Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Organski in anorganski perkolativni kompoziti z izjemno veliko dielektrično konstanto

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.02.01  Naravoslovje  Fizika  Fizika kondenzirane materije 

Koda Veda Področje
P250  Naravoslovno-matematične vede  Kondenzirane snovi: struktura, termične in mehanske lastnosti, kristalografija, fazno ravnovesje 
P260  Naravoslovno-matematične vede  Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija 
T152  Tehnološke vede  Kompozitni materiali 
Ključne besede
dielektrična spektroskopija, polimer, keramika, perkolativni kompozit
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (3)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  15644  dr. Vid Bobnar  Fizika  Vodja  2007 - 2009  362 
2.  04347  dr. Cene Filipič  Fizika  Raziskovalec  2007 - 2009  289 
3.  00199  dr. Adrijan Levstik  Fizika  Raziskovalec  2007 - 2009  372 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.664 
Povzetek
Dielektrični materiali, namenjeni manipulaciji in shranjevanju električnih nabojev in električne energije, igrajo eno glavnih vlog v moderni elektroniki in energetskih sistemih. Zaradi vse večjih zahtev po kompaktnosti in zniževanju stroškov postaja razvoj materialov z veliko dielektrično konstanto eden večjih znanstvenih in tehnoloških izzivov. Ti materiali so izjemno zanimivi tudi na področju naprednih elektromehanskih aplikacij, saj s povečanjem dielektrične konstante željeni elektromehanski odziv induciramo z bistveno manjšim električnim poljem. Teorija dielektričnega odziva v kompozitih prevodnik-izolator napoveduje divergenco dielektrične konstante v perkolacijski točki (določenem volumskem deležu obeh komponent) prehoda iz izolatorske v prevodno fazo. Dielektrični odziv takoimenovanih perkolacijskih kompozitov je tako bistveno večji od odziva posameznih komponent. Vendar pa so bili do sedaj sintetizirani le perkolacijski kompoziti, kjer so v izolatorski matriki dispergirani kovinski delci. V okviru raziskovalnega projekta bomo študirali dielektrični in elektromehanski odziv: 1. Organskih perkolacijskih kompozitov, kjer so v matriki izolatorskega polimera (poliuretan, polimeri na osnovi VDF-TrFE), ki ima že sam po sebi izjemno velik elektromehanski odziv, dispergirani delci prevodnega polimera. Pričakujemo, da bo v teh kompozitih izjemno velik elektromehanski odziv možno inducirati že z razmeroma majhnim zunanjim električnim poljem. 2. Keramičnih perkolacijskih kompozitov (tako svinčevih kot kompozitov brez vsebnosti svinca), sestavljenih iz prevodne keramike na osnovi rutenija in izolatorske feroelektrične ali relaksorske keramike (PZT, PLZT, KNN), ki ima že sama po sebi velik dielektrični odziv (relaksorji v širokem temperaturnem intervalu). V teh kompozitih pričakujemo izjemno velike vrednosti dielektrične konstante. 3. Kompozitov, kjer so v izolatorsko polimerno matriko primešani delci organskih ftalocianinov. V teh kompozitih zaradi popolnoma delokaliziranih elektronov v ftalocianinu velika polarizacija na mejah vključene faze inducira velik dielektrični odziv. Ti kompoziti bodo nato uporabljeni kot matrika za trikomponentne perkolacijske sisteme. Raziskave naj bi razjasnile mikroskopski izvor izjemno velikega dielektričnega odziva v perkolacijskih kompozitih, poleg tega pa bodo keramični kompoziti, razviti na Institutu “Jožef Stefan”, prvi anorganski perkolativni kompoziti brez vsebnosti kovinskih delcev.
Pomen za razvoj znanosti
Opisani rezultati predstavljajo slovenski doprinos k svetovnemu temeljnemu in aplikativnemu znanju. Medtem ko so bili do sedaj sintetizirani le organski perkolativni kompoziti ter anorganski perkolativni kompoziti, kjer so v izolatorski matriki dispergirani kovinski delci, so razviti keramični kompoziti PZT–Pb2Ru2O6.5, PMN-PT–Pb2Ru2O6.5 in KNN–RuO2, slednji brez vsebnosti svinca, prvi anorganski perkolativni kompoziti brez vsebnosti kovinskih delcev. Njihove dielektrične lastnosti – zaradi idealne strukture (zrna prevodne keramike so enakomerno dispergirana v izolatorski keramiki) dielektrični odziv sledi teoretičnim napovedim perkolacijske teorije, dielektrična konstanta pa doseže izjemno velike vrednosti – kažejo na veliko uporabnost keramičnih perkolativnih kompozitov v elektronskih in elektromehanskih aplikacijah, postopki, uporabljeni pri njihovi sintezi pa odpirajo vrata za razvoj novih sistemov z izjemno veliko dielektrično konstanto.
Pomen za razvoj Slovenije
Keramični perkolativni kompoziti, razviti na Institutu “Jožef Stefan” (prvi anorganski perkolativni kompoziti brez kovinskih delcev), so zaradi svoje izjemno velike dielektrične konstante zelo zanimivi za aplikacije na področju shranjevanja električnih nabojev (kondenzatorji, elektronska vezja). Po drugi strani pa so polimerni perkolativni kompoziti zaradi izjemnega elektromehanskega odziva in velike dielektrične konstante (majhnega zunanjega električnega polja, potrebnega za operacijo) zelo zanimivi za številne aplikacije na področju senzorjev, aktuatorjev, umetnih mišic in integriranih mikro-elektromehanskih sistemov. Vse omenjene aplikacije so lahko potencialno zanimive tudi za slovensko industrijo. Poleg tega raziskave v okviru tega projekta omogočajo stik z vrhunsko svetovno znanostjo na področju novih materialov, prek takih stikov pa se ustvarja inovativna raziskovalna klima, ki jo Slovenija nujno potrebuje za trajnostni družbeno-ekonomski razvoj.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2008, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2008, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno