ЕДИНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ТЕМ, проводимых в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Московский технологический университет» в 2016 году

  1. 2М-75-325 МОН Соглашение от 25.08.2014 № 14.577.21.0093 «Разработка нанокаталитической технологии получения эпоксисоединений из биоспиртов для производства полимерных функциональных материалов»
    Руководитель: Проф. Флид В.Р., зав. каф. физической химии, +7(916)883-3023; vitaly-flid@yandex.ru

    Работы, выполняемые в 1 полугодии 2016 г. за счет Субсидии:

    1. Исследование условий стабильной и эффективной работы катализаторов на основе силикалита титана в процессах жидкофазного нанокаталитического эпоксидирования пропилена, аллилхлорида, аллилового спирта пероксидом водорода в среде метанола.
    2. Исследование кинетики и разработка математической модели жидкофазного нанокаталитического эпоксидирования пропилена пероксидом водорода с получением оксида пропилена на силикалите титана в среде метанола.
    3. Исследование кинетики и разработка математической модель жидкофазного нанокаталитического эпоксидирования аллилхлорида пероксидом водорода с получением эпихлоргидрина на силикалите титана в среде метанола.
    4. Исследование кинетики и разработка математической модели жидкофазного нанокаталитического эпоксидирования аллилового спирта пероксидом водорода с получением глицидола на силикалите титана в среде метанола.
    5. Проведение дополнительных патентных исследований за период 2015-2016 г. г.

    Работы, выполняемые за счет Индустриального партнера ЗАО «НПЦ «Химтехно»»:
    6. Разработка рекомендаций по практическому применению полученных данных для создания опытно-промышленных установок получения оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола.
    7. Разработка проекта технических условий на наноструктурированный силикалит титана для эпоксидирования непредельных соединений по ГОСТ 2.114-95.

    Были подготовлены следующие документы:
    • Промежуточный отчёт о ПНИ.
    • Математические модели жидкофазного нанокаталитического эпоксидирования пропилена, аллилхлорида, аллилового спирта пероксидом водорода с получением оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола на силикалите титана в среде метанола.
    • Отчёт о дополнительных патентных исследованиях.
    Индустриальный партнер по проекту ЗАО «НПЦ «Химтехно»» подготовил:
    • Рекомендации по практическому применению полученных данных для создания опытно-промышленных установок получения оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола.
    • Проект технических условий на наноструктурированный силикалит титана для эпоксидирования непредельных соединений по ГОСТ 2.114-95.

    Публикации по теме за 1 полугодие 2016 г.:
    Статьи:
    1. А.В.Сулимов, С.М.Данов, А.В.Овчарова, А.А.Овчаров, В.Р.Флид, С.В.Леонтьева, М.Р.Флид, М.А. Трушечкина «Изучение закономерностей процесса эпоксидирования аллилхлорида в среде метанола в присутствии экструдированного титансодержащего силикалита» // Известия Академии наук. Серия химическая, 2016, № 2. С. 469 – 472.

    Заявка на изобретение:
    В.Р.Флид, С.В.Леонтьева, Л.Г.Брук, Ж.Ю.Пастухова, А.В.Сулимов, С.М.Данов, А.В.Овчарова, А.А.Овчаров, М.Р.Флид, М.А. Трушечкина «Способ получения гранулированного катализатора эпоксидирования олефинов повышенной прочности» № 2016114666 от 15.04.2016 г.

    Конференции:
    1. В.Р. Флид, С.В.Леонтьева, М.Р.Флид, М.А. Трушечкина, А.В.Сулимов, А.В.Овчарова. «Кинетика эпоксидирования аллилхлорида пероксидом водорода с использованием наноструктурированного силикалита титана в спиртах». Конференция «Физико-химия наноструктурированных катализаторов». Московская область, г. Звенигород, 11 – 15 апреля, 2016. С. 50.

    2. А.В.Сулимов, А.В.Овчарова, Ж.Ю.Пастухова, Ф.Д. Насыбулин, В.Р. Флид. «Кинетика эпоксидирования аллилового спирта пероксидом водорода». V Международная конференция-школа по химической технологии ХТ’16. г. Волгоград, 16 – 20 мая, 2016. С. 37 -39.

    3. Ж.Ю.Пастухова, Ф.Д. Насыбулин. «Производство глицидола с использованием титансодержащего силикалитного катализатора. Кинетика и механизм». Дипломы Всероссийского Конкурса научно-технического творчества молодежи (НТТМ 2016). Москва, ВДНХ, 2016.

    Работы, выполняемые во втором полугодии 2016 г. за счет Субсидии:

    1. Проведена лабораторная апробация схем выделения эпоксисоединений (оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола) из реакционных смесей.
    2. Разработан проект ТЗ на проведение ОТР по теме «Разработка опытно-промышленной технологии получения наноструктурированного силикалита титана для процессов эпоксидирования пропилена и его производных.
    3. Выполнена технико-экономическая оценка (ТЭО) опытно-промышленного производства наноструктурированного силикалита титана мощностью 1 т/год для процессов эпоксидирования пропилена, аллилхлорида, аллилового спирта.
    4. Разработан проект ТЗ на проведение ОТР по теме: «Разработка опытно-промышленной технологии получения оксида пропилена методом жидкофазного нанокаталитического эпоксидирования пропилена пероксидом водорода на силикалите титана в среде метанола».
    5. Выполнена технико-экономическая оценка (ТЭО) опытно-промышленного производства оксида пропилена жидкофазным нанокаталитическим эпоксидированием пропилена пероксидом водорода на силикалите титана в среде метанола мощностью 50 тыс. т/год».
    6. Разработан проект ТЗ на проведение ОТР по теме: «Разработка технологии получения эпихлоргидрина методом жидкофазного нанокаталитического эпоксидирования аллилхлорида пероксидом водорода на силикалите титана в среде метанола».
    7. Выполнена технико-экономическая оценка (ТЭО) опытно-промышленного производства эпихлоргидрина жидкофазным нанокаталитическим эпоксидированием аллилхлорида пероксидом водорода на силикалите титана в среде метанола мощностью 50 тыс. т/год».
    8. Разработан проект ТЗ на проведение ОТР по теме: «Разработка опытно-промышленной технологии получения глицидола методом жидкофазного нанокаталитического эпоксидирования аллилового спирта пероксидом водорода на силикалите титана».
    9. Выполнена технико-экономическая оценка (ТЭО) опытно-промышленного производства глицидола жидкофазным нанокаталитическим эпоксидированием аллилового спирта пероксидом водорода на силикалите титана в среде метанола мощностью 10 тыс. т/год».
    10. Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учётом технологических возможностей и особенностей индустриального партнёра – организации реального сектора экономики.
    11. Проведение дополнительных патентных исследований за период 2015-2016 г. г.

    Работы, выполняемые за счет Индустриального партнера ЗАО «НПЦ «Химтехно»»:

    12. Разработаны принципиальные технологические схемы опытно-промышленных установок получения оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола жидкофазным нанокаталитическим эпоксидированием пропилена, аллилхлорида, аллилового спирта на силикалите титана в срде метанола, включающих схемы выделения целевых продуктов.
    13. Разработаны проекты паспортов отходов производств оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола жидкофазным нанокаталитическим эпоксидированием пероксидом водорода на силикалите титана в среде метанола.

    Были подготовлены следующие документы:
    Заключительный отчёт о ПНИ.
    Проекты ТЗ на ОТР.
    Технико-экономические оценки опытно-промышленных производств.
    Отчёт о дополнительных патентных исследованиях.

    Индустриальный партнер по проекту ЗАО «НПЦ «Химтехно»» подготовил:

    Принципиальные технологические схемы опытно-промышленных установок получения оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола жидкофазным нанокаталитическим эпоксидированием пропилена, аллилхлорида, аллилового спирта на силикалите титана в среде метанола, включающих схемы выделения целевых продуктов.
    Проекты паспортов отходов производств оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола жидкофазным нанокаталитическим эпоксидированием пероксидом водорода на силикалите титана в среде метанола.

    Публикации по теме за 2 полугодие 2016 г.:

    Статьи:
    1. А.В.Сулимов, А.В.Овчарова, А.А.Овчаров, В.Р.Флид, С.В.Леонтьева, Л.Г.Брук, Ж.Ю.Пастухова, М.Р.Флид. «Исследование эпоксидирования олефинов в присутствии экструдированного силикалита титана» // Известия Академии наук. Серия химическая, 2016, № 12. С. 2845– 2849.

    Заявка на изобретение:

    1. В.Р.Флид, С.В.Леонтьева, С.А.Дураков, А.В.Сулимов, С.М.Данов, А.В.Овчарова, М.Р.Флид, М.А. Трушечкина «Способ получения эпихлоргидрина» № 2016140816 от 18.10.2016 г.

    Конференции:

    1. В.Р. Флид, С.В.Леонтьева, Козлов А.А., Абдуллаев С.Д., М.Р.Флид, М.А. Трушечкина, А.В.Сулимов, А.В.Овчарова. «Каталитическое эпоксидирование α-оксидов пероксидом водорода с использованием наноструктурированного силикалита титана». XXVIII Симпозиум Современная химическая физика. г.Туапсе, 19 – 30 сентября, 2016. С. 358.
    2. Flid V.R., Leontieva S.V., Pastukhova Zh.Yu., Flid M.R., Trushechkina M.A., Sulimov A.V., Ovcharova A.V. «NANOSTRUCTURED TITANIUM SILICALITE IS AN EFFECTIVE CATALYST FOR THE EPOXIDATION OF α-OLEFINS WITH HYDROGEN PEROXIDE». Abstracts of XVI International Scientific Conference with elements of school of young scientists . M.: Moscow Technological University, 2016. October 10–15 . Р. 31.
    3. Sulimov A.V., Ovcharova A.V., Flid V.R., Pastukhova Zh.Yu., Leontieva S.V., Flid M.R., Trushechkina M.A. «Kinetics of Allyl Chloride Epoxidation with Hydrogen Peroxide Catalyzed by Extruded Titanium Silicalite». Book of abstracts «Mechanisms of Catalytic Reactions. X International Conference (MCR-X)». October 2 - 6, 2016, Svetlogorsk, Kalinigrad Region, Russia. Р. 219, 220.
    4. В.Р. Флид, С.В.Леонтьева,С.А. Дураков, М.Р.Флид, М.А. Трушечкина, А.В.Сулимов, А.В.Овчарова. «Эпоксидироание α-олефинов пероксидом водорода, катализируемое наноструктурированным силикалитом титана». Материалы XXX Международной научно-технической конференции «Реактив-2016», г.Уфа, 14-16 ноября, 2016. С. 3-4.

  2. Проведение прикладных научных исследований, направленных на создание паровых и водогрейных котлов повышенной эффективности, работающих на биотопливе
    В ходе выполнения проекта «Проведение прикладных научных исследований, направленных на создание паровых и водогрейных котлов повышенной эффективности, работающих на биотопливе» по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.574.21.0125 от 28.11.2014 г с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01 января 2015 г. по 30 июня 2015 г. выполнены следующие работы:

    Работы, выполняемые за счет Субсидии:
    1. Выполнение предварительных тепловых расчетов с целью определения основных габаритных размеров для разрабатываемого парового котла.
    2. Выполнение предварительных тепловых расчетов с целью определения основных габаритных размеров для разрабатываемого водогрейного котла.
    3. Выбор основных конструктивных компоновочных решений для разрабатываемого парового котла.
    4. Выбор основных конструктивных компоновочных решений для разрабатываемого водогрейного котла.

    Работы, выполняемые за счет Индустриального партнера:
    5. Разработка компьютерных моделей для детального определения параметров разрабатываемого парового котла.
    6. Разработка компьютерных моделей для детального определения параметров разрабатываемого водогрейного котла.

    При этом были получены следующие результаты:
    Исполнитель проекта МИРЭА подготовил:
    • отчет о проведенных предварительных тепловых расчетов для разрабатываемых котлов;
    • обоснование и выбор основных конструктивных компоновочных решений для разрабатываемых котлов.
    Индустриальный партнер по проекту ООО НПО «Ремтепло» подготовил:
    • отчет по разработке компьютерных моделей для детального определения параметров разрабатываемых котлов.

    В настоящий момент результаты работ по этапу №2 предоставлены в Дирекцию НТП, получено положительное экспертное заключение.

    В ходе выполнения проекта «Проведение прикладных научных исследований, направленных на создание паровых и водогрейных котлов повышенной эффективности, работающих на биотопливе» по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.574.21.0125 от 28.11.2014 г с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 28 ноября 2014 г. по 31 декабря 2014 г. выполнены следующие работы:

    Работы, выполняемые за счет Субсидии:
    1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по направлению создания паровых и водогрейных котлов повышенной эффективности, работающих на биотопливе, с выбором и обоснованием направления исследований и способов решения поставленных задач.
    2. Выбор и обоснование разрабатываемых котлов и основных характеристик (мощность, вид топлива, температура перегрева пара, давление.

    Работы, выполняемые за счет Индустриального партнера:
    3. Патентные исследования по ГОСТ 15.011-96 по тематике создания паровых и водогрейных котлов, работающих на биотопливе, за последние 5 лет.
    4. Разработка блок-схемы парового котла.
    5. Разработка блок-схемы водогрейного котла.
    6. Разработка теплогидравлических и аэродинамических схем парового котла.
    7. Разработка теплогидравлических и аэродинамических схем водогрейного котла.

    При этом были получены следующие результаты:
    Исполнитель проекта МГТУ МИРЭА подготовил:
    • отчет о прикладных научных исследованиях, включающий обзор современной научно-технической литературы по теме;
    • сравнительную оценку вариантов возможных решений исследуемой проблемы;
    • обоснование и выбор разрабатываемых котлов и основных характеристик.

    Индустриальный партнер по проекту ФГУП «ИРЭА» подготовил:
    • отчет о патентных исследованиях;
    • аннотационный отчет, включающий обоснование и разработку блок-схем и теплогидравлических и аэродинамических схем котлов.

    Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе выполненными надлежащим образом.
  3. Разработка системы рекуперации низкопотенциальной теплоты уходящих газов котлов, сжигающих природный газ
    В ходе выполнения проекта «Разработка системы рекуперации низкопотенциальной теплоты уходящих газов котлов, сжигающих природный газ» по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.577.21.0147 от 28.11.2014 г. с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 2020 годы» на этапе № 2 в период с 01 января 2015 г. по 30 июня 2015 г. выполнены следующие работы:

    Работы, выполняемые за счет Субсидии:
    1. Проведение компьютерного моделирования совместной работы СРНТ с паровым и водогрейным котлами для выбора параметров работы экспериментальной установки.
    2. Разработка программного обеспечения для выполнения тепловых расчетов и определения основных конструктивных параметров ЭУРНТ.

    Работы, выполняемые за счет Индустриального партнера:
    3. Разработка принципиальной схемы создаваемой ЭУРНТ.
    4. Выполнение тепловых расчетов и определение основных конструктивных параметров экспериментальной установки с помощью разработанного программного обеспечения.

    При этом были получены следующие результаты:
    Исполнитель проекта МИРЭА подготовил:
    • отчет по разработке компьютерных моделей совместной работы СРНТ с паровым и водогрейным котлами;
    • отчет по разработке программного обеспечения для выполнения тепловых расчетов и определения основных конструктивных параметров ЭУРНТ.

    Индустриальный партнер по проекту ООО НПО «Ремтепло» подготовил:
    • отчет по разработке принципиальной схемы создаваемой ЭУРНТ;
    • отчет о проведении тепловых расчетов и определении основных конструктивных параметров экспериментальной установки.

    В настоящий момент результаты работ по этапу №2 предоставлены в Дирекцию НТП для получения экспертной оценки.

    В ходе выполнения проекта «Разработка системы рекуперации низкопотенциальной теплоты уходящих газов котлов, сжигающих природный газ» по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.577.21.0147 от 28.11.2014 г. с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 28 ноября 2014 г. по 31 декабря 2014 г. выполнены следующие работы:

    Работы, выполняемые за счет Субсидии:
    1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по системам рекуперации низкопотенциальной теплоты (СРНТ) уходящих газов котлов, сжигающих природный газ - не менее 15 научно-информационных источников за период 2009 – 2014 гг. с выбором и обоснованием направления исследований и способов решения поставленных задач.
    2. Разработка структурно-функциональной схемы СРНТ в составе: блок предварительного охлаждения (разрабатывается), контактного теплообменника для охлаждения дымовых газов (разрабатывается), контактного теплообменника для подогрева и увлажнения воздуха подаваемого на горение (разрабатывается), насосы, водо-водяной теплообменник, газоходы, дымовая труба, нейтрализатор, рекуперативный теплообменник для дополнительного подогрева воздуха, дымососа, вентилятора, трубопроводов, газоходов, необходимой арматуры (шибера и задвижки) и датчиков(температуры и расхода дымовых газов, воды, воздуха).

    Работы, выполняемые за счет Индустриального партнера:
    3. Патентные исследованиях по ГОСТ 15.011-96 по тематике ПНИЭР за последние 5 лет.
    4. Разработка компьютерной модели совместной работы СРНТ с паровым и водогрейным котлами для выбора параметров работы экспериментальной установки рекуперации низкопотенциальной теплоты (ЭУРНТ) уходящих газов котлов, сжигающих природный газ.

    При этом были получены следующие результаты:
    Исполнитель проекта МГТУ МИРЭА подготовил:
    • отчет о прикладных научных исследованиях, включающий обзор современной научно-технической литературы по теме;
    • сравнительную оценку вариантов возможных решений исследуемой проблемы;
    • отчет о разработке структурно-функциональной схемы системы рекуперации низкопотенциальной теплоты (СРНТ) уходящих газов котлов.

    Индустриальный партнер по проекту ФГУП «ИРЭА» подготовил:
    • отчет о патентных исследованиях;
    • отчет по разработке компьютерных моделей совместной работы СРНТ с паровым и водогрейным котлами.

    Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе выполненными надлежащим образом.
  4. Новые экологически чистые материалы для оптоэлектроники и микросистемной техники: дизайн и нелинейно-оптическая диагностика
    По результатам проведения конкурсного отбора организаций для предоставления субсидий из федерального бюджета в рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» (протокол заседания Конкурсной комиссии, созданной приказом Минобрнауки России от 21 марта 2014 № 225, от 14 октября 2014 № 3/4) Министерство образования и науки Российской Федерации заключило с МГТУ МИРЭА Соглашение о предоставлении субсидии.

    Номер Соглашения о предоставлении субсидии/ государственного контракта: 14.586.21.0015
    Тема: «Новые экологически чистые материалы для оптоэлектроники и микросистемной техники: дизайн и нелинейно-оптическая диагностика»
    Приоритетное направление: Индустрия наносистем
    Критическая технология: Технологии наноустройств и микросистемной техники
    Период выполнения: 27.11.2014 - 31.12.2014
    Плановое финансирование проекта:
    Бюджетные средства: 9 млн. руб.,
    Внебюджетные средства: 9 млн. руб.
    Иностранный партнер: Centre for Research in Ceramics and Composite Materials of University of Aveiro (Авейру, Португалия)

    В ходе реализации проекта выполнены следующие работы.
    1. Разработаны методики изготовления микрокристаллов на основе аминокислот с использованием эффекта самоорганизации: гамма- глицин (полосковые микрокристаллы 20 х 5-10 х 100 мкм), стабильность – более 1 месяца; бета-глицин (полосковые микрокристаллы 30 х 5-10 х 200 мкм), стабильность – более 1 месяца.
    2. Разработаны методики изготовления пептидных микро- и наноструктур различной морфологии с использованием эффекта самоорганизации: на основе дифенилаланина - пептидные трубки и связки трубок, диаметр 0,5 - 10,0 мкм, длина – до 1000 мкм; на основе трифенилаланина – пептидные микроленты (полосковые микрокристаллы, ширина 0.2 – 5 мкм, длина – до 100 мкм; микросферы диаметром ~3.5 мкм.
    3. Исследованы локальные и макроскопические свойства аминокислотных кристаллов в зависимости от условий изготовления: при концентрациях исходного раствора глицина 10 мг/мл и 1 мг/мл образовывались микрокристаллы бета-глицина; при концентрациях исходного раствора глицина 133 мг/мл и 50 мг/мл образовывались микрокристаллы гамма-глицина, а также микрокристаллы бета-глицина, часть которых трансформировалась затем в гамма-фаз.
    4. Разработаны методики нелинейно-оптической диагностики органических микро- и наноструктур: с использованием двухфотонного сканирующего микроскопа с большим рабочим расстоянием (патентообладатель – исполнитель проекта) на основе азимутальных, поляризационных и угловых зависимостей интенсивности второй гармоники, картирование интенсивности ВГ в характерных точках указанных зависимостей; методика определения на этой основе компонент тензора нелинейной восприимчивости; методика определения на этой основе точечной группы симметрии и кристаллографической поверхности.
    5. Измерены нелинейно-оптические характеристики исследуемых материалов: эффективная нелинейно-оптическая восприимчивость, величины отдельных компонент тензора нелинейно-оптической восприимчивости, особенности структуры исследуемых материалов; волноводные свойства : Восприимчивости:
      Гамма-глицин: эффективная – 0.8 пм/В; отдельные компоненты: = -0.3 пм/В, = 0.6 пм/В, = -0.075 пм/В, = -0.15 пм/В, = -0.54 пм/В, = 0.4 пм/В;
      Бета-глицин: эффективная – 1 пм/В; отдельные компоненты: = 0.36 пм/В, = 0.73 пм/В, = 0.16 пм/В, = 0.28 пм/В, = 0.89 пм/В, = 0.0075 пм/В;
      FF-нанотрубки: эффективная – 24 пм/В;
      FFF-микроленты: эффективная – 0.7 пм/В; отдельные компоненты: = 1.47 пм/В, = 0.09 пм/В, = -0.23 пм/В, = 0.08 пм/В;
      FFF-микросферы: эффективная – 0.1 пм/В;
      В пептидных дифенилаланиновых микротрубках обнаружены нелинейно-оптические волноводные свойства, заключающиеся в возбуждении в теле микрокристалла двухфотонной люминесценции. В структурах обеспечиваются условия распространения волны на частоте двухфотонной люминесценции. Коэффициент затухания на длине волны 400 нм составляет 0.3 дБ/мкм для трубки длиной 100 мкм и 0.05 дБ/мкм для трубки длиной 500 мкм.
    6. Измерены локальные пьезокоэффициенты исследованных материалов:
      Бета-глицин: 12.5 пм/В
      FF-нанотрубки: эффективный – 60 пм/В;
      Полученные нано- и микроструктуры могут быть использованы в качестве биосовместимых элементов актюаторов элементов МЭМС, а также биосовместимых преобразователей во вторую гармонику в элементах фотоники и оптоэлектроники; нелинейно-оптические волноводы на основе пептидных трубок могут быть использованы в биосовместимых устройствах передачи светового потока в биомедицине.
  5. Магнитные и сегнетоэлектрические гетероструктуры для нового поколения запоминающих устройств
    По результатам проведения конкурсного отбора организаций для предоставления субсидий из федерального бюджета в рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» (протокол заседания Конкурсной комиссии, созданной приказом Минобрнауки России от 21 марта 2014 № 225, от 14 октября 2014 № 3/4) Министерство образования и науки Российской Федерации заключило с МГТУ МИРЭА Соглашение о предоставлении субсидии.

    Номер Соглашения: 14.586.21.0008
    Дата подписания Соглашения: 28.11.2014 г.
    Тема проекта: «Магнитные и сегнетоэлектрические гетероструктуры для нового поколения запоминающих устройств»
    Приоритетное направление: Индустрия наносистем
    Критическая технология: Технология наноустройств и микросистемной техники
    Период выполнения: 28.11.2014-31.12.2014
    Плановое финансирование проекта: 20 млн. руб.
    Бюджетные средства 10 млн. руб.,
    Внебюджетные средства 10 млн. руб.
    Получатель/Исполнитель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики» (МГТУ МИРЭА)
    Иностранный партнер: Institut d’Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
    Ключевые слова: мультиферроик, сегнетоэлектрик, магнитные наноструктуры, магнитоэлектрическое взаимодействие

    В ходе реализации проекта на этапе № 1 выполнены следующие работы.
    1. Проведение патентных исследований по теме проекта.
    2. Обзор литературы по теме исследований.
    3. Разработка метода формирования сегнетоэлектрических гетероструктур.
    4. Исследование процессов переключения спонтанной поляризации в сегнетоэлектрических гетероструктурах.
    5. Исследование механизмов транспорта носителей заряда в сегнетоэлектрических гетероструктурах
    6. Разработка физико-конструктивных подходов создания устройств памяти на новых физических принципах.
    7. Обобщение результатов научного исследования, в том числе:
    • Проверка соответствия результатов техническим требованиям.
    • Выполнение оценки результативности научного исследования: полноты решения задачи и достижения поставленных целей.
    • Выполнение оценки эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
    • Разработка рекомендаций по возможности использования результатов проведенного научного исследования в реальном секторе экономики.
    • Разработка технических требований к проведению дальнейших поисковых/прикладных НИР и ОКР.
    Соответствующие научные исследования проведены при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России.
  6. Магнитоэлектрические взаимодействия в пленочных структурах ферромагнетик-сегнетоэлектрик и их применение для создания миниатюрных датчиков магнитных полей и автономных источников электрической энергии
    В ходе выполнения проекта «Магнитоэлектрические взаимодействия в пленочных структурах ферромагнетик-сегнетоэлектрик и их применение для создания миниатюрных датчиков магнитных полей и автономных источников электрической энергии» по Соглашению о предоставлении субсидии от 28.11.2014 № 14.583.21.0009 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 28 ноября 2014 г. по 31 декабря 2014 г. выполнены следующие работы:

    1. Аналитический обзор современной научно-технической литературы по теме.
    2. Сравнительная оценка вариантов возможных решений исследуемой проблемы с учетом результатов исследований, проводившихся по аналогичной тематике.
    3. Обоснование и выбор толстопленочных структур ферромагнетик-пьезоэлектрик.
    4. Обоснование и выбор конструкций датчиков магнитных полей.
    5. Проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
    6. Обоснование и выбор тонкопленочных структур ферромагнетик-пьезоэлектрик.
    7. Разработка методов изготовления тонкопленочных структур ферромагнетик-пьезоэлектрик.
    При этом были получены следующие результаты:
    Исполнитель проекта МГТУ МИРЭА подготовил:
    • Отчет о прикладных научных исследованиях, включающий обзор современной научно-технической литературы по теме; сравнительную оценку вариантов возможных решений исследуемой проблемы; обоснование и выбор толстопленочных структур ферромагнетик-пьезоэлектрик, обоснование и выбор конструкций магнитоэлектрических датчиков магнитных полей.
    • Отчет о патентных исследованиях.
    Зарубежный партнер по проекту ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению» подготовил: аннотационный отчет, включающий обоснование и выбор тонкопленочных структур ферромагнетик-пьезоэлектрик, и технологический регламент изготовления структур.
    Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе выполненными надлежащим образом.

