Воронеж теперь по праву можно назвать не только столицей Черноземья. Наш регион победил в ежегодном конкурсе «Столица изобретательства России». Стать лидером удалось во многом благодаря открытиям учёных воронежских вузов. С некоторыми из них TV Губерния решила познакомить читателей.

Автоматизировать строительство зданий

Галина Славчева, доктор технических наук, ВГТУ

— Наш коллектив с 2018 года занимается разработкой аддитивно-строительных технологий. Так называют создание различных изделий путём послойного добавления материала. В строительстве эти технологии призваны заменить традиционные способы возведения зданий, — рассказывает Галина Славчева.

Главный принцип этих технологий — безопалубочная печать изделий, конструкций или даже отдельных со­оружений. Бетонная или какая-либо другая строительная смесь послойно укладывается с помощью робота, который называют 3D‑принтером или строительным принтером.

— Мы получили 9 патентов на строительные смеси для 3D‑печати, — продолжает учёный. — Их уникальность заключается не только в высоких прочностных характеристиках, но и в том, что, в отличие от существующих, они приспособлены для печатающего устройства 3D‑принтера. Сейчас мы пытаемся создать так называемые бионические конструкции. В отличие от привычных балок или стен они будут пустотелыми, а не сплошными. Это позволит значительно снизить массу конструкций и экономить ресурсы при строительстве.

Аддитивные технологии сейчас активно развиваются. Одним из наиболее перспективных направлений их применения является так называемое специальное строительство в труднодоступных районах. Ещё возможно возведение таких сооружений, как тоннели, причалы и тому подобное.

Быстро извлечь из растений больше полезных веществ

Яна Домбровская, кандидат технических наук, ВГУИТ

Процесс извлечения из растений полезных веществ называется экстракцией. Обычно это долгое «настаивание»: измельчённую траву выдерживают в воде или другом растворителе, иногда подогревают и перемешивают. Метод рабочий, но небыстрый: требуется время, расходуется много растворителя, а результат может заметно зависеть от режима обработки.

Значительно ускорить процесс помогает ультразвуковая экстракция. В жидкости под действием ультразвука возникают микропузырьки, которые быстро появляются и схлопываются. На микроуровне это усиливает перемешивание и помогает разрушать клеточные структуры растения — полезные компоненты быстрее переходят в раствор.

На основе опытов Яна Домбровская определила рациональные режимы, которые дают высокий выход полезных веществ без лишних затрат времени и энергии. Для промышленного применения предложен прямоточный экстрактор: сырьё подают непрерывно, оно смешивается с горячей водой, проходит зону ультразвуковой обработки, затем экстракт отделяют от растительной массы, а температура поддерживается на стабильном уровне. Такой подход интересен сразу двум отраслям — пищевой и фармацевтической.

Помочь электронной промышленности с помощью химии

Надежда Столповская, кандидат химических наук, ВГУ

Микросхемы, чипы, электронные платы используются во всех приборах. Что же тут можно сделать нового? Один из перспективных путей развития— уменьшать размеры и собирать трёхмерные микросхемы. Для этого применяют технологию сквозных межсоединений в кремнии — по-английски TSV (Through-Silicon Vias). В тонкой кремниевой пластине формируют микрометровые отверстия и заполняют их медью. Такие «вертикальные проводники» сокращают длину соединений между элементами, позволяют уменьшить размер корпуса, снизить энергопотребление и повысить скорость работы устройства.

— Ключевая технологическая ступень здесь — надёжно заполнить эти микроколодцы медью, — объясняет Надежда Столповская. — Обычно это делается методом электрохимического осаждения меди из раствора — электролита. В электролите обязательно присутствуют не только соли металла, но и очень малые количества органических добавок. Они решают важную задачу: управляют тем, где и как быстро будет осаждаться металл. И наша научная задача — подобрать подходящие структуры добавок, их соотношение и оптимальные режимы электросложения, чтобы медь заполняла отверстия быстро и без дефектов.

Лаборатория органических добавок для процессов химического и электрохимического осаждения металлов и сплавов функционирует в ВГУ уже четыре года. Её сотрудники занимаются разработкой различных составов, включая передовую технологию TSV.

КСТАТИ

В 2025 году лучшим изобретением стало устройство для остановки кровотечений. Его автором стала Анастасия Сидорова из ВГМУ им. Н. Н. Бурденко. Созданное ей устройство «Гемостатический аппликатор» — это средство первой помощи для экстренной остановки кровотечения из узких и глубоких ран. На рынке уже есть его аналоги, но прототип Анастасии удобнее: устройство не требует предварительной сборки, поэтому его проще применять в экстренной ситуации. Предположительно, аппликатор может появиться в продаже примерно через полтора года. Премию в 550 тыс. рублей Анастасия собирается потратить на совершенствование своего устройства и его сертификацию.