Projekty w trakcie realizacji
POPRAWA WŁAŚCIWOŚCI STOPÓW O WYSOKIEJ ENTROPII PRZEZ PROJEKTOWANIE SKŁADU CHEMICZNEGO, MODELOWANIE MIKROSTRUKTURY ORAZ WYTWARZANIE STRUKTUR KOMÓRKOWYCH Z WYKORZYSTANIEM TECHNOLOGII PRZYROSTOWYCH
UMO-2022/47/B/ST8/02465
Akronim: HEA-DES

Głównym celem projektu jest opracowanie technologii wytwarzania przyrostowego struktur komórkowych ze stopów o wysokiej entropii (ang.high entropy alloys,HEAs). Projekt zakłada poprzez połączenie modelowania wraz z badaniami eksperymentalnymi otrzymanie kompleksowych informacji na temat składu chemicznego, struktury, stabilności i właściwości funkcjonalnych proponowanych stopów o wysokiej entropii. Zaproponowane w projekcie kompleksowe podejście umożliwi przejście od optymalizacji składu chemicznego do produkcji próbek o złożonej geometrii z wykorzystaniem wytwarzania przyrostowego. W ramach projektu zakłada się: wytypowanie potencjalnych zastosowań stopów o wysokiej entropii w oparciu o opracowane metody produkcji, opis i modelowanie ich struktury oraz właściwości oraz optymalizację procesów poprzez modelowanie na etapie przygotowania elementów do druku 3D.
Projekt realizowany przez konsorcjum w składzie:
- Politechnika Śląska
Konsorcjanci:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metali Nieżelaznych
Kierownik projektu w Łukasiewicz - IMN: mgr inż. Adrian Radoń
Termin realizacji projektu: 25.09.2023-24.09.2026
Całkowity koszt realizacji projektu: 772 800,00 zł, w tym dla Łukasiewicz - IMN: 347 400,00 zł
Wartość dofinasowania:772 800,00 zł, w tym dla Łukasiewicz - IMN: 347 400,00 zł
Źródło finansowania: projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu „OPUS-24”.
NOWE STOPY O WYSOKIEJ ENTROPII KONFIGURACYJNEJ FECONIXY I COFECRXY (X = TA, B, Y = AL, TI) O DOSKONAŁYCH WŁAŚCIWOŚCIACH MAGNETYCZNIE MIĘKKICH I WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH. OPTYMALIZACJA SKŁADU CHEMICZNEGO I PROCESU WYTWARZANIA
UMO-2022/47/B/ST8/03298
Akronim: HEA

W ramach tego projektu badane będą nowe stopy o wysokiej entropii konfiguracyjnej z układów FeCoNiXY i CoFeCrXYZ (X = Ta, B, Y = Al, Ti), tj. o strukturach krystalicznych typu fcc i bcc. Badania będą prowadzone z wykorzystaniem komplementarnych technik badawczych, takich jak skaningowa i transmisyjna mikroskopia elektronowa, dyfrakcja elektronów wstecznie rozproszonych, dyfrakcja promieniowania wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego, skaningowa kalorymetria różnicowa. Właściwości funkcjonalne będą analizowane podczas pomiarów magnetycznych oraz badań mechanicznych w próbach rozciągania i ściskania. Ponadto, modelowanie składu chemicznego stopów będzie kluczowe do optymalizacji składu chemicznego a tym samym właściwości stopów.
Projekt realizowany przez konsorcjum w składzie:
- Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego Polskiej Akademii Nauk
Konsorcjanci:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metali Nieżelaznych
Kierownik projektu w Łukasiewicz - IMN: dr hab. Aleksandra Kolano-Burian
Termin realizacji projektu: 21.07.2023-20.07. 2027
Całkowity koszt realizacji projektu:1 462 780,00 zł, w tym dla Łukasiewicz - IMN 501 420,00 zł
Wartość dofinansowania:1 462 780,00 zł, w tym dla Łukasiewicz - IMN: 501 420,00 zł
Źródło finansowania: projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu „OPUS-24”.
RUCHY NOŚNIKÓW ŁADUNKU I ZMIANY STRUKTURALNE MONITOROWANE SZEROKOPASMOWĄ SPEKTROSKOPIĄ DIELEKTRYCZNĄ U WRAŻLIWYCH NA ŚWIATŁO UV WARSTWOWYCH TLENOHALOGENKÓW
UMO-2022/45/N/ST5/01118
Akronim: HALO

Z uwagi na warstwową strukturę tlenohalogenki testowane są pod kątem możliwości ich zastosowań jako katalizatory, elektrody baterii chlorkowych czy kondensatory i sensory gazów oraz jonów. Pomimo szerokiego spektrum możliwości aplikacyjnych tych materiałów aktualnie brakuje informacji dotyczących ich właściwości dielektrycznych i elektrycznych. W związku z powyższym celem projektu jest otrzymanie kompleksowych informacji na temat właściwości dielektrycznych poprzez przeprowadzenie badań nad syntezą materiałów o wysokiej czystości, kontrolowanej morfologii i strukturze, pomiar właściwości dielektrycznych i elektrycznych w funkcji częstotliwości oraz temperatury, a także pomiar zmian strukturalnych i dielektrycznych generowanych poprzez działanie światła UV.
