LMN-Proiecte internationale finalizate - IMNR

Proiecte internationale finalizate
1. Titlu: Filme Subtiri Hibride Nanostructurate pentru Biosenzori
Acronim: -
Proiect nr. 26 in cadrul Protocolului Programului de Cercetari Comune si Tehnologie, dintre Grecia si
Romania pentru anii 2006-2007
Autoritate contractanta: -
Perioada de desfasurare: 2006 - 2007
Parteneri:
INASCO, Grecia
INCDMNR-IMNR, Romania
Scurta prezentare/rezultate proiect
Metodele hidrotermale au fost propuse pentru prima data
pentru a produce noi nanomateriale hibride anorganicorganic.
Plecand de la aceste nanostructuri se pot obtine
filme subtiri cu aplicatii ca biosenzori non-invazivi.
Masurarea proprietatilor dielectrice este utilizata pentru
caracterizarea proprietatilor functionale ale senzorului. In
acest proiect unele masuratori electrice au fost realizate la
INASCO-Grecia, pe o serie de probe sintetizate si caracterizate chimic si structural la IMNR. Rezultatele
sunt incurajatoare pentru integrarea noilor materiale si metode cu tehnologiile din microelectronica.
Pagina WEB:

2. Titlu: Fabricarea la microscala a componentelor pentru materiale cu gradient
Acronim: Micromaking
Proiect: Contract PC5 G1RD-CT2000-00195
Autoritate contractanta: -
Perioada de desfasurare: 2002 - 2004
Coordonator: Prof. Paolo Matteazzi, Consorzio Interuniversitario per lo Svillupo dei Sistemi a
Grande Interfase CSGI, Treviso, Italia.
Parteneri: INCDMNR-IMNR, Romania (Responsabil proiect IMNR - Dr. Robert Piticescu)
Scurta prezentare/rezultate proiect
Pe scurt, obiectivul general al proiectului este punerea la punct a prototipului unei masini capabile sa
asigure performante legate de aspectele prezentate in continuare. Proiectul este astfel structurat incat
acest obiectiv sa fie indeplinit prin realizarea Obiectivelor Stiintifice, Obiectivelor Tehnologice si in final
Realizarilor Tehnice. Orientate pe trei directii diferite, principalele obiective ale proiectului sunt
urmatoarele.
Obiectivele stiintifice ale cercetarii: 1) realizarea de materiale pulverulente nanostructurate a caror
dimensiune de particular este in scala micronica; 2) conceperea unui cap laser/pulbere capabil de o
rezolutie spatiala mai buna de 50 μm; 3) realizarea unui sistem de monitorizare on-line capabil sa
controleze integral in timp real, variabilele procesului (temperatura si controlul inaltimii); 4) fabricarea la
microscala a materialelor cu o rezolutie a gradientului in intervalul 10-50 µm.
Obiectivele tehnologice ale cercetarii: 1) masina de microfabicare pentru producerea materialelor cu
gradient si fabricarea componentelor, cu o productivitate de ordinul a 0,1 g/s; 2) componente
microfabricate complet densificate din materiale cu gradient si diferite functii, care sunt caracterizate de
tolerante mai mici de 10 µm, destinate obtinerii de produse masive cu volume de ordinul sutelor de mm 3 ;
Realizari tehnice: 1) scule aschietoare
microfabricate (varful sculei va fi microfabricat)
pentru industria aeronautica, scule cu rezistenta la
uzura si perioada de viata imbunatatite; 2)
microfabricarea insertiilor pentru scule (tipic de
ordinul catorva sute de mm 3 ) pentru injectarea
C
B
Data: Data1_C
materialelor plastice, scula fiind caracterizata de
Model: ExpDec1
100
Chi^2/DoF = 5.14336
R^2 = 0.9815
rezistenta la uzura, conductivitate termica si
y0 101.51189 ±4.13052
90
A1 -48.4828 ±3.82209
t1 53.23022 ±10.25033
FAC 48/32/20
80
canale de racire; 3) stabilirea conditiilor de microfabricare pentru sinterizarea cu
70
laser a pulberilor pe baza de nanofaze. Progresul in tehnologia laser, precizia
60
marita si energia focalizata ridicata au contribuit la dezvoltarea tehnologiilor noi
50
de fabricatie a materialelor cu gradient. Principalul rol al Laboratorului de
0 20 40 60 80 100 120
time, min
Materiale Nanostructurate din IMNR a fost contributia la intelegerea rolului
caracteristicilor initiale ale pulberilor, reactiilor de topire si solidificare, evolutiei microstructurale,
comportarii la contractie si porozitatii materialului final asupra proprietatilor mecanice ale materialelor cu
gradient pentru aplicatii structurale. Rezultatele obtinute au aratat ca principiile generale deduse din teoria
sinterizarii si din date experimentale au fost confirmate. Straturi continue sinterizate pe baza de doua
tipuri de pulberi (Fe60-Cu 40 si pulberi compozite 48% Fe-20% Cu-32% Al2O3) au fost depuse cu
succes si sinterizate cu ajutorul sistemului laser de microfabricare pe substraturi de otel inox cu precizia
de ordinul 50 µm necesara pentru aplicatiile finale.
Pagina WEB:
relative density, %