    В ходе выполнения проекта «Магнитоэлектрические взаимодействия в пленочных структурах ферромагнетик-сегнетоэлектрик и их применение для создания миниатюрных датчиков магнитных полей и автономных источников электрической энергии» по Соглашению о предоставлении субсидии от 28.11.2014 № 14.583.21.0009 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01 января 2015 г. по 30 июня 2015 г. выполнены следующие работы:

    1. Разработаны принципы создания широкополосных магнитоэлектрических датчиков постоянных магнитных полей;
    2. Разработан и изготовлен стенд для измерений температурных характеристик структур и датчиков;
    3. Разработан и изготовлен стенд для измерений магнитострикции и пьезоэффекта в толстопленочных структурах;
    4. Разработаны и изготовлены электронные схемы для питания датчиков магнитных полей и обработки сигналов с датчиков;
    5. Разработаны методы и технологии изготовления толстопленочных структур ферромагнетик-пьезоэлектрик;
    6. Выполнены исследования характеристик изготовленных толстопленочных структур ферромагнетик-пьезоэлектрик;
    7. Разработаны методы расчета характеристик датчиков магнитных полей.

    Были получены следующие результаты:
    Исполнитель проекта МИРЭА подготовил:
    -Отчет о прикладных научных исследованиях, включающий описание принципов создания широкополосных магнитоэлектрических датчиков постоянных магнитных полей, описание стенда для измерений температурных характеристик, описание стенда для измерений магнитострикции и пьезоэффекта, описание электронных схем, технологический регламент изготовления толстопленочных структур;
    - Эскизный проект на изготовление стенда для измерений температурных характеристик структур и датчиков;
    - Эскизный проект на изготовление стенда для измерений магнитострикции и пьезоэффекта.

    Зарубежный партнер по проекту ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению» подготовил аннотационный отчет, включающий результаты экспериментальных исследований тонкопленочных структур ферромагнетик-пьезоэлектрик и описание методов расчета характеристик магнитоэлектрических датчиков магнитных полей.

    По результатам проведенных на 2-м этапе работ опубликована статья в журнале «Solid State Phenomena», две статьи направлены в печать в международные журналы, получен патент на полезную модель «Датчик магнитного поля», созданные стенды были представлены на Московском международном салоне по образования 13-16 апреля 2015 г., проведенном Министерством образования и науки РФ.

    Сведения о выполнении 3-го этапа проекта
    «Магнитоэлектрические взаимодействия в пленочных структурах ферромагнетик-сегнетоэлектрик и их применение для создания миниатюрных датчиков магнитных полей и автономных источников электрической энергии» по Соглашению о предоставлении субсидии от 28.11.2014 № 14.583.21.0009 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы».

    На этапе № 3 в период с 01 ноября 2015 г. по 31 декабря 2015 г. выполнены работы:
    1. Проведены дополнительные патентные исследования;
    2. Изготовлен макет датчика переменных магнитных полей;
    3. Изготовлен макет датчика постоянных магнитных полей;
    4. Изготовлен макет автономного источника энергии;
    5. Выполнены экспериментальные исследования характеристик макетов изготовленных датчиков;
    6. Проведено обобщение результатов работ и подведены итоги ПНИ;
    7. Изготовлен и исследован макет тонкопленочного датчика полей;
    8. Разработан проект Технического задания на ОКР по созданию датчика переменных магнитных полей.

    Были получены следующие результаты:
    Исполнитель проекта МИРЭА подготовил:
    - Отчет о прикладных научных исследованиях, включающий описание датчика переменных магнитных полей, описание датчика постоянных магнитных полей, описание макета автономного источника энергии, описание перспективных направления использования датчиков, обобщение результатов работ и подведение итогов ПНИ;
    - Отчет о дополнительных патентных исследованиях;
    - Техническую документацию в составе: акты о создании макетов, программы и методики экспериментальных исследований макетов датчиков, протоколы испытаний макетов датчиков, эскизную конструкторскую документацию. Зарубежный партнер по проекту ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению» подготовил аннотационный отчет, включающий описание макета тонкопленочного датчика полей, и проект Технического задания на ОКР по созданию датчика пе-ременных магнитных полей.

    По результатам проведенных исследований на 3-м этапе выполнения проекта подана заявка на патент «Датчик магнитных полей», опубликована статья в международном журнале «Journal of Magnetism and Magnetic Materials», еще одна статья направлена в печать. Представлен приглашенный доклад на Международной конференции «Materi-als Research Society Fall Meeting» (28 ноября - 4 декабря 2015, Бостон, США). Результаты выполнения проекта доложены на научно-практической конференции «Итоги реализации в 2015 году ПНИЭР по приоритетным направлениям в рамках ФЦП «Исследования и разработки 2014 – 2020», проходившей 2-4 декабря 2015 г. совместно с национальной выставкой «ВУЗПРОМЭКСПО-2015».
    С целью промышленного освоения результатов ПНИ был изготовлен и по договору поставки № 67еп передан Южному федеральному университету (г. Ростов-на-Дону) «Комплекс для исследования электрофизических и температурных свойств диэлектрических пленок».
  7. Соглашение № 14.577.21.0150 «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы»
    В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27 ноября 2014 г. № 14.577.21.0150 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 27 ноября 2014 г. по 31 декабря 2014 г. выполнялись следующие работы:
    1. Работы, выполняемые за счет средств субсидии:
      1.1 Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы в области устройств контроля радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур.
      1.2 Разработка возможных направлений проведения исследований.
      1.3 Исследование принципов создания датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур.
      1.4 Проведение патентных исследований по ГОСТ Р 15.011-96.
    2. Работы, выполняемые за счет привлеченных средств:
      2.1 Проведение сравнительной оценки эффективности возможных направлений исследований.
      2.2 Обоснование выбора оптимального варианта направления исследований.
      2.3 Доработка аналитического и вспомогательного оборудования для обеспечения параметров и качества чувствительных элементов датчиков радиационных потоков: доработка УФ-спектрометра СФ-46 путем установки автоматизированной системы управления и считывания данных; доработка измерителя толщин пленок HLE-ID путем установки блока сопряжения с ПК с целью обеспечения автоматизированной обработки данных измерений; доработка оптической системы микроскопа SKZ-1 путем установки на него цифровой системы обработки и визуализации изображений.

    При этом были получены следующие результаты:

    Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы в области устройств контроля радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур. Проведенный анализ литературы в области устройств контроля радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур показал, что твердотельные детекторы на основе алмаза могут быть эффективно использованы для контроля нейтронных потоков в активной зоне реактора и обладают низкой чувствительностью к g-фону. Благодаря высокой радиационной стойкости алмаза он может длительное время находиться в зоне с высоким радиационным фоном, вблизи ядра реактора.
    Разработаны возможные направления проведения исследований и предложены варианты конструкций алмазного детектора нейтронов и регистрирующей аппаратуры.
    Проведены исследования принципов создания датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур.
    Проведена сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований. Показано, что для исследовательских целей достаточны детекторы со слоем конвертера с одной стороны. Эффективность детектора может быть удвоена, если нанести конвертер с двух сторон пластины. Конструкция имеет более высокий выходной сигнал, но для этого толщина конвертера должна быть мала по сравнению с длиной пробега обеих частиц, что означает некоторое снижение эффективности регистрации нейтронов.
    Обоснован выбор оптимального варианта направления исследований. Определено, что оптимальным вариантом для данного исследования является детектор на моно/поли-кристаллическом алмазе с электродами на противоположных гранях и слоем конвертера из B2O3. Проведена доработка аналитического и вспомогательного оборудования для обеспечения параметров и качества чувствительных элементов датчиков радиационных потоков. Доработан УФ-спектрометр СФ-46 путем установки автоматизированной системы управления и считывания данных. Доработан измеритель толщин пленок HLE-ID путем установки блока сопряжения с ПК с целью обеспечения автоматизированной обработки данных измерений. Доработана оптическая система микроскопа SKZ-1 путем установки на него цифровой системы обработки и визуализации изображений. Проведенный анализ сравнения наших параметров с результатами ведущих отечественных и зарубежных фирм показывает, что наша интенсификация работ в рамках намеченной ПНИЭР позволит создать конкурентно способные твердотельные устройства контроля радиационных потоков и захватить существенную долю рынка в этом перспективном сегменте и стать лидером в нем.
    Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

    В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27 ноября 2014 г. № 14.577.21.0150 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01 января 2015 г. по 31 июня 2015 г. выполнялись следующие работы:
    1. Работы, выполняемые за счет средств субсидии:
    1.1 Исследование принципов формирования чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур.
    1.2 Исследование принципов создания устройств контроля радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур.

    2. Работы, выполняемые за счет привлеченных средств:
    2.1 Эскизная конструкторская и технологическая документация на чувствительные элементы датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур.
    2.2 Программа и методики исследовательских испытаний макетных образцов чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур.

    При этом были получены следующие результаты:

    – проведено исследование принципов формирования чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур;
    – проведено исследование принципов создания устройств контроля радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур;
    – разработана эскизная конструкторская и технологическая документация на чувствительные элементы датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур;
    – разработана Программа и методики исследовательских испытаний макетных образцов чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур.

    Рассчитана эффективность регистрации медленных нейтронов в конвертере на основе изотопа бор 10В, а также спектр сигналов детектора. Установлен уровень дискриминации сигнала, позволяющий отсечь большую часть сигналов детектора, возникающих от взаимодействия с гамма-излучением. Проведено исследование принципов создания устройств контроля радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур. Показано, что для регистрации сигналов с алмазного детектора необходимо использование зарядочувствительного усилителя, в котором интегрирование заряда происходит на емкости в цепи обратной связи операционного усилителя.

    Конкурентные преимущества разработки по сравнению с существующими аналогами заключаются в уменьшении ресурсных характеристик (отказ от использования в своем составе стратегического остродефицитного материала (НеЗ), объем потребления которого для создания детекторов тепловых нейтронов составляет примерно 100-150 млн. руб.); меньшей стоимостью изделия, габаритами и энергопотреблением, улучшенными ТТХ, обеспечивающих многофункцио­нальную автоматизацию и компьютеризацию измерений, конкурентоспособных на внешнем и внутреннем рынках.

    Новизна предлагаемого технологического решения состоит в разработке датчиков устрой­ств контроля радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур с улучшенными технологическими параметрами и приемлемыми для широкого внедре­ния ценовыми показателями.



    В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27 ноября 2014 г. № 14.577.21.0150 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 3 в период с 01 июля 2015 г. по 31 декабря 2015 г. выполнялись следующие работы:

    1. Работы, выполняемые за счет средств субсидии:
    Промежуточный отчет о ПНИЭР, в том числе:
    - разработку математических моделей функционирования устройств контроля радиационных потоков для перспективных атомных электростанций на базе ядерного реактора на тепловых нейтронах типа ВВЭР;
    - разработку Программы и методик исследовательских испытаний макета устройства контроля радиационных потоков для перспективных атомных электростанций;
    - разработку технологического регламента изготовления чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур;
    - доработку вакуумного универсального поста ВУП-5 путем установки в подколпачном объеме ВУП-5 магнетронной системы распыления диодного типа с целью обеспечения возможности нанесения на подложки проводящих слоев, исполняющих роль диодов Шоттки, омических контактов, электродов, контактных площадок с системой межсоединений.

    2. Работы, выполняемые за счет привлеченных средств:
    - разработка технологического регламента изготовления чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур;
    - - доработка вакуумного универсального поста ВУП-5 путем установки в подколпачном объеме ВУП-5 магнетронной системы распыления диодного типа с целью обеспечения возможности нанесения на подложки проводящих слоев, исполняющих роль диодов Шоттки, омических контактов, электродов, контактных площадок с системой межсоединений.

    При этом были получены следующие результаты:
    1 Проведена разработка математических моделей функционирования устройств контроля радиационных потоков для перспективных атомных электростанций на базе ядерного реактора на тепловых нейтронах типа ВВЭР. Модель включает в себя формирование электрического сигнала в активном алмазном слое чувствительного элемента датчика при реакции медленного нейтрона с материалом конвертера. Далее происходит усиление сигнала детектора с помощью зарядочувствительного усилителя. Разработанная модель позволяет рассчитать сигнал на выходе усилителя: амплитуда сигнала пропорциональна заряду, образовавшемуся в детекторе, рост фронта сигнала происходит за время порядка периода, соответствующего максимальной частоте усиления операционного усилителя. Распад сигнала происходит по экспоненте со временем разряда RC-цепочки в цепи обратной связи зарядочувствительного усилителя. Так же модель включает обработку сигнала с помощью CR и RC формирователей, убирающих часть низко- и высокочастотных помех и улучшающих отношение сигнал/шум.

    2 Проведена разработка Программы и методик исследовательских испытаний макета устройства контроля радиационных потоков для перспективных атомных электростанций. Программа описывает испытание устройства контроля радиационных потоков на лабораторном источнике медленных нейтронов. В качестве критерия успешности испытаний устанавливается сравнение расчетной интенсивности медленных нейтронов в месте положения датчика со скоростью счета, регистрируемой устройством контроля.

    3 Проведена разработка технологического регламента изготовления чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур. В регламенте перечислена подробная последовательность операций, необходимых для напыления контактных слоем и слоя конвертера на алмазную пластину. В регламент включены операции контроля детектора на промежуточных этапах изготовления. При необходимости, включена операция плазменного травления алмазной пластины с целью удаления поверхностного слоя, если в нем происходит утечка тока. Изготовление производится на установке, собранной на основе вакуумного поста ВУП-5.

    4 Проведена доработка вакуумного универсального поста ВУП-5 путем установки в подколпачном объеме ВУП-5 магнетронной системы распыления диодного типа с целью обеспечения возможности нанесения на подложки проводящих слоев, исполняющих роль диодов Шоттки, омических контактов, электродов, контактных площадок с системой межсоединений. Доработка необходима для проведения операций магнетронного нанесения контактов на алмазную пластину, а также плазменной очистки и травления алмазных пластин. Включены схемы и описание высоковольтных блоков питания магнетронов и напряжения смещения, подаваемого на держатель алмазной пластины.