Kierownik projektu w Łukasiewicz - IMN: mgr inż. Adrian Radoń
Termin realizacji projektu: 16.01.2023-15.01.2026
Całkowity koszt realizacji projektu: 143 960,00 zł, wartość dofinasowania143 960,00 zł
Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu „PRELUDIUM-21”
NANOPLATFORMA SENOLITYCZNA OPARTA NA NANOWŁÓKNACH ELEKTROPRZĘDZONYCH DOSTARCZAJĄCA POCHODNE NUTRACEUTYKÓW W CELU USUNIĘCIA KOMÓREK NOWOTWORU RAKA PIERSI Z ZAINDUKOWANYM PRZEZ CHEMIOTERAPEUTYKI STARZENIEM
UMO-2021/43/B/NZ7/02129
Akronim: NANOSEN

W projekcie zaproponowano opracowanie systemu pozwalającego na usunięcie starych komórek nowotworowych. W trakcie realizacji projektu wykorzystując model hodowli in vitro 2D oraz 3D komórek nowotworowych raka piersi chcemy odpowiedzieć na następujące pytania. Czy modyfikacja związków naturalnych może skutkować otrzymaniem „nowych związków” o zwiększonej aktywności senolitycznej/senostatycznej? Włączenie/zablokowanie których grup funkcyjnych w związkach o dobrze udokumentowanych właściwościach senolitycznych/senostatycznych może nasilać efekt senolizy w starzejących się komórkach nowotworowych wywołanych przez leki? Czy funkcjonalizowane biodegradowalne nanowłókna zawierające nanocząstki magnetytu są w stanie poprawić aktywność senolityczną/senostatyczną „nowych związków”? Która metoda łączenia związków bioaktywnych z nanowłóknami najskuteczniej wzmacnia właściwości otrzymywanych senolityków/senostatyków? Który z otrzymanych nanomateriałów jest najbardziej biokompatybilny w stosunku do normalnych komórek? Jaki jest molekularny mechanizm działania otrzymanych senolityków/senostatyków? Czy działanie senolityczne/senostatyczne badanych związków jest modulowane przez genotyp komórki nowotworowej i towarzyszące mu mutacje? Otrzymane wyniki pozwolą na zdobycie nowej wiedzy na temat technologii dostarczania leków do starzejących się komórek nowotworowych i będą przydatne dla nauk farmakologicznych, chemicznych i biologicznych nowotworowych.
Projekt realizowany przez konsorcjum w składzie:
- Uniwersytet Rzeszowski – Lider
Konsorcjanci:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metali Nieżelaznych
- Uniwersytet Warszawski
Kierownik projektu w Łukasiewicz - IMN: dr inż. Andrzej Hudecki
Termin realizacji projektu: 15.07.2022-14.07.2026
Całkowity koszt realizacji projektu: 2 191 240,00 zł, w tym dla Łukasiewicz - IMN 364 040,00 zł
Wartość dofinasowania2 191 240,00 zł, w tym dla Łukasiewicz - IMN 364 040,00zł
Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu „OPUS-22"
OPRACOWANIE WYSOCE SELEKTYWNYCH, FUNKCJONALNYCH SORBENTÓW DO PROCESÓW EKSTRAKCJI LITU Z ROZTWORÓW WODNYCH
UMO-2021/40/C/ST8/0137
Akronim: CELISorp

Celem projektu jest opracowanie innowacyjnej metody separacji litu z roztworów wodnych,pozwalającej na zwiększenie skuteczności zarówno samych procesów wydobywczych, jak również odzyskulitu w instalacjach utylizacji i recyklingu akumulatorów litowo-jonowych.
Kierownik projektu: dr inż. Krzysztof Rajczykowski
Termin realizacji projektu: 8.10.2021-7.10.2024
Całkowity koszt realizacji projektu: 531 112,00 zł, dofinansowanie: 531 112,00 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursu SONATINA 5
WIELOSKALOWA ANALIZA ZMIAN MIKROSTRUKTURY WARSTW WIERZCHNICH ODPORNYCH NA ŚCIERANIE NATRYSKIWANYCH PLAZMOWO I PRZETAPIANYCH Z WYKORZYSTANIEM SKONCENTROWANYCH ŹRÓDEŁ ENERGII W ASPEKCIE POPRAWY ICH WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH
UMO-2018/29/B/ST8/01206
Celem projektu jest zbadanie zjawisk zachodzących podczas przetapiania wiązką laserową lub elektronową warstw na bazie stopów niklu domieszkowanych renem Ni-Cr-Re natryskiwanych plazmowo.
Technologie inżynierii powierzchni, w tym procesy natryskiwania cieplnego powłok są jednymi z najszybciej rozwijających się technologii produkcji. Zastosowanie powłok ochronnych umożliwia otrzymanie warstw wierzchnich o znacząco lepszej od podłoża odporności na zużycie w warunkach tarcia, a także wysokiej twardości przy jednoczesnej odporności na działanie podwyższonej temperatury. Przetapianie laserowe oraz elektronowe dodatkowo wpływa na zagęszczenie powłoki, a ponadto poprzez złożony charakter procesu, prowadzi do powstania unikatowej mikrostruktury, mającej bezpośredni wpływ na właściwości eksploatacyjne powłok. Projekt skupia się na innowacyjnych powłokach na bazie stopów niklu Ni – Cr z dodatkiem metalu wysokotopliwego – renu. W programie badań przewidziano charakterystykę mikrostruktury stopów Ni – Cr – Re nanoszonych metodą natryskiwania plazmowego i przetapianych z zastosowaniem wiązki elektronów lub lasera dużej mocy oraz określenie zależności między właściwościami mechanicznymi, takimi jak twardość i odporność na ścieranie w podwyższonej temperaturze, a mikrostrukturą powłok po przetapianiu. Na projekt składają się trzy zasadnicze etapy. W pierwszym z nich zostaną opracowane parametry procesu otrzymywania proszków kompozytowych na bazie stopu niklu domieszkowanego renem oraz parametry ich natryskiwania plazmowego. Drugi etap obejmuje prace związane z doborem parametrów procesu przetapiania wiązką lasera oraz wiązką elektronową. Jednocześnie realizowane będzie zadanie badawcze, mające na celu charakterystykę mikrostruktury oraz właściwości mechanicznych otrzymanych powłok. Na podstawie otrzymanych wyników możliwe będzie wytypowanie optymalnej zawartości renu w powłokach oraz parametrów ich wytwarzania.
