Әйелдер ғылым әлемінде – ауа аккумуляторлары, энергияны сақтау және кадрлар даярлау

Ғылыми орта ұзақ уақыт бойы ер адамдарға ғана тиесілі деп саналып келді, алайда қазіргі таңда әйелдер үшін де мүмкіндіктер әлдеқайда кеңеюде, – деп хабарлайды Taspanews.kz. Ғылымдағы табыс жынысқа емес, табандылыққа, білімге және дамуға ұмтылуға байланысты. Бұл пікірді жетекші ғылыми қызметкер, Назарбаев университетіндегі National Laboratory Astana энергияны сақтау жүйелері зертханасында меңгеруші қызметін атқаратын Аяулым Белгібаева да ұстанады.

Аяулым Белгібаева химик мамандығы бойынша білім алып, кейін магистратураны Жапониядағы Токио технологиялық институтында (Tokyo Institute of Technology) жалғастырып, Chemical Science and Engineering саласы бойынша PhD дәрежесін алған. Диссертациясын қорғағаннан кейін Аяулым Қазақстанға оралып, аккумуляторларға арналған материалдар саласындағы зерттеулерін жалғастырды.

Ол ЕҰУ-де бакалавриатта оқып жүрген кезінде-ақ энергия сақтау бойынша материалдарды терең зерттей бастады.

«Төртінші курста Назарбаев Университетінде тағылымдамадан өту мүмкіндігіне ие болдым. Онда мен алғаш рет эксперименттік зерттеулермен айналысып көрдім. Бұл тәжірибе мен үшін маңызды кезең болды: мен теориялық білімді практикамен ұштастыруға болатынын көрдім және ғылыммен айналысуды қалайтынымды түсіндім. Магистратура мен докторантурада наноматериалдарды және олардың аккумуляторларда қолданылуын зерттеуге ден қойдым. Жапониядағы зерттеулерім арқылы маңызды білім көзіне және дағдыларға қол жеткіздім, оларды қазіргі таңдағы жұмысымда да әрі қарай дамытып жүрмін», – дейді Аяулым Белгібаева.

Аяулым үшін теориялық есептеулерден гөрі эксперименттік жұмыс жақынырақ болды. Ол функционалды материалдарды, әсіресе аккумуляторлар саласындағы зерттеулерге ден қойып, бұл салада он жылдан астам уақыт бойы жұмыс істеп келеді.

Ғалым мақтан тұтатын жобалардың бірі – өте төмен температурада жұмыс істей алатын аккумуляторларға арналған анодты материалдарды жасау. Бұл оның PhD дәрежесін алғаннан кейінгі алғашқы маңызды жаңалығы болды. Оң нәтиже әрі қарай осы саланы дамытуға серпін берді.

Графитті аноды бар әдеттегі аккумуляторлар −20 °C төмен температурада жұмысын тоқтатады, себебі литий иондары тым баяу қозғалып, батарея сыйымдылығы күрт төмендейді. Жоба аясында жаңа материал – қалайының арнайы қосылыстарын (фосфидтер мен фосфаттар) құрайтын көміртекті композитті талшықтар жасалды. Бұл материалдың арқасында аккумулятор −30 °C температурада да тұрақты жұмыс істеп, энергияны жоғары деңгейде ұстап тұрады.

Фото: Назарбаев университетіндегі National Laboratory Astana

Зерттеу нәтижелері «Small» ғылыми журналында жарияланып, патенттелді. Толық технологиялық шешім табу жолында қазақстандық ғалымдар тобы жасаған материалдар төмен температурада жұмыс істей алатын тиімді аккумуляторлар жасауға негіз бола алады. Бұл жоба арқылы жүргізілген зерттеулердің іс жүзінде жүзеге асатындығы мәлім болды.

«Мені көпфункциялы материалдармен жұмыс істеген қызықтырады, оларды аккумуляторлармен қатар, сенсорлар, фотокатализ немесе су тазарту жүйелерінде де қолдануға болады. Әртүрлі жағдайларда қолданылуына қарай бірнеше тапсырманы бірдей орындай алатын материалдар жасау менің қызмет салама жақын. Әсіресе көміртекті материалдар мен металл немесе оксидті нанобөлшектерден тұратын композиттерді зерттеу ұнайды. Олар электрөткізгіш келеді, химиялық реакцияларды катализдей алады және ластаушы заттарды тиімді сіңіреді. Мұндай материалдар электрохимиялық датчиктерде, су тазартқыш сүзгілерде қолданылуы мүмкін. Сонымен қатар, мен бұл материалдардың қасиеттерін анықтайтын негізгі механизмдерді зерттеуді ұнатамын – мәселен, жұмыс істеу барысында наноматериалдардың құрылымы қалай өзгереді, онда қандай реакциялар жүреді, олардың құрамдас бөліктерінің әрекеттесуін қалай басқаруға болады деген сияқты сұрақтарға жауап іздеймін», – дейді Аяулым.

