Proiect PN 18 13 01 01/ Cercetari aplicative cu laseri, plasma si radiatii destinate dezvoltarii de tehnologii noi si emergente, materiale si dispozitive avansate

Denumirea Programului Nucleu:

Cercetari avansate de laseri - plasma - radiatie - spatiu

Acronim: LAPLAS V
Contractul nr.: 3N/2018
Denumirea obiectivului: "Cercetari avansate folosind laseri, plasma si radiatii destinate domeniilor de specializare inteligenta si de interes public"


Cercetari aplicative cu laseri, plasma si radiatii destinate dezvoltarii de tehnologii noi
si emergente, materiale si dispozitive avansate




Codul proiectului: PN 18 13 01 01
Director de proiect: Dr. TISEANU Ion

1. Obiectivul proiectului:
Obiectivul principal al proiectului consta in cresterea recunoasterii nationale si internationale a capabilitatii Institutului pentru inovare si transfer tehnologic prin extinderea activitatilor CDI existente si abordarea de tematici noi in urmatoarele domenii de specializare inteligenta:

  • OG1. Materiale si tehnologii pentru dezvoltarea de forme de energie noi și regenerabile
  • OG2. Tehnologii noi si emergente, metode si dispozitive/instrumente avansate
  • OG3. Materiale avansate pentru senzori de inalta precizie

In cadrul tematicii generale „OG1: Materiale si tehnologii pentru dezvoltarea de forme de energie noi și regenerabile” sunt vizate urmatoarele obiective specifice:

  • OS 1.1 Efectul incluziunilor gazoase de He in structuri compozite de interes pentru fuziunea nucleara cu continut de W obtinute prin HiPIMS/DCMS
  • OS 1.2 Obtinerea si caracterizarea straturilor de WN utilizand metoda CMSII
  • OS1.3 Realizarea si caracterizarea fotoelectrozilor de SnO2 nanostructurat depusi prin doctor blade in vederea dezvoltarii de tehnologii emergente pentru energie
  • OS 1.4 Structuri fotovoltaice de tip Grätzel ce au drept componentă acoperiri pe bază de TiO2

Aspectele care tin de domeniul „OG2. Tehnologii noi si emergente, metode si dispozitive/instrumente avansate” vor fi abordate in cadrul urmatoarelor directii:

  • OS 2.1 Producerea si functionalizarea materialelor prin tehnologii emergente cu plasma
  • OS 2.2 Tun coaxial cu plasma pulsata pentru propulsie in spatiu
  • OS 2.3 Imprimare 3D de proteze prin depunerea directa cu laserul
  • OS 2.4 Dezvoltarea unui sistem de metrologie industriala prin tomografie de raze X
  • OS 2.5 Laseri cu corp solid cu mai multe fascicule pentru diferite aplicatii industriale

Domeniul „OG3: Materiale avansate pentru senzori de inalta precizie” este reprezentat de studii privind:

  • OS 3.1 Sinteza de straturi subtiri de noi materiale avansate bazate pe perovskiti ecologici BCTZ si BFO dopati cu pamanturi rare (Pr3+, Eu3+, Gd3+ sau Dy3+) si determinarea proprietatilor functionale optice, electrice si fotocatalitice ale acestora
  • OS 3.2 Studii si experimente preliminare pentru dezvoltarea unui model experimental de detector cu fotodioda in avalansa
  • OS 3.3 Nanostructuri obtinute prin metode laser formate prin auto-corelare, cu raspuns optic neliniar.

Principalele teme abordate in proiect au corespondenta in obiectivele stiintifice strategice si directiile de cercetare din Planul de Dezvoltare Institutionala pe perioada 2015-2020. In proiect ne propunem si abordarea unor tematici noi precum: acoperiri dure, pentru functionare in conditii extreme - acoperiri destinate interactiilor cu plasma ultrafierbinte din instalatiile de fuziune; acoperiri destinate opticii care functioneaza in motoarele cu ardere interna, tomografie metrologica, sinteza si procesarea de noi materiale cu proprietati fotocatalitice, senzoriale, celule fotosolare sau materiale pentru ecologizarea mediului. In general, tematicile abordate vor reprezenta directii de cercetare pentru urmatorii ani, urmand ca cercetarea sa fie continuata in cadrul unor proiecte specifice ale planurilor nationale si europene.

