Nanokompozīti ļaus pārveidot ķermeņa siltumu elektrībā.
Popularzinatniskais_raksts_Ilustreta_Zinatne.pdf
Latvijā 3D Strongs SIA kopā ar LU izstrātāja lokani nanokompozītu, kas ļaus ar cilvēka ķermeņa siltumu darbināt sensorus.
 |  |
Projekta nosaukums: No inovatīviem oglekļa nanocaurulīšu-topoloģisko izolatoru materiālu tīkliem veidotas lokanas termoelektriskās ierīces. Periods: 01.01.2023. – 31.03.2023.
LU. Papildināts un sagatavots iesniegšanai zinātniskā raksta “Magnetoresistance of MWCNT-Bi2Se3/Sb2Te3 hybrid structures” manuskripts. Tiek gatavots zinātniskā raksta “Encapsulated Sb2Te3-MWCNT heterostructures for application in flexible thermoelectric generators” manuskripts. Izstrādāta tehnoloģija “Fabrication of flexible CNT-TI thin films”. Sagatavots un iesniegts Latvijas patenta pieteikums “Lokana p-tipa termoelektriskā kompozīta moduļa izgatavošanas paņēmiens”.
Izgatavoti jauno produktu prototipi:
· abpusēji iekapsulētas n-tipa un p-tipa lokanas termoelektriskās plēves ar pieslēgšanas kontaktiem
· Lokans termoelektriskais ģenerators, kurš paredzēts horizontālai siltuma plūsmai
· Lokans termoelektriskais ģenerators, kurš paredzēts horizontālai siltuma plūsmai
Sagatavots un iesniegts Latvijas patenta pieteikums “Lokana p-tipa termoelektriskā kompozīta moduļa izgatavošanas paņēmiens”
Projekta rezultāti ir publicēti zinātniskajā rakstā:
L. Bugovecka, K. Buks, J. Andzane, A. D. Miezubrale, J. Bitenieks, J. Zicans, D. Erts “Positive and Negative Changes in the Electrical Conductance Related to Hybrid Filler Distribution Gradient in Composite Flexible Thermoelectric Films Subjected to Bending”, Nanomaterials 2023, 13, 1212, https://doi.org/10.3390/nano13071212
Projekta rezultāti ir prezentēti starptautiskās konferencēs:
Gordon Research Conference on Nanomaterials for Applications in Energy Technology, 26.02. – 03.03.2023., Ventura, ASV
A.Dutovs, E. Spalva, K. Buks, J. Andzane, D. Erts “Encapsulated CNT-metal chalcogenide hybrid materials for thermoelectrical applications”, stenda referāts
4th International Congress on Advanced Materials Sciences and Engineering (AMSE-2023), 17.03.-21.03.2023., Vīne, Austrija
L. Bugovecka, K. Buks, J. Andzane, D. Erts “Flexibility Tests of Different Types of CNT - Sb2Te3 Hybrid Networks-based Thermoelectrical Thin Films”, stenda referāts
8th International Conference on Nanomaterials, Nanodevices, Fabrication and Characterization (ICNNFC 2023), 22.03. – 26.03.2023., Lisabona, Portugāle
E. Spalva, K. Buks, J. Andzane, L. Brauna, D. Erts “Fabrication and characterization of encapsulated CNT-Sb2Te3 thermoelectrical hybrid structures”, stenda referāts
Projekta popularizācijas pasākumi:
· Sagatavots un iesniegts publicēšanai žurnāla “Ilustrētā zinātne” aprīļa numura populārzinātniskais raksts “Nanokompozīti ļaus pārveidot ķermeņa siltumu elektrībā”.
· 2023. gada 29. martā ir organizēta un novadīta ekskursija un praktiskā nodarbība Latvijas un Lietuvas 8.-9. klašu skolēniem. Pasākuma laikā skolēni tika iepazīstināti ar projekta ideju, mērķi, uzdevumiem un galveniem rezultātiem.
Projekts
tiek līdzfinansēts no REACT-EU finansējuma pandēmijas krīzes seku mazināšanai
International Academy of Science, Engineering and Technology - Lisbon, Portugal on March 23 - 25, 2023.
The congress is composed of 2 conferences:
ICNNFC'23 - 8th International Conference on Nanomaterials, Nanodevices, Fabrication and Characterization
NDDTE'23 - 8th International Conference on Nanomedicine, Drug Delivery, and Tissue Engineering
For more information, please visit: https://rancongress.com/
 |  |
Projekta nosaukums: Nanostrukturēto termoelektrisku materiālu izstrāde un to pielietojums siltumizolācijas paneļos ēku energoefektivitātes palielināšanai. Periods:01.12.2022. – 28.02.2023.
