SZAKÉRTELEMTÁR - PLAZMAKÉMIAI OSZTÁLY

Felület és nanoréteg kémiai laboratórium

Kapcsolattartó vezető kutatók: Tóth András, Mohai Miklós

Adottságok, ismeretek:

Szilárd felületek, rétegek, bevonatok felületanalízise röntgenfotoelektron-spektroszkópiai (XPS, ESCA) módszerrel: minőségi, mennyiségi és kémiai kötésszerkezeti analízis. Ionmaratással kombinált mélységi eloszlás (profilanalízis).

Szilárd felületek, rétegek, bevonatok mikro- és nanomechanikai (indentáció, keménység, Young modulus) és tribológiai (karcállóság, súrlódás, abráziós kopás) jellemzése.

Szilárd anyagok (polimerek, kerámiák, üvegek, fémek, kompozitok, bioanyagok) felületmódosítása plazmás és ionsugaras (hidegplazmás, plazmasugaras, plazmaimmerziós ionimplantációs, atomsugaras) módszerekkel.

Vékonyrétegek laboratóriumi leválasztása (magnetron-porlasztás, PECVD).

Ipari alkalmazási területek (példák):

Vegyipar:

• heterogén katalizátorok (öregedés, regenerálás, fém-hordozó kölcsönhatás, adalékhatás)
• pigmentek (felületi rétegszerkezetek kialakítása)

Bányászat, gépipar:

• szenek (kéntelenítés, kémiai kezelés hatása)
• keménybevonatok (fázishatár analízis, rétegösszetétel)
• fémmegmunkálás (tribológiai folyamatok)
• fémalkatrészek (adhéziós tulajdonságok, dekoratív bevonatok)
• korrózióálló bevonatok (korróziós folyamatok)
• fémporok, porkohászat (felületi tulajdonságok, szinterelés)
• műszaki (Hi-Tech) kerámiák (porok minősítése, szinterelése)

Elektronikai ipar:

• vékonyrétegek (növesztési folyamatok, oxidáció, korrózió)
• szigetelő és tokozó bevonatok (összetétel, diffúziós folyamatok)
• gázérzékelők (felületi összetétel, működési mechanizmus)

Távközlés:

• optikai elemek (fényvezetők felületmódosítása)

Villamosipar:

• fényforrások (fényporok, katódok, üvegbevonatok)
• napelemek (kontaktusok, degradáció)

Járműipar:

• tribológia (kenőanyagok adalékai, kopásmechanizmus)
• korrózióvédelem (festékek, bevonatok)

Üvegipar:

• síküvegek (bevonatolás, optikai jellmzők módosítása)
• síküvegek korróziója (kémiai folyamatok feltárása)
• gyógyszer-ampullák (alkálitartalom kioldódása)
• kapilláris GC oszlopok (felületkezelési folyamatok)

Műanyagipar:

• fóliák (nyomtathatóság, ragaszthatóság, degradáció, szegregáció, hidrofób helyreállás)
• kompozitok (erősítőszálak felületkezelése, töltőanyagok felületkezelése, adhézió)
• szeparációs membránok (felületkezelés, hidrofil, hidrofób tulajdonságok, fouling)

Textilipar.

• műszálak, szövetek (színnyomás, impregnálás, antisztatizálás, lángállóság, gyűrődésállóság, vízlepergetés, baktericid bevonatok)
• gyapjú, selyem (felületkezelés)
• Fa-, bútor-, papír- és nyomdaipar:
• lignocellulóz anyagok (technológiai problémák, adhézió, nedvesedési tulajdonságok)
• papíripari töltőanyagok (felületkezelés)

Élelmiszeripar:

• fémes csomagolóanyagok (bevonatolás, nyomtatás, korrózió)
• nemfémes csomagolóanyagok (kompozitok, adhézió, gázzárás)

Orvostechnikai alkalmazások:

• implantátumok (csípőprotézis, térdprotézis, sztent, katéter, biokompatibilitás, élettartam-növelés)
• kontaktlencsék (nedvesedési tulajdonságok)
• szemüveglencsék (optikai bevonatok, felületkeményítés)

Termikus plazma laboratórium

A laboratórium fő kutatási területe a termikus plazmákban lezajló kémiai átalakulások vizsgálata. A kutatások - az Intézet profiljának megfelelően - alapvetően két területen folynak.

