Sześć zespołów badawczych z Polski znalazło się wśród laureatów konkursu organizowanego przez sieć M-ERA.NET 2 finansującą badania z obszaru nauk o materiałach oraz inżynierii materiałowej. Koordynatorem jednego ze zwycięskich projektów będzie naukowiec z Politechniki Warszawskiej.
Konkurs obejmował sześć obszarów badawczych z zakresu nauk o materiałach i inżynierii materiałowej: modelowanie na potrzeby inżynierii materiałowej i przetwarzania; innowacyjne powierzchnie, powłoki i interfejsy; kompozyty o wysokiej wydajności; materiały funkcjonalne; nowe strategie dla zaawansowanych technologii materiałowych do zastosowań medycznych; materiały do wytwarzania przyrostowego.
W konkursie złożono 236 wniosków badawczych, spośród których 42 otrzymały finansowanie w wysokości 32,3 mln euro. W pięciu z nich uczestniczyć będą polscy naukowcy.
Konsorcjum MOGLiS, które zajmie się katodami do ogniw Li-S opartymi na MOF@rGO, pokieruje prof. dr hab. inż. Marek Marcinek z Katedry Chemii Nieorganicznej na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Projekt realizowany będzie z udziałem badaczy z Norges teknisk-naturvitenskaplige universitet w Trondheim oraz norweskiej SINTEF Industry. Celem jest opracowanie nowych, lekkich, bardziej pojemnych i wydajnych systemów magazynowania energii. Obecnie na rynku elektrochemicznych magazynów energii (ang. electrochemical energy storage, EES) dominują ogniwa litowo-jonowe (ang. lithium-ion batteries, LiBs), które stosuje się w szerokiej gamie urządzeń: od małych, przenośnych urządzeń elektronicznych po pojazdy elektryczne. Jednak pomimo tak szerokiego zakresu możliwych zastosowań, dalszy rozwój stosowanych dzisiaj powszechnie baterii litowo-jonowych kryje pewne ograniczenia, które wynikają głównie z teoretycznej pojemności elektrody grafitowej wraz z katodą na bazie tlenków metali przejściowych (560 Wh kg -1 ). Stąd konieczność opracowania technologii, która pozwoli wytwarzać ogniwa o większej gęstości energii.
Jedną z koncepcji jest zastąpienie elektrody grafitowej przez metaliczny lit oraz katody tlenkowej na bardziej pojemną siarkową (ogniwa litowo-siarkowe – Li-S). Ogniwa Li-S są szczególnie atrakcyjne ze względu na ich wyższą teoretyczną pojemność (1675 mAh g -1 ) i gęstość energii (2500 Wh kg -1 ) przy średnim napięciu roboczym 2,5 V. Tak wysoka gęstość energii sprawia, że ten typ akumulatorów stanowi bardzo obiecujący obiekt badań dla zastosowań w lekkich systemach magazynowania energii – tłumaczy dr inż. Maciej Marczewski z Politechniki Warszawskiej, odpowiada za polską część projektu.
Jak dodaje, głównym problemem związanym z ogniwami Li-S jest tworzenie się podczas procesu rozładowania siarczków o zmiennej stechiometrii, które reagują z katodowymi produktami reakcji zmniejszając ogólną wydajność ogniwa. Problem ten można z powodzeniem rozwiązać poprzez immobilizację/unieruchomienie siarki w wysokowydajnej katodzie o odpowiedniej budowie oraz cechującą się doskonałymi właściwościami elektrycznymi.
Strukturami, dzięki którym możliwe będzie uzyskanie takich parametrów mogą być przestrzenne układy metaloorganiczne (ang. Metal Organic Frameworks, MOFs). MOFs hodowane na płaszczyznach podstawowych ze zredukowanym tlenkiem grafenu (rGO) – MOF@rGO. Takie układy będą skutecznie wiązać siarkę elementarną w reakcjach kwasowo-zasadowych zachodzących z jonem metalu pochodzącym z MOFs, który znajdzie się na płaszczyźnie podstawowej rGO. Dodatkowo MOF@rGO są elastyczne, charakteryzuje je wysoka wytrzymałość mechaniczna, doskonała przewodność elektryczna, duża powierzchnia czynna i niska masa samego rGO – czytamy w opisie projektu.
Strona polska jest odpowiedzialna za przygotowanie i przetestowanie wysokowydajnych materiałów katodowych przy użyciu nowatorskiej architektury struktur MOF@rGO. Ulepszone katody umożliwią rozwój, a potem także przemysłową produkcję akumulatorów Li-S nowej generacji, które będą mogły zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na światowym rynku urządzeń do magazynowania energii elektrycznej na elastyczne, niedrogie i długowieczne źródła prądu o dużej gęstości energii, stanowiące kluczowy element udział w przejściu na gospodarkę niskoemisyjną.
W pozostałych projektach Polacy pełnią rolę partnerów. W projekcie TAGGED, w ramach którego dokonane zostaną badania, opracowanie oraz charakteryzacja przestrajalnego, grafenowego, emitującego światło, hybrydowego przyrządu MOEMS, uczestniczyć będzie Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki. Polską część pilotuje dr hab. inż. Anna Kozłowska z Zakładu Optoelektroniki. Liderem przedsięwzięcia jest Fraunhofer ENAS (Niemcy), a partnerami są także: Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského z Pragi oraz Technische Universität Bergakademie we Freibergu.
Kolejny „polski” projekt to LaSensA: Uporządkowane nanostruktury dwuwymiarowe w technikach laserowych i sensoryce. Jego koordynatorem jest litewski Kauno technologijos universitetas w Kownie, a współkonsorcjantami: Międzyuczelniane Centrum NanoBioMedyczne przy Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, National Institute for Materials Science w japońskiej Tsukubie oraz Leibniz-Institut für Polymerforschung z Drezna. Za polską część odpowiada prof. dr hab. Stefan Jurga, dyrektor Centrum NanoBioMedycznego.
Dwie polskie jednostki: Politechnika Śląska i Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie współtworzą konsorcjum NanoBainControl, które badać będzie przyspieszoną przemianę nanobainityczną w stalach niskostopowych kształtowanych w procesach kucia wieloetapowego. Polskim zespołem pokieruje dr hab. inż. Magdalena Barbara Jabłońska z Zakładu Inżynierii Powierzchni i Przeróbki Plastycznej w Instytucie Inżynierii Materiałowej na Wydziale Inżynierii Materiałowej i Metalurgii PŚl. Liderem jest Technische Universität Bergakademie we Freibergu.
Opracowaniem systemów „druk 3D – natrysk termiczny” do zastosowań przy obciążeniu dynamicznym i udarowym zajmą się uczestnicy projektu DePriSS, a wśród nich naukowcy z Politechniki Opolskiej dowodzeni przez dr. hab. inż. Adama Jana Niesłonego z Katedry Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn na Wydziale Mechanicznym PO. Partnerami są naukowcy z: Výzkumný a zkušební ústav Plzeň, s.r.o. (lider), Západočeská univerzita v Plzni, Fraunhofer – Institut für Keramische Technologien und Systeme w niemieckim Hermsdorf oraz Ústav přístrojové techniky AV ČR, v. v. i.
O finansowanie mogły się starać konsorcja międzynarodowe złożone z co najmniej 3 zespołów badawczych pochodzących z co najmniej 2 krajów biorących udział w konkursie. Środki w konkursie M-ERA.NET 2 mogą być przeznaczane na wynagrodzenia dla zespołu badawczego, wynagrodzenia i stypendia dla studentów lub doktorantów, zakup lub wytworzenie aparatury naukowo-badawczej oraz pokrycie innych kosztów związanych z wydatkami niezbędnymi do realizacji projektu badawczego.
MK, źródło: www.m-era.net