Целта на проекта е получаване на биосъвместими и антибактериални наноструктурирани покрития на основата на титан (Ti) и мед (Cu) върху имплантационна сплав, притежаващи комплексни физикохимични, механични и медикобиологични свойства, обезпечаващи интегралното взаимодействие с тъканта и удължаващи живота на импланта в организма. Ще се използва комплекс от съвременни методи за изследване: оптична и електронна микроскопия с компютърна обработка на топографията и структурата; анализ на химичния и фазов състав; профилометрия; електрохимични изследвания; адхезиометрия; оценка на механичните и трибологични, хидрофилни свойства, клетъчна съвместимост, цитотоксичност, адхезия, преживяемост, остеогенен потенциал и др. Разнообразието от използвани вакуумни технологии за получаване и модифициране на покритията с КЕП, както и всеобхватнoстта на методите и подходи за анализ и характеризиране на повърхностите, безспорно ще повиши квалификацията на научните кадри и особено на докторантите и постдокторантите, участващи в проекта.

Проектът се отнася до специални, високолегирани супер сплави на манган-медна, кобалтова основа с двуфазна γ-α структура, както и на желязна основа. Те се характеризират едновременно с висока якост, пластичност и високи демпфериращи свойства. Намират широко приложение в инструменталното производство, за силови и укрепващи елементи, в автомобилостроенето и авиационната промишленост. На базата на фундаментални изследвания ще се получат нови знания за механизма на високо демпфериране, свързващ процеси и структурни състояния при супер сплави на манган-медна, както и кобалтова и желязна основи.

Обект на изследване в този проект са нови керамични наноструктурни покрития, методите за тяхното получаване, електромагнитните им характеристики и методи за изследване на такива покрития, посредством електромагнитни техники. Целта е свързана с получаване на нови знания при формирането на керамични наноструктурни покрития и техните електрически и електромагнитни характеристики. За реализиране на поставените задачи ще се съчетават пет научно-изследователски дейности с цел да бъде постигнато задълбочено разбиране в следните области:

• Иновации в методите за получаване на керамични наноструктурни покрития, посредством постояннотоково магнетронно разпрашване;
• Определяне на електрически и електромагнитни характеристики на керамични наноструктурни покрития;
• Нови теоретични и изчислителни модели за анализ на електромагнитни характеристики на керамични наноструктурни покрития;
• Нови подходи при определяне на повърхностни и обемни характеристики на керамични покрития на макро и микро ниво;
• Нови знания, свързани с контролирането на процесите при формиране на керамични наноструктурни покрития, чрез постояннотоково магнетронно разпрашване.

Суперкондензаторите са устройства, които номенклатурно са поставени между батериите и електростатичните кондензатори. Тяхна основна разлика от електростатичните кондензатори е високо развитата повърхност, създадена в обема на електродите. Тази голяма повърхност се постига със създаване на пореста структура. Необходимостта от високоразвита повърхност е важно и за повишаване на капацитета на електростатичните кондензатори. За да работят тези устройства се нуждаят и от електролит, който е зарядоносител, наличието му ги оприличава на електрическите батерии.

Суперкондензаторите, като свойства също заемат междинно положение между кондензаторите и батериите. Едно основно тяхно предимство е големия брой цикли на зареждане и разреждане , които могат да издържат по време на експлоатация.

С нарастване на стандарта на живот и броя на населението възникват проблеми, пред които човечеството до сега не се е изправяло. За решаване на тези проблеми е необходимо екологичното поведение и отговорност на хората да се повишават.

Такива проблеми са количеството отпадъци и техния вид, а когато липсват технологии за тяхното третиране проблемите могат да се превърнат в бедствие. Подобен отпадък, са кондензиралите продукти в резултат на непълно окисление в процесите на горене (сажди).

Проектът има за цел да създаде нови материали на въглеродна основа за приложение в суперкондензатори. Ще се използват, като изходни материали, коминни сажди от горивни инсталации и модифициране на комерсиални активни въглени, с цел да им бъдат подобрени суперкондензаторните характеристики.

Основна цел на този проект е да бъдат изучени механизма и структурните промени при електроннолъчево заваряване на метали с различни термо физични свойства.

Предвижда се изследването на структурата и механичните свойства на заваръчния шев в зависимост от технологичните условия (въвежданата в образците линейна енергия, вид и честота на сканиране на електронния сноп и отместване на (офсет) на електронния сноп спрямо заваръчната междина) на електроннолъчево заваряване. Също така ще бъде изследван механизма на формиране на интерметални фази, тяхната структура, свойства и влияние върху механичните свойства на заваръчни шевове. Ще бъдат изследвани различни подходи за контролиране на структурата и свойствата на интерметалните фази в заваръчния шев чрез оптимизиране на технологичните параметри на заваряване. Ще бъдат изследвани възможностите за формиране на структури с определени свойства на заваръчните междини чрез въвеждане на легиращи елементи чрез PVD методи.

Да се разработи нямаща аналог нова алуминиева тръбна тел с композитно ядро, състоящо се от алуминиев прах с интегрирани въглеродни нано структури (AluNanoCore). Телта е предназначена за свободно гъвкаво генериране на олекотени изделия с високи якостни свойства по метода на нанасяне на адитивни слоеве (ALM).

В настоящия проект се предвижда получаване на иновативни покрития на основата на диамантено-подобен въглерод (DLC) върху силиций и имплантни материали (титан и неговите сплави, кобалт-хромови и хром-никелови стомани) с нисък коефициент на триене, подобрени механични, трибологични свойства и биосъвместимост, подходящи за биомедицински приложения. Покритията ще бъдат отложени чрез метода на електронно лъчево изпарение, който намира интензивно приложение през последните години в изследователската практика. Връзката между морфологичните, трибологичните и технологичните параметри също ще бъде проследена. Устойчивостта към корозия на получените покрития от диамантено-подобен въглерод ще бъде изследвана в среда, съответстваща на флуидите в човешкото тяло.

Разработените иновативни износоустойчиви и корозионноустойчиви покрития ще дадат гаранция за надеждност, по-дълъг живот на експлоатация на имплантите и намаляване на триенето. Освен това, получените покрития ще решат важни проблеми на обществото, свързани с постигане на по-ефективно и безопасно лечение на пациента чрез подобряване на качеството на имплантите.

Основна цел на проекта е да се получат знания за технологичните условия на получаване на повърхнинни сплави и покрития от леки композитни материали на основата на титан и алуминий чрез методите на електронно-лъчевите технологии. Предвижда се депозиране на легращи елементи от различни преходни метали на повърхността на основните материали (подложки) чрез PVD (Physical Vapor Deposition - Физично отлагане от газова фаза) методи. Получените проби ще бъдат обработени със сканиращ електронен лъч. За реализирането на тази цел се въвеждат следните задачи:

• да се изследва технологичните параметри при PVD отлагането на легиращи елементи и тяхното влияние върху количеството легиращи елементи (дебелина на слоя легиращ елемент);
• да се изследва механизма на формиране на интерметални фази в зависимост от технологичните условия при селективно електроннолъчево легиране;
• да се изследва разпределението на легиращите елементи в сплавта в зависимост от технологичните условия на получаване чрез електронно-лъчева обработка;
• да се изследва кристалографската структура и структурните параметри в зависимост от технологичните условия на получаване чрез електронно-лъчева обработка;
• да се изследват възможностите за получаване композитни DO 22 структури на основата на алуминий чрез електронно-лъчеви технологии;
• да се изследват възможностите за последователно, циклично въвеждане на легиращи елементи в титанови и алуминиеви подложки, възможностите за контролиране на количеството на въведените легиращи елементи и тяхното влияние върху експлоатационните свойства.

На базата на микроструктурни изследвания на TRIP-фазови превръщания в сплави на желязна и супер сплави на кобалтова основа, да се създаде модел на механизма на уякчаване, свързващ микроструктурните параметри на структурата и енергията на дефектите в подреждането с максималната склонност към фазообразуване, при прилаганите на външни деформационни въздействия. Ще се изследва влиянието на технологичните параметри на електроннолъчева обработка (кинетична енергия и време на въздействие на потока ускорени електрони върху сплавите) върху TRIP- ефектите.

