Разработка методов синтеза материалов для низко- и среднетемпературных термоэлектрических генераторов нового поколения

1. «РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СИНТЕЗА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ НИЗКО- И СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ»

Лаборатория термоэлектрических материалов и структур
Стратегический проект «Наука XXI века»
Кластер стратегического проекта «Новые материалы и инженерные
приложения»
«РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СИНТЕЗА МАТЕРИАЛОВ
ДЛЯ НИЗКО- И СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНЫХ
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ НОВОГО
ПОКОЛЕНИЯ»
Ховайло Владимир Васильевич
Заведующий лабораторией
г. Белгород, 2022 год

2.

ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТНУЮ ОБЛАСТЬ
(ОПИСАНИЕ СИТУАЦИИ «КАК ЕСТЬ»)
Термоэлектрическая добротность ZT
современных термоэлектрических
материалов сильно зависит от методов их
синтеза.
Систематическое исследования влияния
методов синтеза на ZT не проводилось.
Отрывочные сведения о разработке
антидиффузионных и коммутационных
покрытий.
Разработки термоэлектрических генераторов
нового поколения на основе современных
материалов активно ведутся во всех развитых
странах (США, ЕС, Китай, Япония). В России
НИР и ОКР в этом направлении практически
отсутствуют.
Зависимость ZT от методов синтеза заполненных
скуттерудитов (Khovaylo et al. (2022) submitted)
2

3. Цель и уникальные результаты проекта

ЦЕЛЬ И УНИКАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТА
Измеримая цель
проекта:
Разработать не менее двух методов синтеза и четырех режимов нанесения антидиффузионных и
коммутационных покрытий для создания не менее одного прототипа низко- и среднетемпературного
термоэлектрического генератора нового поколения для обеспечения электроэнергией удаленных от ЛЭП
приборов и устройств (дальний космос, Арктика, труднодоступные районы Сибири и Дальнего Востока,
устройства катодной защиты газопроводов)
Синтез и систематическое исследование структурных и термоэлектрических свойств сплавов. Оптимизация основных
Способ достижения
термоэлектрических свойств посредством легирования и последующей термообработки сплавов. Разработка технологии
цели:
нанесения покрытий
Уникальные результаты в Маркировка Базовое
Плановое значение
рамках
№
Вид
уникального значени
ВСЕГО
п/п программы «Приоритет результата**
подтверждения:
2023г.
2024г.
2025г.
2026г.
2027г.
е
по проекту:
2030»*
Результат интеллектуальной
деятельности и
приравненных
ним
1. продуктов, работ,к услуг,
которым предоставляется
правовая охрана
Разработка новой
2.
образовательной
дисциплины
Программы
внутрироссийской и
международной
3. академической
мобильности
научно-педагогических
работников и обучающихся
Пользователи уникальными
результатами:
б
0
1
1
1
1
1
5
Свидетельство о
ноу-хау / патент
в-2
0
0
0
1
0
0
1
Рабочая программа
дисциплины
19
Письмо от
принимающей
организации;
приказы о
командировании
е
0
4
4
3
4
Научно-образовательные и научно производственные организации
4
3

4. показатели проекта

ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА
Маркиро
Плановое значение
Базово
вка
Показатели проекта
№
е
ВСЕГО
(компоненты целевых показателей программы «Приоритет целевого
2023
2024
2025
2026
2027
п/п
значен
по
– 2030»)***
показател
г.
г.
г.
г.
г.
ие
проекту:
я****
Средняя численность работников списочного состава (НР, без внешних
1. совместителей)
2.
3.
4.
5.
Количество индексируемых в базе данных Scopus публикаций типов «Article»,
«Review» за последние три полных года, в расчете на одного НПР
Количество привлеченных исследователей в возрасте до 39 лет за отчетный год,
чел.
Количество аспирантов, имеющих публикации в WoS и Скопус за отчетный год,
чел.
Количество обучающихся, привлеченных к реализации исследований на
возмездной основе за отчетный год, чел.
6. Количество новых рабочих мест за отчетный год, шт.
Р1(б)-5
-
3
3
3
3
3
3
Р2(с2)
-
2
2
2
2
2
10
Р4(с1)
-
2
2
2
2
2
10
-
-
2
1
1
2
1
7
-
-
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
5
1
4

5. Планируемые эффекты от реализации проекта

ПЛАНИРУЕМЫЕ ЭФФЕКТЫ ОТ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА
Эффекты
на университетском уровне
№ п/п
Результаты проекта
2023-2024г.
1.
2.
3.
2025-20266г.
2027г.
Разработка методов
получения образцов
среднетемпературных
термоэлектрических
материалов
Интегральные эффекты для университета
(в привязке к стратегическим проектам)
2027г.
2023-2024г.
2025-2026г.
реализация новых
научных направлений в
материаловедении
Отработка технологических
параметров нанесения
коммутационных и
антидиффузионных
покрытий
реализация новых
научных направлений в
материаловедении
Разработка прототипа
термоэлектрического
генератора нового
поколения
Разработка новых
материалов и
технологий их обработки
на основе достижений в
физическом
материаловедении
5

6. Планируемые эффекты от реализации проекта

ПЛАНИРУЕМЫЕ ЭФФЕКТЫ ОТ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА
№
п/п
1.
2.
3.
Эффекты
на региональном уровне
2023-2024г.
2025-2026г.
Университет – центр
выявления,
привлечения и
воспитания
талантов
Университет – центр
выявления,
привлечения и
воспитания талантов
Эффекты
на национальном уровне
2027г.
2023-2024г.
2025-2026г.
2027г.
Университет – открытая
социальная
организация и драйвер
позитивных
изменений в
социокультурной жизни
региона
вхождение БелГУ по
направлению “Materials
Science” в диапазоне
топ-50 – топ-300
международно
признанных рейтингов
университетов
6

7. Основные блоки работ проекта

ОСНОВНЫЕ БЛОКИ РАБОТ ПРОЕКТА
Срок реализации проекта: 01.01.2023г. - 31.12.2027г.
№
Взаимосвязь
с
мероприятия
ми
программы
развития
Название работы
Отработка технологических параметров
получения образцов низкотемпературных
01.01.23
термоэлектрических материалов. Написание и
публикация статей
Отработка технологических параметров
01.01.23
получения образцов среднетемпературных
термоэлектрических материалов. Написание и
публикация статей
1.
б, е
2
б, е
3
-
Закупка оборудования
4
в-2
5
6
Дата начала
Дата
окончания
2023 г
2024 г
2025г.
2026г.
2027г.
31.12.24
31.12.24
01.01.23
31.12.24
Разработка нового образовательного курса
01.01.23
31.12.23
б, е
Разработка технологии нанесения
коммутационных и антидиффузионных
покрытий. Написание и публикация статей
01.01.24
31.12.26
б, е
Разработка прототипа термоэлектрического
генератора нового поколения
01.01.26
31.12.27
7

8. бюджет проекта

БЮДЖЕТ ПРОЕКТА
Взаимосвязь
Название блока
с
(работы),
мероприятия
Период,
№
требующего
ми
год
финансовых
программы
затрат
развития
1
2
3
4
б, е
-
б, е
б, е
Бюджетные источники
федеральный
областной
Статья затрат
******
ВП211.03- 07,
ВП213.01
2023 г. ВП212.01, ВП226.37
Отработка
ЗНА 346.07, ЗНА
технологических
346.09
параметров
ВП211.03- 07,
получения
ВП213.01
образцов
2024 г. ВП212.01, ВП226.37
ЗНА 346.07, ЗНА
346.09
2023 г ЗНА 310.01
Закупка
оборудования
2024 г ЗНА 310.01
ВП211.03- 07,
ВП213.01
Разработка
2025 г. ВП212.01, ВП226.37
технологии
ЗНА 346.07, ЗНА
нанесения
346.09
коммутационных
ВП211.03- 07,
и антиВП213.01
диффузионных
2026 г. ВП212.01, ВП226.37
покрытий
ЗНА 346.07, ЗНА
346.09
ВП211.03- 07,
Разработка
ВП213.01
прототипа
термоэлектрическ 2027 г. ВП212.01, ВП226.37
ого генератора
ЗНА 346.07, ЗНА
нового поколения
346.09
Сумма
средства
, тыс.
местный
НИУ
«Приоритет
«Приоритет
–
руб.
иные
иные
«БелГУ»
– 2030»
2030»
3594
3594
406
406
500
500
3594
3594
406
406
500
500
5500
5500
5500
5500
3594
3594
406
406
500
500
3594
3594
406
406
500
500
3594
3594
406
406
500
500
Внебюджетные источники
привлеченные
(спонсорские)
средства
гранты
средства от
коммерциализации
продукта
проекта
300
8

