Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Компетенция потребителя знаний ограничивает творческий потенциал выпускника вуза. Порог компетенций не позволяет ему выйти за пределы традиционных технологий. Рассмотрена проблема многократного повышения потребительских свойств машиностроительных материалов конструкционного и функционального назначения.
компетенции, материаловедение, новая техника, объемный наноматериал, одностадийная технология.
Создание принципиально новой техники предъявляет максимально жесткие требования к машиностроительным материалам. Для обеспечения работоспособности таких технических устройств необходимы материалы, конструкционные свойства которых многократно превы-шают уровень свойств, достигнутый на данном этапе развития технологии. Однако традици-онные способы упрочнения существующих материалов не позволяют достичь желаемого ре-зультата. Попытки многократного повышения прочности материалов традиционными спосо-бами блокируются резким снижением их пластичности.
Традиционно принято считать, что техническое задание конструктора стимулирует повышение технических характеристик машиностроительных материалов. Однако это отно-сится только к традиционным, уже существующим, материалам с устоявшейся технологией их производства. Таким путем можно достичь повышения характеристик материала на про-центы от существующего уровня. Дальше тупик: повышаем прочность – падает пластич-ность материала.
Поэтому нельзя согласиться с устоявшимся стереотипом, что принципиально новые материалы создаются по желанию конструктора. И конструктор новой техники и разработ-чик материала знают об упомянутом тупике, а о возможности многократного повышения технических характеристик материала и не догадываются, поскольку они оба окончили про-фильные вузы и обладают соответствующими компетенциями.
Понятие «компетенции» введено в вузы федеральными государственными образова-тельными стандартами (ФГОС), разработанными Министерством образования и науки РФ [1]. Основную цель нововведения предельно ясно выразил руководивший разработкой министр Фурсенко А.В. на ежегодном молодежном форуме на Селигере. По словам замести-теля Председателя Комитета по образованию и науке Государственной думы РФ, Председа-теля движения «Образование для всех» Смолина О.П. Министр Минобрнауки заявил, что, по его мнению, «недостатком советской системы образования была попытка формировать человека-творца, а сейчас задача заключается в том, чтобы взрастить квалифицированного потребителя, способного квалифицированно пользоваться результатами творчества других»
[2].
Анализ ФГОС третьего поколения показывает, что «компетентностный подход» к образованию студентов высшей школы успешно развивается, несмотря на неоднократное кадровое обновление руководства Минобрнауки. Формирование компетенции должно вклю-чать в себя не только изучение основ фундаментальных наук, что издавна считалось главным достоинством университетского образования, но и демонстрацию умений и получение навы-ков, необходимых для эффективного выполнения выпускниками своих будущих должност-ных обязанностей. Это означает, что на фундаментальное образование студента отводится только ⅓ общего баланса времени, а ⅔ тратится на освоение рутинных процедур. Поэтому от выпускников современной высшей школы, обладающих компетенциями по ФГОС, в тан-деме конструктор-материаловед трудно ожидать оформление конструктором и согласование с материаловедом технического задания на разработку принципиально нового материала с техническими характеристиками многократно выше существующего уровня, необходимого для создания техники нового поколения.
Кроме того, работа по техническому заданию связана с жесткими сроками. А разработ-ка принципиально новых материалов требует более длительного времени. В частности, тео-ретическая проработка и экспериментальная проверка теории создания объемных наномате-риалов на модельной системе углерод-углерод, а краткое изложение полученных при этом практических результатов завершает данную статью, заняли 16 лет интенсивного труда автора разработки.
Отечественная техника в большинстве случаев не соответствует мировому уровню. Закупка импортной техники или ее сборка на российской территории из импортных ком-плектующих ставит нашу промышленность в невыгодное положение вечно догоняющего. В настоящее время даже замена импортных составляющих на детали российского производст-ва встречает серьезные затруднения вследствие низкого качества заменителей, выпускаемых нашими заводами. Новейшую технику следующего поколения, основанную на использова-нии принципиально новых материалов иностранного производства, опять будем вынуждены закупать за рубежом. Иностранный производитель не заинтересован в передаче на дочерние предприятия своих последних разработок, новинки он будет дорабатывать и производить на головном предприятии. Они будут предложены нам только после того, как серийный выпуск данной продукции окупит все затраты на научно-исследовательские и опытно-конструктор-ские работы и принесет запланированную норму прибыли.
Отсутствие современного машиностроительного комплекса, способного производить конкурентоспособную технику массового потребления, тормозит многократно деклариро-ванную диверсификацию экономики, Россия постепенно превращается в сырьевой придаток промышленно развитых стран. Большинство экспертов сходятся во мнении, что для выхода из надвигающейся точки невозврата и для сохранения нашей страной статуса промышленно-развитой державы необходимо незамедлительное реструктурирование отечественного маши-ностроения. Представители экономической науки считают, что наиболее важным условием успешного противостояния жесткой конкуренции зарубежных машиностроительных корпо-раций является правильная промышленная политика, которая наряду с финансами сводится к консолидации активов, усилению вертикальной интеграции и освоению современных форм организации НИОКР и производства [3]. Техническая элита, добавляя к этому перечню необ-ходимость пополнения машиностроительных предприятий квалифицированными кадрами, делает упор на перевооружение отечественного машиностроения конкурентоспособной тех-никой [4].
Нами поставлена задача создать моностадийную технологию материалов конструкци-онного и функционального назначения с потребительскими свойствами многократно выше свойств аналогичных материалов традиционной технологии. Предлагаемый подход к дости-жению поставленной цели основан на реализации в потребительских свойствах машиностро-ительных материалов нового поколения потенциальных возможностей наноразмерного сос-тояния вещества.
По предлагаемой технологии объемный наноматериал получают путем связывания наночастиц матрицей того же или другого химического состава в едином технологическом процессе. Экспериментальная проверка теоретических положений выполнена на примере углерода в аллотропной модификации графита, что представляет значительный теоретичес-кий и практический интерес. Наноразмерный наполнитель формируется одновременно с матрицей в одном и том же химическом реакторе, т.е. технология является моностадийной: в реактор поступает исходное сырье, а из реактора выходит конечный продукт – обьемный наноматериал. Этим предлагаемая технология принципиально отличается от традиционно многостадийной технологии компактирования наноразмерного наполнителя [5]. Предлага-емая технология позволяет практически при тех же экономических затратах получать обьем-ный наноматериал вместо нанопорошка.
Полученный по предлагаемой технологии объемный углеродный наноматериал не име-ет аналогов в мире и превосходит известные материалы по технологии, комплексу потреби-тельских свойств, диапазону применения и техническому потенциалу. Наноразмерная струк-тура придает материалу уникальные свойства, востребованные в современном машинострое-нии. Он многократно превосходит: углеродные материалы традиционной технологии – по техническим характеристикам до 300 раз, вольфрам – по высокотемпературной удельной прочности до 5 раз. Кроме того, он химически и биологически инертен, газонепроницаем, работоспособен в условиях радиации, по электрохимическому потенциалу близок к благо-родным металлам – золоту и платине.
Уникальные свойства и технический потенциал углеродного наноматериала востребо-ваны как в самых смелых проектах человечества (искусственный клапан сердца, термоядер-ный реактор), так и в традиционном машиностроении при создании техники нового поколе-ния. Конструктивное оформление ответственных узлов машиностроительной продукции с использованием углеродного наноматериала придают конечному продукту технические характеристики выше мирового уровня, обеспечивая его работоспособность в экстремальных условиях эксплуатации.
В заключение предлагаем реализовать предлагаемый подход для создания широкой гаммы наноматериалов системы наполнитель-матрица другого химического состава с не менее уникальными потребительскими свойствами.
Основные положения мировоззренческой позиции автора и результаты реализации ее в машиностроительной практике, тезисно представленные в данной статье, более подробно изложены в учебном пособии для вузов «Машиностроительные материалы нового поколе-ния», которое выходит в Издательстве Инфра-М [6]. Пособие предназначено для студентов технических вузов, ориентированных на создание новой техники.
Дидактический материал, вошедший в учебное пособие, использовался автором в течение многих лет для проведения занятий со студентами Университета машиностроения (ФГБОУ ВО «Московский государственный машиностроительный университет»).
1. URL: http://fgosvo.ru/220301
2. URL: http://www.aif.ru/dossier/1399
3. Бодрунов С.Д. Состояние и тенденции развития машиностроения России // Экономическое возрождение России, № 3, 2012.
4. Григорьев С.Н. Курс на кадровое и технологическое перевооружение отечественного машиностроения // Технология машиностроения. - № 1, 2012.
5. Волков Г.М. Технологические процессы компактирования и консолидации наночастиц в объемный материал // Заготовительные производства в машиностроении, № 5, 2014.
6. Волков Г.М. Машиностроительные материалы нового поколения. - Москва: НИЦ Инфра-М, 2017, 240
