Как считает научный руководитель направления «Материалы и технологии» ГК «Росатом», А. Дуб, работа над новыми материалами на сегодняшний день - один из самых актуальных вариантов кооперации науки и бизнеса. Исследователи адаптируют свои научные открытия под нужды предприятий [2].

В рамках нацпроекта «Новые атомные и энергетические технологии» предприятия «Росатома» работают над широким спектром конструкционных материалов: стали феррито-мартенситного и аустенитного классов; никелевые и молибденовые сплавы; жаропрочные материалы на основе тугоплавких металлов; керамические системы на базе карбида кремния; сверхпроводники. Огромны перспективы использования новых материалов за пределами атомной энергетики: в машиностроении, судостроении, авиации, космосе, нефтегазовой отрасли, электронике, медицине. Востребованность разработок атомной промышленности не удивительна — высокие стойкость и прочность полезны в любой отрасли. Чем прочнее и долговечнее материал, тем выше срок службы изделия, ниже износ и меньше издержки. Инженерные решения атомной отрасли находят применение в других сферах.

Потребности разных отраслей в материалах, необходимых для производства уже сейчас, актуальны и охватывают широкий спектр секторов. «Мы слышим потребности разных отраслей в материалах, которые нужны для производства уже сейчас, речь даже не про материалы будущего» (А. Шевченко, дир. по технологическому развитию «Росатома»). «Росатом» активно превращается в технологическую компанию, у нас уже больше 80 новых бизнесов… За недостающими компетенциями мы приходим к коллегам из Российской академии наук: смотрим какие решения уже есть и предлагаем те вопросы, которые нам хотелось бы решить» [3].

 В соответствии с дорожной картой развития направления «Технологии новых материалов и веществ» в рамках Соглашения между Правительством РФ и ГК «Росатом», до 2030 г. планируется создать почти сотню новых продуктов по направлениям: полимерные композиционные материалы, редкоземельные металлы и аддитивные технологии, новые конструкционные и функциональные материалы,  цифровое материаловедение. Внедрение инноваций позволяет предприятиям «Росатома» занимать новые ниши на рынке, повышать конкурентоспособность российской промышленности в целом. Уже сейчас может быть обеспечен 80-летний ресурс новых материалов для традиционных реакторных технологий (А. Дуб). К середине 2030-х гг. ученые «Росатома» планируют обеспечить атомную и космическую отрасли новыми высокопрочными материалами. «Вместе с институтами РАН, НИЦ «Курчатовский институт» и вузами были решены несколько не только прикладных, но и фундаментальных задач, совокупность результатов по которым можно оценить, как качественный прорыв в материаловедении» [4].

В январе 2026 г. «Росатом» представил достижения в области новых материалов на III Международном форуме новых материалов, химии и технологий AMTEXPO-2026 на площадке Национального центра «Россия».

В ходе разработки новых конструкционных материалов учитывается перспектива промышленного применения во множестве отраслей за пределами атомной энергетики — от машиностроения до авиации и космоса. Весь комплекс работ по новым материалам будет завершен в 2030 г. В 2027–2028 гг. по направлению металлических материалов будут готовы промышленные технологии, а по композитам — готовые изделия, прошедшие испытания [5]. Новые материалы также расширяют горизонты промышленного применения. Авиация, нефтехимия, автомобилестроение испытывают острую потребность в жаропрочных и тугоплавких материалах. Еще одним перспективным направлением является создание материалов на основе высокопрочного углеволокна.

Актуальность разработок новых материалов обусловлена их потенциалом к трансформации различных отраслей промышленности. Конструктор, проектирующий изделие, задаёт необходимые свойства, а материаловед разрабатывает состав и структуру материала, учитывая заданные параметры, что позволяет создавать материалы, идеально подходящие для конкретных задач и условий эксплуатации. Материалы, способные адаптироваться к внешним условиям и выполнять дополнительные функции помимо традиционных, открывают новые горизонты для разработки продуктов и технологий.

В процессе проектирования материалов будущего конструктор, проектирующий изделие, задаёт необходимые свойства, а материаловед разрабатывает состав и структуру материала, учитывая заданные параметры. Это позволяет создавать материалы, которые идеально подходят для конкретных задач и условий эксплуатации. Материалы, способные адаптироваться к внешним условиям и выполнять дополнительные функции помимо традиционных механических свойств, открывают новые горизонты для разработки продуктов и технологий [6]. Использование умных материалов позволяет создавать более лёгкие, прочные и долговечные конструкции, а также разрабатывать новые продукты с уникальными свойствами.

Композитные материалы

Композитные материалы являются одних из наиболее значимых достижений в области материаловедения [7]. Производство полимерных композиционных материалов на основе углеродного волокна - одно из неядерных направлений «Росатома». Полимерные композиты применяются в авиакосмической и атомной отраслях, в автомобилестроении, электроэнергетике, строительстве, судостроении, мостостроении, трубопроводном транспорте.

Изделия из углеродных полимерных композитов обладают невероятной прочностью, сравнимой со сталью при значительно меньшей (примерно в три раза) массе. Благодаря свойствам самовосстановления и устойчивости к высоким температурам, композитные материалы находят широкое применение в тяжёлой промышленности, прекрасно справляются с задачами в космической отрасли, в судостроении и авиации (В. Нелюба, дир. Центра компетенций НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана).

Первым предприятием «Росатома», где для ремонта и реконструкции были применены композиционные материалы на основе углеродного волокна, стал Ковровский Механический завод (входит в АО «ТВЭЛ»). На момент образования Композитного дивизиона «Росатома» (2016 г.), он состоял из управляющей компании UMATEX, научно-исследовательского центра и трех заводов по производству углеродного волокна — завода «Алабуга-Волокно» в Республике Татарстан и двух советских заводов: «Аргон» в Саратовской области и ЗУКМ в Челябинске. В 2018 г. в Алабуге был запущено строительство завода по производству ПАН [8]. На сегодняшний день UMATEX создал все этапы технологического цикла, позволяющие производить: сырье для углеродного волокна — ПАН-волокно; углеродное волокно; ткани; препреги; готовые изделия.

Будучи локомотивом развития аддитивных технологий, «Росатом» успешно решил задачу по созданию собственного аддитивного производства, технологии которого активно применяют более 30 предприятий корпорации.

Благодаря внедрению аддитивных технологий специалисты атомпрома освоили производство из многих принципиально новых материалов (А. Комиссаров, дир. ПИШ «Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии» НИТУ МИСИС) [9]. Например — градиентные сплавы, где в одной детали плавно осуществляется переход от нержавеющей стали к жаропрочному никелевому сплаву, или композиты с керамическими включениями для защиты от радиации; пористые структуры для теплообменников, которые невозможно изготовить традиционными методами.

На основе этих разработок атомная отрасль создает инженерные решения, которые находят применение в других сферах. Так, авиация использует апробированные в ядерной промышленности технологии печати лопаток газотурбинных двигателей. Медицина внедряет пористые титановые имплантаты и биосовместимые покрытия, изначально разработанные для ядерных установок. Нефтегазовая отрасль применяет аддитивные технологии для изготовления износостойких деталей на месте, а также металлических фильтров с ячеистой структурой, заимствованной из ядерной очистки. Водородная энергетика заимствует опыт создания компактных теплообменников, разработанных для высокотемпературных ядерных реакторов.  

Производство молибденовой плиты для будущего космического реактора размером метр на метр и толщиной 100 мм было бы невозможно по классическим технологиям. «Мы сделали промышленный принтер, на котором можно печатать такие изделия» (А. Дуб). На предприятиях «Росатома» разрабатывают установки, способные печатать конструкции из металлов, полимеров и керамических материалов сложной геометрии и габаритами до нескольких метров, например корпуса малых модульных реакторов целиком.
3D-принтеры «НИИграфит» печатают полимерными и керамическими композиционными материалами. В НПО «ЛУЧ» изготовлен трехосевой сканатор — лазерно-оптическая система, позволяющая контролировать температуру плавления и управлять структурой материала во время печати изделий.  Здесь же разрабатаны два 3D-принтера для печати изделий из жаропрочных тугоплавких металлов: один рассчитан на печать изделий из порошковых материалов, другой — из монокристаллических прутковых материалов. Благодаря этим разработкам появилась возможность изготавливать на собственном оборудовании сложнопрофильные изделия для космоса.

Материалы для нефтехимии

 В рамках программы «Развитие техники, технологий и научных исследований» (РТТН) «Росатом» занимается разработкой материалов для различных стратегических отраслей, включая нефтехимию.  К реализации нацпроекта «Новые материалы и химия» были привлечены ведущие промышленные корпорации России. Ключевыми операторами назначены ГК «Росатом», холдинг «СИБУР», нефтяные компании «Газпром нефть» и «Татнефть». Уникальные компетенции, накопленные в атомной сфере, сегодня решают критически важные задачи нефтегазодобычи [10].

По мнению гендиректора компании «Росатом Нефтегазовые технологии» А. Анохина, сотрудничество нефтегазовой отрасли с атомной дает дополнительное ускорение технологического развития, повышение эффективности производственных процессов. В освоении ресурсов атомщики сосредоточились на трудноизвлекаемых запасах углеводородов, специальных методах извлечения. Создание прибора учета —многофазный расходомер МФР РВГ-1 и запуск его производства — езультат НИОКР компании «Росатом Нефтегазовые технологии» и Новосибирского НТЦ.

Ключевым участником кооперации является производитель систем очистки буровых растворов – НПО «Центротех» (Новоуральск Свердловской обл.).

«Росатом» разрабатывает и производит различные материалы, которые могут применяться в нефтехимической промышленности. Среди них — композитные материалы, обладающие целым рядом преимуществ для нефтепрома: устойчивостью к коррозии от химических воздействий; в 2–5 раз легче металла, что упрощает транспортировку и монтаж; высокой механической прочностью; значительным (более 50 лет) сроком службы композитных труб и конструкций; электробезопасностью (антистатическое исполнение материалов применяется во взрывоопасных зонах). Композитные материалы применяются при строительстве и эксплуатации нефтегазовой инфраструктуры: устойчивость композитов к высоким напряжениям и коррозийным буровым жидкостям позволяет использовать их в буровых трубах, оболочках; в качестве электропроводящих покрытий они могут применяться как греющие покрытия инженерных конструкций в условиях Крайнего Севера; саморасширяющиеся композиты могут использоваться для ликвидации негерметичности обсадных колонн.

