Alkalmazott Anyagtudomány és Nanotechnológia Kiválósági...

Alkalmazott Anyagtudomány és Nanotechnológia Kiválósági Központ „Félidős konferencia” 2012. június 5-én Vezető: Dr. Roósz András Helyettes vezető: Dr. Mertinger Valéria Projekt asszisztens: Dr. Voith Katalin

Tudományos műhelyek:

1.

II. Alkalmazott Anyagtudomány és Nanotechnológia Kiválósági Központ.

A projekt legfontosabb célja kapcsolódni az anyagtudományi, anyaginformatikai, nanotechnológiai és nanotoxikológiai kutatásban és fejlesztésében élenjáró nemzetközi trendekhez, alkalmazni a legmodernebb tudományos módszereket, eljárásokat és tapasztalatokat. Fontos törekvés a különleges tulajdonságokkal rendelkező anyagokra vonatkozó tudás bővítése, ismeretlapú, igényre szabott és előre jelezhető jellemzőkkel rendelkező anyagok kutatása.


1.

Tudományos műhelyek: I. Tudásintenzív anyaggyártás (Dr Roósz András) II. Multifunkcionális anyagok (Dr Gácsi Zoltán) III. Nanotechnológia (Dr Kaptay György) IV. Mikro és makro-funkcionalitás integrálása a vegyipari technológiába (Dr Lakatos János) V. Anyaginformatika és képelemzés (Dr Barkóczy Péter) VI. Kísérletes és diagnosztikai élettudományok (Dr Barkai László)

Projekthez kapcsolódó K+F témák

1M: 3 db téma, 79 MFt vállalási összeg

2M: 29 db téma 59 MFt vállalási összeg ( 60 eFt -9,7 MFt)

3M:-

4M: 2 db téma 6 MFt vállalási összeg

5M: 2 db téma 7,6 MFt vállalási összeg

6M:-


1.


A 3104 ötvözetek alakíthatóságának növelése a 0,2 -0,35 mm vastagsági tartományban- ALCOA-KÖFÉM Kft

A kutatás tárgya:

Lámpafoglalat és fénycső zárókupak alapanyag, nagy sebességű, komplex alakítással kerül feldolgozásra.

A kutatás célja:

Az alakíthatóság, mélyíthetőség növelése. Optimális technológia megadása ami biztosítja a végtermékre vonatkozó vevői igényeket és a felszakadásmentes felhasználást.


Részletezett kutatási feladatok:

A jelenlegi összetétel felülvizsgálata Tuskó előmelegítés optimalizálása figyelembe véve a Köfém gyárthatósági határait Meleghengerlési technológia Hideghengerlési technológia Közben és végző hőkezelések Végtermék minősítési kritériumok

Gyártástechnológia:


Technológiai fejlesztések Hengerek kenésének biztosítása

Ipar Laboratórium

Az új Lechner lapos-sugár fúvóka


Technológiai kísérletek- Meleghengerlés

9-10 szúrással 1 visszamelegítés mellett sikerült 26-ról 4,8 mm


Szerkezetvizsgálatok:

Fény és elektronmikroszkópi szövetvizsgálatok, öntött állapot

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00

távolság a felülettől, mm

szek

unde

r den

dritá

g tá

vols

ág, m

ikro

mét

er

1-es hely

5-ös hely

szél

közép


Szerkezetvizsgálatok: Röntgendiffrakciós textúra vizsgálatok az alakított és lágyított mintákon

a) H10K (111)

444332221100

d) H10L (111)

2 .1 .1 .1 .1 .0 .0 .0 .

b) H10K (200)

444332221100

e) H10L (200)

2 .1 .1 .1 .1 .0 .0 .0 .

c) H10K (220)

444332221100

f) H10L (220)

2 .1 .1 .1 .1 .0 .0 .0 .

Lágyítás 1mm-nél

Nyomásos öntés hőtranszport folyamatának megoldása A megszilárdulási és hűlési folyamat szabályozása hűtőrendszerrel


1.


Ólommentes forraszanyagban megjelenő vegyületfázisok képződésének vizsgálata- Robert Bosch Kft. részére készített kutatómunkák

Kutatás célja: Innolot hatalkotós (Sn-Ag-Bi-Sb-Cu-Ni) forraszötvözet alkalmazása során a forraszkádban, illetve magában a szövetszerkezetben megjelenő tűkristályok azonosítása és keletkezésük anyagtudományi alapokon történő magyarázata.

A forraszkádban lévő olvadt forraszanyag hőmérséklet ingadozásának, valamint az olvadék összetétel inhomogenitásának hatására (legfőképp a Ni és Cu elemek dúsulása miatt) már a kádban megjelenhetnek ezek a tűs vegyületfázisok, melyek így megnehezítik, vagy teljes mértékben ellehetetlenítik a forrasztást. A mikro-szerkezetben történő megjelenésük pedig jelentős mértékben rontja a forraszkötés mechanikai tulajdonságait.

