Temat pracy dyplomowej - Zakład Technologii Nieorganicznej i

Transkrypt

TEMATY PRAC MAGISTERSKICH
(2013-2014)
1
Inteligentne zawiesiny do ochrony ciała człowieka zagęszczane
ścinaniem – optymalizacja składu i sposobu otrzymywania
ZAKŁAD TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I CERAMIK, WYDZIAŁ CHEMICZNY PW
Kierujący pracą: Prof. dr hab. inż. Mikołaj Szafran
Opiekun naukowy: mgr inż. Agnieszka Idźkowska
Afiliacja opiekuna naukowego: Zakład Technologii Nieorganicznej i Ceramiki
Praca dyplomowa dotyczyć będzie badań nad opracowaniem składu ceramicznych
mas lejnych charakteryzujących się gwałtownym wzrostem lepkości przy określonej szybkości
ścinania. Celem badań proponowanych w pracy dyplomowej jest opracowanie składu i
sposobu otrzymywania zawiesin zagęszczanych ścinaniem ze szczególnym uwzględnieniem
czynników mających wpływ nie tylko na wielkość tzw. efektu dylatancyjnego, ale także na
czynniki wpływające na wartość szybkości ścinania, przy której ten efekt się pojawia oraz na
parametry decydujące o wartości tych efektów.
Właściwość wzrostu lepkości pod wpływem rosnącej siły zewnętrznej można wykorzystać
w konstrukcji niektórych urządzeń. Dotyczy się to zwłaszcza tych elementów, od których
wymagany jest szybki opór na działanie rosnącej siły. Ciecze zagęszczane ścinaniem mogą
być zatem użyte do impregnacji tkanin, z których powstaje odzież ochronna, np. na potrzeby
policji, służby więziennej czy wojska. Materiał taki ma właściwości absorbujące energię i może
być stosowany do ochrony ciała człowieka przed zderzeniem z elementami stałymi,
uderzeniem nożem, pałką, ostrzałem z broni palnej, odzieży sportowej i ochronnej,
urządzeniach medycznych (adaptacyjne unieruchamianie złamań kostnych), w zderzakach
pojazdów mechanicznych, sprzęcie sportowym i w wielu innych zastosowaniach, gdzie
wymagana jest adaptacyjna zmiana sztywności lub absorpcja energii.
Proponowana praca obejmuje:
1. Dobór i opracowanie preparatyki proszków;
2. Charakterystyka podstawowych właściwości fizykochemicznych i morfologii
stosowanych proszków ceramicznych - SEM, BET, termowaga, gęstość
piknometryczna, analiza rentgenowska i inne;
3. Optymalizacja składu i sposobu przygotowania ceramicznych mas lejnych
umożliwiającej otrzymanie cieczy zagęszczanej ścinaniem – pomiary potencjału zeta,
badania reologiczne oraz badanie pH;
4. Opracowanie metody pomiaru umożliwiającej zbadanie zdolności cieczy zagęszczanej
ścinaniem do stawiania oporu działającej sile;
5. Badania efektu dylatancji na podstawie wcześniej opracowanej metody pomiarowej
2
Elastyczne kompozyty ceramika-polimer w zastosowaniach
mikrofalowych
Opiekun naukowy: mgr inż. Emilia Pawlikowska
Praca dyplomowa dotyczyć będzie badań nad otrzymywaniem kompozytów ceramika –polimer
metodą odlewania folii (ang. tape casting). Metoda ta umożliwia otrzymanie cienkich,
elastycznych folii ceramicznych o grubości od ok. 10µm do ok. 1mm. Proszkiem ceramicznym
stosowanym w pracy będzie tytanian barowo-strontowy(BaxSr1-xTiO3) o różnej stechiometrii.
Celem pracy będą badania nad optymalizacja składu ceramicznej lejnej umożliwiającej
otrzymanie folii o określonej grubości, elastyczności i wytrzymałości mechanicznej oraz
określonych właściwościach elektrycznych (stała dielektryczna, tg kąta stratności
przestrajalność). Praca będzie realizowana w ścisłej współpracy z Wydziałem Elektroniki i
Technik Informacyjnych PW)
1. Synteza tytanianów barowo-strontowych o różnej stechiometrii oraz dobór dodatków
modyfikujących właściwości dielektryczne syntezowanych ferroelektryków;
2. Dobór składu masy lejnej (rodzaj i ilość spoiwa, plastyfikatora, rozpuszczalnika,
upłynniacza, itp.) umożliwiającej otrzymanie foli o wysokiej elastyczności,
wytrzymałości mechanicznej i bez spękań i innych wad powierzchniowych;
3. Opracowanie metody naniesienia ścieżek przewodzących umożliwiających pomiar
właściwości elektrycznych kompozytów;
4. Badania właściwości dielektrycznych kompozytów w zakresie 20-500GHz
3
Badania nad otrzymywaniem propantów ceramicznych jako
materiału podsadzkowego w procesie wydobywania gazu łupkowego
Opiekun naukowy: dr inż. Paweł Falkowski
W procesie wydobywania gazu łupkowego istotną rolę odgrywają propanty ceramiczne. Są to
proszki ceramiczne (np. piasek kwarcowy) o odpowiedniej wielkości i kształcie wprowadzane
pod wysokim ciśnieniem do skały gazonośnej w tzw. procesie szczelinowania i umożliwiające
wydostanie się gazu zamkniętego w skale. Propanty ceramiczne oprócz odpowiednio wysokiej
wytrzymałości mechanicznej, powinny charakteryzować się także niską gęstością oraz
ziarnem o odpowiedniej wielkości i kształcie. W ramach pracy planowane jest opracowanie
metody modyfikacji propantów ceramicznych w celu zwiększenia ich wytrzymałości
mechanicznej i gazoprzepuszczalności międzyziarnowej.
W wyniku spiekania odpowiednio dobranych surowców, otrzymywane będą granule o
wielkości rzędu kilkuset mikrometrów i o porowatości otwartej zależnej od składu
surowcowego, metody formowania i warunków spiekania takich granul. Średnica porów w
takich granulach wahać się może od kilku nanometrów do kilkudziesięciu mikrometrów. W
celu zwiększenia wytrzymałości oraz obniżenia gęstości takich granul zastosowana zostanie
nowatorska metoda opracowaną w Zakładzie Technologii Nieorganicznej i Ceramiki Wydziału
Chemicznego Politechniki Warszawskiej. Metoda ta polega na tym, że do porów ceramicznego
tworzywa porowatego wprowadza się odpowiedni monomer lub mieszaninę monomerów i
następnie przeprowadza się reakcję polimeryzacji in situ w porach ceramicznej osnowy.
1. Otrzymywanie porowatych granul ceramicznych z surowców naturalnych i
opracowanie warunków ich wypalania;
2. Dobór monomerów organicznych i środków preadhezyjnych o niskiej lepkości i
dobrej zwilżalności powierzchni ziarna propantu ceramicznego
3. Wpływ rodzaju monomeru, dodatku inicjatora i aktywatora polimeryzacji na
właściwości osadzonych warstw polimerowych i właściwości fizyczne i
mechaniczne ziaren propantu ceramicznego
4
Rozkład toksycznych związków w skojarzonym procesie
plazmowo-katalitycznym
ZAKŁAD TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I CERAMIKI, WYDZIAŁ CHEMICZNY PW
Kierujący pracą: Dr hab. inż. Krzysztof Krawczyk, prof. PW
Praca dyplomowa dotyczyć będzie kinetyki rozkładu toksycznych związków w plazmie
nierównowagowej wyładowania ślizgowego i w skojarzonym procesie plazmowokatalitycznym.
W Zakładzie Technologii Nieorganicznej i Ceramiki od kilku lat prowadzone są badania,
w których wykorzystuje się nierównowagową plazmę (pod ciśnieniem atmosferycznym),
generowaną w wyładowaniu ślizgowym, do rozkładu szczególnie trwałych związków
chemicznych.
