Ученые Омской области за минувший год серьезно продвинули науку – разработали новые транспортные средства, технологии, материалы, в том числе для Арктики.
8 февраля Россия отметила День науки. В связи с этим событием «Коммерческие Вести» решили узнать, какие научные работы омских ученых, над которыми они трудились в 2021 году, наиболее значимы для науки, прогресса, промышленности. Мы обратились к руководству крупнейших омских вузов и научных организаций и попросили их выбрать по три научные работы, отвечающие данным условиям. К сожалению, участие приняли не все.
По данным Омскстата, в 2020 году научные исследования и разработки в регионе осуществляла 41 организация. Исследовательскую деятельность вели 1,9 тыс. человек. В приоритете оказались технические науки: 77% омских ученых отдают предпочтение им. В области естественных и сельскохозяйственных наук трудится чуть более 18% научных работников, остальные ведут исследования в сферах гуманитарных, медицинских и общественных наук. Внутренние затраты организаций на научные исследования и разработки достигли 5,6 млрд. рублей. Преобладающая доля (78%) направлена на развитие технических наук.
Считается, что все свои главные открытия Исаак Ньютон сделал в течение двух лет во время вынужденных «чумных каникул» после окончания Кембриджского университета. Из-за эпидемии он переехал в деревню. Возможно, пандемия коронавируса тоже подарит миру новые открытия и изобретения.
ОмГМУ
Группа ученых Омского государственного медицинского университета, в составе которой Ольга ГАУС, Николай НИКОЛАЕВ, Юлия СКИРДЕНКО, Галия БИКБАВОВА, Татьяна КРОЛЕВЕЦ, Максим ФЕДОРИН, Александр ГОРБЕНКО и Кирилл АНДРЕЕВ под руководством ректора ОмГМУ, доктора медицинских наук, профессора, завкафедрой факультетской терапии и гастроэнтерологии ОмГМУ Марии ЛИВЗАН, разработала технологию здоровьесбережения коморбидного (имеющего два или более заболевания) больного гастроэнтерологического профиля на основе контроля приверженности.
Наиболее частыми причинами изменения дозы и схем терапии у таких больных, а также ее временного прекращения врачи признают патологию органов пищеварительного тракта. В результате исследования, выполненного учеными, стал очевиден масштаб проблемы: абсолютно все респонденты продемонстрировали недостаточный (менее 75%) уровень приверженности лекарственной терапии, медицинскому сопровождению и модификации образа жизни. При этом лишь каждый десятый имеет средний уровень приверженности, а остальные 90% – низкий. Недостаточная приверженность модификации образа жизни не позволит в полной мере отказаться от привычек, эффективно соблюдать диету, что необходимо для больных гастроэнтерологического профиля. Недостаточная приверженность лекарственной терапии станет проблемой при необходимости длительного приема лекарств.
Полученные в результате проекта новые знания станут основой для дальнейшего развития фундаментальных исследований в области социальных аспектов сохранения здоровья человека и для решения прикладных вопросов управления лечением коморбидных гастроэнтерологических больных в реальной клинической практике.
Над темой «Значение полиморфизма генов антиоксидантной системы в формировании хронических заболеваний легких у детей с бронхолегочной дисплазией (БЛД) в анамнезе» трудились Елена ПАВЛИНОВА, Ирина КИРШИНА, Екатерина КУРМАШЕВА, Наталья ВЛАСЕНКО, Александра МИНГАИРОВА, Ольга САВЧЕНКО, Анастасия ГУБИЧ, Гульнара САХИПОВА. Группа ученых установила, что формирование респираторных последствий БЛД было зарегистрировано у 53% детей, выздоравливающих после этой серьезнейшей патологии дыхательной системы. Были выявлены изменения в генотипе, приводящие к неблагоприятным последствиям и отягощающие бронхолегочную дисплазию у детей, особенно недоношенных. Это позволило прогнозировать течение этой очень серьезной, порой инвалидизирующей, патологии дыхательных путей. Разработан персонифицированный подход к раннему выявлению группы риска по формированию хронической патологии легких в исходе БЛД, что позволит проводить профилактические мероприятия в группе высокого риска.
