«Приоритет 2030»: проекты молодых ученых Московского Политеха для электромобилестроения
Из 15 проектов молодых ученых Московского Политеха, которые получили гранты имени В.Е. Фортова, большинство соответствует исследованиям «электромобилестроения». Напомним, что грантовый конкурс проводится в рамках федеральной программы «Приоритет 2030», где Московский Политех участвует со стратегическим проектом «Доступный электромобиль».
Начинаем серию публикаций о лучших научных проектах молодых ученых вуза, которые будут получать финансовую поддержку в течение года. Напомним, что в конкурсе принимают участие только сотрудники Московского политехнического университета.
Дарья Стрекалина, кандидат химических наук, зав. кафедрой физики Московского Политеха.
Проект: «Исследование свойств твердых материалов для получения деталей сложной конфигурации и поиск альтернативных решений, применимых в том числе для электромобилестроения».
«Технологии аддитивной печати из твердых сплавов (например, вольфрама) для создания деталей сложной конфигурации в России используются ограниченно, потому что это сложно и дорого, – рассказывает Дарья Стрекалина, – Наш проект нацелен на поиск задач в электромобилестроении, решение которых можно упростить и удешевить с помощью аддитивных технологий».
Планируется, что в рамках проекта будет проведен анализ систем электромобиля и выявлено, где возможно и необходимо применение деталей сложной конфигурации с повышенными свойствами. В частности, некоторые элементы двигателя могут быть заменены на детали из твердых сплавов, чтобы увеличить срок службы и уменьшить износ.
Затем грантополучатель займется исследованием свойств материала, которые необходимы для решения этой проблемы. Дарья Стрекалина уверена, что в ходе работы появится больше понимания и взаимодействия в междисциплинарной области металловедения и инженерии.
«В дальнейшем это позволит расширить проект и направить его в автомобилестроение, а также начать взаимодействие с индустриальными партнерами», – говорит она.
Дарья Стрекалина не первый год занимается исследованиями свойств материалов, в том числе созданием новых материалов с покрытиями. Один из ее проектов выполняется сейчас на средства гранта Российского научного фонда в рамках конкурса «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня». Полученные результаты планируют использовать в транспортных системах арктических регионов.
Александр Медведев, старший преподаватель Центра проектной деятельности.
Проект: «Электровеломобиль для служб доставки и проката».
На улицах крупных городов все чаще можно увидеть курьеров, доставщиков и обычных граждан на электрическом персональном транспорте – электровелосипедах и электросамокатах. Их ценят за комфорт, легкость в управлении и доступность в использовании.
Автор проекта планирует разработать электрический четырехколесный веломобиль, который будет иметь конкурентные преимущества по сравнению со стандартными электровелосипедами и больший функционал.
«Уверен, что электровеломобиль может быть востребован на рынке экспресс-доставки еды. Сейчас курьеры развозят продукты в термосумках. Электрический веломобиль заинтересует службы доставки, так как объем багажного отсека будет больше в три раза, а грузоподъемность – в пять раз. Таким образом, затраты на одну доставку могут снизиться на четверть. Кроме этого, электровеломобиль можно будет использовать в прокате – он будет удобнее и комфортнее существующих на сегодня аналогов. На нем, например, предусмотрены два крепления для установки стандартных детских велосипедных кресел. Плюс этот вид транспорта подойдет людям, которым по медицинским причинам запрещено ездить на обычных велосипедах. В электровеломобиле нагрузка на суставы и мышцы значительно снизится», – говорит Александр Медведев.
Автор планирует разработать 3D-модель и комплект конструкторской документации электровеломобиля, а также продумать решения с подсчетом моточасов и систему обслуживания веломобиля.
После этого будет изготовлен опытный образец, который пройдет опытную эксплуатацию в службе доставки или организации, занимающейся прокатом велотехники. Уже есть предварительные договоренности с заинтересованными организациями о проведении пилотных испытаний. После них станут понятны преимущества и недостатки конструкции. При положительных отзывах можно будет принимать решение о производстве небольшой партии электровеломобилей.
Марина Корячко, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики Московского Политеха.
Проект: «Анализ напряженно-деформированного состояния элементов полупроводниковых устройств при электротепловом воздействии».
Молодой ученый планирует создать методику диагностики при проектировании и оценке надежности полупроводниковых приборов при электротепловых нагрузках.
Автор проекта отмечает, что надежность эксплуатации технологического оборудования оценивают в том числе по напряженно-деформированному состоянию его элементов. Этот подход, например, активно используется в устройствах микроэлектроники. При вычислении напряженно-деформированных состояний в таких неоднородных системах применяется метод конечных элементов. Однако, проблема его применения осложняется тем, что полупроводниковые элементы (система металлизации, монокристаллы, контакты, диэлектрические пленки) являются достаточно неравновесными системами, способными вступать между собой в различные реакции на границе раздела фаз. Из-за них может активизироваться повреждение межсодинений, возникать расслоения и трещины, ускоряться деградация систем металлизации. Похожие проблемы существуют и в изделиях современной фотоэлектроники.
«Создание методики, с помощью которой можно будет оценивать напряженно-деформированное состояние элементов полупроводниковых устройств позволит выявить структурные неоднородности на границе раздела фаз, обнаружить очаги концентрации механических напряжений элементной базы, а также выявить причины их локализации. Это позволит разработать способы увеличения деградационной стойкости и надежности полупроводниковых структур при электротепловом воздействии», – рассказывает Марина Корячко.
Список проектов-победителей грантового конкурса имени В.Е. Фортова.
