Projekti / Programi
Oksidacija kovin z reaktivno kisikovo plazmo
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.09.05 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
Vakuumistika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T130 |
Tehnološke vede |
Produkcijska tehnologija |
| T155 |
Tehnološke vede |
Prevleke in površinska obdelava |
plazma, kisik, kompozit, aktivacija, jedkanje, kovina, oksidacija, nanovlakna, komutatorji
Raziskovalci (9)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
22999 |
Tatjana Berce Alič |
Materiali |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
0 |
| 2. |
15982 |
Marko Bogataj |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
2 |
| 3. |
22289 |
dr. Uroš Cvelbar |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
754 |
| 4. |
26476 |
dr. Aleksander Drenik |
Elektronske komponente in tehnologije |
Mladi raziskovalec |
2007 - 2009 |
700 |
| 5. |
15703 |
dr. Janez Kovač |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
693 |
| 6. |
21019 |
Ludvik Kumar |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
22 |
| 7. |
27732 |
Peter Lukan |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
0 |
| 8. |
10429 |
dr. Miran Mozetič |
Elektronske komponente in tehnologije |
Vodja |
2007 - 2009 |
1.370 |
| 9. |
29275 |
dr. Tjaša Vrlinič |
Tehnika |
Raziskovalec |
2008 - 2009 |
16 |
Organizacije (2)
Povzetek
V podjetju Kolektor Idrija poteka redna proizvodnja mikrokompozitnih komutatorjev po postopku, ki ga je pred dvema letoma razvila naša skupina in zaščitila z mednarodnim patentom. Težave pri proizvodnji se pojavljajo zaradi oksidacije podlag za mikrokompozitne obročke, saj ciklična izpostava podlag izredno agresivni kisikovi plazmi povzroča tvorbo debele plasti oksida, ki raste iz kovine v obliki nanovlaken debeline okoli 100nm in dolžine okoli 1mm. Zaradi teh struktur se rekombinacijski koeficient podlag med proizvodnjo počasi veča, kar vodi k zmanjšanju koncentracije kisikovih atomov v plazmi, zaradi česar je potrebno podlage občasno zamenjati z novimi. Vsebina predlaganega projekta je sistematična študija oksidacije različnih kovin in zlitin z agresivno kisikovo plazmo s ciljem razvoja takšnih podlag, ki imajo dolgo življenjsko dobo med zaporednimi izpostavami plazmi. Preiskovali bomo vpliv plazemskih parametrov na rast in strukturo oksidne plasti na naslednjih kovinah in zlitinah: aluminij, titan, nerjavna jekla (posebej tista z dodatkom titana). Uporabili bomo plazemski reaktor na IJS, v katerem dosežemo gostoto atomov do 1.5x1022 m-3 in industrijski reaktor v podjetju Kolektor, kjer je mejna vrednost 3x1022 m-3. Spremembe na površini testnih vzorcev bomo ugotavljali z vrstičnim in transmisijskim elektronskim mikroskopom (SEM in TEM), profilno analiza s spektrometrom Augerjevih elektronov (AES) in rentgenskim fotoelektronskim mikroskopom (XPS), karakteristike plazme pa bomo merili z Langmuirjevo in katalitično sondo ter optično emisijsko spektroskopijo (OES). Preverili bomo tudi obstojnost nekaterih prevlek na kovinskih podlagah med izpostavo kisikovi plazmi, predvsem diamantu podobnih prevlek z veliko vsebnostjo sp3 vezi.
Pomen za razvoj znanosti
Naše odkritje predstavja svetovno prelomnico v sintezi velikih količin nanomaterialov. Naša raziskovalna skupina je namreč odkrila dotlej nepoznan pojav neposredne sinteze nanodelcev iz trdne faze z izpostavo zelo reaktivni nizkotemperaturni plinski plazmi. Odkritje smo objavili leta 2005 v izredno ugledni reviji Advanced materials (faktor vpliva 9,11). Potem smo se lotili sistematičnih raziskav na tem področju in odkrili še vrsto dotlej neznanih pojavov, ki smo jih objavili v preko 10 člankih v uglednih revijah kot so Small (6,41), Chemistry of Materials (4.88), Applied Physics Letters (3,60), Nanotechnology (3.31), Journal of Applied Physics (2,17) in Journal of Physics D: Applied Physics (2,20). Naši znanstveni članki s področja plazemske sinteze nanodelcev so bili citirani že skoraj 300 krat, kjub temu, da je bila večina objavljena šele v zadnjih treh letih.
Pomen za razvoj Slovenije
Obilica vabljenih predavanj na velikih mednarodnih konferencah v tujini in eminentnih raziskovalnih institutih ter univerzah brez dvoma dviguje ugled Republike Slovenije v mednarodni znanstveni in strokovni javnosti.
Ob prijavi tega projekta smo predvideli raziskave, ki naj bi odgovorile na vprašanje, kateri material, ki izpolnjuje siceršnje kriterije, je najbolj inerten za ekstremno reaktivno kisikovo plazmo, ki jo naš industrijski partner uporablja pri selektivnem jedkanju mikrokompozitnih materialov. Ugotovili smo, da nobeden material ali prevleka ni povsem inertna, kljub temu pa smo le našli material in njegovo površinsko obdelavo, ki omogoča nemoteno proizvodnjo. Kljub temu, da smo sprva menili, da zlitine niso najbolj primerne, se je izkazalo, da je prav nerjavno jeklo še najboljše, ob pogoju, da je primerno obdelano še pred izpostavo agresivni plazmi. Za najprimernejšo obdelavo se je izkazala oksidacija po določenem protokolu, ki prepreči sublimacijo mikroelementov pri nizkem tlaku in povišani temperaturi, obenem pa ima še vedno razmeroma majhen rekombinacijski koeficient. Ta rezultat bomo s pridom uporabili pri razvoju plazemskih tehnologij za druge industrijske partnerje.
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