Metoda ta jest atrakcyjna ze względu na możliwość prowadzenia procesu w
stosunkowo niskiej temperaturze oraz dużą wydajność rodników i innych czynników
utleniających. Wytwarzane w plazmie wysokoenergetyczne elektrony (do 10eV) już w
stosunkowo niskiej temperaturze mogą aktywować trwałe molekuły. Jednak wadą procesów
plazmowych jest ich niewielka selektywność. Z tego powodu prowadzi się badania układów
skojarzonych, łączących aktywację substratów w warunkach plazmy nierównowagowej z
działaniem selektywnych katalizatorów, których zadaniem jest przetworzenie aktywnych
składników (rodników, wzbudzonych molekuł) wytworzonych w plazmie, w produkty, które
mogą być w prosty sposób usunięte z oczyszczanego gazu.
Celem pracy dyplomowej jest zbadanie procesu przemiany związków chemicznych w
skojarzonym procesie plazmowo-katalitycznym, w którym plazma generowana jest w
wyładowaniu ślizgowym. Planuje się wyznaczenie charakterystyki kinetycznej wybranego
katalizatora oraz określenie optymalnego zakresu parametrów procesu rozkładu badanych
związków.
1. Wykonanie i charakterystyka katalizatora do prowadzenia procesu rozkładu
toksycznych związków.
2. Zbadanie kinetyki rozkładu toksycznych związków w plazmie nierównowagowej
wyładowania ślizgowego i w skojarzonym procesie plazmowo-katalitycznym.
5
Zastosowanie wyładowania ślizgowego w procesie oczyszczanie
gazu otrzymanego w procesie zgazowania biomasy
Kierujący pracą: Dr hab. inż. Krzysztof Krawczyk, prof. PW
Praca dyplomowa dotyczyć będzie kinetyki rozkładu węglowodorów w plazmie
nierównowagowej wyładowania ślizgowego i w skojarzonym procesie plazmowokatalitycznym.
W ostatnich latach prowadzone są intensywne badania, których celem jest rozkład
węglowodorów powstałych w procesach zgazowania i pirolizy biomasy. Zgazowanie i piroliza
uważane są obecnie za najkorzystniejsze metody wykorzystanie biomasy. Otrzymany w tych
procesach gaz syntezowy nie może jednak być bezpośrednio wykorzystany w silnikach
spalinowych i turbinach gazowych ponieważ w procesie powstaje duża ilość węglowodorów
(smoły). Stanowią one najpoważniejszy problem w wykorzystaniu biomasy do celów
energetycznych, gdyż powodują uszkodzenie urządzeń spalających paliwo, które zawiera
węglowodory. Istnieje wiele metod usuwania smolistych produktów zgazowania biomasy.
Można je podzielić na mechaniczne polegające na kondensacji smół i usunięcie przy pomocy
filtrów, metody wytrącania elektrostatycznego, wykorzystanie skruberów, metody krakingu
katalitycznego lub termicznego i metody plazmowe. Wśród metod plazmowych
najkorzystniejsze rezultaty uzyskano stosując wyładowanie ślizgowe.
Celem pracy dyplomowej jest zbadanie procesu przemiany wybranych węglowodorów
w skojarzonym procesie plazmowo-katalitycznym, w którym plazma generowana jest w
wyładowaniu ślizgowym. Planuje się wyznaczenie charakterystyki kinetycznej katalizatora,
którego głównym składnikiem będzie nikiel.
1. Wykonanie i charakterystyka katalizatora niklowego do prowadzenia procesu rozkładu
węglowodorów.
2. Zbadanie kinetyki rozkładu węglowodorów w plazmie nierównowagowej wyładowania
ślizgowego i w skojarzonym procesie plazmowo-katalitycznym.
6
Uzyskanie opakowań aktywnych w wyniku modyfikacji plazmowej,
kwasem propionowym, folii polietylenowej i poliestrowej
Kierujący pracą: dr inż. Zenobia Rżanek-Boroch
Praca dyplomowa dotyczyć będzie nadanie folii polietylenowej i poliestrowej
właściwości przeciwdrobnoustrojowych, charakterystycznych dla opakowań aktywnych, w
wyniku plazmowej modyfikacji powierzchni kwasem propionowym.
Kwas propionowy jest naturalnym produktem przemiany zachodzącej w procesach
biochemicznych charakterystycznych dla oddychania beztlenowego. Na szeroką skalę kwas
propionowy i jego sole sodowe i wapniowe stosowane są jako konserwanty, o kolejnych
symbolach E 280 - 282, w przemyśle spożywczym. Kwas propionowy dodawany jest on przy
produkcji pieczywa, nabiału, wyrobów cukierniczych i produktach mięsnych.
W celu ograniczenia zawartości konserwantów w produktach przetworzonych i ochrony
produktów nieprzetworzonych przed rozwojem drobnoustrojów poszukuje się możliwości
uzyskania opakowań aktywnych, które ograniczyły by rozmnażanie mikroorganizmów
patogennych przez zakłócenie syntezy DNA.
1. Dobór parametrów modyfikacji powierzchni folii, z polietylenu i poliestru, kwasem
propionowym metodą PE-CVD (plasma enhanced chemical vapour deposition) w
wyładowaniu PDBD (pulsed dielectric barrier discharge) pod ciśnieniem
atmosferycznym.
2. Zbadanie właściwości przeciwdrobnoustrojowych plazmowo modyfikowanych tworzyw.
3. Zbadanie właściwości barierowych tworzyw z funkcją przeciwdrobnoustrojową.
7
Układy kobaltowo-lantanowo-barowe osadzone na węglu aktywnym
jako potencjalne katalizatory syntezy amoniaku
Kierujący pracą: dr inż. Wioletta Raróg-Pilecka
Opiekun naukowy: mgr inż. Magdalena Karolewska
Dążenie do obniżenia energochłonności przemysłowego procesu syntezy amoniaku
jest nieustannie siłą napędową do poszukiwania nowego typu katalizatora, aktywniejszego niż
stopowy katalizator żelazowy, powszechnie stosowany w jednostkach syntezy NH3 na świecie.
W ostatnich latach nastąpił znaczny wzrost zainteresowania układami katalitycznymi z
kobaltem w roli fazy aktywnej. Doniesienia literaturowe wskazują, że kobalt osadzony na
węglu aktywnym ma korzystne właściwości katalityczne w reakcji syntezy amoniaku,
szczególnie w obecności odpowiednio dobranych promotorów. Promowane katalizatory typu
Co/C mogą więc stać się cenną alternatywą dla przemysłowego katalizatora żelazowego.
Celem pracy będzie określenie właściwości katalitycznych promowanych katalizatorów
kobaltowych osadzonych na węglu aktywnym przeznaczonych do syntezy amoniaku. W roli
promotorów zastosowane będą lantan oraz bar. Charakterystyka badanych układów będzie
obejmowała analizę składu fazowego (XRD) oraz określenie wielkości powierzchni fazy
aktywnej (TPD-H2). Ponadto, przeanalizowany zostanie przebieg procesu redukcji
katalizatorów z wykorzystaniem techniki temperaturowo-programowanej redukcji (TPR).
Pomiary aktywności katalitycznej zostaną wykonane w warunkach ciśnienia i temperatury
zbliżonych do przemysłowych warunków pracy katalizatora w procesie syntezy NH3 (T = 370470°C, p = 60-90 barów).
1. Preparatykę katalizatorów kobaltowych promowanych lantanem i berem i osadzonych
na węglu aktywnym.
