Alkalmazott Anyagtudomány és Nanotechnológia Kiválósági Központ Félidős konferencia június 5-én

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

II. Alkalmazott Anyagtudomány és Nanotechnológia Kiválósági Központ. Tudományos műhelyek:

A projekt legfontosabb célja kapcsolódni az anyagtudományi, anyaginformatikai, nanotechnológiai 1. 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.

Tudományos műhelyek: I. Tudásintenzív anyaggyártás (Dr Roósz András) Tudományos műhelyek:

II. Multifunkcionális anyagok (Dr Gácsi Zoltán) 1.

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:-




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.

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

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

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

Ipar

Laboratórium

Hengerek kenésének biztosítása

Az új Lechner lapos-sugár fúvóka

A 3104 ötvözetek alakíthatóságának növelése a 0,2 -0,35 mm vastagsági tartományban- ALCOA-KÖFÉM Kft Technológiai kísérletek- Meleghengerlés 9-10 szúrással 1 visszamelegítés mellett sikerült 26-ról 4,8 mm

A 3104 ötvözetek alakíthatóságának növelése a 0,2 -0,35 mm vastagsági tartományban- ALCOA-KÖFÉM Kft Szerkezetvizsgálatok: Fény és elektronmikroszkópi szövetvizsgálatok, öntött állapot szél

közép

szekunder dendritág távolság, mikrométer

90 80 5-ös hely

70 60 50 40

1-es hely

30 20 10 0 0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

távolság a felülettől, mm

250,00

300,00

0 0 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4

A 3104 ötvözetek alakíthatóságának növelése a 0,2 -0,35 mm vastagsági tartományban- ALCOA-KÖFÉM Kft Szerkezetvizsgálatok: Röntgendiffrakciós textúra vizsgálatok az alakított és lágyított mintákon

0 0 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4

b) H10K (200)

0 0 0 1 1 1 1 2

. . . . . . . .

0 0 0 1 1 1 1 2

. . . . . . . .

e) H10L (200) 0 0 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4

c) H10K (220)

. . . . . . . .

d) H10L (111)

a) H10K (111)

Lágyítás 1mmnél

0 0 0 1 1 1 1 2

f) H10L (220)

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




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.

Ni3Sn4

SnxCuyNiz Az olvadék állapotú forraszötvözetből eltávolított Ni3Sn4 (nagy) és Snx(Cu,Ni)y (kicsi) intermetallikus tűkristályokról készült SEM felvétel

A forraszötvözetek szövetszerkezetében megjelenő intermetallikus vegyületfázisok

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.

Elektronikai forrasztások ED-XRF vizsgálata Fluoreszcens röntgensugaras analízis • gyors (<300sec) és viszonylag pontos (0,1%) • multi elemes és roncsolás mentes primer röntgensugár • 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

fluoreszcens röntgensugár

elektron

A mérés elméleti háttere

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.

Ón tűkristályok megjelenése mikroelektronikai alkatrészen

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

Saját fejlesztésű berendezés tűkristályok növesztésére

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

Forraszanyag mikroszerkezetében képződött ón tűkristály




A nano-egyensúlyok alapkérdése: Gibbs, vagy Kelvin?

BAY-NANO Nanotechnológiai Kutatóintézet

George Kaptay Hungary, Miskolc BAY-NANO + Uni-Miskolc


(1869) William Thomson (Lord Kelvin) 1824 - 1907

(1878) Josiah Willard Gibbs 1839 - 1903


Kelvin (Gibbs-Thomson) or Gibbs? Kelvin (curvature)

Gibbs (specific surface area)

1 1 GΦ − G = σ Φg ⋅ Vm ,Φ ⋅  +   r1 r2  b Φ

2 ⋅ σ ⋅ Vm r

2r

δ

0

GΦ − GΦb = AS ,Φ ⋅ σ Φs ⋅ VΦ ,m

3 ⋅ σ ⋅ Vm r

(σ in + σ out ) ⋅ Vm

δ


Contradictions in the Kelvin equation 1 1 p = p + σ ⋅  +   r1 r2  o

Laplace (1806):

Gibbs (1878):

GΦ = U Φ + p ⋅ VΦ − T ⋅ S Φ + AS ,Φ ⋅ σ Φs ⋅ VΦ ,m

1 1 GΦ = U Φ + p ⋅ VΦ − T ⋅ SΦ + σ Φs ⋅ VΦ , m ⋅  +   r1 r2  o

Contradicitions: 1. Gibbs (external pressure) – Laplace (inner pressure) 2. The surface term of Gibbs is “forgotten” 3. Laplace follows from Gibbs - why to substitute back? 4. Kelvin does not work for not curved nano-phases (such as thin films, crystals)




