В соответствии с тематическим направлением перед каждым районом ставился свой круг задач для решения в Корпорации. «Разработчики» по игровой схеме получили грант от Мэрии Нанограда на решение какой-либо задачи из области их специализации. Для всех шести районов придуманы свои «проблемы», которые уже так или иначе решены в российской или мировой практике. Безусловно, в рамках короткого выезда прийти к принципиально новому нанорешению школьникам может оказаться не под силу, но ребятам предстоит смоделировать путь настоящих разработчиков и прийти к нужному результату, используя доступные источники информации.

Итогом работы разработчиков становится кейс, включающий в себя следующие разделы: описание образца нанопродукта (или технологии), естественно-научная основа продукта (или технологии), производственная цепочка, расчёт себестоимости, ресурсы, маркетинг и реклама.

Задание для разработчиков района биотехнологии

 

Уважаемые сотрудники корпорации «ГРАДНАНО»!

 

Сейчас, когда наш любимый город становится все более известным, возрастает необходимость в его обновлении и украшении. Количество малярных работ с зачастую токсичными красками все время увеличивается, поэтому уже и респираторы не спасают, да и жарко в них работать в нашем теплом и влажном климате.

К тому же еще и строится завод лако-красочных изделий, у директора которого сын активно сотрудничает с «Гринпис» и мечтает о том, чтобы загрязненность воздуха летучими активными реагентами в помещениях была максимально низкой. Отец же, да и мы все стоим перед проблемой: как же максимально эффективно очищать воздух на улицах, в химических лабораториях, заводских помещениях, цехах переработки токсичных отходов и т.д.? Как стерилизовать операционные, помещения комбинатов пищевых продуктов, места массового скопления людей и т.д.?

Обращаемся к вам с просьбой найти такую технологическую разработку и сделать понятной для нас ее описание, которая бы решила эти проблемы на благо нашего здоровья и настроения.

Только на вас и надежда, надежда на ваши юные умы и смекалку.

Доброго вам здоровья и успешных исследований,

жители красивых (точнее крашенных), но токсичных мест города.

 

г. Наноград, 2011 г.

Кейс разработчиков района биотехнологии

Фильтры «БИОТЕХ» со вставкой из древесного угля и наноструктурированными мембранами для очистки воздуха в производственных помещениях

Введение

Мэр Нанограда поручил нашей корпорации решить проблему очистки воздуха от загрязнённости летучими активными реагентами в помещении. Мы решили, что наиболее актуальным будет выбор очистки воздуха в лакокрасочных цехах. Несмотря на прогрессивное развитие лакокрасочной промышленности в сторону снижения степени токсичности продукции, полностью избежать загрязнённости воздуха на предприятиях вряд ли представляется возможным в долгосрочной перспективе.

Итак, перед нами стоит цель – создание фильтра для очистки воздуха от токсичных испарений лакокрасочной продукции на производстве и его (фильтра) реализация. Для наиболее эффективного решения данной проблемы мы выбрали комплексный метод фильтрации при помощи трековых наномембран и углеродного фильтра.

Поставленная цель диктует следующие задачи: сбор необходимой информации по интересующей нас проблеме; изучение научноестественной основы разрабатываемого образца; воссоздание производственной (технологической) цепочки; анализ экономической составляющей проекта: оценка себестоимости единицы продукта, информация о требуемой ресурсной базе, маркетинговое исследование; создание рекламы разрабатываемого образца.

1. Образец устройства, содержащего нанопродукт

 

1) Металлический корпус; 2) Угольный фильтр; 3) Трековая мембрана из поликарбоната; 4) Мембрана из полиэтилентерефталата.

 

 

2. Естественнонаучная часть

Трековые мембраны – это тонкие кристаллические слои металлической фольги или пленки, содержащие поры диаметром в доли микрон и меньше. Современный способ получения высокоэффективных трековых наномембран – облучение сплошных полимерных пленок ускоренными тяжелыми ионами или продуктами распада радиоактивных элементов. Основные отличия трековых мембран от традиционных мембран – правильная геометрия пор, возможность контролировать их число на единице поверхности мембраны и узкое распределение пор по размерам. Размеры пор трековых мембран, имеющих научное или практическое значение, лежат в диапазоне от 1 нм до нескольких сот нанометров.

 

Основные характеристики и параметры трековых мембран

Базовый материал	лавсан (полиэтилентерефталат), поликарбонат
Толщина	10 мкм,
Ширина	320 мм;
Диаметр пор	от 1 нм до нескольких сот
Разброс диaметров пор	по размерам в каждом номинале менее 4%;
Плотность пор	от 103 дo 3•109 см-2;
Рабочий диапазон температур	дo 125°C, что допускает стерилизацию мембран в автоклавах;
Негигроскопичность	набухание в воде менее 0.5%;
Возможность регенерации	путем отмыва мембран тангенциальным потоком или пульсирующим обратным потоком;
Стойкость при низких температурах	характерных для криогенной техники;
Химическая устойчивость	к большинству кислот, органических растворителей, разбавленным растворам щелочей;
Малый собственный вес и малая зольность	что существенно при количественном элементном анализе с помощью нейтронной активации и оптической спектроскопии;

 

Химические формулы веществ для изготовления мембран

Мембраны из поликарбоната

 

Мембраны из полиэтилентерефталата

 

Свойства и преимущества фильтра с картриджем из угля и трековых мембран

• Высокая селективность в процессе фильтрации;
• Радиационная безопасность;
• Совместимость с самыми разнообразными средами благодаря химической и термической стойкости;
• Высокая эффективность благодаря сочетанию системы фильтров.

3. Технологическая цепочка

Мы не планируем самостоятельно заниматься производством мембран и сборкой фильтров для очистки воздуха – наша компания планирует только «продавать идеи». Однако нам необходимо представлять себе всю технологическую цепочку изготовления прибора, потому как, прежде чем продать идею, наша продукция должны быть апробирована и проверена на экспериментальной производственной линии.

