Projekti / Programi
Keramični in komplementarni materiali za napredne inženirske in biomedicinske aplikacije
01. januar 2019
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.01 |
Tehnika |
Materiali |
Anorganski nekovinski materiali |
| 3.02.00 |
Medicina |
Stomatologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T153 |
Tehnološke vede |
Keramični materiali in praški |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
| 3.02 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Klinična medicina |
Sinteza, Hierarhično urejanje, Praški, Prevleke, Keramika, Kompoziti, Biomateriali, Večfunkcionalni materiali, Procesiranje, Oblikovanje, Sintranje, Mikrostruktura, Meje med zrni, Hrapavost, Poroznost, Mehanske lastnosti, Tribologija, Termične lastnosti, Magnetizem, Električne lastnosti
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
19. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
252 |
6.500 |
5.910 |
23,45 |
| Scopus |
259 |
7.336 |
6.689 |
25,83 |
Raziskovalci (18)
Organizacije (2)
Povzetek
Najnovejši družbeni izzivi, kot so staranje prebivalstva, energetska varnost, pomanjkanje surovin ter onesnaževanje okolja, narekujejo sodobne raziskave skladno z zagotovitvijo trajne in zdrave prihodnosti družbe. Keramični in komplementarni materiali so odlični kandidati za preboj pri reševanju problemov na področju naprednih inženirskih in biomedicinskih aplikacij. Cilj predlaganega interdisciplinarnega programa pri reševanju teh izzivov je uspešno kombiniranje keramičnih ter komplementarnih materialov za doseganje novih ali izboljšanja obstoječih lastnosti le-teh, izdelava komponent in njihova implementacija, kjer bomo posebno težo dali novim tehnikam procesiranja.
Osnovne raziskave bodo zajemale študij odvisnosti sinteze materialov, procesiranja prahov, meddelčne interakcije, konsolidacije, mikrostrukture, sestave ter lastnosti keramičnih in komplementarnih materialov, pri čemer bomo uporabljali do okolja kot tudi do pacienta prijaznejše, trajnostne koncepte. Uporabili bomo različne prevleke, nanodelce ali nanovlakna za modifikacijo površin ali matric materialov. Z raziskavami meddelčnih interakcij v različnih medijih bomo skušali izboljšati obstoječe in razvijati nove metode procesiranja prahov in oblikovanja izdelkov. Uporabili bomo napredne tehnike konsolidacije nosilcev in matric ter napredne metode zgoščevanja, ki z visokimi hitrostmi segrevanja in kratkimi časi sintranja, omogočajo ohranjanje velikosti zrn na »nano« nivoju in z njim povezane edinstvene lastnosti materialov.
Aplikativni del raziskav predvideva preverjanje funkcionalnih lastnosti in uporabe materialov ter izdelavo prototipov in pilotnih tehnologij. Osredotočili se bomo na procesiranje hierarhično sestavljenih keramičnih materialov z načrtovano poroznostjo, ki bodo izkazovali ugodne površinske lastnosti in izjemno trdnost, uporabni za separacijo ali katalizo. Študirali bomo inženiring mej med zrni v matricah (keramičnih) materialov ter v ta namen uporabili nanovlakna celuloze in druga nanopolnila. Pridobljeno znanje bomo izkoristili za pripravo prevodne inženirske ali magnetne keramike ali kompozitov za uporabo v ekstremnih pogojih z izboljšanimi mehanskimi, termičnimi ali električnimi lastnostmi, poleg izboljšane odpornosti na korozijo, oksidacijo ter degradacijo. Preučevali bomo tudi sintezo različnih nanoprevlek in nosilcev, ki so namenjeni povečanju površine, katalizi, izboljšanju adhezije ali za izboljšano adhezijo celic/učinkovin, ki služijo za bioaktivacijo površin implantatov. Na področju raziskav materialov za uporabo v dentalni medicini se bomo ukvarjali z raziskavami staranja in mehanskega utrujanja keramičnih zobno-protetičnih konstrukcij in vitro ter in vivo. Del raziskav bomo posvetili razvoju bioaktivnih cementnih polnil. Ob tem se bomo osredotočili na izvajanje koncepta translacijske medicine, saj bo le ta močno pripomogla k razumevanju in nadaljnjem razvoju keramičnih in komplementarnih materialov za izboljšano terapijo in rehabilitacijo pacientov.
Pomen za razvoj znanosti
S predlaganim raziskovalnim programom bo bazično in aplikativno znanje, pridobljeno z raziskavami in razvojem keramičnih ter komplementarnih materialov za napredne inženirske in biomedicinske aplikacije, naslavljajoč nekatere družbene izzive in ključne omogočujoče tehnologije (»Key Enabling Technologies« - KETs, ki zagotavljajo osnovo za inovativno (industrijsko) družbo, uporabljeno in razširjeno s ciljem zagotavljanja bolj zdrave prihodnosti ter zelenega, trajnostnega gospodarstva.
