Создание новых материалов сегодня является важнейшим направлением научно-технического развития и в России, и в мире. Во многих отраслях индустрии требуются высококвалифицированные материаловеды, которые умеют не только исследовать свойства новых сплавов и композитов, но и предсказывать  их свойства еще до того, как сам материал получен. Для подготовки таких специалистов в МИФИ запущена во всех смыслах элитная образовательная программа магистратуры «Цифровое материаловедение: дизайн и диагностика». На эту программу в первую очередь  ждут студентов Института ядерной физики и технологий МИФИ, день открытых дверей которого пройдет 25 января.

Сканирующий лазерный микроскоп

Чему здесь учат

Как рассказал руководитель образовательной программы, доцент кафедры физических проблем материаловедения МИФИ Алексей Сучков, обучение будущих материаловедов состоит из двух главных частей. Во-первых, студенты будут учиться исследовать свойства материалов различными современными методами, во-вторых - учиться моделировать и предсказывать их свойства различными вычислительными методами.

Сегодня существует множество современных методов исследования материалов, базирующихся на различных радиационно-пучковые формах воздействия, в связи с чем студентам предстоит глубокое изучение радиационной физики твердого тела. Есть в арсенале современных материаловедов как методы микроскопии (электронной просвечивающей и сканирующей, атомно-зондовой), так и современные методы рентгеновского структурного и текстурного анализа. Немаловажным методом является атомно-зондовая томография (АЗТ) — когда, испаряя с поверхности образца по одному атому, удается визуализировать и количественно оценить структуру материалов в атомном масштабе. Кстати, в МИФИ как раз разработан собственный, оригинальный прибор для АЗТ, который с прошлого года успешно функционирует и принимает активное участие в образовательном процессе студентов по данной программе. 

Существенная часть программы связана с изучением теплофизических свойств веществ. Вообще, в центре внимание будут свойства перспективных материалов, физическая химия, кинетика и термодинамика процессов, происходящих с материалами как в процессе их изготовления, так и в процессе эксплуатации.

Изучение разнообразных методов исследования материалов немыслимо без практики, поэтому обучение сопровождается выполнением большого количества лабораторных работ, благо в лабораториях университета имеется все необходимое оборудование.

В «цифровой» части студенты изучают различные методы моделирования, работу с базами данных (в том числе разработку новых баз данных), методы визуализации результатов вычислений. В рамках данного направления студенты овладевают нужными для моделирования прикладными программными пакетами, но зачастую и сами принимают активное участие в разработке необходимых кодов под конкретную задачу.

Кому это нужно

К преподаванию в рамках программы привлечены не только педагоги МИФИ, но и преподаватели из других университетов, а также Курчатовского института и Научно-исследовательского института неорганических материалов (АО «ВНИИНМ»). Стоит заметить, что АО «ВНИИНМ», будучи ведущим материаловедческим центром топливного дивизиона Росатома, является ведущим заказчиком многих идущих в МИФИ исследований в области новых материалов.

Вообще, развитие современной ядерной энергетики, в особенности создание ядерных реакторов нового поколения, а также экспериментальных термоядерных установок будущего немыслимо без разработки и исследования свойств новых материалов, поэтому потребность в высококвалифицированных материаловедах со стороны Государственной корпорации «Росатом» огромна. Часть дипломных работ выпускников программы несомненно будет связана с новыми материалами для ядерной и термоядерной энергетики. Но материаловеды нужны не только атомщикам. Выпускников программы будут ждать в космической отрасли, ракетостроении, металлургии, и многих других высокотехнологичных отраслях.

Во множестве научно-исследовательских институтов и промышленных предприятий идут работы во-первых по разработке новых материалов, а во-вторых, по разработке баз данных прогрессивных материалов, которые можно использовать при конструирование приборов установок и т.д. «Обладая определенной базой данных свойств, зная различные физические процессы, потенциалы взаимодействия, можно моделировать непосредственно либо процессы, происходящие в материалах, либо предсказывать составы материалов с заданными свойствами», - отмечает Алексей Сучков.

В современном тренде

Сам термин «цифровое материаловедение» появился всего несколько лет назад, но он очень быстро стал популярным, поскольку точно соответствует современным тенденциям развития науки и техники. Моделированию свойств материалов в современной индустрии придают все большее значение, поскольку построить компьютерную модель гораздо дешевле, чем проводить натурный эксперимент. В МИФИ также занимаются таким моделированием – например, изучением процессов окисления сталей для реактора БРЕСТ.

Математические моделирование может серьезно ускорить процесс разработки нового материала - ведь для того, чтобы реально испытать новый вид используемого в реакторе сплава могут потребоваться многие месяцы и даже годы, а то и десятилетия.

Учащихся по программе «цифровое материаловедение» ждет выбор: одни будут больше специализироваться на исследованиях уже существующих конкретных материалов, а другие – на цифровых методах. Но, конечно никто не мешает студентам овладеть обеими компетенциями, что может дать огромный синергетический эффект.

«Хочу отметить, что проходить данную программу обычным студентам будет не просто, это сложная программа, в ней много математики, и теоретической физики, поэтому мы ждем на нее хорошо подготовленных абитуриентов», - отмечает Алексей Сучков.

Читайте на сайте МИФИ и о других наших образовательных программах!