НИИ «Полупроводниковые термоэлектрические устройства и приборы»

Термоэлектрическое приборостроение является одной из наиболее быстро развивающихся отраслей народного хозяйства как у нас в стране, так и за рубежом. Теория энергетического применения термоэлектрических явлений открыла широкие возможности для использования полупроводниковых термоэлектрических преобразователей в приборостроении, медицинской технике, энергетике. Именно этому направлению посвящена научно-практическая деятельность НИИ «Полупроводниковые термоэлектрические приборы и устройства», созданного при Дагестанском политехническом институте в 1983 г.

Научным руководителем коллектива является доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Т.А.Исмаилов. Исполнительным директором НИИ «ПТЭПиУ» является кандидат технических наук, доцент М.А. Хазамова.

Основными направлениями деятельности научно-исследовательского института в области теории являются:

· разработка алгоритмов оптимизации термоэлектрических охладителей;

· создание стационарных и нестационарных моделей термоэлектрических батарей проточного типа;

· теоретическое исследование интенсификаторов теплопередачи контактного типа, а также обоснование области их рационального использования;

· создание математических моделей термоэлектрических охладителей и стабилизаторов температуры с применением рабочих веществ, имеющих стабильную температуру плавления;

· разработка системного подхода к проектированию термоэлектрических охладителей, создание алгоритмов и компьютерных программ для их расчета и оптимизации.

В области прикладных исследований – разработка новых конструкций устройств и приборов различного народно-хозяйственного значения:

· термоэлектрические полупроводниковые устройства для охлаждения и термостатирования элементов и узлов радиоэлектронной аппаратуры;

· термоэлектрические приборы бытового назначения;

· устройства для диагностики и лечения различных заболеваний человеческого организма;

· датчики и устройства контроля различного назначения.

Полученные результаты исследований нашли практическое применение в различных организациях и предприятиях. Многие разработки испытаны, внедрены и переданы организациям судостроительного, авиационного профиля, автоматики и систем управления, электронной промышленности и здравоохранения. Более 600 разработок защищены авторскими свидетельствами СССР и патентами Российской Федерации на изобретения. Разработаны и внедрены в производство более 30 термоэлектрических устройств. В их числе: устройства для локального температурного воздействия на передний отрезок глазного яблока человека, для снятия отпечатков пальцев, для регулирования температуры трансфузионных средств, для термопунктуры и другие.

Результаты научных исследований опубликованы более чем в 700 научных работах и систематически публикуются в ведущих центральных и региональных периодических изданиях: «Известия вузов. Приборостроение», «Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки», «Радиоэлектроника», «Вестник МАХ», «Холодильная техника», «Мониторинг», «Конверсия» и др.

Многие разработки прошли апробацию на российских и международных конференциях и симпозиумах. Отдельные приборы демонстрировались на международных выставках и экспозициях, в частности, на весенней ярмарке в г. Лейпциг (Германия), международной выставке «Вузы России – народному хозяйству» (г.Москва), международной научно-технической выставке в г.Ганновер (Германия), Международном салоне промышленной собственности «Архимед» (г.Москва), международных форумах «Кубань-2006», «Кубань-2007» (г.Сочи), международной выставке в г.Пекин (Китай), всероссийской выставке-ярмарке «ИННОВ-2007» (г. Новочеркасск), межрегиональных выставках с международным участием «Деловой Дагестан» и «Дагпродэкспо». В 2013 г. разработка НИИ, выполненная группой исследователей под руководством научного руководителя Т.Исмаилова, завоевала золотую медаль Российско-Британского Форума изобретений и инновационных технологий (г.Лондон). На Девятой Международной ярмарке инноваций  SIIF-2013 проходившей в выставочном комплексе делового центра COEX (г.Сеул, Республика Корея)  разработка «Термоэлектрический термостат для хранения и перевозки биоматериалов» была по достоинству оценена международным научным сообществом. Серебряная медаль сеульской  ярмарки стала еще одним признанием высокого уровня научно-исследовательской и изобретательской деятельности коллектива НИИ.

На XVII Международный Салон исследований и технологического трансфера «INVENTICA 2013» (г. Яссы, Румыния)  были представлены 2 разработки:  «Реанимационный комплекс для новорожденных» и «Термоэлектрическое устройство для получения талой воды». Обе разработки получили признание международного жюри и удостоены золотых медалей салона.

В г.Севастополь на IX Международном Салоне изобретений и новых технологий «Новое Время – 2013» разработка «Светотранзистор» также удостоена золотой медали.

