|
Chemistry and Technology of Materials
Doktorský program,
Fakulta chemické technologie
Doctoral study of Chemistry and Technology of Materials is a natural consequence of the long-time material research at UCT Prague. The study is based on the cutting-edge physical, chemical and engineering approaches to materials and material technology. Students develop their knowledge about materials; they find and comprehend deeper relationships among preparation and/or production of materials, structure and composition, and their properties. Inevitable part of the study are courses focused to deeper understanding of nature of materials, analytical methods, material characterization, and material technologies. UplatněníGraduates become not only leading experts in the field of material science and technology, but thanks to their experience in international teamwork they are predetermined to start their career in academic area, international research and technology corporations, innovative companies, and state government. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2026/27Nové skelné materiály pro vláknové lasery
AnotaceVláknové lasery jsou předmětem intenzivního výzkumu díky své vysoké účinnosti, kvalitnímu výstupnímu svazku, vysokému průměrnému výkonu a dalším výhodám, ze kterých profituje stále rostoucí okruh aplikací včetně kosmických. Jejich srdcem jsou křemenná optická vlákna dopovaná ionty prvků vzácných zemin. Pro jejich využívání jsou důležité znalosti o stabilitě jejich optických vlastností včetně chování těchto materiálů za extrémních podmínek v kosmu. V rámci práce bude pozornost zaměřena na výzkum skelných materiálů o různých matricích dopovaných thuliem nebo holmiem emitujících v oblasti okolo 2 um a ko-dopovaných dalšími prvky nebo oxidy s cílem posílení radiační odolnosti těchto materiálů. Bude studována sklotvornost systémů, jejich index lomu, spektroskopické, mechanické vlastnosti a radiační odolnost. Nové poznatky vedoucí k výběru vhodného materiálového složení a metod jeho přípravy v podobě radiačně odolných optických vláken budou následně ověřovány ve vláknových laserech Nové třídy ocelí pro výrobu, transport a skladování vodíku
AnotaceVodík se v následujících desetiletích stane významnou součástí energetického mixu. Výroba vodíku elektrolýzou vody pomůže stabilizovat energetickou soustavu v době, kdy dostupnost elektrické energie z obnovitelných zdrojů převýší spotřebu. Vodík lze snadno skladovat a dopravovat a následně využit na zpětnou výrobu elektrické energie v palivových článcích, výrobu tepla, přímou redukci železné rudy, výrobu hnojiv ad. Do roku 2030 se očekává, že bude investováno přibližně 60 miliard EUR do infrastruktury, výzkumu a vývoje a nových výrobních zařízení v rámci celého hodnotového řetězce využití vodíku. Pro zmíněné aplikace se nyní intenzivně vyvíjejí materiály optimální z hlediska ceny, užitných vlastností i bezpečnosti. Nové třídy nízko i vysokolegovaných ocelí budou třeba pro elektrolyzérové membrány s protonovou výměnou (PEM), dopravu zkapalněného vodíku a skladování stlačeného vodíku. Tyto materiály však mohou trpět vodíkovým křehnutím (HE), omezenou svařitelností, vysokými výrobními náklady a závislostí na dovozu surovin. V rámci evropského projektu HYSTORY probíhá vývoj inovativních austenitických korozivzdorných a běžných manganových ocelí pro výrobu, kryokonzervaci a přepravu stlačeného vodíku. Studie se zaměří na jejich odolnost proti HE a interakci mezi vodíkem a mikrostrukturou oceli. Cílem je dosáhnout pochopení vlivu složení a mikrostruktury oceli na mechanické vlastnosti, vstup vodíku a interakci s materiálem s využitím řady pokročilých technik, které jsou k dispozici ve vodíkové laboratoři Technoparku Kralupy a v laboratořích partnerských zahraničních institucí. Pokročilé slitiny s vysokou entropií a modifikovatelnými vlastnostmi vyztužené karbidy přechodných prvků
