Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Evolution of Microstructure and Magneto-structural Properties of Heat Treated Ni-Mn-Sn-In Heusler Alloys Sintered by Vacuum Hot Pressing

Maziarz W., Wójcik A., Chulist R., Szczerba M. J., Kowalczyk M., Czaja P., Cesari E., Dutkiewicz J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 2

727--732

EN

In this work, vacuum hot pressed Ni-Mn-Sn-In Heusler alloys with different concentration of In (0, 2 and 4 at.%), were investigated. The magneto-structural behaviour and microstructure dependencies on chemical composition and on heat treatment were examined. It was found that the martensite start transformation temperature increases with growing In content and to a lesser extent with increasing temperature of heat treatment. The high energy X-ray synchrotron radiation results, demonstrated that both chemical composition as well as temperature of heat treatment slightly modified the crystal structures of the studied alloys. Microstructural investigation performed by transmission electron microscopy confirmed chemical composition and crystal structure changes in the alloys.

2

Effect of milling time on morphology and size of copper/CNT composite powder

Grzegorek J., Maj Ł., Maziarz W.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 4

227--233

EN

The development of a sintered copper matrix composite with a small addition of carbon nanotubes (CNTs), which improves its mechanical strength without a decrease in electrical conductivity is of practical importance. Therefore, in the present paper the parameters of ball milling of a Cu+CNT powder mixture were optimized in order to obtain the highest refinement of particles of such a composite material. Investigations carried out with the help of scanning electron microscopy and sieve analysis revealed that the average particle size of the powder decreases with an increase in the volume content of the carbon nanotubes. The presence of carbon material should limit grain growth during the hot pressing of composite material, allowing much smaller grain sizes and accompanying high hardness to be obtained of the resulting compacts, as compared with similarly processed copper powder.

PL

Opracowanie spiekanych kompozytów na osnowie miedzi z niewielkim dodatkiem nanorurek węglowych, poprawiających ich własności wytrzymałościowe bez wyraźnego spadku przewodności elektrycznej, ma duże znaczenie praktyczne. Dlatego w ramach niniejszej pracy została przeprowadzona optymalizacja parametrów mielenia w młynku kulowym mieszanki proszkowej miedź + nanorurki węglowe w celu uzyskania możliwie największego stopnia rozdrobnienia cząstek takiego materiału kompozytowego. Badania przeprowadzone metodą skaningowej mikroskopii elektronowej oraz analiza sitowa wskazały, że średnia wielkość cząstek proszku generalnie spada wraz ze wzrostem zawartości nanorurek węglowych. Obecność nanorurek węglowych powinna zapobiegać rozrostowi ziarna podczas prasowania na gorąco takiego materiału kompozytowego, co pozwoli na uzyskanie znacznie mniejszego ziarna, a w konsekwencji wyższej twardości w porównaniu do wytwarzanego w ten sam sposób proszku miedzi.

3

Topografia powierzchni i wybrane własności przewodzące cienkich warstw La1-xSrxCoO3 wytworzonych metodą PLD

Cyza A., Kopia A., Cieniek Ł., Kusiński J., Maziarz W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 4

150--155

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących mikrostruktury i oporu elektrycznego cienkich warstw La1-xSrxCoO3 wytworzonych metodą ablacji laserowej (PLD − Pulsed Laser Deposition). Cienkie warstwy osadzono na monokrystalicznych podłożach Si oraz MgO o orientacji [001] z wykorzystaniem lasera impulsowego na ciele stałym Nd:YAG. Mikrostrukturę wytworzonych warstw zbadano za pomocą wysokorozdzielczego mikroskopu skaningowego (FEI Nova NanoSEM 450 wyposażonego w detektor EDS EDAX). Przeanalizowano także topografię powierzchni cienkich warstw z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych (Veeco Dimension®Icon™ SPM) oraz dokonano pomiaru chropowatości ich powierzchni za pomocą programu NanoScope Analysis. Analiza taka pozwoliła na zweryfikowanie jakości cienkich warstw La1-xSrxCoO3. W celu określenia przydatności wytworzonych warstw do detekcji gazów zbadano zmiany ich rezystancji w atmosferze NO2 z zastosowaniem wyspecjalizowanego stanowiska pomiarowego wykorzystującego elektrometr Keithley 6517 w warunkach stałego napięcia. Stwierdzone zmniejszenie rezystancji warstwy La0,8Sr0,2CoO3 w atmosferze gazu utleniającego jest charakterystyczne dla półprzewodnika typu p oraz zastosowanego gazu utleniającego, co potwierdza własności sensorowe warstwy.