2. Charakterystyka fizykochemiczna otrzymanych materiałów.
3. Badania kinetyczne w reakcji syntezy amoniaku.
8
Katalizatory rutenowe do metanizacji tlenku węgla osadzone na
węglu i promowane barem
Kierujący pracą: dr inż. Elżbieta Truszkiewicz
Układy ruten/nośnik wykazują wysoką aktywność w reakcji metanizacji, tj. reakcji
tlenków węgla z wodorem, w wyniku której powstaje metan. Jest to proces wykorzystywany
przemysłowo do oczyszczania gazów, np. do oczyszczania H2 w instalacjach syntezy
amoniaku. Najczęściej stosowane nośniki to: tlenek glinu, tlenek magnezu, tlenek krzemu,
spinel glinowo-magnezowy, oraz węgiel aktywny. Doniesienia literaturowe wskazują, że
aktywność nośnikowych katalizatorów rutenowych można zwiększyć poprzez dodanie do
układu tzw. promotorów. Z dotychczasowych prac prowadzonych w zespole wynika, że
dotując układy Ru/C barem można uzyskać kontakty o cechujące się wysoką aktywnością w
badanej reakcji. Dodatkowo wydaje się, że obecność baru hamuje niekorzystny proces
metanizacji podłoża węglowego.
Celem badań będzie wyznaczenie optymalnej zawartości promotora barowego w
układach ruten/węgiel. W ramach pracy określony będzie wpływ zawartości promotora
barowego na aktywność katalizatorów rutenowych osadzonych na wybranym, termicznie
modyfikowanym węglu aktywnym. Spreparowanych zostanie kilka próbek promowanych
katalizatorów Ru/C różniących się zawartością promotora. Przeprowadzone zostaną badania
charakteryzujące obejmujące eksperymenty chemisorpcyjne, TPR i XRD, być może również
badania mikroskopowe. Wykonane będą również pomiary kinetyczne w reakcji metanizacji
CO. Prace badawcze prowadzone będą przy współpracy z Instytutem Nawozów Sztucznych w
Puławach.
1.
2.
3.
4.
Przygotowanie partii materiału węglowego- nośnika katalizatorów rutenowych,
Spreparowanie układu Ru/C o założonej zawartości rutenu,
Przygotowanie serii kontaktów Ba-Ru/C o różnej zawartości promotora,
Scharakteryzowanie budowy otrzymanych materiałów: Ru/C i Ba-Ru/C, zbadanie ich
aktywności w reakcji metanizacji tlenku węgla.
9
Badania nad wpływem wybranych kwasów cukrowych na
upłynnianie i formowanie proszków ceramicznych
ZAKŁAD TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I CERAMIKI, WYDZIAŁ CHEMICZNY, PW
Kierujący pracą: dr inż. Paulina Wiecińska
Praca dyplomowa dotyczyć będzie badań nad wykorzystaniem przyjaznych środowisku
dodatków do formowania proszków ceramicznych, co jest obecnie jedną z najszybciej
rozwijających się dziedzin technologii ceramiki. Szczególnie ważne jest znalezienie
efektywnych metod upłynniania nanoproszków ceramicznych, tak aby możliwe było ich
formowanie metodami opratymi na układach koloidalnych. Znane są prace, w których
monosacharydy i ich metylowe i akryloilowe pochodne pełnią rolę środków upłynniających
wybrane nanoproszki ceramiczne. Niemniej jednak poszukuje się nowych, niedrogich
upłynniaczy pozwalających na uzyskanie wysokiego stężenia nanoproszku w masie lejnej.
Duży potencjał w upłynnianiu drobnoziarnistych proszków ceramicznych mają pochodne
mono- i disacharydów zawierające grupy karboksylowe w cząstecze.
Celem pracy będzie przeprowadzenie badań nad upłynnianiem proszków
ceramicznych z tlenku glinu o nanometrycznej i submikronowej wielkości ziarna przy
wykorzystaniu kwasu laktobionowego i kwasów aldarowych (mukowego i tartanowego). W
ramach pracy określony zostanie wpływ rodzaju i ilości kwasu cukrowego na zmianę stopnia
upłynnienia mas ceramicznych oraz możliwość ich formowania. Wykonane zostaną pomiary
wielkości cząstek, potencjału zeta, pH zawiesin i właściwosci reologicznych. Przeprowadzone
zostaną także próby formowania uzyskanych mas lejnych metodami wykorzystującymi
polimeryzację in situ.
