ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ

Более 10 лет на кафедре совместно с кафедрой общей и неорганической химии РХТУ им. Д.И. Менделеева шла разработка дистанционного лабораторного 2D-практикума по химии. В настоящий момент практикум содержит более 170 интерактивных виртуальных лабораторных работ. В данной работе участвовали не только преподаватели, аспиранты и сотрудники кафедры, но и большую часть работы сделали студенты 3-4 курсов в рамках образовательных программных курсов и зачетных работ по ним.

Данный практикум находится в дистанционном доступе на учебном портале РХТУ им. Д.И. Менделеева и позволяет изучать химические свойства элементов различных групп Периодической системы Д.И. Менделеева. Разработанный комплекс помогает закрепить теоретические знания, служит интерактивным учебным пособием, позволяющим самостоятельно дистанционно изучать разделы неорганической химии, в том числе и лицам с ограниченными возможностями. Имеет дружественный интерфейс, систему меню и помощь.

Постигать тайны химической науки помогает игровой персонаж – профессор Неорхим. После выполнения лабораторных работ нужно проанализировать полученные результаты, записать соответствующие уравнения химических реакций в лабораторном журнале, сделать тестовые задания. Сразу же можно проверить свои знания и получить их оценку.

Уже более 5 лет студенты нашей кафедры под руководством преподавателей занимаются разработкой и созданием Химической лаборатории в виртуальной реальности. Данный программный комплекс позволяет проводить виртуальные лабораторные работы по неорганической химии в 3D проекции (на базе платформы Unity 3d), проводить манипуляции с реактивами и лабораторным оборудованием, осуществлять химические реакции, позволяет познакомиться со свойствами химических элементов и их соединений. В лабораторных работах визуализированы эффекты протекания различных химических реакций в зависимости от действий пользователя.

Сейчас в виртуальной реальности подготовлены лабораторные работы по изучению химических свойств щелочных и щелочноземельных металлов и их соединений: взаимодействие этих металлов с водой; качественные реакции на катионы щелочных и щелочноземельных металлов; взаимодействие щелочных металлов с кислородом воздуха.

Первые варианты данной разработки студенты и сотрудники кафедры представляли и демонстрировали на различных выставках, конференциях и мастер-классах, таких как: 50-я Московская международная выставка «Образование и карьера» (10.11.2019 в Гостином Дворе), Фестиваль науки 2019.

Данный практикум очень востребован в современном мире и уже неоднократно заслужил положительные отзывы преподавателей и сотрудников ведущих университетов нашей страны.

Данный Виртуальный практикум был представлен в феврале 2019 года на выставке в Париже, посвященной Международному году Периодической таблицы химических элементов. Среди примерно 20 представителей РХТУ им. Д.И. Менделеева были и двое студентов четвертого курса кафедры информационных компьютерных технологий – Егор Василенко и Антон Литвиненко. Они представили свой Химический практикум в виртуальной реальности на выставке в здании ЮНЕСКО в Париже. У нашего университета было два стенда, один из которых полностью был отдан нашим ребятам, погружавшим в виртуальную химическую реальность всех желающих. Несколько десятков человек – посетителей выставки – ежедневно выполняли качественные и аналитические реакции и опыты без использования настоящих химических реактивов и посуды. Особую заинтересованность в разработке проявляли представители образовательного сообщества – преподаватели, обучающиеся. Лестных слов заслужила разработка ребят от их молодых коллег из МГУ.

На кафедре идет разработка интерактивной программной среды для обучения химической технологии.

Программный комплекс представляет натуралистичную модель промышленного производства метанола и сделан на основе существующего химического завода. Он позволяет проводить виртуальные лабораторные работы по изучению химико-технологических процессов современного производства, а также дает возможность познакомиться с системой управления протекающими процессами в режиме реального времени в 3D проекции (на базе платформы Unity 3d).

В виртуальной реальности представлены химико-технологические промышленные объекты, такие как реакторы, теплообменники, сепараторы, ректификационные колонны и другое химическое оборудование. Все объекты полностью копируют реально существующие и имеют те же характеристики (размер, параметры).

Реализованная в VR система управления моделирует различные события технологического процесса, включая аварии, запуск и остановку производства и позволяет оператору управлять ими.

Комплекс помогает закрепить теоретические знания, служит интерактивным учебным пособием, позволяющим самостоятельно дистанционно изучать процессы и аппараты химической технологии, автоматизированные системы управления химико-технологическими процессами и даёт практические знания в области управления производством, в том числе и лицам с ограниченными возможностями.

Видео о данной разработке можно посмотреть на YouTube канале кафедры.

Более 10 лет преподаватели, аспиранты и студенты кафедры совместно с кафедрой огнеупорных материалов ведут разработку по созданию сверхпрочного, но в тоже время легкого керамического материала, армированного углеродными нанотрубками, который можно будет использовать в различных областях промышленности.

Сейчас композитные материалы очень востребованы, из-за их качественно новых свойств и возможностей. Созданная научная группа занимается исследованием и математическим моделированием процессов получения керамоматричных нанокомпозитов, армированных углеродными нанотрубками и разрабатывает такой композитный материал, который можно будет использовать для производства деталей в авиационной и космической промышленности, например для сопел турбин самолёта. Он более лёгкий и более прочный, чем те материалы, которые используют сейчас. Так же данные материалы применяются в машиностроении, судостроении, в качестве элементов для ядерных реакторов, в глубоководной технике и многих других сферах.

О данной разработке аспирантка кафедры Анна Шанева рассказала корреспонденту газеты Москва Северо-Запад. Подробнее с этим интервью можно ознакомиться по ссылке.