Anyagtudományi kutatások - különleges morfológiájú mikro- és nanoporok előállítására, pl.

• Funkcionális, sajátos mechanikai, elektromos és mágneses, avagy kémiai tulajdonságokkal rendelkező nano- és mikroméretű kerámiaporok ill. társított kerámiaporok
  Kapcsolattartó vezető kutatók: Szépvölgyi János, Mohai Ilon
• Katalizátor hordozók
  Kapcsolattartó vezető kutatók: Szépvölgyi János, Károly Zoltán
• Gömbalakú, tömör vagy üreges kerámiaporok
  Kapcsolattartó vezető kutatók: Szépvölgyi János, Károly Zoltán
• Fullerének előállítása
  Kapcsolattartó vezető kutatók: Szépvölgyi János, Mohai Ilona
• Fém és kerámia rétegek kialakítása plazmaszórással
  Kapcsolattartó vezető kutatók: Szépvölgyi János, Mohai Ilona, Károly Zoltán

Környezetkémiai kutatások - veszélyes szerves és szervetlen hulladékok ártalmatlanítására és átalakítására értékes másodlagos nyersanyagokká, pl.

• Kohászati és egyéb, nagy fémtartalmú hulladékok kezelése
  Kapcsolattartó vezető kutatók: Szépvölgyi János, Károly Zoltán, Mohai Ilona
• Szerves és halogénezett szerves anyagok, ezekkel szennyezett szervetlen anyagok ártalmatlanítása
  Kapcsolattartó vezető kutatók: Szépvölgyi János, Klébert Szilvia

A kiindulási anyagok és a termékek jellemzésére az alábbi technikákat alkalmazzuk: tömbfázisbeli és felületi kémiai összetétel (ICP-AES, XPS), fázisösszetétel (XRD), mikroszkópiai technikák (SEM és TEM), szemcseméret analízis (LDA), fizi- és kemiszorpciós tulajdonságok.

A laboratórium kutatási célokra egy 27 MHz/4 kW és egy 3-5 MHz/30 kW teljesítményű nagyfrekvenciás plazmareaktort, valamint egy áthúzott íves DC plazma rendszert, és egy nem-áthúzott íves DC plazma rendszert üzemeltet.

Alapkutatási tevékenységeink mellett részt veszünk a BME, ELTE és PE graduális és posztgraduális képzésében, továbbá számos ipari partner R&D tevékenységében (Dunaferr, GE, BASF)

Funkcionális Nanorészecskék Laboratórium

Laboratóriumunk a Pannon Egyetem keretében működő Műszaki Kémiai Kutatóintézet hagyományos részecsketechnológiai kutatásait folytató kutatócsoportja. Az Intézet évtizedekre visszanyúló kutatási területe a szemcsés anyagok előállításának és kezelésének vizsgálata (kristályosítás, granulálás, bevonás, szárítás, őrlés, diszperz szilárd részecskerendszerek vizsgálata és modellezése stb.). A Laboratórium a MTA KK Anyag- és Környezetkémiai Intézet és a Pannon Egyetem közös finanszírozásában működik, és korábbi kutatási területét is részben megtartva, vizsgálatait az előre tervezett tulajdonságokkal rendelkező, mikro- vagy nanoszerkezetű egyedi vagy társított kompozit anyagok előállítási lehetőségeinek irányában bővítette.

Kutatási területünk nano- vagy mikrostruktúrával rendelkező egyedi vagy kompozit részecskék létrehozása, azok új előállítási módszereinek és eljárásainak kidolgozása, valamint ezen részecskék szerkezeti felépítése és funkcionális tulajdonságaik közötti összefüggések vizsgálata, amelyek tudományos alapját képezik a jelenleginél hatékonyabban alkalmazható új gyógyszerformák és egyéb - hasonló elven működő és létrehozható - funkcionális anyagok (pl. szilárd kompozit biokatalizátorok, műanyag töltőanyagok, mesterséges vázanyagok stb.) előállításának. Az új típusú szemcsés anyagok előállítási lehetőségeit a következő kutatási tevékenységek segítségével vizsgáljuk:

Kolloidkémiai és nanoszerkezeti kutatások:

Kapcsolattartó vezető kutatók: Tóth Judit, Feczkó Tivadar

Egyedi mikro- és nanoméretű, ill. különböző hordozó-, mátrix- és bevonó anyagokkal létrehozható társított rendszerek előállítási lehetőségeinek vizsgálata: a precipitációs (kisózásos és kémiai) kooprecipitációs, szférikus agglomerációs és emulziós előállítási módszerek alkalmazhatósága a célzott anyagi rendszerek előállítására.

