Tworzywa ceramiczne i kompozyty z ich udziałem

Prace badawcze skupiają się na projektowaniu i wytwarzaniu ceramicznych materiałów konstrukcyjnych i funkcjonalnych oraz kompozytów z udziałem materiałów ceramicznych oraz opracowywaniu metod wytwarzania bioaktywnych nanocząstek kompozytowych oraz nanokompozytów grafenowych o strukturze typu core-shell.

Prace badawcze skupiają się na projektowaniu i wytwarzaniu ceramicznych materiałów konstrukcyjnych i funkcjonalnych oraz kompozytów z udziałem materiałów ceramicznych oraz opracowywaniu metod wytwarzania bioaktywnych nanocząstek kompozytowych oraz nanokompozytów grafenowych o strukturze typu core-shell.

Projektowanie i wytwarzanie ceramicznych materiałów konstrukcyjnych i funkcjonalnych oraz kompozytów z udziałem materiałów ceramicznych:

  • na osnowie ceramiki z dodatkiem faz metalicznych,
  • na osnowie metali oraz ich stopów z dodatkiem faz ceramicznych,
  • optymalizacja parametrów procesu technologicznego spiekania materiałów proszkowych,
  • badanie wpływu parametrów konsolidacji poszczególnych materiałów na właściwości wybranych spieków,
  • charakterystyka wytworzonych kompozytów obejmująca; badania mikrostruktury, analizę wielkości ziarna, analizę rozmieszczenia fazy umacniającej w osnowie, analizę fazową, badania właściwości fizycznych min. gęstość, moduł Younga, twardość, odporność na kruche pękanie.

Opracowanie metod wytwarzania bioaktywnych nanocząstek kompozytowych oraz nanokompozytów grafenowych o strukturze typu core-shell:

  • optymalizacja stężenia reagentów, warunków przebiegu reakcji oraz morfologii i właściwości fizykochemicznych produktu końcowego pod kątem osiągnięcia najlepszej bioaktywności i selektywności opracowanych nanocząstek,
  • charakteryzacja morfologiczna i strukturalna wytworzonych nanocząstek - mikroskopowa charakteryzacja morfologii, analiza sposobu i efektywności dyspersji nanocząstek metalu na powierzchni lub w objętości cząstki ceramicznej.
  • charakteryzacja fizykochemiczna wytworzonych nanocząstek - badania powierzchni właściwej, objętości i średnicy porów, badania gęstości piknometrycznej, analiza składu pierwiastkowego oraz stanu chemicznego powierzchni (stanu walencyjnego atomów),
  • charakteryzacja mikrobiologiczna wytworzonych materiałów - badania właściwości antybakteryjnych i przeciwgrzybiczych w stosunku do wybranych szczepów bakteryjnych,
  • mikroskopowa analiza preferencyjnych miejsc dla adsorpcji badanych mikroorganizmów, wraz z oceną efektywności adsorpcji bakterii,
  • badania powierzchniowego ładunku elektrostatycznego - potencjału zeta w czasie rzeczywistym trwania adsorpcji i szerokim zakresie pH, analiza wpływu powierzchniowego ładunku elektrycznego sorbentów i bakterii, ich morfologii, struktury i fizykochemii powierzchni na zjawisko sorpcji bakterii oraz oddziaływania elektrostatyczne pomiędzy sorbentem a bakterią,
  • analiza oddziaływania w stosunku do środowiska naturalnego (glonów, dobroczynnych mikroorganizmów wyizolowanych ze środowiska naturalnego, roślin wyższych i prostych organizmów wodnych np. skorupiaków),
  • porównanie właściwości nanocząstek otrzymanych opracowanymi metodami, z nanocząstkami wytwarzanymi innymi metodami oraz ocena wartości aplikacyjnej opracowywanych materiałów z dodatkiem bioaktywnych nanocząstek.
     

Tematyki badawcze

  • Kompozyty ceramiczne umacniane kryształami 2D
  • Kompozyty Cu-grafen/hBN o dużym przewodnictwie cieplnym wykorzystywane w elektronice na radiatory i inne elementy odprowadzające ciepło w układach elektronicznych
  • Kompozyty aluminium kryształy 2D, lekkie materiały konstrukcyjne o podwyższonej wytrzymałości oraz jako materiały samosmarujące o poprawionych właściwościach trybologicznych
  • Ceramiczne i metaliczne materiały porowate o strukturze piany, do stosowania jako filtry, podłoża katalityczne, trójwymiarowe konstrukcje umacniające kompozyty lub rusztowania tkankowe do implantacji
  • Ceramika narzędziowa - kompozyty, i materiały supertwarde, odporne na kruche pękanie stosowane min. na ostrza narzędzi skrawających
  • Osłony balistyczne wykonane z kompozytów z gradientem funkcjonalnym na osnowie faz międzymetalicznych oraz ceramiczne
  • Nanomateriały antybakteryjne i bioaktywne
  • Nanokompozyty grafenowe o strukturze typu core-shell 
     

Oferta badawcza

  • Badania właściwości mechanicznych (twardość, kruchość, wytrzymałość na ściskanie, zginanie, rozciąganie, moduły sprężystości)
  • Badania gęstości i porowatości proszków i materiałów porowatych
  • Badania mikrostruktury (mikroskopia świetlna)
  • Badania procesów spiekania wszystkich grup materiałów w zakresie spiekania swobodnego oraz spiekania pod ciśnieniem
  • Badania adsorpcji mikroorganizmów na powierzchni materiałów metodą skaningowej mikroskopii elektronowej oraz analiza in situ z wykorzystaniem analizy potencjału zeta
  • Badania stabilności układów nano-koloidalnych - badania potencjału zeta nanoproszków
  • Badania wielości cząstek układów nano-koloidalnych metodą DLS
  • Badania powierzchni właściwej i porowatości proszków metodą sorpcji fizycznej azotu
     

Infrastruktura badawcza

  • Młyn planetarny Pulverisette 5 / 4
  • Przecinarka precyzyjna MECATOME T210
  • Twardościomierz Future-Tech FV-700e
  • Uniwersalny mikroskop laboratoryjny Eclipse MA200
  • MTS E43 Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa
  • Piknometr helowy Ultrapycnometer 1000
  • Urządzenie do spiekania metodą SPS (SparkPlasma Sintering) FCT - HP D 10-SD
  • Analizator wielkości cząstek oraz potencjału Zeta Zetasizer Nano-ZS (Malvern Instruments)
  • Aparatura do charakteryzacji powierzchni właściwej i porowatości Quadrasorb SI firmy Quantachrome, zaopatrzona w degazer Flo Vac
  • Homogenizator ultradźwiękowy SONICS VCX 750
  • Wirówka laboratoryjna Rotina 420 firmy Hettich Zentifugen
  • Wysokotemperaturowy piec komorowy – Protherm
  • Zautomatyzowana maszyna szlifiersko polerska Mecatech 334 z głowicą TC 15
  • Układ reakcyjny do syntezy nanoproszków kompozytowych metodą zol-żel wraz z dygestorium
  • Suszarka laboratoryjna firmy Binder
  • Inkubator Orbital Shaker-Incubator ES-80 firmy Grant Instruments Ltd.
  • Napylarka Q150R ES firmy Quorum Technologies Inc.
     

Projekty

Współpraca krajowa

  • Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski | prof. dr hab. Jacek Majewski
  • Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa | prof. dr hab. Ewa Sawosz-Chwalibóg
  • Politechnika Łódzka | prof. dr hab. Piotr Niedzielski
  • Wydział Metali Nieżelaznych, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków | prof. dr hab. inż. Włodzimierz Bochniak
  • Instytut Transportu Samochodowego, Warszawa | dr inż. Dariusz Rudnik
  • Instytut Podstawowych Problemów Techniki, Polska Akademia Nauk, Warszawa | prof. dr hab. inż. Zbigniew Kowalewski
  • Wydział Nowych Technologii i Chemii, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa | prof. dr hab. inż. Zbigniew Bojar
  • Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa | prof. dr hab. inż. Tomasz Babul
  • Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa | dr inż. Artur Oziębło
  • Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków | prof. dr hab. inż. Ludosław Stobierski i dr inż. Leszek Chlubny
  • Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, Kraków | prof. dr hab. inż. Lucyna Jaworska
  • Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Warszawa | dr hab. inż. Katarzyna Pietrzak
  • Instytut Energetyki Oddział Ceramiki CEREL, Boguchwała
  • PELMET Spółka Jawna, Krościenko
  • BOHAMET Spółka Akcyjna, Białe Błota
  • KGHM CUPRUM Spółka z o.o. – Centrum Badawczo-Rozwojowe, Wrocław
  • Ecofair Sp. z o.o., Warszawa
  • Fabryka Kart Trefl-Kraków Sp. z o.o., Podłęże
  • Amii Sp. z o.o., Łódź
  • Paper Cups Factory Sp. z o.o., Lublin
  • Linegal Chemicals Sp. z o.o., Warszawa
  • UST-M Sp. z o.o., Tomaszów Mazowiecki
     

Współpraca międzynarodowa

  • ICA Research and Development SRL, Rumunia | dr. Alexandru Ciric
  • Technical University of Cluj Napoca, North Universitary Center of Baia Mare, Rumunia | prof. dr hab. inż. Anca Peter
  • University of Cluj Napoca, Rumunia | dr. Virginia Danciu Babes-Bolyai 
     

Kontakt

prof. dr hab. inż. Andrzej Olszyna
andrzej.olszyna@pw.edu.pl
22 234 71 34
Zakład Materiałów Ceramicznych i Polimerowych