Главная / Текущий номер журнала / Наука. Производство / Элементоорганика. Прорыв в XXI век /

Элементоорганика. Прорыв в XXI век

Государственный научный центр РФ «Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений» (ГНЦ РФ «ГНИИХТЭОС») с момента организации (1945 г.) является единственным в России и СНГ комплексным научным центром по разработке научных основ, синтезу и созданию промышленной технологии элементоорганических соединений и материалов. В институте сосредоточены основные ведущие специалисты России и СНГ по проблеме элементоорганических соединений, создана высокоавторитетная научная школа по элементоорганической химии. Сегодня здесь работают 28 докторов и более 150 кандидатов наук, член-корреспондент РАН, академик и член-корреспондент РАЕН. Подробнее о деятельности института рассказывает его генеральный директор, профессор, доктор химических наук Павел СТОРОЖЕНКО. 

— Павел Аркадьевич, ваш институт активно работает на благо страны уже почти 60 лет. Это возраст зрелости и, конечно же, определенный рубеж для объективной оценки сделанного. Расскажите об основных, уже осуществленных, разработках. Для каких отраслей промышленности вы в основном работаете?

— По разработкам нашего института создан ряд наукоемких производств различных высокотехнологичных неорганических и органических продуктов. В ГНЦ РФ ГНИИХТЭОС разработаны научные основы, промышленная технология и реализованы в промышленности более 500 процессов, 90 % которых выполнены на уровне изобретений. За прошедшие десятилетия на основе разработок ГНИИХТЭОС создан ряд важнейших подотраслей химической и нефтехимической промышленностей, таких, как кремнийорганическая, алюминийорганическая и борорганическая. Освоены производства особочистых летучих гидридов, элементоорганических антидетонаторов моторных топлив, производство бора и гидридов бора, многих гидридов легких элементов, а также карбонилов металлов, биологически активных веществ и целого ряда других ценных продуктов.

Сочетание достоинств органических и неорганических веществ придает элементоорганическим соединениям уникальный комплекс свойств и делает их незаменимыми в авиационной и космической технике, электронике и радиотехнике, при создании химических материалов и продуктов, работающих в экстремальных условиях, в химическом и биологическом синтезе лекарственных средств, топливно-энергетическом комплексе, энерготехнике, точном машиностроении. ГНЦ РФ ГНИИХТЭОС имеет более 2000 авторских свидетельств и патентов РФ, 40 патентов запатентовано в 19 странах мира.

— На какой материально-технической базе осуществляется исследовательская работа ваших ученых? Сотрудничаете ли вы с промышленными предприятиями, с другими НИИ с целью внедрения своих разработок или расширения контактов?

— У нас создан единый комплекс, состоящий из научно-исследовательской части, проектного подразделения и завода со стендовыми, опытными установками и схемами для наработки малотоннажной продукции. Это позволяет решать в короткие сроки все необходимые вопросы от научного поиска до перехода к промышленной реализации разработок. Причем замечу, что развитие отечественной химии и технологии элементоорганических соединений сложилось таким образом, что в ГНЦ РФ ГНИИХТЭОС в последние десятилетия помимо прикладных работ ведутся в значительном объеме фундаментальные и поисковые исследования. Институт постоянно работает в тесном контакте с предприятиями, выпускающими и применяющими элементоорганическую продукцию. Научно-исследовательская часть нашего института располагает современной экспериментальной базой и приборным обеспечением, а также центрами физико-химических исследований, включая центр ЯМР-спектроскопии высокого разрешения. Наша опытная база имеет многоцелевые модульные схемы новейшего типа, которые позволяют проводить работы на современном уровне, нарабатывать партии новых продуктов и материалов и испытывать их.

ГНИИХТЭОС тесно сотрудничает со многими институтами Академии наук России, а также с ведущими ГНЦ, такими, как ВИАМ, ЦИАМ, целым рядом других предприятий, которые вносят большой вклад в развитие техники и технологий в России.

У института также образовались обширные международные научные, научно-экономические связи в области элементоорганической химии и технологии с ведущими зарубежными фирмами: это, например, Dow Corning, АТК, RTI, NREL (США), Wacker, Huls (Германия), Rhone-Poulenс (Франция), Rath AG (Австрия) и др. Институт выполняет большой объем работ по зарубежным контрактам.

— Участвуете ли вы в каких-либо государственных проектах или программах по вашей тематике?

— Элементоорганические продукты и материалы, разрабатываемые в нашем институте, незаменимы при выполнении более 20 государственных научно-технических программ РФ, в том числе таких, как «Новые материалы», «Наукоемкие технологии», «Технологии, машины и производства будущего», «Федеральная космическая программа России», «Российская Государственная программа электронной техники», «Создание новых лекарственных средств методами химического и биохимического синтеза» и др. Фундаментальные и прикладные работы в рамках ГНЦ РФ ГНИИХТЭОС включают решение ключевых вопросов в шести из восьми приоритетных направлений науки и техники РФ. В ряде направлений технологий и материалов наш институт является монополистом в России и занимает одно из лидирующих мест в мире.

— Что касается свободного рынка продажи ваших разработок за границу, то хотелось бы узнать, есть ли какие-либо ограничения в их экспорте, скажем, в интересах охраны государственной тайны?

— Разумеется. Ведь состояние научных исследований, технологии и объемы производства элементоорганических соединений в значительной мере определяют уровень технологического развития любой страны и ее технологическую безопасность. Реализация наших разработок за рубежом проводится в строгом соответствии с действующими в РФ правилами и нормами. История продаж лицензий и ноу-хау начинается с 1970 года и продолжается до настоящего времени. Важнейшими из них являются технологии перекиси водорода (Швеция, Польша, Чехословакия), алюминийорганических компонентов катализаторов (Болгария, Венгрия), кремнийорганических соединений (Китай), энергосберегающих легковесов (Австрия), а также целый ряд других высокотехнологичных и наукоемких разработок (США, Чехия). 

СПРАВКА
Тематика ГНИИХТЭОС охватывает:
— органические и неорганические мономерные и полимерные соединения кремния, германия, олова, свинца, бора, алюминия, магния, железа и др.;
— композиционные элементоорганические материалы, в т.ч. керамические;
— энергонасыщенные элементоорганические и неорганические материалы;
— материалы для электроники и оптики на основе кремния, бора, алюминия, германия, и др. элементов;
— биологически активные соединения кремния, германия, олова для сельского хозяйства и медицины.

— Расскажите хотя бы о некоторых ваших прогрессивных разработках.

— Очень интересна, например, бесхлорная алкоксисилановая технология получения особочистого полупроводникового поликристаллического кремния (БАС-процесс). В XXI веке в мире большую роль будет играть солнечная энергетика, базирующаяся на полупроводниковом кремнии, который преобразовывает солнечную энергию в электрический ток. Во многих передовых странах развитие солнечной энергетики стало одним из важных направлений государственной политики. Для обеспечения выпуска особочистого кремния мы разработали экологически чистый и экономически более дешевый процесс его производства, позволяющий получать продукт с высокими электрофизическими параметрами. Технология отличается возможностью получения ряда ценных попутных химических продуктов, находящих широкое применение в металлургической, резиновой и лакокрасочной промышленности.

Хотелось бы отметить наши энергосберегающие волокнистые оксидные легковесы. Мы разработали легковесы класса 1600–18000С, которые применяются для огнеупорной футеровки термического оборудования, экологически безопасной тепло‑ и огнезащиты помещений, корпусов всех видов транспорта, лифтовых шахт, коммуникационных коробов и т.д., наружной тепло‑ и огнезащиты аэрокосмической техники. Созданная технология обеспечивает получение экологически безопасных легковесных огнеупорных материалов с оптимальным сочетанием низкой плотности и теплопроводности с высокой прочностью и термостойкостью при низкой себестоимости изделий. При этом энергосберегающий эффект повышается на 30 %, вес конструкций снижается на 200 %, производительность футеровочных работ увеличивается в 1,5–2 раза;

Разработанные в ГНИИХТЭОС полиаддиционные кремнийорганические компаунды СИЭЛ — уникальные композиционные силиконовые материалы, полимеризуемые по механизму полиприсоединения или под действием УФ-излучения, способные к вулканизации как в открытых, так и в закрытых объемах, при любой толщине слоя, без выделения побочных продуктов, при комнатных или даже минусовых температурах и до температур порядка 250–3000С. Диапазон рабочих температур компаундов от минус 800С до 300–3500С. Областями их применения являются: электроника, электро‑ и радиотехника, авиация, волоконная оптика, медицина. Нами освоено опытно-промышленное производство более 50 марок компаундов СИЭЛ по специальной технологии. Материалы СИЭЛ отличаются высокой оптической и химической чистотой, биологической инертностью и полной нетоксичностью.

Особенно следует отметить использование СИЭЛ в медицине. Силиконовые гели и оболочки для изготовления эндопротезов, имплантируемых в тело человека, позволяют решать проблемы восстановительного эндопротезирования при челюстно-лицевых травмах и пластических операциях.

Технология изготовления силиконовых жидкостей для микрохирургии глаза разработана для лечения отслоения сетчатки глаза с использованием дешевых кремнийсодержащих тампонажных составов. Организован их выпуск в ГНИИХТЭОС. Эта технология позволила сделать такие операции доступными по цене даже для малоимущих. Полученные данные подтверждают высокую степень чистоты и высокое качество составов.

Также нами разработан магнитоуправляемый композиционный материал. Этот эластичный материал, относящийся к классу «smart materials» (интеллектуальный материал), способен под воздействием магнитного поля изменять свои размеры и форму, вытягиваясь и сжимаясь вдоль силовых магнитных линий. Кроме того, упругость и вязкость материала в магнитном поле возрастают. В однородных магнитных полях магнитоэластик проявляет эффект «памяти формы». После снятия магнитного поля магнитоэластик возвращается в исходное состояние. Это очень важно для создания различных типов датчиков, сенсоров, демпферов, уплотнительных систем.

Институт внес большой вклад в развитие химии германийорганических соединений, которые обладают широким спектром биологической активности, в том числе гипотензивным действием, и повышают иммунитет человека к вирусным и бактериальным инфекциям, включая туберкулез, и по предварительным данным обладают противоопухолевой активностью. Мы впервые в мире в содружестве с Санкт-Петербугской химико-фармацевтической академией разработали технологию получения биотехнологического женьшеня на средах, содержащих германийорганические соединения, и создали ряд препаратов на его основе. Они обладают более высоким профилактическим и лечебным эффектом, чем применяемые в настоящее время, и не дают побочных эффектов, а также обладают синергизмом при совместном применении с лекарственными средствами.

Начало XXI века — эпоха высоких технологий, дающих возможность создания новых материалов, обладающих комплексом таких свойств, как легкость, уникальная прочность и термостойкость, химическая устойчивость и др.

Мы занимаемся разработкой высокоэффективных источников водорода для топливных элементов, участвуя в решении проблемы перехода транспорта на экологически чистое топливо.

В институте проводятся исследования и разработки, направленные на выпуск целого ряда современных нанотехнологических объектов, в том числе элементов и устройств для микроробототехники, микросенсоров, микродвигателей и др.

Таким образом, наш институт активно работает над созданием технологий и материалов, способствующих переходу промышленности на инновационный путь развития.

Беседовала Алла ВИКТОРОВА