Исторически сложившаяся тенденция развития промышленно-экономического потенциала государства в прямой зависимости от развития военно-промышленного комплекса во все времена побуждала государства уделять первостепенное внимание состоянию средств защиты и нападения
Новые идеи в технике, в материаловедении, в технологиях начинают свою жизнь, как правило, в приложении к конкретным задачам в сфере производства военной техники, а уже затем переходят в сферу гражданского производства. Баланс между этими составляющими (средства защиты и средства нападения) определяется проводимыми в жизнь государственными военными доктринами и конкретной внешнеполитической обстановкой. При этом главное значение придаётся надёжности и безотказности узлов, механизмов, устройств, т. е. компонентов, прямо влияющих на фактор времени – важнейший фактор, определяющий исход операции при решении любой задачи оперативно-тактического планирования. Эти качества нередко вступают в конфликт с другими не менее важными характеристиками (технологичность и экологичность производства, экономическая оправданность, удобство в использовании в определённых условиях, ремонтопригодность или быстрая заменяемость).
Стремительный переход общества от Пятого технологического уклада (эра зарождения и развития электроники и микроэлектроники, атомной энергетики, информационных технологий и т. д.) к Шестому (постиндустриальному) технологическому укладу при динамичном развитии нано- и биотехнологии, наноэнергетики, молекулярной, клеточной и ядерной технологии, нанобиотехнологии, биомиметики, нанобионики, нанотроники и других наноразмерных производств – безальтернативный вызов каждому государству, требующий обновления в ранжировании государственных приоритетов и мобильной перестройки промышленности.
В общем многообразии тем и направлений исследований и практического применения нанопродуктов и нанотехнологий особое место занимают наноразмерные многофункциональные покрытия, наносимые на твёрдые поверхности для придания этим поверхностям новых, прогнозируемых заранее свойств и характеристик, позволяющих существенным образом и в самых неожиданных вариациях расширять диапазон условий эксплуатации изделий или отдельных ответственных узлов.
Количество патентов, научных публикаций и диссертаций, касающихся проблем нанесения нанопокрытий (технологии) в мире растёт по экспоненте, и в числе этих работ – работы по конкретным заказам ВПК разных стран.
Постоянно расширяется круг проблем, которые решаются в подотраслях ВПК с помощью наноразмерных покрытий.
Покрытия играют огромную роль в авиационной и космической промышленности:
• повышают долговечность, надёжность и эффективность разных компонентов;
• препятствуют эрозии и износу;
• повышают качество поверхностей;
• препятствуют коррозии, радиации, отслаиванию, окислению и перегреву.
Новые разработки позволяют расширять функции нанопокрытий. Так, новое отечественное покрытие, наносимое на внутреннюю сторону фонаря кабины пилота самолёта, ослабляет теплоту солнечного потока на 40%, радиацию – на 30%, при этом уменьшает воздействие электромагнитного излучения в 250 раз и повышает абразивостойкость и износоустойчивость, снижая радиолокационную заметность кабины пилота на 30%; радиосигнал отражается от обработанных стёкол и, ослабленный, рассеивается в разных направлениях. Общая толщина покрытия составляет около 80 нанометров (нм). Для нанесения нанослоёв металла на стекло применяется специальная аппаратура магнетронного напыления. Покрытие наносится на фонари кабины пилотов истребителей Т-50 (ПАК ФА), МиГ-29К, Су-30 и бомбардировщиков Су-34. Пределов поискам новых применений нанопокрытий нет и быть не может.
И у нас, и за рубежом разрабатываются многофункциональные нанопокрытия для аэрокосмической промышленности, которые должны обеспечить износостойкость и коррозийную защиту с помощью специальных материалов. Предполагается, что они будут способны обнаруживать коррозию и механические повреждения и препятствовать их дальнейшему развитию, при этом противодействуя им, а также реагировать на химическое и физическое воздействие, улучшать адгезию и повышать долговечность металлических конструкций. В технологиях создания новых покрытий, в частности, используется золотое напыление для защиты стеклянной кабины пилота истребителя Т-50 от радиоволн и солнечного излучения; помимо золота для напыления также используются индий и олово. Толщина одного слоя составляет 20 нм, а всего напыления – не превышает 90 нм. В отдельную проблему выделена борьба с коррозией. Для постоянной борьбы с коррозией требуется много ресурсов. Так, общая стоимость таких работ в вооружённых силах США оценивается в 10 млрд долларов в год, из них 2 млрд долларов уходит на обычные операции соскабливания старой краски и нанесения новой. Учёные разрабатывают «умные» покрытия, которые в случае коррозионного повреждения или появления обычной царапины могли бы самостоятельно залечиваться. Кроме того, разрабатываются нанопокрытия для танков и другой военной техники, которые меняли бы цвет для создания маскировки в разных условиях.
При использовании любого способа нанесения покрытий есть технологические проблемы. Учитывая важность экономической составляющей, предприятия ВПК охотно замещают энергоёмкие и трудозатратные методы нанесения покрытий более простыми, но не менее эффективными. Многофункциональные нанопокрытия на основе фторсодержащих поверхностно-активных веществ (фторПАВ) (сайты epilam.ru, эпилам.рф) доказали свою эффективность в решении проблем по уменьшению коэффициента трения в трибологических узлах ответственных механизмов и приборов, способность существенно уменьшить износ контактирующих поверхностей. Отдельные виды композиций (эпиламы) предназначены для защиты поверхностей изделий из сталей, сплавов и цветных металлов от воздействия агрессивных сред (вода, пар, туман, растворы солей и щелочей). Также немаловажно, что поверхности, покрытые эпиламами, намного дольше сохраняют эксплуатационные свойства при воздействии температуры в диапазоне от –120 до +520 °С. Снимаются проблемы залипания и заедания в указанных диапазонах температур.
Созданные отечественными разработчиками эпиламы успешно отработали в ряде военно-космических и гражданских проектов. Защищая печатные платы, сплавы, микросборки и узлы трения, покрытия на базе фторПАВ не изменяют электрофизических характеристик элементов, позволяют отказаться от использования традиционных долгосохнущих смазок, лаков. Обладая хорошей адгезией, покрытия надёжно закрепляются на обрабатываемой поверхности, хемосорбируясь на ней и не отслаиваясь в процессе эксплуатации изделия.
Широкое распространение получили многофункциональные композиции (эпиламы) таких марок, как Эфрен-К, 6СФК-180-05, а также инновационные разработки Эпилам «ЭлектроникС» (для микросхем и электронных блоков), Эпилам «ЭлектроникА» (для сплавов, микросборок). Они успешно выдерживают конкуренцию с зарубежными аналогами, значительно дешевле и менее энергоёмки при использовании, не требуют дорогостоящего оборудования.
Любое предприятие ВПК – от малых мастерских до крупного производства – может при минимальных затратах организовать участок эпиламирования и оснастить его необходимым оборудованием (установка для механической или ультразвуковой очистки узлов/деталей от механических загрязнений; герметично закрывающиеся ёмкости для обработки деталей методом окунания при сохранении температуры в замкнутом объёме от 42 до 45 °С; термошкаф для выдержки деталей после эпиламирования при температуре от 90 до 120 °С).
Наносить покрытия можно методами напыления (аэрозольные баллоны, что удобно при обработке крупногабаритных деталей или труднодоступных поверхностей), тампонирования (при проведении ремонтно-восстановительных работ без поагрегатной разборки механизмов и оборудования) и окунания. Технологические параметры процессов эпиламирования приведены в «Технологической инструкции» для каждого из методов, а общие сведения о составах – в соответствующих «Технических условиях».
Входя в новую технологическую эру, Россия принимает на себя и новые обязательства в сфере организации и подготовки производств на новых основах, когда неизбежным становится оснащение любого производственного участка аппаратурой и средствами контроля нового поколения. Не будут исключением и предприятия ВПК, изготавливающие технику нового поколения с применением различных технологий нанесения наноразмерных покрытий. Создание единой сети исследовательских и контрольных межзональных лабораторных центров в системе ВПК (подобно центрам коллективного пользования ) будет способствовать более чёткому распределению средств, направляемых на развитие нанотехнологий, и сокращению расходов на приобретение уникального специального оборудования.
Вохидов А. С., канд. экон. наук, Добровольский Л. О., чл.-кор. ПАНИ
