| Название НИОКТР |
Исследование физических процессов в гетероструктурах на основе новых функциональных наноматериалов и нанокомпозитов для химических источников тока и микросенсорики
|
| Аннотация |
Целью проекта является проведение фундаментальных исследований и разработка лабораторных технологий получения инновационных композитных наноструктурированных материалов с заданными функциональными свойствами для двух направлений:
• высокоэффективные электроды для химических источников тока нового поколения, в первую очередь, суперконденсаторов на водных электролитах;
• многофункциональные структуры для микросистемной техники: селективных резистивных газовых микросенсоров и электродов низкотемпературных топливных элементов.
Для достижения этой цели сформулирован комплекс взаимосвязанных научных задач, распределенных по годам и двум основным блокам исследований:
Блок 1: Материалы для суперконденсаторов.
Планируется разработка методов получения и оптимизация состава и структуры композитов на основе слоистых оксидов переходных металлов (KxMnO2, NaxMnO2 и др.), допированных ионами щелочных металлов, углеродных наноматериалов (нанотрубки, технический углерод) и проводящих полимеров (полианилин). Исследование влияния условий синтеза на морфологию и кристаллическую структуру. С применением комплекса экспериментальных методов анализа будет установлена взаимосвязь между структурой, составом и электрохимическими характеристиками (удельная емкость, мощность, стабильность). Будут изучены механизмы межфазного взаимодействия между компонентами композитов. Запланированы исследования возможности повышения рабочего напряжения ячеек СК с водными электролитами за счет применения асимметричных конфигураций ячеек, введения редокс-активных добавок.
Предполагается проведение расчетов методом теории функционала плотности (DFT) для моделирования структуры нанокомпозитов, изучения процессов адсорбции, транспорта зарядов и оценки энергетических барьеров на границах раздела фаз.
Блок 2: Материалы для микросенсорики и топливных элементов.
Предполагается разработка методов формирования многослойных нанокомпозитных структур на основе пористого кремния с необходимой иерархией пор, углеродных нанотрубок, оксидов металлов (NiO, TiO2, MnO2, SnO2) и наночастиц каталитически активных металлов (Pd, Re) методами магнетронного напыления, химического осаждения из газовой фазы и термообработки.
Планируется: изучение морфологии, элементного и химического состава, электрофизических характеристик полученных материалов; исследование процессов сорбции, десорбции и каталитического разложения целевых газов (NO2, H2S, H2, CH4, NH3, SO2) на поверхности композитов и их влияния на электрофизические параметры; разработка лабораторных технологий изготовления тестовых структур резистивных газовых микросенсоров и планарных электродов для низкотемпературных ТЭ на основе полученных композитных материалов: изучение их рабочих характеристик (чувствительность, селективность, скорость отклика для сенсоров; электрохимическая активность для ТЭ).
В результате выполнения проекта ожидается получение ряда значимых научных и практических результатов:
• результаты комплексного экспериментального и теоретического анализа новых наноструктурированных композитов для углубленного понимания механизмов электрохимического накопления заряда в слоистых оксидах и полимер-углеродных системах, а также процессов газовой сорбции и катализа на сложных пористых структурах;
• новые высокоэффективные электродные материалы и прототипы суперконденсаторов с улучшенными удельными характеристиками;
• многослойные композитные структуры для селективных газовых микросенсоров и электродов ТЭ;
• лабораторные технологии и технологические рекомендации для масштабирования.
Практическая значимость результатов.
Результаты проведенных исследований могут быть использованы для разработки доступных для масштабирования методов формирования инновационных композитных нано-структурированных материалов и функциональных структур на их основе, что является базисом для прогресса в области химических источников тока и микросенсорики. Ожидаемые результаты актуальны как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
112928.971
|
| Дата начала |
2026-01-01
|
| Дата окончания |
2030-12-31
|
| Номер контракта |
075-00618-26-00
|
| Дата контракта |
2026-01-12
|
| Количество отчетов |
5
|
| УДК |
539.23 539.216.1
|
| Количество просмотров |
3
|
| Руководитель работы |
Болотов Валерий Викторович
|
| Руководитель организации |
Карпов Валерий Васильевич
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
|
| Заказчик |
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
Фундаментальные и поисковые научные исследования
|
| Основание НИОКТР |
Государственное задание
|
| Последний статус |
2026-01-27 08:55:16 UTC, 2026-01-27 08:55:16 UTC
|
| ОКПД |
Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области физики
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
Гетероструктуры; углеродные наноматериалы; наноструктурированный кремний; топливные элементы; слоистые оксиды металлов; структурные дефекты; нанотрубки; проводящие полимеры; суперконденсаторы; микросенсоры
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
29.19.16 - Физика тонких пленок. Поверхности и границы раздела; 29.19.11 - Дефекты кристаллической структуры; 29.19.22 - Физика наноструктур. Низкоразмерные структуры. Мезоскопические структуры
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Физика конденсированного состояния (включая физику твердого тела, сверхпроводимость)
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
| Регистрационные номера |
—
|
