Иран и Россию объединяет схожее стремление — активно развивать науку и промышленность в условиях западных санкций. При этом опыта у Исламской республики заметно больше, учитывая 44 года жизни под рестрикциями и без доступа к передовым иностранным технологиям. Россия и Иран теперь уже вместе работают над многообещающими проектами — особое место в этом процессе занимает коллаборация Горного и Ширазского университетов.
В начале мая студенты первого и второго курсов Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II посетили Ширазский вуз в Иране в рамках проекта «Надежда — Подвижный интеллект», который направлен на развитие преподавательского и студенческого научного обмена и исследовательской мобильности. Ученые обоих вузов уже работают над совместными исследованиями — как на базе Горного, так и Ширазского университетов, которые договорились об организации коллективов ученых в начале прошлого года. На первом этапе было сформировано десять рабочих групп, определены перспективные темы, критерии результативности и планы взаимодействия. На втором этапе профессора приступили к практической работе. Её ход смогли оценить приехавшие в Шираз на стажировку петербургские студенты.
Сбор информации для научных изысканий, сравнение лабораторий вузов и оснащения предприятий, а также обмен данными со студентами, профессорами и экспертами стали первоочередными задачами для учащихся Горного университета. Молодые люди обсуждали с будущими коллегами и научные идеи, которые могут стать основой совместных проектов.
Начальную стадию уже миновал проект по повышению эффективности возобновляемых источников энергии, используемых, в том числе, для энергоснабжения буровых установок и нефтяных вышек. С иранской стороны в него вошли эксперты во главе с профессором Мохаммадом Хоссейном Шейхи, с российской — группа ассистента кафедры общей электротехники Валерии Старшой. Одно из исследований касается трибоэлектрических наногенераторов, которые преобразовывают энергию механических взаимодействий в электрический ток.
| Трибоэлектрический наногенератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию (вибрации, движение, трение) в электрическую за счет трибоэлектрического эффекта и электростатической индукции. Обмен электрическими зарядами, который вызывает трибоэлектрический эффект, происходит при контакте и последующем разделении двух различных материалов. Возникающая разность потенциалов приводит к движению электронов (току) через внешнюю цепь, благодаря чему вырабатывается электричество. Пример трибоэлектрического эффекта – трение воздушного шарика о волосы. |
В Ширазском университете изучают один из четырех методов работы трибоэлектрического наногенератора под названием one-sided electrode (односторонний электрод). В рамках первых трех — contact separation moment (контактный момент размыкания (нажатие)), rubbing (трение) и sliding (скольжение) — можно соединить, например, пластик и ткань медным проводом. Однако для подхода one-sided electrod этого недостаточно.
«Пластик не имеет собственной проводимости (обычные пластики являются диэлектриками), поэтому на него нужно поместить слой проводника, например, алюминиевую фольгу. Таким образом, получится односторонний контакт. Окончательный вариант генератора в данном случае будет состоять из двух пластин. Одна из пластин представляет собой алюминиевую основу, другая – слой полидиметилсилоксана (PDMS), медный провод и полиметилметакрилат (полимер PMMA) в качестве основы для крепления. В представленном в университете Шираза генераторе используется именно этот вариант. Его преимущества — низкая стоимость, простота и долговечность. Это также самый эффективный метод работы с точки зрения затрат», — рассказал студент группы Валерии Старшой Андрей Кучерук.
Разрабатываемый наногенератор экологически безопасен — используются нетоксичные материалы с простой структурой, позволяющие извлекать механическую энергию из привычной активности. Например, преобразовать в электроэнергию можно обычную ходьбу человека. Однако есть и ряд проблем: из-за малой мощности и высокого напряжения использование устройства ограничено сенсорами и небольшими гаджетами вроде смарт-часов. На данный момент ученые также работают над способами сохранить энергию в генераторе.
Учащимся также показали оборудование, которое используется для модификации материалов, из которых изготавливается генератор — установки для внедрения наночастиц в структуру материалов для повышения их характеристик.
Студентка Анастасия Чебыкина, изучающая химические технологии и переработку энергоносителей, детально изучила организацию научно-исследовательской работы на факультете химического и нефтяного инжиниринга в Ширазском вузе. Так, студентам продемонстрировали стендовые установки атмосферной и вакуумной разгонки нефти и газа с малой (три килограмма) и большой (30 килограммов) загрузкой по сырью в лаборатории нефти и провели экскурсию по лаборатории газопереработки.
«В Иране наблюдается активное развитие технологий переработки попутного нефтяного газа с получением ценных продуктов нефтехимии, что обусловлено значительными объемами добычи газа в стране (третье место в мире). В Ширазском университете нефтепереработка и газохимия развиваются как взаимодополняющие направления», — пояснила Анастасия Чебыкина.
Научные подходы двух университетов в сфере переработки нефти похожи: Горный и Ширазский вузы акцентируются на совершенствовании вторичных процессов и глубины переработки сырья. Кроме того, оба высших учебных заведения параллельно ведут научно-исследовательскую деятельность по разработке и усовершенствованию катализаторов для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и уделают особое внимание практической стороне подготовки студентов. В обоих вузах есть возможность моделировать реальные процессы переработки нефти и газа в специализированных лабораториях, оснащенных современным оборудованием.
Два из десяти совместных проектов Горного и Ширазского университетов посвящены производству игольчатого кокса, который используется на алюминиевых и сталелитейных заводах для производства электродов. Профессор и участник исследовательских проектов кафедры химических технологий нефтепереработки Али Хафизи рассказал петербургским студентам, что Иран располагает собственными технологиями производства углеродного материала.
