Projekti / Programi
Sodobni anorganski materiali in nanotehnologije
01. januar 2015
- 31. december 2021
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T150 |
Tehnološke vede |
Tehnologija materialov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Sinteza v trdnem, sol-gel, pulzno lasersko nanašanje, hidrotermalna sinteza, sinteza na atomskem nivoju, razvoj mikrostrukture, reakcijski mehanizem, kristalna struktura, povezava med sintezo, strukturo in funkcionalnimi lastnostmi, materiali za pretvorbo energije, elektronika, medicina, ekologija.
Raziskovalci (39)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
85.573 |
Povzetek
Cilj raziskovalnega programa »Sodobni anorganski materiali in nanotehnologije« bo usmerjen k najvišji stopnji razvoja funkcionalnih materialov na osnovi natančne kontrole njihove sinteze na atomskem in mikrostrukturnem nivoju. Pri tem bomo uporabili različne sintezne metode, ki nam bodo omogočile zvezni prehod od 3D preko 2D in 1D do 0D struktur. Kontrola sinteze bo predstavljala osrednjo raziskovalno dejavnost raziskovalnega programa in bo ključna pri pripravi keramike, plasti in delcev z izbrano kristalno strukturo, kemijsko sestavo in mikrostrukturo. Temeljila bo na poznavanju procesnih parametrov, reakcijskih mehanizmov in tehnoloških postopkov, kar nam bo posledično omogočalo načrtovanje intrinzičnih lastnosti materialov ter njihovih ekstrinzičnih prispevkov. Poleg tega nameravamo z uporabo naprednega strukturiranja materialov tako na atomskem nivoju kot tudi na nivoju mikrometrskih zrn preseči uveljavljene koncepte sinteze in doseči nove in/ali bistveno izboljšane funkcionalne lastnosti. Z ozirom na zahtevano dimenzionalnost bomo za sintezo materialov uporabili tako reakcije v trdnem kot tudi sodobne sintezne metode iz raztopin in plinske faze, med katerimi so hidrotermalna sinteza, sol-gel sinteza, pulzno lasersko nanašanje in druge. Poteku reakcij, dinamiki kristalizacije in fazi strukturiranju bomo sledili s sodobnimi metodami analize, kot so napredna elektronska mikroskopija, visokoločljivostna rentgenska difrakcija, ustrezne termične analize ter različne spektroskopske tehnike. Tovrstna metoda dela predstavlja nov, zahtevnejši mejnik pri pripravi materialov na mednarodnem nivoju in je ključna za nadaljnji razvoj človeku in okolju prijaznih izdelkov in tehnologij.
V okviru predlaganega programa bomo na osnovi teoretičnih izhodišč z natančnim obvladovanjem postopkov sinteze razvijali nove materiale za področja pretvorbe energije, elektronike in medicine. Glavna pozornost pri razvoju takšnih materialov se bo nanašala na povečano funkcionalnost, ekološko sprejemljivost in zmanjšano dimenzionalnost izdelkov, kar bo v nadaljevanju omogočalo razvoj naprednih aplikacij. Predlagani raziskovalni program tako združuje raziskave naprednih sinteznih metod z razvojem novih strukturiranih materialov na najbolj relevantnih področjih njihove uporabe. V vseh segmentih teži k miniaturizaciji in strukturiranju od 3D proti 0D, k novim funkcionalnim lastnostim in k zelenim tehnologijam za človeku prijazne izdelke.
Pomen za razvoj znanosti
Znanstvena vsebina predlaganega raziskovalnega programa je izbrana tako, da je originalna in mednarodno kompetitivna, saj bo vodila do novih, originalnih, znanstvenih spoznanj s področja raziskav novih materialov. Vsebinsko posega na mednarodno prioritetna področja raziskav, to je raziskave in razvoj novih materialov ter raziskave nanomaterialov in nanotehnologij. Predloženi raziskovalni program je zasnovan tako, da se v njem prepletajo raziskave novih materialov za pretvorbo energije, za biomedicinske aplikacije in sodobne elektronske komponente pri čemer je jedro raziskav usmerjeno v študij sodobnih sinteznih metod, ki bodo omogočale postopni prehod od 3D do 0D, njihovih kristalnih struktur in morfologije delcev, njihovega urejanja in načrtovanja končnih lastnosti. Gre za originalen pristop tako po izbiri materialov kot tudi v njihovi sintezi. Upoštevana je tudi ekološka komponenta ter raziskovanje človeku prijaznih tehnologij, saj raziskovani materiali ne bodo vsebovali svinčevih komponent.
