Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Od sinteze kovinskih oksidov do prototipa nanosenzorjev vlage in kisika

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.04.00  Tehnika  Materiali   

Koda Veda Področje
T153  Tehnološke vede  Keramični materiali in praški 

Koda Veda Področje
2.10  Tehniške in tehnološke vede  Nanotehnologija 
Ključne besede
senzor vlage, senzor kisika, oksidni materiali, 1D nanostrukture, nanopalčke, nanocevke, BaTiO3, Fe-SrTiO3, Y-ZrO2
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (1)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  28491  dr. Kristina Žagar Soderžnik  Materiali  Vodja  2014 - 2017  207 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  91.059 
Povzetek
Predlagani raziskovalni projekt z naslovom "Od sinteze kovinskih oksidov do prototipa nanosenzorjev vlage in kisika" temelji na sistematični sintezi in integraciji eno-dimenzionalnih (1D) kovinskih oksidov v senzorje vlage in kisika. Predlagani 1D kovinski oksidi so naslednji materiali: barijev titanat (BaTiO3), z železom (Fe) dopiran stroncijev titanat (SrTiO3) in z itrijem (Y) dopiran cirkonijev oksid (ZrO2). Končni rezultat projekta bo prototip nanonaprave za merjenje vlage in kisika. Procesiranje nanosenzorjev vlage in nanosenzorjev kisika, ki lahko delujejo v zahtevnih in zaostrenih pogojih v okolju, je zelo pomembno zaradi njihove miniaturizacije. Omenjeni senzorji imajo tudi zelo zaželeno visoko stabilnost, ponovljivost in hiter odziv. Nadalje, omenjeni senzorji niso zanimivi le iz stališča aplikacije. Odpirajo namreč možnost poglobljenega študija ionske in elektronske prevodnosti na posamezni nanonapravi in posledično širši spekter tehnoloških aplikacij v nanotehnologiji.   Glavna cilja predlaganega projekta sta sistematična in učinkovita sinteza in nadaljnja aplikacija 1D kovinskih oksidnih nanomaterialov. Izbrana sintezna tehnika bo elektroforetska depozicija (EPD) sol-a v pore membran. Sintetizirane 1D nanostrukture bodo imele obliko nanopalčk in/ali nanocevk z definirano kemično sestavo, kristalno strukturo in morfologijo. Te lastnosti bodo omogočile prenos sintetiziranih nanostruktur v tehnologijo. Prvi cilj predlaganega raziskovalnega projekta bo optimizacija delovnih parametrov za najbolj učinkovito EPD stehiometričnih solov v pore membran, z namenom sinteze 1D polikristaliničnih BaTiO3, z Fe dopiranih SrTiO3 in z Y dopiranih ZrO2 nanostruktur z enotno morfologijo. Z namenom karakterizacije sintetiziranih nanostruktur bodo prišle v poštev različne analitske tehnike (predvsem tehnike elektronske mikroskopije) za spremljanje sinteznih parametrov končnih nanopalčk ter nanocevk in nadalje, za določitev njihove strukture in kemijske sestave na mikro, nano in atomskem nivoju.   Izbrana tehnika za sestavo nanonaprav bo inovativna tehnika imenovana, nanolitografija, ki uporablja sistem s fokusiranim ionskim snopom FIB (»Focued Ion Beam«). Na sestavljenih prototipih se bodo izvajale električne meritve in beležili odzivi posamezne nanopalčke ali nanocevke na različne okoljske pogoje z namenom, da se razišče njihova potencialna uporaba v obliki nanosenzorjev. V predlaganem projektu bodo posamezne BaTiO3 nanopalčke testirane za senzorje vlažnosti, medtem ko bodo posamezne z Fe-dopirane SrTiO3 nanocevke in z Y dopirane ZrO2 nanocevke testirane za senzorje kisika. Nadalje bodo ti prototipi nanonaprav tudi potencialno zanimivi za prenos v industrijo.
Pomen za razvoj znanosti
Moje dosedanje raziskovalno delo se je nanašalo na sintezo in karakterizacijo perovskitnih BaTiO3 nanopalčk in SrTiO3 nanocevk, ter njuno nadaljnjo integracijo v nanosenzorje. V okviru dosedanjih raziskav sem na to temo objavila pet člankov, ki so bili v svetovnem merilu zelo dobro sprejeti. Nenazadnje je članek na temo nanosenzorjev vlage iz posamezne BaTiO3 nanopalčke, objavljen v reviji »Nanotecnology«, dobil priznanje »Latest Journal Highlights Articles«. Ta dosežek so opazili tudi v slovenskem častniku Finance. V častniku Finance smo nato objavili članek, kjer smo želeli širši javnosti, razložiti, da so nanosenzorji uporabni tudi v praksi in, da smo naredili velik korak za znanost in za tehnologijo, s tem, ko smo izdelali prototip senzorja vlage.   Osnovni pomen predlaganega raziskovalnega projekta je nadaljevati in nadgraditi moje dosedanje raziskovalno delo na področju sinteze in razvoja nanosezorjev vlage in kisika. Glavni namen je s sistematičnim ter učinkovitim vodenjem in izvajanjem vseh stopenj procesnih aktivnosti sintetiziranja kovinskih oksidov (kot so: BaTiO3 nanopalčke, Fe-SrTiO3 nanocevke in Y-ZrO2 nanocevke) zagotoviti dovolj visoko ponovljivost postopkov, ki nam bo omogočila dokazati standardizacijo postopkov do faze ustreznega in delujočega prototipa nanosenzorjev vlage in kisika. Omenjeno delo bo odmevna in visoka dodana vrednost na področju nanomaterialov in nanotehnologije.   Pomen za razvoj znanosti in stroke bo tako večplasten: Opisala bom postopek sinteze prototipa nanosenzorjev vlage in kisika – know how. S ponovljivostjo posameznih sinteznih korakov bom zagotovila standardizacijo postopka. Dosegla bom fazo delujočega prototipa, ki bo imel izreden pomen za nadaljnji razvoj stroke.   Dejavnosti, ki bodo pripomogle k razvoju znanosti in stroke: Objava člankov v mednarodnih znanstvenih revijah. Objava poglavij v mednarodnih znanstvenih monografijah. Vabljena predavanja na konferencah, delavnicah in simpozijih. Mednarodna vpetost in sodelava z raziskovalnimi inštitucijami po celem svetu.
Pomen za razvoj Slovenije
Neposreden pomen novega izdelka - prototipa nanosenzorja vlage ali kisika bo v njegovi aplikativnosti in uporabnosti. Razvoj nanosenzorjev vlage in kisika bo vodil k pridobitvi tehnološkega znanja in odprl možnosti za prijavo patentov. Delujoč prototip bo izdelek, dejansko uporaben v različnih vrstah industrije kot so elektronska industrija, letalska industrija in druge. Odprejo se nam lahko številna vrata za sodelavo z različnimi slovenskimi podjetji kot so EUROMIX d.o.o., Bosch Rexroth AG, Cinkarna,… Ali pa možnost za ustanovitev spin-off podjetja v Sloveniji. Prototip nanosenzorjev vlage ali kisika bo primeren tudi za vgradnjo v izdelke široke potrošnje. S testiranji bom v toku projekta zaključila razvojno stopnjo izdelka, do točke, ko bo mogoče v nadaljevanju preiti na prenos izdelka v industrijo (v proizvodnjo izdelka). Nanosenzorji vlage in kisika bodo imeli tudi pomemben vpliv na kakovost življenja, zaradi miniaturnosti, ekonomičnosti in prijaznosti izdelka do okolja (majhna količina odpadnega materiala in okolju prijazni materiali).   Za ozaveščanje gospodarstva in družbe o prototipu nanosenzorja vlage in nanosenzorja kisika in njuni uporabnosti ter aplikativnosti bom uporabila različne kanale: Predavanja na simpozijih. Sodelovanje in obiski podjetij (sodelovanje z EUROMIX d.o.o., Bosch Rexroth AG, Cinkarna). Predavanje za širšo javnost v sklopu poljudnoznanstvenih predavanj »Znanost na cesti«. Objave v strokovni literaturi. Objave v drugi literaturi, kot so častniki Dnevnik, Delo, Finance.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2014, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2014, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno