Nové Technologie – výzkumné centrum v západočeském regionu
Základní údaje o NTC Organizační začlenění: vysokoškolský ústav Západočeské univerzity
Projekty ČR: 22 mil. Projekty EU: 1,2 mil. Vlastní zdroje: 10 mil. Pracovníků: 48 přepočtených NTC produkuje téměř 1% vědeckého výzkumu ze všech VŠ v ČR NTC patří mezi 5 vysokoškolských ústavů s nejrozšířenější spoluprací s průmyslovými subjekty (na bázi RIVu)
Klasické kompetence (od založení centra v roce 2000) Počítačové simulace a měření materiálových charakteristik
Klasické kompetence (od založení centra v roce 2000) Počítačové simulace: ŠKODA Auto
Analýza vlivu vody na brzdový systém kola
Rozložení teploty v chladiči
Tepelné skvrny při brždění ve vysokých rychlostech
Klasické kompetence (od založení centra v roce 2000) Termomechanika technologických procesů - nové pohledy na materiál, nové experimentální techniky Měření teplot a teplotních polí
Mechanická měření Měření tepelných a mechanických vlastností materiálů
Počítačové modelování termomechanických procesů
Řízení a optimalizace termomechanických procesů Dokumentace a prezentace tepelných procesů
Klasické kompetence (od založení centra v roce 2000) Termomechanika technologických procesů (příklady konkrétních problému pro průmysl) OPTIMALIZACE TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ KLIKOVÝCH HŘÍDELÍ
OPTIMALIZACE OHŘEVU PŘI DIFERENCIÁLNÍM TEPELNÉM ZPRACOVÁNÍ VÁLCŮ
Nové směry (od roku 2005) LASEROVÉ TECHNOLOGIE
Laserové technologie
Laserové technologie využívající výkonných laserů představují v celosvětovém měřítku aktuální technické řešení nastupujících nových technologií s aplikacemi v řadě průmyslových odvětví -
laserové značení, popisování, ... laserové obrábění, řezání, vrtání, navařování, ... laserové tepelné zpracování, povlakování, ... hybridní laserové obrábění, svařování, ...
Nové směry (od roku 2005) Laserové technologie Cílem je v ČR vybudovat výzkumné centrum laserových technologií podobné existujícím centrům v zemích EU. Bude zajišťovat: - komplexní výzkum laserových technologických procesů a metod vytváření nových materiálů, - znalostní základnu pro průmyslové aplikace různých laserových technologií, - podporu zavádění nových laserových technologií do českého průmyslu, - propagaci a podporu výuky laserových technologií v ČR, - zapojení do aktivit evropských center a sítí laserových technologií a aplikací.
2008: Vysoce výkonný laser ISL-4000L – 4 kW povlakování, modifikace povrchů, svařování, řezání, pájení, odstraňování nátěrů
Nové směry (od roku 2005) Materiály pro fotovoltaiku, aneb „od železa ke křemíku“
Vývoj fotovoltaických článků druhé generace
Nové směry (od roku 2005) Laboratoř depozice tenkých vrstev
Systém SAMCO PD 220NA PECVD • Depozice oxidů křemíku (SiOx) • Depozice nitridů křemíku (SixNy) • Depozice oxidů křemíku s dusíkem (SiOxNy) • Depozice hydrogenizovaného Si (a-Si:H) • Plně automatický provoz
BOC Edwards TF600 – aparatura na naprašování a odpařování elektronovým svazkem • Depozice tenkých vrstev techologií PVD • RF naprašování – do 600 W • DC naprašování – do 1,5 kW • Odpařování elektronovým svazkem • Automatické řízení procesu • Suchý vakuový systém • Hraniční tlak: 4,35 x 10-7 mbar • Pracovní plyny : Argon, dusík, kyslík
Doutnavý výboj – depozice tenkých vrstev
Nové směry (od roku 2005) Laboratoř rentgenové difraktometrie (XRD) Možnosti XRD : • Kvalitativní a kvantitativní fázová analýza • Kvalitativní a kvantitativní texturní analýza • Anlýza zbytkových napětí • Mikrostruktura (mikrodeformace, velikost krystalitů) 400 α−Fe
1922 3.1
(110)
Intensity (cps)
300
200 γ−Fe
γ−Fe
(111)
100
(200)
0 46
48
50
52
54
56
2ϑ (degrees)
58
60
62
64
Nové směry (od roku 2005) Práš Práškový áškový RTG difraktometr
Pohled do přístroje
Záznam jednozrného materiálu – prášek ZnO (101)
70000
ZnO powder
60000
(112) (200)
20000 10000
(201)
(102)
30000
(103)
(110)
(100)
40000
(002)
Kvalitativní a kvantitativní fázová analýza Analýza zbytkových napětí Texturní analýza Analýza změn krystalické struktury Vysokoteplotní fázové transformace Ultra-rychlý sběr dat sdetektorem PIXcel
50000
Intensity (counts)
Aplikace:
0 30
35
40
45
50
55
2ϑ (degrees)
60
65
70
Nové směry (od roku 2005) Vlnově disperzní RTG fluorescenční spektrometr • Kvalitativní a kvantitativní prvková analýza • Analýza pevných a práškových materiálů (minerály, keramika, kovy, skla, polymery…) • Rychlá a snadná příprava vzorků • Prvky od Be do U ve všech druzích vzorků • Typické detekční limity (LLD): ~ 1 to 10 ppm • Analýza kovů a syntrovaných prášků
