-
28.04.2018 12:28
Секретная установка челябинского кулибина позволит продлить срок службы батарейки смартфона до 7000(!) лет. Южноуральский изобретатель добыл алмаз в домашних условиях и впервые решился рассказать в прессе о своем ноу-хау.
В творческом багаже основателя международного проекта Emiba, бывшего контрразведчика, майора запаса Василия Кузьминых четыре официально зарегистрированных патента. О каждом в отдельности получился бы увлекательный рассказ. Достаточно сказать, что в числе прочих придумок есть искусственная мышца. Но сегодня речь пойдет о «крайней» установке, которая в патенте скромно названа «гидропресс». Впрочем, это, скорее, псевдоним. «Концентратор» — так с любовью прозвал свое детище Василий Михайлович — выполнен из высоколегированной стали. В него вставляется капсула с графитом и... — происходят чудеса. А точнее — рождается алмаз.
Любое изобретение — это устранение противоречий. В случае с концентратором потребовалось 20 лет кропотливой работы, чтобы устранить все противоречия и получить результат. Лишь на пятом эксперименте Кузьминых удалось «добыть» собственный искусственный алмаз. Он, правда, получился черный и небольшой — 1,6 на 1,2 мм. Но это был настоящий алмаз! Для подтверждения изобретатель поцарапал им все, на чем только можно было проверить. Кристалл оставил следы даже на самом прочном материале, имеющемся под рукой, — на спеченном твердосплаве вольфрамовой группы ВК6.
— ...Когда служил в военной контрразведке, одной из решаемых задач было не допустить диверсий и вредительства, подрывающих боеготовность войск на территории воинских частей. Еще тогда услышал информацию, которой потом воспользовался, — вспоминает изобретатель. — Для управления самолетом летчикам приходится надевать плотно прилегающую маску и дышать смесью воздуха с чистым кислородом. Газообразный медицинский кислород хранят в баллонах высокого давления. Срок использования баллонов регламентирован. При проверке их заполняют водой под давлением, превышающим рабочее в два раза, и проверяют на прочность в сейфе за толстым бронебойным стеклом, чтобы обнаружить наличие или отсутствие запотевания на поверхности. Я предложил их заморозить, зная, что вода расширяется при замерзании. «Так ведь лед порвет баллон!» — последовал ответ. И эта фраза засела мне в голову. А, спустя годы, вдруг родилась идея.
На нашей планете есть уникальное вещество — вода. Уникальность в том, что она находится в трех устойчивых агрегатных состояниях одновременно — лед, жидкость и пар. Энергию, которая выделяется при переходе из жидкости в пар, человечество уже поставило себе на службу. Первые паровые машины были изобретены, как известно, в XVII веке. Но, возможно, они появились еще тогда, когда человек поставил на огонь металлическую посуду, стал что-то варить, а крепко насаженную крышку сорвало паром. Сейчас даже на атомных электростанциях турбины крутит пар. А другой процесс, когда из жидкости получается лед, почему-то человечество не взяло на вооружение. Даже борется с ним. Помните, как мы боимся размораживания радиаторов отопления и труб, заполненных водой? Не используем в системе охлаждения ДВС автомобилей воду, а только антифриз или тосол. Словом, это направление пока человечеству неинтересно.
Что такое алмаз? Это аллотропная форма углерода. При производстве и синтезе искусственных алмазов, как отмечают те, кто с ними работает, нужны огромное давление, большая температура и много времени. В основе концентратора Василия Кузьминых — вода, точнее, явление превращения воды из жидкости в лед (замерзание) и сопутствующее этому увеличение объема (расширение). Перед изобретателем встала задача, как сконцентрировать давление и направить эту мощь так, чтобы она совершала полезную работу, а не
разрывало установку. Потребовалась конструктивно-инженерная мысль. 11 лет ушло на изобретение, расчеты, подбор материалов, изготовление концентратора и патентование. Камера сверхвысокого давления в концентраторе — еще одно ноу-хау Василия Михайловича. Теоретически в этой установке можно создать любое давление, хоть два миллиона атмосфер — как в недрах Земли. Вопрос в том, какими доступными человечеству материалами такое сверхвысокое давление можно долго удерживать? Таких материалов на земле пока нет. Даже самый твердый после алмаза твердосплав — победит (ВК6, ВК8) — при таком давлении превращается в песок.
— Когда вы поняли, что получилось, какие чувства испытали?
— Да ничего я не испытал. Понял, что надо работать дальше. Когда вплотную занялся концентратором, привлек компаньонов. Объединились в команду с названием Emiba и сейчас пытаемся реализовать международный проект. В коллективе 12 человек — инженеры, программисты, финансисты. Стало понятно: для того, чтобы все дальше развивать, нужны средства. Но как их привлечь, чтобы при этом не украли идею?..
Кузьминых убежден, что проект имеет мировое значение. Он написал в 2007 году о своем изобретении в администрацию Президента РФ. С помощью концентратора, по словам Василия Михайловича, можно творить чудеса. Технология просто прорывная! Она позволит значительно удешевить синтез алмазов и сделать его безопасным. «В нашем случае, даже если произойдет разрушение, то взрыва не будет, никуда лед-то дальше не полетит...» Из администрации Президента пришел ответ: «Изобретение направлено на рассмотрение в Российскую академию наук».
