În cadrul Laboratorului MATERIALE AVANSATE ȘI NANOSTRUCTURATE sunt abordate atât direcţii de cercetare ştiinţifică (caracter fundamental) cât şi direcţii de cercetare tehnologică şi tehnică (caracter aplicativ).
Obiectivul strategic specific al acestui laborator este dezvoltarea materialelor avansate și nanostructurate cu valoare adăugată ridicată, pe bază de metale neferoase, pentru aplicații medicale, în energie și în condiții extreme de lucru.
Obiectivele ştiinţifice presupun concentrarea asupra următoarelor tipuri principale de activități:
Sinteza şi fabricarea eficientă a materialelor avansate și nanostructurate prin metode prietenoase cu mediul, integrarea inteligentă a proceselor noi şi existente, pentru a asigura transferul eficient de cunoștințe către inovarea industrială;
Produse fundamental noi care să asigure soluții sustenabile în domeniul medicinei, energiei şi condițiilor extreme de lucru;
Cunoștințe științifice avansate privind impactul potențial al materialelor avansate și nanostructurate asupra sănătăţii sau mediului, şi identificarea instrumentelor necesare evaluării riscului pe întreaga durată de viață;
Dezvoltarea capacității de a măsura/caracteriza proprietățile materialelor avansate și nanostructurate pe bază de metale neferoase şi modelarea predictivă a proceselor de fabricare a acestora, care să permită introducerea lor rapidă pe piață.
Laboratorul are o experiență îndelungată în domeniul elaborării aliajelor speciale prin metode convenționale și neconvenționale. Aria principală de expertiză a grupului de cercetători se bazează pe obținerea metalelor și aliajelor (aliaje multi-componente cu entropie înaltă Al-Cr-Cu-Fe-Mn-Ni-Ti, aliaje complexe Ti-Zr-Ni-TR pentru stocarea hidrogenului, aliaje de Ti) prin topire și turnare (topire în cuptoare electrice și cu inducție) și tratament termic.
De asemenea, colectivul MTN are o expertiză valoroasă în sinteza materialelor metalice prin aliere mecanică (aliaje Al-Mg-Mn-Cr-Ti), solidificare rapidă (filme subțiri si benzi nanostructurate din aliaje de Al si Ti) și codepunere electrochimică în săruri topite (Al-TR, Al-Li, Mg-Nd, Pb-Ca, Nd-Fe), lichide ionice (aliaje cu entropie înaltă Al-Cr-Cu-Fe-Mn-Ni) și în soluții apoase (acoperiri de protecție din filme subțiri Zn-Ni-P, filme subțiri semiconductoare Cu-In-Se).
Cercetarea științifică fundamentală se concentrează pe înțelegerea teoretică, predicția și modelarea și optimizarea caracteristicilor metalelor și aliajelor și a tehnologiilor de sinteză a acestora. Laboratorul MTN folosește o abordare teoretică-experimentală sistematică și integrată pentru studiul corelației structură-proprietăți pentru o gamă largă de materiale metalice cu un potențial însemnat de utilizare în diferite aplicații industriale.
Caracterul aplicativ al laboratorului rezultă din realizările în dezvoltarea de tehnologii inovative de obținere a aliajelor și în standardizarea și comercializarea de produse. Colectivul laboratorului a participat în proiecte de cercetare complexe naționale și internaționale în domeniul aliajelor neferoase avansate.
Constă dintr-un complex de reactoare din sticlă (capacitate 50L) în cascadă, distilor Bibi Stirling D4000, sistem de apă ultrapură Direct Q3 UV, pH-metru /conductometru computerizat Jenway 4330, agitatoare de mare capacitate cu reglaj electronic, sisteme de filtrare, pompe de vid.
Potențiostat/galvanostat cu control digital; set celule de electroliză – capacități diferite (1-10 A), cu încălzire și agitare; incintă Glove Box Brown MB – 20G, cu atmosferă controlată (argon sau azot); încălzitor termostatat, temperatură maximă 300°C; agitator magnetic cu încălzire, pompă peristaltică, balanță analitică.
Consultanţă tehnologică elaborare tehnologii de sinteză pulberi nanostructurate
Sinteză nanopulberi ceramice și hibride anorganic-organic prin procedeu hidrotermal / solvotermal (pulberi nanostructurate pe baza de: TiO2 pur și dopat, ZrO2 pur și dopat cu Y2O3 și pământuri rare, ZnO dopat cu Ag sau Al; pulberi hibride pe baza de hidroxiapatita și polimeri de sinteză sau naturali);
Sinteză pulberi ceramice și compozite prin procese hidrolitice (precipitare și coprecipitare): pulberi pe bază de ZrO2 pur și dopat cu Y2O3 și pământuri rare, pulberi compozite metalo-ceramice cu structură miez/înveliș etc.
