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”.

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”. 

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”

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"

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

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
 
 

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-zNb_xB_yCu_z (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 (B_max, H_c i P_w) w funkcji pierwiastków odpowiedzialnych za krystalizacje (Cu i Nb), a także map parametrów magnetycznych (B_max, H_c i P_w) w funkcji pierwiastków ferromagnetycznych (Fe, Co) w celu maksymalizacji B_max i minimalizacji H_c i P_w. 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

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

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

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

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)₁₃H_sat bez znaczącego spadku wartości adiabatycznej zmiany temperatury (ΔTad) w obecności zewnętrznego pola magnetycznego”

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

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

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

 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

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

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

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)

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

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)