От экзоскелетов до сплавов для авиадвигателей: топ-5 прорывных разработок Московского Политеха
Ученые Московского Политеха ведут разработки в самых разных направлениях: от реабилитационных экзоскелетов, управляемых намерением пациента, до новых сплавов для авиадвигателей и электродов для аккумуляторов электромобилей. В числе последних проектов — многоразовый биосенсор для определения креатинина и центр контрактной сборки электроники. Ряд разработок уже прошел испытания и показал высокие результаты.
Система управления экзоскелетом, распознающая намерение двигаться
Ученые Московского Политеха разработали систему управления реабилитационным экзоскелетом, которая синхронизирует работу устройства с реальным желанием пациента начать движение. Система анализирует сразу три физиологических сигнала: электроэнцефалограмму, электромиограмму мышц ног и электродермальный ответ кожи. На основе этих данных определяется «маркер намерения движения», после чего экзоскелет переключается в один из четырех режимов ассистирования — от полностью автоматического до ручного. Испытания на 40 пациентах после ишемического инсульта показали, что в экспериментальной группе показатели по шкале баланса Берга выросли на 22 балла, тогда как в контрольной — лишь на 12. Дальнейшая работа направлена на повышение точности классификации сигналов и увеличение скорости реакции экзоскелета.
Многоразовый биосенсор для определения креатинина
В Московском Политехе создают многоразовый биосенсор для контроля креатинина — ключевого показателя работы почек. Проект поддержан грантом Российского научного фонда, руководит им доцент Александр Ким. Ученые предлагают помещать ферменты внутрь полиэлектролитных микрокапсул, что позволяет использовать один и тот же фермент десятки раз, в отличие от одноразовых тест-систем. В основе биосенсора — каскад из трех ферментов, которые последовательно расщепляют креатинин с образованием пероксида водорода, фиксируемого электродом. Разработчики рассчитывают, что устройство сохранит работоспособность не менее шести месяцев и выдержит не менее 50 циклов измерений. В перспективе такой прибор можно будет использовать дома, без визита в лабораторию.
Новые сплавы для авиадвигателей
Совместно с исследователями НИТУ МИСИС ученые Московского Политеха работают над порошковыми сплавами нового поколения на основе алюминидов титана для 3D-печати деталей авиационных и ракетных двигателей. Задача — одновременно снизить вес деталей и повысить их прочность и жаростойкость. По расчетам, плотность новых сплавов снизится до 4–4,2 г/см³, прочность превысит 1100 МПа, а рабочий диапазон температур поднимется выше 650°C. Детали при той же надежности будут весить на 10–15% меньше, что напрямую конвертируется в экономию топлива. Параметры лазерной печати для каждого состава планируется подбирать с помощью машинного обучения, что сократит число дорогостоящих натурных испытаний.
Электроды для аккумуляторов электромобилей
Московский Политех разрабатывает новые электродные материалы для литий- и натрий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов. В основе — тонкие пленки наноструктурированного оксида вольфрама, наносимые методом электрохимического осаждения. Уже полученные образцы демонстрируют удельную емкость до 630 Ф/г для суперконденсаторов и 685 мАч/г для литий-ионных аккумуляторов, что соответствует уровню лучших мировых аналогов. Гибридная система, где суперконденсатор берет на себя пиковые нагрузки, а аккумулятор обеспечивает запас хода, позволяет продлить срок службы батареи и повысить эффективность энергосистемы электромобиля. Проект выполняется при поддержке гранта конкурса имени П. Л. Капицы в рамках «Приоритет 2030».
Опытно-производственный участок сборки электронных устройств
Московский Политех создает центр контрактной разработки и сборки электронных устройств полного цикла — от технологического аудита и конструкторской документации до серийной сборки радиоэлектронных изделий. Участок оснащен автоматической оптической инспекцией, внутрисхемным и функциональным тестированием, технологиями SMD и THT. Центр станет производственной базой Передовой инженерной школы технологического лидерства ФДР, которая разрабатывает электротранспорт и беспилотные системы. Потенциальные заказчики — R&D-подразделения, стартапы и промышленные компании, которым нужны опытные партии и подготовка продукции к серийному выпуску. Параллельно центр будет готовить кадры для радиоэлектронной отрасли — операторов, технологов и инженеров качества.
