Temat projektu: Opracowanie nowoczesnego łącznika implantu stomatologicznego wykonanego z technicznie czystego tytanu pokrytego powłoką antybakteryjną

Konkurs: LIDER XIII, Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

Projekt badawczy nr: LIDER13/0175/2022

Kierownik projektu: dr inż. Łukasz Maj

Powłoki antybakteryjne wytwarzane na powierzchni biomateriałów zyskały duże znaczenie w medycynie z uwagi na konieczność ochrony elementów umieszczanych w ciele ludzkim przed kolonizacją bakterii powodujących tworzenie stanów zapalnych w obszarze otaczających tkanek. Wyprodukowanie takich powłok jest szczególnie pożądane w przypadku trójczęściowych systemów implantologicznych wykorzystywanych w stomatologii i protetyce. Należy podkreślić, iż łącznik nadbudowy implantu jest miejscem wyjątkowo narażonym na adhezję komórek bakteryjnych. Dlatego, powłoki zostaną wytworzone metodą utleniania mikro-łukowego na powierzchni nowego typu łącznika wykonanego z technicznie czystego tytanu poddanego obróbce plastycznej za pomocą wyciskania hydrostatycznego. Materiał podłoża prezentuje silną anizotropię mikrostrukturę, co wpływa na mikrostrukturę i własności tribologiczne wytworzonych powłok, co zostało udowodnione w ramach badań wstępnych. Dlatego, wykorzystanie zaawansowanych metod skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej wsparte badaniami własności tribologicznych, takich jak adhezja czy odporność na ścieranie wytworzonych powłok pozwoli na zoptymalizowanie parametrów procesu utleniania mikro-łukowego celem uzyskania materiału spełniającego wymagania stawiane tego rodzaju materiałom. Badania in vitro adhezji komórek bakteryjnych oraz kinetyki uwalniania jonów pozwolą na wyselekcjonowanie powłok o odpowiedniej zawartości pierwiastków przeciwdrobnoustrojowych. Jako produkt końcowy zostanie zaprojektowany i wytworzony prototyp łącznika stomatologicznego wykonanego z technicznie czystego tytanu poddanego wyciskaniu hydrostatycznemu pokrytego powłoką o działaniu antybakteryjnym wytworzoną metodą utleniania mikro-łukowego. Opracowanie takiego elementu stanowić będzie znaczny rozwój w dziedzinie implantologii stomatologicznej i protetyki pozwalając na ograniczenie szkodliwego wpływu bakterii na stan jamy ustnej i poprawę komfortu życia pacjentów.

Temat projektu: Otrzymywanie i charakterystyka nowych materiałów do perowskitowych ogniw słonecznych

Konkurs: OPUS 15

Projekt badawczy nr 2018/31/B/ST8/03294

Kierownik projektu: dr hab. Marek Lipiński

Projekt realizowany przez Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego Polskiej Akademii Nauk i Uniwersytet Śląski w Katowicach , Wydział Nauk Ścisłych i Technicznych, działających w ramach konsorcjum naukowego.

Projekt poświęcony jest opracowaniu nowych materiałów z przeznaczeniem do wykorzystania w perowskitowych ogniwach słonecznych. Ogniwa tego rodzaju należą do najnowszej technologii, która przed kilkoma laty dokonała przełomu w fotowoltaice czyli w dziedzinie zajmującej się konwersją energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną.
Prace w ramach projektu skoncentrowane były na opracowaniu halogenkowych perowskitów i materiałów transportujących dziury (HTM) oraz metod wytwarzania struktur ogniw o najwyższej sprawności i stabilności.
Najważniejszym rezultatem było opracowanie technologii planarnych ogniw perowskitowych, w których użyto perowskitu FAPbI3 i perowskitu o strukturze dwuwymiarowej 2D
z wykorzystaniem OAI (jodku oktyloamoniowego). Średnia sprawność ogniw wynosi 20% z rekordową sprawnością 22%. Wyniki przedstawiono w publikacji: [1].
Drugim ważnym osiągnięciem było opracowanie ogniw w oparciu o perowskit nieorganiczny CsPbBr3. Uzyskane wyniki stały się bazą dla uzyskania projektu pt. Semitransparentne kolorowe ogniwa słoneczne oparte na nieorganicznych materiałach halogenkowych o wysokiej stabilności w ramach konkursu TANGO V (Nr. TANGO-V-C/0014/2021).

[1]. Sylvester Sahayaraj, Zbigniew Starowicz, Marcin Ziółek, Robert Socha, Łukasz Major, Anna Góral, Katarzyna Gawlińska-Nęcek, Marcin Palewicz, Andrzej Sikora, Tomasz Piasecki, Teodor Gotszalk and Marek Lipiński, Synergistic Effect of Precursor and Interface Engineering Enables High Efficiencies in FAPbI3 Perovskite Solar Cells, Materials, 16(15), 2023, 5656. https://doi.org/10.3390/ma16155352

Temat projektu: Wpływ granic międzyfazowych na umocnienie wielo-warstwowych nano-kompozytów metalicznych

Konkurs: OPUS

Projekt badawczy nr 2021/41/B/ST5/04283

Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Henryk Zdzisław Paul

Zaproponowana zostanie szczegółowa analiza trzech grup zagadnień. (i) Wyjaśnienie natury, tzw. "interfejsów 3D". (ii) Wyjaśnienie mechanizmu kontrolującego powstawanie bliźniaków odkształcenia w pobliżu granic międzyfazowych. (iii) Wyjaśnienie mechanizmów zarodkowania (makro-/mikro-) pasm ścinania, poszerzenia i propagacji pasm poprzez nanowarstwy oraz wpływu grubości "interfejsów 3D" na ten proces.

Temat projektu: Semitransparentne kolorowe ogniwa słoneczne oparte na nieorganicznych materiałach halogenkowych o wysokiej stabilności

Konkurs: TANGO V

Projekt badawczy nr TANGO-V-C/0014/2021

Kierownik projektu: dr inż. Zbigniew Starowicz

Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu Tango V

Niniejszy projekt plasuje się w dziedzinie fotowoltaiki. Mając na uwadze rosnące ceny energii, ale także koszty powierzchni do posadowienia systemów PV oraz relacje profili generacji i konsumpcji elektryczności, głównym obszarem interwencji projektu są rozwiązania dotyczące nurtu BIPV (Building Integrated Photovoltaics). Wymagania stawiane elementom fotowoltaicznym w tych zastosowaniach to, poza efektywną generacją energii, również częściowa transparencja oraz walory estetyczne. Stąd opracowywane struktury będą odznaczać się kolorami: żółtym, pomarańczowym oraz czerwonym. Kluczowa funkcjonalność produktu zapewniona zostanie poprzez zastosowanie specjalnie zaprojektowanych, wysokowydajnych materiałów perowskitowych i transparentnych elektrod. W ramach współpracy trzech konsorcjantów, w ramach ośmiozadaniowego projektu opracowana zostanie technologia nieorganicznych materiałów o wysokiej stabilności i składzie chemicznym gwarantującym wspomnianą funkcjonalność i wysoką estetykę produktu. Ponadto rozwijane będą także materiały selektywnego transportu ładunków oraz metody zabezpieczeń enkapsulacji. Efektem podjętych prac będzie opracowanie technologii urządzeń fotowoltaicznych dedykowanych do zastosowań w elewacjach budynków, przyczyniając się do energetycznego wykorzystania architektury/infrastruktury miejskiej oraz innych zabudowań, co wpisuje się w strategię budownictwa zeroenergetycznego. Przedsięwzięcie bazuje na wynikach projektu 2018/31/B/ST8/03294 pn. „Otrzymywanie i charakterystyka nowych materiałów do perowskitowych ogniw słonecznych", który potwierdził możliwość kształtowania barwy perowskitów moderując skład chemiczny oraz potencjał do osiągania stabilnych ogniw.