Projekti / Programi
Inženirska in bio-keramika
01. januar 2015
- 31. december 2018
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| 3.02.00 |
Medicina |
Stomatologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T153 |
Tehnološke vede |
Keramični materiali in praški |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
keramični materiali, procesiranje, porozna keramika, večfunkcionalni materiali
Raziskovalci (20)
Organizacije (2)
Povzetek
Sodoben pristop k raziskavam na področju strukturne keramike izhaja iz poznavanja osnovnih zakonitosti interakcij med delci v raznovrstnih medijih, ki skupaj s poznavanjem klasičnih in razvojem novih tehnik izdelave (sintranih) materialov iz prahov predstavlja temelj razvoja vseh keramičnih materialov in izdelkov. V okviru predlaganega raziskovalnega programa se bomo ukvarjali z raziskavami in razvojem novih in izboljšanih keramičnih materialov in izdelkov za konstrukcijske namene za uporabo v tehniki in medicini s poudarkom na uporabi sodobnih in razvoju novih metod procesiranja. Osnovne raziskave bodo vključevale študij relacij med pripravo, zgradbo, sestavo in lastnostmi keramičnih materialov in izdelkov, obsegale pa bodo tudi študij fizikalnih pojavov in kemijskih reakcij, ki so pomembne za obvladovanje različnih tehnologij izdelave keramičnih izdelkov. Raziskovali bomo možnosti sinteze različnih keramičnih prevlek in modifikacije površin keramičnih delcev in materialov z nanodelci. Z raziskavami interakcij med delci v različnih medijih bomo skušali izboljšati obstoječe in razvijati nove metode procesiranja prahov in oblikovanja izdelkov. Uporabljali bomo napredne metode zgoščevanja keramičnih in kompozitnih materialov, ki z visokimi hitrostmi segrevanja in kratkimi časi sintranja, omogočajo ohranjanje velikosti zrn na nano nivoju in z velikostjo zrn povezane edinstvene lastnosti materialov. V okviru osnovnih raziskav bomo študirali mehanizmov in kinetike fazne transformacije delno stabiliziranega tetragonalnega cirkonijevega oksida pri različnih pogojih, ki še vedno niso zadovoljivo pojasnjeni. Aplikativni del raziskovalnega programa predvideva preverjanje funkcionalnih lastnosti in morebitne uporabe materialov, ki jih bomo razvili v okviru osnovnih raziskav, izdelavo prototipov in pilotnih tehnologij. Raziskovali bomo funkcionalizacijo keramičnih materialov z uporabo nanodelcev za izdelavo elektroprevodne tehnične keramike, samopopravljivih materialov in kompozitnih materialov z izboljšanimi mehanskimi lastnostmi. Študirali bomo sintezo poroznih keramičnih materialov z visoko specifično površino in/ali načrtovano poroznostjo, ki bodo uporabni za separacijo, katalizo ali senzorje. Preučevali bomo tudi sintezo različnih keramičnih prevlek, takih z visoko specifično površino, ki so namenjene katalizi, izboljšanju adhezije ali bioaktivaciji površin, in pa gostih prevlek, ki lahko služijo kot zaščita pred obrabo in oksidacijo ali razgradnjo v neprijaznih okoljih. Na področju raziskav materialov za uporabo v dentalni medicini se bomo ukvarjali z raziskavami staranja in mehanskega utrujanja keramičnih zobno-protetičnih konstrukcij v simuliranih kliničnih pogojih, nadaljevali s študijem staranja cirkonijeve oksidne keramike v ustni votlini, kjer keramične vzorce vgrajujemo v lingvalna krila totalnih in implantatno podprtih protez, pričeli pa bomo s kliničnim testiranjem nanostrukturnih nanosov za izboljšanje adhezije dentalnih cementov.
Pomen za razvoj znanosti
S predlaganim raziskovalnim programom bomo razvijali in poglabljali osnovno in aplikativno usmerjeno znanje s področja vede o materialih, ki je eno od prednostnih področij v vseh industrijsko razvitih državah. Predvidene raziskovalne vsebine so aktualne in se vključujejo v tendence razvoja sodobnih keramičnih materialov v svetu: novi materiali z visoko trdnostjo, obrabno in korozijsko obstojnostjo ter odpornostjo proti visokim temperaturam na eni strani in razvoj novih, alternativnih, stroškovno učinkovitih keramičnih tehnologij na drugi. Pričakovani rezultati bodo prispevali k boljšemu razumevanju lastnosti tovrstnih materialov in mehanizmov njihovega propadanja. S študijem relacij med sestavo, zgradbo in mikrostrukturo obravnavanih keramičnih materialov ter njihovimi intrinzičnimi in ekstrinzičnimi lastnostmi bomo ustvarili novo znanje, ki je potrebno za načrtovanje novih materialov z novimi funkcionalnimi lastnostmi, večjo zmogljivostjo in zanesljivostjo delovanja. Raziskave na področju naprednih metod procesiranja in oblikovanja keramičnih izdelkov bodo prispevale k boljšemu razumevanju in obvladovanju kritičnih faz postopkov izdelave, rezultati teh raziskav pa niso pomembni samo za keramične materiale, ampak so širše uporabni: zakonitosti, ki jih ugotavljamo pri dispergiranju prahov v tekočinah, so splošno veljavne in jih je mogoče aplicirati na vse suspenzije, vključno s suspenzijami nano-delcev; od karakterističnh dominantnih populacij defektov, ki izvirajo iz procesiranja keramike, niso odvisne samo mehanske, ampak tudi druge funkcionalne (električne, magnetne, optične) lastnosti; tudi priprava materialov z hierarhično urejenimi porami in z načrtovano poroznostjo s kontrolo interakcij med delci ni omejena na keramične materiale.
Pomen za razvoj Slovenije
Aplikativni del programa je usmerjen v iskanje novih možnosti uporabe keramičnih materialov, v razvoj novih in/ali cenejših materialov z ustreznimi lastnostmi ter v razvoj alternativnih, ekonomičnih in okolju prijaznejših keramičnih tehnologij. Del programa je pripravljen v sodelovanju s strokovnjaki iz industrije, predvsem iz spin-out podjetja ustanovljenega s strani našega sodelavca, ki bodo pri izvajanju programa tudi aktivno sodelovali. Pričakujemo, da bomo na ta način del ustvarjenega znanja uspešno prenesli v prakso, kar bo na eni strani prispevalo k povečanju števila delovnih mest, na drugi pa k povečanju konkurenčne sposobnosti domače industrije, ki bo z uvajanjem novih izdelkov visokih tehnologij na mednarodne trge postala tudi prepoznavnejša v mednarodnem prostoru. To ji bo omogočilo lažje vključevanje v evropske razvojne projekte in intenzivnejše povezovanje s tujimi industrijskimi partnerji, širitev dejavnosti in odpiranje novih delovnih mest.
Programska skupina bo prispevala tudi k tehnološkemu razvoju Slovenije s posredovanjem znanja industrijskim partnerjem v obliki svetovanja, literaturnih študij s potencialno zanimivih področij, pomoči pri reševanju težav v proizvodnji, sodelovanja pri manjših in velikih razvojnih projektih in pomoči pri uvajanju novih proizvodov in tehnologij, s specializacijo raziskovalcev iz industrije in predavanji za tehnične sodelavce, s pedagoško dejavnostjo na dodiplomskem in podiplomskem študiju ter mentorstvom pri podiplomskih in podoktorskih programih. S tem bo prispevala tudi h kvalitetnejšemu izobraževanju študentov tehnike in naravoslovja na dodiplomski in podiplomski stopnji. S širitvijo obsega raziskav na področje biokeramike smo v slovenski prostor uvedli novo problematiko, ki je v svetu že nekaj časa zelo aktualna, pri nas pa to šele postaja. Tudi v prihodnje bo tesnejše povezovanje strokovnjakov s področja vede o materialih s strokovnjaki s področja medicine obogatilo študijske programe in vsebine predmetov tako na področju tehnike, kot medicine. Aktivno sodelovanje industrijskih partnerjev in uporabnikov pri raziskavah materialov za visoke tehnologije in biomedicinske aplikacije nedvomno prispeva k dvigovanju splošne tehnične ravni in osveščenosti laične javnosti o pomenu raziskovalnega dela za okolje, v katerem živimo. Nenazadnje prispevata k utrjevanju nacionalne identitete tudi prepoznavnost raziskovalne skupine in njihovih industrijskih partnerjih v mednarodnem okolju.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
