
- Acronim: EntroPer
- Cod Proiect: PN-III-P1-1.1-PD-2021-0625
- Numărul Contractului: PD 22
- Start: 01/04/2022
Final: 31/03/2024 - Durata: 24 Luni
- Budget: 249.996,00 RON
- Instituție: UPB-CNMN – Universitatea POLITEHNICA din București – Centrul Național de Micro și Nanomateriale

Director: Ș.l. dr. ing. Vasile-Adrian SURDU
Mentor: : Prof.dr.ing Adelina-Carmen IANCULESCU
Descrierea proiectului
Obiectivul concret al proiectului este de a contribui la înțelegerea rolului interacțiunilor la distanță lungă și la distanță scurtă în fenomenologia comportamentului relaxor-feroelectric. Acest lucru va fi realizat prin inducerea eterogenității chimice în sisteme oxidice, utilizând strategia de stabilizare prin entropie pe poziția A sau/și poziția B a structurii perovskitice ABO3. Obiectivul principal este ambițios, ținând seama de complexitatea compozițiilor propuse, cu 5 cationi pe o poziție cristalografică echivalentă a structurii perovskitice ABO3, și de potențialele dificultăți în prepararea ceramicilor monofazice. Abordarea proiectului este experimentală și multidisciplinară și implică activități de preparare a pulberilor prin metoda de obținere în soluție Pechini, elaborarea ceramicilor prin strategii alternative de sinterizare (sinterizare convențională și sinterizare în scânteie de plasmă) și investigarea complexă a compoziției, structurii, microstructurii, precum și a proprietăților funcționale (permitivitate relativă, pierderi dielectrice). Realizarea cu succes a obiectivului poate deschide calea către noi strategii de design și către înțelegerea influenței eterogenității chimice și a designului microstructural asupra comportamentului electric în relaxori de tipul perovskiților oxidici.

Rezultatele științifice estimate sunt rezumate în două puncte:
(i) Înțelegerea contribuției dezordinii chimice asupra proprietăților funcționale și în formarea pereților de domenii în relaxori cu entropie configurațională înaltă pe poziția A, pe poziția B sau pe ambele poziții cationice ale structurii perovskitice. Indicatorii de rezultat sunt permitivitatea, constanta dielectrică, pierderile dielectrice, caracteristicile pereților de domenii feroelectrice, care vor fi studiați în raport cu relaxori perovskitici tipici.
(ii) Înțelegerea relației compoziție-structură-microstructură-proprietăți funcționale pentru perovskiți de entropie înaltă. Indicatorii de rezultate sunt distorsionarea structurii perovskitice în oxizi de entropie înaltă, dimensiunea medie granulară, densitatea de limite granulare evaluate în raport cu valorile permitivității, constantei dielectrice și a pierderilor dielectrice.
Rezultate științifice și diseminare
Etapa 1
Au fost realizate activități de cercetare fundamentală pentru sinteza de pulberi de compoziție nominală (Bi0.2K0.2Ba0.2Sr0.2Ca0.2)TiO3 prin metode chimice umede. A fost investigată compoziția, stabilitatea termică și morfologia nanoparticulelor obținute. S-a constatat că procesarea la temperaturi cuprinse între 900 și 1000°C conduce la obținerea compoziției urmărite, în amestec de faze polimorfe specifice structurii de tip perovskite și cu dimensiuni ale particulelor de aproximativ 10-16 nm. Consolidarea pulberii efectuată prin metode alternative a permis realizarea de materiale ceramice cu dimensiune medie granulară în domeniul 17-50 nm în funcție de ruta utilizată și temperatura de procesare și cu distribuție uniformă a elementelor chimice în cazul ceramicilor procesate prin sinterizare convențională. Comportamentul dielectric al materialelor ceramice obținute sugerează un comportament de tip relaxor, cu un maxim de permitivitate la temperaturi dependente de frecvență și de dimensiunea granulară a ceramicilor studiate.
Diseminarea rezultatelor a fost realizată prin participarea cu o prezentare orală intitulată “High entropy perovskites oxides: synthesis and characterization”, autori Vasile-Adrian Surdu, Mariana Andreea Marinică, Ovidiu Oprea, Adelina Carmen Ianculescu la conferința “22nd Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering” din 7-9 septembrie, 2022 care a avut loc în Sinaia, România.
Etapa 2
Au fost realizate activități de cercetare fundamentală pentru sinteza de pulberi de compoziție nominală Ba(Ti0.2Sn0.2Hf0.2Zr0.2Ce0.2)O3 și (Bi0.2K0.2Ba0.2Sr0.2Ca0.2)(Ti0.2Sn0.2Hf0.2Zr0.2Ce0.2)O3 prin metode chimice umede. A fost investigată compoziția, stabilitatea termică și morfologia nanoparticulelor obținute. S-au determinat condițiile de procesare termică pentru obținerea fazei perovskitice de interes în proporție optimă pentru fiecare dintre compoziții. Consolidarea pulberii efectuată prin metode alternative a permis realizarea de materiale ceramice cu dimensiune medie granulară controlabilă în funcție de ruta utilizată și temperatura de procesare și cu distribuție uniformă a elementelor chimice. Pentru materialele ceramice de compoziție nominală Ba(Ti0.2Sn0.2Hf0.2Zr0.2Ce0.2)O3 a fost investigat comportamentul dielectric și a fost corelat cu microstructura materialelor investigate.
Diseminarea rezultatelor a fost realizată prin publicarea articolului Surdu, V.-A.; Marinică, M.-A.; Pătru, R.-E.; Oprea, O.-C.; Nicoară, A.I.; Vasile, B.Ș.; Trușca, R.; Ianculescu, A.-C. High-Entropy Lead-Free Perovskite Bi0.2K0.2Ba0.2Sr0.2Ca0.2TiO3 Powders and Related Ceramics: Synthesis, Processing, and Electrical Properties. Nanomaterials 2023, 13, 2974. https://doi.org/10.3390/nano13222974 și prin participare cu o prezentare orală intitulată “High entropy perovskite ceramics prepared by alternative routes”, autori Surdu Vasile-Adrian, Nicoară Adrian Ionuț, Pătru Roxana Elena, Trușcă Roxana, Oprea Ovidiu, Ianculescu Adelina Carmen la conferința “The XVIIIth Conference of the European Ceramic Society” din 2-6 iulie, 2023, care a avut loc în Lyon, Franța.
Etapa 3
Au fost realizate activități de cercetare pentru caracterizarea de pulberi și materiale ceramice de compoziție nominală (Bi0.2K0.2Ba0.2Sr0.2Ca0.2)(Ti0.2Sn0.2Hf0.2Zr0.2Ce0.2)O3. A fost investigată structura, morfologia particulelor și omogenitatea chimică a pulberilor. Consolidarea pulberii efectuată prin metode alternative a permis realizarea de materiale ceramice cu dimensiune medie granulară controlabilă în funcție de ruta utilizată și temperatura de procesare și cu distribuție uniformă a elementelor chimice. A fost investigat comportamentul dielectric și a fost corelat cu microstructura materialelor investigate.
Diseminarea rezultatelor a fost realizată prin participare cu o prezentare orală intitulată “High entropy lead-free perovskite powders and related ceramics”, autori Vasile-Adrian Surdu, Mariana-Andreea Marinică, Roxana-Elena Pătru, Ovidiu Oprea, Adrian Ionuț Nicoară, Bogdan Ștefan Vasile, Roxana Doina Trușcă, Adelina Carmen Ianculescu la conferința “13TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING” din 13-16 martie, 2024, care a avut loc în Brașov, România.

