1

MACHETA nr. XII Contractor : INCDIE ICPE-CA Cod fiscal : RO 13827850

Raport anual de activitate privind desfăşurarea programului nucleu

Inginerie electrica pentru societate /INGENIOS Cod 35N

Anul 2012

Durata programului: 4 ani Data începerii: 2009 Data finalizării: 2012 1. Scopul programului: Cercetari aplicative pentru dezvoltarea de sisteme, echipamente,dispozitive, materiale aplicabile in ingineria electrica, energetica, sanatate si mediu 2. Modul de derulare al programului:

2.1. Descrierea activităţilor (utilizând şi informaţiile din rapoartele de fază,macheta VIII): Obiectiv 1: Produse si materiale avansate pentru ingineria electrica Nr.tema

Descrierea activitatilor

PN 35-01-01

În cadrul temei au fost continuate cercetări care se înscriu în tematica generală a proiectului: de componente si sisteme microelectromecanice MEMS realizate prin tehnologii specifice, cu aplicabilitate în medicină, microfluidică si inginerie electrică. Faza 1.Microcomponentele electromecanice au fost realizate modele experimentale de actuatori în domeniul 0,1mN…2N, cu tensiuni electrice între 5 … 1000Vcc, un senzor de fortă în domeniul 10cN..5N si un microgenerator tip harvesting cu: 0…2 V efectiv si 0…50V vârf la vârf (in regim de impuls mecanic) si microputere generată 5μW...2mW. Structura utilizată atât ca actuator cât si ca senzor si microgenerator tip harvesting este cu membrane de elastomer situate între doi electrozi rigizi pentru excitarea în câmp electric. În Fig.1 este prezentat un senzor de forta (tractiune) care are performante si ca microgenerator harvesting. Au fost realizate standuri pentru experimentarea actuatorilor, senzorilor si microgeneratoarelor tip harvesting, initiindu-se si noi metode de măsură si experimentare.

Fig.1 Structura senzorului de tractiune (fortă).

În ceea ce priveste proiectarea si realizarea unui model experimental-functional de traductor piezoelectric au fost realizate mai multe tipuri de traductoare ce au fost folosite la realizarea de dispozitive piezoelectrice pentru măsurarea vâscozitătii fluidelor si anume: traductor piezoelectric bazat pe principiul modificării frecventei de operare la imersarea în fluid (fig.2.a); celulă cu două traductoare de emisie si receptie situate pe fetele opuse (fig. 2.b) si dispozitiv cu două traductoare emisie receptie situate la o distanta fixă ce se imersează în lichid (fig. 2.c). Traductorul piezoelectric de formă cilindrică se bazează pe elemente ceramice piezoelectrice de tip

2

titanat zirconat de plumb dopat cu niobiu, PZT-Nb cu fete metalice realizate în institut. Pe una din fete a fost atasată o lamelă metalică cu rol de rezonator, pentru mărirea sensibilitătii traductorului, a fortei de vibratie si totodată pentru schimbarea frecventei de lucru a traductorului.

Fig. 2. Dispozitive piezoelectrice de masurare a vascozitatii fluidelor Pentru stabilirea caracteristicilor electrice ale dispozitivelor piezoelectrice de măsurare a

vascozitătilor fluidelor, (fluide cu vâscozităti apropiate) au fost experimentate mai multe tipuri de materiale piezoelectrice. Astfel s-au folosit elemente piezoceramice de tip zirconat titanat de plumb dopat cu frită de germaniu, notat PZTF, (provenientă INCDIE ICPE-CA), elemente piezoceramice achizitionate din comert, elemente ceramice - tot pe baza de PZT - dar dopat cu niobiu (provenientă INCDIE ICPE-CA). Un exemplu pentru frecventele de rezonantă determinate este prezentat în fig. 3.

35000 40000 45000 50000 55000 60000 65000 700000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

aer 50% apa+50% glicerina glicerina apa

Ad

mita

nta

Y[S

]

Frecventa [kHz]

Fig. 3. Frecventa de rezonantă a traductorului cu element ceramic PZT- Nb. Traductoarele realizate sunt utilizate pentru determinarea vâscozitătii cinematice a fluidelor de diverse tipuri, dar principalul avantaj este că pot decela fluide cu vâzcozităti apropiate. Faza 2. Microsenzorii de presiune piezoelectrici au fost finalizate un algoritm de calcul si proiectarea pentru microsenzorii de tip „embedded” ce includ conceptie, schemă functională, breviar de calcul, scheme echivalente, determinări de coeficienti, ecuatia functională a microsenzorului piezoelectric. Au fost realizati la nivel de model experimental (în două variante dimensionale) microsenzori pentru evaluarea motilitătii membrului superior si structuri de matrici pe bază de microsenzori piezoelectrici sau de tip elastomeric la nivel experimental pentru evaluarea membrelor inferioare. S-a realizat o mănusă de evaluare medicala (Fig. 4) si au fost realizate experimente specifice caracterizării tehnice cum ar fi: coeficienti de elasticitate sau de amortizare, caracteristici de microdeplasare versus forta aplicată, reactante capacitive si impedante echivalente, metode dinamice de tarare a microsenzorilor piezoelectrici.

3

Fig. 4 Mănusă cu matrici de microsenzori pentru evaluare medicala. Au avut loc experimente specifice pentru aplicatiile din cadrul domeniului de evaluare dupa procedurile de reabilitare medicală sau a monitorizarii proceselor din antrenamentul sportiv: experimente privind compresiuni periodice sau aperiodice ale degetelor de la mână, stabilitatea posturală pe membrele inferioare (cu ajutorul matricii de microsenzori), studiul contactului piciorului în cadrul mersului, analiza solicitării succesive si în regim singular al presiunii de contact de scurtă si lungă durată a degetelor, studiul flexiei degetelor si al prinderii unei mingi. În ceea ce priveste cipurile de captare microfluidică s-au realizat calculul, conceptia si desenele de executie pentru cipurile de captare microfluidice tip “laborator pe un chip”, destinate separarii celulelor si/sau microorganismelor de acelasi tip, din sisteme complexe. S-au calculat si proiectat două cipuri de captare, unul destinat captării si separării eritrocitelor de limfocitele din sîngele uman, iar celălalt destinat separării algelor din apa marină (Fig. 5).

Fig. 5 Microcip de separare alge marine

Principiul de separare folosit a fost cel pe baza mărimii particulelor iar metoda aleasă a fost cea a deplasării lateral deterministe, folosind matrici cu piloni verticali si curgere laminară. Pentru separarea eritrocitelor de limfocitele din sîngele uman (diametrul eritrocitelor 5-7 μm iar diametrul leucocitelor 7-20 μm) s-a folosit o singură matrice cu diametrul critic de separare 7,12 μm iar pentru separarea algelor din apa marină s-au folosit două matrici de separare, în conformitate cu mărimea fiecărui tip de alge (diametrul 2 -3 μm pentru aureococcus anophagefferens, 3 -6 μm pentru chlorella stigmatophora, 10-15 μm pentru heterosigma akashivo si 10 -15 μm pentru chlamydomonas), cu diametrul critic de separat 3 μm respectiv 8 μm. Căderea maximă de presiune pe circuitul microfluidic a fost de 5232,61 Pa. Pentru actionare s-a proiectat o micropompă cu actionare electromagnetică (bazată pe interactiunea dintre o bobină plană si un micromagnet permanent). Desenele de executie si simulările mecanice (Fig. 6) s-au realizat cu ajutorul programului SOLIDWORKS 2009.

4

(a) Volumul teoretic de fluid dislocat, pentru h = 0,2 mm, r=4mm si R=10 mm

(b) Deformarea membranei din camera micropompei

Fig. 6 Simulări realizate cu programul SOLIDWORKS 2009 Faza 3.Pentru realizarea unui microdispozitiv termoelectric au fost utilizate materiale ceramice semiconductoare de tipul Ca0,9La0,1MnO3 si Ca3Co4O9. Aceste materiale au fost sintetizate prin metoda sol gel si au fost procesate prin sinterizare prin presare isostatica în HIP sub forma unor comprimate cilindrice cu diametrul Φ=4mm si înăltime h=2mm în cadrul institutului. Plecându-se de la aceste materiale au fost realizate două microdispozitive termoelectrice cu un singur modul respectiv cu două module termoelectrice (1 modul=2 termoelemente). Stadiile de realizare ale microdispozitivului cu două module termoelectrice sunt prezentate în figura 7.

a) b) c) Figura 7. Microdispozitiv termoelectric cu un doua module: a) desen 3D , b) placa-suport cu pastile montate, c) pastile conectate cu ajutoul unor trasee realizate cu pasta comductoare cu Ag si fire de legatura Modelele de microdispozitive au fost testate. Au fost comparate rezultatele proiectării cu rezultatele obtinute în urma testării microdispozitivului cu două module si s-au obtinut rezultate care confirmă algoritmul de proiectare. Ca aplicatie pentru microdispozitivul de conversie termoelectrică a fost proiectat si realizat un echipament adaptor pentru voltmetre care permite măsurarea diferentei de temperatură între fetele functionale ale microdispozitivului termoelectric. S-a proiectat si executat un model experimental de element de conversie microelectromecanică (microdispozitiv) şi al echipamentului aferent, care in banda de frecventă 10-11000 Hz, asigură un semnal electric de tensiune, de max.10 V. Soluţia constructivă aleasă a fost realizarea unui senzor piezoelectric de compresie cu două elemente PZT inelare. Echipamentul de conversie a fost conceput ca un adaptor de semnal pentru senzor, care să furnizeze la ieşire semnal unificat, denumit unificator de semnal.

5

Senzorul piezoelectric realizat – denumit MCMEM-00 este prezentat în figura 8.

Fig. 8 Senzor piezoelectric – model functional S-a realizat un amplificator de sarcină şi un amplificator de condiţionare semnal încorporat într-o carcasa ecranata cu capac detasabil.

Fig. 9 Unificatorul de semnal – model functional amplificator de sarcină, amplificator de condiţionare semnal si sursă alimentare (+/-12Vcc).

PN 35-01-02

Realizarea activitatilor in cadrul proiectului a fost impartita in doua parti si anume: Partea I a proiectului consta in realizarea de magneti si electromagneti normal conductori

si surse pentru acceleratoare de particule FAIR. Partea a II – a a proiectului consta in realizare de electromagneti superferici si de bobine

supraconductoare utilizabile la acceleratoarele de particule. Activitatile realizate in partea I a proiectului a cuprins trei faze de executie in anul 2012 si acestea au fost urmatoarele: In cadrul fazei I/2012 a proiectului au fost realizate urmatoarele: 1. Verificarea experimentala a distributiei spatiale a campului dipolar la electromagnetul steerer, pentru care a fost conceput si realizat si un stand de testare care cuprinde:

‐ electromagnetul propriu-zis; ‐ sursa de alimentare a electromagnetului; ‐ un gausmetru cu sonda Hall 3D; ‐ dispozitivul de pozitionare a sondei; ‐ un multimetru digital pentru masurarea curentului; ‐ o interfata pentru comunicarea intre gaussmetru si sistemul de comanda si achizitie

de date; ‐ un sistem de calcul pentru introducerea comenzilor si salvarea datelor masurate; ‐ un cleste ampermetric; ‐ un multimetru digital cu senzor pentru monitorizarea temperaturii.

6

Standul realizat a permis determinarea valorilor inductiei magnetice intr-un numar foarte mare de puncte situate in intrefierul electromagnetului - 40.656 puncte, deci o caracterizare completa a distributiei campului magnetic. Performantele standului realizat sunt:

- curent de testare furnizat de sursa de alimentare: max. 320 A; - domeniul de masurare a inductiei magnetice: 300 mGs ... 300 kGs; - rezolutia de masurare a inductiei magnetice: 0,01 mGs; - precizia de masurare a inductiei magnetice: 0,1% din valoarea masurata; - domeniul de masurare a tensiunii: 100 mV ... 1000 V; - rezolutia de masurare a tensiunii: 100 nV; - precizia de masurare a tensiunii: 0,0024%; - domeniul de pozitionare a sondei Hall 3D utilizata pentru masurarea inductiei: - deplasare liniara pe axa z: max. 280 mm; - deplasare liniara pe raza: max. 50 mm; - deplasare unghiulara: 0 ... 360°;

- precizia de pozitionare: 0,01 mm. Pe standul realizat a fost testat prototipul unui electromagnet steerer, realizat in colaborare cu SC ELECTROMAGNETICA SA Bucuresti si SC AAGES SRL Tg. Mures.

Fig.1. Standul de masura. Fig.2. Electromagnetul

Steerer. Echipamentul supus testarii este un electromagnet de tip dipol, destinat corectiei traiectoriei unui fascicul de particule incarcate electric cu un unghi de maximum 2 mrad. Precizia de executie impusa electromagnetului este foarte ridicata, majoritatea tolerantelor dimensionale si a abaterilor de forma si pozitie admisibile fiind de numai 0,02 mm. Pentru a verifica distributia spatiala a campului magnetic creat in intrefierul electromagnetului steerer a fost masurata inductia magnetica in puncte caracterizate de urmatoarele valori:

r = 0 mm / 7,5 mm / 15 mm / 22,5 mm / 30 mm / 37,5 mm; θ = 0 ... 345°, cu un pas unghiular de 15°; z = 0 ... 275 mm, cu un pas de masurare de 5 mm; I = 50 A / 100 A / 150 A / 200 A / 250 A / 304 A.

Din determinari a rezultat ca: - inductia magnetica masurata corespunde din punct de vedere al valorilor maxime

calculate, pentru toate cele 6 valori ale curentului de testare, in zona centrala a intrefierului (la z = 155 mm), valorile masurate depasindu-le pe cele calculate, in conditiile in care este vorba de un prototip realizat si testat in conditii inferioare celor impuse pentru productia de serie;

- campul magnetic in intrefierul electromagnetului steerer are o buna omogenitate, erorile maxime obtinute fiind de 0,79% la un curent de testare I = 50 A, 0,98% la I = 100 A, 0,95% la I = 150 A, 0,96% la I = 200 A, 1,06% la I = 250 A, 1,07% la I = 304 A, in conditiile in care au fost luate in calcul si valorile masurate in puncte situate pe capatul si in afara intrefierului electromagnetului. Valorile obtinute prin masurare au fost reprezentate 2D, pentru distributia campului magnetic pe axa centrala a electromagnetului si 3D, pentru distributia campului magnetic pe axe longitudinale situate la razele si unghiurile in care s-au facut caracterizarile.

7

0100

200300

400

0

10

20

30

400

0.1

0.2

0.3

0.4

[gr]

B(r,,z=155)

r [mm]

B [

T]

Fig.3. Reprezentarea 2D a distributiei campului magnetic B(r, θ).

Fig.4. Reprezentarea 3D a distributiei campului magnetic B(r, θ, z).

S-a elaborat metodologia de calcul a câmpului magnetic pornind de la valorile măsurate pe o circumferintă dată prin rezolvarea ecuatiei Laplace pe domeniul considerat: 0V cu conditia pe

frontieră 0 cosf B k .

Cu ajutorul datelor experimentale s-a determinat conditia pe frontieră necesară calculului cu metoda propusă. Au fost stabiliti parametrii de intrare pentru conditia pe frontieră (in cazul ideal), respectiv 0B si 0r , pentru diferiti curenti si pentru diverse geometrii (cuadrupol, sextupol), acest

lucru fiind necesar aplicării metodei propuse. S-a aplicat (validat) modelul de calcul analitic pe rezultatele experimentale obtinute la sextupol. Rezultatele sunt prezentate in figurile (5)- (7).

Fig.5.Componeta tangentială a inductiei campului magnetic

Fig.6.Componenta normală a inductiei campului magnetic

Fig.7.Modulul inductiei magnetice.

S-au evaluat abaterile valorilor experimentale de la cele calculate obtinându-se abateri

cuprinse între 48,9 10 0,012882 . Aceste abateri sugerează necesitatea reglării pozitiei bobinelor în interiorul sextupolului în vederea simetrizării distributiei acestora fată de axul magnetic al sextupolului. Erorile sunt redate în tabelul:

8

In cadrul fazei II/2012, s-au realizat urmatoarele:

S-a analizat si elaborat soluţia constructivă adoptată pentru sistemul de măsurare ce va fi realizat de către ICPE-CA, soluţie care stă la baza proiectului de execuţie a sistemului. De asemenea, s-a realizat un model de calcul care stă la baza aplicării metodei de măsurare cu bobine rotitoare, model ce vizează determinarea armonicelor câmpului magnetic cu ajutorul analizei Fourier. Elaborarea soluţiei constructive a sistemului de măsurare cu bobine rotitoare care va fi utilizat la caracterizarea câmpului magnetic produs de electromagneţii care vor fi executaţi pentru proiectul FAIR a pornit de la analiza configuraţiei geometrice şi a performanţelor impuse celor două tipuri de electromagneţi, sextupol şi steerer.

Cilindrul pe care sunt amplasate bobinele armonice trebuie rotit în câmpul magnetic creat de electromagnetul supus testării. Viteza unghiulară de rotaţie trebuie să fie cât mai constantă, iar în anumite puncte să se efectueze achiziţia datelor măsurate şi transmiterea lor către echipamentele de prelucrare a datelor.

Fig.8. Solutia constructivă principială a standului de măsurare

Pe baza soluţiei constructive elaborate, s-a elaborat documentaţia de execuţie a sistemului de măsurare cu bobine rotitoare. Pentru aceasta s-a procedat mai întâi la elaborarea unei teme de proiectare care să conţină condiţiile tehnice pe care trebuie să le îndeplinească sistemul de măsurare. Tema de proiectare a fost elaborată şi analizată de către membrii colectivului de cercetare al proiectului şi supusă spre avizare conducerii departamentului în cadrul căruia se derulează proiectul.

S-a realizat modelarea tridimensională a componentelor sistemului şi a ansamblului acestuia, după care s-au elaborat desenele de execuţie. Activităţile desfăşurate au ca scop final elaborarea unei documentaţii tehnice pe baza căreia să se poată executa un sistem performant de măsurare cu bobine rotitoare a câmpului magnetic creat de electromagneţii pentru acceleratoare de particule care vor fi realizaţi, testaţi şi livraţi către proiectul FAIR.

Pentru a putea proceda la elaborarea documentaţiei de execuţie a sistemului de măsurare cu bobine rotitoare, a fost necesar să se eleboreze mai întâi modelele 3D ale componentelor sistemului. În acest scop a fost utilizat softwere-ul specializat SolidWorks Office Premium 2009, softwere de tip CAD, care permite proiectarea parametrizată a produselor electromecanice şi analiza atât din punct de vedere dimensional, cât şi din punct de vedere al comportării la solicitările care apar în timpul funcţionării produselor.

9

Fig.9. Reprezentare spatiala a sistemului de masura.

Principiul de testare a dipolilor, quadrupolilor şi sextupolilor folosind bobine rotitoare implică masurarea precisă a tensiunilor electromotoare generate de bobinele radiale şi tangenţiale, cu ajutorul unei plăci de achiziţie de precizie cu o rata de achizitie corelată cu viteza de rotire a bobinelor şi memorarea poziţiei unghiulare a bobinelor, poziţie determinată cu ajutorul unui encoder incremental în configuraţie X4 – cu citire pe ambele fronturi de pe cele 2 canale. Aceste determinări se execută în timp ce bobinele sunt rotite la viteză constantă cu ajutorul unui motor electric pas cu pas cu micropăşire (50800 paşi pe rotaţie).

Structura stabilita a standului de măsurare cu bobine rotitoare este:

1. Suport stand cu bloc de granit şi structură de susţinere din profile metalice;

2. Motor electric pas cu pas Applied Motion tip HT23-601D;

3. Encoder incremental cu 1000 de linii pe canal,tip E5-1000-250;

4. Driver Applied Motion tip ST5-Si cu Si Programmer V2.7.19;

5. Cuplaj fix tip manşon, pentru transmiterea mişcării de la motor la cilindrul cu bobinele de măsurare;

6. Lagăre cilindrice gazostatice NEWWAY Air Bearings, S304002;

7. Suporţi lagăre, pentru montarea lagărelor pe mesele de poziţionare şi pentru sprijinirea motorului pas cu pas;

8. Mese de poziţionare XYZ NEWPORT, M-562-XYZ şi M-562-XYZ-LH, echipate cu şuruburi micrometrice HR-13;

9. Cilindrul purtător al bobinelor armonice de măsurare;

10. Plăcile de achiziție NI PCI-6154 şi NI USB-6251;

11. Multimetru FLUKE 8846A cu port GPIB 488.2 conectat la computer prin intermediul unui adaptor GPIB-USB tip KUSB Keithley Instruments;

12. Amplificatoarele LT1128 și LT2051;

13. Integrator PDI5025;

14. Pachetului software de achiziție și control NI MAX și LabVIEW Signal Express pentru etapa de configurare și testare a subansamblelor și LabVIEW sau LabWindows/CVI pentru etapa de testare a electromagneţilor;

15. Sistem de calcul tip desktop sau laptop.

10

In cadrul fazei 3 :„Elaborarea procedurii de măsurare a câmpului multipolar în vederea testării electromagneţilor pentru acceleratoare de particule” au fost realizate urmatoarele: Elaborarea procedurii de masurare a campului magnetic multipolar, cu bobine rotitoare, pentru acceleratoare de particule (conf. Fig. 10.) - procedura PI-FAIR-1, EDITIA 1 din 11.2012.

Fig.10. Dispunerea bobinelor armonice pe cilindrul

sistemului de masurare

Sistemul de masura a campului magnetic cu bobine rotitoare are urmatoarele caracteristici: a) Bobina tangentiala: (Sb= 111 cm 2, Nr de spire =40,Conductor de Cu cu Φ=0,06 mm, Rb≈103Ω) b) Bobina radiala: ( Sb= 333 cm 2, Nr de spire =10, Conductor de Cu cu Φ=0,1 mm,Rb≈103Ω). c) Bobina diametrala: (Sb= 1110 cm 2, Nr de spire =2, Conductor de Cu cu Φ=0,1 mm,Rb≈103Ω). In cadrul fazei 4: „Realizare si testare model experimental sistem de bobine supraconductoare si a sistemului de protectie impotriva quench-ului. Realizare şi testare model experimental de generator de impuls curent/tensiune cu parametrii controlabili pentru acceleratoarele de particule” au fost realizate urmatoarele:

1. Model experimental de generator de curent/tensiune cu parametri variabili pentru acceleratoare de particule.

Modelul experimental (fig.11) a fost realizat structurat pe module funcţionale. Astfel în figura de mai jos este prezentată o vedere de ansamblu a echipamentului în care se pot observa: ansamblul variator de tensiune şi generator IT (împreună cu kV-metrul de măsură a tensiunii de încercare) generatorul propriu-zis (compus din condensatoarele de stocare, elementele de comutaţie – tiratroane, trigatroane, şi blocul de sincronizare pentru varierea lungimii impulsului).

Datele de gabarit pentru cele două subansamble sunt:

- sursa: 580x530x1000 mm; cca 85 kg;

- blocul generatorului de impuls: 1400x1000x970 mm; cca 420kg.

11

Fig. 11. Modelul experimental de generator urent/tensiune

2. Testarea si experimentarea modelului experimental pentru validarea parametrilor specifici

ai generatorului de impuls.

Testarea ME a urmărit în principal două obiective: pe de o parte obţinerea valorilor/oscilogramelor pentru înţelegerea corectă a funcţionării şi eventual pentru depanări, respectiv obţinerea oscilogramelor care să valideze atingerea performanţelor în raport cu parametrii de proiectare iniţiali.

Testele au arătat că toate obiectivele proiectului au fost atinse, relativ la datele de proiectare impuse aşa cum se observă clar din oscilogramele prezentate.

Astfel, parametrul cel mai dificil de obţinut (timpul de creştere cel mai scurt (100ns impus prin tema de proiectare) a fost realizat şi depăşit în sensul că s-a obţinut un timp de creştere mai scurt (89,5ns). In figura de mai jos, prin „dilatarea” scalei de timp a osciloscopului, s-a măsurat timpul de creştere

(rise time) al acestui impuls pe o sarcină neinductivă de 17, obţinându-se un timp de creştere măsurat de 89,6ns, mai scurt decât timpul fixat prin tema de proiectare (100ns).

Fig. 12. Demonstrarea obţinerii timpului de creştere (rise time) cel mai scurt (89.6ns) respectiv a impulsului cu durata cea mai mică (cca 300ns).

In cadrul fazei 5: „Sistem de măsurare si testare a electromagnetilor cu sondă Hall”au fost realizate urmatoarele: -Realizarea modelelor 3D ale elementelor componente ale sistemului și a ansamblului general al sistemului de măsură cu sondă Hall. - Elaborarea, analiza şi avizarea temei de proiectare - Elaborarea documentatiei de executie a sistemului de măsură si testare a electromagnetilor - Realizare sistem de măsură si testare a electromagnetilor cu sondă Hall.

12

Astfel, in scopul realizării sistemului de măsură si testare a electromagnetilor cu sondă Hall au fost întreprinse următoarele: - au fost identificate elementele necesare a fi achiziţionate şi au fost efectuate procedurile de achiziţie a componentelor şi materialelor necesare pentru execuţia sistemului de măsurare şi în final procurarea lor; - au fost executate toate reperele din documentaţia tehnică elaborată; - a fost realizat sistemul de măsură şi testare a electromagneţilor cu sondă Hall (fig. 13.).

Fig.13. Sistemul de masura al campului magnetic xu sonda Hall.

Activitatile realizate in partea a II- a a proiectului a cuprins trei faze de executie in anul 2012 si acestea au fost urmatoarele: In cadrul fazei I/2012 a proiectului au fost realizate urmatoarele: 1. A fost verificata experimental distributia campului magnetic din interiorul unui electromagnet supraconductor cuadrupolar si s-a reprezentat distributia 3D a datelor experimentale. Aceste masuratori de camp magnetic s-au realizat in trei pozitii din interiorul cuadrupolului, conform schitei de mai jos (fig.14.) In scopul obtinerii rezultatelor experimentale ale valorilor campului magnetic cuadrupolar, a fost realizat si un sistem experimental de masura a campului magnetic cu 4 senzori Hall (fig.16) care a permis masurarea componentelor transversala respectiv longitudinala a campului magnetic cuadrupolar (fig.15) din trei pozitii de masura (la capetele campului si la mijlocul acestuia).

Fig.15. Magnetul cuadrupolar supraconductor. Vedere interioara.

Fig.16. Montajul de masura cu patru senzori Hall.

13

Senzorii Hall utilizati, au fost in prealabil calibrati prin utilizarea unor campuri magnetice permamente de valori cunoscute. Rezultatele calibrarii sunt redate in fig.17.

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

0 2 4 6

ca

mp

mag

neti

c [

G]

tensiune [V]

B=f(Uout)

Fig. 17 . Graficul functiei de iesire a senzorului Hall de tip AD 22151.

Fig.18. Sectiuni in campul magnetic cuadrupolar la r=5 mm si r=12 mm

Datele experimentale au fost reprezentate 3D, acestea putand fi vazute in fig.18-20.

Fig.19. Sectiuni planare in campul magnetic cuadrupolar functie de unghiul de masura.

Fig.20. Sectiuni in campul magnetic cuadrupolar la capetele campului si in centrul sau.

Analiza datelor experimentale comparativ cu cele calculate, au pus in evidenta diferente (abateri) variabile cuprinse intre 1 - 4,7% care pot fi explicate prin pozitionarea usor deplasata a bobinelor cuadrupolului fata de pozitia proiectata. 2. S-a realizat reprezentări 3D ale inductiei câmpului magnetic si ale componentelor tangentială si normală, din interior pentru câmpul magnetic de tip cuadrupolar si sextupolar. Rezultatele pentru cuadrupol sunt prezentate în figurile (21)-(23).

14

Fig.21. Componeta tangentială a inductiei campului magnetic

Fig.22. Componenta normală a inductiei campului magnetic.

Fig.23. Modulul inductiei magnetice

Aceste reprezentari sunt rezultatul aplicarii metodei dezvoltate in cadrul obiectivului, pornind

de la conditiile Dirichlet de pe frontiera domeniului de calcul.

In cadrul etapei II/2012, s-a realizat urmatoarele: 1. Calculul campului magnetic si a bobinei supraconductoare generatoare de 3T - calcularea

parametrilor dimensionali si constructivi ai bobinelor supraconductoare. De asemeni au fost realizate modelarări 2D (fig. 24-25) si 3D (fig. 28-29) ale câmpului magnetic generat de bobinele supraconductoare, cu punerea in evidenta a uniformitatii campului magnetic in zona centrala (10-2) si a valorii proiectate a inductiei campului magnetic (3T). Modelare 2D a campului magnetic generat de bobinele supraconductoare este prezentat in fig.1-2, iar valoarea campului magnetic in zona de interes este aratata in fig.26. In fig.27 este prezentata variatia campului magnetic produs de sistemul de bobine functie de curentul de excitatie al bobinelor.

Fig. 24. Inducţia magnetică generata de sistemul Helmholtz de galeti supraconductori pe axa sistemului

Fig. 25 . Harta inducţiei magnetice a sistemului de bobine- Modul şi sensul de închidere al liniilor de câmp magnetic

15

Fig.26. Inductia câmpului magnetic pe axa sistemului Helmholtz

Fig. 27.Variatia inductiei câmpului magnetic in centrul sistemului Helmholtz functie de curentul injectat.

Modelare 3D a campului magnetic. In fig. 28-29 sunt prezentate reprezentarile 3D ale sistemului de bobine si a campului magnetic generat, studiat cu programul COMSOL.

Fig.28. Vedere 3D a sistemului de bobine.

Fig.29. Modul de închidere al liniilor de câmp-vedere 3D.

Ca urmare a calculelor de camp magnetic, au fost obtinute datele de proiectare ale bobinelor supraconductoare. Astfel, s-au obtinut urmatoarele: - realizarea bobinelor supraconductoare din banda HTS cu latime de 6mm si #0.1mm. - realizare bobina sub forma de galet dublu - diametrul interior al bobinei/galet; 30mm - diametrul exterior: 100mm - grosime galet: 13mm In cadrul activitatii „Calculul parametrilor termici de functionare a generatorului supraconductor”, a fost realizata analiza conditiilor optime de functionare a bobinelor supraconductoare, in corelatie cu sistemul criogenic de racire si criostatul care contine si bobinele supraconductoare si sistemul criogenic de racire.

S-au calculat influxurile termice catre bobinele supraconductoare in vederea obtinerii parametrilor de proiectare ai sistemului criostat-criocooler-bobine supraconductoare. Astfel, s-au gasit influxuri termice inferioare posibiliatilor de racire ale criocoolerului: 35W@50K pentru treapta I de racire si 1,5W@4,2K, pentru treapta a II-a de racire, ceea ce asigura ca geometria aleasa si materialele utilizate sunt adecvate obtinerii conditiilor optime de lucru ai sistemului.

3. În cadrul activitatii „Proiectarea generatorului supraconductor-model experimental. Realizare bobina supraconductoare”, au fost realizate următoarele lucrari: -elaborarea temei de proiectare a bobinelor supraconductoare, a sistemului criogenic de racire si a criostatului;

16

-realizarea proiectului de executie a modelului experimental de generator supraconductor, cuprinzand: desenul de ansamblu, desene subansamble si desene repere individuale -realizare bobina supraconductoare si a suportului acesteia.

Pozele din fig. 30-32, arata bobina supraconductoare HTS realizata sub forma de galet dublu, si suportul acesteia.

Fig.30. Bobina supraconductoare si suportul conductiv (vedere 1).

Fig.31. Bobina supraconductoare si suportul conductiv (vedere 2).

Fig.32. Bobina supraconductoare in suport si carcasa (vedere 3).

Se remarca diametrul interior al bobinei, care permite trecerea unui canal central, la temperatura camerei, pentru acces la campul magnetic uniform produs de sistemul de bobine. Solutiile originale constructive au fost protejate prin cererea de brevet OSIM cu nr. A/00352/18.05.2012 pentru: „Generator supraconductor de camp magnetic intens”

In cadrul etapei „Realizare si testare model experimental sistem de bobine supraconductoare si a

sistemului de protectie impotriva quench-ului. Realizare şi testare model experimental de generator de impuls curent/tensiune cu parametrii controlabili pentru acceleratoarele de particule” s-au realizat urmatoarele: 1.Conceptia si dimensionarea sistemului de protectie la quench a bobinelor supraconductoare. Astfel, a fost formulata tema de proiectare a sistemului care sa aibe urmatoarele caracteristici:

- timp maxim de detectie quench tQMAX=1µs - timp de reactie tR=1µs - 10 µs - energia descarcata WD=1kJ – 10kJ

2.Model experimental de sistem de bobine supraconductoare HTS pentru producerea unui camp magnetic intens si a sistemului de protectie la quench. In cadrul obiectivului a fost realizat un model experimental de bobine supraconductoare cu urmatoarea structura (fig.33):

Fig.33. Schema de ansamblu a sistemului de bobine supraconductoare HTS.

cu urmatoarele caracteristici functionale: camp magnetic maxim produs 3T, neuniformitatea campului de 10-3, volum util camp min. 3140 mm3

17

In fig. 34-36 sunt prezentate elementele constructive ale modelului experimental.

Fig.34 Criostatul sistemului.

Fig.35. Crioracitor si ansamblul suport bobine cu bobinele supraconductoare

Fig.36. Sistem de protectie activa pentru bobine supraconductoare.

3.Teste si experimente ale sistemului de bobine supraconductoare HTS si a sistemului de protectie impotriva quench – ului A fost experimentat modelul experimental de bobine supraconductoare in configuratie Helmholtz. Testele la care au fost supuse bobinele supraconductoare si rezultatele obtinute: - Masurarea rezistentei electrice la temperatura camerei R1= 5,20 ± 0.01 Ohm respectiv R2 = 4.41 ± 0.01 Ohm - Masurarea inductantei bobinelor supraconductoare L1=6,50 ± 0.013 mH si respectiv L2= 6.15 ± 0,012 mH - Teste de racire a bobinelor supraconductoare S-a determinat capabilitatea sistemului criogenic de a raci sistemul de bobine. S-au realizat teste de racire cu azot lichid si prin utilizarea criocooler-ului. - Determinarea curentului critic al bobinelor supraconductoare S-au determinat curentul critic al materialului supraconductor HTS si s-a gasit o valoare de Ic=120A iar curentul critic al bobinelor supraconductoare Ic=70A, la temparatura de 77K. - Calibrarea senzorului Hall de masurare a campului magnetic S-a realizat calibrarea senzorului Hall criogenic in camp magnetic calibrat. - Masurarea campului magnetic generat si a uniformitatii campului S-a masurat campul magnetic produs de sistemul de bobine supraconductoare, gasindu-se un camp B=3T pentru un curent de alimentare I=290A. S-a masurat campul magnetic in trei puncte din interiorul zonei de camp util, gasindu-se o neuniformitate dB/B=1,1.10-3. A fost experimentat de asemeni si modelul experimental al sistemului de protectie la quench a bobinelor supraconductoare. In urma experimentarii modelului experimental s-au constatat urmatoarele: -Parametrii rezultati in urma experimentelor modelului experimental corespund intrutotul cu cei impusi de catre tema de proiectare, si anume:

- Timpul maxim de detectie quench este de tQ=800 ns. Se remarca ca timpul de detectie real este mai mic decat timpul maxim de detectie quench stabilit prin tema de proiectare si anume tQMAX=1µs.

- Timpul de reactie real se afla in intervalul tR=2.78 μs - 3.5 μs. Se remarca ca intervalul determinat pentru timpul de reactie real este inclus in intervalul pentru timpul de reactie stabilit prin tema de proiectare si anume tR=1µs - 10 µs. Solutiile originale constructive au fost protejate prin cererea de brevet OSIM cu nr. A/01004/12.2012, pentru „Protectie activa pentru ansamblu de bobine supraconductoare multipolare”.

18

PN 35-01-03

Materiale compozite cun proprietati mecanice performante

” Modele experimentale de materiale compozite avansate”

In această fază 1/2012 s-a urmărit obtinerea de modele experimentale de materiale compozite avansate cu proprietăti mecanice si electrice performante, respectiv: -Model experimental de tesătură compozită absorbantă de radiatii electromagnetice în bandă de frecventă 2-16GHz si atenuare de min. 30dB -Model experimental de fibră grafitică cu aplicatii în ingineria electrică cu rezistivitate electrică de max. 10 Ωmm2/m si rezitentă la rupere de min. 200 Mpa -Model experimental de element ceramic cu anizotropie piezoelectrică ridicată -Model experimental de materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni mecanice/fizice/chimice In scopul elaborarii de modele experimentale (ME) de tesatura compozita cu microfire electric conductoare ca element de ecranare au fost produse microfire conductoare metalice de sorturi diferite, dupa cum urmeaza: microfire de cupru obtinute prin procedee de trefilare, microfire metalice izolate in sticla cu miez metalic de cupru, microfire metalice izolate in sticla , pe baza de aliaje bogate in cobalt (cu caracter magnetic moale), de compozitie (in % at.): Co77,1FerestB7,3Cr3,6Mn1Si10 si Co75FerestB9,4Cr3,6Mn1Si11. Diametrul microfirelor produse este cuprins intre 10 si 30 μm si au o lungime de min. 500 m. Cu aceste microfire au fost realizate 6 tipuri de tesături compozite, respectiv fir dacron cu microfir Cu trefilat (a); fir dacron cu microfir aliaj Co77,1FerestB7,3Cr3,6Mn1Si10 (b); Fir dacron cu microfir Cu trefilat + microfir aliaj Co77,1FerestB7,3Cr3,6Mn1Si10 (c); Fir dacron cu microfir Cu cu invelis de sticla (d); tesatura numai cu fir de Cu trefilat (e); fir dacron cu microfir Cu cu invelis de sticla si microfir aliaj Co77,1FerestB7,3Cr3,6Mn1Si10 (f) (Fig.1).

a) b) c)

d)

e)

f) Fig. 1 Tesaturi textile compozite

Microfirele realizate au fost caracterizate din punct de vedere electric si testate pentru

folosirea acestora ca material de insertie in structura textila. Firele micronice pentru umplutura, cat si tesaturile compozite textile realizate au fost caracterizate din punct de vedere al caracteristicilor microstructurale (microscopie optica, microscopie de forta atomica), al fazelor prezente (difractie de raze X) al caracteristicilor magnetice prin masuratori la magnetometrul cu proba vibranta şi al caracteristicilor electrice prin determinarea rezistivitatii cu sistemul PPMS de masurare a proprietatilor fizice). Caracterizarea tehnico – functionala s-a realizat prin testari ale rezistentei la rupere utilizand instalatia de incercare la tractiune, ale microfirelor metalice, izolate in sticla sau neizolate, precum si ale firelor textile, de bumbac sau de tip dacon, precum si prin testari ale caracteristicilor de ecranare electromagnetica ale materialului compozit textil.

19

A fost elaborata o tehnologie pentru insertia microfirelor in structura matricei textile. S-a conceput si realizat dispozitivul pentru infasurarea microfirului pe firul textil ales, dispozitiv denumit in continuare “Masina de torsadare microfir pe suport de tip fir textil” 2. In scopul elaborarii de ME de fibra grafitica cu aplicatii în ingineria electrică cu rezistivitate electrică de max. 10 Ωmm2/m si rezitentă la rupere de min. 200 Mpa au fost efectuate urmatoarele: Caracterizarea fibrei precursor PAN prin: -studiul comportării termice a fibrei PAN în intervalul de temperatură corespunzator etapei de oxidare/stabilizare prin analiză termică TG-DSC în atmosferă oxidativă dinamică în intervalul de temperatură 25C - 300C; difracţie de raze X (DRX); caracterizarea structurală a fibrei PAN prin microscopie de forţă atomică (AFM); caracterizarea structurală a fibrei PAN prin spectroscopie IR; determinarea caracteristicilor electrice ale fibrei PAN prin spectroscopie dielectrică Experimentări privind stabilizarea-oxidarea fibrei PAN (parametri de proces: temperatură, timp, viteză de depănare, tensiune în fir), astfel au fost realizate modele experimentale de fibră PAN oxidată la diverse temperaturi şi viteze de depănare (temperaturile de tratament au fost următoarele: 200-220-240°C, 200-220-250°C, 210-230-250°C), vitezele de depănare, care se traduc în timpul de staţionare în cuptorul de oxidare au fost: 1 m/h, 2 m/h, 3 m/h, 3,1 m/h, 3,9 m/h şi 5,2 m/h Experimentări de carbonizare a fibrelor PAN oxidate, astfel au fost realizare modele experimentale de fibră precarbonizată (temperaturile de tratament au fost următoarele: 400-600-900°C, 500-750-900°C), vitezele de depănare, care se traduc în timpul de staţionare în cuptorul de oxidare au fost: 4 m/h şi 6 m/h Fibrele PAN oxidate si precarbonizate obţinute au fost caracterizate din punct de vedere structural utilizand microscopia optică, microscopia elctronica de baleiaj (SEM), microscopia de forţă atomică (AFM), difracţia de raze X, FTIR, profil de densitate, funcţional, pentru a determina proprietăţile mecanice şi electrice ale acestora. 3.În scopul realizării de modele experimentale de element piezoceramic cu anizotropie ridicată, au fost realizate şase compoziţii din sistemul (Pb1-3x/2Mex)(Ti0.98Mn0.02)O3 unde Me = Sm, Bi, Y şi x = 0,06; 0,08 şi anume:

- Pb0,88Bi0,08(Ti 0.98Mn0.02)O3- PbTiBi8

- Pb0,91Bi0,06(Ti 0.98Mn0.02)O3 – PbTiBi6

- Pb0,88Sm0,08(Ti 0.98Mn0.02)O3- PbTiSm8

- Pb0,91Sm0,06(Ti 0.98Mn0.02)O3- PbTiSm6

- Pb0,88Y0,08(Ti 0.98Mn0.02)O3- PbTiY8

Pb0,91Y0,06(Ti 0.98Mn0.02)O3 PbTiY6.

Au fost efectuate experimentări de realizare a materialului piezoceramic cu anizotropie ridicată utilizand doua variante de presare. Elementele piezoceramice obtinute au fost caracterizare din punct de vedere structural (difracţie de raze X şi Microscopie electronică (SEM), al proprietăţilor fizice (densitatea aparentă şi porozitatea aparentă), al proprietăţilor dielectrice (temperatură Curie, tangenta unghiului de pierderi şi capacitatea dielectrică), al proprietăţilor piezoelectrice (frecvenţă de rezonanţã şi antirezonanţã, coeficientul de cuplaj planar- kp, factorul de cuplaj în grosime – kt) 4.În scopul realizării de modele experimentale de materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni mecanice/fizice/chimice, au fost alese ca materiale suport două mărci de oţeluri (HX260BD şi HC380LA) hipereutectoide cu un conţinut de max. 1 % C, slab aliate, cu duritate Vickers şi rezistenţă mecanică mare, şi două tipuri de materiale carbonice (semifabricate electrografitice EGR14 şi EGR19). Au fost realizate caracterizări ale materialelor care constituie jonctiunea Metal- Carbon prin analize de determinare calitativă de fază (prin difracţie de raze X), determinarea densităţii (prin masurare si cantarire), determinarea microdurităţii Vickers şi a modulului Young cu metoda de calcul Oliver & Pharr, determinarea rezistenţei la încovoiere prin metoda în trei puncte, determinarea coeficientului de frecare şi a vitezei de uzură prin teste tribologice, analiza termogravimetrică, analiza termică diferenţială şi calorimetrie diferenţială dinamică si analize dilatometrice in vederea determinarii proprietatilor termice ale materialelor (coeficientul liniar de dilatare termica, pierderile de masa in materialul carbonic, temperatura maxima de utilizare a

20

materialului carbonic). Au fost realizate joncţiuni de materiale carbonice pe suport din oţel prin metoda de îmbinare prin lipire la rece cu material adeziv din răşini epoxidice (3 ME, notate 1-RE, 2-RE, 3-RE), metoda de îmbinare prin lipire la cald cu un material metalic de tip Sn-Cu 97-3 (3 ME, notate 1-ST, 2-RE, 3-RE) si metoda de îmbinare prin combustie (sinterizare în plasmă) (4 ME, notate 1-SPS, 2-SPS, 3-SPS, 4-SPS). Au fost caracterizate jonctiunile planare de tip carbon-otel prin teste mecanice de determinare a rezistenţei la încovoiere/rupere la forfecare prin metoda în trei puncte, determinare a microdurităţii Vickers şi a modulului lui Young si analiza morfo-structurală a joncţiunii de tip carbon-oţel prin microscopie electronică. Astfel, au fost stabilite doua tehnologii optime de realizare a joncţiunilor planare de tip carbon-otel la temperaturi scazute (<220oC) si medii (<400oC).

Faza 2/2012 la acest proiect o reprezinta „Conceptie si realizare model experimental de materiale compozite cu continut scăzut de elemente deficitare “

In această faza, s-a urmărit conceptia si realizarea a cel putin 3 modele experimentale de materiale compozite cu continut scăzut de elemente deficitare acoperind gama de materiale compozite cu baza carbon, metal si ceramică neoxidică utilizând continuturi reduse de materiale deficitare, după cum urmează:

-reducerea continutului de pământuri rare din magnetii permanenti prin nanostructurare

-inlocuirea conductorilor de Al si Cu cu cei pe bază de materiale carbonice pe bază de nanotuburi

-reducerea consumului de materiale ceramice prin miniaturizare

1.În scopul realizării de modele experimentale de magneti permanenti cu continut redus de pământuri rare, s-au realizat: patru variante compozitionale de aliaje din sistemul Nd-Fe-B. Compozitia chimica a acestora (in %at.) este: Nd11Fe83B6 (corespunzatoare Nd2Fe14B+5%Fe); Nd10,5Fe84B5,5 (corespunzatoare Nd2Fe14B+10%Fe); Nd10Fe85B5 (corespunzatoare Nd2Fe14B+15% Fe) si compozitia stoechiometrica corespunzatoare compusului Nd2Fe14B.

Aliajele au fost omogenizate, la temperatura de 1100oC, timp de 12 ore. Primele trei tipuri de aliaje vor fi procesate prin aliere mecanica, iar din cel de-al patrulea aliaj au fost procesata tinta de aliaj NdFeB, pe baza careia se vor depune filme subtiri de tip multilayer: Nd2Fe14B/Fe/Nd2Fe14B).

Fig. 2 Aspecte din momentul turnarii pe tambur rotitor al benzilor de aliaj NdFeB

Aliajele de compozitie: Nd11Fe83B6, Nd10,5Fe84B5,5 si Nd10Fe85B5 au fost procesate in conditii diferite prin turnare pe tambur rotitor, obtinandu-se benzi precursoare, prelucrabile prin pulverizare prin explozie, in vedere obtinerii de pulberi nanocristaline (v. figurile 2 si 3). Conditiile obtinerii de pulberi prin acest procedeu neconventional impun ca benzile de aliaj NdFeB sa aiba o lungime si o latime cat mai mare. Benzile de aliaj NdFeB preparate au avut dimensiuni de ordinul zecilor de cm lungime si de ordinul a cativa mm latime.

21

a) b) c)

Fig. 3 Benzi de aliaje NdFeB de diverse compozitii, preparate prin turnare pe tambur rotitor in conditii diferite a) Nd10Fe85B5, v=15 m/s, dimensiuni duza 10 x 0,4 mm; b) Nd10.5Fe84B5.5 , v=15 m/s, dimensiuni duza 10 x 0,4 mm; c) Nd11Fe83B6 v=10 m/s, dimensiuni duza 5 x 0,6

mm

2. În scopul realizării de modele experimentale de fibre macroscopice pe bază de nanotuburi de carbon pentru conductori electrici, au fost realizate urmatoarele: - un studiu de literatură cu privire la modalităţile de obţinere şi caracterizare a materialelor carbonice filiforme electroconductoare, privind aspecte teoretice ale obţinerii fibrelor PAN ce au fost utilizate ca precursor pentru fibrele de carbon electroconductoare şi tehnologia de obţinere a fibrelor de carbon; aspecte teoretice ale obţinerii nanotuburilor de carbon; aspecte teoretice ale obţinerii fibrelor de nanotuburi de carbon; aspectele teoretice ale obţinerii fibrelor compozite PAN/nanotuburi de carbon. - experimentări privind stabilizarea-oxidarea fibrei PAN (parametrii de proces: temperatură, timp, viteză de depănare, tensiune în fir), astfel au fost realizate 4 modele experimentale de fibră PAN oxidată la diverse temperaturi, viteze de depănare şi tensionări (temperaturile de tratament au fost următoarele: 215-235-250°C, 215-235-265°C), viteza de depănare, care se traduce în timpul de staţionare în cuptorul de oxidare a fost: 2 m/h, tensionarea: aplicarea unui moment de frânare proporţional cu viteza unghiulară de rotaţie a motorului de frânare, corespunzătoare unei viteze liniare setate de: 0, 10, 20 m/h. Fibrele PAN oxidate obţinute au fost caracterizate prin difracţie de raze X. - experimentări de precarbonizare a fibrelor PAN oxidate (Fig.4), au fost realizare 3 modele experimentale de fibră precarbonizată (temperaturile de tratament au fost următoarele: 400-750-900°C, 500-750-900°C), vitezele de depănare, care se traduc în timpul de staţionare în cuptor au fost: 4 şi 8 m/h. Fibrele PAN precarbonizate obţinute au fost caracterizate prin difracţie de raze X .

Fig. 4 Modele experimentale de fibra PAN oxidate

S-au efectuat experimentări de carbonizare a fibrelor PAN precarbonizate, astfel au fost realizare 3 modele experimentale de fibră carbonizată (temperatura de tratament a fost de 1500°C), vitezele de depănare, care se traduc în timpul de staţionare în cuptor au fost: 15, 18 şi 20 m/h. Fibrele PAN carbonizate obţinute au fost caracterizate prin difracţie de raze X

3.În scopul realizării de modele experimentale de ceramică pe bază de AlN pentru disipare termică în dispozitive electronice de putere, s-au realizat:

22

- un studiu de literatură cu privire la conceptia si realizarea unor modele experimentale de materiale ceramice pe baza de AlN pentru folosirea în construcţia componentelor electronice de putere precum şi procedeele tehnologice de realizare de corpuri ceramice monobloc şi de straturi subţiri. Materialele ceramice pe bază de nitrură de aluminiu sunt caracterízate de proprietăţi care oferă o conductivitate termică excelentă (180~200W/m·K) fiind utilizate în diverse aplicaţii (semiconductori, în cuptoarele cu microunde, aplicaţii optice, electronice). Nitrură de aluminiu este un material non-toxic şi poate fi o alternativă la oxidul de beriliu, avînd o conductivitate termică de aproape opt ori mai mare decât alumină. Din analiza datelor din literatura, se desprinde concluzia că utilizarea AlN în locul Al2O3 ca material electroizolant şi termoconductiv la proiectarea şi fabricarea substratului ceramic în compo-nentele semiconductoare de putere este o măsură benefică cu efecte pozitive asupra posibilităţii de reducere a dimensiunilor componentelor semiconductoare conservând, în acelaşi timp, performanţele acestora în ceea ce priveşte caracteristicile electrice de funcţionare şi capacitatea de disipare a energiei termice acumulate în dispozitivul semiconductor în timpul funcţionării. - 2 modele experimentale de material ceramic pe bază de AlN monolit, cu adaosuri de sinterizare de 2% Y2O3 (notat A1) şi respectiv 2% Y2O3+1,5% CaF2 (notat A2) (Fig.5). Epruvete cu ø22 au fost realizate prin presare la cald (HIP) la 1650 şi 1750 oC, obţinându-se epruvete ceramice de AlN bine consolidate, dar având încă un grad redus de densificare la temperaturile folosite.

