Заключение Диссертационного Совета (Разработка и исследование пьезопреобразователей для устройств прецизионного перемещения в оборудовании и приборах электронной техники)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА Д 212.131.02 НА БАЗЕ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИРЭА МИНОБРНАУКИ РОССИИ ПО ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА НАУК

аттестационное дело № __________________

решение диссертационного совета от 28.03.2017 № 74

О присуждении Матвееву Егору Владимировичу ученой степени кандидата технических наук.

Диссертация «Разработка и исследование пьезопреобразователей для устройств прецизионного перемещения в оборудовании и приборах электронной техники» в виде рукописи

по специальности 05.27.06 – Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники (технические науки) выполнена в федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследовательский институт перспективных материалов и технологий» (ФГБНУ «НИИ ПМТ»).

принята к защите «20» января 2017 года, протокол №_72 диссертационным советом Д 212.131.02 на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский технологический университет» МИРЭА, Минобрнауки РФ, Москва, 119454, проспект Вернадского, 78. Состав диссертационного совета утвержден в количестве 29 человек 11.04.2012(№105/нк) с учетом внесенных изменений (приказ от 22.08.2012 №579/нк и приказ от 10.07.2015 № 770/нк).

Соискатель Матвеев Егор Владимирович 1986 года рождения, гражданин Российской Федерации, соискатель МИЭМ НИУ ВШЭ. Выпускник 2008 года кафедры «Технологические системы электроники» факультета электроники ГОУ ВПО Московского института электроники и математики, на которой он обучался по специальности «электронное машиностроение». Диссертация выполнена в федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследовательский институт перспективных материалов и технологий» (ФГБНУ «НИИ ПМТ»).

Научный руководитель – Виноградов Александр Николаевич, кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник ФГБНУ «НИИ ПМТ».

Официальные оппоненты:

1. Шелофаст Владимир Васильевич, доктор технических наук, МГТУ им. Н.Э. Баумана – Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана, профессор кафедры «Основы конструирования машин»;

2. Васин Владимир Анатольевич, кандидат технических наук, МАИ - Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), доцент кафедры «Радиотехника, телекоммуникации и нанотехнологии»

дали положительные отзывы на диссертацию.

Ведущая организация Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет» (ФГАОУ ВО «ЮФУ»), г. Ростов-на-Дону, в своем положительном заключении, заведующим кафедрой информационных и измерительных технологий, доктором технических наук (специальность 05.11.14 – «Технология приборостроения»), доцентом Земляковым Виктором Леонидовичем, указала, что диссертация представляет собой законченное научное исследование, посвященное актуальной тематике, содержащее целый ряд новых с научной точки зрения и важных для практики результатов, и ее автор заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук.

Выбор официальных оппонентов и ведущей организации обосновывается тем, что они являются одними из ведущих специалистов РФ в области разработки и исследований конструкций прецизионного оборудования электронной техники и пьезопреобразователей. Указанные оппоненты не имеют совместных публикаций с соискателем, а ведущая организация не имеет договорных отношений с соискателем.

В обсуждении диссертационной работы приняли участие: профессора, д.ф.-м.н. А.С. Сигов, Е.Д. Мишина, Г.Х. Китаева, д.т.н. В.Г. Морозов, П.П. Мальцев.

Соискатель имеет 11 опубликованных научных работ по теме диссертации, в том числе 5 статей в научных журналах и изданиях, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций.

Наиболее значимые научные работы по теме диссертации:

1. Виноградов А.Н., Матвеев Е.В. Моделирование трубчатого пьезосканера для зондовой микроскопии //Датчики и системы, 2012, № 12. – С.12-17.

2. Виноградов А.Н., Матвеев Е.В. Моделирование многослойных трубчатых пьезосканеров в туннельной микроскопии//Наноинженерия. – 2013, №2. – С. 35-40.

3. Виноградов А.Н., Запотылько Н.Р., Катков А.А., Матвеев Е.В. Проблемы оптического контакта при соединении элементов гелий-неоновых лазеров //Оптический журнал. – 2014. Т. 81. №. 4. – С. 61-67.

4. Виноградов А.Н., Матвеев Е.В., Белов Е.Н., Юсупов Л.Н. Моделирование и оптимизация перистальтических пьезонасосов для автоматической инфузии // Медицинская техника. – 2016. – № 4. – С. 32-35.

Личный вклад соискателя состоит в анализе литературных источников по проблематике работы; непосредственном участии в получении исходных данных, аналитических, численных и натурно-экспериментальных исследованиях моделей изучаемых пьезоустройств; личном участии в апробации результатов исследований; обработке и интерпретации данных проведенных экспериментов; подготовке публикаций по теме работы.

На диссертацию и автореферат поступило 6 отзывов, все положительные:

1. От Лучинина Виктора Викторовича, доктора технических наук, заведующего кафедрой микро- и наноэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета СПбГУ «ЛЭТИ». Отзыв содержит следующие замечания:

а) Ценность графика на рис. 3 автореферата была бы существенно выше при использовании конкретных числовых значений для параметров пьезоприводов.

б) В условиях сверхмалых размеров актюаторов при разработке методик их расчета, по-видимому, целесообразно учитывать влияние касательных механических напряжений, возникающих на границах слоев и их вклад в общее напряженно-деформированное состояние многослойной конструкции.

в) Учитывая существенные особенности, имеющие место для трубчатых пьезоприводов при сканировании в угловых зонах, представляется целесообразным осуществить количественную оценку достигнутых результатов в отношении качества сканирования.

2. От Львова Бориса Глебовича, доктора технических наук, руководителя департамента электронной инженерии МИЭМ имени А.Н. Тихонова НИУ ВШЭ. Отзыв содержит следующие замечания:

а) Из автореферата не ясно, о каких экспериментах идёт речь при обсуждении корректности разработанной методики расчёта пьезопреобразователей, достоверности результатов и методов исследования, и по каким параметрам проводилось сопоставление результатов теоретического расчёта и экспериментальных данных.

б) Представленные в автореферате результаты расчётов, соответствующие третьей главе диссертации, существенно выиграли бы от введения безразмерных переменных и критериев подобия, позволяющих получать обобщённые зависимости.

3. От Грязнова Николая Анатольевича, кандидата физико-математических наук, заместителя директора по научной работе ЦНИИ РТК, г. Санкт-Петербург. Отзыв содержит следующие замечания:

а) Конкретные примеры использования разработанных методик расчета прямоугольных пьезоприводов в оборудовании и приборах электронной техники не позволяют определить границы области применимости метода.

б) Не описаны возможности модификации программного обеспечения, в котором реализованы методики расчета прямоугольных, дисковых и трубчатых пьезоприводов, для расширения области применения.

в) Результаты исследований совместного действия температуры и пьезоэффекта на конструкции электронной техники представлены не настолько подробно, чтобы можно было оценить потенциал разработанных методик.

4. От Запотылько Нины Рудольфовны, кандидата технических наук, начальника участка АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха». Отзыв содержит следующие замечания:

а) Недостаточно полно отражены конкретные примеры применения разработанных методик расчета пьезоприводов в устройствах и приборах электронной техники.

б) Из автореферата неясно, для каких типов и при каких параметрах пьезокерамических элементов проведены расчеты совместного действия температуры и пьезоэффекта для расчета конструкций электронной техники.

5. От Жукова Андрея Александровича, доктора технических наук, заведующего кафедрой ТППИСУЛА ФГБОУ ВО «МАИ». Отзыв содержит следующие замечания:

а) В тексте автореферата представлено лишь упоминание о результатах разработки и исследовании перистальтических микропьезонасосов, а конкретные данные не приведены, что явно снижает значимость материала.

б) Недостаточно полно отмечено количественное различие результатов расчета конкретных конструкций различными методами (аналитическим, численным и экспериментальным).

в) В тексте автореферата отсутствует четкое изложение достигнутого технического уровня разработки пьезопреобразователей.

г) В автореферате имеется раздел «Патенты и авторские свидетельства», хотя авторские свидетельства у автора отсутствуют, поскольку упразднены.

6. От Савкина Алексея Владимировича, кандидата технических наук, ведущего эксперта НИИ ПТ. Отзыв содержит следующие замечания:

а) Недостаточно полно представлены аналитические выводы методик расчета напряжений и деформаций для дисковых и трубчатых многослойных пьезоприводов.

б) В проведенных экспериментальные исследованиях не представлены способы обеспечения точности измерений.

в) При расчете перемещений трубчатых пьезосканеров зондовых микроскопов не учитываются гистерезисные явления, известные как крип или ползучесть.

г) Не проведён многофакторный эксперимент с целью выявления оптимальных параметров показателей чувствительности, амплитуды микроперемещений и температуры работы пьезогироскопов, пьезосканеров, микронасосов и пьезокорректоров лазерных гироскопов.

Диссертационный совет отмечает, что в результате выполненных соискателем исследований:

1. Внесен существенный вклад в теорию расчета многослойных пьезопреобразователей, работающих на основе изгибных деформаций упругих элементов;

2. Разработаны аналитические и численные методики моделирования напряженно-деформированного состояния многослойных пьезопреобразователей прямоугольной, дисковой и трубчатой форм с учетом температурных и пьезоэлектрических воздействий, а также свойств отдельных слоев

3. С использованием методик были разработаны и оптимизированы модели пьезогироскопов, пьезосканеров, микронасосов и пьезокорректоров лазерных гироскопов по критериям чувствительности, амплитуды микроперемещений и ширины температурного диапазона термокомпенсации.

4. Предложена численная методика расчета пьезопреобразователей методом конечных элементов с учетом температурной аналогии пьезоэффекта и представлено сравнение результатов, полученных по данной методике, с аналитическими и натурно-экспериментальными методами.

Теоретическая значимость работы обусловлена тем, что установлено существенное влияние на прогиб тонкостенных трубчатых пьезоприводов жесткости металлических электродов. Показано, что в реальных устройствах расчётное снижение прогиба может достигать 14% по сравнению с расчётами, проведёнными без учёта электродов. Разработанная автором методика позволяет более точно определять функциональные параметры прецизионных трубчатых пьезоприводов на этапе проектирования.

Значение полученных Матвеевым Е.В. результатов исследования для практики подтверждается наличием акта использования результатов НИР, проведенных совместно с ФГУП «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха, в ходе которых разработаны и исследованы схемные решения термокомпенсированных пьезокорректоров оптических резонаторов, снижающие тепловой уход оптического периметра кольцевого лазерного гироскопа в диапазоне температур от минус 60 °С до +90 °С. Полученные результаты и рекомендации позволили на практике повысить процент выпуска датчиков с длительным временем работы с 15% до 60%.

Оценка достоверности результатов исследования выявила:

1. Проведенные в работе теоретические исследования основаны на основных уравнениях теории упругости и достоверность разработанных методик подтверждается высоким уровнем согласованности результатов, полученных различными методами (численными, аналитическими и экспериментальными) и высокой корреляцией результатов с известными литературными данными.

2. Натурные экспериментальные исследования получены на современном сертифицированном оборудовании, показана их воспроизводимость.

3. Результаты диссертации неоднократно апробированы на конференциях; все основные результаты опубликованы в научных журналах, входящих в перечень рецензируемых изданий, рекомендованных ВАК.

Все вышеперечисленное в совокупности свидетельствует о достоверности полученных результатов и сделанных на их основании выводов.

Личный вклад соискателя состоит в подробном теоретический анализе наиболее важных проблем, возникающих на пути создания многослойных пьезоприводов прецизионных перемещений; соискателем совместно с научным руководителем разработаны и протестированы аналитические методики расчета пьезоприводов прямоугольной, дисковой и трубчатой форм; соискателем лично разработаны и исследованы конечно-элементные модели многослойных изгибных пьезопреобразователей, установлены условия применимости аналитических методик. В диссертации использованы только те результаты, в получении и интерпретации которых автору принадлежит определяющая роль. Часть опубликованных работ написаны в соавторстве с членами научной группы. В совместных работах с А.Н. Виноградовым, диссертант проводил аналитические и численные расчеты, принимал участие в моделировании, в обсуждении и интерпретации результатов.

Диссертация охватывает основные вопросы поставленной научной задачи и соответствует критерию внутреннего единства, что подтверждается наличием последовательного плана изложения материала – в едином ключе рассмотрены аналитические методики расчета напряженно-деформированного состояния балочных, дисковых и трубчатых пьезоприводов, а затем представлены численные и натурно-экспериментальные исследования, подтверждающие корректность разработанных методик.

На заседании 28.03.2017 диссертационный совет принял решение присудить Матвееву Егору Владимировичу ученую степень кандидата технических наук.

При проведении тайного голосования диссертационный совет в количестве 25 человек, из них 7 докторов наук по специальности диссертации, участвовавших в заседании, из 29 человек, входящих в состав совета, проголосовали: за присуждение учёной степени - 25, против присуждения учёной степени - нет, недействительных бюллетеней нет.

Председатель

диссертационного совета А.С. Сигов

Ученый секретарь

диссертационного совета Л.Ю. Фетисов

28.03.2017