Pracownia krystalicznych przewodników jonowych
Projektujemy, tworzymy oraz badamy stałe przewodniki jonowe. Są to materiały które, podobnie jak ich ciekłe odpowiedniki, pozwalają na swobodny przepływ naładowanych elektrostatycznie atomów, jak tlenu czy litu. Są to materiały niezbędne dla pracy współczesnych systemów produkcji i magazynowania energii elektrycznej, takich jak ogniwa paliwowe czy nowe generacje baterii.
Materiały, nad którymi pracujmy, pozwolą w przyszłości budować bezpieczniejsze, bardziej ekologiczne i wydajniejsze baterie oraz ogniwa paliwowe.
W zespolę pracujemy głównie za pomocą nowatorskich technik eksperymentalnych. Badane materiały są syntetyzowane, a następnie analizowane w naszych laboratoriach pod kątem ich struktury, stabilności czy przewodnictwa. Jednocześnie, w zespole rozwija się grupa skupiająca się na modelowaniu komputerowym tych materiałów oraz prowadzeniu analizy danych przy wsparciu metod sztucznej inteligencji. Połączeniu podejścia empirycznego i teoretycznego pozwala nam dogłębnie zrozumieć procesy zachodzące w tych materiałach.
Tematyka badawcza
- przewodniki jonowe
- elektrolity stale
- ogniwa paliwowe
- baterie litowo-jonowe
- baterie
- właściwości strukturalne
- właściwości elektryczne
- stabilność
- modelowanie komputerowe
- sztuczna inteligencja
Oferta badawcza
- Badania strukturalne w funkcji temperatury metodÄ… XRD
- Badanie właściwości elektrycznych materiałów metodą IS
- Badania gęstości metodą Archimedesa
- Badania termiczne DTA/TGA/TMA
- Modelowanie komputerowe metodami klasycznymi oraz z pierwszej przyczyny
Infrastruktura
- Dyfraktometr rentgenowski Philips X’Pert Pro z komorą grzewczą HTK 1200N – pomiary w zakresie temperaturowym od 25 °C do 900 °C w przepływie powietrza syntetycznego lub azotu.
- Dyfraktometr rentgenowski PANalytical Empyrean Series 2 z następującymi przystawkami i trybami pracy:
- Sample changer – pomiary materiałów proszkowych w temperaturze pokojowej z możliwością mierzenia do 15 próbek w jednym cyklu pomiarowym.
- Tryb cienkowarstwowy – pomiary w trybie GIXRD (Grazing Incidence X-ray diffractometry), dające możliwość badania struktury krystalicznej cienkiej warstwy na powierzchni materiału oraz w trybie XRR (X-ray reflectometry), umożliwiające precyzyjne wyznaczenie grubości warstwy poniżej 100 nm.
- Komora DSC 350 – możliwość pomiarów w trybie cienkowarstwowym w zakresie temperaturowym od -100 °C do 350 °C w warunkach normalnych lub w próżni.
- Tryb pomiarowy SAXS (small angle x-ray scattering) - możliwość określenia rozkładu statystycznego rozmiaru ziaren materiału proszkowego o średnicy poniżej 100 nm.
- Przystawka CryoStream – pomiar w trybie transmisyjnym materiału zamkniętego w szczelnej kapilarze. Możliwość pomiaru w zakresie temperaturowym od -190 °C do 200 °C.
- Pomiary PDF (Pair distribution function) z wykorzystaniem lampy Ag – możliwość dokładniejszego określania uporządkowania krótko zasięgowego.
- Komora HPC 900 – pomiary materiałów proszkowych w powietrzu syntetycznym lub azocie w zakresie temperaturowym od 25 °C do 450 °C i helu lub wodorze w zakresie temperaturowym od 25 °C do 850 °C.
- Spektroskopia impedancyjna IS (mierniki częstotliwości Solartron 1260 and Novocontrol Alpha-A High-Performance) – zastosowana jako podstawowa technika badawcza przewodności jonowej, w celu sprawdzenia czy wprowadzone zmiany strukturalne lub proces syntezy mają wpływ na ziarno lub obszar międzyziarnowy.
- Badania stałoprądowe metodą Hebba-Wagnera (Pikoamperomierz Keithley 6485 z zasilaczem stałonapięciowym dostępnym na Wydziale Fizyki PW) – metoda wykorzystywana do wyznaczenia liczby przenoszenia, elektronowej i jonowej.
- Badania gęstości metodą Archimedesa (waga analityczna Radwag wraz z przystawką do pomiarów gęstości) – do określenia stopnia zagęszczenia ceramik.
- Badania termiczne DTA/TGA/TMA (kalorymetr SDT Q600) – mogą zostać zastosowane do badania stabilności termicznej materiałów, w celu określenia optymalnych warunków spiekania.
- Dwukomorowy młynek planetarny (Fristch Pulverisette 7) – wykorzystywany do mielenia, rozdrabniania lub przeprowadzenia mechanosyntezy materiałów.
- Prasa ciśnieniowa do formowania pastylek.
- Piece muflowe (do 1100°C) oraz indukcyjny (do 1350°C).
- Piec rurowy (do pomiarów temperaturowych lub przeprowadzenia syntezy w Ar, do 900°C).
- Kriostat (do pomiarów temperaturowy do –150°C).
Współprace
- Queen Mary University of London - dr. Isaac Abrahams
- Materials Science Institute of Madrid (ICMM CSIC) – prof. I. Sobrados
- University of Lille – prof. O. Lafon
- Wydział Inżynierii Materiałowej PW – dr inż. A. Krawczyńska
Kontakt
dr. hab. inż. Wojciech Wróbel, prof. PW
22 234 7267
p. 129 Gmach Fizyki
p. 333 Gmach Mechatroniki
© 1998-2024 Politechnika Warszawska, WydziaÅ‚ Fizyki
ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa
