На Варшавской конференции по механике

Летом прошлого года в Варшаве состоялся 21-й Международный Конгресс по теоретической и прикладной механике, в котором мне довелось участвовать. С тех пор прошло достаточно много времени, но последние новости в области современных технологий¹ еще раз напомнили о важной роли механических процессов и систем именно сейчас. Поэтому считаю необходимым рассказать о крупном форуме, тем более, что Екатеринбург на нем представителял я один.


 

Такие конференции проводятся раз в 4 года. Поэтому участие в ней, особенно с приглашенным докладом, для меня, аспиранта первого года обучения, было очень почетно и интересно.

Впервые подобный конгресс проводился 80 лет назад в Делфте (Нидерланды). Сама же идея зародилась в Инсбруке и первоначально касалась механики жидкостей. Отцами-основателями были такие известные ученые, как Т. Леви-Чивит, Т. фон Карман, Л. Прандтль и другие. Они предложили расширить тематику и включить в повестку последующих форумов и механику твердых тел. Здесь надо подчеркнуть, что современная механика изучает не только чисто теоретические проблемы, но также связана с новейшими технологиями. Результаты основополагающих работ по механике имеют большое значение для таких областей знания, как океанография, физическая химия, биология, медицина, геофизика, астрофизика.

В варшавской конференции участвовало 1515 ученых из 55 стран. Шире всего были представлены США — 204 участника, Польша — 194, Франция — 170, Германия – 118. Из России приехали 79 человек (7-е место по численности), среди них немало сотрудников УрО РАН — большей частью из Института механики сплошных сред (г. Пермь).

Основные сессии были посвящены механике жидкостей (сопредседатели М.Гариб, США, Ф. Ван де Воссе, Нидерланды) и механике твердого тела (сопредседатели Т. Белычко, США, П. Вригерс, Германия). В рамках конференции проводились симпозиумы: «Интеллектуальные материалы и структуры», «Тканевая, ячеечная и молекулярная биомеханика», «Механика тонких пленок и наноструктур», «Микрожидкости», «Феномен микрогравитации потоков», «Динамика атмосферы и океана».

В секции, где был представлен наш доклад, можно выделить несколько интересных, с моей точки зрения, работ. Кейю Ли из университета Окланда (Рочесер, США) выступила с докладом «Экспериментальные методы в механике твердых тел». Она рассказала о новых оптических методах исследования механических напряжений с помощью лазеров. В больших промышленных изделиях в процессе производства существуют остаточные напряжения. Но на маленьких участках поверхности с большим градиентом напряжений традиционные методы измерений не работают. Здесь больше подходят бесконтактные методы оптической интерференции, имеющие гораздо большую чувствительность. Именно эти методы и их преимущества рассматривались в докладе.

Обратил на себя внимание доклад С. Мусави из лаборатории Ангстрема (Упсала, Швеция) «Методика определения сложных модулей упругости при неоднородной нагрузке». Специалисты этой лаборатории разработали упрощенную процедуру оценки модулей. Контрольные испытания на образцах полиметилметакрилата, алюминия и полипропилена показали совпадение с традиционными методами. В докладе С. Мелла из технологического института ВВС США «Исследование контактных эффектов в сплаве Ti-6Al-4Va» были рассмотрены результаты механических испытаний при постоянной нагрузке элементов из этих титановых сплавов, используемых в летательных аппаратах. Использовался метод конечных элементов для расчета параметров механической устойчивости, позволивший оценить количество циклов нагружения до образования трещин. Эти предсказания сравнивались с экспериментальными данными. Еще был доклад Дже Йонг Тина из Осаки (Япония) «Электромагнитная резонансная микроскопия для измерения упругих состояний многофазных твердых тел». Изучалось распределение модуля Юнга в стали, где авторы получили согласование с другими методами. В представленном мною докладе обсуждаются механические свойства полупроводниковых материалов в области фазовых переходов под давлением, что может представлять не только теоретический, но и практический интерес, связанный с разработкой микромеханических систем (MEMS).

Между заседаниями было время посмотреть город. В Варшаве сохранилось много памятников старины — особняков, церквей, и так далее. Причем старинные здания используются и по сей день. Например, во «Дворце Сташика» размещена Академия Наук, где в предыдущий мой визит в Варшаву (на другую школу по механике) был устроен прием для слушателей. Гордость столицы Польши — Старый Город. Здесь каждый желающий может проникнуться духом старины, прокатившись на лошади, впряженной телегу, по выложенной булыжником пощади. Естественно, катаются в основном туристы. Само здание Варшавской Политехники, где проходила конференция, также является памятником старины; внутреннее убранство больше напоминает театр, нежели университет (см. фото). Прообразом Университета технологии являлась основанная французами в 1794 году школа технологии в Париже. В начале 19 века технологические университеты были открыты также в Праге (1806), в Вене (1815) и Карлсруэ (1824). В Польше годом основания Технологического университета считается 1826-й год, когда была открыта Подготовительная школа, традиции которой продолжает Варшавский технологический университет. В самой Варшаве и ее пригородах много газонов и красивых парков с павлинами, гусями, индюками и прочей живностью. Все это поддерживается в прекрасном состоянии и является живописным дополнением к старинным особнякам. В одном из таких парков в центре города около президентского дворца за оградой удалось увидеть прогуливающегося президента Польши Квасьневского.

Поездка, безусловно, была очень полезной. Удалось почерпнуть много интересного в новой для меня области, в которой работает наша лаборатория микромеханики, возглавляемая доктором технических наук С.В. Смирновым. Мое участие в конференции частично поддерживалось за счет научных проектов нашей лаборатории и программ поддержки аспирантов УрО РАН. Я привез статьи и тезисы конференции на CD диске и в печатном виде. Думаю, эта информация может оказаться полезной не только для механиков и математиков, но и для других специалистов.

Возвращаясь к последним достижениям в микромеханике, хотелось бы отметить, что традиционные полупроводниковые материалы, такие, как кремний, становятся также и конструкционными. В настоящее время в технике широко используются интеллектуальные микромеханические системы, сочетающие в себе миниатюрные механизмы (изготавливаемые, в основном, методами фотолитографии) и размещаемые в них управляющие и запоминающие микросхемы. Кремний является основным материалом для микромеханических систем (MEMS), поскольку он обладает очень высокой механической прочностью, и технология его производства и изготовления интегральных схем прекрасно отлажена.

В упоминавшейся выше ссылке на статью из журнала «New Scientist» о том, что цюрихская исследовательская лаборатория IBM разработала образец микросхемы механической памяти, сделан вывод, что в дальнейшем размер чипа будет увеличен до 125 Гб. Чип «Millipede» представляет собой массив из десятка тысяч кремниевых нанорычагов. С их помощью осуществляется считывание данных. Несмотря на механический способ записи и считывания, скорость передачи данных в чипе Millipede может составлять 20–30 мегабит в секунду — с такой же скоростью в настоящее время работают современные чипы флэш-памяти. Отмечу, что сейчас мы как раз начали заниматься, наряду с традиционными материалами, образцами кремния и структурами на его основе.
 

В. ЩЕННИКОВ,
аспирант лаборатории микромеханики Институт Машиноведения УрО РАН
На снимке: автор внутри варшавской Политехники.
 

 ¹ Например, статья «Механическая память вместительнее электронной», в которой говорится о разработке микромеханической кремниевой структуры, способной хранить больший объем информации, чем десяток DVD дисков. Нttp://www.cnews.ru/newtop/index.shtml?2005/03/15/175885