Projekti / Programi
Dizajn novih lastnosti (nano)materialov & aplikacije
01. januar 2022
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| 2.02.00 |
Tehnika |
Kemijsko inženirstvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
| 2.04 |
Tehniške in tehnološke vede |
Kemijsko inženirstvo |
Napredni (nano)materiali, biomateriali, hibridni (nano)materiali, aplikacije, okolje, zdravje, hrana, senzorji, trajnostne tehnologije, krožno gospodarstvo, "scale up" procesi, poslovni modeli, patenti.
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
25. junij 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
Podatki za razpise ARIS (
04.04.2019 - Programski razpis,
arhiv
)
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
555 |
13.155 |
11.467 |
20,66 |
| Scopus |
645 |
15.556 |
13.590 |
21,07 |
Raziskovalci (17)
Organizacije (5)
Povzetek
Najnovejši družbeni izzivi, kot so staranje prebivalstva, energetska varnost, pomanjkanje surovin, onesnaževanje okolja in ne nazadnje pandemija COVID-19, usmerjajo sodobne raziskave v smeri zagotavljanja trajnosti in zdrave prihodnosti družbe. V zadnjih desetih letih se poseben prispevek k sodobni družbi kaže predvsem pri razvoju tehnološko naprednih večnamenskih nano/organskih / biomaterialov z visoko dodano vrednostjo. Zaradi neomejenih možnosti prilagajanja njihovih površinskih, strukturnih in kemijskih lastnosti so pomembni za izboljšanje zdravja ljudi, bivanja in okolja. S preučevanjem njihovih odnosov med sestavo, strukturo, mikrostrukturo ter njihovimi lastnimi in zunanjimi lastnostmi bomo pridobili nova znanja (DP1), potrebna za načrtovanje in razvoj nove generacije naprednih, visokotehnoloških nano/organskih/biomaterialov z zahtevanimi lastnosti za realno uporabo v okolju, zdravju, hrani, senzorjih (DP2). Najbolj inovativni nano/organski/biomateriali, razviti v DP1 in preizkušeni za različne namene uporabe v DP2, bodo aplicirani z naprednimi, okolju prijaznimi, trajnostnimi tehnologijami v kontinuiranih in integriranih procesih v DP3. Sintetizirani nano/organski/biomateriali (laboratorijski prototipi), ki bodo pokazali inovacijski potencial na laboratorijski ravni (TRL4) ali bodo izpolnjevali zahtevana merila za širšo uporabo, bodo preneseni na polindustrijsko raven (pilotni prototipi, TRL6) z uporabo avtomatiziranega in računalniško vodenega reaktorskega sistema na IOS-u, ki omogoča natančno in ponovljivo sintezo različnih nano/ organskih/biomaterialov v kg merilu. Načini sinteze za proizvodnjo nano/organskih/ biomaterialov z različno veliko porozno strukturo in površinsko kemijo bodo optimizirani, da bodo omogočili enostavnen "scale up" proces in komercializacijo (DP4). Pomemben del projekta so vidiki trajnostnega razvoja v okviru DP5, vključno s študijami možnih škodljivih učinkov razvitih nano/organskih/biomaterialov. Ekološka in biološka toksičnost, vpliv reprezentativnih nano/organskih/biomaterialov na varnost bo ocenjena z različnimi toksikološkimi modeli. Tehnološka izvedljivost proizvodnje najobetavnejših prototipno dokazanih nano/organskih/biomaterialov in sorodnih izdelkov bo ocenjena glede na njihovo zmogljivost in funkcionalne lastnosti. Upoštevan bo njihov družbeno-ekonomski in okoljski učinek s pomočjo uporabe orodij LCA/LCC v smislu doseganja pozitivnega ekološkega in energetskega vpliva, v smislu izogibanja nevarnim materialom, spojinam, topilom in z definiranjem življenjskega cikla končnih izdelkov, ki so v skladu s smernicami krožnega gospodarstva. Za najbolj obetavne nano/oganske /biomateriale bodo predlagani tudi novi poslovni modeli. V DP6 se bo IOS osredotočil na koordinacijo in upravljanje ter vsi člani konzorcija na širjanje rezultatov projekta v obliki visoko kvalitetnih (A'') člankov, patentov in podobno.
Pomen za razvoj znanosti
Izvirnost predlaganega raziskovanja temelji na naprednih funkcionalnih nano/organskih/bio materialih. Raziskovalni program bo prispeval k boljšemu razumevanju okolju prijaznih sinteznih postopkov različnih (nano)materialov, konvergence nano/organskih/bio materialov in njihove soodvisnosti, kar bo podalo nova spoznanja na področju (nano)materialov, (nano)tehnologije in biotehnologije. Nova spoznanja na področju funkcionalizacije (nano)materialov bodo prispevala k bogatenju temeljnega (korelacija med strukturo in lastnostmi (nano)materialov) in aplikativnega znanja (razvoj in uvajanje novih ali izboljšanih fizikalno-kemijskih metod, novih materialov in postopkov). V ta namen bomo preučevali in raziskovali sinteze, površinske modifikacije ter preferenčno funkcionalizacijo naslednjih nano/organskih/bio materialov: o Magnetni (nano)materiali na osnovi železovih oksidov ter njihovi koloidi. o Sol-gel mezoporozni (nano)materiali, kot so (nano)delci SiO2, Al2O3 in TiO2. o Polprevodni (nano)materiali, kvantne pike, (nano)materiali na osnovi Ag, Au in Cu. o Nanomateriali na osnovi C, kovinskih karbidov in nitridov za pridobivanje/shranjevanje energije. o Hibridni (nano)materiali kot ''core-shell'' (nano)materiali, dendrimeri, votle sferične strukture. o Organski/trajnostni nano in/ali polimerni materiali in biokatalizatorji. Izpostavljamo nekaj znanstvenih prispevkov, ki izhajajo iz našega predhodno dokumentiranega dela: o Nova spoznanja sinteznih postopkov naprednih nano/organskih/bio hibridnih materialov in senzornih nano/organskih/bio materialov. o Realizacija novih ekonomskih konceptov na podlagi LCA in LCCA analiz. o Znanja o zdravju, varnosti/zaščiti posameznika in njegovega okolja. o Razvoj/prilagoditev primernih tehnologij in procesov, ki omogočajo enostaven in hiter prenos v večje količine ter komercializacijo, ob tem pa upoštevajo načela trajnostne rabe surovin, pozitivnega ekološkega in energijskega učinka ter s tem nizek ogljični odtis. Poseben poudarek bo na povečani uporabi in obnovitvi obstoječih (nano)materialov ter proizvodnji novih, funkcionalno učinkovitejših in ekološko/varnostno sprejemljivejših materialov za okoljsko trajnost v skladu s krožnim gospodarstvom in zahtevami trajnostnega razvoja, kot je opredeljeno s strani slovenskega ministrstva (Ugodna in čista energija, Trajnostna industrija in inovacije), vizijo EU v okviru programa Horizon 2027 in SPIREE 2030 procesnih tehnologij. S kombiniranjem obnovljivih/reciklirnih surovin z novo razvitimi nano/organskimi/bio materiali bomo dosegli proizvodnjo okoljsko trajnostnih, biorazgradljivih in/ali recikliranih materialov. Cilj raziskovalnega programa je razvoj novih visoko tehnoloških (nano)materialov z zahtevanimi lastnostmi za uporabo v okolju, zdravju in senzorjih. Zaradi interdisciplinarnosti predlaganih raziskav bodo imeli predstavljeni rezultati močan vpliv na različnih znanstvenih področjih, od kemije in biokemije do energetike, telekomunikacij, okoljevarstva, zdravja, varnosti in naravoslovja. Raziskave so v skladu z raziskovalno in inovacijsko strategijo EU s poudarkom na vodilnih področjih (nano)tehnologije in naprednih (nano)materialov ter so v tesni povezavi z EU programom za spodbujanje in industrijsko tehnologijo. Visoka raven raziskav so bo ohranila z intenzivnim sodelovanjem z uglednimi raziskovalnimi institucijami po vsem svetu. V skladu s tem bodo vsi partnerji konzorcija razširili svoje kompetence na nove aplikacije, ki bodo ustrezale potrebam industrije, kar bo privedlo do višjih standardov in promocije, ne samo v okviru nacionalnih akademskih in tehnoloških programov, temveč tudi na mednarodni ravni, glede na velike možnosti objavljanja v recenziranih revijah z visokim faktorjem vpliva in visoko stopnjo citiranosti, kot tudi prispevkov znotraj znanstvene in poslovne skupnosti. Okrepilo se bo tudi raziskovalno sodelovanje med vsemi vključenimi skupinami in nastala bo temeljna mreža za prihodnje sodelovanje znotraj EU okvirnega programa ali drugih mednarodnih programov.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati našega raziskovalnega programa bodo neposredno vplivali na gospodarstvo in celotno družbo. Trg potrebuje inovacije, ki so povezane z večjo ozaveščenostjo posameznika o zdravju in okolju v katerem živimo. Z namenom zagotavljanja kakovosti na različnih področjih našega življenja postaja razvoj trajnostnih rešitev vse pomembnejši. Novi nano/organski/bio materiali in njihova uporaba so bistvenega pomena za zdravje, okolje, senzorje, poleg tega pa imajo neposreden vpliv na industrijo in gospodarstvo. Tržna analiza napoveduje veliko povečanje povpraševanja po novih (nano)materialih in sekundarnih surovinah, katerih cene so se v zadnjem letu zvišale 2 do 5-krat, dobavni roki pa so se podaljšali. Trenutno je veliko povpraševanje po surovinah za energijo, informacijsko tehnologijo, elektroniko, itd., kar postaja ključnega pomena za uspešne poslovne koncepte, zato so postopki recikliranja, ki omogočajo oskrbo s sekundarnimi surovinami, nujni. Z delom tega programa obravnavamo tudi ta nujna vprašanja. Na ta način bomo močno prispevali k prenosu znanja v širše gospodarstvo. Obseg raziskav je torej interdisciplinaren in vključuje različne gospodarske sektorje, od kemije, biotehnologije, materialov do fizike, elektrotehnike, strojništva in medicine. Neposreden vpliv na gospodarstvo se prav tako kaže v različnih panogah. Raziskovalni program bo izziv, a hkrati tudi priložnost za ustanavljanje novih podjetij, ki bi lahko prevzela proizvodnjo nano/organskih/bio materialov, novih tehnologij na vodah, ki se osredotočajo na ponovno uporabo vode, procese recikliranja za zagotavljanje sekundarnih surovin po konceptu krožnega gospodarstva. Vsebina programa je v skladu z osnovnimi cilji evropskega strateškega razvojnega načrta Obzorja 2027 (SRA, Agenda strateških raziskav). Prav tako je skladen s predpisanimi temami in sledi smernicam EU o varnosti hrane (EC178/2002). Uvajanje naprednih, okolju prijaznih, trajnostnih procesov in tehnologij ter sodobni pristopi k recikliranju materialov iz odpadne električne in elektronske opreme (OEEO) so v skladu s smernicami EU za prehod na krožno gospodarstvo v okviru sprejetega svežnja krožnega gospodarstva in direktive EU o trajnosti in recikliranju, trajnostnem pridobivanju surovin po vsem svetu ter smernic za ravnanje z odpadki in učinkovitost virov (EC2015a). Glede na velike probleme in zanimanje na področju zdravja, senzorjev in okolja je diseminacija rezultatov našega raziskovalnega programa z objavami v indeksiranih revijah, patentih, idejah in izkušnjah zelo pomembna in bo razširjena s predstavitvami na konferencah in sejmih. Na ta način bomo povečali možnost vključevanja v različne bilateralne in druge mednarodne projekte ter sodelovanje s poslovnim sektorjem. Raziskovalni program bo imel neposreden vpliv na razvoj družbe in njen trajnostni razvoj v smislu socialne pravičnosti in solidarnosti med generacijami. To se bo odrazilo v vključitvi večjega števila mladih raziskovalcev na začetku njihove kariere in sodelovanju z izkušenimi raziskovalci. Rezultati programa bodo prispevali tudi k razširitvi znanja na področju nano/organskih/bio materialov, kar bo osnova za razvoj novih aplikacij za različne namene in uporabnosti na področjih okolja, zdravja, hrane in senzorjev. Pri načrtovanju novih nano/organskih/bio materialov bomo uporabili vidike trajnostnega razvoja s poudarkom na nanovarnosti. Nova teoretična znanja pomagajo pri reševanju problemov v podjetjih, ozaveščanju o sodobnih, trajnostnih tehnologijah in materialih. S skupnimi nacionalnimi in evropskimi projekti, funkcionalnim usposabljanjem, industrijskimi seminarji, skupnimi diplomami, magisteriji in raziskovalno-razvojnimi funkcijami bomo posredno vplivali na tehnološki razvoj in preusmeritev proizvodnje ter povečali konkurenčnost slovenskega gospodarstva (trajnostna proizvodnja visoko tehnoloških izdelkov). Ta način dela je bil potrjen kot izjemno učinkovit, saj že sodelujemo s številnimi podjetji (Gorenje, AquafilSlo, Cetis, BSH, Messer, Cinkarna Celje, Perutnina Ptuj itd.), drugimi organizacijami, združenji in ministrstvi (Ministrstvo za obrambo , Slovenska gasilska zveza, Energetika, Mariborski vodovod itd.). Z organizacijo srečanj, konferenc (NANOAPP), delavnic (NANOFUTURE) in drugih oblik komunikacije ter prenosa znanja, bomo ozaveščali gospodarske subjekte in širšo javnost o naprednih in trajnostnih rešitvah na področju proizvodnje in uporabe nano/organskih/bio materialov. Vse te dejavnosti lahko preusmerijo proizvodnjo malih in srednje velikih slovenskih podjetij v proizvodnjo izdelkov z višjo dodano vrednostjo, ki s tem povečajo konkurenčnost naše industrije. To bi tudi ublažilo posledice COVID-19 pandemije in recesije, izboljšalo trajnostni razvoj, varstvo okolja, zdravje in posledično vodilo do boljše kakovosti življenja.
