалов с заданными физико-механическими свойствами обеспечивает новый уровень развития техники и технологий. Это связано, в част¬ности, с использованием принципиально новых составов конструкционных материалов и защитных покрытий для изготовления деталей машин и обрабатывающих инструментов, обладающих повышенными твердостью, модулем упругости, адгезионной прочностью, пониженными коэффициентом трения и шероховатостью поверхности. Специалистами Москов¬ского института стали и сплавов и Института общей и неорганической химии НАН Беларуси созданы новые электродные материалы на основе карбида титана, дисперсно-упрочненные наночастицами тугоплавких соединений. Как сообщают авторы разработки, введение в шихтовую смесь нанодисперсного компонента позволило снизить температуру спекания в среднем на 300—400 °С, скорость горения при этом уменьшена в 2—3 раза, существенно модифицировалась структура продуктов синтеза — средний размер зерен карбидной фазы уменьшился почти в 7 раз. Установлен позитивный эффект влияния наночастиц на прочностные характеристики и твердость исследуемых материалов (Ю.С. Погожев, Е.А. Левашов, В.В. Курбаткина, Т.М. Ульянова).
СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ
НАНОРАЗМЕРНОЙ ТОЛЩИНЫ
Учеными Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики и Объединенного института физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси впервые синтезированы пленки титаната бария-стронция методами высокочастотного плазменного осаждения с последующим бездефектным ионным реактивным распылением в атмосфере кислорода до наноразмерных толщин. Эти пленки, кристаллизующиеся на кремниевой подложке с зарождением кластеров с сегнетоэлектрическими свойствами, могут с успехом применяться для создания устройств нано- и микроэлектроники с требуемыми значениями эксплуатационных характеристик на больших площадях поверхности (10—100 см2). Специалисты тщательно изучали физические свойства пленок, полученных при распылении мишеней в атмосфере кислорода, аргона или смеси газов, в результате чего и стал реальностью процесс синтеза структурированных пленок сегнетоэлектриков наноразмерной толщины на кремнии (М.С. Афанасьев, А.А. Евдокимов, Н.Н. Новицкий, М.В. Пашкевич, А.И. Стогний).
НАНОТРУБКИ В ТРЕКАХ
БЫСТРЫХ ИОНОВ
Усилиями специалистов из Объединенного института физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси, Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Новосибирского государственного технического университета, Белорусского государственного университета и берлин¬ского Наhn-Meitner-Institute получены системы с углеродными нанотрубками в треках быстрых тяжелых ионов. Малые размеры, возможность при синтезе получать необходимую электропроводность и химическую стабильность делают перспективным их использование в наноэлектронике. Многочисленные эксперименты показали, что трубки обладают высокими эмиссионными характеристиками. На их базе могут быть созданы полевые электронные эмиттеры, электронные эмиссионные дисплеи, транзисторы. Кроме этого, на их основе можно получать накопители водорода, химические датчики и другие устройства. Ученые планируют провести широкомасштабные комплексные измерения электрофизических свойств данных структур с применением технологии «ТЕМРОS» —
«управляемый электронный материал с порами в диоксиде кремния» (В. Петров, А.В. Окотруб, А.Г. Куреня, А.С. Берлинский, Ю.А. Иванова, Д.К. Иванов, Е.А. Стрельцов, А.К. Федотов, Н.А. Каланда, Е.Ю. Канюков, С.Е. Демьянов, Д. Финк).
НАНОТРАНЗИСТОР С МАГНИТНОЙ ПОДСИСТЕМОЙ
Синтезированные на кремниевой подложке методом химического осаждения из паровой фазы массивы вертикально ориентированных углеродных нанотрубок, заполненных наночастицами железа (Fе), его карбида (Fе2С5) и цементита (Fе3С), по утверждению специалистов Саратовского государственного университета им. Чернышевского и Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, проявляют ферромагнитные свойства и перспективны для применения в гетеромагнитных микросистемах активного типа. Использование таких магнитно-функционализированных углеродных нанотрубок позволит создать магнитные наноэлектронные устройства, выполняющие функции нанотранзистора с магнитной подсистемой. Проведено изучение возбуждения СВЧ-колебаний в такого рода нанотрубках в микрополосковых устройствах для гетеромагнитных микро- и наносистем. Исследованы различные виды намагничений (А.А. Игнатьев, В.А. Лабунов, А.В. Ляшенко, А.В. Васильев, И.В. Митин, А.А. Маслов, Б.Г. Шулицкий, Е.Л. Прудникова).
Фотодетекторы, светоизлучатели и конверторы светового излучения — практические разработки белорусских ученых. Под руководством члена-корреспондента НАН Беларуси Сергея Гапоненко создан высокоэффективный узконаправленный преобразователь света, на который Ин¬ституту физики им. Б.И. Степанова выдан
евразийский патент №010503. Среди иллюстраций в описании изобретения —
схема спектрального конвертора света (синего и УФ) в более длинноволновое излучение (рис. 1); высокоэффективной спектральной индикаторной панели с узконаправленной угловой индикатриссой излучения (рис. 2), где 1 — пленка прозрачного ориентированно-структурированного макропористого материала, 2 — внедренные в макропоры центры свечения (например, квантоворазмерные нанокристаллы), 3 — кварцевая (или стеклянная, сапфировая) подложка, 4 —
оправа. Общая схема фотоприемника с улучшенной световой чувствительностью в ближней УФ-области спектра представлена на рис. 3. В его конструкцию введен спектральный конвертор света.