Projektová činnosť

Medzinárodné

Novel Ultra-High Temperature Ceramic Matrix Cpmposites for Application in Harsh Aerospace Environments
Novel Ultra-High Temperature Ceramic Matrix Cpmposites for Application in Harsh Aerospace Environments
Program: JRP
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Tatarko Peter, PhD.
Doba trvania: 1.1.2024 – 31.12.2026

Národné

DESICAEX – Vývoj karbidu kremičitého pre extrémne aplikácie
Development of silicon carbide for extreme application
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Hanzel Ondrej, PhD.
Anotácia: Navrhovaný projekt je zameraný na vývoj plne hutnej keramiky na báze karbidu kremičitého bez tradičných oxidových spekacích prísad alebo s prídavkom stopových množstiev kovov (Al, Fe) pri spekacej teplote nižšej ako je teplota (T < 2100°C) potrebná k spekaniu SiC v tuhej fáze. Projekt bude zameraný na dôkladné pochopenie mechanizmov spekania a štúdium toho ako modifikácia práškov karbidu kremičitého a/alebo prídavok malého množstva kovov (Al, Fe) môže ovplyvniť a znížiť teplotu spekania pre prípravu hutnej SiC keramiky. Kvôli zvyšujúcemu sa záujmu a požiadavkám v energetických aplikáciách, vo vesmírnych aplikáciách, pohonných a raketových systémoch je nevyhnutné taktiež charakterizovať vysokoteplotné vlastnosti (tepelná vodivosť, vysokoteplotná pevnosť, oxidačnú a ablačnú odolnosť v kyslíkovo-acetylénovom plameni) pripravenej keramiky na báze SiC. V rámci projektu bude teda študovaná tepelná vodivosť SiC až do teploty 1500°C, vysokoteplotná pevnosť SiC v teplotnom rozsahu 1500°C – 2000°C a odolnosť pripraveného SiC materiálu voči kyslíkovo-acetylénovému plameňu pri teplotách vyšších ako 1700°C. Taktiež bude skúmaný vplyv modifikácie SiC práškov, parametrov spekania a mikroštruktúry na vysokoteplotné vlastnosti SiC keramiky.
Doba trvania: 1.9.2025 – 31.8.2029
GREEN-POT – Zelená energetická inovácia: Entropicky inžinierované perovskitové oxidy pre termoelektrické aplikácie
E3gLSHukn5
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: MSc. Ünsal Hakan, PhD.
Anotácia: Globálne energetické a klimatické krízy si vyžadujú pokročilé materiály, ktoré spĺňajú naliehavú potrebu riešení v oblasti zelenej energie. Termoelektrické materiály, ktoré premieňajú odpadové teplo na elektrickú energiu, sú kľúčové pre zlepšenie energetickej účinnosti bez produkcie skleníkových plynov. Cieľ EÚ dosiahnuť do roku 2050 nulové emisie podčiarkuje význam týchto technológií. Súčasné termoelektrické materiály však čelia výzvam, ako sú vysoké náklady, toxicita a nestabilita pri zvýšených teplotách. Oxidové termoelektrické materiály, ako napríklad SrTiO3, majú výhody v nákladovej efektívnosti a tepelnej stabilite, ale ich účinnosť je nízka. Tento projekt sa zameriava na vytvorenie nových entropicky stabilizovaných perovskitových oxidov na báze SrTiO3 (HEPOs) s výrazne zlepšenými vlastnosťami pre termoelektrické aplikácie, ktoré sú netoxické, tepelne stabilné a nákladovo efektívne. Tieto materiály, ktoré majú minimálne 4 katióny na A-mieste perovskitovej ABO3 štruktúry, a predstavujú prelom v dizajne nových termoelektrických materiálov. Novým aspektom tohto výskumu je skúmanie dopingu Al a Nb na B-mieste perovskitovej ABO3 štruktúry, čo vytvára synergický efekt zavedením dodatočných nosičov náboja a znížením aktivačnej energie bariér pre vodivosť. Tento prístup založený na princípe entropie by mal ďalej zlepšiť elektrickú vodivosť a minimalizovať tepelnú vodivosť, čo povedie k vynikajúcej termoelektrickej účinnosti. Tento projekt posúva hranice vývoja materiálov s vysokou entropiou pre technológie zelenej energie, a prispeje k vývoju novej generácie materiálov pre termoelektrické aplikácie, čím splní kritické energetické požiadavky a podporí globálne úsilie o udržateľnosť.
Doba trvania: 1.9.2025 – 30.8.2029
Keramické kompozitné materiály na báze SiC s vysokou tepelnou vodivosťou
Silicon carbide ceramic composite materials with high thermal conductivity
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Hanzel Ondrej, PhD.
