Integrarea materialelor avansate si nanomaterialelor in aplicatii

inovative prin utilizareainfrastructurii IMNR dezvoltate prin

fonduri structuraleCentrul “HighPTMET”

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 1

Roxana Mioara Piticescu, Radu R.Piticescu, Teodor Velea

Web page: www.imnr.ro

CUPRINSUL PREZENTARII

1.Conceptul realizarii centrului HighPTMET prin fonduri

structurale

2.Integrarea centrului HighPTMet in cadrul IMNR

3. Realizarea centrului HighPTMet

4. Valorificarea centrului HighPTMet

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 2

1.Concept

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 3

Noi materiale si suprafete din materiale neferoase 

cu proprietati predictibile

Stadiul actual

Integrare insuficienta / transfer tehnologic catre industrie slab

Unelte teoretice si de simulare  pentru predictia relatiei structura / proprietati limitata la sisteme simple

Nivelul scazut de cunostiinte legate de procesele la interfata

Dificultati in obtinere acoperiri complexe cu structuri omogene 

Viziune

Performante superioare 

O mai buna integrare a proceselor

Randament ridicat

Controlul calitatii Tehnologii 

ecoeficiente Materiale 

intermetalice si compozite complexe

Metode de calcul predictive

Acoperirea suprafetelor mari

Automatizare, productie economica

Functionalizarea suprafetelor

Caracterizare, calitate

Stabilirea tehnologiilor de obtinere

Otpimizare procese

2010 2020

2. Integrarea centrului HighPTMet in cadrul IMNR

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 4

CLADIRE CENTRU HIGH PTMET (modernizata)

Modul Intensificareaproceselor la presiuni ridicate

( “P” module)• autoclava pentru solubilizarea

continua sub presiune de gaz• Sistem tratare in microunde• Autoclava pentru sinteza nanopulberi• Atucolava pentru sinteza hibrizi• sprav-drier

Modul Intensificareaproceselor la temperaturi ridicate

(“T” module)• Cuptor E-beam (5 tunuri) pentru

topire si depunere aliaje, compusiinter-metalici, ceramic si composite

• Cuptor PVD pentru depunericompusi hibrizi organo-metalici

Laborator caracterizare• Spectrometru ICP-EOS

cu ablatie laser pentruanaliza solide si lichide

• Birouri

NOUL CENTRU PENTRU STUDIUL SI INTENSIFICAREA PROCESELORMETALLURGICE LA PRESIUNI SI TEMPERATURI RIDICATE

Laborator Analize Fizice si ChimiceEchipamente existente integrate in centru:

• DRX Brucker D8 Advance• Analiza termica complexa (TDA-TG Setaram)• Absorbtie Atomica• Laborator microscopie si teste mecanice

Laborator Materiale NanostructurateEchipamente existente integrate in centru:

• Calorimetrie cu scanare diferentiala (DSC)• Spectrometere UV-VIS si FT-IR• Granulometru si Zeta Potential (Malvern ZS90)• Scratch test/AFM/Profilometru (Nanovea)

Proceseintegrate

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 5

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 6

3. Realizarea centrului HighPTMET

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 7

Caracteristici:volum 20L; temp. max.2500C; presiune: max. 30atm

Facilitati:Functionare in regim continuu saudiscontinuuAlimentare / evacuare continuaGaze (oxigen, aer, azot) sub presiunePrelevare probe in timpul procesuluiControl computerizat al parametrilor

(soft SCADA 3.0)

Autoclava continua (TRL5)

Domenii de aplicatie :

Procese de oxido-reducere la temperaturi ridicate in atmosfera oxidativa (ex. oxidareconcentrate sulfuri de metale neferoase in mediu apos acid sau bazic, oxidarea Fe2+ laFe3+ si precipitarea hidrotermala)Solubilizarea metalelor neferoase din subproduse (prafuri volatile,zguri, namol rosu)rezulttae in procesele de extarctieSolubilizarea si recuperarea metalelor deficitare din deseuri electronice

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 8

Caracteristici:volum 5.5L; temp. max.3000C; presine: max. 150 atm

Facilitati:Prelevare probe in cursulprocesuluiControl computerizat si PID siinregistrarea on-line a parametrilorSistem racire controlata

Domenii de aplicatie-sinteza pulberilor nanocristaline cu dopaj controlat:

Pulberi ceramice inalt dopate pentru materiale structurale si cu gradient functional (ex. pe baza de ZrO2)Pulberi nanocristaline dopate pentru aplicatii fotocatalitice (ex. pe baza deTiO2)

Pulberi nanocristaline pentru aplicatii antiseptic/antifungice (ex. Ag-ZnO)Pulberi dopate cu metale tranzitionale sau lantanide pentru aplicatii senzoriale (ex. titanati, zirconotitanati )Pulberi cu structura miez/invelisStudii cinetice si de mecanism in sisteme hidrotermale

Autoclava Berghof (TRL 4-5)

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 9

Caracteristici:volum 1L; temp. max.1800C; presiune: max. 4250 atm

Facilitati:PID controller Multiplicator de presiune cu aercomprimatSistem hidraulic de pompare a apeiin interiorul vasului de lucru

Domenii de aplicare-Sinteza pulberilor hibride nanocristaline:

