Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Tehnologije metastabilnih materialov

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.04.00  Tehnika  Materiali   
2.10.00  Tehnika  Proizvodne tehnologije in sistemi   

Koda Veda Področje
2.05  Tehniške in tehnološke vede  Materiali 
2.03  Tehniške in tehnološke vede  Mehanika 
Ključne besede
Metastabilnost; Nanostrukturni materiali; Žlahtne kovine; Visoko entropijske zlitine; Visokotrdnostne Al zlitine; Ultrazvočna razpršilna piroliza; Hitro strjevanje; Ekstremna plastična deformacija; Dodajalne tehnologije; Obdelava s trenjem in mešanjem (FSP, FSW); Kataliza;
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Upoš. tč.
6.744
A''
730,21
A'
2.634,78
A1/2
4.873,31
CI10
3.867
CImax
108
h10
31
A1
23,47
A3
13,24
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan 21. maj 2024; A3 za obdobje 2018-2022
Podatki za razpise ARIS ( 04.04.2019 - Programski razpis , arhiv )
Baza Povezani zapisi Citati Čisti citati Povprečje čistih citatov
WoS  412  4.145  3.404  8,26 
Scopus  438  4.918  4.107  9,38 
Raziskovalci (16)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  10369  dr. Ivan Anžel  Materiali  Vodja  2022 - 2024  715 
2.  14334  dr. Tonica Bončina  Materiali  Raziskovalec  2022 - 2024  400 
3.  20229  dr. Mihael Brunčko  Materiali  Raziskovalec  2022 - 2024  261 
4.  16185  dr. Leo Gusel  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2022 - 2024  154 
5.  56136  Lara Hočuršćak  Materiali  Mladi raziskovalec  2022 - 2024  10 
6.  51003  dr. Žiga Jelen  Kemijsko inženirstvo  Mladi raziskovalec  2022 - 2024  51 
7.  11951  dr. Gorazd Lojen  Materiali  Raziskovalec  2022  254 
8.  35509  dr. Peter Majerič  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2022 - 2024  197 
9.  31506  Lidija Rozman Zorko  Materiali  Tehnični sodelavec  2022 - 2024  55 
10.  14335  dr. Rebeka Rudolf  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2022 - 2024  1.100 
11.  17123  Rok Šulek    Tehnični sodelavec  2023 - 2024  79 
12.  56992  Tilen Švarc  Materiali  Mladi raziskovalec  2023 - 2024  25 
13.  54802  Lidija Terzić  Materiali  Mladi raziskovalec  2022 - 2024 
14.  53051  dr. Hanuma Reddy Tiyyagura  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2022  34 
15.  15682  dr. Tomaž Vuherer  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2022 - 2024  517 
16.  12295  dr. Franc Zupanič  Materiali  Raziskovalec  2022 - 2024  483 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0795  Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo  Maribor  5089638010  23.987 
Povzetek
Raziskovalni program P2-0120 z naslovom Tehnologije metastabilnih materialov se bo v obdobju 2022-2027 posvečal razumevanju metastabilnih stanj in znanstvenim odkritjem v študijah metastabilnosti pri izbranih žlahtnih kovinah, kompleksnih koncentriranih zlitinah žlahtnih kovin in visokotrdnostnih Al zlitinah. Raziskave bodo potekale na treh področjih: (1) Razvoj in izdelava nove pilotne naprave za sintezo mikro/nanodelcev žlahtnih kovin (Ag, Pd, Pt), zlitin na osnovi žlahtnih kovin in nanokompozitov sestavljenih iz žlahtnih kovin in oksidov redkih zemelj z ultrazvočno razpršilno pirolizo (USP); (2) Študij metastabilnih stanj pri kompleksnih koncentriranih zlitinah žlahtnih kovin (CCNA) in razvoj postopka sinteze mikro/nanodelcev CCNA z USP tehnologijo; (3) Razvoj visokotrdnostnih Al zlitin z izboljšano toplotno obstojnostjo. Raziskane bodo različne tehnologije za dosego metastabilnih stanj in njihov vpliv na lastnosti. Za potrebe mikrostrukturne karakterizacije metastabilnih stanj bodo modificirane obstoječe ali razvite nove metode materialografske priprave vzorcev in prilagojene analizne tehnike. Glavni dosežki raziskovalnega dela programske skupine bodo prispevki, o katerih v znanstveni literaturi še ni podatkov in odkritja o: - mehanizmih, ki potekajo pri tvorbi metastabilnih mikrostruktur pri CCNA zlitinah; - indikatorjih za doseganja metastabilnih stanj pri CCNA; - sintezi mikro/nanodelcev žlahtnih kovin in CCNA zlitin z uporabo USP tehnologije; - tvorbi metastabilnih stanj pri CCNA z uporabo dodajalnih tehnologij; - katalitični aktivnosti nanostrukturnih plasti CCNA; - kombinaciji dvojnih večplastnih izločkov v aluminijevih zlitinah, ki jih sestavljajo lupinasti ikozaedrični kvazikristalni izločki in lupinasti izločki L12-Al3X (X = Sc, Zr, Y ali V); - vplivu nanašanja trdih prevlek na Al-zlitine z magnetronskim naprševanjem pri povišanih temperaturah; o vplivu FSP in FSW na lastnosti zlitin iz sistema Al-Mn-Cu in AA 6086; - vplivu FSP in FSW na lastnosti zlitin iz sistema Al-Mn-Cu in AA 6086. Vpliv raziskovalnega programa na področje gospodarstva bo v dvigu ozaveščenosti strokovne javnosti o pomenu metastabilnih stanj in nanotehnologije, za razvoj novih materialov in tehnologij in tehnoloških rešitev pri nastajanju novih proizvodov. Člani raziskovalnega programa bodo z raziskovalnim delom prispevali k dvigu industrijske konkurenčnosti, okoljskim izboljšavam in izboljšanju kvalitete življenja družbe. Obveščanje javnosti o ciljih in doseženih rezultatih dela, bo potekalo z dobro organiziranim in učinkovitim pretokom informacij. Z rezultati raziskav, poglobljenim znanjem na področju metastabilnih materialov in z obvladovanjem sodobnih tehnologij za doseganje teh stanj, bo programska skupina slovenski kovinski industriji ponudila nove materiale in tehnološke rešitve.
Pomen za razvoj znanosti
Metastabilne strukture, oziroma konfiguracijsko zamrznjena stanja, niso novost na področju inženirskih materialov. Čeprav se je znanost od konca devetnajstega stoletja, ko je Willard Gibbs postavil temelje termodinamike materialov, ukvarjala predvsem z iskanjem termodinamsko stabilnih stanj in sintezo ravnotežnih materialov, se je kmalu razkrilo, da so mikrostrukture večine inženirskih materialov strukturno, morfološko in/ali kemijsko metastabilne. Dejstva, da imajo materiali v metastabilnem stanju drugačne mehanske, fizikalne in kemijske lastnosti, da je moč materiale v številnih metastabilnih stanjih zadržati zelo dolgo časa in da je število metastabilnih stanj pri materialih praktično neskončno, so privedla do spoznanja, da predstavljajo metastabilni materiali neskončen vir novih inženirskih materialov. S študijem tehnologij za doseganje metastabilnih stanj in z njihovo mikrostrukturno karakterizacijo se že od svoje ustanovitve dalje ukvarja tudi programska skupina P2-0120. Programska skupina razvija nove materiale s študijem metastabilnih stanj pri materialih, ki so aktualni in ključni za gospodarske subjekte, s katerimi tesno sodelujejo člani programske skupine (žlahtne kovine in njihove zlitine; žlahtne zlitine z dodatkom redkozemeljskih elementov; aluminij ter