aif.ru counter
Анна Смирнова 370

На уровне наночастиц. Школьники-изобретатели вносят свой вклад в науку

Разработки учеников физико-математической школы могут стать научными открытиями и упростить быт горожан.

Юные ученые.

Ребята из Физико-математической школы Тюменской области - не просто ученики. Несмотря на свои юные годы, они уже и изобретатели, и ученые, и даже бизнесмены. Школьники сами придумывают проекты, разрабатывают их и внедряют в жизнь. О том, что в скором времени запатентуют девятиклассники, и какие приборы готовят к серийному выпуску, у самих юных ученых и их научного руководителя узнал корреспондент «АиФ-Тюмень».

Металл под микроскопом

Девятиклассница Дарья Учанова положила под микроскоп детали от вертолетов, чтобы изучить их на наноуровне. Девушка она серьезная и в своем исследовательском проекте решила не размениваться на жучков и паучков, а сразу взялась за летную технику. В одной из авиакомпаний пошли навстречу школьнице и предоставили на изучение списанные подшипники. Именно эти детали испытывают наибольшие нагрузки и вибрации при полете, что может привести к аварийной ситуации.

Олег Тарасов, Дарья Учанова и Александр Банков на 13 олимпиаде по нанотехнологиям, МГУ.
Олег Тарасов, Дарья Учанова и Александр Банков на 13 олимпиаде по нанотехнологиям, МГУ. Фото: ГАОУ ТО "Физико-математическая школа"

«Нам дали самые интересные образцы, мы отсканировали их поверхность и поняли, что они изначально были некачественными. Дело в том, что в них встречались нехарактерные для этого металла сколы и царапины, а это говорит не просто об усталости металла, а о браке производства», - рассказывает Дарья.

По такому же принципу можно проверить любые детали от автомобилей, поездов, опоры мостов. И на наноуровне определить возможные проблемы и даже исключить аварии, разрушения, к которым может привести бракованный металл.

«С помощью микроскопа мы на уровне наночастиц видим разрушения, которые начались в металле. Через некоторое время они обязательно перерастут в трещину, - поясняет девушка. - Такое исследование помогает не только предупредить будущее разрушение деталей, но и выявить недобросовестных поставщиков».

Рассмотреть на уровне наночастиц можно любые металлы, проблема только в размерах. Под имеющийся микроскоп большие детали не положить, приходится отпиливать от них кусочки в квадратный сантиметр. Поэтому сейчас Дарья работает еще и над созданием зондового микроскопа. Его можно будет разместить внутри механизмов, допустим двигателей, не разбирая их, не распиливая, и проанализировать на месте структуру металла.

Работу Дарьи оценили эксперты из группы «Роснано». На всероссийской конференции «Шаг в будущее» ее исследование признали лучшей практической работой по нанотехнологиям.

Видеть вглубь

Владимир Редченко - одноклассник Дарьи - тоже решает задачу безопасности полетов, но его прибор рассматривает не маленькие частицы металла, а весь вертолет или самолет сразу. Взяв в руки недорогой тепловизор и проведя опыты в стенах школы, юноша убедился, что может видеть дефекты материалов, даже если они скрыты слоем краски или находятся в глубине детали.

С результатами своих опытов Владимир обратился в «ЮТэейр-Инженеринг» - крупнейшее российское предприятие по ремонту и техническому обслуживанию вертолетов. Он предложил испытать свою разработку на реальных объектах - летательных аппаратах и их частях, и получил приглашение!

«Обычные методы обнаружения скрытых дефектов, например, трещин, работают от точки к точке, и поэтому очень медленны в режиме поиска, хотя и дают точные измерения, - говорит Владимир. Наша система позволяет получить изображение сразу большой площади и буквально за 10-15 минут можно рассмотреть весь вертолет».

Испытания диагностической установки на реальных винтокрылых машинах и ценные советы инженеров предприятия показали, где нужно доработать установку, чтобы она была внедрена на практике. Сейчас авторы как раз этим заняты, а вообще работа ведется в этом направлении уже два года. Как говорят сами разработчики, огромным плюсом стало соглашение о долговременном сотрудничестве между физико-математической школой и «ЮТэейр-Инженеринг».

«Для сокращения времени диагностических работ и 100% охвата поверхности целесообразно использовать сначала нашу термографическую систему, а затем на найденных дефектах - точные классические способы, - поясняет юноша. С его выводами согласились и эксперты всероссийской конференции «Шаг в будущее», которые отметили работу Владимира призовым местом».

