Filtri
cris logo
-
Novo iskanje Filtri
Izberi iz seznama
Prikazano od Prikaži več
Dosegli ste najvišje možno število prikazanih rezultatov iskanja.
Prikazani so vsi rezultati
Za izvedeno iskanje ni na voljo rezultatov
Prikazano od
Dosegli ste najvišje možno število prikazanih rezultatov iskanja.
Prikazani so vsi rezultati
Nalaganje rezultatov
Pridobivanje statističnih podatkov

Projekti / Programi vir: ARIS

Učinkoviti piezoelektrični materiali za senzorje in aktuatorje v visokotemperaturnih aplikacijah

Uredi
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.09.01  Tehnika  Elektronske komponente in tehnologije  Materiali za elektronske komponente 

Koda Veda Področje
T153  Tehnološke vede  Keramični materiali in praški 

Koda Veda Področje
2.05  Tehniške in tehnološke vede  Materiali 
Ključne besede
piezoelektrična keramika za visoke temperature, BiFeO3, senzorji, aktuatorji.
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Vrednotenje bibliografskih kazalcev raziskovalne uspešnosti po metodologiji ARIS
Citiranost Citiranost bibliografskih zapisov v COBIB.SI, ki so povezani z zapisi citatnih baz
vir: WoS vir: Scopus vir: COBISS
Raziskovalci (10)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  08346  Darko Belavič  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2013 - 2016  682 
2.  19038  dr. Andreja Benčan Golob  Materiali  Raziskovalec  2013 - 2016  528 
3.  14390  Marjan Hodnik  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2015 - 2016  27 
4.  30036  Brigita Kmet    Tehnični sodelavec  2013 - 2016  168 
5.  04587  dr. Barbara Malič  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2013 - 2016  1.479 
6.  33277  dr. Jernej Pavlič  Elektronske komponente in tehnologije  Mladi raziskovalec  2013 - 2014  37 
7.  24272  dr. Tadej Rojac  Elektronske komponente in tehnologije  Vodja  2013 - 2016  595 
8.  27820  Tina Ručigaj Korošec    Tehnični sodelavec  2013 - 2016  0 
9.  04378  dr. Marina Santo Zarnik  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2013 - 2016  374 
10.  37130  dr. Julian Bradley Walker  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2015  91 
Organizacije (2)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.682 
2.  1704  HIPOT-RR raziskave in razvoj tehnologij in sistemov, d.o.o.  Otočec  5981344  759 
Povzetek
Piezoelektrične komponente in naprave dobivajo vidno mesto v elektroniki in mikrosistemski tehniki. Edinstvena večfunksionalnost piezoelektričnih materialov, iz katerih so te naprave in komponente izdelane, odpira obilo možnosti za bodoče nove aplikacije, kjer se pojavlja zahteva po medsebojni pretvorbi mehanskih, električnih in termičnih signalov.   Zadnjih 50 let smo na trgu priča prevladi izključno enega piezoelektričnega materiala, tj. svinčevega cirkonata titanata ali Pb(Zr,Ti)O3 (PZT). Kar daje temu materialu posebnost so njegove odlične elektromehanske lastnosti in prilagodljivost za raznovrstne piezoelektrične aplikacije. Obstajata dva ključna razloga za zamenjavo tega materiala. Prvi je povezan z njegovo kemijsko sestavo. PZT vsebuje veliko količino strupenega svinca zaradi česar ga je Evropska Unija (EU) vključila v spisek nevarnih materialov s ciljem, da bi ga nadomestili z okolju-prijaznimi alternativami [1]. Drugič, veliko obstoječih piezoelektričnih aplikacij kot tudi nove aplikacije zahtevajo vse višje temperature delovanja piezoelektrikov (nad 200°C), ki presegajo zmožnosti PZT. Področja, ki zahtevajo povišane temperature delovanja piezoelektričnih materialov v območjih, ki ga PZT ne pokriva, so različna, od avtomobilske industrije, energetike, letalske industrije, medicine in mikroelektronike. PZT s sestavo okrog morfotropne fazne meje (MPB–morphotropic phase boundary) izgubi piezoelektrično aktivnost nad Curiejevo temperaturo (TC), tj. nad 350 °C. Maksimalna temperatura delovanja PZT je sicer nižja, tipično 100°C nižja od TC, namreč dolgotrajna uporaba materiala v bližini TC vodi do postopnega zmanjšanja piezoelektričnega odziva. Kemijsko modificirani PZT, znan pod imenom »soft PZT«, ima lahko TC tudi do 190°C, kar ga močno omejuje v visokotemperaturnih aplikacijah.   Zadnje desetletje je zaznamovalo intenzivno iskanje kandidata za zamenjavo PZT [1,2]. Kljub temu, da so nekaterih raziskani ne-svinčeni materiali uporabni za določene aplikacije, ostaja iskanje materiala, ki bi vsestransko nadomestil PZT, predmet bodočih raziskav [1].   Okoljevarstvene zahteve in sočasna težnja po izboljšanih in novih piezoelektričnih napravah ustvarjata vse težje pogoje za nadaljnji razvoj piezoelektrične keramike in komponent. Rešitev je v tem, da ustvarimo trdno raziskovalno in razvojno podlago, ki bo omogočila ciljni razvoj alternativnih materialov z visoko TC. To je ravno namen tega projekta. Cilj projekta je torej narediti nov korak k razvoju piezoelektričnih materialov brez svinca z visokim odzivom in visoko temperaturo delovanja ()200°C). V ta namen predlagamo naslednji strategiji: i) raziskati keramične materiale novih sestav na osnovi BiFeO3 z visoko temperaturo delovanja in visokim piezoelektričnih odzivom in ii) integracija novih piezoelektričnih elementov v debeloplastne strukture in testiranje delovanja teh struktur pri povišanih temperaturah, kar bo omogočilo korak h konkretni aplikaciji.   V drugem delu projektnih raziskav (integracija) bomo sodelovali z raziskovalno-razvojno organizacijo HIPOT-RR, ki ima izkušnje z raziskavami, razvojem in prenosom tehnologij na področju hibridnih elektronskih debeloplastnih mikrovezji, senzorjev in drugih elektromehanskih sistemov. Sodelava bo omogočila prenos znanja v prakso. Le s sočasnim delom na razvoju materialov in njihovi integraciji v senzorske/aktuatorske strukture bomo lahko zastavili osnovo za izboljšane in nove produkte z visoko dodano vrednostjo, ki bodo omogočili ohranjanje konkurenčnosti Evrope in Slovenije na tem področju.   Literatura: [1] Roedel et al., J. Am. Ceram. Soc. 92, 1153 (2009). [2] Shrout and Zhang, J. Electroceram. 19, 111 (2007).
Pomen za razvoj znanosti
Dosežek projekta, ki bo najbolj prispeval k nadaljnjem razvoju znanosti na področju feroelektrikov, je odkritje mehanizma električne prevodnosti domenskih sten BiFeO3 (objavljeno v reviji Nature Materials; Rojac et al., Nat. Mater. 16, 322–327, 2017). Temeljna študija bo ustvarila smernice za bodoče raziskave novih materialov na osnovi BiFeO3, ki bodo izkazovali izboljšane lastnosti povezane z dinamiko domenskih sten. Omogočila bo tudi nadaljnji razvoj materialov s kontroliranimi lokalnimi lastnostmi za uporabo v nanoelektroniki. S študijo smo razvili dve analitski mikroskopski metodi, s čimer smo ustvarili orodje za nadaljnje raziskave strukturnih in kemijskih značilnosti oksidnih materialov na atomskem nivoju. Raziskave objavljene v reviji Advanced Functional Materials (Rojac et al., Adv. Funct. Mater. 25, 2099–2108, 2015) so razkrile manjkajoči člen, ki povezuje lokalne (nano in mikrometrske) in makroskopske (milimetrske) lastnosti piezoelektrikov. Ker ta člen določa temperaturno, frekvenčno in amplitudno odvisnost makroskopskega piezoelektričnega odziva, odpira nova znanstvena področja v katerih bodo odigrale ključno vlogo lokalne prevodne poti na domenskih stenah in mejah med zrni v polikristaliničnih feroelektrikih. Z objavo preglednega članka v reviji Journal of the American Ceramic Society (Rojac et al., J. Am. Ceram. Soc. 97, 1933–2011, 2014) smo ustvarili smernice v raziskavah visokotemperaturnih piezoelektrikov na osnovi BiFeO3 (55 citatov, vir: Wos). Z analizo termodinamskih in kinetičnih značilnosti sinteze keramike BiFeO3 smo postavili podlago za procesiranje tovrstnih materialov in s tem podprli nadaljnje znanstvene študije na tem področju.
