Проект «Инноваторы» выходит при поддержке ООО «Омсктехуглерод», высокотехнологичного предприятия, имеющего свой научно-технический центр и понимающего важность продвижения ученых, исследователей и разработчиков.
В марте 2025 года проект кандидата физико-математических наук, доцента кафедры общей и экспериментальной физики ОмГУ им. Ф.М. Достоевского Татьяны ПАНОВОЙ «Деградация поверхностных слоев магния и его сплавов в жидких средах после модификации мощным ионным пучком наносекундной длительности» получил поддержку РНФ. Почему важно управлять коррозией магния, какие перспективы перед прикладными науками открывает данное исследование, у Татьяны ПАНОВОЙ узнала обозреватель еженедельника «Коммерческие Вести» Анастасия ИЛЬЧЕНКО.
– Татьяна Викторовна, расскажите о вашей работе по деградации поверхностных слоев магния.
– Вообще цель грантового задания – повышение коррозионной стойкости магния и его сплавов. Эти материалы весьма полезны: они легкие, биосовместимые с живыми тканями. Но у них очень низкая коррозионная стойкость в жидких средах. А в человеческом организме много биологических жидкостей – кровь, слюна, слеза и т.д. Магний и его сплавы как материал для имплантатов, спиц, шурупов для скрепления костных повреждений начинают корродировать. Сегодня ученые многих стран работают над повышением коррозионной стойкости этих материалов различными методами. Их не так много. Во-первых, стойкость повышается при добавлении в магний легирующих элементов, но для человеческого организма некоторые легирующие элементы могут быть нежелательны. Во-вторых, при модификации поверхности таким образом, что на ней образуются какие-либо соединения либо происходят структурные изменения, препятствующие коррозии. Мы занимаемся как раз такой поверхностной модификацией с помощью уникального прибора – ускорителя ионов, который есть в ОмГУ.
– Что в нем уникального?
– Таких ускорителей в мире около десятка, и три из них – в России. Ускоритель позволяет генерировать и ускорять ионы углерода и водорода до энергии 250 килоэлектронвольт. Это очень много. Когда ионы попадают на поверхность, их энергия передается материалу мишени. При этом происходит внедрение ионов, образование соединений и выделение большого количества тепла. Поверхность нагревается настолько, что материал плавится и даже кипит. Толщина расплавленного слоя достигает единиц микрометров. А затем он практически мгновенно застывает.
– За счет чего?
– Действие пучка ионов на материал составляет 60 наносекунд. Расплавленный слой быстро остывает из-за отвода тепла в глубь образца. Высокая скорость охлаждения и возникающая ударная волна приводят к образованию на поверхности тонкого модифицированного слоя, который и препятствует коррозии. Наша задача – подобрать режимы облучения, при которых этот слой будет обеспечивать снижение коррозии магния в биологических жидкостях.
– Какие биологические жидкости вы используете?
– Разные. Самая простая – физраствор. Посложнее – раствор Рингера, который является аналогом плазмы крови. Мы хотим разработать технологию модификации магния, после которой он будет иметь высокую поверхностную коррозионную стойкость, чтобы с ее помощью можно было создать биоразлагаемые имплантаты. Если врачи спицей закрепили у человека сломанную кость, то, пока она срастается, спица должна потихоньку раствориться, тогда операцию по ее удалению проводить не надо. А магний для организма полезен, он используется в качестве БАДов, чтобы мышцы работали, проводимость нервных окончаний была хорошей, кости крепкими. Мы должны добиться, чтобы за счет поверхностной модификации, магний растворялся 1,5–2 месяца (вначале медленно, а затем быстрее), сколько обычно срастается кость. Проводим массу различных испытаний. Привлекаем студентов – магистров, бакалавров, чтобы показать им, как меняется материал во время облучения, какой слой формируется, какой у него химический состав, структура.
– Грант, который вы получили в 2025 году, является продолжением более ранней работы?
– Да, коррозией магния и его сплавов мы занимаемся четвертый год. До этого у нас был грант РНФ, в котором мы изучали влияние облучения на атмосферную коррозию металлов. Интересно, что оба гранта основаны на предварительных результатах, которые мы случайно получили. В 2015 году мы изучали воздействие ионного пучка на магний. Облученные образцы пролежали на воздухе 8 лет, после чего мы обратили внимание, что они слабо подвержены атмосферной коррозии. При выполнении этого гранта мы получили интересные результаты, которые были опубликованы в высокорейтинговом зарубежном журнале Applied Surface Science. Новый грант посвящен более важной с практической точки зрения задаче – исследованию влияния облучения магния и его сплавов на их коррозию в физиологических средах.
