Национальный Исследовательский Ядерный Университет «МИФИ»

(НИЯУ МИФИ)

Аналитический обзор по технологии наноструктур:

"Нанопроволоки, вискеры".

Выполнил: Студент гр. Е10-06

Рябов С.М.

Принял: к. ф.-м. н., доцент

Антоненко С. В.

Москва 2013

Содержание

Введение 2

Основная (аналитическая) часть:

1. Устройство для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов 3

2. Подшипник скольжения с антифрикционным керамическим слоем 5

3. Наноэлектромеханический преобразователь с автоэлектронной эмиссией 7

4. Электрод источника питания 9

5. MDS-W - высокопроизводительная библиотека для молекулярно-динамического моделирования воды 10

6. База данных системы экспертного выбора, навигации и централизованного доступа к интерактивным учебно-научным и лабораторным комплексам, функционирующим в режиме удаленного доступа 11

7. Двухкаскадный усилитель мощности W-диапазона 12

8. Наконечник для лазерного устройства 13

9. Товарный знак: "LEDCRAFT" 15

Заключение 17

Литература 18

Введение

В данной работе приведен краткий аналитический обзор по девяти патентным документам Российской Федерации в разных областях, в частности касающимся технологии наноструктур, по тематике «нанопроволоки и вискеры», 3 из которых являются патентами на полезные модели, 1 – заявкой на изобретение, 1 – программой для ЭВМ, 1 – базой данных, 1 – топологией интегральных схем, 1 – промышленным образцом, 1 – товарным знаком.

При составлении данной работы были использованы материалы с сайта федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам: www.fips.ru.

Поиск патентных документов производился по базам данных формул российских полезных моделей (РПМ), заявок на российские изобретения (ЗИ), по бюллетеням промышленных образцов, товарных знаков, программ для ЭВМ, баз данных, топологий интегральных микросхем за последние 10 лет.

Для каждого патентного документа указаны индивидуальные характеристики и краткое описание.

1

• Название: "Устройство для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов"

• Международная патентная классификация (далее мпк):

B61K 9/04   (2006.01)

• Номер и код вида документа: 107 748 U1

• Дата подачи заявки: 14.03.2011 → Опубликовано: 27.08.2011 Бюл. №24

• Страна публикации: Россия

• Авторы: Ададуров Сергей Евгеньевич (RU), Иконников Евгений Александрович (RU), Миронов Владимир Сергеевич (RU), Раков Виктор Викторович (RU), Розенберг Ефим Наумович (RU)

• Патентообладатели: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (ОАО "НИИАС") (RU)

• Адрес для переписки: 109029, Москва, ул. Нижегородская, 27, стр.1, первому зам. генерального директора ОАО "НИИАС" Е.Н. Розенбергу

• Формула полезной модели: Устройство для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов, содержащее датчик температуры, установленный на крышке буксы, и подключенный к нему индикатор, отличающееся тем, что датчик температуры выполнен в виде термоэлектрического преобразователя из полупроводниковой нанопроволоки, на подложке которого смонтирован индикатор, состоящий из трех светодиодов с различным пороговым напряжением срабатывания.

• Область применения: Различные технологические процессы; транспортирование.

Полезная модель относится к области контроля состояния узлов подвижного состава железнодорожного транспорта и является вспомогательным оборудованием для обнаружения перегрева подшипников в буксах колесных пар вагонов при движении поезда.

Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции и в повышении надежности работы.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов, содержащем датчик температуры, установленный на крышке буксы, и подключенный к нему индикатор, датчик температуры выполнен в виде термоэлектрического преобразователя из полупроводниковой нанопроволоки, на подложке которого смонтирован индикатор, состоящий из трех светодиодов с различным пороговым напряжением срабатывания.

Устройство для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов содержит датчик температуры, установленный на крышке буксы, и подключенный к нему индикатор. Датчик температуры выполнен в виде термоэлектрического преобразователя из полупроводниковой нанопроволоки, на подложке которого смонтирован индикатор, состоящий из трех светодиодов с различным пороговым напряжения срабатывания.

При движении вагонов происходит нагрев подшипников в буксах на колесных осях. Температуру нагрева измеряют датчиками температуры, которые крепятся на крышке буксы. К датчику температуры подключают индикатор в виде различных указательных приборов. Выполнение датчика температуры в виде термоэлектрического преобразователя, на подложке которого монтируется индикатор, позволит упростить конструкцию и измерять температуру непосредственно на буксе. Термоэлектрический преобразователь изготовляется из полупроводниковой нанопроволоки.

Работающий термоэлектрический преобразователь создает разность потенциалов. Электрический сигнал может накапливаться в аккумуляторе и затем использоваться для электропитания индикатора. Индикатор выполняется из трех светодиодов зеленого, желтого и красного цвета, которые подключены к термоэлектрическому преобразователю. Светодиоды выбраны с разными порогами срабатывания.

При допустимой рабочей температуре буксы срабатывает светодиод зеленого цвета.

При приближении температуры к максимально допустимому значению увеличивается разность потенциалов на выходе термоэлектрического преобразователя и происходит срабатывание желтого светодиода с большим по сравнению с зеленым светодиодом пороговым напряжением срабатывания. Свечение желтого светодиода свидетельствует о приближении температуры буксы к критическому значению. Дальнейшее повышение температуры приводит к включению красного светодиода, указывающего на критическую температуру буксы.

Эффективность устройства заключается в упрощении конструкции и в возможности альтернативного электропитания измерительного прибора напрямую от термоэлектрического преобразователя. При этом повышается надежность работы систем мониторинга состояния букс колесных пар вагонов движущегося поезда и обеспечивается возможность автоматизации процесса контроля состояния букс.

2

• Название: "Подшипник скольжения с антифрикционным керамическим слоем"

• МПК:

F16C 17/00   (2006.01) F16C 33/04   (2006.01)

• Номер и код вида документа: 110 437 U1

• Дата подачи заявки: 11.07.2011 → Опубликовано: 20.11.2011 Бюл. №32

• Страна публикации: Россия

• Авторы: Зубарев Геннадий Иванович (RU), Низовцев Владимир Евгеньевич (RU), Денисов Анатолий Яковлевич (RU), Дрозденко Виктор Николаевич (RU), Климов Денис Александрович (RU)

• Патентообладатели: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

• Адрес для переписки: 121357, Москва, ул. Верейская, 29, стр.141, ОАО "УК "ОДК", (в Инженерный центр), А.Я. Денисову

• Формула полезной модели: Подшипник скольжения с антифрикционным керамическим слоем, содержащий сопряженные поверхности, в которых при скольжении происходит трение, и, по меньшей мере, одна из сопряженных поверхностей имеет антифрикционное наноструктурированное покрытие, отличающийся тем, что сопряженная поверхность имеет антифрикционное покрытие в виде керамического наноструктурированного слоя из карбонитрида титана, упрочненного вискерами карбида кремния.

• Область применения: Механика; освещение; отопление; двигатели и насосы; оружие и боеприпасы; взрывные работы. Авиационная, космическая и иные области промышленности.

В основу полезной модели положена задача создания подшипников скольжения работоспособных при скоростях вращения до 60 тыс. об/мин с пониженным коэффициентом трения.

Технический результат - повышение пластичности карбонитрида титана за счет его наноструктурирования и дисперсного упрочнения вискерами карбида кремния при одновременном эффекте снижения коэффициента трения.

Поставленная задача решается тем, что в подшипнике скольжения с антифрикционным керамическим слоем, содержащем сопряженные поверхности, в которых при скольжении происходит трение и, по меньшей мере, одна из сопряженных поверхностей имеет антифрикционное наноструктурированное покрытие, причем сопряженная поверхность имеет антифрикционное покрытие в виде керамического наноструктурированного слоя из карбонитрида титана, упрочненного вискерами карбида кремния.

Для изготовления подшипника скольжения с антифрикционным керамическим слоем, согласно полезной модели, карбинитрид титана наноструктурируют и упрочняют вискерами карбида кремния, после этого наносят одним из известных методов нанесения покрытий, например, газодетонационным или газодинамическим.

Пленочное наноструктурированное дисперсноупрочненное покрытие из карбонитрида титана упрочненного вискерами карбида кремния позволяет получить подшипники скольжения, работоспособные при скоростях вращения 60 тыс. об/мин и более с коэффициентом трения 0.015-0.02.

Полезная модель может быть использована при получении подшипников скольжения, предназначенных для использования в технических устройствах, работающих при высоких скоростях вращения и высоких удельных нагрузках.

3

• Название: "Наноэлектромеханический преобразователь с автоэлектронной эмиссией"

• МПК:

G01P 15/08   (2006.01) B82B 3/00   (2006.01)

• Номер и код вида документа: 121 593 U1

• Дата подачи заявки: 28.11.2011 → Опубликовано: 27.10.2012 Бюл. №30

• Страна публикации: Россия

• Авторы: Солдатенков Виктор Акиндинович (RU), Ачильдиев Владимир Михайлович (RU), Грузевич Юрий Кириллович (RU), Бедро Николай Анатольевич (RU), Комарова Мария Николаевна (RU), Воронин Игорь Владимирович (RU)

• Патентообладатели: Открытое акционерное общество "НПО "Геофизика-НВ" (RU), Солдатенков Виктор Акиндинович (RU), Грузевич Юрий Кириллович (RU), Ачильдиев Владимир Михайлович (RU), Бедро Николай Анатольевич (RU), Комарова Мария Николаевна (RU), Воронин Игорь Владимирович (RU)

• Адрес для переписки: 125080, Москва, ул. Панфилова, 2, кв.89, пат.пов. РФ Г.М. Максягину

• Формула полезной модели: 1. Наноэлектромеханический преобразователь с автоэлектронной эмиссией, содержащий полупроводниковую структуру с электронной схемой и, по меньшей мере, один чувствительный элемент, выполненный в виде консоли, размещенной на основании преобразователя с зазором относительно токопроводящей подложки, на поверхности которой, обращенной к консоли, сформирован, по меньшей мере, один вискер, отличающийся тем, что вискер сформирован на расстоянии от свободного конца консоли, меньшем или равном Y1, определяемом по формуле: Y₁ ≤ L - Lcos(α) + (Z₁+d₀)·ctg(α),

где d₀ - расстояние от катода до нижней поверхности консоли при касании конца консоли подложки;

Z₁ - толщина первого проводникового слоя полупроводниковой структуры;

L - длина консоли;

α - угловое перемещение консоли от положения без нагрузки до касания конца консоли подложки.

2. Наноэлектромеханический преобразователь с автоэлектронной эмиссией по п.1, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде биморфного элемента, размещенного на основании преобразователя с зазором относительно токопроводящей площадки, на поверхности которой, обращенной к биморфному элементу, сформирован, по меньшей мере, одни вискер.

3. Наноэлектромеханический преобразователь с автоэлектронной эмиссией по п.2, отличающийся тем, что первый слой биморфного элемента выполнен из окисла ванадия, второй - из вольфрама.

4. Наноэлектромеханический преобразователь с автоэлектронной эмиссией по п.2, отличающийся тем, что два и более биморфных элемента объединены в матричную структуру на общем кристалле, на котором размещены контактные площадки строк и столбцов соответствующих биморфных элементов, и контактные площадки «земли», а электронная схема содержит соответствующие электронные ключи и мультиплексоры опроса строк и столбцов, связанные с общим видеовыходом.

• Область применения: Физика; различные технологические процессы, транспортирование.

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности - к средствам измерения линейных ускорений, угловых скоростей и тепловых полей малой интенсивности в инфракрасной и терагерцовой области. Сущность наноэлектромеханического преобразователя с автоэлектронной эмиссией, содержащего полупроводниковую структуру с электронной схемой и, по меньшей мере, один чувствительный элемент, выполненный в виде консоли, размещенной на основании преобразователя с зазором относительно токопроводящей подложки, на поверхности которой, обращенной к консоли, сформирован, по меньшей мере, один вискер, заключается в том, что вискер сформирован на расстоянии от свободного конца консоли меньшим или равном Y1 определяемом по предлагаемой зависимости. Чувствительный элемент выполнен в виде биморфного элемента, размещенного на основании преобразователя с зазором относительно токопроводящей площадки, на поверхности которой, обращенной к биморфному элементу сформирован, по меньшей мере, одни вискер. Первый слой биморфного элемента выполнен из окисла ванадия, второй - из вольфрама. Два и более биморфных элемента объединены в матричную структуру на общем кристалле, на котором размещены контактные площадки строк и столбцов соответствующих биморфных элементов, и контактные площадки «земли», а электронная схема содержит соответствующие электронные ключи и мультиплексоры опроса строк и столбцов, связанные с общим видеовыходом. Технический результат от использования предлагаемой полезной модели, заключается в унификации различных типов датчиков с автоэлектронной эмиссией и уменьшения типоразмеров различных датчиков, основанной на том, что при измерении линейных ускорений, угловых скоростей и тепловых полей, в качестве чувствительного элемента используется консоль, размещенная в электрическом поле, а о текущем значении линейного ускорения, угловой скорости и температуры судят по изменению тока эмиссии в зависимости от механической деформации консоли при внешнем возмущающем воздействии.

4