aluminijeve zlitine). Na področju žlahtnih kovin in njihovih zlitin je raziskovalno delo programske skupine usmerjeno v razvoj tehnologije ultrazvočne razpršilne pirolize (USP) za izdelavo nanodelcev zlata, srebra, platine, paladija in zlitin žlahtnih kovin. Programska skupina razvija modificirano USP tehnologijo, s katero je bila do sedaj že uspešno izvedena sinteza nanodelcev zlata s ciljno morfologijo, unimodalno velikostno porazdelitvijo, ter specifičnimi površinskimi lastnostmi. Pri študijah lastnosti in obnašanja tako izdelanih metastabilnih struktur se programska skupina poslužuje aplikacij na različnih področjih (medicina, biologija, kozmetika, optika). Tako je programska skupina nanodelce zlata uspešno uporabila za pripravo Au-konjugata in izdelala prvi slovenski LFIA antigenski test za detekcijo protiteles SARS-COV2 virusa. Poleg sinteze nanodelcev žlahtnih kovin je raziskovalno delo na področju USP tehnologije usmerjeno k nadgradnji že modificirane USP naprave v agregat za sintezo nanokompozitov. Raziskovalno delo poteka v smeri sinteze nanokompozitov sestavljenih iz oksidov redkih zemelj ter žlahtnih kovin. Aktualen je primer Y2O3 - Ag, kjer pričakujemo, da bomo tudi pri nanostrukturnih kompozitnih delcih iz tega sistema izdelanih s tehnologijo USP potrdili luminiscenčni pojav. Na področju žlahtnih zlitin je raziskovalno delo članov programske skupine usmerjeno k študijam metastabilnih stanj pri kompleksnih koncentriranih zlitinah žlahtnih kovin s ciljem, da se dosežejo termodinamsko metastabilne mikrostrukture, ki ustrezajo konceptu mikrostruktur visoko entropijskih zlitin. Te predstavljajo relativno novo skupino potencialno visoko zmogljivih konstrukcijskih kakor tudi funkcionalnih materialov. Za doseganje teh stanj se uporabljajo sodobne metode hitrega strjevanja in hitrega ohlajanja v trdnem, tehnologije ekstremnih plastičnih deformacij in različni postopki termomehanskih obdelav. Z uporabo modificirane USP tehnologije namerava programska skupina tudi iz te skupine kompleksnih žlahtnih zlitin izdelati nanodelce in raziskati njihove lastnosti (npr. katalitične sposobnosti). S študijem kompleksnih koncentriranih zlitin izvaja programska skupina pionirsko delo na področju razvoja novih večkomponentnih zlitin s kemijskimi sestavami iz osrednjega dela faznih diagramov. Po svoji mikrostrukturi so te zlitine običajno večfazne, v specifičnih primerih pa se lahko pri teh zlitinah tvorijo metastabilne večkomponentne trdne raztopine z visokimi koncentracijami vsake od komponent. Povečano število možnosti oziroma naključnost zapolnjenja mrežnega mesta z atomom ene od komponent generira visoko konfiguracijsko entropijo. Zlitine s takšno mikrostrukturo so poznane kot visoko entropijske zlitine. Na področju aluminijevih zlitin z izboljšano toplotno obstojnostjo se bo programska skupina ukvarjala z razvojem novih aluminijevih zlitin iz sistemov Al-Mn-Cu in Al-Mg-Si, da bi se izboljšala njihova obstojnost pri povišanih temperaturah. Raziskana bo njihova primernost za obdelavo in spajanje z mešanjem in trenjem ter možnosti nanašanja tankih prevlek na te zlitine z magnetronskim naprševanjem. Z uporabo metod za mikrostrukturno in mehansko karakterizacijo bodo preučeni procesi, ki potekajo pri njihovi izdelavi in obdelavi ter opredeljena povezava med parametri izdelave, mikrostrukturo in mehanskimi lastnostmi.
Pomen za razvoj Slovenije
Dodana vrednost raziskovalnega programa P2-0120 bo v spodbujanju izmenjave znanj in dviga kompetentnosti strokovne javnosti na področjih metastabilnih stanj v materialih, nanomaterialov in nanotehnologij, ter v doseganju večje prepoznavnosti in stopnje razumevanja problematik na tem znanstvenem področju. Zato bodo člani raziskovalnega programa usmerjeni v doseganje takšnih rezultatov, da ne bodo skupne raziskave samo obstajale, ampak bodo tudi dale dividende v smislu akademske odličnosti, industrijske konkurenčnosti, okoliških izboljšavah in izboljšanju kakovosti življenja za vse. Učinkovit pretok informacij in obveščanje javnosti o ciljih in rezultatih raziskovalnega dela, prispevki za nacionalno, kot tudi za evropsko znanje in znanstveno odličnost, vrednost sodelovanja na vseevropski ravni in koristi za državljane EU, se bodo izvajali z različnimi pristopi. Informiranje širše javnosti z novicami in sporočili o doseženih rezultatih bo potekalo z uporabo različnih komunikacijskih kanalov preko spletne strani fakultete, facebook, instagram profilov ter z uporabo drugih informacijskih podpor kot so tiskane publikacije, zgoščenke, itd. Skupaj z industrijskim partnerjem Zlatarna Celje d.o.o. predvidevamo krepitev "inovacijske sposobnosti" pri razvoju novih USP tehnologij za različne nanodelce. To bo osnova za izvajanje industrijskih raziskav, povečanje raziskovalnih prizadevanj in kapacitet, širjenje mreže za bolje izkoriščanje rezultatov raziskav in pridobivanje tehnološkega znanja in izkušenj, s čimer naj bi se zapolnila vrzel med raziskavami in inovacijami. V okviru raziskovalnega programa bomo nadaljevali s postavitvijo sheme za izdelavo hitrih seroloških (LFIA) testov na osnovi Au in Ag nanodelcev za diagnozo drugih virusov in bakterij, s čimer želimo zagnati razvoj in razširitev industrije medicinske opreme v Sloveniji na osnovi nanotehnologije. Na ta način želimo zagotoviti domačo proizvodnjo diagnostičnih testov ter poskrbeti za samozadostnost Republike Slovenije pri hitrem testiranju ljudi. S tem se bo dvignil družbeni pomen raziskovalnega dela programske skupine. S proizvodnjo in predelavo različnih kovin se v Sloveniji ukvarja veliko uspešnih podjetij. Ta podjetja obvladujejo tehnologijo uveljavljenih zlitin, vendar mnoga dosegajo sorazmerno majhno dodano vrednost svojih izdelkov. Če bodo hotela ostati konkurenčna tudi v prihodnosti, se bodo morala usposobiti za izdelavo tehnološko zahtevnejših materialov in izdelkov. Predlagani raziskovalni program je usmerjen v tista temeljna znanja, ki bodo v naslednjem obdobju dozorela ali se tako razvila, da bodo uporabna tudi za to industrijo. S tega stališča menimo, da bomo s poglabljanjem teoretičnega znanja o metastabilnih materialih in tehnologijah ter razvojem in obvladovanjem sodobnih tehnologij materialov, lahko nudili slovenski kovinski industriji trdno podporo. S pridobljenim znanjem in z uporabo kompleksnih analiz metastabilnih materialov, ki bodo izvedene v okviru raziskovalnega programa, bomo odkrivali uporabne vrednosti različnih materialov in tehnologij ter poskušali iskati povezave z materiali iz različnih zgodovinskih obdobij. To bi lahko predstavljalo nov doprinos h kulturni dediščini Slovenije, saj je ohranjanje le-te ključno.
Zgodovina ogledov
Priljubljeno