Как ЭВМ «предсказывала» сплавы

06.11.2018 0 Автор admin

Попытка с помощью ЭВМ прогнозировать в двухкомпонентных соединениях всевозможные варианты сплавов всех известных элементов периодической системы Менделеева была предпринята в Институте металлургии

Никого, пожалуй, сегодня не удивишь тем, что компьютеры решают множество самых различных задач. Они управляют производством, рассчитывают детали машин и технологические операции; программы играют в шахматы, переводят с иностранных языков. Кажется, уже нет у компьютеров неосвоенных профессий. А когда-то электронно-вычислительные машины выступали и в роли «предсказателей». В одной из лабораторий с помощью ЭВМ прогнозировались свойства новых сплавов и химических соединений.

…Начало 70-ых годов XX века. Необходимость в новых материалах с уникальными свойствами увеличивается год от года. Авиации и космонавтике нужны особо легкие и сверхпрочные сплавы, электроника и энергетика хотят иметь уникальные магнитные и сверхпроводящие материалы.

Где же искать? Природа в готовом виде их не заготовила. А для того чтобы получить их искусственно, ученым пришлось бы комбинировать десятки элементов периодической системы.

Можно представить, во что превратится такой поиск, если только двухкомпонентный сплав, поочередно составленный из известных на тот момент 105 элементов периодической системы, даст более 10 тысяч соединений! Причем еще неизвестно, какой из них будет обладать нужными свойствами.

Попытка с помощью ЭВМ прогнозировать в двухкомпонентных соединениях всевозможные варианты сплавов всех известных элементов периодической системы Менделеева была предпринята в Институте металлургии.

Основная сложность работы заключалась в том, что впервые предстояло найти тему общего разговора с ЭВМ на языке химических соединений. В результате должна была решиться задача не только предсказания, но и синтеза новых веществ.

Всего лишь один пример. Ранее перед учеными встала задача — создать новый материал для изготовления высококачественных постоянных магнитов, необходимых при производстве электротехнических изделий, радиоаппаратуры. Экспериментаторами было получено такое соединение, обладавшее уникальными магнитными свойствами. Но оно имело существенный недостаток — сплав плохо поддавался технологической обработке.

Прогноз, полученный в лаборатории тугоплавких и редких металлов, подсказал, что сплав будет обладать необходимыми свойствами, если будет состоять из соединений кобальта с редкоземельными элементами.

С помощью ЭВМ удалось, например, предсказать существование, а потом и получить соединения, сплавленные из ниобия и свинца, обладающие сверхпроводящими свойствами. Причем долгие годы считалось, что получить подобный сплав вряд ли вообще возможно.

ЭВМ помогла ученым выяснить, что из 105 элементов периодической системы можно получить около 800 определенного типа сверхпроводников, а веществ, имеющих магнитные свойства, и того больше — около 1000.

Интересные исследования провели ученые и в поисках новых соединений редкоземельных элементов. Выяснилось, что ЭВМ обнаружила более пяти тысяч подобных веществ, из которых в то время была известна лишь пятая часть. Аналогичную картину увидели ученые и среди трансурановых элементов.

В итоге советскими и иностранными учеными было получено несколько десятков ранее неизвестных металлических соединений.

В дальнейшем для синтеза многокомпонентных сплавов были созданы более совершенные программы, увеличены емкость памяти машины, автоматизировалось получение данных и обеспечен разговор с компьютером на языке химических формул.