В 2025 г. Композитный дивизион «Росатома» запустил серийное производство термопластичных композитных материалов, востребованных в нефтегазовой отрасли.  Новые мощности позволяют производить консолидированные пластины, однонаправленные препреги и филаменты для 3D-печати (А. Шумаков, дир. проекта «Термопласты» Композитного дивизиона «Росатома»).

В АО "НИИграфит" была запущена производственная линия по изготовлению термопластичных лент - препрегов, востребованных в нефтегазовой отрасли и строительстве для защиты магистральных трубопроводов и металлоконструкций [11]. Для запуска инновационной линии в Институте разработали универсальный способ нанесения термопластов на армирующие волокнистые наполнители, позволяющий получать препреги с высоким уровнем физико-механических свойств - повышенной стойкостью к образованию трещин и устойчивостью к высоким температурам. Они не требуют обязательного хранения при отрицательных температурах и имеют ресурс эксплуатации в полтора раза выше, чем у традиционных материалов (А. Гареев, зам. директора по науке и инновациям "НИИграфит").

Еще один проект «НИИграфита» — разработка высокопрочного углеволокна с применением пековых технологий. Волокна из мезофазных пеков обладают высокой прочностью и теплопроводностью вдвое выше, чем у меди.

АО «Гиредмет» «Росатома» создал для нефтехимии производство высокочистого безводного хлорида алюминия [12]. Безводный хлорид алюминия (AlCl3) используется во многих сферах нефтехимической промышленности для производства смазочных масел и моторного топлива, синтетического каучука и других полимеров. Новая установка, позволяет получать безводные порошки чистотой до 99,999% с однородным размером частиц. Хлорид алюминия является исходным веществом для получения водородосодержащих соединений алюминия, которые применяются в органическом синтезе в качестве сильнейших восстанавливающих агентов, в том числе в производстве ракетного топлива и некоторых высокоактивных веществ. (О. Юрасова, нач. лаб. получения веществ особой чистоты АО «Гиредмет»).

АО «ТВЭЛ» и российский производитель химической продукции АО «ФАРУС» заключили соглашение о научно-техническом сотрудничестве для разработки технологии производства высокочистого гидроксида алюминия и носителей катализаторов на их основе [13].  Проект имеет ключевое значение для импортозамещения в российской нефтегазохимии и нефтепереработке. Носителем катализатора является алюмооксидный «шарик» диаметром 1,6 мм, на который наносится активный компонент-катализатор. К этой продукции предъявляются самые строгие требования по геометрии, физическим свойствам и химической чистоте. Гидроксид алюминия высокой чистоты будет поставляться в Топливный дивизион «Росатома» в качестве одного из сырьевых компонентов для производства алюмооксидных носителей катализаторов. «ТВЭЛ» реализует НИОКР по созданию технологии производства гидроксида алюминия высокой чистоты» (А. Штарев, дир. Департамента развития и поддержки деятельности новых бизнесов АО «ТВЭЛ»).

Материалы для космоса

«Для нового прорыва в космонавтике нужны не идеи, а новые материалы» (И. Блинков, рук. научной школы НИТУ МИСИС «Покрытия и поверхностное модифицирование материалов»). Перспективные материалы для космической отрасли разрабатываются с учётом экстремальных условий космоса: вакуума, перепадов температур, радиации, механических нагрузок и других факторов. Среди ключевых направлений — использование новых сплавов, композитов, керамики, полимеров и «умных» материалов с адаптивными свойствами [14].   

Космонавтика исторически была одним из главных драйверов развития материаловедения (Д. Баканов, гендиректор ГК «Роскосмос»). За последние пять лет в отечественной космонавтике появилось около 30 новых сплавов и композитов, которые сокращают массу изделий.

Отрасли необходимы материалы с предсказуемым поведением на длительный срок эксплуатации, покрытия с адаптивными свойствами, системы самовосстановления и встроенных сенсорных функций. Например, углеволокно с рекордной теплопроводностью и нулевым температурным расширением, разработанное учёными Химико-технологического кластера «Росатома» для стратегических отраслей промышленности, в том числе для космоса [15]. naked-science.ruiz.ru

Углеволокно состоит из тонких углеродных нитей, хорошо проводящих тепло и почти не расширяющихся от нагрева, что делает его идеальным для использования в космосе, где перепады температур огромны. Материал отличается большой жесткостью, не деформируется под нагрузкой и не меняет форму при экстремальных температурных колебаниях, что делает его перспективным для космических кораблей и техники следующего поколения. Новое волокно будет востребовано при создании конструкций из полимерных композитов размерами порядка 200 м и более, откроет перспективы для создания космических кораблей нового поколения, орбитальных телескопов, солнечных парусов, спускаемых аппаратах, испытывающих экстремальные температурные перегрузки при входе в плотные слои атмосферы Земли и охлаждающих поверхностей ядерных энергоустановок [15а].

Новые нити обладают одним из наиболее высоких показателей теплопроводности, что позволит создать конструкции, быстро отводящие тепло от горячих деталей, излучая с большой поверхности. Разработка будет полезной при создании мощных энергетических установок (А. Гареев, зам. директора по науке и инновациям ХТК «Росатома»).

Из мезофазного пека (смеси полициклических ароматических углеводородов, получаемых из каменноугольной смолы) сначала вытягивают нити, стабилизирующиеся при последующем окислении. В результате карбонизации — нагрева материала в бескислородной среде остаются почти чистые углеродные структуры. В процессе графитации при температурах до 2500–3000°C волокно подвергают вытяжке, при которой атомы выстраиваются в идеально упорядоченную решетку. Материал приобретает уникальные свойства: высокий коэффициент теплопроводности, близкий к теоретическому пределу для кристаллического углерода, высокий модуль упругости и механическую прочность.

Комбинирование углеродного волокна с матрицами - керамиками или металлическими сплавами позволяет создавать функциональные материалы, превосходящие традиционные аналоги по устойчивости к деформациям, износу и экстремальным температурам (М. Маслов, проф. каф. физики конденсированных сред НИЯУ МИФИ). За счет внедрения наночастиц (графена, углеродных нанотрубок) или связывания с полимерными матрицами на молекулярном уровне можно создавать гибридные материалы, контролировать ориентацию и плотность укладки волокон.

Созданием новых материалов, расширяющих возможности конструкторов космической и других стратегических отраслей, занимаются коллеги-материаловеды из ГК «Ростех», академических организаций, профильных вузов РФ. В шести вузах страны: НИТУ МИСИС, МАИ, БФУ им. Канта, МПГУ, ТГУ и Горном университете запущен проект по программе специализированного высшего образования «Фундаментальная инженерия функциональных и конструкционных материалов».

Также материаловедами из НИТУ МИСИС создан высокопрочный керамический материал с максимальной устойчивостью к окислению, который в перспективе станет основой для защитных покрытий и деталей в атомной отрасли и в других сферах промышленности.

При разработке высокоэнтропийных керамических композитов (оксидов, боридов, карбидов, нитридов), отличающихся высокими механическими свойствами, устойчивостью к химическим воздействиям, нагреву, окислению и радиации, для повышения стойкости к окислению, специалисты НИТУ МИСИС добавили в состав тугоплавкие цирконий и титан, уплотнившие оксидный слой, что усилило его барьерную функцию и уменьшило число дефектов (В. Суворова, н.с. НИЦ «Конструкционные керамические материалы» НИТУ МИСИС). Добавки титана и циркония повысили температуру окисления с 1005°C  до 1240°C.

В Институте новых материалов НИТУ МИСИС усовершенствовали углеродную нить для 3D-печати авиационных компонентов, более прочную на разрыв по сравнению с композитами на эпоксидной основе. Был предложен новый метод пропитки углеродных волокон раствором полиэфирсульфона. Такие аморфные термопластичные полимеры дешевле, могут формировать растворы с низкой вязкостью и обладают высокой прочностью (С. Калошкин, дир. Института новых материалов НИТУ МИСИС).

На основе карбонитрида гафния для ракетно-космической техники был разработан новый композиционный материал с повышенными температурой плавления, теплопроводностью и окислительной стойкостью и меньшей плотностью. «Созданный композит обладает не только высокой окислительной стойкостью при температурах выше 2000°С, но и высокими механическими и теплофизическими свойствами. Добавка карбида кремния повысила окислительную стойкость и снизила плотность почти вдвое без падения механических свойств» (рук. лаборатории Д. Московских).

На создании продукции из неметаллических материалов для российской космонавтики специализируются материаловеды АО «Обнинское научно-производственное предприятие „Технология“ им. А. Г. Ромашина» (входит в состав ГК «Ростех») [17]. Одним из перспективных направлений их разработок является использование нановолокон и графеновых структур для повышения электропроводности и теплопроводности композитов. Предприятие разработало теплопроводный углепластик, выдерживающий температуры до +400°C и более чем в три раза легче существующих мировых аналогов, применяемых для изготовления радиаторов систем терморегулирования космических аппаратов.

Также разрабатываются самозалечивающиеся композиции с микрокапсулами связующего, автоматически устраняющие микротрещины, что открывает новые перспективы для долговременных космических миссий и многоразовых систем.

Полимерные нанокомпозиты на основе полипропилена для космических аппаратов создают учёные Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) [18]. Модификация полипропилена марки PPH030GP наночастицами диоксида кремния повышает его стойкость к воздействию излучения, увеличивая радиационную стойкость в 19 раз по сравнению с немодифицированными материалами. Введение наночастиц приводит к изменению электропроводности, механических свойств, стойкости к ионизирующим излучениям, стойкости к высоким и низким температурам. Помимо космической техники такие наноматериалы могут использоваться в ядерной энергетике, ускорительной и рентгеновской технике, в нефтегазовой промышленности.

Целый ряд принципиально новых материалов для авиакосмической отрасли разработали ученые Томского политехнического университета [19].  Томские политехи создали из прекерамической бумаги многослойные ламинированные композиты, более прочные по сравнению с аналогичными материалами. Их можно использовать в элементах конструкций, подвергающихся воздействию высоких температур и механических нагрузок. В качестве сырья разработчики ТПУ использовали прекерамическую бумагу (состоящую из целлюлозных волокон, порошкового наполнителя и связывающих веществ) с порошковым наполнителем на основе MAX-фаз с разным соотношением кремния и алюминия. Они устойчивы к механическому воздействию и высоким температурам, имеют хорошую электро- и теплопроводность, и коррозионную стойкость. Уложенные послойно прекерамические листы «запекались» методом искрового плазменного спекания. (Е. Кашкаров, зав. лаб. перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем Инженерной школы ядерных технологий ТПУ).

А сотрудники Уфимского Института проблем сверхпластичности металлов РАН предложили новую технологию производства композитных материалов на основе графена в сочетании с атомами никеля или меди [20]. Исследователи рассчитали оптимальный размер частиц никеля и меди, который обеспечил бы наиболее крепкое связывание с графеновыми листами, и определили температуру, необходимую для их взаимодействия с армирующим компонентом.

Устойчивые к космической радиации композиты разрабатывает также нефтегазохимическая компания России «СИБУР». В 2022 г. компания презентовала высокотехнологичный полифталамид (PPA) собственного производства — сверхинженерный термопластик, сочетающий высокую прочность, термостойкость и устойчивость к агрессивным химическим веществам.

По словам руководителя проекта, доцент каф.  «Перспективные материалы и технологии аэрокосмического назначения» МАИ А. Астапова, применение углерод-керамических композитов в ракетно-космической промышленности обеспечивает двойной выигрыш по сравнению с другими материалами — высокие жаропрочность и стойкость к абляции, с одной стороны, и снижение веса конструкции — с другой» [23]. Он не разрушается под воздействием высоких температур в окислительных средах. Его можно использовать для защиты возвращаемых космических летательных аппаратов, подвергающихся экстремальному нагреву до 2200–2300°С и выше и воздействию атмосферного кислорода на высоких скоростях. Работать при таких температурах и обладать минимальным весом могут углерод-керамические композиты. Армирующими компонентами в разработанных композитах выступают высокопрочные углеродные волокна, обеспечивающие конструкционную прочность материалов. Чтобы композиты не сгорели в потоках окислительных газов, создается многокомпонентная матрица, объединяющая волокна в единый материал, создавая равномерное распределение нагрузок и обеспечивая защиту всего материала от окисления и абляции (сопротивление разрушению, вызванному окислением и уносом массы). Керамические компоненты матриц (на основе карбидов и боридов гафния, титана и ниобия) включаются между слоями углеродных тканей на стадии изготовления препрегов — полуфабрикатов композиционных материалов. Применение композитов в изделиях ракетно-космической промышленности обеспечивает двойной выигрыш

Исследования по созданию ультравысокотемпературных углерод-керамических композитов в России ведутся также в МИСИС (Москва), ИХТТМ СО РАН (г. Новосибирск), на отраслевых предприятиях аэрокосмического сектора – АО «Композит» (г. Королев), АО «УНИИКМ» (г. Пермь) и АО «ЦНИИСМ» (г. Хотьково).

Группа ученых из Дальневосточного федерального университета, Сахалинского госуниверситета, Томского политехнического университета и Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева разработали новый композитный материал для защиты космических кораблей от радиации [24]. Новый композит более доступен по цене, чем материалы на основе нанотрубок нитрида бора, разработанные NASA. В его основе керамо-металлические композиты системы LaB6-Al-Mg, создаваемые электроимпульсным плазменным спеканием (О. Шичалин, руков. исследования, сотрудник лаб ядерных технологий ИТПМ ДВФУ). Композиты на основе порошков гексаборида лантана (LaB₆) и алюминиево-магниевого сплава подвергли плазменному спеканию при температуре 400°C и давлении 21,5 МПа. В результате были получены плотные двухфазные материалы, состоящие из LaB₆ и интерметаллида Mg₂Al₃, со структурной прочностью металлической матрицы и эффективным поглощением тепловых нейтронов за счет высокого содержания бора в LaB₆.

Нанотрубки позволяют создавать ранее невозможные материалы и продукты, которые изменят многие отраслевые стандарты. Проводники из нанотрубок в 5 раз легче медных, при этом в 100 раз прочнее стали и обеспечивают необходимый уровень электропроводности при концентрации 0,015% — 1%. Если добавить одностенные нанотрубки в материал, из которого делают литий-ионные аккумуляторы, он начинает лучше проводить электрический ток, а значит, аккумуляторы дольше держат заряд.

Так, добавка 0,01% к некоторым пластикам делает их электропроводящими, добавка 0,001% в бетон делает его прочнее на 50%. При добавлении графеновых нанотрубок в алюминий и полимерные материалы из них могут быть сделаны детали, равнопрочные стальным, но гораздо более легкие.

Основными заказчиками продукции выступают производители различных видов пластиков, композитных материалов, резин, литий-ионных аккумуляторов, а также химические концерны. Новосибирский производитель углеродных нанотрубок OCSiAl владеет единственной в мире масштабируемой технологией промышленного синтеза графеновых нанотрубок и является мировым лидером по объему производственных мощностей. Автор уникальной технологии — российский ученый-физик, академик РАН Михаил Предтеченский. OCSiAl производит нанотрубки под брендом TUBALL™. Они в пять раз легче меди, в 100 раз прочнее стали, выдерживают температуру до 1 000°C и при добавлении даже в самых небольших пропорциях улучшают характеристики материала.  OCSiAl может производить 75 т одностенных нанотрубок из графена ежегодно.

Перспективные материалы для электроники

Собственными разработками в области электроники “Росатом” активно занимается с начала 2000-х гг. На базе ФГУП “НИИ измерительных систем им.  Ю.Е.Седакова” в Нижнем Новгороде (предприятие «Росатома») были созданы производственные мощности по радиационно-стойким технологиям, организован участок кристального производства по технологии КнС (“кремний на сапфире”) с микронными технологическими нормами, организована сборка на гибких полиимидных носителях и монтаж ИС в металлокерамические корпуса. Помогали коллеги из производственного объединения “Ангстрем”. «Росатом» также сотрудничает с рядом российских микроэлектронных компаний: с НОЦ “Нанотехнологии” НИЯУ “МИФИ”, с НИУ МИЭТ. Нижегородский куст предприятий «Росатома» тесно взаимодействует с Нижегородским госуниверситетом им.  Н.И. Лобачевского и Нижегородским ГТУ им. Р.Е. Алексеева.