- Etapa 1:
Elucidarea influenței entropiei configuraționale înalte pe poziția perovskitică A în pulberi și ceramici de (Bi0.2K0.2Ba0.2Sr0.2Ca0.2)TiO3 asupra structurii, microstructurii și proprietăților funcționale
- Etapa 2
Stabilirea influenței entropiei configuraționale înaltepe poziția perovskitică B în Ba(Ti0.2Sn0.2Hf0.2Zr0.2Ce0.2)O3 asupra comportamentului relaxor-feroelectric. Design de entropie configurațională înaltă pe pozițiile perovskitice A și B în pulberi și ceramici de (Bi0.2K0.2Ba0.2Sr0.2Ca0.2)(Ti0.2 Sn0.2Hf0.2Zr0.2Ce0.2)O3
- Etapa 3
Determinarea influenței dezordinii chimice asupra proprietăților funcționale în materiale perovskitice
I am text block. Click edit bsdfcsfutton
Articole:
- Surdu, V.-A.; Marinică, M.-A.; Pătru, R.-E.; Oprea, O.-C.; Nicoară, A.I.; Vasile, B.Ș.; Trușca, R.; Ianculescu, A.-C. High-Entropy Lead-Free Perovskite Bi0.2K0.2Ba0.2Sr0.2Ca0.2TiO3 Powders and Related Ceramics: Synthesis, Processing, and Electrical Properties. Nanomaterials 2023, 13, 2974. https://doi.org/10.3390/nano13222974
Conferinte:
- “High entropy perovskite ceramics prepared by alternative routes”, autori Surdu Vasile-Adrian, Nicoară Adrian Ionuț, Pătru Roxana Elena, Trușcă Roxana, Oprea Ovidiu, Ianculescu Adelina Carmen la conferința “The XVIIIth Conference of the European Ceramic Society” din 2-6 iulie, 2023, care a avut loc în Lyon, Franța.
- “High entropy perovskites oxides: synthesis and characterization”, autori Vasile-Adrian Surdu, Mariana Andreea Marinică, Ovidiu Oprea, Adelina Carmen Ianculescu la conferința “22nd Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering” din 7-9 septembrie, 2022 care a avut loc în Sinaia, România.
- “High entropy lead-free perovskite powders and related ceramics”, autori Vasile-Adrian Surdu, Mariana-Andreea Marinică, Roxana-Elena Pătru, Ovidiu Oprea, Adrian Ionuț Nicoară, Bogdan Ștefan Vasile, Roxana Doina Trușcă, Adelina Carmen Ianculescu la conferința “13TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING” din 13-16 martie, 2024, care a avut loc în Brașov, România.
to changArte this text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.