EN

This paper presents the results of the microstructure investigations and electrical resistance analysis of La1-xSrxCoO3 thin films produced by laser ablation (PLD - Pulsed Laser Deposition) method. Thin films were produced on Si and MgO single crystals substrates with [001] orientation by the Nd:YAG solid-state pulsed laser. The microstructure of deposited films was investigated by a high resolution scanning electron microscope (FEI Nova NanoSEM 450 equipped with EDS detector EDAX). The surface topography of thin films was analyzed using atomic force microscope (Veeco Dimension®Icon ™ SPM), and surface roughness parameters were determined using Nanoscope Analysis software. This analysis allowed to verify the quality of prepared La1-xSrxCoO3 thin films. In order to determine sensitivity of thin films on a presence of 50 ppm of NO2 a specialized measuring station equipped with a Keithley 6517 electrometer at constant voltage mode was used. The observed resistance decrease of La0,8Sr0,2CoO3 thin films in oxidizing gas atmosphere is typical for p-type semiconductor and indicate that the layer exhibits sensitivity to this gas.

4

Preparation of nanocrystalline heterostructures TiO2-SnO2 by modified sol-gel method

Marzec A., Pędzich Z., Maziarz W.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

506--507

EN

The paper presents production of TiO2-SnO2 nanocom-posites with the use of sol-gel method combined with hydrothermal processing of the formed hydroxide gel. As proven by XRD analysis, both oxides crystallise in tetragonal systems: TiO2–anatase, SnO2–cassiterite. Mean sizes of the crystallites are TiO2 ~30÷40 nm and SnO2 ~3÷4 nm, respectively. Moreover, the produced TiO2-SnO2 nanocomposites are characterised by a high specific surface area (~100 m2/g).

PL

W pracy opisano otrzymywanie nanokompozytów TiO2-SnO2 metodą zol-żel połączoną z obróbką hydrotermalną otrzymanego żelu wodorotlenkowego. Analiza XRD wykazała, że obydwa tlenki krystalizują w strukturach tetragonalnych: TiO2–anataz, SnO2–kasyteryt. Średnie wielkości krystalitów wynoszą odpowiednio TiO2 ~30÷40 nm, SnO2 ~3÷4 nm. Ponadto, otrzymane nanokompozyty TiO2-SnO2 charakteryzują się dużym rozwinięciem powierzchni właściwej (~100 m2/g).

5

Silver matrix composites consolidated and hot extruded from ball milled powders strengthened with different types of graphene platelets

Dutkiewicz J., Ozga P., Pstruś J., Maziarz W., Grzegorek J.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 4

207--211

EN

Silver matrix composites containing 1÷2% graphene platelets of various thicknesses were uniaxially hot pressed at 480°C in vacuum from powders ball milled for 5 hours. Two kinds of graphene nanoplatelets were added: (i) - nanoflakes (FLRGO) of a thickness 2÷4 nm, which led to a higher hardness (35÷49 HV) and slightly lower electrical resistivity of the composites, than that of pure hot pressed Ag and (ii) - nanographite platelets (N006) 10÷20 nm thick as confirmed by electron microscopy, which caused a similar increase in hardness up to 34÷45 HV and about a 40% higher electrical resistivity than that of pure hot pressed Ag. SEM studies showed a more homogeneous microstructure of the composites with the FLRGO graphene additions. TEM studies confirmed refinement of the thickness and lateral size of the graphene particles after milling and hot compaction down to a few nm manifested by diffused electron diffraction. The hot extrusion of hot pressed composites with FLRGO platelets caused the growth of graphene platelets and coagulation of the platelets, which contributed to a higher hardness and electrical resistivity.

PL

Kompozyty na osnowie srebra z dodatkiem płytek grafenowych o różnej grubości zostały wykonane poprzez jednoosiowe prasowanie w temperaturze 480°C z proszków mielonych 5 godzin w młynkach kulowych. Zastosowano dwa rodzaje płytek grafenowych: (i) nanopłatki FLRGO z firmy Nanomaterials o grubości 2÷4 nm, które powodowały wzrost twardości kompozytów na osnowie srebra, do wielkości 35÷49 HV i nieznaczny spadek oporności w stosunku do czystego prasowanego z proszku srebra oraz (ii) płytki nanografitu N006, których dodatek w ilości 2% wag. potwierdzono za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej i elektronowej z firmy Angstron Materials o grubości płytek 10÷20 nm, powodował wzrost twardości do 34÷45 HV i oporności elektrycznej o około 40% w stosunku do czystego prasowanego z proszku srebra. Badania mikrostruktury metodami SEM wykazały występowanie bardziej jednorodnej mikrostruktury w kompozytach zawierających płytki grafenowe FLRGO. Badania TEM wykazały rozdrobnienie płytek N006 po mieleniu i prasowaniu, co powodowało silne rozmycie refleksów 002 grafenu w związku ze zmniejszeniem wielkości cząstek w płytkach do kilku nm. Prasowanie na gorąco spowodowało z kolei wzrost wielkości cząstek w płytkach i koagulację płytek, co wpłynęło na wzrost twardości i oporności elektrycznej.

