КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-71-10055
НазваниеЧисленное и экспериментальное исследование высокочастотной плазмы пониженного давления для модификации поверхностей функциональных материалов
Руководитель Шемахин Александр Юрьевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" , Республика Татарстан (Татарстан)
Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-217 - Математическое моделирование физических сред
Ключевые слова математическое моделирование, ВЧ-плазма, пониженное давление, высокочастотный разряд, газодинамика, электродинамика, наноматериалы
Код ГРНТИ27.35.51
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект будет осуществляться в рамках фундаментальной научной проблемы исследования низкотемпературной высокочастотной плазмы пониженного давления (13.3-133 Па), используемой для обработки материалов различной физической природы с целью придания им качественно новых свойств, в том чиле наномодификации поверхности. Целью проекта является построение и исследование математических моделей для нелинейных процессов, происходящих в ВЧ-плазме пониженного давления и процессов взаимодействия с образцом. Математическое моделирование позволяет существенно ускорить процесс изучения физического явления и получить широкий диапазон данных в результате численного экспериментирования. Будет проведена серия натурных экспериментов по определению основных параметров плазмы (энергии ионов, плотности плазмы, распределения электронов по энергиям, плавающего и плазменного потенциалов), результаты экспериментов будут являться подтверждением корректности математической модели, в частности будут оптимизированы параметры обработки металлов с покрытием из SiO2. Актуальность данной проблемы на сегодняшний день связана с высоким интересом к исследованию процессов, протекающих в объеме плазмы высокочастотного газового разряда. Высокочастотная плазма пониженного давления используется для модификации конструкционных и функциональных материалов с целью придания им качественно
новых свойств, например, для полировки, создания нанослоев, придания гидрофобным материалам гидрофильных свойств или наоборот, сверхгидрофобных свойств. Научная новизна задачи состоит в том, что будет разработана гибридная нелокальная математическая модель ВЧ-плазмы при пониженном давлении, учитывающая процессы газо-, электро-, плазмодинамики и молекулярной динамики в плазме и при взаимодействии с образцом. Будут рассчитаны значения концентрации электронов и электронной температуры, напряженностей ВЧ магнитного и электрического полей, параметров несущего газа (давление, скорость, температура), концентрации частиц в метастабильных состояниях, скорости и энергии ионов при взаимодействии с образцом. В модели будет учтено накопление заряда на образце. Экспериментальное исследование основных параметров плазмы аргона (энергии ионов, плотности плазмы, распределения электронов по энергиям, плавающего и плазменного потенциалов) в сравнении с численными исследованиями по новой гибридной математической модели, учитывающей перечисленные процессы во взаимном влиянии для низкотемпературной плазмы пониженного давления будет являться новым научным фундаментальным результатом. Разрабатываемая модель является новой, а результаты работы оригинальными. Уровень ожидаемых в проекте результатов сопоставим с мировым. Достижимость решения поставленной задачи и возможность получения запланированных результатов обеспечивается имеющимся научным заделом и опытом работы в исследуемой области. Работы будут осуществляться в рамках направления “Н1 Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта” из Стратегии НТР РФ.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