1. Pomiary właściwości reologicznych, potencjału zeta, pH, wielkości cząstek dla
ceramicznych mas lejnych z nanometrycznego i submikronowego tlenku glinu.
2. Określenie wpływu wybranych kwasów cukrowych na stopień upłynnienia
nanoproszków.
3. Próby formowania uzyskanych mas lejnych metodami wykorzystującymi polimeryzację
in situ.
10
Formowanie granatu itrowego-glinowego YAG metodami opartymi na
układach koloidalnych
ZAKŁAD TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I CERAMIKI, WYDZIAŁ CHEMICZNY, PW
Kierujący pracą: dr inż. Paulina Wiecińska
Praca dyplomowa dotyczyć będzie formowania tlenku itrowo-glinowego o strukturze
granat. YAG jest związkiem, który po domieszkowaniu pierwiastkami ziem rzadkich znajduje
zastosowanie jako ośrodek czynny w laserach na ciele stałym. Istnieją prace dotyczące
syntezy YAGu i jego spiekania pod ciśnieniem, niemniej jednak w technologii ceramiki
ważnym etapem procesu wytwarzania materiału jest jego formowanie. Techniki formowania
oparte na układach koloidalnych pozwalają na otrzymywanie elementów o dużej
jednorodności, skomplikowanej geometrii bez konieczności stosowania kosztownej aparatury i
wysokich ciśnień.
Celem pracy będzie formowanie nanoproszku YAG metodami opartymi na układach
koloidalnych, m.in. metodą odlewania żelowego. W pierwszym etapie badań zostanie dobrany
odpowiedni związek upłynniający, pozwalający na otrzymanie stabilnej zawiesiny nanoproszku
w wodzie, o wysokim stężeniu fazy stałej a jednocześnie niskiej lepkości. Jako potencjalne
związki upłynniające zostaną przebadane m.in. kwas glukuronowy i kwas mukowy. W tej
części pracy wykonane zostaną pomiary właściwości reologicznych i potencjału zeta
otrzymanych mas lejnych. Następnie przeprowadzone zostaną prace nad formowaniem
nanoproszku YAG, w celu uzyskania kształtek o wysokiej jednorodności i gęstości,
wykorzystując m.in. reakcję polimeryzacji wewnątrz ceramicznej masy lejnej. Końcowym
etapem pracy będzie dobór warunków spiekania, w celu uzyskania spieków o wysokim
zagęszczeniu.
1. Dobór odpowiedniego upłynniacza dla nanoproszku YAG.
2. Formowanie nanoproszku YAG m.in. metodą odlewania żelowego.
3. Określenie warunków spiekania kształtek z YAG.
11
Synteza akryloilowych pochodnych sacharydów i ich zastosowanie
w metodzie odlewania żelowego
Kierujący pracą: dr inż. Paweł Falkowski
Prowadzone w Zakładzie Technologii Nieorganicznej i Ceramiki badania wykazały, że
akryloilowe pochodne sacharydów pozwalają na otrzymanie wytrzymałych kształtek
ceramicznych metodą odlewania żelowego. Opracowano trzy etapowe syntezy akryloilowych
pochodnych różnych sacharydów o niskiej masie cząsteczkowej. Jednak z technologicznego
punktu widzenia korzystnie jest prowadzić syntezy jednoetapowo. Ułatwia to prowadzenie
procesu syntezy i pozwala na zmniejszenie kosztów.
Wstępne prace wykazały, że można otrzymać pochodne cukrów w prostej syntezie
jednoetapowej prowadzonej w środowisku wodnym. Jednak na chwilę obecną wydajność
reakcji jest niezadowalająca oraz problematyczne jest oddzielenie produktów reakcji od
nieprzereagowanych substratów oraz niepożądanych produktów syntezy. Celem pracy
badawczej będzie udoskonalenie reakcji syntezy i opracowanie metody oczyszczania
produktów reakcji. Otrzymane monomery zostaną zastosowane w procesie odlewania
żelowego i photo-gelcasting, a uzyskane wyniki porównane do wyników uzyskanych z
zanieczyszczonych monomerów otrzymanych we wcześniejszych syntezach.
