Projekti / Programi
Elektronska keramika, nano-, 2D in 3D strukture
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.09.00 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
|
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T153 |
Tehnološke vede |
Keramični materiali in praški |
| T170 |
Tehnološke vede |
Elektronika |
elektronska keramika, sinteza, feroelektriki, prevodni oksidi, multifunkcijski materiali, nano-strukture, 2D-strukture, 3D-strukture, elektronske komponente, miniaturizacija, hibridna vezja, senzorji, aktuatorji
Raziskovalci (22)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.742 |
Povzetek
Elektronska keramika ima širok spekter uporabe, od procesne tehnike, robotike, računalništva, telekomunikacij, multimedijskih aplikacij, medicinske diagnostike, terapije itd. Smernice razvoja elektronskih komponent so zmanjševanje dimenzij, večja učinkovitost, povečevanje zanesljivosti in kompleksnosti elektronskih komponent ter čim manjša obremenitev okolja. To lahko dosežemo tako z razvojem materialov z boljšimi lastnostmi in z uporabo tehnologij, ki omogočajo izdelavo kompleksnih miniaturnih struktur (multifunkcijski materiali) in naprav. Tudi elektronika pričakuje od nanostruktur nove lastnosti, čemur sledi tudi naš program.
Namen programa so raziskave sinteze in sinteza feroelektričnih materialov na osnovi svinčevih perovskitov, okolju prijaznih materialov na osnovi alkalnih in zemljo-alkalnih niobatov in tantalatov, električno prevodnih kompleksnih perovskitov ter materialov za debeloplastno tehnologijo. Za pripravo materialov bomo uporabljali sintezo iz prahov, mehano-kemijsko sintezo, sintezo iz vodnih suspenzij in sintezo iz raztopin. Raziskovali bomo sintezo delcev nano velikosti, tanke in debele plasti na različnih substratih (2D in 3D strukture) ter "bulk" keramiko ter povezave med strukturo in funkcijskimi lastnostmi. Raziskovali bomo tudi procese v debelih plasteh za pripravo debeloplastnih hibridnih vezij, posebej še tistih za senzorje tlaka.
Pomen za razvoj znanosti
V program so vključene raziskave novih materialov ali materialov z izboljšanimi lastnostmi. Konkretno so to piezoelektriki in napetostno nastavljivi feroelektriki, posebej taki, ki ne vsebujejo svinca, ter prevodni oksidi. Pomembni znanstveni rezultati se nanašajo na: Razumevanje vpliva sestave in strukture na funkcijske lastnosti. Razumevanje temeljnih problemov zmanjševanja dimenzij in integracije keramičnih materialov: primerjava lastnosti volumenske keramike, debelih in tankih plasti, razmejitev med intrinzičnimi in ekstrinzičnimi lastnostmi. Prispevek k razumevanju mehanizmov nekaterih procesov, kot so mehanokemijska sinteza, priprava mono kristalov v trdnem stanju, delcev, sinteza plasti iz raztopin, možnosti sinteze pri izjemno nizki temperaturi. Lastnosti struktur LTCC, integracija piezoelektrikov v MEMS, keramični senzorji pritiska, ultrazvočni pretvorniki Konkretni rezultati, ki bodo bistveno vplivali na razvoj področja pa so: Prispevek k razumevanju sinteze, mikrostrukture in lastnosti keramike na osnovi alkalijskih niobatov, odkritje nove skupine relaksorjev, ki ne vsebuje svinca, priprava prve transparentne elektrooptične keramike, ki ne vsebuje svinca, prvi primer sinteze mono kristalov piezoelektrikov, ki ne vsebujejo svinca z metodo SSCG, kvantitativni opis visoko energijskega mletja (mehanokemijska sinteza), razumevanje mehanizma sinteze ter uporaba le te pri sintezi piezoelektrikov, ki ne vsebujejo svinca in pri relaksorskih feroelektrikih. Prispevek k razumevanju sinteze tankih plasti feroelektrikov, kar nam omogoča pripravo plasti na osnovi svinčevega titanata cirkonata pri 400oC, kar je najnižja do sedaj znana temperatura kristalizacije teh plasti, sinteza plasti na osnovi barijevega stroncijevega titanata z izjemno visoko napetostno nastavljivostjo in nizkimi dielektričnimi izgubami, priprava in demonstracija faznih sukalnikov na osnovi teh plasti. Nove zasnove, modeliranje in izvedbe medicinskih ultrazvočnih pretvornikov in senzorjev pritiska v piezo MEMS.
Pomen za razvoj Slovenije
Sodimo, da je raziskovalni program pomemben za Slovenijo iz naslednjih razlogov. Skupina je nosilka raziskav in razvoja na področju specialnih keramičnih materialov, hibridne mikroelektronike in keramičnih mikro-elektro-mehanskih sistemov (C-MEMS). Rezultati raziskav so vir znanja za aplikativne in razvojne projekte. Koristili bodo proizvajalcem in uporabnikom. Skupina ima tradicionalno dobro sodelovanje z različnimi podjetji (HYB d.o.o., HIPOT-RR, d.o.o., ETI Izlake d.d., BSH Hišni aparati d.o.o., ISKRATEL, d.o.o., ISKRAEMECO, d.d.) S podjetjema HYB d.o.o. in HIPOT-RR, d.o.o., skupina sodeluje že 35 let z vsakoletnimi pogodbami na področjih debeloplastne tehnologije, hibridnih debeloplastnih vezij in senzorjev. Nekaj sodelavcev (v zadnjem obdobju trije) HIPOT-RR, d.o.o., že vseskozi dela v mešani razvojno raziskovalni skupini v okviru Odseka za elektronsko keramiko, Instituta »Jožef Stefan«. Prav sedaj teče uvajanje tehnologije LTCC za senzorje tlaka v proizvodnjo, kar je rezultat dolgoletnega razvojno - raziskovalnega dela sodelavcev HIPOT-RR, d.o.o. in sodelavcev Odseka za elektronsko keramiko, IJS. Poleg direktnih pogodb je vredno omeniti skupne nastope v projektih EU. Tako smo s podjetjem HYB d.o.o. sodelovali oz. sodelujemo v štirih projektih EU 6 OP. Eden od izdelkov, ki ga uvajajo v proizvodnjo, je resonančni senzor tlaka, katerega prototip je rezultat sodelovanja HIPOT-RR, d.o.o., HYB d.o.o., in IJS v projektu EU 6 OP MINUET. Vodja programske skupine Marija Kosec je bila vodja Centra odličnosti »Materiali za elektroniko naslednje generacije ter drugih prihajajočih tehnologij«, ki je bil ustanovljen leta 2004 in v katerem je sodelovalo 10 podjetij. Sodelavci programske skupine so aktivni člani Tehnološkega centra SEMTO – »Sklopi, elementi, materiali, tehnologije, oprema«, ki združuje podjetja iz elektroindustrije, ljubljansko in mariborsko Univerzo ter raziskovalno-razvojne skupine in obsega zlasti raziskovalno-razvojno, svetovalno, izobraževalno, informativno in promocijsko delo na področju panoge. V letu 2005 so člani programske skupine soorganizirali »Posvet o meritvah« (Ljubljana, 10.-11. 11. 2005), v letu 2006 (Ljubljana, 16-17 november) pa »Posvet o naprednih materialih« (program in abstrakti na http://www.zavodtcsemto.si/), leta 2008 (4. - 5. junija) pa Konferenco SEMTO 2008 SENZORJI IN AKTUATORJI (predsednica Marija Kosec). Sodelavci programske skupine so člani tehnoloških platform za področja materialov, gorivnih celic in kemije. Sodelavci programske skupine so aktivni člani društva MIDEM in sodelujejo pri organizaciji konferenc. Program je osnova za študij keramike na Naravoslovno-tehnični fakulteti Univerze v Ljubljani ter podiplomskega študija na Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Stefana. Sodelavci so nosilci enega predmeta na dodiplomskem in šestih predmetov na podiplomskem študiju. V oviru mreže odličnosti MIND nastaja evropska asociacija PIEZOINSTITUTE. Programska skupina je ena od osmih ustanovnih članic, ki ima kjučno vlogo tudi v promociji izobraževanja in pridobivanju evropskih znanstvenih nazivov. Računamo, da bomo tako pritegnili še več študentov. Promocija države: vabljena predavanja, organizacija Evropske konference.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
