-
26.06.2024 06:13
Его раннее детство прошло в Советском Союзе. Игрушки для мальчиков были тогда исключительно инженерного характера: конструкторы либо наборы, позволяющие что-то проектировать на простом уровне. Но самое главное — не было того, что так отвлекает детей сегодня. А потому занятиям с конструктором будущий кандидат технических наук посвящал много времени, свободного от мальчишеских игр на улице.
Как стать заведующим кафедрой в 33 года? Почему водород самый хитрый элемент в таблице Менделеева? Зачем нужны алгоритмы? О своем пути в науку рассказал молодой ученый Южно-Уральского государственного университета Павел Гамов.
Справка «АН»
Павел Александрович Гамов, заведующий кафедрой пирометаллургических и литейных технологий ЮУрГУ, кандидат технических наук, доцент. Кандидатская диссертация по специальности «Металлургия черных, цветных и редких металлов». Реализовал более 10 научно-исследовательских работ в качестве руководителя. Руководил проектами Российского научного фонда, Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня, а также проектом в рамках государственного задания. Автор более 40 публикаций, трех учебных пособий и монографии. Получил два патента на изобретения и три свидетельства на программы для ЭВМ.
«Аморфный» интерес
— Самое время рассказать о ваших научных интересах, Павел Александрович...
— Когда только поступил в аспирантуру, кафедра выиграла грант на научное исследование. Первая его часть была связана с получением металлических порошков. Я занимался аморфными металлами. Постараюсь объяснить, что они из себя представляют. Вещества, в твердом состоянии сохраняющие форму, как правило, кристаллические. То есть внутри есть кристаллическая решетка. А есть твердые вещества, где ее нет. Ну вот стекло, например.
Если решетка есть, то там будет упорядоченное расположение атомов, допустим, в виде кубика. Они там все выстроены, существует какая-то система. У твердых аморфных материалов никакой системы нет. Все атомы расположены хаотично. В связи с определенными особенностями аморфные металлы очень тяжело получить, поскольку они все стремятся стать кристаллическими.
Многие заводы сейчас работают в этом направлении, оно перспективно. Речь идет о сплавах из нескольких элементов. Как минимум двух, но обычно — четырех-пяти. Чаще всего они используются для изготовления сердечников-трансформаторов. Трансформатор — это изделие, которое меняет параметры тока. Например, уменьшая напряжение, повышает силу тока. Или, наоборот, уменьшая силу тока, повышает напряжение. Электричество между городами передается по линиям электропередач. Видели большие столбы с проводами? В этих проводах напряжение разное. Есть 220 тысяч вольт, и есть в тысячу раз меньше. А сердечник — это часть самого трансформатора, которая передает магнитное поле с одной катушки на другую. Это понятно?
— Понятно... кажется.
— Короче говоря, чем меньше потерь в этом сердечнике, тем выше КПД, тем больше энергии с одной катушки перейдет на вторую. Трансформаторы используются во многих сферах. В том числе и в военной технике, где важна компактность и эффективность. Есть и ряд других направлений применения, но это основное, и моя научная работа как раз была направлена на модерирование процессов образования кристаллов в аморфных материалах. Выполненные из них сердечники обладают очень хорошими магнитными свойствами. Никакие кристаллические материалы не сравнятся.
Математический аппарат, разработанный на кафедре, мы адаптировали под сферу обновленных материалов. И моя диссертация, в общем-то, заключалась в том, чтобы создать математическую модель, то есть набор уравнений, который позволяет описывать физические процессы. А вторая часть — нужно было решить огромное количество уравнений. Вручную — это очень долго и малоэффективно. Поэтому обычно создают алгоритмы, которые позволяют решать уравнения на компьютерах. И я написал компьютерную программу. Ну и заключительный этап научной работы — проверка. Соотносится ли то, что мы создали, с результатами экспериментов в реальной жизни? Возможно что-то описать или это просто программка ради программки?
Финальная часть, верификация — очень напряженный и интересный момент, потому что, по сути, там все и решается. Если получается — это окончательная работа, которую можно оформлять и представлять. А вот если не получается... Ну, значит, надо искать ошибки, либо корректировать гипотезы, которые были заложены. Все это довольно сложно. Не могу сказать, что у нас все с первого раза сошлось. Но в итоге получилось так, как и планировали.
Молодой начальник
В 2017 году Павлу Гамову предложили возглавить кафедру пирометаллургического направления. Молодой, перспективный, полный сил ученый с удовольствием согласился. Хотя, конечно, страшно было в 33 года на это решиться.