– Сколько человек работает над грантом? На сколько лет он рассчитан?
– Над грантом РНФ и Правительства Омской области для малых научных групп работают четыре человека – два преподавателя ОмГУ и два студента магистратуры, которые на эту тему пишут диссертации. Грант рассчитан всего на два года. Ежегодно нам будут выделять по 1,5 млн рублей. Существенная часть средств пойдет на приобретение расходных материалов и комплектующих.
– Татьяна Викторовна, кроме осуществления исследовательской деятельности, вы преподаете. Какие дисциплины?
– Достаточно много, в том числе базовый курс – физику конденсированного состояния вещества. Он начинается с третьего курса. Кроме того, я преподаю и направленные на практическую деятельность предметы, например, физическое материаловедение читаю и физикам, и химикам.
– Сегодня часто говорят, что уровень преподавания физики в школах снижается и вузы от этого страдают. Чувствуется?
– К сожалению, да. Мы вынуждены на первых курсах вводить дополнительные занятия, чтобы подтянуть ребят по общей физике, математике и даже по русскому языку, поскольку школьных знаний оказывается недостаточно. Причины разные. Во многих школах на сегодняшний день отсутствуют учителя физики, математики, информатики. Такая ситуация во многих областях России. Но когда студенты доходят до третьего курса, я ловлю себя на мысли, какие у нас учатся неплохие ребята. Конечно, всегда есть те, кто приходит просто получить диплом, а не знания, но большинство внимательно слушают, готовятся, стремятся получить и теоретические знания, и практические навыки. И еще: мне кажется, года три назад произошел небольшой перелом в сознании и родителей, и студентов, многие поняли: нужен не просто диплом, а знания, чтобы устроиться на работу, где ты кроме нормальной финансовой составляющей сможешь получать и удовольствие. Это очень важно в жизни. Преподаватели уже почувствовали эти изменения.
– Как вы сами пришли в физику?
– Случайно. Собиралась поступать на исторический факультет университета. Раньше можно было подать документы только на один факультет. В то время в вузах было много агитаторов, которые зазывали на свои специальности, хотя конкурс везде был приличный. И когда я зашла в корпус, где принимали документы, там один парень очень громогласно и увлеченно рассказывал о радиофизическом факультете. Это был единственный факультет, который частично финансировался Министерством обороны, плюс там стипендия на 15 рублей была больше, чем на других. А в те времена это были приличные деньги. И я, несмотря на то, что готовилась к истории, подала документы на радиофизический факультет.
– Как же хорошо у вас в школе преподавали физику, что без подготовки смогли поступить!
– В советские времена такой нагрузки на школьников, как сегодня, не было. Образование выстраивали рационально, лишнего детям не давали. По физике мы изучали законы: как они формулируются, как применяются. На нашем курсе учились 125 человек, из которых всего 8 девушек.
– Интересная пропорция! Вы там, наверное, и замуж вышли?
– Да, мой муж обучался на нашем факультете, только на кафедре радиофизики, а я пошла на кафедру «Оптические и оптико-электронные приборы». В Омск мы приехали по распределению. Меня направили на завод имени Октябрьской революции. К тому времени у нас уже родился первый ребенок, и предприятие должно было выделить малосемейку. Но нам отказали – завод разрешил взять открепление в Министерстве обороны. В те годы каждый выпускник вуза был обязан отработать на предприятии, куда его направили. Когда в 1982 году я в Москве получила открепление, устроилась работать в Омский государственный университет. Мне нравится преподавать, люблю студентов, общаюсь со своими дипломниками. Среди них есть и те, кто трудится на предприятиях, в медицине, в педагогике, например, директорами школ. Наши бывшие выпускники часто обращаются с просьбами порекомендовать им студентов на работу. Но есть звездочки, которых я прямо вижу в науке.
Биография
Татьяна Викторовна ПАНОВА
Доцент, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей и экспериментальной физики ОмГУ им Ф.М. Достоевского
Татьяна Викторовна ПАНОВА родилась 18 июля 1958 года в поселке Коломинские Гривы Томской области. В 1981 году окончила радиофизический факультет Томского государственного госуниверситета. В 1982 году начала работать в Омском государственном университете им. Ф.М. Достоевского на физическом факультете старшим лаборантом. В 1998 году защитила кандидатскую диссертацию. После защиты была избрана доцентом кафедры общей и экспериментальной физики. В 2005 году получила звание доцента ВАК.
Замужем, двое детей, двое внуков.
Фото © Максим КАРМАЕВ