Звезды ближе

Установку для наблюдения метеоров слабой звездной величины изобрел еще один ученик девятого класса Кирилл Москвин. Юноша серьезно увлекается астрономией и метеорными наблюдениями и захотел создать такое устройство, которое бы позволило наблюдать за тем, что не попадает «в фокус» телескопов. Ведь чем он мощнее, тем меньше астрономических объектов попадает в его поле зрения.

Изобретение Кирилла на первый взгляд нехитрое: фотоаппарат и прикрепленный к нему прибор ночного зрения. При помощи него можно наблюдать в тысячи раз более слабые космические объекты, чем видно глазом. По сравнению с остальными устройствами это очень доступно и просто в использовании.

Наблюдения в телескоп.
Наблюдения в телескоп. Фото: АиФ/ Александр Иванов

«С помощью него можно наблюдать не только за метеорами, астероидами, приближающимися к земле, но и космическим мусором, - рассказывает юноша. - А проблема космического мусора - глобальная. Сегодня мы отправляем в космос намного больше всего, чем там успевает сгорать. Между тем, такой мусор представляет угрозу для космических станций».

Большие куски «космических отходов» отслеживают астрономы, причем российские любители звезд собрали максимально полную информацию о космическом мусоре. Но вот мелкие объекты в телескопы не попадают, зато хорошо видны в устройстве Кирилла.

«Когда мы создавали это устройство, у нас были две задачи. Первая - наблюдение за метеорами, частицами, из которых возникла солнечная система, вторая - за космическим мусором. Когда школа создавалась, говорили о том, что наши ученики готовятся в будущем решать инженерные задачи региона. Но получается, что уже сейчас мы выходим на мировой уровень и решаем проблемы космического мусора, которые касаются каждого в этом мире», - говорит научный руководитель юноши Олег Тарасов.

К слову, Олег Тарасов поддерживает любые начинания и интересы своих подопечных. Так, с Кириллом и его папой он выезжает в час ночи за 20 км от города, чтобы посмотреть новую комету. А на следующее утро - обоим в школу: учить и учиться.

Устройство девятиклассника по достоинству оценили астрономы из Российской академии наук. На всероссийской конференции «Шаг в будущее» изобретение Кирилла было признано лучшим в секции по астрономии. Сейчас школьник вместе со своим руководителем мечтают о том, чтобы тиражировать свое изобретение. Доступное по стоимости и простое в сборке, оно может быть очень полезным для воспитанников астрономических кружков.

Передаем автоматически

«Коллега» Кирилла Юлия Борисова в своем изобретении решила отталкиваться от насущных проблем горожан и задумалась о том, как бы упростить ежемесячную муторную процедуру передачи данных со счетчиков ЖКХ. Так, чтобы не снимать самим показатели, а только оплачивать счета по факту.

Для этого Юлия изобрела специальное устройство размером со спичечный коробок. Все, что нужно сделать - прикрепить его к счетчику и на несколько лет, пока не придет время менять батарейку, забыть о его существовании. Специальная программа сама будет снимать показатели прибора учета и передавать их в управляющую компанию.

Юлия Борисова. Университет талантов.
Юлия Борисова. Университет талантов. Фото: ГАОУ ТО "Физико-математическая школа"

«Такой прибор подойдет для тех, кто часто бывает в разъездах, кто сдает квартиру, - рассказывает девушка. - Верность переданных показаний они смогут отслеживать через приложение в телефоне. После этого им остается только зайти в «Личный кабинет» на Госуслугах и оплатить по счетам».

Кстати, такая автоматизация позволяет облегчить работу и УК. Им не нужен будет сотрудник, которой бы специально занимался сбором данных показателей счетчиков.

Уже сделаны несколько прототипов устройства на разные типы счетчиков и с разными креплениями, написаны программы. Сейчас ведутся переговоры с компанией в Китае, которая согласна выпустить пробную партию устройства. После этого примерно 500-1000 таких устройств в качестве эксперимента установят на нескольких домах и, если они покажут корректную работу, можно будет задуматься о патенте и запуске в массовое производство.

Дополнительно устройство будет укомплектовано сим-картами, у Юлии есть договоренность с одним из операторов сотовой связи, который готов по более низкой цене предоставить сим-карты.

«Техническая проработанность уже есть, сейчас работаем с бизнес-моделью, просчитываем затраты, окупаемость, - говорит девушка. Она подчеркивает: быть математиком в этом плане большой плюс, не надо никого просить, чтобы высчитали экономическую выгоду».

Юлия Борисова, Балтийский инженерный конкурс.
Юлия Борисова, Балтийский инженерный конкурс. Фото: ГАОУ ТО "Физико-математическая школа"

Вообще мультидисциплинарный подход физико-математической школы юным изобретателям очень помогает. Порой им достаточно правильно собрать, скомпоновать, высчитать лежащие на поверхности факты, доработать их, используя знания из нескольких сфер, и все, ноу-хау готово.

Бактерии, становитесь в ряд!

Изобретение школьника Александра Банкова может стать научным открытием. Сейчас его разработка находится на сертификации в Медицинском университете. Если метод подтвердится, то устойчивость бактерий к антибиотикам можно будет проверить всего за два часа. Сейчас такое исследование проводится с помощью бакпосева, а результат приходится ждать примерно неделю.

Над проектом Александр работает больше трех лет. Началось все с капустного рассола и производственного брака. После поступления в школу ему нужно было выбирать: работать над собственным проектом, либо дорабатывать, улучшать что-то уже созданное. Саша выбрал первый вариант и решил под зондовым сканирующим микроскопом исследовать капустный рассол.

Олег Тарасов и его ученик Александр Банков на 13 олимпиаде по нанотехнологиям, МГУ.
Олег Тарасов и его ученик Александр Банков на 13 олимпиаде по нанотехнологиям, МГУ. Фото: ГАОУ ТО "Физико-математическая школа"

«Взяли обычное предметное стекло и нанесли туда капельку рассола. Заметили, что бактерии на стекле расположились параллельно, - обычно на подложку они ложатся хаотично. Мы удивились. Стали изучать этот вопрос и поняли, что параллельное расположение бактерий достигается достаточно трудно. Например, под действием электрического тока или методом центрофугирования, но в обоих случаях микробы могут разрушиться и результат исследования будет недостоверным», - рассказывает юноша.

Александр Банков, раздатка.
Александр Банков, раздатка. Фото: ГАОУ ТО "Физико-математическая школа"

Оказалось, партия предметных стекол, на которых бактерии выстроились в ряд, была бракованной. Александр решил ошибку производителя обернуть в свою пользу и создал свои подложки. Доработанные и улучшенные. Сейчас они проходят сертификацию в Медицинском университете. Если все подтвердится, это будут идеальные рельефные подложки, а под действием силы притяжения между поверхностями бактерии будут располагаться на них упорядоченно.

Александр Банков и Юлия Борисова, Университет талантов.
Александр Банков и Юлия Борисова, Университет талантов. Фото: ГАОУ ТО "Физико-математическая школа"

История с предметными стеклами подтолкнула Сашу к еще одному исследованию. Сейчас он изучает антибиотикорезистентность. На построенные в ряд бактерии он нанес два вида антибиотика, подождал час, пока лекарства подействуют, и поместил их под микроскоп-сканер. Через два часа результат был готов: часть бактерий вздулись, часть - разорвались. В обоих случаях микробы погибли.

«Так можно проверять любые антибиотики. Причем до их назначения пациенту. Сейчас ученые работают над проблемой терпимости бактерий к антибиотикам. Новые антибактериальные средства разрабатываются редко, а к тем, что есть, микробы начинают привыкать. Зачастую, назначая антибиотики, врач точно не знает, подействует он или нет. Нашим способом можно было бы до назначения препарата протестировать антибиотики и назначить правильный», - комментирует школьник.

Если открытие Саши подтвердится и пройдет сертификацию, то юноша сразу же запатентует оба своих изобретения. С первым он планирует выйти на производителей предметных стекол и предложить свой вариант подложки, а второе открытие может заинтересовать лаборатории.


Оставить комментарий
Вход
Комментарии (0)

  1. Пока никто не оставил здесь свой комментарий. Станьте первым.


Все комментарии Оставить свой комментарий
Газета Газета
Самое интересное в регионах
Роскачество

Актуальные вопросы

  1. Как помочь Дому милосердия «Богадельня» в Тюмени?
  2. Какие тарифы за мусор установлены в Тюменской области?
  3. Как перевести жилой дом в садовый?
Где вы планируете провести отпуск?