9. бюджет проекта

БЮДЖЕТ ПРОЕКТА
федеральный
Статья затрат
******
Период, год
2023 г.
2024 г.
ИТОГО:
2025 г.
2026 г.
2027г.
Сумма, тыс.
руб.
«Приоритет
иные
– 2030»
ВП211.03- 07, ВП213.01
3594
3594
ВП212.01, ВП226.37
406
406
ЗНА 346.07, ЗНА 346.09
500
500
ЗНА 310.01
5500
5500
Всего:
10000
10000
ВП211.03- 07, ВП213.01
3594
3594
ВП212.01, ВП226.37
406
406
ЗНА 346.07, ЗНА 346.09
500
500
ЗНА 310.01
5500
5500
Всего:
10000
10000
ВП211.03- 07, ВП213.01
3594
3594
ВП212.01, ВП226.37
406
406
ЗНА 346.07, ЗНА 346.09
500
500
Всего:
4500
4500
ВП211.03- 07, ВП213.01
ВП212.01, ВП226.37
ЗНА 346.07, ЗНА 346.09
3594
406
500
3594
406
500
Всего:
4500
4500
ВП211.03- 07, ВП213.01
ВП212.01, ВП226.37
ЗНА 346.07, ЗНА 346.09
3594
406
500
3594
406
500
Всего:
ВСЕГО по проекту:
Бюджетные источники
областной
4500
4500
33500
33500
«Приоритет –
2030»
иные
Внебюджетные источники
местный
привлеченные
средства
(спонсорские) гранты
НИУ «БелГУ»
средства
средства от
коммерциализации
продукта
проекта
9

10. Риски проекта

РИСКИ ПРОЕКТА
№
Риск
Ожидаемые последствия
наступления риска
Мероприятия по
предупреждению
наступления риска
Действия в случае
наступления риска
1
Задержка с закупкой или с
поставкой уже приобретенных
расходных материалов и чистых
химических элементов
Задержка с подготовкой
материалов к синтезу
экспериментальных образцов
сплавов
Своевременное оформление Обращение за помощью к
процедуры закупки расходных коллегам из других научных и
материалов и химических
образовательных организаций
элементов
2
Задержка с закупкой
лабораторного оборудования
Увеличение сроков синтеза
экспериментальных образцов
сплавов
Своевременное оформление
процедуры закупки
лабораторного оборудования
3
Уход основных исполнителей
проекта
Перенос сроков реализации
проекта
Изыскание возможности для
гарантий финансовой
стабильности и персональной
востребованности (бронь от
мобилизации) основных
исполнителей проекта
Обращение за помощью к
коллегам из других научных и
образовательных организаций,
поиск других поставщиков
Поиск специалистов в других
научно-образовательных
организациях
10

11.

ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТНУЮ ОБЛАСТЬ
(ОПИСАНИЕ СИТУАЦИИ «КАК БУДЕТ»)
В результате выполнения проекта будет отработана метода синтеза материалов и технология нанесения
функциональных слоев для создание термоэлектрических генераторов нового поколения
Реализация заявленного проекта позволит:
развить компетенции НИУ «БелГУ» в области термоэлектрических материалов генераторного значения;
оформить охранные документы на результаты проекта, имеющие практическую значимость;
опубликовать результаты исследований в журналах первого квартиля (Q1);
повысить репутацию НИУ «БелГУ» среди отечественных и зарубежных вузов;
разработать прототип термоэлектрического генератора нового поколения для практических применений в
низко- и среднетемпературном интервале термоэлектрического преобразования энергии.
11

12. Команда проекта

КОМАНДА ПРОЕКТА
N п/п
ФИО
Основное место работы /
учебы ,
должность
Категория (ППС/НС/
студент, аспирант,
магистрант)
Возраст
(полных лет)
1.
Ховайло В.В.
НИТУ «МИСиС», в.н.с.
НС
53
2.
Иванов О.Н.
ППС/НС
3.
Васильев А.Е.
4.
Новиков В.Ю.
5.
Япрынцев М.Н.
6.
Жежу М.В.
НИУ «БелГУ»,
профессор
НИУ «БелГУ», научный
сотрудник
НИУ «БелГУ», научный
сотрудник
НИУ «БелГУ», научный
сотрудник
НИУ «БелГУ», аспирант
7.
Япрынцева Е.Н.
8.
Ученая степень,
ученое звание
Роль в проекте
руководитель проекта
58
д.ф.-м.н., PhD,
доцент
д.ф.-м.н.
НС
28
к.ф.-м.н.
исполнитель проекта
НС
29
к.ф.-м.н.
исполнитель проекта
НС
32
к.ф.-м.н.
исполнитель проекта
аспирант
29
исполнитель проекта
НИУ «БелГУ», аспирант
аспирант
28
исполнитель проекта
Ван Жуй
НИУ «БелГУ», аспирант
аспирант
28
исполнитель проекта
9.
Попков Д.В.
НИУ «БелГУ», студент
студент
21
исполнитель проекта
10.
Линникова В.А.
НИУ «БелГУ», студент
студент
20
исполнитель проекта
11
Чурилова Ю.С.
НИУ «БелГУ», студент
студент
20
исполнитель проекта
12.
Репников Н.И.
НИУ «БелГУ», проректор
42
к.ф.-м.н.
исполнитель проекта
куратор проекта
12