Struktūra

Atgal

Medžiagotyros ir elektros inžinerijos skyrius

Skyriaus vadovas prof, habil. dr. Saulius Balevičius
tel. +370 5 2617546prof., habil. dr. Saulius Balevičius

Misija: vystyti šalies verslui ir visuomenei reikalingą mokslinę ir technologinę bazę, kurioje bus atliekami medžiagų inžinerijos, elektros inžinerijos ir elektronikos moksliniai tiriamieji ir eksperimentinės plėtros  darbai, naujų  prietaisų ir naujų technologijų kūrimo darbai didelės galios elektronikos  srityje. Vykdyti naujų perspektyvių stiprių elektrinių ir magnetinių laukų taikymo technologijų medžiagotyroje, biologijoje, biochemijoje, aplinkosaugoje ir kitose srityse tyrimų ir įdiegimo darbus. Skyrius siekia nuolatos kelti savo darbuotojų kompetenciją ir ugdyti jaunųjų mokslininkų ir kitų tyrėjų pamainą.
Svarbiausios mokslinių tyrimų kryptysplonųjų naujų medžiagų sluoksnių ir daugiasluoksnių darinių, skirtų spintronikos ir sparčiosios elektronikos prietaisams gaminimas ir tyrimas; fazinių virsmų bei susitvarkymo reiškinių modeliavimas feromagnetikuose ir molekulių savitvarkos reiškiniuose; šviesa ir elektriniu lauku valdomi faziniai virsmai aukštatemperatūrių superlaidininkų plonuosiuose sluoksniuose; stipraus elektrinio ir magnetinio lauko įtakos magnetinėms bei elektrinėms medžiagų savybėms; elektrodinaminiai procesai, vykstantys elektromagnetinėse svaidyklėse; įvairios paskirties magnetinio lauko, impulsinio slėgio jutiklių, sparčiųjų srovės ribotuvų, bei stipraus impulsinio magnetinio lauko šaltinių gaminimas ir tyrimas, biologinių objektų elektroporacijos sistemų ir dažnio keitiklių, skirtų kintamosios srovės elektros variklių valdymui, kūrimas ir tobulinimas. Taip pat atliekami elektrinių, magnetinių impulsų poveikio mikroorganizmams ir kitoms ląstelėms tyrimai, vystomos biomolekulių ir organinių polimerų technologijos bei taikomieji elektroporacijos technologijos tyrimai ir jų diegimas pramonėje.
 
Laboratorijos:

SKYRIAUS DARBUOTOJAI


paslaugos
  • Elektroninių elektros energijos keitiklių kūrimas;
  • Elektroninių raktų didelės galios impulsų formavimui kūrimas
  • Elektros tinklo kokybės tyrimai;
  • Konsultacijos elektros tinklo kokybės ir elektromagnetinių trukdžių, skleidžiamų elektroninių elektros energijos keitiklių,  klausimais;
  • Sudėtingos elektroninės įrangos gedimų diagnostika.
Mokslinių tyrimų projektų produktai

CMR-B-skaliarinių matuoklių sistema, skirta labai stiprių impulsinių magnetinių laukų matavimui
Sukurta 2010 m. JAV NAVY ir Prancūzijos-Vokietijos tyrimų instituto (ISL) užsakymu
CMR-B-skaliariniai jutikliai pagaminti iš plonųjų manganitų (La-Sr-Mn-O) sluoksnių, pasižyminčių kolosalia magnetovarža (CMR)
Specifikacija:

  • Matuoja magnetinio srauto tankio absoliutines vertes nepriklausomai nuo jo krypties iki 40 T
  • Labai mažas aktyvaus elemento tūris (400x50x0.4 mm3)
  • Diskretizavimo dažnis 0.73 MSa/s
  • Sistema valdoma PC
  • Optinis duomenų perdavimas
  • Jutklių išdėstymo erdvėje galimybės: 2D gardelė ir 3D matrica

 

 
 

Komercinis CMR-B-skaliarinis matuoklis
elektroninė magnetinio lauko registravimo ir vizualizavimo sistema
Prototipo sukūrimą remiamia Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūra (MITA)
Skirtas:

  • Impulsinio magnetinio lauko pasiskirstymo matavimams įvairiose elektros energiją vartojančiose ir gaminančiose sistemose;
  • Didelės galios instaliacijos impulsinės srovės matavimams;
  • Didelio efektyvumo pramoninių  variklių (ypač skirtų elektromobiliams bei hibridiniams automobiliams) kūrimui.

