вед.орг (Перенос заряда в электрохимическом акселерометре при изменении концентрации активного компонента на электродах)

УТВЕРЖДАЮ. Заместитель директора Института фнвй''1ескойхимии и электрохимии 4' Л НФ ' 'и а РАН по научной ОТЗЫВ ВЕДУЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ на диссертацию Егорова Егора Владимировича «Перенос заряда в электрохимическом акселерометре при изменении концентрации активного компонента на электродах», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 — приборы и методы 1кспериментальной физики. малогабаритных для разработки значение принципиальное электрохимических преобразователей с оптимальными параметрами. Изучение шумовых и динамических харатеристик молекулярно- электронных преобразователей позволяет рассмотреть перспективы вывода измерительных систем на их основе на рынки устройств для нужд навигации, управления движением„систем стабилизации и позиционирования. Актуальность темы.

К настоящему времени накоплен большой опыт в исследовании и разработке приборов для регистрации механических движений, основанных на молекулярно-электронном переносе заряда. Такие приборы успешно конкурируют на рынках сейсмического мониторинга и разведки поз1езных ископаемых.

В связи с развитием сенсорных сетей, потребители и разработчики предьявляют жесткие требования к массо- габаритным показателям, стоимости, допустимому разбросу параметров при сохранении низких сОбственных шумов, широким частотным и динамическим диапазонам, Исследование процессов переноса заряда в изучаемых жидкостно- твердотельных микросистемах и явлений, влияюн1их на него, имеет Во многих наукоемких областях в настоящий момент остро проявляется необходимость в низкошумящих измерителях параметров движения, которые по массогабаритным параметрам могли бы успешно соперничать с изделиями на основе микроэлектромеханической технологии ~МЕМК) и в тоже время были доступны по цене для широкого класса применений.

С этой точки зрения предпочтительно вьп.лядят изделия на основе молекулярной электроники. Использование малого объема электролита одновременно в качестве инерционной массы н рабочей жидкости, высокая крутизна преобразования механического сигнала в электрический ток, чрезвычайно низкое энергопотребление, простота конструкции, в сочетании с приемлемыми шумОвыми параметрами для широкого круга практических задач позволяют считать, что потенциал изделий данного типа не исчерпывается сейсмическим приборостроением и возможно перенесение развитой молекулярно-электронной технологии на решение новых задач.

Таким образом, актуальность исследования Е.В. Егорова определяется как необходимостью расширения фундаментальных знаний о роли процессов переноса заряда в электрохимических преобразователях, так и необходимостью разраоотки малогабаритных чувствительных элекментов, с наилучшими выходными характеристиками. Это позволит приборам подобного типа стать востребованными на современном рынке недорогих измерителей параметров движения. Содержание работы логично структурировано, грамотно и обстоятельно изложено. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, изложенных на 1!9 страницах, включает 53 рисунка, 1 таблицу, список литературы из 90 наименований. В диссертации Е.В.

Егоров подробно обосновывает актуальность выбранной темы исследования, анализирует сформировавшиеся тенденции на рынке прецизионных устройств аналогичного назначения, ясно и четко определяет цели и задачи работы. Соискателем проведен необходимый анализ предшествующего уровня соответствующих разделов науки и техники. Особое внимание уделено обзору исследований различных процессов ~~реноса зарха электрохимических преобразователях. В ходе изучения амплитудо- и фазочастотных характеристик электрохимического преобразователя соискатель экспериментально обнаружил различие в поведении анодных и катодных токов с ростом частоты внешнего воздействия. Е. В.

Егоров развивает представления о связи возникновения разности фаз и изменения отношения катодного к анодному току с изменением концентрации активного компонента на электродах. В рамках развиваемой теории соискателем предсказаны амплитудо- и фазочастотные характеристики. Теоретические предположения подтверждаются экспериментами по прямому измерению амплитудо- и фазо-частотных характеристик. Также Е. В. Егоров формулирует граничные условия для активного компонента электролита, учитывающие кинетику реакций на границе электрод-электролит, для решения урансния конвективной диффузии.

