Shema de realizare a proiectului 19 15 01 01 - Anul 2022 - Etapa a III-a

Faza nr. 117

Responsabil: Dr. C. Fleacă

Termen de predare: 9.12.2022

Titlu: "Dezvoltarea de nanostructuri și nanofluide pe bază de nanopulberi compozite sintetizate prin piroliză laser, pentru stocare, generare sau transfer eficient al energiei"

Abstract: Primul obiectiv al acestei faze a constat în sinteza de nanostructuri carbonice tip Grafene Induse cu Laser LIG, pornind de la compozite pe bază de poliimidă în care s-au dispersat alte structuri carbonice, compozite obținute prin amestecarea acidului poliamic cu cantități mici de oxid de grafene sau de nanocornuri monoperete carbonice, urmate de tratamentul termic al acestora la 250°C. Peliculele compozite au fost apoi iradiate cu un laser infraroșu cu CO2 la diferite puteri laser și viteze de scanare a fascicolului pe probă. Materialele rezultate au fost analizate prin tehnici SEM și Raman. S-a observat că la puteri mici are loc doar o descompunere incipientă a poliimidei, fiind necesare puteri mai mari laser pentru a genera nanostructuri carbonice poroase tip LIG. Acestea sunt compuse din membrane poroase și structuri filamentare interconectate. În prezența SWCNHs și la puteri mari se obţin structuri predominant fibrilare. Spectrele Raman ale structurilor carbonice relevă prezența zonelor hibridizate sp2 specifică grafitului și grafenelor dar și a unui procent variabil de defecte. Al doilea obiectiv al acestei faze s-a concretizat în studiul influenței încălzirii în aer la temperaturi relativ mari de 750 și 1000°C a unor nanoparticule pe bază de SnO2 dopat cu zinc și fluor obținute prin piroliză laser de amestecuri de precursori organometalici Sn(CH3)4 și Zn(C2H5)2 în prezența SF6 și a aerului. Pentru comparație s-au sintetizat și probe fără dopaj cu F prin înlocuirea SF6 cu C2H4. Nanoparticulele brute și cele calcinate au fost analizate prin tehnici XRD, SEM, TEM, Raman, EDS, XPS. Încălzirea în aer duce la creștere a cristalinității și a dimensiunilor de nanoparticule. Tratamentul la 1000°C duce la pierderea fluorului din compoziţia acestora, pe când zincul rămâne în structura cristalină. De asemenea se constată o diminuare a vacanțelor de oxigen la probele calcinate. Al treilea obiectiv a constat în sinteza și caracterizarea de nanofluide hibride apoase pentru transfer termic/încălzire solară. S-au sintetizat nanofluide stabilizate cu carboximetilceluloză sodică cu două tipuri de nanoparticule. Acestea au fost sintetizate prin piroliza laser (C)Si), Si, SiC), prin reducere (Ag NPs) sau prin descărcare electrică (nanocornuri monoperete carbonice agregate SWCNHs). Măsurătorile de DLS au relevat diametre hidrodinamice medii în general sub 250 nm, iar valorile negative mari ale potențialui Zeta au confirmat stabilizarea lor cu polielectrolitul anionic. Au fost efectuate teste de simulare a încăzirii solare a acestor nanofluide, observându-se în anumite cazuri o accelerare a încălzirii în comparație cu apa pură în aceeași configurație.

Abstract grafic:

Faza nr. 118

Responsabil: Dr. O. Stoican

Termen de predare: 9.12.2022

Titlu: "Dezvoltarea de capcane electrodinamice pentru generarea microplasmelor unicomponenta folosind structuri periodice de electrozi"

Abstract: Capcana electrodinamică reprezintă un sistem de electrozi care permite menținerea unui grup de particule încărcate electric într-o regiune bine definită a spațiului, fără contact fizic cu un suport solid. Datorită acestei caracteristici, poate fi folosită ca element de susținere pentru țintele solide de dimensiuni micrometrice sau nanometrice în cursul interacțiunii acestora cu fasciculele laser. Obiectivul fazei de proiect a fost conceperea unor noi geometrii de electrozi cu scopul maximizării volumului de particule stocate expuse la fasciculul laser și, respectiv, vizibil instrumentelor de observație. Extensia volumului ocupat de particulele stocate și creșterea vizibilității acestora a fost realizată prin inserarea periodică în spațiu (configurații 3D) sau în plan (configurații 2D) a unor grupuri de electrozi similari. Au fost testate diferite aranjamente de electrozi constând din conductoare electrice, în geometrie circulară sau elicoidală, dispuse repetat în plan sau în spațiu. Rezultate notabile au fost obținute folosind ca electrozi o serie de benzi metalice circulare, concentrice, depuse pe o suprafață izolatoare. Astfel, întreg semispațiu de deasupra planului electrozilor este accesibil fasciculului laser incident și vizibil pentru instrumentele de observație.

Abstract grafic:

Faza nr. 119

Responsabil: Dr. A. Popescu

Termen de predare: 9.12.2022

Titlu: "Repararea prin placare laser a unor piese cu defecte macroscopice"

Abstract: Acest studiu de cercetare a presupus rectificarea prin acoperire a unor canale cu adancimi de 0.5 mm, 1 mm si respectiv 2 mm. Experimentele au fost realizate utilizand metoda de acoperire prin placare laser cu material de adaos sub forma de pulbere de otel inox 304. Intr-un program de grafica inginereasca s-au realizat desenele tehnice de executie a canalelor prelucrate prin frezare, care reprezinta defectele macroscopice. Pentru obtinerea unor structuri omogene si fara defecte de interior s-au utilizat 600 W putere laser, 0.6 m/min viteza de procesare si 10 g/min debit de pulbere asistat de un amestec de gaze He (4 slpm, gaz purtator) – Ar (7 slpm, gaz protector). Latimea unei singure linii trasate utilizand parametrii optimi de procesare a fost de 1.9 mm, iar strategia de scanare optima pentru adancimea canalului de 0.5 mm distanta hasurii care formeaza meandra a fost de 0.6 mm, iar pentru celelalte 2 adancimi (1 mm si 2 mm) distanta pe orizontala a fost de de 1 mm si pe verticala de 0.6 mm. Acesti parametri s-au utilizat pentru rectificarea prin acoperire cu material de adaos a defectelor macroscopice si au permis obtinerea unui surplus de post-procesare minim. Procesul s-a dovedit a fi stabil din punct de vedere termic, temperatura variind in intervalul 1030-1100 ⁰C. Lipsa fluctuatiilor termice poate fi un indicator al calitatii structurilor depuse. Analiza microscopica in sectiune transversala a probelor a validat aceasta teorie, deoarece toate structurile s-au dovedit a fi fara defecte de interior.

Abstract grafic:

Faza nr. 120

Responsabil: Dr. M. Boni

Termen de predare: 9.12.2022

Titlu: "Studiul proprietăților de udare a suprafețelor de către picături de medicamente expuse la radiație laser în condiții de microgravitație"

Abstract: În această fază, interacția radiației laser UV cu picăturile medicamentoase suspendate și proprietățile de udare ale acestora pe o suprafață de aluminiu a fost investigată în condiții de microgravitație. Experimentele au fost efectuate la un nivel de gravitație de 10-6 g la Bremen Drop Tower (Center of Applied Space Technologies and Microgravity, Bremen, Germania). Umectabilitatea suprafeței țintă a fost evaluată prin determinarea unghiurilor de contact și a diametrelor de udare. Picăturile studiate au cuprins soluții de clorpromazină (CPZ) neexpuse și expuse la fascicul laser, precum și apă ultrapură (solvent al probelor de medicament). Una dintre picăturile de medicament a fost expusă în mediul microgravitațional la o radiație laser în undă continuă emisă la 375 nm de o diodă laser. Interacția medicament-suprafață a fost studiată prin generarea simultană a trei picături suspendate (CPZ neiradiat care a fost expus în timp real la radiații laser UV, apă ultrapură și CPZ neradiat) în imediata apropiere a țintei, detașarea acestora pe suprafața de aluminiu, urmată de determinarea unghiurilor de contact și a diametrelor de udare ale picăturilor sesile formate la interfața lichid-solid-aer. Generarea picăturilor, comportamentul, expunerea la fascicul laser și interacțiunea acestora cu ținta au fost vizualizate și înregistrate cu o cameră de mare viteză, imaginile obținute fiind folosite pentru post-analiză folosind software-ul ADVANCE (KRÜSS).
Rezultatele au evidențiat proprietăți de udare îmbunătățite ale soluțiilor neiradiate și iradiate de CPZ în contrast cu apa ultrapură. Mai mult decât atât, se poate remarca faptul că proba expusă la radiație laser asigură proprietăți de udare mai bune față de cea neiradiată. Aceste observații sunt valabile atât în gravitație terestră cât și în microgravitație. De asemenea, a fost observat că toate soluțiile prezintă valori ale unghiurilor de contact mai ridicate la 10-6 g față de condițiile de 1 g.
Experimentul și-a propus să aducă o nouă perspectivă asupra comportamentului picăturilor medicamentoase într-un mediu gravitațional redus.

Abstract grafic:

Faza nr. 121

Responsabil: Dr. C. Porosnicu

Termen de predare: 9.12.2022

Titlu: "Expunerea filmelor compuse din WFeCr la fluente de ioni de He relevante pentru fuziunea termonucleara"

Abstract: Studiul materialelor de tip EUROFER 97, precum și a altor tipuri de oțeluri feritic-matensitice este unul deosebit de important în vederea utilizării acestora în componența pereților și în special în co-depunerile din zona divertorului. Aceste tipuri de materiale prezintă multiple beneficii, ele reducând semnificativ retenția de combustibil nuclear, față de reactoarele ce utilizează grafit sau beriliu ca material pentru primul perete interior al reactoarelor de fuziune.
Această faza studiază morfologia, structura cristalină, proprietățile mecanice, retenția și desorbția He din structuri de dimensiuni nanometrice (500nm) de tip W/Cr și W/Cr. Pentru realizarea acestor tipuri de materiale s-au folosit două tehnici de pulverizare magnetron în regim continuu cât și prin utilizarea unui regim hibrid unde catodul prevăzut cu ținta de W a fost operat în regim HiPIMS. Astfel, au fost obținute 12 seturi de probe prin varierea fluxului de He utilizat în timpul depunerii, 5 sccm respectiv 10 sccm, dar și a temperaturii aplicate pe substrat (Temperatura camerei și 437 K). Investigațiile morfologice realizate cu ajutorul SEM pe substrat de W au arătat o morfologie ce urmărește linia substratului atât pentru straturile de W/Cr și W/Fe. Natura cristalină a filmelor de tip W/Cr a fost evidențiată prin XRD de prezența unei faze cristaline intermetalice stoichiometrice Cr0.5W0.5. Gradul de cristalinitate al acestor straturi subțiri este dependent de fluxul de He și de tehnica de depunere și independent de temperatura de lucru. Proprietățile mecanice s-au investigat cu ajutorul nano-indentării. Modulul de elasticitate și duritatea filmelor de tip W/Cr, respectiv Fe-Cr este puternic influențat de temperatura substraturilor în timpul depunerii. Retenția de He și comportamentul de eliberare al acestui gaz din straturile de tip W/Cr și W/Fe a fost studiată prin măsurători TDS.

Abstract grafic: