Illustrasjonsbilde/FOTO

Institutt for materialteknologi

Institutt for materialteknologi (IMT) er Norges ledende utdannings- og forskningsmiljø innen materialteknologi/vitenskap.

IMT omfatter fagområdene fysikalsk metallurgi, prosessmetallurgi og elektrolyse med hovedvekt på lettmetaller og silisium, silisium for solceller, korrosjon, elektrokjemisk energiteknologi, uorganiske og keramiske materialer og nano-strukturerte materialer.

IMT utdanner ca 15 PhD kandidater per år og har flere store løpende prosjekter, blant annet i samarbeid med norsk industri og utenlandske samarbeidspartnere.

Instituttet har kapasitet til å utdanne ca 60 mastergradkandidater (sivilingeniør) innen materialteknologi, kjemi og bioteknologi (materialkjemi og energiteknologi) samt det internasjonale masterprogrammet ” MSc In Light Metals Production ”. Vi tilbyr studenter et inspirerende og internasjonalt arbeidsmiljø i moderne laboratorier.


Aktuelt

Masterstudent fra IMT tildelt "Best Poster Prize"

NTNU studenten Benedicte Eikeland Nilssen, Institutt for Materialteknologi (IMT), ble tildelt "Best Poster Prize" på en stor elektrokjemikonferanse i Lausanne, Sveits i september i år.  Nilssen fikk prisen for posteren "Stability of Carbon Conductive Additives at High Operating Voltages in Li-ion cathodes".

Masterstudent fra IMT tildelt "Best Poster Prize"

NTNU studenten Benedicte Eikeland Nilssen, Institutt for Materialteknologi (IMT), ble tildelt "Best Poster Prize" på en stor elektrokjemikonferanse i Lausanne, Sveits i september i år.  Nilssen fikk prisen for posteren "Stability of Carbon Conductive Additives at High Operating Voltages in Li-ion cathodes".

Konferansen, the "65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry" fant sted i Lausanne, Sveits, 1-5 September. Konferansen er en av de største innenfor fagområdet elektrokjemi, og hadde ca 2000 deltagere fra hele verden.

Strukturelle endringer i karbonmaterialer
Arbeidet som ble presentert var basert på resultater fra masteroppgaven til Nilssen, hvor hun blant annet lykkes med avanserte målinger av strukturelle endringer av karbonmaterialer under simulert opp-og-utlading av en Li-ion  katode, såkalte in-situ XRD målinger.

Verdifull informasjon
I kombinasjon med karakterisering av materialene og elektrokjemisk karakterisering gir dette verdifull informasjon om strukturelle endringer av slike materialer under opp- og utlading av et Li-ion batteri.

Andre bidragsytere i dette arbeidet var Ahmet Oguz Tezel og Julian Tolchard, begge IMT. Veileder var Ann Mari Svensson.


"Best Poster Prize" to Masterstudent from the department

NTNU student Benedicte Eikeland Nilssen, Department of Materials Science and Engineering, was awarded one of the "Best Poster" prizes at the "65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry" in Lausanne, Switzerland, 1-5 of September this year.

"Best Poster Prize" to Masterstudent from the department

NTNU student Benedicte Eikeland Nilssen, Department of Materials Science and Engineering, was awarded one of the "Best Poster" prizes at the "65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry" in Lausanne, Switzerland, 1-5 of September this year.

The conference is one of the main conferences within the area of electrochemistry, and around 2000 scientists from all over the world participated.

Structural changes of carbon materials
Nilssen received the prize for the poster "Stability of Carbon Conductive Additives at High Operating Voltages in Li-ion cathodes". The work she presented was based on results obtained during her master project, where one of her achievements were successful characterization of structural changes of carbon materials during simulated charge and discharge of a Li-ion cathode, so-called in-situ XRD measurements.

Valuable information
In combination with other materials characterization techniques, as well as electrochemical characterization, valuable information was obtained regarding the structural changes of these materials during charge and discharge of the Li-ion battery.

Other contributers to the work was Ahmet Oguz Tezel and Julian Tolchard, both at IMT. The supervisor was Ann Mari Svensson.


What happens when cold CH4 (g) meets hot SiO (g)?

What happens when cold CH4 (g) meets hot SiO (g)? (PDF)

What happens when cold CH4 (g) meets hot SiO (g)?


Program “Silicon for the Chemical and Solar Industry, 2014”

June 23, 2014 Program “Silicon for the Chemical and Solar Industry, 2014” Program "Silicon for the Chemical and Solar Industry, 2014"  June 23, 2014 (PDF) ...
June 23, 2014

Program “Silicon for the Chemical and Solar Industry, 2014”


901 dag

Ny stilling som Qatalum/Hydro Chair professor ved Qatar University

901 dag

Ny stilling som Qatalum/Hydro Chair professor ved Qatar University

Qatalum er en aluminiumprodusent i Qatar som eies 50/50 av Hydro Aluminium og Qatar Petroleum. Aluminiumfabrikken ble bygd med elektrolyseteknologi utviklet av Hydro, og produksjonen startet i 2011. I dag produseres mer enn 0,6 millioner tonn primæraluminium årlig, og resultatene når det gjelder energieffektivitet, miljø/sikkerhet og inntjening er blant de beste i verden. Gunstige kraftavtaler og god geografisk plassering nær store markeder i Asia ligger til grunn for å etablere et aluminiumverk i Qatar. I dette geografiske området er det også stor aktivitet med aluminiumproduksjon både i Dubai, Bahrain, Oman og Saudi Arabia. Qatar er et lite land i Midt-Østen som har opplevd en fantastisk utvikling i de siste 30-40 årene. Qatar har meget store forekomster av naturgass, og de ønsker å utvikle andre næringer for å gjøre seg uavhengig av petroleumsøkonomien på lang sikt. Pga lavt befolkningsgrunnlag er Qatar avhengig av en stor mengde fremmedarbeidere for å kunne gjennomføre de mange prosjektene som er i gang; dette er mye knyttet til forberedelser til fotball-VM i 2022, og mange fotballstadioner, hoteller, jernbane og undergrunnsbane samt nye hoteller er allerede under bygging. Hovedstaden Doha framstår som en svært moderne by med fantastisk "skyline", enorme shoppingsenter, mange nye museer og verdenskjente restauranter. Aluminiumproduksjonen ved Qatalum står for ca 30 % av energiforbruket i Qatar, og energien er basert på naturgass. For å bidra til økt rekruttering og lokalt forskningssamarbeid, ønsker Hydro og Qatalum å ha kontakt med Qatar University (QU). Derfor ble det i fjor opprettet en ny stilling ved QU; Qatalum/Hydro Chair professor ved Qatar University. Denne stillingen deles av Professorene Hans Jørgen Roven og Geir Martin Haarberg fra Institutt for materialteknologi, NTNU. Hans Jørgen Roven oppholder seg ved QU fra august - januar, mens Geir Martin Haarberg er der fra februar - juni. De dekker henholdsvis nedstrømsaktiviteter og primærproduksjon; altså stort sett hele verdikjeden for aluminium. De underviser et fag hver og forsøker å få studenter interessert i aluminium og lettmetaller. Ved å være ansatt ved QU er det også mulig å søke Qatar Foundation (forskningsrådet) om midler, og dette kan bidra til økt forskning og utdanning innenfor aluminium og lettmetaller. Det jobbes også for å få samarbeid mellom QU og NTNU/SINTEF. Det eksisterer samarbeidsavtaler mellom QU og NTNU, og vi ønsker å gjennomføre utveksling av masterstudenter begge veier.

