Električni transport u staklima i staklo-keramici, EL-TRASS-CERAM

Električni transport u staklima i staklo-keramici, EL-TRASS-CERAM
Datum početka projekta
15.06.2015.
Datum kraja projekta
15.06.2018.
Status
Aktivan
Kategorija projekta
Projekti Hrvatske zaklade za znanost

Izražene potrebe suvremenih tehnologija za novim materijalima sa specifičnim svojstvima otvaraju velike mogućnosti u istraživanju stakla i staklo-keramike. Priprava novih stakala i staklo-keramike posebnih svojstava, istraživanje odnosa sastava stakla, strukture, električnih i termičkih svojstava posebno je važno za razumijevanje procesa koji se odvijaju u tim materijalima. Cilj je predloženog istraživanja priprava novih ternarnih i više-komponentnih fosfatnih stakala te određivanje međusobnog odnosa između dvije osnovne vrste nosilaca naboja, iona i elektrona, prisutnih u odabranim staklima i staklo-keramikama. Jedan od razloga odabira fosfatnih stakala za istraživanje u predloženom projektu je dugogodišnje iskustvo članova istraživačke skupine u tom području. S druge strane, naša je namjera proširiti znanje o mehnizmima električnog prijenosa naboja istražujući dvije različite vrste novih, više-komponentnih fosfatnih stakala. Da bismo to postigli, istraživanja smo u predloženom projektu podijelili na tri, međusobno povezana koraka. 1. Prvi će dio biti usredotočen na istraživanja mehanizma vodljivosti kod fosfatnih stakala koja pokazuju „miješanu“ elektronsko-ionsku vodljivost. 2. Drugi korak uključuje istraživanja utjecaja „miješanih“ staklotvoraca na električne procese kod fosfatnih stakala. 3. U trećem se koraku istražuje utjecaj kontrolirane kristalizacije na električni prijenos kod stakala iz koraka 1. i 2. koja su odabrana kao modelni sustavi. Nastajanje kristalnih zrna u staklenoj matrici značajno može promijeniti električnu vodljivost i dielektrična svojstava stakla. Osnovna je ideja sprovesti sustavna istraživanja dinamike prijenosa naboja (iona i elektrona) kod stakala i staklo-keramike s različitim udjelom kristalnosti (od potpuno amorfnog do potpuno kristaliziranog). Ovim se istraživanjem izabranih sustava želi rasvijetliti različita priroda električnog prijenosa kod fosfatnih stakala i staklo-keramika. Temeljni je cilj odrediti pokazuju li uvijek ionsko-elektronska stakla i stakla koja sadrže više staklotvoraca, učinak ionsko-elektronske vodljivosti odnosno učinak „miješanih“ staklotvoraca što predstavlja univerzalno obilježje. Namjera je predloženog istraživanja pokazati da električni prijenos naboja značajno ovisi o strukturnoj mreži stakla. Međudjelovanje staklotvoraca i modifikatora mreže te nastajanje veza među njima osnovni su čimbenici koji utječu na električna svojstva stakala. Osim što je istraživanje mehanizama vodljivosti u odabranim sustavima važno s akademskog gledišta, odabrani sustavi pokazuju široke mogućnosti u primjeni, kao novi, poboljšani elektroliti.

Glavni istraživač / voditelj

Ostali suradnici

Dr. Ana Šantić, IRB

Dr. Luka Pavić, IRB

Kristina Sklepić, dipl. inž., IRB

Juraj Nikolić, mag. chem., IRB

Dr. Željko Skoko, PMF Sveučilišta u Zagrebu

Prof. dr. Ladislav Koudelka, Faculty of Chemical Technology, University of Pardubice, Češka

Prof. dr. Petr Mošner, Faculty of Chemical Technology, University of Pardubice, Češka

Prof. dr. Gregory Tricot, Sveučilište u Lillu, Francuska

Napomena

Sastanci suradnika na projektu:

2015 - Kick-Off Meeting:

Prvi sastanak članova istraživačke skupine, održan je 6.-9.7.2015. godine u Zagrebu. Na sastanku je dogovoren detaljni plan istraživanja za razdoblje od prvih 12 mjeseci. Određeni su pravci priprave pojedinih serija stakala, te tijek mjerenja strukturnih i električnih svojstava. prema definiranom planu započeta su israživanja.

2016

Drugi sastanak članova istraživačke skupine održan je u Zagrebu, 18.-21.9.2016. godine. Sastanku su prisustvovali svi članovi skupine, diskutirani su dobiveni rezultati istraživanja kao i aktivnosti koje su završene u I godini projekta a načinjen je detaljni plan za provedbu istraživanja za narednih 12 mjeseci. Određena je daljnja dinamika priprave stakala i raspored istraživanja strukturnih i električnih svojstava.

Objavljeni radovi:

  1. A. Moguš-Milanković, A. Šantić, L. Pavić, K. Sklepić, Iron phosphate glass-ceramics, Croat. Chem. Acta 88(4) (2015) 553-560.
  2. A. Moguš-Milanković, K. Sklepić, P. Mošner, L. Koudelka, P. Kalenda, Lithium-Ion Mobility in Quaternary Boro-Germano-Phosphate Glasses, J. Phys. Chem. B 120 (16) (2016) 3978-3987.
  3. A. Moguš-Milanković, K. Sklepić, M. Vorokhta, P. Mošner, L. Koudelka, „Effect of TeO2 Addition on the Mobility of Silver Ions in Ag2O–B2O3–P2O5–TeO2 glasses”, Key Engineering Materials, 702 (2016) 18-22.
  4. A. Šantić, R.D. Banhatti, L. Pavić, H. Ertap, M. Yüksek, M. Karabulut, A. Moguš-Milanković, Polaronic Transport in Iron Phosphate Glasses Containing HfO2 and CeO2, Phys. Chem. Chem. Phys., 19 (2017) ; 3999-4009.
  5. S. T. Reis,  W. M. Pontuschka,  A. Moguš-Milanković, C. S. M. Partiti, Structural Features of Iron-Phosphate Glass, J. Am. Ceram. Soc., 100 (2017) 1976-1981.
  6. R. Vijay, L. Pavić, A. Šantić, A. Moguš-Milanković, P. Ramesh Babu, D. Krishna Rao, N. Veeraiah, Influence of tungsten ions valence states on electrical characteristics of quaternary lithium-antimony-lead-germanate glasses, J. Phys. Chem. Solids, 107 (2017) 108-117.

Predstavljanje rezultata projekta:

Sudjelovanja na konferencijama

  1. "Effect of TeO2 Addition on the Mobility of Silver Ions in Ag2O–B2O3–P2O5–TeO2 glasses", A. Moguš-Milanković*, K. Sklepić, M. Vorokhta, P. Mošner, L. Koudelka, ICG-2015 (International Glass Conference) Bangkok, Thailand, 20-23.09.2015., predavanje.
  2. "Electrical Mobility of Lithium ions in Boro-germano-phosphate Glasses", A. Moguš-Milanković*, K. Sklepić, R.D. Banhatti, P. Mošner, L. Koudelka, G. Tricot, 9th International Conference on Broadband Dielectric Spectroscopy and its Applications – BDS2016, 11.–16.09.2016., Pisa, Italija, predavanje.
  3. "Mixed Ion-polaron Transport in ZnO-WO3-P2O5 Glasses Containing Na2O and Li2O", A. Šantić*, J. Nikolić, D. Pajić, J. Dragović, P. Mošner, L. Koudelka, A. Moguš- Milanković, 9th International Conference on Broadband Dielectric Spectroscopy and its Applications – BDS2016, 11.–16.09.2016., Pisa, Italija, poster.
  4. ''Mixed ion-polaron transport in ZnO-WO3-P2O5 glasses containing Na2O and Li2O'', A. Šantić, J. Nikolić*, D. Pajić, J. Dragović, P. Mošner, L. Koudelka, A. Moguš-Milanković, 24. godišnji sastanak Hrvatskoga mikroskopijskog društva, 2.12.2017., Split, poster.
  5. ''Ion-polaron charge transport in alkali zinc phosphate glasses containing WO3 and MoO3'', J. Nikolić*, L. Pavić, A. Šantić, P. Mošner, L. Koudelka, D. Pajić, A. Moguš-Milanković, 25. hrvatski skup kemičara i kemijskih inženjera s međunarodnim sudjelovanjem, 19-22.04.2017., Poreč, poster.
  6. ''Electrical Transport in Iron (Boro)Phosphate Glasses Containing HfO2 and CeO2'', L. Pavić*, A. Šantić, R.D. Banhatti, M. Karabulut, A. Moguš-Milanković, 25. hrvatski skup kemičara i kemijskih inženjera s međunarodnim sudjelovanjem, 19-22.04.2017., Poreč, poster.
  7. ''Investigation of Mixed Glass Former Effect and Thermally Induced Crystallization in Li2O-P2O5-GeO2 Glasses'', K. Sklepić*, P. Mošner, G. Tricot, Ž. Skoko, L. Koudelka, A. Moguš-Milanković, 25. hrvatski skup kemičara i kemijskih inženjera s međunarodnim sudjelovanjem, 19.-22.04.2017., Poreč, predavanje.

Predstavljanje rezultata istraživanja, škole i radionice

1. “8th ICG Montpellier Summer School: Glass formation, structure, and properties & Primary industrial glass fabrication“, Montpellier, Francuska, 04.-07.07.2016.

Nagrada: Luka Pavić ko-autor studentskog projekta koji je nagrađen prvom nagradom ("First Prize") na Ljetnoj školi “8th ICG Montpellier Summer School, Naslov studentskog projekta: Transport mechanism in sodium silica glasses – breakage of Si-O-Si bonds for Na+-diffusion? Autori: Helene Pablo, Luka Pavić, Celine Ragoen, Alessio Zandona, Abdul Rahsidi

Link: http://www.icglass.org/news_article/?id=1152&news=icg_summer_school_2016

2. Boravak u okviru suradnje na Fakultetu kemijske tehnologije, Sveučilište u Pardubicama, Pardubice, Republika Češka, 05.03.-11.03.2017.

U okviru suradnje dr. sc. Luka Pavić je u periodu od 05.03. do 11.03.2017. godine boravio u grupi Prof. Petr Mošnera na Fakultetu kemijske tehnologije, Sveučilište u Pardubicama, Pardubice, Republika Češka. Proučavani su procesi kristalizacije (nukleacija i kristalni rast) i termička svojstva odabranog modelnog ionsko-polaronskog stakla. U navedenu svrhu korištena je metoda razlikovne pretražne kalorimetrije(engl.Differential Scanning Calorimetry– DSC).

3. Predstavljanje rezultata istraživanja, IRB, Laboratorij za funkcionalne materijale, Zavod za kemiju materijala

  1. Ana Šantić: Scaling properties of iron phosphate glasses (07.10.2016)
  2. Luka Pavić: Crystallization in Iron Phosphate Glass (21.10.2016.)
  3. Kristina Sklepić: Crystallization in the mixed glass former system 40Li2O-(60-x)P2O5-xGeO2 (28.10.2016.)
  4. Juraj Nikolić: Characterization of mixed ion-polaron glasses (18.11.2016.)

Doktorski radovi:

Doktorand na HrZZ "Projektu razvoja karijera mladih istraživača - izobrazba novih doktora znanosti" - Juraj Nikolić, mag. chem., od 21.10.2016

U okviru El-TRASS-CERAM projekta provode se dvije doktorske disertacije: 

  1. Kristina Sklepić: "Utjecaj miješanih staklotvoraca na električni prijenos u alkalijskim germano(boro)fosfatnim staklima", Sveučilište u Zagrebu, PMF.
  2. Juraj Nikolić: "Ionsko-polaronski električni transport u volframskim i molibdenskim fosfatnim staklima", Sveučilište u Zagrebu, PMF