Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка физических основ и отработка экспериментальных методик получения наноструктур и наноструктурирования поверхности металлов, углерода, карбидов, нитридов и окислов и диагностика наноструктурных материалов лазерным оптико-акустическим методом.

Информация отсутствует

Соисполнители

Этапы проекта

1
03.08.2007 - 31.10.2007
1. Разработана методика и создана экспериментальная установка для получения коллоидных растворов наночастиц и наноструктурированных поверхностей металлов, углерода, карбидов, нитридов и окислов на основе воздействия излучения Nd:YAG лазера с контролем параметров процесса их получения: синхронного измерения энерговклада, давления на поверхности мишени, динамики изменения оптических свойств - отражательной способности поверхности, а также ее температуры в процессе действия лазерного импульса;
2. Разработаны пьезоэлектрические датчики давления и высокоскоростной оптический пирометр, работающий с наносекундным временным разрешением;
3. Разработаны электронные схемы приема и обработки оптических и акустических сигналов для обеспечения контроля процесса получения наноматериалов;
4. Разработано соглашение между МЛЦ МГУ и малой инновационной компанией ЗАО «ОК ВИНФИН» по освоению разработанной технологии получения и диагностики наноматериалов, урегулированию прав на результаты интеллектуальной деятельности и подготовке специалистов для работы в малой инновационной компании ЗАО «ОК ВИНФИН».
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
1. В процессе выполнения данного этапа работы была разработана оптико-акустическая методика и создан макет лазерно-ультразвукового комплекса для измерения оптических, теплофизических и механических свойств наноструктур. В основе методики лежит лазерное термооптическое возбуждение звука – оптико-акустический (ОА) эффект. Частотная передаточная функция оптико-акустического преобразования несет информацию об оптических, акустических, механических и теплофизических свойствах среды. Более того, ОА эффект может быть использован для получения мощных широкополосных ультразвуковых импульсов в спектральном диапазоне от долей до сотен мегагерц, позволяя проводить широкополосную акустическую спектроскопию в реальном масштабе времени (за один лазерный импульс). Установка позволяет регистрировать временную форму широкополосных акустических импульсов с субнаносекундным временным разрешением. Предполагается, что разработанная ОА методика и экспериментальный макет ОА установки позволят диагностировать такие параметры наноструктур, как: характерный размер неоднородностей на поверхности, распределение неоднородностей по размерам, толщину пористого слоя, пористость; для коллоидных растворов – характерный размер наночастиц, их концентрацию в растворе, коэффициент поглощения света на различных длинах волн лазерного излучения в ближнем ИК диапазоне.
2. Разработана плата широкополосного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) являющегося составной частью лазерно-ультразвукового комплекса диагностики наноматериалов, обладающая следующими характеристиками: число аналоговых входов – 1; входной импеданс – 50 Ом; полоса пропускания (-3 дБ) – 0.03 – 30 МГц; объем буфера памяти – 4096 слов; разрешение – 12 бит; время преобразования – 10 нс; максимальная частота дискретизации – 100 МГц.
3. Были проведены патентные исследования по методам получения наноматериалов под действием лазерного излучения наносекундной длительности, препятствий к патентованию результатов первого этапа настоящей НИР не обнаружено;
4. Было разработано технико-экономическое обоснование (ТЭО) коммерциализации разрабатываемой технологии.
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.05.2008
В ходе проведения работ по адаптации технологии получения и диагностики наноматериалов были решены следующие задачи: предложена новая конструкция блока мишени, позволяющая перемещать область лазерного воздействия по облучаемой поверхности, с одновременным измерением давления в точке облучения; предложена усовершенствованная методика калибровки оптического пирометра с использованием второй гармоники лазерного излучения (длина волны 532 нм); предложено использование прозрачных полимерных пленок (винипроз, тефлон) для механического нагружения поверхности металла, указаны их преимущества – возможность создания управляемой разгрузки поверхности образца за счет деструктивной интерференции акустических сигналов, проведены численные оценки термодинамических параметров (давления, температуры) на облучаемой поверхности, проведены тестовые эксперименты с различными металлами.
