Projekt megnevezése: A magyar részvétel biztosítása a “HORIZON-KDT-JU-2021-1-IA 101096387” számú “PowerizeD” projekt megvalósításában
Támogató: Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Hivatal
Kedvezményezett: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (konz. vezető), HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont (konz. tag)
Projekt azonosító: 2022-1.2.8-KDT-2022-00001
Projektvezető: Dr. Ender Ferenc, EK témavezető: Dr. Balázsi Katalin
A projekt EK-s támogatásának összege: 165 658 153Ft
Támogatásintenzitás: 100%
Futamidő: 2023.01.01-2025.12.31
A nemzetközi projekt megnevezése és linkje: Digitalization of Power Electronic Applications within Key Technology Value Chains (PowerizeD) 101096387 Horizon Europe, https://powerized.eu/index.php/news
A projekt céljai: A PowerizeD projekt átfogó célja áttörést jelentő technológiák kifejlesztése a digitalizált és intelligens teljesítmény elektronika számára, melynek révén elősegíthető a fenntartható és rugalmas energiatermelés és -átvitel, valamint a teljesítmény elektronikai alkalmazások kialakítása. E célok elérése érdekében a PowerizeD projekt a teljesítményelektronikai eszközök intelligens működtetésére és vezérlésére összpontosít, eszköz szinttől egészen rendszerszintig, függetlenül a teljesítmény elektronikai eszköz alapját képezőfélvezető anyagtól. A projekt főként szilícium IGBT eszközök, valamint SiC MOSFET-ek 600 V és 6500 V közötti feszültségtartományra tervezett intelligens meghajtóira vonatkozó koncepciókat alakít ki, vizsgál és alkalmaz, az egyes végfelhasználói igényekhez illeszkedő feszültségtartományokban. A PowerizeD projekt megvizsgálja a szükséges anyagok elérhetőségét és a fenntartható felhasználásra gyakorolt hatást. Az élvonalbeli tiszta technológiai újításokat kombinálva, a PowerizeD új szintre emeli az elektronikai eszközök és rendszereket, ezzel is hozzájárulva a tényleges Európai Zöld Megállapodásban meghatározott fenntarthatósági célok eléréséhez. A nemzetközi projekt két jelentős részterülete a szóban forgó alkatrészek és modulok digitális ikreinek kialakítása, valamint ezen eszközök termikus problémáinak kezelése alkalmas termikus határfelületi anyagok, jó hővezető kerámiák révén. A magyar nemzeti konzorcium tagja e területek nemzetközileg ismert és elismert képviselői, a nemzetközi projekt érintett részfeladatainak fontos hozzájárulói.
Eredmények:
A projekt első mérföldkövéhez kapcsolódóan a teljesítményelektronikai eszközalkalmazási követelmények meghatározására került sor az egyes felhasználási esetekből, amelyet a PowerizeD nemzetközi konzorcium egyes partnerei szolgáltatnak. A BME az UC3.1a (Prognostics for industrial Drives) felhasználási esetben illetve a BME és az EK közösen a CDT2.1 (szubsztrátok) interdomain témában vett részt. A többi partnerrel együtt a BME és az EK a 2. és 3. munkacsomagból származó megoldásokat demonstráció és tesztelés céljából beépítték a vonatkozó felhasználati esetek alkalmazásaiba, ahol a követelmények teljesülését az 1. munkacsomagban meghatározott értékelési módszereknek megfelelően vizsgálták meg.
A PowerizeD projekt második mérföldkövéhez kapcsolódóan a BME és az EK a nemzetközi konzorcium által meghatározott ütemterv szerint haladt. A BME a teljesítmény félvezetőeszközök fejlesztéséhez szükséges termikus vizsgálati és tervezési szempontokat dolgozta ki, míg az EK a nagyteljesítményű félvezető eszközök tokozásához alkalmazott kerámia hordozók fejlesztésére fókuszált. A projekt második és harmadik munkacsomagjának eredményeit demonstrációs és tesztelési célokra építették be a megfelelő alkalmazásokba, amelyeket az első munkacsomagban definiált értékelési módszerekkel ellenőriztek.
A PowerizeD projekt második mérföldkövéhez kapcsolódóan az EK az új kerámia hordozók szerkezeti minősítését végezte, míg a BME a tömbi hővezetőképességet vizsgálta. Az EK egy új eljárást dolgozott ki az alumínium-oxid (Al2O3) kerámia hordozók fejlesztésére, amely során javították az anyag összetételét és előállítási technológiáját a hővezető képesség növelése érdekében. Az új portechnológia révén a homogenizálás 1 órára csökkent, szemben a hagyományos bolygómalmos 1 napos folyamattal. Az innovatív gyorsszinterelési eljárás 10 perces időtartammal, 1700°C-on zajlik, így az előállítás teljes időtartama 1 napról 2-2,5 órára csökkent. Az új Al2O3 alapú kompozit 10-50 tömeg% alumínium-nitridet (AlN) tartalmaz, és mechanikai stabilitása mellett 42 W/(mK) hővezető képességet ért el.
Kapcsolódó publikációk, előadások:
- C. Balázsi; M. Furko; K. Balázsi, Pressureless sintering in hydrogen of hot isostatic pressed alumina prepared from oxidized AlN powder (meghívott előadás), 48th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC2024), 2024 Január 28- Február 2, Daytona Beach, USA
- Balázsi K, C. Balázsi, Pressureless Post-sintering on the Hot Isostatic Pressed Alumina Prepared from the Oxidized AlN Powder (meghívott előadás), International Symposium on Dielectric Materials and Applications (ISyDMA), 2024.05. 12-16, Orlando, USA
- K. Balázsi, C, Balázsi, Innovative Graphene-Ceramic Composites, 2nd International Summit on Graphene & 2D Materials (plenáris előadás), 2024. 04. 21-23, München, Germany (EU)
- Magyar nyelvű ismeretterjesző cikk: Innotéka, 2023. szeptember, XIII évfolyam, 16-17 Online elérhető: https://www.innoteka.hu/cikk/keramiachipet_fejlesztenek_csillebercen.2792.html?fbclid=IwAR0jxWyudYvELzVz91aG7o7lLEC4wQalFGLw6L8ZOrUitSdyfWGE5g9EGSg