Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0008

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0008
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева"
Название доклада
Разработка элементов питания нового поколения на основе бета-изотопов с использованием нанотехнологий для кардиостимуляторов и медицинской электроники
Докладчик
Магомедбеков Э.П.
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Разработка технологии создания новых микроисточников тока на основе долгоживущих бета-изотопов и электронных микроструктур нового поколения со сроком службы не менее 20 лет и высокими электрофизическими параметрами и показателями надежности, обеспечивающие возможность долгосрочного автономного функционирования имплантируемых биотехнических систем.

Задачи проекта:
Разработка принципиально новых технологий, обеспечивающих возможность создания элементов питания нового поколения (в том числе на основе нанотехнологий), а также принципиально новых решений по изготовлению сборки «радиоизотоп – полупроводник», позволяющих получить максимально возможные значения токов и емкости.
Актуальность и новизна исследования
В настоящее время не существует стандартных алгоритмов и методов решения этой задачи, и, следовательно, она предполагает создание принципиально новых технологий, обеспечивающих возможность создания элементов питания нового поколения. Возможны также принципиально новые решения по изготовлению сборки «радиоизотоп – полупроводник», позволяющие получить максимально возможные значения токов и емкости. Микроисточник тока на основе долгоживущего бета-изотопа 63Ni, являющийся составной части элемента питания, будет получен впервые в мире и может являться объектом правовой охраны.
Описание исследования

В процессе отработки технологии изготовления составного элемента источника питания – микроисточника тока на основе бетавольтаического эффекта – освоена технология нанесения металлических немагнитных тонких покрытий на полупроводниковый преобразователь микроисточника тока методом термовакуумного напыления. Установлено, что оптимизация выбора металла для покрытия должна исходить из 3-х факторов – немагнитности покрытия (что исключает применение для этой цели никеля), как можно малого атомного веса металла и сродства наносимого металла к кремниевой матрице. Показано, что в качестве немагнитного металла для покрытия целесообразно использовать хром. В процессе отработки технологии нанесения слоя радиоактивного изотопа никеля-63 на металлизированную поверхность полупроводникового преобразователя разработаны два варианта конструктивного исполнения электролитической ячейки с возможностью проведения процесса электролиза в инертной среде, позволившие получить никелевое покрытие с параметрами, отвечающими результатам расчётов и моделирования. 

Результаты исследования

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований доказана принципиальная возможность и целесообразность использования изотопа 63-никеля в качестве источника излучения в разрабатываемом микроисточнике тока, а также перспективность настоящего ПНИ.
Смоделировано и разработано конструктивное решение по исполнению, а также изготовлен составной элемент источника питания – микроисточника тока на основе бетавольтаического эффекта.
Полученные результаты моделирования и экспериментальные результаты сравнимы с наилучшими мировыми результатами. В ходе экспериментальных измерений параметров микроисточника тока были достигнуты следующие максимальные выходные параметры для одного микроисточника:
- ток короткого замыкания 0,38 мкА (380 нА)
- напряжение холостого хода 180 мВт (0,18 В).
На основании исследований и результатов испытаний микроисточников тока, полученных на первых этапах выполнения ПНИ, разработан лабораторный регламент изготовления элемента питания, предложено и реализовано два варианта конструктивного исполнения образцов элемента питания.

 

Практическая значимость исследования
В результате проведения работ будут изготовлены экспериментальный и опытный образцы элемента питания на основе изотопа 63Ni, отвечающий самым современным и перспективным требованиям к медицинским биомеханическим системам.
Результатом ПНИ станет техническое задание на опытно-конструкторские работы по изготовлению элемента питания на основе радиоизотопа 63Ni по разработанной технологии.