Oznaka poročila: ARRS-RPROG-ZP-2015/109 H^jSilll ледаи мшк ZAKLJUČNO POROČILO O REZULTATIH RAZISKOVALNEGA PROGRAMA (za obdobje 1. 1. 2009 - 31. 12. 2014) A. PODATKI O RAZISKOVALNEM PROGRAMU 1.Osnovni podatki o raziskovalnem programu Šifra programa P2-0091 Naslov programa Sodobni anorganski materiali in nanotehnologije Contemporary inorganic materials and nanotechnologies Vodja programa 8012 Danilo Suvorov Obseg raziskovalnih ur (vključno s povečanjem financiranja v letu 2014) 67662 Cenovni razred C Trajanje programa 01.2009 - 12.2014 Izvajalci raziskovalnega programa (javne raziskovalne organizacije - JRO in/ali RO s koncesijo) 106 Institut "Jožef Stefan" Raziskovalno področje po šifrantu ARRS 2 TEHNIKA 2.04 Materiali Družbenoekonomski cilj 06. Industrijska proizvodnja in tehnologija Raziskovalno področje po šifrantu FOS 2 Tehniške in tehnološke vede 2.05 Materiali B. REZULTATI IN DOSEŽKI RAZISKOVALNEGA PROGRAMA 2.Povzetek raziskovalnega programa1 slo Razvoj novih materialov in nanotehnologij v veliki meri vpliva na način življenja v sodobni družbi. Raziskave usmerjene v to področje se v zadnjih desetletjih uvrščajo med najbolj razširjene raziskovalne panoge v razvitem svetu. Cilj raziskav so predvsem novi materiali z izboljšanimi lastnostmi, ki omogočajo razvoj novih aplikacij, miniaturizacijo obstoječih sistemov, boljše, izkoristke pri konvertiranju energije in razvoj okolju prijaznih tehnologij. Takšna je bila tudi raziskovalna usmeritev skupine za raziskave sodobnih materialov, ki deluje v okviru Instituta "Jožef Stefan". Izhodiščna hipoteza raziskovalnega dela skupine je bila, da fazna sestava, kristalna struktura, mikrostruktura in morfologija materiala z določeno kemijsko sestavo ključno vplivajo na njegove lastnosti. Raziskave so obsegale študij faznih relacij v večkomponentnih sistemih, določevanje kristalnih struktur in napak, študij mehanizmov in kinetike kemijskih reakcij, ki potekajo med sintezo, študij faznih transformacij in študij razvoja mikrostrukture polikristaliničnih materialov oziroma razvoja morfologije nanodelcev. Pri tem sta bila v ospredju ugotavljanje povezave med navedenimi parametri in lastnostmi sintetiziranih materialov ter razvoj novih sinteznih metod, ki vodijo do novih funkcionalnih lastnosti in posledično do razvoja novih aplikacij. V preteklem 6-letnem obdobju je bilo raziskovalno delo članov skupine za raziskave sodobnih materialov razdeljeno v dve večji področji in sicer: I. Raziskave materialov s posebnimi električnimi lastnostmi, in II. Raziskave nano-strukturnih materialov in postopkov za njihovo pripravo. Cilj raziskav je pridobitev originalnih znanstvenih spoznanj potrebnih za sintezo novih materialov z izboljšanimi električnimi lastnostmi in pridobitev znanj, ki bodo omogočala pripravo izbranih materialov v nano-strukturnih oblikah. Obe področji je glede na vsebino raziskav moč dalje razdeliti: I. Raziskave materialov s posebnimi električnimi lastnostmi: 1. Raziskave prilagodljivih materialov, 2. Raziskave mikrovalovnih dielektrikov, 3. Raziskave keramičnih materialov kompatibilnih s tehnologijo nizkotemperaturno sočasno sintrane keramike (LTCC). II. Raziskave nanostrukturnih materialov in postopkov za njihovo pripravo 1. Raziskave nanokompozitov, 2. Raziskave nizkodimenzionalnih nanostruktur, 3. Raziskave novih materialov pripravljenih z biomimetično sintezo, 4. Raziskave sodobnih metod za pripravo tankih filmov. ang The development of new materials and nanotechnologies profoundly influences how we live our lives in modern societies. Research activities directed towards these areas have become popular scientific fields in the technologically developed parts of the world. One of the main goals is the development of materials with improved properties that will result in new applications, the miniaturisation of existing systems, improved energy-conversion efficiencies and the development of environmentally friendly technologies. These goals are also reflected in the scope of the research activities of the Advanced Materials Group that operates in the frame of the Jozef Stefan Institute. The basic research hypothesis of the group is that the phase composition, the crystal structure, the microstructure and the morphology of a material with a certain chemical composition crucially influence the properties of that material. The research activities of the group encompass studies of phase relations within multi-component systems, the determination of crystal structures and defects, studies of the mechanisms and kinetics of the chemical reactions that take place during the synthesis, studies of the phase transformations and studies of the microstructure development of polycrystalline materials as well as the morphology development of nanostructured materials. The main goals are exposing the relations between these parameters and the resulting properties of materials and the development of new synthesis methods that could lead to new functional properties and consequently to the development of new applications. Within the past six-year period the research activities of the Advanced Materials Group were divided into two major research fields: I. Research on materials exhibiting special electrical properties, and II. Research on nanostructured materials and processes for their preparation. The goal was to acquire original scientific knowledge that would enable the synthesis of new materials with improved electrical properties and to acquire knowledge which would enable the preparation of the selected materials in the form of nanostructures. Both these fields can be further subdivided: I. Research on materials exhibiting special electrical properties: 1. Research on tunable materials, 2. Research on microwave dielectrics, 3. Research on ceramic materials compatible with low-temperature co-fired ceramic (LTCC) technology. II. Research on nanostructured materials and the processes for their preparation: 1. Research on nanocomposites, 2. Research on low-dimensional nanostructures 3. Research on new materials prepared by biomimetic synthesis, 4. Research on advanced methods for the preparation of thin films. 3.Poročilo o realizaciji predloženega programa dela na raziskovalnem programu, (vključno s predloženim dopolnjenim programom dela v primeru povečanja financiranja raziskovalnega programa v letu 2014)2 slo Raziskovalne aktivnosti Odseka za raziskave sodobnih materialov v obdobju 2009-2014 so bile usmerjene v dve glavni raziskovalni področji: I. Raziskave materialov s posebnimi električnimi lastnostmi, in II. Raziskave nanostrukturiranih materialov in postopkov za njihovo izdelavo. I. Raziskave materialov s posebnimi električnimi lastnostmi so vključevale (i) prilagodljive materiale, (ii) mikrovalovne dielektrike in (iii) keramične materiale, kompatibilne s tehnologijo nizko-sinterabilne sočasno sintrane keramike. Študij napetostno prilagodljivih materialov je bil osredotočen na relaksorske feroelektrike na osnovi Na05Bi05TiO3. Za načrtovanje sobno-temperaturne dielektrične relaksacije smo Na05Bi05TiO3 dodali feroelektike (NaTaO3, SrTiO3) in antiferoelektrike (Li045La052TiO3) v zametku. Frekvenčno nerazpršen dielektrični odziv in zelo stabilno temperaturno obnašanje smo dosegli s pripravo strukturiranih SrTiO3/Na05Bi05TiO3/SrTiO3 tankih filmov. Feroelektrične in antiferoelektrične pojave smo študirali v celotnem koncentracijskem območju (0