Qatar University ble grunnlagt i 1973. Det består av følgende 7 "colleges" (fakulteter): Arts and Sciences, Business and Economics, Education, Engineering, Law, Pharmacy, and Sharia and Islamic Studies. Nye studieprogram og nye fag blir stadig opprettet for å dekke nye og voksende behov for å betjene samfunnet i Qatar. Det er mer enn 8000 studenter i dag, og det er program for bachelor, master og PhD. Mange studenter og ansatte kommer fra andre land, og engelsk er arbeidsspråket selv om noen spesialfag undervises på arabisk. Campus ligger noen kilometer utenfor byen i et område med store ekspansjonsmuligheter. Campus er stor, romslig og moderne med mange parkeringsplasser og mange flotte fasiliteter. Det skjer en stor utvikling i form av anskaffelser av nytt utstyr og moderne instrumenter, og det bygges stadig nye laboratorier.

Stillingen som Qatalum/Hydro chair professor er knyttet til Center for Advanced Materials som har et eget masterprogram og ellers administrert av College for Arts and Sciences. I motsetning til situasjonen ved NTNU er det her mange små fag med ganske få studenter. Men dette fungerer fint da studentene er meget motiverte, interesserte og svært aktive i timene. Det er også vanlig med lange forelesningsøkter på tre timer med innlagt bønnepause. Karakter i fagene er normalt basert på besvarelse av hjemmeøvinger, bidrag og aktivitet under forelesning, to midtsemesterprøver og en avsluttende eksamen.

Planen er å opprettholde stillingen som Qatalum/Hydro chair professor i tre år. Det betyr at det samlede oppholdet varer i 30 måneder eller omtrent 900 dager.

 


Multi-metal plates by roll bonding

What is required for welding of two metal pieces? The interesting question is rather why two surfaces are not welded when brought together?

What is required for welding of two metal pieces? The interesting question is rather why two surfaces are not welded when brought together?

Figure. Finite element simulation of rolling of multilayer. Shear-strain-rate. From Govindaraj, Frydedahl and Holmedal. Materials and Design 52 (2013) 905–915.

Metal binding occurs when the atoms are brought sufficiently close together. How to make that happen is the key question for achieving proper cold welding of metals. If a satisfactory cold welding can be achieved, one can roll together layers of stacked plates and achieve very large deformation and correspondingly a microstructure with grains of a few hundred nanometer in diameter. Alternatively functionality can be utilized by stacking plates with different properties; like electrical conductivity, strength and ductility.

Figure. New bond strength test for multilayer plates. From Govindaraj, Lauvdal and Holmedal. Journal of Materials Processing Technology, 213(2013) 955-960. Figure. Microsopy of alternating copper and aluminium. From Govindaraj, Frydedahl and Holmedal. Materials and Design 52 (2013) 905–915.

 
To enable this technology, and as a part of a recent strategic university program financially supported by the Norwegian Research Council, cold bonding quality and flow instability of such stacks of sheets was investigated in a PhD work by Nagaraj Vinayagam Govindaraj supervised by professor Bjørn Holmedal. A new test was developed for probing the weld strength between plate layers. It was found that sufficient cold welding of aluminium to aluminium can be achieved at room temperature, when thoroughly degreasing and wire brushing the surfaces. Multilayer plates of copper and aluminium were fabricated by cold rolling, avoiding brittle intermetallic phases that would form at the interfaces during hot rolling. The trick was to roll hot firstly a stack of three plates, where the outer layer on both sides was aluminium. Then this three-layer plate could be processed further by cold rolling.

In theory extreme mechanical properties can be achieved by rolling two such three-layer sheets firstly into a six layer sheet, secondly two such six-layer sheets are rolled into a 12 layer sheet and so on. Each of the sheet layers will after a few rolling passes become extremely thin. However this is not possible in practice due to flow instability. New understanding of this instability mechanism was obtained by finite element simulations and experiments. A maximum of 64 alternating layers of copper and aluminium could be obtained before the instability started mixing the layers.

Enkel og miljøvennlig fremstilling av solcellematerialer

Hvis solceller skal bidra til å løse de globale energi- og miljøproblemene må prisen reduseres og effekten forbedres. Tor Olav Løveng Sundes forskning kan bidra til dette.

Hvis solceller skal bidra til å løse de globale energi- og miljøproblemene må prisen reduseres og effekten forbedres. Tor Olav Løveng Sundes forskning kan bidra til dette.

Tor Olav har utviklet en billig, enkel og reproduserbar metode for å produsere TCO-filmer av høy kvalitet. TCO-materialer (Transparent Conducting Oxides) har den uvanlige kombinasjonen av egenskaper at de både leder elektrisk strøm, som et metall, men er gjennomsiktige, som elektriske isolatorer (f.eks. glass). Indiumoksid tilsatt litt tinnoksid er det gjennomsiktige, men ledende materialet, man kjenner til med best egenskaper.

TCO-materialer brukes i solceller, berøringsaktive skjermer/displayer, flatskjermer og smarte vinduer som kan regulerer hvor mye lys som slipper gjennom.

 

Den våtkjemiske ruten for deponering av indium-tinnoksid-filmer som Tor Olav har utviklet baserer seg på vann som løsemiddel. Vanligvis benytttes organiske løsemidler til våtkjemisk deponer av slike filmer, men vann har flere store fordeler til sammenlikning. Som løsemiddel er vann billig, miljøvennlig og verken brannfarlig eller helseskadelig. I tillegg er denne metoden langt enklere å oppskalere til industriell nivå enn andre metoder som kan gi TCO-materialer med tilsvarende kvalitet og fysiske egenskaper.

For å få gjennomsiktige TCO-materialer må de deponerte lagene være svært tynne. Dette gjøres vanligvis i industrien ved hjelp av fysikalske metoder som må gjøres i vakuum, og krever store og dyre instrumenter. Siden fysikalske metoder må gjøres i vakuum er det dyrt å oppskalere disse i industriell sammenheng. Grunnen til at disse metodene likevel brukes i dag er at kvaliteten på filmer laget med våtkjemiske metoder hittil ikke har vært god nok.

Ledningsevnen til filmene laget med Tor Olavs vannbaserte metode er imidlertid bedre enn alle andre rapporte verdier for tynnfilmer laget med våtkjemiske ruter, og nesten like god som de aller beste rapporterte verdiene for TCO-filmer laget med dyre, fysikalske metoder. Den vannbaserte fremstillingen gir filmer som er gode nok, men med langt lavere kostnader og belastning på miljøet enn metodene som brukes i industrien i dag.

Tor Olav forsvarte doktorgraden ved NTNU høsten 2013 og dro umiddelbart etterpå til en forskningsgruppe ved eliteuniversitetet Northwestern University i Chicago for å arbeide videre med TCOer og tynnfilmteknologi. Hovedveileder for Tor Olav ved NTNU var professor Tor Grande.

Arbeidet er publisert i Journal of Materials Chemistry:
http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2012/JM/c2jm32000b#!divAbstract

Forskningsgruppen for uorganiske materialer og keramer:
http://www.ntnu.edu/mse/research/ceramics

Materialer som satsningsområde

NTNU skal sikre at den teknologiske kompetansen i Norge er på et høyt internasjonalt nivå. Det er derfor pekt ut seks områder hvor det skal satses intensivt - ett av disse er
Materialer >>

Kontaktinformasjon

Telefon:
(+47) 73 55 12 00
 
Faks:
(+47) 73 55 02 03
 
E-post:
postmottak@material.ntnu.no
 
Hjemmeside:
www.ntnu.no/materialteknologi
 
Besøksadresse:
Bergbygget
Alfred Getz vei 2
 
Kjemiblokk II
Sem Sælands vei 12
 
Postadresse:
Institutt for materialteknologi
NTNU
7491 Trondheim