K.J.KURZYDŁOWSKI Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej K.J.KURZYDŁOWSKI Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej NANOMATERIAŁY NANOMATERIAŁY MATERIAŁY DO ZASTOSOWAŃ W MEDYCYNIE MATERIAŁY DO ZASTOSOWAŃ W MEDYCYNIE DEGRADACJA MATERIAŁÓW DEGRADACJA MATERIAŁÓW NANOMATERIAŁY NANOMATERIAŁY MATERIAŁY DO ZASTOSOWAŃ W MEDYCYNIE MATERIAŁY DO ZASTOSOWAŃ W MEDYCYNIE DEGRADACJA MATERIAŁÓW DEGRADACJA MATERIAŁÓW

2 Sieć naukowa NOWE MATERIAŁY – NANOMATERIAŁY DO ZASTOSOWAŃ W TECHNICE I MEDYCYNIE ściśle odpowiada priorytetom 6 Programu Ramowego Unii Europejskiej, w szczególności jest ona związana z 3 priorytetowym obszarem tematycznym (1.1.3) - Nanotechnologie i nanonauka, wielofunkcyjne materiały oraz nowe procesy i urządzenia produkcyjne. Sieć powstała we współpracy naukowców z obszaru ogólnie rozumianej inżynierii materiałowej oraz medycyny. Zasadniczym jej zadaniem jest stworzenie mechanizmów współpracy między zespołami z zakresu inżynierii materiałowej, biomechaniki, nauk biologicznych oraz medycznych. Sieć NOWE MATERIAŁY

3 Cele: Stworzenie możliwości szerszego udziału zespołów polskich w 6 Programie Ramowym UE (Projekty Zintegrowane, IP oraz Sieci Doskonałości, NoE), poprzez: Stworzenie możliwości szerszego udziału zespołów polskich w 6 Programie Ramowym UE (Projekty Zintegrowane, IP oraz Sieci Doskonałości, NoE), poprzez: integrację krajowych i zagranicznych zespołów badawczych integrację krajowych i zagranicznych zespołów badawczych nawiązanie nowych kontaktów Sieci oraz wymiana w ujęciu europejskim doświadczeń, poprzez wykorzystanie dotychczasowych powiązań uczestników Sieci z ośrodkami Europejskich Centrów Doskonałości nawiązanie nowych kontaktów Sieci oraz wymiana w ujęciu europejskim doświadczeń, poprzez wykorzystanie dotychczasowych powiązań uczestników Sieci z ośrodkami Europejskich Centrów Doskonałości Zbudowanie na bazie sieci krajowej sieci ogólnoeuropejskiej, działającej w ramach Europejskiej Przestrzeni Badawczej (ERA) Zbudowanie na bazie sieci krajowej sieci ogólnoeuropejskiej, działającej w ramach Europejskiej Przestrzeni Badawczej (ERA)Cele: Stworzenie możliwości szerszego udziału zespołów polskich w 6 Programie Ramowym UE (Projekty Zintegrowane, IP oraz Sieci Doskonałości, NoE), poprzez: Stworzenie możliwości szerszego udziału zespołów polskich w 6 Programie Ramowym UE (Projekty Zintegrowane, IP oraz Sieci Doskonałości, NoE), poprzez: integrację krajowych i zagranicznych zespołów badawczych integrację krajowych i zagranicznych zespołów badawczych nawiązanie nowych kontaktów Sieci oraz wymiana w ujęciu europejskim doświadczeń, poprzez wykorzystanie dotychczasowych powiązań uczestników Sieci z ośrodkami Europejskich Centrów Doskonałości nawiązanie nowych kontaktów Sieci oraz wymiana w ujęciu europejskim doświadczeń, poprzez wykorzystanie dotychczasowych powiązań uczestników Sieci z ośrodkami Europejskich Centrów Doskonałości Zbudowanie na bazie sieci krajowej sieci ogólnoeuropejskiej, działającej w ramach Europejskiej Przestrzeni Badawczej (ERA) Zbudowanie na bazie sieci krajowej sieci ogólnoeuropejskiej, działającej w ramach Europejskiej Przestrzeni Badawczej (ERA)