Итак, мы закупаем мембраны необходимого нам типа (с порами необходимого размера) с различной спецификацией у компаний, которые занимаются их производством. Вместе с тем закупаем угольные фильтры, которые будут очищать воздух от крупных частиц. Далее формируем съёмный картридж из расположенных друг за другом ячеек с угольным фильтром и мембранами. Закрепляем картридж в корпусе (форму и размер диктует потребитель-заказчик) и устанавливаем в цехе.

В процессе фильтрации воздух будет втягиваться в вентиляционную систему и проходить через угольный фильтр, оставляя в нём крупные частицы и молекулы. Далее расположенные по убыванию радиуса пор мембраны будут отфильтровывать все более мелкие частицы, и тем самым, на выходе из вентиляционной системы воздух будет полностью очищен от токсичных веществ.

Главное преимущество наших фильтров заключается в том, что первичная фильтрация происходит при помощи угольного фильтра, который задерживает крупные частицы пыли и высокомолекулярных соединений. Благодаря этому поры наноструктурированных мембран не забиваются крупными молекулами, и поэтому трековые мембраны загрязняются медленнее.

Кроме того, наши фильтры будут встраиваться прямо в вентиляционную систему и, так как в подобной системе уже происходит вынужденная циркуляция воздуха, то устанавливаемый продукт является пригодным для использования в помещениях разного типа.

4. Себестоимость

Себестоимость рассчитывается согласно затратам на ресурсы, описанным ниже.

5. Ресурсы

Поскольку мы сами не собираемся изготавливать продукт, а планируем поручить его производство другим компаниям, то основные ресурсы – это квалифицированные кадры (технический персонал, инженеры, научные сотрудники, бухгалтер, юрист, специалист по маркетингу), помещение для разработки идей с техническим оборудованием (компьютеры и ноутбуки с необходимым ПО, электронные планшеты, сетевое оборудование, быстрый и постоянный доступ в интернет), построение собственной экспериментальной производственной линии, приборная база, занимающаяся определением количества вредных частиц, которые нужно отфильтровать, на единицу объёма воздуха, химическая лаборатория для определения качественного состава примесей в воздухе.

6. Маркетинг

Мы решили, что мы будем закупать готовые мембраны у компаний, которые занимаются их изготовлением. Это такие компании, как «Реатрек», «Nuclearpore», «Фолипор», которые уже на протяжении многих лет (с 1999 года) успешно зарекомендовали себя на рынке.

По мнению экспертов, самим заниматься сборкой и реализацией фильтров начинающему предприятию, коим мы является, не выгодно. Проще всего запатентовать разработку и поделиться технологией производства с предприятиями, которые занимаются сборкой фильтров и их реализацией. Патент – это документ, удостоверяющий исключительное право, авторство и приоритет изобретения, полезной модели либо промышленного образца. В качестве партнёров по сборке и реализации фильтров можно обратиться к таким крупным корпорациям, как ООО «Перспектива» (бренд «Plazmair») и ООО «Электроэкология» (бренд «Plazkat»). Целевой аудиторией, с которой работают, в том числе, данные компании, могут быть предприятия, занимающиеся изготовлением лаков и красок.

Таким образом, мы ответили и на второй основной вопрос маркетолога: как продавать? Мы отдаём разработку технологии партнёру, занимающему сборкой и реализацией, а патент оставляем себе.

Исследования рынка показали, что в России существует две больших компании, которые уже весьма успешно зарекомендовали себя как на внутреннем рынке, так и в странах СНГ. Это предприятие «Экопромика», являющееся единственным в России и в мире разработчиком и производителем газоочистных комплексов «Газоконвектор «Ятаган». Также следует принять во внимание и научно-производственное предприятие «Фолтер».

Мы – перспективная компания, которая хочет как можно дольше удержаться на рынке и получать стабильный доход с нашего запатентованного продукта. Наш фильтр для очистки воздуха считается изобретением, а значит, патент на него будет действовать 20 лет.

Ежегодно планируется совершенствовать фильтры: делать их более специфичными, более эффективными, эргономичными и экономичными.

Также необходимо обратить внимание на срок окупаемости продукции, насколько уникален продукт, насколько сложно его устройство, насколько прочно он может утвердиться на рынке. По словам экспертов, самый лучший вариант, способный их заинтересовать, — это срок окупаемости 3-5 лет.

7. Реклама

Реклама продукции представляет собой рекламный видеоролик длинной в 1 минуту, построенный по следующему сюжету.

Изображён цех по производству красок (сразу делается отсылка к целевой аудитории), загрязнённый вредными веществами, в котором трудятся рабочие в фартуках, перчатках и респираторах. Голос за кадром: «Изготовление красок отравляет вам жизнь?» (отсылка к реально существующей проблеме).

Далее в кадре появляется подкованная блоха, первая жертва нанотехнологий и по совместительству один из символов Пензинской летней школы НАНОГРАД, несущая на лапке коробку с надписью «Фильтр БИОТЕХ». Голос за кадром: «Первая жертва нанотехнологий рекомендует: устанавливайте фильтры «БИОТЕХ».

Затем в кадре появляются счастливые рабочие цеха, сбрасывающие с себя защитные маски и фартуки. Задымлённости уже нет. Голос за кадром призывно вещает: «Ваше здоровье в нашем фильтре!».

 Состав группы разработчиков:

Глава района Онипко Кира Андреевна

Начальник отдела Корпорации Лопатина Анна Васильевна

 

Задание для разработчиков района машиностроения

 

Уважаемые сотрудники корпорации «ГРАДНАНО»!

 

Чтобы увековечить наш любимый город, сделать его стойким перед различными и все более жестокими стихиями природы, мы активно занялись горнодобычей, камне- и металлообрабатывающим производством. Понятное дело, что при такой нагрузке, работе в критических условиях износостойкость обычных инструментов и трубопроводов насосного оборудования снижается. Например, происходит быстрое разрушение деталей механизмов при контакте с абразивными материалами, быстро изнашивается трубопровод для подачи взвеси с твердыми частицами и т.д.

Обращаемся к вам с просьбой найти такую технологическую разработку и сделать понятной для нас ее описание, которая бы позволила нам создать специальное оборудование и решила эти проблемы на благо нашего быстрорастущего, но еще не окрепшего города.

Только на вас и надежда, надежда на ваши юные умы и смекалку.

 

Доброго вам здоровья и успешных исследований,

жители самой каменистой местности города.

 

г. Наноград, 2011 г.

 

 

Кейс разработчиков района машиностроения

 

Сверхскоростное газо-термическое напыление

 

1. Введение

В отдел разработчиков района машиностроения пришло письмо от мэра Нанограда в котором глава города и его жители просят решить очень важную для жизни города проблему, а именно — быстрое разрушение деталей механизмов при контакте с абразивными материалами, быстро изнашивающийся трубопровод для подачи взвеси с твердыми частицами и многие другие проблемы связанные с тяжелыми условиями труда и суровой стихией. Мы не могли проигнорировать просьбу нашего мэра и всех жителей Нанограда и нашли способ решения поставленной задачи.

 

2. Образец технологии

При долгом поиске и выборе возможных решений нами было придумано и проанализировано большое количество способов решения проблемы. Взвесив все плюсы и минусы, было решено остановиться на разработке идеи нанопокрытия уже существующих деталей и механизмов особым материалом — керамикой и металлокерамикой. Так, механизмы и их детали, работающие в критических условиях, агрессивных средах, и контактирующие с абразивными материалами будут покрываться особым защитным нанослоем.

Этот нанослой, состоящий из керамики и металлокерамики, будет наноситься на детали с помощью сверхскоростного газо-термического напыления. Данный процесс есть процесс нагрева и переноса конденсированных частиц металлокерамики плазменным или газовым потоком для формирования особого защитного слоя на поверхности нужного материала.

Материалы, обработанные с помощью сверхскоростного газо-термического напыления, обретают ряд несомненных преимуществ, а именно:

• Повышается износостойкость, объект напыления получает высокую прочность и сопротивляемость трению.
• Широкий температурный диапазон (детали, подвергшиеся наноструктуированию могут быть использованы в температурных диапазонах от -30 до +600 градусов Цельсия).
• Устойчивость к атмосферным воздействиям.
• Высокое сопротивление коррозии.

Также стоит отметить такую важную деталь, как отсутствие отходов производства.

После того, как мы разработали решение проблемы, нам оставалось лишь разработать нанотехнологию, с помощью которой мы могли бы воплотить нашу идею в жизнь. Такой технологией стало сверхскоростное газо-термическое напыление. По сравнению с другими технологиями оно имеет ряд явных преимуществ:

• Структура металлов не меняется благодаря тому, что при напылении поверхность напыляемого изделия нагревается не более чем до 120 градусов Цельсия.
• Гарантированная защита всех деталей и подвижных частей механизмов, включая сварочные швы.
• Геометрия и кристаллическая структура деталей остается такой же, какой была до напыления.
• Защита от гидроабразивного износа.

Планируется, что с помощью данной технологии жители Нанограда смогут повысить эффективность и износостойкость своих деталей и механизмов, а так же непременно реализуют программы ресурсосбережения и импортозамещения.

3. Естественнонаучная основа

В начале ХХ века физики вычислили прочность материалов, основываясь на силе межатомных связей, и обнаружили парадокс прочности. Между теоретической и практической прочностью был выявлен разрыв. Оказывается, что несоответствие заключается в наличии дефектов в кристалиеских решетках материалов.

Благодаря сверхскоростному газо-термическому напылению стало возможно исправлять эти дефекты.

4. Производственная цепочка

Процесс напыления наночастиц на детали и механизмы хоть и является очень сложным физическим процессом, но в плане технологического решения он довольно прост.

После того как получен заказ от потребителя мы проводим расчет и анализ поверхности объекта. Это делается для того чтобы процесс напыления шел равномерно, а также для того чтобы исключить возможность повреждения деталей.

После того как расчеты закончены мы переходим ко второй стадии – обработки детали. После этого начинается процесс сверхскоростного газо-термического напыления.

Когда процесс закончен, следует последующая обработка детали, она охлаждается и переправляется в цех контроля качества.

После этого мы оформляем документацию на обработанные детали и механизмы и представляем уже готовую продукцию заказчику.

5. Маркетинг

Технология сверхскоростного газо-термического напыления на рынке представлена двумя основными российскими компаниями, «Вирал» и «Пакарт». Эти компании занимают около 30 – 40 % рынка, еще около 20 % рынка принадлежит зарубежным компаниям, среди которых лидирующей является «TechnoNap». Остальная часть рынка является не охваченной на данный момент. Но зарубежном рынке данная отрасль является быстро развивающейся и велика вероятность, что в ближайшие 3-5 лет иностранные компании проникнут на отечественный рынок, заняв лидирующие позиции.

6. Себестоимость

На основе исследований ПСЭБТ (Программы сертификации и экологической безопасности технологий)/ESTCP(EnviromentalSecurityTechnologyCertificationProgram) нам удалось разработать бизнес-план по развертыванию производства на территории Нанограда.

В течение первых трех лет мы планируем построить и оборудовать завод, а так же обучить необходимый персонал.

Срок окупаемости завода по нашим оценкам составляет три года.

• Постройка завода и его оборудование – 103 600 000 рублей.
• Монтаж и установка оборудования – 52 360 000 рублей.
• Обслуживание данного оборудования – 20 720 000 рублей ежегодно
• Напылитель наночастиц – 280 000 рублей.
• Измельчитель материала до состояния наночастиц – 25 760 000 рублей
• Обучение персонала – 3 192 000 рублей.

Итого: 257 432 000 рублей.

Состав группы разработчиков

Кирилл, Кирилл, Виктория, Елена, Екатерина, Айдар, Рустам, Ильсур, Артём, Виталий, Анна.

Глава районаЗвягинцев Дмитрий Васильевич

Начальник отдела Корпорации Смирнов Сергей Юрьевич

 

 

Задание для разработчиков района медицины

Уважаемые сотрудники корпорации «ГРАДНАНО»!