Projekt realizowany przez konsorcjum w składzie:
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w
Krakowie – Lider
Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Spawalnictwa
Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metali Nieżelaznych
Kierownik projektu: prof. dr. hab. inż. Stanisław Dymek
Kierownik projektu w ŁUKASIEWICZ – Instytucie Metali Nieżelaznych: dr hab. Adriana Wrona
Termin realizacji projektu: 18.02.2019 – 17.02.2022
Całkowity koszt realizacji projektu: 855 000,00 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki
NOWEJ GENERACJI WYSOKOINDUKCYJNE NANOKRYSTALICZNE MATERIAŁY MAGNETYCZNIE MIĘKKIE
NCN OPUS14 nr 2017/27/B/ST8/01601
Projekt dotyczy badania nowej generacji
wysokoindukcyjnych (Bmax>1.5T) nanokrystalicznych materiałów magnetycznie miękkich, których proces
nanokrystalizacji ze stanu szkła metalicznego jest gwałtowny i zachodzi podczas
ultraszybkiej obróbki nazywanej również z ang. procesem „flash annealing” czy
„rapid annealing”. Mechanizm tego procesu różni się od typowej, klasycznej
nanokrystalizacji dotychczas znanych materiałów magnetycznie miękkich.
Celem projektu jest zbadanie właściwości magnetycznych, struktury
krystalicznej i magnetycznej w kontekście zachodzącego procesu krystalizacji
nowej generacji wysokoindukcyjnych nanokrystalicznych materiałów magnetycznie
miękkich o wzorze ogólnym (Fe,Co)100-x-y-zNbxByCuz (0≤x≤7, 5≤y≤15, 0≤z≤1.5). Spodziewanym
rezultatem projektu będzie przede wszystkim nowa wiedza na temat
mechanizmów wieloetapowego procesu krystalizacji i zmian struktury
krystalicznej oraz magnetycznej w funkcji zmian składu chemicznego w postaci
map parametrów magnetycznych (Bmax, Hc i Pw) w funkcji pierwiastków
odpowiedzialnych za krystalizacje (Cu i Nb), a także map parametrów
magnetycznych (Bmax, Hc i Pw) w funkcji pierwiastków ferromagnetycznych (Fe,
Co) w celu maksymalizacji Bmax i minimalizacji Hc i Pw. Uzyskana wiedza
dotycząca korelacji właściwości magnetycznych, kinetyki krystalizacji - w tym
ewolucji struktury domen magnetycznych i struktury krystalicznej na poziomie
atomowym - pozwoli na zaproponowanie nowych materiałów do szeroko rozumianej
wysokowydajnej i ekologicznej energoelektroniki.
Projekt realizowany przez Instytut Metali Nieżelaznych.
Kierownik projektu: dr hab. Łukasz Hawełek
Termin realizacji projektu: 24.09.2018 - 23.09.2022
Środki przyznane na realizację projektu: 599 200 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki

BADANIE ZMIAN MOLEKULARNYCH W KOMÓRKACH MACIERZYSTYCH W KONTAKCIE Z NOWOOPRACOWANYM I ELEKTROPRZEWODZĄCYMI RUSZTOWANIAMI TKANKOWYMI
UMO-2016/21/B/NZ1/02812
Celem projektu jest opracowanie, otrzymanie i przeprowadzenie badań struktury i własności rusztowań tkankowych o własnościach elektroprzewodzących,a następnie zbadanie interakcji zachodzących na granicy elektroprzewodzące rusztowanie - komórki zasiedlone na powierzchni rusztowania. W trakcie wykonywanych badań komórki wyjściowe (NHDF lub WAT) będą zasiedlane na powierzchni rusztowania i poddawane procesowi transdyferencjacji (przeprogramowywania) w kierunku uzyskania komórek docelowych: neuroblastów i/lub kardiomioblastów.
Wyniki badań mogą dostarczyć cennych informacji w obszarze:
- otrzymywania tkanek bioelektrycznie lub bioelektromechanicznie aktywnych
- odtwarzania tkanek całkowicie utraconych z komórek
łatwo dostępnych w organizmie człowieka w warunkach laboratoryjnych
W realizacji projektu wykorzystane zostaną m.in.:
- urządzenia: do otrzymywania mikro i nanowłókien rdzeń-powłoka oraz drukarki 3D jako technologie wyjściowe do otrzymywania rusztowań tkankowych,
- ludzkie fibroblasty (NHDF) oraz ludzkie komórki energetyczne (WAT) jako komórki wyjściowe,
- urządzenia badawcze: wysokorozdzielczy transmisyjny mikroskop elektronowy TEM, dyfraktometr XRD, spektrometr Ramanowski; spektrometr FT-IR; spektrofotometr UV/VIS; mikroskop konfokalny; laserowa mikroskopia skaningowa (ang. laser-scanning cytometer); specjalnie w tym celu zbudowane stanowisko do indukowania (generowania) napięcia elektrycznego w trakcie hodowli komórkowej, inkubator hipoksyjny pozwalający na badanie interakcji komórek z biomateriałem w warunkach zmiennego ciśnienia parcjalnego tlenu, quantitative PCR (qPCR), mikroskop konfokalny,
Projekt
realizowany przez konsorcjum w składzie:
- Pomorski Uniwersytet Medyczny
- Instytut Metali Nieżelaznych
Kierownik
projektu: dr hab. n. med. Marek Łos
Kierownik
prac w IMN: dr inż. Andrzej Hudecki
Termin realizacji projektu: 05.04.2017 - 04.04.2020
Całkowity
koszt realizacji projektu: 1
502 800 zł
w
tym IMN: 686 700 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki

WPŁYW DODATKU WĘGLOWEGO DO KATODY SIARKOWEJ NA PARAMETRY PRACY OGNIWA LITOWO-SIARKOWEGO
UMO-2016/23/D/ST4/01539
Celem projektu jest zbadanie wpływu dodatku porowatego węgla do katody siarkowej w ogniwie litowo-siarkowym.