«Совместные с Горным университетом исследования посвящены применению игольчатого кокса в каталитических процессах. Фактически, мы стремимся производить катализаторы и электрокатализаторы из игольчатого кокса для преобразования углекислого газа в ценные виды топлива. Мы хотим превратить углекислый газ в этанол, бензин и другие продукты», — объяснил он.
Исследователи уже синтезировали первые образцы и работают над созданием реактора для экспериментальных испытаний. Часть синтеза была выполнена в России, что подчеркивает глубину научной интеграции между университетами, добавила Анастасия Чебыкина.
Профессор Хафизи также подробно описал методику исследований: игольчатый кокс модицифируют с помощью различных химических процессов и анализируют с помощью ИК-спектроскопии (FTIR), рентгеновской дифракции, термогравиметрического анализа (TGA), сканирующей электронной микроскопии (SEM), атомно-силовой микроскопии (AFM), просвечивающей электронной микроскопии (TEM) и других методов, чтобы изучить его структуру и химические свойства. После этого этапа материал используется в реакторах — электрохимических или химических. В Иране на данный момент работают два пилотных проекта по производству игольчатого кокса — в провинции Фарс и Тегеране.
Студент кафедры геологии и разведки полезных ископаемых Леонид Клочков также рассказал «Форпосту», что в данный момент объем производимого в Иране игольчатого кокса не может удовлетворить все потребности местной промышленности, поэтому часть материала импортируется из-за рубежа. Большее применение в исламской республике находит кокс нефтяного производства, а не угольного.
Алиса Павлова, изучающая в Горном университете информатику и вычислительную технику, в Ширазе вплотную занялась оценкой лабораторно-технической базы университета. Особый интерес вызвала лаборатория кибербезопасности на технологических объектах, где студентам показали принцип управления асинхронным двигателем через преобразователь частоты, который контролируется шкафом автоматического управления через управляющий контроллер и датчики входных и выходных сигналов.
«Вся технологическая схема выведена на монитор диспетчера в виде мнемосхемы. Все контролируемые энергетические и технологические параметры влияют на уровень и цвет мнемосхемы на мониторе диспетчера в точках их контроля. Поэтому диспетчер всегда имеет визуальное представление о работе технологического объекта и может воочию увидеть нештатную ситуацию при превышении предельного уровня контролируемого параметра. Также лабораторная установка позволяет внедрить вредоносный код в систему управления электродвигателем, показать последствия воздействия такой вирусной атаки, а также опробовать способы защиты от нее», — рассказала Алиса Павлова.
Помимо научной составляющей студенты Горного изучали и особенности организации учебного процесса в Ширазском университете. Кристина Толстихина, специализирующаяся на системном анализе и управлении, выяснила, что, в отличие от петербуржцев, иранские учащиеся не получают стипендии. Вместо этого им покрывают необходимые расходы — на питание, жилье (молодым людям предоставляются места в общежитиях), транспорт.
Петербургская студентка также отметила трудности на пути к признанию молодых ученых в Исламской республике. Например, студент-магистр в Ширазе может иметь столько же написанных работ, сколько и доценты кафедр Горного университета, однако и этого порой бывает недостаточно. Кроме того, из-за санкций против Ирана большая часть оборудования вуза — 70-80-х годов выпуска, что усложняет некоторые исследования.
Весомый плюс обучения в Ширазском университете — плотное взаимодействие вуза с Парком науки и технологий провинции Фарс (Fars Science and Technology Park или FSTP). У учащихся есть возможность заинтересовать какую-нибудь местную компанию или профессора вуза, и реализовать проект при помощи FSTP. Парк работает по принципу бизнес-инкубатора: проектам выделяют помещения и лаборатории по сниженным ставкам или безмозвомездно, предоставляют доступ к необходимой инфраструктуре, оказывают бизнес-наставничество и юридическую поддержку. Объем продаж Парка на внутреннем рынке уже достиг 17 триллионов риалов (около 2,1 миллиарда рублей).
Юлия Гуркина, студентка кафедры системного анализа и управления, добавила, что студентам Ширазского университета доступы лаборатории, коворкинги и огромная библиотека с фондом более 500 тысяч единиц наименований. В здании книжного хранилища четыре этажа, его общая площадь составляет 11 тысяч квадратных метров, поэтому там могут одновременно находится до 700 студентов.
«В библиотеке есть музей старой книги, издания на разных языках мира включая русский и английский, а также редкие рукописи персидских поэтов (Хафиз, Саади). Еще один интересный факт об этой библиотеке, который помогает студентам не потерять мотивацию к обучению — каждый месяц у входа в библиотеку вывешивают списки лучших студентов», — отметила Юлия Гуркина.
Несмотря на сложности, с которыми наука и промышленность Ирана сталкиваются на протяжении нескольких последних десятилетий, государство продолжает развивать как внутренние исследования, так и международное сотрудничество. Совместные проекты Санкт-Петербургского горного университета и Ширазского вуза демонстрируют, что даже в условиях масштабных санкций возможен обмен знаниями и развитие передовых технологий. Проекты двух вузов — от экспериментов с наногенераторами до пилотного производства игольчатого кокса — закладывают прочную основу для научного партнерства и подготовки нового поколения исследователей, на которых и сделана ставка в рамках программы «Надежда — Подвижный интеллект».
