Shema de realizare a proiectului 18 13 01 01 - Etapa I


Faza nr. 1

Responsabil: Dr. C. Viespe

Termen de predare: 15.04.2018

Titlu: "Realizarea şi caracterizarea fotoelectrozilor de SnO2 nanostructurat depuşi prin doctor blade în vederea dezvoltării de tehnologii emergente pentru energie"

Rezumat: Faza îşi propune depunerea prin metoda doctor blade şi caracterizarea filmelor de SnO2 în vederea dezvoltării de tehnologii emergente pentru energie. Obţinerea filmelor de SnO2 cu satisfacerea cerinţelor unor fotoelectrozi în celulele solare cu colorant. Din investigarea filmelor, compoziţie, morfologie, optic, grosime, porozitate, vom optimiza astfel încât să fie compatibile cu fotoelectrozii dintr-o celulă solară de tip DSSC.
A fost realizat obiectivul fazei şi anume: depunerea, caracterizarea filmelor de oxid de staniu plecând de la nanoparticule de oxid de staniu prin metoda doctor blade; în final ca şi rezultate livrabile ale fazei au fost asamblate şi măsurate celule solare sensibilizate cu colorant atât folosind fotoelectrozi depuşi prin metoda doctor blade cât şi prin ablaţie laser la două lungimi de undă în ultraviolet şi vizibil. Din imaginile de microscopie electronică s-a obţinut că dimensiunea particulelor a fost între câţiva zeci de nm şi câţiva microni. În ce priveşte grosimea filmelor depuse prin metoda doctor blade, a crescut cu creşterea numărului de straturi, de la 1,12 la 1,85 µm. Cea mai bună transmisie a fost obţinută pentru filmele depuse cu un singur strat de SnO2. Au fost realizate trei tipuri de celule solare: doctor blade, ablaţie laser/355 nm şi 532 nm şi s-a dovedit faptul că oxidul de staniu este un material semiconductor ce poate fi folosit ca fotoelectrod într-o celulă solară de tip DSSC. Putem spune că răspunsul celulei depinde de mai mulţi factori precum: grosimea stratului, porozitatea filmului, întrucât aceasta are legatură directă cu cantitatea de colorant absorbită şi implicit cu randamentul celulei. Pe de altă parte, în cazul filmelor depuse prin ablaţie se poate spune în plus că răspunsul celulei depinde şi de presiunea de oxigen din camera în care au fost depuse filmele. Cel mai bun răspuns al celulelor în cazul filmelor depuse prin metoda doctor blade a fost în cazul în care fotoelectrodul a fost depus în două straturi.
În cazul filmelor depuse prin ablaţie laser atât la 355 nm cât şi la 532 nm, cel mai bun răspuns al celulelor a fost în cazul filmelor depuse la presiunea oxigenului de 450 mTorr. Acest lucru se explică prin faptul că la presiune mică, filmul este mult mai compact şi nu poate absorbi eficient colorantul, iar în cealaltă situaţie la presiune mare (900 mTorr) filmul este foarte poros şi particulele nu mai sunt aşa bine interconectate între ele. În concluzie, dioxidul de staniu s-a dovedit a fi un material ce poate fi folosit în dezvoltarea de tehnologii emergente pentru energie.

Faza nr. 2

Responsabil: Dr. S. Simion

Termen de predare: 15.04.2018

Titlu: "Studii şi experimente preliminare pentru dezvoltarea unui model experimental de detector cu fotodiodă în avalanşă"

Rezumat: Studiul realizat în această etapă a proiectului și-a atins obiectivul realizând punctual următorii indicatori:
- A realizat o aprofundare a domeniului detectorilor cu fotodiodă cu avalanșă permițând crearea unei imagini clare a dificultăților de dezvoltare de astfel de dispozitive;
- A identificat limitele tehnologice, direcțiile de dezvoltare și nevoile actuale pentru acest tip de foto-detectori;
- A permis stabilirea în detaliu a următoarelor activități în cadrul proiectului.
Legat de obiectivul general al proiecului (acela de realizare a unui model experimental de senzor cu fotodiodă cu avalanșă), studiul a identificat necesitatea realizării unei platforme care să permită caracterizarea senzorilor comerciali, măsurarea și compararea parametrilor fotodiodelor cu avalanșă produse de diverși producători (First Sensor, Excelitas Technologies, Hamamatsu, Laser Components, etc.). Aceeași platformă va putea fi folosită apoi la dezvoltarea propriu-zisă a modelului experimental pentru senzor cu fotodiodă cu avalanșă.