3. Titlu: Dezvoltarea de compozite metalo-ceramice noi, ieftine, sub forma compacta si ca materiale de
acoperire pe baza de pulberi metalice acoperite cu ceramica
Acronim: CRAFT METMICOATED
Proiect PC 5 CRAFT METMICOATED G5ST-CT-2002-50358 ()
Autoritate contractanta: -
Perioada de desfasurare: 2003-2005
Coordonator: SINTERLOY SpA, Castelamonte, Italia
Parteneri: INCDMNR-IMNR, Romania (Responsabil proiect IMNR - Dr.Roxana M. Piticescu)
Scurta prezentare/rezultate proiect
Principalul obiectiv al cercetarii a fost dezvoltarea unor pulberi metalice noi,
acoperite cu ceramica, printr-un procedeu chimic
bland inovativ, versatil si ieftin. Aceste pulberi cu
distributie si compozitie controlata a
componentelor metalice si ceramice ar trebui
utilizate la fabricarea compozitelor compacte si a
materialelor de acoperire cu o coroziune ridicata,
uzura si alte proprietati specifice aplicatiilor avansate. Acest lucru va ajuta
numeroase IMM-uri din tarile membre UE si tarile asociate implicate in
producerea orizontala a dispozitivelor si componentelor in vederea cresterii eficientei si profitului si
supravietuirii in economia de piata mondiala. Rezultatele au aratat ca pulberile METMICOATED pot fi
implementate in fabricarea unor produse inovative precum bilele si inelele de etansare cu rezistenta
marita la coroziune si abraziune, substraturi pentru microelectronica, materiale magnetice pentru senzori
si biomateriale pentru implanturi cu biocompatibilitate imbunatatita.
Obiectivele Grupului de Materiale Nanostructurate din IMNR in cadrul
acestui proiect au fost dezvoltarea rutelor de fabricatie curate si ieftine pentru
pulberi compozite metalo-ceramice, elaborarea metodelor de fabricare a
compozitelor sub forma compacta si ca materiale de acoperire prin utilizarea
de tehnologii ieftine de formare, obtinerea dispersiei micro-uniforme de
particule de ceramica ranforsante si studiul metodelor de crestere a
proprietatilor anticorozive si antiabrazive a materialelor pe baza de pulberi
metalice. Formarea legaturilor chimice puternice intre faza ceramica si cea
metalica in timpul sinterizarii si procesarii pulberii, imbunatateste simtitor aderenta invelisului ceramic la
miezul metalic, ceea ce conduce la cresterea proprietatilor mecanice a materialelor sinterizate si respectiv
depuse in plasma.
Un model cinetic care descrie penetrarea Fe in particulele de alumina a fost propus pentru a prezice
evolutia stratului de spinel.
C1 C3 C5 C10
Imagine SEM a materialelor compozite sinterizate vs. procentul masic de alumina
(C1- Me:Al 2 O 3 =1; C3- Me:Al 2 O 3 =3; C5- Me:Al 2 O 3 =5; C10- Me:Al 2 O 3 =10)
Pagina WEB: -