Műveleti és eljárástechnikai kutatások:

Kapcsolattartó vezető kutató: Tóth Judit

Mikro- és nanoszerkezetű kompozit részecskék előállítására és feldolgozására alkalmas (ill. szükséges) kémiai, fizikai, mechanikai és egyéb műveletek kutatása, új előállítási és feldolgozási módszerek, eljárások, eszközök kidolgozása céljából. A feldolgozási lehetőségek közül vizsgálni kívánjuk a termékek kinyerhetőségét fluid szárítóban és a hőérzékeny anyagok feldolgozhatóságát inert töltetes gejzírszárítóban, ill. mikrohullámmal kombinált szárítóban.

Fizikai, kémiai és anyagszerkezeti vizsgálatok:

Kapcsolattartó vezető kutató: Feczkó Tivadar

Az előállított egyedi vagy kompozit részecskék anyagszerkezeti vizsgálata: a kristályos és/vagy amorf fázisösszetétel, szemcseméret- és eloszlás, a felület morfológiája és belső mikroszerkezete, funkcionális (pl. a kémiai minőség, stabilitási, kioldódási, szétesési stb.) vizsgálatok.

Rendelkezésre álló eszközök:

programozható szakaszos kristályosító és precipitációs reaktor, fluidizációs granuláló- és szárító, inert töltetes gejzírszárító, őrlőberendezések (golyósmalmok), liofilező berendezés, ultrahangos keverő-homogenizáló, ultracentrifuga, Malvern Mastersizer 2000 szemcseméret analizátor, Malvern Zetasizer Nano ZS zéta-potenciál, szemcseméret – és molakulatömeg elemző készülék.

Fémkomplexek Laboratórium

Környezetvédelemi szempontból kiemelkedő jelentőségű az ipari és veszélyes hulladékok feldolgozása, az ártalmatlanítási és újrahasznosítási lehetőségek feltérképezése, kiválasztása és megvalósítása. A megvalósításra elsősorban kémiai módszereket alkalmazunk. Példa erre a tűzihorganyiszap hasznos komponensének, a cinknek a kinyerése, vagy használt sütőolaj feldolgozása biodízellé. Egyéb, különböző eredetű kiindulási anyagokból is megvalósítható bioüzemanyagok előállítása, technológia fejlesztése. Módszerfejlesztések ipari és szennyvizek kezelésére, ártalmatlanítására.

Kapcsolattartó vezető kutató: Kótai László

Porózus kompozitanyagok készítése speciális felhasználási lehetőségekkel, mint pl. hamugranulátum előállítása ökotrágyaként, derítőföld előállítás és különböző folyadékmegkötő rendszerek előállítása és széleskörű vizsgálata.

Kapcsolattartó vezető kutató: Kótai László

Fémkomplexek előállítása és vizsgálata műszeres analitikai módszerekkel (IR, TG, XPS, stb.). A fémek és fémkomplexek jelentősége, szerepe a humán szervezet működésében. Hiányuk esetében pótlásuk lehetőségei természetes úton vagy természetes eredetű poligalakturonát- és egyéb fémkomplexekkel. ICP-analitikai vizsgálatok a fémelem-homeosztazis meghatározására elsősorban metabolikus megbetegedések esetében. ICP analitikai vizsgálatok és értékelések egyéb sokkomponensű biológiai mintákban, pl. gyógynövényekben és kivonataikban. Különböző elemek és specieszek koncentrációjának meghatározása polarográfiás-voltametriás módszerrel kisebb koncentrációtartományban mint az ICP esetében (pl.a Se kimutatási határa 0,01ng/ml).

Kapcsolattartó vezető kutató: Szentmihályi Klára