Інститут фізико-технічних та комп'ютерних наук Чернівецького Національного Університету імені Юрія Федьковича

Кафедра термоелектрики та медичної фізики

Наукова робота кафедри


1. Назва науково-дослідної роботи
РОЗРОБКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ РЕСУРСОЗБЕРІГАЮЧИХ І ВІДНОВЛЮВАЛЬНИХ ДЖЕРЕЛ ТЕПЛОВОЇ Й ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ

Термін виконання роботи: 01.01.2001 р. — 31.12.2005 р.
Мета роботи. Дослідження термоелектричних властивостей неоднорідних багатокомпонентних твердих розчинів і анізотропних напівпровідникових сполук. Створення точних вимірювальних пристроїв для контролю параметрів термоелектричних матеріалів. Створення на основі теоретичних та експериментальних досліджень напівпровідникових термоперетворювачів для вимірювальної техніки. Дослідження вихрових струмів у зонально-неоднорідних ізотропних та анізотропних середовищах. Створення комп`ютерної моделі та програмного забезпечення для вивчення властивостей та параметрів термоелектричних матеріалів з метою їх оптимізації.

Короткий зміст і очікувані результати:

  • Розробка методології дослідження термоелектричних параметрів у випадку матеріалів, одержаних методом порошкової металургії.
  • Визначення основних методик вимірювання параметрів термоелектричних матеріалів. Теоретичні дослідження, класифікація перетворювачів.
  • Дослідження вихрових струмів і параметрів зонально-неоднорідних ізотропних систем.
  • Розробка комп`ютерної моделі для дослідження властивостей термоелектричних матеріалів.
  • Визначення кола фізичних ефектів, необхідних для вивчення композитних структур. Розробка методики вимірювання параметрів термоелектричних матеріалів при заданих умовах. Обґрунтування критеріїв оптимізації теплових умов і температурних режимів перетворювачів НВЧ —струмів.
  • Вихрові струми в зонально-неоднорідних анізотропних системах. Розробка алгоритму розрахунку Анізотропія йі електрична властивість шаруватих анізотропних напівпровідників. Створення вимірювального пристрою для вимірювання цих тсрумів.
  • Моделювання напівпровідникових термоперетворювачів НВЧ. Розробка програмного забезпечення.
  • Методи дослідження термоелектричних властивостей функціонально-градієнтних матеріалів.
  • Розробка методики вимірювання термоелектричної ефективності ТЕМ. Розробка методик дослідження макетів напівпровідникових НВЧ —перетворювачів.
  • Застосування методики дослідження термоелектричної добротності Z у випадку неоднорідних напівпровідників. Експериментальні дослідження макетів термоперетворювачів. Комп’ютерне дослідження властивостей термоелектричних матеріалів.


2. Назва науково-дослідної роботи
ДОСЛІДЖЕННЯ ТА РОЗРОБКА ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ І ПРИЛАДІВ НА ЇХ ОСНОВІ

Термін виконання роботи: 01.01.2006 р. — 31.12.2010 р.
Мета роботи. Встановити характер зміни фізичних властивостей термоелектричних матеріалів, які піддавались дії тиску, температури відпалу і різного виду випромінювань,  з’ясувати, як скоро і за яких умов відбувається відновлення первісних властивостей матеріалів.
Розвиток фізики термоелектричних приладів малої потужності; визначення особливостей у закономірностях процесів термоелектричного перетворення енергії в цих приладах; розширення можливостей застосування мікроелектронних пристроїв у різноманітних напрямках діяльності людини шляхом заміни хімічних джерел електричної енергії на екологічно чисті термоелектричні джерела довготривалої дії.

Короткий зміст і очікувані результати:

  • Визначення характеру залежності п’єзоопору CdSb від температури, типу й кількості домішок, опромінення γ-квантами пояснення особливостей одержаних результатів у в рамках існуючих моделей зонного спектра; Дослідження стану точкових дефектів і їх впливу на анізотропію термоерс CdSb в області власної провідності. Виявлення особливостей впливу умов вирощування кристалів p-CdSb на їх термоелектричні властивості. Вивчення дифузійних процесів. Отримання монокристалів твердих розчинів ZnxCdx-1Sb і дослідження їх термоелектричних властивостей.
  • Використання отриманих спектрів випромінювання релятивістських та нерелятивістських електронів при підборі нових матеріалів для детекторів електромагнітного випромінювання та інших пристроїв.
  • Використання отриманих теоретичних розробок для керуванням процесом росту новітніх матеріалів.
  • Класифікація різних типів перетворювачів за особливостями теплових процесів, схеми побудови та призначення. Виявлення взаємозв’язку між вибраними схемами побудови перетворювачів і їх функціональними можливостями та точністю. Оптимізація шляхів побудови термоперетворювачів у залежності від необхідних параметрів і характеристик.
  • Підвищення холодильного коефіцієнта до 1—1.2, зменшення маси та габаритів термоелектричних систем кондиціювання за рахунок оптимізації вузлів теплообміну та нових матеріалів.
  • Встановлення закономірностей формування теплових потоків в оточуючому середовищі при розміщенні в ньому термоелектричного перетворювача. Розробка та теоретичні дослідження фізичних моделей приладів термоелектричного перетворення для використання тепла оточуючого середовища. Визначення оптимальних (раціональних) областей застосування створених джерел живлення, що використовують тепло оточуючого середовища.
  • Оптимізація теплових умов і температурних режимів напівпровідникових перетворювачів підвищеної точності для створення еталонів змінного струму.
  • Підвищення енергетичної ефективності термоелектричних кондиціонерів.
  • Розробка фізичних основ приладів термоелектричного перетворення теплової енергії оточуючого середовища (ґрунту, води, повітря). Визначення закономірностей роботи таких приладів, математичний опис їх властивостей, методів оптимізації і проектування. Дослідження експериментальних зразків термоелектричних джерел живлення, що використовують тепло оточуючого середовища.


3. Назва науково-дослідної роботи
ТЕОРЕТИЧНІ Й ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ І ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ ПРИЛАДІВ ДЛЯ ЗЕЛЕНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА МЕТРОЛОГІЇ

Термін виконання роботи: 01.01.2011 р. – 31.12.2015 р.
Мета роботи. Робота спрямована на теоретичні та експериментальні дослідження термоелектричних матеріалів і термоелектричних приладів для зелених технологій та метрології. Встановлення характеру прогнозованої зміни фізичних властивостей термоелектричних матеріалів з позицій хімічного зв`язку. Дослідження фізичних процесів, що відбуваються у термоелектричних перетворювачах енергії, розробка та дослідження термоелектричних приладів для утилізації відходів тепла транспортних засобів, використанням яких досягається поліпшення екологічних показників навколишнього середовища. Розвиток матеріалознавчих і технологічних основ виготовлення багатокомпонентних термоелектричних матеріалів високої якості на основі Ві2Те3 для створення високоефективних термоелектричних перетворювачів енергії, що забезпечить зростання конкурентної спроможності вітчизняної термоелектричної продукції на міжнародному ринку.

Короткий зміст і очікувані результати:

  • дослідження особливостей хімічного зв`язку в кристалах Те, як вихідного компонента термоелектричних матеріалів;
  • дослідження та оптимізація термоелектричних модулів на рівні гарячих температур 300—1000 ºС, розробка технологій їх виготовлення;
  • теоретичні дослідження термоелектричних приладів для утилізації відходів тепла транспортних засобів;
  • проектування та розробка конструкцій приладів для утилізації відходів тепла;
  • експериментальні дослідження та оптимізація параметрів приладів для утилізації відходів тепла;
  • дослідження впливу умов синтезу та росту на властивості термоелектричного матеріалу на основі Ві2Те3;
  • побудова комп’ютерної моделі процесів синтезу та росту багатокомпонентних термоелектричних структур;
  • розробка алгоритмів і комп’ютерних методів оптимізації процесу синтезу багатокомпонентних структур на основі Ві2Те3;
  • розробка методів дослідження процесів кристалізації в цих матеріалах для створення оптимальних методів їх вирощування;
  • дослідження впливу температури, кількості та природи компонентів, часу синтезу на властивості термоелектричних структур на основі Ві2Те3;
  • розробка технологічних методів створення термоелектричних матеріалів високої якості;
  • розробка матеріалознавчих основ для технології синтезу й росту багатокомпонентних структур на основі Ві2Те3.

 

4. Назва науково-дослідної роботи

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ, ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ЕНЕРГІЇ ТА ПРИЛАДІВ НА ЇХ ОСНОВІ

Термін виконання роботи: 01.01.2016 р. – 31.12.2020 р.

Мета роботи.Визначення особливостей кристалізації термоелектричних матеріалів на основі Ві-Те і Cd-Zn-Sb з метою створення технологічних методів підвищення їх ефективності. Використання таких матеріалів для дослідження і розробки термоелектричних перетворювачів енергії з новими принципами їх роботи і створення на їх основі термоелектричних приладів, у тому числі для медичних застосувань.

Короткий зміст і очікувані результати:

  • Заплановано проведення комплексних досліджень з розвитку узагальненої теорії термоелектрики та елементної бази термоелектрики, розробки нових технологічних методів, отримання все більш високоякісних термоелектричних матеріалів для створення високоякісної термоелектричної апаратури, в тому числі і медичного призначення.
  • Планується здійснити подальше узагальнення у рішеннях обернених задач термоелектрики, що мають дати комп’ютерні методи винайдення нових типів термоелементів. З розвитку матеріалознавства будуть проведені дослідження впливів особливостей хімічного зв’язку на розв’язок задач, вдосконалення технології термоелектричних матеріалів та дослідження кінетики самоутворення; Очікуваними результатами є вдосконалення технологій і на їх основі покращення добротності термоелектричних матеріалів. Такі матеріали будуть використані для  розробки нових типів термоелементів, в тому числі проникних, якими мають досягаються істотні покращення ефективності термоелектричного перетворення енергії.
  • Опираючись на такі досягнення, буде розроблено термоелектрична апаратура, в першу чергу медичного призначення підвищеної якості. Окрім цього будуть створені учбово-наочні прилади для лабораторних робіт та лекційних демонстрацій з основних напрямків практичних застосувань термоелектрики та їх впровадження в навчальний процес у вищих учбових та середніх закладах як в Україні, так і за кордоном.