4. Titlu: Nanomateriale pe baza zirconie pentru aplicatii care utilizeaza proprietatile electrochimice si
mecanice
Acronim: -
Proiect NATO Stiinta pentru Pace SfP 97405
Autoritate contractanta: -
Perioada de desfasurare: 2000 - 2004
Coordonator: CNRS/PROMES Font-Romeu Franta (Director de proiect: Dr. Claude Monty)
Parteneri: - INCDMNR-IMNR, Romania (responsabil stiintific Dr. Robert Piticescu);
- Institutul Jozef Stefan, Ljubljana, Slovenia;
- Intreprinderea de Produse Electronice si Electrotehnice IPEE SA Curtea de Arges, Romania;
- Microelectronica SA Bucuresti, Romania.
Scurta prezentare/rezultate proiect
Principalul obiectiv stiintific al proiectului a constat in dezvoltarea noilor metode de obtinere a
materialelor nanostructurate pe baza de zirconie si zirconie stabilizata cu ytrie cu proprietati
electrochimice si mecanice controlate pentru senzori de oxigen si senzori de presiune.
Cele mai importante rezultate obtinute au fost:
‣ Modelarea si optimizarea sintezei hidrotermale pentru obtinerea nanopulberilor YSZ plecand de la
complecsi solubili de Zr (IV);
‣ Elaborarea procesului de evaporare – condensare pentru obtinerea nanofazelor YSZ in cuptorul
solar, stabilirea corelatiei dintre compozitiile initiala si finala a pulberilor YSZ;
‣ Stabilirea corelatiilor matematice dintre parametrii procesului si proprietatile produsului si obtinerea
de pulberi de referinta pe baza de zirconie cu dimensiunea medie de cristalit de 4 la 20 nm, acestea
fiind obtinute prin proceduri hidrotermale;
‣ Sinteza nanopulberilor de zirconie dopate cu diferite procente de alumina, folosind topirea
pulberilor in cuptorul solar, racirea rapida si macinare in moara cu bile;
‣ Dezvoltarea procedeului de turnare in benzi in vederea obtinerii de membrane de zirconie;
‣ Investigarea conductivitatii ionice a materialelor de referinta pe baza de YSZ si YTZP;
‣ Elaborarea unui model teoretic pe baza noii abordari “brick-layer” care permite predictia
conductivitatii ionice a nanomaterialelor pe baza de zirconie vs. dimensiune de graunte.
Aplicatii
‣ Proiectarea arhitecturii senzorului de oxigen;
‣ Proiectarea senzorului de presiune;
‣ Studii privind compatibilitatea dintre diferitele tipuri de filme groase rezistoare cu substrat de
zirconie pentru senzori mecanici de presiune. Potentialul nanomaterialelor YTZP rezulta din
caracteristicile mecanice superioare. Acestea au fost folosite si pentru obtinerea unor senzori de
presiune cu senzitivitati de 2 ori mai mari decat senzorii actuali de presiune, pe baza de alumina.
In acelasi timp, noile perspective de obtinere a nanomaterialelor bazate pe cunoastere si tehnologiile
emergente pentru un domeniu mai larg de aplicatii, au fost deschise prin optimizarea tehnologiei de
turnare in benzi, procesarii filmelor subtiri orientate, densificarii nanopulberilor fara cresterea grauntilor.
Din punct de vedere stiintific, cercetarea a condus la intelegerea mai buna a corelatiilor complexe dintre
nanostructura si compozitia materialului dar si a dependentei proprietatilor de dimensiunile de graunti, in
special a conductivitatii ionice. In paralel, proiectul a contribuit la dezvoltarea unor noi tehnologii de
preparare a filmelor groase de zirconie.
D'=f(T,t)
50
45
40
35
30
D' [%]
25
20
15
10
13h
5
TEM al nanopulberilor
YTZP sintetizate
hidrotermal
11h
9h
t [h]
7h
5h
1000
1100
1200
1300
T [°C]
Modelarea procesului de
sinterizare
1400
0
SEM al materialelor pe
baza de YTZP
Pagina WEB: -