Ni3Sn4

A forraszötvözetek szövetszerkezetében megjelenő intermetallikus vegyületfázisok

Az olvadék állapotú forraszötvözetből eltávolított Ni3Sn4 (nagy) és Snx(Cu,Ni)y (kicsi) intermetallikus

tűkristályokról készült SEM felvétel

SnxCuyNiz

Fluoreszcens röntgensugaras analízis • gyors (<300sec) és viszonylag pontos (0,1%) • multi elemes és roncsolás mentes • rétegvastagság mérési módszer

Elektronikai forrasztás: • többalkotós forraszanyagok (mátrix hatás) • kisméretű minták • vékonyrétegek • inhomogén ólommentes kötések

A kutatás tárgya: • méréstechnikai paraméterek • mintavétel • kalibráció • vegyületrétegek (és dúsulások) • statisztikai kiértékelések

A mérés elméleti háttere

primer röntgensugár

fluoreszcens röntgensugár

elektron

Elektronikai forrasztások ED-XRF vizsgálata

Következtetések: 1. A terhelési idő növelésével növekedni fog a képződő tűkristályok

darabszáma és a sűrűség (pl.: 1óra 20000/mm2 ; 4 óra 50000/mm2) 2. A terhelési idő növekedésével nőni fog a képződő tűkristályok

hosszúsága, amíg eléri az 5 mikrométert 3. 0,24 A átfolyó áramerősség hatására a képződő tűkristályok száma és

sűrűsége lecsökken, hosszúsága változatlannak tekinthető 4. Hőkezelés hatására a megvastagodó ón-oxid réteg gátolja a tűkristály

képződését, ezért a keletkező tűkristály darabszám 1/4-1/8-at részére lecsökken

Ón tűkristályok képződése mechanikai feszültség és hőkezelés hatására

Kutatás célja: Mikroelektronikai alkatrészek gyártásakor az egyes forraszkötéseknél alkalmazás során ón tűkristályok képződnek, melyek átszövik az egyes alkatrész egységeket és így rövid zárlatot okozhatnak.

Kutatási munka folyamata: 1. Saját fejlesztésű berendezés készítése ón tűkristályok

növesztése céljából 2. Különböző mechanikai feszültség alkalmazása mellett

tűkristályok növesztése 3. Hőkezelés hatásának vizsgálata a tűkristályok növekedésére

Ón tűkristályok megjelenése mikroelektronikai alkatrészen

Saját fejlesztésű berendezés tűkristályok növesztésére

Forraszanyag mikro-szerkezetében képződött ón

tűkristály


1.


BAY-NANO Nanotechnológiai

Kutatóintézet

A nano-egyensúlyok alapkérdése: Gibbs, vagy Kelvin?

George Kaptay Hungary, Miskolc

BAY-NANO + Uni-Miskolc

BAY-NANO Nanotechnológiai Kutatóintézet

Josiah Willard Gibbs 1839 - 1903

William Thomson (Lord Kelvin) 1824 - 1907

(1869) (1878)


Kelvin (Gibbs-Thomson) or Gibbs?

Gibbs (specific surface area)

msSb VAGG ,, ΦΦΦΦΦ ⋅⋅=− σ

Kelvin (curvature)

+⋅⋅=− ΦΦΦΦ

21,

11rr

VGG mgb σ

2r

rVm⋅⋅σ2

rVm⋅⋅σ3

0δ

δσσ moutin V⋅+ )(


Contradictions in the Kelvin equation

Contradicitions:

1. Gibbs (external pressure) – Laplace (inner pressure)

+⋅+=

21

11rr

pp o σ

msS VASTVpUG ,, ΦΦΦΦΦΦΦ ⋅⋅+⋅−⋅+= σ

+⋅⋅+⋅−⋅+= ΦΦΦΦΦΦ

21,

11rr

VSTVpUG mso σ

2. The surface term of Gibbs is “forgotten”

3. Laplace follows from Gibbs - why to substitute back?

Laplace (1806):

Gibbs (1878):

4. Kelvin does not work for not curved nano-phases (such as thin films, crystals)


1.


Szorbensek fejlesztése

2 KK 4 TM Kémia

A Fe-hidroxid szorbens pórusszerkezete

0

20

40

60

80

100

120

140

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

p/p0

Volu

me

of s

orbe

d ni

trog

en, c

m3 (S

TP)

Fe(OH)3 90 C

Fe(OH)3 350C

Fe(OH)3 850C

A vizek arzén mentesítésére használt in situ előállított vas-oxi-hidroxid szorbens pórusszerkezetét N2 gázadszorpciós módszerrel vizsgálva megállapítható volt, hogy a szorbens jól fejlett mezopórusos szerkezettel rendelkezik. Ez a szerkezet a termikus hatásra igen érzékeny. 350 C-on a fajlagos felülete a felére 206 m2/g ról 140 m2/g míg 850 C-on 0,16 m2/g értékre csökken.