    В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27 ноября 2014 г. № 14.577.21.0150 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 4 в период с 01 января 2016 г. по 30 июня 2016 г. выполнялись следующие работы:

    1. Работы, выполняемые за счет средств субсидии:
    Промежуточный отчет о ПНИЭР, в том числе:
    - изготовление макетных образцов чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур;
    - проведение исследовательских испытаний макетных образцов чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур;
    - доработку макетных образцов чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур по результатам исследовательских испытаний;
    - изготовление макета устройства контроля радиационных потоков для перспективных атомных электростанций;
    - исследовательские испытания макета устройства контроля радиационных потоков для перспективных атомных электростанций.

    2. Работы, выполняемые за счет привлеченных средств:
    - разработка эскизной конструкторской документации на изготовление макета устройства контроля радиационных потоков для перспективных атомных электростанций;
    - корректировка технической, технологической и программной документации по результатам исследовательских испытаний.

    При этом были получены следующие результаты:
    - изготовлены макетные образцы чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур;
    - проведены исследовательские испытания макетных образцов чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур;
    - доработаны макетные образцы чувствительных элементов датчиков радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур по результатам исследовательских испытаний;
    - изготовлены макеты устройства контроля радиационных потоков для перспективных атомных электростанций;
    - проведены исследовательские испытания макета устройства контроля радиационных потоков для перспективных атомных электростанций;
    - разработана эскизная конструкторская документация на изготовление макета устройства контроля радиационных потоков для перспективных атомных электростанций;
    - откорректирована техническая, технологическая и программная документация по результатам исследовательских испытаний.


    В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27 ноября 2014 г. № 14.577.21.0150 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 5 (заключительный) в период с 01 июля 2016 г. по 31 декабря 2016 г. выполнялись следующие работы:

    1. Работы, выполняемые за счет средств субсидии:
    Заключительный отчет о ПНИЭР, в том числе:
    - анализ и обобщение полученных результатов;
    - разработка ТЗ на проведение ОКР по теме "Разработка и изготовление твердотельного устройства контроля радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур для перспективных атомных электростанций на базе ядерного реактора типа ВВЭР";
    - проведение технико-экономической оценки рыночного потенциала полученных результатов.

    2. Работы, выполняемые за счет привлеченных средств:
    - разработка технических требований и предложений по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики;
    - разработка и реализация комплекса мероприятий по продвижению, рекламе и коммерциализации продукции, планируемой к выпуску.
    При этом были получены следующие результаты:
    Выполнены следующие работы:
    - проведен анализ и обобщение полученных результатов;
    - разработано ТЗ на проведение ОКР по теме "Разработка и изготовление твердотельного устройства контроля радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур для перспективных атомных электростанций на базе ядерного реактора типа ВВЭР";
    - проведена технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов;
    разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особеннойтей индустриального партнера - организации реального сектора экономики;
    - разработан и реализован комплекс мероприятий по продвижению, рекламе и коммерциализации продукции, планируемой к выпуску.

    Изготовлены макетные образцы чувствительных элементов радиационных потоков на основе тонкопленочных алмазных структур. Образцы были изготовлены методом газофазной эпитаксии на монокристаллической алмазной подложке. Толщина эпитаксиального слоя состаляла около 10 мкм. Нижним электродом служил заглубленный графитизированный слой, полученный методом ионной имплантации с последующим отжигом. Проведены испытания макетных образцов датчиков радиационных потоков на источнике медленных нейтронов с использованием конвертера в виде металлической фольги с нанесенным слоем бора-10. Испытания показали, что датчики выдают сигналы в диапазоне, соответствующем диапазону энергий продуктов реакции 10В(n,a) 7Li, проходящей при взаимодействии медленных нейтронов с ядром 10В. Измерения спектра сигналов алмазного датчика без конвертера нейтронов показали, что амплитуда большинства сигналов (от сопутствующего гамма-излучения) не превосходит 100 кэВ. Изготовлен макет устройства контроля радиационных потоков, состоящий из блока датчиков и блока усиления. Основным элементом блока усиления является зарядочувствительный усилитель на основе малошумящих операционных усилителях и формирователь импульса из дифференцирующей и интегрирующей цепей для максимизации отношения сигнал/шум. Устройство контроля может обеспечивать усиление входных сигналов при загрузке вплоть до 2×10 5 с –1 . Проведены испытания макета устройства контроля радиационных потоков. Испытания проводились на источнике нейтронов на основе калифорния-252 в полиэтиленовом замедлителе. Измеренная скорость счета импульсов, поступающих с чувствительного элемента датчика, сравнивалась с теоретически рассчитанной. Разница оказалась в пределах допустимого диапазона, записанного в программе и методике испытаний. Для проверки применимости устройства контроля при максимальных потоках нейтронов, заданных в ТЗ (10 10 см –2с –1 ), был использован чувствительный элемент с минимальной площадью контакта (1.5×1.5 мм 2 ) в комплекте с конвертером в виде пластины со слоем природного оксида бора толщиной 0.3 1 мкм с низкой эффективностью регистрации. Испытания показали, что устройства контроля в комплекте с таким датчиком может обеспечивать эффективную регистрацию нейтронов в диапазоне от 3×10 7 до 1.27×10 10 см –2с –1 .При потоках менее 3×10 7 целесообразно использовать датчик c 3-мкм конвертером 10В с высокой эффективностью регистрации. Изготовленное устройство контроля радиационных потоков удовлетворяет требованиям технического задания. Новизна предлагаемого технологического решения состоит в разработке датчиков устройств контроля радиационных потоков на основе алмазных полупроводниковых эпитаксиальных структур с улучшенными технологическими параметрами и приемлемыми для широкого внедрения ценовыми показателями. Выполненные работы и полученные результаты проекта в полной мере отражают задачи, поставленные на отчетном этапе, и соответствуют Плану-графику и Техническому заданию на выполнение ПНИЭР. Разработанные детекторы ионизирующих излучений на основе алмазных материалов обладают рядом преимуществ по сравнению с существующими кремниевыми детекторами, в частности, более высоким ресурсом благодаря высокой радиационной стойкости алмаза, а так же возможностью работать при повышенных температурах при сохранении крайне низкого тока утечки (на уровне шумов).

  8. № 14.574.21.0102 . Разработка технологий дистанционной модификации интеллекта для повышения живучести робототехнических средств космического назначения и обеспечения продолжения их функционирования при изменениях миссий на примере мобильного робота-исследователя ТУРИСТ, созданного в рамках исследовательской программы МАРС-500
    Результаты 1-го этапа

    Работа проведена в 2014 г. в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 гг.»
    Соглашение о предоставлении субсидии № 14.574.21.0102 от 08.09.2014 г. (Этап 1).
    Научный руководитель проекта: профессор, доктор технических наук, Ивченко Валерий Дмитриевич
    1. Цель прикладного научного исследования и экспериментальной разработки
      1.1 Разработка научно-технических решений в области робототехнических систем и технологий в составе орбитальных космических аппаратов и напланетных (Луна, Марс) комплексов с целью освобождения космонавтов (астронавтов) от рутинных операций и операций, связанных с повышенным риском;
      1.2 Повышение живучести робототехнических средств космического назначения и обеспечение продолжения их функционирования при изменении миссий за счет разработки технологий дистанционной модификации интеллекта.
    2. Основные результаты ПНИР
      Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по проблеме дистанционной модификации интеллекта робототехнических средств космического назначения.
      Проведено обоснование выбора направления исследований по разработке технологий дистанционной модификации интеллекта робототехнических средств космического назначения и обеспечения продолжения их функционирования при изменениях миссий.
      Разработаны требования к аппаратно-программному обеспечению технологий дистанционной модификации интеллекта для повышения живучести робототехнических средств космического назначения и обеспечения продолжения их функционирования при изменениях миссий.
      Разработаны требования к порядку функционирования и характеристикам контроллера реконфигурации, осуществляющего нейросетевую классификацию неисправностей, возникающих в процессе дистанционной модификации интеллекта робототехнических средств космического назначения.
      Разработаны алгоритмы реконфигурирования аппаратного обеспечения интеллектуального управления мобильными робототехническими средствами космического назначения.
      Выполнены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
      Разработаны требования к аппаратно-реконфигурируемому цифровому модулю интеллектуального управления мобильными робототехническими средствами космического назначения.
      Полученные результаты полностью соответствуют техническим требованиям к выполняемому проекту.
      По результатам исследований и разработок в рамках первого этапа ПНИ принята к публикации статья «Дистанционно-модифицируемый интеллект мобильного робота космического назначения» (анг. «The remotely reconfigurable intelligence of the space-based mobile robot») в журнале Journal of Engineering and Applied Sciences (ISSN : 1816-949x).
      Результаты проекта были представлены в рамках международных мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки: на выставке-семинаре «Суперкомпьютеры и высокопроизводительные вычисления», 21-23 октября 2014 г., в г. Берлин (Германия); на 4-ой международной конференции “Mechanical Engineering, Materials and Energy” (ICMEME2014), 14-15 ноября 2014 г., в Сингапуре, на XVI-й Международной выставке-ярмарке высоких технологий China Hi-Tech Fair (CHTF), 16-21 ноября 2014 г., в г. Шэнчжэнь (КНР).
    3. Новым в предлагаемом подходе является использование технологий дистанционной модификации интеллекта в реальном масштабе времени, что обеспечивает высокий уровень живучести (деградационности) РСКН ‒ способности выполнять задания в условиях выхода из строя части механических узлов, части аппаратного либо программного обеспечения, или в условиях не предусмотренных ранее изменений параметров внешней среды, а также высокий уровень универсальности (резерва) ‒ способности РСКН продолжать свое успешное функционирование при смене целей задания (изменении миссии) или при смене способов их достижения, что в совокупности по предварительным оценкам позволит повысить срок жизненного цикла РСКН в некоторых задачах применения на 15-20%.
    4. Область применения результатов ПНИР
      4.1. Полученные результаты ПНИ могут быть использованы в областях космических ис-следований и робототехники.
      4.2. Технологии модификации искусственного интеллекта робототехнических систем найдут свое применение в рамках программ Луны и Марса, в частности:
      • для подготовки и организации пилотируемых экспедиций на Луну и, в дальнейшем, на Марс с целью их глубокого изучения и поиска возможностей промышленного освоения;
      • для осуществления миссий по определению перспектив, созданию предпосылок к развитию программ освоения Луны и Марса до уровня научно-исследовательской и промышленной инфраструктуры на этих космических объектах, а в будущем и создания условий для жизнедеятельности людей.
      4.3. Реализация проекта будет способствовать повышению эффективности использования РСКН и, как следствие, сокращению стоимости осуществления космических миссий.
    5. Оценка перспектив продолжения работ по проекту.
    Результаты, полученные на первом этапе выполнения Соглашения, дают основание полагать, что продолжение работы позволит выполнить все поставленные задачи и результаты ПНИР найдут широкое применение в промышленности.

    Результаты 3-го этапа

    Результаты 3-го этапа проекта, выполняемого в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы» в рамках Соглашения с Минобрнауки РФ о предоставлении субсидии № 14.574.21.0102 от 08.09.2014 г.

    1. Научно-технические результаты 3-го этапа проекта:
    Разработан аппаратно-реконфигурируемый цифровой модуль интеллектуального управления мобильными РСКН предназначен для управления оборудованием стратегического, тактического и приводного уровней, обеспечения взаимодействия между ними, а также содержит контроллер реконфигурации. Надежность реконфигурирования обеспечивается за счет использования многодоменной архитектуры и контроллера реконфигурации, осуществляющего выполнение процедур самопроверки и самотестирования, включая нейросетевую классификацию неисправностей. Разработанные алгоритмы обработки событий на тактическом уровне и алгоритмы взаимодействия оборудования стратегического, тактического и приводного уровней обеспечивают эффективное управление мобильной РСКН, в т.ч., в составе коллектива роботов.
    Новым технологическим решением является применение технологий динамического реконфигурирования для дистанционной модификации интеллекта РСКН в процессе их автономного функционирования. Предложены новые методы обеспечения надежности реконфигурирования.
    Полученные результаты соответствуют требованиям, предъявляемым к выполняемому проекту Техническим заданием и Планом-графиком выполнения работ.

    2. Публикации по теме проекта в индексируемых изданиях:
    1) V. Ivchenko, P. Krug, E. Matyukhina, S. Pavelyev. The Mars-500 Program Space-Based Mobile Robot “Turist”. Applied Mechanics and Materials. Vols. 789-790 (2015) pp. 742-746. Doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.789-790.742. SCOPUS.
    2) Yu. Bekhtin, V. Ivchenko, P. Krug, M. Kurakov, S. Pavelyev. Interaction Of The Planetary Robots Collectives At Orientation To The Object Of Interest. International Journal of Applied Engineering Research. ISSN 0973-4562. Volume 10, Number 20 (2015). pp. 40931-40938. SCOPUS.
    3) V. Ivchenko, P. Krug, M. Kurakov, E. Matyukhina, S. Pavelyev. The Applying of the Hardware-based Reconfiguration for Autonomous Control Systems of Space Mobile Robots. Journal of Theoretical and Applied Information Technology. Vol.82. No.1. 2015. pp. 1 - 12. ISSN: 1992-8645. URL: http://www.jatit.org/volumes/Vol82No1/1Vol82No1.pdf. SCOPUS.

    3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки
    Свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ №2015661851 от 03.11.2015 "Программный комплекс нейросетевой классификации неисправностей, возникающих в процессе дистанционной модификации интеллекта мобильных робототехнических средств космического назначения "РСКН МИ Эррор-Детект", РФ.

    4. Назначение и область применения результатов проекта
    1) Полученные результаты НИР могут быть использованы в областях космических исследований и робототехники.
    2) Технологии модификации искусственного интеллекта робототехнических систем найдут свое применение в рамках программ Луны и Марса, в частности:
    − для подготовки и организации пилотируемых экспедиций на Луну и, в дальнейшем, на Марс с целью их глубокого изучения и поиска возможностей промышленного освоения;
    − для осуществления миссий по определению перспектив, созданию предпосылок к развитию программ освоения Луны и Марса до уровня научно-исследовательской и промышленной инфраструктуры на этих космических объектах, а в будущем и создания условий для жизнедеятельности людей.