Consultanţă tehnologică pentru obținere filme subțiri.
Consultanţă tehnologică pentru procesare pulberi nanostructurate.
Analiză termică a materialelor avansate prin calorimetrie cu scanare diferențială.
Analiză granulometrică și a potențialului electrocinetic al nanoparticulelor
Consultanţă tehnologică pentru obținere filme subțiri.
Servicii de transfer tehnologic (asistență tehnologică, audit tehnologic)
În domeniul sintezei nanomaterialelor prin colaborare cu Centrul de Transfer Tehnologic pentru Materiale Avansate – CTT AVANMAT.
Consultanță tehnologică privind sinteza materialelor compozite cu matrice metalică
Elaborarea in-situ a materialelor compozite cu matrice metalică ranforsate cu particule ceramice prin metode noi și eficiente.
Consultanță tehnologică privind obţinerea filmelor subțiri pe bază de aliaje metalice
Avantaje: se obțin filme cu grosimi reduse și cu proprietăți fizico-chimice și structurale superioare; procese economice și ecologice, cu consumuri reduse de energie și materii prime ieftine (săruri, oxizi); condiții experimentale obișnuite, procese la temperaturi joase, echipamente uzuale.
Filme subțiri pentru diferite aplicații (acoperiri pentru protecție anticorozivă și tribologică, captare și conversie energie solară) prin depunere electrochimică în soluții apoase.
Optimizarea proceselor electrochimice.
Dezvoltarea de instalații de depunere electrochimică la nivel laborator și pilot.
Consultanță tehnologică privind tehnologiile de reciclare a metalelor neferoase
Dezvoltarea de tehnologii inovative și ecologice pentru procesarea diferitelor tipuri de deșeuri și reciclarea metalelor neferoase și prețioase prin metode hidrometalurgice, pirometalurgice și electrochimice.
Consultanță tehnologică privind elaborarea de aliaje speciale
Aliaje multicomponente cu entropie înaltă (HEA, stocatoare de hidrogen de tipul AB2-23, 5Ti11, 2Zr38, 3Cr27Mn și AB5-64, 1Ni33, 3Mn2, 6Al), aliaje de lipit ecologice (pe baza de Ag, Cu, Sn, fără conținut de Cd, Pb sau alte metale toxice), cupru și aliaje de cupru, oțeluri de diferite tipuri, inclusiv oțeluri inoxidabile, prin topire în cuptoare electrice și cu inducție, în atmosferă controlată sau vid. Avantaje: caracteristici fizico-mecanice și tehnologice foarte bune (aliaje HEA, lipire moale, brazare, îmbinare), capacitate bună de stocare a hidrogenului, randament și stabilitate ridicate la cicluri absorbție/desorbție, temperatură și presiune joase de absorbție a hidrogenului, gamă largă de aplicații în diferite domenii industriale (echipamente electrice și electronice, utilaj alimentar, construcții de mașini etc.).
Aliaje microstructurate și nanostructurate prin solidificare rapidă (melt-spinning).
Evaluare termodinamică și cinetică a sistemelor de aliaje și a proceselor de sinteză.
Proiectarea instalațiilor experimentale de laborator.
Consultanță tehnologică pentru tehnologii de obținere metale reactive și aliaje
Tehnologii de obținere Li și aliaje Li-Na, Al-Li, Pb-Ca prin co-depunere electrochimică în medii clorurate şi oxifluoroclorurate, prin electroliză în săruri topite
Tehnologii de obținere lantanide (Ce, Nd, Pr, Sm) și aliaje Al-TR, mischmetall, Mg-Nd, Nd-Fe-B, prin electroliză în medii oxifluorurate
Tehnologii de obținere a metalelor rare, titan, zirconiu, aliaje de metale refractare, prin tehnici lectrochimice neconvenționale (ionizare-reducere electrochimică în medii de cloruri).
Avantaje: proces continuu, randamente de energie și curent mari (peste 90%), utilizarea de materii prime ieftine și uzuale, produsele obținute de înaltă puritate (min.99%), obținerea de aliaje într-o singură etapă tehnologică, procese tehnologice ecologice.
