Центр цифрового химического прототипирования веществ имени доктора технических наук, профессора Р.Н. Хлëсткина кафедры «Нефтехимия и химическая технология» 

В рамках Стратегического проекта «Химия Новой Экономики» УГНТУ для обеспечения реализации его целей, направленных на создание, аккумулирование и развитие комплексных компетенций в части разработки и внедрения алгоритмов машинного поиска рецептур марок полимеров и/или композитов с заданными свойствами в 2020 г. открылся  Центр цифрового химического прототипирования веществ им. доктора технических наук, профессора Р.Н. Хлëсткина (ЦЦХПВ). Тематика проекта соответствует направлению «Н3 Новые материалы и химические технологии» Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации (утверждена Указом Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 г. № 642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации»).
 

    

Основными научными направлениями ЦЦХПВ являются цифровое прогнозирование и проектирование веществ с заданными свойствами, включающие:

• Исследования по разработке цифровой интеллектуальной системы, позволяющей прогнозировать и создавать полимерные и композиционные материалы с заданными свойствами;
• Разработку прототипа базы данных структуры, свойств, технологий и пр. полимеров и композиционных материалов на их основе и программы управления этой базой;
• Поиск методов искусственного интеллекта для обработки созданной базы данных;
• Моделирование и анализ межмолекулярных взаимодействий в системах «полимер – наполнитель»;
• Создание образцов новых материалов с заданными свойствами.

Деятельность ЦЦХПВ направлена на решение следующих основных задач:

• развитие научно-образовательной и инновационной среды на основе выполнения научных исследований и разработок;
• участие в формировании образовательной системы подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров по специальностям и направлениям, связанным с научными направлениями деятельности ЦЦХПВ (бакалавриат, магистратура, аспирантура);
• распространение и популяризация научных знаний, полученных СП при осуществлении своей деятельности, в том числе культурно-просветительская деятельность;
• обеспечение условий для интеграции образования и науки;
• повышение эффективности и практической значимости научно-исследовательской деятельности.

Характеристика оборудования Центра цифрового химического прототипирования веществ

 
Лабораторный экструдер для получения полимерных и композиционных филаментов для 3D печати
 

Лабораторный экструдер предназначен для получения образцов полимерных компаундов, композиционных материалов на основе ABS/PLA/PETG/WPC или других базовых полимеров.

Характеристики экструдера:
- Производительность 1-3 кг/ч;
- Диаметр получаемых образцов 1.75 и 3.0 мм с допуском по диаметру не больше 0.03 мм;
- Диаметр шнека не более 25 мм;
- Соотношение длины к внешнему диаметру  не менее 28:1;
- Частота вращения шнека 0-95 об/мин, регулировка инвертором;
- Мощность двигателя не менее 2.2 кВт;
- Материал шнека и корпуса: твердосплавный хром-молибденовый сплав или аналогичный по твердости и износостойкости;
- Твердость поверхности шнека - не менее 850 HV;
- Твердость поверхности корпуса экструдера не менее 930 HV;
- Чистота обработки поверхности не более 0.4 микрона;
- Количество зон контроля температуры (нагревателей) не менее 2;
- Макс. температура не менее 300 °С;
- Мощность нагревателя не менее 3 кВт;
- Количество зон контроля температуры (охлаждение) – 3;
- Раздельные ванны;
- Программируемый логический контроллер с сенсорным управлением с размером диагонали экрана 10'';
- Ванна ступенчатого охлаждения с контролем температуры в горячей ванне размером 1200x100x120 мм;
- Лазерный измеритель диаметра образца;
- Приёмно-намоточное устройство, диаметр катушки не менее 300 мм, ширина катушки не менее 100 мм, автомат контроля намотки - наличие, мощность приемно-намоточного устройства не менее 0.37 кВт;
- Система контроля усилия удлинения стренги, диаметр колеса не менее 80 мм.

 

Сушилка полимеров

Характеристики сушилки полимеров
– Объем загрузки – 10 кг;
– Принудительная подача воздуха вентилятором с ручной регулировкой расхода воздуха;
– автоматическое поддержание температуры в камере от 20 до 150 °С с шагом в 1°С
– аварийное отключение нагревателя при перегреве.
 

Принтеры для 3D печати по технологии FDM

 

Характеристики принтеров для 3D печати по технологии FDM

Наименование	Ender-3	Ender3 Pro	Tronxy X5SA
Количество экструдеров	1	1	2
Тип экструдера	Direct	Bowden	Bowden
Размеры области печати (длина/ширина/высота)	220/220/250	220/220/250	330/330/400
Температура печати, °С	300	300	300
Температура подогреваемого стола	120	120	100
Максимальная скорость печати, мм/с	100	100	60
Дополнительные параметры	Графический экран, печать с SD карты, возможность удаленного подключения	Графический экран, печать с SD карты, возможность удаленного подключения	Сенсорный экран, печать с SD карты, сохранение печати при отключении электроэнергии, автовыравнивание стола

Для всех принтеров запланирована установка принт-серверов для удаленной печати и контроля состояния на базе одноплатных компьютеров. 
Для принтера Tronxy X5SA дополнительно запланирована смена управляющей платы, для принтера Ender-3 Pro запланирована замена управляющей платы и установка высокотемпературного экструдера для печати (до 500 °С).

Реакторная установка для синтеза добавок

 

Характеристики реакторной установки для синтеза добавок:
- Объем реактора 1000 мл;
- Максимальная рабочая температура не менее 400 ⁰С (управляется дистанционно с пульта);
- Рубашка нагревателя из теплоизолирующего материала;
- Мощность электронагревателя рубашки – 1,5 кВТ;
- Максимальное рабочее давление 20 бар;
- Мешалка с магнитным приводом, с ременной передачей и электроприводом, скорость вращения 1400 об/мин (управляется дистанционно с пульта);
 - материал мешалки - сталь нержавеющая, импеллер лопастной
– количество термопар: 2;
– контроллеры температуры в зоне реакции и на поверхности реактора, скорости вращения мешалки;
– Игольчатый клапан для пробоотбора. 
– донный клапан для слива

Автономная система управления в составе:
– цифровой ПИД контроллер температуры с RS485 интерфейсом;
– цифровой ПИД контроллер температуры перегрева с RS485 интерфейсом;

Высокопроизводительная рабочая станция

Характеристики высокопроизводительной рабочая станция
1. Процессор – AMD Ryzen Threadripper 3960X 3,8 ГГц, 24 ядра, 48 потоков
Материнская плата – ASUS ROG ZENITH EXTREME ALPHA, 8 DDR4, SATA3+RAID, USB3.1x17
2. Оперативная память – 256 Гб, DDR4
3. Видеокарта – ASUS PH-RTX3060 12 Гб GDDR6 192 bit
4. Жесткий диск – Toshiba X300 6 TB SATA-3
5. Твердотельные накопители – SSD 480 Gb SATA-3, SSD NVMe Samsung 980 PRO 1 Tb 

    Персональные компьютеры 

Характеристики персональных компьютеров
1. Процессор – Intel Core i5 2.9 ГГц,  6 ядер, 6 потоков
2. Оперативная память – 16 Гб, DDR4
3. Видеокарта – nVidia GTX1650  4Гб GDDR5
4. Жесткий диск – Western Digital WDC10 1 TB SATA-3
5. Твердотельный накопитель – SSD 250 Gb SATA-3. 

Прибор для определения показателя текучести расплава MFI-1322 (КНР)

 

Полуавтоматическая модель для проведения измерений по ГОСТ11645-21, ISO 1133-1, ISO 1133-2 и ASTM D 1238 методы A, В и эквивалентным им стандартам для материалов с широким диапазоном значений ПТР от 0.1 г/10 мин до 100 г/10мин и ПТРv от 1 см3/10 мин до 150 см3/10мин. Установка капилляра производится через верхнее входное отверстие печи, снятие через нижнее выходное отверстие, простым отводом блокирующего затвора. Встроенный цифровой датчик положения (энкодер) для автоматического измерения перемещения поршня с точностью измерения ±0.1 мм, обеспечивает возможность проведения испытаний по Процедуре В для материалов с ПТРv выше 1 см3/10 мин (по ASTM D1238 для материалов с ПТРv выше 10 см3/10 мин), а также автоматическое измерение по методу А без необходимости визуального контроля за рисками на рабочем поршне. Энкодер имеет возможность поворота для вывода его из зоны испытаний при необходимости для удобной и безопасной очистки рабочей камеры.

