NUSTMISIS

В Институте физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС (Москва) открылся первый набор на программу магистратуры/специального высшего образования сетевого Квантового университета. Это межвузовский научно-образовательный проект, направленный на кадровое обеспечение российской сферы квантовых технологий. Студенты получат доступ к флагманским курсам и лабораториям пяти вузов – участников проекта, а также будут включены в работу по раннему применению квантовых вычислений.

Университет МИСИС — активный участник реализации дорожных карт по развитию высокотехнологичных сфер: «Квантовые коммуникации» РЖД и «Квантовые вычисления» Росатома. В рамках госпрограммы «Приоритет-2030» мы реализуем стратегический технологический проект «Квантовый интернет», основная задача которого — способствовать переходу разработок из лабораторий в индустрию. Сегодня в НИТУ МИСИС готовят специалистов и исследователей в области квантовых технологий на всех уровнях высшего образования. Создание Квантового университета с участием флагманов отечественного инженерного образования и Госкорпорации «Росатом» позволяет объединять усилия ведущих научных школ, привлекать талантливую молодежь, формировать единое пространство для реализации прорывных проектов, — сказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Квантовый университет собирает лучшие курсы в единую программу от каждого вуза-партнёра: НИТУ МИСИС, НИЯУ МИФИ, МФТИ, МГТУ им Н.Э. Баумана и МГУ им. М.В. Ломоносова. Поскольку каждый университет обладает собственной научной специализацией и уникальной лабораторной базой, традиционная образовательная модель не позволяет охватить весь спектр современных квантовых технологий. Сетевой формат обучения снимет это ограничение: студенты получат доступ к специализированным дисциплинам в вузах – участниках проекта и освоят полный цикл компетенций, необходимых для работы в сфере квантовых вычислений и других направлениях квантовой индустрии.

Образовательная программа состоит из трёх основных блоков: общенаучного модуля, который реализуется в вузе поступления; профессионального модуля, включающего сетевые дисциплины университетов – участников проекта; научно-исследовательской работы. Особое внимание в программе уделено практическому применению квантовых вычислений — в частности, поиску перспективных сценариев использования квантовых технологий в атомной отрасли совместно с индустриальными партнёрами.

По окончании обучения выпускники получат диплом государственного образца по основной образовательной программе и сертификат сетевого Квантового университета, подтверждающий освоение межвузовской программы подготовки в области квантовых технологий. Срок подачи документов в приёмную комиссию — до 15 августа. Узнать подробности о магистратуре сетевого Квантового университета можно на сайте.

Помимо межвузовской программы подготовки, в Институте физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС открыт набор на программу высшего образования по направлению Физика и СпецВО Квантовое материаловедение, реализуемые в рамках пилотного проекта по совершенствованию национальной образовательной системы. Идёт приём документов в англоязычную магистратуру и аспирантуру.

В первое воскресенье апреля в России отмечается День геолога — профессиональный праздник людей, благодаря которым развивается добыча полезных ископаемых и наращивается энергетический потенциал страны. За 2025 год российские геологи открыли более трёхсот месторождений полезных ископаемых. Среди наиболее значимых — скопления золота и платины, вольфрама, титана и меди, калийных солей, каменного угля, а также нефти и газа. О новых подходах к более эффективному ведению горных работ и перспективах отрасли рассказывает кандидат технических наук, заместитель директора Горного института НИТУ МИСИС Василий Ческидов.

Подготовка специалистов будущего

Издание «Коммерсантъ» приводит слова главы Минпромторга России Антона Алиханова, что на отечественные предприятия обрабатывающей промышленности необходимо привлечь дополнительно 1,9 млн человек, из них 500–530 тысяч должны быть с высшим образованием. Это требуется исходя из целей, которые определены нацпроектами технологического лидерства. Это означает, что в высокотехнологичных сферах конкуренция за специалистов будет ещё выше, чем уже наблюдается.

