Разработка выполнена в Центре компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) по направлению «Моделирование и разработка новых функциональных материалов с заданными свойствами», созданном на базе НГУ при финансовой поддержке Фонда НТИ.
Новый программный продукт позволяет заранее, еще до проведения экспериментов, оценивать ключевые физико-механические характеристики сплавов – такие как упругость, термическое расширение и устойчивость к высоким температурам. Это дает возможность ускорить разработку новых материалов и снизить затраты на их испытания.
— Мы решаем задачу создания так называемых цифровых двойников материалов. Речь идет о цифровой реплике реального материала, которая учитывает максимально возможное число параметров, важных для его работы в конкретных условиях, — рассказал старший научный сотрудник Физического факультета НГУ, ведущий научный сотрудник Центра НТИ НГУ, доктор химических наук Даниил Колоколов.
В фокусе проекта — жаропрочные никелевые сплавы, из которых изготавливают, в частности, лопатки авиационных и энергетических турбин. Эти материалы представляют собой сложные многокомпонентные системы, где добавки различных элементов могут составлять десятки процентов состава. Подбор оптимального сочетания компонентов в таких случаях требует перебора огромного числа вариантов.
— Если технолог подбирает состав экспериментальным путем, ему приходится проверять тысячи, а иногда и десятки тысяч комбинаций. Наша программа позволяет задать произвольный состав сплава и за относительно короткое время получить прогноз его основных свойств, причем, в комплексе, а не по одному параметру, — объяснил ученый.
«НИКОЛЬ-кристалл» основан на методах атомистического моделирования и численных расчетах, опирающихся на фундаментальные физические законы. Алгоритмы программы откалиброваны с использованием экспериментальных данных и данных из авторитетных международных баз, таких как Materials Project. Это позволяет моделировать системы, состоящие из десятков и сотен тысяч атомов, и получать достаточно точные оценки макроскопических свойств материала.
По словам разработчиков, программа может использоваться не только для анализа уже существующих сплавов, но и для проектирования принципиально новых составов.