Особенности

• встроенное автоматическое поворотное приспособление для среза экструдата с программируемым через ПО прибора интервалом для среза проб материала;
• двухзонная система нагрева с термопарами типа РТ100 и уникальным алгоритмом настройки параметров обратной связи, обеспечивающим быстрый и точный выход на рабочую температуру;
• система защиты от перегрева;
• эргономичный встроенный блок управления с сенсорным дисплеем и микропроцессорным контроллером с системой автоматической настройки и автопроверки:

  -  8” сенсорный цветной LCD дисплей;
  -  встроенный секундомер, разрешение 0.01 сек;
  -  удобное программное обеспечение на русском языке для создания режимов измерения и запуска уже созданных режимов;
  -  возможность сохранения разнообразных методик измерений по ГОСТ, ISO, ASTM 
  -  встроенные процедуры настройки и калибровки прибора;
  -  система паролей различного уровня доступа: администратор/пользователь;
  -  сохранение таблицы значений результатов измерений с возможностью вывода на внешний носитель;
  -  отображение на дисплее времени испытания, сигнализирование о времени установки грузов и отрезания образца и прочее;
  -  порт USB для подключения флеш-накопителя.

Технические характеристики:
- температурный диапазон +100...+450 °С;
- разрешение по температуре 0.1°С;
- автоматическое поддержание и управление температурой ±0.2°С;
- температурный градиент в зоне 0...75 мм над капилляром не более ±0.3°С;
- точность измерения положения энкодером ±0.1 мм;
- точность задаваемой нагрузки ±0.5%;
- встроенный секундомер, разрешение 0.01 сек;
- габаритные размеры 550х430х580 мм (без грузов);
- масса 56 кг (без дополнительных грузов и оснастки);

Комплект поставки:
- прибор MFI 1322;
- полный комплект грузов для проведения испытаний с нагрузками 0.325 кг, 1.2 кг, 2.16 кг, 3.8 кг, 5 кг, 10 кг и 21.6 кг;
- стандартный рабочий капилляр из карбида вольфрама (D=2.095 мм и L=8 мм);
- стандартный нагружающий поршень диаметром 9.48 мм и высотой головки 6.35 мм из легированной стали с изолирующим экраном для установки грузов;
- рабочая камера из легированной стали сплава (D=9.55 мм и L=162 мм);
- встроенные стойки для размещения инструмента;
- защитный чехол для прибора.

Инструменты и приспособления:
- поршень для трамбовки материала в камере;
- шомпол для чистки рабочей камеры - жидкостной уровень для контроля вертикальности установки рабочей камеры;
- калибр “Go/No-go” для капилляра диаметром 2.095 мм, необходим для ежегодной аттестации прибора;
- воронка для укладки гранул образа в рабочую камеру;
- поворотное зеркало для обзора испытательного канала и фильеры;
- инструмент для чистки капилляра (шомпол и сверло-развертка);
- щетка стальная;
- щетка латунная;
- щетка нейлоновая;
- перчатки-краги защитные спилковые;
- очки защитные

Спектрофотометр двухлучевой u-Violet R марки SILab 

Двухлучевой спектрофотометр u-Violet R — прибор исследовательского класса для решения научных и прикладных задач. Спектрофотометр позволяет работать в УФ и видимом диапазоне спектра от 190 до 1100 нм.

Спектрофотометр u-Violet R оснащён двойным монохроматором, который позволяет добиться крайне низкого уровня рассеянного излучения. Шесть возможных настроек спектральной ширины щели: 0,1 нм, 0,2 нм, 0,5 нм, 1,0 нм, 2,0 нм, 5,0 нм.

Основные режимы измерения:
- сканирование спектра;
- фотометрический режим;
- количественный анализ;
- определение ДНК/белков;
- наличие встроенного USB-интерфейса для подключения персонального компьютера;
- русифицированное программное обеспечение для управления прибором от персонального компьютера работающего в среде Windows.

Русифицированное ПО обеспечивает:
- возможность дополнительных операций со спектральными и цифровыми данными;
- сохранение неограниченного числа данных;
- автоматическое выполнение различных преобразований спектральных данных;
- автоматическое масштабирование;
- создание отчетов;
- возможность сохранения спектров в различных форматах .xls/.xlsx, .bmp, .jpg. emf.png.
 

Техническое описание
Управление работой прибора от внешнего ПК	Наличие
Спектрофотометр сканирующий	Наличие
Детектор	Высокоэффективный ФЭУ и кремниевый фотодиод
Фотометрируемые величины	Поглощение (Abs), Пропускание (%T), Энергия (Е)
Уровень рассеянного излучения (NaI 220 нм, NaNO2 360 нм)	0,001% T
Точность установки длины волны	±0,3 нм
Воспроизводимость установки длин волн	± 0,1 нм
Стабильность базовой линии (при 500 нм, после прогрева)	0,0002 А/ч
Дрейф базовой линии	±0,0008 А
Диапазон измерений оптической плотности	От -5А до 5A
Фотометрическая точность	±0,3% T
Фотометрическая воспроизводимость	0,1%Т

 

Комплект поставки
Кювета кварцевая, длина оптического пути 10 мм	4 шт.
Кювета стеклянная, длина оптического пути 5 мм	4 шт.
Кювета стеклянная, длина оптического пути 10 мм	4 шт.
Кювета стеклянная, длина оптического пути 20 мм	4 шт.
Кювета стеклянная, длина оптического пути 30 мм	4 шт.
Держатель термостатируемый со встроенным элементом Пельтье	1 шт.
Проточная система состоящая из проточной кюветы и перистальтического насоса	1 шт.
Держатель пленок	1 шт.
Запасная вольфрамовая лампа	Наличие
Управляющая станция на базе персонального компьютера, полностью совместимая с поставляемым оборудованием с характеристиками: • Процессор: Corei5; • Оперативная память: 8 Гб; • Жесткий диск: 500 Гб • Операционная система: Windows 10 x64 bitPro • Монитор ЖК: диагональ 23,8’; • USB-port: 4 шт; • Принтер ч/б лазерный; • DVD-RW, Сетевой фильтр, клавиатура, мышь	1 шт.
Кабель для электропитания	Наличие

 

Аппарат для определения температуры вспышки в закрытом тигле ТВЗ-ЛАБ-01

 

 
Полуавтоматический аппарат ТВЗ-ЛАБ-01 предназначен для определения температуры вспышки в закрытом тигле по методу Пенски - Мартенса в соответствии с ГОСТ 6356-75, ГОСТ Р ЕН ИСО 2719-2008, ГОСТ ISO 2719-2017 (методы A и B), ГОСТ 54279-2010, ГОСТ 9287, ISO 2719 и ASTM D93 (кроме Метода С)
Анализатор автоматически производит нагрев тигля с образцом и перемещение испытательного пламени. Момент вспышки устанавливается визуально и регистрируется нажатием на кнопку «СТОП», при этом на дисплее отображается температура вспышки.

Особенностями данного аппарата являются:
- микропроцессорное управление, обеспечивающее полную автоматизацию испытаний, за исключением детектирования вспышки;
- автоматический нагрев образца с требуемой скоростью;
-возможность задания двух различных скоростей нагрева для разных температурных интервалов в течение одного эксперимента;
- система перемещения горелки, обеспечивающая опускание тестового пламени в полном соответствии со стандартом;
- газовая система аппарата, обеспечивающая регулирование газовых потоков даже при больших давлениях, и позволяющая использовать портативные баллончики со сжиженным газом;
- наличие датчика температуры Pt-100;
- универсальный входной штуцер газовой системы;
- адаптер для подключения мини-баллонов;
- наличие символьного ЖК-дисплея;
- наличие встроенного вентилятора с автовключением.

