Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Novi elektrokalorični materiali za novo ekološko prijazno dielektrično tehnologijo hlajenja

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.21.00  Tehnika  Tehnološko usmerjena fizika   

Koda Veda Področje
P260  Naravoslovno-matematične vede  Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija 

Koda Veda Področje
1.03  Naravoslovne vede  Fizika 
Ključne besede
pretvarjanje energije, pridobivanje energije, ogromen elektrokalorični pojav,polimeri, keramike, kompozitni polimerni nanomateriali, tekoči kristali, toplotna kapaciteta, toplotna prevodnost, hladilne naprave, izboljšan energijski izkoristek, okolju prijazna tehnologija
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (20)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  11142  dr. Milan Ambrožič  Materiali  Raziskovalec  2014 - 2017  258 
2.  19038  dr. Andreja Benčan Golob  Materiali  Raziskovalec  2014 - 2017  529 
3.  15644  dr. Vid Bobnar  Fizika  Raziskovalec  2014 - 2017  363 
4.  34430  dr. Goran Casar  Fizika  Raziskovalec  2015  19 
5.  06896  Silvo Drnovšek    Tehnični sodelavec  2016 - 2017  305 
6.  30895  dr. Blaž Jelenc  Matematika  Raziskovalec  2014 - 2016  26 
7.  18580  dr. Andrej Kitanovski  Procesno strojništvo  Raziskovalec  2014 - 2017  501 
8.  32911  dr. Georgios Kordogiannis  Fizika  Raziskovalec  2014 - 2016  183 
9.  08612  dr. Samo Kralj  Fizika  Raziskovalec  2014 - 2017  913 
10.  10124  dr. Zdravko Kutnjak  Fizika  Vodja  2014 - 2017  777 
11.  34444  dr. Marta Lavrič  Fizika  Mladi raziskovalec  2014 - 2017  52 
12.  04587  dr. Barbara Malič  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2017  1.481 
13.  35399  dr. Uroš Plaznik  Konstruiranje  Raziskovalec  2016 - 2017  40 
14.  33242  dr. Primož Poredoš  Energetika  Raziskovalec  2015  104 
15.  24272  dr. Tadej Rojac  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2017  597 
16.  29540  dr. Brigita Rožič  Fizika  Raziskovalec  2015 - 2017  298 
17.  35485  dr. Maja Trček  Meroslovje  Raziskovalec  2014 - 2017  40 
18.  34261  dr. Katarina Vojisavljević  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2014 - 2017  86 
19.  07527  dr. Boštjan Zalar  Fizika  Raziskovalec  2014 - 2017  323 
20.  26026  dr. Blaž Zupančič  Fizika  Raziskovalec  2014  44 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  91.005 
2.  0782  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo  Ljubljana  1627031  29.341 
3.  2547  Univerza v Mariboru, Fakulteta za naravoslovje in matematiko  Maribor  5089638051  18.074 
Povzetek
Ta projekt je predlog za nadaljnjo podporo raziskav elektrokalorikov s strani ARRS, ki so zelo pomembne za razvoj novih tehnologij hlajenja na osnovi elektrokaloričnih hladilnih elementov. Elektrokalorični pojav (ECE) je v zadnjih petih letih pritegnil veliko pozornost znanstvenikov zaradi možnosti zamenjave večine sedanjih hladilnih tehnik z elektrokaloričnim oziroma dielektričnim hlajenjem. Naše dosedanje neposredne raziskave objavljene v uglednih mednarodnih revijah s področja aplikativne fizike so pokazale, da velik elektrokalorični pojav dejansko obstaja v dveh vrstah snovi: perovskitnih relaksorskih feroelektrikih in feroelektričnih polimerih. Pri tem smo v sodelovanju s skupino prof. Q.M. Zhanga s Pennsylvania State University kot prvi na svetu pokazali, da je mogoče doseči elektrokalorično spremembo temperature, ki presega 20K v tankih filmih P(VDF-TrFE) polimerov in 40 K v tankih filmih perovksitnih relaksorskih PLZT keramik. Tako velik elektrokalorični odziv je že uporaben za vrsto komercialnih aplikacij povezanih z novim načinom dielektricnega hlajenja. Predlagani projekt bo dal odgovore na še nekaj odprtih vprašanj v treh stopnjah raziskav, ki bodo omogočili praktično uporabo elektrokaloričnih materialov. Ta vprašanja so: (i) najti najbolj učinkovit elektrokalorični materijal in (ii) ga optimizirati, tako, da bo zdržal ustrezno število ciklov električnega polja, (iii) najti ustrezne toplotne preklopnike in/ali regeneratorje za ustrezen prenos toplote med hladnim in toplim delom naprave, ter (iv) sestaviti prototip elektrokaloričnega hladilnega elementa delujočega na kaskadnem principu in praktično testirati njegove toplotne transportne lastnosti, jih optimizirati, ter jih primerjati z že obstoječimi tipi, ki delujejo na osnovi regenrativnega principa. Prednost kaskadnega tipa pred regenerativnim je, da omogoča nadaljno stopnjo miniaturizacije hladilnikov. Rezultati projekta bodo izkazani v obliki prototipa dielektrične hladilne naprave, znanstvenih in strokovnih člankov, doktorskih delih, domačih in tujih patentov ter predavanjih na mednarodnih znanstvenih konferencah. Projektna skupina je sposobna izvesti zgoraj navedene raziskave in razvoj prototipa dielektričnega hladilnika saj ima poleg ekspertize na tem področju že mednarodno patentno prijavo delovanja takšne hladilne naprave. Ta projekt odpira ne samo novo raziskovalno področje ampak njegovi rezultati lahko privedejo do novih tehnologij in tudi industrijskih vej. Rezultati imajo lahko velik pomen, ne samo za določene veje slovenske industrije, ampak za svetovno industrijo povezano z razvojem nove generacije hladilnikov. Pri tem velja posebej poudariti možnosti razvoja novih mikrohladilnikov na bazi dielektričnega hlajenja, ki lahko omogočijo vrsto novih aplikacij točkovnega hlajenja v elektroniki.
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati projektne skupine so zelo pomembni za razvoj znanosti o kaloričnih pojavih v trdnih snoveh in tudi za razvoj novih hladilnih tehnologij. V projektu smo razvili dva prototipa hladilnih naprav na osnovi regenerativne tehnike in kaskadni tip. Pri prvem smo pokazali, da je mogoče dejansko uporabiti trdne PMN-10PT keramike kot hladilne elemente. To je trenutno edini tovrstni delujoč prototip takšne hladilne naprave na svetu z najboljšim regenerativnim faktorjem. Naprava in rezultati testiranja delovanja naprave so bili objavljeni v ugledni mednarodni znanstveni reviji s področja uporabne fizike Applied Physics Letters in predstavljeni v preglednem članku o kaloričnem hlajenju, avtorjev X. Moya, E. Defay, V. Heine in N.D. Mathur, ki je bil objavljen v ugledni znanstveni reviji s področja fizike Nature Physics. Poleg tega regenerativnega načina smo pokazali, da je mogoče narediti tudi kaskadno hladilno napravo, ki izkorišča tako elektrokalorični kot elektromehanski pojav za prenos toplote. Pomen rezultatov projekta se odraža tudi v veliki citiranosti objavljenih del, ki so v kratkem času zbrala več kot 200 citatov v mednarodni znanstveni literaturi (po bazi WOS).
Pomen za razvoj Slovenije
Izdelava prototipa elektrokalorične hladilne naprave na osnovi PMN-10PT keramikna osnovi regenerativne tehnike. To je trenutno edini tovrstni delujoč prototip takšne hladilne naprave na svetu z najboljšim regenerativnim faktorjem. Podjetje Gorenje d.o.o. je izrazil zanimanje za naše raziskave na področju kaloričnega hlajenja in je vmes že odkupilo našo patentno prijavo o elektrokaloričnem regenerativnem hlajenju, ki je vmes postal tudi že EU patent. Razvoj novih tehnologij in znanj lahko dvigne celoten razvojni nivo slovenske ekonomije, znatno izboljša dodano vrednost in konkurenčnost slovenskih izdelkov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2014, 2015, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2014, 2015, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno