Innovatiivsete materjalide tööstuslike rakenduste uurimisrühm

Nimetus
Innovative systems for industrial applications
Head of the research group
Keyword
keraamika
ceramics
composites
multifunktsionaalsed struktuurid
multifunctional structures
grafeen
plasmasädepaagutuse ja kihtlisandustehnoloogia
spark plasma sintering
mesopoorsed komposiidid
märg-põlemise meetod
pulbrid
mikrostruktuur
microstructural analysis
bio-inspireeritud materjalid
bio-inspired materials
tribology
mechanical testing
korrosioonikindlus
recycling
chemical vapour deposition
self-propagating high temperature synthesis
Overview
Uurimisgrupp keskendub kolmele omavahel seotud uurimissuunale: (a) hierarhiliselt struktureeritud multifunktsionaalsed komposiidid, sealhulgas elektrijuhtivusega keraamilised materjalid; anisotroopsed keraamika- põhised funktsinaalgradientmaterjalid; hierarhiliselt struktureeritud komposiidid; bioloogiliselt inspireeritud konstruktsioonmaterjalid; mesopoorsed materjalid; keraamilised nanokiud; grafeenitud nanokiududega komposiitmaterjalid; keraamilised membraanid; (b) kõrgtemperatuursed tribo-komposiidid, (c) keraamika- baasil pulbrid selektiivseks laserpaagutamiseks (SLS) kihtlisandustehnoloogias sealhulgas gradientstruktureeritud pulbrid ja komposiitpulbrid keraamika–põhiste komposiitide selektiivseks laserpaagutamiseks; iselevikõrgtemperatuursüntees (SHS); mehaaniline legeerimine; funktsionaliseerimine; termotöötlus.
The research is broadly subdivided into threemain interconnected and highly interdisciplinarydirections focused on (a) hierarchically structuredbio-inspired multi-functional composites includingbut not limited to electroconductive ceramics, functionally graded and anisotropic ceramic-based composites, mesoporous ceramics, nanofibers, grapheneadded bulks, ceramic membranes; (b) tribology andhigh-temperature damage-tolerant composites fortribo-applications; (c) selective laser melting andpowders for SLM/S of ceramic-metal composites andAM of complex-shaped ceramic-matrix composites.The team has several inventions keeping researchat a high international level. The most influentialare (i) a self-aligned fibrous scaffold for highly anisotropic cell cultures; (ii) a method for producing nanofibers composites by combustion techniques andproducts comprising thereof; (iii) fibrous ceramicnetworks and preparation thereof by selective lasermelting; and (iv) ceramic complex structures by SLS.
Important results
2023. a tulemused: ülimat edu on saavutatud komposiitmaterjalide ja gradientstruktuuride projekteerimisel, arendamisel, tootmisel ja modelleerimisel, kasutades pulbermetallurgia ja lisandite tootmise lähenemisviise. Esimest korda viidi läbi pika luu kriitilise suurusega defektide implantaatide biomimeetiline disain. See töö pakub uut lähenemisviisi luu jäljendava implantaadi disainile. Esmakordselt on selektiivse lasersulatamise teel toodetud ja arvuliselt uuritud Ti6Al4Vmade Split-P kolmekordselt perioodilisi minimaalseid pinnastruktuure. Näidati, et Ti6Al4V Split-P võred, millel on kõrgeim pindala ja pindala ja ruumala suhe teiste TPMS-ide hulgas, võivad saavutada trabekulaarsete ja kortikaalsete luude omadele lähedased mehaanilised omadused, muutes need sobivaks kandvate luude implantaatide jaoks. Luurakenduste jaoks mõeldud hüdroksüapatiidi gradient Voronoi poorsete karkasside optimaalsete mehaaniliste omaduste hindamiseks on läbi viidud arvuline uuring, kuna koetehnoloogias on ebaregulaarsetel Voronoi-põhistel võre (IVL) struktuuridel märkimisväärne potentsiaal luude regenereerimiseks. See uuring lubab kiirendada luude taastumist ja vähendada operatsioonijärgseid tüsistusi luu asendamise rakendustes. On välja töötatud uudsed grafeenipõhised neeldumismaterjalid, mida saab otse integreerida terahertsi lainejuhisüsteemidesse. Välja on töötatud CVD nanokristallilised mitmekihilised grafeeniga kaetud 3D-prinditud alumiiniumoksiidi võred. Need struktuurid avavad uusi võimalusi grafeeni/keraamiliste komposiitide kasutusala laiendamiseks tingimustes, mis nõuavad erineva kujuga dielektrilisi substraate, mis on kaetud hea struktuurse stabiilsusega juhtivate kilede või grafeenipõhiste katalüütiliste tugedega.
‚ Technology for self-propagating high temperature synthesis of “pomegranate-like”TiB2-Si ceramic-metalloid powder feedstocksuitable for AM process through SelectiveLaser Melting of Ceramic-Based Composite;‚ SLM/S of composites with a high amount ofceramic phase (up to 90%) with the help of insitu reactions of elemental powders mixtures.‚ A novel approach for the preparation ofbio-inspired porous ceramic structures bySelective Laser Melting.‚ Selective laser sintered bio-inspired siliconwollastonite and silicon- bioglass scaffolds forbone tissue engineering.‚ A novel strategy to consolidate layeredalumina demonstrating the directionalelectrical and thermal conductivity forlightweight electronics.‚ Functionally Graded Tunable MicrowaveAbsorber.‚ A novel tool for directing and influencing cellsbehavior without biological or pharmacologi- cal cues.‚ An innovative and effective substrate(GAIN scaffolds) to capture small nonenveloped viruses without pre-incubation.‚ Blue long-lasting emitters for a wide range offields from ceramic to optoelectronic materials.‚ A novel approach to the preparation ofSrAl2O4:Eu2+, Dy3 films by the screen-printing route with a high throughput andcost-efficiency.