LU. Noskaidrots, ka epoksīdlīme, kura efektīvi uzlabo ZnO nanovadu tīklojumu termoelektriskās īpašības, negatīvi ietekmē Cu2O nanovadu tīklojumu īpašības. Notiek eksperimentālais darbs pie Cu2O nanovadu tīklojumu iekapsulēšanai piemērota polimēra izvēles. Turpinās darbs pie metāla oksīds-oglekļa nanocaurulītes tīklojumu izveides un to īpašību izpētes. Uzsākti eksperimenti ar metāla oksīdu nanovadu tīklojumu izveidi tieši uz siltumizolējošām celtniecības akmens vates plāksnēm.
SIA 3D Strong. Turpinās oglekļa nanocaurulīšu sintēze un pēcsintēzes apstrāde, kā arī metālu-oglekļa nanocaurulīšu pamatņu sagatavošana projekta vajadzībām. Turpinās eksperimentālais darbs pie nanostrukturēto tīklojumu, izveidotu uz lokanām pamatnēm, mehāniskās stabilitātes izpētes.
Zināšanu izplatīšanas un popularizācijas pasākumi:
Zinātniskais raksts R. Sondors, D. Gavars, A. Sarakovskis, A. Kons, K. Buks, D. Erts, J. Andzane “Facile fabrication of Cu2O nanowire networks with large Seebeck
coefficient for application in flexible thermoelectrics” ir publicēts
žurnālā Materials Science in Semiconductor Processing (Mater. Sci. Semicond. 159, 2023, 107391).
https://doi.org/10.1016/j.
Projekts
tiek līdzfinansēts no REACT-EU finansējuma pandēmijas krīzes seku mazināšanai
Projekta nosaukums: No inovatīviem oglekļa nanocaurulīšu-topoloģisko izolatoru materiālu tīkliem veidotas lokanas termoelektriskās ierīces. Periods: 01.10.2022. – 31.12.2022.
LU. Turpinās eksperimentālo datu apstrāde un analīze zinātniskā raksta “Magnetoresistance of MWCNT-Bi 2 Se 3 /Sb 2 Te 3 hybrid structures” manuskripta papildināšanai. Uzsākta zinātniskā raksta “Functional thermoelectric MWCNT and MWCNT-Sb 2 Te 3 network distribution in inert polymer matrix - effect on elastic thermoelectric composite film resistance” sagatavošana. Izgatavoti pirmie jauno produktu – abpusēji iekapsulētas n-tipa un p-tipa lokanas termoelektriskās plēves ar pieslēgšanas kontaktiem – prototipi. Izveidots pirmais lokana termoelektriskā ģeneratora prototips, notiek tā raksturošana pie dažādām ārējām slodzēm (virknē pieslēgtām elektriskām pretestībām).
Projekta aktuālie rezultāti ir prezentēti starptautiskā konferencē:
3-day International Conference on Materials Science (3d-ICOMAS), 26.- 28.10.2022., Verona, Itālija
L. Bugovecka, K. Buks, J. Andzane, J. Bitenieks, J. Zicans, A. Miezubrale, D. Erts “Synthesis and Bending Tests of Flexible MWCNT and Bi 2 Se 3 Polymer Composite Thermoelectric Thin films”, stenda referāts Projekta popularizācijas pasākumi:
2022. gada 21. oktobrī ir organizēta un novadīta lekcija/seminārs “Nanostrukturētie lokani termoelektriskie materiāli un to pielietojumi” LU Fizikas, Matemātikas un Optometrijas fakultātes studentiem. Lekcijas/semināra laikā studenti tika iepazīstināti ar projekta ideju, mērķi, uzdevumiem un galvenajiem rezultātiem.
Projekts
tiek līdzfinansēts no REACT-EU finansējuma pandēmijas krīzes seku mazināšanai
Projekta nosaukums: Nanostrukturēto termoelektrisku materiālu izstrāde un to pielietojums siltumizolācijas paneļos ēku energoefektivitātes palielināšanai. Periods: 01.09.2022. – 30.11.2022.
Noskaidrots, ka Cu 2 O nanovadu tīklojumiem salīdzinājumā ar CuO nanovadu tīklojumiem ir ļoti augsts Zēbeka koeficients (ap 2000 V/K), kā arī par vairākām kārtām mazākā elektriskā pretestība. Tas nozīmē, ka Cu 2 O nanovadi ir ļoti perspektīvs materiāls pielietojumiem termoelektriskās ierīcēs. Savukārt, sintezētiem ZnO nanovadu tīklojumiem ir pārāk liela elektriskā pretestība (GΩ) un Zēbeka koeficients ap -80 V/K. Lai samazinātu ZnO nanovadu tīklojumu elektrisko pretestību un palielināt to Zēbeka koeficientu, ir veikta nanovadu tīklojumu iekapsulēšana kā saistvielu izmantojot komerciāli pieejamo epoksīdlīmi. Iekapsulēšana ļauj samazināt ZnO nanovadu tīklojumu pretestību par 2-3 kārtam un vienlaicīgi vismaz 10 reizēs palielināt Zēbeka koeficientu. Izstrādātas divas tehnoloģiskās instrukcijas par Cu 2 O un ZnO nanovadu tīklojumu sintēzi.
SIA 3D Strong. Turpinās metālu-oglekļa nanocaurulīšu pamatņu sagatavošana, tai skaitā tiek izgatavotas daudzslāņu pamatnes, kad secīgi tiek uzklāti oglekļa nanocaurulīšu un metāla (Cu vai Zn) dažādu biezumu slāņi. Uzsākta oglekļa nanocaurulīšu atdedzināšana argona/ūdeņraža atmosfērā (-COO) grupu atdalīšanai no nanocaurulīšu virsmām. Notiek eksperimentālais darbs pie nanostrukturēto tīklojumu mehāniskās stabilitātes izpētes – tiek izstrādāti pārklājumu noņemšanas no cietām virsmām paņēmieni, kā arī izsākti pārklājumu locīšanas eksperimenti uz lokanām
virsmām uznestiem pārklājumiem.
Zināšanu izplatīšanas un popularizācijas pasākumi:
Sagatavoti un iesniegti sekojošie raksti zinātniskajos žurnālos:
1. J. Kosmaca, J. Katkevics, J. Andzane, R. Sondors, L. Jasulaneca, R. Meija, K. Niherysh, D. Erts “Humidity-dependent electrical performance of assembled CuO nanowire networks studied by electrochemical impedance spectroscopy” iesniegts žurnālā Beilstein Journal of Nanotechnology;
2. M. Baitimirova, R. Sondors, A. Kons, J. Andzane “Improvement of thermoelectrical properties of self-assembling ZnO nanowire networks by encapsulation in epoxy adhesive” iesniegts žurnālā Materials Today Communications;
3. R. Sondors, D. Gavars, A. Sarakovskis, A. Kons, J. Andzane “Facile fabrication of Cu 2 O nanowire networks with large Seebeck coefficient for application in flexible thermoelectrics” iesniegts žurnālā Materials Science in Semiconductor Processing.
Projekta aktuālie rezultāti prezentēti sekojošās starptautiskās zinātniskās konferencēs:
1. Konferencē "24-th International Conference-School Advanced Materials and Technologies 2022 (AMT-2022)" 22.-26.08.2022., Palanga, Lietuva:
D. Gavars, R. Sondors, J. Andzane, D. Erts "Production of Copper Oxide Nanowire Netowrk for Thermoelectric Applications" (stenda referāts)
2. Konferencē “International Conference on Materials Science (3d-ICOMAS), 26.-28. Oktobris 2022, Verona, Itālija:
D. Gavars, R. Sondors, A. Sarakovskis, D. Erts, J. Andzane "Thermoelectric applications of metal oxide nanowire networks fabricated by thermal oxidation technique" (stenda referāts).
Lekcijas, semināri, populārzinātniskie pasākumi:
1. Projekta ideja un galvenie rezultāti prezentēti Zinātnieku Nakts 2022 pasākumā, kurš notika LU ĶFI telpās 30.09.2022.
2. 21.10.2022. organizēta lekcija/seminārs LU Fizikas, Matemātikas un Optometrijas fakultātes bakalaura studiju programmas 2. un 3. kursa fizikas studentiem par projekta tematiku.
Projekts
tiek līdzfinansēts no REACT-EU finansējuma pandēmijas krīzes seku mazināšanai
Patent registered for - CARBON NANOTUBES PREPARATION METHOD AND USE IN STEREOLITHOGRAPHY
"The invention relates to three-dimensional (3D) printing method technologies, including stereolithography, which use material polymerization.
In the invention, possibilities have been developed to activate carbon nanotubes (CNTs) in order to ensure the interaction of CNTs with the photopolymer used for 3D printing and to achieve effective dispersion of CNTs in the volume of the product to be created by 3D printing, avoiding CNT agglomeration and reducing the necessary CNT concentration. The goal of the invention is achieved with the help of active reaction products in the mixture of HNO3 and H2SO4 acids, initiating chemical reactions with carbon atoms on the CNT surface, which result in the formation of active centers increasing the interaction of CNTs with photopolymer. Activated CNTs bind to photopolymer molecules more strongly than to each other and disperse throughout the volume without forming CNT agglomerates. The new bonds created and the mechanical strength of the CNTs increase the overall mechanical strength and flexibility of the products".