Ответом на этот вызов стал запуск в НИТУ МИСИС программы специализированного высшего образования «Геометаллургия» (в рамках пилотного проекта по переходу на новую национальную образовательную систему). Она выстроена в тесном взаимодействии с индустрией. К разработке учебных модулей и преподаванию привлечены специалисты компаний-партнёров: «ФосАгро», «Полюс», GV-Gold, «Росгеология», «Росатом», Группа компаний Б1, Kept, «Гинтелл», «Геомикс». Студенты участвуют в геологических исследованиях, знакомятся с технологическими процессами добычи и обогащения руды, работают с промышленными данными и лабораторным оборудованием. Благодаря этому выпускники получают практический опыт, который позволяет им совершить «бесшовный переход» из университета на работу в горно-металлургические компании. Такой подход органично соединяет фундаментальные знания с современными методами анализа данных и цифрового моделирования.

Что ждёт отрасль дальше

Ближайшие десять лет, вероятно, будут связаны с цифровизацией. Уже сегодня модели рудных тел начинают объединяться с потоками производственных данных, датчиками и алгоритмами машинного обучения.

Геометаллургия постепенно превращается из инструмента стратегического планирования в систему оперативного управления освоением месторождения. Алгоритмы способны прогнозировать поведение руды практически в реальном времени и корректировать параметры переработки — например, режим измельчения или флотации — ещё до поступления руды на фабрику. Либо, напротив, выбирать такую последовательность отработки месторождения, при которой на обогатительную фабрику длительное время поступает руда с одинаковыми характеристиками, что также повышает сквозную эффективность всей производственной цепочки.

Если раньше решения принимались реактивно — когда проблемы уже возникали на фабрике, — то сегодня отрасль движется к предиктивной модели, где большинство технологических сценариев просчитывается заранее. Это позволит повысить извлечение ценных компонентов и оптимизировать ресурсы горно-обогатительного комбината.

В итоге геометаллургия станет одним из ключевых подходов к освоению месторождений. Она также приведёт к появлению нового типа специалистов — инженеров, одинаково хорошо разбирающихся в геологии, горном деле, обогащении, металлургии и анализе данных.

Спрогнозировать, оптимизировать и повысить доходность

В горном деле должен действовать простой принцип: геологи находят руду, горняки её добывают, а обогатители и металлурги перерабатывают. На практике же эта последовательность нарушается.

Очень часто руда, перспективная на стадии разведки, вызывает ряд трудностей при добыче и переработке: хуже дробится и измельчается, дает низкое извлечение, содержит вредные примеси, которые снижают качество концентрата. Кроме того, существует тенденция к ухудшению качества минерального сырья. Снижается содержание ценных компонентов в породах, усложняются горно-геологические условия освоения месторождений, а требования к конечной продукции горно-обогатительных комбинатов — концентратам — растут.

Именно из этого противоречия и возникла геометаллургия. Это направление стремится рассматривать месторождение как единую систему: от геологического изучения до выплавки металла. Его задача — спрогнозировать характеристики руды и оптимизировать её добычу и переработку для повышения доходности производства.

Что делать, когда данных геологической разведки недостаточно?

Традиционная разведка месторождений в основном опирается на данные бурения и химического анализа проб. Часто этого оказывается недостаточно, чтобы точно сказать, какие сложности могут возникнуть.

Геометаллургия рассматривает залежи и как геологический объект, и как сырьевую базу для конкретных технологических процессов, эффективность которых зависит от изученности и особенностей полезного ископаемого. Помимо химического состава руды изучается её минеральный состав, прочностные свойства, особенности флотационного поведения. Затем параметры объединяют в единую систему и связывают с пространственным строением месторождения. В результате формируется геометаллургическая модель — трёхмерная карта, которая иллюстрирует распределение металлов и характеристики различных типов руды. Она помогает заранее понимать, какие участки легче перерабатывать, где возможны потери металла, а где потребуется корректировка технологических режимов. Это позволяет предприятиям экономить значительные временные и финансовые ресурсы.

Геометаллургические цифровые модели позволяют прогнозировать производительность

Часто при освоении месторождения складывается ситуация, когда все основные параметры сырья, поступающего на переработку, в норме, но при этом производительность обогатительной фабрики резко падает. Вскоре становится ясно, что при планировании горных работ не были учтены те или иные особенности рудного тела, которые ранее казались несущественными. Для снижения вариативности производственных показателей эксперты строят геометаллургические модели участка недр, на основании которых выполняется планирование горных работ.