6

Locally Reinforcement TiC-Fe Type Produced in Situ in Castings

Olejnik E., Szymański Ł., Kurtyka P., Tokarski T., Maziarz W, Grabowska B., Czapla P.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

77--82

EN

Refinement is one of the most energy consuming technological process, aimed at obtaining mineral raw materials of the proper grain size. Cast structural elements such as jaws or hammers in crushing machines operate under conditions of an intensive wear. The data indicate that 80% of failures of machines and devices is caused by wearing of rubbing surfaces. This problem became the subject of several scientific and industrial investigations carried out in the whole world in order to produce materials ultra- wear resistant. Methods allowing to obtain wear resistant composite castings are discussed in the hereby paper. Within the performed research microstructures of the produced composite zones were presented and the comparative analysis with regard to mechanical and functional properties of local composite reinforcements in relation to the commercial alloys of increased wear resistance was performed. The results show almost twenty five times increase in wear resistance compared to manganese cast steel containing 18% Mn.

7

Magnetic transformation in Ni-Mn-In Heusler alloy

Kuzma M., Maziarz W, Stefaniuk I.

Nukleonika

|

2015

|

Vol. 60, No. 3, part 1

435--438

EN

Magnetic properties of a Ni50Mn35.5In14.5 Heusler ribbon were studied by ferromagnetic resonance (FMR) in the temperature range of 335–100 K. In the temperature region of 265–170 K, the FMR signal disappeared, in spite of the fact that this region comprised the main crystal transformation temperatures: Ms, Mf, As, Af. In the austenite crystal state, a weak antiferromagnetic interaction was observed, whereas ferromagnetism was detected in the low temperature martensitic state.

8

Copper matrix composites strengthened with carbon nanotubes or graphene platelets prepared by ball milling and vacuum hot pressing

Stolarska J., Dutkiewicz J., Maziarz W., Pstruś J., Wójcik A., Ozga P.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 3

174--180

EN

In this study copper matrix composites with two types of additions i.e. graphene platelets in the amount of 1÷2 wt.% or multiwall carbon nanotubes in the amount of 1÷3 wt.% were studied. Two types of graphene platelets were applied: of a fine thickness of 2÷4 nm and coarser of a 10÷20 nm plate thickness. The addition of finer graphene platelets to copper causes less strengthening, but smaller electrical resistivity, while the addition of MWCNTs causes an increase in hardness in comparison to graphene platelets and slightly higher resistivity growing with the amount of nanotubes. SEM and TEM studies allowed to determine that carbon nanotubes and copper grain size are refined during milling which does not change after consolidation. In the samples with graphene, a more homogeneous distribution of platelets was observed in the case of fine graphene, while platelet conglomerates in the case of coarser graphene tend to occur after the consolidation process at the copper particle boundaries.

PL

W niniejszej pracy opracowano sposób wytworzenia kompozytów na osnowie miedzi, wzmacnianych różnymi typami węgla, tj. wielościennymi nanorurkami węglowymi w ilości 1÷3% obj. oraz płatkami grafenowymi w ilości 1÷2% wag. Wytypowano dwa rodzaje płytek grafenowych dostępnych komercyjnie pod nazwą: N006 o grubości 10÷20 mm oraz cieńsze FL-RGO o grubości 2÷4 mm. Dodawanie drobniejszych płatków grafenowych do miedzi powoduje mniejsze umocnienie i mniejszy opór elektryczny, natomiast dodanie wielościennych nanorurek węglowych (MWCNTs) powoduje wzrost twardości w porównaniu do płatków grafenu i niewiele większą oporność wzrastającą wraz z ilością nanorurek. Badania na skaningowym mikroskopie elektronowym SEM oraz transmisyjnym mikroskopie elektronowym TEM pozwoliły ustalić, że mieszanina MWCNTs oraz proszku miedzi podczas mielenia w młynie kulowym zmienia się, tworząc najpierw duże konglomeraty, a po 32 godzinach mniejsze ziarna miedzi oraz rozdrobnione nanorurki. Ponadto analiza badań ze spektroskopii Ramanowskiej ujawniła, że nanorurki węglowe ulegają pewnego rodzaju deformacji, zwiększając tym samym stopień zdefektowania. W kompozytach z dodatkiem grafenu stwierdzono bardziej jednorodny rozkład płatków w ziarnach miedzi w przypadku drobnego grafenu, podczas gdy w przypadku grubszych płatków grafenu tworzą się konglomeraty, które po procesie konsolidacji występują na granicach cząstek proszku miedzi.

9

2013: rekordowy rok dla Funduszu

Maziarz W.

Przegląd Komunalny

|

2014

|

nr 4

32

PL

Ponad 5,5 mld zł wypłat, ponad 3,7 tysiąca złożonych wniosków i blisko dwa tysiące podpisanych umów – to efekty ubiegłorocznej działalności Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (NFOŚiGW).

10

Sensor properties of ZnO:Al nanofibres obtained by electrospinning

Maziarz W., Rydosz A., Wysocka K., Pisarkiewicz T.

Materials Science Poland

|

2014

|

Vol. 32, No. 2

176--180

EN

An electrospinning technology have been developed to obtain zinc oxide nanofibres doped with aluminum. Properties of the obtained nanostructures can be controlled by both the composition of a precursor and subsequent annealing treatment. The gas sensors manufactured with the use of ZnO:Al nanofibres exhibit good response to NO2 at relatively low operating temperatures. For some samples it was observed that interaction with ambient NO2 gas causes the change of conductivity from n-type to p-type at higher operating temperatures. This phenomenon was not observed for the samples annealed at higher temperature.

11

Structural characterization and properties of M-WO3 (M = Au, Pt) thin films prepared by pulsed laser deposition

Kopia A., Maziarz W.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

154--157

EN

The M-WO3 (M-Au, Pt) films were grown by pulsed laser deposition (PLD) using an Nd:YAG laser Continuum (λ = 266 nm) and sputtered using Sputter Coated K575X on Si [100] substrate. The TEM, AFM and XRD was used to characterize the structure and morphology of the surface. The resistances of the thin films in atmosphere CO, NO2 gases were examined as function of temperature. The XRD analysis showed that the layers consist of WO3, Au, Pt phases with crystallites size of WO3 25 nm. Highly developed layer surface was observed in AFM microscope. The TEM cross-section observation of the layers showed column-shaped structure of 20÷50 nm in the width. The resistance measurements R of the Pt-WO3 thin film, in air, CO and NO2 atmospheres showed stronger signals for both gases (NO2, CO) at higher temperature T = 300°C.

PL

Cienkie warstwy M-WO3 (M = Au, Pt) wytworzono metodą ablacji laserowej stosując laser Nd:YAG laser Continuum (λ = 266 nm), na podkładkach Si [100]. Warstwy Au i Pt nałożono przez rozpylanie za pomocą Sputter Coated K575X. Analizę struktury wytworzonych warstw przeprowadzono za pomocą TEM, AFM i XRD. Badania rezystancji warstw w atmosferze NO2 i CO przeprowadzono w funkcji temperatury. Badania rentgenowskie wykazały krystaliczną budowę warstw WO3 oraz warstw Au i Pt o średniej wielkości krystalitów WO3 25 nm. Obserwacje powierzchni warstw za pomocą AFM wykazały rozwinięcie powierzchni. Obserwacje przeprowadzone za pomocą TEM na przekrojach warstw wykazały kolumnowy charakter o szerokości kolumn 20÷50 nm. Pomiary rezystancji przeprowadzono jedynie dla warstw Pt-WO3. Warstwa była czuła na oba gazy, przy czym większe zmiany rezystancji zaobserwowano w wyższej temperaturze T = 300°C.

12

Nieinwazyjna metoda oznaczania glukozy w badaniach cukrzycy

Kwapińska D., Rydosz A., Maziarz W., Pisarkiewicz T., Marszałek K. W., Olszańska-Piątek B.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 2

11-14

PL

W pracy przedstawiono innowacyjną metodę oznaczania stężenia glukozy we krwi w badaniach cukrzycy. Metoda ta polega na detekcji stężenia acetonu w wydychanym powietrzu, które jest zależne od stężenia glukozy w organizmie. W pracy przedstawiono bieżące dane dotyczące liczby osób ze zdiagnozowaną cukrzycą w Polsce i na świecie, zapadalność na tą chorobę oraz konwencjonalne metody oznaczania glukozy. Autorzy zaprezentowali wyniki badań przeprowadzonych na grupie chorych oraz referencyjnej grupie osób zdrowych. Uzyskane w ramach eksperymentów wyniki potwierdzają, że stężenie wydychanego acetonu u osób chorych jest większe niż u osób zdrowych, i zawiera się w przedziale od 1,5 ppm - 3,4 ppm (ang. part per milion) w odróżnieniu od stężenia wykrytego u osób zdrowych, które jest mniejsze od 1 ppm. Detekcja tak niskich stężeń nie jest możliwa przy wykorzystaniu komercyjnie dostępnych sensorów acetonu. W pracy przedstawiono metodę umożliwiającą badanie tak niskich stężeń poprzez zastosowanie układu prekoncentratora acetonu. Wyniki badań stężenia glukozy przy pomocy glukometru pozostają w zgodności z wynikami otrzymanymi metodą nieinwazyjną.

EN

Noninvasive glucose measurement method for diabetes diagnosis is presented in this study. It based on detection of an acetone concentration in exhaled breath, which is correlated to glucose concentration in the vessel blood. The current data concerns the number of diabetic patients in Poland and in the world are shown and discussed in the paper. The diabetic patients have been investigated as well as healthy reference group. The investigation results confirmed that the exhaled acetone concentration is higher for diabetic persons than for healthy one and it is in the range of 1.5 - 3.4 ppm for diabetic patients and less than 1 ppm for healthy subjects. In order to measure such low acetone concentrations the preconcentration method is used. Due to fact, that commercial available gas sensors have limit of detection in the ppm range. In the paper the preconcentration method for breath acetone concentration was used and described. The experimental results are in conformity with results obtained with glucometer method.

13

Application of the Autocorrelation Function and Fractal Geometry Methods for Analysis of MFM Images

Bramowicz M., Kulesza S., Czaja P., Maziarz W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

451--457

EN

Presented work is focused on the use of correlation methods for numerical analysis of magnetic stray field over the surface of materials. Obtained results extend our previous findings about application of the autocorrelation function and the fractal analysis for characterization of magnetic surfaces. Several domain images are recorded at various tip-sample gaps (i.e. the lift heights), and then their average widths were extrapolated down to the zero distance in order to estimate the width seen right on the surface. Apart from that, fractal parameters were derived from autocorrelation function, which turned out to be sensitive to the lift height, and might constitute universal measure (the critical lift height), above which the MFM signal became dominated by thermal noises and non-magnetic residual interactions.

PL

Niniejsza praca dotyczy zastosowania metod korelacyjnych do numerycznej analizy obrazów rozkładu pola magnetycznego emitowanego z obszarów spontanicznego namagnesowania. W pracy przedstawiono kontynuację badań nad zastosowaniem funkcji autokorelacji oraz metod analizy fraktalnej w badaniach struktury domenowej oraz charakterystyki emitowanego z nich pola magnetycznego. Wyniki badań wykazują zależność mierzonej metodami mikroskopii sił magnetycznych (MFM) szerokości domen od wysokości skanowania nad badaną powierzchnią, sugerując przeprowadzanie serii pomiarów na różnych wysokościach (h), ich aproksymację z następną ekstrapolacją do powierzchni (h=0). Przeprowadzona analiza fraktalna, wskazuje na możliwość jej aplikacji do charakterystyki zmian sygnału magnetycznego rejestrowanego przez MFM. Pozwala ona również na wyznaczenie wysokości krytycznej (hkr), na której sygnałem dominującym stają się nakładające się na sygnał magnetyczny pozostałości niemagnetycznych interakcji między igłą sondy i badaną powierzchnią, stanowiące rejestrowany przez MFM szum.

14

Microstructure evolution and its inﬂuence on martensitic transformation in Ni-Mn-Sn alloys

Czaja P., Maziarz W., Dutkiewicz J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 3

149--152

EN

The work reports on the investigation into the microstructural changes and their impact on the phase transition of the Ni48Mn39.5Sn12.5 Heusler magnetic shape memory alloy produced by means of conventional metallurgy and subsequently processed by melt spinning technique to obtain ribbons. The properties of the alloy are studied in its bulk form and in the form of ribbons. The SEM studies has shown that the solidiﬁed alloy features three areas differing with respect to Mn/Sn ratio. The light microscopy observation of the as cast, homogenized and water quenched bulk samples has shown that the martensitic phase tends to nucleate within the inner area of the grains, unlike in the case of ribbons where it was chieﬂy witnessed on the grain boundaries. The same technique was also used to study the cross section of melt spun ribbons. It has been demonstrated that the ribbons posses nonuniform microstructure. XRD analysis led to the identiﬁcation ofphases present in the studied materials subjected to different treatment. It has been shown that the ribbons contain primarily austenite ofthe L21 Heusler structure. The same phase has been found to coexist with the martensite in the as cast and homogenized bulk samples, whereas predominantly the martensite phase has been found in water quenched bulk samples. DSC studies proved that both the ribbons and bulks undergo martensitic and reverse transformation but the temperature onset of the transition is lower in the case of ribbons what is associated with the grain size reduction. TEM studies has corroborated the initial XRD results. They have shown that the austenite is of the typical for this alloys Heusler type structure and the martensite has been determined as the l0M martensite with the (3 2) modulation according to Zhdanov notation.

PL

Praca przedstawia wyniki badań zmian mikrostruktury i ich wpływu na przemianę fazową magnetycznego stopu Heuslera o nominalnym składzie Ni48Mn39.5Sn12.5 uzyskanego w formie litej za pomocą konwencjonalnej meta- lurgii oraz w formie taśm odlanych metodą odlewnia na wirujący walec. Wyniki analizy za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego pokazują, że w skrystalizowanym stopie można wyodrębnić trzy obszary różniące się między sobą proporcją stężenia Mn/Sn. Obserwacje próbek litych stopu po obróbce cieplnej i przesyceniu wykazały obecność igieł martenzytu w obrębie ziaren, inaczej niż w przypadku taśm, w których martenzyt stwierdzono na granicach ziaren. Mikroskopia świetlna posłużyła także do obserwacji przekrojów poprzecznych taśm. Stwierdzono, że charakteryzują się one niejednorodną mikrostrukturą. Za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej dokonano identyﬁkacji faz występujących w poszczególnych rodzajach badanego materiału. Stwierdzono, że w taśmach przeważa faza austenityczna o strukturze Heuslera typu L21. Ta sama faza współwystępuje z fazą martenzytyczną w stopie w stanie po odlaniu i po obróbce cieplnej, podczas gdy w próbkach litych w stanie po ujednorodnieniu i przesyceniu dominuje martenzyt. Analiza za pomocą skaningowej kalorymetrii różnicowej potwierdziła zachodzenie przemiany martenzytycznej i odwrotnej do niej w taśmach i w próbkach litych, z tym że temperatura początku przemiany była niższa dla taśm. Jest to związane ze zmniejszeniem się wielkości ziarna wskutek odlewnia na wirujący walec. Analiza za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej potwierdziła, że austenit cechuje się strukturą typu L21, podczas gdy martenzyt wykazuje uporządkowanie właściwe dla martenzytu typu 10M o modulacji (3 2) według notacji Zhdanova.

15

Nanostruktury ZnO wytwarzane metodą elektroprzędzenia do zastosowań w detekcji gazów

Maziarz W

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 12

41-45

PL

Jednym z rozwijających się silnie nurtów badań w sensoryce jest poszukiwanie nowych materiałów gazoczułych o rozwiniętej powierzchni, występujących w postaci tzw. nanostruktur. Warstwy gazoczułe tego typu, zawierające elementy jednowymiarowe, pozwalają na szybką dyfuzję gazu w głąb materiału, co zwiększa szybkość reakcji takiego czujnika. Czujniki wykorzystujące nanostruktury pobierają znacznie mniejszą moc ze względu na mniejsze wymiary. Akceptowalną odpowiedź na gaz obserwuje się też w niższej temperaturze. W pracy zarysowano obecny stan badań nad materiałami gazoczułymi zawierającymi struktury w skali nano, ze szczególnym uwzględnieniem nanostruktur tlenku cynku domieszkowanych glinem, wytwarzanych przez autora metodą elektroprzędzenia. Uzyskane struktury złożone z sieci nanodrutów o średnicach 130-500 nm poddano podstawowym badaniom strukturalnym oraz elektrycznym. Stwierdzono dobrą czułość na tlenek azotu już w temperaturze ok. 160ºC, przy braku czułości na etanol.

EN

Nowadays one of the most important issues in gas sensors domain is searching for new materials that are smaller, have faster response, work at lower temperatures in comparison to conventional sensors and exhibit low power consumption. Devices manufactured from such materials can have built-in electronics and may be used in portable applications. The most popular are various nanomaterials manufactured with different technologies.The work presents the outline of current state of research of nanomaterials used in gas sensors. The author obtained ZnO nanostructures with electrospinning method. Investigation of ZnO:Al nanofibres with varying diameters revealed their good sensitivity to nitrogen dioxide at temperatures lower than these for conventional conductometric type sensors.

16

Structure and martensitic transformation in Ni44Mn43.5Sn12.5-xAlx Heusler alloys

Maziarz W., Czaja P., Czeppe T., Lityńska-Dobrzyńska L., Major Ł., Dutkiewicz J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

443--446

EN

Alloys with constant Ni/Mn ratio equal to 1.01 of nominal compositions Ni44Mn43.5Sn12.5-xAlx (x = 0, 1, 2 and 3) were induction cast, homogenized in vacuum for 6 hours at 1000ºC, annealed for 1 h at 900 and water quenched for solution treatment (ST). Differential scanning calorimetry (DSC) studies revealed that the quenched alloys undergo martensitic transformation with martensite start temperatures (Ms) ranging from - 140 up to - 80ºC. An increase of Ms temperature with increasing of the aluminum content as well as the linear relationship between Ms and the conductive electron concentration (e/a) was observed. DSC has been used also to estimate the associated entropy change from the transformation heat Q and peak position temperature Tp; corresponding to ΔS ≈ Q/Tp. X-Ray diffraction phase analyses performed at room temperature proved that in all ST alloys the L21 Heusler structure is present. However, a different degree of order of this phase was observed, what was manifested by a decrease of intensity of the 111 superlattice reflection of the L21 structure with an increase of Al content. The ordering behavior was also proven by the transmission electron microscopy (TEM) investigations, particularly electron diffraction patterns. The evolution of microstructure after different treatments was also illustrated by light microscopy observations.

PL

Stopy o stałym stosunku Ni/Mn wynoszacym 1,01 i o składzie Ni44Mn43.5Sn12.5-xAlx (x= 0, 1, 2, 3) odlewano w piecu indukcyjnym a następnie poddano wyżarzaniu w próżni w temperaturze 1000ºC przez 6 godzin oraz obróbce cieplnej polegającej na wygrzaniu w temperaturze 900ºC przez okres 1 h i przesyceniu poprzez szybkie chłodzenie w wodzie o temperaturze pokojowej. Wyniki uzyskane przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej wykazały, że przesycone stopy ulegają przemianie martenzytycznej, której początek w zależności od składu stopu mieści się w zakresie - 140 do - 80ºC. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości aluminium w stopach rośnie temperatura początku przemiany martenzytycznej oraz, że zalezność tej temperatury od wartości stężenia elektronów walencyjnych e/a ma charakter liniowy. Badania kalorymetryczne posłużyły również do oszacowania wielkości zmian entropii towarzyszącej przemianie fazowej do czego wykorzystano znajomość ilosci ciepła Q przemiany a także pozycje piku temperaturowego zgodnie z zaleznością Tp: ΔS ≈Q/Tp. Analiza rentgenowska w temperaturze pokojowej wykazała, że wszystkie stopy po obróbce cieplnej stopy posiadają strukturę Henslera o uporzadkowaniu typu L21. Jednakże, stopień uporządkowania tej struktury w zależności od zawartości Al w stopach jest różny na co wskazuje zanik refleksu {111}charakterystycznego dla nadstruktury L21 wraz ze wzrostem stężenia Al. Zmiany stopnia uporzadkowania zostały potwierdzone przy pomocy transmisyjnej mikroskopii elektronowej a zwłaszcza dzieki dyfrakcji elektronowej. Zamiany mikrostruktury po różnych etapach wytwarzania i obróbki cieplne zilustrowano przy użyciu mikroskopii świetlnej.

17

Kształtowanie jednorodnego rozkładu temperatury w półprzewodnikowych rezystancyjnych sensorach gazów w technologii LTCC

Rydosz A., Maziarz W., Pisarkiewicz T.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 4

249-252

PL

Do poprawnego działania warstwy gazoczułej w półprzewodnikowych rezystancyjnych sensorach gazów konieczne jest zapewnienie odpowiedniej temperatury pracy - zazwyczaj w przedziale 250-450°C. Warstwa ta może wykazywać maksymalną odpowiedź na wybrane gazy dla różnych temperatur, stąd też konieczne staje się zapewnienie odpowiedniej temperatury i możliwie jednorodnego jej rozkładu. W pracy omówiono procesy wymiany ciepła, jakie należy uwzględnić przy projektowaniu podłoży sensorowych, przedstawiono wyniki symulacji i eksperymentu oraz wnioski.

EN

For effective gas-sensitive layer operation in semiconductor gas sensors the sensor working temperature of 250-450°C is required. The layer usually exhibits a maximum response to selected gases at different temperatures, hence it is necessary to ensure the appropriate temperature and its uniform distribution in the gas-sensitive layer. The paper discusses the processes of heat exchange to be considered during designing the sensor substrates, the results of simulations, experiment results and conclusions.