С учетом поставленных граничных условий предложена модель электрохимического преобразователя, учитывающая конечную электропроводность рабочей жидкости. В рамках этой модели соискатель получает выражения для электродных токов при протекании постоянного потока электролита через преобразующий элемент. Для экспериментального измерения электродных токов Е.В. Егоров предлагает уникальную конструкцию электрохимического преобразователя, способного измерять постоянное линейное ускорение, Полученные экспериментальные результаты хороша согласуются с теоретическими, Это подтверждает достоверность развитых представлений.

Практическое значение результатов работы определяется тем, что они позволяют оптимизировать состав рабочей жидкости и геометрические параметры преобразующего элемента. В работе соискатель впервые произвел измерения шумовых и динамических характеристик электрохимического акселерометра, предлагаемой конструкции„таких как собственный шум, величина нестабильности нулевого смещения, амплитудо-частотная характеристика, уровень гармонических искажений. По полученным показателям изготовленный диссертантом образец соответствует лучшим зарубежным аналогам в исследуемой частотной полосе.

Значимость результатов исследований Е.В. Егорова заключается в создании необходимого теоретического и экспериментального базиса для построения универсальной теоретической модели переноса заряда в электрохимических преобразователях. В рамках выбранной темы исследования актуальным является выполненный соискателем анализ амплитудо- и фазо- частотных характеристик электродных токов. Автор впервые проводит изучение влияния электропроводности электролита на поведение анодпых и ктодных токов. Достоверность экспериментальных данных подтверждается продуманной методикой проведения эксперимента, надлежащим качеством исполнения, а также применением современного оборудования и цифровых алгоритмов обработки.

Достоверность выводов подтверждается хорошим совпадением результатов моделирования с экспериментальными данными. Исследование Е.В. Егорова обладает необходимыми элементами научной новизны и вносит определенный вклад в развитие знаний о влиянии процессов переноса заряда в электрохимических преобразователях. Объем и состав опубликованных Е.В.

Егоровым работ по теме диссертации достаточен для того„чтобы судить об уровне проведенных им исследований. В публикациях отражены основные положения, составляющие научную новизну исследования. Содержание автореферата соответствует диссертации и дает достаточно полн~с представлени~ о ее научной и практической значимости. Материал диссертации изложен в основном четко и подробно, большое внимание уделено решению задач прикладного назначения.

Цель работы — разработка теоретической модели, учитывающей особенности процессов переноса заряда в межэлектродном пространстве и на границе электрод-электролит, влияние фонового электролита на выходные характеристики электродного узла, создание действующего прибора достигнута, Замечания по диссертационной работе. 1. Представленное в диссертационной работе сравнение характеристик разработанного акселерометра с характеристиками аналогов могло бы быть более полным для вывода о перспективах применения прибора.

2. В литературном обзоре отсутствуют ссылки на работы Стрижевского И.В., посвященные электрохимическим преобразователям. 3. На стр. 61 для нестационарной добавки к концентрации активного компонента С~ ставится условие непрерывности производной в объеме электролита при х=хр (формула 2.4,15). Физически, это эквивалентно непрерывности диффузионного потока активных ионов вне электродов. В то же время на стр. 60 при решении аналогичного уравнения для стационарной концентрации аналогичное граничное условие не ставится. Соображения, обосновывающие такой подход, в тексте отсугствуют, 4.

Утверждения о диапазоне линейности выходных токов для исследованного образца акселерометра №1 на стр. 107 и стр. 109 не являются согласованными, либо требуют дополнительного разъяснения. На стр. 107 про диапазон линейности зависимости токов от внеп1него у'скорения сказано.' к...для образцов №1 и №2 этот диапазон составляет ~0.1р>. На стр.

109 утверждается, что «...наилучшей конфигурацией электродного узла является узел образца №1, поскольку в диапазоне сигнала ~д катодные токи имеют наибольший коэффициент преобразования и линейную зависимость практически во всем измеренном диапазоне» .