Донецькі вчені створили технологію й розробили проект виробництва імплантів із нанотитану. Тепер слово за державою

Розробки вчених Донецького фізико-технічного інституту НАН України, що належать до сфери високих технологій і представлені на інвестиційному саміті DID-2011, який відбувся недавно в Донецьку, вочевидь виходять за рамки традиційних проектів. Один із них — «Створення технології одержання нанотитану й виробництво імплантів із нього в Донецькому регіоні» — розглядається Кабміном. Для його реалізації необхідно 230 млн грн.

Власне кажучи, завдяки спеціалізації інституту темою наноматеріалів донецькі вчені займаються вже близько десяти років. Донецький фізико-технічний інститут, заснований 1965 року, був головною науковою установою на території  СРСР із проблеми гідроекструзії. Основний напрям діяльності — дослідження в галузі фізики твердого тіла в екстремальних умовах, а саме низьких температур, високих тисків, сильних магнітних полів. І другий напрям — розроблення нових технологій для одержання конструкційних і функціональних матеріалів­­ із поліпшеними характеристиками.

Сьогодні ДонФТІ є найбільшим академічним інститутом у Донецькому регіоні й одним із найбільших у системі НАН України. Його численний потужний колектив  досліджує та розробляє технології в галузі високих тисків. В інституті працює близько 500 чоловік, більше 100 кандидатів і 30 докторів наук. І  — досить рідке явище в сучасних реаліях — третина наукового складу — учені віком до 35 років.

У рейтингу установ НАН України (а їх більше ста) Донецький фізико-технічний інститут посідає 12-те місце.

Чому нанотитан?

Як розповів «УТГ» головний науковий співробітник ДонФТІ, доктор технічних наук, професор Ян Бейгельзімер, фахівець у галузі інтенсивної пластичної деформації, який займається проблемами одержання наноструктурного титану, цей метал був одним із перших, з яким почали працювати донецькі вчені.

— Одержати такий матеріал стало можливо з розвитком процесів інтенсивної пластичної деформації, зокрема гвинтової екструзії — деформаційної обробки матеріалів, — пояснив Бейгельзімер. — Його властивості значно відрізняються від властивостей таких самих матеріалів, але не наноструктурних. Якщо говорити про титан, то звичайний і наноструктурний за своєю міцністю відрізняються приблизно в три рази.

Підвищена міцність нанотитану має особливу практичну цінність, оскільки саме титан завдяки своїй ідеальній біосумісності є добрим матеріалом для імплантів. Він не відторгається тканинами організму, тому з нього виготовляють штифти для зубів, пластинки й шурупи, застосовувані в травматології. Їх уводять у людське тіло, де вони залишаються протягом всього життя людини. Тому такі важливі біосумісність і підвищені міцнісні характеристики, які дає титану нова технологія виробництва.

Крім медицини, нанотитан використовується в суперсучасних галузях машинобудування, таких як авіабудування й космічна підгалузь.

— Інтерес до нанотитану особливо проявляють у країнах із розвинутою економікою, — говорить професор Віктор Бєлошенко, заступник директора Донецького фізико-технічного інституту, зауважуючи, що перспективність застосування цього матеріалу обумовлена його особливими властивостями — легкістю, міцністю, стійкістю до агресивного середовища.

Сьогодні нанотитан починають одночасно використовувати в різних країнах. І, як небезпідставно відзначають учені, Донецький­ фізико-технічний інститут у цьому питанні посідає передові позиції, бо тут цей матеріал може бути отриманий у таких же кількостях, як, наприклад, у Росії.

— Найпотужніша лабораторія з одержання нанотитану сьогодні розташована в Росії. Продають його в США й Чехію, де є компанії, які починають виробництво з нього пробних імплантів. Ми теж можемо створити аналогічне за масштабами виробництво, а одиничні екземпляри виготовляємо вже давно, — уточнив Ян Бейгельзімер.

Техпроцес

Українська технологія виробництва нанотитану пройшла успішну апробацію в лабораторних умовах на невеликих зразках. Сировину для цього процесу — так звану титанову губку — учені Донецького фізико-технічного інституту на цьому етапі беруть на Запорізькому титано-магнієвому комбінаті. Потім роблять переплав на базі лабораторії Донецького національного технічного університету з використанням власного ноу-хау. Традиційно для переплавлення губку просто компактують — завантажують у контейнер, стискають, формують кілька щільних стовпчиків, зварюють між собою й одержують електрод. Потім нагрівають, електрод плавиться під шлаками, і виходить чистий титан.

— Ми спробували змінити цю технологію на першому етапі — не робити стовпчики поодинці, щоб потім зварювати їх. За допомогою гвинтової екструзії ми відразу одержуємо весь щільний стовп, — пояснює професор Бейгельзімер.

Що ж до застосування цієї технології в масштабах промислового виробництва, то необхідне дороге обладнання, яке зараз використовують у машинобудуванні.

— Гвинтова екструзія — це не гаряча екструзія, коли навколо димно й брудно, а чистий процес із використанням матриці певної форми й нашого ноу-хау, — зауважує Ян Бейгельзімер.

За його словами, у донецьких учених також є досвід застосування нової технології в заводських умовах — у ВАТ «Мотор Січ», де з її допомогою було зроблено наноматеріал для лопаток авіаційних турбін, що підвищує їхню циклічну міцність.

Проект чекає на реалізацію

За словами Дмитра­ Варюхіна, начальника відділу­­­ трансферу технологій­­ Донецького фізико-техніч­ного інституту, у реалізації цього проекту передбачається два варіанти розвитку подій. Якщо вести мову про створення виробництва середніх масштабів, то воно може розміститися безпосередньо на території інституту — тут є необхідні площі. Якщо буде ухвалено рішення про створення більшого підприємства, можливий варіант будівництва окремого будинку.

— Усе залежатиме від виділеної суми грошей, — відзначає Д.Варюхін.

Зараз проект на розгляді в Кабміні за поданням Донецької облради.

— На цій стадії проекту передбачається державно-приватне партнерство, — говорить Дмитро Варюхін. — Але, на жаль, наразі нема алгоритму роботи держави із приватним бізнесом у галузі інновацій, тому, най­імовірніше, це буде державне фінансування.

Хоча треба сказати, що і приватні, українські й закордонні, компанії вже сьогодні зацікавлені інвестуванням у високотехнологічний проект вартістю 230 млн грн.

Усі інші параметри проекту уточнюватимуться в процесі реалізації. Приміром, обсяги виробництва визначатимуться маркетинговими дослідженнями­ — залежно від потреб ринку.­­­

— Це нові матеріали, і не виключено, що ринок треба буде формувати, — сказав Д. Варюхін.

Що ж до сировини, то, як з’ясувалося, із цим проблем нема.

— Сировина в нас є на Запорізькому титано-маг­нієвому комбінаті, що випускає титанову губку, — відзначив Віктор Бєлошенко. — А чистий титан ми беремо в лабораторії електрошлакового переплаву Донецького національного технічного університету. Його якість не гірше, ніж у виробленого американськими лабораторіями.

До речі, ДонНТУ також є партнером з цього проекту.

Що ж, донецькі вчені сказали своє вагоме слово у створенні сучасних технологій світового рівня. Тепер справа — за державою.

Довідка «УТГ»

Нанотехнологія — міждисциплінарна галузь фундаментальної та прикладної науки і техніки, мета якої — створення й використання матеріалів, пристроїв і технічних систем, функціонування яких визначається наноструктурою, тобто впорядкованими фрагментами розміром від 1 до 100 нм.