Молодые ученые представят разработки, не имеющие аналогов в России
ТРИ КОМАНДЫ ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ПРИМУТ УЧАСТИЕ В КОНКУРСЕ-ВЫСТАВКЕ РАЗРАБОТОК МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ «ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ И ОПЕРЕЖАЮЩЕЕ РАЗВИТИЕ» НА ФОРУМЕ U-NOVUS. СТУДЕНТЫ И АСПИРАНТЫ ТПУ ПРОДЕМОНСТРИРУЮТ ДЕЙСТВУЮЩИЕ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ, АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СИСТЕМ НАВИГАЦИИ. РАЗРАБОТКИ МОЛОДЫХ ПОЛИТЕХНИКОВ НЕ УСТУПАЮТ, А КОЕ В ЧЕМ ДАЖЕ ПРЕВОСХОДЯТ ЗАРУБЕЖНЫЕ АНАЛОГИ. РОССИЙСКИХ ЖЕ АНАЛОГОВ ЭТИМ ТЕХНОЛОГИЯМ НЕ СУЩЕСТВУЕТ ВОВСЕ.
Усилитель света
Альтернативным источникам энергии в мире уделяется все больше внимания как недорогому и ресурсоэффективному способу получения электричества. Один из популярных видов таких источников — солнечная энергия, объем рынка в данном направлении увеличивается на 20–30 % ежегодно.
Однако существующие солнечные установки имеют два недостатка: невысокая эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую в течение дня и дороговизна солнечных элементов. Молодые ученые ТПУ предложили, как недорого и эффективно решить эту проблему, использовав солнечный трекер и акриловый концентратор для регулирования таких установок.
Трекер в течение дня поворачивает панель по направлению к Солнцу, и солнечная батарея получает больше энергии. Акриловый концентратор, как зеркало, отражает и распределяет солнечную энергию по поверхности панели так, что концентрация энергии в ней увеличивается в семь раз, это позволяет использовать в семь раз меньше панелей при той же мощности. Система ТПУ в 2–3 раза дешевле существующих аналогов как по себестоимости (простота сборки, недорогой материал), так и в эксплуатации (не требует активных систем охлаждения, точного наведения, постоянного технического обслуживания со стороны владельца).
Опытный образец энергоэффективной системы уже создан, проведены первые испытания. — В ближайшем будущем мы планируем установить нашу систему на крыше Богашевской школы (Томская область), — говорит руководитель проекта, студент Энергетического института ТПУ Александр Петрусёв.
3D-нить из мусора
С помощью действующей промышленной установки ТПУ по производству нити для 3D-принтеров можно перерабатывать бытовые пластиковые отходы. Разработка аспирантов ТПУ Дениса Берчукова и Дениса Журавлева не только решает экологические проблемы планеты, но и позволяет создавать новые материалы для аддитивных технологий, не имеющие мировых аналогов.
Установка ТПУ для производства расходных материалов для 3D-принтеров позволяет производить пластиковую нить с высокой точностью диаметра (около 20 микрон).
Отметим, что развитие аддитивных технологий во всем мире набирает сегодня все большую популярность. По прогнозам среднегодовой темп роста рынка 3D-печати к 2020 году увеличится на 23 %, что составит 8,41 миллиарда долларов США. Потребление пластиковой нити для 3D-печати в России составляет 7–10 тонн в месяц. В 2015 году предполагается рост рынка на 100 %, таким образом потребление пластиковой нити в 2015 году составит до 20 тонн в месяц.
Сегодня в России только начинают появляться предприятия, которые производят пластиковую нить. Пока же большинство потребителей приобретает ее в Китае, Европе и США по большой закупочной цене. Пластиковая нить для принтеров, производимая на установке ТПУ, по качеству не уступает, а в чем-то даже превосходит зарубежные аналоги. При этом стоимость нити из пластика гораздо ниже, а стоимость оборудования в сравнении с промышленными экструдерами в десятки раз меньше. На установке можно получать экспериментальные виды полимера для дальнейшего развития технологий 3D-печати.
Установка не имеет аналогов в России. Также в рамках проекта получены новые материалы для 3D-печати, подобных которым на рынке либо нет вовсе, либо их очень мало.
Сверхчувствительный кристалл
Поворачивая мобильный гаджет из вертикального положения в горизонтальное, мы видим, что картинка или видео на дисплее автоматически переворачиваются вместе с ним. Играя в игры, для управления которыми нужно поворачивать устройство в разные стороны, включая вибрацию на телефоне, используя GPS-навигатор, мы уже мало задумываемся о том, как это все работает.
Регулирует эти привычные для нас действия сложная система микроэлектромеханических сенсоров (МЭМС). С помощью нее мы управляем бытовыми приборами, она незаменима в автомобиле-, авиа-, судо-, ракетостроении, при создании роботов и беспилотников, бурильных головок для нефтедобычи, стабилизации оптических систем и систем управления связью, применяется в области военной обороны и так далее. Областей применения сенсорных датчиков очень много.
Механическая структура сенсоров движения выдавливается на миллиметровых кристаллах, скрепленных в единую «связку» внутри того или иного устройства. Создают такие кристаллы из особого вида кремния, который продается только за рубежом.
Для того чтобы уменьшить затраты на импорт кремниевых кристаллов, группа молодых ученых ТПУ разработала технологию, по которой МЭМС можно разместить на одном кристалле. Это позволяет не только сэкономить на покупке кремния, но и сократить производственный процесс — не нужно тратить время и силы для соединения нескольких кристаллов в одном корпусе.
Как отмечает один из авторов проекта, аспирант Института неразрушающего контроля ТПУ Евгений Барбин, разработка не имеет аналогов в России. Отечественные МЭМС-гироскопы и акселерометры уже не устраивают многих заказчиков, так как не отвечают современным требованиям по габаритам и точности, уровню энергопотребления, надежности, диапазона измерений, соотношения цены/качества. Импортные же по цене еще дороже.
Разработка молодых ученых ТПУ способна составить конкуренцию зарубежным аналогам.
Виталина Михетко