Szorbensek fejlesztése 2 KK 4 TM Kémia

A Fe-hidroxid szorbens pórusszerkezete 140

Volume of sorbed nitrogen, cm3 (STP)

120

100

80

60 Fe(OH)3 90 C Fe(OH)3 350C

40

Fe(OH)3 850C

20

0 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

p/p0

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 2

1,8

1,6

Mobilised As, mg/g

1,4

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0 1 M NaOH

1 M KOH

1 M NH4OH

Ca(OH)2 sat. Solvents

1 M Na2CO3

1 M (NH4)2CO3

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 1,2

1

Sorbed ion, mMg-1

0,8

0,6

0,4

0,2

0 Cu(II)-nitrát

Pb(II) nitát

Hg(II)klorid Solutions

Cd(II) klorid

Zn(II)nitrát

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.




Rövidtávú diffúzió által végbemenő folyamatok sejt automata szimulációinak skálázása Készítette: Gyöngyösi Szilvia Dr. Barkóczy Péter

Rövidtávú diffúzió által végbemenő folyamatok sejt automata szimulációinak skálázása 2 Dimenziós sztochasztikus automata

Szemcsedurvulás szimuláció Qhajtóerő = 0

t

d = d 0 + kt 2

2

 Q  k = k0 exp −   RT 

Q1 ln (k ) = k0 − RT

2 Dimenziós sztochasztikus automata Újrakristályosodás szimuláció Qhajtóerő = Qtárolt

t

F = 1 − exp(− Bt n )

2 Dimenziós sztochasztikus automata Újrakristályosodás szimuláció

(a)

(b) (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

Sejt automata skálázása 1 0,9 0,8 0,7 0,6 sejt automata OFHC Cu

F 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 190

200

210

220

230

240

250

260

T, °C

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.

2 Dimenziós sztochasztikus automata Allotróp átalakulás szimuláció skálázása

200 μm

ST34 anyagminőségű acél szövetképe

A sejtautomata által számított szerkezet




Kutatási kompetenciák 1. Klinikai farmakológiai kutatás és képzés 2. Klinikai diagnosztika 3. Rekreáció, humánélettani, foglalkozásegészségügyi 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 0,5

0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2

**

CD 123+ DC % CD 11c+ DC %

0,15 0,1 0,05 0

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

Tudományos műhelyek:

1.

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


1.


1.


1.


1.


1.


1.


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

2 sz KK/projekt

17 db /76 db

69 IF /130 IF

Publikációs lehetőségek: Tudományos műhelyek: Bányászati és Kohászati Lapok, nov különszám, 15-20 cikk (10 oldal)

1.  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.


1.


1.

1.? Mit tart a legnagyobb szakmai értéknek?  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

2.? Mit csinálna másképp?

Tudományos műhelyek:  1M: a külföldi kutatókkal szorosabb kooperáció  2M:egyértelműbb egyéni feladat kijelölés és számonkérés 1.  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

3.? Mi a humánerő oldali legnagyobb eredmény? Tudományos műhelyek:

 1M: a kutatók és a kutatást segítők jobb anyagi 1.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

4.? Mi a projekt tanulsága? Tudományos műhelyek:

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

5.? 3 db javaslat a hátralévő időre?

Tudományos  1M: a tervek és műhelyek: a teljesítések jobb összhangja  2M: aki eddig nem teljesített azzal ne kössünk szerződést-az indikátorok teljesüljenek decemberre- ésszerűbb indikátor 1. 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

6.? mi a projekt gyengesége ?

Tudományos  1M: csak aműhelyek: humán infrastruktúrát fejleszti, dologi kiadásokra nincs forrás  2M: nincs elég fegyelem a vállalások teljesítésében és 1. a határidők tartásában  3M:túl heterogén a projekt

 4M:túl bürokratikus,  5M:szokatlan a rendszeresség, divergens a projekt  6M:üzemelési költség hiánya

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

Tudományos  1M: sokkalműhelyek: kevesebb publikáció készült volna  2M:nem lett volna ennyi publikáció, a fiatalokat nem lehetett volna bevonni ipari kutatásokba 1.  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)

Jószerencsét a további munkához


1.

és köszönöm, hogy meghallgattak!

Alkalmazott Anyagtudomány és Nanotechnológia Kiválósági Központ Félidős konferencia június 5-én

Recommend Documents