Предустановленные программы для анализа различных продуктов:
- стандартный метод;
- быстрый оценочный поиск температуры вспышки;
- определение температуры вспышки по ГОСТ 9287 для растительных масел.

Технические характеристики:

Диапазон измерения температуры вспышки (с охлаждением тигля), ℃	От комнатной +10 до +400
Скорость нагрева тигля с образцом, ℃/мин	От 0 до 20
Частота вращения мешалки, об/мин	От 30 до 240
Пуско-наладка	Не требуется
Гарантийный срок	12 месяцев

 

Вискозиметр ВЗ-246 АЛ Ш

 

Предназначен для быстрого определения условной вязкости (времени истечения) лакокрасочных материалов или относящихся к ним продуктов - ньютоновских или приближающихся к ним жидкостей.

Технические характеристики:

Вместимость резервуара, см³ (мл)	100±1
Диапазон времени истечения, с	12 - 300
Погрешность измерения (не более), %	3
Диаметр сопла, d, мм	2±0,012; 4±0,015; 6±0,015
Высота сопла, h, мм	4±0,015
Диапазон времени истечения жидкости, с:  для сопла с диаметром 2 мм: для сопла с диаметром 4 мм: для сопла с диаметром 6 мм:	70 – 300 12 – 200 20 – 200
Габаритные размеры прибора с креплением, мм	242х180х130
Масса, кг	0,96

Комплект поставки: 
- резервуар;
- сменные сопла диаметрами 2, 4, 6 мм;
- штатив;
- паспорт с отметкой о первичной поверке.

Весы лабораторные ВЛЭ модификацией ВЛЭ-6202СI

 

Весы лабораторные ВЛЭ модификаций ВЛЭ-6202СI предназначены для статических измерений массы предметов, веществ и материалов. Весы могут применяться в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, на предприятиях, научных и производственных лабораториях.

Весы могут быть использованы в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений.

В весах предусмотрено:
-­ цифровой отсчет;
-­ полуавтоматическое устройство установки нуля и выборки массы тары во всем диапазоне взвешивания;
­- автоматическое устройство слежения за нулем;
-­ автоматическая юстировка чувствительности встроенным грузом при изменении температуры и в заданное время (до 3 юстировок в день), 
- полуавтоматическая юстировка чувствительности встроенным грузом (для всех моделей);
­- полуавтоматическая юстировка чувствительности весов специального класса точности внешней гирей;
-­ вывод данных о юстировке на принтер;
­- устройство взвешивания под весами;
-­ устройство адаптации к внешним условиям;
-­ блокировка меню;
-­ настройка дисплея для отображения даты или времени в режиме ожидания;
­- аналоговая (графическая) шкала, подсветка дисплея;
-­ функция WindowsDirect для передачи результатов измерений на персональный компьютер без установки программного обеспечения;
-­ режим увеличения нагрузки с автотарированием после каждого добавления массы;
-­ функция автоматического вывода данных на печать (Автопечать).

Технические характеристики:

Класс точности весов по ГОСТ OIML R 76-1-2011	I
Максимальная нагрузка (Мах), г	6200
Минимальная нагрузка (Мin), г	1
Действительная цена деления шкалы (d), г	0,01
Поверочное деление (е), г	0,1
Число поверочных делений (n)	62000
Пределы допускаемой погрешности весов (mpe) при поверке, ± мг, в интервалах взвешивания: от 1 г до 5000 г включ. св. 5000 г до 6200 г включ.	50 100
Типовые пределы погрешности весов во всем диапазоне взвешивания, ± мг, не более*	30
Предел допускаемого размаха показаний при поверке	|mpe|
Порог реагирования, мг, не более	14
Диапазон устройства выборки массы тары	От 0 до Max
Время установления показаний, с, не более	1,2-2,5
Габаритные размеры весов, мм, не более: длина, ширина, высота	317, 190, 78
Размер чашки, мм, не менее: длина, ширина	170, 180
Масса весов, кг, не более	4,6
Потребляемая мощность, В·А не более	12

 

Дифференциальный сканирующий калориметр DSC 204 F1 Phoenix® для работы в температурном диапазоне от -180°С до 700°С в комплекте с набором для точного определения теплоемкости

Печь ДСК состоит из цилиндрического теплопроводного серебряного блока со встроенным нагревателем, который создает однородное, симметричное (3D-симметрия) температурное поле в измерительной ячейке. Возможно подключение разных систем охлаждения - жидким азотом, холодным воздухом, или системы механического охлаждения intracooler (также с одновременным охлаждением азотом). Вакуум-плотная измерительная система позволяет подключать ИК-Фурье спектрометр или масс-спектрометр для проведения анализа выделяющихся при термодеструкции газов.

