Электрохимические датчики движения на основе модифицированных углеродных электродов

Проект направлен на решение научно-инженерной проблемы создания недорогого высокочувствительного датчика инерциального движения на основе современных массовых технологий по типу МЭМС. Решение проблемы на новом технологическом уровне предполагается получить путем развития технологии датчиков чувствительным элементом которых является миниатюрная (характерные размеры от десятков до нескольких сотен микрон) электрохимическая ячейка. В настоящее время сейсмометры и акселерометры на основе такого преобразующего элемента широко используются в сейсмологии, системах сейсмической безопасности. Проведены опытно промышленные работы по использованию таких датчиков в наземной и морской сейсморазведке с получением крайне хороших результатов и отзывов. Принципиальной новизной предлагаемого проекта является использование для создания электродов электрохимических ячеек углеродных материалов, поверхность которых модифицирована как на макроскопическом уровне с характерными размерами структур от 1 до 100 микрон, так и наноуровне с помощью современных углеродных материалов (графен, нанотрубки и фуллерены). Практической целью является исключить использование дорогой и недостаточно технологичной платины и качественно удешевить технологию создания электрохимических датчиков движения за счет использования массовых материалов с одновременным значительным улучшением технических параметров. Для достижения целей проекта предполагается решение следующих задач: - найти технологических решений для создания электрохимических микросистем, использующих углеродные электроды, на основе модифицированного углерода, имеющих конфигурацию, необходимую для использования в электрохимических датчиках движения; - разработать математические модели переноса электрического заряда в системах с модифицированными углеродными электродами; - с учетом результатов моделирования изготовить ряд последовательных итераций экспериментальных образцов датчиков, отличающихся методами модификации электродов и геометрией, провести исследования их характеристик и подобрать конфигурации, обеспечивающие наиболее высокий коэффициент преобразования, широкий частотный диапазон измерений и минимальные собственные шумы; - определить направления и конкретные пути коммерциализации полученных результатов. В случае успешной реализации проекта ожидается, что удастся кратно снизить стоимость датчиков электрохимического типа с сохранением или улучшением их выходных характеристик, что должно обеспечить выход технологии на чувствительный к стоимости и техническим параметрам массовый рынок сейсморазведки с потребностью от нескольких сотен тысяч до более 1 млн. датчиков в год.