Pulberi hibride inorganic-organic si inorganic-biologic pentru aplicatii innanomedicina (medicina regenerativa, biosenzori)Pulberi hibride nanocompozite pentru energetica neconventionalaGenerarea de cunostinte privind mecanismul si cinetica interactiunilor in sistemeinorganic-organic(biologic) in solutii la presiuni ridicate si temperaturi controlatePresarea izostatica a pulberior hibride pentru studiul proprietatilor termo-mecanice

Autoclava HP System

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 10

Spray dryer

Caracteristici:Volum max. 2000 ml/h; Debit suspensie 4-32ml/minTemperatura aer: 40-2500C;Debit aer 5-30 c.m./h Presiune aer: 1-3.5 bar

Facilitati:Controller touch screenDuze diferite intre 05. to 2 mm

Filtru particule < 10 μm

Domenii de aplicatie:Uscare rapida a nanopulberilorpentru controlul proprietatilor de curgereMicro-incapsularea nanopulberilor

pentru aplicatii in nanomedicina, cosmetice si farmaceuticeObtinere nanopulberi cu structura

core/shell

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 11

Caracteristici:5 tunuri de capacitate 300

cmc fiecare si ontrol separatmiscare fascicol de electroni X-Y

5 surse separate separatede putere a 10KW (10 KV, 1000MA)

Vid max. 10-8 bariSuprafata de depunere max.

350 x 350 mm (patrat) sau 350 mmdiametru

Sistem rotativ de depunerepe table sau bare cu lungime max.350 mm

Software particularizat sibaza de date pentru evaporareametalelor si aliajelor

Control viteza de depuneresi grosime depunere cu balanta decuart

Depunere simultanamonostrat sau multistrat

Instalatie cu depunere multipla cu flux de electroni-TORR Int. Inc, SUA (TRL 5)

Domenii de aplicatie:

Topirea si depunerea metalelor si aliajelorrefractare: W, Ni, Co, Cr, Al, Y, etc;

Depunerea aliajelor cu entropie ridicataDepunerea aliajelor biocompatibile pe baza

de Ti si aliaje de TiDepunerea compusilor intermetaliciDepunerea de materiale dielectrice (Al2O3,

SiO2, ZrO2, etc.) si compozite

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 12

SISTEM DE DEPUNERE PRIN EVAPORARE

TERMICA IN VID

Caracteristici:

- 5 surse termice de evaporare actionate independent

- Substrat rotativ reglabil de depunere

- Vid primar si secundar pana la 10-8 torr

Facilitati:depunere filme subtiri simultana monostrat sau

multistratcontrol grosime depunere cu balanta de cuart

Domenii de aplicare:

- Depuneri de materiale hibride sau organice pentru aplicatii in

nanomedicina, senzori, biosenzori

- Depuneri de materiale hibride multifunctionale pe substraturi

textile sau flexibile

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 13

Caracteristici:ICP-OES computerizatImage mapping (I-MAP) technology,Domeniu complet de lungime de unde intre 167-785 nmPeste 70 elemente chimice analizateSistem de albatie laser LSX-266 pentru analiza probelor solide siacoperirilorEnergie laser pulsat > 9 mJViteza de repetare 1 – 20 Hz

Facilitati:Sistemul de ablatie laser LSX-266 este proiectat sa asigure analizaprobelor solide de metale, ceramice, plastic, sticla, roci sau matriciprelevaet din mediuAutosampler SPS 3 complet echipatcu control on-line a dilutieiGenerator de vapori pentrudeterminarea Hg, As, Se, Sb, Te, Bi siSn la nivel de ng/l.

Domenii de aplicatie:

Analiza elementelor insotitoare sau toxice in nanobiomateriale, produse farmaceutice, alimenteAnaliza metalelor grele in soluri, apa, deseuriAnaliza elementelor majore si impuritatilor in minereuri, metale, aliaje, polimeri, oxizi, saruriAnaliza chimica a suprafetelor prin ablatie laser

ICP-OESAgilent 725

Ablatie laser

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 14

Rezultate asteptate

1. Cercetare si formare profesionala in domenii multidisciplinare prin acorduri decooperare cu universitati si institute de CD in domeniul TEG MATERIALE AVANSATEprin asigurarea accesului deschis la noua infrastuctura2. Intelegerea corelatiilor fundamentale intre fenomenele la scara nano si micropentru integrarea in procesele de fabricatie a materialelor avansate pe baza demetale neferoase, compozite si hibride3. Formarea de clustere si retele cu parteneri din mediul industrial si academic(participare cluster HighTech Magurele, elaborarea a cel putin 8 proiecte nationale inperioada 2014-2020).4. Participarea in consortii europene si international in cadrul programului ORIZONT2020 si ESF-COST (estimat 14 proiecte internationale in perioada 2014-2020)5. Cresterea atractivitatii IMNR, crearea a 15 noi locuri de munca si mentinerea a celputin 35 locuri de munca in CD6. Promovarea centrului HighPTMET ca centru TRL 5 in strategia de specializareinteligenta ADRBI 2014-2020

4. Valorificarea centrului HighPTMET

Simpozion TGE, Aula Academiei Romane, 15 mai 2014 15

VA MULTUMESC PENTRU ATENTIE