Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка автономного источника питания на основе радиоизотопных материалов и кремниевой p-i-n структуры

Докладчик: Мурашев Виктор Николаевич

Должность: Профессор

Цель проекта:
Цель проекта - создание эффективного источника электрической энергии на основе изотопного источника Ni 63 для широкой области применений. Задачей проекта является - разработка промышленной технологии и изготовление изотопного источника электрической энергии с длительным сроком службы (до 100 лет).

Основные планируемые результаты проекта:
1. Краткое описание основных результатов
− проведен аналитический обзор современной научно-технической литературы в области разработки и применения радиоизотопных источников питания;
− проведены патентные исследования;
− проведено математическое моделирование радиоизотопного источника питания;
− составлена эскизная конструкторская документация элементарной ячейки автономного источника питания;
− составлена эскизная конструкторская документация измерительного стенда для проверки параметров экспериментальных образцов автономного источника питания;
2. Основные характеристики планируемых результатов
Экспериментальные образцы автономного источника питания с объемной 3D матричной конструкцией элементарных ячеек со следующими параметрами:
− напряжением холостого хода, не менее 0,3 В;
− ток короткого замыкания, не менее 40 нА.
3. Оценка элементов новизны научных (технологических) решений, применявшихся методик и решений.
Новизна научных идей и технических решений подтверждается изобретениями и публикациями в научной литературе, частности по конструкции комбинированных батарей.
4. Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень.
Полученные результаты будут соответствовать мировому уровню и возможно превышать в некоторых вариантах параметры конструкций.
5. Пути и способы достижения заявленных результатов, ограничения и риски.
Использование оригинальных (патентно-чистых) научно- технических решений в области микроэлектронных технологий, в частности, высоковольтных и комбинированных конструкций. Риски, в основном, связаны с отставанием имеющихся в России кремниевых технологий от мирового уровня.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Описание областей применения планируемых результатов
Известны практически важные применения маломощных источников электрической энергии с длительным сроком службы (более 100 лет): Электростимуляторы сердца, источники электропитания автономных сенсоров и микромашин, приборов космического назначения - далеко не полный перечень возможных применений.
2. Описание практического внедрения планируемых результатов или перспектив их использования
Практическое внедрение прежде всего состоит в использовании автономного источника питания на основе радиоизотопных материалов и кремниевой p-i-n структуры в электронных устройствах расположенных в малодоступных или практически недоступных устройствах, работающих в активном режиме относительно малое время, например, в электронных стимуляторах сердца, датчиков пожара и газов в шахтах, космических аппаратах, работающих за пределами солнечной системы, в источниках питания микросхем компьютеров и т.д.
3.Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений
Изготовление и освоение изотопных источников бета излучения в промышленных масштабах окажет существенное влияние на прогресс в таких направлениях техники, как МЭМС - микромашины, автономные сенсоры и датчики окружающей среды, медицины (в частности кардиологию) и т.д.
Также это направление "малой энергетики", основанное на использовании новых физических эффектов и технологических процессах, вероятно, существенно повлияет на взаимный интерес к международному сотрудничеству и будет способствовать популяризации радиационной физики и микроэлектроники.

Текущие результаты проекта:
Результатом 1 этапа работы являются:
− аналитический обзор современной научно-технической литературы в области разработки и применения радиоизотопных источников питания;
− отчет о патентных исследованиях по ГОСТ 15.011-96;
− выбор направления исследований;
− математическое моделирование радиоизотопного источника питания;
− эскизная конструкторская документация элементарной ячейки автономного источника питания;
− выбор оптимального радиоизотопа;
− эскизная конструкторская документация измерительного стенда для проверки параметров экспериментальных образцов автономного источника питания;
− исследование основных параметров существующих образцов;
− рекомендации по улучшению параметров радиоизотопного источника питания.
.