---

Tyrimų tematikos aprašas.

Didelio elektromechaninio efektyvumo lanksčių pjezoelektrinių keitiklių (vykdiklių, jutiklių ir mikro energijos generatorių) su integruotais elektroaktyviais polimerais (EAP) kūrimas ir tyrimas šiuo metu yra viena aktualiausių sumanių medžiagų ir (bio)mechatronikos srities tyrimo krypčių. Šiais tyrimais siekiama tradicinius trapius ir švino turinčius pjezokeraminius keitiklius pakeisti pjezopolimeriniais, kurie natūraliai gali būti lankstūs ir kartu patvarūs. Tai itin aktualu įvairios paskirties biomechatroniniuose įrenginiuose, kuriuose diegiami EAP keitikliai turi ne tik efektyviai ir patikimai funkcionuoti didelių poslinkių režime, bet kartu nepažeisti minkštųjų audinių. Lengvi, lankstūs ir patvarūs mechaniniai jutikliai ar mikro energijos generatoriai, užtikrinantys saugią sąveiką su biologiniais audiniais, yra reikalingi kuriant naujos kartos mechatroninę ortopedinę techniką (išmanieji protezai ir ortezai) ar įvairius fiziologinių savybių matuoklius (pulsometrus, respirometrus, kraujospūdžio ar raumenų aktyvumo registratorius ir kt.). Naujos kartos keitikliams keliami vis sunkiau tarpusavyje suderinami reikalavimai, tokie kaip aukštas veikimo ir energetinis efektyvumas, biosuderinamumas, konstrukcijos kompaktiškumas, lankstumas, patvarumas bei ekonomiška gamyba. Vieni iš perspektyviausių EAP, tinkančių biomedicininių įrenginių kūrimui, yra bešviniai pjezoelektriniai polimerai ir kompozitai (pvz. PVDF polimerai ir jų kompozitai), kurių gamybai pastaraisiais metais pradedamos taikyti ir įvairios 3D spausdinimo technologijos. Elektromechaninio atsako stiprinimas spausdintuose EAP yra vienas aktualiausių šios srities uždavinių, kurį sprendžia daugelis mokslininkų visame pasaulyje. .... Dėl detalesnės informacijos kreiptis į tematikos mokslinį vadovą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Norint sukurti vienos biodalelės principu (single particle sensing) veikiančius biojutiklius yra reikalingos mikromechaninių skystinių įtaisų kūrimo bei biodalelių funkcionuojančių juose pozicionavimo bei valdymo technologijos. Įgyvendinant šias technologijas būtina sukurti tokiuose mikromechaniniuose įtaisuose nano/mikro erdves į kurias būtu pozicionuojamos diagnostinę funkciją atliekančios biodalelės. Panaudojant pjezoelektrinius nanokompozitus, tokios mikromechaninės sistemos su nano/mikro erdvėmis gali būti valdomos nano/mikrometriniame lygyje ir gali būti panaudotos kuriant biodalelių gaudyklas bei saugyklas ir šiuo pagrindu veikiančius biojutiklius. Pastaruoju metu atliekama daugybė tyrimų skirtų biodalelių valdymui. Visos biodalelės pasižymi savitu dydžiu, tankiu, krūviu ar rezonansiniu dažniu. Todėl jų valdymui naudojami hidrodinamikos, elektroforezės, elektroforezės, dielektroforezės, akustoforezės ir kiti metodai. Dėl detalios informacijos kreiptis į tematikos mokslinį vadovą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Kuriant šiuolaikinius biojutiklius yra reikalingos mikromechaninių skystinių įtaisų kūrimo bei biodalelių funkcionuojančių juose pozicionavimo bei valdymo technologijos. Taip pat yra svarbu sukurti bioaktyvų kompozitą ir panaudoti vienos biodalelės principu (single particle sensing) veikiančiuose jutikliuose tai yra būtina sąlyga. Todėl tokiuose mikromechaniniuose įtaisuose sukuriamos nano/mikro erdvės į kurias pozicionuojamos diagnostinę funkciją atliekančios biodalelės. Todėl aktualu nano/mikrometriniame lygyje sukurti mikromechanines sistemas su nano/mikro erdvėmis kurios gali būti panaudotos kuriant nano/mikro biodalelių gaudyklas bei saugyklas ir šiuo pagrindu veikiančius biojutiklius. Pagrindinė projekto idėja apima įrenginių ir technologijų kūrimą, kurios sąlygotų šiuolaikinių biojutiklių paremtų vienos molekulės (single molecule) principu tolimesnį vystymą. Tam siūloma sukurti mikromechaninius skystinius įtaisus bei biodalelių valdymo technologijas paremtas tūrinių akustinių bangų generavimo principu ir suformuotų pjezoelektriniame nanokompozite nano/mikro erdvių funkcionalumu užtikrinančiu šių biodalelių gaudymą, saugojimą ir transportavimą. Tokios technologijos naudingos ne tik biojutiklių kūrimui, bet ir citometrijoje atliekant įvairaus pobūdžio diagnostiką pažeistų ląstelių lygmenyje. Tai bus įgyvendinama sintetinant bioaktyvų nanokompozitą, įvertinant jo mechanines, elektrines, hidrofobines ir dinamines savybes bei kuriant nano/mikroerdvių bei mikrostruktūrų pjezoelektriniame nanokompozite formavimo technologiją.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Pažangių transporto, aviacijos, vėjo turbinų ir kitų konstrukcijų gamyba iš pluoštinių polimerinių kompozitų nuolat auga dėl šių medžiagų lengvumo ir puikių mechaninių savybių. Šios konstrukcijos eksploatacijos metu patiria didžiules ciklines ir smūgines apkrovas, dėl kurių, laikui bėgant, gali atsirasti pažeidimai, pavyzdžiui, polimerinės matricos įtrūkimai, atsisluoksniavimai ar pluošto plyšimai, o tai, savo ruožtu, lemia mechaninių savybių blogėjimą. Minėti pažeidimai dažniausiai yra nematomi ir todėl labai sunku numatyti reikiamą konstrukcijos techninio aptarnavimo intensyvumą, užtikrinantį tiek ekonomiškumą, tiek katastrofinio suirimo išvengiamumą. Pažeidimų aptikimo priemonių įdiegimas gali užtikrinti žymiai efektyvesnę konstrukcijos eksploataciją. Dažnai pasitaikančios priemonės yra integruojamų jutiklių ir bekontakčių (vibracijų, bangų sklidimo) metodų pagrindu grįstos struktūrinės būsenos stebėsenos sistemos. Be daugybės privalumų, šios sistemos turi ir nemažai trūkumų, pavyzdžiui integruoti jutikliai patys veikia kaip įtempių koncentratoriai ir gali sukelti priešlaikinį irimą, o bekontakčiai metodai dažnai sunkiai pritaikomi dėl sudėtingos įrangos. Šio tyrimo tikslas yra sukurti naujus elektrai laidžius pluoštinius polimerinius kompozitus, kurie pasižymėtų puikiomis mechaninėmis savybėmis ir turėtų savidiagnostikos funkciją. ..... Dėl detalesnės informacijos kreiptis į tematikos vadovą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Lanksčių (paslankių) daugiafunkcių konstrukcijų 3D spausdinimas panaudojant išskirtinių savybių aktyvius polimerinius nanokompozitus, reaguojančius į elektrinį, magnetinį, šiluminį ar kitokį poveikį, yra viena perspektyviausių adityvios gamybos ir sumanių medžiagų tyrimo sričių, apimanti ir vadinamąjį 4D spausdinimą. Viena populiariausių, universaliausių ir ekonomiškai patraukliausių yra lydžios masės formavimo (LMF) technologija, kurioje adityvi gamyba realizuojama nusodinant ant įkaitintos platformos termoplastinės vielos lydalą. Valdomų aktyvių savybių termoplastinės nanokompozitinės vielos (pvz. polimerinės-keraminės) gamybos technologijos įsisavinimas atvertų plačias galimybes LMF metodu realizuoti sudėtingos formos deformuojamas sumanias konstrukcijas, pasižyminčias išskirtiniu mechaninių ir aktyvių savybių deriniu (pvz. su integruota poslinkių/jėgos matavimo ar mikro energijos generavimo funkcijomis). Tokios spausdintos sensorinės ir/ar energiją generuojančios lanksčios konstrukcijos yra potencialiai pritaikomos įvairios paskirties daugiafunkciuose mechatroniniuose įrenginiuose, skirtuose biomedicinos, aerokosmoso, automobilių ir kitų pramonės šakų didėjantiems poreikiams tenkinti. Valdomų aktyvių savybių nanokompozitinės polimerinės vielos gamybos ir LMF proceso tyrimai pasaulyje yra ankstyvoje stadijoje ir todėl pasižymi aukštu moksliniu naujumu ir didelėmis praktinio pritaikymo perspektyvomis. ... Dėl detalesnės informacijos kreiptis į tematikos vadovą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Aktualumas Kompozitinėms struktūroms veikiant darbiniuose rėžimuose, skirtingomis aplinkos sąlygomis gali atsirasti struktūrinių pakitimų sluoksniuose ar tarp jų, ko pasekoje įvykti gedimas ar nelaimė. Siekiant išvengti nelaimingų atsitikimų, įvairūs neišardomų jungčių stebėjimo metodai yra tiriami ir taikomi praktikoje. Tačiau dauguma šių sistemų naudojamos tik planuojamam tyrimų laikotarpiui (pritvirtinamos prie paviršių), vėliau išmontuojamos. Jų montavimas ir išmontavimas užima daug laiko, todėl mokslininkai yra motyvuoti sukurti ir ištirti naujas monitoringo sistemas, kurios gamybos metu būtų įmontuotos į struktūras ir atliktų stebėjimo (jutikliai) arba aktyvaus valdymo (vykdikliai) funkcijas ilgą laiką. Mokslinė problema Sumanios kompozitinės struktūros su jutiklių (pjezoelektrinių, optinių) ar vykdiklių (pjezoelektrinių) matricomis gali būti naudingos realių konstrukcijų monitoringo ar aktyvaus valdymo sistemose, tačiau šiuo metu jaučiamas tyrimų rezultatų stygius. Detalesnės informacijos kreiptis į tematikos mokslinį vadovą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Prognozuojama, kad lengvieji metalai užims vis didesnę inžinerinės pramonės dalį, kurią veikia medžiagų tyrimų ir rinkos veiksnių visuma. Šiuo metu nėra svarbesnės medžiagos, kuri atitiktų šią tematiką, nei aliuminis. Aliuminio lydiniai nėra visapusiškai ištirti ir čia randama vietos naujiems iššūkiams, ypatingai aliuminio lydinių neardomųjų jungčių srityje. Aliuminio suvirinimas, palyginti su plieno ar kitų įprastų medžiagų suvirinimu, turi keletą išskirtinių iššūkių, ypač atsižvelgiant į cheminius procesus ir jautrumą įtrūkiams. Daugeliu atvejų, norint suvirinti aliuminį, reikia atlikti tam tikras specialias procedūras. Svarbūs veiksniai, suvirinant aliuminio lydinius: tinkamo užpildo metalo parinkimas, tinkamas paviršiaus paruošimas ir tinkamos suvirinimo technologijos. Šiluminis laidumas ir veiksniai susiję su porėtumu yra du didžiausi aliuminio suvirinimo, palyginti su plienu, skirtumai. Vandenilis labai gerai tirpsta skystame aliuminyje, todėl kai pridėtinis metalas ir aliuminio pagrindas išsilydo, jie absorbuoja vandenilį, kuris lieka tirpale. Kai lydalas pradeda kristalizuotis, vandenilis nebeišlaikomas homogeniškame mišinyje. Vandenilis suformuoja poras, kurios „įstrigusios metale suformuoją porėtumą. Helio/argono apsauginių dujų mišinys gali būti naudojamas kovojant su lydiniu porėtumu, jei jau išbandytos visos kitos priemonės. ... Detalios informacijos teirautis tematikos mokslinio vadovo.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Viena iš šiuolaikinės metalo gaminių pramonės sričių yra metalo gaminių suvirinimas. Be seniai naudojamų tradicinių suvirinimo būdų: elektros lanko, plazminio dujų srauto, tradicinio taškinio suvirinimo ir daugelio kitų suvirinimų, vis plačiau naudojami nauji, progresyvus virinimo budai: lazerinis, frikcinis suvirinimas. Naudojantis tokiais būdais virinimas gali būti atliekamas tiksliau, našiau, gali būti virinamos medžiagos, kurias tradiciniais būdais suvirinti labai sunku ar net neįmanoma. Svarbiausias suvirinimo rodiklis – siūlės patikimumas. Siūlė turi atitikti eksploatacinius konstrukcinius reikalavimus. Jai įtakos turi metalo sudėtis, suvirinimo būdas ir režimai. Virinant įprastinėmis technologijomis geras suvirinamumas laikomas tuomet, kai gautos siūlės sujungimo stiprumas lygus pagrindinio metalo stiprumui. Frikcinis virinimas (FSW) - termomechaninis kietos būsenos sujungimo procesas, kuris veikia generuojant trinties šilumą tarp besisukančio įrankio ir medžiagos (įrankis yra kietesnis nei medžiaga). Jo metu yra sukamas cilindro ar kt. formos įrankis ir lėtai panardinamas į metalą. Tarp atsparaus dilimo įrankio paviršių ir suvirinamo metalo susidaro trintis, dėl kurios metalas tampa plastiškas, bet lydymosi temperatūros nepasiekia. Taip sukuriamas dalinis metalurginis ryšys. Frikcinio suvirinimo siūle eksperimentinis tyrimas sudėtingas eksperimentiškai įgyvendinti, nes reikalinga tiksli ir brangi eksperimentinė įrangą proceso parametrams nustatyti, todėl baigtinių elementų metodika gali būti taikoma, kaip papildoma priemonė suvirinimo procesams modeliuoti. Šio darbo mokslinis naujumas būtų skaitinio modeliavimo metodikos paruošimas. Numatoma paruošti skaitinį modelį, geriausiai aprašantį nevienodų medžiagų elgseną frikcinio suvirinimo ištisine siūle proceso metu Dėl detalesnės informacijos kreiptis į tematikos mokslinį vadovą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Siuloma tema siejasi su Universiteto moksliniq tyrimq kryptimis ,.Mechatroninds ir mikromechaninds sistemos" ir..Efektyviq mechaninir"I technologiitl klrimas ir pletra". Siekiama sukurti mechatroninf irengini maLtl matmenq magnetoreologing pavarq, skirt4 adaptyviam rankos sukamojo judesio perdavimui ar stabdymui. Keidiant magnetoreologini skysti kertandio magnetinio lauko stipri, butq keidiamas skysdio klampumas, ir, tuo padiu, tokio pavaros funkciniai parametrai. Tokie irenginiai gali buti naudojami ivairiuose protezuose (pvz. rankos, kojos) adaptyviam valdomam) iudesio perdavimui ir stabdymui. Taip palengvinant rankos ar koios rriiimo Drocesa. Planuojama sudaryti irenginiq su aktyviais skysdiais skaitinio modeliavimo metodik4, kuri4 naudojant bltq galima i5tirti tokiq irenginiq funkcines savybes. Kuriant irengini planuojama panaudoti pjezoaktyvias medZiagas. iSnaudojant tielt tiesiogini, tiek ir atvirk5tinipjezoefektus bei magnetoreologinius skysdius. frenginiq su magnetoreologiniais skysdiais funkciniq parametrq nustatymui, ivertinant jq savybiq matavimo rezultatus, planuojama sukurti jq skaitinio modeliavimo metodik4 naudojant srautq analizes programing irang4 SolidWorks Flow Simulation bei ANSYS CFX.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Darbas būtų atliktas bendradarbiaujant su įmone UAB Chipper Blades Center, kuri konsultuotų, tiektų bandinius bei būtų įmonė, įdiegianti naują plieno markę savo gaminiams. Prieš penkis metus pastebėta, jog įprastinis peiliams naudojamas plienas DIN 1.2360, nors ir atlieka pagrindines smulkinimo peilių funkcijas, visgi turi savo trūkumų, t. y., atsparumas ciklinėms apkrovoms yra nepakankamas. Smulkinant medieną, ypatingai su įvairiomis abrazyvinėmis priemaišomis, peiliai patiria nuolatinius smūgius, todėl peilio ašmenys atšimpa, ištrupa ir nebeatlieka savo funkcijos. Pirminės studijos metu buvo pastebėta, kad galimai pagrindinė trapumo priežastis yra chromo kiekis pliene, todėl buvo pabandyta jį sumažinti nuo 8-9% iki 5-5,5%. Tam, kad nesumažėtų karbidų kiekis, buvo padidintas molibdeno kiekis nuo 1,10-1,50 % iki 2,3-2,4%, bei padidintas anglies kiekis nuo 0,45-0,55% iki 0,60%. Be to, plienas mikrolegiruotas 0,04-0,06 % niobiu bei 0,2-0,3% nikeliu. Dėl detalesnės informacijos kreiptis į tematikos mokslinį vadovą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Aktualumas. Pasaulyje vyraujančios tendencijos vis labiau miniatiūrizuoti masinę produkciją sąlygoja didelę mikrotechnologijų svarbą ir spartų vystymąsi. Mikrojunginių gamyboje vienas svarbiausių etapų yra manipuliavimas mikrodetalėmis. Taip pat mikrotechnologijos sparčiai skinasi kelią į medicinos sferą stipriai praplečiant diagnostinės, chirurginės, implantuojamos ir pan. įrangos galimybes. Todėl šiuo metu mikrodetalių manipuliavimo tyrimai svarbūs daugeliui mokslo ir pramonės šakų, ypač susijusioms su naujausiomis ir aukštosiomis technologijomis. Mokslinė problema. Manipuliuojant mikrodetalėmis, van der Valso, elektrostatinės ir kapiliarinės jėgos pasireiškia žymiai stipriau nei gravitacinės ir inercinės, dėl to mikrodetalės ir įranga sukimba tarpusavyje ir kyla problemų jomis tiksliai ir efektyviai manipuliuoti. Vibracinių technologijų ir tinkamos terpės kontakto zonoje panaudojimas leistų išvengti nepageidaujamo sukibimo jėgų poveikio, sudarytų sąlygas tinkamai transportuoti ir orientuoti renkamas mikrodetales, bei pasiekti reikiamą manipuliavimo tikslumą ir efektyvumą. detalesnės informacijos kreiptis į tematikos mokslinį vadovą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Nuovargio kreivių nustatymas yra brangus, ilgalaikis, sudėtinga eksperimentiškai įgyvendinti komponentų aplinką (temperatūros, vidinis slėgis, ir t.t.), todėl baigtinių elementų metodika gali būti taikoma, kaip papildoma priemonė medžiagų tyrimams, siekiant įvertinti plieno bandinio elgseną nuovargio metu. Nuovargio eksperimentinių tyrimų matrica gali būti sukurta pagal nuovargio modeliavimo rezultatus baigtinių elementų metodu ir tuo būdų būtų sumažinta ilgalaikių nuovargio eksperimentų apimtis ir nustatomi optimalūs bandymų režimai. Šių tyrimų tikslas yra mažaciklio nuovargio, esant skirtingiems apkrovimo būdams, skaitinis modeliavimas. Baigtinių elementų metodas bus naudojamas skaitiniam nuovargio modeliavimui. Vienas iš šio darbo naujumo aspektų būtų skaitinio modeliavimo metodikos paruošimas, esant skirtingiems apkrovimo būdams, t.y. tempimui-gniuždymui ir sukimui. Šio darbo mokslinis naujumas taip pat yra susijęs ir su parinkto plieno parametrų, apibūdinančių medžiagos sustiprėjimą ar susilpnėjimą nuovargio metu, nustatymu. Numatoma paruošti medžiagos modelį geriausiai aprašantį medžiagos elgseną veikiant ciklinėms apkrovoms. Nuovargio skaitinio modeliavimo metodika bus patikrinta ir verifikuota remiantis eksperimentinių tyrimų rezultatais. Uždaviniai: - Atlikti literatūros analizę ir suprasti mažaciklio nuovargio problematiką, detaliai išnagrinėti ciklinių apkrovų įtaką plieno sustiprėjimui / susilpnėjimui; - Išanalizuoti baigtinių elementų metodikos taikomumą nuovargio modeliavimui; - Sudaryti mažaciklio nuovargio, esant tempimo ir sukimo apkrovoms, skaitinio modeliavimo metodiką; - Remiantis eksperimentinių tyrimų duomenimis, įvertinant apkrovos tipą, nustatyti parametrus, kurie aprašytų mažaciklio nuovargio metu vykstančius plienų stiprumo pokyčius (stiprumo sumažėjimą/padidėjimą); - Mažaciklio nuovargio skaitinis modeliavimas ir rezultatų patvirtinimas remiantis eksperimentinių tyrimų duomenimis.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Aplinkai pavojingų įmonių komponentų struktūrinis vientisumas turi būti užtikrinamas normalios eksploatacijos ir pavojingomis sąlygomis. Prie pavojingų galima priskirti atomines elektrines, šilumines elektrines, cheminės pramonės įmones, naftos pramonės įmones, dujotiekius, termofikacinius tinklus ir kt. Minėtų įmonių metalinėse konstrukcijose ir vamzdynų tinkluose dėl aukštesnės temperatūros, agresyvesnės darbo aplinkos poveikio medžiagoms, gali vykti metalų degradacija ir to pasėkoje būti pažeidžiamas jų vientisumas. Kaip vienas iš pagrindinių degradacijos mechanizmų yra metalų nuovargis, dėl ko gali įvykti konstrukcijų suirimas. Eksploatacijos metu šių įmonių metalų konstrukcijų medžiagose ilgainiui atsiranda pažeidimų, kurie sukelia konstrukcijos irimą. Šie pažeidimai kaupiasi palaipsniui ir priklauso nuo medžiagos savybių, įtempių kitimo laikui bėgant dydžio, deformavimo ir aplinkos sąlygų. Pastebėta, kad 75 % mechaninių sistemų konstrukcijų suyra dėl medžiagų nuovargio. Ypač pavojingi perkrovimai, kai cikliškai kintantys įtempiai viršija medžiagos proporcingumo ribą, prasideda plastinis deformavimas, susidaro plastinės deformacijos histerezės kilpa ir medžiagos ilgalaikiškumas sumažėja iki tūkstančių arba kelių dešimčių ciklų. Daugumoje šiuolaikinių mechanizmų ir įrenginių (ypač aviacinėje ir raketinėje technikoje, įvairių tipų varikliuose, transporte ir kt. įrenginiuose), veikiant apkrovomis įtempių koncentracijos zonose staiga pasikeičiant formai pvz., pleišto grioveliuose, velenų skersmenų pasikeitimo vietose, dėl blogai parinkto užapvalinimo spindulio, suvirintuose sujungimuose, dėl įvairių suvirinimo defektų ir t.t., atsiranda tampriai plastinis deformavimas. Esant cikliniam tampriai plastiniam deformavimui po nedidelio ciklų skaičiaus (šimtų – tūkstančių) atsiranda nuovargio plyšys, kuris dažniausiai sukelia avarijas su sunkiai prognozuojamomis pasekmėmis..... Detalesnės informacijos kreiptis į tematikos vadovą.