help@sochisirius.ru
1-24 июля 2022

Новые материалы

Одно из 13-ти направлений научно-технологической
проектной образовательной программы «Большие вызовы»

Информационная поддержка программы — konkurs@sochisirius.ru

Все направления программы «Большие вызовы-2022»

О направлении

Создание новых материалов определяет прогресс человеческой цивилизации на протяжении многих тысячелетий. Вся история человечества связана с разработкой и открытием новых материалов: каменный век, бронзовый век, железный век, век полимеров и наноматериалов. Но только с развитием фундаментальных наук и экспериментальной техники материаловедение из искусства превратилось в науку, значение которой возрастает с огромной скоростью. Изменения укладов жизни человечества связаны с открытием и освоением производства новых материалов.

Материалы — это ступени развития нашей цивилизации, а новые материалы это трамплин для прыжка в будущее. Разработка новых материалов одно из важнейших направлений, определяющих развитие всех отраслей промышленности, медицины и сферы услуг.

Уже в ранние исторические эпохи (в каменном, бронзовом и железном веках) появление новых материалов позволяло расширить пределы человеческих возможностей. В 21-м веке требования,  возникающие к материалам в передовых отраслях промышленности, в таких, как аэрокосмическая, автомобильная, электронная, требуют все новых и новых материалов.

Одним из направлений, которому во всех промышленно развитых странах уделяется особое внимание, являются «умные» материалы, из которых изготавливаются конструкции с адаптивно изменяющимися свойствами. Разрабатываются «умные» обшивки корпусов морских судов, самоупрочняющихся лопастей вертолетов, звукопоглощающих промышленных конструкций.

Способность получать вещества и материалы с заданными свойствами — это неотъемлемое условия развития человечества. Когда у природы не хватает «фантазии» сделать продукт с нужными качествами, человеку приходится создавать его искусственно. И эти материалы и технологии их получения предстоит разрабатывать вам в недалеком будущем.

Описание проектов

1. Электроника из органических материалов. Невозможно? Реально!
2. Наноструктуризация и исследование полученных свойств поверхности кремниевых пластин для создания нейроинтерфейса нервная ткань – микроэлектроника
3. Получение и изучение свойств биоразлагаемых пленок
4. Вторичный пластик ресурсосберегающее сырье для создания новых функциональных материалов

Описание проектов
(проекты могут быть изменены и дополнены)

 

1. Электроника из органических материалов. Невозможно? Реально!

Руководитель проекта: Аккуратов А.В.

Аннотация: Фотовольтаические технологии активно развиваются с середины XX столетия и на сегодняшний день занимают большую нишу в промышленности и в быту. Подавляющее большинство фотопреобразователей имеют в своей основе неорганические полупроводниковые материалы: кремний, арсенид галлия, теллурид кадмия и др. В начале XXI века в этой области произошли важные открытия, которые послужили импульсом для развития органической фотовольтаики и электроники, в целом. В настоящее время, эффективности солнечных батарей на основе органических материалов уже превосходят КПД аналогов на основе аморфного кремния. Одновременно с этим, они отличаются легкостью, гибкостью, растяжимостью и другими полезными эксплуатационными параметрами. 

Крайне привлекательным направлением использования органических солнечных батарей в качестве автономных источников энергии является технология «Интернет вещей», интегрирующая всевозможные электронные приложения в единую взаимосвязанную сеть. 

В рамках данного проекта мы разработаем важнейший компонент органической солнечной батареи — полимерный полупроводник р-типа и детально изучим его оптоэлектронные свойства. На следующем этапе изготовим фотоактивный композит и соберем органическую солнечную батарею, работающую от рассеянного света в помещении. Проведем оценку электрических параметров изготовленного фотопреобразователя. На финальной стадии, молодые исследователи соберут электрическую схему на основе органической солнечной батареи и продемонстрируют практический потенциал устройства для питания различных сенсоров, датчиков и др. маломощной электроники. Таким образом, участники проекта самостоятельно создадут работающий фотоэлемент, проведут интересную исследовательскую работу на стыке химии, физики, материаловедения и, в целом, приобретут ценный практический опыт в молекулярном дизайне и инженерии. 

Партнеры проекта: Акционерное общество «Группа компаний Инэнерджи», Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН

 


2. Наноструктуризация и исследование полученных свойств поверхности кремниевых пластин для создания нейроинтерфейса нервная ткань – микроэлектроника

Руководители проекта: Гостева Е.А., Илясов А.Р.

Аннотация: Исследование посвящено оценке цитотоксичности кремниевых пластин, полученных с использованием различных методов модификации их поверхностей. Актуальность этих исследований связана с предложением использовать кремниевые пластины в качестве перспективной платформы для последующей интеграции современных электронных устройств (с размером элемента ~ 7 нм) и клеток. В то же время использование биологических нейронных сетей для создания нейропроцессоров позволит значительно снизить энергопотребление и сблизить возможности искусственного интеллекта и человеческого мозга. В первую очередь необходимо сравнить цитотоксичность кремниевых пластин, полученных с использованием различных методов модификации его поверхности. При этом методы формирования структуры поверхности должны отвечать ряду требований, обеспечивающих функционирование конкретного биологического объекта, например, нейронных сетей.

Партнер проекта: Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

 


3. Получение и изучение свойств биоразлагаемых пленок

Руководитель проекта: Жмырко Е.В.

Аннотация: Работа посвящена созданию полимерных материалов без использования производственных мощностей, изучению их свойств , а также способности к разложению без причинения вреда окружающей среде. При создании пленок из природных полисахаридов использовались методы налива из водных растворов. Пленки были исследованы на деформационно-прочностные свойства и кинетику биоразложения в разных условиях.

Партнеры проекта: Общество с ограниченной ответственностью «Ульяновский центр трансфера технологий», автономная некоммерческая организация дополнительного образования «Детский технопарк «Кванториум»

 


4. Вторичный пластик – ресурсосберегающее сырье для создания новых функциональных материалов

Руководители проекта: Сорока Л.С., Троян А.А., Назарко Н.Н.

Аннотация: В настоящее время остро встает проблема утилизации полимерных отходов после истечения срока эксплуатации материалов и изделий, получаемых на их основе. Пластик принадлежит к материалам, которые практически не разлагаются со временем, а при сжигании выделяются крайне токсичные вещества. Поэтому изделия из пластика должны быть переработаны. Проблема переработки отходов полимерных материалов получает актуальность не только в связи с охраной окружающей среды, но и в связи с дефицитом полимерного сырья. Цель проекта: получение новых функциональных материалов на основе вторичных полимеров (на примере полиэтилентерефталата — ПЭТ) с использованием химического и термомеханического способов. 

Для достижения поставленной цели планируется: оценка объемов образования отходов упаковки ПЭТ в России, анализ способов переработки отходов ПЭТ и определение основных этапов переработки упаковки, определение направления использования вторичного пластика и получение новых функциональных материалов на его основе.

Партнеры проекта: публичное акционерное общество «Сибур холдинг», общество с ограниченной ответственностью «Кургантехэнерго», Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Эксперты и руководители проектов

Аккуратов
Александр Витальевич

Ведущий научный сотрудник Института проблем химической физики РАН, кандидат химических наук

Гостева
Екатерина Александровна

Доцент кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», кандидат физико-математических наук

Илясов
Артем Романович

Аспирант Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»

Жмырко
Екатерина Викторовна

Руководитель лаборатории проектного обучения Образовательного Фонда «Талант и успех»

Сорока
Людмила Станиславовна

Доцент отделения химической инженерии Инженерной школы природных ресурсов Национального исследовательского Томского политехнического университета, кандидат химических наук

Троян
Анна Алексеевна

Доцент Национального исследовательского Томского политехнического университета

Назарко
Наталья Николаевна

Инженер-химик испытательной лаборатории контроля качества воды компании «Кургантехэнерго»

Руководители направления

Иванов
Дмитрий Анатольевич

Руководитель направления «Биоматериалы» Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус», кандидат физико-математических наук

Терехова
Анастасия Юрьевна

Заместитель директора Института технологий по молодежной политике, заведующая учебной лабораторией, доцент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», методист направления «Новые материалы» проектной программы конкурса «Большие вызовы», кандидат технических наук

Подать заявку
© 2015–2024 Фонд «Талант и успех»
Нашли ошибку на сайте? Нажмите Ctrl(Cmd) + Enter. Спасибо!