Predvidene raziskovalne vsebine so aktualne in se vključujejo v trende razvoja sodobnih keramičnih materialov v svetu: novi materiali z visoko trdnostjo, obrabno in korozijsko obstojnostjo ter odpornostjo proti visokim temperaturam na eni strani in razvoj novih, alternativnih, stroškovno učinkovitih keramičnih tehnologij na drugi. Pričakovani rezultati bodo prispevali k boljšemu razumevanju lastnosti tovrstnih materialov in mehanizmov njihovega propadanja. S študijem relacij med sestavo, zgradbo in mikrostrukturo obravnavanih keramičnih materialov ter njihovimi intrinzičnimi in ekstrinzičnimi lastnostmi bomo ustvarili novo znanje, ki je potrebno za načrtovanje novih materialov z novimi funkcionalnimi lastnostmi, večjo zmogljivostjo in zanesljivostjo delovanja. Raziskave na področju naprednih metod procesiranja in oblikovanja keramičnih izdelkov bodo prispevale k boljšemu razumevanju in obvladovanju kritičnih faz postopkov izdelave, rezultati teh raziskav pa niso pomembni samo za napredne inženirske in biomedicinske aplikacije, ampak so širše uporabni. Zakonitosti, ki jih ugotavljamo pri dispergiranju prahov v tekočinah, so splošno veljavne in jih je mogoče aplicirati na vse suspenzije, vključno s suspenzijami nano-delcev in tistih, ki so relevantne za aditivno oblikovanje. Tudi priprava hierarhično urejenih materialov z načrtovano poroznostjo, pripravljenih na podlagi kontrole interakcij med nanodelci, ni omejena samo na keramične materiale. Nadzor nad interakcijami med (nano)delci, skupaj s kontrolo karakterističnih dominantnih populacij defektov, ki izvirajo iz procesiranja keramike, ne vplivajo le na mehanske, ampak tudi druge funkcionalne lastnosti, kot na primer električne, magnetne, optične in druge, pomembne za materiale, ki so koristni v energetiki in telekomunikacijskih aplikacijah.
Pomen za razvoj Slovenije
Aplikativni in razvojni del programa je namenjen iskanju novih možnih aplikacij keramičnih in komplementarnih materialov, razvoju novih in/ali cenejših materialov z želenimi lastnostmi ter razvoju alternativnih, ekonomičnih in okolju prijaznih tehnologij. Del tega programa je pripravljen v sodelovanju s strokovnjaki iz industrije, še posebej z domačimi zagonskimi podjetji in nedavno ustanovljenim odcepljenim podjetjem, pri katerem bodo aktivno sodelovali člani ekipe. Pričakuje se, da bo s tem pristopom del ustvarjenega znanja prenesen v prakso. To bo omogočilo lažje sodelovanje v okviru industrijsko usmerjenih mednarodnih projektov ter intenzivnejše sodelovanje s tujimi industrijskimi partnerji, širitve dejavnosti in odpiranje novih delovnih mest. Sodelovanje z domačimi zagonskimi in odcepljenimi podjetji bo prav tako prineslo dodano vrednost proizvodnji na področju materialov, kar bo pripeljalo do mednarodno prepoznavnih vrhunskih izdelkov, po drugi strani pa k povečanju števila delovnih mest, ki povečujejo konkurenčnost slovenskega industrijskega sektorja in poslovnega okolja, predvsem za mlajše visokoizobražene državljane. Slednje bo neposredno vplivalo na delno zajezitev trenutno precej intenzivnega bega možganov v tujino.
Koncept translacijske medicine predstavljen v programu bo prispeval tako k znanstveni skupnosti kot tudi h klinični praksi, kot posledica sodelovanja znanstvenikov s področja raziskav materialov ter kliničnih strokovnjakov s področja stomatološke protetike. Predlagane programske aktivnosti tako ne bodo razširjale zgolj znanstvenih horizontov, ampak kažejo ogromen potencial tudi v klinični praksi. Tako bodo inženirske izboljšave dentalne biokeramike iz cirkonijevega oksida (3Y-TZP) ovrednotene v realnem okolju ustne votline. Klinični vidik projekta bo namreč sledil načelu translacijske medicine in tako lahko omogočil izdelavo časovno in stroškovno učinkovitih, minimalno invazivnih, monolitnih dentalnih restavracij iz keramike 3Y-TZP z izboljšano estetiko. Izboljšana učinkovitost pritrjevanja restavracij z uporabo nanostrukturnih prevlek, ki bo ovrgla poškodbe keramične površine povzročene z abrazijo delcev (peskanje), pa bo zagotovila zanesljivejše protetične restavracije z občutno podaljšano življenjsko dobo za paciente.
Člani raziskovalne skupine aktivno širijo zanimanje za znanost tudi preko nedavne udeležbe na dogodku »Znanost na cesti: Ideje na prepihu«, prostovoljnega projekta, ki predstavlja vedno bolj obiskano stičišče znanstvenikov, novinarjev in širše javnosti. Člani skupine bodo informacije o odkritjih, nastalih znotraj predlaganega raziskovalnega programa, še naprej širili tehnični in splošni javnosti.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
