Gradientné materiály pripravené práškovou metalurgiou z mikro a nano častíc


Začiatok riešenia:02.05.2006
Koniec riešenia:30.04.2009
Program:APVV
Evidenčné číslo projektu:APVV-20-057805
Pozícia ústavu v projekte:Partner
Zodpovedný riešiteľ na ústave:Jaroslav Kováčik
Predmetný projekt riešil problematiku, ktorá v súčasnosti je predmetom záujmu viacerých výskumných pracovísk na celom svete. Gradientné materiály predstavujú materiálové systémy, u ktorých je možné využiť v maximálnej miere pri ich aplikácii materiálové a energetické vstupy, ktoré boli potrebné na ich vyhotovenie.

Cieľom riešenia projektu bola príprava gradientných materiálov práškovou metalurgiou z mikro a nano častíc. V podstate sa jednalo o prípravu gradientných materiálov kompozitného typu, konkrétne gradientných časticových kompozitných materiálov. Ďalšou významnou charakteristikou tohto projektu je, že použité vnesené častice do matrice majú veľkosť pod 1micron. Teda jedná sa o systémy, kde častice môžu mať aj nano rozmer. Ak sa jedná o materiály s nanočasticami, potom aj metódy ich prípravy sú špecifické, aby sa dosiahlo synergické pôsobenie na vlastnosti daného materiálového systému.

V projekte bola riešená  problematika prípravy systému Cu-C, pričom vnesená kompozitná fáza C bola vo forme grafitovej častice, ako povlakovaný grafit meďou a ako nano rúrky CMWNTs (carbon multiwalled  nano tubes).

Izostatickým lisovaním za tepla bol pripravený gradientný materiál Cu-grafit s odstupňovaným gradientnom a vzorka Cu- MWCNTs (ds= 20-50nm). Elektrofrézou boli pripravené nasledovné gradientné systémy: Cu-SiC (ds= 3micron), Cu-alfa Al2O3 (ds= 150nm), Cu-MWCNTs (ds= 20-50nm) a Cu-MWCNTs– SiC. Na uvedených systémoch bola preskúmaná homogénnosť umiestnenia mikro a nano fázy. Na základe nameraných fyzikálných vlastností pre  sytém Cu-C boli  vytvorené modely pomocou teórie perkolácie a zovšeobecnenej metódy  stredného poľa. Na základe týchto modelov je možná predikcia vlastností nielen pre sytém Cu-C, ale aj  podobné systémy ako sú napríklad systém Au-C, Ag-C, všeobecne Metal (alebo  iný elektricky vodivý resp. nevodivý materiál) - C a iné zatiaľ fyzicky nepripravené systémy.

Získané výsledky z riešenia projektu je možné využiť tak v oblasti základného výskumu materiálov, ako aj v oblasti aplikovaného výskumu ako nových materiálov pre aplikáciu v priemyselnej praxi.
Pozri aj štúdiu