Конечные деформации гибких элементов микроэлектромеханических систем в связанных полях. Многомасштабный подход
| Название НИОКТР | Конечные деформации гибких элементов микроэлектромеханических систем в связанных полях. Многомасштабный подход |
|---|---|
| Аннотация | Проект направлен на развитие математических методов моделирования конечных деформаций наномасштабных элементов микроэлектромеханических систем (далее – МЭМС) при воздействии на них связанных тепловых и электромагнитных полей. Особенность предлагаемого в проекте подхода состоит в синтезе нескольких масштабов моделирования, которые учитывают специфику физических эффектов на макроскопическом, мезо- и молекулярном уровнях. Это позволяет: 1. Связать используемые в континуальном моделировании законы состояния материала с первыми принципами и учесть электро- магнито- термо-упругий анизотропный макроскопический отклик с учетом масштабного фактора (характерного размера элемента МЭМС). 2. Принять во внимание поверхностные эффекты на основе первопринципного моделирования сопровождающих их физических процессов (изменение интегральной жесткости ультратонких элементов, влияние поверхностных состояний при действии высокоинтенсивного электромагнитного поля). 3. Учесть процессы зарождения и миграции дефектов, определив законы эволюции их структуры из первопринципного моделирования и далее осуществив континуальное моделирование в рамках теории конечных несовместных деформаций. 4. Исследовать влияние распределенных дефектов на величину коэрцитивной силы магнитомягких тонкопленочных элементов МЭМС (“проблема пермаллоя”). Эти проблемы актуальны, их решения на настоящий момент далеки от завершения, а разработка соответствующих математических методов и анализ получаемых физических эффектов будут представлять научную новизну проекта. Общая стратегия проекта состоит в следующем. Описание на макроскопическом уровне основывается на классических нелинейных уравнениях термоэлектроупругого континуума, учитывающих влияние тепловых и электромагнитных полей на конечные деформации и частичное обратное влияние. На этом уровне игнорируются полное взаимное влияние связанных полей и поверхностные эффекты, поскольку их вклад мал. Промежуточный (мезо-) уровень предполагает моделирование полной связанности и учет поверхностных эффектов, влияние которых возрастает по мере уменьшения характерного размера деформируемого тела. При этом, однако, возникает необходимость в дополнительных материальных характеристиках (инерция теплового потока, поверхностная плотность упругой энергии, темп эволюции структуры дефектов и т.п.), которые могут быть получены либо как интерполяции экспериментальных данных, либо из теоретического моделирования на более мелком масштабе с привлечением методов первопринципного моделирования. В рамках проекта предлагается использовать именно этот путь. Подобное моделирование характеризует структурный уровень и предполагает описание отклика элементарного объема на конечные однородные деформации и связанные с ними поля методами молекулярной динамики. Осреднение результатов молекулярного моделирования по ансамблю состояний даст эффективные характеристики гиперупругих потенциалов и термоэлектроупругих псевдопотенциалов, а также параметров эволюционных уравнений для распределенных дефектов. Развиваемая методика будет использована для решения следующих прикладных задач. 1. Моделирование динамического изгиба ультратонких многослойных мембран в управляемом электромагнитном поле с учетом их строения, поверхностных эффектов и эволюции полей дефектов при многоцикловом нагружении. Форм-фактор мембран соответствует элементам быстродействующих оптических затворов и решеток (GLV, Grating Light Valve). 2. Определение тепловых свойств многослойных мембран на базе тонких пленок наноразмерной толщины для мембранной технологии тепловой МЭМС сенсорики, многослойной рентгеновской оптики и защитных пленок для ЭУФ-литографии. 3. Развитие методов моделирования ферромагнитных материалов, обладающих предельно низкой коэрцитивной силой с учетом остаточных напряжений, микроструктурных неоднородностей и магнитострикционных эффектов. Эти задачи определяют практическую значимость результатов выполнения проекта. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 21000.0 |
| Дата начала | 2025-05-27 |
| Дата окончания | 2027-12-15 |
| Номер контракта | 25-11-00333 |
| Дата контракта | 2025-05-27 |
| Количество отчетов | 3 |
| УДК | 539.376 532.135 539.3 |
| Количество просмотров | 3 |
| Руководитель работы | Лычев Сергей Александрович |
| Руководитель организации | Якуш Сергей Евгеньевич |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕХАНИКИ ИМ. А.Ю. ИШЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-07-07 09:15:52 UTC, 2025-07-07 09:15:52 UTC |
| ОКПД | Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области прочих естественных наук, прочие, не включенные в другие группировки |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | молекулярная динамика; магнитострикция; коэрцитивная сила; первопринципное моделирование; материальные связности; континуальная теория дефектов; поверхностные состояния; электрострикция; электромагнитные поля; несовместные деформации |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 30.19.27 - Ползучесть. Реология. Теория дислокаций |
| OECD | — |
| OESR | Прикладная механика |
| Приоритеты научно-технического развития | а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта; |
| Регистрационные номера | — |