1. Synteza rozpuszczalnego w wodzie inhibitora reakcji polimeryzacji
2. Opracowanie warunków syntezy pozwalających na otrzymanie produktu z wyższą
wydajnością
3. Opracowanie metody oczyszczania produkty reakcji
4. Zastosowanie otrzymanych monomerów w procesie odlewania żelowego i photogelcasting
12
Zastosowanie reakcji fotopolimeryzacji w drukowaniu atramentami
ceramicznymi
Kierujący pracą: dr inż. Paweł Falkowski
W ostatnich latach w technologii ceramiki intensywnie rozwijane są różnego typu
metody tzw. szybkiego prototypowania. Do tych metod zaliczana jest także technika
drukowania dwu i trójwymiarowego zawiesinami ceramicznymi. Dzięki temu możliwe jest
otrzymywanie skomplikowanych struktur powierzchniowych o ściśle zaprojektowanym
kształcie. Technika drukowania zawiesinami ceramicznymi proszków o odpowiednich
właściwościach dielektrycznych i magnetycznych jest szczególnie istotna w przypadku
elektroniki. Zastosowanie odpowiedniego atramentu ceramicznego może pozwolić na
relatywnie łatwe drukowanie np. rożnego typu mikrosensorów czy anten.
Istotnym problemem związanym z drukowaniem atramentami ceramicznymi jest
występowanie tzw. efektu plamy kawy (z ang. coffee staining effect). W czasie odparowywania
naniesionej na podłoże kropli atramentu następuje dyfuzja cząstek ceramicznych ze środka
kropli na zewnątrz. W wyniku tego procesu pojawia się nierównomierny rozkład cząstek w
powstającym nadruku, co w ostateczności przekłada się na gorsze właściwości materiału (np.
przewodzenie prądu). Aby temu zapobiec można do atramentów ceramicznych dodawać
monomer który pod wpływem oświetlenia promieniowaniem UV spolimeryzuje i unieruchomi
cząstki proszku ceramicznego.
1. Opracowanie składu atramentu ceramicznego z dodatkiem monomerów organicznych i
różnych fotoinicjatorów
2. Badanie procesu fotopolimeryzacji światłem UV
3. Badania stabilności opracowywanych atramentów ceramicznych
4. Próby zastosowania opracowanej zawiesiny ceramicznej w procesie drukowania metodą
inkjet printing z zastosowaniem reakcji fotopolimeryzacji
13
Badania wstępne nad utylizacją popiołów ze spalania biomasy
Kierujący pracą: dr hab. inż. Janusz Sokołowski
Popioły po spaleniu węgla w kotłach pyłowych oraz fluidalnych wykorzystywane
są jako surowiec w drogownictwie, budownictwie, produkcji ceramiki technicznej,
produkcji cementu czy sztucznych kruszywa spiekanych. Popioły ze spalania biomasy
w energetyce zawodowej mają inny skład niż popioły ze spalania węgla. Są bardziej
alkaliczne, zawierają zdecydowanie mniej tlenku glinu. Stąd kłopoty z ich późniejszym
zagospodarowaniem, a składowanie jest kosztowniejsze, ze względu na
zakwalifikowanie ich jako odpadów niebezpiecznych.
Celem pracy będą badania nad wykorzystaniem popiołów ze spalania biomasy
jako dodatku do produkcji sztucznych kruszyw spiekanych.
1. Wykonanie szeregu mieszanek popiołów z węgla i biomasy z dodatkami
zmniejszającymi zasadowość.
2. Granulowanie proszków popiołowych i wypalanie granulatów.
3. Badania fizykomechaniczne wypalonych granul.
14
Badania nad profilami stężeń ozonu w rurowym reaktorze
wyładowania barierowego
Kierujący pracą: dr inż. Sławomir Jodzis
Praca dyplomowa dotyczyć będzie analizy procesu wytwarzania ozonu w wyładowaniu
barierowym ze szczególnym uwzględnieniem lokalnych stężeń produktu, ustalających się w
szczelinie wyładowczej ozonatora w warunkach procesu.
