Tudással és technológiával járulunk hozzá az ITER sikeréhez az által, hogy az Energiatudományi Kutatóközpont kisebbségi konzorciumi partnereként elnyertük a zavar csökkentő rendszer tesztlabor gázrendszerének építését és üzemeltetését.

Büszkék vagyunk arra, hogy egy ekkora nemzetközi project részesei lehetünk.

Az erről készült cikk ide kattintva elérhető.

Zeiss Sigma 300 FESEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) berendezésünk alkalmas különböző gyártási, vagy használatból fakadó hibák feltérképezésére, acél vagy egyéb fémek szövetszerkezetének elemzésére, polimerek, ásványtani minták, valamint bevonatok vizsgálatára akár 1 nanométeres felbontásig.

A GEMINI technológiának köszönhetően akár előkészítés nélkül mérhetők szigetelő vagy mágneseződő minták is. Gépünk 1.000.000x-os nagyítást, is képes alkalmazni a vizsgálatok során, így a legapróbb részletek sem kerülhetik el figyelmünket! Az új EDAX Octane Elite EDS detektorral másodpercek alatt információ nyerhető a vizsgált minták elemösszetételéről. Az alkalmazott Si3N4 ablaknak köszönhetően a hagyományos detektorokkal szemben már kis atomszámú elemek is nagy pontossággal mérhetők. Mikroszkópunk segítségével publikációs minőségű felvételeket készíthetünk megrendelőink számára.

2019 decemberében került a világűrbe leghosszabb ideig működőképes legkisebb műholdja, melynek fejlesztésében a H-ION is részt vett. Kiderült, hogy az ember által kibocsátott elektroszmog a világűrben is jelen van.

Az ATL-1 műhold

Az ATL-1 egy 5 x 5 x 10 cm-es méretekkel rendelkező kisméretű (2PQ) nano-satellite szerkezet. Küldetése: egy új, speciális hőszigetelő anyag világűri környezetben történő tesztelése. A fedélzetén elhelyezett referencia – és három hőszigetelő anyaggal közel 1mm-es rétegként bevont – akkumulátorokon a fedélzeti hőmérsékletet is figyelembe véve folyamatos mérést, adatgyűjtést és adattovábbítást végez. A mérések, elemzések folyamatosan zajlanak.

Az ATL-1 műhold az első magánszférában készült működő magyar műhold, amely létrejötte sokéves csapatmunka eredménye. Mindezt részben az Európai Unió és a Magyar Állam pályázati támogatásával valósította meg az ATL Kft. és stratégiai partnere a H-ION Kft. A szigetelő anyagcsalád és anyagszerkezet létrejötte 12 évnyi kutatás eredményeképpen Dr. Sinkó Katalin ELTE kutató vezetésével valósult meg.  A műszaki tartalom Dr. Gschwindt András vezetésével, valamint a Metalloexpert Kft részvételével valósult meg.

A műholdon tesztelt új anyagcsalád hőszigetelő képessége a hővezetés, hőáramlás és hősugárzás területén is előnyös. Az ATL-1 sikerének köszönhetően – ami a tesztelt szigetelő anyagcsaládra megszerzett űrminősítést is jelenti – az alkotók már új műholdas programokat terveznek különböző anyagtudományi, biológiai és kémiai kísérletek, eredmények, technológiák világűri körülmények közötti tesztelését megcélozva.

A SMOG műhold család

A Masat-1 létrehozása után a BME műegyetemi kutató csoport a kisebb méret irányába mozdult el. A cél az 5x5x5 cm-es (1PQ) műhold megvalósítása volt. Még soha, senkinek nem sikerült ilyen kis méretű eszközt üzembe állítani és működtetni a világűrben. Elsőként a SMOG-1 fejlesztése indult, fedélzetén az emberiség földi kommunikációs tevékenysége keltette elektroszmog kimutatására alkalmas mérőműszerrel. Közismert tény, hogy az egyre nagyobb számban meginduló vezeték nélküli kommunikációt igénylő szolgáltatások, a nagy teljesítményeket használó műsorszórás által kisugárzott jelek jelentős része a világűrbe kerül. Ezek bizonyos területen éppúgy gondot jelenthetnek, mint a levegő, föld vagy a víz szennyezése. Tekintettel a világűri környezetben várható eleddig ismeretlen technológiai kihívásra, megvalósításra került a SMOG-P. Mint előfutárnak (P-prekurzor) feladata a 2020 végén pályára állítani tervezett SMOG-1-re váró nehézségek feltérképezése. Űrbeli viselkedésének megismerése által lehetőség nyílik a hosszabb élettartamra tervezett SMOG-1 konstrukciójának esetleges módosítására, tökéletesítésére. A SMOG-P mérésekkel bizonyította a Föld körüli térségben az ember keltette elektroszmog jelenlétét.

A SMOG csoport és az ATL Kft. közötti partnerség abban is megnyilvánul, hogy a MASAT-1 és SMOG műholdak megvalósításában az NMHH mellett az ATL Kft. volt a másik meghatározó támogató.

A kis műholdak élettartama

A 2019. decemberében Új Zélandról ~380 km magasságú, poláris, alacsony pályára helyezett ATL-1 és SMOG-P műholdak kifogástalanul működnek. Az alacsonypályás működésből következik, hogy naponta többször megkerülik a Földet, hol árnyékban, hol napsütésben kb. 7 km/s sebességgel.  Ez olyan sebesség, amit itt a Földön soha nem érzékelhetünk. Működésük során folyamatosan gyűjtik és küldik az adatokat a földi vevőállomás felé, ahol az adatok kiértékelése történik. A műholdak élettartama 6-9 hónapra becsülhető.  Ennek időtartama függ a légkör fékező hatásától az adott magassági zónában, a nap aktivitásától és egyéb paraméterektől is. A becsült pályaélettartam azt jelenti, hogy ezen időintervallum végén következhet be a légkörbe történő zuhanás és megsemmisülés. Így űrszemét sem keletkezik, ami ma már szintén fontos követelmény.

Újdonság

Ilyen anyagtudományi kutatás-fejlesztés eredményeként előállt anyagcsalád tesztelését a világűrben ebben a méretben még nem valósították meg, mint az ATL-1. A SMOG-P pedig világelső, mert ennyire kis méretű, kis tömegű, komplex feladatok ellátására alkalmas, működő műhold eddig nem létezett a világűrben.

Az áramlásos kémia annyit tesz, hogy a hagyományosan gömblombikban, vagy más egyéb edényben mechanikusan kevertetve végrehajtott kémiai reakciók helyett, a kiindulási anyagok oldatát egy csőrendszeren folyamatosan áramoltatjuk, és az átalakulások az áramlás közben valósulnak meg. Ez az elrendezés számos előnnyel jár a hagyományos lombikos eljárásokhoz képest. A kiindulási anyagok folyamatos áramlása valamilyen szállítórendszer (nagypontosságú pumpák és gáz adagoló rendszerek) segítségével biztosított. Ebből adódóan a szakaszos (batch) szintézisekkel ellentétben folyamatos áramú módszerek esetén a reakcióidő nem értelmezhető, helyette tartózkodási időről beszélünk, ami a kiindulási anyagok aktív reaktorzónában, vagyis a reaktor azon térrészben töltött idejét jelenti, ahol a tényleges reakció történik.

Az áramlásos kémia fejlődését jól mutatja a Chemical Reviews folyóiratban megjelent összefoglaló cikk, melyben közel 800 irodalmi hivatkozáson keresztül mutatják be az áramlásos kémiát. Az áramlásos kémia helyzetét erősíti, hogy az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügynöksége (S. L. Lee, Presented in part at the 3RD Food & Drug Administration/Product Quality Research Institute Conference on Advancing Product Washington, DC, March, 2017.) és az Európai Gyógyszerügynökség (European Pharmaceutical Review, August 2018.) is a közelmúltban jelentette be a folyamatos áramlásos kémiai szintézisek és technológiák bevezetésének és alkalmazásának a támogatását. Továbbá 2019-ben a Nemzetközi Elméleti és Alkalmazott Kémiai szövetség (IUPAC) az áramlásos kémiát a 10 leggyorsabban fejlődő, feltörekvő (emerging) technológiák közé sorolta.
Különböző gyártók áramlásos kémiai rendszerei, eszközei legtöbbször egymással nem kompatibilisek fluidikai, mechanikai és szoftver oldalról, ezáltal sok esetben lehetetlenné téve komplex rendszerek összeépítését, működtetését, így pedig a szakaszos technológiával szemben biztosított előnyök egy része elvész.

A jelenlegi rendszerek, berendezések nem illeszthetők be egy szélesebb, automatizált folytonos üzemű folyamatba, és nem vezérelhetők központilag, vagy a szabályozási funkcióikat nem lehet összehangolni a különböző hardver- és szoftverarchitektúra vagy jel- és utasításkészlet miatt, elveszik a szinergia lehetősége, s egyfajta félszakaszos-félfolyamatos működés alakul ki.

A cégünk sikeresen végezte el egy olyan moduláris szemléletű, de központilag vezérelhető, automatizált áramlásos kémiai technológia platform fejlesztését, amellyel megvalósítható különböző vegyipari relevanciájú intermedierek és termékek előállítása.
Egy olyan, modul rendszerű platformot fejlesztettünk, amely modern, kellően univerzális, felskálázható, párhuzamosítható, iparágra szabható, központilag vezérelhető és környezetvédelmi szempontokból is előnyös.

A rendszer adagoló egységeket (folyadék pumpák, gázadagolók), kémiai reakciók megvalósítására alkalmas modulokat (reaktorok, keverők, nyomásszabályzó egységek), a reakciók feldolgozására alkalmas részeket (folyamatos szűrő, extraktor, automatizált mintavevő egységek) és minőségbiztosítási szempontból elengedhetetlen, a részfolyamatok folyamatos követésére alkalmas modulokat (in-line szenzorok, központi vezérlő egységek) tartalmaz. A modulok tervezésénél alapvető szempont volt az azonos szoftver–, és kompatibilis hardver architektúra használata, így az egységek tetszőleges konfigurációban komplex rendszerré kapcsolhatók össze.