Бұл үдерістерді терең түсіну ғалымдарға жаңа материалдарды жасап қана қоймай, оларға тән қасиеттерді нақты қолдану саласына сай мақсатты түрде басқаруға мүмкіндік береді.

Қазіргі таңда Аяулым жетекшілік ететін топ аккумуляторларды энергия сыйымдылығы жоғары, ұзақ қызмет ететін және қауіпсіз етуге мүмкіндік беретін жаңа материалдарды жасаумен айналысады. Литий-күкіртті аккумуляторлар үшін ғалымдар күкіртті катодтың тұрақты жұмысын қамтамасыз ететін арнайы құрылымдар әзірлеуде. Сонымен қатар, мұндай батареяларды қауіпсіз ететін квази-қатты электролиттер де зерттелуде.

Литий-ионды аккумуляторлар бағыты бойынша анодтар мен жоғары вольтты катодтарға арналған жаңа материалдар жасалуда. Бұл материалдар батареялар сыйымдылығын арттырып, олардың қызмет ету мерзімін ұзартуға көмектеседі.

Келесі маңызды бағыт – пластик қалдықтарын қайта өңдеу. Осылайша, ғалымдар қайта өңделген қалдықтарды аккумуляторлар үшін пайдалы материалдарға айналдыруды көздейді. Мәселен, пластик қалдықтарын көміртекті электродты материалдарға немесе батарея ішіндегі электродтарды бөлетін сепараторларға айналдыру жолдары іздестірілуде.

Аяулым Белгібаева аккумуляторлар мен энергия сақтау жүйелері үшін материалдарды зерттеу саласында кәсібін жалғастыруға ниетті:

«Мені материалдарды жасау мен түрлендірудің жаңа тәсілдері, сондай-ақ менің тәжірибемді қолдануға болатын, алайда әлі зерттелмеген бағыттарды іздеу қызықтырады. Мұндай бағыттардың бірі ретінде ауа аккумуляторларын айтуға болады, олар энергия сыйымдылығы жоғары энергия сақтау жүйелерін жасауға арналған технология ретінде қарастырылады», – деді ол.

Зерттеу жұмыстарының авторы қазақстандық шикізатты функционалды материалдарды әзірлеу үшін пайдалануға ерекше назар аударады. Қазақстанда табиғи ресурстармен қатар ауыл шаруашылығы мен өнеркәсіп қалдықтары бар. Олар көміртекті, металл-оксидті және композитті материалдар жасауға негіз бола алады. Оларды зерттеу және аккумуляторларда қолдану энергияны сақтау саласында жаңа мүмкіндіктер аша алады.

Сонымен қатар, жас ғалымдарды даярлау Аяулым үшін маңызды қызметтердің бірі саналады:

 «Жоспарымда аспиранттар мен студенттерді оқытуды жалғастырып, оларды зерттеулерге тарту мен ғылыми дағдыларын дамыту бар. Бұл жаңа мамандарды даярлауға ғана емес, сонымен қатар зерттеушілер тобын кеңейтуге де ықпал етеді. Егер сізге ғылым ұнайтын болса, сол қызығушылығыңызды ұстаныңыз. Ғылыми жолда алға жылжу үшін қызығушылық пен ұмтылыс болса дұрыс. Ғылым шыдамдылықты, табандылықты және қиындықтарға дайын болуды талап етеді. Барлық тәжірибелер сәтті бола бермейді, барлық гипотезалар расталмайды, алайда сәтсіз нәтижелерден де қорытынды шығаруға болады. Өз бетінше жұмыс істеуді үйрену маңызды: қажетті ақпаратты табу, күрделі тақырыптарды зерттеу, өз идеяларыңды қалыптастыра білу керек. Сонымен қатар, ғалымдармен қоғамдастық құрып, топпен жұмыс істеу де жұмыстың ажырамас бөлігі. Осылайша, тәжірибе алмасуға және қолдау алуға болады», – деп қорытындылады Аяулым Белгібаева.