A megkötött arzén visszanyerése

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2M

obili

sed

As,

mg/

g

1 M NaOH 1 M KOH 1 M NH4OH Ca(OH)2 sat. 1 M Na2CO3 1 M (NH4)2CO3Solvents

A szorbens szerkezet megtartásával a megkötött arzén erősen lúgos eluensekkel visszanyerhető. A gyengébb lúgok, lúgos hidrolízist mutató sók az elúció szempontjából nem hatékonyak, ez azért előny mert a sómátrix nem befolyásolja lényegesen az arzén eltávolítást.

A szorpciós helyek elfoglaltsága

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2So

rbed

ion,

mM

g-1

Cu(II)-nitrát Pb(II) nitát Hg(II)klorid Cd(II) klorid Zn(II)nitrátSolutions

Mivel a semleges sók nem mobilizálják a szorbensen megkötött arzént a szorbens nem egymással versengő szorpciós folyamatban képes más toxikus ion eltávolítására így az arzénmentesítéssel párhuzamosan képes az ivóvízben esetlegesen előforduló nehézfémnyomok eltávolítására.


1.


Rövidtávú diffúzió által végbemenő folyamatok sejt automata szimulációinak

skálázása

Készítette: Gyöngyösi Szilvia Dr. Barkóczy Péter

2 Dimenziós sztochasztikus automata

−=

RTQkk exp0

t

Szemcsedurvulás szimuláció Qhajtóerő = 0

ktdd += 20

2 ( )TR

Qkk 1ln 0 −=

Rövidtávú diffúzió által végbemenő folyamatok sejt automata szimulációinak skálázása


Újrakristályosodás szimuláció Qhajtóerő = Qtárolt

t )exp(1 nBtF −−=


(a) 80a™szerkezet Forrás: B. Tian, C. Lind, E. Schafler, O. Paris, Materials Science and EngineeringA 367 (2004) 198 - 204,

(b) Dinamikus újrakrostályosodáa szimulációja. Szimuláció által számított szerkezet

Újrakristályosodás szimuláció

(a)

(b)

Sejt automata skálázása

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

190 200 210 220 230 240 250 260

T, °C

Fsejt automataOFHC Cu

Csíraképződés aktiválási energia: 60 kj/sejt Csíranövekedési aktiválási energia: 20 kJ/sejt 1 lépés = 0,3 másodperc 90%-ban hengerelt OFHC Cu újrakristályosítása DSC-ben 10 K/min sebességgel.


ST34 anyagminőségű acél szövetképe

A sejtautomata által számított szerkezet

Allotróp átalakulás szimuláció skálázása

200 μm


1.


Kutatási kompetenciák

1.Klinikai farmakológiai kutatás és képzés 2.Klinikai diagnosztika 3.Rekreáció, humánélettani, foglalkozás-

egészségügyi kutatások 4.Nanobiotechnológia, regeneratív medicina

Installált nanotoxiológiai vizsgáló-eljárások

• Méret (DLS) • Zéta potenciál • Hőmérséklet függő stabilitás (DLS) • pH • Fehérvérsejt aktiváció (áramlási sejtanalízis – FACS)

– Bazofil (allergia) – Dendritikus sejtek (immunrendszer fontos elemei)

• Komplementrendszer (immunrendszer egyes fehérjéi) - immunkémia – SC5b-C9

• Véralvadási rendszer

Méret-meghatározás (DLS) nehézsége nanoanyagok esetén – hidrodinamikus radius

Spherikus vs. fibrilláris (liposzóma – CNT). Utóbbi esetében a DLS nem megfelelő

Bazofil sejtek (allergiáért felelős) aktivációja nanoanyagok jelenétében

1. Lipid alapú ‹ polimer (PAA) ‹ CNT (a “soft” alapú kevésbé aktivál, mint a “hard”)

2. A CNT felszíni módosítás, funkcionalizálás (OH vs. COOH) jelentősen módosítja biológiai hatást.

Immunválasz lefolyása szempontjából fontos dendritikus sejtek aktiválódása

nanoanyagok hatására

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

CD 123+ DC %

CD 11c+ DC %

A negatív kontrollhoz képest minden vizsgált nanoanyag szignifikánsan aktiválja a dendritikus sejteket

**


1. A 2.sz. KK tudományos műhelyeinek indikátor teljesítése 2012 május végén:


1.

