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.

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