Pomen za razvoj Slovenije
Z delom na temeljnem raziskovalnem projektu smo pridobili kritična znanja, opremo in izkušnje na področju visokotemperaturnih piezoelektrikov. Na osnovi teh kompetenc smo bili aktivno vključeni v razvojno-raziskovalno delo podjetja HIDRIA AET d.o.o, s katerim sodelujemo pri razvoju visokotemperaturnih piezoelektričnih senzorjev tlaka v sodobnih dizelskih pogonskih sistemih. Omenjeno slovensko podjetje je eno izmed vodilnih na področju. Projekt je tudi omogočil razvoj in izdelavo merilnih sistemov za funkcijsko (piezoelektrično in dielektrično) karakterizacijo visokotemperaturnih piezoelektrikov. To je trenutno edini tovrstni merilni sistem v Sloveniji. Nadalje ga bomo izkoriščali za dvig nivoja raziskav v Sloveniji in kot podporo podjetju HIDRIA AET d.o.o. Raziskave objavljene v najprestižnejših znanstvenih revijah so v svetu zelo cenjene. Ker jih smatrajo za dokaz vrhunskih raziskav, vplivajo na svetovno prepoznavnost raziskovalcev in skupin v katerih delujejo. Slednje se izraža tudi v povabilih k sodelovanju v raziskovalnih projektih in povabilih na svetovna znanstvena srečanja. Objava rezultatov projekta v reviji Nature Materials, ki je plod slovenskih raziskav, odpira nove možnosti sodelav z vrhunskimi institucijami in univerzami po celem svetu. Tovrstne objave dajejo slovenski znanosti in slovenskim izobraževalnim ustanovam prepoznavnost v svetu. V projekt smo aktivno vključili mlade raziskovalce. V okviru projekte teme sta nastali 2 diplomski deli, 2 magistrski deli in 1 doktorsko delo. Izobraževanje in vključenost mladih v projektno delo z vrhunskimi temeljnimi in aplikativnimi raziskavami omogoča dvig nivoja usposobljenosti kadrov v Sloveniji. S tem se ustvarja okolje ustvarjalnih kadrov, kar je eden od nujnih pogojev za intenziviranje gospodarske rasti. Nekateri učinki rezultatov raziskovalnega projekta se bodo poznali na daljši rok in so potencialno pomembni za razvoj Slovenije. Glede na doseženo tehnološko zrelost (stopnjo tehnološke pripravljenosti) in z odločitvijo potencialnih industrijskih partnerjev bodo v prihodnjih letih že možni aplikativni ali celo industrijski raziskovalni projekti na področju visokotemperaturnih piezoelektričnih senzorjev in aktuatorjev. Predvidevanje temelji na tržno-tehnoloških napovedih o potrebah po senzorjih in aktuatorjih oziroma senzorskih sistemih za potrebe t.i. interneta stvari in četrte industrijske revolucije. Te napovedujejo podvojitev tržnih potreb vsake dve leti v obdobju med 2020 in 2024. Znatno se bo povečal tudi segment senzorjev in aktuatorjev namenjenim delovanju pri povišanih temperaturah (nad 200°C). Predvidevamo torej, da so nekateri rezultati raziskovalnega projekta potencialno uporabni v industrijskih raziskovalno-razvojnih projektih, saj so skladni s Strategijo pametne specializacije Republike Slovenije (S4) in sicer z domenama »Tovarne prihodnosti« in »Mobilnost« v prednostnem področju Industrija 4.0. Tematika je tudi aktualna za Evropske projekte v okviru Obzorja 2020 programa »Vesolje« in v okviru Evropske vesoljske agencije ESA.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2014, 2015, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2013, 2014, 2015, zaključno poročilo
Zahtevana je potrditev
Zgodovina ogledov
Priljubljeno