Сейчас команда Кузьминых ищет инвесторов для создания усовершенствованной модели концентратора. Главная цель — создание масштабного предсерийного образца, позволяющего получить крупный монокристалл алмаза, который можно
использовать в промышленности. Для этого нужно концентратор увеличить в 12-15 раз. Представляете, какая эта будет мощная установка, если уж сейчас в собранном виде поднять концентратор невозможно — весит под сто килограммов.
Предсерийный образец будет «упакован» всевозможными датчиками (температуры, давления, перемещения...), чтобы отслеживать процесс, контролировать и влиять на него. Необходимо создать трехмерную виртуальную и математическую модель, провести дополнительные исследования процессов, происходящих в концентраторе при получении алмазов, а также протестировать новые конструкторские решения, полученные при испытаниях лабораторного образца, чтобы не потратить лишние деньги. Необходимо найти оптимальный вариант давления, при котором будут наименьшие затраты и наилучшие качественные показатели синтезируемых алмазов. А контролировать процесс нужно в первую очередь для того, чтобы не пропустить главную фазу — появление кристалла. Иначе можно так «давануть», что он либо попросту рассыплется, либо получишь такой материал, что вместо использования его по назначению придется снова ломать голову на его применением.
— Мы планируем получить алмаз покрупнее — с габаритами 10 мм. С ним уже можно будет выходить на международный уровень. И тогда нас, наверняка, спросят: «А можете синтезировать алмаз с кулак?» И мы ответим: «Нет, с кулак не можем, но с куриное яйцо — сделаем!». Чем интересны искусственные алмазы, которые создают в промышленных масштабах? Они будут использоваться при создании сверхмощных процессоров при производстве компьютеров и смартфонов. Сейчас все девайсы работают на подложке из кремния. Если сделать алмазную подложку, можно будет значительно увеличить вычислительные мощности, по другому строить архитектуру процессора, сделать его многоэтажным. Кстати, по подсчетам зарубежных ученых, можно будет
изготавливать «алмазные» батарейки, период разряда которых составит 7000 лет! Купил однажды — и передавайте практически бесконечно по наследству (смеется).
— Каков самый оптимистичный прогноз? Считаете, внедрение вашего концентратора в промышленное производство изменит жизнь человечества?
— Вообще мы мыслим глобально. Изобретениями должна пользоваться вся цивилизация. Постоянно идет техническая работа, сложная, но прогрессивная. Однако слишком далеко я не заглядываю. Одно могу сказать, вычислительная техника, которая сейчас на службе человечества, дошла до своего предела. Большей мощности на подложках из кремния уже не может развивать. За последние 20 лет человечество, конечно, сделало большой шаг. В каждом доме есть компьютер, смартфон, получаем сетевую информацию — гаджеты улучшают качество жизни. Но дальше — нужны другие мощности. Синтезированные алмазы позволят значительно упростить и удешевить производство процессоров, а также увеличить их производительность для решения более сложных задач. Разработка недр и освоение космоса требуют больших вычислительных возможностей...
— А на какие еще чудеса способен ваш концентратор?
— Натрий (металл) после воздействия давления 400000 атмосфер меняет свои свойства — становится диэлектриком и прозрачным кристаллом. То есть алхимия получается! Был металл, стал неметалл. Ток не проводит, но внутри у него атомы натрия. Вот вам чудеса! Сжимая графит давлением в интервале значений от 300000 до 1000000 атмосфер, можно получить новую сверхтвердую форму углерода, которая не является алмазом и не сопоставима ни с одним известным на Земле веществом. То есть речь идет о качественно новых материалах высокой прочности, которых пока на нашей планете нет или нам о них просто пока неизвестно. Но это так — коротенько... — загадочно улыбается изобретатель.
— Открытие, подтвержденное экспериментом... Не хотите на Нобелевскую премию заявиться?
— Нобелевская... — не наша цель. У нас цель — насытить мировой рынок искусственных алмазов, сделать их доступными для всего населения планеты.
— Василий Михайлович, а вопрос безопасности вы как решаете?
— Дело в том, что сейчас вся информация, от которой зависит успех проекта, пока только в моей голове...
— Вот и я о том же. Мозги иногда воруют. Причем вместе с человеком...
— Но ведь у меня — старая школа контрразведки... Пусть попробуют.
Для справки
Синтетические алмазы могут стать основой электроники будущего. Уже сегодня их используют практически во всех сферах высоких технологий, и, по общему мнению экспертов, роль их будет неизменно возрастать. Лазерная, космическая техника, радиооптика, шлифовка современных сверхпрочных материалов, строительство... — перечислять области применения можно бесконечно.
На заметку
Наиболее перспективный рынок для крупных высококачественных искусственных алмазов — промышленность. К слову, в оптике и электронике природные алмазы не используются. На их создание у Земли уходит не один миллион лет. Чтобы минерал рос идеальным, нужны постоянные «тепличные условия». Но это нереально для такого временного промежутка. Кристаллы видоизменяются под воздействием агрессивных внешних факторов, а в электронике нужен безупречный алмаз.
Татьяна Строганова
Фото автора
«Аргументы и факты»