НТС химико-технологического кластера «Росатома» рассмотрел возможность кооперации промышленных предприятий страны и научных институтов атомной отрасли с целью совместного решения задач в области создания производственных мощностей для выращивания полупроводниковых и диэлектрических кристаллов для электроники, оптики и фотоники.

На исследовательском реакторе ТПУ запустили комплекс для ядерного легирования кремния для полупроводниковой продукции, в котором можно будет облучать до 4 т кремния в год [18а]. На слитки направляют поток нейтронов, в итоге в кремнии появляются вкрапления атомов фосфора. Затем готовые слитки запекают, чтобы атомы встали на нужные места, затем нарезают на тонкие пластины уже на производстве. С помощью слитков кремния большого диаметра можно изготавливать более дешевую и при этом мощную электронику (А. Наймушин, нач. исследовательского ядерного реактора ТПУ).

Отраслевой интегратор в сфере электроники «Росатом РДС» готовится запустить промышленное производство никель-алюминиевой «умной фольги» для монтажа электронных компонентов, позволяющий в разы по сравнению с традиционными методами (пайки в печи или фиксации токопроводящим клеем) ускорить процесс [26].

«Умную фольгу» выращивают в вакуумной камере методом физического осаждения тонких пленок из паровой фазы (PVD). «Внутри камеры атом за атомом формируем структуру, где слои никеля чередуются со слоями алюминия» (О. Квашенкина, гендиректор компании «СНДГруп»). Готовую пластину раскраивают лазером по лекалам. Преформу (выкройку) выкладывают между соединяемыми поверхностями и запускают процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), подавая высоковольтный разряд с температурой не менее +350°С. В момент реакции «умная фольга» раскаляется до +1,200°С. При этом соединяемые материалы не перегреваются, поскольку реакция протекает почти мгновенно, со скоростью 12 м/с. Благодаря СВС происходит смачивание и перемешивание материалов соединяемых поверхностей. После реакции фольга уже не слоистая структура, а однородный сплав.

«Умная фольга» пригодится производителям приемопередающего оборудования с СВЧ-диапазоном, для припаивания плат к корпусу, крепления кристаллов, соединения внутренних элементов вакуумной техники, для потребительской электроники. Её можно использовать даже в космосе. Наноматериал для пайки разработала группа молодых ученых под руководством к. ф.-м. н. О. Квашенкиной.

Ученые АО «Гиредмет» (входит в ХТК научного дивизиона ГК «Росатом») запустили опытное производство металлических индивидуальных РЗМ иттриевой подгруппы чистотой не менее 99,95% из оксидов по оригинальной технологии на оборудовании собственной разработки [27]. Внедрение технологии обеспечит производителей постоянных редкоземельных магнитов качественным отечественным сырьем, откроет новые возможности по изучению и внедрению магнитострикционных сплавов и сплавов с магнитоколорическим эффектом, позволит закрыть потребности ключевых отраслей промышленности в данной продукции, обеспечит высокочистыми лантаноидами и их безводными хлоридами для синтеза множества соединений для потребительской электроники, электрического транспорта и систем возобновляемой энергетики.

Для химической и электронной промышленности «Гиредмет» разработал технологию получения тетрахлорида кремния чистотой не менее 99,999% [27а].  Это позволяет получать ряд соединений для создания оптоволокна и полупроводников, производства смазок, полимеров, резин и каучуков. Тетрахлорид кремния может выступать как полупродукт для получения кремния высокой чистоты, необходимого для электроники.

Полупроводниковые гетероструктуры на основе нитрида алюминия-скандия (ASN) получают из высокочистых металлов. Специалисты АО «Гиредмет», разработали малоотходную технологию получения высокочистого металлического скандия из его оксида [27б]. Скандий существенно улучшает качество сплавов, повышает их прочность и твердость при неизменном весе, увеличивает диапазон рабочих температур при эксплуатации. Он широко используется для производства самолетов, ракет, скоростных поездов, автомобилей, медицины, микроэлектроники. На базе ASN созданы компактные и энергоэффективные высокочастотные, широкополосные СВЧ-фильтры для смартфонов.

Совместно со специалистами подольского НИИ НПО «ЛУЧ», академическими университетами — РХТУ им. Д.И. Менделеева и ННГУ им. Н.И. Лобачевского сотрудники «Гиредмета» разработали технологию очистки фосфора и синтеза его соединений, используемых в производстве спецматериалов для нужд аэрокосмической и компьютерной промышленности [27в]. Высокочистый фосфор используется при допировании для изменения свойств полупроводникового материала с целью улучшения его электрических характеристик.

Для производства особо чистого гексафторида вольфрама для микроэлектроники специалисты НПО «ЛУЧ» создали полную цепочку оборудования [27г].  Вещество используется при производстве полупроводников для осаждения металлического слоя вольфрама из газовой фазы. Этот слой отличается высокой химической и термостабильностью, низким сопротивлением и служит защитой для плат и схем.  Ведутся работы по проектированию и строительству первого в России производственного участка для этого продукта. 

Совместно с экспертами Московского завода электротермического оборудования учёные «Росатома» разработали новый узел вакуумных печей, который улучшил свойства металлов, используемых в создании лазеров и микроэлектроники [27д]. Метод «направленной кристаллизации» (охлаждение расплавленных слитков металла с регулируемой скоростью) позволяет получать особо чистую медь - важный компонент в областях использования лазерных установок, микроэлектроники и криогенной техники.

На форуме «Микроэлектроника – 2025» «Росатом» показал будущее микроэлектроники и квантовых технологий [28]. Руководитель направления микроэлектронного производства «Росатом Квантовые технологии» А. Лачинов рассказал о разработке интерпозеров на кремниевых пластинах диаметром 300 мм для интеграции многокристальных микромодулей.
Технология позволяет уменьшить массогабаритные характеристики, повысить быстродействие, увеличить функциональную плотность. Подобные решения востребованы в системах 5G, автономном транспорте и IoT-устройствах, где требуются чипы с высокой производительностью при минимальном энергопотреблении.

Н. Салынский, главный эксперт по развитию продуктов, представил результаты исследований в области резистивных структур (мемристоров) — ключевых компонентов нейроморфных систем, подтверждающие возможность серийного выпуска интегральных схем нейроморфных вычислительных систем на базе резистивных технологий на производственной линии BEOL.

В 2010 г. «Росатом» был назначен головной компанией проекта «Сверхпроводниковая индустрия», целью которого являлась отработка технологии производства ВТСП-изделий и разработка широкого спектра электротехнического оборудования на основе высокотемпературных сверхпроводников  [29]. Непосредственной работой занялось АО «Русский сверхпроводник». ВТСП-технологии дают возможность в разы снизить вес двигательных установок судов типа круизных лайнеров или танкеров, на десятки процентов увеличив их энергоэффективность. Создать новые магнитно-резонансные томографы с улучшенным разрешением или уменьшенным в разы временем сканирования пациента. Соорудить новые ускорители и коллайдеры с габаритами в разы меньше и на десятки процентов меньшим энергопотреблением. Были наработаны компетенции, создано первое в России производство ВТСП-ленты второго поколения с длиной в один километр. ВТСП-кабели позволяют в разы снизить потери в силовых электросетях, сверхпроводниковые ограничители тока — существенно повысить надежность электроснабжения. Ленту-подложку производят во ВНИИНМе, в НИИТФА на нее напыляют необходимые слои, включая слой сверхпроводящей оксидной керамики.

Разработки «Росатома» для автомобилестроения

Новым бизнес-направлением компании АО «ТВЭЛ» топливного дивизиона «Росатома» стало производство компонентов для транспортных средств [30]. Катализаторы и автокомпоненты топливной компании уже высоко оценили российские автопроизводители. Производством автокомпонентов занимаются две компании — «Экоальянс» в Новоуральске и «Точмаш-авто» во Владимире. Возможности компании «ТВЭЛ» позволяют получать особо чистые металлы и материалы, сложные химические соединения для инновационных разработок. «Экоальянс» - предприятие полного цикла по производству автомобильных и мототранпортных катализаторов занял ведущую позицию на рынке каталитических систем нейтрализации отработавших газов для автомобилей с бензиновыми, дизельными и газовыми двигателями в России. Разработки ведутся на основе фундаментального опыта работ по созданию и производству катализаторов, предназначенных для топливных элементов на космических объектах. Исследования позволяют создавать новые материалы для повышения эффективности катализаторов, повышения термостабильности и увеличения ресурса (Т. Пекарский, генедиректор «Экоальянса»).

На базе существующего производства на Чепецком механическом заводе в Глазове, планируется освоить производство новой марки диоксида циркония, которая используется в производстве свечей зажигания [31]. Такие свечи зажигания обладают рядом преимуществ: высокой прочностью, износостойкостью и устойчивостью к коррозии. Высокая электропроводность диоксида циркония обеспечивает обеспечивают более стабильное искрообразование и длительный срок службы для свечей зажигания.

ООО «Экоальянс» выпускает также каталитические блоки для разных видов транспорта на керамическом и металлическом носителях, нейтрализаторы выхлопных газов и автомобильный катколлектор.

Производитель автокомпонентов и автомобильного электрооборудования ООО «Точмаш-авто» предлагает многофункциональные токопередающие устройства, блоки управления, кнопки, датчики, переключатели, выключатели и другие коммутационные элементы.

Новым перспективным бизнес-направлением «Росатома» стало электродвижение [32]. Координацией этого бизнеса занимается АО «ТВЭЛ». Предприятия «Росатома» потенциально способны производить около 60% всех компонентов электромобиля, включая аккумуляторные батареи, электродвигатели, магниты из сплавов редкоземельных металлов, микрокомпонентную базу, полимерные и композитные материалы. 

Но не только для электромобилей, гибридных автомобилей и другого транспорта используются литий-ионные батареи. Для создания современных высокомощных литий-ионных аккумуляторов специалисты топливного дивизиона «Росатома» из НТЦ АО "Росатом Химия" разработали высоковольтный кобальтат лития для портативной электроники [33]. Новый катодный материал поднял напряжение заряда и добавил более 15% к энергоёмкости по сравнению с существующими решениями. Модифицированный катодный материал сохраняет ключевые преимущества классического кобальтата лития: стабильность при длительном циклировании, мощность, большую насыпную плотность и высокие значения коэффициентов диффузии лития. Отличие от существующего решения - в измененной форме кристаллов и скорректированном химическом составе материала, что позволяет повысить напряжение заряда аккумулятора и, как следствие, увеличивает энергоемкость элементов питания более чем на 15%".

Высокомощные аккумуляторы необходимы для электроинструментов, устройств аэрокосмической промышленности, везде, где критичны компактность, высокая производительность и длительное время автономной работы.

Внедрение инноваций и нового высокотехнологичного оборудования позволяет «Росатому» занимать новые ниши на рынке, повышая конкурентоспособность атомной отрасли и всей российской промышленности в целом.

Источники.
1. https://atomvestnik.ru/2023/03/30/ Материалы нового века.
2. https://naukarosatom.ru/news А. Дуб, В конце десятилетия новые элементы таблицы Менделеева.
3. https://niirosatom.ru/press-center/news Комплекс цифровых инструментов для создания перспективных материалов «Росатома».
4. https://news.mail.ru/society/63203169/ «Росатом» особо прочные материалы для космоса.
5. https://special.kommersant.ru/rttn/article‑4.html Новые материалы для технологического прорыва.
6. https://e-cis.info/news/566/126855/ Умные материалы 2025.
7. https://indpages.ru/materials Композитные материалы — ​значимое достижение в материаловедении.
8. https://atomvestnik.ru/2021/08/01 Дивизион «Перспективные материалы и технологии» Композитный дивизион ГК «Росатом».
9. special.kommersant.ru› Ядро прогресса — ​Совместный проект Росатома и Коммерсантъ.
10. https://neftegaz.ru/news/exhibitions/903609 «Росатом» решает критически важные задачи нефтегазодобычи.
11. https://rg.ru/2022/04/27/ Производственная линия по изготовлению термопластичных лент в «НИИграфит».
12. https://www.atomic-energy.ru/news/2023/04/11/134239 Производство высокочистого безводного хлорида алюминия для нефтехимии.
13. https://www.atomic «Росатом» и «ФАРУС» технологии производства высокочистого гидроксида алюминия и носителей катализаторов на их основе.
14. cyberleninka.rudzen.ruvipmetalstroi.by Перспективные материалы для космической отрасли.
15. naked-science.ruiz.ru Инновационное углеволокно для космоса.
15а. https://iz.ru/1898359/andrei-korshunov: Волокна в мир: сверхпрочный материал позволит создавать космические корабли нового поколения.
16. https://neftegaz.ru/news В России создан сверхстойкий материал.
17. https://наука.рф/news/ АО «Обнинское НПП „Технология“ им. А.Г. Ромашина».
18. tusur.ru Полимерные нанокомпозиты ТУСУР.
18а. https://pikabu.ru/story/ ТПУ легированный кремний для полупроводниковой продукции.
19. https://scientificrussia.ru/ ТПУ — ​ламинированные композиты из прекерамической бумаги.
20. https://scientificrussia.ru/articles: Уфимский Институт проблем сверхпластичности металлов РАН.
21. https://siriusmag.ru/articles/1455: Суперполимеры для космических кораблей.
22. https://dzen.ru/a/aJGhhc1QrmetXbgj Композиты на основе ПЭТГ с термостойкими наполнителями.
23. https://2051.vision/2025/07/08 Л. Богуш, Жаростойкий композит для ракетно-космической техники в МАИ.
24. hi-tech.mail.ru Композит для защиты космических кораблей от радиации.
25. https://www.techinsider.ru/science/590603 Современные материалы для космических кораблей. Углеродные нанотрубки.
26. https://strana-rosatom.ru/2026/05/13 И. Дорохова, Припой с одной искры. Производство «умной фольги» в России.
27. https://www.atomic-energy.ru/news/2024/06/05/146465 АО «Гиредмет» производство индивидуальных РЗМ иттриевой подгруппы по оригинальной технологии.
27а. https://www.atomic-energy.ru/news/2022/11/16/130391 Тетрахлорид кремния для химической и электронной промышленности.
27б. https://www.atomic-energy.ru/news/2023/03/20/133737 Технология получения высокочистого металлического скандия АО «Гиредмет».
27в. https://www.atomic-energy.ru/news/2024/07/11/147554 Технология очистки фосфора в производстве спецматериалов.
27г. russianelectronics.ru Особо чистый гексафторид вольфрама для микроэлектроники НПО «ЛУЧ».
27д. https://pronedra.ru/rosatom Вакуумные печи для металлов микроэлектроники.
28. https://dzen.ru/a/aNzrWW3Fjw2G376F: Будущее микроэлектроники и квантовых технологий «Росатома» на форуме «Микроэлектроника — ​2025».
29. https://archive.atomicexpert.com/page217751.html Проект «Сверхпроводниковая индустрия».
30. https://www.gazeta.ru/tech/2023/08/25/17476898.shtml?utm_auth=false: Производство компонентов для транспортных средств.
31. https://ritm-magazine.com/ru/news Соглашение между ООО «Русатом МеталлТех» и METEOR Auto (ООО «Энгельс Свечи зажигания»).
32. atomen.ru›news/ От АЭС к электромобилям.
33. https://itzine.ru/news/tech Е. Добровольская, «Росатом» создал материал для аккумуляторов нового поколения.

Подготовила Т.А. Девятова