Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН – один из лидеров среди научных учреждений страны в области реакционной способности твердых тел и материаловедения. Проводит фундаментальные и междисциплинарные исследования, разрабатывает перспективные наукоемкие технологии, создает новые материалы, в том числе в интересах обороны страны и безопасности государства. Часть из этих вопросов представители научной общественности страны будут рассматривать в рамках ежегодного флагманского события – Форуме будущих технологий, где будут представлены технологии и инновационные научные разработки, определяющие вектор развития отраслей экономики на ближайшие годы.
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН переступил 80-летний рубеж. Свою лепту в экономику страны он вносит практически с самой организации в 1944 году. Вклад ученых института не только в годы Великой Отечественной войны, но и во все последующие десятилетия – достойный подарок к 80-летию Великой Победы, этот юбилей наша страна отметит в нынешнем году.
С началом научной деятельности здесь работали над развитием химических технологий. Просторы Сибири содержат огромное количество сырьевых ресурсов для черной и цветной металлургии, химической и строительной промышленности, поэтому Институт был нацелен на разработку научных основ технологических процессов для переработки минерального и лесохимического сырья. Сотрудники Института проводят исследования по изучению сульфатных и содовых озер, поиску новых источников получения алюминия из местных видов сырья. Тематика интересов включает изучение сибирского глиноземного и силикатного сырья и его использования, исследование каменных углей сибирских месторождений, извлечение лития из минерального сырья и др.
– Одним из направлений для Института стали разработки в области механохимии. Свое развитие получили работы по изучению реакционной способности твердых веществ, механизма твердофазных реакций, механохимии и целенаправленному созданию новых материалов нетрадиционными методами. Так в Институте определилось сразу несколько перспективных направлений научного поиска.
Фундаментальные исследования вывели наш коллектив в лидеры российской и мировой науки в области химии твердого тела и механохимии, и в 1997 году Институт получил современное название – Химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ), – отметил Александр Петрович Немудрый, директор Института, д.х.н., чл.-корр. РАН, известный специалист в области химии твердого тела и материаловедения.
Фундаментальные исследования Института направлены на изучение механизмов химических реакций и разработку физико-химических методов управления химическими процессами; получение и изучение свойств органических, неорганических и композитных материалов; разработку физико-химических методов исследования твердофазных процессов.
В Институте получили развитие исследования в области высокотемпературных композиционных материалов, которые привели к созданию наноструктурированных покрытий углеродных и кремниевых волокон, заложили надежный фундамент для создания спектра функциональных материалов, перспективных для авиационной промышленности, а также специальных задач.
ИХТТМ занимается вопросами использования твердых отходов промышленности и энергетики для производства стройматериалов, извлечения благородных и редких металлов из гидрохимических растворов, а также нетрадиционных источников литиевого сырья (проект «Литий России»). Из разработок, нашедших применение в практике в те годы, выделяются автономный электрохимический комплекс для извлечения серебра из отработанных фоторастворов, новый способ получения композиционных материалов для строительства и др.
Особое место в деятельности Института занимает развитие методов исследования твердофазных процессов с использованием синхротронного излучения на базе ИЯФ СО РАН и участие в федеральной научно-технической программе «Развитие синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на период до 2030 года и дальнейшую перспективу», а также в проекте класса «мегасайенс» – Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ).
Разработана технология получения фармацевтической субстанции виcмута трикалия дицитрата. На основе полученной субстанции создан отечественный противоязвенный препарат «Витридинол». На ООО «Велфарм» (г. Курган) запущена технология производства этого жизненно важного препарата. Отметим, что ИХТТМ СО РАН имеет более 20 патентов по получению соединений висмута высокой чистоты и на их основе может наладить производство лекарственных субстанций на уровне лучших зарубежных аналогов на собственном участке, оборудованном по стандартам GMP.
В Институте разработана технология быстрого механохимического синтеза наногидроксиапатитас модифицированными, наперед заданными свойствами для применения в ортопедии и стоматологии. Показана принципиальная возможность использования ГАП для ускоренного лечения переломов костей, в том числе в результате ранений. Разработаны методики получения порошков гидроксиапатитов медицинского назначения для создания биорезорбируемых керамических имплантатов с помощью 3D-печати, детонационного и магнетронного напыления. Преимуществами механохимического метода синтеза гидроксиапатита является отсутствие жидких и токсичных отходов, использование недорогого исходного отечественного сырья, возможность синтеза замещенного ГАП с катионным или анионным замещением, которые улучшают и расширяют возможности производства и использования ГАП. В Институте налажена технология малотоннажного производства ГАП. Получены Технические условия на гидроксиапатит и замещенный гидроксиапатит, синтезированные механохимическим методом.
В Институте разработаны инновационные методы повышения эффективности и безопасности лекарственных препаратов, механохимическая технология переработки растительного сырья, способ дешевого и эффективного извлечения меланина из гречишной лузги, с использованием механохимических методов синтезированы биологически активные хелатные комплексы кремния с полифенолами. Здесь разработан механохимический метод получения перспективных катодных материалов для натрий-ионных аккумуляторов, проводятся работы в области водородной энергетики, разработаны научные основы технологии сорбционного из- влечения лития из природных поликомпонентных рассолов.
В рамках госпрограммы «Национальная технологическая инициатива», проекта «Комплексная платформа энергоснабжения «ТОПАЗ» начаты работы по созданию твердооксидных топливных элементов (МТ-ТОТЭ) для электропитания портативных и мобильных устройств. МТ-ТОТЭ являются основными узлами энергоустановок ТОПАЗ, запущенных в опытное производство ООО «НИЦ «Топаз» (г. Москва). Энергоустановки по своим техническим характеристикам не имеют аналогов в России и предназначены для высокоэффективного преобразования химической энергии различных видов топлива в электрическую и тепловую энергию и могут быть использованы для электропитания портативных и стационарных устройств, в том числе в отдаленных и труднодоступных регионах Сибири и Дальнего Востока, а также Арктики.
В настоящее время в Институте активно формируются новые научные направления, в том числе за счет создания молодежных лабораторий, которые проводят исследования в области разработки материалов и методов 3D-печати, радиационной химии с использованием высокоэнергетических электронов, механо-ферментативной конверсии твердых биополимеров, материалов и технологий водородной энергетики, разработки биодеградируемых полимеров.
Создание молодежных лабораторий привлекло в Институт молодые кадры. Это способствует развитию новых направлений фундаментальных и прикладных исследований в Институте.
Дальнейшее развитие Института планируется через участие в решении крупных задач, актуальных в связи с новыми мировыми тенденциями и вызовами, как это определено в утвержденной указом Президента РФ в 2024 году Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, Концепции технологического развития на период до 2030 года, утвержденной распоряжением Правительства РФ в 2023 году, новых национальных проектах.
Заложенные традиции, высокопрофессиональный коллектив, огромный опыт и нестандартный подход к решению самых разных задач, востребованных практикой, позволяют сотрудникам Института с уверенностью смотреть в будущее.
На открывающем фото: сотрудники молодежной лаборатории материалов и технологий водородной энергетики проводят исследования по долговременному тестированию водородпроницаемых мембран.