— Управлять коллективом, где почти все, по крайней мере, из преподавательского состава, старше тебя, — это как раз в меньшей степени смущало. У нас всегда были очень хорошие отношения. Я не сам на должность напрашивался, а меня порекомендовали. Было опасение по поводу взаимодействия с соседними кафедрами и с университетом в целом, потому что я никогда не ставил целью разбираться в корпоративном устройстве ЮУрГУ. И здесь не обошлось без помощи коллектива физико-металлургического факультета, за что очень благодарен.
Меня действительно все поддерживали, в том числе и бывший в то время деканом, ныне директор Политехнического института ЮУрГУ Михаил Александрович Иванов. И сейчас, уже зная, как организована работа в других вузах, могу сказать, что у нас система подбора кадров выстроена классная. Не только навыки учитываются научные и производственные, но и умение взаимодействовать в коллективе, со студентами. Комфортная, практически семейная атмосфера в университете дорогого стоит. И на эффективности работы это сказывается. В том числе и в экстренных ситуациях, когда работаешь с особыми проектами. Потому что, если есть взаимопонимание, результатов намного проще добиться.
— А еще вы заведуете научно-исследовательской лабораторией водородных технологий и металлургии. Расскажите о ее деятельности.
— Эта лаборатория появилась два с половиной года назад, когда вуз начал активно принимать участие в программе «Приоритет 2030». Изначально возглавлял работу международной лаборатории авторитетный в водородной металлургии зарубежный ученый. Но когда начались санкции, продолжать сотрудничество у него просто уже не было возможности. Сейчас мы развиваем два направления: подготовка кадров и научная часть. Занимаемся разработкой проектов по обеспечению лаборатории необходимым оборудованием, наполняем ее смыслами.
Хитрый водород
— Большие перспективы у водородных технологий в металлургии?
— Думаю, да. Хотя есть аргументы и за, и против. На мой взгляд, так всегда случается, когда появляется какое-то новое направление.
— А это новое направление?
— Понимаете, новизна направлений зависит еще и от сферы деятельности. Ну, например, если мы говорим о новых направлениях и скорости развития науки и техники в IT, то это вообще невозможно сравнивать с металлургией, где есть агрегаты и оборудование, которые были введены в эксплуатацию... ну, так скажем, полвека назад, а то и раньше. И они до сих пор вполне эффективны и современны, конечно, с учетом каких-то модернизаций. А теперь представьте компьютер, который был создан 50 лет назад. Насколько он актуален? Какие задачи он может выполнять?
— Думаю, его никто даже включить не сможет...
— Вот это показатель. И это не значит, что мы отстаем. Это же не только в ЮУрГУ, во всем мире такая история с металлургическим оборудованием.
— Так какие минусы и плюсы у водорода?
— Вообще это направление связанно с экологией. В металлургии активно применяется уголь, углерод. А когда углерод горит, выделяется СО, то есть угарный газ, ядовитый и вредный, и СО2, который относится к парниковым газам. Как вы знаете, государством поставлена задача — уменьшение таких выбросов и вредного влияния. Когда мы говорим о водороде, то, прежде всего, предполагаем, что он заменит углерод. То есть при использовании водорода можно будет вообще забыть про уголь. Продуктом горения водорода является H2O. Это вода, которая, как мы понимаем, никакого вреда экосистеме не приносит. Максимум — водяной пар.
— Прекрасно! А как добывают водород?
— Вот мы и подошли к минусам. Технологии, конечно, есть. Ну, например, самая простая для понимания — электролиз воды. Если мы ее молекулу разорвем, то с одной стороны будет водород, а с другой — кислород. Кислород выкидываем, водород оставляем. Делается это достаточно просто на самом деле. Берется источник постоянного тока — аккумулятор. Две пластинки в стакан с водой — в итоге на одной булькает водород, на другой кислород выделяется. В школе в 90-е годы нам демонстрировали такой эксперимент. Водород — легкий газ, он поднимается. Над одним электродом переворачивали пробирку, потом поджигали — и вспыхивало пламя.
— А в промышленных масштабах это ж какие нужны пластинки и пробирки?!.
— Даже не в этом дело. С пластинками проблем нет, и с емкостями — нет. Нужно много электроэнергии. Способ получения водорода электролизом очень дорогой. И это первый ограничивающий фактор. А второй — водород очень тяжело хранить. Это ведь газ, причем хитрый. Не зря водород в таблице Менделеева на первом месте находится. У него самый маленький атом и очень высокая проникающая способность. То есть улетать он может даже сквозь толстые стенки емкости. Кроме того, взрывоопасный, конечно...
Продолжение следует.
Татьяна Строганова
«Аргументы недели»
