Уравнения и жизнь

«Формирование кристаллических и аморфных структурных состояний на межфазном фронте в процессах высокоскоростного затвердевания» – так называется проект сотрудника теоротдела ИФВД Владимира Анкудинова, выигравший в этом году грант РНФ. Профиль его работ – сугубо теоретический, а вот применение весьма актуальное – металлопорошковые 3D-принтеры.

Владимир Анкудинов пришёл в ИФВД два года назад. Родился он в 1989-м в Ижевске, городе оружейников и металлургов, учился в Гимназии №56. «Я сразу попал в хорошие руки, – улыбается Влади-
мир. – При школе был физический кружок, вёл его Евгений Викторович Харанжевский, сейчас он стал моим идейным вдохновителем и даже коллегой». Уже в школе численное моделирование было его сильной стороной. «Современный физик-теоретик –
это в первую очередь программист, – считает Анкудинов. – Он должен пользоваться множеством разных инструментов и быстро разбираться в новых – программных средах, языках, конкретных продуктах для вычислений».

Тогда же его увлекла и наука о кристаллах. «Меня заворожило многообразие, сложность, комплексность этого мира, – рассказывает Владимир. – Однажды вечером я ехал на машине, был лёгкий морозец. Когда включил омыватель, жидкость попала на стекло, а затем дворник её тонко-тонко размазал. И на этой плёнке начали быстро расти ледяные кристаллы. Я видел точки, их зародыши, казалось, слышал хруст, с которым они росли. Поразительно, как в хаотичной природе может рождаться что-то столь совершенное и упорядоченное!»

Анкудинов поступил в Удмуртский госуниверситет, окончил бакалавриат, учился по обмену в университете бельгийского города Лёвена, вернувшись в Ижевск, окончил магистратуру и защитил кандидатскую. «Под руководством Михаила Дмитриевича Кривилёва занимался моделированием тепломассопереноса и структурообразования в процессах 3D-печати в железных и алюминиевых сплавах», – говорит он. В Ижевске есть целая научная школа по исследованию кристаллизации металлов. «Процесс медленного остывания ковша на 200 тонн описать весьма просто, – поясняет Владимир. – А вот если он быстро остывает, это становится проблемой. В 3D-печати, когда лазер сплавляет частицы, возникают высокие температурные градиенты, быстрые скорости охлаждения, это и интересно!»

После защиты Владимир Анкудинов трудился по гранту за границей в немецком Институте материаловедения в Йене. «Эксперименты там космического качества! Есть установка-левитатор: расплавленную каплю подвешивают в магнитном поле и запускают кристаллизацию…» Под руководством Петра Галенко из Германии он стал соавтором англоязычной книги по методам фазового поля.

А спустя год вернулся – уже в Троицк. «Я искал, где интересно, где хороший коллектив, – поясняет он. – Стараюсь развивать свои модели в сотрудничестве, впитывая идеи коллег и не только. Очень полезные дискуссии у нас с Валентином Николаевичем Рыжовым. Он корифей кристаллизации, начал заниматься ею больше 30 лет назад, когда меня ещё и на свете не было!»

Грант рассчитан на два года, он индивидуальный (хотя можно привлечь студентов), скорее всего, средства пойдут на комплектующие к институтскому суперкомпьютеру и нужное ПО.
А в результате? «Получится новый многоуровневый метод описания неравновесного затвердевания и отбора фаз», – рассказывает Анкудинов. Если коротко: есть компьютерные модели (методы молекулярной динамики), действующие на микроуровне, которым не хватает вычислительной мощности, чтобы описать нечто большее, и есть эксперименты на макроуровне, и между ними нужен «мостик», некое усреднение, чтобы результаты моделирования сопоставить с данными эксперимента. «3D-печать – прекрасный «бенчмарк» для таких моделей, –
говорит учёный. – Есть сплав, и мы можем менять его состав, смотреть, когда при спекании возникает самая прочная структура. Моя модель позволит определить структурное состояние, а зная его, можно предсказать свойства и сделать оптимизацию процесса – скажем, чуть подогреть заготовку и убавить мощность лазера, чтобы уменьшить градиент…»

А сделать лучший 3D-принтер? «Мне сейчас важно именно фундаментальное развитие модели, –
отвечает Владимир. – Построить принтер было бы интересно, но я бы не смог. Самое большое наслаждение – когда твои уравнения описывают что-то настоящее. Когда можешь сравнить и видишь: вот оно, то же самое! Так вот ради чего это всё…»

Владимир МИЛОВИДОВ,

фото автора