Student projects: Difference between revisions
From Intelligent Materials and Systems Lab
No edit summary |
No edit summary |
||
| Line 15: | Line 15: | ||
== Arvutieksperimendid ja materjalide simuleerimine == | == Arvutieksperimendid ja materjalide simuleerimine == | ||
===Liitium-ioon akude arhitektuuri optimeerimine arvutisimulatsioonide abil=== | |||
Kaasaskantav mikroakutoide on oluliseks faktoriks paljudes arenevates tehnoloogiasuundades, kuna mikroelektroonika mõõtmete vähenemine on jätnud kaugele seljataha väikesemõõduliste vooluallikate arengu. Sobivate kaasaskantavate vooluallikate vähene energiamahtuvus on saamas takistuseks mitmete tehnoloogiasuundade nagu kaasaskantavate arvutusseadmete (Weareable Computing Technology e. WCT), mikroelektromehaaniliste seadmete (MEMS), biomeditsiiniliste mikromasinate arengus. Üheks võtmeprobleemiks selliste seadmete edukaks toimimiseks on nende varustamine vooluallikatega, mis ühelt küljelt tagavad seadme piisava energiahulgaga varustamise ning teiselt küljelt, on võimalikult väikesemõõduised ning kergekaalulised. Sellise konfiguratsiooni juures tulevad ilmsiks olemasolevate, olemuselt kahemõõtmeliste (2D) liitium-ioonakude puudused – nii väikeste ruum- ja pindalade puhul ei ole võimalik saavutada piisavaid energiatihedusi. Seda probleemi võimaldab lahendada 3D mikroakude (MB) kasutusele võtmine. | |||
Liitiumioonakude arhitektuuri optimeerimise eesmärgiks on valmistada töötav 3D-MB, mille energiatihedus ning mahtuvus on vähemalt suurusjärgu võrra suuremad praegu kasutusel olevate akude omadest. Toimiva 3D-MB välja töötamiseks arendatakse ja uuritakse erinevaid mikroaku arhitektuure, neist sobiva väljavalimist ning optimeerimist lihtsustavad oluliselt teoreetilised, arvutisimulatsioonidega läbi viidavad uuringud, mis võimaldavad testida erinevaid 3D-MB arhitektuure, lahendada optimeerimisülesandeid elektroodide optimaalse geomeetria leidmiseks; optimeerida elektroodi pinda; uurida terve aku käitumist laadimisel-tühjakslaadimisel; optimeerida sobivaid mikroaku arhitektuure. | |||
Meetodid makrotasandis, mida selliste uuringute läbiviimiseks kasutatakse on lõplike elementide meetod (LEM) ning mikrotasandil molekulaardünaamilise simulatsiooni meetod (MD). Simulatsioonide läbiviimiseks kasutatakse LEM-i puhul tarkvarapakette COMSOL Multiphysics ja Elmer ning MD puhul tarkvarapaketti dl_poly. | |||
===Materjalidefektide simuleerimine kõrgsageduslikes elektriväljades=== | |||
Uute elementaarosakeste tekitamiseks kiirendatakse elementaarosakesi kuni nende energiad ulatuvad mitme TeV piiridesse, kiirendamise efekt saavutatakse kahekiirelise kiirendiga. Eksperimentides kasutatakse uudse disainiga kompaktset lineaarpõrgutit (CLIC), asukohaga CERN’is Genfis ning see on paljude osakestefüüsikute poolt kauaoodatud seade, mis peaks andma vastuse paljudele olulistele osakestefüüsika küsimustele. Kahekiireline kiirendi CLIC suudab saavutada kiirendusgradiente 100 MV/m mille juures kokkupõrkeenergia ulatub 3TeV. Kiirendi ise on 50 km pikk. | |||