Faza nr. 3

Responsabil: Dr. E. Grigore

Termen de predare: 15.06.2018

Titlu: "Obţinerea şi caracterizarea straturilor de WN utilizând metoda CMSII"

Rezumat: În actuala etapă au fost derulate cercetări privind studiul sintezei şi analizei proprietătilor straturilor din sistemul W-N. Straturile au fost depuse prin metoda CMSII (Combined Magnetron Sputtering and Ion Implantation - Pulverizare magnetron combinată cu implantarea ionică). Analiza straturilor obţinute s-a făcut în scopul stabilirii corelaţiilor între structura-compoziţie şi proprietăţi. Studiul s-a focalizat pe stabilirea corelaţiilor care există între compoziţia chimică (procentul de azot) şi proprietăţile mecanice ale straturilor. Cercetările au evidenţiat faptul că pentru straturile obţinute microduritatea creşte odată cu conţinutul de azot atingând o valoare de 2229 HV0.05 pentru un conţinut de azot de 2.5 at.%. Aceeaşi evoluţie în funcţie de conţinutul de azot a fost observată şi în ceea ce priveşte coeficientul de frecare al straturilor, în schimb uzura specifică a înregistrat valoarea minimă la un conţinut de azot de 1.25 at.%.

Faza nr. 4

Responsabil: Dr. C. Ticos

Termen de predare: 15.06.2018

Titlu: "Tun coaxial cu plasmă pulsată pentru propulsie în spaţiu"

Rezumat: În această fază explorăm experimental potenţialul unui tun coaxial cu plasmă (plasma coaxial gun) cu geometrie cilindrică de a fi folosit în propulsia spaţială. Tunul este alcătuit din 2 electrozi din tungsten (lungime ~10 cm, diametrul exterior ~3 cm) alimentat de o baterie de condensatori încărcaţi la maximum 2 kV. Tunul coaxial funcţionează în regim pulsat cu durata pulsurilor de plasmă de ~400 microsecunde, la un curent de vârf pe puls de 13 kA. Plasma de argon expulzată la o viteză de ~3 km/s are o densitate de ~1021 particule/m3 măsurată cu o sondă triplă. Forţa jetului de plasmă (în Newtoni) este măsurată prin devierea unui pendul balistic poziţionat la gura tunului şi depinde de tensiunea de operare precum şi de presiunea gazului: de la ~1 N până la ~45 N. Comparat cu alte sisteme de propulsie electrică tunul coaxial cu plasmă dezvoltă forţe mult superioare, de ordinul a 1N şi până la 100 N faţă de un propulsor de tip Hall (Hall thruster) utilizat pe sateliţi care produce doar câţiva mN. Tunul coaxial cu plasmă este intens studiat pe plan internaţional şi este propus pentru utilizarea în viitoarele misiuni spaţiale interplanetare.

Faza nr. 5

Responsabil: Dr. A Popescu

Termen de predare: 15.06.2018

Titlu: "Imprimare 3D de proteze prin depunerea directă cu laserul"

Rezumat: Prezentăm un studiu de realizare de proteze metalice din Ti gr. 5 pentru tibie, prin metoda de imprimare 3D "Depunere Laser prin Topire". Această tehnică utilizează o pulbere metalică drept precursor, care este suflată printr-o duză într-un spot laser care o topeşte. Duza şi spotul laser sunt deplasate concomitent de un braţ robotic, trasându-se astfel linii de material depus. Prin repetarea traseelor, se poate crea o formă 3D. Implanturile şi protezele ortopedice sunt dispozitive care se pretează excelent pentru imprimare 3D, pentru că necesită personalizare în funcţie de dimensiunile fracturilor, iar producţia în serie nu poate acoperi gama largă de nevoi ale pacienţilor. În această expunere vom discuta paşii tehnologici pentru creşterea rezoluţiei de imprimare şi producerea implanturilor, precum şi rezultatele testelor fizico-chimice pe materialul depus prin imprimare LMD.