Ozon jest produktem chemicznym wytwarzanym w warunkach plazmy
niskotemperaturowej pod wpływem działania wyładowaniach elektrycznych. Ozon należy do
produktów stosunkowo nietrwałych, które mogą łatwo ulegać rozkładowi już w trakcie ich
wytwarzania. Jest to zjawisko wywołane zachodzeniem reakcji konkurencyjnych w stosunku
do pożądanej reakcji głównej. W jego wyniku dostarczana energia nie powoduje
oczekiwanego wzrostu stężenia ozonu, a często jest zużywana na jego rozkład. Zachodzenie
tego zjawiska jest oczywiście niekorzystne i trudne do wyeliminowania.
Celem badań jest określenie obszarów efektywnego powstawania ozonu w ozonatorze
poprzez wyznaczenie stref dużych i średnich szybkości zachodzenia procesu. W wyniku tych
badań będzie możliwe zoptymalizowanie konstrukcji reaktorów plazmowych w taki sposób,
aby ograniczyć zużycie energii niezbędnej do wytwarzania ozonu.
1. Projekt reaktora pomiarowego
2. Badania rozkładu stężeń ozonu wzdłuż elektrody wyładowczej
3. Obliczenia lokalnych szybkości procesu wzdłuż elektrody wyładowczej i ich analiza
15
Proces rozkładu lotnych związków organicznych w plazmie
nierównowagowej
Kierujący pracą: dr inż. Bogdan Ulejczyk
Praca dyplomowa dotyczyć będzie określenia wpływu budowy reaktora oraz wybranych
parametrów procesowych na przebieg rozkładu wybranych lotnych związków organicznych.
Lotne związki organiczne należą do substancji powodujących efekt cieplarniany, często
mają właściwości kancerogenne, ponadto niektóre powodują rozkład ozonu. Stąd istnieje
potrzeba ograniczania ich emisji. Źródła emisji lotnych związków organicznych są bardzo
zróżnicowane i dotyczą niemal każdej dziedziny techniki, np. stosowanie nawozów w
rolnictwie, transport, procesy produkcyjne, wytwarzanie energii elektrycznej. Największym
wyzwaniem jest ograniczenie emisji tych związków z małych i średnich zakładów, w których
skala emisji jest zbyt mała by inwestować w metodę termicznej utylizacji.
Metody wykorzystujące plazmowe nierównowagową mogą być atrakcyjne, ponieważ:
 plazma ta charakteryzuje się niewysoką temperaturą gazu i obecnością
wysokoenergetycznych elektronów
 reaktor plazmowy można uruchamiać, natychmiast gdy zaistnieje potrzeba rozkładu
zanieczyszczeń.
W takich warunkach reakcje chemiczne są inicjowane przez zderzenia niesprężyste
cząsteczek gazowych z wysokoenergetycznymi elektronami. Dlatego nawet bardzo trwałe
związki chemiczne są aktywowane i utleniane w obecności tlenu.
Plazma nierównowagowa wytwarzana jest w wyładowaniach elektrycznych np.:
 barierowym,
 iskrowym,
 koronowym.
1. Badanie procesów przebiegających w różnych reaktorach plazmowych
2. Określenie wpływu parametrów elektrycznych wyładowania na rozkład lotnych
związków organicznych
3. Badanie kinetyki rozkładu wybranego związku
16
OFERTY PRACY WAKACYJNEJ W ZAKŁADZIE TECHNOLOGII
NIEORGANICZNEJ I CERAMIKI
http://ztnic.ch.pw.edu.pl/
17

Temat pracy dyplomowej - Zakład Technologii Nieorganicznej i

Transkrypt

Podobne dokumenty

Temat pracy dyplomowej - Zakład Technologii Nieorganicznej i

super cap

Ceramika i taniec nowoczesny 2015/2016