5. Titlu: Cercetarea si Dezvoltarea ceramicelor pe baza de titanat de bariu pentru elemente termice cu
consum energetic scazut
Acronim: PHARE TTQM
Proiect: PHARE 1135 Transfer Tehnologic si Managementul Calitatii
Autoritate contractanta: -
Perioada de desfasurare: Ianuarie – Noiembrie 2000
Parteneri:
INCDMNR-IMNR, Romania (Director de proiect Dr. Roxana M. Piticescu),
CSIC-ICMAB Barcelona, Spania,
Intreprinderea de Produse Electronice si Electrotehnice IPEE SA Curtea de Arges, Romania
Scurta prezentare/rezultate proiect
Pulberile submicronice de titanat de bariu dopat au fost preparate prin metode
chimice blande, bazate pe procese hidrotermale. Au fost dezvoltate metode
standardizate pentru prelucrarea pulberilor sub forma de materiale ceramice
sinterizate. Au fost testate si caracterizate proprietatile semiconductoare ale
materialelor cu aplicatii in industrie. Modelarea matematica a proceselor de
sinteza a fost utilizata pentru optimizarea compozitiei si microstructurii pulberilor.
Pagina WEB: -

PARTICIPAREA IN RETELE INTERNATIONALE
1. Retea tematica G5RT-CT-2001-05024 FP5 “POLAR ELECTROCERAMICS”
Coordonator: FERROPERM A.S. Danemarca
Participanti: peste 40 de institute si intreprinderi din Europa
Perioada de desfasurare: 2002-2007
Rezultate: corelarea activitatilor de sinteza prin procese chimice in solutii a materialelor piezoceramice
cu cerintele utilizatorilor. Schimb de experienta (participarea la staii scurte de specializare la Univ.
Aveiro-Portugalia si Jozef Stefan Institut Ljublijana, Slovenia). Participarea la conferintele anuale
“Piezocermaics for end-users” organizate de retea.
2. Participarea in actiuni COST
- COST D 30 “High Pressure Tunning of Chemicals and Biochemicals Processes”
Perioada: 2003-2007
Dr. Roxana M. Piticescu si Dr. Radu R. Piticescu au fost membrii in Comitetul de Management
Au fost realizate schimburi de experienta si au fost prezentate lucrari originale la workshopurile anuale
organizate. Au avut loc mai multe misiuni scurte de trainng ale tinerilor din INCDMNR (M.L.Popescu la
UNIPRESS Varsovia si Centre Resource Hautes Pressions-Universitatea din Bordeaux, Janusz Fidelus si
Krystof Bienkowski de la UNIPRESS Varsovia la INCDMNR).
- COST 525 “Advanced Electroceramics: Grain boundary engineering”
Perioada: 2004-2007
Dr. Roxana M. Piticescu a fost membru in Comitetul de Management.
Au avut loc schimburi de exeprienta si participarea la intalnirile comitetului de managment si conferintele
organizate de retea.
3. Modelarea si verificarea proprietatilor electrochimice si electronice ale nanomaterialelor
multifun ctionale
Acronim: FUN NANOS
Contract: 10300MW (EGIDE-ECONET)
Perioada: 2005-2006
Coordonator: CNRS/PROMES Font Romeu, France
Parteneri:
- Institutul National de CD pentru Metale Neferoase si Rare
- Centrul de Fizica Presiunilor Ridicate Varsovia al Academiei Poloneze de Stiinte (UNIPRESS)
- Institutul de Fizica Solidului al Universitatii din Riga, Letonia
Scurta prezentare/rezultate proiect
Schimb de experienta in domeniul sintezei prin procese hidrotermale (INCDMNR) si supercritice
(UNIPRESS) a nanomaterialelor ceramice si elaborarea unor metodologii pentru caracterizarea
nanomaterialelor pentru aplicatii in electroliti solizi (CNRS/PROMES) si filme semiconductoare cu
proprietati de fotoluminscenta (ISSP Riga).

Au fost organizate 4 workshopuri la fiecare partener si stagii scurte de specializare ale tinerilor
cercetatori.
Reteaua a pus bazele workshopului international anual FUN NANOS (www.imnr.ro/avanmat/manifestari)