 

Мы, как и прежде, продолжаем строить и обустраивать наш любимый город. Работаем с железобетонной арматурой, устанавливаем стальные каркасы, демонтируем ржавые металлические конструкции, освобождаем заборы от колючей проволоки, контактируем с агрессивными кислотными веществами и т.д. Поскольку работа в основном ручная, то случаются многочисленные порезы, ссадины, колотые раны, химические ожоги, которые в условиях преимущественно сырого, влажного климата нашего города очень долго заживают на коже, гноятся. В общем, сплошное мучение…

Обращаемся к вам с просьбой найти такую технологическую разработку (и сделать понятным для нас ее описание), которая бы ускоряла процесс оздоровления пораженных тканей на клеточном уровне, уничтожала очаг поражения на начальной стадии, прекращала кровоизлияния при капиллярных разрывах.

Только на вас и надежда, надежда на ваши юные умы и смекалку.

 

Доброго вам здоровья и успешных исследований,

работники травмоопасных производств.

 

г. Наноград, 2011 г.

 

Кейс разработчиков района медицины

 

Разработка способа ускорения процесса регенерации

 пораженных тканей на клеточном уровне

Задача: «…найти способ ускорения процесса оздоровления пораженных тканей на клеточном уровне».

Решение: адресная доставка лекарства к пораженным тканям на основе метода брахитерапии.

 

1. Описание метода

Брахитерапия (контактная лучевая терапия) – вид терапии, при котором источник излучения вводится внутрь пораженного органа. Смысл метода заключается в возможности подведения максимальных доз лучевой терапии непосредственно на опухолевый очаг и зону поражения при минимальном воздействии на смежные ткани.

Брахитерапия используется при лечении различных видов опухолей как в органах, имеющих полостное строение, так и преимущественно обладающих тканевой структурой. Успешность брахитерапии, в частности, распространяется на такую узконаправленную область как офтальмоонкология. Сегодня брахитерапия активно применяется при лечении рака предстательной железы.

Метод брахитерапии имеет несколько преимуществ по сравнению с другими видами лечения онкологических заболеваний:

• уменьшение числа открытых операций;
• меньшее количество осложнений;
• короткий срок пребывания в стационаре;
• короткий период реабилитации;
• однократность процедуры;
• высокий процент выздоровления;
• процедура хорошо переносится пациентами с тяжелыми сопутствующими заболеваниями, а также пожилыми людьми.

 

2. Естественнонаучная основа

 

Задание для разработчиков района электроники

 

Уважаемые сотрудники корпорации «ГРАДНАНО»!

 

Наш любимый город долгое время был закрытым, насыщен многими контрольно-пропускными пунктами с множеством охранников, окружен высокими многокилометровыми заборами с колючей проволокой. Нам уже порядком надоел такой вид безопасности, который угнетающе действует на горожан. Однако, и отказаться от мер защиты мы не можем. Правда, хотим, чтобы эта защита от воров, хулиганов, наркокурьеров, террористов была, хоть и действенной, но максимально невидимой, этакой микроскопической и бесконтактной, что ли.

Обращаемся к вам с просьбой найти такую технологическую разработку и сделать понятной для нас ее описание, которая бы позволила нам создать носитель информации на материале любой природы с высокой скоростью чтения и записи без необходимости непосредственного контакта с устройством. Например, это могла бы быть некая идентифицирующая спецодежда, позволяющая считывать и записывать информацию и т.д.

Только на вас и надежда, надежда на ваши юные умы и смекалку.

 

Доброго вам здоровья и успешных исследований,

жители приграничной местности города.

г. Наноград, 2011 г.

 

Кейс разработчиков района электроники

 

Разработка системы безопасности "НаноКоп" для Нанограда

 

Поставленная задача и ее актуальность.

Отвечая на запрос Мэра города, поставленный в письме для нашего района (с письмом можно ознакомиться в приложении), мы работали над созданием современной системы безопасности для нашего города.

Данная тема актуальна для городов, в которых градообразующим предприятием является закрытое производство, или где расположено секретное научно-исследовательское учреждение. Используемые системы безопасности неэффективны, так как требуют длительного времени для их прохождения большим количеством людей и, в той или иной степени, подразумевают прямой контакт со считывающим устройством.

 

Идея.

Наша группа предлагает к разработке бесконтактные носители информации с высокой скоростью записи и чтения на базе продукции компании "Галилео Нанотех". Это создаст иную систему безопасности на основе новейших разработок в наноэлектронике. В первую очередь, мы предлагаем избавиться от жесткой пропускной системы во всем городе и оставить контрольно-пропускные пункты только на закрытых предприятиях, что значительно облегчит жизнь горожан. Нами также изменен сам принцип работы пропускных пунктов, что сделало его более простым, комфортным и не занимающим много времени на прохождение.

Для данной разработки нам понадобилось изучить образец нанопродукта компании "Галилео Нанотех", RFID-метки.

 

Описание нанопродукта.

RFID-метка обычно включает в себя приемник, передатчик, антенну и блок памяти для хранения информации. Получая энергию от радиосигнала, испускаемого стационарно закрепленным считывателем либо ручным сканером, метка отвечает собственным сигналом, содержащим полезную информацию.Производственная цепочка и состав ПЭТ волокна

Производственное оборудование проекта способно работать как на вторичном ПЭТ-сырье (измельченные очищенные бутылки и прочий ПЭТ-мусор), так и на первичном (ПЭТ гранулы). Выбор в пользу вторичного сырья обусловлен существенным выигрышем в себестоимости – переработанные на собственном оборудовании из вторичного ПЭТ-сырья гранулы обходятся в 28-30 руб/кг (в зависимости от цвета), против 60-62 руб/кг первичных гранул.

Ценность вторичного волокна для ряда применений (в частности, для строительных теплоизоляционных материалов) не уступает свойствам первичного волокна. Производственные расходы на волокна из первичных и вторичных гранул равны.

 

Теплоизоляционные материалы из негорючего ПЭТ волокна

Материалы будут выпускаться в виде упругих матов толщиной от 5 до 150 мм, и рулонных геотекстильных материалов. Стандартный размер мата  1200х600 мм, возможно получение материалов шириной до 3 м и длиной более 5 м. плотность - от 5 до 30 кг/м3. В зависимости от предлагаемого применения возможно покрытие мата тканью, фольгой, резиной либо ПЭТ-пленкой. Для получения теплоизолирующих матов повышенной жесткости предусмотрено покрытие поверхностей пеной с последующей термофиксацией.

