Loading...
Projekti / Programi vir: ARRS

3D in 4D mikroskopija ? razvoj novega učinkovitega orodja v geoloških znanostih

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.06.01  Naravoslovje  Geologija  Mineralogija in petrologija 

Koda Veda Področje
P420  Naravoslovno-matematične vede  Petrologija, mineralogija, geokemija 
Ključne besede
3D in 4D mikroskopija, mikrotomografija, 3D slikovna analiza, mikrostruktura, poroznost, permeabilnost, usmerjenost razpok, dinamično modeliranje
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (18)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  32327  Janko Čretnik  Gradbeništvo  Tehnični sodelavec  2016 - 2018  95 
2.  11292  dr. Vilma Ducman  Gradbeništvo  Raziskovalec  2016 - 2018  467 
3.  24339  dr. Matija Gams  Gradbeništvo  Raziskovalec  2016 - 2017  176 
4.  15846  dr. Aleš Hladnik  Komunikacijska tehnologija  Raziskovalec  2016 - 2018  310 
5.  13607  mag. Adrijan Košir  Geologija  Raziskovalec  2016 - 2018  233 
6.  27532  dr. Maja Kreslin  Gradbeništvo  Raziskovalec  2018  125 
7.  08281  dr. Andraž Legat  Gradbeništvo  Raziskovalec  2016 - 2018  464 
8.  25599  dr. Alenka Mauko Pranjić  Geologija  Vodja projekta/programa  2016 - 2018  299 
9.  05930  dr. Ana Mladenović  Geologija  Raziskovalec  2016 - 2018  796 
10.  19590  dr. Deja Muck  Komunikacijska tehnologija  Raziskovalec  2016 - 2018  502 
11.  36451  dr. Primož Oprčkal  Geologija  Mladi raziskovalec  2016 - 2018  107 
12.  13200  dr. Aljoša Šajna  Gradbeništvo  Raziskovalec  2016 - 2018  178 
13.  35413  dr. Mateja Štefančič  Gradbeništvo  Raziskovalec  2017 - 2018  26 
14.  18494  Tomislav Tomše    Tehnični sodelavec  2016 - 2018 
15.  27508  dr. Janez Turk  Gradbeništvo  Raziskovalec  2016 - 2018  199 
16.  15900  dr. Marko Vrabec  Geologija  Raziskovalec  2016 - 2018  307 
17.  22449  dr. Mirijam Vrabec  Geologija  Raziskovalec  2016 - 2018  158 
18.  32263  dr. Vesna Zalar Serjun  Geologija  Raziskovalec  2017 - 2018  108 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0618  Znanstvenoraziskovalni center Slovenske akademije znanosti in umetnosti  Ljubljana   5105498000  58.472 
2.  1502  Zavod za gradbeništvo Slovenije  Ljubljana  5866324000  9.435 
3.  1555  Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta  Ljubljana  1627074  19.600 
Povzetek
Mikrotomografija (mikroCT) postaja v geoloških znanosti vse bolj prepoznana kot močno orodje za prostorsko vrednotenje kamnin in drugih geoloških materialov. Skupaj s 3D slikovno analizo in z uporabo komplementarnih tehnik predstavlja inovativno, hitro in nedestruktivno prostorsko mikroskopsko tehniko. Po drugi strani ima mikrotomografija številne pomanjkljivosti kot so slaba razpoložljivost (le nekaj laboratorijev v Evropi je opremljenih z visoko ločljivimi tomografi in imajo razvita znanja za njihovo uporabo v različnih vejah), relativno visoki stroški snemanja, povezani z optimizacijo pogojev snemanja, večkratnim snemanjem za doseganje zadostne ločljivosti in reprezentativnosti vzorcev in posledično veliko rabo rentgenskega vira, čas in kompleksnost 3D analiz kot tudi tehnične omejitve, povezane z ločljivostjo in slikanjem nekaterih materialov. Glavni cilj projekta je zato razviti in vzpostaviti protokole za optimalno 3D mikroskopiranje, ki bo vključevalo microCT snemanje, 3D slikovno analiza in po potrebi komplementarne analize. Z dinamičnim strukturnim procesiranjem (mikrotomografskim snemanjem struktur ob hkratnem obremenjevanju) bomo razvili tudi protokole za 4D mikroskopiranje. S tem bomo omogočili bolj standardizirano, dosegljivo, uporabno, manj zamudno in posledično cenejšo prostorsko analizo materialov. Razvili bomo protokole za prostorsko analizo por, za združevanje podatkovnih setov in snemanje pri različnih ločljivostih, prostorsko mineraloško analizo, prostorsko slikanje nizko atenuacijskih faz in geoloških materialov v prisotnosti visoko atenuacijskih materialov ter dinamično mikrostrukturno procesiranje. Protokole bomo razvili na osnovi preskušanja in analiz dejanskih geoloških vzorcev, kot so npr. določanje poroznosti alveolinsko numulitnih apnencev, nastanek razpok v lignitu, orientacija vlaken in trdnost visoko funkcionalnih betonov in drugih. V projektu bomo prav tako raziskali možnost uporabe 3D in 4D mikroskopskih podatkovnih setov za konvencionalna modeliranja v geologiji. Vzpostavljeni protokoli bodo tako neposredno omogočili reševanje kompleksnih geoloških in tehničnih problemov. Dolgotrajni učinek projekta bo zagotovila neposredna prenosljivost razvitih protokolov in znanja v industrijo (npr. gradbeništvo, rudarstvo, avtomobilsko industrijo) in na druga raziskovalna področja (npr. razvoj pametnih senzorjev) ter izobraževanje mladih kot so npr. študentje diplomskih in podiplomskih programov s prenosom najnovejšega znanja in prebojev na področju prostorske analize geoloških materialov.
Pomen za razvoj znanosti
Poleg raziskovalnih prebojev v okviru navedenih primerov s področja tehničnega petrografije, strukturne geologije in sedimentologije ter uvedbe novega pristopa 3D mikroskopiranja v posameznih geoloških vedah, je glavni rezultat projekta vzpostavitev standardnih protokolov in večja usposobljenost operaterjev za 3D mikroskopijo na geoloških vzorcih. To bo omogočilo lažjo in hitrejšo analizo novih geoloških vzorcev tudi po zaključku projekta, s čimer bomo še povečali možnost znanstvenih prebojev v geološki znanosti in nove načine izkoriščanja razvitega znanja. Poleg prvega primera tovrstnega pristopa v slovenskem znanstvenem prostoru (sistem za rentgensko mikrotomografijo na ZAGu je trenutno edini microCT v Sloveniji) predlagan projekt omogoča razvoj nad trenutnim stanjem uporabe mikrotomografije v Evropi in po svetu. Projekt bo preko že vzpostavljenih raziskovalnih mrež posameznih partnerjev omogočil povečano mednarodno sodelovanje in večjo umeščenost v evropski raziskovalni prostor. Znanstveni učinek projekta bomo merili s številom znanstvenih objav. Načrtujemo najmanj 5 objav v mednarodno priznanih znanstvenih revijah, zlasti tistih v prvem in drugem kvartilu.
Pomen za razvoj Slovenije
Z vključevanjem novega znanja v študijske programe na Naravoslovnotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani bomo zagotovili dolgoročen prenos novih tehnik v uporabo pri zaposlovalcih diplomantov in tako dosegli uveljavljanje uporabe mikrotomografije v najširšem krogu raziskovalnih in aplikativnih panog geoznanosti in v gospodarstvu. V projekt nameravamo vključiti enega mladega raziskovalca na Zavodu za gradbeništvo Slovenije. Projekt bo neposredno vplival na gospodarstvo, saj bodo razviti postopki in protokole ter večja usposobljenost osebja, uporabni tudi za druga panožna področja. Na področju rudarjenja bo imel neposredno dobrobit Rudnik premoga Velenje, saj bodo znanje pridobljeno na osnovi modeliranja mikrostrukture različkov Velenjskega lignita lahko neposredno uporabili pri izboljšanem načrtovanju odkopavanja in spremljajočih varnostnih ukrepov, kar je v svetu ta hip v ospredju multidisciplinarnih raziskav na področju geologije in geotehnologije premoga. Interes za rezultate projekta so izkazali tudi nekateri proizvajalci programske opreme za 3D modeliranje in slikovno analizo. V sodelovanju s podjetjem AVIZO (FEI) je ZAG že razvil modul za določanje orientacije jeklenih mikrovlaken v betonu. Interes je prav tako izkazal proizvajalec programske opreme za 3D modeliranja, ki bo testiral njihove proizvode za prostorninsko analizo, npr. Paradigm VoxelGeo. ZAG sodeluje v infrastrukturni mreži raziskovalnih laboratorijev z naslovom Raw to recycled materials – advanced characterisation and 3D imaging znotraj EIT Raw Materials, ki bo omogočil neposreden prenos pridobljenih znanj tako drugim raziskovalcem kot tudi industrijskim partnerjem znotraj EIT Raw Materials. V EIT Raw Material so vključena podjetja kot so: Atlas Copco, Sandvik, Basf, KGHM, Arkema in številni drugi. Projekt bo imel neposredni učinek na gradbeništvo, saj bomo s pomočjo prostorske analize gradbenih materialov (sklop tehnične petrografije) izboljšali številne napredne gradbene proizvode kot so visoko zmogljivi mikrarmirani betoni, novi asfaltni kompoziti, cementne mešanice in drugi. Interes za projekt je prav tako pokazala avtomobilska industrija. V preteklosti smo s podjetjem Hydria AET že sodelovali pri optimizaciji njihovih proizvodov, pričakujemo, da bomo storitve lahko ponudili tudi drugim panogam industrije (v ta namen bomo organizirali tudi delavnice za industrije). Pričakovati je, da bo večja dostopnost 3D in 4D mikroskopije industriji prav tako omogočila razvoj novih produktnih smeri in večjo slovensko izvozno produktivnost, kar je eden izmed ciljev nacionalne strategije pametne specializacije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Vmesno poročilo, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Vmesno poročilo, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno