See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9281
ETF9281 "Ioonvedelik/metallioksiid komposiit materjalid (1.01.2012−31.12.2015)", Valter Reedo, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Füüsika Instituut.
ETF9281
Ioonvedelik/metallioksiid komposiit materjalid
Ionic liquid/metal oxide composite materials
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.12. Protsessitehnoloogia ja materjaliteadusT150 Materjalitehnoloogia2.3. Teised tehnika- ja inseneriteadused (keemiatehnika, lennundustehnika, mehaanika, metallurgia, materjaliteadus ning teised seotud erialad: puidutehnoloogia, geodeesia, tööstuskeemia, toiduainete tehnoloogia, süsteemianalüüs, metallurgia, mäendus, tekstiilitehnoloogia ja teised seotud teadused).100,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.201211 610,00 EUR
01.01.2013−31.12.201311 610,00 EUR
01.01.2014−31.12.201411 610,00 EUR
01.01.2015−31.12.201511 610,00 EUR
46 440,00 EUR

Läbipaistvad elektrijuhid on materjaliteaduse fookuses eeskätt mitmete oluliste tehnoloogiliste rakenduste tõttu (elektrokroomsed või vedel-kristall ekraanid, lennuki akende kütte elemendid udu ja jää eemaldamiseks, instrumentide antistaatilised katted, jne.). Hoolimata intensiivsest uurimistööst, on valdavaks kasutatavaks materjaliks jäänud ITO (indium-tinaoksiid), mis aga ei rahulda tööstuse kõiki nõudmisi. Näiteks on tööstusele tähtis, et selline materjal oleks suhteliselt lihtsalt kantav suurtele pindadele, lisaks on ITO puhul probleemiks, et indiumi hind on suurtes piirides ebastabiilne. Erinevate alternatiivide puhul on probleemiks fundamentaalne vastuolu juhtivus- ja optiliste läbilaskvusmehanismide vahel, mistõttu ühe parandamine viib üldjuhul teise halvenemiseni. Paljulubav kandidaat selle probleemi lahendamiseks on ioonsete vedelike ja metallioksiidi baasil hübriitsete komposiitide väljatöötamine, kus kombineeritakse iooniliste vedelike juhtivust ja metallioksiidi stabiilsust. Käesoleva projekti eesmärgiks on luua ioonsetel vedelikel ja metalli alkoksiididel baseeruvad ioonvedelike/oksiidide nanokoposiidid ja selgitada tekkinud struktuuride elektrilisi, optilisi ja mehhaanilisi omadusi nii mikro- kui nanotasemel. Projekti käigus selgitatakse vastavate materjalide erinevate faaside omavahelisi interaktsioone ja modelleeritakse vastavaid protsesse. Lisaks selgitatakse erinevate meteallide alkoksiide segude rakendamise võimalust vastavate nanokoposiitide sünteesil, et disainida materjali omadusi lähtuvalt vajadusele (saab varjeerida näiteks materjali murdumisnäitajat). Vastavaid materjale rakendatakse projekti käigus elektrit juhtiva ja optiliselt läbipaistva elektroodi väljatöötamiseks.
Transparent conductors are in the focus of materials science due to several important technological applications (liquid-crystal or electrochromic displays, heating elements on aircraft windows for defogging, antistatic coatings on instrument panels etc.). Despite intensive research, ITO (indium-doped tin oxide) has remained the dominant material available, which does not meet all demands of industry. The main problem for alternative technologies is a fundamental contradiction between the conductivity and optical transmission mechanisms, where improving one typically leads to diminishing of another. In addition, there are several commercial issues that motivate the research for alternatives. Promising new candidate for solving this problem is combination of ionic liquid and metal oxides for creation of hybrid composites which combine the conductivity of ionic liquids and stability of metal oxides. The aim of current project is elaboration of methods for synthesis of new metal oxide and ionic liquid based hybrid materials and clarification of relationship between their optical and electrical properties depending on synthesis conditions. Clarification of interactions between different phases of corresponding materials and if possible than simulations of these processes will be done during the project. Results obtained from current project will be used for elaboration of optically transparent and electrically conducting electrodes. In addition, for improving functionality of material (for example, refractive index) the possibility of using mixture of different metal alkoxide during materials synthesis is clarified.
1) Grandi ajakavas planeeritud tööd kulgesid plaanipäraselt. 2) Projekti raames sünteesiti edukalt ioonvedelik/metalloksiid komposiitmaterjal. Selleks töötati välja sünteesi meetod metallialkoksiididega keemiliselt seostatava ioonvedeliku (1-metüül-3-[3-(trietoksüsilüül)propüül]imidasool kloriid - MTICl) saamiseks ja esmakordselt selgitati selle segunemise probleemi metallide alkoksiididega. Näidati, et sünteesitud segu on mikro- ja nanotasandil homogenne ja sobilik ioonvedelik/metalloksiid komposiitmaterjali väljatöötamiseks. 3) Granti projekti raames viidi läbi sünteesitud materjali elektrijuhtivus omaduste selgitamine. Juhtivuse parendamiseks viidi läbi eksperimendid süsiniknanotorudega lisandatud ioonvedelik/metallioksiid nanokomposiidi sünteesimiseks. Saadud tulemused näitasid, et süsiniknanotorude lisamisel metallalkoksiidi ja ioonvedelik hübriid maatriksile paraneb elektrijuhtivus märgatavalt, ulatudes kuni 450 Sm-1. 4) Projekti läbiviimisel täheldati seni kirjeldamata nähtust, kus borosilikaatklaasi interaktsioonis [BF4]- aniooni sisaldavate ioonsete vedelike vesilahustega moodustuvad Na2SiF6 mikrokristallid. Esmakordselt selgitati selliste struktuuride tekkemehhanismi ioonsete vedelike vesilahustes. 5) Oma läbipaistvuse ja osalise elektrijuhtivuse tõttu on projekti raames väljatöötatud ionogeel perspektiivikas materjal rakendamiseks antistaatilise ja mehaanilist tugevust tõstva kattena. Projekti käigus läbiviidud eksperimentide tulemuseks saime, et ionogeeliga töödeldud puuvilla kiudude tõmbetugevus on kaks korda suurem kui ilma töötluseta kiududel. 6) Projekti käigus sünteesitud ioonvedelik/metallioksiid komposiidi potensiaalse rakendusena selgitati selle kasutamise võimalust metalloksiid nanoosakeste sünteesiks. Väljatöötatud meetodiga sünteesiti TiO2 nanoosakesed (suurusega ~10-15 nm). 8) Granti projekti teostamise käigus kaitsti 2 Phd tasemel ja 1 magistri tasemel väitekiri. 7) Projekti töö tulemused publitseeriti viies ETIS klassifikaatoriga 1.1. teadusartiklis ja vormistati üks patendi taotlus.