Ogniwa litowo-jonowe od czasu ich pierwszej komercjalizacji ponad 20 lat temu zdominowały rynek chemicznych źródeł prądu dla przenośnych urządzeń elektronicznych. Jednakże ograniczona gęstość energii i pojemność teoretyczna baterii Li-ion oraz rosnące zapotrzebowanie i wymagania rynku sprzyjają poszukiwaniu innych rozwiązań.
Metaliczny lit posiadający spośród metali najmniejszą gęstość i najwyższą pojemność teoretyczną (3861 mAh g-1) jest uważany za najlepszą anodę dla akumulatora. Elementarna siarka z pojemnością teoretyczną 1673 mAh g-1wydaje się korzystną elektrodą przeciwną dla litu. Bateria litowo-siarkowa w takim układzie może posiadać gęstość energetyczną sięgającą 2500 Wh kg-1, prawie pięciokrotnie wyższą od energii standardowego akumulatora Li-ion. Niski koszt, nietoksyczność oraz naturalne występowanie siarki w środowisku również sprzyja zainteresowaniu środowiska naukowego ogniwami Li-S. Mimo postępujących prac, komercjalizacja baterii Li-S ciągle napotyka poważne problemy, do których zaliczyć należy: małą wydajność ładowania, słabą stabilność cykliczną i dużą wartość samorozładowania. Wady baterii Li-S wynikają z kilku powodów. Siarka wykazuje słabe przewodnictwo elektryczne, a więc komponując katodę należy zaplanować sporą ilość dodatku przewodzącego, co z kolei obniża zawartość samej siarki i zmniejsza gęstość energetyczną ogniwa. Drugim poważnym problemem jest rozpuszczalność tworzących się w czasie reakcji elektrodowej polisiarczków litu w organicznych elektrolitach i ich migrację w kierunku anody, gdzie następuje dalsza reakcja z litem prowadząca do powstania nierozpuszczalnych i nieprzewodzących Li2S2 i Li2S. Powyższe polisiarczki odkładając się na anodzie powodują jej korozję oraz polaryzację, a tym samym zmniejszają ilość masy czynnej katody. Jednocześnie redukcja siarki i powstawanie polisiarczków litu w procesie elektrodowym jest kluczową reakcją ogniwa Li-S. Wyzwaniem jest więc odpowiednie skomponowanie katody zapewniając przewodnictwo jonowe oraz enkapsulację powstających polisiarczków w porach węgla i ich pozostawanie w przestrzeni katodowej.
Jednym z zadań pracy będzie nowatorskie podejście do badań elektrochemicznych i próba skonstruowania szklanego, szczelnego naczynia elektrodowego w kształcie prostopadłościanu. Przezroczyste ściany naczynia umożliwią prowadzenie obserwacji zachodzących przemian i badania in-situ tworzących się polisiarczków litu. Liczymy na uzyskanie cennych informacji na temat przebiegu i kinetyki reakcji elektrodowych zachodzących w ogniwach litowo-siarkowych oraz ocenę wpływu porowatego węgla dodanego do katody siarkowej na zjawisko migracji polisiarczków litu.
Efektem
podjętych badań będzie zdobycie nowej wiedzy na temat przebiegu reakcji
elektrodowych w ogniwach litowo-siarkowych oraz wpływu porowatego węgla na
pojemność odwracalną i stabilność cykliczną ogniwa Li-S. Zainteresowanie
środowiska naukowego ogniwami litowo-siarkowymi stale rośnie i jest duża
szansa, że ogniwa te zdominują w niedalekiej przyszłości rynek chemicznych
źródeł prądu.
Kierownik projektu: dr Paulina Półrolniczak
Termin realizacji projektu: 28.07.2017 - 27.07.2020
Całkowity koszt realizacji projektu: 462.000,00 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki

Projekty zrealizowane
WPŁYW RUCHLIWOŚCI CZĄSTECZEK I ODDZIAŁYWAŃ CZĄSTECZKOWYCH NA STRUKTURĘ I STABILNOŚĆ FAZY AMORFICZNEJ
UMO-2013/09/D/ST3/03758
Akronim: Sonata 5
Celem projektu są badania teoretyczne i eksperymentalne dwóch istotnych czynników wpływających na stabilność fazy amorficznej tj. ruchliwości wewnątrzmolekularnej i oddziaływań międzymolekularnych.
