5 июня в Центральном доме ученых РАН состоялась церемония награждения победителей VII Конкурса русских инноваций. В этом году на конкурс пришло 570 инновационных проектов из различных областей науки, промышленности и технологий. Это рекордное число за все годы проведения конкурса. Экспертный совет отобрал шесть проектов-победителей в номинациях «Инновационный проект», «Перспективный проект», «История успеха», «Инновация в области нанотехнологий», «Промышленная инновация», «Инновация для потребительского рынка».
Все победители получили статуэтки «Надежда», сделанные по проекту скульптора Надежды Сидориной, и специальные премии и призы. Партнерами конкурса на этот раз стали компании IBS, «Уралхим», государственная Российская корпорация нанотехнологий и краснодарская фирма «Роском», победившая несколько лет назад в нашем конкурсе. Министр образования и науки Андрей Фурсенко, заместитель министра экономического развития Андрей Клепач и министр промышленности и торговли Виктор Христенко (речь последнего была воспроизведена его подчиненным) говорили о том, что инновационный процесс в России стал более зрелым — действительно, большинство победителей этого года уже зарабатывают приличные деньги, имеют опытно-промышленные и серийные образцы и используют государственную инновационную инфраструктуру в своих интересах. Предпосылки для построения инновационной экономики есть — главное сегодня не спугнуть инноватора, помочь ему, присмотревшись к его проблемам повнимательней.
Три створки для нового сердца
Экспертный совет Конкурса русских инноваций назвал «Лучшим инновационным проектом» и присудил Гран-при проекту «Трехстворчатый искусственный клапан сердца», разработанный компанией «Роскардиоинвест». Проект получает финансирование Российского фонда поддержки малых форм предприятий в научно-технической сфере и специальный приз от партнера конкурса компании IBS.
Трехстворчатый клапан сердца воспроизводит природный образец, до него использовались одно- и двустворчатые клапаны. Первая операция по его вшиванию состоялась в июне прошлого года. Ее удачно провел известный кардиохирург Лео Бокерия в Научном центре сердечно-сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева. Сейчас клинические испытания закончены еще в двух центрах. Ядро команды проекта — выходцы из советского ВПК, с завода «Эмитрон», подведомственного Министерству электронной промышленности.
Первый искусственный клапан сердца сделали американцы. Кардиохирург Глеб Соловьев в 1961 году привез образец и почти сразу же, в 1962 году, примерно такой же шаровой клапан был сделан на Кирово-Чепецком химическом комбинате. И прослужил он лет двадцать. История повторилась в конце семидесятых, когда на смену шаровым клапанам пришли дисковые. Жену одного из высоких министерских чинов оперировали за границей. На всякий случай хирурги готовят клапаны двух размеров, чтобы не ошибиться. Так вот оставшийся клапан был привезен в Союз. Глядя на это незатейливое на первый взгляд изделие, в Министерстве электронной промышленности подумали, что такую штуковину можно сделать и самим. Бросили клич, и уже через некоторое время в научно-техническое управление МЭПа повезли образцы. Один из них был с завода «Эмитрон», работавшего на оборонку. В лаборатории, которой было дано «партийное» задание, делали элементы электровакуумных приборов для различного оборудования, в том числе для мирных телевизионных кинескопов. Казалось бы, никакой связи. Ее и не было. Причин было три. Первая — честь и достоинство. Главный инженер «Эмитрона» Наум Иофис, стоя на министерском ковре в числе представителей других заводов, понимал, что провалить такое задание стыдно. Во-вторых, начиналась конверсия и нужно было искать мирные ниши. В-третьих, многих угнетала рутинная работа и хотелось включить мозги. Поэтому за идею создать свой клапан схватились живо. Иофис создал специальную группу, и работа началась. Конечно же, не с нуля. Был американский образец. «Сначала мы тупо пытались его воспроизвести, — рассказывает бывшая сотрудница “Эмитрона”, ныне — заместитель генерального директора компании “Роскардиоинвест” Регина Кеворкова. — Но быстро поняли, что с этим пора заканчивать, поскольку нас в принципе не устраивала эта модель. А именно тот факт, что держатели диска приваривались к корпусу, а это было чревато поломками. В последствие это подтвердилось на практике. Хорошо, что не у нас».
Подобранный под американский сплав для корпуса из кобальта, хрома, ванадия и никеля решили заменить на титан. Он легче и лучше поддается обработке. Сначала пробовали работать с обычным титаном, получалось не очень. Тогда обратились к специалистам титанового завода в Верхней Салде, и те методом двойной прокатки сделали нужный по структуре титан. Теперь он называется титаном медицинского назначения. Из титановjго тридцатимиллиметрового прутка нарезались монетки, и из них методом чеканки делали цельный корпус с держателями для диска. Над самим диском тоже нужно было помозговать. Было понятно, что американский диск был сделан из углерода. Было примерно понятно, как это сделать, но не точно. Над этим уже работали специалисты из НИИ графита и зеленоградского НИИ материаловедения. Использовали метод пиролиза. Но если у американцев после этого получались уже готовые диски, то у нас выходил некий полуфабрикат — кубик пиролитического углерода, который потом нужно было очистить от неоднородных краев, а серединку нарезать на пластинки. Из пластинки уже вытачивались диски нужной формы. Но окончательную геометрию формы искали со специалистами из лаборатории гидродинамики Института проблем механики. Такую, чтобы она создавала как можно меньше возмущений потока крови и была малотравматичной для крови, чтобы не было проблем тромбообразования. Первый одностворчатый дисковый клапан «Эмикс» был наконец создан. А тут и приватизация началась. Группе клапанщиков удалось на свой пакет ваучеров выпросить оборудование, что, в общем-то, не составило труда, поскольку покупателям нужен был не славный завод, а помещения. Сейчас в них продают стройматериалы. Так в 1992 году появилась компания «Роскардиоинвест», которая продолжила работу над клапанами сердца. Был выпущен свой одностворчатый клапан «Микс». А американцы уже с 1985 года начали выпускать двустворчатый клапан. И опять пришлось их догонять. Причем вперед вышли два российских производителя — Кирово-Чепецкий комбинат и НПП «Мединж» из Пензы (это предприятие было основано выходцами с Кирово-Чепецкого комбината). «Роскардиоинвест» со своей «двустворкой» вышел на рынок аж в 2002 году. И он сейчас успешно используется в клиниках, впрочем, наряду с клапанами других российских производителей. (Доля «Роскардиоинвеста» на российском рынке по одно- и двустворчатым клапанам составляет около 50%.)
«Мы все время догоняли американцев, — говорит Регина Кеворкова. — И было обидно, ведь наши знания, вэпэкашная закалка давали нам хотя бы иллюзии, что мы можем вырваться вперед, а именно сделать трехстворчатый клапан, такой, как в природе. И наш шеф Александр Самков такую задачу поставил». Новая модель должна была приблизиться к природному аналогу. Двустворчатый клапан не совершенен. В середине конструкции ребра двух створок создавали хоть и небольшое, но препятствие для тока крови. И это создавало угрозу тромбообразования из-за разрушения клеток крови и их слипания. Поэтому прооперированные пациенты нуждаются в постоянном приеме лекарственных средств, препятствующих тромбообразованию. Новый клапан в идеале должен был снять эту проблему, потому что его створки, как у натурального сердечного клапана, должны крепиться к стенкам корпуса и открываться, как лепестки лилии.
Дилетанту невдомек, что тут сложного: умеете сделать клапан с двумя створками, в чем сложность присобачить вместо двух три? «А вот американцы уже лет пятнадцать пытаются, — говорит Регина. — Да, модели есть, но они еще до клинических испытаний не дошли». Сложности были и в тонкостях шарнирного крепления створок, и в геометрии тех же створок. Но клапан «Трикардикс» был сделан, проведены все технические испытания, и первая операция по его вшиванию состоялась в июне прошлого года. Операцию, как уже было сказано выше, провел Лео Бокерия в Научном центре сердечно-сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева. Сейчас клинические испытания закончены в двух центрах — в Бакулевском поставлено 14 клапанов, в Российском научном центре хирургии им. Б. В. Петровского — 10. В Третьем Центральном военно-клиническом госпитале им. А. А. Вишневского в Красногорске испытания закончатся осенью, пока поставлено шесть клапанов. Кардиохирург военного госпиталя Александр Лищук говорит: «Трехстворачатый клапан — безусловный технологический прорыв, поскольку эта конструкция дает реально центральный поток крови. Мы с успехом использовали двустворчатые клапаны этой компании, поэтому надеемся, что результаты нынешних испытаний будут успешными. Хотя говорить об окончательных оценках можно будет через два-три года на основании состояния пациентов и обследования работы их сердца».
Говорит гендиректор «Роскардиоинвеста» Александр Самков: Мы сделали это первыми в мире. Правда, для того, чтобы прорваться на мировой рынок, силенок недостаточно. Нужна новая производственная база, нужны инвестиции в новую технологию с новыми материалами для конструкции, которые дадут возможность удешевить клапан и практически свести к нулю ручную доводку изделий». Самков мечтает о таком высокотехнологичном производстве, которое соответствовало бы высокотехнологичным научным амбициям компании. Помещение для такого производства уже построено, нужны деньги. Не только на оснащение и внедрение новых технологий, но и на сертификацию в ЕС. Денег нужно не так уж много — примерно 25 млн евро.
Защита от гидроудара
В номинации «История успеха» лучшим проектом стал проект «Противоаварийная защита трубопроводов от гидроудара», разработанный профессионалами из компании «Эковэйв Технологии».
Великий русский механик Николай Жуковский в начале прошлого века описал явление гидроудара в водопроводах. Теорию усовершенствовали советские специалисты по ракетным двигателям, а наши победители сделали работающую систему для российского ЖКХ и промышленности. Министр промышленности и торговли Виктор Христенко отнес ее «к критическим технологиям федерального уровня в области безопасности промышленного производства».
Профессионалы из компании «Эковэйв Технологии» разработали стабилизаторы давления, которые эффективно решают одну из самых острых проблем нашего ЖКХ — проблему аварийности и недолговечности трубопроводов различного назначения.
Известно, что состояние и без того на 60–70% изношенной российской трубопроводной инфраструктуры усугубляется частыми авариями. В подавляющем большинстве случаев они происходят из-за гидродинамических ударных нагрузок, пульсации давления и вибраций. В компании «Эковейв Технологии» научились бороться с гидроударами, снижая общую аварийность коммуникаций и оборудования на 70–80% и продлевая их рабочий ресурс как минимум вдвое.
Любопытно, что технология волновой стабилизации, выросшая из теории Жуковского и используемая сейчас победителями нашего конкурса для определения уязвимых точек трубопроводов и расчета стабилизаторов давления для них, сначала нашла применение в ракетной технике. В 1944 году Гитлер поставил перед своими ракетчиками задачу — наладить на базе «Фау-2» производство двухступенчатых баллистических ракет с трансатлантической дальностью полета, способных обстреливать Вашингтон и Нью-Йорк. Вскоре многие из немецких разработчиков попали под репрессии: обещать, что ракеты долетят до американского континента, они еще могли, а вот обеспечить хотя бы приблизительную точность попадания боеголовки не получалось. Коэффициент вероятного отклонения при полете ракеты на межконтинентальные расстояния был слишком велик, и возможный разлет от заданной цели в абсолютных цифрах выражался даже не в десятках, а в сотнях километров. Эту проблему, по словам Константина Качера, генерального директора компании «Эковэйв Технологии» и бывшего ракетчика, решили по обе стороны океана уже после Второй мировой войны, достигнув точности попадания современных межконтинентальных ракет в 5–25 метров.
Одной из главных технологических проблем, из-за которых гитлеровцам в итоге пришлось отказаться от идеи психологически задавить заокеанского противника, была сложность равномерной подачи жидкого топлива в реактивный двигатель. В Советском Союзе эту проблему решали в королёвском КБ, где работал и заслуженный изобретатель СССР Хавас Низамов, создавший демпфирующие устройства, предназначенные для выравнивания давления и скорости течения жидкостей в трубопроводах космических аппаратов. Такие устройства стоят сейчас в наших баллистических ракетах, благодаря им стабилизируют свои орбиты наши спутники. Ученики продолжили дело Низамова в сугубо земной тематике, применив технологию волновой стабилизации при создании серии стабилизаторов давления для различных трубопроводных систем — от ЖКХ до нефтепроводного транспорта.
Работает это так. Корпус перфорированного стабилизатора давления врезают в трубопровод. К корпусу через патрубки подсоединены демпфирующие камеры. Когда равномерное течение жидкости в основном трубопроводе начинает баламутиться волновыми процессами — гидроударами или колебаниями давления, жидкость протекает через отверстия перфорации. Причем размер и форма отверстий — одно из ноу-хау, взятых как раз из ракетных технологий и приспособленных под земные нужды. Затем потерявшая часть энергии жидкость через предкамеру попадает в гидравлическую полость демпфирующей камеры. Это вызывает деформацию ее мембраны, выполненной из упруго-демпфирующего материала и приводит к изменению объема жидкости в демпфирующей камере в целом. В итоге новое устройство полностью гасит или снижает до безопасного уровня гидроудары, колебания давления и вибрацию в трубах. Успех компании и востребованность ее разработки подтверждают десятки реализованных за последние два года проектов в водоканалах и тепловых сетях Нижнего Новгорода, Подольска, Самары Санкт-Петербурга, Ярославля.
До чего нельзя дотронуться
В номинации «Лучшая промышленная инновация» победителем нашего конкурса стал проект новосибирских ученых из Института оптико-электронных информационных технологий (ОАО ИОИТ) «ЛАД-056 — лазерная доплеровская измерительная система (ЛДИС) для 3D-диагностики газожидкостных потоков».
Измерительный комплекс, основанный на знаменитом эффекте Доплера, предназначен, как остроумно заметил в беседе с нашим корреспондентом генеральный директор Института оптико-электронных информационных технологий доктор технических наук Владимир Меледин, «для измерения всего того, что движется, но до чего нельзя дотронуться». Теперь датчики не нужно помещать в агрессивные турбулентные потоки жидкостей и газов — они сработают на расстоянии. Команда проекта — выходцы из новосибирского Института теплофизики, в свою очередь, использовавшие результаты Ленинградского физико-технического института имени Иоффе.
Комментируя для нашего журнала выбор, сделанный экспертным советом, директор по развитию бизнеса ОАО «Объединенная химическая компания “Уралхим”» Михаил Генкин сказал, что разработанный в ОАО ИОИТ прибор — «система, практически не имеющая аналогов в мире, причем для двухфазных потоков (газожидкостных течений, для изучения внутренней структуры которых требуются сложнейшие компьютерные модели) его возможности просто уникальны».
Принцип работы этой инновационной измерительной системы основан на знаменитом эффекте Доплера, суть которого заключается в зависимости частоты излучения, отраженного или рассеянного движущимся объектом, от скорости его движения. В случае с жидкостями, газами или газожидкостными смесями главное преимущество применяемого новосибирскими специалистами метода измерения, основанного на лазерной доплеровской анемометрии (от греческого anemos — ветер, движение), заключается в том, что не требуется помещать датчики непосредственно в исследуемый поток: измерение скорости его движения происходит без контакта со средой, за счет того, что в ней содержатся так называемые светорассеивающие неоднородности (частицы взвеси, капли жидкости, не смешивающиеся с основным потоком, пузырьки газа). Руководимый Владимир Мелединым институт — дочерняя структура новосибирского Института теплофизики СО РАН, созданная на базе институтского ВТК «Оптоэлектронные информационные технологии» в середине 2007 года.
Высочайший уровень проекта ОАО ИОИТ основан на цикле пионерских работ его авторов 80-х и 90-х годов по разработке совместно с коллективом ЛФТИ им. Иоффе, руководимым нобелевским лауреатом академиком Жоресом Алферовым, первых мощных инжекционных лазерных излучателей для оптического приборостроения. Одним из важнейших результатов этого цикла работ стало создание первых в мире доплеровских анемометров для металлургии на полупроводниковых лазерах (серия «Альтаир»).
Лазерные доплеровские анемометры (ЛДА), или лазерные доплеровские измерительные системы (ЛДИС), позволяют решать большой круг задач: от исследования медленных направленных движений в нанокапиллярах и живых клетках до дистанционных измерений турбулентной скорости потоков газа в сверхзвуковых трубах и скорости ветра в атмосфере, причем величины измеряемых скоростей лежат в широчайшем диапазоне — от нескольких мкм/с до нескольких км/с. Соответственно, спектр практического применения этих приборов также очень широк — это и «чистая» наука (проверка различных теорий механики жидкостей и газов), и прикладные направления (разработка новых конкретных приложений на базе таких фундаментальных исследований), и, наконец, контроль и диагностика газожидкостных потоков в разнообразных промышленных отраслях.
Базовый прототип прибора (команда Меледина к настоящему времени разработала целое семейство таких лазерных измерительных комплексов, различные модификации которых «подстраиваются» под нужды конкретных заказчиков) был создан в 2003 году в рамках программы импортзамещения Сибирского отделения РАН, а непосредственным заказчиком и главным инвестором этого проекта стало крупнейшее предприятие отечественного гидротурбостроения ОАО «Силовые машины». В декабре 2004 года 3D лазерные измерительные системы ЛАД-056 были успешно внедрены на ОАО «Силовые машины — ЛМЗ» (Санкт-Петербург) для стендовых испытаний и оптимизации различных моделей гидротурбин и их последующей сертификации и повышения безопасности отечественной гидроэнергетики.
Кроме того, к настоящему времени измерительные комплексы новосибирских ученых активно используются в ряде научных и учебных организаций России: Институте гидродинамики (диагностика вихрей и внутренних волн), Институте теплофизики СО РАН (тепломассообмен, безопасность атомной энергетики, нанотехнологии), Пермском государственном университете (исследования конвекции), Томском государственном университете (исследования лесных пожаров), одним из последних заказчиков стал иркутский Лимнологический институт СО РАН, исследующий состояние экосистемы озера Байкал, который планирует использовать прибор для измерения наноразмеров различных частиц, взвешенных в жидкости.
Как рассказал Владимир Меледин, «богатый опыт практического применения наших измерительных приборов с различными заказчиками привел нас к пониманию того, что идеальным вариантом должно стать предельно простое, “однотумблерное” устройство, практически не требующее юстировок и вмешательства в течение всего срока службы (то есть за основу нами была принята концепция моноблока, “черного ящика”)».
Именно эта простота использования измерительной системы новосибирских ученых очень выгодно отличает ее от считанных зарубежных аналогов, в частности от датского DANTEC и американского TSI. Поставляемые этими компаниями комплексы (основные их потребители — крупные университеты), напротив, основываются на «идеологии конструктора», то есть являются многопараметрическими системами, требующими от экспериментаторов приличного знания лазеров, оптики, методов обработки сигналов информатики и т. д. Немаловажными преимуществами российской разработки также следует признать ее компактность, низкую стоимость (более чем вдвое дешевле, чем у DANTEC и TSI), возможность визуализации в реальном времени компонента вектора скорости и больший динамический диапазон по энергетике светорассеивания.
Прививка от агрессивности
В номинации «Лучшая инновация в нанотехнологиях» лучшим стал проект «Создание фторполимерных нанопленок на биосовместимых сорбентах» компании ХАБО. Он получил и специальный приз Российской корпорации нанотехнологий.
Победители в этой номинации придумали, как гранулы сорбента миллиметрового диаметра покрывать защитной нанопленкой. Существующие сорбенты забирают из крови все — и плохое, и хорошее. Уже много лет стоит задача создания технологии, которая позволит модифицировать поверхность сорбента так, чтобы он приобрел избирательность — например, к холестерину. С помощью разработки победителей конкурса это стало возможным.
Авторы проекта из подмосковной Черноголовки создали принципиально новую технологию нанесения наноразмерного фторполимерного покрытия на сорбенты различного назначения. В итоге получаются композитные сорбирующие материалы нового поколения, обладающие ценными свойствами, которые невозможно получить при использовании имеющихся технологий.
Практически все сорбенты для медицинских и биотехнологических задач необходимо покрывать фторполимерной пленкой, как таблетки оболочкой, по двум причинам. Во-первых, сорбент обладает очень высокой химической активностью, поэтому при контакте с его поверхностью кровь, другие биологические жидкости, лекарственные суспензии и проч. спекаются. Первая задача пленки — изолировать агрессивный сорбент от контакта со средой, в которой он работает. Во-вторых, большинство имеющихся на рынке углеродных сорбентов пылят. Эта их особенность в некоторых случаях представляет угрозу для жизни: частички пыли могут попасть, например, в кровеносную систему и привести к закупорке мелких сосудов.
По традиционным технологиям фторполимер в виде суспензии наносят на поверхность сорбента примерно так же, как масло намазывают на хлеб. Получающаяся в результате толстая полимерная пленка (толщиной в десятки и сотни микрон) закупоривает поры сорбента, резко снижая его сорбционную емкость. Эта пленка держится на поверхности сорбента только за счет слабых межмолекулярных взаимодействий и рано или поздно отслаивается.
В основе новой технологии, которую разработал доктор химических наук Махмуд Муйдинов, лежит метод прививочной полимеризации. Его суть в том, что на поверхности сорбента создаются активные центры, которые инициируют захват и присоединение молекул фторполимера из газовой фазы (на одном квадратном нанометре поверхности сорбента должно быть пять-шесть таких центров). Таким образом, на поверхности сорбента формируется тончайшая наноразмерная пленка толщиной от 2 до 10 нм. При этом вместо слабых межмолекулярных между сорбентом и полимером устанавливаются прочнейшие химические связи — получается единый композитный материал.
Сорбент в такой нанооболочке абсолютно безопасен для любой биологической среды. При этом нанопленка не портит пористую структуру исходного сорбента, и сорбент может эффективно выполнять свою основную функцию. Другое отличительное свойство сорбентов в нанооболочке — избирательность: они удаляют только вредные и ненужные химические соединения, в то время как «обычные» сорбенты вместе с токсинами извлекают из среды в том числе и необходимые вещества, например ферменты и гормоны из крови.
Новая технология синтеза сорбентов с химически связанным наноразмерным фторполимерным покрытием не имеет аналогов в мире. Самая перспективная область ее применения — создание эффективных и безопасных гемосорбентов, которые служат фильтрующими элементами в аппаратах для очистки крови. В настоящее время медики редко назначают своим пациентам процедуру гемосорбции, поскольку из-за несовершенства имеющихся сорбентов она может принести больше вреда, чем пользы.
Хорошие перспективы у сорбентов нового поколения в нише производства и очистки лекарственных препаратов, где проблема состоит в том, что макромолекулы препаратов по вине сорбентов теряют биологическую активность. А также в диагностике: по словам Махмуда Муйдинова, новые сорбенты смогут извлекать из организма продукты метаболизма, не изменяя их свойств и активности, а значит, диагноз можно будет поставить максимально точно. Кроме того, новая технология позволяет повысить эффективность замкнутых систем жизнеобеспечения и усовершенствовать катализаторы, применяющиеся в десятках различных промышленных процессов.
На основе этой разработки может быть создан и новый класс демпфирующих устройств, способных гасить, например, удары при столкновении автомобилей. Энергия удара в таких устройствах будет расходоваться на работу по заполнению пор обработанного фторполимером сорбента специальной жидкостью (1 грамм сорбента способен вместить до 1 куб. см жидкости). Сначала, под воздействием давления от удара, жидкость заполнит поры, а затем выльется из них обратно, и демпфер снова будет готов принять удар.
Игорь Саркисов, создатель уникального аппарата для очистки крови «Гемос» и победитель нашего Первого конкурса русских инноваций (2001 год), можно сказать, шкурно заинтересован в успехе этой разработки. «Существующие сорбенты, — говорит он, — в том числе те, которые используются в нашем “Гемосе”, забирают из крови плохое и хорошее. С помощью разработки Махмуда Муйдинова, на основе сорбентов, обладающих избирательностью, можно будет создать гемосорбционные колонки (исполнительный элемент аппаратов для очистки крови), нацеленные на лечение определенных заболеваний, например атеросклероза».
Защитит от всего
В номинации «Лучшая потребительская инновация» победил проект «Электроизолирующий, смазывающий и влаговытесняющий аэрозоль» компании «ЛогТрансПром». Представьте, что вы берете горящую электрическую лампочку, покрываете ее аэрозолем и затем погружаете в аквариум с рыбками. Лампочка горит, рыбки плавают. Наши победители умудрились соединить в одном флаконе вещество, обладающее электроизолирующими, влаговытесняющими и смазывающими свойствами.
Команде, которая представила проект на конкурс, удалось совместить бизнес и хобби. «Нам нравится решать практические задачи, которые никому до сих пор не удалось решить, и выводить на рынок инновационные продукты», — говорит Михаил Журавский, генеральный директор компании «ЛогТрансПром».
Компания обнаружила, что на рынке отсутствуют электроизоляционные материалы в виде аэрозоля, и при всем многообразии средств, представленных в этой нише, ни одно из них полностью не соответствует запросам рынка. Масла не обладают достаточной адгезией, чтобы затекать вверх и в сложные конфигурации поверхностей. Изолента негерметична и не подходит для изоляции электрических контактов в труднодоступных местах. Электротехнический вазелин, солидол и им подобные смазки нестойки и нетехнологичны — их приходится намазывать пальцем. Для нанесения электроизоляционных лаков требуется сложное оборудование и нагрев до 200° C.
В качестве основы нового электроизоляционного и влаговытесняющего средства инноваторы решили использовать полимерные кремнийорганические соединения. Эта идея и обеспечила разработке успех. «До сих пор подобные средства создавались на основе полиакрилатов, которые, полимеризуясь, образуют достаточно жесткую пленку. При перепадах температур и механических нагрузках разного знака эта пленка трескается и защита поверхности нарушается, — объясняет автор идеи и научный руководитель проекта Александр Макаров. — Кремнийорганические композиции, в отличие от полиакрилатов, полимеризуются с образованием гибкой пленки. Эта пленка обладает высокой эластичностью и полностью сохраняет защитные свойства в диапазоне температур от минус 70 до плюс 250 градусов Цельсия».
Ничего принципиально нового при создании аэрозоля синтезировано не было. Сами кремнийорганические соединения описаны еще в 40-х годах прошлого века, другие компоненты состава, включая особые добавки, обеспечивающие дополнительные функциональные свойства продукта, тоже хорошо известны химикам.
Однако из этого «старья» нашим инноваторам удалось создать принципиально новый продукт, объединивший в себе ряд важных для практического применения свойств и характеристик. Аэрозоль универсален — он создает электроизоляционный слой для электропроводки и способен защитить электрические контакты от влаги. При этом обрабатывать можно даже уже влажные поверхности: состав вытесняет влагу из всех пор и микрополостей и через несколько минут контакты восстанавливают работоспособность. Аэрозоль пригоден в качестве смазки для трущихся частей и в качестве консерванта — он изолирует любой металл от воздействия атмосферных осадков и агрессивной среды. Пленка, которая образуется через 15–20 минут после распыления аэрозоля, обладает высокой адгезией — способностью намертво прилипать к обработанным поверхностям, в том числе абсолютно гладким, а также длительным сроком службы — не менее 20 лет. «Наш продукт особенно актуален для районов с влажным климатом. Помещение и всю электропроводку нужно обработать один раз при монтаже и сборке, — говорит Михаил Журавский. — И можно быть уверенным, что нигде не возникнет короткого замыкания и ничего не проржавеет». Все эти преимущества нового продукта, собранные в буквальном смысле слова в одном флаконе, дополняет простота и технологичность применения. «Наш продукт нужно просто встряхнуть и распылить, все остальное активный состав сделает сам», — подчеркивает Михаил Журавский.
Основную ставку компания делает на энергетиков-эксплуатационников. Некоторые проблемы в этой сфере до сих пор решают дедовскими методами: например, для изоляции сварных швов от воздействия влаги воздуха приваривают металлическую раму и заливают бетоном. «ЛогТрансПром» уже начал осваивать эту нишу — создает модификацию продукта по заказу компании «ЭнергоСтокСервис». Поскольку новое средство устойчиво к агрессивным кислотным выбросам ТЭЦ и ГРЭС, его можно эффективно применять на всех объектах энергохозяйства. По оценкам Михаила Журавского, объем этого рынка составляет тысячи тонн аэрозоля и десятки миллионов рублей в год.
Еще три перспективные ниши — автопром (в особенности компьютеризированные авто нового поколения), газовые и нефтяные трубопроводы и железно- и автодорожная инфраструктура. К примеру, основная причина быстрого износа мостов отнюдь не механические нагрузки, а химическая коррозия: сроки службы металла и бетона резко сокращаются из-за агрессивных кислот, содержащихся в выхлопах автомобилей. Главное препятствие для развития этих ниш внутреннего рынка инноваторы видят в отсутствии культуры проведения профилактических мероприятий. «У нас проблему начинают решать только после того, как она случилась, — замечает Михаил Журавский. — Вот немцы, например, пять слоев консерванта нанесут, чтоб наверняка. А мы подождем, пока все проржавеет, а потом будем долго и мучительно счищать ржавчину». Но поскольку новое средство способно останавливать развитие коррозии, его применение будет эффективным и когда металл уже проржавел. Еще две ниши, которые предполагается разрабатывать в будущем, — малые суда (яхты, катера и т. п.) и джакузи.
На потребительском рынке основным преимуществом продукта станет его универсальность (для машины, для дачи и т. д.) и предельно простая технология использования — распылил и забыл.
Инновационный аэрозоль под товарным знаком «Рохер» соответствует мировой тенденции — на Западе появляется все больше инновационных продуктов, которые дают возможность потребителю делать в бытовых условиях то, за чем раньше ему приходилось обращаться в специализированные организации. К таким продуктам относятся средства для самостоятельного отбеливания зубов, индикаторы для определения уровня сахара в крови, составы для химической чистки одежды в домашних условиях и так далее.
Точность при любой погоде
В номинации лучший «Перспективный проект» экспертный совет конкурса назвал разработку «Волоконно-оптический датчик тока» ученых и специалистов компании «Уникальные Волоконные Приборы».
Победители в этой номинации создали уникальное оптоволокно для прибора, который обеспечивает более высокую точность измерений параметров тока в широком температурном диапазоне по сравнению с существующими измерителями. В энергетике прибор жизненно необходим для защиты дорогого оборудования и коммерческого учета потребления электроэнергии.
Разработка уходит корнями в 70-е годы, когда академик Юрий Гуляев создал в Институте радиотехники и электроники (ИРЭ) АН СССР оптическую лабораторию. Эта лаборатория стала первой опытной площадкой по производству оптического волокна и изучению его свойств, в том числе на температурную устойчивость. Позднее при Центральном научно-исследовательском институте «Дельфин» в Арзамасе под патронажем ИРЭ был налажен выпуск оптоволокна, используемого для уникальных гироскопов и систем навигации для атомных подводных лодок и кораблей ВМФ.
Часть специалистов из ИРЭ и Арзамаса, занимавшихся алгоритмами обработки сигналов, составили костяк компании «Уникальные Волоконные Приборы», которая стала заниматься датчиками тока. Такие датчики используются для мониторинга параметров тока (значение тока, наличие и амплитуда гармоник, стабильность тока во времени и проч.). По словам директора компании Максима Рябко, фазовый сдвиг от магнитооптического эффекта измеряется фазовым детектором, так же как и в волоконно-оптических гироскопах, так что «морской» опыт пришелся весьма кстати. Принцип действия фазового детектора основан на эффекте Фарадея в оптическом волокне. Модулированный свет после поляризатора представляется в виде двух ортогонально поляризованных волн. Четвертьволновая пластинка преобразует две линейные поляризации в право- и левополяризованные волны. На конце чувствительного элемента обе волны отражаются от зеркала. Возвращаясь обратно, круговые поляризации снова преобразуются четвертьволновой пластинкой в линейно поляризованные волны, направляемые на фотодиод. Сигнал с фотодиода обрабатывается фазовым детектором, на выходе которого и получают сигнал, пропорциональный магнитооптическому сдвигу фаз, а следовательно, и измеряемому току.
Любопытно, что сама компания «Уникальные Волоконные Приборы» образовалась после того, как в институт обратился один из нынешних ее конкурентов — канадская фирма NxtPhase. Канадцы занимались как раз датчиками тока на основе оптоволокна. В энергетике необходимо измерение в широком температурном диапазоне от -40° С до +60° С, а используемое канадцами волокно, по словам Максима Рябко, «принципиально температурно нестабильно, поэтому при изменении температуры внешней среды, при которой работает прибор, всего на один градус от расчетной оно тут же теряет доли процента в точности». Поэтому канадцам нужно было термоустойчивое оптоволокно. Сначала NxtPhase разместила было заказ у англичан, но те не справились: в результате технологического сбоя при испытаниях погиб один исследователь и опыты были свернуты. В итоге заказ выполнили ученые из ИРЭ. Ими было создано новое микроструктурное температурно-устойчивое чувствительное волокно, позволяющее получить высокую точность измерений в широком температурном диапазоне без специальных алгоритмов компенсации температурного влияния, которые приходится использовать сейчас западным конкурентам, таким как ABB и тот же NxtPhase,