В состав ПЭТ волокон входят такие антипирены как неорганические фосфаты и полифосфаты аммония. Их недостатками являются термическая нестойкость низкомолекулярных фосфатов, их способность к гидролизу, медленному выделению аммиака. Относятся к классу неперманентных антипиренов из-за хорошей растворимости в воде. Экологически безопасны, без вредного воздействия на животных и человека.

Защитный механизм включает в себя формирование поверхностной пленки фосфорной или полифосфорной кислот, образующихся при термическом разложении антипирена; дегидратацию прилегающего и поверхностного слоя полимера; ингибирование реакции пиролиза и ускорение пиролиза и ускорение процесса карбонизации с образованием коксового слоя на поверхности, с одновременным образованием фосфатами стекловидного слоя, изолирующего лежащий под ним полимер.

Утеплительные и шумоизолирующие материалы, произведенные на основе модифицированного волокна полиэтилентерефталата, являются более предпочтительными при их применении при строительстве и ремонте жилых, офисных, культурно - досуговых, гостинично - туристических помещений, зданий и сооружений, зданий образовательных и медицинских учреждений, загородных жилых и подсобных зданий и помещений, а также производственных зданий и сооружений для которых не предусмотрены специальные требования определяемые технологией производственных процессов.

 

Маркетинг

Товар используется в строительстве, а именно теплоизоляции жилой и коммерческой недвижимости, автомобиле- и вагоностроении, а также в производстве мебели и предметов интерьера. Он ориентирован на строительные компании и компании, связанные с  машиностроением. Товар может быть представлен на секторе рынкаBusinesstoBusiness. Представив этот товар на рынок, мы будем иметь лишь одного конкурента: компания  Владполитекс.

 

Участники  группы разработчиков:

Глава района Мальцева Ксения Николаевна

Начальник отдела Корпорации Королев Владимир Викторович

 

 

 

 

 

Задание для разработчиков района электроники

 

Уважаемые сотрудники корпорации «ГРАДНАНО»!

 

Наш любимый город долгое время был закрытым, насыщен многими контрольно-пропускными пунктами с множеством охранников, окружен высокими многокилометровыми заборами с колючей проволокой. Нам уже порядком надоел такой вид безопасности, который угнетающе действует на горожан. Однако, и отказаться от мер защиты мы не можем. Правда, хотим, чтобы эта защита от воров, хулиганов, наркокурьеров, террористов была, хоть и действенной, но максимально невидимой, этакой микроскопической и бесконтактной, что ли.

Обращаемся к вам с просьбой найти такую технологическую разработку и сделать понятной для нас ее описание, которая бы позволила нам создать носитель информации на материале любой природы с высокой скоростью чтения и записи без необходимости непосредственного контакта с устройством. Например, это могла бы быть некая идентифицирующая спецодежда, позволяющая считывать и записывать информацию и т.д.

Только на вас и надежда, надежда на ваши юные умы и смекалку.

 

Доброго вам здоровья и успешных исследований,

жители приграничной местности города.

г. Наноград, 2011 г.

 

Кейс разработчиков района электроники

 

Разработка системы безопасности "НаноКоп" для Нанограда

 

Поставленная задача и ее актуальность.

Отвечая на запрос Мэра города, поставленный в письме для нашего района (с письмом можно ознакомиться в приложении), мы работали над созданием современной системы безопасности для нашего города.

Данная тема актуальна для городов, в которых градообразующим предприятием является закрытое производство, или где расположено секретное научно-исследовательское учреждение. Используемые системы безопасности неэффективны, так как требуют длительного времени для их прохождения большим количеством людей и, в той или иной степени, подразумевают прямой контакт со считывающим устройством.

 

Идея.

Наша группа предлагает к разработке бесконтактные носители информации с высокой скоростью записи и чтения на базе продукции компании "Галилео Нанотех". Это создаст иную систему безопасности на основе новейших разработок в наноэлектронике. В первую очередь, мы предлагаем избавиться от жесткой пропускной системы во всем городе и оставить контрольно-пропускные пункты только на закрытых предприятиях, что значительно облегчит жизнь горожан. Нами также изменен сам принцип работы пропускных пунктов, что сделало его более простым, комфортным и не занимающим много времени на прохождение.

Для данной разработки нам понадобилось изучить образец нанопродукта компании "Галилео Нанотех", RFID-метки.

 

Описание нанопродукта.

RFID-метка обычно включает в себя приемник, передатчик, антенну и блок памяти для хранения информации. Получая энергию от радиосигнала, испускаемого стационарно закрепленным считывателем либо ручным сканером, метка отвечает собственным сигналом, содержащим полезную информацию.

 

Метки делятся по следующим признакам: наличие элемента питания (активные и пассивные) наличие чипа (чиповые и бесчиповые) тип хранения данных (метки с уникальной подписью и цифровым кодированием) способ записи информации (только считывание, однократной записи и многократного считывания, многократной записи и многократного считывания)

 

Элементы питания. Пассивные метки не имеют собственного источника питания, а необходимую для работы энергию получают из поступающего от считывателя электромагнитного сигнала. Дальность чтения пассивных меток зависит от энергии считывателя и, как правило, не превышает 2 метров. Пассивные метки намного легче активных, дешевле, а также имеют практически неограниченный срок службы. Сверхтонкий транспондер может быть легко расположен между листами бумаги, либо пластика с целью интеграции с существующими системами маркировки, включая стандартные печати штрих-кода и сканеры.

Преимуществом активных меток по сравнению с пассивными является значительно большая дальность считывания информации и высокая допустимая скорость движения активной метки относительно считывателя. К сожалению, активные транспондеры отличаются большим размером и большей стоимостью, а также ограниченным сроком службы (максимум 10 лет, в зависимости от температурных условий функционирования, а также типа источника питания)

Чип. Существуют чиповые и бесчиповые метки. Функциональность чиповых меток значительно шире, чем бесчиповых. Чиповые метки могут хранить большие объемы информации

Тип хранения данных.С точки зрения хранения информации в RFID системах метки также делятся на два класса: к первому относятся метки с уникальной подписью. Например, в качестве подписи могут выступать случайным образом ориентированные магнитные полоски, находящиеся в метке. Для работы с такого рода тегами необходимо, чтобы все ридеры имели связь с компьютерной системой или располагали полной информацией о теге в ридере. Несмотря на то, что метки этой системы очень дешевы, система применяется в основном в управлении доступом. Ко второму классу относятся метки с цифровым кодированием. Такая метка хранит информацию, кодированную по определенным правилам. Таким образом, ридеры могут считывать данные прямо из тега без необходимости обращения к централизованной базе данных. Метки с цифровым кодированием более дороги, но зато и более функциональны, потому что не требуют больших вычислительных мощностей, времени и сложных систем связи, как того требуют системы с уникальной подписью.

Способы записи информации. Информация в устройство памяти радиочастотной метки может быть занесена различными способами. Способ записи информации зависит от конструктивных особенностей метки. В зависимости от этого различают следующие типы: ReadOnly - метки, которые работают только на считывание информации. Необходимые для хранения данные заносятся в память метки изготовителем и не могут быть изменены в процессе эксплуатации; WORM (WriteOnceReadMany) - метки  для однократной записи и многократного считывания информации. Они поступают от изготовителя без каких-либо данных пользователя в устройстве памяти. Необходимая информация записывается самим пользователем, но только один раз. При необходимости изменить данные потребуется новая метка; R/W (Read/Write) - метки многократной записи и многократного считывания.

 

Также для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ в устройство входит мультисенсорный газочувствительный датчик на основе нанотехнологий и наносистем. Он применяется для автоматизированных систем раннего обнаружения газов.

 

Естественно-научная основа.

Радиочастотная идентификация – это технология автоматической бесконтактной идентификации объектов при помощи радиочастотного канала связи.

Пассивные метки действующие на эффекте поверхностных акустических волн (далее ПАВ метки) предназначены для построения системы идентификации, применяются совместно со считывателем.

 

Принцип работы RFID-систем

Для работы устройства требуются следующие компоненты:

1. Считывающее устройство (считыватель или ридер)

2. Метка (тэг от англ. tag) - носитель информации - обычно включает в себя приемник, передатчик, антенну и блок памяти для хранения информации, далее мы подробнее рассмотрим различные виды радиочастотных меток.

Антенна считывателя излучает электромагнитные волны, за счет этого осуществляется питание метки, в результате чего метка активизируется и передает информацию считывающему устройству. Основные компоненты тега - интегральная схема (чип), управляющая связью со считывателем и антенна. Чип имеет память, которая хранит идентификационный код или другие данные. Нет никакой потребности в контакте или прямой видимости между считывателем и меткой, поскольку радиосигнал легко проникает через многие материалы. Таким образом, метки могут быть скрыты внутри тех объектов, которые подлежат идентификации.

Принципработы мультисенсорного газочувствительного датчика.

На датчике имеется пленка, которая изменяет свое сопротивление при взаимодействии с газами, выделяемыми взрывчатыми и наркотическими веществами (в основе лежат свойства  изменения парциального давления газа в зависимости от его химического состава).

 

Производственная(технологическая) цепочка.

На подложку (плёнку или бумагу) наносится алюминий или медь по указанному рисунку, таким образом мы имеем УВЧ-антенну на подложке. Чип состоит из кристалла с присоединёнными к нему проводящими контактами, так получается пластина с чипом, потому что кристалл представляет собой пластину. Следующим этапом является нанесение алюминия или меди на подложку по указанному рисунку и "моста", соединяющего концы этой антенны. Далее происходит перенос чипа на подложку с антенной и получается работающий модуль "чип+антенна" - "голая метка".

Теперь рассмотрим поэтапную технологическую цепочку производства.

Этап первый: металлизация.

• Загрузка материалов
• Подготовка к металлизации
• Металлизация с контролем качества
• Очистка оборудования

Этап второй: окончательная обработка

• Интеграция антенн с чипами на сборочном оборудовании – получение загатовок.
• Ламинация бумагой RFID-заготовок и нанесение самоклеющегося слоя на оборудовании.

Таким образом мы получаем готовую RFID-метку.

 

Себестоимость

Средняя себестоимость одной RFID-метки около 18-20 руб.Поскольку существуют метки с различными функциональными возможностями, то цена несколько варьируется, при этом самыми дорогими окажутся  метки, которые поддерживают возможность многократного чтения и записи информации, а самыми дешевыми - метки, поддерживающие только считывание.

Проанализировав необходимые ресурсы, мы выявили, что в данном случае можно использовать производственные мощности других компаний и нет необходимости строить новый завод. Необходимые нам метки выпускаются заводами фирмы "Галилео Нанотех", поэтому нам не требуются кадры, производственные мощности, территория и техника. Для производства датчиков газов от органических взрывоопасных веществ можно заключить договор с инновационной компанией, которая будет выращивать плёнку с использованием нанотехнлогии "bottomup" (снизу вверх) на основе кремния.

 

Маркетинг.

Предпосылки:

• Данная система бесконтактной идентификации сейчас очень активно развивается. Изготавливающая метки радиочастотной идентификации компания ГелилеоНанотех является конкурентноспособной, так как  на данный момент большинство производителей RFID-меток используют устаревшую технологию изготовления антенн посредством вытравливания металла вокруг контура антенны, прикрепления вырезанного по контуру кусочка алюминиевой фольги к подложке и т.д.
• Основные усилия производителей меток направлены на создание новых, более дешёвых и прозводительных процессов присоединения чипа к подложке с антенной для снижения себестоимости и уменьшения количества брака.
• Основные факторы для успешной конкуренции:
• На рынке RFID-меток основными показателями для успешной конкуренции являются:
• Цена метки
• Надёжность меток ввиду используемого технологического процесса
• Диверсифицированность портфеля продукции
• Наличие контрактов с крупнейшими потребителями

Мы проанализировали мировой рынок RFID-меток, так как во многих странах данная технология уже используется, и выявили наиболее подходящую компанию-производителя. Ей оказалась "Галилео Нанотех". В данном сегменте рынка у этой компании по сравнению с компаниями "Тендо", "Систематика", "MaDriX", "TraceTecnologia" и другими эта компания имеет ряд конкурентных приемуществ:

• Самая низкая себестоимость по сравнению с аналогами
• Создаваемая компания будет изготавливать антенны на собственном оборудовании по собственной технологии, что позволит с среднесрочной перспективе на равных конкурировать с технологиями, использующими токопроводящие чернила, и бесчиповыми метками на основе тонкоплёночных транзисторов
• Диверсифицированный портфель продукции, а также обширные контакты "Галилео" VacuumSystemsявляются важными факторами при продвижении продукции на мировой рынок
• На российском рынке компания может стать единственным массовым производителем дешёвых УВЧ-меток, а также заметным игроком в их сегменте, а таможенные издержки делают сотрудничество с иностранными компаниями экономически невыгодным.