Substancje amorficzne (ciecze przechłodzone i szkła) są układami termodynamicznie niestabilnymi. Ze względu na doskonałe właściwości tych substancji, wiele obecnie prowadzonych badań ukierunkowanych jest na poprawienie ich stabilności poprzez zatrzymanie procesu rekrystalizacji. Badania prowadzone są z wykorzystaniem materiałów, w których dominują różne typy oddziaływań tj. van der Waalsa, oddziaływania jonowe (kulombowskie) oraz specyficzne (wiązania wodorowe). Do materiałów tych należą m.in. cukry i ich pochodne, alkohole, farmaceutyki czy ciecze jonowe.
Główne
metody badawcze wykorzystane w projekcie to:
- symulacje dynamiki molekularnej oraz-obliczenia kwantowomechaniczne z wykorzystaniem metod ab initio oraz DFT (dwie stacje obliczeniowe: klaster typu „Beowulf” Intel i7 – 60 rdzeni oraz stacja serwerowa AMD Opteron 64 rdzenie)
- spektroskopia dielektryczna (spektrometr szerokopasmowy Novocontrol Concept 81)
- proszkowa dyfrakcja rentgenowska (dyfraktometry Rigaku MiniFlex i Rigaku Smartlab)
- kalorymetria różnicowa z analizą termograwimetryczną (kalorymetry Netzsch ST449 F3 Jupiter, Netzsch Pegasus 404C)
Kierownik projektu: dr Patryk Włodarczyk
Daty realizacji: 2014.03.18 – 2017.03.17
Koszt realizacji projektu: 367 920 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki

BADANIE WPŁYWU SKŁADU CHEMICZNEGO NA STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNE NOWEJ GENERACJI MATERIAŁÓW MAGNETOKALORYCZNYCH Z GRUPY LA(FE,SI,MN)H Z WYKORZYSTANIEM OBLICZEŃ AB-INITIO
UMO-2013/09/N/ST5/02425
Akronim: Preludium 5
Przedmiotem badań jest poznanie relacji pomiędzy strukturą, składem chemicznym, właściwościami magnetycznymi a efektem magnetokalorycznym obserwowanych w zmodyfikowanych, nowych związkach typu La(Fe1-x-yMnxSiy)13Hsat. W tym celu, poprzez metody eksperymentalne i teoretyczne, zostanie określony wpływ częściowego zastąpienia żelaza przez mangan na wartość temperatury Curie, kształt histerezy temperaturowej, właściwości strukturalne i magnetyczne na uwodornione związki La(FeSi)13.
Od
kilku lat na świecie obserwuje się gwałtowny wzrost zainteresowania tematyką
związaną z magnetycznym schładzaniem, co wiąże się przede wszystkim z ostatnimi
osiągnięciami dotyczącymi rozwoju materiałów i technologii materiałowych,
pozwalających uzyskać parametry chłodzenia przydatne praktycznie. Podstawą
schładzania magnetycznego, stanowiącego obiecującą alternatywę dla
konwencjonalnego chłodnictwa, ze względu na niskie zużycie energii oraz
przyjazność środowisku jest zjawisko efektu magnetokalorycznego. Grupa
materiałów La(FeSi)13 o strukturze krystalicznej
typu NaZn13, wykazujących efekt
magnetokaloryczny jest
obecnie najbardziej obiecującą i ciągle rozwijaną wśród wszystkich innych
materiałów wykazujących ten efekt w temperaturach około pokojowych. W związku z powyższym ta grupa materiałów
jest jednym z faworytów, jeśli chodzi o wykorzystanie w technologii schładzania
magnetycznego, która to jest określana jako prawdziwa rewolucja XXI wieku. Ciągle
rosnąca ilość publikacji w wiodących czasopismach specjalistycznych dotycząca
tej grupy związków jest potwierdzeniem tego faktu, jednocześnie ukazując duże
możliwości rozwoju nauki w tym temacie. Wszystkie te przesłanki skłaniają do
dalszych opracowań jeszcze doskonalszych materiałów z tej grupy i prowadzenia
wnikliwych badań w celu poznania natury tych związków.
Badania nad materiałami wykazującymi się
gigantycznym efektem magnetokalorycznym znajdują się w grupie ekologicznych
materiałów i w przyszłości mogą być wykorzystane w nowych urządzeń chłodniczych
spełniających coraz większe wymogi związane z ochroną środowiska naturalnego.
Korzyści, jakie będą związane z nowoczesnymi rozwiązaniami bazującymi na
materiałach z gigantycznym efektem magnetokalorycznym to przede wszystkim
oszczędność energii na poziomie 20 do 30 % w porównaniu do tego
wykorzystywanego w klasycznych układach chłodniczych oraz użycie materiałów
bezpiecznych dla środowiska oraz ich prosty recycling.
Hipoteza stawiana w niniejszym projekcie: „Częściowe zastąpienie żelaza manganem umożliwia kontrolowane obniżenie temperatury Curie stopów typu La(FeSi)13Hsat bez znaczącego spadku wartości adiabatycznej zmiany temperatury (ΔTad) w obecności zewnętrznego pola magnetycznego”
SYNTEZA I WŁAŚCIWOŚCI ELEKTROCHEMICZNE KOMPOZYTÓW POLIPIROL/NANOSTRUKTURY WĘGLOWE
UMO-2012/07/D/ST5/02283
NCN SONATA 4
Celem projektu jest wytworzenie nanostruktur węglowych metodą
katalitycznego rozkładu z fazy gazowej, z wykorzystaniem związków żelaza
jako katalizatorów.
Zarówno wytworzone nanostruktury węglowe jak i komercyjne nanorurki zostaną użyte do otrzymania kompozytów z polipirolem. Skład kompozytów zostanie zoptymalizowany pod kątem wykorzystania materiałów jako elektrod kondensatora elektrochemicznego i osiągnięcia jak najwyższych wartości pojemności, energii czy mocy.
Kierownik Projektu: dr inż. Katarzyna Lota
Termin realizacji Projektu: 2013-2016
Całkowity koszt realizacji Projektu: 319 000 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki
INTERKALACJA JONAMI LITU JAKO METODA OTRZYMYWANIA MATERIAŁÓW ELEKTRODOWYCH WYSOKOENERGETYCZNYCH KONDENSATORÓW ELEKTROCHEMICZNYCH
UMO-2013/09/D/ST5/03886
NCN SONATA 5
Efektem projektu będzie otrzymanie materiałów elektrodowych, które
pozwolą na uzyskanie wysokich wartości gęstości mocy kondensatora
elektrochemicznego.
Jako główną metodę otrzymywania wybrano proces interkalacji jonów litu w grafit. Dodatkowo w projekcie zaplanowano eksfoliację grafitu metodą chemiczną. Ze względu na zastosowanie elektrolitów organicznych (o rozszerzonym napięciu pracy) możliwe będzie uzyskanie również wysokiej wartości energii. Przeprowadzenie szeregu badań fizykochemicznych oraz elektrochemicznych ma na celu określenie najkorzystniejszych warunków wytwarzania nowych materiałów elektrodowych (tj. sposób eksfoliacji, parametry procesu) jak również określenie optymalnych parametrów pracy tychże materiałów w zakresie magazynowania i konwersji energii.
Kierownik Projektu: dr inż. Ilona Acznik
Termin realizacji Projektu: 2014-2017
Całkowity koszt realizacji Projektu: 394 000 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki
SYNTEZA NANOMATERIAŁÓW O WYSOKIM WSPÓŁCZYNNIKU ABSORPCJI PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO W ZAKRESIE FAL RADIOWYCH I MIKROFAL Z WYKORZYSTANIEM AMORFICZNYCH MATERIAŁÓW DIELEKTRYCZNYCH I MAGNETYCZNYCH
UMO-2016/23/B/ST8/03405
Celem
projektu jest zbadanie struktury i własności
nowoopracowanych nanostrukturalnych materiałów
kompozytowych otrzymywanych z zastosowaniem procesu elektroprzędzenia współosiowego. W ramach
projektu zostaną wytworzone włókna rdzeń-powłoka zawierające w strukturze rdzenia m.in.
a)
wysokostratne materiały dielektryczne w tym: cukry i ich pochodne lub
b)
materiały magnetyczne w postaci nanocząstek
w tym: Fe2P, MnAs, La(Fe, Si)13H lub
c)
materiały magnetyczne otrzymane przez mielenie taśm amorficznych na bazie kobaltu i żelaza.
Do
otrzymywania powłok we włókach rdzeń-powłoka
zastosowane zostaną polimery syntetyczne m.in. PA6,
PAN, PVA. Własności
absorpcyjne zsyntezowanych materiałów będąbadane
w zakresie temperatur -100 °C do +200 °C i zakresie częstotliwości 10 -2 – 109Hz z wykorzystaniem szerokopasmowej spektroskopii dielektrycznej. Dodatkowym
celem projektu jest badanie stabilności
uzyskanych kompozytów w czasie, w różnych
warunkach temperatury i wilgotności.
Rozwój
technologii mikrofalowej spowodował wzrost zapotrzebowania na materiały ekranujące ten rodzaj promieniowania
elektromagnetycznego poprzez odbicie lub absorpcję. Absorpcja promieniowania
mikrofalowego jest głównie wykorzystywana w technologii „stealth” czyli
tworzeniu powłok pochłaniających
promieniowanie radarowe. Materiały absorpcyjne można podzielićna
dwie grupy. Pierwsza grupa to polarne, stratne ateriały dielektryczne, w
których promieniowanie wywołujepolaryzację cząsteczek lub ich fragmentów a w konsekwencji
konwersjęenergii
fali do energii cieplnej. Drugi
rodzaj materiału to stratne materiały magnetyczne, w których fala
elektromagnetyczna wywołuje ruchy ścian domen magnetycznych i
ostatecznie jest rozpraszana w postaci ciepła. Aby stworzyć jak
najlepszy materiał łączy
się materiały
z obu grup w kompozyty.
W niniejszym projekcie zostanie wykorzystana nowoczesna technologia nanoszenia współosiowego warstw w polu elektrostatycznym (z ang. electrospinning) aby wytworzyć kompozyty typu rdzeń-powłoka, zawierające w „rdzeniu” najlepsze stratne materiały dielektryczne i magnetyczne. Jako powłoki wykorzystane zostaną polimery o umiarkowanych własnościach absorpcyjnych, których zadaniem będzie ochrona materiałów rdzenia przed niekorzystnymi warunkami środowiska (np. korozją cząstek metalicznych, rozpuszczaniem związków organicznych). Dzięki zastosowaniu nanotechnologii w dziedzinie absorberów mikrofalowych możliwe będzie wytworzenie materiałów o niespotykanych dotąd parametrach absorpcyjnych.
Projekt realizowany przez Instytut Metali Nieżelaznych.