18

Badania termiczne prekoncentratora gazów w technologii LTCC

Rydosz A., Maziarz W.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 10

309-312

PL

Prekoncentratory gazów znajdują coraz większe zastosowanie nie tylko w nauce, ale także w przemyśle jako jedno z narzędzi umożliwiające pomiar niskich stężeń gazów. Proces zagęszczania gazu składa się z kilku faz, a kluczowym etapem jest proces desorpcji. Na jakość desorpcji wpływa odpowiednia kontrola temperatury. W pracy przedstawiono prowadzone przez autorów badania nad kształtowaniem rozkładu temperatury oraz jej kontrolą w prekoncentratorach gazów wytworzonych w technologii LTCC.

EN

Gas preconcentrators become commonly used not only in science but also in industry as a tool to measure low gas concentrations. Gas concentration process consists of several phases, and a crucial step is gas desorption. The quality of desorption depends on the temperature so it should be well controlled and the preconcentrator should enable fast temperature changes. The paper presents the simulations and measurements of selected thermal parameters of gas preconcentrators manufactured in LTCC technology.

19

Laser micromachined LTCC gas sensors

Bieńkowski A., Gaudyn J., Zaraska K., Rydosz A., Maziarz W., Malecha K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 3

90-92

EN

We present work related to producing conductive layers for LTCC gas sensors via laser patterning. The sensor structure is made of Heraeus CT700 substrate material, with three metallization layers: contact layer (Ag, bottom), heater layer (PdAg, middle) and electrode layer (Ag, top). On the top layer, a gas sensitive layer is subsequently deposited in a separate thin-film process. All of the metallization layers are produced by the process of selective laser ablation, i.e. first a uniform paste layer is screen printed on the substrate and then a Nd:YAG laser (λ=355 nm) is used to selectively ablate the conductor material, producing a desired pattern. A careful selection of laser machining parameters ensures that all of the conductor material is ablated while minimizing the losses of substrate material. The sheets are subsequently stacked, laminated and cofired. The laser patterning method compares favorably with screen printing, allowing us to produce high density patterns (line width 70-100 µm), with errors on the level of 10 µm. Furthermore, it eliminates the photochemical process of screen preparation, which makes it an attractive choice for rapid prototyping applications. Optical microscopy and precision X-ray imaging are used to determine the final geometry of fired structures.

PL

W artykule opisano zastosowanie obróbki laserowej do wytwarzania ścieżek przewodzących w technologii LTCC. Zaprezentowano strukturę czujnika gazu wykonaną z trzech warstw folii ceramicznej Heraeus CT700, na których znajdują się ścieżki przewodzące. Warstwa gazoczuła naniesiona została na elektrody w osobnym procesie cienkowarstwowym. Wzory warstw metalizowanych wykonano wykorzystując selektywną ablację laserową tzn. na podłoże nadrukowano jednorodne pola pasty przewodzącej, a następnie przy pomocy lasera Nd:YAG o długości fali 355 nm usunięto zbędne obszary pasty, uzyskując pożądany (zaprojektowany) wzór. Staranny dobór parametrów pracy lasera pozwolił na całkowite usunięcie pasty przewodzącej z powierzchni surowej taśmy ceramicznej przy minimalnych stratach materiału podłoża. Uzyskiwanie wzorów metodą selektywnej ablacji laserowej jest wygodną alternatywą dla procesu sitodruku, zwłaszcza na etapie tworzenia prototypu, gdyż eliminuje potrzebę wykonywania nowego sita przy każdej modyfikacji projektu. Ponadto pozwala na otrzymywanie bardzo precyzyjnych wzorów (szerokość linii 70-100 µm) z dokładnością na poziomie 10 µm. Do kontroli geometrii gotowych struktur LTCC wykorzystano mikroskop optyczny oraz precyzyjne obrazowanie promieniowaniem rentgenowskim.

20

Solution growth of ZnO sub-micro rods enhanced by electric field

Pisarkiewicz T., Kenig T., Rydosz A., Maziarz W.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2011

|

Vol. 59, nr 4

425-428

EN

Recently the one-dimensional ZnO nanostructures have attracted much attention in gas sensor applications owing to their increased role of the surface. The authors have obtained ZnO rods of sub-micron size using the solution growth method with the growth temperature below 100.C. Investigations indicate that the rods have a well-defined hexagonal morphology and a wurtzite structure. The best uniformity and alignment of the sub-micron crystals was however obtained when electrodeposition from aqueous solution was developed. Sizes of these rods depend on the growth parameters. Moreover electrodeposition leads to a faster growth rate of ZnO sub-micron rods (2 hrs) as compared to the growth from solution (8 hrs). After electrodeposition the rods can be easily reoriented in external electric fields by using substrates with electrodes of appropriate geometry and configuration (dielectrophoretic effect). This enables the preparation of samples which can be used in gas sensor technology.