ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей

Федеральное государственное унитарное предприятие
Центральный научно-исследовательский институт
Конструкционных материалов
«Прометей»
Перспективы применения магнитных экранов на
основе аморфных и нанокристаллических сплавов
в биологии и медицине
Горынин И.В., Кузнецов П.А.,
Галяткина Л. В., Бутусова Т.Ю.,
Сурма С.В.*, Щеголев Б.Ф.*
ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»,
* Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН
Магнитоэкранированная комната BMSR-2
(PTB, Берлин, Германия)
Предназначена для защиты от
магнитного
поля
низкочастотного
земли
и
магнитного
поля, а также электромагнитного
поля.
Применение:
• исследование биомагнетизма
• проведение биоэлектрических и
биомагнитных
исследований
в
полях менее 1нТл;
• медицинская
диагностика
и
фармакинетика;
• магнитоэнцефалография
Создана на основе классического
сплава MUMETALL.
Имеется возможность использовать магнитомягкие сплавы с нанокристаллической структурой!
Объем производства аморфных сплавов отечественными и
зарубежными производителями
Зарубежные производители:
90%
Отечественные производители:
HITACHI Metals (Япония)
НИИМЭТ (г. Калуга)
Vaccuumchmelze (Германия)
АШМет (г. Аша)
Honeywell (США)
ЦНИИЧермет (г. Москва)
10%
ВНИИМЕТМАШ (г. Москва)…
Области применения аморфных сплавов:
- компоненты цифрового телекоммуникационного оборудования
- магнитные сердечники и индуктивные компоненты малых размеров
- аморфные сплавы-припои
- магнитные и электромагнитные экраны
С 2005 года компания “HITACHI Metals”
налаживает производство магнитных
экранов из аморфных лент сплава
FINEMET (Fe-Cu-Nb-Si-B).
СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ АМОРФНОЙ ЛЕНТЫ
Струя расплава
Аморфная лента
Диск - холодильник
СХЕМА ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Нагрев ленты
Изменение структуры ленты
500°С
ПЕЧЬ
Аморфная фаза
Кристаллическая фаза
Магнитная проницаемость
Время обработки
60
5
55
10
50
45
15
40
20
35 3025
Время
СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО ЭКРАНА
Металлополимерный
композит
Металлическая лента
Ламинатор
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО ЭКРАНА
ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ ЭКРАНОВ
Экранированный бокс
для биологических экспериментов
Защитный жилет
Экранированный силовой кабель
Экранированное помещение
Исследование влияния низкочастотных магнитных полей на сердечно-сосудистую
систему крыс и эффективности его экранирования
Совместно с ФГУ “Центре сердца, крови и эндокринологии имени В. А. Алмазова
Росмедтехнологии ”
Динамика изменения артериального давления и частоты сокращения сердца у
крысы. Вертикальными линиями выделен период нахождения животного под
воздействием ЭМИ, горизонтальными – исходный уровень регистрируемых
параметров
ЭМИ
Камера D=9.7 см, L= 40 см,
коэффициент экранирования 160
Экран
После помещения животного в
экранирующую камеру, уровень
АД давления через 100-110 мин
восстанавливался до исходного
уровня, частота сердечных
сокращений оставалась более
высокой
Хрусталева Р.С., Фармаковский Б.В., Кузнецов П.А., Васильева О.В., Сурма С.В., Щеголев Б.Ф., Цырлин В.А. Применение новых магнитных
наноматериалов для защиты биологических объектов от влияния электромагнитного излучения.// Монография «Нанотехнологии в
биологии и медицине» под ред. Е.В.Шляхто, изд. «Любавич», СПб, 2009, с.213-224.
ИЗУЧЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКРАНИРОВАННОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ
НА ДЕЛЕНИЕ, ДИФФЕРЕНЦИРОВКУ И ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ
КУЛЬТИВИРУЕМЫХ МЫШЕЧНЫХ КЛЕТОК,
А ТАКЖЕ НА СКОРОСТЬ СОКРАЩЕНИЙ КОЛОНИЙ КАРДИОМИОЦИТОВ
Совместно с Институтом эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН
Камера D=10 см, L= 40 см, коэффициент
экранирования 80
Экранирование ГМП временно
подавляет деление и дифференцировку
скелетных миоцитов.
Частота и амплитуда сокращений
колоний кардиомиоцитов в культуре
после 4-х часового экранирования
резко падает, воздействие на
сократительную способность зрелых
кардиомиоцитов носит необратимый
характер
Кардиомиоциты (крыса)
Павлов А. Е., Спивак И. М., Куранова М. Л., Сурма С. В., Щеголев Б. Ф., Кузнецов П. А., Стефанов В. Е.
Воздействие гипомагнитного поля на живые системы // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 4. 2010. Вып. 2.
Изучение реакции клеток линии VH-10 (Р53 статус,
митохондриальная сеть), а также выявление роли пластичности
клеток в адаптации организма к внешним воздействиям в ответ на
экранирование геомагнитного поля
Совместно с Институтом цитологии РАН, Санкт - Петербург
с
Камера D=26 см, L= 84 см, коэффициент
экранирования 400
a) Состояние митохондриальной сети после 3-х часовой экспозиции в
экранированных условиях;
b) Восстановление митохондриальной сети через 12 часов экранирования;
c) Упорядоченная, регулярная митохондриальная сеть
Обнаружен эффект воздействия экранированного поля Земли на клетки VH-10,
который оказался сходным с клеточным ответом на повреждение ДНК и, при котором,
вероятно, задействован АТМ-зависимый сигнальный путь.
Конструкция позволяет исследовать влияние гипомагнитных
условий на генную структуру, возникновение наследственных
болезней
Павлов А. Е., Спивак И. М., Куранова М. Л., Сурма С. В., Щеголев Б. Ф., Кузнецов П. А., Стефанов В. Е.
Воздействие гипомагнитного поля на живые системы // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 4. 2010. Вып. 2.
Исследование вариабельности морфологических свойств
микромицетов при экспонировании их в экранированном
магнитном поле Земли
Совместно с Санкт-Петербургским Государственным Университетом
(Биолого-Почвенный факультет)
Значительное временное запаздывание
фазы спороношения в мицеальных
грибах Ulocladium consortiale (Thum.)
Simmons (Deuteromycota,
Hyphomycetes) и Neurospora crassa
Shear et. B.O. Dodge штамм F-872
ВКМ (Ascomycota, Sordariomycetes)
вплоть до ингибирования процессов
образования спор
Камера 21х21х15 см. Коэффициент экранирования 24
Полученные результаты могут найти практическое применение в связи с проблемами
биоповреждений и биоустойчивостью различных материалов (антикварных книг,
рукописей, картин, уникальных экспонатов, военных и гражданских архивов)
Е.Ю. Быстрова, Е.В. Богомолова, Ю.М. Гаврилов, Л.К. Панина, В.Е. Стефанов, С.В. Сурма, Б.Ф. Щеголев.
Исследование влияния постоянного магнитного и экранированного геомагнитного полей на развитие колоний
микромицетов// Микология и фитопатология. 2009. Т. 43, вып. 5, С. 70 – 78.
Перспективы применения магнитных экранов в биологии и медицине
На клеточном и субклеточном уровне
неинвазивная альтернатива медикаментозным
способам лечения различных заболеваний
На тканевом уровне
изменение степени взаимодействия между
клетками и, как следствие, возможность
влияния на скорость метастазирования
На органном уровне
неинвазивное воздействие и регулировка
параметров артериального давления и частоты
сердечных сокращений - и как следствие:
оказание экстренной терапевтической помощи
больным артериальной гипертензией
На уровне целостного организма
изменение поведенческих реакций и состояния
иммунной системы - и как следствие:
изменение
адаптационных
способностей
человека к воздействию, в том числе и
экстремальному, окружающей среды
Исследование влияния измененного естественного геомагнитного поля на биологические
объекты, в том числе и экранированного, позволит изучить механизмы воздействия таких
полей, а следовательно снизить возникновение отклонений в адаптации и поведенческих
реакциях, например, при космических полетах, а также уменьшить долговременные
отрицательные последствия (особенно генетические).
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
“Прометей”
Российская Федерация, 191015,
Санкт- Петербург,
ул. Шпалерная, д. 49
Тел.: (812) 274-37-96
Факс: (812) 710-37-56
E-mail: [email protected]
www.crism-prometey.ru
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»
ЛАЗЕРНОЕ СПЕКАНИЕ
ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»
ЛАЗЕРНЫЙ СИНТЕЗ –
ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ ТЕХНОЛОГИЯ,
РЕАЛЬНАЯ ЭКОНОМИЯ ВРЕМЕНИ И РЕСУРСОВ
(от идеи до получения готового изделия)
Классические технологии
Выплавка стали,
сплава
Изготовление форм,
моделей и вставок
для литья
Получение
отливок
Механическая
Готовое
обработка,
изделие
резка, сварка…
Технологии лазерного синтеза
Создание компьютерной
3D-модели
Лазерный синтез
изделия
по CAD-модели
Готовое
изделие
ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ КОМПЛЕКС
для изготовления и восстановления изделий сложной формы
из металлических порошковых материалов
Используемые
материалы:
металлические порошки
чистых
металлов
и
сплавов Ti, Ni, Co, Al, Cu
и др., а также сталей
различного назначения,
акриловые полимеры.
ЛАЗЕРНЫЙ СКАНЕР
ДЛЯ ОЦИФРОВКИ
ФИЗИЧЕСКИХ
ОБЪЕКТОВ
Возможности установок:
-получение 3D- и CAD-моделей изделий сложной формы;
-идеально подходят для задач реверс-инжиниринга;
- контроль и анализ отклонений форм изделий;
- быстрое создание, восстановление и ремонт изделий сложной формы (в том числе со
сложными внутренними полостями) за один технологический цикл, которые трудно или
невозможно получить традиционными методами (лопатки турбин, колеса насосов, фильер
для получения тонких проводов, элементов систем управления и т.д.);
-изготовление функционально-градиентных покрытий;
-изготовление штучных и индивидуальных изделий медицинского назначения (протезы,
имплантаты, инструмент);
- возможность создания изделий уникального дизайна и эксклюзивной сувенирной
продукции.
ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»
ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ
ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Плазмохимический синтез.
Наноструктурированные
покрытия
Механическое
легирование
технологии
сверхскоростного
гетерофазного переноса
Наноразмерные порошки 3-100 нм
Высокоэнергетический
механосинтез
Дисперсно-упрочненные
композиты с металлической
матрицей
Н
Плотноупакованная
структура
Пористость менее 0,5 %
Наноструктурированная
порошковая матрица
20-50 мкм
ОБЪЕМНОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ В РАСПЛАВЕ, СВАРОЧНЫЕ,
САМОФЛЮСУЮЩИЕСЯ, ТВЕРДОСПЛАВНЫЕ,
ВИБРОДЕМПФИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Δ
h
ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»
ПОЛУЧЕНИЕ ДИСПЕРСНЫХ И НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ
ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СВЕРХСКОРОСТНОГО МЕХАНОСИНТЕЗАПолучение плакированных
Получение армированных
порошков
Ме 2
Ме1
Преимущества технологии:
 Сохранение структуры
материала.
 Высокая
производительность установок
по сравнению с планетарными,
шаровыми мельницами.
порошков
Me1
Ме2
 Высокоскоростной механосинтез
наноструктурированных
армированных и плакированных
порошковых материалов (частота
вращения рабочих роторов 300 с-1).
Ме2
Me1
 Механосинтез
композиционных порошковых
материалов интерметаллических,
керметных, металл - тугоплавкое
соединение, металл-твердая
смазка, металл-алмаз.
Измельчение
Ме1
Ме1
 Измельчение и получение порошковых материалов различного класса и назначения (в
том числе: магнитных; магнитострикционных; каталитических; износостойких;
коррозионностойких и сплавов-припоев) дисперсностью от 1 мкм и более с твердостью по
шкале мооса до 10 ед.
 Производительность установок от 5 до 200 кг/час, возможность обработки порошковых
материалов на воздухе, в инертной среде и вакууме.
ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»
СОЗДАНИЕ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОГО СИНТЕЗА
20
ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Машиностроение
Сельскохозяйственная
техника
Элементы
современной
медицинской
техники
Судостроение
Авиация
Автомобилестроение
Нефте-,
газохимическая
промышленность
Энергетическая
промышленность
функциональные
элементы
систем
промышленной
экологии
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
“Прометей”
Российская Федерация, 191015,
Санкт- Петербург,
ул. Шпалерная, д. 49
Тел.: (812) 274-37-96
Факс: (812) 710-37-56
E-mail: [email protected]
www.crism-prometey.ru
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!