Работа над уникальным прибором — термоэлектрогенератором (ТЭГ) — ведется исследовательской группой под руководством директора НТЦ «Нейропрогнозирование материалов и технологий электронной промышленности» (НЦМУ «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого) Ольгой Квашенкиной и одного из авторов разработки и технического руководителя проекта, главного научного сотрудника НТЦ НМиТЭП Павла Габдуллина не первый год.

В ТЭГ воплотились передовые научные технологии, знания и достижения всей исследовательской группы, а это опытные ученые в сфере микро- и наноэлектроники, разработке электронных устройств и приборов. Например, питерским ученым принадлежат патенты на внедрение уникальной технологии пайки «умная фольга». Тонкий слой материала размером 100 на 100 миллиметров помещается между двумя поверхностями, которые необходимо соединить. После этого подается небольшое электрическое напряжение, и две поверхности практически мгновенно скрепляются.
Преимущество метода заключается в том, что он позволяет соединить те элементы, которые нельзя паять обычным способом, например, особо чувствительные элементы электроники или кристаллы. Еще инновационный метод позволяет ускорить производство в десятки раз, не требует организации специальных печей.

— Ольга Евгеньевна, расскажите, как долго длился процесс создания термоэлектрогенератора от идеи и цифровой модели и воплощения в реальный прототип?

— Мы уже достаточно длительное время, более 15 лет, работаем с различными модификациями наноразмерных углеродных структур. Применительно не только к теплоэлектрогенераторам, но и, например, к эффективным автоэмитерам электронов, различного типа сенсорам, фоточувствительным, например, и так далее. Найденные нами ранее закономерности взаимодействия теплового потока с электронной подсистемой в создаваемых нами углеродных наноструктурах и лежат в основе конкретного устройства — термоэлектрогенератора. Мы занимались подобной темой уже несколько лет в качестве дополнительной творчески научной темы, можно сказать, в свободное время от основной вузовской работы. Однако с 2020 года проект по разработке ТЭГ вышел на новый уровень. Это связано с появлением индустриального заказчика. Последний год мы занимались созданием прототипа генератора.

— Что сейчас необходимо для того, чтобы ваша разработка пошла в серийное производство?

— До серийного производства осталось еще несколько этапов. В настоящий момент мы изготовили несколько полнофункциональных образцов на пилотной производственной линии. Были подтверждены рабочие характеристики ТЭГ в условиях, приближенных к реальности. До запуска в серию осталось пройти три последних этапа, это тестирование и демонстрация прототипа в реальных условиях эксплуатации, изготовление мелкой серии полнофункциональных образцов на реальной производственной линии индустриального партнера и экономическое обоснование серийного запуска проекта.

— Какое применение найдет термоэлектрогенератор в промышленности и бытовой сфере? Насколько затратным будет его покупка для рядового человека и почувствует ли обычный потребитель выгоду по сравнению с аналогичными приборами, теми же зарядными устройствами или power-банками?

— Пока термоэлектрогенератор приспособлен только для промышленного использования. В частности, один из наших заказчиков планирует использовать его для обеспечения электричеством тех системных датчиков, которые мониторят разного рода горячие конструкции, например, авиадвигатели. Он будет питать датчики, предназначенные для мониторинга двигателя. Мы уменьшаем вес, увеличиваем надежность. Термоэлектрогенератор может работать в условиях очень высоких температур, во-первых, за счет хорошей теплопроводности и термоустойчивости корпуса, а, во-вторых, за счет использования углеродного нанокомпозита, который не теряет свойств термоэлектрогенерации при высоких температурах.
В целом области его применения в промышленности очень широки. Мы планируем приспособить ТЭГ и под бытовые нужды, чтобы потребители могли зарядить его от обычной батареи отопления. Это очень удобно — например, когда отключена электроэнергия, нет свободной розетки или power-банк разрядился. Однако пока электрической мощности электрогенератора при поступлении на него порядка 0,15 кВт тепла не хватает, чтобы быстро зарядить, например, телефон, или планшет. Однако ее уже достаточно для приборов с низким энергопотреблением от малоемких батарей, таких как электронные часы, светильники, электронные метеостанции. В любом случае, работы в этом направлении ведутся.
Для бытового применения электрическому устройству не требуется тугоплавкий корпус, как в промышленности, поэтому по цене он может быть вполне доступен для потребителя. В целом, энергетика идет сейчас по пути замещения традиционных источников электроэнергии и сокращения, так называемого, углеродного следа. Наше изобретение вполне укладывается в рамки этого тренда.

— Говоря про сферу в целом, в чем преимущество российских ученых перед зарубежными коллегами и чего больше всего не хватает отечественной науке прямо сейчас?

— Отечественной науке, безусловно, не хватает понимания мировой технологической и связанной с ней научной повестки. Сейчас большинство научных групп «варятся в собственном соку». Они публикуются в рейтинговых журналах. У них растут индексы Хирша (характеристика продуктивности ученого, основанная на количестве его публикаций и количестве цитирований этих публикаций — прим. автора). Общее технологическое развитие России стоит на месте, а в ряде отраслей с ускорением отстает от мирового уровня. При этом ресурсная емкость у нашей страны — огромна! Причиной такой ситуации становится оторванность нашей науки от индустриального применения получаемых разработок.
На мой взгляд, нашей стране не хватает налаженного системного процесса внедрения разработок в производство и в бизнес — у нас очень много талантливых людей с большими возможностями, они создают уникальные изобретения и технологии, но эти разработки ложатся в стол. В большей части причиной тому является отсутствие предпринимательской позиции в управлении вузами и НИИ. Какой технологический предприниматель, имея новейшую технологию или изобретение, конкурентоспособные на мировом уровне, будет оставлять их невостребованными?! Конечно же, он практически мгновенно выведет разработку на рынок.
Сейчас основными источниками, откуда можно почерпнуть технологические инновации, являются головы ученых, которые, как правило, находятся в вузах и НИИ. Но внутренняя регуляторная система этих заведений не предполагает сама по себе доведение идей до индустриального внедрения. И здесь никак без технологических предпринимателей. Если бы в этих системах появилась такая позиция, которая позволила бы действовать относительно свободно в рамках развития инновационных проектов, то гигантская часть отечественных разработок нашли бы своего потребителя. Причем, я абсолютно уверена, что этот потребитель находится не только на отечественном, но и на мировом рынке. И это бы, в свою очередь, привело к переходу технологического развития России на новый уровень, от догоняющей стратегии в опережающую.
Россия обладает гигантским потенциалом в форме человеческого капитала и интеллектуальных ресурсов. В этих условиях не хватает лишь одного элемента, который смог бы организовать эффективное использование этого потенциала – технологического предпринимателя. И эта позиция должна быть и внутри управления вузами и НИИ, и отдельно от них. Сейчас РФ встала на путь поддержки технологического предпринимательства в целом. Однако пока принятых мер недостаточно для перехода к опережающему мировой уровень развитию. Остаётся надеется, что в скорейшем времени будут приняты решения, способствующие появлению технологических предпринимателей в системе научных учреждений и высших учебных заведений.

— Кого из известных российских личностей, живших ранее или наших современников, можно абсолютно точно назвать гордостью нации и почему?

— Безусловно, на мое развитие, как ученого, повлияли работы философа и методолога Георгия Петровича Щедровицкого. Его системомыследеятельностный подход повлиял на тысячи умов молодых ученых и молодых предпринимателей, которые, благодаря применению принципов этого подхода, смогли построить свою деятельность так, что в своей области вывели нашу страну на новый уровень. Кроме этого, примером для личного подражания является Наталья Касперская. Талантливый ученый в прошлом, гениальный предприниматель и просто прекрасный человек. Она стала примером подражания для многих Я откровенно восхищаюсь ей. И, конечно, это личность мирового масштаба. И тот факт, что это наша соотечественница, сам по себе говорит о возможностях и потенциале России, как передовой научной державы.

Фото: из личного архива О. Квашенкиной