Инновационная разработка Томского государственного университета
В Томском государственном университете (ТГУ) под руководством Алексея Алмаева учёные успешно разработали инновационный прототип сенсора для автомобильных лямбда-зондов, использующего новейшие материалы — оксид галлия. Эта технология способна существенно изменить рынок автосенсоров, поскольку её чувствительность к кислороду заметно выше, чем у большинства традиционных решений. В будущем подобное устройство может стать доступной и надёжной заменой импортным деталям, а также поможет снизить стоимость автомобильного обслуживания для российских автовладельцев.
Преимущества сенсора на основе оксида галлия
Для автомобильных лямбда-зондов крайне важно точно определять концентрацию кислорода в выхлопных газах — от корректности этих данных зависит эффективность работы двигателя и экономия топлива. Новый сенсор, созданный в лаборатории металлооксидных полупроводников ТГУ, функционирует на основе уникальных свойств оксида галлия. Этот материал отличается не только высокой чувствительностью, но и способностью сохранять стабильную работу при экстремальных температурах от 600 до 900 °C — а значит, подойдёт для эксплуатации в самых разнообразных климатических условиях.
Секрет успеха разработки заключается в использовании различных полиморфов оксида галлия — вариантов одного и того же химического вещества с разной кристаллической решёткой. В ходе многочисленных исследований специалисты ТГУ выбрали вариацию с наибольшей чувствительностью и изготовили её в виде тонкой плёнки особым методом отжига при высокой температуре (1000 °C). В результате получился массив микрокристаллов с очень развитой поверхностью, что и обеспечивает сенсору рекордную чувствительность к даже незначительным колебаниям уровня кислорода.
Экономическая выгода и технологическая доступность
Одна из ключевых целей разработки — удешевить и упростить замену автомобильных сенсоров для российского автопарка. Благодаря высокой доступности сырья и применению современных производственных технологий, себестоимость сенсоров на базе оксида галлия значительно ниже по сравнению с импортируемыми аналогами. Это позволит отечественным автолюбителям и сервисным центрам быстрее и дешевле обслуживать автомобили, а также снизит зависимость от поставок иностранных запчастей. При серийном производстве такие датчики смогут покрыть потребности не только российского, но и зарубежного рынка, что открывает новые перспективы для экспорта инновационной продукции ТГУ.
Алексей Алмаев отмечает, что созданный коллективом материал впервые был изготовлен подобным способом, а значит, российская научная школа вывела разработку кислородных сенсоров на новый уровень. В перспективе этот опыт может послужить основой для улучшения других типов сенсорных технологий — не только для автомобильной промышленности, но и в сфере промышленной экологии, медицинской диагностики и автоматизации сложных производственных процессов.
Испытания и перспективы внедрения новинки
Для того чтобы подтвердить эффективность своей разработки, специалисты ТГУ в лабораторных условиях воспроизвели работу современной автомобильной выхлопной системы. Испытания показали, что сенсор на оксиде галлия не только опережает по чувствительности большинство зарубежных лямбда-зондов, но и стабильно работает при резких изменениях температуры. Это особенно важно для эксплуатации в суровых климатических условиях и при высоких эксплуатационных нагрузках на автотехнику.
Успех команды Алексея Алмаева уже вызвал интерес среди представителей отечественной промышленности, а также производителей автозапчастей и экологических систем контроля выбросов. В ближайшем будущем планируется провести дополнительные промышленные тестирования и запустить пилотное производство для внедрения сенсоров новой генерации в серийные автомобили. Такая перспектива позволит сделать российский автопром более технологичным, экологически чистым и независимым от зарубежных комплектующих.
В целом новая разработка Томского государственного университета демонстрирует высокий потенциал отечественной науки и открывает широкие возможности для внедрения инноваций в автомобильную и смежные отрасли.
Источник: russian.rt.com