Kierownik projektu: dr Patryk Włodarczyk
Termin realizacji projektu: 01.09.2017 - 31.08.2020
Całkowity koszt
realizacji projektu: 620 600 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki

NOWE TYPY KOMPOZYTÓW METALICZNO-WĘGLOWYCH DO ELEKTROCHEMICZNEGO MAGAZYNOWANIA WODORU
UMO-2013/09/N/ST5/00910
NCN PRELUDIUM 5
Celem projektu jest opracowanie i wytworzenie kompozytów węgiel/stop
wodorochłonny oraz przebadania ich właściwości elektrochemicznych i
fizycznych, pod kątem zastosowań jako nowoczesne materiały elektrodowe.
Zmiany właściwości materiałów poprzez modyfikację zarówno składu materiału stopowego jak i kompozytu MH/C mogą pozwolić na osiąganie wyższych wartości energii właściwej z jednostki objętości.
Kierownik Projektu: mgr inż. Paweł Swoboda
Termin realizacji Projektu: 2014-2017
Całkowity koszt realizacji Projektu: 146 560 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki
CHEMICZNA SYNTEZA I WŁAŚCIWOŚCI ELEKTROCHEMICZNE GRAFENU I JEGO NANOKOMPOZYTÓW
UMO-2011/03/B/ST5/01508
NCN SONATA 2
Projekt dotyczy opracowania metod syntezy grafenu o bardzo dużej
powierzchni właściwej, tlenku grafenu i nowych kompozytów grafenu z
tlenkami metali, takimi jak: TiO2, Fe2O3, Cr2O3, SnO2.
Uzyskane nanokompozyty będą badane jako potencjalne materiały aktywne dla elektrochemicznych urządzeń do magazynowania i konwersji energii: superkondensatorów i baterii litowych. Wysiłki badawcze będą skoncentrowane na otrzymaniu materiałów o możliwie największej zdolności do gromadzenia ładunku.
Kierownik Projektu: dr inż. Mariusz Walkowiak
Termin realizacji Projektu: 2012-2015
Całkowity koszt realizacji Projektu: 555 000 zł

BADANIE SKŁADU CHEMICZNEGO NA STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNE NOWEJ GENERACJI MATERIAŁÓW MAGNETOKALORYCZNYCH Z GRUPY MNFE(P,GE,SI,AS) Z WYKORZYSTANIEM OBLICZEŃ AB-INITIO
UMO-2011/01/D/ST5/07816 z 15.12.2011 r.
Akronim: Sonata 1
Głównym celem projektu jest wyznaczenie wpływu zmiany składu chemicznego na efekt magnetokaloryczny w nowej generacji materiałów magnetokalorycznych należącej do grupy związków typu MnFe(P,Ge,Si,As).
Zmiany składu będą polegały na zmianie stosunku podstawienia Mn/Fe w pozycji magnetycznej oraz stosunku podstawienia P/Ge/Si/As w pozycji niemagnetycznej. Do powyższej grupy materiałów należą związki typu MnFe(P,Si,Ge), MnFe(P,As,Ge) oraz MnFe(P,Ge,Si,As). Dla badanych związków, na podstawie przeprowadzonych badań bezpośrednich, określone zostaną relacje pomiędzy składem chemicznym a temperaturą Curie oraz pomiędzy składem chemicznym a histerezą temperaturową efektu magnetokalorycznego. Dodatkowo, dla tych samych wartości składu, na podstawie pomiarów pośrednich zostaną obliczone wartości zmian entropii w obecności zmiennego pola magnetycznego. Dla próbek o optymalnym składzie chemicznym, dających najwyższe wartości efektu magnetokalorycznego, wyznaczone zostaną zmiany struktury krystalicznej w funkcji temperatury. Dla wnioskowanej grupy związków zostaną również wykonane obliczenia ab-initio obejmujące wyznaczenie struktury elektronowej oraz właściwości magnetycznych.
Kierownik projektu: dr Łukasz Hawełek
Daty realizacji: 2011.12.15 – 2014.12.14
Koszt realizacji projektu: 491 400 zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki

BADANIE ZJAWISKA INDUKOWANEJ ANIZOTROPII MAGNETYCZNEJ W MATERIAŁACH NANOKRYSTALICZNYCH NA OSNOWIE FE
NN507-475437
Głównym celem projektu jest wyjaśnienie zjawiska indukowania anizotropii magnetycznej w materiałach nanokrystalicznych pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego oraz próba opracowania nowego modelu, który opisywałby mechanizm tego zjawiska.
W celu opisania zjawiska indukowanej poprzecznej anizotropii magnetycznej w materiałach Fe73.5-xCoxNb3Si13.5B9 dla x=58,8 oraz Fe78.8-xCoxCu0.6Nb2.6Si9B9 dla x=65 analizowana była korelacja pomiędzy strukturą nanokrystaliczną, wartością stałej anizotropii magnetycznej oraz strukturą domenową.
Do
wyjaśnienia zjawiska związanego z indukowaną anizotropią pod wpływem pola
magnetycznego Kronmüller wykorzystał dwupoziomowy model Andersona. Zgodnie z
tym modelem przejścia wewnątrz poziomu są odpowiedzialne za odwracalne procesy
relaksacji, a przejścia między konfiguracjami opisują relaksację nieodwracalną.
Model opracowany przez Kronmüllera tłumaczy zjawiska mające miejsce w stopach amorficznych.
Wykorzystanie dwupoziomowego modelu Andersona, zmodyfikowanego przez
Kronmüllera może być z powodzeniem stosowane do opisu magnetycznych procesów
relaksacji, gdzie energia rozszczepienia jest przypisywana energii oddziaływania
magnetycznego pochodzącego ze sprzężenia spin-orbita, oddziaływania wymiennego
i energii magnetosprężystej. W czasie wygrzewania indukowana anizotropia jest
sterowana poprzez odwracalne procesy odpowiadające za lokalne przeorientowanie
par atomów w miejsce wolnej przestrzeni, jak również poprzez nieodwracalne
procesy odpowiadające za blokowanie parom atomów dostępu do wolnej przestrzeni.