A1 A2 Fig.5 – Probe ceramice de AlN rezultate din sinterizarea prin presare la cald

Au fost efectuate experimetari preliminare de obtinere straturi subţiri de AlN pe substraturi de Al2O3 şi sticlă prin tehnologia magnetron sputtering. Modele experimentale de AlN cu 2% Y2O3 si AlN cu 2% Y2O3+1,5% CaF2 obtinute prin presarea la cald au fost caracterizare din punct de vedere, structural (difracţie de raze X şi Microscopie electronică (SEM), al proprietăţilor fizice (densitatea aparentă şi porozitatea aparentă), al proprietăţilor electrice (rezistenţei electrice, a impedanţei şi a pierderilor dielectrice (tg ). Faza 3/2012 „Caracterizare modele experimentale” In cadrul proiectului in faza anterioara au fost elaborate esantioane de modele experimentale, dupa cum urmeaza: -modele experimentale de material compozit carbonic destinat înlocuirii conductorilor de Al şi Cu -modele experimentale a materialelor compozite prin reducerea continutului de pamanturi rare din magneti permanenti prin nanostructurare -modelelor experimentale de materiale ceramice compozite pe baza de AlN ce se pretază la miniaturizare Obiectivul acestei faze a constat in caracterizarea modelelor experimentale realizate utilizând tehnici de analiză microstructurală – SEM, TEM, EDX, analiza de faze prin difractie de raze X; măsurători magnetice – VSM, curbe histerezis si curbe de prima magnetizare, măsurătoti electrice: constanta dielectrică, tangenta unghiului de pierdere, rezistivitatea de volum; măsurători termice-coeficient de dilatare, conductivitatea termică, căldura specifică.

In scopul realizarii obiectivelor acestei etape, au fost caracterizate: 1). Modele experimentale de fibră PAN oxidată (FPO), precarbonizată (FPPC), respectiv carbonizată (FC) şi grafitizată (FG) prin difracţie de raze X, Spectroscopie FTIR-ATR şi Raman,

23

SEM, TEM, microscopie optică, determinarea rezistenţei mecanice şi a rezistivităţii electrice. Din analiza rezultatelor caracterizarii prin difractie de raze X, se constată apariţia liniei (002) la ~26° specifică elementului carbon; la probele precarbonizate FPPC-900 se constată o creştere în intensitate a picului (002); probele carbonizate FC-1500, FC-1800 şi grafitizată FG-2000 prezintă o creştere în intensitate a picului (002), cât şi o ascuţire a acestuia; cu toate acestea, la 2000°C nu s-a atins încă structura grafitică. Din caracterizarile spectroscopice FTIR, a rezultat un efect skin-core la stabilizarea materialului, evidenţiat de o serie de diferenţe compoziţionale, care necesită o investigare suplimentară şi stabilirea unor eventuale corelaţii între acestea şi proprietăţile finale ale fibrelor obţinute. Din analiza SEM se constata o reducere a diametrului fibrelor precarbonizate, carbonizate şi grafitizate, fapt confirmat şi de microscopia optică. Se observă, de asemenea structura de suprafaţă specifică a fibrelor de carbon obţinute din precursor PAN, cu striaţii, însă odată cu creşterea temperaturii de tratament termic acestea nu mai sunt la fel de pronunţate. Prin microscopie TEM s-a putut determina distanţa dintre planele atomice de carbon, având valori de aproximativ 0,36 nm (3,6 Å), distanţa interplanară în celula de grafit hexagonal fiind de 3,354 Å. Din analiza rezultatelor mecanice si electrice, se constată că fibra grafitizată la 2000°C, FG-2000, prezintă o creştere a rezistenţei mecanice (693,20 MPa) şi o scădere a rezistivităţii electrice faţă de fibra carbonizată FC-1500; pentru fibrele precarbonizate FPPC-900 se observă o creştere de 10 ori a modulului elastic şi o creştere de 1,5 ori a rezistenţei la rupere; alungirea scade de aproape 14 ori; modulul elastic al fibrelor carbonizate FC-1500, FC-1800 şi grafitizată FC-2000 creşte de aproximativ 2 ori faţă de fibrele precarbonizate. 2). Modele experimentale de materialelor compozite obtinute prin reducerea continutului de pamanturi rare din magneti permanenti prin nanostructurare,au fost caracterizate din punct de vedere structural (XRD, AFM, SEM) si magnetic.

Au fost caracterizate esantioane de nanocompozite magnetice, in patru variante compozitionale corespunzatoare compusului Nd2Fe14B, fie hiperstoechiometrice, cu surplus de 5, 10 si 15 % Fe: Nd11Fe83B6 (corespunzatoare Nd2Fe14B+5%Fe); Nd10,5Fe84B5,5 (corespunzatoare Nd2Fe14B+10%Fe); Nd10Fe85B5 (corespunzatoare Nd2Fe14B+15% Fe), in stare turnata, benzi amorfe si pulberi.

Din determinarile structurale (XRD, AFM, SEM) a rezultat ca: - pentru aliajul in stare turnata se releva coexistenta a 3 faze: faza magnetic dura Nd2Fe14B, faza magnetic moale α-Fe si faza Nd4.4Fe77.8B17.8, cunoscuta in literatura de specialitate ca fiind precursoare a unor structuri cu proprietati magnetice, obtinute prin aplicarea unor tratamente termice specifice de revenire; pentru aliajul de tip benzi amorfe marirea vitezei de turnare de la v = 10 m/s la v = 15 m/s a condus la pastrarea structurii preponderent amorfe a probelor, se considera ca diametrul critic al grauntilor de faza magnetic moale trebuie sa fie dublul latimii peretelui de domeniu al fazei magnetic dure, care in cazul Nd2Fe14B este in jur de 50 Å.; pentru aliajele sub forma de pulberi ,obtinute prin aliere mecanica dupa macinare timp de 5 ore pe moara cu valturi, se poate observa ca structura pulberi este cristalina, cu peak-uri clar evidentiate pentru fazele Nd2Fe14B si α–Fe; dupa macinare timp de 102 ore pe moara cu valturi. aspectul sepctrului de raze X este acela al unui aliaj quasiamorf. Din determinarile magnetice (VSM) a rezultat ca: - pentru aliajele sub forma de pulberi, dupa macinare timp de 5 ore pe moara cu valturi, se poate observa ca aceasta are un comportament feromagnetic de tip material magnetic moale; - pentru aliajele sub forma de pulberi, dupa macinare timp de 40 ore pe moara cu valturi, se poate observa ca aceasta are un comportament feromagnetic cu prezenta a doua faze, necuplate magnetic, una magnetic moale si una magnetic dura; pentru aliajele sub forma de pulberi, dupa macinare timp de 102 ore pe moara cu valturi, se poate observa cum intre cele doua faze incepe sa apara efectul de cuplaj magnetic,cele doua faze una magnetic moale si una magnetic dura. -Modele experimentale de materiale compozite ceramice pe baza de AlN (compozit A2.1 cu compozitia 96%AlN cu 2% Y2O3 si 2%CaF2 şi compozit A22 cu compozitia 95%AlN cu 3% Y2O3 si 2%CaF2), din punct de vedere structural (XRD, SEM, microscopie optica), din punct de vedere mecanic si electric.

24

Din analizele de difractie de raze X si microscopie electronică, pe ambele materiale compozite A2.1 si A2.2 sinterizate de 17500C în cuptorul cu inducţie, se formează faza de nitrură de aluminiu cu structura hexagonală specifică materialului ceramic AlN. De asemenea, în cantitate mică, sunt prezente şi alte formaţiuni cristaline (aluminaţi de calciu şi ytriu). Rezistenţa mecanică la încovoiere a materialul A2.2 prezintă cea mai mare valoare a rezistenţei la încovoiere, 178 MPa faţă 115 Mpa pentru materialul A2.1 ceea ce poate fi o consecinţă a adaosului sporit de Y2O3 şi a efectului său asupra dinamicii de creştere a cristalitelor de AlN şi a gradului de împachetare a acestora. Conductivitatea termică a materialului ceramic pe bază de AlN A2.1 este foarte bună (94,4 W/(m*K)), de 5 ori mai mare decât cea a Al2O3 (20 W/(m*K)), în timp ce A2.2 are o conductivitate termică mai mică cu un ordin de mărime. Valorile rezistivităţii (0,73 ... 5,26×1014 Ωcm) şi implicit ale conductivităţii electrice (1,37 ... 0,19×10-14 Sm, obţinută prin calcul), sunt foarte ridicate, recomandând ambele materiale pentru aplicaţiile în construcţia componentelor electronice. Variaţia rezistenţei electrice cu frecvenţa pentru epruvetele sinterizate la 1650 oC din compoziţia A2.1 şi respectiv A2.2. A pus in evidenta faptul că materialul A2.2 are valoare relativ constantă a rezistenţei electrice cu frecvenţa, în timp ce materialul A2.1 are o variaţie uşor descrescătoare cu creşterea frecvenţei.

Obiectiv 2: Surse noi de energie, conversie si recuperare PN 35-02-01

O1. În cadrul obiectivului 1 „Sistem de translaţie autonomă cu consum redus de energie, bazat pe tracţiune electrică ce utilizează acumulatori Lantan Nichel 5” s-a urmărit reducerea consumului specific de energie la sistemele de propulsie autonome cu tracţiune electrică - cum ar fi: automobil electric, bicicleta electrică, cărucior pentru persoane cu dizabilităţi, etc.

Sistemul conceput presupune utilizarea unor motoare reversibile cu eficienţă energetică şi siguranţă în funcţionare ridicată, atât în regim de motor cât şi ca generator, sistemul electronic de acţionare (care asigură şi regimul de frânare recuperativă) şi bateriile de acumulatori adecvaţi.

În Fig. 1 se ilustrează schiţa sistemului conceput.

Fig. 1. Schema de principiu a ansamblului Fig. 2. Schema de funcţionare şi diagrama de

semnal privind sistemul de translaţie autonomă. Performante urmărite: Din Fig. 1 rezultă că: Maşina electrică trebuie să asigure:

- funcţionare reversibilă, - siguranţă ridicată în funcţionare (fără elemente consumabile - cum ar fi periile de contact) - eficienţă energetică ridicată - cuplu ridicat la pornire, - alimentare din acumulatori 12V sau 24V.

Sistemul electronic de comanda/acţionare trebuie să asigure: - eficienţă energetică ridicată, - cuplare automată în regim de generator, - turaţie controlată a maşinii în regim motor.

Sistemul de alimentare trebuie să asigure: - alimentare la 12V sau 24V (valori normalizate), - curent de suprasarcină la pornire de maxim 10 x curentul nominal în timpul deplasării, - autonomie în funcţie de specificul aplicaţiei.

Sursa de alimentare

Comanda

Controler WZK-12 2428

M/

semnal senzori Hall

alimentare

recuperarb t i

25

În baza acestor considerente a fost conceput şi realizat un sistem de translaţie autonomă, aplicabil unei biciclete electrice. Astfel au fost concepute şi realizate:

- motor de curent continuu fără perii ((BLDC – Brushless Direct Current)), adaptat tracţiunii; - controler pentru controlul şi acţionarea motorului; - conductoare de legătura; - dispozitiv de acţionare a sistemului de comandă a motorului; - acumulatori de alimentare pe bază de LaNi5.

Parametrii de proiectare a maşinii electrice au fost: - Putere nominală 270 W - Cuplul de pornire 10 Nm - Turaţia motorului la funcţionarea în sarcină 270 rpm - Acţionarea motorului electric prin intermediul unui invertor comandat de senzori Hall - Tensiunea sursei electrice de alimentare 24 Vcc - Randament energetic (puterea debitată / puterea consumată) - minim 90%.

Pentru a asigura aceste performanţe, dintre tipurile de motoare existente s-a ales o construcţie specială de motor de curent alternativ, cu număr redus de crestături pe pol, avantajul constând într-o maşină electrică cu un volum redus, având o constantă de cuplu ridicată, prezentată principial în Fig. 2, şi detaliile constructive în Fig. 3.

Fig. 3. Motorul special realizat – detalii constructive: stator, rotor şi carcasă cu scuturi

Motorul sincron realizat funcţionează la frecvenţă variabilă prin faptul că un sistem de traductoare poate detecta polaritatea sistemului de excitaţie în raport cu o axă fixă a sistemului electric de forţă, astfel încât un circuit electronic să comute curentul prin înfăşurări pentru a se obţine o valoare optimă a cuplului electromagnetic în orice moment, la orice viteză de rotaţie. Ceea ce dictează viteza de rotaţie este valoarea tensiunii electrice de alimentare, care este o tensiune de curent continuu. Tensiunea variabilă de alimentare a motorului funcţie de turaţia momentană impusă este asigurată de un circuit electronic de acţionare care cuprinde un convertizor cc/ca care adaptează tensiunea variabilă de alimentare momentan impusă. Controlerul asigură tensiunea de alimentare a motorului , funcţie de turaţia impusă , între 0 - 24V (Tensiunea nominală a bateriei de alimentare este comandat atât de senzorii Hall cât şi de om (turaţia impusă). De asemenea asigură recuperarea energiei de frânare şi stocarea acesteia în bateria de alimentare. Pentru modelul funcţional realizat a fost folosit un controler WZK-12-2428 – 500W. După etapa de proiectare, pentru verificarea rezultatelor estimate s-a realizat şi modelarea in programul Flux 2D prezentată in figura următoare.

Fig. 5. Distribuţia liniilor de câmp pe geometria transversală modelată

26

Performante urmărite: Pentru alimentarea motorului a fost conceput un

acumulator specializat pe bază de LaNi5 cu următoarele performanţe:

- tensiunea nominala: 24V - capacitatea ≥ 20Ah; - densitatea de energie ≥ 180Wh.dm-3; - curent maxim de descărcare ≥ 20A; - timp de încărcare ≤ 14h; - curent maxim de încărcare: 2A; - temperatura de utilizare: între 15 şi 35C; - timp maxim de stocare fara utilizare: 12 luni; - rata de autodescărcare ≤ 3% pe zi, exceptând prima zi; - construcţie etanşe, cu carcasa din material plastic.

Obţinerea acumulatorului a presupus realizarea: a. Ansamblu electrozi pozitivi a fost realizat dintr-un material activ pe bază de Ni(OH)2, grafit cu granulaţia medie de 20m, factor de forma sferic, binder de tip floropolimeric. Suprafaţa activă a electrozilor pozitivi a fost dimensionată în urma testelor destinate calificării materialului pentru electrodul pozitiv. S-a avut in vedere să se asigure o capacitate de stocare a ansamblului de electrozi pozitivi cu minimum 30% mai mare decât capacitatea echivalentă a electrozilor negativi, pentru a se evita formarea de gaze în timpul procesului de încărcare. Raportul masic dintre material activ, grafit şi binder a fost optimizat în urma testelor de calificare şi este 9:1. Suportul materialului activ pentru electrodul pozitiv constă din folie de nichel texturat, cu grosimea de 150m. b. Ansamblu electrozi negativi a fost realizat dintr-un material activ pe baza de aliaj LaNi5 şi binder de tip floropolimeric. Suprafaţa activă a electrozilor negativi a fost dimensionată în urma testelor destinate calificării materialului pentru electrodul negativ. Raportul masic dintre material activ si binder a fost optimizat în urma testelor de calificare şi este de 9:1. Suportul materialului activ pentru electrodul negativ constă din spumă de nichel cu grosimea de 600m. Electrodul negativ s-a dimensionat astfel încât capacitatea să fie mai mare cu pana la 50% fata de cea a electrodului pozitiv pentru a face faţă atât supraîncărcării cât şi supradescărcării. Capacitatea folositoare a bateriei este astfel determinată de electrodul pozitiv. c. Ansamblu separator ionic a constat dintr-o membrana polimerică care sa permită conducţia protonica si electronica, dar să nu permită trecerea ionilor de Ni2+ si La3+; d. Electrolitul necesar funcţionării bateriei a fost un electrolit bazic pe bază de KOH 6M. Concentraţia electrolitului şi compoziţia exactă a electrolitului a fost determinată în urma testelor de calificare, atât half-cell cât şi full cell. e. Colectori interni de curent au fost realizaţi astfel încât să îndeplinească următoarele caracteristici tehnico funcţionale:

- să asigure conexiunea electrică dintre ansamblele de electrozi pozitivi şi negativi şi bornele externe de branşament ale bateriei;

- să suporte un curent maxim de 50A şi un curent nominal susţinut de 20A; - sudură dintre materialele suport ale electrozilor şi colectorii de curent să fie rezistentă la

şoc (minim 5g); - toate sudurile trebuie să fie stabile faţă de electrolitul bateriei; - sudura dintre colectorii de curent si bornele externe de branşament să fie rezistentă la şoc

(minim 5g); - materialul din care vor fi confecţionaţi colectorii de curent trebuie să fie stabil chimic faţă

de electrolitul din baterie şi să nu genereze ioni care să perturbe funcţionarea bateriei. f. Carcasa automontantă prevazută cu borne de branşare a fost realizată astfel încât să îndeplinească următoarele caracteristici tehnico-funcţionale:

- să asigure etanşeitatea bateriei; - să fie stabilă chimic faţă de electrolitul bateriei; - să aibă un volum cu 20% mai mare decât volumul de electrolit necesar funcţionarii

bateriei; - să fie prevăzută cu borne externe de branşament, care sa suporte un curent maxim 50A si

un curent nominal susţinut de 20A;

Fig. 6. Construcţia bateriei

27

- bornele de branşament vor fi prevăzute cu un sistem de racordare cu papuc asigurat cu element de strângere filetat;

Pentru modelul de laborator, carcasă a fost realizata în construcţie demontabila, din plexiglas. În cazul în care bateria va intra în fabricaţie de serie, carcasa se va realiza din polipropilena rezistenta la şoc, în construcţie nedemontabilă. O2. În cadru obiectivului „Sistem de management al energiei pentru unităţile economice, bazat pe standardul SR EN 50001: 2011” s-a plecat de la premisele ISO 50001: 2011 „Sisteme de management al energiei. Cerinţe şi ghid de utilizare” respectiv: Creşterea Eficienţei Energetice este cea mai ieftină măsură de reducere a consumurilor

specifice de energie cu toate implicaţiile economice, sociale şi ecologice (gazelor cu efect de seră etc.);

Implementarea sistemului de management al energiei sprijină îmbunătăţirea performanţelor economice ale organizaţiei;

Asigură respectarea cerinţelor legale şi a altor cerinţe la care organizaţia a subscris; Sistemul de management al energiei oferă oportunităţile de îmbunătăţire continuă în sensul

de utilizare a acesteia în mod durabil şi mult mai eficient, independent de tipul de energie utilizată.

Pentru crearea Sistemul de Management Energetic (EnMS) s-au elaborat două proceduri: - Identificarea şi analiza aspectelor energetice PG-ME-1/2012 care are ca scop descrierea responsabilităţilor şi modalităţilor de acţiune pentru identificarea, evaluarea şi clasificarea aspectelor energetice, stabilirea obiectivelor şi ţintelor privind energia, în conformitate cu cerinţele SR EN ISO 50001/2011, - Controlul consumului de resurse PL-3.1/2012 care are ca scop utilizarea raţională a resurselor (energiei electrice, a apei, a gazelor naturale etc.).

Domeniul de aplicare al acestor proceduri îl constituie totalitatea proceselor, echipamentelor, activităţilor şi serviciilor desfăşurate în cadrul organizaţiei.

Procedurile s-au elaborat conform instrucţiunii standardului bazat pe metodologia de îmbunătăţire continuă “Plan – Do – Check - Act” (PDCA) şi introduce managementul energiei în practicile organizatorice de fiecare zi.

Primul pas în analiza iniţială este identificarea priorităţilor energetice, a zonelor de consum semnificativ de energie. Organizaţia evaluează cantităţile şi natura consumului de energie pentru toate activităţile desfăşurate. Analiza energetică trebuie să includă atât consumul de energie actual, cât şi cel din trecut. Se creează astfel o bază de date accesibilă în orice moment de timp. Gradul de detaliere depinde de mărimea organizaţiei şi de consumul energetic, dar ar trebui să includă minimum intrările de energie (electricitate, apă, gaze naturale etc.) şi estimările privind utilizarea finală (procese tehnologice, pompare, aer condiţionat, iluminat etc.). Tendinţele din ultimii ani ale consumului de energie al organizaţiei trebuie analizate şi folosite ca punct de plecare în stabilirea priorităţilor şi definirea ţintelor actuale.

Analiza cuprinde informaţii deja disponibile, cum ar fi facturile de energie şi gaze, citirile realizate şi existente în rapoartele energetice cuprinse în Registrele pentru evidenţa consumurilor de apă, gaze şi energie electrică sau orice alte informaţii existente. Frecvent, marile oportunităţi de îmbunătăţire a performanţelor energetice vor rezulta din măsuri administrative necostisitoare, adică instruirea personalului, promovarea şi conştientizarea eficienţei energetice în practicile de lucru ale personalului etc. Organizaţia trebuie să actualizeze această analiză anual.

28

În urma analizei se stabilesc obiective specifice organizaţiei. Acestea trebuie să fie:

Specifice, Măsurabile, Ambiţioase, Realiste, Temporare. Ca aplicaţie particulară a implementării acestui Sistem de Management Energetic (EnMS)

în cadrul INCDIE ICPE-CA s-au stabilit principalele obiective privind energia: Reducerea cu 5% a consumului de energie; Creşterea eficienţei energetice în toate departamentele din cadrul institutului; Introducerea tehnologiilor noi cu eficienţă energetică ridicată; Promovarea surselor noi de energie; Instruirea permanentă a personalului angajat în vederea cunoaşterii politicii în domeniul

energiei şi implicării maxime în aplicarea ei; Comunicarea politicii privind energia publicului larg şi factorilor interesaţi.

Un caz particular în lanţul energetic îl reprezintă energia electrică, cea asupra căreia se poate interveni cu rezultate cuantificabile imediate. O3. Se estimează că din energia produsă la nivel mondial între 30 şi 40 % este consumată de maşinile electrice industriale. Dat fiind interesul global asupra scăderii consumurilor de resurse şi a cererii tot mai mare de energie electrică, s-au impus standarde ridicate de eficienţă pentru maşinile electrice, măsură ce reduce consumul global de energie electrică cu 7%. În 2008 a fost introdus standardul internaţional IEC/EN 60034-30 ce defineşte trei clase de eficienţă IE (International Efficiency) pentru motoare trifazate cu rotor în colivie cu o singură turaţie, cu puteri între 0,75kW şi 375kW. Se intenţionează şi introducerea unei a patra clase de eficienţă IE4 - Super Premium Efficiency, cu cerinţe de eficienţă şi mai mari. Pierderile maşinilor din această clasă vor fi cu reduse cu aproximativ 40% faţă de IE3 - Premium Efficiency. Deşi standardul vizează motoarele electrice, întrucât este vizat reducerea consumului de energie, metodele de reducere a pierderilor pot fi aplicate şi generatoarelor electrice ce intră în componenţa sistemelor de conversie a energiei din surse regenerabile (e.g. eolian, hidro). S-a realizat un studiu privind analiza soluţiilor constructive noi şi de implementare a unor materiale avansate, în cazul maşinilor electrice, în vederea atingerii condiţiilor prevăzute de IE4 bazat pe 21 de referinţe bibliografice. Limitele de eficienţă pentru încadrarea motoarele electrice în clasa IE4 încă nu s-au stabilit oficial şi nu există încă planuri de a face IE4 obligatoriu. Cu toate acestea, marii producători de maşini electrice depun eforturi pentru dezvoltarea de motoare IE4. Reglementările tehnice privind măsurarea şi testarea motoarelor electrice au o mare însemnătate, diferenţele între ele fiind, în anumite cazuri, de câteva procente. S-a analizat creşterea eficienţei prin lungirea pachetului de tole, creşterea gabaritului, reducerea întrefierului, utilizarea materialelor avansate şi superconducţia. Concentrarea efortului de a scădea doar o anumită pierdere nu este recomandabil întrucât, în general, o scădere a unui anumit tip de pierderi poate duce la creşterea altora, astfel încât global eficienţa maşinii să nu crească notabil, în schimb alţi parametrii importanţi să scadă considerabil. Pe de altă parte variaţia neliniară a pierderilor în funcţie de parametrii de material, precum şi dependenţa dintre ele, implică un proces de optimizare complex pentru identificarea valorilor diverşilor parametrii (lungimea pachetului de tole, gabarit, concentraţia de Si, etc.) la care maşina

Fig. 7. Structura sistemului de monitorizare cu punct de ieşire la ieşirea

din tabloul general TG.

29

electrică va avea un minim al pierderilor. Dată fiind geometria complexă specifică maşinilor electrice şi a neliniarităţii unor materialelor ce intră în componenţa lor, nu se pot utiliza metode analitice pentru obţinerea soluţiei optime cu respect la pierderi. Ca atare s-a realizat un model pentru rezolvarea prin metoda elementelor finite (FEM) pentru studiul pierderilor în tole jugurilor statoric şi rotoric, în funcţie de proprietăţile de material. În urma derulării activităţilor etapei a rezultat un document ce constă într-un studiu ce revede standardele curente în vigoare privitoare la maşinile electrice asincrone, analizează metodele de minimizare a pierderilor, oferă o metodă de analiză a pierderilor în material şi prezintă câteva soluţii tehnice de motoare cu eficienţă ridicată existente pe plan mondial. O4. În cadrul obiectivului „Fototraductor planar pe baza de filme subţiri din cadmiu – sulf pentru utilizări în domeniul spectral 380 – 870nm” s-a urmărit realizarea unui fototraductor destinatmonitorizării radiaţiei solare, în vederea stabilirii regimurilor optime de exploatare a sistemelor fotovoltaice. Fotorezistorii pe bază de sulfura de cadmiu răspund bine la radiaţia luminoasă în intervalul 400-800nm (întreg spectrul vizibil). Filmele subţiri policristaline de CdS posedă o transmisie optică bună, lărgimea benzii interzisă CdS este în domeniul vizibil iar fotosensibilitatea pentru filmele de CdS, în spectrul vizibil, este corespunzătoare pentru a fi utilizat ca foto rezistenţă. Au fost realizaţi fototraductori planari prin depunere de CdS. Straturile fotoconductive (aprox. 200nm grosime) din sulfură de cadmiu (CdS) au fost obţinute prin depunere din faza de vapori – pulverizare catodică - pe un substrat din sticla. Au fost obţinute 5 ţinte cu diametrul de 50 mm prin presare uniaxială, la temperatura camerei şi sinterizate în aer, la o temperatura de 300oC. Ţintele CdS sub forma de disc, sinterizată au fost investigate prin difracţie de raze X. Din analiza comparativă a pulberii de CdS şi a ţintei de CdS s-a constatat că în cazul ţintei a crescut gradul de cristalinitate şi are un conţinut mai mare de fază hexagonală decât pulberea de CdS. Ţintele au fost realizate cu geometrie corespuzătoare pentru echipamentul de depunere de tip AJA Model A320-XP UHV cât şi pentru echipamentul UHV BESTEC.

Fig. 8. Ansamblu tinta CdS INCDIE ICPE-CA – suport Cu electrolitic model AJA Model A320-XP

UHV. Au fost efectuate depuneri de straturi subţiri de CdS atât cu încălzirea substratului de depunere la 250oC cât şi fără încălzirea substratului de depunere.

Condiţii de depunere CdS - Depunere BESTEC CdS - Depunere AJA P = 75W Tsub = 250oC/22 oC Timp = 2 h

P= 5 mtorri PB-75

P= 5 mtorri PA-75

P = 100W Tsub = 250oC/22 oC Timp = 2 h

P= 5 mtorri PB-100

P= 5 mtorri PB-100

30

Straturile subţiri de CdS au fost caracterizate prin analiza de interferometrie, analiza SEM şi prin difracţie de raze X. Caracterizarea stratului depus a fost realizat cu microscopul tip profilometru WEECO NT1100. Modul de lucru a fost conform cu procedura PI-01, Ed. 1 a laboratorului LMNEM. Nu au fost necesare dispozitive suplimentare de fixare. S-a folosit obiectivul cu puterea de mărire 10X şi o lentilă de câmp vizual(FOV) de 0.5X (Fig. 9). Caracterizare rugozitate strat CdS

Fig. 9. Caracterizarea stratului de CdS depus

Elementele fotosensibile au fost încapsulate în răşina epoxidică tip EPOLAM 190x întărita cu întăritor alchilaminic tip T130 cu un conţinut de 20% alumina (10 microni) (Fig. 10).

Fig. 10. Fototraductor cu start subţire de CdS. Schema de pricipiu: 1- terminal;

2 – folie de Cu; 3 – brazare cu Sn; 4- fir de contact; 5 – lipire cu pasta de argint; 6 – suport terminale din sticlostratitex; 7 – start activ senzor (start subţire CdS şi contacte Ag); 8- capsula;

9- sticla suport senzor

31

Fig. 11 Caracterizarea funcţionalităţii fototraductorului

Pentru caracterizarea fototraductoarelor au fost folosite două voltmetre digitale de tip V 431.1 (5digiţi) cu o liniaritate de 1:10000 şi cu o precizie absolută de 1:1000. Sursa de tensiune folosită este de tipul M4101 (sursa de tensiune reglabilă în intervalul 0-35V/500mA)(Fig.11). Cele două voltmetre sunt conectate în paralel cu rezistenţa etalon RREF

respectiv cu fotosenzorul.

Valoarea curentului care trece prin rezistenta etalon şi fotosenzor are expresia REF SENZOR

UI

R R

.

Din aceasta expresie rezulta ca RSENZOR = USENZOR/I.

Senzorii prezintă o fotosensibilitate, definită ca lum

s R

Rf int în domeniul spectral-380-870nm

respectiv: fs =6

int6

1,117 107,685

0,1454 10lum

R

R

O5. In condiţiile în care rezervele de ţiţei devin tot mai limitate şi când preţul acestuia a crescut intr-un ritm vertiginos, majoritatea ţărilor au trecut la folosirea intensă a cărbunilor sau a altor surse neconvenţionale de energie. Activitatea care se desfăşoară în prezent în întreaga lume în vederea obţinerii de noi surse de energie este orientată pe lângă alte direcţii şi în direcţia creării de energie electrica pe cale electrochimica si înmagazinare electrochimica. Din ce în ce mai des se face astăzi apel la generatoarele electrochimice, datorită faptului că transformarea energiei chimice în energie electrică se face cu randament ridicat. Pentru moment, singurul mod de a stoca cat mai multa energie solara sau eoliana este utilizarea de baterii, sub forma de pile electrochimice secundare (reincarcabile). Stocarea eficientă a energiei devine unul dintre cele mai imortante şi sensibile domenii de cercetare aplicativa, dezvoltarea procedeelor, echipamentelor şi tehnologiilor de conversie şi stocare fiind o condiţie exclusivă pentru utilizarea competitivă a tuturor surselor regenerabile de energie (solară, eoliană, termoelectrică, maree etc.). Necesitatea conceperii şi realizării unor noi sisteme performante pentru stocarea energiei este impusă de discrepanţa evidentă dintre momentul şi locul producerii energiei şi momentul şi locul consumării acesteia.

S-au elaborat sase modele experimentale (ME) de electrod pozitiv (EP), variindu-se atat compozitia materialului activ, cat si compozitia/tipul liantului: - 1-ME-EP - electrozi pozitivi pe suport din spuma de Ni cu material activ Ni(OH)2 cu 20 %

grafit, cu liant o solutie de PVDF in NMP; - 2-ME-EP - electrozi pozitivi pe suport din plasa de Ni cu material activ Ni(OH)2 cu 20 % grav.

grafit, cu liant rasina epoxidica tip 110S cu intaritor DDS; - 3-ME-EP – electrozi pozitivi pe suport din plasa de Ni cu material activ Ni(OH)2 cu 20 % grav.

grafit, cu liant rasina fenol-formaldehidica (Novolac) cu intaritor HMTA; - 4-ME-EP - electrozi pozitivi pe suport din plasa de Ni cu material activ Ni(OH)2 cu 20 % grav.

grafit, cu suspensie de teflon in apa, in proportie de 20 % fata de MA; - 5-ME-EP - electrozi pozitivi pe suport din spuma de Ni cu material activ Ni(OH)2 cu 20 %

grav. grafit, cu liant o suspensie de teflon in solutie apoasa alcool polivinilic, 3 %, cu un continut de teflon de 10 % fata de MA;

- 6-ME-EP - electrozi pozitivi pe suport din spuma de Ni cu material activ Ni(OH)2 cu 20 % grav. grafit si 10% grav. Co(OH)2 cu liant o suspensie de teflon in solutie apoasa alcool

32

polivinilic, 3 %, avand un continut de teflon de 10 % fata de materialul activ. De asemenea, au fost folosite mai multe metode de aplicare a materialului activ pe

colectorul de curent-suport: prin presare din pulberi, prin raclare utilizand un slam cu diverse compozitii si prin spreiere pe suport cald, din suspensie de MA si liant.

Colectorul de curent-suport a fost de doua tipuri: din plasa de Ni si spuma de Ni (porozitate: 13-120±5 PPI, densitatea suprafetei: 280-3000±30 g/m2, grosimea: 0,6±0,05 mm). Dintre acestea, s-a ales ca optima spuma de Ni care prezinta o retea metalica interconectata cu pori neuniformi si neregulati, cu dimensiuni de 30-570 m.

Dintre ME-EP, in urma testelor de aderenta a MA si dupa imersarea acestora in solutia alcalina de electrolit s-a ales ca optim ME notat 5-ME-EP, din care s-au realizat electrozi pozitivi cu suprafata activa de 2 cm2 si 160 cm2.

S-au elaborat trei modele experimentale de electrod negativ, variindu-se atat compozitia materialului activ, cat si tipul liantului, dupa cum urmeaza: - 1-ME-EN - electrozi negativi pe suport din spuma de Ni cu material activ LaNi5 cu liant o

solutie de 10 % PVDF in NMP; - 2-ME-EN – electrozi negativi pe suport din spuma de Ni cu material activ LaNi5 cu liant o

suspensie de teflon in solutie apoasa de alcool polivinilic, 3%, cu un continut de teflon de 10% fata de materialul activ;

- 3-ME-EN – electrozi negativi pe suport din spuma de Ni cu material activ LaNi5 cu 20 % grav. grafit, cu liant o suspensie de teflon in solutie apoasa de alcool polivinilic, 3%, cu un continut de teflon de 10% de materialul activ;

Dintre ME-MP, in urma testelor de aderenta a MA si dupa imersarea acestora in solutia alcalina de electrolit si a testelor electrochimice s-a ales ca optim ME notat 3-ME-EN, din care s-au realizat electrozi negativi cu suprafata activa de 2 cm2 si 160 cm2. S-a realizat un model functional (MF) de acumulator Ni-MH de tip LaNi5 in tehnologie planara, folosind 1 pereche de electrozi de tip 5-ME-EP si 3-ME-EN, cu suprafata activa de 480 cm2. Carcasa a fost construita din PMMA sub forma unui paralelipiped, cu una dintre fetele mici amovibila (capac), avand cotele externe de 30x100x140 mm. Anozii au fost separati de catozi prin intermediu unei membrane din PP prevazuta cu orificii nanometrice (produs CellGard). Ca electrolit s-a folosit o solutie de KOH cu concentratie de 6M in care s-a imersat ansamblul de electrozi. O6. In minele de excavaţie, fragmentarea rocilor, este de departe cel mai mare consumator de energie specifică, unde se raportează consumuri de la câţiva KWh/t în concasare, la 10 - 60kWh/t pentru măcinare şi măcinarea cu bile, şi la peste 100kWh/t pentru măcinare ultrafină. Consumurile mari de energie în fragmentarea rocilor implică atât costurile operaţionale, cât şi costurile de protecţie a mediului. Dezvoltarea durabilă a economiei, precum şi utilizarea de noi resurse, cer utilizarea de procese eficiente şi cât mai performante. Noi metode de fragmentare a rocilor sunt căutate continuu, pentru a crea o perspectivă în măcinarea cât mai fină a rocilor (reducerea dimensiunilor şi eliberarea minereurilor) la un consum de energie cât mai mic). Aceste metode includ optimizarea circuitelor electrice şi realizarea de echipamente de măcinare noi, cum ar fi: dispozitive de măcinare la presiune mare (Schonert, 1988) tratamente cu microunde (Kingman et al., 2000) fragmentare hidraulica (Delius, 1994; Zhong and Preminger, 1994) si fragmentarea electrodinamica (Andres et al., 1999). Spargerea rocilor cu ajutorul impulsurilor de inalta tensiune si mare putere este o metodă nouă, sustenabilă. Literatura arată că cea mai bună fragmentare a rocilor se obţine prin străpungerea electrică cu ajutorul unui impuls de înaltă tensiune. Totuşi, date foarte puţine au fost date privitor la consumul de energie. Andres et al. (2001b Andres, U., Timoshkin, I., Soloviev, M., 2001b. Energy consumption and liberation of minerals in explosive electrical breakdown of ores. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy Section C-Mineral Processing and Extractive Metallurgy 110, c149–c157.), au demonstrat că per unitatea de volum, consumul de energie variază mult, dar în medie este de 2 - 3 ori mai mare decât prin tehnologia clasică mecanică. Totuşi, se poate argumenta că fragmentarea prin impuls electric, poate genera în medie o reducere a consumului de energie, prin aceea că fragmentele obţinute sunt mult mai mici şi energia consumată pentru măcinarea fragmentelor, se reduce de la 2,5MWh/t (Andres et al. 2001b) la 90kWh/t, ceea ce este

33

considerabil mai mică. O nouă metodă de fragmentare prin impuls electric de mare tensiune a fost realizată de către Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre (JKMRC) [Eric Wang, Fengnian Shi, Pre-weakening of mineral ores by high voltage pulses, Minerals Engineering 24 (2011) 455–462]. Aceasta se distinge prin faptul că la aplicarea unei energii specifice foarte mici (1 - 3kWh/t) în procesul de fragmentare a rocilor, se produce doar fisurarea rocii şi reducerea durităţii acesteia. Abordarea nu duce la obţinerea de fragmente de dimensiuni micronice pentru separarea minereurilor, ci doar urmăreşte desprinderea de fragmente, pentru ca apoi în procesul de fragmentare să se utilizeze energii reduse. Un dispozitiv de fragmentare a rocilor a fost realizat în 2001, utilizând forţele electrodinamice, la Karlsrue -Germania. Procedeul FRANKA (Fragmentations Anlage Karlsruhe)se bazează pe pricipiul electrodinamic investigat iniţial în Rusia (1995- Sjomkin et al.) Principiul de bază a fost descris de către Bluhm et al (2000)şi constă în descărcarea unui impuls electric de tensiune mare (200-500kV) cu diferiţi timpi de creştere (rise-time) (fig. 12.A). Atunci când impulsul de tensiune atinge maximul de tensiune, in mai puţin de 500 ns, intensitatea descărcării în apă depăşeşte izolatorii clasici, cum ar fi rocile din silicat. Acest lucru înseamnă că rocile scufundate în apă pot fi fragmentate prin impulsuri rapide, de înaltă intensitate. Dacă impulsul la descărcare are o energie de 10 – 100 J/cm, şi descărcarea are loc în câteva microsecunde, acest lucru duce la temperaturi în jur de 10000oC şi presiuni de până la 1000Pa [Fragmentation and separation of compound materials and minerals with pulsed electric discharges. – Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz – Gemeinschaft]. Socul electric poate afecta roca în două moduri: descărcarea are loc în interior şi acţionează ca o explozie (fig. 12.B), dar totodată acţionează şi ca o undă de şoc care crează o compresie indusă în rocă (fig. 12.C). Un canal iniţial, de numai 10 - 50 μm se va extinde creând presiune în materialul înconjurător. In ambele cazuri, rocile se vor fragmenta de-a lungul unor zone naturale, înmulţindu-se fisurile radial, incluziunile se vor separa de matricea rocii, ca în final roca să fie fragmentată la interfeţele de material.

Fig. 12. Principiul teoretic al echipamentului FRANKA (Institute fur Hochleistungsimpuls - und Mikrowellentechnik, Forschungscentrum Karlsruhe GmbH, Postfach 3640,D-76021, Karlsruhe). Pe baza celor de mai sus putem spune că fragmentarea rocilor este o etapă importantă în domeniul excavaţiilor miniere, (spargerea rocilor) dar şi în domeniul industriei mineralogice şi izotrop geologică, a construcţiilor, etc. Fiind un domeniu mare consumator de energie, cercetările sunt îndreptate îndeosebi spre reducerea consumurilor şi a costurilor de energie. Prin această metodă, dimensiunea fragmentelor rocilor este mult redusă realizându-se economii considerabile în ceea ce priveşte atât consumul de energie, dar şi în privinţa costurilor de personal şi timp. Dar cel mai important avantaj este că în mod clar se reduc riscurile umane şi de contaminare a mediului. In acest moment, echipamente ce aplică tehnica procesării impulsurilor de înaltă tensiune sunt comercializate şi aplicate în explorările geologice (diamant, minerale de litiu, etc) şi pentru industria siliconului/apei. Această tehnică a fost aplicată, în laborator, pentru recuperarea deşeurilor din materialele compozite (dispozitive de platic ranforsate cu fibre de carbon mici), precum şi în construcţii, la separarea ranforsărilor metalice de pietriş. In imaginile de mai jos, se arată rezultatul procesului tehnologic, respectiv instalaţia aferentă pentru reciclarea betonului armat rezultat din demolări (Fig. 2.2).

34

Fig. 13. Procesul tehnologic, respectiv instalaţia aferentă pentru reciclarea betonului armat rezultat din demolări. [Imagini preluate din Call for Proposal n°11, Brussels, January 19th 2012, JTI-CS-2012-1-ECO-01-053-Disintegrationof fibre-reinforced composites by electrodynamic fragmentation technique, www.cleansky.eu]

Cu toate acestea, pentru această tehnologie, rămâne de studiat, adaptarea impulsului relativ la diferite minerale şi diversificarea aplicaţiilor (de ex. in laminarea metal-plastic); In acest scop, proiectul îşi propune cercetarea privind concepţia, dimensionarea şi un studiu de fezabilitate pentru un echipament cu eficienţă ridicată destinat fragmentării electrodinamice a rocilor. O7. Resursele de energie de care omenirea dispune la nivel planetar, fac parte in principal din categoria resurselor energetice epuizabile (carbune, petrol, gaze naturale) intr-o perioada de timp mai lunga sau mai scurta depinzand de modul in care sunt utilizate, disponibilitatea lor si nivelul de dezvoltare industriala si tehnologica. In plus utilizarea energiilor din resurse epuizabile au condus la generarea unor efecte nedorite, dintre acestea cel mai important fiind generarea unor emisii de gaze nocive cu efect de sera (CO2, NO2), avand ca efect dezechilibre ale compozitiei chimice ale mediului inconjurator, si cresterea la un nivel alarmant a temperaturii terestre. Nivelul de dezvoltare tehnologica al societatii a determinat o nevoie crescand de energie care nu putea fi asigurata de resursele traditionale decat pentru un timp limitat, a condus la idea de identificare de noi surse de energie, apelandu-se la dezvoltarea unor tehnologii noi de extractie a energiei, bazate pe alte resurse decat cele cele clasice. Primul salt calitativ a fost inregistrat odata cu aparitia tehnologiilor capabile sa extraga energie din forta motrice a apelor curgatoare, prin utilizarea energiei hidroelectrice. Noua tehnologie aparuta, pe langa faptul ca se baza pe un rezervor imens de resurse planetare de apa, oferea si conditiile reducerii efectelor poluanate ale emisiilor toxice generate de combusatibilii fosili. Singura problema aparuta se referea la neuniformitatea repartizarii acestor resurse la nivel global. Pasul evolutiv urmator a fost in utilizarea energiei nucleare, sursa capabila sa ofera o cantitate mare de energie dar cu impact negativ asupra mediului si asupra organismelor vii. Prin specificul lor, in general, resursele regenerabile de energie se caracterizeaza prin disponibilitate nesigura, determinata de conditiile meteo – hidrologice locale. Pentru o asigurare continua cu energie din resurse regenerabile, se impune elaborarea unui sistem de stocare a energiei. Scopul prezentei faze, a fost conceperea si realizarea unui Model experimental de stocare termochimica a energiei utilizand ca pareche de lucru un sistem format din sulfat de magneziu si apa, sistem care ofera o capacitate de stocare de 411 Kj/mol MgSO4.

35

Fig. 14. Schema de functionare a instalatiei de stocare termochimica a energiei

Fig. 15. Imagine de ansamblu Instalatie de stocare termochimica a energiei pe baza de

MgSO4.7H2O

O8. Principalele activităţi realizate în cadrul anului 2012 au avut drept scop: conceperea unui sistem de conversie a energiei cinetice a apei cu turbine contrarotitoare şi realizarea unui generator electric submersibil, cu ambele armături mobile, contrarotitoare. Un astfel de generator însumează, practic, turaţia celor două turbine, putând elimina astfel prezenţa unui multiplicator de turaţie.

Astfel, în cadrul primei activităţi s-a realizat un studiu documentar privind sistemele de conversie cu turbine contrarotitoare şi aplicaţiile acestora. Turbina eoliană sau hidro contrarotitoare reprezintă un concept destul de nou. Sistemul este reprezentat de o turbină cu ax orizontal cu 2 rotoare dispuse la o distanţă corespunzătoare, iar sensul de rotaţie al celor două rotoare, pe aceeaşi axă, este opus. Lungimea şi tipul palelor pot fi diferite. În prezent, majoritatea turbinelor de acest fel sunt prototipuri, în general cu puteri reduse (de până la 30 kW). S-au prezentat metode teoretice de studiu şi de evaluare a performanţelor sistemelor de conversie cu turbine contrarotitoare (aplicarea teoriei lui Betz pentru un sistem de turbine sau modelare numerică) şi metode experimentale.

După analizarea tipurilor de turbine contrarotitoare existente, s-a conceput un sistem de hidroconversie cu astfel de turbine, cu o putere maximă totală de 500 W. Având în vedere că sistemul este pretabil utilizării în zone cu potenţial hidro redus, s-a utilizat pentru alegerea profilului palelor metoda extragerii puterii maxime din energia cinetică a curentului de fluid. S-au analizat mai multe profile şi a rezultat că puterea şi viteza maximă se obţin cu profilul Gö 450 pentru un unghi de incidenţă i 3o.

S-au dimensionat cele două turbine contrarotitoare – turbina amonte şi turbina aval. Pentru dimensionare s-a considerat densitatea fluidului ρ = 1000 kg/m3 şi, în cazul turbinei amonte o viteză a curentului de fluid v = 1,5 m/s, respectiv un coeficient de putere cp = 0,2 iar pentru turbina aval viteza v = 1 m/s şi un coeficient de putere cp = 0,3. S-au obţinut următoarele caracteristici ale

36

turbinelor: P = 400 W, n = 400 rpm, D = 1,063 m pentru turbina amonte şi P = 200 W, n = 300 rpm, D = 1,303 m pentru turbina aval. Apoi, s-a dimensionat un generator electric submersibil cu construcţie de ansamblu etanşă (compatibilă funcţionării în imersie), cu ambele armături mobile (inductor şi, respectiv indus). Pentru tema de proiectare a generatorului s-au definitivat următorii parametri funcţionali: turaţia relativă a armăturilor în mişcare (în contrasens) n = 700 rot/min şi puterea electrică utilă Peln = 500W.

În baza analizei rezultatelor obţinute în urma cercetărilor teoretice efectuate în prima fază a proiectului şi a unei soluţii tehnice originale, protejată prin Dosar OSIM nr. A/00865/23.11.2012, a fost realizat un generator submersibil cu ambele armături mobile contrarotitoare, utilizând două maşini electrice din producţia Electroprecizia Săcele. S-au utilizat doar reperele inactive electromagnetic din gabaritul 132, iar din gabaritul 90 toate reperele şi subansamblele. Pentru a putea realiza rotirea separată atât a subansamblului indus bobinat, cât şi a inductorului cu colivie turnată şi magneţi permanenţi s-au realizat piese metalice care să prelungească capătul de arbore al motorului din gabaritul 90, dar şi un ax centrat pe scutul ventilator, care să se poată roti în lăgăruirea scuturilor din gabaritul 132. Bobinajul a fost proiectat pentru a asigura furnizarea unei tensiuni de 24 V valoare eficace pe fază la o turaţie ce poate fi optim furnizată de cele două turbine hidro utilizate.

Pentru diminuarea cheltuielilor de execuţie a generatorului cu elemente active contrarotitoare s-a utilizat colivia rotorică din gabaritul 90 pentru fixarea magneţilor permanenţi. Pentru aceasta au fost realizate prin frezare un număr de 8 locaşuri gen canal de pană, în care au fost lipiţi un număr de 8 magneţi. Numărul de poli a fost impus de turaţia nominală a generatorului, astfel încât la parametrii nominali tensiunea generată să aibă o frecvenţă de 50 Hz. Deoarece magneţii de aceeaşi polaritate se resping, iar forţa de respingere este deosebit de ridicată în cazul magneţilor NdFeB cu mare energie, inelele de scurtcircuitare au fost păstrate pentru a menţine în interior magneţii.

Soluţia constructivă aleasă a fost impusă de următoarele considerente: - utilizarea cât mai largă a reperelor şi subansamblelor utilizate curent în fabricaţia maşinilor electrice de uz general; - diminuarea cheltuielilor de producţie; - simplificarea sistemului de asigurare a rotirii celor două armături active ale generatorului cu mişcare contrarotitoare.

O9. Pentru a asigura continuitatea în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor, reţelele electrice trebuie să devină active, permiţând integrarea noilor tehnologii bazate pe surse regenerabile de energie. În viitor, sistemul electroenergetic va fi împărţit între producţia centralizată şi producţia distribuită. Astfel, s-a constat necesitatea realizării unei microreţele electrice cu funcţionare insularizată care să faciliteze integrarea surselor de generare distribuită într-un sistem fizic. Dezvoltarea noilor surse de energie şi înglobarea acestora sub forma microreţelelor electrice va permite alimentarea cu energie electrică a unor zone izolate, precum insule sau zone montane, inaccesibile pentru reţelele electrice clasice. Modelul conceptual de sistem autonom de alimentare securizată cu energie electrică prin reţea integrată de surse regenerabile cu puterea de 1,5kW, dezvoltat de INCDIE ICPE-CA în cadrul prezentei faze, a avut în vedere următoarele cerinţe: Microreţeaua electrică proiectată trebuie aibă în componenţă mai multe surse de energie care să

asigure autonomia energetică, şi să ofere consumatorilor o înaltă securitate energetică. Posibilitatea de extindere a reţelei fără modificări ale echipamentului existent. Consumatorii ne-critici să poată fi deconectaţi la nevoie. Posibilitatea de conectarea la SEN. Stocarea energiei în vederea securităţii şi autonomie energetice. Capacitatea de management a energiei în vederea optimizării costului/profitului. S-a realizat iniţial un concept de microreţea, cu caracteristici generale, având inclus şi un algoritm de management inteligent al energiei ce trebuie implementat pe unitatea de control. Acest model cuprinde toate elementele posibile să existe într-o microreţea electrică, precum surse distribuite de energie, stocare distribuită, surse de back-up, consumatori prioritari (critici), ne-prioritari, sarcini de descărcare, sisteme hibride (pot să consume dar şi să furnizeze energie) şi o unitate de control ce comunică cu toate componentele. Caracteristici principale ale algoritmului dezvoltat: Poate rula pentru orice configuraţie practică a microreţelei

37

Implementează posibilitatea stocării energiei în perioada cu cost redus şi vinderea în perioada cu cost ridicat. Această strategie este des utilizată, dar se poate ca în anumite cazuri să nu fie eficientă economic datorită limitărilor elementelor de stocare sau să crească riscul în furnizarea de energie către consumatorii critici.

Asigură menţinerea unei rezerve de energie Conectează sau porneşte sursele de back-up care nu sunt în general regenerabile, aşadar au

energie limitată şi /sau scumpă. În acest caz, decuplează şi consumatori în regim „normal” în funcţie de prioritate.

Estimarea puterii disponibile, în lipsa elementelor de stocare se face prin monitorizarea surselor primare de energie (soare, vânt).

SEN poate fi implementată în acest model conceptual ca sursă de back-up, de consumator în regim de sarcină de descărcare, sau ambele.

În baza conceptului elaborat a fost realizat un model experimental de sistem autonom de alimentare securizată cu energie electrică prin reţea integrată de surse regenerabile de energie (1,5 kW), cu posibilitatea injectării în reţea a energiei electrice generate în exces, conform modelului conceptual dezvoltat în faza anterioară. Modelul experimental realizat cuprinde: un generator fotovoltaic cu puterea maximă de 1,8 kW realizat din panouri fotovoltaice Sharp NU180 şi un invertor Sunny Boy 1700; subsistemul de conversie energetică eolian-electric este realizat cu un rotor eolian cu diametru 3,2 m, un generator electric de 1,5 kW şi un convertizor (combinaţie punte redresoare şi invertor Hydro Boy HB1124); subsistemul de încărcare a bateriei de acumulatori este realizat cu un convertor bidirecţional Sunny Island 3324 şi 2 acumulatori PNB 121500 cu capacitatea de 150Ah la 12 V. Din experimentările preliminare rezultă că autonomia sistemului, definită ca perioada în care poate asigura consumatorului energia electrică necesară fără aportul surselor sau a reţelei electrice şi luând în consideraţie curba de sarcină dată, ce totalizează 1657Wh pe zi, este de 40 de ore.

Fig. 16. Schema bloc a modelului experimental

O10. Activităţile realizate în cadrul etapei 2012 - Modelarea proceselor hidrodinamice şi optimizarea proceselor biologice în reactoare sferice de producere a biogazului - au avut drept scop obţinerea informaţii privind desfăşurarea proceselor din interiorul reactoarelor sferice de fermentare. Astfel, au fost realizate cercetări teoretice şi experimentale privind procesele hidrodinamice şi biochimice care pot avea loc în aceste reactoare. Au fost abordate următoarele aspecte:

A fost descris aparatul matematic utilizat, respectiv pornind de la ecuaţiile Navier-Stokes şi ecuaţia de continuitate acestea au fost reduse la o ecuaţie cu derivate parţiale în funcţia de curent, ecuaţie care se rezolvă prin integrare numerică. Pentru un reactor sferic alimentat cu un lichid incompresibil cu proprietăţi cunoscute (determinate experimental), în care se desfăşoară un proces exoterm, au fost scrise ecuaţiile Navier – Stokes şi de continuitate sub formă vectorială într-un sistem de coordonate curbilinii generalizate. Parametrii şi variabilele ecuaţiilor au fost fie normalizate fie adimensionalizate obţinându-se astfel un sistem de trei ecuaţii a cărui necunoscute

38

sunt 3 funcţii independente de timp, sistem care poate fi soluţionat prin integrare numerică. De asemena, s-au efectuat simulări numerice cu programul SolidWorks, modulul Fluid

Simulation pentru curgerea în modelul de reactor de mai sus, obţinându-se reprezentări grafice ale câmpurilor de viteză şi de presiune, valorile acestora precum distribuţia vectorilor viteză şi vorticitate.

În ceea ce priveşte simularea proceselor biochimice au fost realizate experimentări de fermentare anaerobă de laborator în cadrul cărora s-a determinat influenţa presiunii asupra activităţii microorganismelor metanogene şi implicit a producţiei de biogaz în reactoarele de fermentare care operează în condiţii de presiune hidrostatică ridicată. În acest scop, un amestec de biomasă constituit din dejecţii de vite şi zer de brânză nefiltrat a fost supus fermentării în recipiente de inox, având capacitatea de 5 litri, pentru următoarele presiuni de lucru: 0 bar, 2 bar, 4 bar, 6 bar.

Monitorizarea proceselor de fermentare a fost efectuata zilnic pe operioada de 4 luni, urmărindu-se respectarea parametrilor operaţionali (temperatura, presiune). Probele de biogaz rezultat au fost prelevate şi analizate periodic, săptămânal în perioada de amorsare a procesului, respectiv zilnic în perioada de activitate microbiană maximă.

Activitatea bacteriilor metanogene a fost determinată, prin următoarele două tipuri de metode: a. Metode microbiologice – determinarea numărului de metanogene în amestecul iniţial şi în probele de biomasă prelevate după finalizarea experimentelor; prin aplicarea acestor metode s-a constatat că numărul de microorganisme metanogene prezente în probele de nămol fermentat este cel mai mare în cazul probei de biomasă condiţionată la presiune atmosferică, respectiv 9,3 x 103 celule/ ml probă, scăzând progresiv odată cu creşterea presiunii de lucru (2 bar, 4 bar respectiv 6 bar). Aceste date preliminare confirmă datele teoretice prezentate în literatură, conform cărora presiunea hidrostatică are o influenţă negativă asupra creşterii şi activităţii metabolice a microorganismelor metanogene. b. Metoda chimică, prin analiza cromatografică a biogazului rezultat în cele patru experimente de fermentare. Examinând influenţa presiunii asupra metanogenelor din punct de vedere al concentraţiei de metan în gazul rezultat în urma procesului fermentativ, se constată că nivelul de metan în biogazul rezultat este net superior în cazul probei de nămol supusă fermentării în condiţii de presiune atmosferică, comparativ cu celelalte probe de nămol care au fost fermentate la în condiţii de suprapresiune.

Fig. 17. a. Distribuţia de presiuni şi vectorul viteză

Fig. 17. b. Distribuţia de presiuni şi vectorul vorticitate

PN 35-02-03

Proiectul are drept scop realizarea unui material de acoperire pe bază de polimeri miscibili cu apă dopat cu microsfere ceramice, în vederea realizării unor proprietăţi termoizolante, precum şi realizarea unui model experimental functional cat si a unui prototip de aparat pentru măsurarea rezistivităţii în situ a betonului component al structurilor de rezistenţă din beton armat.

În acest context, obiectivele generale ale proiectului sunt: - realizarea unor studii şi analize privind domeniile compoziţionale ale unor materiale tip

„microsfere ceramice” - realizarea de microsfere cavernose de tip α Al2O3 (MA) prin tehnica sol –gel şi a extracţie de

39

ioni - experimentarea şi caracterizarea unor suspensii de materiale de acoperire material ceramice cu

şi realizarea unui model de laborator „material de acoperire microsfere ceramice” - realizarea de modele experimentale, „microsfere ceramice” şi „material de acoperire cu

microsfere ceramice” cu următoarele caracteristici: -

dimensiunea „microsferelor” 50- 500 µm timp de uscare 2-6 ore la atingere greutate specifica 1,5-2,9 + 0,05gr/ml (la 200C) putere de acoperire 3-6 m2/l conductivitate termica 0,1- 1 W/m/grd.C rezistenţă la apă, la medii corozive

Fig 1. Micrografie - microsfere ceramice - realizarea unui model experimental – funcţional de aparat pentru măsurarea rezistivităţii în situ a betonului component al structurilor de rezistenţă din beton armat. - realizarea unui prototip de aparat destinat determinării rezistivităţii betonului din structurile de rezistenţă din beton armat aferente construcţiilor civile şi industriale, lucrărilor de artă din transporturi etc., cu urmatoarele caracteristici:

Afisare digitala, in plaja de rezistivitate masurata: 1-100 Ωm. Precizia de masurare admisa: 3 %. Echipament autonom de masurare in situ, pe suprafete de beton cu

denivelari de pina la 1 cm, pe segmente de pina la 15 cm. Autonomie de masurare: 1 ora (cu un set de baterii). Masa neta, inclusiv bateriile de alimentare: 1.5 kg

Fig 2.Prototip aparat pentru masurarea rezistivitatii structurilor din beton armat, realizare practica.

40

Obiectivele şi activităţiile temei de cercetare au fost realizate conform planului de lucru al proiectului. În cadrul etapelor din acest an s-au realizat următorele activităţi: - proiectarea unui aparat pentru măsurarea rezistivităţii betonului - model experimental – funcţional de aparat pentru măsurarea rezistivităţii - depunerea unei cererei de brevet cu titlul: „Metoda si aparat pentru măsurarea rezistivităţii electrice a structurilor de rezistenţă din beton armat”, I. Lingvay; C. Lingvay; L. Pîslaru-Dănescu; G. Velciu, nr. A / 00349 din 16.05.2012 - realizarea prototip pentru măsurarea rezistivităţii în situ a betonului component al structurilor de rezistenţă din beton armat - experimentare prototip pentru măsurarea rezistivităţii în situ a betonului component al structurilor de rezistenţă din beton armat

Obiectiv 3: Dispozitive, produse si materiale pentru sanatate si mediu PN 35-03-02

Realizare model demonstrator de echipament pentru deionizarea ape de mare pe baza de electrozi carbonici. Performante urmarite: debit 10 litri/h, η η= max 90% , unde η: raport de indepartare a sarurilor, estimat cf. relatiei:

(Kwang-Kyu Park et al, Desalination 206 (2007)pp.88) Ci – valoarea conductivitatii initiale Cf – valoarea conductivitatii finale

Pentru realizarea unui model demonstrator destinat desalinizarii apei de mare pe principii capacitive, avand la baza de electrozi carbonici de tip xerogel si la performantele impuse ( debit 10litri/ora, echivaland cu 240 litri/zi la un raport de indepartare a sarurilor cat mai apropiat de 90%) a fost necesara redimensionarea modulului realizat in faza anterioara. Acest fapt, a prespupus totodata si reconsiderarea procesului de realizarea a electrozilor constand din xerogel carbonic compozit. Astfel, pentru realizarea electrodului s-a aplicat urmatoarea procedura de laborator: Etapa 1: Policondensare (rezorcinol-formaldehida; raport molar 1:2, raportul molar C:R a fost de 1:1000) Etapa 2. Impregnare Pasla carbonica (utilizata ca substrat pentru xerogelul organic) dezaerata initial la 1050C in vid si activata chimic este impregnata cu gelul organic (obtinut in etapa 1), prin autoclavare la 80 barr timp de 1 ora. Etapa 3. Imbatranire Materialul compozit rezultat in urma impregnarii este supus imbatranirii termice la 850C timp de 48 de ore; Etapa 4: Schimb de solvent Apa ramasa in materialul compozit rezultat in etapa 3 este dizlocuita prin schimb de solvent timp de 48 de ore. Etapa 5: Piroliza in aceasta etapa compozitul rezultat in etapa 4 este supus unui tratament termic realizat dupa un palier termic prestabilit de la temperatura camerei pana la o temperatura maxima de 900-10000C in atmosfera controlata. Materialul obtinut are consistenta solida/monolitica si forma geometrica bine definita. Gelul organic impregnat initial in pasla carbonica devine la finalul acestui tratament termic un xerogel carbonic ancorat in pasla carbonica utilizata ca substrat.

Materialul compozit obtinut in conditiile de mai sus a fost utilizat drept electrod in constructia echipamentul de deionizare capacitiva fara alte modificari constructive. (pasla carbonica este stantata anterior activarii si impregnarii cu xerogel organic la dimensiuni prestabilite ce constituie dimensiunile viitorului electrod CDI) .

100(%)

i

f

C

CC

41

Performante dimensionale:

Fata de modulul CDI experimental anterior acest modul redimensionat prezinta urmatoarele caracteristici dimensionale: 1.suprafata geometrica a electrozilor a fost marita de aprox. 7 ori; 2.au fost realizati 44 de electrozi cu dimensiunile (200x200x2.5)mm fata de 22 de electrozi (varianta 2- ce suporta un debit de 1 litru/ora) cu dimensiunile de (50x120x2.3)mm Colectori de curent Pentru realizarea colectorilor de curent s-a ales ca variata de lucru un material carbonic de tip electrografit cu porozitate minima ( 0.1% similar grafitului spectral) Separatoare Ca separator al spatiului anod/catod s-a utilizat o impaslitura de fibra de sticla (fibre de sticlă silico - borosodice, fixate cu ancolant pe bază de răsină ureofolmaldehidică si armate cu fire de sticlă )

Dupa obtinerea si asamblarea modulului demonstrator de desalinizare apa de mare au fost efectuate teste preliminare in vederea estimarii caracteristicilor functionale ale acestuia. In urma testelor preliminare s-a constat ca modulul realizat poate suporta cu usurinta un debit de pina la 8 litri /ora in parametrii de randament de 93%. Fig.1. Demonstrator :echipament de desalinizare apa de mare in regim capacitiv Fig.2. placi de colecotori grafitici Fig.3. Pachete de electrozi/colectori/separatoare O a doua activitate importanta sustinuta pe parcursul anului 2012 a constat in: Caracterizari functionale in vederea identificarii regimului optim de functionare al modelului experimental –desalinizator capacitiv CX1. Parametrii urmariti: regim de curgere, putere consumata, tensiune de alimentare, regim de regenerare, raport de indepartare a sarurilor

Conditii de lucru:

Sursa d

MODUL

Panou l

Pompa peris

42

Temperatura de lucru: 18-280C Efluenti testati: - apa de mare sintetica (compozitie conf. faza 1/2012- cap.5.1. tab. Nr.1.) - solutii de KCl Conductivitati solutii test : 14mS, 20mS, 24mS, 35mS Tensiune de alimentare constanta: 0.6V, 0.8V, 1V, 1.2V Debit : 5litri/h; 8litri/h, 10litri/h Presiune atmosferica

In vederea derularii experimentarilor de caracterizare functionala a modulului CX1, a fost conceput un stand de incercari (fig.4.) compus din:

modulul de desalinizare (1), pompa peristaltica (2), rezervor (3), celula pentru estimarea conductivitatii (4), sistem electronic pentru conditionarea semnalului (5), sursa de alimentare diferentiala BK Precision 1761(6), generator de semnal RIGOL 1011 (7), placa de achizitie de date (8), sursa de alimentare in comutatie- ITECH:IT 6322 (9), sistem de calcul (PC

Fig.4. Stand de incercari

43

A fost realizata o celula pentru estimarea conductivitatii efluentului de iesire din modul (prin

introducerea a doua fire din platina intr-o carcasa din plastic si pozitionata pe calea de evacuare a modulului

de desalinizare. ) Celula de conductivitate a permis inregistrarea rezistentei electrice a efluentului ce trece printre cele doua fire. Pentru sesizarea modificarii rezistentei electrice a lichidului, a fost realizat un divizor de tensiune cu ajutorul a doua rezistente (Rd si Rp). Schema electrica a celulei

pentru estimarea conductivitatii si divizorului de tensiune este cuprinsa in schema-bloc a standului de testare, data in fig.5. Intre punctele A si B a fost aplicat un semnal sinusoidal de amplitudine si frecventa cunoscute. Intre punctele B si C a fost preluata o tensiune cu ajutorul

sistemului electronic de conditionare a semnalului. Dupa prelucrare, acesta a fost aplicat intrarilor AI0, AI1, AI2

Prin utilizarea acestei celule a fost posibila inregistrarea unui ciclul complet regenerare/desalinizare.(fig.6) . Se remarca faptul ca o variatie foarte mare a conductivitatii intre ordine de marime incepand de la sute de μS/cm la zeci de mS/cm corespunde unei variatii de rezistenta de zeci de kilo-ohmi ceea ce demonstreaza ca acest sistem poate fi integrat in viitor ca o solutie facila intr-un sistem automat pentru controlul automat al ciclurilor de desalinizare/regenerare

Fig.5. Variatia rezistentei celulei de estimare a gradului de

desalinizare pentru un ciclu de regenerare/desalinizare

44

In vederea realizarii viitoare a unui sistem CDI cu functionare continua, au fost efectuate o serie de teste destinate optimizarii regimului de regenerare al sistemului de desalinizare. Astfel, ideea de regenerare optimizata a sistemului CDI realizat a constat in schimbarea polarizarii electrozilor la tensiuni mai mari decat cele aplicate in regimul de functionare(desalinizare). S-a constatat ca o tensiune de 1.8V aplicata la inversarea polarizarii electrozilor reduce timpul de regenerare la o ora (se obtine echivalenta 1 ora functionare 1 ora regenerare)

Calculul energiei utilizate ( pentru tensiunea de alimentare de 1.2 V) pentru desalinizare/regenerare s-a facut prin integrarea numerica a datelor cu metoda trapezelor. Astfel s-au obtinut urmatoarele valori : Tab. Nr.1 Consumul energetic inregistrat pentru procesul de desalinizare/regenerare la tensiunea de alimentare de 1.2V respectiv 1,8Vpentru regenerare

Operatia Apa W*s W*h Litri pe ora

W*h/l

1 Desalinizare KCl 35g/l 1864.21 0.52 6.00 0.0862 Regenerare Apa de mare/apa

robinet 9205.49 2.56 30.00 0.085

3 Desalinizare NaCl 35 g/ 4389.99 1.22 5.00 0.2444 Regenerare NaCl 35 g/l 1387.74 0.39 5.00 0.0775 Regenerare Apa de robinet 7811.85 2.17 5.00 0.434

De asemenea, consumul energetic total a fost calculat pentru 1 ora de functionare a sistemului CDI si in cazul: debit de 8l/h, tensiune de 1V: La o tensiunea de lucru 1Vcc, curentul absorbit este de 480mA.

W = P x t = U x I x t [Wh] W = 1V x 0,480A x 1h = 0,480 Wh

Densitatea de curent J = dI/dS [A/m²] , I = 480mA , S = 0,04m²/electrod Modulul de desalinizare are in compunere un numar de 44 electrozi: 44x0,04=1,76 m2 J = 0,480A/ 1,76m2

J = 0,27 [A/m2] Analizand datele de mai sus putem spune ca parametrii functionali ai modulului experimental CX1 sunt comparabili cu prototipurile existente la ora actuala pe plan international. In acest sens se exemplifica cu urmatorul pasaj extras din T. J. Welgemoeda , C. F. Schutte, Capacitive Deionization TechnologyTM: An alternative desalination solution Desalination 183 (2005) 327–340: “CDTTM can be used to treat brackish water (800–10,000 mg/l). The desalination of brackish source water is becoming increasingly more important. Competing technologies for this application are electrodialysis 2.03 Wh/liter (7.7 Wh/gal) and reverse osmosis 2,25 Wh/liter (8,5 Wh/gal). CDT is more energy efficient at 0,13–0,59 Wh/liter (0,5–2,25 Wh/gal) depending on energy recovery and operation”

PN 35-03-03

Faza 1/2012:” Traductor de umiditate pentru monitorizarea microclimatiilor cu validare prin spectrometria in domeniul THz.”

În urma unui studiu de literatură (susţinută de 42 referinţe bibliografice) privind senzorii de umiditate şi procedurile de realizare, a fost selectată pentru abordare şi realizare varianta constructivă bazată pe principiul grilelor conductoare interdigitale acoperite cu polimer adecvat, cu admitanţă (determinată de rezistivitatea de volum şi permitivitatea dielectrică) dependentă de umiditatea mediului.

Au fost identificate si selectate două tehnologii pentru realizarea grilelor conductoare pentru senzorii de umiditate de tip rezistiv.

Astfel, au fost realizaţi senzori de tip rezistiv cu grile conductoare interdigitale si au

45

fost acoperite cu material sensibil la umiditate de tip polimer – polieter imidă. S-au realizat grile din argint pe substrat din alumina, grile din cupru pe substrat din sticlotextolit si pentru compensarea slabei rezistente a cuprului in fata acţiunii mediului ambiant au fost realizate câteva încercări de protecţie a grilei de cupru cu acoperire de nichel. S-au obţinut astfel mai mulţi senzori de umiditate cu diverşi parametri şi a fost conceput şi realizat un prototip de traductor de umiditate care debitează la ieşire semnal tensiune în domeniul 0-5V.

Materialul sensibil utilizat a fost un polimer polieter imida sintetizat de către Institutul de Chimie Macromoleculară Petru Poni Iasi. Polimerii polieter imide se utilizează in o serie de aplicaţii în dispozitive electrice si electronice , in medicină şi în industria aeronautica şi se caracterizează prin bune proprietăţi ceea ce îi fac utilizabili si pentru aplicaţii in senzori de umiditate prin :

bune proprietati electrice respectiv: constanta dielectrica εr=3,15 la 1 KHz, 50% UR , factor de disipare tgδ= 0,0013 la 1KHz, 50%UR si 23ºC,

absorbţie mică de apă respectiv 0,25% la 24 ore si 22ºC; bune proprietati termice.

Polimerul polieter imida a fost preparat prin tratarea termica a acidului poliamic corespunzător, care a fost sintetizat prin reactia de policondensare a 2,2-bis(3,4-dicarboxifenoxi) fenilpropan dianhidrida (6HDA) cu 4,4'(1,3-fenilenedioxi) dianilină (PODA) in N-metil-2- pirolidonă ca solvent, la o concentraţie de 5-10%.

În urma unui studiu documentar au fost selectate variantele constructive de senzori de RH abordabili. Astfel, au fost realizate câte 5 exemplare de senzori de RH în 4 variante constructive diferite, pentru care au fost trasate caracteristicile R=f(RH).

De asemenea a fost conceput, simulat, realizat şi experimentat un circuit electronic unificator de semnal senzor/traductor, care, cu senzorii realizaţi, în domeniul 50-90%RH debitează un semnal proporţional de 0-5V.

2.2. Proiecte contractate:

Valoare (lei)

Nr. personal CD Cod

obiectiv Nr. proiecte contractate

Nr. proiecte finalizate

Total 2012 Total Studii

superioare 01 3 3 20.419.449 5.831.650 72 38 02 2 2 9.002.870 1.988.290 62 36 03 2 2 5.311.123 900.000 36 27

Total: 7 7 34.733.442 8.719.940 170 106

2.3 Situatia centralizata a cheltuielilor privind programul nucleu : Cheltuieli –lei- Estimate Efectuate

I. Cheltuieli directe 5.326.415 5.252.599 1. Cheltuieli de personal, din care 5.069.976 5.069.976 1.1. Cheltuieli cu salariile 3.964.946 3.964.946 1.2. Alte cheltuieli de personal, din care: 0 0 a) deplasări în ţară 0 0 b) deplasări în străinătate 0 0 2. Cheltuieli materiale şi servicii, din care: 256.439 182.623 2.1. Materii prime şi materiale 256.439 165.133 2.2. Lucrări şi servicii executate de terţi 0 17.490II. Cheltuieli Indirecte: Regia 3.393.525 3.467.341III. Dotări independete şi studii pentru obiective de investiţii proprii, din care:

0 0

1. Echipamente pentru cercetare-dezvoltare 0 0 2. Mobilier şi aparatură birotică 0 0 3. Calculatoare şi echipamente periferice 0 0

TOTAL ( I+II+III) 8.719.940 8.719.940

46

3. Analiza stadiului de atingere a obiectivelor programului Obiectiv 1: Produse si materiale avansate pentru ingineria electrica Nr.tema Stadiul de atingere a obiectivelor programului PN 35-01-01

Activitătile desfăsurate au condus la îndeplinirea obiectivelor propuse: studiu privind teoria proceselor electromecanice în structuri elastomerice, realizarea de modele experimentale de actuatori pe baza de elastomeri, realizarea unui model experimental de senzor de fortă si de impact, realizarea unui model experimental de microgenerator tip harvesting, realizarea unui vâscozimetru bazat pe efectul piezoelectric, proiectarea unui traductor piezoelectric, realizarea unui model experimental-functional de traductor piezoelectric, algoritm de proiectare microsenzori, proiect microsenzori de presiune si proiect matrice cu microsenzori, realizare microsenzori si matrice de microsenzori, calcul, constructie si desene de executie cipuri de captare microfluidice tip “laborator pe un chip” destinate separării celulelor si/sau microorganismelor de acelasi tip, din sisteme complexe, depunerea de cereri pentru brevete de inventie si diseminarea rezultatelor. În ceea ce priveste proiectarea si realizarea unui model experimental-functional de traductor piezoelectric au fost proiectate, realizate si experimentate trei variante de traductoare piezoelectrice. S-a proiectat si executat un senzor piezoelectric destinat măsurării vâscozitătii lichidelor cu domeniul de vâscozitate la temperatura ambiantă: 3 – 100 mPa/s. A fost realizat un algoritm de calcul si proiectare pentru microsenzor de presiune pentru evaluarea fiziologică în domeniul reabilitării medicale a membrelor superioare. Domeniile materialului sensibil au fost alese destul de largi pentru a putea avea acoperiri cu materiale de tip PZT în scopul obtinerii unor variante diverse. Algoritmul a inclus două diviziuni distincte: breviarul micromecanic si breviarul electric. Structura aleasă a fost de tip embedded, pentru reducerea fortelor directe si pentru protectie. Au fost realizate două variante dimensionale de microsenzori. S-au utilizat materiale ieftine cum ar fi cauciucul siliconic si elementul piezoceramic. A fost stabilită tehnologia de embedded utilizând cauciuc siliconic.Utilizînd microsenzori de presiune au fost realizate matricile pentru evaluarea mobilitatii si motilitătii membrelor inferioare. Matricile au fost testate la compresiuni si socuri, solicitări specific aparatului locomotor; stabilitatea posturală, pozitionări în mers etc. În ceea ce priveste calculul si constructia cipurilor de captare microfluidice tip “laborator pe un chip” destinate separării celulelor si/sau microorganismelor de acelasi tip, din sisteme complexe, s-a optat pentru principiul separării pe baza mărimii particulelor. Dintre numeroasele metode bazate pe acest principiu s-a ales, pentru constructia microcipurilor propuse, metoda deplasării laterale deterministă. S-a realizat proiectul de executie pentru cipul de captare microfluidic destinat separării eritrocitelor de limfocitele din sângele uman si proiectul de executie pentru cipul de captare si separare al algelor din apa de mare. Dimensiunea particulelor care se separa este cuprinsa intre 3μm si 20 μm.

Pentru a dimensiona micropompa s-a făcut calculul căderii de presiune pentru fiecare din cele două microdispozitive, s-a folosit aceleiasi micropompă (ca tip) pentru ambele dispozitive microfluidice. S-a dimensionat micropompa, ce functionează pe baza interactiunii dintre un micromagnet permanent si o microbobină plană. S-a dimensionat o putere necesară de 240 mW, la o tensiune de 10V. Din punct de vedere constructiv, s-a stabilit tehnologia de executie pentru micropilonii verticali ai matricelor de separare si tehnologia de executie a microbobinei plane. S-au realizat trei proiecte de executie, care contin desenele de ansamblu si desenele pentru toate reperele microdispozitivelor microfluidice.

S-au proiectat si realizat modele experimentale de microdispozitiv termoelectric si echipament adaptor pentru voltmetre. S-au realizat materialele Ca0,9La0,1MnO3 si Ca3Co4O9 prin metoda sol gel si sinterizare prin presare isostatica. Materialele sintetizate au fost caracterizate structural si morfologic si a fost pusă în evidentă structura nanometrica. Au fost

47

masurate conductivitatile electrice si termice.

S-a realizat proiectarea microdispozitivului termoelectric. Au fost realizate 2 modele experimentale de microdispozitive termoelectrice având ca materiale termoelectrice oxizi semiconductori tip n Ca0,9La0,1MnO3 si tip p Ca3Co4O9, (un model cu un modul si un model cu două module de termoelemente). Modelele experimentale s-au testat pentru stabilirea performantelor de functionare. Masuratorile s-au efectuat atât pe dispozitivul cu un modul cât si pentru cel cu două module. Au fost proiectate şi realizate un microdispozitiv şi un echipament de conversie microelectromecanică. Microdispozitivul are în compunere un element sensibil format din 2 pastile piezoceramice sub formă de inel; o masa seismică din aliaj greu pe bază de wolfram de formă cilindrica; corpul, capacul, tija centrală şi piuliţa specială din oţel inoxidabil. Echipamentul are ieşire în semnal unificat, banda de frecvenţă 10 – 11000Hz, frecvenţă de rezonanţă >11000Hz, nelininiaritate în banda de frecvenţă <3%, sensibilitatea Sv=1mV/(m/s²), precizie +/- 3%. Având în vedere cele de mai sus se constată că prin lucrările realizate s-au adus contribuţii deosebite în domeniul realizării de componente şi sisteme microelectromecanice (MEMS).

PN 35-01-02

Conform obiectivelor temei au fost realizate toate activitatile prevazute in planul de realizare: omologare prototipuri electromagneti si magnet de injectie, realizare bobina supraconductoare si sisteme conexe, elaborare referential initial, realizare fise de produs, diseminare nationala si internationala, experimentare prototip bobina supraconductoare, certificare prototip bobina supraconductoare realizare prototip electromagnet steerer si realizare model experimental electromagnet supraconductor cuadrupolar.

In urma activitatilor realizate putem concluziona, avand in vedere activitatile realizate, ca prototipurile de magneti vor putea fi integrate cu usurinta in cadrul proiectului FAIR si prezinta un avantaj semnificativ pentru inchierea unor contracte pentru realizare de electromagneti in cadrul consortiului HESR-FAIR.

PN 35-01-03

Modele experimentale de materiale compozite avansate Au fost realizate modele experimentale de materiale compozite avansate după cum urmează: - 5 modele experimentale de tesătură compozită absorbantă de radiatii electromagnetice, folosind microfirele pe baza de pe baza de Cu si aliaj Co77,1FerestB7,3Cr3,6Mn1Si10. Esantioanele cu probe de microfir pe baza de Co prezinta o atenuare relativ constanta pe intreg domeniul de masurare (1- 18 GHz) cu valori maxime de 6,45 dB pentru tesatura cu microfir din aliaj Co de 0.02 mm, si de 8,39 dB pentru tesatura microfir de Cu de 0.06 + microfir aliaj Co de 0.02 mm (Fig.6). Atenuarea cea mai buna (38 dB) este asigurata de tesatura cu microfir de Cu de 0.06 mm. Din punct de vedere al masuratorilor de rezistivitate electrica, valorile obtinute au fost: P1 - microfir cupru emailat - 3.3 ·10-8 Ω·m ; P2 – fir cupru (tras la ICPE-CA) - 0.128 ·10-8 Ω·m; P3 – microfir Cu cu invelis sticla - 4.46 ·10-8 Ω·m; aliaj Co75Mn1FeB9.4Si11Cr3.6 - 3.08 ·10-8 Ω·m; aliaj Co77.1FeB7.3Mn1Cr3.6Si10 - 17.5 ·10-8 Ω·m. Microfirul de Cu cu invelis de sticla prezinta cea mai buna rezistivitate electrica.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nu

are

(d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

Fig. 6 Comparatie intre atenuarile obtinute pentru probele testate

5 modele experimentale de fibră PAN oxidată (FPO). Rezistenţa electrică are valori situate

48

în intervalul 2,16·108 - 5·108 Ω, rezistenţa la tracţiune are valori situate în intervalul 264,01-319,03 MPa şi modul de elasticitate cuprins in intervaluyl 4,10-7,43 GPa. Fibrele PAN precarbonizate au o rezistenţa mecanica la tractiune mai mica, de pana la 4,77 MPa, respectiv 12,18 Mpa fata de fibrele PAN oxidate.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nuar

e (d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

a) b) c)

Fig. 7. Imagini SEM (a) si AFM (b - topografie de suprafata, c – profil de linie) ale FPO obţinută prin oxidare la 210_230_250°C cu viteza de 2m/h

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nuar

e (d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

a) b) c)

Fig. 8. Imagini SEM (a, b) si AFM (c) ale fibrei PAN precarbonizare la 400_600_900oC cu viteza de 4 m/h

6 modele de element piezoceramic cu anizotropie ridicată din 2 tipuri de materiale aparţinând sistemului de tip perovskit pe bază de titanat de plumb modificat descrise de formula generală, Pb1-3x/2Mex(Ti 0.98Mn0.02)O3 cu x=0,06 resp 0,08, cu următoarele caracteristici: > 6,9 g/cm3 , Pa < 5%, tg < 2 x 10-2, TC 3000C, r = 100 – 400), KT/Kp 10, v > 2,5x109 Ωm.

În figurile 9-14, sunt prezentate micrografiile elementelor cu anizotropie ridicată, în care se evidenţiază structura de domenii caracteristică compoziţiilor tip titanat de plumb modificat (PT modificat cu Bi, Sm, Y).

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nuar

e (d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nuar

e (d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nu

are

(d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

Fig.9.PTBi6 sinterizată la 1190oC -2h Fig.10. PTSm6 sinterizată la 1190oC -2h Fig.11. PTY6

sinterizată la 1190oC -2h

49

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nu

are

(d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

Fig.12.PTBi8 sinterizată la 1190oC -2h Fig.13.PTSm8 sinterizată la 1190oC -2h Fig.14.PTY8 sinterizată la 1190oC - 10 modele experimentale (ME) de materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni mecanice/fizice/chimice din care, prin metoda de îmbinare prin lipire la rece cu material adeziv din răşini epoxidice (3 ME) cu rezistenţa la încovoiere/rupere cuprinsa in intervalul 19,50...41,10 Mpa; prin metoda de îmbinare prin lipire la cald cu un material metalic de tip Sn-Cu (3 ME) cu rezistenţa la încovoiere/rupere cuprinsa in intervalul 27,95...100,07 MPa, duritatea HV 0.3/15 a materialului de imbinare de 15,783 kgf/mm2 si prin metoda de îmbinare prin sinterizare în plasmă (4 ME) cu rezistenţa la încovoiere/rupere cuprinsa in intervalul 81,31...196,58 MPa, duritatea HV 0.3/15 a materialului de imbinare de 16,57...62,41 kgf/mm2. In urma testelor mecanice s-au ales ca metode optime de obtinere a jonctiunilor de tip carbon-otel metoda de îmbinare prin lipire la cald cu un material metalic de tip Sn-Cu pentru aplicatii la temperaturi scazute (<220oC) si metoda de îmbinare prin sinterizare în plasmă cu material de imbinare pe baza de Zn pentru aplicatii la temperaturi medii (<400oC);

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

Ate

nuar

e (

dB

)

F re c v e n ta (G H z)

T e s a tu ra c u f ir d e C u 0 .0 6 m m T e s a tu ra c u m ic ro fir a lia j C o T e s a tu ra c u f ir d e C u 0 .1 2 m m S a n d w ic h m ic ro fir a lia j C o / f ir d e C u 0 .0 6 m m T e s a tu ra c u f ir d e C u 0 .0 6 m m + m ic ro fir a lia j C o

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

a) b) Fig.15. Aspectul unei probe obtinute prin stanare termica (a) si prin SPS (b). Conceptie si realizare model experimental de materiale compozite cu continut scăzut de elemente deficitare Au fost realizate modele experimentale de materiale compozite avansate după cum urmează: 3 modele experimentale de compozitie: Nd11Fe83B6, Nd10,5Fe84B5,5 si Nd10Fe85B5 in conditii diferite prin turnare pe tambur rotitor, obtinandu-se benzi precursoare, prelucrabile prin pulverizare prin explozie, in vedere obtinerii de pulberi nanocristaline. Experimentarile au demonstrat ca o crestere a vitezei de turnare cu 5 m/s (de la 10 m/s la v = 15 m/s) in cazul aliajului Nd10Fe85B5 (Nd2Fe14B + 15% Fe), aliaj cu cel mai ridicat continut de Fe, a pastrat grauntii de faza magnetic dura Nd2Fe14B in stare amorfa si a permis scaderea cu aproape 38% a dimensiunii medii a grauntilor de faza magnetic moale α–Fe. Cresterea vitezei de turnare implica insa si o reducere a lungimii si latimii benzilor ce se obtin, cu consecinte negative asupra posibilitatii manipularii acestor benzi si folosirii lor ca precursori pentru prepararea pulberilor nanocristaline prin explozie. La stabilirea parametrilor optimi pentru obtinerea unor benzi care sa se constituie in precursori adecvati, prelucrabili prin pulverizare prin explozie, cercetarile au evidentiat ca trebuie sa se tina cont de: (i) influenta vitezei de turnare si a marimii si configuratiei duzei de

50

ejectare a topiturii asupra dimensiunilor grauntilor de faza α-Fe si (ii) de influenta continutului de fier asupra procesabilitatii aliajului, asupra dimensiunilor grauntilor de faza α-Fe si asupra proprietatilor magnetice.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB

)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB

)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

Nd2Fe14B + 5% Fe neomeogenizat Nd2Fe14B + 5% Fe - omogenizat

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB

)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

Nd2Fe14B + 10% Fe neomeogenizat Nd2Fe14B + 10% Fe omogenizat

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB

)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nu

are

(d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

Nd2Fe14B + 15% Fe neomeogenizat Nd2Fe14B + 15% Fe omogenizat

Fig. 16 Microscopii pentru probe masive inainte si dupa tratamentul de omogenizare.

Din calculul dimensiunilor de graunti cristalini pentru aceasta faza, se poate observa ca o crestere a vitezei de turnare este benefica, stiut fiind faptul ca dimensiunile grauntilor acestei faze trebuie sa fie mentinuti la valori sub 20 nm, in caz contrar proprietatile magnetice deteriorandu-se drastic. In general, se considera ca diametrul critic al grauntilor de faza magnetic moale trebuie sa fie dublul latimii peretelui de domeniu al fazei magnetic dure, care in cazul Nd2Fe14B este in jur de 50Å. Au fost efectuate experimentări de oxidare-stabilizare a precursorului PAN în diferite condiţii de temperatură şi viteză de depănare a firului şi s-au realizat un număr de 4 modele experimentale de fibră PAN oxidată (FPO), FPO_210_235_250_2/5, FPO_215_235_265_2/0, FPO_215_235_265_2/10, FPO_215_235_265_2/20, aceste modele au fost caracterizate din punct de vedere structural prin difracţie de raze X. Transformările structurale survenite pe parcursul stabilizării în fiecare etapă a acestui proces au fost studiate prin difracţie de raze X, prin comparaţie cu spectul înregistrat pentru precursorul PAN utilizat (Fig.17).

51

10 15 20 25 30 35 40 45 500

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

Inte

nsity

(u

.a.)

2

PAN PANox-215-235-250-2m/h-Z1 PANox-215-235-250-2m/h-Z2 PANox-215-235-250-2m/h-Z3 FPO-215-235-250-2 m/h

10 15 20 25 30 35 40 45 500

100

200

300

400

500

Inte

nsi

ty (

u.a

.)

2

PAN PANox-215-235-265-2m/h-Z1 PANox-215-235-265-2m/h-Z2 PANox-215-235-265-2m/h-Z3 FPO-215-235-265-2m/h

10 15 20 25 30 35 40 45 500

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

Inte

nsi

ty (

u.a

.)

2

PAN PANox-215-235-265-2m/h-Z1 PANox-215-235-265-2m/h-Z2 PANox-215-235-265-2m/h-Z3 FPO-215-235-265-2m/h

10 15 20 25 30 35 40 45 500

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Inte

nsity

(u.

a.)

2

PAN PANox-215-235-265-2m/h-Z1 PANox-215-235-265-2m/h-Z2 PANox-215-235-265-2m/h-Z3 FPO-215-235-265-2m/h

Fig. 17. Evoluţia comparativă a picurilor de difracţie la oxidare în diferite condiţii de temperatură şi

tensionare

52

S-au efectuat experimentări de carbonizare a fibrelor PAN oxidate şi au fost realizare 3 modele experimentale de fibră precarbonizată: FPPC_400_750_900_4/0, FPPC_500_750_900_4/0, FPPC_500_750_900_8/0, care au fost caracterizate din punct de vedere structural prin difracţie de raze X. Utilizând ca precursor fibra FPPC_500_750_900_8/0 obţinută prin precarbonizarea FPO_215_235_265_2/0 PAN au fost realizate 3 modele experimentale de fibră carbonică electroconductoare: FPC_1500_15, FPC_1500_18, FPC_1500_20, care au fost caracterizate din punct de vedere structural prin difracţie de raze X. Conceptia modelului experimental de fibra de carbon electroconductoare a avut in vedere parcurgerea celor 3 etape succesive caracteristice procesului dec obtinere a fibrei de carbon, luand in considerare necesitatea obtinerii unei conductivitati electrice cat mai ridicate pentru realizarea unei structuri grafitice cu un grad de ordonare structurala cat mai avansat

2 modele experimentale de ceramica pe baza de AlN de tip A1 (AlN cu 2% de Y2O3) si respectiv de tip A2 (AlN cu 2% de Y2O3 şi 1,5% de CaF2); din analiza rezultatelor se poate observa influenţa benefică suplimentară a adaosului de CaF2 (materialul A2) asupra creşterii gradului de densificare, indiferent de temperatura de sinterizare – valori de 2,5 g/cm3 faţă de 2,0 g/cm3 pentru 1650 oC şi respectiv de 2,7 g/cm3 faţă de 2,2 g/cm3 pentru 1750 oC. Totuşi gradul de densificare atins nu este unul foarte mare (numai 62 ÷ 82 %TD) datorită faptului că temperaturile de sinterizare au fost numai de 1650 şi 1750 oC.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB

)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

A

tenu

are

(d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

Fi

53

g.18. a) Micrografii a probei AlN1- 1750oC

Valorile rezistivităţii şi implicit ale conductivităţii σ (0.5896×10-12 Sm in cazul probei A1 si 0.5557×10-12 Sm pentru proba A2 la 17500C) (obţinută prin calcul), măsurate în aceste condiţii, sunt foarte apropiate, neobservându-se diferenţe nici pentru compoziţii diferite, în timp ce pentru temperaturi de sinterizare diferite se observă o uşoară scădere a rezistivităţii ρv (1.7997×1014 Ωcm pentru A2 si 1.6962 ×1014 Ωcm pentru proba A1 la 17500C fata de 1.9108×1014 Ωcm pentru proba AlN cu 2% de Y2O3 si 1.9146×1014 Ωcm pentru proba AlN cu 2% de Y2O3 şi 1,5% de CaF2) cu creşterea temperaturii la 1750 oC. Rezultatele obţinute pentru rezistivitatea electrică de volum sunt comparabile cu valorile afirmate de producători consacraţi din domeniu.

0 100000 200000 300000 400000 5000000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

AlN1,1650C AlN1,1750Cre

zist

en

ta e

lect

rica

[o

hm

i]

Frecventa [Hz]

0 100000 200000 300000 400000 5000000

10000

20000

30000

40000

50000

AlN2,1650C AlN2,1750Cre

zist

en

ta e

lect

rica

[oh

mi]

Frecventa [Hz]

Fig.19.a) Variaţia rezistenţei electrice A1 în funcţie de frecvenţă

Fig.19.b) Variaţia rezistenţei electrice A2 în funcţie de frecvenţă

Caracterizare modele experimentale Au fost caracterizate modele experimentale de materiale compozite cu proprietati

mecanice performante destinate exploatarilor din ingineria electrica, respectiv: -Modele experimentale de material compozit carbonic destinat înlocuirii conductorilor de Al şi Cu

Au fost caracterizate din punct de vedere structural, fizic şi electric 2 modele experimentale de fibră PAN oxidată (FPO-215-235-265, FPO-220-240-270), 2 modele experimentale de fibră PAN precarbonizată (FPPC-400-750-900, FPPC-500-750-900), 3 modele experimentale de fibră carbonizată/ grafitizată: FC-1500, FC-1800, FG-2000 prin difracţie de raze X, spectroscopie FTIR-ATR şi Raman, SEM, TEM, microscopie optică, determinarea rezistenţei mecanice şi a rezistivităţii electrice. Din analiza rezultatelor caracterizarii prin difractie de raze X, se constată apariţia liniei (002) la ~26° specifică elementului carbon; la probele precarbonizate FPPC-900 se constată o creştere în intensitate a picului (002); probele carbonizate FC-1500, FC-1800 şi grafitizată FG-2000 prezintă o creştere în intensitate a picului (002), cât şi o accentuare şi îngustare a acestuia; cu toate acestea, la 2000°C nu s-a atins încă structura grafitică. Din caracterizarile spectroscopice FTIR, a rezultat un efect skin-core la stabilizarea materialului, evidenţiat de o serie de diferenţe compoziţionale, care necesită o investigare suplimentară şi stabilirea unor eventuale corelaţii între acestea şi proprietăţile finale ale fibrelor obţinute. Din analiza SEM constatăm o reducere a diametrului fibrelor precarbonizate, carbonizate şi grafitizate, fapt confirmat şi de microscopia optică. Se observă, de asemenea structura de suprafaţă specifică a fibrelor de carbon obţinute din precursor PAN, cu striaţii, însă odată cu creşterea temperaturii de tratament termic acestea nu mai sunt la fel de pronunţate.

54

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB

)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

a

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nu

are

(d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

b

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB

)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

c

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nuar

e (

dB

)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

d

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nuar

e (

dB

)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

e Fig. 21 Imagine SEM corespunzător eşantionului: a) FPO, b) FPPC, c) FC-1500,

d) FC-188, e) FG-2000

a b c d

Fig. 22. Imagine HRTEM corespunzător eşantionului: a) FPO, b) FPPC, c) FC-1500, d) FC-188, e) FG-2000

Din analiza rezultatelor mecanice si electrice, se constată că fibra grafitizată la 2000°C, FG-2000, prezintă o creştere a rezistenţei mecanice (693,20 MPa) şi o scădere a rezistivităţii electrice faţă de fibra carbonizată FC-1500; pentru fibrele precarbonizate FPPC-900 se observă o creştere de 10 ori a modulului elastic şi o creştere de 1,5 ori a rezistenţei la rupere; alungirea scade de aproape 14 ori; modulul elastic al fibrelor carbonizate FC-1500, FC-1800 şi grafitizată FC-2000 creşte de aproximativ 2 ori faţă de fibrele precarbonizate.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

Ate

nu

are

(d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

a

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

0

10

20

30

40

50

60

70

Ate

nua

re (

dB

)

Frecventa (G

Tesatura cu fir de Cu 0.06 m Tesatura cu microfir aliaj CoTesatura cu fir de Cu 0.12 mSandwich microfir aliaj Co / fTesatura cu fir de Cu 0.06 m

b

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

0

10

20

30

40

50

60

70

Ate

nua

re (

dB

)

Frecventa (G

Tesatura cu fir de Cu 0.06 m Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 m Sandwich microfir aliaj Co / f Tesatura cu fir de Cu 0.06 m

c

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

Ate

nua

re (

dB

)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

d

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0

10

20

30

40

50

60

70

Ate

nua

re (

dB)

Frecventa (GHz

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj CoTesatura cu fir de Cu 0.12 mmSandwich microfir aliaj Co / fir Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm

e

Fig. 23.Curbe de deformaţie corespunzător eşantionului: a) FPO, b) FPPC, c) FC-1500, d) FC-188, e) FG-2000

Din măsurătorile mecanice s-a constatat că fibrele oxidate FPO-270 prezintă modulul elastic şi rezistenţa la rupere cele mai scăzute, însă prezintă alungirea cea mai mare, ceea ce confirmă faptul că structura încă este aceea a unui polimer. Fibrele carbonizate la 1500°C, la 1800°C şi fibra grafitizată la 2000°C prezintă rezistenţe la rupere mai mari faţă de cele precarbonizate, atingând valoarea de 693,20 MPa. Din măsurătorile electrice s-a constatat că fibrele carbonizate FC-1500 prezintă o rezistivitate electrică de 1,164-1,845*10-5 Ωm, fibrele FC-1800 prezintă o rezistivitate electrică de 7,872-8,238*10-6 Ωm, iar fibrele grafitizate FG-2000 prezintă o rezistivitate electrică de 7,169-9,396*10-6 Ωm. Creşterea temperaturii de tratament termic conduce la scăderea rezistivităţii electrice a fibrelor de carbon. Modele experimentale a materialelor compozite prin reducerea continutului de

55

pamanturi rare din magneti permanenti prin nanostructurare

Au fost caracterizate esantioane de nanocompozite magnetice, in patru variante compozitionale corespunzatoare compusului Nd2Fe14B, fie hiperstoechiometrice, cu surplus de 5, 10 si 15 % Fe: Nd11Fe83B6 (corespunzatoare Nd2Fe14B+5%Fe); Nd10,5Fe84B5,5 (corespunzatoare Nd2Fe14B+10%Fe); Nd10Fe85B5 (corespunzatoare Nd2Fe14B+15% Fe), in stare turnata, benzi amorfe si pulberi. Din determinarile structurale (XRD, AFM, SEM) a rezultat ca: -pentru aliajul in stare turnata se releva coexistenta a 3 faze: faza magnetic dura Nd2Fe14B, faza magnetic moale α-Fe si faza Nd4.4Fe77.8B17.8, cunoscuta in literatura de specialitate ca fiind precursoare a unor structuri cu proprietati magnetice, obtinute prin aplicarea unor tratamente termice specifice de revenire (Fig.24); -pentru aliajul de tip benzi amorfe marirea vitezei de turnare de la v = 10 m/s la v = 15 m/s a condus la pastrarea structurii preponderent amorfe a probelor, se considera ca diametrul critic al grauntilor de faza magnetic moale trebuie sa fie dublul latimii peretelui de domeniu al fazei magnetic dure, care in cazul Nd2Fe14B este in jur de 50 Å. - pentru aliajele sub forma de pulberi dupa macinare timp de 5 ore pe moara cu valturi, se poate observa ca structura pulberi este cristalina, cu peak-uri clar evidentiate pentru fazele Nd2Fe14B si α–Fe; dupa macinare timp de 102 ore pe moara cu valturi. aspectul sepctrului de raze X este acela al unui aliaj quasiamorf.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

Ate

nuar

e (d

B)

F r e c v e n t a ( G H z )

T e s a t u r a c u f i r d e C u 0 . 0 6 m m T e s a t u r a c u m i c r o f i r a l i a j C o T e s a t u r a c u f i r d e C u 0 . 1 2 m m S a n d w i c h m i c r o f i r a l i a j C o / f i r d e C u 0 . 0 6 m m T e s a t u r a c u f i r d e C u 0 . 0 6 m m + m i c r o f i r a l i a j C o

a.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

Ate

nu

are

(d

B)

F r e c v e n t a ( G H z )

T e s a t u r a c u f i r d e C u 0 . 0 6 m m T e s a t u r a c u m i c r o f i r a l i a j C o T e s a t u r a c u f i r d e C u 0 . 1 2 m m S a n d w i c h m i c r o f i r a l i a j C o / f i r d e C u 0 . 0 6 m m T e s a t u r a c u f i r d e C u 0 . 0 6 m m + m i c r o f i r a l i a j C o

b.

Fig. 24 Spectre de difractie ale aliajului Nd10Fe85B5 in stare turnata a), dupa omogenizare, timp de 12 ore la 1100oC b)

Din determinarile magnetice (VSM) a rezultat ca: - pentru aliajele sub forma de pulberi, dupa macinare timp de 5 ore pe moara cu valturi. Se poate observa ca aceasta are un comportament feromagnetic de tip material magnetic moale. - pentru aliajele sub forma de pulberi, dupa macinare timp de 40 ore pe moara cu valturi. Se poate observa ca aceasta are un comportament feromagnetic cu prezenta a doua faze, necuplate magnetic, una magnetic moale si una magnetic dura. - pentru aliajele sub forma de pulberi, dupa macinare timp de 102 ore pe moara cu valturi. Se poate observa cum intre cele doua faze incepe sa apara efectul de cuplaj magnetic, una magnetic moale si una magnetic dura. In baza celor de mai sus, se considera ca diametrul critic al grauntilor de faza magnetic moale trebuie sa fie dublul latimii peretelui de domeniu al fazei magnetic dure, care in cazul Nd2Fe14B este in jur de 50 Å. Cresterea vitezei de turnare cu 5 m/s a condus la o scadere a dimensiunilor grauntilor cristalini de α–Fe de la 306 Å la 190 Å.

Au fost realizate comparativ miscrostructuri atat in stare turnata cat si dupa

56

tratamentul de omogenizare. Microscopiile evidentiaza realizarea tratamentului de omogenizare, prin disparitia structurilor columnare.

Modele experimentale de materiale ceramice compozite pe baza de AlN ce se pretează la miniaturizare

Analizele de difracţie de raze X pe probele ceramice bulk, au arătat că în ambele materiale sintetizate se formează faza de nitrură de aluminiu cu structura hexagonală specifică materialului ceramic AlN. De asemenea, în cantitate mică, sunt prezente şi alte formaţiuni cristaline (aluminaţi de calciu şi ytriu). Rezultatele microscopiei electronice obţinute pe ambele probe compactizate sub formă de disc ne arată prezenţa unor cristalite rotunjite de AlN, foarte bine formate, precum şi prezenţa de alte formaţiuni microcristaline (aluminaţi de calciu şi ytriu) şi a unei catităţi reduse de pori înclobaţi în faza lichidă intercristalină.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nu

are

(d

B)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ate

nua

re (

dB)

Frecventa (GHz)

Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu microfir aliaj Co Tesatura cu fir de Cu 0.12 mm Sandwich microfir aliaj Co / fir de Cu 0.06 mm Tesatura cu fir de Cu 0.06 mm + microfir aliaj Co

57

Rezistenţa mecanică la încovoiere a materialul A2.2 prezintă cea mai mare valoare a rezistenţei la încovoiere, 178 MPa faţă 115 MPa pentru materialul A2.1 ceeace poate fi o consecinţă a adaosului sporit de Y2O3 şi a efectului său asupra dinamicii de creştere a cristalitelor de AlN şi a gradului de împachetare a acestora. Valorile rezistivităţii (0,73 ... 5,26×1014 Ωcm) şi implicit ale conductivităţii electrice (1,37 ... 0,19×10-14 Sm, obţinută prin calcul), sunt foarte ridicate, recomandând ambele materiale pentru aplicaţiile în construcţia componentelor electronice. De remarcat că valorile obţinute pentru rezistivitatea electrică de volum sunt comparabile cu, sau chiar mai mari (pentru materialulA2.2) decât, valorile afirmate de producători consacraţi din domeniu. Variaţia rezistenţei electrice cu frecvenţa pentru epruvetele sinterizate la 1650 oC din compoziţia A2.1 şi respectiv A2.2. Se observă că materialul A2.2 are valoare relativ constantă a rezistenţei electrice cu frecvenţa, în timp ce materialul A2.1 are o variaţie uşor descrescătoare cu creşterea frecvenţei. Variaţiile pierderilor dielectrice (tg δ) ale celor două compoziţii arată că materialul A2.2 are o variaţie crescătoare asimtotic, de la valori negative către 0, cu creşterea frecvenţei, în timp ce materialul A2.1 prezintă o variaţie descrescătoare asimtotic cu creşterea frecvenţei, pentru probele sinterizate la 1650 oC în inducţie. Variaţia impedanţei electrice în funcţie de frecvenţă are o evoluţie similară cu cea a rezistenţei electrice. Se observă că materialul A2.2 are valoare relativ constantă a re-zistenţei electrice cu frecvenţa, în timp ce materialul A2.1 are o variaţie uşor descrescătoare cu creşterea frecvenţei. Variaţia permitivităţii (componenta reală) cu frecvenţa câmpului electric ne arată, pentru materialele A1 şi A2, o creştere a valorii sale odată cu scăderea frecvenţei de la 10 MHz la 50 Hz. Utilizarea optimă a acestor tipuri de materiale pare a fi în gama de frecvenţe înalte, de ordinul MHz, acolo unde valorile componentei reale a permitivităţii sunt relativ scăzute. Diagramele Nyquist de spectru de impedanţă conduc la concluzia că în ambele cazuri sistemele celor două material A1 şi A2 sunt stabile

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

Ate

nua

re (

dB)

F re c v e n ta (G H z )

T e s a tu ra c u f ir d e C u 0 .0 6 m m T e s a tu ra c u m ic ro f ir a l ia j C o T e s a tu ra c u f ir d e C u 0 .1 2 m m S a n d w ic h m ic ro f ir a l ia j C o / f i r d e C u 0 .0 6 m m T e s a tu ra c u f ir d e C u 0 .0 6 m m + m ic ro f ir a lia j C o

Fig.27 Variaţia conductivităţii termice în funcţie de temperatură

Conductivitatea termică a materialului ceramic pe bază de AlN A2.1 este foarte bună (94,4 W/(m*K)), de 5 ori mai mare decât cea a Al2O3 (20 W/(m*K)), în timp ce A2.2 are o conductivitate termică mai mică cu un ordin de mărime. Cu creşterea temperaturii conductivitatea termică a materialului A2.1 variază descrescător, în timp ce conductivitatea termică a materialului A2.2 variază crescător (Fig.27).

Obiectiv 2: Surse noi de energie, conversie si recuperare PN 35-

58

02-01 O1. În cadrul subtemei “Proiectare/ Realizare MF Sistem de translaţie autonomă cu consum redus de energie, bazat pe tracţiune electrică ce utilizează acumulatori Lantan Nichel 5” au fost realizate un proiect de execuţie şi un model funcţional. O2. A fost realizată punerea în aplicare a standardului energetic ISO 50001/2011 prin identificarea posibilităţilor de acţiune pentru creşterea eficienţei energetice. În acest sens mai întâi sa stabilit politica privind energia în ansamblul ei ca direcţie de acţiune în cadrul INCDIE ICPE-CA. Principalele obiective ale politicii privind energia sunt următoarele: 1. Implementarea sistemului de management al energiei conf. cu prevederile standardului SR EN 50001; 2. Racordarea instalaţiei proprii la reteaua electrică ENEL; 3. Reducerea cu 5% a consumului de energie; 4. Creşterea eficienţei energetice în toate departamentele din cadrul institutului; 5. Introducerea tehnologiilor noi cu eficienţă energetică ridicată; 6. Promovarea surselor noi de energie; 7. Instruirea permanentă a personalului angajat în vederea cunoaşterii politicii în domeniul energiei şi implicării maxime în aplicarea ei; 8. Comunicarea politicii privind energia publicului larg. Ulterior s-au stabilit direcţiile de acţiune care apar din activităţile desfăşurate în INCDIE ICPE-CA, se vor lua măsurile optime şi în final, se vor elabora procedurile atât pentru identificarea şi analiza aspectele energetice cât şi pentru controlul consumului de resurse. O3. În urma derulării activităţilo a rezultat un document ce constă într-un studiu ce revede standardele curente în vigoare privitoare la maşinile electrice asincrone, analizează metodele de minimizare a pierderilor, oferă o metodă de analiză a pierderilor în material şi prezintă câteva soluţii tehnice de motoare cu eficienţă ridicată existente pe plan mondial. O4. Au fost realizati fototraductori planari CdS prin depuneri de starturi fotoconductive (aprox. 110 nm grosime) utilizand metoda depunerii din faza de vapori – pulverizare catodica - pe substraturi din sticla. In acest scop au fost elaborate si caracterizate ţinte pentru depunerea prin pulverizare

catodica a straturilor de CdS. Straturile subtiri de CdS au fost caracterizate prin difractie de raze X, analiza de

interferometrie si analiza de microscopie electronica SEM din care au rezultat ca:. Din analiza de difractie de raze X, straturile subtiri CdS, prezinta plane de reflexie

pe directia (0 0 2) corespunzator unei faze hexagonale pura. Din analiza comparativa cu figurile de difracteie ale pulberii de CdS si a tintei de

CdS, s-a observa ca in cazul straturilor subtiri picul (002) a crescut in intensitate, ceea ce inseamna ca a crescut gradul de cristalinitate. Filmele prezentatnd o faza hexagonala pura de CdS.

Din masuratorile de grosime de strat cu ajutorul profilometrului Veeco s-au evaluat ratele de depunere si rugozitatea starturilor de CdS. Rata de depunere 60-100 nm la 2h = 0.8nm/min la o putere de 75W Rata de depunere 100-110 nm la 2h = 1nm/min la o putere de 100W Rugozitate straturilor CdS depus 2h RF magnetron sputtering, este cuprinsa intre 1,25 – 2 nm. Imaginile SEM achizitionate pornind de la mariri 10000x pana la 200000x au aratat o morfologie si topografie suprafata deosebit de uniforma Au fost testati si selectati traductori cu sensibilitate maxima in domeniul spectral-380-

870 nm Avand in vederere cele de mai sus se constata ca utilizarea straturilor subtiri din CdS

prezinte certe avantaje in comparative cu alte materiale semiconductore: ectrozi. O6. Proiectul Fotorezistentele se pot realiza prin tehnologii specific straturilor

subtiri (magnetron-sputtering, PVD, CVD), care implica un consum mic de material. Pot fi realizati pe suporturi transparente in domeniul de lungime de unda in care

prezinta sensibilitate (tehnologie “pe spate”, astfel incat stratul active sa fie protejat;

59

Prezinta o sensibilitate corespunzatoare, in domeniul 380-870nm (spectrul vizibil); Permite obtinerea de produse (fototraductoare) cu un mare grad reproductibilitate.

O5. Obiectivele propuse în cadrul proiectului au fost atinse în totalitate. Astfel, s-a realizat un model functional (MF) de acumulator Ni-MH de tip LaNi5 in tehnologie planara, folosind 1 pereche de electrozi de tip 5-ME-EP si 3-ME-EN, cu suprafata activa de 480 cm2. Carcasa a fost construita din PMMA sub forma unui paralelipiped, cu una dintre fetele mici amovibila (capac), avand cotele externe de 30x100x140 mm. Anodul a fost separat de catod prin intermediu unei membrane din PP prevazuta cu orificii nanometrice (produs CellGard). Ca electrolit s-a folosit o solutie de KOH cu concentratie de 6M in care s-a imersat ansamblul de eleste fezabil d.p.d.v. tehnic (procurarea materialelor, capabilitatea de proiectare, capabilitatea de execuţie şi testare, experienţa în domeniul înaltei tensiuni & impulsuri de mare putere); Este un procedeu tehnologic relativ nou, aflat în plină expansiune (s-au identificat 2 firme producătoare de astfel de echipamente) şi nu sunt implicate materiale de ultimă generaţie sau tehnologii restrictive; Tehnologia de fragmentare/separare a rocilor/mineralelor/betonului propusă de actualul proiect are multiple domenii de aplicare începând cu obţinerea diamantelor din conglomerate minerale şi până la reciclarea betonului rezultat din demolări; Avantajele majore sunt preţul de cost redus, consumul de energie redus şi caracteristicile strict ecologice ale metodei; Dezavantajele majore constau în preţul de cost relativ ridicat al investiţiei pentru proiectarea/fabricarea unei instalaţii care să asigure o productivitate relativ ridicată (sute/mii tone/an) şi faptul că piaţa românească nu solicită în mod elocvent această tehnologie. O7. Obiectivele propuse în cadrul proiectului au constat in proiectarea instalatiei de stocare termochimica a energiei, stabilirea schemei de functionare a instalatiei, si executia instalatiei de laborator pentru stocarea termochimica a energiei, in vederea testarii. O8. Obiectivele propuse în cadrul proiectului au fost atinse în totalitate. Astfel, s-a conceput un sistem de hidroconversie a energiei cu turbine contrarotitoare şi generator unic în scopul măririi energiei extrase din energia curentului de apă. De asemenea, s-a realizat un model experimental de generator cu puterea de 550 W, cu ambele armături mobile, contrarotitoare. Generatorul are construcţie etanşă, protecţie constructivă IP 65, compatibilă funcţionării în imersie şi este pretabil utilizării pentru sistemul de hidroconversie cu două turbine în contrasens. Modelul experimental de generator submersibil cu armături contrarotitoare s-a realizat în baza unei soluţii tehnice originale pentru care s-a solicitat protecţie industrială – Dosar OSIM nr. A/00865/23.11.2012 (Hidroagregat de conversie a energiei hidraulice extrase din cursurile de apă curgătoare). În urma cercetărilor efectuate în cadrul acestei faze a proiectului au rezultat: un articol într-o revistă indexată în baze de date internaţionale, o lucrare ştiinţifică prezentată în cadrul unei manifestări ştiinţifice de prestigiu şi o cerere de brevet de invenţie. O9. În baza conceptului elaborat anterior a fost realizat un model experimental de sistem autonom de alimentare securizată cu energie electrică prin reţea integrată de surse regenerabile de energie (1,5 kW), cu posibilitatea injectării în reţea a energiei electrice generate în exces, conform modelului conceptual dezvoltat în faza anterioară. Modelul experimental realizat cuprinde: – un generator fotovoltaic cu puterea maximă de 1,8 kW realizat din panouri fotovoltaice

Sharp NU180 şi un invertor Sunny Boy 1700 – subsistemul de conversie energetică eolian-electric este realizat cu un rotor eolian cu

diametru 3,2 m, un generator electric de 1,5 kW şi un convertizor (combinaţie punte redresoare şi invertor Hydro Boy HB1124).

– subsistemul de încărcare a bateriei de acumulatori este realizat cu un convertor bidirecţional Sunny Island 3324 şi 2 acumulatori PNB 121500 cu capacitatea de 150Ah la 12 V.

Din experimentările preliminare rezultă că autonomia sistemului, definită ca perioada în care poate asigura consumatorului energia electrică necesară fără aportul surselor sau a reţelei electrice şi luând în consideraţie curba de sarcină dată, ce totalizează 1657 Wh pe zi, este de

60

52 de ore. O10. Obiectivele propuse în cadrul proiectului au fost atinse în totalitate. Astfel, s-a obţinut un sistem de trei ecuaţii cu trei necunoscute, sistem care poate fi soluţionat prin integrare numerică. Din simularea numerică cu programul SolidWorks, au fost obţinute reprezentări grafice ale câmpurilor de viteză şi de presiune, valorile acestora precum distribuţia vectorilor viteză şi vorticitate. În urma cercetărilor experimentale realizate s-a constatat că presiunea ridicată are o influenţă negativă asupra procesului de fermentare, atât asupra creşterii şi activităţii metabolice a microorganismelor metanogene cât şi asupra calităţii biogazului produs în proces.

Cercetările efectuate în cadrul acestei faze au diseminate printr-un articol transmis spre publicare într-o revistă cotată ISI, o comunicare ştiinţifică prezentată în cadrul unui simpozion şi 3 comunicări prezentate la seminarii şi conferinţe.

PN 35-02-03

Obiectivele şi activităţiile temei de cercetare au fost realizate integral, conform planului de lucru al proiectului. În cadrul etapelor din acest an s-au realizat următorele activităţi: - proiectarea unui aparat pentru măsurarea rezistivităţii betonului - model experimental – funcţional de aparat pentru măsurarea rezistivităţii - depunerea unei cererei de brevet cu titlul: „Metoda si aparat pentru măsurarea rezistivităţii electrice a structurilor de rezistenţă din beton armat”, I. Lingvay; C. Lingvay; L. Pîslaru-Dănescu; G. Velciu, nr. A / 00349 din 15.05.2012 - publicarea a doua articole in reviste de specialitate:- G. Velciu, C. Şeitan, Fl.Grigore, V. Marinescu, „Sinteza şi caracterizarea microsferelor aluminoase” in Revista Romana de materiale, nr.1/2012, factor de impact 0,242; -Georgeta Velciu, Anna Kammer, Gabriela Sbarcea, Virgil Marinescu, Carmen Lingvay,” Pulbere ceramică pentru acoperiri electro şi termoizolante, cu rezistenţă anticorosivă ridicată”, Electrotehnica, Electronica, Automatica, 60 (2012), nr. X. - realizarea prototip pentru măsurarea rezistivităţii în situ a betonului component al structurilor de rezistenţă din beton armat - experimentare prototip pentru măsurarea rezistivităţii în situ a betonului component al structurilor de rezistenţă din beton armat

Obiectiv 3: Dispozitive, produse si materiale pentru sanatate si mediu PN 35-03-02

CDT (capacitive deionization technology) a fost identificata si testata ca o potentiala metoda alternativa de desalinizare masiva in laboratoarele Lawrence Livermore (Berkeley SUA). Tehnologia a atras interesul comunitatii stiintifice inca de la mijlocul anilor ’60. Tehnologia se bazeaza pe ideea de altfel demonstrata ca electrozi cu suprafata specifica mare incarcati electric pot adsorbi cantitativ diferite componente ionice din apa. Tot fundamentul teoretic si tehnologic inregistrat pina in momentul actual reflecta tendinta evidenta catre industrializare si de comercializare a acestei tehnologii. Conceptul de deionizare capacitiva a fost introdus pentru prima data de Caudle et al. (D.D. Caudle,J.H.Tucker, J.L.Cooper, B.B.Arnold and A. Papastamaki, Electrochemical demineralization of water with carbon electrodes, research Report, Oklahoma University research Institute, 1966) care a folosit pentru desalinizare electrozi realizati din carbon activ (pulbere). Oricum, de atunci si pina in prezent, in ciuda activitatii considerabile de cercetare relativ la sistemele CDI (activitate intensa la nivel international) nu s-a depasit stadiul de statie pilot, instalatie de laborator sau unitati demonstrative pentru a se ajunge la nivelul comercializarii. Se pare ca punctul sensibil al problemei il constituie materialul de electrod. In contextul alinierii la programele comunitare pe aspecte de calitatea apei si metode noi de obtinere apa potabila, acest proiect a cautat sa-si aduca aportul prin propunerea unor sisteme/tehnologii inovatoare de purificare a apei avand drept obiectiv principal realizarea unui modul de desalinizare/purificare a apei ce functioneaza pe principiul deionizarii capacitive si utilizand electrozi porosi de tip xerogel carbonic (la nivel international sistemele CDI(capacitive deionization technology )cu utilizare de electrozi de tip aerogel carbonic sunt inca in etapa de dezvoltare- nu exista astfel de tehnologii comercializate; singura companie din lume care a cumparat licenta de fabricare a electrozilor de aerogel carbonic de la laboratoarele Lawrence Livermore, USA este Capacitive Deionization

61

Technology Systems Inc.) Trebuie mentionat ca majoritatea unitatilor demonstrative existente fac uz de aerogeluri carbonice ca material de electrod (aerogelurile carbonice prezinta un sistem poros ordonat datorat in special tehnologiei de obtinere, fata de xerogelurile carbonice care au o porozitate neomogena ca dimensiuni si forma a porilor; mentiune: modulul CDI realizat in cadrul acestui proiect are electrozii pe baza de xerogeluri carbonice) Rezultate: 1. in anul 2012 a fost realizat un modul demonstrator CDI destinat desalinizarii apei de mare Performantele urmarite: capabilitate de desalinizare a unui debit de 10 litri/h apa de mare la un raport de indepartare a sarurilor de max. 90%. Principalele rezultate ale sunt:

1. Obtinerea unui nou material compozit de tip xerogel carbonic –impaslitura carbonica conform tehnologiei descrise la pct. 1.2 (etapa1/2012);

2. Obtinerea de electrozi CDI cu urmatoarele caracteristici: densitate aparenta:0.23 g/cm3; SBET : 315 m2/g Capacitate electrochimica (din mas. de voltametrie ciclica): 325µF/cm2 Rezistivitate electrica: 2.98 Ωm

Pentru realizarea demonstratorului destinat desalinizarii apei de mare au fost realizati: - 44 electrozi carbonici pe baza de xerogel realizati cf. metodei descries la pct.1.2.1 cu dimensiunile : (200x200x2.5)mm - 23 de colectori din material electrografitic dens prelucrati la acelasi dimensiuni ca electrozii de lucru. - 43 de separatoare

Consum energetic: W = 1V x 0,480A x 1h = 0,480 Wh; Densitate de curent : J = dI/dS [A/m²] , I = 480mA , S = 0,04m²/electrod, J = 0,480A/ 1,76m2, J = 0,27 [A/m2]. Echipamentul poate functiona si cu surse autonome de energie: panou de celule solare. 2. Demonstratorul realizat a fost caracterizat si testat in etapa 2/2012 in vederea identificarii conditiilor optime de functionare. In urma testarilor s-a constatat: - optimul in functionare se atinge pentru un debit de 5litri/ora indiferent de efluentul analizat (apa de mare, sol NaCl, sol.KCl); η atinge valori de 99% scazand pina la 96% in prima ora de functionare; precizare: modulul functioneaza cu valori . η similare chiar si pentru 10 litri/ora (240litri/zi echivalentul unei unitati de desalinizare cu membrane schimbatoare de ioni ce sunt in prezent utilizate pe submarine si proiectate pentru o capacitate de 100l/zi); in acest caz . η variaza in limitele 98.12-97.36%, insa saturarea ajunge la valori de aprox 40% dupa 2 ore de functionare; - η > 90% pentru tensiuni de 0.8- 1.2V; totusi s-a pus in evidenta posibilitatea de fnctionare a acestui modul chiar si la tensiuni de 0.6V ( η varind de la 98%pina la 93% in prima ora de functionare) - analizand functionarea modulului in functie de concentratia efluentului de desalinizat se poate spune ca modulul CX1 functioneaza optim pentru un regim de apa de mare; prin urmare acest modul poate fi proiectat pentru efluenti concentrati.; pentru conductivitati mai mici de aprox. 14 mS- modulul prezinta o scadere a val η de pina la aprox. 77% .cu functionare optima la tensiunea de 1V. - in ceea ce priveste tensiunea de alimentare: nu se poate spune ca exista o valoare anume pentru care modulul genereaza randamente optime; acesta este dependent de regimul de curgere (debit) si concentratia efluentului de desalinizat, astfel ca: modulul demonstrator CX1 genereaza val . η maxime pentru tens.de alimentare de: - 1V la conc. mici 14 mS pina la 25mS - 0.8V la conc. mari 35mS Performante dimensionale: Fata de modulul CDI experimental nr. 2 (etapa 2/2011) acest demonstrator prezinta urmatoarele caracteristici dimensionale:

62

1. suprafata geometrica a electrozilor a fost marita de aprox. 7 ori (ceea ce a presupus modificare tehnologiei de realizare a materialului de electrod)

2. pentru modulul experimental varianta 2- au fost realizati 22 de electrozi (50x120x2.3)mm fata de modulul demonstrator pentru care au fost realizati 44 de electrozi (200x200x2.5)mm (ceea ce a implicat modificarea tehnologiei de elaborare a materialului de electrod)

Testarile au fost efectuate atat cu apa de mare sintetica de diferite concentratii cat si cu solutii de NaCl, KCl corespunzatoare unor solutii cu conductivitati de 14, 20, 25, 35 mS. Viteza de curgere a efluentului (testata) : 5, 8,10 litri/ora. Tensiuni de alimentare testate: 0.6V, 0.8V, 1V, 1.2,V - in vederea realizarii viitoare a unui sistem CDI cu functionare continua, au fost efectuate o serie de teste destinate optimizarii regimului de regenerare al sistemului de desalinizare. Astfel, ideea de regenerare optimizata a sistemului CDI realizat a constat in schimbarea polarizarii electrozilor la tensiuni mai mari decat cele aplicate in regimul de functionare(desalinizare). S-a constatat ca o tensiune de 1.8V aplicata la inversarea polarizarii electrozilor reduce timpul de regenerare la o ora (se obtine echivalenta 1 ora functionare 1 ora regenerare) Calculul energiei utilizate ( pentru tensiunea de alimentare de 1.2 V) pentru desalinizare/regenerare s-a facut prin integrarea numerica a datelor experimentale prin metoda trapezelor.

W: variaza intre 0.086 si 0.244 Wh/litru dependent de concentratia efluentului de desalinizat si tensiunea de alimentare ( 1.2V)

De asemenea, consum energetic total a fost calculat pentru 1 ora de functionare a sistemului CDI si in cazul: debit de 8l/h, tensiune de 1V:

La o tensiunea de lucru 1Vcc, curentul absorbit este de 480mA. W = P x t = U x I x t [Wh] W = 1V x 0,480A x 1h = 0,480 Wh

Densitatea de curent J = dI/dS [A/m²] , I = 480mA , S = 0,04m²/electrod; Modulul de desalinizare are in compunere un numar de 44 electrozi: 44x0,04=1,76 m2; J = 0,480A/ 1,76m2; J = 0,27 [A/m2]

Analizand datele de mai sus putem spune ca parametrii functionali ai modulului experimental CX1 sunt comparabili cu prototipurile existente la ora actuala pe plan international( T. J. Welgemoeda , C. F. Schutte, Capacitive Deionization TechnologyTM: An alternative desalination solution Desalination 183 (2005) 327–340)

PN 35-03-03

Au fost îndeplinite obiectivele programului, după cum urmează: au fost identificate tehnologiile specifice de realizare a electrozilor grila tip pieptene au fost identificate si selectate două tehnologii pentru realizarea grilelor conductoare pentru senzorii de umiditate de tip rezistiv. a fost caracterizat materialul activ al senzorilor, a fost caracterizat substratul suport al senzorilor, au fost realizate mai multe modele experimentale de senzori de umiditate, au fost determinate caracteristicile umiditate relativă – rezistentă ale senzorilor realiztati, a fost realizat un circuit electronic pentru generarea unei tensiuni electrice dependentă de rezistenta elementului sensibil, au fost comunicate două lucrări la două conferinte internationale, a fost depusă la osim o cerere de brevet de inventie national.

63

4. Prezentarea rezultatelor

4.1. Rezultate concretizate în studii, proiecte prototipuri (produse), tehnologii, alte rezultate: Denumirea proiectului Tipul rezultatului Efecte scontate

PN 09350101 -Traductor piezoelectric -Traductor piezoelectric -Teoria proceselor electromecanice in structuri elastomerice -Actuator elastomeric -Senzor de forță și de impact -Microgenerator tip Harvesting

-Proiect de execuție -Model experimental -Studiu -Model experimental -Model experimental -Model experimental

Relizarea unor actuatori pentru aplicatii medicale bazati pe efect electrostrictiv (materialul elastomeric ) fiind mult mai ieftin decit cel piezoelectric. Proiectul a reprezentat o prima abordare aplicativa in Romania, cu potential de dezvoltare a unor produse .

PN 09350102 Realizarea de electromagneti superferici dipolari, bobine supraconductoare, magneti, electromagneti si surse pentru acceleratoare de particule FAIR

Studii: 2 Proiecte de executie: 4 Proceduri:1 Raport experimentare: 5 Modele experimentale: 4 (- sistem de măsură și testare a electromagneților cu sondă Hall. - sistem de bobine supraconductoare HTS. - sistem de protectie activa a bobinelor supraconductoare. - generator de curent/tensiune cu parametri variabili pentru acceleratoare de particule.)

Realizare 120 de electromagneti si 83 de surse de alimentare pentru proiectul international FAIR –HESR (Facility for antiproton and Ion Research –High Energy Storage Ring).

PN 09350103

Materiale compozite cu proprietati mecanice performante Tema „Model experimental de fibră grafitică cu aplicaţii în ingineria electrică cu rezistivitate electrică de maxim 10 *mm2/m şi rezistenţa la rupere de minim 200 MPa”

- 5 modele experimentale de fibră PAN oxidată -2 modele experimentale fibră PAN precarbonizată -4 modele experimentale de fibre PAN oxidate (FPO); - 2 modele experimentale de fibră precarbonizată (FPPC) - 3 modele experimentale de fibră carbonică electroconductoare (FC-1500, FC-1800, FG-2000)

Rezistenţa mecanica la tracţiune după etapa de precarbonizare până la o valoare de 4,77....12,18 MPa Rezistenţa electrică de 2,16·108-5·108 Ω

“Model experimental de element piezoceramic cu anizotropie ridicată”

- 6 modele experimentale de element piezoceramic cu anizotropie ridicată din Pb1-

3x/2Mex(Ti 0.98Mn0.02)O3 cu x=0,06 resp 0,08 unde Me = Sm, Bi, Y

> 6,9 g/cm3 , Pa < 5%, tg < 2 x 10-2, TC 3000C, r = 100 – 400), KT/Kp 10, v > 2,5x109 Ωm

Model experimental de materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni mecanice/fizice/chimice

1 tehnologie optima de obtinere jonctiuni carbon-otel cu aplicatii la temperaturi de lucru scazute (<2200C)

Model experimental de materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni mecanice/fizice/chimice

1 tehnologie optima de obtinere jonctiuni carbon-otel cu aplicatii la temperaturi de lucru medii (<4000C)

64

Model experimental de materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni mecanice/fizice/chimice

3 modele experimentale de joncţiuni planare de materaiale carbonice pe support din otel, prin metoda de îmbinare prin lipire la rece cu material adeziv din răşini epoxidice

Rezistenţa la încovoiere/rupere cuprinsa in intervalul 19,50...41,10 MPa

Model experimental de materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni mecanice/fizice/chimice

3 modele experimentale de joncţiuni planare de materaiale carbonice pe support din otel, prin metoda de îmbinare prin lipire la cald cu un material metalic de tip Sn-Cu

Rezistenţa la încovoiere/rupere cuprinsa in intervalul 27,95...100,07 MPa, duritatea HV 0.3/15 a materialului de imbinare de 15,783 kgf/mm2

Model experimental de materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni mecanice/fizice/chimice

4 modele experimentale de joncţiuni planare de materaiale carbonice pe support din otel, prin metoda de îmbinare prin sinterizare în plasmă

Rezistenţa la încovoiere/rupere cuprinsa in intervalul 81,31...196,58 MPa, duritatea HV 0.3/15 a materialului de imbinare de 16,57...62,41 kgf/mm2

Model experimental de tesătură compozită absorbantă de radiatii electromagnetice în bandă de frecventă 2-16GHz si atenuare de min. 30dB

5 modele de structuri de ecranare, sub forma de tesatura textila compozita, folosind microfirele pe baza de pe baza de Cu si aliaj Co77,1FerestB7,3Cr3,6Mn1Si10.

Atenuare de 6,45 dB pentru tesatura cu microfir din aliaj Co de 0.02 mm si de 8,39 dB pentru tesatura microfir de Cu de 0.06 + microfir aliaj Co de 0.02 mm Rezistivitate electrica pentru microfir de Cu cu invelis sticla - 4.46 ·10-8 Ω·m

Modele experimentale a materialelor compozite prin reducerea continutului de pamanturi rare din magneti permanenti prin nanostructurare

3 modele experimentale de materiale magnetice nanocompozite pe baza de aliaje NdFeB (Nd11Fe83B6, Nd10,5Fe84B5,5 si Nd10Fe85B5) (sub forma de benzi precursoare, prelucrabile prin pulverizare prin explozie, in vedere obtinerii de pulberi nanocristaline)

Reducerea continutului de pământuri rare din magnetii permanenti prin nanostructurare

Modele experimentale de materiale ceramice compozite pe baza de AlN ce se pretează la miniaturizare

2 modele experimentale de materiale ceramice pe baza de AlN cu adaosuri de Y2O3 si CaF2

Conductivitatea termică de 94,4 W/(m*K). Reducerea consumului de materiale ceramice prin miniaturizare

PN 09350201

Sistem de translaţie autonomă cu consum redus de energie, bazat pe tracţiune electrică ce utilizează acumulatori Lantan Nichel 5.

Model funcţional Utilizarea energiei electrice în propulsia vehiculelor uşoare şi

de agrement

Studiu privind Sistem de management al energiei pentru unitatile economice, bazat pe standardul SR EN 50001/2009

Studiu Creşterea eficientei echipamentelor si proceselor tehnologice pentru conversia energetica din resurse regenerabile

Studiu privind analiza soluţii constructive noi şi de implementare a unor materiale avansate, în cazul maşinilor electrice, în vederea atingerii condiţiilor prevăzute de IE4

Studiu

Îmbunătăţirea proiectelor de maşini electrice prin cunoaşterea tehnologiilor, cerinţelor şi tendinţelor actuale.

Fototraductor planar pe baza de filme subţiri din Cadmiu – Sulf pentru utilizări în domeniul

Model experimental Optimizarea energetică a sistemelor fotovoltaice

65

spectral 380 – 870nm, destinat optimizării energetice a sistemelor fotovoltaice. Concepţie, dimensionare şi studiu de fezabilitate pentru echipament cu eficienţă energetică ridicată destinat fragmentării electrodinamice a rocilor

Conceptie echipament

Dezvoltarea unor echipamente capabile sa satisfaca cerintele unei dezvoltari durabile in domeniul extractie/prelucrarii minereurilor si rocilor

Concepţie şi realizare modele experimentale de sisteme de stocare de energie electrică pe bază de acumulatori cu LaNi5 (10Ah)

Model experimental

Realizarea unor acumulatoare fiabile cu densitate sporita de energie destinate aplicatiilor mobile

Model experimental de Instalatie de stocare termochimica a

energiei. Instalatie experimentala

Testarea instalatiei pentru identificarea randamentului eneregetic in diferite sisteme

de stocare Soluţie de hidroconversie a energiei cu turbine contrarotitoare şi generator unic

Model experimental Creşterea eficienţei conversiei energiei cinetice a apei cu turbine contrarotitoare şi scăderea dimensiunii generatorului electric submersibil

Sistem autonom de alimentare securizată cu energie electrică prin reţea integrată de surse regenerabile cu puterea de 1,5 kW

Model experimental Creşterea siguranţei în alimentare cu energie electrică pentru sisteme bazate pe SRE.

Modelarea proceselor hidrodinamice şi optimizarea proceselor biologice în reactoare sferice de producere a biogazului.

Model teoretic şi raport experimental

Simularea teoretica a proceselor hidrodinamice si evaluarea experimentala a proceselor biologice in reactoare sferice de mare volum

PN 09350203 Acoperiri termoizolante cu „microsfere” ceramice- TMC

1. Proiectarea unui aparat pentru măsurarea rezistivităţii betonului. 2. Model experimental – funcţional, realizarea aparat. 3. Prototip “Aparat pentru masurarea rezistivitatii structurilor din beton armat”. 4. Raport de experimentare.

1. Proiect aparat pentru măsurarea rezistivităţii betonului. 2. Realizare model experimental–funcţional. 3. Realizare prototip “Aparat pentru masurarea rezistivitatii structurilor din beton armat”. 4. Realizare raport de experimentare care sa certifice incadrarea aparatului in parametrii impusi de tema de proiectare.

PN 09350302 Modul capacitiv pentru desalinizarea capacitiva a apei

1. Mapa de desene Varianta constructiva 3 2. Demonstrator CDI -

-Debit efluent de desalinizat 5-10litri /ora cu un η : 98-99% in functie de concentratia efluentului de desalinizat ; -regim operare-regenerare: 1:1 -nu necesita pompe de presiune -nu necesita membrane -regenerare fara acizi si baze

66

PN 09350303 Traductor de umiditate pentru monitorizarea microclimatelor cu validare prin spectroscopia în domeniul THz.

-Prototip senzor, -Prototip traductor, -Cerere de brevet de invenție

Fabricarea unor produse ce conțin senzori și traductoare de umiditate mai ieftine,

Transfer tehnologic privind realizarea traductorului de umiditate

4.2. Valorificarea în producţie a rezultatelor obţinute:

Denumirea proiectului Tipul rezultatului Utilizatori Efecte socio-economice la

utilizator PN 09350101 3 tipuri de modele

modele experimen-tale de actuatori neconventionali.

Aplicatii in clinica de recuperare medicala a Universitatii de Medicina si Farmacie Carol Davilla.

PN 09350102 Realizarea de electromagneti superferici dipolari, bobine supraconductoare , magneti, electromagneti si surse pentru acceleratoare de particule FAIR.

Furnizarea de 120 de electromagneti si 83 de surse de alimentare

FAIR GmbH Cresterea vizibilitati institutului la nivel international prin realizarea unor electromagneti si magneti care se vor folosi in inelul de stocare de inalta energie in cadrul proiectului international FAIR, respectiv obtinerea unei finantari de 3917000 euro pentru realizarea electromagnetilor si a surselor de alimentare.

PN 09350103 Materiale compozite cu proprietati mecanice performante

Model experimental de fibră grafitică cu aplicaţii în ingineria electrică cu rezistivitate electrică de maxim 10 *mm2/m şi rezistenţa la rupere de minim 200 MPa”

S.C Compozite SRL, Brasov

Costuri reduse si performante mecanice si electrice ridicate

Materiale compozite cu proprietati mecanice performante

Model experimental de țesătură compozită absorbantă de radiații electromagnetice în bandă de frecvență 2-16GHz și atenuare de min. 30dB

S.C Adina SRL, Galati

Costuri reduse si performante mecanice si electrice ridicate

Materiale compozite cu proprietati mecanice performante

Model experimental de element ceramic cu anizotropie piezoelectrică ridicată cu KT/Kp 10, v > 2,5x109 Ωm

S.C Romquart z SRL Costuri reduse si performante mecanice si electrice ridicate

Materiale compozite cu Model experimental INCD Turbomotoare Costuri reduse si performante

67

proprietati mecanice performante

de materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni mecanice /fizice/ chimice

COMOTI, SC DACIA AUTOMOBILE SA din Pitesti, SC MGM STAR din Bucuresti, SC SUDOTIM SA din Timisoara

mecanice si electrice ridicate Evitarea/reducerea importului prin utilizarea de produse noi realizate prin tehnologii eficiente si ecologice Cresterea productivitatii

PN 09350201 Sistem de translaţie autonomă cu consum redus de energie, bazat pe tracţiune electrică ce utilizează acumulatori Lantan Nichel 5.

Model funcţional Producători de

vehicule uşoare şi de agrement

Produsul se adreseaza beneficiarilor unui segment de nişă a pieţei, şi contribuie la

reducerea poluării si traficului în marile oraşe

Sistem de management al energiei pentru unitatile

economice, bazat pe standardul SR EN 50001/2009

studiu

Producători de energie (si/sau

regenerabila) si mari consumatori

Creşterea eficientei echipamentelor si proceselor tehnologice pentru conversia

energetica din resurse regenerabile

PN 09350203 Acoperiri termoizolante cu „microsfere” ceramice tmc

Pina in prezent, nu s-au valorificat in productie rezultatele proiectului nucleu.

PN 09350302 Desalinizarea apei de mare. Sistem hibrid de tip deionizare capacitiva si purificare electrochimica a apei cuplat cu sistem de desalinizare prin efect de tip Hall

PN 09350303 Dispozitiv pentru detectia si retinerea CO2

Transmiterea unui prototip de senzor de umiditate către o societate comerciala petru integrarea experimentala intr-un produs tip incubator

SC IPEE AMIRAL TRADING IMPEX-SA

Firma nu a raportat încă rezultate privind testarea senzorului de umiditate

4.3. Participarea la colaborări internaţionale:

Valoarea proiectului(lei) Nr. crt.

Denumirea programului internaţional

Ţară şi/sau CE unităţi colaboratoare

Denumire proiect Valoare totală proiect

Valoare ţară

09350101 FAIR-Darmstadt

Germania, Austria, China, Spania, Franta, Filanda, Grecia, India,Italia, Polonia, Romania, Rusia, Suedia,Slovenia, Slovacia

Facility for Antiproton and Ion Research

-

09350101 JINR – DUBNA

RUSIA

Development of a Cryostat with a Superconducting Magnet cooled by a closed cycle cryocooler for investigation of magnetic

68

propertiies of matter using neutron scattering.

09350103 COST MP1206

Austria, Belgia, Bulgaria,Croatia, Republica Cehă, Danemarca, Estonia, Finlanda, Franţa, Germania, Ungaria, Ireland, Israel, Italia, Olanda,Norvegia, Polonia,Portugalia, Romania,Serbia, Slovacia, Spain, Sedia, Elveţia, Turcia, Anglia

„Electrospun Nano-Fibres for Bio Inspired Composite Materials and Innovative Industrial Applications”

Cca 91 MEur -

Bilaterala IUCN Dubna

IUCN Dubna – INCDIE ICPE-CA Bucureşti

„Prepararea şi caracterizarea de nanotuburi de carbon pentru micro(nano)fire obţinute prin electrospinning din compozite CNT/polimer şi microfire sticlă/metal obţinute din aliaje granulare prin metoda Tazlor Ulitovski, destinate aplicaţiilor în senzoristică”

15000 USD 7500 USD

Colaborare stiintifica bilaterala Romania-

China

China „New composite materials for electromagnetic shielding”

15 000 7500

4.4. Articole (numai cele publicate în reviste cu referenţi de specialitate):

Nr. crt.

Denumirea publicaţiei Titlul articolului

In tara:

09350101

revista Electrotehnica, Electronica, Automatica – Ed. Electra – 60 (2012)

-Piezoelectric trasnducer for fluid viscozity measurement - autori Jana Pintea, Alina Dumitru, Lucian Paslaru-Danescu, Ionel Chirita

Bulletin of Micro and Nanoelectrotechnologies, sept. 2012

The specific microsensor and procedures of the hand medical reabilitation – autori: M.Ignat, G.Hristea, Ad.Sarah, M.Moise

Polymers for Advanced Technologies

Phthalonitrile-containing aromatic polyimide thin films with nano-actuation properties, autori: E.Hamciuc, C.Hamciuc, M.Ignat, D.Ovezea,

Theoretical and Technological Aspects on the Inverse Structure in the Field of High Speed Electrical Machines

Journal of Energy and Power Engineering, vol.6,number 3, march 2012, pp.456-462 ISSN 1934-8975 (print) ISSN 1934—8983(online) Mircea Ignat,Teodora Paraschiv, C.Haragută

Phthalonitrile-containing aromatic polyimide thin films with nano-

Polymers Advanced Technologies , published online (received 17 april 2012, revised 26 july

69

actuation properties 2012,accepted 4 sept.2012 C.Hamciuc, E.Hamciuc, M.Ignat I.D.Carja,

Phthalonitrile-containing Poly(amide imides)s with Nanoactuation Properties

Polymer engineering and Science,wileyonlinelibrary.comp/journal/pat,pp.1-9/2012 E.Hamciuc,,C.Hamciuc, I.D.Carja,M.Ignat,Tachita Vlad Bubulac

09350102

The13th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM), 24-26 May 2012, Braşov, Romania, ISBN 978-1-4673-1653-8/12. Proceedings, IEEE Xplore

A Quadrupolar Superferric Magnet, autori: A. M. Morega, I. Dobrin, A.Nedelcu, M.Morega

ICATE 2012 – 11th International Conference on Applied and Theoretical Electricity, 25-27 October, 2012, Craiova, Romania, IEEE Xplore.

„Magnetic and Thermal Sizing of A Quadrupolar Superferric Magnet”, autori: I. Dobrin, A.M. Morega, A. Nedelcu, M. Morega

The 18th ICIT Conference „Progress in Cryogenics and Isotopes Separation”, Călimăneşti-Căciulata, Octombrie 2012, Proceedings, pp.23-31, ISBN 978-973-750-228-5.

„Thermal and magnetic design of a HTS high magnetic field generator using superconducting Helmholtz coils”, autori: I. Dobrin, A. Morega, A. Nedelcu, M. Morega, D. Daniel

Magnetic and thermal sizing of a quadrupolar superferric magnet

I. Dobrin, A.M. Morega, A. Nedelcu, M. Morega International Conference on Applied and Theoretical Electricity (ICATE), pp.1-7, 25-27 Oct. 2012, Craiova, Romania, Print ISBN: 978-1-4673-1809-9

A quadrupolar superferric magnet

A.M. Morega, I. Dobrin, A. Nedelcu, M. Morega 13th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM), 2012 pp. 157 – 163, ISSN : 1842-0133, Brasov, Romania, May 2012.

09350103 Journal of Optoelectronics and Advanced Materials

”Electroplating in magnetic field And characterization of NiCoMnP alloy films with permanent magnet”, (acceptat spre publicare), autori: P. Prioteasa, M.M.Codescu, E. Patroi, V. Marinescu

conferinţa RO-ICAC 1st International Conference on Analytical Chemistry, 18 – 21 septembrie 2012, Targoviste , ISSN 978-973-712-705-1

Analysis Of Physico-Chemical Changes Induced By Oxidation And Low Temperature Carbonization Of Pan Based Copolymer", autori: A. Băra, R. Setnescu, T. Setnescu, C. Banciu, V. Marinescu, G. Sbârcea

Revista Română de Materiale / Romanian Journal of Materials 2012, 42 (2), pp. 164-171, ISSN 1583- 3186

High mechanical properties of Si3N4 and SiC based ceramic composites, autori: Fl. Albu, Cr. Şeitan, Ch. Ţârdei, V. Tsakiris, G. Velciu

Teza de doctorat (in pregatire) Florina Radulescu, Studii si cercetari privind caracterizarea unor noi materiale compozite utilizare in ecranarea electromagnetica

09350201 Revista Energetica (BDI) Micro-hidrocentrale cu puteri 100 kW

09350203 Revista Romana de materiale, nr.1/2012, factor de impact 0,242

Sinteza şi caracterizarea microsferelor aluminoase, autori: G. Velciu, C. Şeitan, Fl.Grigore, V. Marinescu

70

Electrotehnica, Electronica, Automatica, 60 (2012), nr. X

Pulbere ceramică pentru acoperiri electro şi termoizolante, cu rezistenţă anticorosivă ridicată, autori: Georgeta Velciu, Anna Kammer, Gabriela Sbarcea, Virgil Marinescu, Carmen Lingvay

09350303

- în ţară: Revista Romana de materiale, nr.1/2012, factor de impact 0,242 -Electrotehnica, Electronica, Automatica, 60 (2012), nr. X

Sinteza şi caracterizarea microsferelor aluminoase, autori: G. Velciu, C. Şeitan, Fl.Grigore, V. Marinescu Pulbere ceramică pentru acoperiri electro şi termoizolante, cu rezistenţă anticorosivă ridicată, autori: Georgeta Velciu, Anna Kammer, Gabriela Sbarcea, Virgil Marinescu, Carmen Lingvay

4.5. Cărţi publicate:

Nr. ctr. Titlul cărţii Editura Autor principal In tara: - în străinătate:

4.6. Manifestări ştiinţifice:

Nr. crt.

Manifestări ştiinţifice

Număr de manifestări Număr de comunicări

a) congrese internaţionale: 5 5 b) simpozioane: 8 9 c) seminarii, conferinţe; 12 8 d) workshop: 2 1 09350101 G. Telipan, T. Malaeru, V. Marinescu, S. Mitrea, “ Synthesis and structural characterization

of nanocrystalline bismuth telluride by refluxing method”, Abstract trimis la conferinta internationala Third International Conference on Multifunctional Hybrid and Nanomaterials , HYMA 2013 March 2013, Sorento Italy, abstract aprobat 2. G. Telipan, T. Malaeru, D. Ovezea, V. Marinescu, L. Leonat, “Synthesis and characterization of Ca0.92La0.08 MnO3 and Ca3Co4O9 with application in thermoelectric microgenerator”, Materials Today Virtual Conference: Nanotechnology, 11-13 dec. 2012 3. “ Electrical properties of lead titanat sirconat ( PZT ) ceramics dopping with niobium”- A- 7-a Conferinţa Internaţională de Materiale Avansate ROCAM 2012, Brasov, 23-31 August 4-5 Simpozionul ACTUATOR, Iunie 2012 ,Bremen: Theoretical Considerations on the Actuator Structures with the Elastomeric Materials și The Matrix Microactuator Structure Based on an Elastomeric Material

09350103 Magda Lungu, “Materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni fizico-mecanice”, POLIFEST la UPB, 17-19.10.2012 Magda Lungu, “Materiale compozite avansate de tip carbon-oţel realizate prin joncţiuni fizico-mecanice”, Expoziția Cercetării Românești, organizata de ANCS la Biblioteca Națională a României din București, 07-09.11.2012. Șeitan Cristian, “Material ceramic pe bază de AlN”, Expoziția Cercetării Românești,

71

organizata de ANCS la Biblioteca Națională a României din București, 07-09.11.2012. 09350103

1.Florina Radulescu, Mirela Codescu, Eros Patroi, Eugen Manta, Alexandru Iorga, „New composite textile fabric used in electromagnetic field shielding”, CEM, 27-29 septembrie 2012 2.Alina DUMITRU, Jana PINTEA, Cristian ŞEITAN, Georgeta VELCIU, Sorina MITREA, “Influenţa condiţiilor de obţinere asupra anizotropiei proprietăţilor piezoelectrice ale titanatului de plumb modificat cu Sm si Y”, Consilox XI, 10-13 octombrie 2012, Bucuresti, ISSN 2285-6145 3.A. Bara, R. Setnescu, T. Setnescu, C. Banciu, V. Marinescu, G. Sbarceam, „Analysis of Physico-chemical changes induced by oxidation and low temperature carbonization of PAN based fibers”, RO-ICAC 1st International Conference on Analytical Chemistry, 2012

09350103 Sisteme perovskitice şi aplicaţiile lor în domeniul ingineriei electrice, 11 mai 2012, INCDIE ICPE-CA, Bucuresti

4.7. Brevete rezultate din tematica de cercetare:

Nr. crt.

Specificaţie Brevete înregistrate

(nr.)

Brevete acordate

(nr.)

Brevete vândute

(nr.) - în ţară: 09350101 8 0 0

09350102 3 0 0

09350201 1 0 0

09350203 1 0 0 09350302 1 0 0 09350303 1 Total: 15 0 0 09350101 a) Senzor piezoelectric de măsurare a viscozitătii dinamice, A/00184 / 15.03.2012, Pîslaru –

Dănescu Lucian, Pintea Jana, Dumitru Alina Iulia, Stoica Victor, Oprina Gabriela, Babutanu Corina Alice, Lipan Laurentiu Constantin, Pisica Ioana

b) Senzor piezoelectric pentru determinarea vâscozitătii dinamice a fluidelor, A00234 / 02.04.2012, Pîslaru – Dănescu Lucian, Lingvay Carmen, Pintea Jana, Dumitru Alina Iulia

c) MICROGENERATOR PE BAZA DE ELASTOMERI- A/00351/18.05.2012, Mircea Ignat*, Maria Cazacu**, Carmen Racles**

d) MICROACTUATOR MULTISTRAT – A/00279/24.04.2012, Mircea Ignat*, Cornel Hamciuc**, Elena Hamciuc**, Maria Cazacu**. (*-INCDIE CA-Dep.MNE, ** I.de Chimie Macromoleculara Petru Poni al Academiei.)

e) SISTEM MATRICIAL DE MICROSENZORI PENTRU APLICAȚII SPORTIVE, M.Ignat, Pierre de Hillerin, Hristea Gabriela, Ovezea Dragos,

f) SENZOR TACTIL PENTRU EVALUARE MEDICALĂ, M.Ignat, Hristea Gabriela, Ovezea Dragos, Adriana Sarah Nica

g) Micropompă cu membrane elastice cu decupări interioare, autori Cristinel Ilie, Marius Popa, Iordache Iulian, Chirită Ionel ,Nicolaie Tănase, cerere înregistrată cu numărul A/00629/29.08.2012

h) Microgenerator termoelectric, dosar OSIM nr. A/00866/23.11.2012 09350102 Generator supraconductor de camp magnetic intens-A/00352- Dobrin I.;Nedelcu A.;Stoica V.;

Tanase N.Dan V.Daniel Generator de impuls curent /tensiune- A00856- Badic M.; Pintea J. Protectia activa pentru ansamblu de bobine supraconductoare multipolare-A01004-

Paslaru –Danescu L.;Dobrin I. 09350201 Hidroagregat de conversie a energiei hidraulice extrase din cursurile de apa curgatoare- A00865-

72

Mihaiescu G.M.;Popescu M.;Nicolaie S.; Oprina G.;Chirita I.;Tanase N.;Chihaia R.A.; Mitulet L.A.;Nedelcu A.

09350203 Metoda si aparat pentru masurarea rezistivitatii electrice a structurilor de rezistenta din beton armat-A00349/2012- Lingvay I.;Lingvay C.;Paslaru-Danescu L.; Velciu G.

09350302 Material carbonic compozit pentru desalinizarea capacitiva a apei demare si procedeu de obtinere- A00348/2012- Hristea G. Militaru A.G. Lipcinski D.

09350303 Cerere de brevet national de inventie, înregistrat sub numărul A/00233 din 02.04.2012, cu titlul „Circuit electronic adaptor pentru senzor de umiditate”, având ca inventatori pe: Ovezea Dragos, Telipan Gabriela, Ignat Mircea.

5. Aprecieri asupra derulării şi propuneri :

Toate obiectivele temelor Programului Nucleu pentru anul 2012 au fost indeplinite si se propune continuarea acestora pentru realizarea obiectivelor pe anul 2013.

DIRECTOR GENERAL, DIRECTOR DE PROGRAM, DIRECTOR ECONOMIC, Prof.dr.Wilhelm Kappel Dr.ing.Elena Enescu Ec. Livia Stan