2. Rezultate preconizate pentru atingerea obiectivului:
OG1. Materiale si tehnologii pentru dezvoltarea de forme de energie noi și regenerabile

  • OS 1.1 Elucidarea efectului incluziunilor gazoase de He in structuri compozite de interes pentru fuziunea nucleara cu continut de W obtinute prin HiPIMS/DCMS. Evaluarea modificarilor survenite la nivel morfo-structural asupra structurilor iradiate cu laseri de mare putere si efectele acestor modificari aspura mecanismului de retentie-desorbtie a He
  • OS 1.2 Realizarea si caracterizarea fotoelectrozilor de SnO2 nanostructurat depusi prin doctor blade in vederea dezvoltarii de tehnologii emergente pentru energie. Obtinerea celulelor solare de tip DSSC plecand de la fotoelectrod de oxid de staniu (obtinut atat prin ablatia laser cat si din nanoparticule de SnO2) precum si determinarea performantelor acestora;
  • OS 1.3 Structuri fotovoltaice de tip Grätzel ce au drept componentă acoperiri pe bază de TiO2. Identificarea și selecția de noi materiale cu potențial fotovoltaic ridicat. Obținerea de structuri fotovoltaice cu eficiență de conversie îmbunătațită. Obținerea unor structuri fotovoltaice cu durată medie de exploatare superioară celor deja existente.

OG2. Tehnologii noi si emergente, metode si dispozitive/instrumente avansate

  • OS 2.1 Producerea si caracterizarea straturilor de WN obtinute prin metoda CMSII (Pulverizare Magnetron combinata cu Implantarea Ionica).
  • OS 2.2 Tun coaxial cu plasma pulsata pentru propulsie in spatiu. Optimizarea tunului coaxial (thruster-ului) pentru aplicatii spatiale. Studiu comparativ al folosirii diverselor gaze de propulsie (Ar, He, Xe).
  • OS 2.3 Imprimare 3D de proteze prin depunerea directa cu laserul. Proteze cu design-uri variate obtinute prin tehnologia de imprimare LMD Straturi milimetrice/submilimetrice de W. Marcaje laser in relief de logo-uri, litere, imagini/figuri.
  • OS 2.4 Dezvoltarea unui sistem de metrologie industriala prin tomografie de raze X. Elaborarea unei proceduri complete (experimentala si post-procesare) de tomografie computerizata pentru masurari dimensionale de inalta precizie. Validarea sistemului de metrologie prin tomografie prin intercomparare cu metode metrologice conventionale: CMM si/sau scanare laser. Elaborare metodologii de prototipare rapida pe baza modelului tomografic 3D al obiectului; Crearea premiselor autorizarii metrologice a metodelor de masurare coordonate prin tomografie de raze X.
  • OS 2.5 Laseri cu corp solid cu mai multe fascicule pentru diferite aplicatii industriale. Laseri cu mai multe fascicule in regim de generare libera si de comutare a factorului de calitate. Evaluarea posibilitatilor de utilizare in diferite aplicatii: aprinderea amestecurilor de combustibili, laser 'peening'.

OG3. Materiale avansate pentru senzori de inalta precizie

  • OS 3.1 Sinteza de straturi subtiri de noi materiale avansate bazate pe perovskiti ecologici BCTZ si BFO dopati cu pamanturi rare (Pr3+, Eu3+, Gd3+ sau Dy3+) si determinarea proprietatilor functionale optice, electrice si fotocatalitice ale acestora. Se vor obtine filme subtiri cu proprietati predefinite de perovskiti ecologici BCTZ si BFO dopati cu pamanturi rare (Pr3+, Eu3+, Gd3+ sau Dy3+).
  • OS 3.2 Studii si experimente preliminare pentru dezvoltarea unui model experimental de detector cu fotodioda in avalansa. Se va realiza un dispozitiv prototip care sa stea la baza unui produs comercial.
  • OS 3.3 Nanostructuri obtinute prin metode laser formate prin auto-corelare, cu raspuns optic neliniar. Depunere prin PLD de materiale NC de tip NP metalice (Au) in matrice strat subtire oxid (Al2O3).

3. Schema de realizare a proiectului: