Projekta nosaukums: Nanostrukturēto termoelektrisku materiālu izstrāde un to pielietojums siltumizolācijas paneļos ēku energoefektivitātes palielināšanai

Projekta līguma numurs: 1.1.1.1/20/A/144

Projekta partneri: SIA "3D Strong"

Projekta īstenošanas termiņš: 01.06.2021.–30.11.2023. 

Projekta kopējais finansējums: 537 500.00 EUR, LU daļa 322 500.00 EUR

Projekta zinātniskais vadītājs: vadošā pētniece, Dr. PhysJana Andžāne

Administratīvais vadītājs: vecākā eksperte Linda Ungure

Projekta mērķis: attīstīt videi draudzīgus nanostrukturētus termoelektriskos materiālus, kuru pamatā ir metāla oksīdu nanostruktūru un oglekļa nanocaurulīšu tīklojumi; izveidot elastīgas termoelektriskas plānās kārtiņas; demonstrēt termoelektriskās siltumizolācijas paneļu prototipus plakanu (sienu, grīdu, jumta) un izliektu (karstā ūdens cauruļu, skursteņu) ēku konstrukcijas elementu siltumizolācijai.

Projekta galvenie rezultāti u.c. informācija par projekta īstenošanu: projekta galvenie plānotie rezultāti ir 2 jaunu produktu prototipu (TRL4) izstrāde: taisna (plakana) termoelektriskā siltumizolācijas paneļa prototips ar 10 termoelektriskiem elementu pāriem, kuru pamatā ir MO nanovadu tīklojumi, un izliekta termoelektriskā siltumizolācijas paneļa prototips ar 10 termoelektriski elementu pāriem, kuru pamatā ir CNT-MO nanostrukturēti tīklojumi, 5 zinātniskās publikācijas, 5 tehnoloģiskās instrukcijas, 1 Latvijas patents un 1 licences līgums, 7 prezentācijas starptautiskās konferencēs.

Publicēts 01.06.2021.

01.06.2021.–31.08.2021.

LU. Ar termiskās oksidācijas metodi, izmantojot kā izejvielu vara un cinka foliju, veiktas vara oksīda un cinka oksīda nanovadu sintēzes. Tika veikta sintezēto nanovadu morfoloģijas izpēte ar skenējošo elektronu mikroskopiju un noteikts, ka nanovadi aug no pamatnes, veidojot “mežu” no brīvi stāvošiem atsevišķiem nanovadiem. Notiek darbs pie metodes izstrādes nanovadu elektriski vadošu tīklojumu sagatavošanai no sintezētiem nanovadiem. Tīklojumu veidošanai tiek izmantotas mehāniskās pārneses vai smidzināšanas metodes.

SIA 3D Strong. Ar ķīmisko tvaiku nogulsnēšanas metodi sintezētas daudzsienu oglekļa nanocaurulītes. No sintezētām nanocaurulītēm ar smidzināšanas metodi tika sagatavoti tīklojumi uz stikla pamatnēm. Tiek veikta tīklojumu raksturošana: tiek noteikta tīklojumu morfoloģija, elektriskā vadāmība, vadāmības tips, termoelektriskās īpašības.

Publicēts 01.09.2021.

01.09.2021.-30.11.2021.

LU. Sagatavoti pirmie cinka oksīda un vara oksīda nanovadu tīklojumi starp elektrodiem, izmantojot dielektroforēzes un mehāniskās pārneses metodes. Notiek tīklojumu morfoloģijas, elektriskās vadāmības, termoelektrisko īpašību mērījumi. Noteikts, ka izveidotajiem nanovadu tīklojumiem ir liela elektriskā pretestība, kas varētu būt saistīta ar to, ka neveidojas labi elektriskie nanokontakti nanovadu pārklāšanas vietās. Nanokontaktu kvalitātes uzlabošanai uzsākti izveidoto tīklojumu izkarsēšanas eksperimenti gaisā, vakuumā un inertā atomsfērā.

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 “7th 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 diverse devices”

Publicēts 01.12.2021.

01.12.2021.-28.02.2022.

LU. Veikti cinka oksīda un vara oksīda nanovadu tīklojumu izkarsēšanas eksperimenti. 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 / 80th 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”

Publicēts 01.03.2022.

01.03.2022. – 31.05.2022.

LU. Notiek iekapsulēto p- un n- tipa metāla oksīdu nanovadu tīklojumu paraugu elektrisko un termoelektrisko īpašību izpēte un salīdzinājums ar neiekapsulēto paraugu īpašībām. Noteikts, ka dažas iekapsulēšanas vielas būtiski uzlabo nanovadu tīklojumu Zēbeka koeficientu un elektrisko vadāmību. Uzsākta metodes izstrāde iekapsulēto nanovadu tīklojumu noņemšanai no stikla virsmas. Uzsākta metāla oksīdu-oglekļa nanocaurulīšu hibrīdstruktūru morfoloģijas un struktūras izpēte ar elektronu mikroskopijas un rentgenstaru difrakcijas metodēm.

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.

Publicēts 01.06.2022.

Last changed