Nové směry (od roku 2005) Laboratoř Laboratoř řádkovací dkovací elektronové elektronové mikroskopie
Řešení problémů usazování pevných částic v katalyzátoru vozidla během provozu
Agregát nanodiamantů Zvětšení 100x
Zvětšení 200x
Analýza prvků
Nové směry (od roku 2005) Optická spektrometrie
• UV / VIS Spektrofotometr - spektrání rozsah 190 – 1100 nm - měření transmitance, obsorbnce a reflektance v závislosti na vlnové délce
• Příslušenství
• Spektrometr FTIR - max / min rozsah měření 7800 – 350 cm –1 - měření transmitance, obsorbnce a reflektance v závislosti na vlnočetu
• Příslušenství - nástavec absolutní reflektance (určení - nástavec pro zrcadlovou reflektanci (pro povrchovou absolutní reflektance reflektujících vrstev) analýzu) - nástavec s proměnným úhlem reflektance - nástavec „Smart SAGA“ (pro analýzu tenkých vrstev na (určení indexu lomu pevných látek) - integrační sféra (pro měření transmitance a reflektujících substrátech, kontaktní úhel 80 stupňů, citlivost měření vrstev tenkých 0,1 nm) difuzní reflektance)
Další vývoj (od roku 2008) Technologie polymerních kompozitů Nové kompozitní materiály pro: • Vysoce mechanicky namáhané konstrukce • Materiály pro chemicky agresivní prostředí • Materiály s vysokou teplotní odolností • Materiály s implementovanými senzory • Materiály s definovanými mechanickými parametry
Další vývoj (od roku 2008) Technologie polymerních kompozitů PULTRUZE: Technologie kontinuálního vysokotlakého tažení Upínač tažné formy Tažné reciprokační upínače Celkový pohled na pultruder
Další vývoj (od roku 2008) Termická analýza Měření mechanických, termických a termomechanických vlastností materiálů, kompletní sada přístrojů TMA, TGA, DMA, DSC
NTC v roce 2009 Materiály pro fotovoltaiku n ik a a h c e m Termo Termická analýza Lasero vé tech nologie
PRŮMYSLOVÉ APLIKACE
Počítačové simulace
Strukturální fondy EU: VaVpI Hodnota přístrojového vybavení: 436 mil. Kč Nové přístrojové vybavení
Start-Up granty: 109 mil. Kč Celkem: 609 mil. Kč.
Pracovníci: 77 NTC disponuje potřebnou infrastrukturou
CENTEM – Centrum nových technologií a materiálů Morfologie a povrchové textury materiálů
Materiály pro fotovoltaiku, fotoniku a mikrosystémovou techniku n ik a a h c e m Termo
Polyme r
ní kom pozity Pokročilé polymerní materiály é k c i r t k e l e o Piez onenty komp
Lasero v
Počítačové simulace
Termická analýza é techn
ologie
Piezoelektrické komponenty Chytré (smart) materiály • Snímače, aktuátory • Aplikace přímo do konstrukce • Kontrola stavu, ovládání konstrukce, tlumení vibrací • Adaptivní konstrukce, inteligentní konstrukce • Diagnostika provozu, predikce poruchy, odhad životnosti
PC
Model
senzory
senzory
aktuátory
PC
Pokročilé polymerní materiály Materiály na bázi polymerních struktur Nanokompozitní polymerních hydrogely Pravidelné struktury monodisperzních nanočástic polymerních hydrogelů – fotonické krystaly Polymerní membrány s heterogenitami na nanoúrovni
Pokročilé polymerní materiály Vodíkové palivové články s polymerní elektrolytickou membránou Ballard (Canada) Automotive Výkon 75 –150 kW Siemens SOFC Cogeneration Plant, El. výkon 125 kW Tepelný výkon 100 kW
Vývoj autobusu s palivovými články, včetně první vodíkové čerpací stanice.
Morfologie a povrchové textury materiálů Mikro-nano technologie, rentgenový mikro-nano-tomograf • Pěnové polymery (izolace, tlumení) • Laboratoře na čipu pro diagnostiku nemocí a životního prostředí • Textura porézních materiálů, studium osteoporézy, porézní keramika pro lékařské aplikace, farmaceutické aplikace
Vývoj katalyzátorů
Průmysloví partneři TRIUMPH
BOREALIS
Helmholtzův institut
BOMBARDIER TRANSPORTATION
AP RACING
ECOCAT
ČESKÁ VODÍKOVÁ TECHNOLOGICKÁ PLATFORMA
AIR PRODUCTS ČESKÁ TECHNOLOGICKÁ PLATFORMA STROJÍRENSTV MEGA SAMSUNG ŠKODA AUTO
CompoTech ENSAS ČESKÉ LUPKOVÉ ZÁVODY KOVOMOTE Rokycany DAIMLER BP BRŮNA UNITED HYDROGEN KOMPOZIT ÚJV HP PELZER PILSEN LINTECH STEEL E-THERM LUKR INGENEERING LINDE GAS PLZEŇSKÝ PRAZDROJ Group ŠKODA ELECTRIC VW Hála WoodSWA ŠKODA MACHINE TOOL BRISK
SOLARTEC OSTAX TAAWIN ŠMERALTRIMILL
Evropská technologická platforma PHOTONICS21 Evropská síť laserových technologií a aplikací EULASNET
Děkuji za pozornost M. Holeček
[email protected]