Технические характеристики: 

• Температурный диапазон:

         25 ...700°С c воздушным охлаждением,
      - 85 ... 600°C с механическим охлаждением,
      - 180 ... 700°C с охлаждением жидким азотом;

•  Скорость нагревания: 0,001 до 200 К/мин;
•  Скорость охлаждения: 0,001 до 200 К/мин (зависит от системы охлаждения);
•  Встроенное устройство контроля двух потоков продувочного газа и одного защитного газа, работающее под управлением программного обеспечения;
•  Чувствительность прибора: < 0,1 мкВт (в зависимости от типа сенсора);
•  Постоянная времени прибора: 0,6 с до 3 с (в зависимости от сенсора);
• Дополнительные опции:
  - Устройство автоматической смены образцов (автосэмплер) 64 тигля с образцами и эталоном (на одной карусели; возможно применение разных типов тиглей);
  - Возможность подключения масс-спектрометра и/или Фурье-ИК спектрометра для анализа выделяющихся газов;
  - УФ/ВИД приставка для проведения фотокалориметрических измерений.

В комплект поставки входит:
1) рабочая компьютерная станция, включая компьютер, OC WIN, монитор, принтер;
2) LN2 охладитель для работы с жидким или газообразным азотом, с системой подачи, контролирующей электроникой. Дьюар для жидкого азота 60 литров, со звуковым сигналом при 0 %;
3) Компактный линейный компрессор для принудительного охлаждения с комплектом подключения к DSC 204 F1, DSC 200 F3 (230 В, 50 Гц/60 Гц);
4) Набор алюминиевых тиглей с крышками из Al, 25/40 мкл, высота Ш 6 мм холодная сварка, макс. температура 600°C, упаковка с 500 шт. каждая;
5) Набор стандартных образцов для калибровочных измерений, сапфировые диски диаметром 4 мм, толщиной 0,25, 0,5, 0,75, 1,0 мм (для Al-тиглей);
6) Уплотняющий пресс для холодной сварки тиглей;
7) Насадка для прессовки Al тиглей.

Анализатор текстуры ТА

 

Анализаторы текстуры ТА (далее по тексту – приборы) предназначены для измерения силы и перемещения при сжатии и растяжении образцов различных материалов при определении их структурно-механических характеристик.

Технические характеристики:

Верхний предел измерений силоизмерителя, кН	0,005; 0,05;, 0,3; 0,5
Пределы допускаемой относительной погрешности силоизмерителя, %	±1,0
Дискретность цифрового отсчетного устройства силоизмерителя, Н	0,001
Наибольший предел измерений перемещения траверсы, мм	285
Пределы допускаемой относительной погрешности измерителя перемещения траверсы, %	±0,1
Дискретность цифрового отсчетного устройства измерителя перемещения траверсы, мм	0,001
Рабочий диапазон регулирования скорости перемещения траверсы, мм/с	0,01…40
Пределы допускаемой относительной погрешности системы регулирования скорости перемещения траверсы, %	± 0,2
Электропитание от сети переменного тока: - напряжение, В - частота, Гц	220 ± 10  50 ± 1
Габаритные размеры, мм, не более	650*280*540
Масса, кг, не более	14,9
Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха,°С - относительная влажность, %, не более	от +10 до +35 90 (без конденсата)

В комплект поставки входит:
- анализатор текстуры ТА;
- комплект силоизмерительных датчиков;
- кабель для подключения ПК;
- комплект для устройств и приспособлений для испытания образцов;
- руководство по эксплуатации;
- программное обеспечение Exponent на диске;
- методика поверки.