Мониторинг технического состояния мостов, изучение точечных вихрей на плоскости, разработка электропроводящих чернил: победители конференции имени Е. В. Арменского рассказали нам о своих исследованиях
Представляем победителей конференции имени Е. В. Арменского: электроника, математика и компьютерное моделирование
Ежегодная межвузовская научно-техническая конференция имени Евгения Викториновича Арменского для студентов, выпускников и школьников – главное годовое научное студенческое событие в МИЭМ. В этом году форум прошел в апреле и собрал более 200 участников, представляющих все образовательные программы бакалавриата и магистратуры МИЭМ, студентов различных факультетов Вышки, других вузов, а также школьников.
Участие в конференции – прекрасная возможность попробовать свои силы в режиме настоящего научного форума, с устными публичными докладами, обсуждением с экспертным жюри, вопросами от специалистов в представленной области.
Конференция прошла в нескольких секциях. Мы расспросили победителей об их исследованиях, сегодня рассказ о лучших работах в областях электроники, математики и компьютерного моделирования.
Электроника была представлена двумя секциями – «Электроника и приборостроение» и «Производственные технологии. Нанотехнологии и новые материалы».
Секция «Электроника и приборостроение»
Председатель секции: профессор департамента электронной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ, д.т.н. Андрей Елизаров
Диплом 1 степени – Шафиев Рамиль, Ганин Михаил, Самченко Александр, Хромов Павел, бакалавры 4 курса департамента электронной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ
Тема: «Система непрерывного мониторинга технического состояния мостов».
Научный руководитель: доцент департамента электронной инженерии, акад. руководитель магистерской программы «Интернет вещей и киберфизические системы» МИЭМ НИУВШЭ, к.т.н. Илья Иванов.
О работе рассказал участник команды Рамиль Шафиев.
Мы начали исследование ещё в прошлом году, в текущем решили продолжить в форме проекта как ВКР. По мере работы накапливались материалы, которые в теории можно было бы представить на конференции. И вот теория стала практикой.
Основываясь на данных Росстата, в России порядка 10 тысяч мостов находятся в аварийном состоянии. Это около 7% от общего количества. Средств на их восстановление зачастую не хватает. И с каждым годом количество таких мостов увеличивается. Для предотвращения появления аварийных состояний используют системы мониторинга. Они позволяют отследить деградацию и вовремя принять меры по восстановлению эксплуатационных характеристик. Однако существующие системы дорогие, поэтому они недостаточно распространены.
Основываясь на описанных тезисах, можно сформулировать нашу цель - разработать малогабаритную и недорогостоящую систему мониторинга, которая позволит повысить качество эксплуатации мостовых сооружений.
На данном этапе имеются следующие результаты: проведено моделирование объекта исследования (моста) в программах SolidWorks и Midas Civil, определены наиболее уязвимые места, критические значения; разработан алгоритм, детектирующий неисправность моста; разработан и изготовлен прототип системы. Кроме того, мы разработали веб-интерфейс, позволяющий наблюдать график истории нагрузок и таблицу критических отклонений выбранного моста, провели эксперимент на реальном мосту, который подтвердил жизнеспособность концепции.
Эти результаты приближают нас к созданию действительно полезного устройства, которое позволит увеличить срок службы мостов и повысит безопасность дорожного движения.
В будущем планируем продолжать совершенствовать разрабатываемую систему как в аппаратном, так и в программном плане.
Например, два перспективных направления - разработка алгоритма, позволяющего спрогнозировать остаточный ресурс моста и разработка системы питания устройства, основанной на использовании альтернативных источников энергии (для мостов, удаленных от сетей энергоснабжения).
Секция «Производственные технологии. Нанотехнологии и новые материалы»
Председатель секции: ординарный профессор НИУ ВШЭ, профессор департамента электронной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ, д.ф.-м.н. Геннадий Бондаренко
Диплом 1 степени – Дарханов Евгений, магистрант департамента электронной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ
Тема: «Разработка электропроводящих чернил на основе графен-серебряных наночастиц для технологий печатной электроники».
Научный руководитель: преподаватель департамента электронной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ, акад. директор аспирантской школы по техническим наукам Иван Монахов
Евгений Дарханов, фото из личного архиваЕвгений Дарханов, фото из личного архива
В настоящее время металлические дорожки печатных плат изготавливаются с использованием литографии и магнетронного распыления металлов/электроосаждения металлов. Затратные, долгие, тяжёлые процессы.
В исследовании мы предлагаем создавать эти дорожки быстрее, дешевле и производительнее с помощью печатных технологий.
Создаём электропроводные чернила, заливаем в специальный принтер и печатаем различные сложные поверхности. Технологии печатной электроники известны хорошо и в основном они используют чернила на основе серебряных наночастиц. Мы будем использовать гибридные чернила на основе серебряных наночастиц и графена.
Исследование было разделено на задачи:
Сначала разработка методики изготовления графеновых чернил. Изучение их свойств.
Далее разработка методики изготовления серебряных чернил. Изучение их свойств.
Затем разработка методики изготовления гибридных чернил. Изучение их свойств.
В дальнейшем планируется продолжать работать над исследованием и получить результаты, подходящие для прикладного применения.
Секция «Математика и компьютерное моделирование»
Председатель секции: заместитель директора по научной работе, доцент департамента прикладной математики МИЭМ НИУ ВШЭ, к.т.н., PhD, Сергей Аксёнов
Диплом 1 степени – Вишневская Анна, бакалавр 4 курса департамента прикладной математики МИЭМ НИУ ВШЭ
Тема: «Классификация однопараметрических семейств статических конфигураций точечных вихрей на плоскости»
Научный руководитель: доцент, научный сотрудник департамента прикладной математики МИЭМ НИУ ВШЭ, к.т.н. Мария Белова
Анна Вишневская, из личного архиваАнна Вишневская, из личного архива
Теория вихрей изучалась и изучается многими учёными, начиная с Гельмгольца в девятнадцатом веке, заканчивая О'Нейлом и Арефом, публикующимися уже в двадцать первом. Несмотря на множество исследований, осталось огромное количество неизученных вопросов.
В работе исследуются необходимые и достаточные условия существования статических, вихревых конфигураций, которые способны при разрушении перетекать в другие статические конфигурации, а не начинать двигаться хаотически.
Задача рассматривается для случая, когда у вихрей две различных интенсивности, причем вихрей с большей интенсивностью два. Достаточность существования таких конфигураций определяется разрешимостью конкретного отрицательного уравнения Пелля, очень красивой части теории чисел. Такой связи ранее между теорией вихрей и теорией чисел зафиксировано не было. Также был получен явный алгоритм поиска таких конфигураций и доказано, что отношений интенсивностей, которые их порождают, счётное число.
Результаты работы могут быть использованы при дальнейших исследованиях статических вихревых конфигураций или при численном моделировании различных гидродинамических задач.
В дальнейшем планируется расширить задачу для случая трех вихрей в первой группе и затем произвольного количества вихрей в первой группе. В случае трех вихрей придется рассматривать уже не гипергеометрические уравнения, а уравнения класса Гоэна. В общем случае ещё интереснее и неоднозначнее. Уже в случае трех вихрей разрешимости определенного уравнения Пелля недостаточно, нужно добавить некоторые дополнительные условия, чтобы оба решения рассматриваемого ОДУ получались полиномиальными (это необходимо для существования конфигураций).
Материал подготовили Эльвира Полякова и Полина Подкопаева (Медиацентр МИЭМ)
