Лаборатория структурно-механических исследований материалов на микро- и наноуровне

Расположение: ауд. 209, корп. 2
Телефон: +7 (342) 2-396-375
Электронная почта: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Страница лаборатории на сайте кафедры ВиЭМ
English version

Заведующий лабораторией
кандидат физико-математических наук, доцент
Илья Александрович Морозов

Научный руководитель
доктор физико-математических наук, профессор
Александр Львович Свистков

Лаборатория структурно-механических исследований материалов на микро- и наноуровне создана в 2012 г.

Лаборатория проводит научно-исследовательские работы по изучению структурных и физико-механических свойств поверхностей материалов (полимеры, композиты, горные породы, металлы, тонкие пленки и покрытия) на микро- и наноуровне; обрабатывает и анализирует полученные результаты; учебно-методические работы со студентами старших курсов.

Научное направление исследования структуры и свойств полимерных структурно-неоднородных материалов развивается как совместное ПГНИУ-ИМСС фундаментальное научное направление с привлечением средств различных грантов, которые подаются как от университета, так и от ИМСС (Институт механики сплошных сред УрО РАН). Руководитель данного научного направления д.ф.-м.н. Свистков А.Л., профессор кафедры ВиЭМ.

Лаборатория имеет в своем распоряжении уникальное оборудование по физико-механическому и структурному анализу материалов на микро- и наноуровне.
 

Оборудование лаборатории

Атомно-силовой микроскоп Dimension Icon (Veeco, США)
Исследование поверхности материалов на микро- и наноуровне: структурные, физико-механические свойства в широком диапазоне температур, а также в жидкости.

• Область сканирования: до 100х100 мкм.
• Макс. разрешение в плоскости xy: ~1…10 нм (зависит от используемых зондов).
• Макс. разрешение по оси z: < 0.1 нм.
• Проведение измерений в воздушной/жидкой среде.
• Термоконтроллер (проведение исследований при температурах от -30 до +150°C).
• Картирование электропроводности.
• Торсионный анализ (отклик материала при вдавливании зонда с подкручиванием).
• Наноиндентация твердых материалов (используется специальный зонд).
• Наномеханическое картирование.

Нанотвердомер NanoTest 600 (Micro Materials, Англия)
Механические испытания поверхностей. Прибор интересен геологам, механикам, физикам.

• Испытания на циклическое нагружение, удар, царапание.
• Исследование пленок, покрытий, композитов, металлов, керамик.

Ультрамикротом Leikaс интегрированной криоприставкой и прибором для изготовления стеклянных ножей (Германия)
Активное научное сотрудничество между кафедрой университета (в то время она называлась кафедрой Механики сплошных сред и вычислительных технологий) и Институтом механики сплошных сред УрО РАН полимерных нанокомпозитов  началось в 2012 году. Этому предшествовали многолетние тесные контакты как в области преподавательской деятельности (новые спецкурсы, привлечение студентов к современным исследованиям), так и в выработке планов формирования и развития на кафедре исследований в рамках нового перспективного научного направления. После приобретения университетом необходимого оборудования стали выполнятся экспериментальные работы, выигрываться совместные проекты кафедры и лаборатории Микромеханики структурно-неоднородных сред ИМСС УрО РАН (рук.д.ф.-м.н. Свистков А.Л.). Это были проекты РФФИ и Пермского края в конкурсе международных исследовательских групп. Помощь в становлении направления оказали научные связи с Институтом исследования свойств полимеров в Дрездене (Leibniz-InstitutfürPolymerforschungDresden e. V.) с группой исследователей под руководством профессора GertHeinrich. Этот институт неоднократно посещал руководитель научного направления А.Л. Свистков. В Дрездене проводили исследования в рамках данного научного направления выпускники кафедры Ужегова Н.И., Мохирева К.А., выпускник механико-математического факультета Пелевин А.Г. Опыт исследовательской работы в университете Сиднея получил выпускник кафедры Солодько В.Н. и работающие в настоящее время на кафедре инженеры Изюмов Р.И. и Беляев А.Ю.

Новым элементом в исследованиях стало расширение научных работ на эпоксидные волокнистые композиционные материалы (препреги) и их применение в условиях открытого космоса. Работы ведутся, начиная с 2015 года, в содружестве с бывшим выпускником Пермского государственного университета Кондюриным А.В. (Австралия). Развитию исследований в этой области посвящены выигранные проекты РФФИ и проекты в конкурсе международных исследовательских групп.

С целью поддержки направления исследований кафедры в области биосовместимости была выполнена серия работ по изучению материаловедческих особенностей формирования углеродных нанослоев на полиуретановых материалах во время ионно-плазменной обработки. Интерес представляла физика процессов и механические свойства нанослоя.

Некоторые итоги развития данного научного направления
Получено 10 свидетельств о государственной регистрации программ (№№ 2013617009, 2014617889, 2014617891,2014617899, 2014617903, 2016617944, 2016618005, 2016618006, 2016616240, 2018666776).
Получено 5 патентов на изобретение (№№: 2542092, 2548743, 2549841, 2552121, 2758100).
Опубликовано более 20 статей, которые индексируются в Web of Science Core Collection.
Существенный успех достигнут в моделировании особенностей работы атомно-силового микроскопа и использовании моделей для расшифровки получаемых в экспериментах результатов. Достигнуты важные результаты в построении определяющих уравнений вязкоупругих сред, работающих в условиях конечных деформаций, дающие более точное описание свойств, чем модели других авторов. Дано объяснение ряду наблюдаемых в экспериментах особенностей механического поведения материалов, причины которого оставались недостаточно изученными.

Планируемое развитие направления исследований
Лаборатория планирует продолжить работы по проектам, связанных с изучением процессов в материале и свойств полимерных композитов и нанокомпозитов.