Zrównoważony proces hydrotermalnej syntezy nanomateriałów. Wielkoskalowa (na skalę przemysłową) ekologiczna i ekonomicznie korzystna synteza nanocząstek i nanostruktur. Rozwój metod wytwarzania nanomateriałów zdecydowanie stymuluje rozwój produkcji. Szczególnie jeżeli chodzi o produkcję ekologiczną, zrównoważoną i o obniżenie kosztów produkcji, a także o wytwarzanie materiałów wysokiej jakości.

 

 

Proponowana metoda ciągłej syntezy hydrotermalnej jest technologią, która jest przygotowana, aby znaleźć zastosowanie w przemysłowej produkcji nanomateriałow. Jest ona wynikiem m.in. ostatnich znaczących postępów w dziedzinie projektowana reaktorów. Badania pokazują, że możliwa jest produkcja na przemysłową skalę rzędu 100 ton rocznie.

Akademicka karda naukowa o międzynarodowej sławie z zakresu modelowania reaktorów, kinetyki i metrologii rozwinie wiedzę „know how” potrzebną do zwiększenia skali produkcji z laboratoryjnej na przemysłową. Wybrani partnerzy posiadający doświadczenie w analizie cyklu życia produktu ocenią wpływ technologii oraz wytwarzanych nanomateriałów na środowisko. Zbadane zostaną też korzyści w aspekcie recyklingu, jakie płyną z użycia wody jako rozpuszczalnika do produkcji wysokiej jakości, zdyspergowanych cząstek.
W celu podkreślenia przemysłowej aplikacji metody zostaną przeanalizowane cztery kluczowe zagadnienia w kontakcie z partnerami przemysłowymi. Będą to następujące obszary produkcji: drukowana elektronika SOVY, powłoki powierzchniowe CRF, PPG i SOVY, ochrona zdrowia i medycyna ENDOR i CERA, polimery hybrydowe i inne materiały z ITAP, TopGaN i REPSOL.]
Wartość dodaną projektu stanowić będzie wiedza o zidentyfikowanych materiałach, które obecnie są trudne lub niemożliwe do uzyskania, a w przyszłości mogą mieć kluczowe znaczenie.
Konsorcjum przyświeca zasada, że każdy jego podmiot (każde jego ogniwo) jest zaangażowany w rozwój tej technologii. Rezultatem tego projektu będą nie tylko bezpośrednie wyniki, ale także stymulowanie rozwoju rynku nanomateriałów (wywołanie popytu).

 

Zadania IHPP UNIPRESS + TOPGAN

Podmioty będą koncentrowały się na produkcji specjalnych, wyszukanych mieszanin nanomateriałów o określonej wielkości cząstek. Przedmiotem wspólnych badań będzie nanokrystaliczna transparentna ceramika do zastosowania na elementy emitujące w LED-ach, a także innych urządzeniach optoelektronicznych np. scyntylatorach.
Transparentna ceramika jest obecnie wykorzystywana tylko jako scyntylatory. Przykładowo dostępne są pojedyncze kryształy YAG:Ce (z ang. Yttrium Aluminum Garnet), czyli syntetycznego granatu itrowo - glinowy o wzorze Y3Al5O12 domieszkowanego cerem. Wydaje się jednak, że nie będą one spełniały kryterium cenowego. W 2007 roku Philips prezentował dla białych LED-ów ceramiczne płytki fosforyzujące w celu poprawy wycinania (sortowania) kolorów poprzez kontrolę grubości warstwy materiału. Rozwiązanie tych problemów jest pilnie potrzebne w aspekcie pokonania zarówno przeszkód technicznych, jak i ekonomicznych. Obecna technika wymaga stosowania ekstremalnie wysokich ciśnień, nawet do 8 GPa, gdyż nanocząstki YAG są produkowane przy użyciu zmodyfikowanej metody zol-żel, która wymaga kalcynacji w temperaturze powyżej 1000 oC. Tak wysoka temperatura powoduje spiekanie nanocząstek i formowanie przez nie twardych agregatów, a przez to wzrasta wymagane ciśnienie spiekania do wartości wyższych niż, 6 GPa.

Produkcja ceramiki wysokiej jakości wykorzystująca technologię HIP jest ekonomicznie opłacalnym procesem, pod warunkiem użycia niskiej temperatury spiekania dla uzyskania „gęstość na zielono” około 60% i przy równomiernym rozkładzie porów.

IWC PAN UNIPRESS oraz Uniwersytet w Nottingham wspólnie pokazały, jak produkcja ceramiki i domieszkowanych materiałów może być użyta w celu zwiększenia kontroli widm emisyjnych. Wykroczenie poza stan techniki wymaga wytworzenia materiału będącego mieszanką cząstek o dwóch różnych wielkościach. Większe cząstki o wielkości 100nm będą otoczone mniejszymi cząstkami o wielkości 10nm. Mniejsze cząstki wypełnią luki w przestrzeni pomiędzy większymi cząstkami tak, aby podczas kompresji mogła być utworzona bardziej zagęszczona struktura. Technika przygotowania Nano-zielonego ciała będzie możliwa przez mieszanie nanocząstek o średnicy 100 nm i 20 nm -30 średnicy tak, aby pory między większymi cząstkami były wypełniona mniejszymi.

Technologia HPLTS z nano-YAG otworzy nowe perspektywy dla nieorganicznych materiałów optycznych. Będą mogły być wykonane świecące LEDy z "kolorem na żądanie". Będzie to możliwe do osiągnięcia poprzez mieszanie proszków przed spiekaniem i domieszkowanie do wysokiego poziomu różnymi jonami ziem rzadkich.
Także wysoka intensywność emisji światła z jednostki objętości będzie możliwa do uzyskania. Nanocząstki na etapie syntezy mogą być domieszkowane do wysokich poziomów jonami optycznie czynnymi. Wysoki poziom domieszkowania pozwoli na uzyskanie wysokiej jasności emitowanego światła z jednostki objętości lub umożliwi zmniejszenie rozmiaru elementów przy stałej intensywności luminescencji.

Przesunięcie intensywność emisji pomiędzy różnymi przejściami elektronowymi jest rezultatem zmiany struktury fononów w nanoceramice w porównaniu do konwencjonalnych materiałów ceramicznych.
Demonstracja korzyści w tej dziedzinie będzie mieć znaczenie dla innych obszarów zastosowań, gdzie będzie wymagane tworzenie materiałów do produkcji mieszanek w różnych przedziałach wielkości cząstek (np. katalizatory - większe struktury wsparcia z mniejszych aktywnych faz) lub wielofunkcyjnych powłok powierzchniowych.

Link do strony projektu - http://www.shyman.eu/