IF-os publikációk

Szerzők publikáció száma IF

Dr. Kaptay György és társai 10 db 26,94

Dr. Szebeni János és társai 3 db 26,943

Dr. Bárány Sándor és társa 1 db 8,66

Dr. Sycheva Anna és társai 1 db 2,234

Dr. Barkai László és Dr Fodor Bertalan 1 db 2,171

Dr. Mizser Tomolya Kinga és társai 1 db 2,138

17 db /76 db 69 IF /130 IF 2 sz KK/projekt


1.

Publikációs lehetőségek: Bányászati és Kohászati Lapok, nov különszám, 15-20 cikk (10 oldal) Anyagmérnöki tudományok, Kari kiadvány ( lektorált folyóirat) MTMT-ben, március vége, magyar, angol nyelvű, 10-15 oldal, Egészségtudományi Közlemények (lektorált folyóirat) létrehozása Materials Science Forum, különkiadás, szeptember 30 kézirat, nov 30 lektorálás-javítás, január, megjelenés,


1.

1M: a konferenciákon igazolódott, hogy a kutatások aktuálisak

2M: tíz új szakmai kapcsolat a járműipar területéről

3M: a ME kutatóegyetemmé akar válni (IF cikkek)

4M: nőtt a kutatási intenzitás

5M: kutatótímek alakultak sok fiatal hallgatóval

6M: alapkutatási lehetőségek lerakása az Egészségügyi Karon

1.? Mit tart a legnagyobb szakmai értéknek?


1.

2.? Mit csinálna másképp?

1M: a külföldi kutatókkal szorosabb kooperáció

2M:egyértelműbb egyéni feladat kijelölés és számonkérés

3M: kevesebb cikk vállalás, de az IF-os

4M: kisebb adminisztráció, témák aprózódásának kerülése, konzorciális felállás, ipari témaszerzési kényszer megszüntetése

5M: szigorúbb indikátor teljesítés ellenőrzése, nagyobb hangsúly a munkacsoportok életben tartására

6M: adminisztratív koordináció


1.

3.? Mi a humánerő oldali legnagyobb eredmény?

1M: a kutatók és a kutatást segítők jobb anyagi megbecsülése, utódok kinevelése

2M:fiatal, tudományos minősítésű kutatói gárda

3M: fiatal hallgatók, kollégák pénzügyi motiválása

4M: javított az oktatói fizetések gyalázatos helyzetén

5M: fiatal hallgatókat, kutatókat volt mód honorálni

6M: 7 fő munkatárs alkalmazása


1.

4.? Mi a projekt tanulsága?

1M: a meglevő humán erőforrással ha hegyeket nem is de dombokat lehet megmozdítani ha megfelelően motiváljuk

2M: tehetséges motivált fiatalok+szenior kutatók+ infrastruktúra = komoly kutatómunka

3M: a pénz motivál az IF-os cikkek írásában

4M:a tímekben való dolgozást és vezetését fejleszteni kell

5M: akit eddig nem lehetett az elvárt munkára rávenni azt ezután sem lehet

6M:rendkívüli összetettség, számonkérhetőség


1.

5.? 3 db javaslat a hátralévő időre?

1M: a tervek és a teljesítések jobb összhangja

2M: aki eddig nem teljesített azzal ne kössünk szerződést-az indikátorok teljesüljenek decemberre- ésszerűbb indikátor nyomonkövetés

3M:annak fizessünk aki teljesít

4M:kereteket lehessen átcsoportosítani-helyi publikálási lehetőségek

5M: reális indikátorokat vállaljunk- legyen annak teljesítésére egy stratégia-ezt kérjük számon

6M:kifizetések felgyorsítása-munkaszerződések a projekt végéig-változás jelentések felgyorsítása


1.

6.? mi a projekt gyengesége ?

1M: csak a humán infrastruktúrát fejleszti, dologi kiadásokra nincs forrás

2M: nincs elég fegyelem a vállalások teljesítésében és a határidők tartásában

3M:túl heterogén a projekt

4M:túl bürokratikus,

5M:szokatlan a rendszeresség, divergens a projekt

6M:üzemelési költség hiánya


1.

7.? Mi az ami a projekt nélkül nem történt volna meg?

1M: sokkal kevesebb publikáció készült volna

2M:nem lett volna ennyi publikáció, a fiatalokat nem lehetett volna bevonni ipari kutatásokba

3M: a kutatói minőség + a Miskolci Egyetem érdeke (=kutatóegyetemmé válás) és az IF-os folyóiratokban való publikálás közötti kapcsolat pozitív előjellel való emlegetése pozícióban lévő emberektől is.

4M:nem lett volna ennyi kutatási idő, publikáció, konferencia részvétel

5M: új anyaginformatikai témák

6M: a fejlesztések (humán + infrastruktúrális)


1.

Jószerencsét a további munkához

és

köszönöm, hogy meghallgattak!

Alkalmazott Anyagtudomány és Nanotechnológia Kiválósági...

Documents

Transcript of Alkalmazott Anyagtudomány és Nanotechnológia Kiválósági...