4 Sieć NOWE MATERIAŁY Cele: Wspomaganie rozwoju potencjału intelektualnego oraz materialnego polskich zespołów badawczych Wspomaganie rozwoju potencjału intelektualnego oraz materialnego polskich zespołów badawczych Uzyskanie tzw. masy krytycznej grup badawczych, poprzez przyłączenie wiodących zespołów naukowych zajmujących się nowoczesnymi materiałami w sposobie ich projektowania, wytwarzania oraz charakteryzowania Uzyskanie tzw. masy krytycznej grup badawczych, poprzez przyłączenie wiodących zespołów naukowych zajmujących się nowoczesnymi materiałami w sposobie ich projektowania, wytwarzania oraz charakteryzowania Wkład w budowanie gospodarki opartej na wiedzy w Polsce Wkład w budowanie gospodarki opartej na wiedzy w Polsce Działania na rzecz gospodarki, poprzez udział innowacyjnych firm sektora Małych i Średnich Przedsiębiorstw (MŚP) Działania na rzecz gospodarki, poprzez udział innowacyjnych firm sektora Małych i Średnich Przedsiębiorstw (MŚP)Cele: Wspomaganie rozwoju potencjału intelektualnego oraz materialnego polskich zespołów badawczych Wspomaganie rozwoju potencjału intelektualnego oraz materialnego polskich zespołów badawczych Uzyskanie tzw. masy krytycznej grup badawczych, poprzez przyłączenie wiodących zespołów naukowych zajmujących się nowoczesnymi materiałami w sposobie ich projektowania, wytwarzania oraz charakteryzowania Uzyskanie tzw. masy krytycznej grup badawczych, poprzez przyłączenie wiodących zespołów naukowych zajmujących się nowoczesnymi materiałami w sposobie ich projektowania, wytwarzania oraz charakteryzowania Wkład w budowanie gospodarki opartej na wiedzy w Polsce Wkład w budowanie gospodarki opartej na wiedzy w Polsce Działania na rzecz gospodarki, poprzez udział innowacyjnych firm sektora Małych i Średnich Przedsiębiorstw (MŚP) Działania na rzecz gospodarki, poprzez udział innowacyjnych firm sektora Małych i Średnich Przedsiębiorstw (MŚP)

5 Chemical Sensors Research Group – CSRG Chemical Sensors Research Group – CSRG Department of Analytical Chemistry Warsaw University of Technology Prof. Zbigniew Brzózka Department of Biophysics Department of Biophysics Medical University of Warsaw Prof. Małgorzata Lewandowska-Szumie ł Department of Materials Science Department of Materials Science Faculty of Materials Engineering and Metallurgy Silesian University of Technology Prof. Jan Cwajna Division of Precision and Electronic Product Technology Division of Precision and Electronic Product Technology Institute of Precision and Biomedical Engineering Warsaw University of Technology Prof. Zbigniew Drozd Dr in ż. Dionizy Biało Mgr inż. Tadeusz Kulesza Chemical Sensors Research Group – CSRG Chemical Sensors Research Group – CSRG Department of Analytical Chemistry Warsaw University of Technology Prof. Zbigniew Brzózka Department of Biophysics Department of Biophysics Medical University of Warsaw Prof. Małgorzata Lewandowska-Szumie ł Department of Materials Science Department of Materials Science Faculty of Materials Engineering and Metallurgy Silesian University of Technology Prof. Jan Cwajna Division of Precision and Electronic Product Technology Division of Precision and Electronic Product Technology Institute of Precision and Biomedical Engineering Warsaw University of Technology Prof. Zbigniew Drozd Dr in ż. Dionizy Biało Mgr inż. Tadeusz Kulesza Faculty of Chemistry Faculty of Chemistry Rzeszow University of Technology CoE - COMODEC Prof. Henryk Galina Prof. Barbara Dębska Faculty of Materials Science and Ceramic Faculty of Materials Science and Ceramic Krakow University of Mining and Metallurgy Prof. Jerzy Lis Prof. Chłopek Prof. Rafał Pampuch Rafał Filipek Marek Danielewski Faculty of Materials Science and Engineering Faculty of Materials Science and Engineering Warsaw University of Technology NanoCentre Prof. Tadeusz Kulik Prof. Tadeusz Wierzcho ń Faculty of Metallurgy and Materials Science Faculty of Metallurgy and Materials Science University of Mining and Metallurgy (AGH) Prof. A. Czyrska-Filemonowicz Dr Tomasz Moskalewicz Faculty of Chemistry Faculty of Chemistry Rzeszow University of Technology CoE - COMODEC Prof. Henryk Galina Prof. Barbara Dębska Faculty of Materials Science and Ceramic Faculty of Materials Science and Ceramic Krakow University of Mining and Metallurgy Prof. Jerzy Lis Prof. Chłopek Prof. Rafał Pampuch Rafał Filipek Marek Danielewski Faculty of Materials Science and Engineering Faculty of Materials Science and Engineering Warsaw University of Technology NanoCentre Prof. Tadeusz Kulik Prof. Tadeusz Wierzcho ń Faculty of Metallurgy and Materials Science Faculty of Metallurgy and Materials Science University of Mining and Metallurgy (AGH) Prof. A. Czyrska-Filemonowicz Dr Tomasz Moskalewicz UniversitiesUniversities List of research groups participating in the Network

6 Institute of Applied Radiation Chemistry Institute of Applied Radiation Chemistry Division of Applied Radiation Chemistry Technical University of Łódź CoE Prof. Janusz M. Rosiak Institute of Physics and Chemistry of Metals Institute of Physics and Chemistry of Metals University of Silesia Prof. Henryk Morawiec Institute of Materials Engineering Institute of Materials Engineering Technical University of Szczecin Prof. Zbigniew Rosłaniec Dr inż. Jolanta Baranowska Walenty Jasiński Institute of Materials Science and Applied Mechanics Institute of Materials Science and Applied Mechanics Materials Recycling Centre of Excellence – MAREC Polymer Engineering and Recycling Laboratory – PERLA Wroclaw University of Technology Dr Marek Kozłowski Institute of Applied Radiation Chemistry Institute of Applied Radiation Chemistry Division of Applied Radiation Chemistry Technical University of Łódź CoE Prof. Janusz M. Rosiak Institute of Physics and Chemistry of Metals Institute of Physics and Chemistry of Metals University of Silesia Prof. Henryk Morawiec Institute of Materials Engineering Institute of Materials Engineering Technical University of Szczecin Prof. Zbigniew Rosłaniec Dr inż. Jolanta Baranowska Walenty Jasiński Institute of Materials Science and Applied Mechanics Institute of Materials Science and Applied Mechanics Materials Recycling Centre of Excellence – MAREC Polymer Engineering and Recycling Laboratory – PERLA Wroclaw University of Technology Dr Marek Kozłowski Institute of Materials Science and Applied Mechanics Institute of Materials Science and Applied Mechanics Technological University of Wroclaw CoE – SGM&N Prof. Krzysztof Maruszewski Institute of Metal Cutting Institute of Metal Cutting University of Bielsko-Biala CoE - CUPPT Prof. Ewa Benko Kielce University of Technology Kielce University of Technology Dr inż. Tadeusz Orzechowski Marian Smoluchowski Institute of Physics Marian Smoluchowski Institute of Physics Jagiellonian University Centre NANOSAM Prof. Marek Szymoński Institute of Metrology and Rodman Systems Institute of Metrology and Rodman Systems Warsaw University of Technology Adam Bieńkowski University of Mining and Metallurgy, Krakow University of Mining and Metallurgy, Krakow Prof. Maria Richert Institute of Materials Science and Applied Mechanics Institute of Materials Science and Applied Mechanics Technological University of Wroclaw CoE – SGM&N Prof. Krzysztof Maruszewski Institute of Metal Cutting Institute of Metal Cutting University of Bielsko-Biala CoE - CUPPT Prof. Ewa Benko Kielce University of Technology Kielce University of Technology Dr inż. Tadeusz Orzechowski Marian Smoluchowski Institute of Physics Marian Smoluchowski Institute of Physics Jagiellonian University Centre NANOSAM Prof. Marek Szymoński Institute of Metrology and Rodman Systems Institute of Metrology and Rodman Systems Warsaw University of Technology Adam Bieńkowski University of Mining and Metallurgy, Krakow University of Mining and Metallurgy, Krakow Prof. Maria Richert List of research groups participating in the Network UniversitiesUniversities

7 High Pressure Research Center, PAS High Pressure Research Center, PASCoE Prof. Witold Łojkowski Prof. Bogdan Pałosz Institute of Metallurgy and Materials Science PAS Institute of Metallurgy and Materials Science PAS (IMIM – PAS) CoE - NAMAM Dr Elżbieta Bielańska Dr Jerzy Jura Institute of Physical Chemistry, PAS Institute of Physical Chemistry, PAS Centre for Photoreactive Materials - CPM Prof. Jacek Waluk Institute of Low Temperature and Structure Research, PAS Institute of Low Temperature and Structure Research, PAS Centre CELTAM Dr Dariusz Kaczorowski Piotr Wiśniewski High Pressure Research Center, PAS High Pressure Research Center, PASCoE Prof. Witold Łojkowski Prof. Bogdan Pałosz Institute of Metallurgy and Materials Science PAS Institute of Metallurgy and Materials Science PAS (IMIM – PAS) CoE - NAMAM Dr Elżbieta Bielańska Dr Jerzy Jura Institute of Physical Chemistry, PAS Institute of Physical Chemistry, PAS Centre for Photoreactive Materials - CPM Prof. Jacek Waluk Institute of Low Temperature and Structure Research, PAS Institute of Low Temperature and Structure Research, PAS Centre CELTAM Dr Dariusz Kaczorowski Piotr Wiśniewski Polish Academy of Sciences List of research groups participating in the Network

8 Institute of Precision Engineering Institute of Precision Engineering Integrated Technical and Quality Systems for Corrosion Protection – CORPROT Lech Kwiatkowski Institute of Welding, Gliwice Institute of Welding, Gliwice Centre of Excellence - Polish Welding Mgr Wanda Zeman Dr Bogusław Czwórnóg Mgr Marian Szubryt Tele & Radio Research Institute (ITR) Tele & Radio Research Institute (ITR)CENELIN Dr Krystyna Bukat Dr Grażyna Kozioł Dr Barbara Ślusarek Rubber Research Institute Stomil Rubber Research Institute Stomil Centre of Competence for Rubber Industry Dr Cezary Dębek Marcin Sobczak Leszek Pyskło Wanda Parasiewicz Ship Design and Research Centre Ship Design and Research Centre Dr Genowefa Szydłowska-Herbut Mgr Jacek Chrzanowski Institute of Precision Engineering Institute of Precision Engineering Integrated Technical and Quality Systems for Corrosion Protection – CORPROT Lech Kwiatkowski Institute of Welding, Gliwice Institute of Welding, Gliwice Centre of Excellence - Polish Welding Mgr Wanda Zeman Dr Bogusław Czwórnóg Mgr Marian Szubryt Tele & Radio Research Institute (ITR) Tele & Radio Research Institute (ITR)CENELIN Dr Krystyna Bukat Dr Grażyna Kozioł Dr Barbara Ślusarek Rubber Research Institute Stomil Rubber Research Institute Stomil Centre of Competence for Rubber Industry Dr Cezary Dębek Marcin Sobczak Leszek Pyskło Wanda Parasiewicz Ship Design and Research Centre Ship Design and Research Centre Dr Genowefa Szydłowska-Herbut Mgr Jacek Chrzanowski Industrial Chemistry Research Institute Industrial Chemistry Research Institute CoC – POLMATIN Dr inż. Maria Zielecka Dr inż. Krzysztof Bajdor Institute of Applied Optics Institute of Applied Optics CoE – COTMAST Dr inż. Dariusz Litwin Dr inż. Magdalena Szutkowska Andrzej Włochowicz Institute of Optoelectronics (IOE) Institute of Optoelectronics (IOE) CoE - PHOTEC Ewa Burdziakowska Wojciech Skrzeczanowski Dr Waldemar Mróz Institute of Physical Chemistry Institute of Physical Chemistry CoE – SURPHARE Prof. Aleksander Jabłoński Prof. Janusz Flis Dr Iwona Flis-Kabulska Dr Iwona Flis-Kabulska Industrial Chemistry Research Institute Industrial Chemistry Research Institute CoC – POLMATIN Dr inż. Maria Zielecka Dr inż. Krzysztof Bajdor Institute of Applied Optics Institute of Applied Optics CoE – COTMAST Dr inż. Dariusz Litwin Dr inż. Magdalena Szutkowska Andrzej Włochowicz Institute of Optoelectronics (IOE) Institute of Optoelectronics (IOE) CoE - PHOTEC Ewa Burdziakowska Wojciech Skrzeczanowski Dr Waldemar Mróz Institute of Physical Chemistry Institute of Physical Chemistry CoE – SURPHARE Prof. Aleksander Jabłoński Prof. Janusz Flis Dr Iwona Flis-Kabulska Dr Iwona Flis-Kabulska R+D Units List of research groups participating in the Network

9 Institute of Nuclear Chemistry and Technology Institute of Nuclear Chemistry and Technology Dr Andrzej Deptuła Institute for Ferrous Metallurgy Institute for Ferrous Metallurgy Roman Kuziak Roman Kuziak Institute for Ferrous Metallurgy Institute for Ferrous Metallurgy Roman Kuziak Roman Kuziak Institute of Natural Fibres Institute of Natural Fibres Prof. dr Ryszard Kozłowski Prof. Przemysław Baraniecki Dr Majka Władyka-Przybylak Institute of Nuclear Chemistry and Technology Institute of Nuclear Chemistry and Technology Dr Andrzej Deptuła Institute of Catalysis and Surface Chemistry Institute of Catalysis and Surface Chemistry Ewa Serwicka Institute of Environmental Mechanics and Applied Institute of Environmental Mechanics and Applied Computer Science Bydgoszcz University Prof. Józef Kubik Dr hab. M. Kaczmarek Institute of Nuclear Chemistry and Technology Institute of Nuclear Chemistry and Technology Dr Andrzej Deptuła Institute for Ferrous Metallurgy Institute for Ferrous Metallurgy Roman Kuziak Roman Kuziak Institute for Ferrous Metallurgy Institute for Ferrous Metallurgy Roman Kuziak Roman Kuziak Institute of Natural Fibres Institute of Natural Fibres Prof. dr Ryszard Kozłowski Prof. Przemysław Baraniecki Dr Majka Władyka-Przybylak Institute of Nuclear Chemistry and Technology Institute of Nuclear Chemistry and Technology Dr Andrzej Deptuła Institute of Catalysis and Surface Chemistry Institute of Catalysis and Surface Chemistry Ewa Serwicka Institute of Environmental Mechanics and Applied Institute of Environmental Mechanics and Applied Computer Science Bydgoszcz University Prof. Józef Kubik Dr hab. M. Kaczmarek CentrAl CentrAl Tomasz Stuczy ń ski Central Institute for Labour Protection (CIOP) Central Institute for Labour Protection (CIOP) Prof. Danuta Koradecka Małgorzata Gieraltowska Dr inż. Grzegorz Owczarek Dr Krzysztof Benczek CMG KOMAG Gliwice CMG KOMAG Gliwice CoE - MECHSYS Ilona Jerzok Department of Material Modification Department of Material Modification Andrzej Sołtan Institute for Nuclear Studies Zbigniew Werner Department of Radiation Chemistry and Technology (INCT) Department of Radiation Chemistry and Technology (INCT) Institute of Nuclear Chemistry and Technology Izabella Legocka Jacek Michalik Dr Zbigniew Zimek Institute of Natural Fibres Institute of Natural Fibres Prof. dr Ryszard Kozłowski Prof. Przemysław Baraniecki Dr Majka Władyka-Przybylak CentrAl CentrAl Tomasz Stuczy ń ski Central Institute for Labour Protection (CIOP) Central Institute for Labour Protection (CIOP) Prof. Danuta Koradecka Małgorzata Gieraltowska Dr inż. Grzegorz Owczarek Dr Krzysztof Benczek CMG KOMAG Gliwice CMG KOMAG Gliwice CoE - MECHSYS Ilona Jerzok Department of Material Modification Department of Material Modification Andrzej Sołtan Institute for Nuclear Studies Zbigniew Werner Department of Radiation Chemistry and Technology (INCT) Department of Radiation Chemistry and Technology (INCT) Institute of Nuclear Chemistry and Technology Izabella Legocka Jacek Michalik Dr Zbigniew Zimek Institute of Natural Fibres Institute of Natural Fibres Prof. dr Ryszard Kozłowski Prof. Przemysław Baraniecki Dr Majka Władyka-Przybylak R+D Units List of research groups participating in the Network

10 Sieć NOWE MATERIAŁY Koordynator Sieci Sieć NMN powołana została z inicjatywy Centrów Doskonałości Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej. Koordynatorem Sieci jest prof. zw. dr hab. Krzysztof Jan Kurzydłowski. Podział Sieci na grupy tematyczne *- wraz z modelowaniem Podsieć Koordynator (NMN) Sekretarz Naukowy (WIM) Biomateriały prof. Jan Chłopek dr Małgorzata Lewandowska Nanomateriały prof. Krzysztof J. Kurzydłowski dr Katarzyna Konopka Polimery prof. Ludomir Ślusarski dr Joanna Ryszkowska Charakteryzowanie Materiałów* prof. Jan Cwajna dr Krzysztof Rożniatowski

11 Plan działania sieci naukowej NOWE MATERIAŁY – NANOMATERIAŁY DO ZASTOSOWAŃ W TECHNICE I MEDYCYNIE w okresie najbliższych 3 lat Rok 2003 Termin wykonania Zadanie 2003Realizacja zadań statutowych sieci 2003Realizacja zadań statutowych sieci 2003Organizacja seminariów, warsztatów i spotkań grup tematycznych sieci 2003Organizacja seminariów, warsztatów i spotkań grup tematycznych sieci Aktualizacja strony internetowej sieci Aktualizacja strony internetowej sieci Aktualizacja bazy danych uczestników sieci Aktualizacja bazy danych uczestników sieci Organizacja rocznego zjazdu uczestników Organizacja rocznego zjazdu uczestników Rok 2003 Termin wykonania Zadanie 2003Realizacja zadań statutowych sieci 2003Realizacja zadań statutowych sieci 2003Organizacja seminariów, warsztatów i spotkań grup tematycznych sieci 2003Organizacja seminariów, warsztatów i spotkań grup tematycznych sieci Aktualizacja strony internetowej sieci Aktualizacja strony internetowej sieci Aktualizacja bazy danych uczestników sieci Aktualizacja bazy danych uczestników sieci Organizacja rocznego zjazdu uczestników Organizacja rocznego zjazdu uczestników

12 Rok 2004 Termin wykonania Zadanie 2004Realizacja zadań statutowych sieci 2004Realizacja zadań statutowych sieci 2004Organizacja seminariów, warsztatów i spotkań grup tematycznych sieci 2004Organizacja seminariów, warsztatów i spotkań grup tematycznych sieci Aktualizacja strony internetowej sieci Aktualizacja strony internetowej sieci Aktualizacja bazy danych uczestników sieci Aktualizacja bazy danych uczestników sieci Organizacja rocznego zjazdu uczestników Organizacja rocznego zjazdu uczestników Rok 2004 Termin wykonania Zadanie 2004Realizacja zadań statutowych sieci 2004Realizacja zadań statutowych sieci 2004Organizacja seminariów, warsztatów i spotkań grup tematycznych sieci 2004Organizacja seminariów, warsztatów i spotkań grup tematycznych sieci Aktualizacja strony internetowej sieci Aktualizacja strony internetowej sieci Aktualizacja bazy danych uczestników sieci Aktualizacja bazy danych uczestników sieci Organizacja rocznego zjazdu uczestników Organizacja rocznego zjazdu uczestników Plan działania sieci naukowej NOWE MATERIAŁY – NANOMATERIAŁY DO ZASTOSOWAŃ W TECHNICE I MEDYCYNIE w okresie najbliższych 2 lat

13 Proposition for Nanomaterials (KJK) Size and shape of grains Size and shape of grains The properties of nano-material for the same reasons strongly depend on the size of constituting particles and grains. Quantitative description of this size effect on the properties can be used as a basis for designing new nano- materials for specific applications. It is also important to understanding of the complex behaviors of such materials which are also influenced by the chemistry, shape and spatial arrangement of the nano-structural features. Physical properties of the grain boundaries Physical properties of the grain boundaries Grain boundaries in polycrystals form populations characterized by diversity of the microstructures and properties. The distribution functions of grain boundary character can be measured experimentally, for example from the experiments with the grain boundary diffusion. It can be also estimated from the studies of the grain boundary dis-orientation and modeled by computer simulations. Size and shape of grains Size and shape of grains The properties of nano-material for the same reasons strongly depend on the size of constituting particles and grains. Quantitative description of this size effect on the properties can be used as a basis for designing new nano- materials for specific applications. It is also important to understanding of the complex behaviors of such materials which are also influenced by the chemistry, shape and spatial arrangement of the nano-structural features. Physical properties of the grain boundaries Physical properties of the grain boundaries Grain boundaries in polycrystals form populations characterized by diversity of the microstructures and properties. The distribution functions of grain boundary character can be measured experimentally, for example from the experiments with the grain boundary diffusion. It can be also estimated from the studies of the grain boundary dis-orientation and modeled by computer simulations.

14 Free surface effect Free surface effect Another size effect that is relevant to the subject discussed is related to the dimensions of artifacts made of nano-materials. Nano-materials are frequently used/processed to produce small size elements which are characterized by a high value of the ratio of free-surface to volume. As a result properties of nano- artifacts are influenced by the free surface characteristics, such as its roughness, chemical composition, which in turn is affected by the processing and/or exposure to the environment (either in laboratory or in service conditions) and microstructure. Microstructural techniques Microstructural techniques Structure of nano-materials can visualized only with the use of special microscopic techniques. High Resolution TEM in particular is needed for imaging size and shape of nano-grains and particles. At the same time measurements of chemical composition on nano-scale might be needed. On the other hand, currently available processing techniques may result in non-homogeneity of the nano-structured artifacts, which can only be evaluated via SEM. X-ray investigations useful in quantifying residual stresses, texture and size of crystallographic domains. Other techniques allow for mapping orientation of individual nano-grains and desorientation of the grain boundaries. Free surface effect Free surface effect Another size effect that is relevant to the subject discussed is related to the dimensions of artifacts made of nano-materials. Nano-materials are frequently used/processed to produce small size elements which are characterized by a high value of the ratio of free-surface to volume. As a result properties of nano- artifacts are influenced by the free surface characteristics, such as its roughness, chemical composition, which in turn is affected by the processing and/or exposure to the environment (either in laboratory or in service conditions) and microstructure. Microstructural techniques Microstructural techniques Structure of nano-materials can visualized only with the use of special microscopic techniques. High Resolution TEM in particular is needed for imaging size and shape of nano-grains and particles. At the same time measurements of chemical composition on nano-scale might be needed. On the other hand, currently available processing techniques may result in non-homogeneity of the nano-structured artifacts, which can only be evaluated via SEM. X-ray investigations useful in quantifying residual stresses, texture and size of crystallographic domains. Other techniques allow for mapping orientation of individual nano-grains and desorientation of the grain boundaries.

15 Relevant processes Relevant processes changes in the chemistry during processing changes in the chemistry during processing local changes in the chemistry due to the exposure to the environment (laboratory or industrial) local changes in the chemistry due to the exposure to the environment (laboratory or industrial) redistribution of the chemical elements between the free-surface, grain boundaries and grain interiors redistribution of the chemical elements between the free-surface, grain boundaries and grain interiors development of the residual stresses development of the residual stresses response to the applied load (understood in general terms which cover mechanical, electrical and thermal fields) of structures non-homogeneous on nano-scale response to the applied load (understood in general terms which cover mechanical, electrical and thermal fields) of structures non-homogeneous on nano-scale thermal and mechanical stability of nano-structures thermal and mechanical stability of nano-structures Modeling Modeling Phenomena taking place in nano-materials differ from that in standard, micro-sized substances due to the high surface area of the grain and phase boundaries. This situation calls for more systematic approach to modeling atomic structure, properties of such boundaries and their effect on response of the nano-elements to the applied load. This modeling should be carried out at various scales. Ab initio computations should be combined with the Finite Element Method. Relevant processes Relevant processes changes in the chemistry during processing changes in the chemistry during processing local changes in the chemistry due to the exposure to the environment (laboratory or industrial) local changes in the chemistry due to the exposure to the environment (laboratory or industrial) redistribution of the chemical elements between the free-surface, grain boundaries and grain interiors redistribution of the chemical elements between the free-surface, grain boundaries and grain interiors development of the residual stresses development of the residual stresses response to the applied load (understood in general terms which cover mechanical, electrical and thermal fields) of structures non-homogeneous on nano-scale response to the applied load (understood in general terms which cover mechanical, electrical and thermal fields) of structures non-homogeneous on nano-scale thermal and mechanical stability of nano-structures thermal and mechanical stability of nano-structures Modeling Modeling Phenomena taking place in nano-materials differ from that in standard, micro-sized substances due to the high surface area of the grain and phase boundaries. This situation calls for more systematic approach to modeling atomic structure, properties of such boundaries and their effect on response of the nano-elements to the applied load. This modeling should be carried out at various scales. Ab initio computations should be combined with the Finite Element Method.

16 In-situ straining In-situ straining Dynamic, in-situ studies of the processes taking place in nano-materials under the applied load are needed for better understanding of their properties. On a macroscopic scale such tests are carried out using testing machines equipped with light microscopes. Mezo-scale data can be obtained if the specimens are tested by in-situ straining in an electron scanning microscope. Transmission electron microscopy provides in-sight into process taking in fully micro- and partly nano-scale. The effect of test temperature and environment The effect of test temperature and environment Properties of nano-materials might strongly dependent on the test temperature. This due to the fact of higher accumulated energy which can be release at a lower thermal activation. As a result phase thermally activated processes, including that contributing to plastic deformation, take place at lower temperatures in nano-materials than in their conventional state. Nano-materials can also be more sensitive to the test environment. In this case large surface area of the grain boundaries result in higher capacity and faster transport of the atoms present in test environment. Among them oxygen and hydrogen might be of special importance. In-situ straining In-situ straining Dynamic, in-situ studies of the processes taking place in nano-materials under the applied load are needed for better understanding of their properties. On a macroscopic scale such tests are carried out using testing machines equipped with light microscopes. Mezo-scale data can be obtained if the specimens are tested by in-situ straining in an electron scanning microscope. Transmission electron microscopy provides in-sight into process taking in fully micro- and partly nano-scale. The effect of test temperature and environment The effect of test temperature and environment Properties of nano-materials might strongly dependent on the test temperature. This due to the fact of higher accumulated energy which can be release at a lower thermal activation. As a result phase thermally activated processes, including that contributing to plastic deformation, take place at lower temperatures in nano-materials than in their conventional state. Nano-materials can also be more sensitive to the test environment. In this case large surface area of the grain boundaries result in higher capacity and faster transport of the atoms present in test environment. Among them oxygen and hydrogen might be of special importance.

17 The objective The objective The project outlined in the present proposal aims at deriving quantitative relationships between the properties, microstructure and processing route of nano-materials with special emphasis on nano-metals. The relative importance of various phenomena taking place in nano-materials will be described as well as stability of the nano-structures. Efficient processing routes for pre- defined applications shall be determined. The objective The objective The project outlined in the present proposal aims at deriving quantitative relationships between the properties, microstructure and processing route of nano-materials with special emphasis on nano-metals. The relative importance of various phenomena taking place in nano-materials will be described as well as stability of the nano-structures. Efficient processing routes for pre- defined applications shall be determined.

18 Czy, dana jednostka naszej sieci, uczestnicząc w konkretnym IP lub NoE, może formalnie reprezentować całą Sieć? Czy, dana jednostka naszej sieci, uczestnicząc w konkretnym IP lub NoE, może formalnie reprezentować całą Sieć? Czy Network of Excellence może mieć charakter rozgałęziony? Czy Network of Excellence może mieć charakter rozgałęziony? Czy, dana jednostka naszej sieci, uczestnicząc w konkretnym IP lub NoE, może formalnie reprezentować całą Sieć? Czy, dana jednostka naszej sieci, uczestnicząc w konkretnym IP lub NoE, może formalnie reprezentować całą Sieć? Czy Network of Excellence może mieć charakter rozgałęziony? Czy Network of Excellence może mieć charakter rozgałęziony? Sieć NOWE MATERIAŁY