№ 24-29-00773 Исследование методов создания управляемых МЭМС и акустоэлектронных устройств на базе электромагнитоупругих структур с неоднородным покрытием (грант РНФ )

Исследование методов создания управляемых МЭМС и акустоэлектронных устройств на базе электромагнитоупругих структур с неоднородным покрытием (грант РНФ № 24-29-00773)

Руководитель к.ф-м.н. Белянкова Т.А.

Срок реализации: 2024–2025 гг.

Аннотация

Проект направлен на разработку эффективных методов и создание адекватных математических моделей, позволяющих с высокой точностью исследовать влияние механических, электростатических и магнитостатических воздействий на динамические процессы в электромагнитоупругих структурах с неоднородным, покрытием, предназначенных для создания управляемых устройств микро- и наноэлектроники. Особое место в проекте займет верификация выявленных закономерностей моделирование конкретных МЭМС и акустоэлектронных устройств путем проведения численных экспериментов в конечно-элементной среде COMSOL Multiphysics. Это предполагает разработку в конечно-элементной среде COMSOL математических моделей конкретных МЭМС и акустоэлектронных устройств с использованием полученных результатов по оптимизации структуры материалов в условиях воздействия физических полей различной природы. Использование  безразмерных параметров позволяет применять полученные в рамках проекта результаты при создании широкого спектра  различных высокоэффективных приборов и устройств, включая устройства микро- и наноэлектроники.

В рамках реализации проекта будут: - построены математические модели электромагнитоупругих структур с функционально градиентным покрытием, выполненных из различных материалов. В рамках моделей будет проведено исследование влияния характера и локализации неоднородности, типа и величины внешнего воздействия на динамику и свойства   электромагнитоупругих структур с функционально градиентным покрытием; - развита линеаризованная теория электромагнитоупругости в средах, подверженных действию начальных механических напряжений, электростатических и магнитостатических полей. Полученные линеаризованные определяющие соотношения и уравнения движения позволят учитывать тонкие эффекты влияния внешних воздействий на упругие, магнитные и электрические свойства материалов различных классов симметрии; - созданы высокоточные и устойчивые аналитические и численно-аналитических методы анализа напряженно-деформированного состояния неоднородных пьезомагнитных структур, что позволит провести детальное исследование влияния характера начальных воздействий на физические свойства электромагнитоупругих материалов; - определены диапазоны допустимых деформаций и рабочих частот, установлены условия потери внутренней и поверхностной устойчивости материалов в зависимости от начальных воздействий; -  выявлены закономерности влияния воздействия начальных механических, электростатических и магнитостатических полей на трансформацию поверхностного волнового поля, особенности распространения ПАВ, формирование и локализацию волновых полей в структуре; - созданы в среде COMSOL Multiphysics конечно-элементные компьютерные модели конкретных МЭМС и акустоэлектронных приборов и устройств для верификации выявленных закономерностей влияния состава пьезоактивных гетероструктур и параметров внешнего воздействия на их динамику и функциональные свойства; - изучены в конечно-элементной среде COMSOL Multiphysics компьютерные модели для подтверждения выявленных закономерностей влияния структуры и состава пьезоактивных гетероструктур на обеспечение заданных функциональных характеристик  конкретных приборов и устройств; - установлены закономерности и определены пути оптимизации параметров гетероструктуры, как за счет выбора неоднородности покрытия, так и за счет целенаправленного внешнего воздействия, необходимых для эффективного управления функциональными  характеристиками  конкретных приборов и устройств.