Разработки для жизни.

Одним из крупнейших структурных подразделений университета, в состав которого входит 14 кафедр является факультет «Нанотехнологий». «Нанотехнологи» ТГТУ уже успели зарекомендовать себя, как отличные специалисты своего дела на всероссийском и международном уровне. Ежегодно ведется разработка и представление на всевозможных научных конкурсах и конференциях десятков патентов, интеллектуальных продуктов, а так же результатов многопрофильных фундаментальных и прикладных научных исследований, определяющих общий потенциал факультета в целом. Я  решила познакомить Вас лишь с каплей разработок, в научном океане проделанных на факультете работ и открыть очень интересный и полезный мир «нанооткрытий».

Таунит:   В 2004 году на кафедре «Техника и технологии производства нанопродуктов», возглавляемой д.т.н., профессором А.Г. Ткачевым, началась разработка углеродного наноматериала «Таунит», который обладает рядом уникальных свойств. Например, добавление УНМ серии «Таунит» в смазочные материалы позволяет восстанавливать изношенные детали узлов трения различных механизмов, снизить электропотребление до 15%, увеличить в 1,5-2 раза межремонтный срок, уменьшить вибрацию и нагрев;  наноматериала лаки и краски повышается прочность покрытия, антикоррозионные свойства, гидрофобность поверхностей; применение сверхмалых добавок вещества повышает в 1,2-2 раза прочность бетона, температуроустойчивость, снижает трещинообразование; присадки к топливу увеличивают октановое число на 9-13 единиц.   В настоящее время единственным производителем в России данного материала является ООО «НаноТехЦентр», созданный на базе университета, который активно сотрудничает более чем с 200 зарубежными, и российскими партнерами. Уже реализованы четыре реактора синтеза УМН серии «Таунит»:  Владимир, Житомир (Украина) и два в Токио (Япония). Ведутся переговоры о поставке оборудования в Чехию и Индию. На данный момент основная задача, которая стоит перед разработчиками – создание производства продуктов на основе углеродного наноматериала, которые можно реализовать, как конечный продукт.

Чистая вода в каждый дом:   В декабре 2010 г. постановлением Правительства РФ на 2011-2017 гг. утверждена Федеральная целевая программа «Чистая вода».  Ее смысл – обеспечение населения питьевой водой, соответствующей требованиям безопасности и безвредности, за счет модернизации систем водоснабжения, водоотведения и очистки сточных вод. В этой связи кафедра «Природопользование и защита окружающей среды», возглавляемая д.т.н., профессором Н.С. Поповым, и Управление международных связей при поддержке Европейской комиссии разработали и реализовали в 2009-2012 гг. проект новой проблемно-ориентированной магистерской программы подготовки специалистов по технологиям управления водными ресурсами. В подготовительный период в ТГТУ была создана новая лаборатория по мембранным технологиям очистки загрязнения вод, разработан учебно-методический комплекс, а так же был разработан блок специальных дисциплин и написаны учебные пособия. Пилотная группа магистров ТГТУ из 11 человек в этом году успешно завершила свое обучение по новой образовательной программе, отвечающей требованиям Федерального государственного образовательного стандарта 3-го поколения и требованиям Болонского процесса. В июне в работе Государственной аккредитационной комиссии примут участие эксперты из Италии, что даст возможность более объективно оценить качество подготовки экологов в нашем университете.

Продукты для здорового питания. Рацион современного человека сегодня вполне достаточен по калорийности, но не в состоянии покрыть потребность организма в витаминах, минеральных и других биологически активных веществах. На кафедре «Технологии продовольственных продуктов» и ее филиалах стараются расширить ассортимент продуктов функционального назначения (проще говоря, имеющие лечебные или регулирующие свойства) для различных групп населения.  Так, совместно с ОАО «Кондитерская фирма «ТАКФ» разработаны рецептуры и технологии кондитерских изделий с использованием овощных и плодово-ягодных порошков, лекарственных и пряно-ароматических трав. Использование таких добавок, позволяет частично или полностью отказаться от синтетических вкусоароматических и красящих веществ, а также снизить себестоимость продукции.

Научным коллективом, включающим специалистов предприятия, преподавателей, аспирантов, магистрантов, студентов разработаны система автоматизированного расчета и оптимизации рецептур продуктов питания Multifaz; проекты технической документации на производство желейных конфет, обогащенных экстрактом крапивы и аскорбиновой кислотой («Цветик-семицветик»); сбивных конфет и конфет с комбинированными корпусами с добавлением порошков моркови и тыквы («Оранжевое небо») и др.

Полимеры:    В настоящее время на кафедре «Переработка полимеров и упаковочное производство» активно ведутся работы по созданию технологий переработки отходов в новые сырьевые компоненты, которые при этом были бы энергосберегающими. Полимерсодержащие отходы активно применяются в дорожном строительстве, где они могут быть использованы без предварительных процессов их отмывки и сушки, существенно удорожающих утилизацию. Перерабатываемые полимеры используются в качестве модификаторов нефтяных дорожных битумов, и тем самым придают последним недостающие свойства эластичности, тепло- и морозоустойчивости. Научные исследования позволили разработать процесс утилизации, позволяющий снизить энергетические затраты при вторичной переработке отходов, а также создать экспериментальный стенд, который позволяет исследовать непрерывный процесс утилизации полимерных материалов и определять геометрические размеры оборудования.  Внедрение данной технологии утилизации полимерной тары и упаковки с получением вторичного сырья позволяет использовать оборудование, которое имеется на любом предприятии по переработке полимерных материалов. Кроме того, возможно снизить энергетические и трудовые затраты на процесс за счет исключения дробления и сушки материала, а это, в свою очередь способствует повышению конкурентоспособности отечественной продукции на внутреннем и внешнем рынках.

Расчеты теплообменного оборудования: Процессы теплообмена находят широкое применение в химической, нефтеперерабатывающей, энергетической, металлургической и пищевой промышленности. В химической промышленности на долю теплообменного оборудования приходится 15-18%, а в нефтеперерабатывающей – до 50% от всего оборудования. Сотрудниками кафедры «Автоматизированное проектирование технологического оборудования», возглавляемой д.т.н., профессором В.А. Немтиновым, была разработана система Heat Exchangers Design, которая предназначена для выполнения автоматизированных тепловых расчетов основных типов промышленного теплообменного оборудования. Результатом теплового расчета является площадь поверхности теплообменника, необходимая для обеспечения заданного теплового потока. Уникальность данной программы заключается, в том числе, в наличии электронного справочника теплофизических свойств основных рабочих сред и теплоносителей. От пользователя требуется лишь выбрать вещество в базе данных, а все его необходимые для расчета теплофизические свойства будут заданы автоматически. Это значительно сокращает время работы, и освобождает человека от рутинного ввода каждого требуемого параметра. Сегодня система Heat Exchangers Design функционирует в конструкторском отделе ОАО Пигмент, г. Тамбов, а также активно используется магистрантами и студентами кафедры в учебной и научной деятельности

Будущее за химией: По словам заведующей, кафедры «Химические технологии органических веществ», Альбины Ивановны Леонтьевой, основной вектор развития цивилизации – это химия, взаимодействие атомов элементов в которой пока не осознано и не понято. Органическая химия – основа основ жизни на земле,  главным продуктом, которой является человек. С рождения в нашем организме все процессы протекают близко к идеальным, свидетельством чего являются красивые волосы, блестящие глаза, шелковистая кожа, но когда в этот реактор (человека) поступают искаженные элементы, ход химических процессов нарушается, и в итоге мы имеем секущиеся волосы, целлюлит, рак и т.д. Как только мы поймем, атомную структуру элементов и специфику процессов атомно-молекулярного уровня, появится возможность создать живую химию комфортную для человека. Характерной чертой современной химии является огромное количество отходов. В живой природе такого нет. Природа рождает продукты и не нужное сама утилизирует. Нужно постараться понять, как природа создает безотходное производство, в первую очередь, используя «правильные» процессы, например  аннигиляцию (применение античастиц). Основное внимание сотрудников кафедры приковано к изучению процессов с использованием ноноструктур, где в природе и в каком количестве они содержаться. Альбина Ивановна уверяет, что при затрате необходимого количества энергии и при наличии точной информации можно производить абсолютно любую материю, то есть продукты, которые до этого времени мы не знали или даже не могли предполагать, что когда-то они появятся. На кафедре активно ведутся разработки технологий сегодняшнего дня с использованием наноструктур (наноактиваторы, нанокатализаторы). В последние годы были разработаны: пигменты и красители, отличающиеся мощной калористикой; новые отбеливатели; высококачественные, удовлетворяющие всем нормативным характеристикам и обеспечивающие экологичность виды топлива; удалось повысить теплотворность сжигания природного газа до 20-25%; повысить эффективность и глубину переработки нефти; а главное, но и самое важное, продвинуться в познании генома человека. Познав человека – как основу химических и энергетических процессов на Земле, сможем их воссоздать и вне его.