Предвижда се получаване и изследване на интерметални повърхностни сплави в системата Ti-Al-Nb, както и подобряването на експлоатационните свойства на повърхността алуминиеви сплави чрез внедряването на наночастици от TiCN и AlN с помощта на електроннолъчевите технологии. За целта, върху алуминиеви и титанови подложки се нанасят филми от Ti и Nb или Al и Nb съответно. Така получените системи подложка - покрития ще бъдат обработени със сканиращ електронен сноп, с цел да се формират повърхностни сплави. Другата група образци, представляващи алуминиеви сплави, чиито експлоатационно свойства на повърхността се предвижда да бъдат подобрени чрез внедряването на наночастици от TiCN и AlN ще бъдат получени по следният начин: наночастиците се нанасят върху подложки от алуминиево базирани сплави, след което се обработват със сканиращ електронен сноп. Всички получени образци ще бъдат изследвани от гледна точка на тяхната кристалографска структура чрез методите на рентгеноструктурния анализ, микроструктура чрез методите на сканиращата електронна микроскопия, металографски анализ, както и механичните им свойства (микротвърдост). Очаква се получените в настоящия проект резултати да дадат нови насоки за внедряването на леките сплави в различни практически и индустриални направления.

Целите на проекта са получаване на нови фундаментални знания за механизма на взаимодействие на концентрирани енергийни източници с течната вана при електроннолъчево(ЕЛЗ) и плазмено (ПЗ) заваряване. За осъществяване на целите ще се приложат два подхода - експериментален и теоретичен чрез методите на математическо моделиране. Първият включва непосредствено измерване със съвременни техники (високо скоростна CCD камера, цифрово калориметриране и др.) на: температурата на плазмата, анодната и катодна области на дъгата; характеристиките на електронния сноп, в т.ч. диаметър и плътност на мощност; движението на течната фаза в заваръчната вана и динамиката на парогазовия канал; определяне на енергийните загуби и КПД.

Вторият подход включва разработването на математически и реализирането им като симулационни модели на физичните процеси както при ЕЛЗ така и в плазмотрона и дъгата при ПЗ при различно съчетаване на технологичните параметри. Реализирането на този подход предполага: разработването на модел на катодната област включващ нагряването на катода, емисията на електрони с отчитане на ефекта на Шотки чрез локалната напрегнатост на електрическото поле пред катода; разработването на модел на анодната област с отчитане както на отразяването на електрони така и навлизането им в обработвания метал с отдаване на енергия; определяне разпределението на плътността на енергийния поток от взаимодействие на електроните с основния метал; определяне на диаметъра и формата на електронния сноп; разработване на модел на стълба на дъгата при ПЗ и определяне разпределението на плътността на енергийния поток при взаимодействие на плазмата с обработвания материал.

Алуминиевите сплави са най-широко използвани заедно с титановите в съвременното автомобило- и авиостроене, тъй като имат най-подходящи качества за това. При тях обаче се изисква в някои случаи да имат по-висока повърхностна твърдост и износоустойчивост. Тъй като с модифицирането и издребняването на структурата с нанопрахове се постига и уякчаване на металите и сплавите, ние възнамеряваме да извършим повишаването на повърхностната твърдост и износоустойчивост на избраните материали посредством нанасяне на наночастици върху металната повърхност с подходяща паста и следващото облъчване с електронен сноп.

Настоящият проект има за цел да се получат модифицирани с наночастици от TiCN и AlN слоеве върху субстрат от алуминий и сплав AlSi₁₂Cu₂NiMg чрез селективно електроннолъчево претопяване с повишена твърдост и износоустойчивост и изясним процесите на зародишо- и структурообразуване при бърза кристализация.

Целта на проекта е разработване на нова технология за получаване на нанокомпозитни метал-оксиднитридни покрития, притежаващи комплексни физикохимични, механични и медикобиологични свойства, обезпечаващи интегралното взаимодействие с тъканта и удължаващи живота на импланта в организма.

Ще се използва комплекс от съвременни методи за изследване: оптична и електронна микроскопия с компютърна обработка на топографията и структурата; анализ на химичния и фазов състав; профилометрия; електрохимични изследвания; адхезиометрия; оценка на механичните и трибологични, хидрофилни и цитотоксични свойства и др.

Разнообразието от използвани вакуумни технологии за получаване, както и всеобхватнoстта на методите и подходи за анализ и характеризиране на повърхностите, безспорно ще повиши квалификацията на научните кадри и особено на докторантите и постдокторантите,участващи в проекта.

Целта на изследователския проект е да се изследват възможностите за нанасяне на износоустойчиви многослойни покрития, върху инструментални стомани чрез комбиниран метод, състоящ се от електронно-лъчева обработка, плазмено нитриране и постоянно-токово магнетронно разпрашване.