Projekta numurs: 1.1.1.1/20/A/138
Tips: 1.1.1.1. Praktiskas ievirzes pētījumu 4. kārta.
Projekta ilgums: 2021. – 2023.
Projekta vadītājs: Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts, Dr. habil. Phys. Donāts Millers.
Sadarbības partneris: SIA Sidrabe Vacuum
Projekta atbildīgais: SIA Sidrabe Vacuum B.A.Sc. Matīss Piešiņš
Kopējais finansējums: 535 856,88 EUR
LU CFI finansējums: 321 132,63 EUR
Projekta kopsavilkums:
Projekta galvenais mērķis ir mehanoluminiscentu plāno kārtiņu izpēte optiskiem reāla laika mehāniskā sprieguma detektoriem. Šādam detektoram ir plaša pielietojamība, kas sasitīta ar mehāniskā sprieguma anomāliju reģistrēšanu, piemēram, dinamisku sprieguma detektēšana un monitorēšana, lai diagnosticētu iespējamos konstrukciju bojājumus, izmantojot strukturālās uzraudzības procesu.
LU CFI uzdevumi:
Projekta īstenošanu veiks risinot virkni uzdevumus . Tiks izstrādāta sintēzes tehnoloģija un sintezēti mehanoluminiscentie materiāli (ZnS:Mn; SrAl2O4:Eu,Dy, Cr un citi). Veiks mehanoluminiscences mehānisma pētījumus, iekļaujot aktivatoru, pašvielas defektu un materiāla apstrādes iespaidu noteikšanu. Nosakot mehāniskā sprieguma un luminiscences intensitātes sakarības materiālos izvēlēsies optimālo savienojumu mehānisko spriegumu izmaiņu indicēšanai. Tiks veikti plāno kārtiņu luminiscento īpašību pētījumi ietverot mehanoluminiscenci, novērtēs šo kārtiņu iespējamo pielietojumu mehānisko spriegumu optiskai detek tēšanai.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.09.2023 – 13.10.2023.)
13.10.2023
Iesniegts Latvijas patents par mehanoluminiscences detektēšanas iekārtu. Tiek apkopoti visi projekta laikā iegūtie rezultāti, izvērtētas iespējas nākotnes pētījumiem un izvēlēti perspektīvākie virzieni mehanoluminiscences izpētē.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.08.2023 – 30.08.2023.)
30.08.2023
Mehanoluminescences novērošana no kompozītmateriāliem (stroncija alumināta daļiņām iemaisītām epoksīdā) tiek izmantota, lai padziļināti izpētīt mehānismu un elektronu processus kas izraisa šo efektu. Īpaša uzmanība tiek pievērsta mehanoluminiscences atkarībai no temperatūras.
Turpinās Latvijas patenta izstrāde par mehanoluminiscences detektēšanas iekārtu.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.07.2023 – 31.07.2023.)
31.07.2023
Tiek gatavots Latvijas patents par mehanoluminiscences detektēšanas iekārtu, kas tiek izstrādāta ņemot vērā iegūto inormāciju par mehanoluminiscences mērījumu specifiku. Paralēli turpinās mēģinājumi uztaisīt mehanoluminiscento pārklājumu, izmantojot magnetrona uzputināšanas metodi. Papildus tam tiek pētītas fundametālās mehanoluminiscences īpašības izmantojot pulverus, keramikas un kompozītmateriālus.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.04.2023 – 30.06.2023.)
30.06.2023
Turpinās paraugu sintēze un analīze. Šī posmā īpaša uzmanība tiek pievērsta pārklājumu veidošanas metodēm, kuras var vienkārši pielāgot esošo detaļu ražošanai (ieskaitot 3D druku un modernās kompozītmateriālu veidošanas tehnikas). Tiek veikta arī liela daļa ar prototipēšans uzdevumiem – izveidotas pirmās prototipa iterācijas, ar kuru ir iespējams detektēt mehanoluminiscento pārklājumu signālu. Apspriestas arī prototipa lietošanas īpatnības – portatīvās ierīces spējas analizēt datus lokāli ar speciāli izstrādātiem algoritmiem.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.01.2023 – 31.03.2023.)
31.03.2023
Šī projekta posmā tika izstrādāti vairāki paraugi, izmantojot dažādas pārklājumu veidošanas paņēmienus un veidus. Tiek apskatīti gan ar magnetronu uzputinātie pārklājumi, gan komerciāli pieejamo ilgspīdošo pulveru izmantošana kompozītmateriālu izveidē ar iespēju viegli uznest to uz jau izveidotām konstrukcijām un detaļām. Papildu tam mehanoluminiscences mehānisma izpētei tika veikta eksperimentālo datu analīze ar mērķi pārveidot signālu no optiskā sensora lietojamā formātā.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.10.2022 – 31.12.2022.)
31.12.2022
Mehanoluminescences pārklājumu ražošana izmantojot magnetroa izputināšanu nav triviāla, ar virkni ar izaicinājumiem: vēlamās kompleksā oksīda fāzes iegūšana, pietiekami liela biezuma sasniegšana (nezaudējot adhēzijas īpašības, kas ir būtiskas mehānoluminiscences pielietojumiem) un pietiekami labu luminiscences īpašību iegūšana, lai to varētu detektēt bez dārgām un komplicētām iekārtām. Komanda veido paraugu sērijas, izmantojot dažādus oksīdus, leģējumus un uznesšanas parametrus, lai sasniegtu vēlamo rezultātu. Paralēli tiek pētīti citi veidi, kā izstrādāt mehāniski luminiscējošus pārklājumus – SLA 3d drukāšanas jomā un iestrādājot pulverus epoksīdsveķos vai krāsās uznesšanai uz praktiski jebkuras detaļas.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.07.2022 – 30.09.2022.)
30.09.2022
Šajā projekta posmā tika veikts stroncija alumināta pārklājumu un pulveru mehanoluminiscences īpašību izpētes turpinājums. Iepriekšējos posmos tika demonstrēta mehanoluminiscences izmantošana kombinācijā ar 3d printēšanu ar daudzsološiem rezultātiem gan izmantošanas gadījumos, gan veiktspējā. Tika izstrādāta papildu publikācija par datu analīzes algoritmiem telpiskā sprieguma sadalījuma noteikšanai, izmantojot lētas un vinekāršas CMOS kameras, tādējādi ļaujot izmantot pieeju praktiskiem pielietojumiem neatkarīgi no pārklājuma veida – magnetrona izsmidzināšanas vai epoksīda/lakas tipa.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.04.2022 – 30.06.2022.)
30.06.2022
Projekta Nr.1.1.1.1/20/A/138 “Mehanoluminiscento plāno kārtiņu izpēte mehānisko spriegumu sensora izstrādei” laika posmā no 01.04.2022. līdz 30.06.2022 LU CFI tika turpināta izpēte plānām kārtiņām, kas tika saņemti no sadarbības partnera Sidrabe Vacuum. Veikti vairāki optisko īpašību, morfoloģijas un mehanisko īpašību pētījumi pārklājumiem, kuri satur Eu un Dy leģējumu un uznesti uz dažādu substrātu virsmām. Papildus tam, tika veikta izpēte pievienojot mehanoluminiscentās daļiņas polimēros, kā arī veikta citu materiālu izpēte šiem pielietojumiem. Aplūkotas arī citas pārklājumu tehnoloģijas. Šī laika posmā arī tika sagatavota publikācija par tieši ar Eu un Dy leģētu stroncija alumināta nanodaļiņu izmantošana mehaniskā stresa vizualizācijai 3d-printētās detaļās.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.01.2022 – 31.03.2022.)
31.03.2022
Izgatavotas magnetrona uzputinātās un kompozītu kārtiņas mehanoluminiscentajiem pētījumiem. Veikta kārtiņu luminiscences spektru, kristaliskās struktūras un sastāva pētījumi. Atrasts, ka SrAl2O4:Eu,Dy saturoša kompozīta kārtiņa uzrāda izteiktas mehanoluminiscentās īpašības.
Eksperimentos iegūtie rezultāti prezentēti 2 ziņojumos LU CFI 2022. gada zinatniskajā konferencē (A. Spustaka un E.Einbergs), kā arī 2022. Gada starptautiskajā konferencē “Open Readings” (A. Spustaka).
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.10.2021 – 30.12.2021.)
30.12.2021.
Turpināta ZnS:Mn plāno kārtiņu uzputināšanas procesa pilnveidošana, panākta kārtiņas optimāla adhēzija pie Al pamatnes. Novērots, ka pētījumos izmantotajām plānajām kārtiņām nav izteikta kristāliska struktūra, kas ir iespējamais cēlonis mērķa materiālu un plāno kārtiņu luminiscences atšķirībai. Paredzēti eksperimenti polikristalisku plāno kārtiņu ieguvei.
Projekta īstenošanas gaitā iegūtos rezultātus un atziņas doktorants Ernests Einbergs prezentēja 12.10.2021.g. Latvijas Zinātnes padomes un Valsts izglītības un attīstības aģentūras kopīgi gatavotajā akcijā “Pieslēdzies Zinātnei”.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.07.2021 – 30.09.2021.)
30.09.2021.
Veikta struktūras un luminiscento īpašību izpēte ar mangānu aktivētām cinka sulfīda (znS:Mn) kārtiņām. Pirmā kārtiņu komplekta (11 paraugi) izpētes rezultāti apsriesti ar kārtiņu izgatavotāju – sadarbības partneri SIA Sidrabe Vacuum. Rezultāts – izmainīta plāno kārtiņu izgatavošanas tehnoloģija, iegūtas kvalitatīvākas kārtiņas, kuru izpēte turpinās.
Notiek prezentācijas sagatavošana Latvijas zinatnes padomes sadarbībā ar Izglītības un zinātnes ministriju un Valsts izglītības un attīstības aģentūras kopīgi gatavotajam zinātnes popularizācijas pasākumam “Pieslēdzies zinātnei”, kas notiks no 04.10.2021. līdz 04.11.2021.
Projekta īstenošanas progress (laika posmā 01.04.2021 – 30.06.2021.)
30.06.2021.
Izveidots un testēts aprīkojums mehanoluminiscences pētījumu veikšanai.
Pārbaudītas 3 atšķirīgas saistvielas mehanoluminiscentā sastāva SrAl2O4:Eu,Dy stiprināšanai pie deformējamā materiāla.
Veikta cenu aptauja un tai sekojoša to materiālu iegāde, kuri nepieciešami plāno kārtiņu uzputināšanai uz metāliskas Al pamatnes plāno kārtiņu mehanoluminiscento īpašību pārbaudei.
Trīsi projekta Izpildītāji pilnveidojuši kvalifikāciju, iegūtot bakalaura grādu, maģistra grādu un doktora grādu. Tiek veikta eksperimentos iegūtās informācijas analīze, lai sagatavotu prezentāciju starptautiskā zinātniskā konferencē.