Līguma numurs 1.1.1.1/16/A/182
Projekta ilgums: 27.02.2017. -31.10.2019.
Projekta zinātniskais vadītājs: Dr.phys. Krišjānis Šmits
Projekta mērķis ir ne-saimnieciskajā rūpnieciskajā pētījumā iegūt alumīniju saturošu fosforiscējošu pārklājumu plazmas elektrolītiskās oksidācijas (PEO) procesā.
Projekta gaitā paredzēts PEO procesā iegūt leģētus ar Eu joniem aktivētus kompleksos oksīdus, izveidot aktivatoru nanokristālu pārklājumu poru aizpildīšanai un, veicot gala oksidāciju, PEO procesā iegūt luminiscentu pārklājumu. Paralēli veicamajām darbībām, tām tiks pielāgota SIA "ElGoo tech" īpašumā esošā PEO aparatūra un tās parametri, kā rezultātā iegūsim validētu nepatentētu tehnoloģiju. Tiks veikta iegūto materiālu īpašību (luminiscences, struktūras un morfoloģijas) izpēte. Plānots iepirkums, kura nolikumā, vērtēšanā un tehniskajā specifikācijā tiks piemēroti Zaļā publiskā iepirkuma kritēriji un principi.
Ar saimniecisko darbību nesaistīto projektu plānots īstenot kopā ar sadarbības partneri - komersantu SIA "ElGoo tech" no 2017.gada 1.februāra līdz 2019.gada 31.oktobrim, ar kuru kopā ir izstrādāts šis projekts un noslēgts sadarbības līgums. Plānotās projekta izmaksas ir 539 844.50 EUR.
Plānots iegūt 120 gab. fosforiscējoša pārklājuma paraugus, vienu šī procesa validētas nepatentētas tehnoloģijas aprakstu, 6 zinātniskos rakstus, piesaistīto privāto finansējumu un 1 komersantu, kurš sadarbojas ar pētniecības organizāciju. Pētījumā tiks nodarbināti vismaz 11 darbinieki, t.sk. 4, kuriem tiks izveidotas jaunas darba vietas.
Projektu plānots īstenot inovatīvo materiālu un tehnoloģijas nozarē izmantojot starpdisciplinaritāti - dabas zinātnes (1.3 fizika (Physical sciences) un 1.4 ķīmija (Chemical sciences)) un inženierzinātnes un tehnoloģija (2.5 materiālu zinātne (Materials engineering) un 2.10 nanotehnoliģijas (Nano-technology)).
Tiks pētīta iespēja izveidot luminiscentus pārklājumus, izmantojot plazmas elektroķīmisko oksidāciju (PEO). Patreiz PEO procesā iegūtie pārklājumi tiek aktīvi izmantoti, jo tiem piemīt labas aizsargājošās (liela cietība, laba nodilumizturība, termiskā aizsardzība, pretkorozijas uc.) īpašības. Metālu un dažu tā sakausējumu oksīdiem, ir labas optiskās īpašības, taču, piemēram, luminiscence PEO procesā iegūtiem pārklājumiem iepriekš nav pētīta. Pirmie pētījumi tika veikti SIA "ElGoo tech" sadarbojoties ar LU CFI, kuros iegūti pirmie labi luminiscējošie pārklājumi. Šie rezultāti un literatūrā atrodamie cita veida pētījumi parāda, ka ar PEO metodi iespējams izveidot arī fosforiscentos pārklājums, kuriem būtu ievērojams pielietojumu potenciāls, piemēram, SrAl2O4:Eu:Dy, kuram piemīt vienas no lielākajām kvantu efektivitātēm un ilgākā pēcspīdēšana.
Tādēļ šī pētījumu projekta ietvaros plānots iegūt alumīniju saturošus pārklājumus ar ilgu pēcspīdēšanu (fosforiscenci). Iegūstamie pārklājumi būs caurspīdīgi tuvajā UV apgabalā, tādejādi gala pārklājumam būs vairākas reizes lielāka efektivitāte salīdzinot ar pārdošanā esošajām fosforiscentajām krāsām. vienlaicīgi fosforiscējošais pārklājums kalpos kā metālu atikorozijas pārklājums un šāda pārklājuma noturība, ilgmūžība būs daudz lielāka salīdzinot ar krāsām.
Projekta sasniegtajiem rezultātiem pēc projekta beigām tiks nodrošināta:
1. Finansiālā ilgtspēja – no valsts un privātā sektora budžeta tiks finansētas 4 jaunizveidotās darba vietas un finansēta projekta rezultātu publiskā pieejamība, SIA „ElGoo tech” no savas saimnieciskās darbības peļņas uzturēs projektā modificēto PEO aparatūru un budžetā paredzēs realizēt eksperimentālo pētījumu;
2. Institucionālā ilgtspēja – 4 projektā iesaistītie zinātniskie darbinieki tiks nodarbināti jaunizveidotajās darba vietās, tā saglabājot pētījumā iegūto praktisko pieredzi un zinātību un izmantojot to tālākajā darbā, savukārt projekta īstenotāji (LU CFI un SIA „ElGoo tech”) apņemas pētījuma rezultātus izmantot savā turpmākajā zinātniskajā un saimnieciskajā darbībā;
3. Politiskā ilgtspēja – ir nodrošināta, jo projekta mērķi atbilst RIS3 noteiktajiem tautsaimniecības transformācijas virzieniem un izaugsmes 1., 2. un 3.prioritātei. Projektu raksturojošie atslēgas vārdi - plazmas elektroķīmiskā oksidācija, pārklājumi, fosforiscence, luminiscence, oksīdi, nanokristāli.
Jaunumi (30.10.2018)
Jauna metode fosforiscējošo pārklājumu izveidei uz alumīnija virsmas
Autori: Ivita Bite, Guna Krieke, Aleksejs Zolotarjovs, Katrina Laganovska, Virginija Liepina, Krisjanis Smits, Krisjanis Auzins,Larisa Grigorjeva, Donats Millers un Linards Skuja
Šis pētījums piedāvā jaunu pieeju fosforescējošu pārklājumu radīšanai uz metāla virsmām. Stroncija alumināti ir vispopulārākie modernie luminiscējoši materiāli, kuri izrāda ilgu pēcspīdēšanu istabas temperatūrā un plašu spektrālo sadalījumu redzamajā diapazonā. Tomēr, neraugoties uz lielo pētījumu skaitu, šādu materiālu sintēzes metodes joprojām ir relatīvi neefektīvas un videi nedraudzīgas. Ilgas pēcspīdēšanas pārklājumi, kas satur SrAl2O4: EU2+, Dy3+ ir tikuši sagatavoti ar plazmas elektrolītiskās oksidācijas metodi uz komerciālā alumīnija sakausējuma Al6082 virsmas. Šajā procesā esošo elektrisko izlāžu rezultātā stroncija alumināts veidojas līdzīgi kā cietvielu reakcijas metodēs. Rentgenstaru difrakcijas analīze apstiprina, ka pārklājumā ir monoklīniskā SrAl2O4 fāze. Iegūtā pārklājuma optiskās īpašības tika analizētas ar luminiscences metodēm, ko klasiski izmanto luminoforu pētījumos. Pārklājuma veiktspēju salīdzināja ar komerciāli pieejamu stroncija alumināta pulveri. Piedāvātā pārklājuma sintēzes metode var būt noderīga, lai izstrādātu energoefektīvu un ilgstošu automobiļu un sabiedrības drošības infrastruktūru.
Atslēgvārdi: fosforiscējošais pārklājums, strioncija alumināts, pēcspīdēšana, luminofors, elektrolītiskā oksidācija
Žurnāls: Materials & Design
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.10.021
Jaunumi (22.08.2018)
Projekta ERAF Projekts Nr.1.1.1.1/16/A/182 ietvaros publicēts jauns raksts par fundamentāliem procesiem fosforescentos materiālos "Defektu noteikšana nedopētā SrAl2O4 materiālā"
Virginija Vitola, Donats Millers, Krisjanis Smits, Ivita Bite, Aleksejs Zolotarjovs
SrAl2O4:Eu,Dy is a very efficient long afterglow phosphor with wide range of possible applications. The luminescence properties and the possible luminescence mechanism of this material have been studied extensively, but there is almost no information available about the undoped material. Therefore, this article deals with the luminescence and thermally stimulated luminescence of an undoped SrAl2O4, revealing the possible defects that might be involved in the creation of the long afterglow in doped material. We conclude that undoped material exhibits some luminescence under X-ray irradiation in low temperature; close to room temperatures luminescence is almost fully thermally quenched in comparison to low temperatures. We can observe F and F2 center luminescence as wellas trace metal luminescence inthe emission spectrum.TSL glow curveyields the peaksthat are close to those observed in material with Eu and Dy doping; therefore these peaks are clearly related to intrinsic defects. The peak at around 400K, that is shifting with rare earth doping, might be due to dopant interaction with intrinsic defects.
Published in Optical Materials
Jaunumi (28.05.2018)
Pēdējo pāris mēnešu laikā panākts ievērojams uzlabojums procesa elektrisko parametru kontrolē,ko nodrošināja barošanas bloka veiktā modernizācija. PEO iekārtai ir vairāki uzlabojumi ieskaitot augstāku spriegumu limitu (līdz 1000 V), kā arī ar ievērojami vieglāk lietojamu programmatūru un automatizētiem vadības algoritmiem, kas ļauj nepārtraukti mainīt jebkuru vēlamo parametru procesa laikā. Šīs iespējas ļauj padziļināti izpētīt augsta sprieguma ietekmi uz pārklājuma veidošanas procesu un RE jonu ieviešanu tajā. Turklāt tika uzlabota barošanas avota stabilitāte, nodrošinot ilgāku nepārtrauktu apstrādes laiku pie lielām slodzēm. Tas ir svarīgi dažādiem oksīda fāzes veidošanās procesiem, jo pārkristalizācija notiek tikai ilgākos apstrādes laikos.
Tika sagatavots paraugu komplekts un turpināta parametru optimizācija. Galvenais mērķis ir nemainīgs: uzlabot ilgspīdošu PEO pārklājumu ar kvalitāti, kas sakrīt vai pārsniedz līdzīgu materiālu kvalitāti.
Jaunumi (31.01.2018)
Projekta ietvaros publicēts jauns raksts par fundamentāliem procesiem fosforescentos materiālos.
V. Liepina, D. Millers * , K. Smits, A. Zolotarjovs, I. Bite
SrAl2O4:Eu,Dy is a very efficient long afterglow phosphor with wide range of possible applications. In this study we carried out the study of X-ray excited luminescence of SrAl2O4:Dy and SrAl2O4:Eu,Dy samples, including the measurements of afterglow at low temperatures within extended time scale. We observed both Eu and Dy luminescence peaks in the afterglow and TSL measurements. In recent articles the tunneling of electron from trap levels to excited Eu luminescence center was discussed, and in this research we conclude that under X-ray irradiation Eu2+ and Dy3+ serve as hole traps; electron tunneling is present in both SrAl2O4:Eu, Dy and SrAl2O4: Dy, and luminescence afterglow at 10 K arises from decay of excited Eu2+ and Dy3+ centers created via electron tunneling from host trap to Eu3+ and Dy4+ ions.
Journal of Physics and Chemistry of Solids
Jaunumi (31.10.2017)
Projekta izpildē sasniegts nozīmīgs atskaites punkts – pirmo reizi ir iegūti luminiscējoši pārklājumi ar pietiekamu fosforiscences intensitāti, lai to būtu iespējams saskatīt ar neapbruņotu aci. Turpinām darbs pie intensitātes palielināšanas un luminiscences pēcspīdēšanas parametru variēšanas. Sasniegtie rezultāti tiks apkopoti zinātniskajā rakstā.
Tāpat ir iesniegta publikācija, kurā pētītas stroncija alumināta pulvera optiskās īpašības.
Sākot ar septembri Boriss Poļakovs un Krišjānis Auziņš ir pievienojušies projekta komandai un aktīvi strādā, lai veicinātu turpmāku projekta veiksmīgu norisi.
Rezultātu labākai atkārtojamībai, ir veikti uzlabojumi PEO reaktora kamerā (skat. Fotoattēlu), ļaujot pētīt pārklājumus detalizētāk. Tehniskie uzlabojumi ir veikti arī pašos alumīnija paraugos – sagatavēs. Jaunā tipa standartizētos paraugus ir iespējams sadalīt mazākās daļās, pilnībā izslēdzot parauga virsmas nejaušu bojāšanu dalīšanas procesā.