В конкурсе разработок молодых учёных U-NOVUS участвуют три проекта ТУСУРа

По аналогии с 3D-принтером

Один из проектов – участников конкурса – это устройство плоттерной печати узлов радиоэлектронной аппаратуры.

«Суть проекта заключается в том, что электронные узлы и элементы будут изготавливаться путём послойного нанесения жидких материалов или, проще говоря, печати на какое-либо основание. Можно провести аналогию с 3D-принтером, только разница заключается в том, что он позволяет изготавливать конструкции, а наша разработка – печатные платы», – рассказала молодой учёный вуза Анна Здрок, представляющая проект.

На данном этапе разработка представляет собой макет, но в перспективе она сможет применяться в среднесерийном и мелкосерийном производстве. К учёным из ТУСУРа уже обращались представители различных компаний, которые хотели решить с помощью этой технологии свои задачи.

«Мы сотрудничаем с разными организациями, работаем в разного рода направлениях: от медицины до нефтяной или космической промышленности. Например, к нам обращалась исследовательская группа из Красноярска, которая занимается разработкой датчиков для диагностики рака через кровь. Целью нашего участия в их проекте было дозированное нанесение особого полимера на определённые области датчика. Таким образом, представленная разработка сыграла важную роль в этом исследовании», – пояснила Анна Здрок.

Красноярские учёные предоставили разработчикам из ТУСУРа датчик с выделенными дорожками, на которые нужно было осуществить нанесение материала в определённом объёме. Апробация этих датчиков прошла успешно, в дальнейшем исследователи из Красноярска планируют сотрудничать с томичами при производстве этих устройств.

Зарядит и велосипед и автомобиль

Электроскутеры, электровелосипеды и даже электромобили сможет зарядить совместная разработка ТУСУРа и компании «Икстроник».

«На данный момент рынок электротранспорта стремительно растёт. Основная проблема, которая пока что «тормозит» этот рост в России, – это отсутствие зарядных станций. Мы разработали универсальную зарядную станцию, которая позволит заряжать как "маленький" электротранспорт, так и "большой"», – рассказал научный руководитель проекта Семён Шкарупо.

По его словам, похожие решения существую в Европе, но томским специалистам удалось создать собственные конструкторские решения, которые позволяют заряжать транспорт быстрее и качественнее.

Зарядную станцию можно использовать как в частных целях, например, в своём гараже, так и для общественного пользования: возле кафе или на заправочной станции. Устройство представляет собой небольшую колонку, которую можно закрепить на стену или просто поставить. Создатели обещают, что такая станция выдержит и летнюю жару, и сибирские морозы. Кроме того, она полностью соответствует специальным стандартам в части класса защиты от высокого напряжения.

«Устройство находится в отключённом состоянии и включает высокое напряжение, когда уже произошло подключение к электротранспорту», – пояснил Семён Шкарупо.

Обработать необрабатываемое

Третий проект ТУСУРа, представленный на конкурс, – установка для электронно-лучевой обработки диэлектрических или непроводящих материалов, в том числе керамических и полимерных, которые широко используются в современной промышленности.

В основе установки – уникальный форвакуумный плазменный источник электронов, разработанный на кафедре физики ТУСУРа. Он позволяет обрабатывать диэлектрики электронным пучком без использования дополнительного оборудования, обеспечивающего компенсацию отрицательного поверхностного заряда, что значительно удешевляет этот процесс.

«В высоком вакууме, в котором работают стандартные источники электронов, генерирующие пучок, существуют проблемы обработки диэлектриков. Электронный пучок при попадании на диэлектрик во время обработки заряжает его поверхность, в результате чего пучок отклоняется от материала, и эффективную обработку провести невозможно. Поэтому в традиционном диапазоне давлений для обработки непроводящих материалов используются дополнительные устройства, которые обеспечивают компенсацию поверхностного заряда», – говорит один из разработчиков Андрей Казаков.

В форвакуумном диапазоне давлений, в котором работают установки учёных ТУСУРа, компенсация поверхности заряда происходит «автоматически». Поскольку в форвакууме электронный пучок генерируется и распространяется в среде с достаточно высокой концентрацией газа, происходит его ионизация и создаётся так называемая пучковая плазма. Ионы этой пучковой плазмы, а также ионы несамостоятельного разряда, возникающего при таких давлениях между отрицательно заряженной поверхностью и заземлёнными стенками вакуумной камеры, компенсирую поверхностный заряд, за счёт чего обеспечивается эффективная обработка диэлектриков без создания дополнительных условий и использования дополнительного оборудования.

Работа над этим проектом началась на кафедре физики ТУСУРа несколько лет назад. В настоящее время в университете создано несколько экспериментальных установок.

«Мы стремимся улучшить параметры установки и увеличить мощность пучков, занимаемся генерацией электронных пучков различного сечения с целью их применения для обработки прежде всего различных диэлектриков. Например, узкосфокусированные пучки используются для сварки, спекания и пайки материалов, а широкоапертурные пучки применяются в импульсном режиме для поверхностной модификации. Например, под воздействием импульсного пучка изменяется структура поверхности полимера. Это можно использовать для подготовки полимерных материалов к покраске. В обычных условиях из-за плохой смачиваемости поверхности они плохо поддаются покраске, а изменение структуры поверхности позволит легко красить данные материалы», – рассказал Андрей Казаков.

Обработка импульсным электронным пучком керамики также обеспечивает сглаживание поверхности материала, что снижает коэффициент трения. Это, к примеру, может быть использовано при производстве керамических и металлокерамических подшипников.

Учредителями конкурса разработок молодых учёных, очный этап которого проходит в формате выставки в рамках IV Форума молодых учёных U-NOVUS, выступают администрация Томской области и ТУСУР. Конкурс разработок молодых учёных – уникальная площадка, демонстрирующая безграничный потенциал российских разработчиков. Участниками очного этапа всероссийского конкурса разработок молодых учёных в 2017 году стали 30 инновационных разработок из Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Тюмени, Белгорода, Нижнего Новгорода и Томска, прошедших отбор в ходе заочного этапа.