Чтобы построить такую модель, специалисты изучают химический и минеральный составы, а также физико-механические свойства руды. Например, измеряют, насколько легко она дробится и измельчается, как влияет на износ оборудования, как ведёт себя в процессах флотации или выщелачивания. Затем эти данные сопоставляют с результатами лабораторных испытаний и распространяют на всё месторождение с помощью трёхмерных карт. По сути, цифровые модели отвечают на важный для инженеров и инвесторов вопрос: насколько эффективно и рентабельно будет предприятие.

Современные материалы, как правило, разрабатываются с расчётом на выполнение сразу нескольких задач. От них ожидают сочетания разных свойств: малой плотности, способности сопротивляться нагрузкам, управляемой деградации, а иногда и «умного» — заранее заданного — отклика на внешние воздействия. Всё это невозможно без работы на нанометровом уровне — там, где решающую роль играет структура, а не только химический состав.

Мы поговорили об этом с кандидатом физико-математических наук Алексеем Салимоном, заведующим кафедрой физической химии НИТУ МИСИС.

— За последние годы материаловедение сильно изменилось. В чём главное отличие современного подхода от того, что было раньше?

— Традиционно в материаловедении основное внимание уделялось химическому составу. Подбор компонентов, их соотношения и степени чистоты долгое время считался главным инструментом управления свойствами. Сегодня ключевым становится управление структурой на разных масштабных уровнях.

Даже без изменения химического состава можно существенно изменить свойства, если целенаправленно формировать специфические нано- и микроструктуры: например, размер и форму включений, характер границ фаз, распределение наполнителей, ориентацию волокон. Фактически материал начинают проектировать под конкретные условия работы.

— Почему именно наноструктурированные композиты считаются материалами нового поколения?

— На наноуровне во многом формируются механизмы длительной прочности, износостойкости и упругости. Именно здесь определяются процессы зарождения дефектов, распространения трещин и релаксации напряжений.

Композиты позволяют сочетать высокую прочность с малой плотностью, что принципиально важно для многих отраслей. Кроме того, появляется возможность задавать дополнительные функциональные свойства — электрические, магнитные, радиопоглощающие. Такие материалы можно адаптировать под конкретные условия эксплуатации, заранее закладывая в них необходимое поведение в ответ на нагрузку, температуру или внешние поля.

— Где подобные материалы уже реально применяются?

— В авиационной и космической технике их активно используют благодаря снижению веса при сохранении прочностных характеристик. В энергетике — например, при производстве лопастей ветрогенераторов и элементов, работающих при высоких температурах и нагрузках.

В судостроении важную роль играет сочетание коррозионной стойкости и малой массы. В строительстве композиты применяются при создании долговечных и устойчивых конструкций. В медицине — при изготовлении эндопротезов, имплантатов и экзоскелетов, где одновременно важны прочность и биосовместимость.

Могу привести примеры из НИТУ МИСИС, так как наш университет является лучшим материаловедческим вузом России. Например, для биомедицины созданы «самоупрочнённые» композиты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, где и волокна, и матрица имеют одну природу, что обеспечивает рекордное сочетание прочности, ударной вязкости и биосовместимости. Наши учёные разработали проводящие полимерные композиты, которые могут заменить металлы в энергетике и электронике, сочетая высокую тепло- и электропроводность с малой массой и технологичностью.

Для энергетики и высокотемпературных применений предложены износостойкие композиты на основе высокоэнтропийных сплавов, упрочнённых наночастицами оксида алюминия, с многократным ростом износостойкости и снижением окисления.

— Какие специалисты сегодня наиболее востребованы в области композитных материалов?

— В первую очередь те, кто умеет работать с реальными материалами, а не только с теориями. Это специалисты, понимающие, как структура влияет на свойства, и способные одновременно участвовать в фундаментальных исследованиях и прикладных проектах.

— Возможна ли такая подготовка в университетской среде?

— Да, если обучение тесно связано с научной работой. В этом случае студенты вовлекаются в проекты уже на этапе обучения — иногда с первого курса. Инфраструктура исследовательского университета позволяет работать с современными методами и оборудованием, что принципиально важно для формирования практических навыков и понимания реальных задач материаловедения.

— Если говорить о подготовке кадров, какие образовательные форматы сегодня наиболее эффективны?

— Обучение должно строиться вокруг реальных исследовательских задач — с возможностью индивидуальной образовательной траектории и работы в лабораториях.