Anotácia: Cieľom projektu je príprava hutného karbidu kremičitého (SiC) bez spekacích prísad a/alebo kompozitov na báze SiC s nízkym obsahom (do 1 hm. %) spekacích prísad (oxidov kovov vzácnych zemín napr. Sc2O3, Gd2O3, Lu2O3, Er2O3), s vysokou tepelnou vodivosťou. Výskum bude zameraný na štúdium vplyvu α-SiC a β-SiC fázy na tepelnú vodivosť karbidu kremičitého bez spekacích prísad a druhý smer výskumu bude zameraný na štúdium vplyvu množstva a typu prídavkov oxidov kovov vzácnych zemín na tepelnú vodivosť SiC kompozitov. Na dosiahnutie cieľov projektu je nevyhnutný výskum zameraný na prípravu hutného SiC alebo kompozitov na báze SiC pri relatívne nižších teplotách spekania (do 2000°C). Tento proces bude zahŕňať štúdium modifikácie SiC prášku alebo kompozitných práškov pomocou vymrazovacieho granulátora, tepelného žíhania granulátu a následnej optimalizácie spekania pripravených granulovaných kompozitných práškov pomocou tzv. elektrickým poľom asistovaných techník spekania (FAST – Field Assisted Sintering Technology).
Doba trvania: 1.1.2025 – 31.12.2028
NEOCAR – Ultra-vysokoteplotné karbidy so zvýšenou oxidačnou odolnosťou
Novel enhanced oxidation-resistant ultra-high temperature carbides
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Tatarko Peter, PhD.
Anotácia: Zlepšenie odolnosti voči oxidácii ultra-vysokoteplotných keramických materiálov (UHTC) má zásadný význam pri uspokojovaní rastúcej potreby aplikácií, ktoré sú používané pri teplotách nad 2000 °C v oxidačných atmosférach, ako sú napr. hypersonické vozidlá a kozmické lode. Nedávno sa vďaka výskumu viackomponentnej keramiky, pozostávajúcej zo štyroch alebo viacerých rôznych katiónov alebo aniónov stabilizovaných konfiguračnou entropiou, otvoril priestor na vývoj nových UHTC práve so zvýšenou odolnosťou voči oxidácii. Na dizajn takýchto materiálov cestou predikcie ich zložitých oxidačných procesov je však nevyhnutné komplexne pochopiť monokarbidy a binárne karbidy prechodných kovov, na ktoré sa zameriava tento projekt, čo v súčasnosti v poznatkoch v danej vednej oblasti chýba. Hlavným cieľom projektu je teda vyvinúť nové UHTC materiály odolné voči oxidácii prostredníctvom systematickej experimentálnej štúdie, v ktorej sa skúmajú vysokoteplotné vlastnosti (odolnosť voči oxidácii/ablácii, odolnosť voči tepelným šokom a ďalšie) a mechanické správanie sa monokarbidov a binárnych žiaruvzdorných karbidov. Následne budú syntetizované karbidy s prídavkom sekundárnej fázy so zabudovaným kremíkom, vo forme SiC a silicidov prechodných kovov, ktoré sú známe ako zlúčeniny tvoriace ochrannú sklovitú fázu, ktoré môžu ďalej zlepšovať odolnosť voči oxidácii novo vyvíjaných UHTC. Okrem pochopenia oxidačného a mechanického správania sa týchto keramických a kompozitných materiálov, bude predikcia vytvorených modelov následne potvrdená a to syntézou vybraných 3-, 4- a 5- komponentných kovových karbidových systémov. Následne budú experimentálne stanovené ich vysokoteplotné a mechanické vlastnosti. Riešenie tohto projektu vytvorí súbor základných poznatkov, ktoré sú nevyhnutné pre návrh nových zložitejších viackomponentných keramických materiálov s výrazne zvýšenou oxidačnou odolnosťou, čo bude významným prínosom pre celú komunitu materiálových vied.
Doba trvania: 1.7.2023 – 30.6.2027
Nová generácia termoelektrických materiálov pre udržateľnú energiu
Next Generation Thermoelectrics for Sustainable Energy
Program: Plán obnovy EÚ
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Tatarko Peter, PhD.
Anotácia: Cieľom projektu je vybudovať nový excelentný výskumný tím s najmodernejšou infraštruktúrou, ktorý výrazne prispeje k vývoju termoelektrických materiálov novej generácie so zlepšenou termoelektrickou účinnosťou. Projekt navrhuje jedinečný a inovatívny prístup tvorby nových oxidov s perovskitovou štruktúrou s cieľom získať nové významné poznatky a pochopiť vplyv dopovania miest A a B v perovskitových ABO3 štruktúrach viacerými prvkami na ich termoelektrické vlastnosti. Okrem toho sa po prvýkrát bude skúmať vplyv neekvimolárneho dopovania viacerými prvkami na termoelektrické vlastnosti oxidov s perovskitovou štruktúrou. Projekt navrhuje novú stratégiu pri výrobe oxidov s peroskvitovou štruktúrou s cieľom ďalšieho zlepšenia termoelektrickej účinnosti, ktorá pozostáva s kombinácie prístupu stabilizácie štruktúr na základe ich entropie s prístupom tvorby nanoštruktúr a tvorby vakancií. Navrhovaná metodika a prístup výrazne prispejú k pokračujúcemu úsiliu dosiahnuť klimaticky neutrálnu Európu do roku 2050.
Doba trvania: 1.4.2024 – 30.6.2026