Получены образцы коллоидных растворов наночастиц металлов золота, серебра, титана, стали, алюминия, карбида вольфрама, нитрида титана, оксида кремния, углерода, а также образцов наноструктурированных поверхностей: титана, стали, алюминия, карбида вольфрама, оксида кремния, нитрида титана, углерода. При помощи лазерно-ультразвукового диагностического комплекса были проведены измерения их механических, теплофизических и оптических свойств: измерены скорость распространения звуковых волн, коэффициент затухания ультразвука на частоте 50 МГц, коэффициенты поглощения света на длинах волн 1.06 мкм и 532 нм, определена относительная эффективность оптико-акустического преобразования, для образцов наноструктурированных поверхностей определена глубина возникающих остаточных напряжений.
Проведена сборка и отладка электронных схем приема и обработки сигналов для установки по производству наноматериалов: предусилителей широкополосных зарядовых (5 шт.), предусилителей широкополосных токовых (5 шт.), блоков вторичного питания (типа 1 – 5 шт., типа 2 - 5 шт.), сетевых адаптеров (3 шт.), формирователей импульсов (типа 1 – 5 шт., типа 2 -1 шт.), электронных схем каналов высокоскоростного оптического пирометра (5 шт.).
Разработаны организационный и учебные планы подготовки специалистов МЛЦ МГУ для малой инновационной компании ЗАО «ОК ВИНФИН» по специальностям лазерная физика (133 часа) и физика (специализация акустика, 195 часов).
Силами ЗАО «ОК ВИНФИН» проведены маркетинговые исследования рынка наноматериалов, в том числе керамических наночастиц, наночастиц металлов, наноструктурированных поверхностей металлов, нанопористых материалов. В отчете приведены данные по существующим и прогнозируемым объемам рынков указанных продуктов, области их применения и характерные особенности.
Результаты настоящего этапа будут использованы в дальнейшем при реализации передачи и внедрения научно-технической продукции в малую инновационную компанию ЗАО «ОК ВИНФИН».
Развернуть
4
01.06.2008 - 31.10.2008
В результате выполнения настоящей НИР были разработаны: (1) тех-нология получения коллоидных растворов наночастиц широкого класса ма-териалов а также получение наноструктурированных поверхностей; (2) макет экспериментальной установки для получения коллоидных растворов наноча-стиц и наноструктурированных поверхностей с использованием лазерного излучения наносекундной длительности; (3) технология диагностики меха-нических, оптических и теплофизических свойств полученных наноматериа-лов, основанная на использовании ультразвуковых импульсов наносекундной длительности, получаемых при помощи лазерного излучения (оптико-акустический эффект); (4) макет лазерно-ультразвукового комплекса диагно-стики полученных наноматериалов.
Полученные результаты полностью удовлетворяют требованиям Тех-нического задания, а также дают основания для проведения в дальнейшем опытно-конструкторских работ по настоящей тематике.
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
2013, 5 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Организация
ООО "ЭМТ"
профинансировано
Нанотехнологии и методики комплексной диагностики нанокомпозитов и наноструктур 1.Теоретические и экспериментальные исследования формирования и эволюции пористых керамических материалов в золь-гель процессах. 2.Анализ нанокомпозитов и керамических структур с иерархией пор методами атомно- силовой микроскопии. Новые аналитические возможности 3.Методика комплексного анализа структуры пористых керамических наноматериалов и релаксационных явлений в них методом сорбиметрии и спектроскопии импеданса 4.Высокоэффективные технологии в водородной энергетике 5.Формирование системы твердых растворов в системе карбида кремния – нитрид алюминия и их свойства 6.Процессы обработки подложек карбида кремния с наноструктурированной поверхностью подготовленной под эпитаксию 7.Исследование емкостного преобразования тепловой энергии в электрическую на основе сегнетоэлектрических плёнок 8.Исследование СВЧ акустических фильтров, использующих индуцированный пьезоэффект в сегнетоэлектрических пленках 9.Исследование формирователей
Продолжительность работ
2010, 3 мес.
Бюджетные средства
2,1 млн
Организация
CПбГЭТУ "ЛЭТИ"
профинансировано
Тема
Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов на основе металлов и углерода.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка физических основ новых эффективных безмасочных методов наноструктурирования поверхности сверхтвердых керамик и алмазных пленок при помощи облучения наносекундным F2-лазером.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка метода получения высокоомных слоев нитрида алюминия на карбиде кремния.
Продолжительность работ
2008, 2 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка газоанализатора для регистрации состава выдыхаемого воздуха методом оптико-акустической спектроскопии.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 28 мес.
Бюджетные средства
84 млн
Количество заявок
2
Тема
Формирование ансамблей наноструктур в акустическом поле.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
5 млн
Количество заявок
1