Wartość indukowanej anizotropii jest uzależniona od: lokalnej energii
oddziaływań spin-orbita, gęstości par atomów i parametru aktywacji dla
reorientujących się par atomów.
W dwufazowych materiałach nanokrystalicznych istnieje możliwość wyindukowania znacznie większej anizotropii magnetycznej niż to ma miejsce dla materiałów w stanie amorficznym. Główny wkład do wartości tej anizotropii daje faza krystaliczna, która wytwarza się w czasie obróbki cieplnej. W związku z tym rozpatrując model anizotropii indukowanej, należy wziąć również pod uwagę objętość fazy nanokrystalicznej. Istotna jest również energia aktywacji.
Na bazie uzyskanych rezultatów, mechanizm powstawania poprzecznej indukowanej anizotropii magnetycznej może zachodzić poprzez porządkowanie par atomów zgodnie z hipotezą Neela, jednakże otrzymane wyniki wskazują, że mechanizm ten powinien również uwzględniać oddziaływania pomiędzy fazą amorficzną i nanokrystaliczną.
Kierownik projektu: dr hab. Aleksandra Kolano-Burian
Daty realizacji: 2009.10.26 – 2013.10.25
Całkowity koszt realizacji projektu: 371 239 zł
Od 11.2011 prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki
(wcześniej przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego)

IDENTYFIKACJA NANOSTRUKTURALNYCH EFEKTÓW GENEROWANYCH W CYKLICZNIE ZMIENNYM SCHEMACIE DEFORMACJI NA PRZYKŁADZIE CZYSTEGO ALUMINIUM I JEGO STOPU PO ODKSZTAŁCENIU METODĄ KOBO
UMO-2012/07/B/ST8/04025
Celem badań jest weryfikacja hipotezy naukowej zakładającej dominująca rolę defektów punktowych w kształtowaniu własności mechanicznych metali i stopów wyciśniętych metodą KoBo, w szczególności aluminium i jego stopu 6013.
Celem badań jest weryfikacja hipotezy naukowej
zakładającej dominująca rolę defektów punktowych w kształtowaniu własności
mechanicznych metali i stopów wyciśniętych metodą KoBo, w szczególności
aluminium i jego stopu 6013. Proces KoBo prowadzony jest w dynamicznych
warunkach cyklicznie zmiennej drogi odkształcenia i jako jedyny umożliwia
kontrolowaną generację w elementach masywnych (duże elementy metaliczne)
wysokiej koncentracji defektów punktowych, o wiele rzędów wielkości przekraczającej
stan równowagowy. Istotnym rozwiązywanym zagadnieniem będzie forma występowania
defektów punktowych. Dotychczas w wielu wariantach badawczych, stwierdzono
(TEM) obecność klasterów (skupisk) defektów punktowych o wielkości około 2 nm.
Udowodnienie obecności rozproszonych (pojedynczych) defektów punktowych w sieci
krystalicznej, oparte na nowatorskim prowadzeniu badań elektronomikroskopowych
i analizie uzyskanych danych stwarza ogromną szansę na powiązanie obrazu
zdefektowania sieci krystalicznej metalu z jego własnościami mechanicznymi.
Należy oczekiwać, że w przypadku stopu aluminium 6013, szczególnie ważnym
czynnikiem decydującym o skuteczności jego obróbki cieplnej, okaże się zjawisko
spotęgowanej dyfuzji.
Projekt realizowany w konsorcjum:
- Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie;
- Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego PAN
- Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach, Oddział Metali Lekkich w Skawinie
Kierownik projektu IMN OML: dr inż. Sonia Boczkal
Daty realizacji: 01.08.2013 – 31.07.2016
Koszt realizacji projektu: 1 158 923zł
Prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki

ZASTOSOWANIE POLICHROMATYCZNEGO PROMIENIOWANIA RENTGENOWSKIEGO DO ANALIZY TEKSTURY WYROBÓW ALUMINIOWYCH
4284/B/T02/2009/37
W Projekcie opracowano alternatywną metodę dyfrakcyjną do analizy tekstury aluminiowych wyrobów walcowanych opartą na analizie widma energetycznego promieniowania rentgenowskiego.
Opracowano metodę analizy tekstury aluminiowych
wyrobów walcowanych opartą na pomiarze natężenia refleksów dyfrakcyjnych
{110}, {311}, {111}, {100}, {331}, {210}, {211}, {511}, {531}, {221},
{310} i {533}
uzyskanych promieniowaniem polichromatycznym w metodzie promieni
przechodzących
w dwóch wybranych kierunkach geometrycznych leżących w płaszczyźnie
walcowania
wyrobów aluminiowych. Opracowana metoda wymaga nieskomplikowanej
preparatyki i
zapewnia jednakowe warunki dyfrakcji z kierunków leżących w płaszczyźnie
walcowania. Dla potrzeb metody wyprowadzono wzory do transformacji
dyfraktogramów promieniowania polichromatycznego na wektorową i
graficzną
interpretację tekstury.
Kierownik
projektu IMN OML: dr inż. Janusz Żelechowski
Daty realizacji: 2009.10.14 - 2012.06.30
Całkowity koszt realizacji projektu: 286 000zł
Od
11.2011 prace finansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki
(wcześniej przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego)
