Разработка подходов к информатизации материала с помощью оптоволокна, микродатчиков и наноаддитивов. Материал как элемент Интернета вещей

Период реализации проекта: 02.2022 – 12.2026
Исполнитель: НГУ
Руководитель проекта: научный сотрудник лаборатории нелинейной фотоники НГУ Кохановский Алексей Юрьевич

E-mail: kay@nsu.ru

Плановый результат

Создан 1 РИД, из них 1 заявка на выдачу патента на полезную модель.

  • Проведен анализ литературы стандартов и патентной информации по методам создания ФГМП;
  • Разработана программа создания функционально гетерогенных материалов с применением высококонцентрированных потоков энергии;
  • Проведена модернизация установки для отработки технологии лазерной наплавки с модулем подогрева;
  • Проведена оптимизация процесса лазерного воздействия на порошковые смеси на основе никеля для формирования качественных единичных треков от параметров наплавки: мощности лазерного излучения, скорости сканирования, расхода порошка, размера фокального пятна;
  • Проведены исследования на микро-, мезо-, и макроуровнях сформированных материалов методом оптической микроскопии. Аналитически были получены модифицированные эффективные объемные и сдвиговые коэффициенты упругости, характеризующие полученный гетерогенный материал;
  • Изготовлены базисные образцы из выбранных материалов на плоской площадке на основе проведенной оптимизации. Разработан протокол исследований по реализации переноса разработанной технологии на предоставленный опытный образец;
  • Исследовано влияние подогрева на качество образцов при лазерной наплавке.
Текущий результат

Создан 1 РИД, из них 1 программа для ЭВМ.

  • Проведен анализ литературы по методам распределенного измерения температуры с помощью оптоволоконных датчиков;
  • Проведена апробация схемы обработки сигналов от температурных волоконных оптических сенсоров.
Потенциальные потребители и перспективы коммерциализации результатов проекта

Целевым рынком для проекта является рынок ответственных несущих конструкций из композитных материалов:

  • Авиация и космос (ключевой сегмент в рамках Аэронет);
  • Строительство;
  • Энергетика;
  • Автомобилестроение;
  • Кораблестроение;
  • Нефтегазодобыча;
  • Химическая промышленность.

Важнейшим сегментом рынка для проекта является авиационная и космическая промышленность, в силу исключительно высоких требований к эксплуатационным характеристикам материалов и деталей на их основе. Разрабатываемая технология обладает важным конкурентное преимущество нашего продукта – тензометрическая функция композитного материала – является ключевым конкурентным преимуществом.
Разрабатываемые в рамках настоящего Проекта оптоволоконные сенсоры на основе брэгговских решеток имеют хорошие перспективы коммерциализации на предприятиях химической и нефтехимической промышленности, особенно при измерении температурных профилей в трубчатых химических реакторах. Малый диаметр сенсоров позволяет кардинально улучшить потребительские свойства контрольно-измерительных приборов, повысить надежность управления процессами и безопасность производства.

Основная бизнес-модель проекта – защита РИД и лицензирование решений на их основе.

Перечень и описание научно-технологических задач, решаемых в ходе выполнения проекта

В рамках проекта будут решены следующие задачи.

  • Разработаны новые варианты оптоволоконных сенсоров и их численных моделей для измерения профилей температуры.
  • Разработана методология калибровки оптических сенсоров и обучения алгоритмов машинного обучения для интерпретации данных оптических сенсоров.
  • Осуществлена апробация разработанных алгоритмов машинного обучения для интерпретации данных оптических сенсоров.