Сейчас на мировом рынке идёт тенденция расширения области применения систем радиочастотной идентификации, поэтому прогнозируется большой подъём спроса на данную продукцию, как следствие компании будут стремиться уменьшить себестоимость и повышать  уровень качества продукции.

Возможности области применения достаточно широки. Сама система «НаноКоп» поможет нам не только открыть закрытые города, но и повысить уровень защиты предприятия, облегчив при этом доступ к рабочему  месту для сотрудников предприятия. Также её можно использовать на вокзалах и в аэропортах, где безопасность имеет колоссальное значение. Отдельные элементы системы, RFID-метки со считывателем, можно использовать в составе системы учёта движения товара на складе, автомобилей на стоянках, также они применимы для использования в проездных документах и ошейниках домашних животных.

 

Нерешенные задачи

На данной стадии разработки проекта осталась нерешённой проблема защиты города от наркокурьеров и террористов, так как это требует более серьёзной разработки для обнаружения скрытых мест производства и распространения наркотических и взрывчатых веществ внутри самого города.

 

Состав группы разработчиков:

Белобородова Гелена, Воронцов Дмитрий ,Гуральник Евгения , Драненко Наталия Олеговна,Леонов Владимир, Палионная София, Сиделёв Сергей, Трошнев Данил, Шаваров Роман, Шишковец Светлана.

Начальник отдела корпорации:     Михельсон Сергей Станиславович

Глава района:                                   Нарышкина Анастасия Александровна

 

 

 

Задание для разработчиков района энергетиков

Уважаемые сотрудники корпорации «ГРАДНАНО»!

 

В нашем любимом городе до сих пор имеются пустынные, удаленные от благ цивилизации места, куда не дотягиваются привычные многим для нас электросети. Удлинять и дальше электрокоммуникации оказывается делом невыгодным, поскольку цветной металл для нас очень дорогостоящ.

Ну, а как без электричества-то? Ни холодильника, ни телевизора, ни троллейбуса…

Обращаемся к вам с просьбой найти такую технологическую разработку и сделать понятной для нас ее описание, которая бы помогла решить проблему обеспечения освещения в условиях невозможности постоянного подвода энергии, создания источников освещения длительного автономного использования.

Только на вас и надежда, надежда на ваши юные умы и смекалку.

 

Доброго вам здоровья,

жители отдаленных районов  города.

г. Наноград, 2011 г.

 

Кейс разработчиков района энергетиков

 

Задачи работы

Наша задача состояла в разработке автономной системы освещения труднодоступных районов без использования линии электропередач (далее – ЛЭП). Освещение труднодоступных районов требует автономных, т.е. независимых источников энергии. Такими источниками энергии могли бы стать энергия солнца, потенциальная энергия воды, кинетическая энергия ветра, геотермальная, термоэмиссионная, атомная энергии, химическая (топливная) энергия. Однако, наиболее универсальным, энергоемким и экономически целесообразным является именно солнечная энергия.

Образец продукта

Наш продукт построен на базе солнечных модулей и литий-ионных батарей. Мы используем солнечные модули на базе технологии тонких пленок «Микроморф» фирмы «Оерликон» на базе монокремния с помощью которых происходит преобразование солнечной энергии в электрический ток. Эти модули обладают низкой себестоимостью, экологичностью производства и использования, требуют минимального обслуживания, а также возможность работы с рассеянным солнечным светом, что особенно важно в условиях городского размещения солнечных модулей. В качестве накопителя электрической энергии выбраны литий-ионные аккумуляторы «ThunderSky» производства ООО «Лиотех». Они характеризуются отсутствием эффекта памяти после циклов зарядки и разрядки, низкой себестоимостью, безопасностью, и, что является ключевым, небольшим временем заряда.

КПД солнечных батарей с тонкими пленками – 10%.

КПД солнечных батарей с монокристаллами – 20 %.

Естественно-научная основа

Принцип работы солнечных батарей. Солнечная батарея представляет собой полупроводниковый диод, состоящий из полупроводников с p-проводимостью и n- проводимостью. Солнечный свет, попадая на поверхность полупроводника выбивает электроны из атомов, формируя электронные дырки и свободные электроны. Направленное движение электронов и электронных дырок и обуславливает электрический ток.

Существует два основных вида солнечных батарей:

• из кристаллического кремния (cSi), где отдельные элементы (монокристаллические, поликристаллические, лентообразные и т.п.) соединяются в цепь с помощью пайки. Элементы размещаются в ячейках из очищенного кремния толщиной 0,2 — 0,4 мм.
• на основе тонкопленочной технологии, где тонкий, около 0,001 мм, слой полупроводника осаждают на стеклянную поверхность и формируют из него последовательно соединенную цепь фотоэлементов. Наиболее распространены тонкие плёнки из аморфного кремния (aSi). Однако, сейчас начинают использовать теллурид кадмия (CdTe) и диселенид в соединении с медью и индием (CIS).

  Батареи на основе тонких пленок дешевле кремниевых. Однако, эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую у них ниже. С точки зрения затрат на 1 кВт производимой электроэнергии, сегодня оба вида батарей не слишком отличаются друг от друга. Оба типа солнечных батарей, как правило, представляют собой прочные многослойные блоки, которые должны выдерживать воздействие окружающей среды без коррозии отдельных элементов и соединений. Именно стойкость к воздействию окружающей среды определяет срок службы батареи.

  Технология производства тонкопленочных солнечных модулей компании «Оерликон» базируется на применении микроморфных покрытий  –  «тонких пленок» на основе кремния, являющихся следующим поколением технологии, уже зарекомендовавшей себя на рынке – фотоэлектрических модулей на основе аморфного кремния. Типичная конструкция гетероструктурного солнечного элемента на основе аморфного и микроморфного кремния отличается от технологии прошлого поколения – аморфного кремния наличием наноструктурированного «микроморфного слоя», позволяющего преобразовывать более широкий спектр длин волн излучения, падающего на фотоэлектрический модуль, увеличивая тем самым КПД модуля.

 

Литий ионные аккумуляторы производятся в цилиндрическом и призматическом виде. В цилиндрическом варианте аккумулятор представляет собой свернутый в виде рулона пакет электродов и сепаратора, помещенный в стальной или алюминиевый корпус с которым соединен отрицательный электрод, положительный электрод выведен через изолятор на крышку. Призматические аккумуляторы производиятся складыванием прямоугольных пластин сепаратора и электродов друг на друга, они обеспечивают более плотную упаковку в аккумуляторной батерее, но в них труденее поддерживать сжимающие усилие на электроды. Под крышкой имеется устройство, реагирующее на температуру.

Компания ЛИОТЕХ будет производить батареи с использованием катодного материала литий-железо-фосфат разной емкости: 200, 300 и 700 А*Ч.

 

Продукция компании ЛИОТЕХ имеет следующие ключевые преимущества:

• отсутствие эффекта памяти после многочисленных циклов зарядки и разрядки;
• уникальная система зарядки, позволяющая быстро заряжать батареи (до 20-ти минут);
• сравнительно низкая стоимость батарей (в несколько раз ниже ближайших аналогов);

широкий температурный диапазон эксплуатации от -45°C до +85°C;

• надежность и безопасность, подтверждённая международными сертификатами.

 

Утилизация. При производстве литий-ионной батареи используются инертные материалы (углерод, фосфат железа и др.), а также вещества, перерабатываемые на 90%. Утилизация литий-ионного аккумулятора проста: из корпуса аккумулятора изымается сердцевина, затем удаляется электролит, содержащий соли лития, с электродных пластин снимается накопитель, в состав которого входят катод и анод. Оставшиеся химические вещества (медь и алюминий) утилизуются, а корпус из полистерола идет на переработку (полученный продукт используется как добавка в производстве дорожных покрытий).

Себестоимость.

Информация о себестоимости в настоящий момент уточняется у представителей компании «Нитол», по оценкам независимых экспертов технологии производства будут дешевле проектов-аналогов.

Ресурсы.

Большинство ресурсов для тонкопленочных солнечных модулей производится в России, часть завозится из-за рубежа. Необходимо отметить, что у компании «Хевел» в России существует собственный научный центр, который сможет проводить исследовательскую работу, а также подготовку и переподготовку кадров. Производство литий-ионных батарей компания «Лиотех» планирует разместить в Новосибирске, что с одной стороны решает проблему кадров (в т.ч. и научно-исследовательских, управленческих), а с другой стороны благоприятно с точки зрения логистики, поскольку все ресурсы которые используются при производстве литий ионных батареях компанией «Лиотех» поставляются из Китая. В настоящее время добыча литиевого сырья производится в Китае, в России добыча заморожена в следствии отсутствия спроса, несмотря на то что ресурсная база в России гораздо больше. В перспективе планируется разморозка добычи литевого сырья в России из-за повышения спроса на внутреннем рынке.

Солнечные батареи и аккумуляторы имеют небольшой размер, а это значит, что их можно легко перевозить и устанавливать в отдаленных районах. В следствии того, что солнечные батареи служат до 25ти лет все, что нужно – э то установить эти модули, а дальнейшее обслуживание сводится к чистке оборудования(1 раз в год). В случае механической поломки, утилизация продукта может производится изготовителем, тогда на новую продукцию будет скидка.

Солнечные батареи работают в местах с большим количеством солнца, но технология тонких пленок позволяет также собирать рассеянный свет, что важно в местах с большой облачностью малым количеством солнца.

 

Маркетинг.

 

Компания Hevel-Solar– единственная компания на российском рынке, занимающаяся производством солнечных модулей на основе тонких пленок по технологии «Оерликон». Сегмент кремниевых тонкопленочных солнечных модулей в 2008 году оценивался в 0,6 ГВт, но, по прогнозам экспертов уже к 2012 году он увеличиться до 2,4 ГВт, что составит в денежном эквиваленте прирост с 3,8 млрд до 8,6 млрд долларов. Производство и эксплуатация продуктов этой компании отвечает экологических требованиям.

Компания «Лиотех» в сотрудничестве с китайской компанией «ThunderSky» выпускает Li-ионные батарии.

ThunderSky– лидер на китайском рынке по производству Li-ионные батарей. Основными достоинствами этих батарей являются отсутствие эффекта памяти, высокие токи разряда, малое время зарядки, длительный срок службы.

По данным «TheGlobalTechnologyRevolution2020, InDepthAnalyses» от 2006 г. «Только дешевая солнечная энергетика включена международными экспертами в перечень самых перспективных технологий 2020»

 

Целевой аудиторией данного проекта является малый и крупный бизнес, частные лица. Планируется осуществлять деловые отношения по схемам b2bи b2c. На первом этапе наш проект будет ориентирован на схему b2b, в последствии планируется создание спроса в широких слоя населения, то есть работа по схеме b2c.

 

Перспективами являются выход на российский, а затем и на мировой рынок АИЭ. По сути планируется первый бренд, торгующей АИЭ российского производства

 

Реклама

Мы выступаем в роли организации - продавца. Целевой аудиторией данного проекта является малый и крупный бизнес, частные лица. Формами рекламы являются промоакции(b2b) и рекламные ролики по ТВ(b2c), выступления и презентации проекта на различных форумах и конференциях(b2b). В ближайшее время готовится съемка проморолика и мини-презентация проекта перед потенциальными инвесторами из других районов.

Участники  группы разработчиков:

Глава района Кувакина Екатерина Сергеевна

Начальник отдела Корпорации Чепига Алексей  Анатольевич