Только вперед: Несмотря на то, что кафедра «Химия наноматериалов», как самостоятельное подразделение, функционирует в нашем университете совсем недавно, сотрудники и студенты уже успели добиться немалых успехов в научной и учебной деятельности. Одним из перспективных и эффективных направлений научной работы кафедры является решение теоретических задач наноматериаловедения. А в них один из важнейших аспектов исследования – создание наносостояния вещества и управление им, когда достигаются истинные наноразмерные эффекты. Второе направление – рациональное природопользование. Тамбовская земля очень богата глинистым минералом – глауконитом. Это, буквально, «золотой песок», запасы которого в нашей области составляют 5% от мировых. Глауконит – великолепный сорбент для очистки сточных и промышленных вод. Уже сегодня есть возможность с его помощью очищать воду от ионов меди, кадмия,  железа и фенола. Главное достоинство этого материала – его экологичность, полифункциональность и низкая себестоимость. Основной же вектор работ сотрудников кафедры направлен на утилизацию отработанных моторных нефтяных масел, которых в нашей стране ежегодно скапливается порядка 40 млн тонн, и до сих пор никто не знает, что с ними делать.   На данный момент подана заявка на получение премии правительства РФ в области науки и техники по этому направлению. Разработано  14 технологий утилизации таких масел, в том числе, и получение нового поколения антикоррозионных материалов, острый дефицит в которых испытывает наша страна. Вообще разработка методов защиты металлов от коррозии является одним из основных направлений работы кафедры, в том числе, и с использованием наноматериалов. По словам заведующей кафедрой, д.х.н., профессора Натальи Владимировны Шель, в перспективные планы кафедры входит:  совершенствование методов обучения студентов, активное сотрудничество со школами,  занятия самообразованием (уже сегодня весь коллектив изучает английский язык), дальнейшее развитие научной школы и научно-образовательного центра при кафедре, оснащение новой химической лаборатории, создание методических пособий и публикация научных статей по тематике работы кафедры.

Уникальная специальность: В 2003 году на кафедре «Технологические процессы и аппараты» («Процессы и аппараты химической технологии»), которая являлась одной из базовых инженерных кафедр ТГТУ (ТИХМА), была открыта специальность «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика». Ее отличительная особенность заключается в том, что сфера знаний, которые получают студенты, применима практически в любой перерабатывающей отрасли промышленности. На сегодняшний день основными  предприятиями, где работают выпускники кафедры «Технологические процессы и аппараты» являются ОАО «Пигмент», ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец» им. Н.С.Артемова», ОАО «SPI-group» (Талвис) и ОАО «Корпорация «Росхимзащита». Последнее занимается средствами жизнеобеспечения человека в замкнутых объемах, это кабины космических кораблей, подводные лодки, кабины сверхзвуковых истребителей и т.п. Интересный факт: первый космонавт Ю.А. Гагарин, во время своего первого полета в космос дышал именно тамбовским кислородом, и до сих пор наши и американские космонавты совершают космические полеты, используя наш кислород. В разработки Корпорации вносят свой вклад студенты и аспиранты кафедры. Еще одной особенностью является построение учебного плана, который состоит из  трех основных блоков: технологии (для студентов, которые проявляют склонность к химии), оборудование (для тех, кого привлекает «железо») и информационные технологии. Основные научно-исследовательские работы сотрудников, студентов, магистров и аспирантов кафедры направлены на изучение мембранных технологии (которые позволяют разделять или концентрировать вещества, получать продукты без примесей, а также защищать окружающую среду); адсорбционных процессов (в ходе которых из среды избирательно удаляются отдельные компоненты, что можно использовать, например, для очистки воздуха); сушки и термообработки в химической и пищевой промышленности. По словам зав. кафедрой – д.т.н., профессора Натальи Цибиковны Гатаповой основной целью работы кафедры является качественная  профессиональная подготовка студентов, тем более что этому способствуют такие факторы как: наличие оборудованных учебных и научно-исследовательских лабораторий, а также неравнодушный и высококомпетентный преподавательский коллектив.

Автор: Юлия Логачева, ССО-21