Омский научный центр СО РАН
Говорят, что однажды выдающийся немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген получил письмо с просьбой прислать «несколько рентгеновских лучей с указанием, как ими пользоваться». Автор письма объяснял, что у него в грудной клетке застряла револьверная пуля, а на поездку к Рентгену времени нет. Физик оказался человеком с юмором, поэтому ответил на письмо так: «К сожалению, в настоящее время у меня нет икс-лучей, к тому же пересылка их – дело очень сложное. Считаю, что мы можем поступить проще: пришлите мне Вашу грудную клетку».
Не известно, приходится ли ученым Омского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук РФ сталкиваться с такими предложениями, но их исследования заслуживают пристального внимания. Группа ученых Омского научного центра представила разработку новых наноструктурированных материалов для высокочувствительных газовых сенсоров. Валерий БОЛОТОВ, Юрий СТЕНЬКИН, Надим ДАВЛЕТКИЛЬДЕЕВ, Константин ИВЛЕВ, Ирина ПОНОМАРЕВА, Егор КНЯЗЕВ и Иван ЛОБОВ разработали методы получения перспективных материалов для газовых сенсоров на основе многослойных наноструктурированных объектов – многослойных интегрированных пористых кремниевых структур, включающих мембраны, фильтрующие слои, слои, чувствительные к химическим реагентам. Интегрированные мембраны обладают селективностью в пропускании диоксида азота, а структуры на индивидуальных нановолокнах полианилин-углеродные нанотрубки показали высокую чувствительность к аммиаку на уровне следовых количеств газа. Разработка и оптимизация процесса получения интегрированных структур и дальнейшее соединение в едином чипе с микроэлектронным обрамлением создают основу для принципиально новых физико-химических и технологических решений для получения интегрированных наносенсоров нового поколения.
Также ученые Омского научного центра СО РАН занимались формированием перспективных нанокомпозитов на основе углеродных материалов, металлооксидных наночастиц, полианилина для химических источников тока. Валерий БОЛОТОВ, Юрий СТЕНЬКИН, Надим ДАВЛЕТКИЛЬДЕЕВ, Сергей НЕСОВ, Сергей ПОВОРОЗНЮК и Иван ЛОБОВ разработали способ повышения электрохимических характеристик электродного материала для суперконденсаторов и литий-ионных батарей на основе многостенных углеродных нанотрубок, технического углерода, оксидов металлов, полианилина. Модифицирование облучением композитов на основе углеродных нанотрубок и оксида олова обеспечивает увеличение удельной емкости в два раза за счет высокой дисперсии металлоксидных частиц на поверхности углеродного материала, а для электродов на основе облученных нанотрубок и полианилина наблюдается 70%-й рост удельной емкости за счет высокой пористости электрода. Результаты исследований процессов в графеновых слоях и углеродных нанотрубках при контролируемом введении радиационных дефектов и примесей, их термической перестройки открывают возможности получения наноструктурированных углеродных материалов и их слоев с заданными электрофизическими и электрохимическими свойствами для применения в качестве функционального материала для химических источников токов с улучшенными характеристиками.
Cовершенно в другом направлении науки трудится кандидат социологических наук Роман ЧУПИН. Им сформированы предложения по улучшению транспортно-логистической инфраструктуры региона, позволяющие значительно увеличить экспорт сибирской пшеницы в Китай и улучшить ценовую конъюнктуру. Поддержанный грантом Президента РФ проект «Транспортно-логистическая инфраструктура Юга Сибири в условиях экспортной экспансии российского зерна» включает анализ данных по 72 регионам с 2007 по 2021 год по совокупности параметров экспортного и производственного потенциалов. По результатам анализа разработана модель линейного классификатора, позволяющая с точностью до 96% спрогнозировать экспортный статус Омской области.