A modulok önálló egységként is teljes értékűen működnek, viszont központi vezérlésbe csatlakoztatva őket, a gyűjtött adatok minden modul számára elérhetőek lesznek folyamatszabályozási funkció biztosításához. A részegységek összekapcsolásával és azok kommunikációjának központosításával tetszőleges, autonóm rendszerek alakíthatók ki, a felmerült igények szerint.

Példaként: egy pumpa önállóan „autonóm” módon is használható, de tipikus alkalmazási rendszerként a pumpa után elhelyezett reaktorba adagolódnak a kiindulási anyagok, majd a reaktorban folyamatosan végbemenő kémiai reakciók után egy mintavevő és szenzor egység behelyezésével a reakció pontosan monitorozható „on demand real-time”.
Természetesen az áramlásos kémiai reakciók végrehajtása is számos előnnyel és hátránnyal is járhat.

Tekintsék meg új publikációnkat! A figyelemre méltó tanulmány, az EGIS Pharmaceutical PLC tudósaival folytatott sikeres együttműködés keretein belül valósult meg.

doi:  https://doi.org/10.1007/s41981-019-00036-x

Ebben a tanulmányban, a vortioxetin szintézis egyik lépését, a piperazin képződését vizsgáljuk folyamatos áramlási körülmények között. Ennek a lépésnek a szakaszos változatát laboratóriumi méretekben, 130–135 ° C hőmérsékleten, hosszú reakcióidővel (27 óra) hajthatjuk végre, amit erőteljes optimalizálási folyamat követ. A folyamat során jelentős mennyiségű melléktermék képződése is kimutatható, ami hatékony tisztítási eljárást igényel .

Megkíséreltük a batch reakció méreteit arányosan növelni, azonban teljes átalakulást nem valósítható meg, abban az esetben sem, ha meghosszabbított reakcióidőt (36 óra) alkalmazunk. Folyamatos áramú kísérleteket egy új, erre a célra épített áramlásos rendszerben hajtottuk végre. A vizsgálatokat a reakcióparaméterek széles tartományára (oldószerek aránya, reagensek koncentrációja és mólaránya, loop-reaktor geometriája, tartózkodási idő, hőmérséklet) és a méretbeli növelés megvalósíthatósági vizsgálatára terjesztettük ki. A kísérletek második részében, a folyamatos áramú szintézis méretnövelt reakcióparamétereinek finomítását végeztük, a kísérletek szisztematikus megtervezésével. Végül a 190 °C-os reakcióhőmérséklet, illetve 30 perces tartózkodási idő eredményezte a legmagasabb hatékonyságot a vortioxetin hatóanyagának előállításában, magas hozammal és tisztasággal.

A projekt bemutatása

A nanotudományok fejlődésével újabb és újabb anyagcsaládokat, szerkezeti struktúrákat ismerhetünk meg. Sokszor a hagyományos anyagok csupán szerkezeti átalakításával is olyan „meglepő” tulajdonságokhoz jutunk, amelyekre támaszkodva régóta fennálló műszaki-technológiai problémákra adhatunk költséghatékony választ.

Jelen kutatás-fejlesztés projektünk is egy ilyen területhez kapcsolódik.

A projekt tudományos kutatási területe rendívül időszerű és kapcsolódik a modern kutatási trendekbe, ugyanis a költséghatékonyabb, illetve kombinált tulajdonságú anyag alap és alkalmazott kutatása ma a rendkívül domináns világszerte.

Témája egy olyan alumínium-oxid szálas anyagcsalád kutatás-fejlesztése, amely egyszerre több előnyös tulajdonsággal is rendelkezik nanostruktúrált szerkezetéből adódóan. Ezek közül fontos a magas hőállóság, magas hőterjedés gátló képesség, valamint kis tömeg.

Korábbi saját, valamint Partnereink alap és alkalmazott kutatásaira alapozva az a kiindulási hipotézisünk, hogy lehetséges 100% alumínium-oxidból akár 1800-1900 °C-on történő alkalmazást lehetővé tevő szálas hőszigetelő alapanyagot készíteni alacsony előállítási hőmérsékleten. Az eddigi eredmények alapján ez az anyag a legtöbb tulajdonságában jobb a jelenleg ismerteknél, az előállítási költsége pedig alacsonyabb.

A projekt eredménye mind hazai, mind a nemzetközi szinten jelentős újdonságtartalommal bír. Erről meggyőződtünk az előzetes kísérletek és felmérések során. Ezt reprezentálják az előzetes alapkutatások, melyek az ELTE-n folytak egy nemzetközi FP-7 pályázat támogatásával, annak nemzetközi érdeklődést kiváltó mellékeredményeként.

A tudományos eredmények ipari technológiába való átültetése, hasznosítása, gyártási folyamatok kifejlesztése is célja a projektnek. Éppen ezért nagy lehetőségeket hordoz a pályázat, mert lehetővé teszi a komplex eredményt úgy, hogy a versenytársak előtt valósuljon meg. Így lehetőséget biztosítva magyarországi cégek hazai és nemzetközi piaci szegmensbe való bejutására magas hozzáadott értékkel.