Miniatura 2. Wyniki konkursu – lista nr 12
Uprzejmie informujemy, że do grona laureatów konkursu Miniatura 2 organizowanego przez Narodowe Centrum Nauki dołączył p. dr inż. Piotr Czaja z Instytutu Techniki
Projekt został zakwalifikowany do finansowania z listy nr 12
Tytuł projektu: Opracowanie innowacyjnej technologii otrzymywania polikrystalicznego tytanianu bizmutowo-potasowego K0.5BiO3 o wysokiej gęstości.
Rodzaj działania naukowego: badania wstępne.
Przyznane środki: 40 040 złotych
Kilka zdań o projekcie dr inż. Piotr Czaji:
Mając na uwadze wytyczne Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2011/65/UE z dnia 8 czerwca 2011 roku w sprawie ograniczenia stosowania niektórych niebezpiecznych substancji (m.in. Pb, Cd, Hg, Cr6+) w sprzęcie elektrycznym i elektronicznym, zostanie opracowana innowacyjna technologia otrzymywania polikrystalicznego tytanianu bizmutowo-potasowego K0.5Bi0.5TiO3 (KBT). Do tej pory materiał KBT był bardzo rzadko badany, a co się z tym wiąże również w niewielkim stopniu publikowany w literaturze przedmiotu, gdyż problemy natury technologicznej tj. niska gęstość otrzymywanych próbek (poniżej 80% gęstości teoretycznej) skutecznie utrudniały lub wręcz uniemożliwiały przeprowadzenie badań jego właściwości m.in. elektrycznych. Dlatego istotnym aspektem proponowanego projektu jest opracowanie powtarzalnej technologii otrzymywania tego bezołowiowego materiału
o wysokiej gęstości (powyżej 90% gęstości teoretycznej). Stąd też zostaną przeprowadzone dalsze próby technologiczne mające na celu określenie wpływu dwóch podstawowych parametrów technologicznych determinujących proces spiekania:
- czas spiekania (przy stałej temperaturze zmianie ulegać będzie czas spiekania swobodnego próbek);
- temperatura spiekania (przy stałym czasie spiekania zmianie ulegać będzie temperatura spiekania swobodnego próbek).
Bezołowiowy związek KBT o strukturze perowskitu będzie otrzymywany z wykorzystaniem m.in. takich metod jak: spiekanie swobodne oraz sol-gel. Następnie zostanie on poddany szczegółowym badaniom: wyznaczeniu gęstości pozornej metodą Archimedesa, obrazowaniu mikrostruktury z wykorzystaniem wysokorozdzielczej skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oraz EDS, dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), mechanicznym (m.in. moduł Younga
i Kirchoffa), dielektrycznym, impedancyjnym, ferroelektrycznym, piroelektrycznym, dylatometrycznym oraz kalorymetrycznym (DSC/TG), spektroskopii ramanowskiej oraz IR (w dalekiej i średniej podczerwieni). Opracowanie powtarzalnej innowacyjnej technologii bazowego bezołowiowego materiału tytanianu bizmutowo-potasowego K0.5Bi0.5TiO3 o strukturze perowskitu umożliwi określenie wpływu szeregu czynników determinujących proces wytwarzania i pozwoli na poznanie zależności pomiędzy poszczególnymi etapami technologicznymi a otrzymaniem materiału w tym o wysokiej gęstości i wysokiej jednorodności oraz o założonych właściwościach m.in. ferroelektrycznych i relaksorowych co jest podstawą przeprowadzenia wymienionych badań podstawowych. Wykonane w ramach niniejszego projektu prace, w przyszłości ułatwią opracowanie technologii tytanianu bizmutowo-potasowego K0.5Bi0.5TiO3 domieszkowanego różnego rodzaju pierwiastkami. Pozwoli to również na opracowywanie technologii otrzymywania roztworów stałych na bazie KBT, co ma kluczowe znaczenie w syntezie materiałów będących alternatywą dla związków zawierających w swoim składzie m.in. toksyczny ołów. Badania materiałów będących celem niniejszego projektu posłużą do opracowania zależności: technologia wytwarzania-mikrostruktura/struktura-właściwości ważnej dla kwestii poznawczej, a w kolejnym kroku aplikacyjnej.