ОмГТУ
Ученые Омского государственного технического университета (профессор кафедры «Гидромеханика и транспортные машины» Виктор ЩЕРБА (на фото ниже), заведующий кафедрой «Нефтегазовое дело, стандартизация и метрология» Виктор ШАЛАЙ, доценты кафедры «Гидромеханика и транспортные машины» Евгений НОСОВ, Евгений ПАВЛЮЧЕНКО, Аблай-Хан ТЕГЖАНОВ, аспирант Андрей ЗАНИН) предложили концепцию создания принципиально новых конструктивных схем, компоновок и образцов источников энергии сжатых газов и жидкостей под давлением путем их объединения на единой платформе и с единым источником механической энергии. Такие машины получили название «Гибридные энергетические машины объемного действия». Они обладают функциями насоса и компрессора и способны выполнять их как совместно, так и попеременно. Изобретение актуально для таких сфер, как машиностроение, металлургия, нефтехимическая, пищевая, фармацевтическая промышленности и других.
Другие политехники – профессор кафедры «Физика» Сергей БЕЛИМ и доцент Илья ТИХОМИРОВ – трудятся над исследованием магнитных свойств ферромагнитных нанопленок на подложке. Его результаты могут найти применение при проектировании устройств спинтроники – радиоэлектронных приборов и устройств хранения информации. Существенный вклад в науку принесет оно и в рамках создания метаматериалов – искусственных материалов с новыми свойствами, создаваемых при помощи нанотехнологий. У разработчиков появится возможность управлять их магнитными свойствами, а также создавать приборы с меньшим энергопотреблением.
Также ученые омского политеха занимаются разработкой технологии создания полноразмерных емкостей для горюче-смазочных материалов на основе полимерного композита. Изобретение решит проблему загрязнения в районах Крайнего Севера, куда десятилетиями складируются стальные двухсотлитровые бочки. Пластиковая емкость может использоваться повторно, а в случае, если ее обратная транспортировка будет экономически нецелесообразна, она может стать топливом для обогрева без вреда для экологии. В ближайшее время макет комплекса по утилизации тары и несколько десятков опытных образцов будут переданы Министерству обороны РФ для презентации разработки на стратегических учениях «Восток-2022». Над данным проектом работали старший научный сотрудник НОРЦ «Политест» Григорий РУССКИХ, а также коллектив научно-исследовательской лаборатории «Парогазовые смеси в конструкциях ракет-носителей»: главный научный сотрудник Валерий ТРУШЛЯКОВ, научный сотрудник Ксения БРАЖНИКОВА, младшие научные сотрудники Павел ФАТЕЕВ, Юлия ИОРДАН и Денис ДАВЫДОВИЧ.
Омский ГАУ
Кандидат биологических наук Омского государственного аграрного университета Наталья ПОГОРЕЛОВА выявила и исследовала штаммы микроорганизмов, синтезирующие нанобиоматериал. Она предложила технологии по управлению свойствами создаваемого наномиоматериала, а также технологию промышленного производства. Разработка технологии получения нанобиоматериала на основе бактериальной целлюлозы ценна тем, что полученный нанобиоматериал обладает рядом уникальных свойств, которые позволяют использовать его в пищевой промышленности в качестве биологически активной добавки. Данный материал является основой для создания перевязочных средств нового поколения («умные» бинты), а также для создания имплантов внутренних органов (кровеносные сосуды, трахеи) и костных имплантов.
Доктор сельскохозяйственных наук Владимир ШАМАНИН в 2021 году работал над созданием многолетней пшеницы с антиоксидантными свойствами. На основе генетического потенциала диких злаков с использованием новейших методов генетики и селекции научный коллектив под руководством профессора ШАМАНИНА вывел новый сорт пырея крупнозерного (аналог многолетней пшеницы) с фиолетовой окраской зерна и антиоксидантными свойствами. Новый сорт имеет двойное назначение – он идет и на зерно, и на сено. Срок полезного использования сорта – 7 лет без пересева. Фиолетовая окраска зерна обусловлена высоким содержанием полезных веществ, микроэлементов и антиоксидантов, что позволяет получать из него продукты для функционального питания, в том числе для профилактики новой короновирусной инфекции за счет повышенного содержания цинка.
Доктор технических наук Елена МОЛИБОГА работала над темой «Применение сладких белков в производстве хлебобулочной и кондитерской продукции». Она подтвердила, что 1 грамм сладкого белка (содержится в тропических фруктах) по своим характеристикам может заменить 1 кг сахара. В рамках проведенных исследований изучена возможность замены сахара на сладкие белки при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий. Разработаны и внедрены технологии замены сахара сладкими белками при производстве конфет, пастилы, зефира, кондитерской выпечки. Лабораторные исследования подтвердили безопасность продукции со сладкими белками для людей, больных сахарным диабетом.
СибАДИ
Команда ученых Сибирского автомобильно-дорожного университета под руководством главы Центра компетенций по использованию вторичных ресурсов в строительстве доцента Александра ЛУНЕВА (на фото в самом верху) в 2021 году провела исследования, связанные с решением сразу двух проблем: экологической и экономической. Речь идет об обосновании замены естественного грунта отходами от деятельности ТЭЦ при строительстве дорожной сети.
Ученые провели опыты по заморозке, затеканию, оттаиванию отходов ТЭЦ, в том числе со смешением с химикатами, цементом и другими органическими и неорганическими веществами. Одним из перспективных объектов, где можно будет использовать данный материал, является Северный обход Омска. На сооружение земляного полотна там потребуется более 5 млн. тонн грунта, при этом для добычи требуемого объема песка в нашем регионе нужно около 10 лет. На омских ТЭЦ уже сейчас накоплено около 75 млн тонн золы и шлака. Исследования ученых СибАДИ показывают, что данные материалы не уступают по свойствам песку и могут быть альтернативными его заменителями. Их использование позволит разгрузить золоотвалы, снизить добычу природных материалов и сэкономить средства на строительстве. Использование золошлаков имеет большие перспективы в строительной отрасли: их можно применять не только при возведении новых дорог, но и при ремонте существующих, а также для рекультивации мусорных полигонов.
Кандидат технических наук Лариса КРАСОТИНА и доктор технических наук Сергей МАКЕЕВ при содействии сотрудников кафедры «Строительные конструкции» в 2021 году проводили аналитические и экспериментальные исследования несущей способности конструкций из сварных двутавров с поперечно-гофрированными стенками. Двутавр – это стальная балка, имеющая Н-образное сечение, она используется в несущих конструкциях строений, промышленных объектов, мостов и т. д. В настоящее время в России и за рубежом часто используются сварные двутавры с гофрированными стенками с различным очертанием гофров. Интерес к ним вызван возможностью существенного снижения металлоемкости конструкций. Для перекрытия больших пролетов необходимы двутавры с гофрированными стенками, имеющие значительную высоту. Встает вопрос о необходимости использования двутавров с отверстиями в гофрированных стенках для пропуска коммуникаций. Но официальных методик для расчета таких конструкций и рекомендаций по расположению, диаметру и окаймлению отверстий не существует ни в российских нормах, ни в евростандартах. Поэтому для решения данного вопроса СибАДИ и университет прикладных наук города Бохум (Германия) совместно провели экспериментальные исследования и разработали расчетные методики балок с поперечно-гофрированными стенками с отверстиями для пропуска коммуникаций. В 2021 году результаты исследований введены в проектную практику.
Команда ученых СибАДИ под руководством доцента кафедры «Строительные конструкции» Павла САМОСУДОВА разработала перспективные транспортные средства на основе воздухоопорной многокамерной оболочки с мягким каркасом и фаловой подвесной системы для условий Арктики. Они изготовлены в виде действующих моделей. Воздухоопорная многокамерная оболочка с мягким каркасом состоит из собственно оболочки и фаловой подвесной системы для крепления груза, а также вентиляторной установки, размещенной на оболочке или буксировщике, и системы автоматики наддува камер оболочки. Данные транспортные средства в условиях Сибири и Арктики позволят обеспечить экологическую безопасность регионов, они способны трансформироваться к разным характеристикам груза и условиям поверхности, по которой выполняется движение. Кроме того, они могут двигаться при разных погодных условиях, имеют грузоподъемность до 100-200 тонн. Предусмотрены варианты перемещения военной техники и радиоэлектронного оборудования. Процесс погрузки и разгрузки выполняется с помощью самого транспортного средства. В транспортном средстве есть и укрытие для работающих в сложных погодных условиях людей.
ОмГУ им. Ф.М. Достоевского
Доктор физико-математических наук, профессор Омского государственного университета им. Ф.М. Достоевского Павел ПРУДНИКОВ исследовал критические свойства мультислойных магнитных и спинвентильных структур первопринципными и Монте Карло методами. Он проводит исследование процесса магнитного фазового перехода, когда в системе появляется и исчезает намагниченность или магнитные свойства, например при изменении магнитного поля или температуры.
Мультислойные магнитные структуры лежат в основе считывающих головок жестких дисков на эффекте гигантского или туннельного сопротивления. Технология, основанная на высочайшей чувствительности электрического сопротивления, позволила в последние годы увеличить емкость жестких дисков на два порядка. Но сейчас человечество переходит к следующему поколению устройств: появились объекты так называемой спинтроники – это устройства, основанные на квантовом свойстве частиц, в том числе и электронов – то есть обладающие спином. И вот эти структуры группа ученых под руководством Павла ПРУДНИКОВА исследует различными методами. Это важная область не только науки, но и технологий. Ученые применяют два подхода: использование различного рода воздействий на магнитные среды позволяет сохранять и обрабатывать гораздо больший объем данных, увеличить скорость считывания или уменьшить размер устройства. Но может быть и качественный скачок, когда появляются новые технологии и новые устройства. И здесь можно говорить о новых, в том числе магнитных, материалах с особенными свойствами. Ученые стараются спрогнозировать материалы, обладающие новыми свойствами. Эти материалы могут быть не только технологичными, но и экологичными или возобновляемыми.
Доктор исторических наук, профессор ОмГУ им. Ф.М. Достоевского Татьяна СМИРНОВА и еще 16 специалистов из образовательных и научных учреждений Уральского, Сибирского и Дальневосточного федеральных округов в 2021 году работали над темой «Этнодемографические процессы в регионах Азиатской России: современная ситуация, прогнозы и риски». Азиатская Россия занимает 13 млн. 133 тыс. кв. км, или 77% всей площади страны. Но проживают на ней всего 37,8 млн человек, или 25,7% населения России (по оценке Росстата на 1 января 2019 года). Размещено население неравномерно, в основном на юге, полосой вдоль границы России и Транссибирской железнодорожной магистрали. Для всех регионов Урала, Сибири и Дальнего Востока характерно нарастание естественной убыли населения и восполнение этой убыли за счет мигрантов, преимущественно из других стран. В научной литературе эти вопросы не поднимались уже несколько десятилетий, в настоящее время актуальная информация о народонаселении Азиатской России и о протекающих на этой территории этнодемографических процессах отсутствует. Автор работы провела исследование, которое позволило дать характеристику современного этнического состава населения указанной территории накануне Всероссийской переписи населения. Исследование продолжается. Результатом реализации проекта станет комплексная характеристика этнодемографических процессов в азиатской части России. Научная значимость работы состоит в получении новых знаний о современном состоянии населения России, его движении, причинах, факторах и мотивах. Прикладное значение – в выработке практических рекомендаций для органов власти и институтов гражданского общества в сфере национальной, демографической и миграционной политики.
Доктор геолого-минералогических наук, профессор Ольга ГОЛОВАНОВА и аспирант кафедры неорганической химии Анна ЦЫГАНОВА работали над синтезом биокомпозитных материалов на основе фосфатов кальция. Изобретение ученых-химиков ОмГУ им. Ф.М. Достоевского представляет собой уникальный биокомпозитный материал, у которого не существует зарубежных аналогов. Он приближен к составу костной ткани человека и состоит из фосфатов кальция и полисахарида – альгината натрия, который в данном случае заменяет дорогой коллаген. Известно, что при повреждениях, переломах костей, заболеваниях зубов зачастую организму человека не хватает кальция и фосфора. «Мы хотели сделать такой материал, – говорит о своем изобретении профессор Ольга ГОЛОВАНОВА, – который мог бы быть не просто заменителем костной ткани, но и запускать выработку кальция и фосфора самим организмом, то есть послужить пусковым механизмом в процессе восстановления пораженного места». Новый биокомпозитный материал позволяет ускорить процесс сращивания костей человека при сложных переломах. На него ученые уже зарегистрировали патент.
ОмГПУ
Группа ученых Омского педагогического университета под руководством доктора филологических наук Натальи ФЕДЯЕВОЙ разработала методологические и лингводидактические основы формирования функциональной грамотности школьников как условие повышения качества общего образования. Они проанализировали теоретико-методологические компоненты по проблеме развития функциональной грамотности, на базе школ-партнеров ОмГПУ определили затруднения педагогов в данном процессе. Полученные результаты исследования можно применять в организациях общего образования для развития функциональной грамотности школьников.
Над методикой преподавания математики в общеобразовательной организации с учетом реализации моделей смешанного обучения трудились ученые ОмГПУ под началом кандидата педагогических наук Марины ДЕРБУШ. Они разработали теоретические и методические основы использования информационных технологий в процессе обучения математике, изучили опыт организации смешанного обучения математике в разных регионах РФ.
Доктор биологических наук Геннадий СИДОРОВ и кандидат биологических наук Наталья ПЛИКИНА в 2021 году проводили научные исследования объектов растительного и животного мира, занесенных в Красную книгу Омской области. Ученые работали на территории более восьми районов Омской области и провели оценку состояния популяций, составили перечень редких и находящихся под угрозой исчезновения растений и животных, а также перечень организмов, нуждающихся во внимании к их состоянию в природной среде. В 2025 году выйдет третье издание Красной книги Омской области, созданной по исследованиям научного коллектива ОмГПУ.
ЦНХТ ИК СО РАН
Кандидаты химических наук Центра новых химических технологий Института катализа Сибирского отделения Российской академии наук Дмитрий ШЛЯПИН и Вадим БОРИСОВ разработали катализатор для получения водорода. Летучесть и взрывоопасность водорода мешает его использованию в качестве экологически чистого и высокоэнергетического топлива. Именно водороду отводится главная роль в «зеленой» энергетике будущего – на водородном топливе будут передвигаться любые виды транспорта, включая космические ракеты. Хорошим вариантом связывания водорода является его взаимодействие с азотом с образованием аммиака. Аммиак производится сотнями тысяч тонн, легко транспортируется и превращается обратно в водород. Для превращения аммиака в водород нужен катализатор. Омские химики стремятся свести к минимуму в составе нового катализатора содержание драгоценных металлов за счет применения уникального углеродного материала сибунит (Сибирский углеродный носитель).
Кандидаты химических наук Ольга КНЯЖЕВА, Ольга КОХАНОВСКАЯ, доктор технических наук Ольга БАКЛАНОВА, доктор химических наук Александр ЛАВРЕНОВ и кандидат химических наук Наталья ЛЕОНТЬЕВА разработали специальную пигментную марку технического углерода для струйной печати. В 2021 году в ЦНХТ ИК СО РАН началась разработка специальной пигментной марки технического углерода в интересах компании ООО «Омсктехуглерод». В настоящее время подобные материалы не производятся на территории России. Чтобы придать техническому углероду свойства пигмента, проводится его предварительная химическая модификация. Специальная пигментная марка обладает уникальными красящими свойствами, необходимыми для производства тонеров и чернил для оргтехники, окрашивания волокон, текстиля, транспортных средств, зданий.
Кандидат технических наук Юрий СУРОВИКИН, Илья РЕЗАНОВ, доктор химических наук Александр ЛАВРЕНОВ, Сергей ПУЧКОВ, кандидат химических наук Анна СЫРЬЕВА разработали импортозамещающую технологию производства сверхэлектропроводного технического углерода.
На сегодняшний день сверхэлектропроводный технический углерод выпускают только за рубежом. Для придания высокой электропроводности ученые ЦНХТ ИК СО РАН подвергли отечественные промышленно выпускаемые марки технического углерода особой температурной и газохимической обработке. Технология получения специального технического углерода апробирована не только на лабораторном, но и на опытно-промышленном уровне. Технический углерод, обладающий сверхвысокой электропроводностью, необходим для накопителей энергии нового поколения – суперконденсаторов. Кроме того, разработанный материал востребован при производстве антистатических и электропроводящих пластмасс, резин, клеев и других полимерных композиций.
Ранее обзор был доступен только в печатной версии газеты «Коммерческие вести» от 9 февраля 2022 года.