Projekta nosaukums: No inovatīviem oglekļa nanocaurulīšu-topoloģisko izolatoru materiālu tīkliem veidotas lokanas termoelektriskās ierīces. Periods:01.07.2022. – 30.09.2022.
Projekta aktuālie rezultāti ir prezentēti sekojošās starptautiskās konferencēs:
Joint International Conference Functional Materials & Nanotechnologies and Nanotechnology and Innovation in the Baltic Sea Region (FM&NT-NIBS 2022), 03.- 06.07.2022., Rīga, Latvija
- L. Bugovecka, K. Buks, J. Andzane, O. Starkova, D. Erts “Bending stability of MWCNT and Bi 2 Se 3 Thermoelectric Polymer Composite Thin Films”, stenda referāts
- K. Buks, J. Andzane, L. Brauna, M. Katkov, D. Erts “Properties and applications of blended and encapsulated bismuth selenide and CNT hybrid structure-based flexible thermoelectric nanocomposites”, stenda referāts
- L. Brauna, K. Buks, J. Andzane, M. Katkov, D. Erts “Fabrication of flexible encapsulated Bi 2 Se 3 /CNT hybrid network materials” stenda referāts
24-th International Conference-School Advanced Materials and Technologies 2022 (AMT-2022), 22.-26.08.2022., Palanga, Lietuva
- L. Bugovecka, K. Buks, J. Andzane, D. Erts “Comparison of flexible CNT- Sb 2 Te 3 /Bi 2 Se 3 Thermoelectric Thin Films with different Polymer Substrates”, stenda referāts
- K. Buks, J. Andzane, L. Brauna, M. Katkov, D. Erts “Thermoelectric properties of flexible encapsulated bismuth selenide and carbon nanotube hybrid structures”,stenda referāts
- L. Brauna, K. Buks, J. Andzane, M. Katkov, D. Erts “Synthesis and preparation of flexible Bi 2 Se 3 /CNT heterostructure-based thermoelectric materials”, stenda referāts
23rd Annual Conference on Material Science (YUCOMAT 22), 29.08.-02.09.2022., Herceg Novi, Melnkalne
- M. V. Katkov, K. Buks, J. Andzane, A. Sarakovskis, K. Smits, D. Erts “Synthesis and properties of stable nitrogen-doped MWCNTs for thermoelectric applications”, stenda referāts
18th European Conference on Thermoelectrics (ECT 2022), 14.-16.09.2022., Barselona,
Spānija
- K. Buks, J. Andzane, L. Bugovecka, L. Brauna, M. Katkov, D. Erts “Synthesis and characterization of flexibe thermoelectric Bi 2 Se 3 /CNT hybrid structures”, stenda referāts
Baltic Polymer Symposium 2022, 21.-23. septembris 2022., Tallina, Igaunija
- D. Erts, J. Andzane, K. Buks, J. Bitenieks, R. Merijs-Meri, L. Bugovecka, M.Katkov, J. Zicans “Innovative flexible nonconductive polymers based thermoelectric films: fabrication and properties”, plenārsēdes prezentācija
Projekta popularizācijas pasākumi:
Projekta ideja un galvenie rezultāti prezentēti Zinātnieku Nakts 2022 pasākumā, kurš notika LU
ĶFI telpās 30.09.2022.
3D Strong LLC participated in international conference “23rd Annual Conference on Material Science, YUCOMAT 22”
Accomplishments during the assignment:
- A poster entitled “Synthesis and properties of stable nitrogen-doped MWCNTs for thermoelectric applications” was presented.
- The presented results were discussed with the conference participants.
- Lectures on topics of two-dimensional emptiness and its unique properties (by Sir Andre K. Geim, Noble Prize Winner), effect of polymer molecular weight on thermal and surface structural characteristics of MWCNTs/PDMS nanocomposites, investigation of 3D printing and thermomechanical properties of free-radical resin filled with TiO2 nanoparticles, etc., were attended.
- Two poster sessions were attended.
Projekta nosaukums: Nanostrukturēto termoelektrisku materiālu izstrāde un to pielietojums siltumizolācijas paneļos ēku energoefektivitātes palielināšanai. Periods: 01.06.2022. – 31.08.2022.
Savukārt, kad metāls ir uzputināts uz oglekļa nanocaurulīšu tīklojuma, termiskās oksidācijas rezultātā apkārt nanocaurulītēm veidojas metālu oksīdu čaulas. Notiek metāla oksīdu nanovadu-oglekļa nanocaurulīšu elektrisko un termoelektrisko īpašību izpēte.