Specifikacija:

  • Matuoja absoliutinę magnetinio lauko srauto vertę nepriklausomai nuo jo krypties (0,2 - 5) T ruože;
  • Matuojamų impulsų dažnis - iki 10 kHz;
  • Diskretizavimo dažnis 2 MSa/s;
  • Duomenų išsaugojimas atminties kortelėje.

Matuoklio sudėtis:

Magnetinio lauko zondas:

1) magnetinio lauko (CMR-B-skaliarinis) jutiklis;

2) temperatūros (Pt-1000) jutiklis.

Magnetinio lauko matuoklis

Magnetinio lauko zondas

Magnetinio lauko matuoklis

 
 

Elektroporatorius
MITA finansuojamas Aukštųjų technologijų plėtros programos projektas „Gyvųjų ląstelių nanoelektroporatorius"
Taikymas:
Biotechnologijoje:

  • Mikroorganizmų transformacija;
  • Žinduolinių ląstelių transfekcija;
  • Baltymų transfekcija;
  • Baltymų iš ląstelių ekstrakcijos padidinimas;
  • Mikroorganizmų nukenksminimas.

Medicinoje:

  • Vaistų pernašos padidinimas į vėžines ir patogenines ląsteles ar organizmus;
  • Lokalaus signalo indukcija;
  • Ląstelių migracijos indukcija.

Specifikacijos:

  • priekinio fronto trukmė – 100 ns;
  • užpakalinio fronto trukmė – 300 ns;
  • Impulso trukmė – 3 μs ÷ 10 ms;
  • Impulso amplitudė – 100 ÷ 4000 V;
  • Vienkartiniai ir pasikartojantys impulsai.
 
 
 

Dažnio keitiklis
Dažnio keitiklio prototipas sukurtas vykdant Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūros (MITA) finansuotą Aukštųjų technologijų plėtros programos projektą “Specializuoto dažnio keitiklio sukūrimas serijinei gamybai”.
Paskirtis: asinchroninių trifazių elektros variklių greičio ir sukimo momento valdymui.
Keitiklis gaminamas  serijiniu būdu UAB “Tamona”.
Specifikacijos:

  • Valdomo variklio galia: iki 4kW.
  • Maitinimas: Trifazis 50/60Hz, 400V tinklas.
  • Išėjimo fazinis dažnis: reguliuojamas, (0–100) Hz.
  • Variklio sukimosi greičio (fazinio dažnio) reguliavimas:
  • rankinis tolydinis, keitiklio valdymo skydelyje esančia klaviatūra; automatinis uždaroje valdymo sistemoje. 
 
įranga

Didelės galios impulsų laboratorija

Nanosekundinės trukmės elektrinių impulsų generavimo ir registravimo aparatūra
Tyrimų stendas skirtas elektrinio laidumo matavimams. Sudarytas iš nanosekundinių impulsų generatoriaus  (impulso trukmė 5-900 ns, užaugimo trukmė 0,5 ns, maksimali amplitudė 2 kV), uždaro ciklo helio kriostato, leidžiančio keisti bandinių temperatūrą intervale (4,2-320)±0.01 K, 50 W banginės varžos, 10 GHz dažnių juostos perdavimo linijos, 30 ps trukmės impulsinio lazerio ir impulsų registravimui bei kompiuteriniam apdorojimui naudojamų Tektronix 6 GHz arba Tektronix 16 GHz realaus laiko oscilografų.

 

Elektrinio laidumo tyrimų  pastoviuose magnetiniuose laukuose plačiame  temperatūrų ruože stendas
Sudarytas iš uždaro ciklo helio kriostato (temperatūrų ruožas nuo 4,2 K iki 320 K), ir pastovaus elektromagneto (iki 0,9 T) maitinamo iš precizinio programuojamo maitinimo šaltinio Agilent Technologies N5769A. Matavimo procesas yra automatizuotas, naudojant „LabView“ programos paketą. Šiuo metu yra naudojamos dvi programos. Viena programa skirta automatizuotam bandinių varžos priklausomybės nuo temperatūros matavimui. Vienu metu galima matuoti tris bandinius. Kita programa skirta matuoti bandinių varžos priklausomybę nuo magnetinio lauko srauto tankio. 


Elektrinio laidumo tyrimų  pastoviuose magnetiniuose laukuose stendas
Stendas sudarytas iš dviejų dalių. Viena dalis skirta temperatūros stabilizavimui 270-350 K ruože ir bandinių varžos/srovės/įtampos matavimui magnetiniame lauke. Temperatūros stabilizavimas atliekamas naudojant Peltjė elementą. Temperatūra stabilizuojama 50 mK tikslumu. Antroji stendo dalis susideda iš nuolatinio elektromagneto (iki 2,4 T), programuojamo maitinimo šaltinio (Delta Elektronika SM 120-50), magnetinio lauko matuoklio, varžos matuoklio (Agilent 34411A) ir kompiuterio su valdymo programa. Šiuo atveju elektromagnetas turi keičiamus polius, kurių paviršiaus plotas nuo 490 cm2 iki 20 cm2, o atstumas tarp polių nuo 10 cm iki 1 cm, todėl sukuriamas homogeninis magnetinis laukas dideliame tūryje.


Kompaktinis stipraus impulsinio magnetinio lauko šaltinis
Veikimo principas paremtas kondensatorių baterijos iškrovimu per ritę – specialiai pagamintą induktorių. Jo apvijos yra izoliuotos Kapton’u® (su 50 % persidengimu), kiekvieną sluoksnį sutvirtinant Zylon’u® su epoksidine derva. Naudojant tokį induktorių galima generuoti iki 40 T, 0,5-1 ms trukmės pusės sinuso formos magnetinio lauko impulsus. Ritės aušinimui yra naudojamas skystas azotas. Tai leidžia atlikti eksperimentus temperatūrų intervale 80 K-350 K. Šis prietaisas yra unikalus Lietuvoje, leidžiantis paveikti objektus labai stipriais magnetiniais laukais.


Biologinių ląstelių elektroporacija nanosekundinės trukmės elektriniais impulsais
Biologinių ląstelių elektroporacijos tyrimams naudojami dviejų rūšių matavimo stendai.
Nanosekundinės trukmės elektrinių impulsų generavimo ir registravimo aparatūros stendas,leidžiantis paveikti ląsteles iki 2 kV amplitudės 10 ns - 1 μs trukmės įtampos impulsais (naudojamas gyvsidabrinės relės generatorius).
Aukštos įtampos (iki 30 kV) 10-90 ns trukmės elektrinių impulsų generavimo stendas, naudojant dujinį kibirkštiklį, didelės energijos pikosekundinį Nd:YAG lazerį (kibirkštiklio paleidimui) ir aukštos įtampos maitinimo šaltinį (iki 30 kV).


PI MOCVD įranga
Impulsinio injekcinio metaloorganinių junginių cheminio nusodinimo iš garų fazės (PI MOCVD) įranga skirta manganitų sluoksnių auginimui.

 

Nanotechnologijų laboratorija

Impulsinio lazerinimo garinimo sistema
Sukomplektuota impulsinio lazerinimo garinimo sistema su impulsiniu eksimeriniu lazeriu (Gamintojas: Twente Solid State Technology, The Netherlands) yra moderni, universali, daugiafunkcijinė vakuuminio garinimo įranga maksimaliai pritaikyta įvairių elektronikos, magnetoelektronikos bei optoelektronikos medžiagų, pvz.,   daugiakomponenčių (feromagnetinių, feroelektrinių, elektrai laidžių ir dielektrinių metalų oksidų plonųjų epitaksinių sluoksnių, heterosandūrų bei įvairių daugiasluoksnių darinių  ir nanostruktūrų gaminimui.

 

Specializuota magnetroninio dulkinimo įranga
Ši universali vakuuminė technologinė įranga, turinti 3 nuolatinės ir kintamosios srovės magnetroninio dulkinimo ir 3 terminio garinimo šaltinius, yra pritaikyta įvairioms šiuolaikinės elektronikos (mikro- ir nano-elektronikos taip pat sukinių elektronikos (spintronikos) reikmėms tenkinti


Motorizuota besisukančio disko (angl. Spin disc) trimatės fluorescensinės mikroskopijos sistema
Tai unikali ir pigesnė už tradicinę konfokalinę fluorescencinę mikroskopiją (KFM) sistema. Jos raiška nors ir yra prilyginama konfokalinei mikroskopijai, tačiau sistemos didžiausias pranašumas – greitai (apie 100 kartų greičiau lyginant su KFM) vaizdinti gyvūninėse ląstelėse vykstančius procesus, bei rekonstruoti trimatį ląstelės vaizdą. Revolution DSD (Andor, JAV) besisukančio disko sistemą sudaro: invertuotas fluorescensinis mikroskopas (Nicon, Japonija) programinės įranga, vaizdo kamera, šiam tikslui pritaikyti objektyvai, motorizuotų filtrinių kubų rinkinys, diferencinio interferencinio kontrasto optiniai elementai, motorizuotų kondensoriai ir valdymo pultas.

 

Elektroninių sistemų laboratorija

 Specialus stendas dažnio keitiklių charakteristikų tyrimui


Skaitmeniniai 2 ir 4 kanalų oscilografai

Funkciniai signalų generatoriai

Elektros tinklo įtampos ir srovės kokybės analizatorius

RLC matuokliai

HIL (Hardware in the Loop) įranga kompiuteriui, valdymo sistemų modeliavimui, kai viena sistemos dalis yra reali, o kita – virtuali, pateikta matematiniu modeliu kompiuteryje

Įranga elektronikos įtaisams su ARM, 8051, AVR, dsPIC, PIC, Cypres PSoC šeimų mikrovaldikliais, Arduino platforma ir programuojamomis sklendėmis (FPGA) tirti ir kurti

Spausdintinių plokščių gaminimo įranga

Paviršinio montažo spausdintinių plokščių komponentų surinkimo įranga

Programuojama paviršinio montažo spausdintinių plokščių komponentų litavimo įranga

Paviršinio montažo spausdintinių plokščių komponentų litavimo įranga

Įranga temperatūriniams sukurtų elektronikos įtaisų tyrimams ir bandymams
Vykdomi projektai
  • Lietuvos mokslo tarybos mokslininkų grupių projektas” „Magnetovaržinių savybių tyrimas ir valdymas nanostruktūrizuotuose manganitų-kobaltitų sluoksniuose“ MANKOBAS” MIP-15654
    2015-2018
  • Lietuvos mokslo tarybos mokslininkų grupių projektas “Magnetinės atminties reiškinių tyrimas nanostruktūrizuotuose manganitų sluoksniuose - NANOMEMAS”, MIP-062
    2012-2014
  • UAB „INNOLAB LT“ užsakomasis projektas „Edukacinių žaislų su nuolatiniais magnetais parametrų ir jų poveikio vaikams tyrimas“
    2013
  • UAB „Standa“ užsakomasis projektas „Lazerio STANDA STA-01 taikymas nanosekundinių aukštos įtampos impulsų generavimui ląstelių elektroporacijos sistemose“
    2012-2013
  • MITA Aukštųjų technologijų plėtros programos projektas „Magnetinio lauko matuoklio elektros energetikos sistemoms sukūrimas - MAGEPSAS"
    2011-2013
  • Struktūrinių fondų projektas, „Mikrojutikliai, mikrovykdikliai  ir valdikliai  mechatroninėms sistemoms (Go-Smart)“ projekto kodas V1-3.1- ŠMM-08-K-01-015
    2011-2013
svarbiausios publikacijos
  1. V. Ratautaite, D. Plausinaitis, I. Baleviciute, L. Mikoliunaite, A. Ramanaviciene, A. Ramanavicius, Characterization of caffeine-imprinted polypyrrole by a quartz crystal microbalance and electrochemical impedance spectroscopy, Sensors and Actuators B: Chemical Vol. 212,  pp.63–71, 2015.
  2.  R.Viter, I. Iatsunskyi, V.Fedorenko, S. Tumenas, Z. Balevicius, A. Ramanavicius, S. Balme, M. Kempiński, G. Nowaczyk, S. Jurga, M. Bechelany, Enhancement of Electronic and Optical Properties of ZnO/Al2O3 Nanolaminate Coated Electrospun Nanofibers, Journal of Physical Chemistry, Vol 120, No 9, pp. 5124-5132, 2016.
  3. M. Šimėnas, A. Ibenskas and E. E. Tornau, Coronene molecules in hexagonal pores of tricarboxylic acids: a Monte Carlo study, J. Phys. Chem. C, 2015, v.  119, p. 20524-20534.
  4.  A. Stirke, A. Zimkus, S. Balevicius, V. Stankevic, A. Ramanaviciene, A. Ramanavicius and N. Zurauskiene ,Permeabilization of yeast Saccharomyces cerevisiae cell walls using nanosecond high power electrical pulses , Appl. Phys. Lett. 105,  253701, 2014.
  5.  V. Stankevic, C.Simkevicius, S.Kersulis, S. Balevicius, N.Zurauskiene,D. Pavilonis, S. Tolvaisiene, Improvement in the long-term stability of parameters of encapsulated magnetic field sensors based on La-Sr-Mn-O thin films,  Sensors and Actuators A 228 pp.112–117, 2015.