    5. Эффекты от внедрения результатов проекта
    Применение полученных результатов ПНИ обеспечит:
    − высокий уровень живучести РСКН ‒ способности выполнять задания в условиях выхода из строя части механических узлов, части аппаратного либо программного обеспечения, или в условиях не предусмотренных ранее изменений параметров внешней среды;
    − высокий уровень универсальности ‒ способности РСКН продолжать свое функционирование при смене целей задания или способов их достижения, что по предварительным оценкам позволит повысить срок жизненного цикла РСКН в некоторых задачах применения на 15-20%.
    Реализация проекта будет способствовать повышению эффективности использования РСКН и, как следствие, сокращению стоимости осуществления космических миссий.


    Результаты 5-го этапа

    Соглашение № 14.574.21.0102 «Разработка технологий дистанционной модификации интеллекта для повышения живучести робототехнических средств космического назначения и обеспечения продолжения их функционирования при изменениях миссий на примере мобильного робота-исследователя ТУРИСТ, созданного в рамках исследовательской программы МАРС-500»

    ФЦП: «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»
    Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.574.21.0102
    Тема: «Разработка технологий дистанционной модификации интеллекта для повышения живучести робототехнических средств космического назначения и обеспечения продолжения их функционирования при изменениях миссий на примере мобильного робота-исследователя ТУРИСТ, созданного в рамках исследовательской программы МАРС-500»
    Приоритетное направление: Транспортные и космические системы (ТС)
    Критическая технология: Технологии создания ракетно-космической и транспортной техники нового поколения
    Период выполнения: 08.09.2014 - 31.12.2016
    Научный руководитель проекта: профессор, доктор технических наук, Ивченко Валерий Дмитриевич

    1. Цель проекта
    Реализация проекта направлена на решение проблемы дистанционной модификации интеллекта для повышения живучести робототехнических средств космического назначения (РСКН) и обеспечения продолжения их функционирования при изменениях миссий.
    Целями реализованного проекта являлись:
    − разработка научно-технических решений в области робототехнических систем и технологий в составе орбитальных космических аппаратов и напланетных (Луна, Марс) комплексов с целью освобождения космонавтов (астронавтов) от рутинных операций и операций, связанных с повышенным риском;
    − повышение живучести робототехнических средств космического назначения и обеспечение продолжения их функционирования при изменении миссий за счет разработки технологий дистанционной модификации интеллекта.
    Реализованный проект позволит повысить живучесть и автономность робототехнических средств космического назначения за счет использования технологий дистанционной модификации интеллекта на основе реконфигурирования аппаратного обеспечения, реализованного на базе ПЛИС.

    2. Основные результаты проекта
    Сформулированы требования к аппаратно-программному обеспечению технологий дистанционной модификации интеллекта, требования к порядку функционирования и характеристикам контроллера реконфигурации и требования к аппаратно-реконфигурируемому цифровому модулю интеллектуального управления мобильными робототехническими средствами космического назначения (РСКН), в совокупности составляющие теоретический базис для технической реализации технологий дистанционной модификации интеллекта для повышения живучести РСКН и обеспечения продолжения их функционирования при изменениях целей миссий и способов их достижения. На основе разработанных требований предложены алгоритмы реконфигурирования аппаратного обеспечения интеллектуального управления мобильными РСКН, обеспечивающие надежную дистанционную модификацию интеллекта в реальном масштабе времени, и функциональная структура аппаратно-реконфигурируемого цифрового модуля интеллектуального управления мобильными РСКН. Разработаны структуры контроллера реконфигурации, осуществляющего нейросетевую классификацию неисправностей, возникающих в процессе дистанционной модификации интеллекта. В соответствии с разработанными структурами реализовано программно-алгоритмическое обеспечение контроллера реконфигурации, включая алгоритмы и программный комплекс нейросетевой классификации неисправностей. Разработаны программа и методики экспериментальных исследований программного комплекса нейросетевой классификации неисправностей, возникающих в процессе дистанционной модификации интеллекта мобильных робототехнических средств космического назначения, а также программный комплекс для проведения экспериментальных исследований. Проведены экспериментальные исследования программного комплекса нейросетевой классификации неисправностей, по результатам которых выполнена доработка алгоритмов нейростетвой классификации, функциональной структуры и временных диаграмм работы аппаратно-реконфигурируемого цифрового модуля интеллектуального управления мобильными РСКН и самого программного комплекса нейросетевой классификации неисправностей, возникающих в процессе дистанционной модификации интеллекта мобильных робототехнических средств космического назначения, с целью повышения достоверности классификации. Выполнена технико-экономическая оценка полученных результатов и их сравнение с современным научным уровнем. Разработаны рекомендации и предложения индустриальному партнеру по дальнейшему использованию полученных результатов. Разработан проект технического задания на проведение ОКР по созданию экспериментального образца аппаратно-реконфигурируемого цифрового модуля интеллектуального управления мобильными роботами космического назначения.
    Разработанный аппаратно-реконфигурируемый цифровой модуль интеллектуального управления мобильными РСКН предназначен для управления оборудованием стратегического, тактического и приводного уровней, обеспечения взаимодействия между ними, а также содержит контроллер реконфигурации. Надежность реконфигурирования обеспечивается за счет использования многодоменной архитектуры и контроллера реконфигурации, осуществляющего выполнение процедур самопроверки и самотестирования, включая нейросетевую классификацию неисправностей. Разработанные алгоритмы обработки событий на тактическом уровне и алгоритмы взаимодействия оборудования стратегического, тактического и приводного уровней обеспечивают эффективное управление мобильной РСКН, в т.ч., в составе коллектива роботов.
    Новым технологическим решением является применение технологий динамического реконфигурирования для дистанционной модификации интеллекта РСКН в процессе их автономного функционирования. Предложены новые методы обеспечения надежности реконфигурирования.
    Полученные результаты соответствуют требованиям, предъявляемым к выполняемому проекту Техническим заданием и Планом-графиком выполнения работ, что подтверждается результатами проведенных экспериментальных исследований.
    Проведенная оценка результатов выполненных прикладных научных исследований подтвеждает их соответствие современному мировому уровню в предметной области проекта.

    3. Публикации по теме проекта в индексируемых изданиях
    1) V. Ivchenko, P. Krug, E. Matyukhina, S. Pavelyev. The Mars-500 Program Space-Based Mobile Robot “Turist”. Applied Mechanics and Materials. Vols. 789-790 (2015) pp. 742-746. Doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.789-790.742. SCOPUS.
    2) Yu. Bekhtin, V. Ivchenko, P. Krug, M. Kurakov, S. Pavelyev. Interaction Of The Planetary Robots Collectives At Orientation To The Object Of Interest. International Journal of Applied Engineering Research. ISSN 0973-4562. Volume 10, Number 20 (2015). pp. 40931-40938. SCOPUS.
    3) V. Ivchenko, P. Krug, M. Kurakov, E. Matyukhina, S. Pavelyev. The Applying of the Hardware-based Reconfiguration for Autonomous Control Systems of Space Mobile Robots. Journal of Theoretical and Applied Information Technology. Vol.82. No.1. 2015. pp. 1 - 12. ISSN: 1992-8645. URL: http://www.jatit.org/volumes/Vol82No1/1Vol82No1.pdf. SCOPUS.
    4) A. Ignatov, V. Ivchenko, P. Krug, E. Matyukhina, S. Pavelyev, "The Technologies for Remote Reconfiguration of Artificial Intelligence of Robotic Systems in Case of Mission or Driving Conditions Change", Applied Mechanics and Materials, Vol. 851, pp. 477-483, 2016 doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.851.477 SCOPUS
    5) Valery Dmitrievich Ivchenko, Aleksandr Sergeyevich Ignatov, Petr Germanovich Krug, Maksim Vyacheslavovich Kurakov and Sergey Aleksandrovich Pavelyev. Study of Type I and Type II Errors Occurring in the Automatic Fault Detection after Remote Reconfiguration of FPGA of a Mobile Robot for Space Application, International Journal of Control Theory and Applications, Volume : No.9 (2016) Issue No. :30 (2016) Pages : 61-71, URL: http://serialsjournals.com/serialjournalmanager/pdf/1479808374.pdf. SCOPUS

    4. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки
    1) Свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ №2015661851 от 03.11.2015 "Программный комплекс нейросетевой классификации неисправностей, возникающих в процессе дистанционной модификации интеллекта мобильных робототехнических средств космического назначения "РСКН МИ Эррор-Детект", РФ.
    Лицензия на передачу неисключительных прав на данный РИД передана Индустриальному партнеру проекта – ООО «Центр инновационного развития МЭИ», г. Москва в рамках лицензионного договора №001 от 29.12.2016 г.
    2) Свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ №2016618417 от 28.07.2016 "Программный комплекс для экспериментального исследования нейросетевого классификатора неисправностей, возникающих в процессе дистанционной модификации интеллекта мобильных робототехнических средств космического назначения "Тест-Эррор-Детект", РФ.

    5. Назначение и область применения результатов проекта
    Полученные результаты проекта могут быть использованы в областях космических исследований и робототехники.
    Технологии модификации искусственного интеллекта робототехнических систем найдут свое применение в рамках программ Луны и Марса, в частности:
    − для подготовки и организации пилотируемых экспедиций на Луну и, в дальнейшем, на Марс с целью их глубокого изучения и поиска возможностей промышленного освоения;
    − для осуществления миссий по определению перспектив, созданию предпосылок к развитию программ освоения Луны и Марса до уровня научно-исследовательской и промышленной инфраструктуры на этих космических объектах, а в будущем и создания условий для жизнедеятельности людей.

    6. Эффекты от внедрения результатов проекта
    Применение полученных результатов проекта обеспечит:
    − высокий уровень живучести РСКН ‒ способности выполнять задания в условиях выхода из строя части механических узлов, части аппаратного либо программного обеспечения, или в условиях не предусмотренных ранее изменений параметров внешней среды;
    − высокий уровень универсальности ‒ способности РСКН продолжать свое функционирование при смене целей задания или способов их достижения, что по предварительным оценкам позволит повысить срок жизненного цикла РСКН в некоторых задачах применения на 15-20%. Реализация проекта будет способствовать повышению эффективности использования РСКН и, как следствие, сокращению стоимости осуществления космических миссий.
    7. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

    Результаты, полученные в рамках выполнения проекта, будут использованы в дальнейших ОКР и ОТР, в том числе, при создании программного обеспечения модифицируемого искусственного интеллекта робота-исследователя «ТУРИСТ».
  9. Разработка и практическая реализация новых подходов к диагностике и совершенствованию аппаратов магнитофореза, создание приоритетных образцов аппаратов лабораторного и промышленного назначения
  10. Реология анизотропной жидкости при сильных пространственных ограничениях
  11. Ситуационная методология моделирования, анализа и принятия решений в задачах автоматизации и интеллектуализации эргатехнических систем управления подвижными объектами
  12. Спектральные задачи для некоторых классов обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений математической физики
  13. Взаимодействие аморфного фуллерита с металлическими сплавами
  14. Кусочно-линейная топология и соотношения в грассмановых алгебрах
  15. Подготовка высококвалифицированных специалистов в области информационной безопасности критически важных объектов
  16. Светоиндуцированная динамика субмикронных приповерхностных слоев нематических жидких кристаллов в присутствии магнитного поля
  17. Совершенствование механизма формирования и функционирования крупных нефинансовых корпораций
  18. Анализ чувствительности результатов деятельности машиностроения к изменению производственных факторов
  19. Разработка нанокаталитической технологии получения эпоксисоединений из биоспиртов для производства полимерных функциональных материалов
  20. Новые мотивы в синтезе гетероциклических семикарбазидов и тиосемикарбазидов
    Результаты выполнения проектной части государственного задания в сфере научной деятельности 1В-17-329 (4.1849.2014/K) “Новые мотивы в синтезе гетероциклических семикарбазидов и тиосемикарбазидов”, Руководитель: проф., д.х.н. Шуталев А.Д., тел. 8(495) 246-0555 добав. 910, e-mail: adshu@mail.ru

    На основе легкодоступных непредельных кетонов и альдегидов разработана новая общая методология синтеза редких гетероциклических соединений класса 2,4,5,6-тетрагидро-3H-1,2,4-триазепин-3-тионов и их 3-оксо-аналогов. Эта методология включает:
    • синтез бета-изотиоцианатокетонов и –альдегидов. Разработаны два подхода к этим соединениям, один из которых основан на реакции непредельных кетонов или бета-алкоксикетонов с тиоциановой кислоты, другой – на реакции непредельных кетонов с азидоводородной кислотой с последующей обработкой полученных бета-азидокетонов трифенилфосфином в присутствии сероуглерода.
    • реакцию полученных бета-изотиоцианатокетонов, содержащих алкильный заместитель у карбонильного атома углерода, с гидразином с образованием разнообразных 3-амино-4-гидроксигексагидропиримидин-2-тионов.
    • не имеющее аналогий в мировой литературе катализируемое основаниями превращение 3-амино-4-гидроксигексагидропиримидин-2-тионов в 2,4,5,6-тетрагидро-3H-1,2,4-триазепин-3-тионы, протекающее с расширением цикла.
    • реакцию бета-изотиоцианатокетонов, содержащих арильный заместитель у карбонильного атома углерода, с избытком гидразина с образованием гидразонов 4-(гамма-оксоалкил)тиосемикарбазонов.
    • кислотно-катализируемое превращение гидразонов 4-(гамма-оксоалкил)-тиосемикарбазонов в 2,4,5,6-тетрагидро-3H-1,2,4-триазепин-3-тионы. – окисление синтезированных 2,4,5,6-тетрагидро-3H-1,2,4-триазепин-3-тионы в 2,4,5,6-тетрагидро-3H-1,2,4-триазепин-3-оны, протекающее под действием перекиси водорода в щелочной среде.
    • восстановление полученных 2,4,5,6-тетрагидро-3H-1,2,4-триазепин-3-тионов и их 3-оксо аналогов натрийборгидридом в присутствии карбоновых кислот с образованием соответствующих 1-алкилзамещенных 1,2,4-триазепам-3-тионов(онов) – аналогов ингибиторов ВИЧ протеазы.

    В рамках этой темы закончена диссертационная работа на соискание научной степени доктора химических наук ведущим научным сотрудником, работающим по этой теме, к.х.н. Фесенко А.А. Работа прошла предзащиту на кафедре органической химии 10 декабря 2015 года (протокол № 5).

    Заключение кафедры органической химии по работе Фесенко А.А.
  21. Создание технологической базы импортозамещающего производства ионообменных смол для водоочистки, в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций, и гидрометаллургии редких, благородных и других металлов
  22. Соглашение № 14.577.21.0177 «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы»
    В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27 октября 2015 г. № 14.577.21.0177 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 27 октября 2015 г. по 31 декабря 2015 г. выполнялись следующие работы:

    1. Работы, выполняемые за счет средств субсидии:
    Промежуточный отчет о ПНИЭР;
    Отчет о патентных исследованиях.

    2. Работы, выполняемые за счет привлеченных средств:
    Промежуточный отчет о ПНИЭР (разделы 6-8).

    При этом были получены следующие результаты:
    - проведен обзор и анализ современной научно-технической , нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР;
    - проведено патентное исследование по ГОСТ Р 15.011-96;
    - проведено обоснование выбора направления исследований;
    - проведены исследование, обоснование и выбор методов и средств решения поставленных задач;
    - проведена сравнительная оценка вариантов возможных решений исследуемой проблемы с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по аналогичной тематике;
    - исследованы варианты конструкции и топологии алмазной микроэлектромеханической системы для емкостного и индуктивного типов алмазного ПП;
    - исследованы влияния воздействующих факторов на характеристики алмазного ПП;
    - разработаны схемотехнические и конструктивные решения алмазных ПП, выбор полимерных и других материалов, обеспечивающих предъявляемые к аппаратуре требования.
    Аналитический обзор показал, что современными тенденциями развития нового поколения преобразователей параметров давления с токовым выходом, является их разработка на основе алмазных микроэлектромеханических систем (МЭМС) с использованием емкостного эффекта, это позволяет говорить о тенденциях по использованию преобразователей параметров давления с токовым выходом для перспективных типов космических аппаратов, информационных и автоматизированных систем управления транспортными и космическими системами.

    Установлено, что в качестве чувствительного элемента датчика давления целесообразно использовать МЭМС с мембраной из алмазной пленки, позволяющей обеспечить конструктивную реализацию датчиков давления, имеющих широкий диапазон измерения давления и обеспечивающей стабильную работу датчиков в различных, в том числе и агрессивных средах.

    В качестве измерительной цепи емкостных первичных преобразователей целесообразно использовать схемы с преобразованием емкости в частотно-временные сигналы.

    В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27 октября 2015 г. № 14.577.21.0177 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01 января 2016 г. по 31 декабря 2016 г. выполнялись следующие работы:
    1. Работы, выполняемые за счет средств субсидии:
    Промежуточный отчет о ПНИЭР (раздел 1-4).
    Программная документация на математическую модель в 1 экз.
    Эскизная конструкторская документация ИЛУЮ.661001. в 1 экз.;
    Акт изготовления экспериментальных образцов алмазных ПП в 1 экз.;
    Программа и методики исследовательских испытаний ЭО алмазных микроэлектромеханических систем и алмазного ПП в 1 экз.

    2. Работы, выполняемые за счет привлеченных средств:
    Промежуточный отчет о ПНИЭР (раздел 5-7).
    Технологическая документация на ЭО алмазных микроэлектромеханических систем и алмазного ПП.
    Акт изготовления экспериментальных образцов алмазных микроэлектромеханических систем и алмазных ПП.

    При этом были получены следующие результаты:
    Разработана математическая модель алмазной микроэлектромеханической системы (МЭМС), выполненная в виде исполняемого exe-файла DiaSim. Разработанная математическая модель алмазной микроэлектромеханической системы предназначена для моделирования параметров микроэлектромеханической системы с учетом зависимости от толщины и диаметра алмазной мембраны и величины измеряемого давления. Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальные образцы алмазных МЭМС и алмазных первичных преобразователей (ПП), по которой в дальнейшем ходе работы изготавливались экспериментальные образцы. Эскизная конструкторская документация выполнена с помощью программного комплекса САПР SolidWorks и системы автоматизированного проектирования «Аскон Компас». Проведена оценка элементной базы, необходимой для изготовления экспериментальных образцов алмазных ПП, показавшая, что в настоящее время для разработки и изготовления макетного образца алмазного ПП целесообразно применять специализированные микросхемы иностранного производства. Разработана технологическая документация, предназначенная для изготовления экспериментальных образцов алмазных МЭМС и алмазного ПП. Изготовлены экспериментальные образцы алмазных ПП и макетный образец модуля преобразователя информации для их отработки. 1 Проведена оценка и выбор материалов для конструктивных элементов МЭМС алмазного ПП, показано, что в качестве контактных площадок целесообразно использовать алюминий, напыленный магнетронным методом, с последующей разваркой площадок кристалла алюминиевой проволокой. В результате проведения исследования и отработки технологии применения мастик, клеев и герметиков с учетом их эксплуатационных характеристик, показано, что для изготовления МЭМС алмазного ПП целесообразно применять кремнийорганические клеи-герметики. Новизна темы заключается в разработке нового поколения преобразователей параметров давления с токовым выходом (ПД) на основе алмазных микроэлектромеханических систем (МЭМС), это позволяет говорить о тенденциях по использованию ПД для перспективных типов космических аппаратов, информационных и автоматизированных систем управления транспортными и космическими системами. Выполненные работы и полученные результаты проекта в полной мере отражают задачи, поставленные на отчетном этапе, и соответствуют Плану-графику и Техническому заданию на выполнение ПНИЭР. Оценка современного состояния решаемой научно-технической проблемы при сопоставлении с результатами аналогичных работ показывает, что алмазные датчики давления могут быть использованы для перспективных типов космических аппаратов, информационных и автоматизированных систем управления транспортными и космическими системами. Алмазные датчики могут применяться для измерения давления при воздействии повышенной температуры, ионизирующего излучения, химических агрессивных сред. Использование алмазных материалов для реализации датчиков давления открывает качественно новые возможности создания чувствительных приборов.
  23. № 14.577.21.0200 «Разработка интеллектуальных технологий для системы автоматического движения авторобота по заданному маршруту, координатам или в колонне за ведущим транспортным средством для обеспечения решения задач в условиях экстремальной и нестационарной среды, на примере отечественного грузового автомобиля марки КамАЗ»
    ФЦП: «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»
    Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.577.21.0200
    Тема: «Разработка интеллектуальных технологий для системы автоматического движения авторобота по заданному маршруту, координатам или в колонне за ведущим транспортным средством для обеспечения решения задач в условиях экстремальной и нестационарной среды, на примере отечественного грузового автомобиля марки КамАЗ»
    Приоритетное направление: Транспортные и космические системы (ТС)
    Критическая технология: Технологии информационных, управляющих, навигационных систем
    Период выполнения: 27.10.2015 - 31.12.2017
    Научный руководитель проекта: профессор, доктор технических наук, Ивченко Валерий Дмитриевич

    1. Цель проекта
    Разработка интеллектуальных технологий для системы автоматического движения авторобота по заданному маршруту, координатам или в колонне за ведущим транспортным средством для обеспечения решения задач в условиях экстремальной и нестационарной среды, на примере отечественного грузового автомобиля марки «КамАЗ», обеспечивающих:
    - отклонение дистанции авторобота до впереди идущего транспортного средства от рекомендуемой не более 5 процентов;
    - отклонение продольной оси авторобота относительно продольной оси впереди идущего транспортного средства, не более 0,1 м.

    2. Основные результаты проекта
    Произведен аналитический обзор и оценка современного научно-технического уровня в области реализации автоматического движения авторобота по заданному маршруту, координатам или в колонне за ведущим транспортным средством в условиях экстремальной и нестационарной среды. На основании проведенного обзора выбран перечень контролируемых узлов авторобота и состав измерительных данных, подлежащих получению в ходе самоконтроля и самотестирования его технического состояния. Сформулированы требования к модели управления движением авторобота, на основании которых разработаны функции и структуры системы управления движением авторобота и системы поддержки принятия решений водителем ведущего транспортного средства колонны автороботов в целом. Разработаны принципы управления движением колонны транспортных средств в условиях экстремальной и нестационарной среды, в соответствии с которыми разработан интеллектуальный метод управления движением авторобота в колонне транспортных средств. Разработана модель системы управления движением авторобота на основе разработанного интеллектуального метода, в том числе: разработаны входные и выходные лингвистические переменные модели системы управления движением авторобота и их функции принадлежности, правила логического вывода модели системы управления движением авторобота и алгоритмы функционирования системы управления движением авторобота. Разработана программная реализация модели системы управления движением авторобота. С учетом разработанной модели системы управления движением авторобота разработана имитационная модель движения роботизированной колонны транспортных средств в условиях экстремальной и нестационарной среды, в том числе: сформулирован перечень факторов экстремальной и нестационарной среды, учитываемых имитационной моделью; разработаны алгоритмы и временные диаграммы движения колонны транспортных средств в условиях экстремальной и нестационарной среды; разработана программная реализация имитационной модели движения роботизированной колонны транспортных средств в условиях экстремальной и нестационарной среды.
    В рамках разработки структуры системы управления автороботом выделены дополнительные, повышенные требования к техническим параметрам регуляторов скорости и направления движения автороботов, а именно:
    - должна поддерживаться относительно небольшая дистанция между автороботами для повышения безопасности и ограничения «длины» автопоезда; что в свою очередь, накладывает повышенные требования к точности регулирования скорости автороботов;
    - авторобот должен избирать то же направление движения, что и впереди идущий в колонне − для предотвращения «вихляния» автоколонны вследствие накопления ошибки (суммирования ошибок каждого из автороботов) при выборе направления движения, например, при выполнении колонной поворотов.
    Повышенные требования накладываются также и на систему самодиагностики и поддержки принятия решений водителем головного автомобиля в целях обеспечения отказоустойчивости и своевременного вывода неисправного авторобота из колонны с последующей эвакуацией его «своим ходом».
    Выделенные требования были учтены при разработке и программной реализации модели системы управления движением авторобота на основе интеллектуальных методов и имитационной модели движения роботизированной колонны транспортных средств в условиях экстремальной и нестационарной среды.
    Новым технологическим решением является применение интеллектуальных технологий самоконтроля и самодиагностики технического состояния авторобота в составе роботизированной автоколонны, в том числе, системы автоматического мониторинга технического состояния на основе технологий выявления причинно-следственных связей при возникновении отказов автороботов, рационального решения задачи абдукции и самообучающейся нейронной сети Хопфилда.
    Полученные результаты соответствуют требованиям, предъявляемым к выполняемому проекту Техническим заданием и Планом-графиком выполнения работ.
    Полученные результаты соответствуют мировому уровню в области технологий обеспечения автоматического движения транспортных средств по заданному маршруту, координатам или в колонне.

    3. Публикации по теме проекта в индексируемых изданиях
    1) Dmitry Akimov, Valery Ivchenko, Petr Krug, Tatyana Morozova, Andrey Ostroukh, Ildar Sadykov. The Simulation Model of Autonomous Truck Caravan Movement in Terms of an Extreme and Non-Stationary Environment, International Journal of Applied Engineering Research ISSN 0973-4562 Volume 11, Number 9 (2016) pp 6435-6440 URL: https://www.ripublication.com/ijaer16/ijaerv11n9_62.pdf. SCOPUS
    2) A. Ignatov, V. Ivchenko, P. Krug, E. Matyukhina, T. Morozova, "The Smart Technologies for Movement of the Robotic Truck Caravan", Applied Mechanics and Materials, Vol. 851, pp. 470-476, 2016 doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.851.470 SCOPUS

    4. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2016618421 от 28.07.2016 "Программное обеспечение имитационной модели движения роботизированной колонны транспортных средств в условиях экстремальной и нестационарной среды "Робот-Груз", РФ

    5. Назначение и область применения результатов проекта
    Экономически важной задачей, решаемой государствами, которые располагаются на достаточно большой территории, такими как Россия, Китай, США, Бразилия и рядом других, является задача снижения логистических и транспортных расходов, связанных с перевозкой грузов, в том числе, по собственной территории: товаров массового потребления, комплектующих, сырья, продуктов питания и др.
    Разрабатываемые технологии направлены на снижение в среднесрочной перспективе себестоимости перевозок грузов автомобильным транспортом и удельного веса транспортных расходов в итоговой стоимости перевозимых грузов: как товаров для населения, так и грузов, необходимых для реализации крупных государственных и корпоративных проектов, других задач.
    В настоящее время активно ведется разработка автотранспортных средств с режимами дистанционного и автономного управления, однако, специфика российских автомобильных дорог такова, что появление на дорогах грузового автотранспорта без водителя представляется весьма далекой перспективой. Существенно проще в реализации (но, при этом, не менее рентабельна) концепция создания роботизированных автопоездов, состоящих из головного автомобиля с водителем и беспилотных грузовых автомобилей (автороботов), осуществляющих движение в караване в след за ним.
    Разрабатываемые интеллектуальные технологии предназначены для систем управления автоматическим движением автомобилей, которые позволят формировать и сопровождать по маршруту автомобильные колонны (караваны), состоящие из головного «пилотируемого» грузового автомобиля и, следующей за ним в нематериальной связке, колонны «беспилотных» грузовых автомобилей (автороботов), общее количество которых в колонне сможет достигать нескольких десятков.

    6. Эффекты от внедрения результатов проекта
    В настоящее время, железнодорожные перевозки грузов являются наиболее рентабельными на территории Российской Федерации. В то же время, следует отметить, что общая протяженность автомобильных дорог, а также разветвленность сети автомобильных дорог в регионах в десятки и сотни раз больше, чем соответствующие протяженность и сеть железных. Этот факт позволяет сделать вывод о том, что снижение себестоимости перевозок грузов автомобильным транспортом в среднесрочной перспективе позволит существенным образом снижать логистические и транспортные расходы при перевозке грузов как в пределах регионов, так и на дальние расстояния.
    Экономический эффект от реализации предлагаемой концепции создания роботизированных автопоездов представляется сопоставимым с экономическим эффектом от использования самостоятельно передвигающихся "беспилотников", а сроки массового внедрения можно оценивать, как меньшие на 15-20 лет.

    7. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта
    На базе разработанных интеллектуальных технологий предполагается создание и выпуск индустриальным партнером бортовых систем для отечественного грузового автомобиля марки «КамАЗ», обеспечивающих управление движением авторобота в колонне транспортных средств, и систем поддержки принятия решений водителем ведущего транспортного средства колонны автороботов в целом.
  24. № 14.577.21.0236 «Развитие интеллектуальных технологий обеспечения безопасного функционирования потенциально-опасных энергетических и промышленных объектов на примере создания системы мониторинга турбогенераторов тепловых электрических станций на основе нейросетевой классификации спектрограмм вибрационных измерений» в рамках ФЦП Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы.
    ФЦП: «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»
    Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.577.21.0236
    Тема: «Развитие интеллектуальных технологий обеспечения безопасного функционирования потенциально-опасных энергетических и промышленных объектов на примере создания системы мониторинга турбогенераторов тепловых электрических станций на основе нейросетевой классификации спектрограмм вибрационных измерений»
    Приоритетное направление: Информационно-телекоммуникационные системы (ИТ)
    Критическая технология: Технологии информационных, управляющих, навигационных систем; Технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера
    Период выполнения: 03.10.2016 - 31.12.2018
    Научный руководитель проекта: профессор, доктор технических наук, Ивченко Валерий Дмитриевич

    1. Цель проекта
    Целью выполнения проекта является разработка комплекса научно-технических решений для создания интеллектуальной системы на основе нейросетевой классификации спектрограмм виброизмерений, позволяющей осуществлять мониторинг состояния турбогенераторов тепловых электростанций (ТЭC) в автоматическом режиме и своевременно оповещать персонал ТЭC о появлении признаков предаварийных ситуаций, а также о характере возникших неисправностей.

    2. Основные результаты проекта
    Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы в области мониторинга состояния турбогенераторов тепловых электростанций, а также сравнительный анализ методов и средств мониторинга состояния турбогенераторов ТЭС, на основании которых выполнено обоснование выбора направления исследований, разработаны требования к интеллектуальной системе мониторинга вибросостояния турбогенераторов тепловых электростанций на основе нейросетевой классификации спектрограмм виброизмерений, выбраны и обоснованы перечни контролируемых параметров и вибродатчиков, необходимых для осуществления мониторинга турбогенераторов тепловых электрических станций. В соответствии с предъявленными требованиями разработана методика осуществления мониторинга состояния турбогенераторов в автоматическом режиме для своевременного оповещения персонала ТЭC о появлении признаков предаварийных ситуаций, а также о характере неисправностей. Разработаны принципы создания интеллектуальной системы на основе нейросетевой классификации спектрограмм виброизмерений, позволяющей осуществлять мониторинг состояния турбогенераторов ТЭC в автоматическом режиме и своевременно оповещать персонал ТЭC о появлении признаков предаварийных ситуаций, а также о характере возникших неисправностей. Разработаны функции и структура интеллектуальной системы мониторинга состояния турбогенераторов ТЭС на основе нейросетевой классификации спектрограмм виброизмерений. Проведены патентные исследования.
    Новым технологическим решением является использование технологий нейросетевой классификации спектрограмм виброизмерений, позволяющей проанализировать скрытую информацию, упреждающую текущее развитие дефекта, недоступную при работе с результатами прямого измерения вибрационных параметров.
    Полученные результаты соответствуют требованиям, предъявляемым к выполняемому проекту Техническим заданием и Планом-графиком выполнения работ.
    Полученные результаты соответствуют мировому уровню в области технологий автоматического мониторинга технического состояния турбогенераторов тепловых электростанций, что подтверждается проведенным анализом современной научно-технической, нормативной, методической литературы и патентными исследованиями.

    3. Публикации по теме проекта в индексируемых изданиях
    Публикаций по теме проекта за отчетный период издано не было.

    4. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки
    Охраноспособные РИД за отчетный период созданы не были.

    5. Назначение и область применения результатов проекта
    Данное направление исследований связано с дальнейшей автоматизацией на потенциально-опасных энергетических объектах, снижением риска аварий, повышением безопасности, производительности труда, сокращением затрат на ремонт и замену оборудования за счет своевременного обнаружения признаков предаварийных состояний оборудования.
    В настоящее время в условиях оптимизации компаниями численности персонала, в штате потенциально-опасных энергетических предприятий преобладают "эксплуатационщики", в то время как крайне редко сохраняются квалифицированные аналитики-эксперты, способные анализировать и интерпретировать измерительные данные о техническом состоянии оборудования в режиме постоянного наблюдения. Работы по данной тематике были интенсифицированы энергетиками после крупной аварии на Саяно-Шушенской ГРЭС, которая произошла в результате стечения целого ряда факторов, важным из которых являлся недостаточный контроль за вибросостоянием. Вследствие сильной вибрации (гидроагрегат №2 работал с превышением уровня одних только радиальных вибраций примерно в 4,5 раза) гидроагрегат, фактически, "выскочил" из креплений и произвел масштабные разрушения.
    В этих условиях актуальным является разработка и применение интеллектуальных систем для мониторинга спектрограмм виброизмерений турбогенераторов тепловых электростанций. Предлагаемая система способна осуществлять мониторинг состояния генераторов в автоматическом режиме в реальном масштабе времени и своевременно обнаруживать и оповещать персонал станций о возникновении признаков предаварийной ситуации, а также характере возможных неисправностей, за счет использования интеллектуальных технологий интерпретации измерительных данных о техническом состоянии оборудования на основе нейросетевой классификации спектрограмм виброизмерений.

    6. Эффекты от внедрения результатов проекта
    В результате выполнения проекта будут разработаны интеллектуальные технологии интерпретации измерительных данных о техническом состоянии оборудования, способные существенным образом снижать риски аварий, повышать безопасность, надежность и эффективность функционирования потенциально-опасных энергетических и промышленных объектов за счет своевременного, в реальном масштабе времени обнаружения признаков возникновения предаварийных ситуаций и предложения персоналу программы действий на основе автоматической классификации причин возникновения предаварийных ситуаций.
    Внедрение результатов проекта будет способствовать повышению безопасности функционирования потенциально-опасных энергетических и промышленных объектов, в частности, турбогенераторов тепловых электрических станций. Прогнозирование развития технического состояния объекта мониторинга также позволит оптимизировать расходы на периодический ремонт и обслуживание оборудования.

    7. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта
    Предполагается внедрение интеллектуальных систем мониторинга состояния турбогенераторов на существующих и строящихся тепловых электростанциях.
  25. №14.583.21.0058 "Жидкие кристаллы в фотонике" в рамках ФЦП Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы.
    Федеральная целевая программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы"
    Программное мероприятие 2.1 Проведение исследований в рамках международного многостороннего и двустороннего сотрудничества.
    Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.583.21.0058
    Тема: «Жидкие кристаллы в фотонике»
    Приоритетное направление: Информационно-телекоммуникационные системы (ИТ)
    Критическая технология: Технологии информационных, управляющих, навигационных систем
    Период выполнения: 28.07.2016 - 31.12.2018
    Получатель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет"
    Иностранный партнер: Департамент электронной и компьютерной инженерии Гонконгского университета науки и технологии
    Ключевые слова: фотоника, оптоволоконные системы, технология оптической перезаписи, фазовая модуляция, нематические и сегнетоэлектрические жидкие кристаллы

    Цель проекта
    Проект направлен на решение проблемы, связанной с управлением оптическими свойствами жидких кристаллов (ЖК) за счёт изменения их структуры под действием микро (нано)структурированных фотоуправляемых поверхностей различной топологии в условиях пространственных ограничений, присущих различным элементам управления световыми потоками в оптоволоконных линиях связи, а также под действием электрических полей, что необходимо для создания высокоэффективных устройств фотоники, в том числе затворов и 2пи- модуляторов. Данное исследование проводится в рамках выполнения совместного научно-исследовательского проекта с иностранным партнером - Департаментом электронной и компьютерной инженерии Гонконгского университета науки и технологии (The Department of Electronic and Computer Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology), Китай, под руководством Владимира Чигринова (Vladimir Chigrinov).

    Основные результаты проекта за 2106 год
    Выполненный анализ литературных источников и патентов позволил определить ведущие направления в разработке жидкокристаллических устройств фотоники и наметить пути создания новых устройств данного назначения. В частности, перспективным является использование технологии фотоориентации и новых сегнетоэлектрических материалов с улучшенными характеристиками.

    Анализ рынка устройств жидкокристаллической фотоники, применяемых в телекоммуникационных сетях, позволяет сделать вывод об инновационных перспективах исследовательских работ, направленных на создание новых ЖК устройств данного назначения.

    На основе численного решения уравнения Фоккера-Планка и компьютерного моделирования эволюции ориентационной функции распределения в слое азокрасителя, установлен физический механизм светоиндуцированного разупорядочения легкой оси жидкого кристалла. В работе использовалась диффузионная модель, сформулированная на основе среднеполевого вращательного уравнения Фоккера-Планка, для исследования и моделирования переориентации оси легкого ориентирования на фотоориентированной пленке азокрасителя. Моделирование на основе численного решения уравнения Фоккера-Планка показало, что эффект промежуточного разупорядочения распределения легкой оси зависит от начального распределения и присутствует лишь при достаточно малом значении ориентационного параметра порядка. Данный результат получен впервые и не имеет аналогов в существующей литературе.

    Полученные экспериментальные зависимости показывают, что исходное угловое распределение оси легкого ориентирования зависит от дозы первичного УФ облучения и его дисперсия (степени разупорядоченности) и уменьшается с ее увеличением. Облучение слабоупорядоченной области ячейки линейно поляризованным УФ светом приводит к появлению мозаичной спеклоподобной структуры с темными и светлыми областями, что отражает сильное локальное разупорядочение оси легкого ориентирования НЖК на фотоориентированной подложке на промежуточном этапе переориентации. Дальнейшее облучение подавляет разупорядочение и делает распределение более острым с максимумом близким к состоянию фотонасыщения. Детальное понимание физики процесса переориентации ЖК на фотоориентируемой поверхности является исключительно важным для разработки и оптимизации работы приложений, где используется технология фотоориентации (оптическая перезапись информации, дизайн поляризационных дифракционных решеток и оптических элементов для генерации световых волн с нетривиальной пространственной структурой).

    В результате исследований, выполненных иностранным партнером, предложены жидкокристаллические сегнетоэлектрические смесевые материалы с увеличенным значением коэффициента ориентационного эффекта Керра. Намечены пути оптимизации параметров смесей СЖК в дальнейшем.

    При синтезе смесевых ферроэлектрических материалов использовались фторированные производные терфенилдикарбоновой кислоты. Данные соединения, будучи немезогенными сами по себе, в смесях с ахиральными смектиками С обеспечивают возникновение смектической С* фазы, с субволновым шагом спирали (150 - 200 нм). Это приводит к тому, что геликоид в отсутствие электрического поля эквивалентен одноосному эллипсоиду эффективных показателей преломления, а дифракция, рассеяние и вращение плоскости поляризации света не наблюдаются. При подаче управляющего поля наблюдаются квадратичные по напряженности поля изменения оптических характеристик (ориентационный эффект Керра). Показано, что увеличение константы Керра, определяющей эффективность работы электрооптических устройств на основе сегнетоэлектрических жидких кристаллов, возможно за счет оптимального подбора компонент смесевого материала. Проведенные экспериментальные исследования сегнетоэлектрических материалов показали, что для получения фазовой модуляции света в килогерцовом диапазоне частот необходимо использовать знакопеременное напряжение, плавно перестраиваемая амплитуда которого варьировалась от нуля до ±60 Вольт. Понижение управляющего напряжения может быть достигнуто на следующих стадиях проекта.

    Установлены значения толщин слоя жидкокристаллического сегнетоэлектрика (более 40 мкм) и диапазон амплитуд управляющего напряжения (0…±60 В), обеспечивающие диапазон фазового сдвига от 0 до 2 пи, необходимый для создания быстродействующего ЖК модулятора килогерцового диапазона частот.

    Поставленные на первом этапе задачи решены полностью. Материалы численного решения уравнения Фоккера-Планка и компьютерного моделирования эволюции ориентационной функции распределения в слое азокрасителя будут опубликованы в виде статьи в 2017 году.

    В результате исследований, выполненных иностранным партнером, предложены жидкокристаллические сегнетоэлектрические смесевые материалы с увеличенным значением коэффициента ориентационного эффекта Керра. Намечены пути оптимизации параметров смесей СЖК в дальнейшем

    При синтезе смесевых ферроэлектрических материалов использовались фторированные производные терфенилдикарбоновой кислоты. Данные соединения, будучи немезогенными сами по себе, в смесях с ахиральными смектиками С обеспечивают возникновение смектической С* фазы, с субволновым шагом спирали (150 - 200 нм). Это приводит к тому, что геликоид в отсутствие электрического поля эквивалентен одноосному эллипсоиду эффективных показателей преломления, а дифракция, рассеяние и вращение плоскости поляризации света не наблюдаются. При подаче управляющего поля наблюдаются квадратичные по напряженности поля изменения оптических характеристик (ориентационный эффект Керра). Показано, что увеличение константы Керра, определяющей эффективность работы электрооптических устройств на основе сегнетоэлектрических жидких кристаллов, возможно за счет оптимального подбора компонент смесевого материала. Проведенные экспериментальные исследования сегнетоэлектрических материалов показали, что для получения фазовой модуляции света в килогерцовом диапазоне частот необходимо использовать знакопеременное напряжение, плавно перестраиваемая амплитуда которого варьировалась от нуля до ±60 Вольт. Понижение управляющего напряжения может быть достигнуто на следующих стадиях проекта.

    Установлены значения толщин слоя жидкокристаллического сегнетоэлектрика (более 40 мкм) и диапазон амплитуд управляющего напряжения (0…±60 В), обеспечивающие диапазон фазового сдвига от 0 до 2 пи, необходимый для создания быстродействующего ЖК модулятора килогерцового диапазона частот.

    Поставленные на первом этапе задачи решены полностью. Материалы численного решения уравнения Фоккера-Планка и компьютерного моделирования эволюции ориентационной функции распределения в слое азокрасителя будут опубликованы в виде статьи в 2017 году.

    Назначение и область применения результатов проекта
    Элементы волоконно-оптических систем связи, созданные на основе фотоориентируемых ЖК ячеек, позволят выпускать переключатели, фильтры, аттенюаторы, эквалайзеры, контроллеры поляризации, дефлекторы и другие волоконно-оптические компоненты.
    Такие устройства демонстрируют определенные преимущества по сравнению с MEM переключателями, обычно используемыми для тех же целей, такие как: (i) быстрые времена переключения ; (ii) низкие уровни управляющего напряжения и потребляемой мощности; (iii) повышенные надежность и большее время работы. Однако следует избегать зависимости времени отклика от длина волны и температурного дрейфа характеристик ЖК переключателей. Авторы проекта обнаружили несколько электрооптических режимов в ЖК, которые могут быть использованы при разработке ЖК-переключателей и модуляторов для волоконно-оптических сетей.
  26. 14.580.21.0008 «Разработка информационно-программных средств для автоматизации управления высокотехнологичным оборудованием в условиях цифрового машиностроительного производства»
    ФЦП: «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»
    Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.580.21.0008
    Тема: «Разработка информационно-программных средств для автоматизации управления высокотехнологичным оборудованием в условиях цифрового машиностроительного производства»
    Приоритетное направление: Информационно-телекоммуникационные системы (ИТ)
    Критическая технология: Технологии информационных, управляющих, навигационных систем. Технологии и программное обеспечение распределенных и высокопроизводительных вычислительных систем а
    Период выполнения: 20.05.2016 - 31.12.2018

    1. Цель проекта

    Проблемой, на решение которой направлен реализуемый проект является повышение уровня технологий и программного обеспечения распределенных и высокопроизводительных вычислительных систем. Целью проекта является создание комплекса информационно-программных средств, обеспечивающих автоматизацию управления высокотехнологичным оборудованием с числовым программным управлением, включая обрабатывающие центры, технологические участки на их основе, роботы и роботизированные комплексы, поточные линии различного назначения, автоматизированные склады, средства транспортировки заготовок и изготовленных деталей, используемого инструмента и технологической оснастки, автоматизированные средства контроля качества выпускаемой продукции; разработка средств защиты информации нового поколения, обеспечивающих необходимый уровень защиты информации в контурах, работающих в режиме реального времени.

    2. Основные результаты проекта

    Предложено определение цифрового машиностроительного производства, разработана классификация, выбраны и обоснованы основные принципы взаимодействия и структура систем Комплекса. Сформулированы задачи диспетчеризации и мониторинга, предложены алгоритмы их решения, в том числе задач расписания; разработаны критерии и параметры оценки состояния оборудования. Созданная научно-техническая продукция в виде предложенных алгоритмических решений может быть использована при разработке аппаратных и программных средств Комплекса. Основные полученные решения обладают новизной и находятся в стадии оформления РИД. Полученные результаты полностью соответствуют исходному ТЗ на выполняемый проект. При разработке проекта были учтены лучшие мировые достижения в области цифрового машиностроительного производства и предложены новые решения, позволяющие устранить недостатки известных технических решений.

    3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

    Программа для ЭВМ «Программное обеспечение для ведения журнала сбойных и аварийных сигналов системы мониторинга работы технологического оборудования», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016662149/2016619539 от 20.11.2016/08.09.2016, РФ.

    4. Назначение и область применения результатов проекта

    Возможными областями применения полученных результатов производства являются механическое, заготовительное и приборостроительное производства. Перспективами использования являются использование полученных результатов на машиностроительных предприятиях. На основе полученных результатов должны быть разработаны рекомендации по усовершенствованию автоматизации управления высокотехнологичным оборудованием, а также технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации перспективных систем управления высокотехнологичным оборудованием.

    5. Эффекты от внедрения результатов проекта

    Повышение уровня технологий и программного обеспечения распределенных и высокопроизводительных вычислительных систем, снижение количества простоев и расходов на ремонт оборудования, повышение надежности его работы, снижение брака продукции.

    6. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

    Возможные формы коммерциализации полученных результатов – внедрение разработанных программных продуктов на машиностроительных предприятиях РФ и ближнего зарубежья. Коммерциализация полученных результатов может заключаться как в продаже полного пакета программного продукта, так и его отдельных составляющих – систем диспетчеризации, мониторинга, прямого управления станками. Полученные в ходе выполнения ПНИЭР экспериментальные образцы информационно-программных средств для автоматизации управления высокотехнологичным оборудованием будут внедрены на производстве индустриального партнера ФГУП «НПО «Техномаш», ФКП "НИИ Геодезия". Данные внедрения позволят максимально приблизить полученные экспериментальные образцы к рыночному продукту, что обеспечит возможность для индустриального партнера в последующих годах 2019 – 2025 внедрять данный продукт как на своих производствах, так и реализовывать его на других машиностроительных предприятиях.

    В данное время в ожидаемом продукте заинтересованы предприятия следующих корпораций: Публичное акционерное общество «Объединенная авиастроительная корпорация» (ПАО «ОАК»). АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (ОДК). Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос». Размещение будущего продукта в отечественной инженерной программной платформе "Гербарий", разрабатываемый по заказу Фондом перспективных исследований, обеспечит широкое распространение на отечественных и зарубежных предприятиях. Доля потенциального рынка, например, для систем мониторинга станков составляет 70% от общего объема станочного парка РФ. При этом средняя стоимость продуктов для мониторинга в расчете на 1 станок с ЧПУ составляет 70…190 тыс. руб. В 2015 году фактический объем отечественного рынка систем мониторинга станков составил 150 млн. руб., потенциальный — около 1 млрд. руб.
  27. 14.577.21.0219 ФЦП: «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»
    ФЦП: «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»

    Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.577.21.0219

    Тема: «Оптические транзисторы на основе метаматериалов»

    Приоритетное направление: Индустрия наносистем

    Критическая технология: Технологии получения и обработки конструкционных материалов

    Период выполнения: 29.09.2016 - 31.12.2018

    Научный руководитель: президент МИРЭА, академик РАН, доктор физико-математических наук Сигов Александр Сергеевич

    1. Цель проекта
    ‒ разработка перспективных элементов фотоники – оптических транзисторов (ОТ) на основе метаматериалов для использования в качестве ключевых универсальных элементов логических оптических схем, включая оптические триггеры цифровых устройств, а также в качестве высокоскоростных и многофункциональных управляющих элементов для оптических датчиков, модуляторов, приёмников;
    ‒ разработка технологии изготовления ОТ, включая технологии изготовления его основных новых узлов: электрооптического, плазмонного и из метаматериала;
    ‒ разработка технологической оснастки, необходимой для изготовления ОТ.

    2. Основные результаты проекта за 2016 год
    Выполнены работы первого этапа ПНИЭР «Обоснование и выбор направления исследований. Теоретические и экспериментальные исследования оптических транзисторов»:
    - создание оптических элементов квантовых компьютеров, значительно превосходящих по рабочим характеристикам современные полупроводниковые компьютеры;
    - создание впервые в мире опытных образцов ОТ на основе метаматериалов и исследование их рабочих характеристик;
    - опытная технология изготовления ОТ на основе метаматериалов;
    - экспериментальное технологическое оборудование для изготовления ОТ в составе логических оптических элементов.

    1) Основные характеристики полученных в целом и отдельных элементов созданного научного продукта.
    В проекте разработаны конструкции ОТ, которые представляют из себя слоистые оптические среды, содержащие как изотропные, так и анизотропные пространственные наноструктуры. Предназначение изотропных нанослоёв ̶ обеспечить формирование амплитудных, фазовых и других характеристики проходящего излучения. Предназначение анизотропных нанослоёв с толщинами 10 ÷ 100 нм и относительной девиацией диэлектрической проницаемости ε не менее 0,01÷0,05 ̶ обеспечить разнонаправленный отклик проходящего излучения на воздействие управляющего излучения. Такие конструкции ОТ предполагают применение в них оптических метаматериалов, что позволит обеспечить нужную девиацию ε, значительно уменьшить оптические потери в узлах ОТ, обеспечит встраивание в ОТ фокусирующих систем на метаматериалах, что позволит решить задачу уменьшения пространственных и временных масштабов, на которых реализуется ОТ. Применение в конструкции Выполненные работы позволяют решать задачи создания ОТ по планарным технологиям с тактовыми частотами переключения, соответствующими терагерцовой области спектра (300 ГГц и выше).

    2) Оценка элементов новизны научных, технологических решений, применяемых методик и решений.
    Исследования авторов проекта показывают, что для разработки ОТ с очень высокой частотой переключения можно создать принципиально новое устройство полностью оптического переключателя, работа которого основана на возбуждении поверхностной плазмонно-поляритонной моды в тонкопленочной структуре, содержащей материалы с сильно нелинейными оптическими свойствами, причем интенсивность светового поля в ней достаточна для возникновения существенных нелинейных эффектов. Разработка теоретических и экспериментальных основ создания такого устройства, в том числе исследование структуры и динамики электромагнитного поля плазмонов–поляритонов, взаимодействия этого поля с активными и сильно нелинейными тонкоплёночными средами, исследование способов управления этим полем имеет значительную научную новизну. В проекте плазмонно-поляритонные структуры будут создаваться в виде тонких анизотропных плёнок интерференционного качества для широкого спектрального диапазона; электрооптические структуры будут создаваться в виде тонких анизотропных плёнок интерференционного качества из создаваемого полимерного электрооптического материала. Будет применён метод получения плёнок магнетронным распылением заготовок-мишеней в сочетании с воздействием на плёнку электро-полевого, ионного и лазерного ассистирования. Работы по предлагаемой к разработке технологии не имеют мировых аналогов и обладают значительной научной новизной в части выявления характера влияния указанных видов ассистирования на состав и структуру наносимых плёнок. Для повышения эффективности разработки технологии получения полимерных электрооптических плёнок магнетронным методом будет выполнено математическое моделирование нового технологического процесса. Такое моделирование обладает актуальной научной новизной, исходя из того адекватная полномасштабная математическая модель технологического процесса и эффективные алгоритмы расчётов его характеристик во многом на настоящий момент не разработаны, что приводит к значительным экспериментальным трудностям.

    3. Публикации по теме проекта в индексируемых изданиях
    Публикаций по теме проекта за отчетный период издано не было.

    4. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки
    Охраноспособные РИД за отчетный период созданы не были.

    5. Назначение и область применения результатов проекта
    Современные конструкции и технологии изготовления транзисторов ‒ основных элементов современных компьютеров, подошла к своему теоретическому пределу с точки зрения максимизации частоты переключения (~ 1ГГц). Необходим переход к новому поколению транзисторов. Создание ОТ, то есть устройства, в котором один оптический сигнал переводится в другой оптический сигнал с когерентным усилением интенсивности света, является актуальной проблемой оптоэлектроники. Решение этой проблемы позволит создавать полностью оптические системы обработки цифровой информации с тактовыми частотами переключения, соответствующих терагерцовой области спектра (300 ГГц и выше). Проектирование ОТ и его изготовление из множества оптически связанных оптических элементов по планарным технологиям на одном кристалле позволит ускорить решение важнейшей задачи настоящего времени ̶ создание базового элемента оптических вычислений. Это откроет возможность создания интегральных схем с полностью оптической обработкой информации. Кроме того, оптические транзисторы могут найти применение в качестве передающих информационных соединений между электронными устройствами, в том числе расположенных на одном чипе. Применение в конструкциях ОТ оптических метаматериалов позволит значительно уменьшить оптические потери в узлах ОТ, обеспечит встраивание в ОТ фокусирующих систем на метаматериалах, что позволит решить задачу уменьшения пространственных и временных масштабов, на которых реализуется ОТ.

    6. Эффекты от внедрения результатов проекта
    - создание оптических элементов квантовых компьютеров, значительно превосходящих по рабочим характеристикам современные полупроводниковые компьютеры, и обеспечивающих решения задач по глобальной информатизации, автоматизации и интеллектуализации современного общества, базирующиеся на новом поколении компьютеров;
    - использования ОТ в качестве ключевых универсальных элементов логических оптических схем, включая оптические триггеры цифровых устройств,
    - создание полностью оптических систем обработки цифровой информации с тактовыми частотами переключения, соответствующих терагерцовой области спектра (300 ГГц и выше)
    - использование ОТ как высокоскоростных и многофункциональных управляющих элементов для оптических датчиков, модуляторов, приёмников;
Система Orphus