Такой подход, в частности, реализуется в магистерских программах по технологиям наноструктурированных композиционных материалов в НИТУ МИСИС — как части общей научной экосистемы университета, ориентированной на современное материаловедение.

— С какими вызовами сегодня сталкиваются разработчики новых материалов?

— Основная сложность заключается в том, чтобы точно спрогнозировать поведение материала на протяжении всего срока службы. Важно заранее понимать, как именно композит будет разрушаться или деградировать в реальных условиях эксплуатации.

В связи с этим возрастает роль ускоренных методов тестирования, которые позволяют за относительно короткое время получить информацию о процессах, растянутых в реальности на годы и десятилетия. Без таких подходов внедрение новых материалов становится слишком долгим и рискованным.

Моделирование сегодня стало не вспомогательным, а обязательным инструментом. Активно используется анализ цифровых изображений микроструктуры, а математические модели позволяют прогнозировать свойства ещё до создания самих материалов.

Эксперимент и цифровые расчёты работают как единая система. Например, в лаборатории ускоренных частиц НИТУ МИСИС исследование наноструктуры осуществляется с помощью синхротронного излучения методом малоуглового рассеяния. Расшифровка полученных спектров в принципе невозможна без построения цифровой модели наноструктуры материала. Всему этому мы учим на программе специализированного высшего образования «Технология наноструктурированных композиционных материалов», реализуемой в рамках пилотного проекта по переходу на новую модель высшего образования.

Как не прогадать с выбором сковороды рассказала кандидат технических наук Элина Ли, доцент кафедры металловедения и физики прочности, сотрудник лаборатории «Гибридные наноструктурные материалы» НИТУ МИСИС. Только научные факты и ничего лишнего!

Первое, что нужно оценить при выборе — теплопроводность. Так же, как прочность и устойчивость к коррозии, это свойство зависит от материала изготовления. 

Для ЛЛ: если вы опытный кулинар и цените традиционное качество и долговечность, то выбирайте чугун. Он прочный, равномерно прогревается и долго сохраняет тепло, на поверхности образуется естественный антипригарный слой, которому не страшны металлические вилки и лопатки. При правильном использовании (ручная мойка, отсутствие резких перепадов температур, хранение в сухом месте) такая посуда прослужит долго.

Если вам важна лёгкость и скорость приготовления, остановитесь на алюминии с антипригарным покрытием. Такая посуда стоит недорого, сочетает в себе равномерный прогрев и антикоррозионные свойства, но от прикосновений металлической лопатки быстро испортится.

А теперь полный разбор для тех, кому важны научные факты!

Чугун — это сплав железа с содержанием углерода более 2,14%. Его физические свойства (плотность 6600–7400 кг/м3, температура плавления 1100-1250 °С, теплопроводность 50–70 Вт/м·К) делают его подходящим материалом для изготовления кухонной посуды.

Плюсы: надёжность и долговечность, современные чугунные сковороды подходят для любого типа плит, включая индукционные варочные поверхности. 

Чугун имеет пористую структуру, что повышает теплоёмкость металла, поэтому чугунные сковороды, набрав нужную температуру, долго держат тепло, сохраняя пищу горячей. Наличие пор имеет еще одно преимущество — в них проникает жир, превращаясь под воздействием высоких температур в естественный антипригарный слой, которому не страшны металлические приборы и лопатки.

Минусы: большой вес. Еще чугун может треснуть, если его уронить с большой высоты на каменный пол. Он плохо переносит температурные перепады, и, если вы нальете в раскалённую сковороду холодную воду, тоже может образоваться трещина. Чугун также не любит длительного воздействия воды, поэтому не стоит его замачивать или мыть в посудомойке — может появиться ржавчина.

Алюминий — легкий и доступный материал, который нашел широкое применение в самых разных областях промышленности и быта (плотность 2700 кг/м3, температура плавления 660 °С, теплопроводность порядка 200 Вт/м·К).

Плюсы: доступная цена, лёгкость, стойкость к коррозии (из-за быстро образующейся защитной пленки на поверхности), быстрое нагревание (теплопроводность алюминия выше, чем у чугуна), равномерное распределение тепла при толстом дне, возможность использования с антипригарным покрытием.