Üheks olulisemaks probleemiks kiirendi opereerimise juures on elektrilistest probleemidest põhjustatud töökatkestused. Kuigi probleem on hästi tuntud, ei ole teada millised füüsikalised effektid seda täpselt pühjustavad. Üks lubavamaid meetodeid kiirendi struktuuri parandamiseks on uute materjalide leidmine, mis suudavad taluda kõrgeid elektrivälju ning kiireid elektriväljade muutusi. Võtmeprobleemiks uute materjalide leidmisel on arusaamine füüsikalistest protsessidest, mis toimuvad materjalis elektriliste katkestuste tekkimisel. | |||
Meetodid, mida probleemi uurimisel kasutatakse on lõplike elementide meetod(LEM) ja molekulaardünaamika (MD) simulatsioonid. | |||
===Arvutieksperimendid ioonjuhtivate polümeeride uurimiseks=== | ===Arvutieksperimendid ioonjuhtivate polümeeride uurimiseks=== | ||
Töö eesmärgiks on uurida ioonjuhtivate polümeeride ja polümeersete elektrolüütide omadusi kasutades arvutieksperimenti. Töös saab ja peab kasutama molekulaardünaamika ja lõplike elementide erinevaid mmeetodeid. Konkreetsed ülesanded sõltuvad tudengi huvidest ja oskustes. Töö eeldab huvi materjaliteaduse vastu ning programeerimise oskust ning soovi. Edasine tegevus doktorantuuri raames on ülimalt teretulnud. Vajalik on soov ja huvi õppida/töötada väljaspool Eestit nii lühema kui ka pikema ajaliselt. | Töö eesmärgiks on uurida ioonjuhtivate polümeeride ja polümeersete elektrolüütide omadusi kasutades arvutieksperimenti. Töös saab ja peab kasutama molekulaardünaamika ja lõplike elementide erinevaid mmeetodeid. Konkreetsed ülesanded sõltuvad tudengi huvidest ja oskustes. Töö eeldab huvi materjaliteaduse vastu ning programeerimise oskust ning soovi. Edasine tegevus doktorantuuri raames on ülimalt teretulnud. Vajalik on soov ja huvi õppida/töötada väljaspool Eestit nii lühema kui ka pikema ajaliselt. | ||
Revision as of 15:11, 16 September 2011
Bakalauruse, magistri ja doktoritööd
Siin on mõned tegemised, mide meie uurimisgrupi juures on võimalik teha. Tegemist pole lõpliku nimekirjaga ning head tegijad on alati oodatud huvitavate ideedega. Kõikidest teemadest on võimalik edasi minna kuni PhD kaitsmiseni. Tegijad, kes teevad oma töö hindele A, saavad ka väärilise töötasu. Huvi korral võta ühendust
Lehekülg on ümbertegemisel kuni 19.09.2011
Üldine info bakalaureuse ja magistritöö tegijatele
- Teil on kaks juhendajat. Eeldame et te vähemalt 1 kord nädalas vähemalt ühe juhendajaga kontakti võtate ja arutate läbi oma töö mured ja tegemised.
- Töö esimene versioon peab olema esitatud hiljemalt 1. mai. Hilinemiseks sobivad ainult dokumentaalselt tõestatavad meditsiinilised põhjused. Esimene version peab sisaldama:
- Sissejuhatus, mis räägib miks projekti tulemus on vajalik ja mis teised selles valdkonnas maailmas teinud on.
- Projekti teoreetilised/matemaatilised//mudel alused lahti kirjutatuna.
- Tehtud tegevuse detailne kirjeldus (detaile pole kunagi liiga palju, delete on lihtsaim funktsioon, mida juhendaja teie kirjaliku töö ümber kirjutamisel :) teha saab)
- Töö tulemused, st kas mõõtmistulemused või seadme töötav! prototüübi tehnline kirjeldus ja seade ise.
- Hinnang oma tööle, st töö tulemuste edasise arengu analüüs, tulemuste analüüs ja töö tulemuse kvaliteedile oma hinnang.