Эксπир
Регистрация / Вход

Получение оксидных наноструктур с заданными свойствами методом импульсной электроразрядной обработки жидкостей и использование их в медицине и экологии

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3050
Организация
ИЭЭ РАН
Руководитель работ
Рутберг Филипп Григорьевич
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Внебюджетные средства
0,3 млн

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Соисполнители

Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
Организация
ФГБУ "ПИЯФ"

Этапы проекта

1
22.03.2007 - 30.06.2007
На первом этапе выполняемого контракта были проведены исследования в области распределения субфракций наночастиц по размерам и определения корреляционных соотношений между параметрами наночастиц и параметрами импульсов тока, а также получены данные по способу воздействия оксидных наноструктур и ионов, генерируемых ими, на биологические объекты и структуры, проведены исследований воздействия импульсных периодических электрических разрядов на микроорганизмы, получены данные по выживанию микроорганизмов в условиях, приближенных к реальным.
Полученные данные представляют большое значение при создании новых препаратов для медицины и эффективных агентов для очистки вод от микробных загрязнений.
На основании полученных данных разрабатывается макет установки для выработки наноструктур с заданными свойствами
Развернуть
2
01.07.2007 - 31.10.2007
Проведены эксперименты для получения конкретных значений параметров генератора импульсов и установки в целом, изготовлен макет установки, проведены эксперименты и обработка полученных данных. Также сопоставлены результаты эксперимента с результатами расчетов и откорректирована техническая документация по результатам эксперимента. Проведено обобщение результатов этапов работ и сделана оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем. Были оценены возможности создания конкурентоспособной продукции и разработаны рекомендации по использованию результатов проведенных НИР и сформулированы технические требования для технического задания на ОКР.
3. Результаты.
Был изготовлен и успешно испытан макетный образец высоковольтного генератора электрических импульсов со следующим характеристиками.
Амплитуда выходных импульсов напряжения - 40 кВ;
Амплитуда тока в импульсе – 400 А;
Длительность фронта импульсов напряжения - 2 мкс;
Энергия импульсов 0,2 Дж;
Частота следования импульсов - плавно регулируемая: 0-100 Гц;
Длительность импульсов - дискретно регулируемая: 5 мкс, 7 мкс, 10 мкс;
Питание - 220В, 50 Гц.
Источник обеспечивает электроимпульсную обработку воды при расходах до 10 л/мин со средней величиной удельной концентрации оксидных наночастиц до 5 мг/л, использование которого позволило вырабатывать водные дисперсии оксидных наночастиц с заданными размерами и распределением их субфракций по размерам.
В состав генератора входит силовой высоковольтный блок на основе реверсивно включаемого динистора и повышающего импульсного трансформатора, блок управления и блок токорегулирующих индуктивностей.
При проведении предварительных испытаний макетного образца высоковольтного генератора электрических импульсов для электроразрядной обработки воды была выявлена необходимость дискретного регулирования длительности разрядных импульсов тока. Для этого был изготовлен блок выходных токоформирующих индуктивностей, что позволило регулировать длительность импульсов тока в требуемом диапазоне. Соответствующие изменения внесены в техническую документацию.
Были достигнуты заявленные в ТЗ основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели источника высоковольтных электрических импульсов: высокая производительность водных дисперсий оксидных наночастиц металлов (медь, серебро, железо, цинк, титан), а также наночастиц платины; большой ресурс работы (определяется ресурсом работы высоковольтных конденсаторов ~ 1012 импульсов) и большая длительность непрерывной работы (определяется запасом электродного материала, может составлять несколько месяцев). Вырабатываемые наночастицы оксидов металлов имеют размер от единиц до сотен нанометров и распределяются по субфракциям с соотношением размеров как 1:4:16, если принять за единицу размер наименьших наночастиц.
Эффективность источника высоковольтных электрических импульсов определяется его малым потреблением электрической энергии, т.е. высоким к.п.д. и автономностью работы в течение нескольких месяцев и высокой степенью воспроизводимости параметров электрических импульсов при фиксированных параметрах (проводимость, примеси) обрабатываемой воды.
Задача по разработке метода получения оксидных наноструктур с заданными свойствами с помощью импульсной электроразрядной обработки жидкостей была выполнена в полном объеме. С помощью разработанного макетного образца источника высоковольтных электрических импульсов могут нарабатываться оксидные наноструктуры для дальнейших исследований возможности использования их в медицине и экологии.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИНХ СО РАН
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
92 млн
Количество заявок
241
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
121
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки кристаллических материалов» (мероприятие Программы 1.3)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
106
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки полимеров и эластомеров» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
64
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 11 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
72