„NANO ENERGY” PUBLICĂ O NOUĂ PREMIERĂ ȘTIINȚIFICĂ MARCA UTM
Prestigioasa revistă științifică de specialitate Nano Energy cu factor de impact 19.069, editată de celebra editură ELSEVIER, publică o nouă lucrare științifică de excepție marca UTM: ,,Al2O3/ZnO Composite-Based Sensors for Battery Safety Applications: An Experimental and Theoretical Investigation” („Senzori pe bază de compozit Al2O3/ZnO pentru aplicații de siguranță a bateriilor: o investigație experimentală și teoretică)” – https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108301, semnată de cercetătorii Departamentului Microelectronică și Inginerie Biomedicală (DMIB), Facultatea Calculatoare, Informatică și Microelectronică – lect. univ., drd. Nicolae MAGARIU, lect. univ., dr. Nicolai ABABII, sub îndrumarea prof. univ., dr. hab. Oleg LUPAN, șef DMIB, directorul Centrului Nanotehnologii și Nanosenzori, în colaborare cu echipa prof. univ., dr. hab. Rainer ADELUNG și prof. univ., dr. hab., Nora H de LEEUW.
Rezultatele acestei lucrări științifice au fost recenzate, acceptate și publicate rapid, de către editorul-șef, prof., dr. Zhong Lin WANG, cu indicele h de peste 261 (SCOPUS) plasat pe locul #1 la nivel mondial între cei 100.000 de oameni de știință din întreaga lume din toate domeniile în 2019 (!) (https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000384). Prof Wang (Georgia Institute of Technology) se află pe locul #10 în profilurile publice Google Academic în toate domeniile (http://www.webometrics.info/en/hlargerthan100).
Autorii lucrării menționează modul în care pot fi utilizați senzorii pe baza heterostructurilor în aplicații de siguranță a bateriilor electrice reîncărcabile. Cercetările bateriilor electrice și îmbunătățirea performanțelor acestora este o direcție foarte actuală în prezent din considerentele dezvoltării domeniului de electronică utilizând ca sursă de energie aceste baterii electrice reîncărcabile, și anume în diverse dispozitive portabile, inclusiv telefoane celulare și laptop-uri, precum și domeniul vehiculelor electrice fiind unul din cele mai actuale domenii de dezvoltare. Pe lângă toate avantajele care le oferă bateriile electrice, acestea au și unele neajunsuri, și anume: defectele celulei bateriei pot duce la riscuri grave de siguranță, cum ar fi incendii și explozii, ca urmare a căldurii enorme generate în electrolitul din baterii, provocând eliberarea de gaze toxice și inflamabile în așa-numita fuga termică (Thermal Runaway). Astfel, detectarea timpurie și rapidă a gazelor care se formează înainte de fuga termică prezintă un interes deosebit, pentru a acționa Sistemul de Management al Bateriei (Battery Management System) în scopuri de siguranță.
În lucrarea dată se raportează utilizarea heterostructurilor bazate pe oxizi semiconductori ca senzori pentru detectarea componentelor tipice ale electroliților bateriei și produșii lor de descompunere. Senzorii obținuți au arătat un răspuns semnificativ la vaporii produși de solvenții bateriilor sau de produsele de degazare, ceea ce îi face candidați perfecți pentru dezvoltarea de noi prototipuri de succes pentru monitorizarea siguranței bateriilor electrice. Senzorii cercetați sunt stabili în timp datorită peliculei de Al2O3, iar răspunsul față de vaporii de C3H6O2 pe parcursul mai mult de 100 de zile a rămas neschimbat. La fel, a fost studiată și reactivitatea de suprafață a heterostructurilor la interacțiunea cu electroliții și produșii lor de descompunere, așa ca C3H6O2, C4H10O2, dioxid de azot (NO2) și fosfor pentafluor (PF5) prin utilizarea calculelor teoriei funcționale a densității (DFT).
Drd. Nicolae MAGARIU, lector universitar, UTM:
– Cercetările efectuate împreună cu colegii de la prestigioasele universități din Germania, Marea Britanie și Regatul Țărilor de Jos, Olanda au permis acumularea experienței și cunoștințelor profunde despre elaborarea noilor senzori portabili care pot fi utilizați pentru detectarea compușilor volatili din componența bateriilor electrice, deoarece detectarea timpurie a scurgerilor de electroliți v-a permite prevenirea accidentelor. Bateriile electrice sunt vitale ca una dintre nanotehnologiile-cheie necesare pentru tranziția către o societate fără carbon. Astfel, monitorizarea siguranței bateriilor portabile este esențială, deoarece defectele celulei bateriei pot duce la riscuri serioase de siguranță. Astfel cercetările noastre contribuie enorm la rezolvarea acestor probleme globale.
Dr. Nicolai ABABII, lector universitar, UTM:
– Rezultatele prezentate în lucrare indică că pe lângă obținerea senzorilor care pot detecta vaporii de Hidrogen, Etanol și alți compuși, prin metode simple de elaborare și cost-eficiente, e posibil de obținut senzori pentru detectarea electroliților bateriei și produșii lor de descompunere din bateriile electrice pentru detectarea timpurie și rapidă în scopuri de siguranță a bateriilor. Rezultatele experimentale au fost confirmate și de cele teoretice și computaționale.
Profesorii DMIB-FCIM-UTM asigură transferul valorosului capital de cunoștințe și experiență acumulat în cadrul colaborărilor internaționale către tinerii studioși de la FCIM, ciclurile 1, 2 și 3, licență, masterat și doctorat, acestea fiind compatibile cu sistemul european de credite transferabile şi ajustate la exigenţile învăţământului european.
Departamentul Microelectronică și Inginerie Biomedicală se încadrează perfect în formatul acestor colaborări internaționale, deoarece asigură procesul educațional în cadrul a trei programe de studii: „Electronica aplicată”, „Microelectronica și nanotehnologii”, și „Inginerie Biomedicală” (ciclurile I și II), dar și la 5 specialități la ciclul 3 – doctorat. Tinerii care manifestă interes pentru a elabora sau cercetata asemenea dispozitive o pot face realmente la Centrul de Nanotehnologii și Nanosenzori, Departamentul MIB, UTM.
Referințe online:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285523001386
https://www.sciencedirect.com/journal/nano-energy
https://scholar.google.com/citations?user=zkaiVjoAAAAJ&hl=en
https://fcim.utm.md/departamentele-fcim/departamentul-mib/