Pričakujemo, da bodo pridobljena spoznanja originalna in mednarodno relevantna za širši krog znanstvene javnosti, saj:
- bodo omogočila pridobivanje originalnih znanstvenih spoznanj, ki bodo objavljiva v mednarodnih revijah z najvišjimi IF,
- bodo omogočila pridobiti nova spoznanja s področja sinteze in katrakterizacije 3D do 0D delcev pomembnih za razvoj novih aplikacij z izboljšanimi lastnostmi oziroma z novimi kombinacijami le-teh.
Pričakujemo, da bodo nova spoznanja tudi v mednarodnem okolju pomembno prispevala k razvoju, razumevanju in izkoriščanju novih materialov ter širila nova originalna znanstvena spoznanja v multidisciplinarni raziskovalni dejavnosti, ki prevladuje v tehnološko razvitem svetu. Posebno pozornost s predlaganimi raziskavami posvečamo raziskavam in razvoju materialov na treh strateško pomembnih področjih, to je na varčevanja energije, raziskavah biomedicinskih materialov in nanoznanosti. Vsa navedena raziskovalna področja so tudi prioritetna v raziskovalnih usmeritvah Evropske unije, ZDA, Japonske ter v drugih raziskovalno-razvojno razvitih državah. Zato je realno pričakovati, da bodo predlagane raziskave tudi v mednarodnem merilu pomembno doprinesle k nadaljnji znanstveni uveljavitvi projektne skupine, Instituta Jožef Stefan in R Slovenije.
Pomen za razvoj Slovenije
Predloženi raziskovalni program je zasnovan tako, da se v njem prepletajo temeljne usmerjene in aplikativne raziskave. Področje raziskav posega v zahtevne tehnologije in proizvodne procese, za katere je značilno, da jih lahko izvajamo le ob visokem nivoju strokovnega znanja. Vsebinsko je zato zasnovan tako, da bo ob originalnih znanstvenih spoznanjih omogočil pridobitev znanja, ki je pomembno za razvoj novih materialov in tehnologij, za katere bo značilna visoka stopnja inovativnosti in znanja ter dodane vrednosti na enoto izdelka. S tem bomo prispevali k zmanjševanju slovenske tehnološke in tehnične odvisnosti od bolj razvitih držav. Uvajanje novih izdelkov in tehnologij z visokim deležem domačega znanja s področja raziskav novih materialov, kar je prioritetna naloga vseh tehnološko razvitih držav, bo povečalo mednarodno konkurenčnost domače industrije. Za vsak segment predlaganih raziskav že obstoja interes domačih in tujih industrijskih partnerjev. Potencialno pomeni takšen interes tudi širjenje proizvodnje z uvajanjem novih izdelkov in novih tehnologij, s tem pa tudi možnost povečevanja števila zaposlenih. Realizacija predloženega raziskovalnega programa bo omogočila tudi pridobitev takšnih znanj, ki bodo učinkovito doprinesla k načrtovanju ekoloških proizvodnih procesov ter človeku prijaznih izdelkov. Glede na vsebino predlaganih raziskav so za industrijske partnerje pomembne predvsem na področjih ekonomske kompetitivnosti in energijskega varčevanja, biomedicine, vpeljujejo pa tudi okolju prijaznejše izdelke in tehnologije. Realizacija predloženega raziskovalnega programa je pomembna ne le za posamezne industrijske partnerje, temveč za celotno slovensko industrijsko dejavnost. Pričakovani rezultati so pomembni tudi zato, ker bodo pospeševali interes za nastanek manjših spin-off podjetij z zahtevno tehnologijo in z velikim deležem dodanega znanja.
Izvajanje predloženega raziskovalnega programa se bo posredno izkazovalo predvsem v ustvarjanju kvalitetnega in mednarodno primerljivega znanja s področja raziskav novih materialov za pretvorbo energije, biomedicine in elektronskih komponent, pri čemer bo posebna pozornost posvečena uporabi človeku in okolju prijaznih materialov in tehnologij za njihovo izdelavo. Ker predlagani raziskovalni program temelji na znanstveni vsebini, ki je prioritetno uvrščena v raziskovalnih smernicah vseh tehnološko razvitih držav, bo prenos pridobljenega znanja v proces izobraževanja pomembno prispeval tudi k ustvarjanju uporabnega znanja, pomembnega za slovenske in tuje industrijske partnerje. S tem bomo ustvarjali pogoje za zmanjšanje slovenskega tehnološkega zaostanka za najrazvitejšimi državami ter tako prispevali k mednarodni konkurenčnosti slovenskega znanja in tehnologije. Ne nazadnje pa predvidevamo, da bodo pridobljena znanstvena spoznanja tako zanimiva, da bodo omogočila tudi nove mednarodne povezave različnih raziskovalnih institucij in zainteresiranih industrijskih partnerjev.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo
