Описание
Настоящият проект има за цел да разработи електроактивен нанокомпозитен филамент от биоразградими полимери с графен за 4D-печат (4DP) с “термостимулирана памет на формата“ (t-ShM), активирана чрез Джаул нагряване (съпротивително нагряване от протичащия ток). Новата технология за 4DP е следващата генерация адитивно производство, която добавя към 3D принтираните архитектури уникални функции под въздействие на външни стимули. Концепцията за 4DР изисква ShM (shape memory) материал със специфични свойства; чувствителност към външни стимули; и структурен дизайн, които са необходими за отключване на потенциала на функционалност. Поради тази сложност, не е реализиран до сега комерсиалeн продукт за 4DP; малко са и научните публикации. В проектното предложение ще надградим предишна наша разработка с ниво TRL4 и ще разработим многокомпонентен нанокомпозит от полимер-полимер с графен, с висока еластичност, електроактивност, топлопроводност и термична стабилност. Ще бъде произведен иновативен t-ShM филамент и технология за 4D-печат (FDM), с представителен модел за тестване в симулирана среда на Джаул нагряване. Ще оптимизираме температурните преходи за t-ShM в зависимост от електроактивността на нанокомпозита и характеристиките на полимерната смес. Очакваният резултат от проекта е: Биоразградим, многофункционален t-ShM филамент за 4D-печат (FDM), демонстриран с Базов прототип, който при последователни температури на преход, активирани с Джаул нагряване, отключва реверсивни термостимулирани ефекти, като самонагряване, самозадвижване и самолечение на дефекти. Нивото на технологична готовност на разработката ще достигне TRL 7. Иновативният t-ShM филамент е с голям потенциал за принтиране на обекти със сложни форми и реверсивни термостимулирани функции, и е подходящ за революционни приложения. Този материал е биоразградим, рециклируем и ще намали въглеродния отпечатък от бързо развиващата се адитивна технология. Ще бъде подадена заявка за патент - след приключване на проекта.
| Дейност | Договорена стойност | Отчетена стойност |
|---|---|---|
| Извършване на изследвания, изпитвания, измервания, включително и при използване на достъп до научноизследователски инфраструктури. : Цел на дейността: Разработване на технология за многокомпонентен нанокомпозитен t-ShM филамент. Получаване на полимер-полимер нанокомпозити с графен и изработване на филамент. Харатеризиране на микроструктурата, термпературните преходи, механичните свойства, електропроводимост и топлопроводност. Валидиране на технология за получаване на нанокомпозитен филамент за 4DP в релевантна среда, сходна с индустриалните условия на преработка (TRL5). | 22 800.00 | 0.00 |
| Закупуване на оборудване (ДМА): В наличната инфраструктура в ИМех, в Лаборатория ОЛЕМ, разполагаме с апарат за термични изследвания DSC Q20 (TA Instrumеnts), който е стар модел, с температурен обхват над стайна температура (20 - 700 оС) и няма модулация. С този апарат не може да бъде измерена температурата на встъкляване на модифициращите полимери, която е в диапазона на минусови температури. Освен това, апаратът не позволява контролирано охлаждане на пробата. Липсата на модулация и на контролирано охлаждане, както и невъзможността за тест при отрицателни температури с наличният апарат DSC Q20, създава проблеми за пълния цикъл на термичен анализ на разработвания многокомпонентен нанокомпозитен материал , а това е важно изследване в работната програма на проектното предложение. Поради това, планираме да модернизираме инфраструктирата за термични изследвания, с нов Mодулиран Диференциално сканиращ калориметър (MDSC), който позволява контролирано нагряване от -180оС до 700оС с контролирано охлаждане до -180оС. Този MDSC апарат ще позволи точни измервания на температурните преходи, както и измерване на температурите на встъкляване на модифициращите полимери в РП1. Основни технически характеристики, които ще се изискват за DSC апарата: Mодулиран диференциално сканиращ калориметър (MDSC) с висока производителност при плоскост на основната линия, висока чувствителност, разделителна способност, възпроизводимост и надеждност, По предварителна оферта от фирмата, представител на TA Instrumеnts за България, цената на оборудване с такива параметри (модел Discovery DSC 25) , е 120000 лв. с ДДС. Офертата е представена в Приложение 3 на Описанието на проектното предложение. Това оборудване е съвместимо с наличеното в Лаборатория ОЛЕМ охлаждащо устройство Discovery Refrigerated Cooling System - RCS 90, с което се поддържат отрицателни температури и контролирано охлаждане при DSC теста. | 126 000.00 | 0.00 |
| Създаване и тестване на базови прототипи в лабораторна и/или симулирана среда и операционна среда.:: 3.1. Технология за 4D-печат с Представителен модел за тестване в среда на Джаул нагряване: Цел: Оптимизиране на условията за 4D-печат на нанокомпозитния филамент от РП1 и отпечатване на представителен модел от избрани нанокомпозитни състави. Тестване на представителния модел в симулирана среда на Джаул нагряване за оптимизиране на процеса. Разработване на технология за 4D-печат с термостимулирана памет на формата (t-ShM), чрез Джаул нагряване, с ниво на технологична готовност (TRL6). 3.2. 4D-принтиран Базов прототип, с демонстрация на t-ShM ефекти: Цел: Разработване на Базов прототип чрез структурен дизайн и 4D-печат. Демонстриране на Базовия прототип в операционна среда на комбинирани t-ShM ефекти. Анализ и специфициране на потенциалните t-ShM приложения на базовия прототип. Разработване на Техническа спецификация на крайния продукт 4DР-филамент (TRL7) | 287 145.47 | 0.00 |
| Дейности, свързани с широко разпространение на резултатите от научните изследвания, при неизключителни и недискриминационни условия. Дейности по трансфер на знания.: 4.1. Дейности по управление на изследователските данни и резултати от РП1, РП2 и РП3: Управлението на изследователските данни и резултати, получени по работните пакети РП1, РП2 и РП3 включва прилагане на практики, които да направят данните FAIR (откриваеми, достъпни, оперативно съвместими и многократно използвани), а именно: - Съхранение на данни (запис, архивиране и защита), за да се избегне внезапна загуба или повреда; - Набор от метаданни, добре описани, които да влязат в База данни и в Техническата спецификация, разработвани по проекта; - Споделяне на данни: ще селектираме научни данни с фундаментална насоченост, които да бъдат предоставени като „отворени“ за публикуване и достъп. Данни, които подлежат на патентоване ще бъдат „ограничени“ за достъп, за срока до получаване на патент. 4.2. Дейности по управление на интелектуалната собственост /трансфер на знания /: Предвиждаме изготвяне на експертна оценка за икономическия/пазарния потенциал на разработвания по проекта 4DP-филамент, което ще възложим на външни специалисти от системата на БАН, чрез услуга. Изготвяне на постери, листовка и/или бюлетин с "отворена" и привлекателна научно-техническа информация за проекта. Участие в бизнес форум за представяне на иновативната разработка по проекта пред предприятия от региона и страната, за търсене на партньорства на национално ниво. Представяне на проекта в голямо изложение на иновации към международната конференция Nanotexnology, Greece, 2025 г., или друг подходящ форум, за търсене на международни партньорства. 4.3. Комуникация и разпространение. Планът за разпространение на резултатите от проекта включва: - Публикации в реферирани научни списания с отворен достъп: Резултатите от предлагания проект ще бъдат представени в 3 броя научни публикации в реферирани издания, от които една публикация предвиждаме да бъде представена в списание с квартил Q1 - Q2 с отворен достъп и две публикации в списания с импакт фактор или SJR, с възможност за отворен достъп. - Участия в конференции и конгреси: Членовете на научния екипа ще представят своите резултати от проекта чрез участия в 2 бр. международни конференции у нас и в чужбина, като: 14-ти Международен конгрес по теоретична и приложна механика (14th ICTAM), който се организира от ИМех-БАН в София; и Реномираната ежегодната научна конференция Nanotexnology, Greece, в рамките на която се провежда симпозиум по материли за 3D amp;4D печат и се организира голямо изложение по нанотехнологии. - Представяния на резултати от проекта , свързани със „Зелени технологии и ресурсна ефективност“, ще бъдат представени пред широката общественост по време на дните на „Отворени врати“, организирани в БАН и в ИМех, или на ежегодния „Софийски фестивал на науката“, за да информираме за извършените изследвания и ползите от проекта за гражданите. - Информация за проекта ще бъде качена на WEB SITE на Института по механика-БАН (www.imbm.bas.bg). Планираме също да представим проекта във Facebook или LinkedIn платформите, които са подходящи за споделяне на новини и събития, организирани по проекта и могат да привлекат интереса на широката публика, на различни нива. - Включване на проекта в развити сътрудничества и научни мрежи: Научният екип на проекта ще търсят сътрудничества и ще участват в научни мрежи по програма COST. Планираме активно включване на екипа на проекта в WEB SITE на организирани по COST CA 22123 “ European Materials Acceleration Center for Energy (2023-2027)”, както и COST CA 19118 „High-performance Carbon-based composites with Smart properties for Advanced Sensing Applications (2020-2024)“, в които ръководителят на проектното предложение, проф. Р. Коцилкова, участва като представител на България е Управителния съвет. На базата на тези развити сътрудничества, след приключване на проекта предвиждаме да продължим работата по тази актуална тематика, чрез участие в програмата Хоризонт Европа и в национални проекти. | 26 856.36 | 0.00 |
Забележки:
Елемент в светло синьо позволява показване на детайли при избирането му
Всички суми са в български лева (BGN) /1 EUR = 1,95583 BGN
Всички суми са в български лева (BGN) /1 EUR = 1,95583 BGN
