«Приоритет-2030»: исследователи ВятГУ разработали дилатометр для анализа при высоких температурах.

      Разработка предоставляет возможность изучать поведение керамики, металлов и стекол в контролируемых условиях при температурах до 1400 °C. Главная цель метода дилатометрии заключается в понимании изменения размеров объектов под воздействием температуры, давления, ионизирующего излучения и других факторов.

      Ученые Института химии и экологии ВятГУ в рамках стратегического технологического проекта «Материалы и технологии электрохимической энергетики», входящего в программу развития университета на 2025-2036 годы, создали опытный образец высокотемпературного дилатометра. В команду разработчиков вошли: доцент кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических производств, кандидат химических наук Владимир Воротников, младший научный сотрудник центра компетенций «Полимерные материалы» Алексей Иванов, инженер этого же центра Марк Бобро, а также инженеры-лаборанты кафедры Анатолий Дувакин и Степан Чикишев.

      «Большинство дилатометров функционирует в диапазоне от комнатной температуры до 900 °C. Наша разработка позволяет исследовать материалы до 1400 °C. Однако расширенный температурный диапазон предъявляет повышенные требования к конструкционным материалам дилатометра. Знания нашей команды в области материаловедения и приборостроения позволили создать надежную конструкцию устройства и удобный пользовательский интерфейс», – отметил руководитель научно-исследовательской работы Владимир Воротников.

      Ключевой деталью конструкции прибора является высокоточный щуп, фиксирующий изменения размеров объекта при нагревании и охлаждении. В процессе работы прибор фиксирует образец керамики, металла или стекла в ячейке, которая помещается в высокотемпературную камеру. При нагреве или охлаждении материал изменяет свои геометрические размеры, которые с точностью до нанометров регистрируются датчиком изменения длины и передаются в цифровом формате на ПК. Результатом эксперимента является зависимость изменения длины образца от температуры и времени.

      Эксперимент, занимающий в среднем около суток, не требует постоянного присутствия оператора. Система полностью автоматизирована и может самостоятельно выявлять и устранять неисправности, связанные, например, с кратковременным отключением питания.

      «При отсутствии сигнала с какого-либо прибора система перезагрузит дилатометр, восстановит соединение и снова начнет сбор данных, гарантируя целостность исследования», – пояснил разработчик ПО Алексей Иванов.

      Метод дилатометрии важен, поскольку предоставляет возможность непосредственно оценивать характеристики материалов, такие как коэффициент термического расширения, фазовые переходы и точки размягчения различных соединений. Эта разработка может быть использована для аттестации свойств материалов в самых разных областях: от аэрокосмической индустрии до строительства, электрохимической энергетики, электроники и даже стоматологии.

      Высокотемпературный дилатометр является второй разработкой ученых ВятГУ в рамках стратегического технологического проекта. В 2025 году исследователи представили высокотемпературный микроскоп для изучения спекаемости материалов.

      Опытный образец высокотемпературного дилатометра был передан заказчику – филиалу Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова Национального исследовательского центра – Институту химии силикатов имени И.В. Гребенщикова (филиал НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ - ИХС), откалиброван и подготовлен к работе.

      Наталья Тюрнина, кандидат химических наук, заместитель директора по внебюджетной деятельности, инфраструктуре и популяризации науки филиала НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ - ИХС, отметила: «Мы рады быть частью разработки отечественного исследовательского оборудования и использовать опытный образец высокотемпературного дилатометра, который прекрасно дополняет опытный кварцевый дилатометр, также созданный нашими коллегами, и позволит расширить наши знания о исследуемых оксидных системах в широком температурном диапазоне».