Александр Спиридонов: Наши исследования помогают преодолеть экстремальные условия Крайнего Севера

В условиях сурового Севера традиционные полимерные материалы часто не справляются с экстремальной нагрузкой, что приводит к поломкам техники и значительным затратам на обслуживание. Александр Спиридонов, ведущий исследователь лаборатории «Полимерные композиты для Севера» Института естественных наук Северо‑Восточного федерального университета, занимается разработкой новых композитных материалов. От него мы узнали о прорывных решениях, которые обещают повысить прочность и устойчивость оборудования, а также о планах на будущее, включая расширение применения инновационных разработок в различных отраслях.

— Александр, над чем работает ваша лаборатория?

— Мы занимаемся разработкой полимерных материалов конструкционного и функционального назначений для нужд добывающей, горной техники, автомобилестроения, машиностроения. То есть для того оборудования и машин, которые работают при экстремально низких температурах Крайнего Севера. Часто бывает так, что детали машин, сделанные из полимерных материалов, выходят из строя, приводя к простою техники и значительным экономическим издержкам. Это связано с тем, что
большинство материалов, которые производится мировыми производителями, не рассчитаны на суровые
условия, которые наблюдаются на Крайнем Севере и в Якутии, в частности.

Мы разрабатываем полимерные, композиционные материалы, температурная область применения которых значительно шире тех материалов, которые производятся в основном известными производителями. И они выдерживают низкие температуры вкупе с нагрузками, которые к ним применяются. Эти материалы могут быть подвержены дополнительным воздействиям различных агрессивных веществ: горюче-смазочных материалов, бензина, химикатов и т. д. Ну и, собственно, в прошлом году сотрудниками нашей лаборатории были разработаны пыльники ШРУС для широкого применения в различных автомобилях. Сейчас подписано лицензионное соглашение с российским производителем вездеходов — компанией «Звезда».

По лицензионному соглашению мы предоставили партию этих пыльников компании, и на данный момент они проходят испытания на вездеходах, которые находятся в экспедиции на Севере России. Представители компании прошли уже 10 тысяч километров и чувствуют себя нормально. По результатам окончания экспедиции, то есть данного цикла испытаний, этот материал будет изготавливаться либо у нас в Якутске, либо по лицензии на специализированном заводе.

— А полимеры — это пластик?

— Да, конкретно мы занимаемся разработкой полимерных материалов из сверхвысокомолекулярного
полиэтилена, тефлона, полиэфирэфиркетона, эластомеров, каучука, резины, полилактида для применения в медицине.

— Что вас вдохновило начать заниматься деталями для таких машин?

— В СВФУ сформировалась достаточно известная в России и в мире научная школа полимерного материаловедения. И, соответственно, я, как выпускник химического отделения Института естественных наук, после окончания ВУЗа присоединился к работе в нашей лаборатории, потому что это достаточно перспективное направление.

— Получается, что на Дальнем Востоке России этим занимаетесь только вы?

— Нет, на Дальнем Востоке России есть несколько научных школ. Одна из них у нас. Но конкретно
полимерными материалами, которые работали бы при низких отрицательных температурах, занимаемся
мы и КнАГУ. Это та школа, которая разрабатывает материалы для авиапромышленности.

— Какие методы вы используете в своих исследованиях?

— Мы проводим стандартные исследования по ГОСТу для пластиков. Определяем прочность, износостойкость пластика. Также у нас есть климатическая камера, в которой мы испытываем прочность пластика при отрицательных температурах до минус 70 градусов. Кроме этого, мы имеем
договорённость с полигоном в Тикси, где материалы перед внедрением проходят натурные испытания.

— Каковы наиболее значимые результаты ваших исследований?

— Пыльники, которые сейчас проходят испытания на Севере. Также у нас относительно недавно появилось новое направление — это разработка полимерных материалов медицинского назначения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Конкретно из него мы планируем изготовление вкладышей, в которых установлены пыльники.

Полимерный вкладыш эндопротеза тазобедренного сустава для суставных эндопротезов, которые выдерживали бы высокие нагрузки, которые возникают при эксплуатации в организме человека, были бы биосовместимыми, то есть не вызывающими отрицательную реакцию, находясь в организме человека. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен используется для разработки суставных имплантов, а именно для коленного и тазобедренного суставов.

Также новые технологии необходимы для разработки других пластиков, например, полиэфирэфиркетона, который используется для замещения костной ткани черепа. Это направление стало актуальным вследствие необходимости импортозамещения, поскольку в настоящее время имеются сложности с поставкой этих материалов из зарубежа.

— Есть ли взаимодействие между вашей областью и другими научными или практическими направлениями?

— Да, в современной науке невозможно без коллаборации с учёными из смежных областей, поэтому мы активно сотрудничаем с математиками из СВФУ, Московского университета по проекту моделирования
процессов формирования и разрушения полимерных композитов. Также сотрудничаем с другими математиками для применения нейросетей в анализе причастности характеристик полимеров. Работаем тесно в сотрудничестве с медиками, поскольку испытания материалов на биосовместимость проводятся на крысах. В последующем они уже будут проводиться на человеке, когда мы перейдём на клинические
испытания.

— Какую пользу ваша работа может принести обществу в целом?

— Наша работа очень важна с экономической точки зрения, так как в принципе нет материалов, которые бы выдерживали низкие температуры. Наше направление позволяет добиться значительной экономии ресурсов и средств. Очень актуальным является направление разработки полимерных материалов медицинского назначения, поскольку известно, что на Дальнем Востоке высокий процент населения, которое страдает артрозом, то есть у них в среднем быстрее изнашиваются суставы. Поэтому это направление является очень важным для нашего региона и для России в целом.

— Когда планируете начать клинические испытания?

— Доклинические испытания длительные, длятся несколько лет. Поэтому сейчас точно сказать нельзя. Это зависит от того, насколько успешными будут результаты доклинических испытаний.

— Какие у вас планы на будущее?

— Будем продолжать разрабатывать полимерные материалы, которыми мы уже занимаемся. Будем
искать новые направления, новые пластики для того, чтобы диверсифицировать наше научное направление. Будем расширять и углублять те знания, которые имеем сейчас о пластиках.

— Планируете открывать новые проекты?

— Да, обязательно будем запускать новые проекты с учёными из смежных областей: физиков,
математиков, медиков, биологов. Будем создавать новые коллаборации.

— Что вы посоветуете молодым учёным, которые только начинают свой путь?

— Я посоветовал бы молодым учёным пораньше найти своё направление, никогда не сдаваться, постоянно обучаться, чтобы успеть за научно‑техническим прогрессом. Ну, и всегда оставаться в тонусе, постоянно совершенствоваться и знакомиться с научными разработками со всего мира.