SIA 3D Strong. Turpinās dažādu oglekļa nanocaurulīšu tipu apstrāde ar argona joniem, apstrādāto nanocaurulīšu struktūras, morfoloģijas, elektrisko īpašību raksturošana, metāls-oglekļa nanocaurulītes pamatņu sagatavošana, izmantojot ar argona joniem apstrādātas oglekļa nanocaurulītes: (1) pārklājot metāla pamatnes ar oglekļa nanocaurulīšu slāni un (2) pārklājot oglekļa nanocaurulīšu tīklojumus ar termiski uzputinātu metāla (varš, cinks) slāni.
Projekta popularizēšanas pasākumi:
Projekta ideja un aktuālie projekta rezultāti ir prezentēti starptautiskā zinātniskā konferencē "Joint International Conference Functional Materials and Nanotechnologies and Nanotechnology and Innovation in the Baltic Sea Region" FM&NT-NIBS 2022, 03.-06.07.2022., Rīgā, Latvijā:
- J. Andzane, R. Sondors, D. Gavars, M. Baitimirova, M.V. Katkov, D. Erts "Application of nanostructured materials for flexible thermoelectrics and energy-efficient buildings", mutiskais referāts
- D. Gavars, R. Sondors, J. Andzane, D. Erts "Thermoelectric properties of copper oxide nanowire networks", stenda referāts.
Projekta nosaukums: No inovatīviem oglekļa nanocaurulīšu-topoloģisko izolatoru materiālu tīkliem veidotas lokanas termoelektriskās ierīces. Periods: 01.04.2022. – 30.06.2022.
SIA 3D Strong. Sagatavotas un raksturotas (morfoloģija, elektriskās, termoelektriskās īpašības) dažādu tipu un koncentrāciju oglekļa nanocaurulīšu tīklojumi n-tipa (ar bismuta selenīdu) un p-tipa (ar antimona telurīdu un/vai alvas selenīdu) hibrīdtīklojumu izveidei. Veikta n-tipa oglekļa nanocaurulīšu elektrovadītspējas un Sībeka koeficienta izpēte temperatūru diapazonā 2K-350K lādiņnesēju transporta mehānismu izpētei. Notiek eksperimentālo datu apstrāde un analīze.
LU. Veikti n-CNT-Bi 2 Se 3 neiekapsulēto un iekapsulēto tīklojumu elektrovadītspējas un Sībeka koeficienta mērījumi temperatūru diapazonā 2K-350K. Sagatavoti n-CNT-Bi 2 Se 3 paraugi Holla efekta atkarībā no temperatūras mērījumiem lādiņnesēju transporta mehānismu izpētei. Notiek eksperimentālo datu apstrāde un analīze.
Turpinās p-tipa hibrīdtīklojumu elektriskās un mehāniskās stabilitātes izpēte ar elektroķīmiskās impedances metodēm gaisā mitruma diapazonā 5-90%. Izveidots pirmais divu kāju termoelektriskā ģeneratora prototips, uzsākta izveidotā prototipa raksturošana.
Projekta rezultāti ir publicēti zinātniskajā rakstā:
K. Buks, J. Andzane, L. Bugovecka, M. V. Katkov, K. Smits, O. Starkova, J. Katkevics, A. Bērziņš, L. Brauna, V. Voikiva, D. Erts “Highly efficient flexible n- type thermoelectric films formed by encapsulation of Bi 2 Se 3 -MWCNT hybrid networks in polyvinyl alcohol”, Adv. Mater. Interfaces,
https://doi.org/10.1002/admi.202200318
Projekta popularizācijas pasākumi:
Projekta ideja un galvenie rezultāti prezentēta LU ĶFI Atvērto Durvju Dienās:
2022. gada 08. aprīlī – 10. vidusskolas 11.-12. klašu skolēniem
2022. gada 22. aprīlī – Rīgas Klasiskās ģimnāzijas 10.-11. klašu skolēniem
Highly Efficient Flexible n-Type Thermoelectric Films Formed by Encapsulation of Bi2Se3-MWCNT Hybrid Networks in Polyvinyl Alcohol
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.202200318
Abstract
The use of organic–inorganic nanocomposites has shown the greatest potential for engineering efficient flexible thermoelectric devices. In this work, a novel approach of encapsulation of as-grown bismuth selenide-multiwalled carbon nanotubes (Bi2Se3-MWCNT) hybrid network in polyvinyl alcohol for fabrication of n-type flexible thermoelectric films is demonstrated as a successful alternative to the mechanically mixed counterparts. The developed stable flexible n-type thermoelectric material has a Seebeck coefficient and power factor at room temperature as high as −85 μV K−1 and 0.4 μW m−1 K−2, and figure-of-merit, exceeding the value shown by the mixed counterpart by ≈2 orders of magnitude, while requiring 3–4 times less inorganic material in comparison with mixed composites. Charge carrier transport mechanisms and contribution of Bi2Se3 and MWCNT components of not encapsulated and encapsulated hybrid networks to the total Seebeck coefficient, electrical conductance, and power factor are studied. In addition, the fabricated flexible thermoelectric films show good environmental stability at relative humidity levels up to 60%, as well as great mechanical and electrical stability with the increase of resistance within 0.5% and deviations of the Seebeck coefficient within 2% from the initial value during the 100 repetitive bending cycles.
Projekta nosaukums: Nanostrukturēto termoelektrisku materiālu izstrāde un to pielietojums siltumizolācijas paneļos ēku energoefektivitātes palielināšanai. Periods: 01.03.2022. – 31.05.2022.
SIA 3D Strong. Turpinās metāls-oglekļa nanocaurulītes pamatņu sagatavošana, izmantojot dažādu tipu nanocaurulītes un pārklājot izveidotus ar smidzināšanas metodi oglekļa nanocaurulīšu tīklojumus ar termiski uzputināto metāla (varš, cinks) slāni. Uzsākta ar argona joniem apstrādāto oglekļa nanocaurulīšu īpašību izpēte.
Projekta popularizēšanas pasākumi:
2022. gada 08. aprīlī tika novadīta LU ĶFI Atvērto Durvju diena Rīgas 10. vidusskolas 11.-12. klašu skolēniem, kurā tika prezentēti projekta ideja un aktuālie rezultāti.
2022. gada 14. aprīlī novadīta ekskursija Latvijas skolu ķīmijas skolotājām, kuras laikā tika pastāstīts par projekta ideju un aktuāliem rezultātiem.
2022. gada 22. aprīlī tika novadīta LU ĶFI Atvērto Durvju diena Rīgas Klasiskās ģimnāzijas 10.- 11. klašu skolēniem, kurā tika prezentēti projekta ideja un aktuālie rezultāti.
Projekta nosaukums: No inovatīviem oglekļa nanocaurulīšu-topoloģisko izolatoru materiālu tīkliem veidotas lokanas termoelektriskās ierīces. Periods: 01.01.2022. – 31.03.2022.
powder form (Pulvera veida CNT sintēze)”, sagatavots un iesniegts Latvijas patenta pieteikums N-tipa termoelektrisku oglekļa nanocaurulīšu izgatavošanas paņēmiens“, sagatavots un iesniegts žurnālā Synthetic Metals zinātniskā raksta “High temperature stable nitrogen-doped MWCNTs for thermoelectrical applications” manuskripts. Turpinās n-tipa oglekļa nanocaurulīšu ar dažādām slāpekļa koncentrācijām sintēze un raksturošana. Noteikts, ka vadāmības tips ir stabils un to neietekmē nanocaurulīšu karsēšana līdz 500 o C, kā arī glabāšana gaisa atmosfērā. LU. Sagatavots un iesniegts žurnālā Advanced Materials Interfaces zinātniskā raksta “Highly efficient flexible n-type thermoelectric films formed by encapsulation of Bi 2 Se 3 -MWCNT hybrid networks in polyvinyl alcohol” manuskripts, saņemti recenzentu viedokļi, notiek papildus eksperimenti un raksta pilnveidošana. Turpinās n-CNT-Bi 2 Se 3 neiekapsulēto un iekapsulēto tīklojumu termoelektrisko un mehānisko īpašību izpēte. Sintezēti pirmie CNT-Sn 2 Se 3 p-tipa tīklojumi, uzsākta to elektrisko un
termoelektrisko īpašību izpēte.
Projekta ideja popularizēta LU Atvērto Durvju Dienā 22.03.2022.
Projekta aktuālie rezultāti prezentēti LU 80. starptautiskā zinātniskā konferencē 2022. gada 03.-04. februārī mutiskos referātos:
- K. Buks, J. Andzane, M. Katkov, D. Erts "Blended vs. exfoliated Bi 2 Se 3 /CNT hybrid structure-based thermoelectric nanocomposites –properties and applications"
- L. Bugovecka, K. Buks, J. Andzane, D. Erts "Seebeck coefficient and resistance of flexible carbon nanotube-bismuth selenide thermoelectric thin films"
- L. Brauna, K. Buks, J. Andzane, M. Katkov, D. Erts "Manufacturing and characterisation of flexible Bi2Se3/CNT heterostructure thermoelectric materials"
Projekta nosaukums: Nanostrukturēto termoelektrisku materiālu izstrāde un to pielietojums siltumizolācijas paneļos ēku energoefektivitātes palielināšanai. Periods: 01.12.2021.-28.02.2022.
Nanovadu tīklojumu elektriskās vadāmības un Sībeka koeficienta mērījumi parādīja, ka
izkarsēšanas rezultātā abi šie parametri uzlabojas. Notiek izkarsēto tīklojumu morfoloģijas
izpēte, kā arī to ķīmiskā sastāva noteikšana ar rentgenstaru fotoelektronu spektroskopijas
metodēm, lai noskaidrotu elektrisko un termoelektriski īpašību uzlabošanās mehānismus.
Uzsākta nanovadu tīklojumu iekapsulēšana videi draudzīgās (piemēram, polivinilspirts, agaroze)
saistvielās. Uzsākta nanovadu tīklojumu sintēze uz metāls-oglekļa nanocaurulīšu pamatnēm.
SIA 3D Strong. Sintezētas un izkarsētās gaisā viensienu oglekļa nanocaurulītes ar p-tipa
vadāmību un daudzsienu oglekļa nanocaurulītes ar n-tipa vadāmību. Izkarsētās oglekļa
nanocaurulītes ir izmantotas metāls-oglekļa nanocaurulītes pamatņu sagatavošanai ar
smidzināšanas metodi. Uzsākta nanocaurulīšu virsmu funkcionalizēšanas, mehāniski ieviešot
defektus nanocaurulīšu ārējās čaulās, metodes izstrāde.
Aktuālie projekta rezultāti prezentēti tiešsaistes konferencē “Latvijas Universitātes 80.
starptautiskā zinātniskā konference 2022 / 80 th International Scientific Conference of the
University of Latvia 2022”, 04.02.2022., mutiskā referātā:
D. Gavars, R. Sondors, D. Erts, J. Andzane “Methods for fabricating networks from copper
oxide nanowires synthesized by thermal oxidation”
LIAA vaučers Nr. VP-V-2021/73 noslēguma/starpposma pārskats
2021. gada 15. jūnijā Latvijas Investīciju un attīstības aģentūra (turpmāk – LIAA) izsniedza SIA "3D STRONG", reģ. Nr. 50203113801, vaučeru VP-V-2021/73 (turpmāk – Vaučers), kuru SIA "3D STRONG" nodeva Rīgas Tehniskai universitātei, Reģ. Nr. 90000068977 (turpmāk – Pakalpojuma sniedzējs).
Kopsavilkums
- PP, PETG un PC veido viendabīgus maisījumus ar CNT 0.1 un 1%
piedevām un raksturojas ar izcilu drukāšanas spēju ar FDM metodi.
- CNT saturoši kompozīti uzrada augstākas pētīto īpašību vērtības salīdzinājumā ar nepildīto polimēru. CNT 1% sastāvs uzrāda augstākas īpašības nekā CNT 0.1% kompozīcija.
- Visu kompozīciju sastāvu elektriskās īpašības uzlabojas pievienojot CNT. Kompozīciju PP/CNT 1% elektrovadītspēja pieaug par 30% (1.3 reizēs), PETG/CNT 1% elektrovadītspēja pieaug par 26% (1.3 reizēs), savukārt PC/CNT 1% elektrovadītspēja pieaug par 50% (1.5 reizēs).
- Visu kompozīciju sastāvu mehāniskās īpašības raksturojas ar sekojošajām iezīmēm: elastības modulis nemainās atkarībā no CNT daudzuma, sagraušanas stiprība nemainās; savukārt, trūkšanas deformācija samazinās par 20% kas saistīts ar sagaidāmo drukāšanas ietekmi uz pildīta kompozīcijas materiāla dekoratīvajām īpašībām.
- Visu kompozīciju sastāvu siltuma vadītspēja uzlabojas pievienojot CNT. Īpašības palielinās par 10% pie 25, 35 un 45 oC salīdzinājumā ar nepildīto polimēru.
|
Filament |
Modulus(MPa) |
ModulusAVG |
Ultimate Stress(MPa) |
StressAVG |
Elongation at Yield(%) |
ElongationAVG |
|
PP |
679 |
690,5 |
32 |
32,05 |
16,9 |
14,15 |
|
702 |
32,1 |
11,4 |
||||
|
PP/0.1% CNT |
663 |
668 |
31 |
31,55 |
14 |
14,9 |
|
673 |
32,1 |
15,8 |
||||
|
PP/1% CNT |
625 |
607 |
27,1 |
26,15 |
10,1 |
11,05 |
|
589 |
25,2 |
12 |
||||
|
Filament |
Modulus(MPa) |
ModulusAVG |
Ultimate Stress(MPa) |
StressAVG |
Elongation at Yield(%) |
ElongationAVG |
|
PETG |
889 |
829,5 |
53 |
50,4 |
7,3 |
8,095 |
|
770 |
47,8 |
8,89 |
||||
|
PETG/0.1% CNT |
807 |
811 |
40,2 |
39,95 |
6,21 |
5,93 |
|
815 |
39,7 |
5,65 |
||||
|
PETG/1% CNT |
934 |
906,5 |
46,1 |
45,35 |
6,62 |
6,665 |
|
879 |
44,6 |
6,71 |
||||
|
Filament |
Modulus(MPa) |
ModulusAVG |
Ultimate Stress(MPa) |
StressAVG |
Elongation at Yield(%) |
ElongationAVG |
|
PC |
1110 |
1095 |
59,8 |
57,85 |
7,14 |
6,835 |
|
1080 |
55,9 |
6,53 |
||||
|
PC/0.1% CNT |
1090 |
1075 |
59,3 |
56,45 |
7,5 |
6,95 |
|
1060 |
53,6 |
6,4 |
||||
|
PC/1% CNT |
928 |
964 |
43,6 |
47,25 |
6,16 |
6,49 |
|
1000 |
50,9 |
6,82 |
Patent registered for Method for manufacturing N-type thermoelectric carbon nanotubes
The invention relates to technologies for the construction of thermal generators using n-type and p-type semiconductor materials. The method of manufacturing carbon nanotubes with n-type conductivity increases the thermal stability of thermoelectric materials and improves the thermoelectric and electrical properties in the way required for technological applications.
Summary
The invention relates to the improvement of the properties of n-type thermoelectric materials required for the construction of thermogenerators. The method of manufacturing carbon nanotubes (CNTs) with n-type conductivity increases the thermal stability of thermoelectric materials, ensuring the operation of thermogenerators at elevated temperatures. CNTs with n-type conductivity are produced by the chemical vapor deposition (CVD) method. CNT synthesis uses a mixture of liquid hydrocarbons for CNT synthesis, such as benzene or toluene, and organic compounds, such as pyridine, acetonitrile and aniline, with N atoms that enter the CNT structure during the synthesis process instead of C atoms via covalent chemical bonds. are used as donor-type, n-type conduction defects in the CNT structure. To catalyze the CNT formation process with the help of metal nanoparticles, an organometallic compound, such as ferrocene, is added to the mixture. The method of manufacturing the n-type thermoelectric material developed in the present invention ensures the maintenance of the n-type conductivity at elevated temperatures above 150-200 °C.
Projekta nosaukums: No inovatīviem oglekļa nanocaurulīšu-topoloģisko izolatoru materiālu tīkliem veidotas lokanas termoelektriskās ierīces. Periods: 01.10.2021. – 31.12.2021.
LU. Sintezēti Bi 2 Se 3 pārklājumi uz n-CNT tīklojumiem. Notiek n-CNT-Bi 2 Se 3 morfoloģijas izpēte, elektriskās vadāmības un Sībeka koeficienta noteikšana gaisā temperatūru diapazonā 20-60 o C un vakuumā temperatūru diapazonā 2-400 K. Pielietojot elektroķīmiskās impedances spektroskopijas metodes, veikta PVS iekapsulēto paraugu elektriskās stabilitātes izpēte pie dažādiem gaisa mitruma līmeņiem. Noteikts, ka paraugi ir stabili pie mitrumiem 5-60% temperatūru diapazonā no 0 līdz 40 o C. Pie lielākiem mitrumiem sākas paraugu izmaiņas, notiek darbs pie šo izmaiņu atgriezeniskuma pakāpes noteikšanas. Tiek gatavots zinātniskā raksta manuskripts.
Informācija par projektu tika prezentēta populārzinātniskā formā Rīgas 10. vidusskolas 10.-12. klašu skolēniem un skolotājiem virtuālas LU Ķīmiskās fizikas institūta Atvērto Durvju dienasietvaros 2021. gada 8. novembrī.
Projekta nosaukums: Nanostrukturēto termoelektrisku materiālu izstrāde un to pielietojums siltumizolācijas paneļos ēku energoefektivitātes palielināšanai. Periods:01.09.2021.-30.11.2021.
SIA 3D Strong. Veikti izveidoto un raksturoto (morfoloģija, elektriskā vadāmība, termoelektriskās īpašības) oglekļa nanocaurulīšu tīklojumu izkarsēšanas eksperimenti gaisā, pēc kuriem ir veikta atkārtota tīklojumu morfologijas, elektrisku un termoelektriski īpašību raksturošana. Oglekļa nanocaurulītes ar labu termisko izturību ir izmantotas tīklojumu sagatavošanai uz metāla (varš, cinks) folijas pamatnēm ar smidzināšanas metodi.
Projekta rezultāti prezentēti tiešsaistes konferencē “7 th International Conference on New Trends in Chemistry” 25.-26.09.2021. mutiskā referātā R. Sondors, D. Gavars, M, Ramma, D. Erts, J. Andzane “Synthesis and dielectrophoretic alignment of metal oxide nanowires for applications in diversedevices”