Минусы: быстро остывает, требует осторожного обращения с покрытием, может деформироваться при перегреве, без антипригарного покрытия блины могут пригорать. Алюминий достаточно мягкий материал, поэтому чувствителен к механическим повреждениям, так что лучше всего пользоваться деревянными и полимерными лопатками. Без дна из ферромагнитного материала не подходят для использования на индукционных плитах.

Антипригарное покрытие (может быть каменным, керамическим, титановым или тефлоновым)

Плюсы: лёгкость в уходе, возможность приготовления с минимальным количеством масла, разнообразие дизайнов и размеров.

Минусы: Керамическое покрытие очень хрупкое и боится резких перепадов температур. Длительный нагрев тефлонового покрытия может привести к его разрушению. Антипригарная посуда нуждается в кухонных аксессуарах из силикона, пластика или дерева, чтобы сохранить целостность антипригарного слоя. Обязательно убедитесь, что в составе покрытия нет вредного для здоровья компонента PFOA.

Поздравляем всех с Масленицей!

Чтобы победить бактерии, устойчивые к антибиотикам, российские учёные разрабатывают материалы нового поколения, которые становятся надёжным щитом против инфекций. О последних достижениях науки для антимикробной защиты рассказывает директор центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС, д.ф.-м.н. Дмитрий Штанский.

По данным крупнейшей международной базы научных публикаций Scopus, только в 2025 году по тематике антибактериальной активности опубликовано свыше 23 тысяч статей. Во многих из них речь идёт не о поиске «универсального антибиотика», а о принципиально иной стратегии – поверхностной функционализации медицинских изделий, чтобы они сами по себе были активными участниками борьбы с патогенами. Такой подход к антимикробной защите подходит, к примеру, для ортопедических и дентальных имплантатов, урологических катетеров, раневых повязок, масок для дыхания, фильтров для контура аппарата искусственной вентиляции легких, пищевой упаковки, а также для формы медицинского персонала.

Учёные создают всё больше сложных наноматериалов с заданными свойствами, получая более сильный и управляемый антибактериальный эффект. Совершенствуют способы поверхностной обработки, меняют морфологию и топографию их поверхности и, наносят многофункциональные бактерицидные покрытия. Создают гидрогели нового поколения – мягкие материалы, которые помогают тканям заживать и при этом защищают рану от инфекции. Активно развиваются такие подходы, как высвобождение бактерицидных ионов металлов (серебра, меди и цинка), контролируемая доставка лекарственных веществ, подавление формирования микробных биоплёнок и контактное разрушение бактериальной клетки за счёт особенностей поверхности. Среди наиболее перспективных решений – фотокаталитические системы на основе оксидов титана, цинка и меди, а также модифицированные наноструктуры, способные эффективно генерировать активные формы кислорода. Такие высокореакционные радикалы повреждают клеточную стенку бактерий и запускают в них разрушительные окислительные процессы. Отдельное направление – создание гибридных покрытий, сочетающих сразу несколько механизмов действия антибактериальной защиты, так как комплексный подход снижает вероятность, что бактерии адаптируются к одному конкретному фактору. При этом учёным важно контролировать не только эффективность антимикробного эффекта, но и его управляемость.

Одна из неочевидных проблем при масштабировании подобных разработок заключается в разнящихся получаемых результатах. Это объясняется сложностью биологических процессов, ведь на активность антибактериальной защиты влияет не только её выверенный механизм действия, но и условия среды: механические нагрузки, иммунный ответ организма, присутствие смешанных микробных сообществ. Поэтому параллельно с разработкой новых материалов идёт пересмотр подходов к их тестированию.

В целом разработка антибактериальных материалов всё больше смещается от метода проб и ошибок к осознанному проектированию медицинских изделий с заранее заданными свойствами. Сейчас в центре внимания учёных – многофункциональные и адаптивные системы, способные реагировать на изменения среды и работать локально там, где возникает очаг инфекции.

Следующий рубеж исследований антимикробной защиты находится на пересечении микробиологии, инженерии поверхностей и машинного обучения: с помощью компьютерного моделирования учёные смогут прогнозировать эффективность материалов ещё до их синтеза, ускоряя путь от лабораторных экспериментов к практическому применению в условиях растущей устойчивости бактерий.

Более подробно с исследованиями антимикробных биоматериалов можно ознакомиться в обзоре, опубликованном в журнале «Успехи химии» (Q1).