В 2014 году инновационная разработка «Полупроводниковое термоэлектрическое устройство для локального замораживания тканей гортани» была удостоена золотой медали Международной выставки инноваций, проходившей в Конгресс-центре Куала-Лумпура (Республика Малайзия).  По результатам участия в международных, всероссийских и региональных выставках коллективом лаборатории получено более 230 медалей и дипломов победителей.

Ежегодно аспиранты НИИ принимают участие в конкурсах инновационных и научно-исследовательских проектов и работ. В 2014 году аспиранты НИИ стали лауреатами конкурса на соискание грантов Ректора ДГТУ, программы «УМНИК», проводимой Фондом содействия развитию малого и среднего предпринимательства в научно-технической сфере, Грантов Президента РФ для поддержки молодых российских ученых.

Научно-исследовательский институт явился организатором целого ряда научных мероприятий. Систематически (раз в два года) проводятся на высоком уровне всероссийские научно-технические конференции «Состояние и перспективы развития термоэлектрического приборостроения», региональная научно-техническая конференция «Системы обеспечения тепловых режимов преобразователей энергии и системы транспортировки теплоты», научные сессии Международной академии информатизации и более десяти конференций и семинаров регионального уровня. В декабре 2013 года была проведена очередная IV Всероссийская НТК, приуроченная к юбилею Заслуженного деятеля науки РФ, профессора, д.т.н. Исмаилова Т.А. Регулярно издаются тематические сборники научных статей, посвященных вопросам термоэлектрического приборостроения и возобновляемых источников энергии.

Коллектив НИИ ежегодно участвует в работе Московского международного салона изобретений и инновационных технологий «Архимед»,  на котором  представляет разработки, завоевывающие золотые, серебряные, бронзовые медали и самые разные престижные награды. В 2014 году разработки НИИ были удостоены 3 золотых, 1 серебряной  и 1 бронзовой медалей. Кроме того Гран-при салона получила разработка «Термоэлектрический тепловой насос с нанопленочными полупроводниковыми  ветвями».

Наряду с научной деятельностью в НИИ осуществляется также подготовка высококвалифицированных специалистов в данной области. За период существования института в нем подготовлено 20 кандидатов наук, ведется подготовка 9 докторантов и 16 аспирантов и соискателей. Сформировавшаяся в НИИ научная школа является базисом для развития термоэлектрического приборостроения в республике и стране.

Научно-исследовательская работа студентов является обязательной, неотъемлемой частью подготовки квалифицированных специалистов с высшим профессиональным образованием.

В НИИ «ПТЭПиУ» такая работа является одним из важнейших средств повышения качества подготовки специалистов с высшим образованием. Она координируется и осуществляется по связанным и взаимно дополняющим направлениям, таким как:

· исследования, проводимые при выполнении дипломных работ;

· участие в олимпиадах, научных конференциях.

Функционирует научно-конструкторское бюро, где студенты овладевают навыками проведения эксперимента и обработки полученных результатов, проектируют и изготовляют установки, участвуют в разработке устройств, отладке программ для ЭВМ, выступают с сообщениями по результатам научных исследований.

С каждым годом число студентов, участвующих в научно-исследовательской работе НИИ «ПТЭПиУ», растет. Студенты, привлеченные к работе в лаборатории, ежегодно принимают активное участие в тематических конференциях, проводимых в рамках Недели науки университета. Лучшие доклады студентов публикуются в научных сборниках. Студенты, сочетающие активную научно-исследовательскую работу с хорошей успеваемостью, рекомендуются Ученым советом вуза к поступлению в аспирантуру.

Сотрудники НИИ «ПТЭПиУ» активно участвуют в различных конкурсах грантов как республиканского, так и всероссийского масштабов.

Так, по Президентской программе поддержки молодых российских ученых и ведущих научных школ выиграно пять грантов:

1. Грант МК-2606.2003.08 (грантополучатель – Г.И. Аминов, тема: «Термоэлектричество в медико-биологических исследованиях»).

2. Грант МК-8389.2006.08 (грантополучатель – О.В. Евдулов, тема: «Исследование сильноточных термоэлектрических батарей для систем охлаждения радиоэлектронной аппаратуры»).

3. Грант МК-2039.2009.08 (грантополучатель – М.А. Хазамова, тема: «Неонатологический реанимационный комплекс на базе термоэлектрических преобразователей энергии»).

4. Грант МК-5876.2008.09 (грантополучатель – О.В. Евдулов, тема: «Многокаскадные сильноточные термоэлектрические батареи слоистой конструкции для систем охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры»)

5. Грант МК-6709.2010.08 (грантополучатель – Д.В. Евдулов, тема: «Система охлаждения элементов РЭА на основе совместного использования многокаскадных сильноточных термоэлектрических полупроводниковых батарей слоистой конструкции и тепловых термосифонов»).

В период с 2004-2007 гг. коллектив НИИ «ПТЭПиУ» принял активное участие в программе «СТАРТ» государственного фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Были организованы малые предприятия, руководителями которых были назначены основные исполнители научно-исследовательских работ:

1. Аминов Г.И. (ООО «Магистр») – Разработка и изготовление приборов для локального терапевтического воздействия на органы человеческого организма;

2. Шахмаева А.Р. (ООО «Кристалл») – Технология диффузии фосфора на глубину 180±20 мкм;

3. Вердиев М.Г. (ООО «Компания VMG») – Электролизер с твердым и жидким затворами;

4. Юсуфов Ш.А. (ООО «Термолайн») – Прецизионный термоэлектрический нуль-термостат;

5. Хазамова М.А., Рагимова Т.А. (ООО «Термомедикалдевайс») – Термоэлектрические устройства для проведения физиотерапевтических процедур;

6. Губа А.А. (ООО «Мобильные медицинские системы») – Электрокардиограф и специализированное программное обеспечение для автоматической интерпретации кардиограмм.

Сотрудники НИИ «ПТЭПиУ» активно принимают участие в научно-технических программах. Так, по программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» были выиграны проекты:

1. Научно-технические основы создания биотехнических систем на базе полупроводниковых термоэлектрических преобразователей энергии. Руководитель – д.т.н., профессор Т.А. Исмаилов.

2. Исследование и разработка холодильных установок на базе сильноточных термоэлектрических батарей слоистой конструкции. Руководитель – к.т.н., доцент О.В. Евдулов.

3. Исследование и разработка системы неравномерного отвода теплоты от элементов радиоэлектронной аппаратуры. Руководитель – к.т.н., доцент О.В. Евдулов.

4. Создание энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии» по проблеме «Исследование и разработка системы охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры, работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений на базе термоэлектрических преобразователей энергии». Руководитель – к.т.н. Д.В. Евдулов.

Проводимые исследования выполняются по следующим научно-техническим программам: «Машины и технологии будущего», «Трансфертные технологии и комплексы», «Конверсия», «Федерально-региональная политика в науке и образовании», «Интеграция науки высшего образования», «Инновационная деятельность высшей школы», «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012гг.», грантам РФФИ.

ПЕРЕЧЕНЬ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОГРАММ И ГРАНТОВ, В ВЫПОЛНЕНИИ КОТОРЫХ ПРИНИМАЛ УЧАСТИЕ КОЛЛЕКТИВ НИИ «ПТЭПиУ»

· НТП «Развитие научного потенциала высшей школы»;

· Гранты Президента Российской Федерации для поддержки молодых российских ученых;

· Гранты Российского фонда фундаментальных исследований;

· Гранты Минобрнауки РФ;

· НТП «Инновационная деятельность высшей школы»;

· НТП «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники»;

· НТП «Федерально-региональная политика в науке и образовании»;

· НТП «Трансфертные технологии и комплексы»;

· НТП «Машины и аппараты будущего»;

· НТП «Конверсия»;

· НТП «Разработка методов и средств контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций»;

· Программа Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере «Старт»;

· ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».

ТЕМАТИКА НИР, ВЫПОЛНЯЕМОЙ В НИИ В РАМКАХ ТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНА:

1. Диффузионные процессы внедрения примесных элементов в монокристаллический полупроводниковый материал для формирования активных областей кремниевого мощного транзистора.

Руководитель – д.т.н., профессор Т.А. Исмаилов.

2. Исследование электро- и теплофизических процессов в термоэлектрических теплообменных аппаратах рекуперативного типа и создание математических моделей на их основе.

Руководитель – д.т.н., профессор Т.А. Исмаилов.

3. Исследование термоэлектрических систем обеспечения микроклимата и создания математических моделей и устройств на их основе.

Руководитель – к.т.н., доцент О.В. Евдулов.

4. Исследование термомеханических напряжений в сильноточных термоэлектрических батареях.

Руководитель – к.т.н., доцент Ш.А. Юсуфов.

5. Исследование теплофизических процессов и математическое моделирование локального замораживания отдельных зон гортани человека с использованием термоэлектрического метода преобразовании энергии.

Руководитель – к.т.н., доцент М.А. Хазамова.

6. Моделирование процессов теплообмена при высокоточном термостатировании объектов с использованием фазового перехода. Руководитель – к.т.н. А.А. Губа.

7. Исследование электро- и теплофизических процессов, создание математических моделей и разработка полупроводниковых термоэлектрических приборов и устройств.

Руководитель – д.т.н., профессор Саркаров Т.Э.