RU | EN

ИННОВАЦИИ

исследования

Направления научно-исследовательской деятельности САЕ соответствуют Перечню критических технологий РФ и Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ, связаны с решением задач Национальной технологической инициативы. Формирование полного научно-образовательного цикла в области критических технологий получения материалов осуществляется путем органичной научно-образовательной системы пяти взаимосвязанных НОК.

H1

Прогнозирование свойств новых материалов
и технологий

связан с подготовкой научно-образовательных кадров, способных осуществлять моделирование и прогноз свойств материалов и режимов технологий во взаимосвязи с экспериментальными данными. Научные разработки будут направлены на развитие современных подходов к компьютерному прогнозированию свойств новых нано- и мезоструктурных материалов, теоретических расчетов технологических стадий получения объемных и поверхностных материалов. Разработка методов компьютерного моделирования процессов роста и технологии получения наноструктур, определение электронных и оптических состояний квантово-размерных структур на поверхности и в объеме полупроводников в зависимости от формы, химического состава и размера. Разработка, совместно с партнерами, фундаментальных основ создания новых материалов для наноэлектронных и спинтронных приборов; новых методов построения, исследования и квантования нелинейных физических моделей, включая построение совместных и стабильных взаимодействий в квантовой теории поля; мультимасштабного компьютерного моделирования процессов роста полупроводниковых наноструктур; физических моделей характеристик создаваемых наноконструкций с учетом параметров выращенных квантовых ям или точек; получение эпитаксиальными методами селективных фотоприемников с управляемыми характеристиками. Будут разработаны технологии органической молекулярной и полупроводниковой электроники и синтеза новых эффективных светоизлучающих и фоточувствительных органических материалов; технологий плазменно-иммерсионной ионной имплантации и осаждения для модификации поверхности изделий со сложно-разветвленной формой.

 

Для развития НТИ и компаний НПО «Восток»; ОАО «Информационные спутниковые системы»; ОАО «НИИ полупроводниковых приборов», НПО «Полюс», ОАО «Газпром космические системы», Уральский оптико-механический завод будут разработаны основные промышленные этапы технологии создания полноцветных органических дисплеев методом струйной принтерной печати и технологии создания фотовозбуждаемых лазеров. Планируемый объем привлеченных средств к 2020 году – 200-300 млн руб. Более 120 статей в высокорейтинговых журналах и 10-15 патентов РФ в год. В рамках НОК-1 и единой образовательно-научной системы ТГУ будет проводится подготовка специалистов по модернизированным ООП «Приборы и устройства нанофотоники» (направление подготовки «Фотоника и оптоинформатика»), ООП «Физика и астрономия» (аспирантура) (профили: «Физика полупроводников», «Лазерная физика», «Физика конденсированного состояния вещества» «Теоретическая физика»), планируемой к разработке межмеждисциплинарной программы «Материалы и устройства функциональной электроники» (направление «Радиофизика»).

H2

Полифункциональные материалы

и химические технологии

связан с актуальным направлением – разработкой импортозамещающих веществ, материалов и технологических процессов по прорывным направлениям, обеспечивающим эффективное развитие экономики и национальную безопасность страны. Цель НОК-2 заключается в адаптации математического прогнозирования свойств новых материалов, включая порошковые, органо-неорганические и композиционные материалы и выбору режимов получения материалов, включая аддитивные технологии 3D-принтинга. Создание новых материалов будет сопровождаться метрологическим обеспечением путем создания высокоэффективных методик. С учетом национальных технологических вызовов и совместно с ключевыми партнерами ИК СО РАН, ИОНХ РАН, ИХР РАН, ИМЕТ РАН, ВИАМ, «СИБУР», НИИ ПП, ОАО «Стройальянс», ОАО «Дальхимфарм» и др. будут разработаны химические технологии получения новых порошковых материалов с устойчивым составом и дисперсным состоянием для 3D-принтинга; новые катализаторы, сорбционные материалы, мембраны, модификаторы и добавки (основной органический синтез, нефтегазовая промышленность, «зеленая» химия, химия окружающей среды и экологическая безопасность) с использованием аддитивных технологий; композитные материалы и покрытия различного назначения (авиакосмическая, машиностроительная, строительная индустрия, медицина, солнечная энергетика и т. д.); созданы новые гибридные органо-неорганические наноматериалы, оригинальные азот-, серо-, селенсодержащие гетероциклические, фторорганические веществ и материалы, функциональные молекулярные материалы с магнитоактивными, биологически активными и другими уникальными свойствами; новые полимерные материалы с модифицированным структурно-фазовым состоянием. Планируемый объем привлеченных средств до 2020 года – 400-500 млн руб. Более 100 статей в год в высокорейтинговых журналах и 10 патентов РФ. Подготовка специалистов и научные исследования будут осуществляться в рамках ООП «Фундаментальная и прикладная химия веществ и материалов» (магистратура), в том числе на английском языке; ООП «04.03.02 – Химия, физика и инженерия материалов» (магистратура) и аспирантской программы по направлению «Химия».

H3

Композиционные материалы на неорганической основе с многоуровневой иерархической структурой

использует междисциплинарный многоуровневый подход к разработке конкурентоспособных на международном рынке керамических и полимерных материалов, композитов на их основе с иерархически организованной структурой и дисперсных систем, в том числе медицинского назначения. Актуальной проблемой является разработка композитов на полимерной основе, обладающих биосовместимыми характеристиками, способных длительно сохранять свои свойства в условиях низких/высоких температур, абразивного изнашивания, действия агрессивных и коррозионных сред и обеспечивающих однородность структуры композиционных материалов, полученных по технологии 3D-принтинга. Совместно с ИФПМ СО РАН, ИПХФ РАН, НГТУ, РХТУ им. Д.И. Менделеева, СибГМУ, Университетом им. Г. Ома (Германия), Институтом технологии керамики (Италия), Университетом г. Мишкольц (Венгрия), Университетом Дуйсбург-Эссен (Германия), Критским университетом (Греция) будут разработаны новые технологии получения композиционных биоматериалов. В качестве организаций-партнеров выступают предприятия участники профильных технологических платформ. Привлеченные внебюджетные средства на конкурсной основе до 2020 г. более 550 млн руб., из них средства предприятий до 50 %. Более 75–80 статей в реферативно-библиографических базах данных Web of Science и Scopus; 15-20 патентов РФ на изобретения с возможностью их коммерциализации. Подготовка специалистов и научные исследования будут осуществляться в рамках новой ООП «Физические основы наукоемких технологий получения и обработки материалов» (магистратура), ООП «04.03.02 – Химия, физика и инжиниринг материалов» (магистратура) и аспирантской программы по направлению «Химия».

H4

Проектирование высокоэнергетических иᅠспециальных материалов и систем

связан с созданием технологий получения новых высокоэнергетических и специальных материалов и проектирование высокоэнергетических установок и систем ракетно-космической и транспортной техники нового поколения. При разработке новых высокоэнергетических материалов и систем будут использоваться современные методы физического и математического моделирования. Будут разработаны перспективные высокоэнергетические и специальные (с повышенными эксплуатационными характеристиками) материалы, технологии их получения для использования в высокоэнергетических установках, транспортных и космических системах, а также иных гражданских приложениях и двойных технологиях.

Партнеры: РНЦ «Прикладная химия», ИХФ РАН, ИПХЭТ СО РАН, ИПХФ РАН, АО «Корпорация «МИТ», АО «ФНПЦ «Алтай», ФЦДТ «Союз», ОАО «НПО «Прибор», ESA, Brunel University, Manchester University, Fraunhofer ICT, AVIO Group, New Jersey Institute of Technology. Планируемые объемы и показатели: привлеченные внебюджетные средства на конкурсной основе до 2020 г. более 550 млн руб., из них средства предприятий до 50 %. Более 75–80 статей в реферативно-библиографических базах данных Web of Science и Scopus; 15–20 патентов РФ на изобретения с возможностью их коммерциализации. Образование. Модернизирована совместно с партнерами сетевая магистерская программы «Теоретические и экспериментальные основы разработки технологий проектирования новых высокоэнергетических материалов и устройств». Магистранты будут подготовлены к проектным работам на современном уровне с использованием методов математического моделирования в сочетании с экспериментальной отработкой новых материалов и технологий и будут востребованы на рынке труда предприятиями машиностроения, химико-технологической и ракетно-космической отраслей.

H5

Аддитивные технологии

новых материалов и систем

связан с разработкой аддитивных технологий получения новых материалов и систем на их основе. Разработка и исследования новых функциональных и конструкционных материалов и систем будут проводиться на основе физического и математического моделирования на стыке физики, химии, машиностроения и вычислительной механики. Будут разработаны перспективные эффективные композиционные материалы, которые имеют магнитоэлектрический эффект в десятки раз больший, чем однородные материалы, разработаны многослойные поглощающие покрытия; созданы экранирующих покрытия на основе 3D-технологий, разработаны широкодиапазонные уравнения состояния металлов, сплавов, тугоплавких соединений для моделирования процессов структурных и фазовых превращений в многокомпонентных системах при высокоэнергетических воздействиях, реализуемых в аддитивных технологиях; разработаны адекватные физико-математические и вычислительные модели многоуровневого моделирования систем и элементов конструкций, получаемых по аддитивным технологиям, для прогноза их физико-механических свойств и прочности, разработаны физико-математические и вычислительные модели структурных и фазовых превращений в многокомпонентных системах при высокоэнергетических воздействиях, разработаны вычислительные многоуровневые модели для прогнозирования термодинамических и механических свойств, включая структурные соотношения между различными фазами, учитывающие динамику решетки и размерные эффекты в нано-масштабе, промышленных материалов, сплавов на основе сталей и переходных металлов, наноструктурированных материалов применяемых в защитных покрытиях и электронной промышленности.

Партнеры: ИФПМ СО РАН, Отдел структурной макрокинетики СО РАН, ИПХФ РАН, ОИВТ РАН, ИПС УрО РАН, РФЯЦ-ВНИИЭФ, РФЯЦ-ВНИИТФ, ФНПЦ «Алтай»; Берлинский технический университет, Университет Ганновера (Германия); Линчёпинский университет (Швеция); Университет штата Аризона, Техасский университет, Коледж-Стейшен (США). Планируемый объем привлеченных средств до 2020 года – 50–70 млн руб., из них средства предприятий до 50 %. Более 70–80 статей в индексируемых Scopus и Web of Science изданиях. Результаты интеллектуальной деятельности – 5-10 свидетельств о государственной регистрации программ ЭВМ и патентов РФ. Образование: НОК-5 будет способствовать повышению привлекательности на международном и российском уровне направлений подготовки магистратуры: «15.04.03 – Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг», «15.03.03 – Прикладная механика», «03.04.03 – Радиофизика гетерогенных сред и структур» по направлению «Радиофизика»; программы аспирантуры по укрупненной группе «01.06.01 – Математика и механика», профиль «Механика деформируемого твердого тела».

Координатор проекта

Ирина Курзина

kurzina99@mail.ru