AnotaceSlitiny s vysokou entropií jsou poměrně novou skupinou materiálů, které jsou charakterizovány preferenčním vznikem tuhých roztoků namísto intermetalických sloučenin. Tyto materiály vykazují řadu vynikajících vlastností, především vysokou pevnost při zachování dostatečné tažnosti, dobré korozní odolnosti a dalších. Vhodným zpracováním je možné u těchto slitin dosáhnout dalšího podstatného zlepšení těchto již velmi dobrých vlastností. Práce bude zaměřena na přípravu nových, pokročilých slitin s vysokou entropií kombinujících významně vyšší pevnosti při zachování dostatečné plasticity. Tyto slitiny budou dále vyztuženy karbidy přechodných kovů připravených z odpadních produktů pyrolýzy organických materiálů nebo přímo reaktivní plasmovou pyrolýzou. Tažení speciálních optických vláken pro ovláknové lasery
AnotaceVláknové lasery jsou předmětem intenzivního výzkumu díky své vysoké účinnosti, kvalitnímu výstupnímu svazku, vysokému průměrnému výkonu a dalším výhodám, ze kterých profituje stále rostoucí okruh aplikací. Jejich srdcem jsou optická vlákna dopovaná ionty prvků vzácných zemin. V rámci práce bude pozornost zaměřena na výzkum tažení optických vláken připravovaných zejména metodou skládání tyčinek (stack-and-draw). Tato metoda dovoluje vytvářet vlákna s různými oblastmi, například strukturovanými dopovanými a nedopovanými oblastmi. Bude studován vliv parametrů tažení na výsledné vlastnosti vláken, jejich index lomu, spektroskopické a mechanické vlastnosti. Nové poznatky vedoucí k výběru vhodné geometrie složeného vlákna a metod jeho přípravy budou u připravených vláken následně ověřovány ve vláknových laserech. Vliv křemíku na ochrannou schopnost Zn-Al-Mg povlaků
AnotaceZn-Al-Mg povlaky mají více než dvojnásobnou živostnost proti nelegovanému zinku a prokazují vynikající výsledky při korozní ochraně ocelových karosérií, střešní krytiny a stavebmích dílů. Cílem studie je systematicky stanovit vliv přídavku křemíku a popsat mechanismus, kterým tento prvek ovlivňuje korozní chování povlaků a ochranu oceli. S použitím pokročilých elektrochemických, zobrazovacích a analytických technik budou popsány počáteční fáze korozního děje a chemismus povrchové vrstvy elektrolytu, vývoj složení korozních produktů a jejich ochranné účinky v dalších fázích korozní degradace, a míra katodické ochrany ocelového substrátu. Výstupem bude komplexní popis korozního a ochranného mechanismu, který umožní optimalizaci mikrostruktury a množství křemíku ve struktuře povlaku. Studie je součástí evropského projektu Quazcoat, což doktorandovi umožní spolupráci se špičkovými zahraničními pracovišti ve Francii, Rakousku, Portugalsku, Španělsku, Finsku a Belgii. Vývoj pokročilých nástrojů pro detekci prekurzorů degradace organických povlaků vyráběných technologiemi šetrnými k životnímu prostředí
AnotaceKritickou bariérou pro vstup organických nátěrů vytvrzovaných ekologicky šetrnými technologiemi na trh je délka zkoušek pro prokázání jejich dlouhodobé odolnosti. Evropský průmysl proto stále používá desetiletími ověřené teplem vytvrzované nátěry, ačkoliv moderní UV nebo elektrony (EB) vytvrzované povlaky mají potenciál snížit spotřebu energie o 60-95 % a emise těkavých organických látek až o 90 %. Cílem studie je pochopení mechanismu mikrostrukturní degradace a fyzikálně-chemických změn organických povlaků v raných fázích expozice v korozivním prostředí a nalezení postupů pro detekci prvních známek jejich degradace. Zavedením nových charakterizačních technik, které jsou schopny odhalit kinetiku degradace na molekulární úrovni, se zkrátí doba potřebná pro uvedení UV/EB nátěrových systémů na trh. Testován bude zejména potenciál elektrochemických technik jako jsou elektrochemická impedanční spektroskopie (EIS), rastrovací Kelvinova sonda a nové techniky detekce malých množství vodíku vznikajícího při korozních procesech. Studie je součástí evpropského projektu SustCoat, což doktorandovi umožní spolupráci se špičkovými zahraničními pracovišti ve Finsku, Rakousku a Belgii. 3D tištěné slitiny s vysokou entropií a modifikovatelnými vlastnostmi pro použití v extrémních podmínkách
AnotacePráce se zaměřuje na vývoj 3D tištěných slitin s vysokou entropií, jejichž mechanické a funkční vlastnosti lze podle potřeby ladit pro použití v extrémních podmínkách. Tyto slitiny mohou být dále vyztuženy řadou dalších částic, které zlepší jejich komplexní vlastnosti. Cílem je vytvořit materiály s výjimečnou pevností, tepelnou stabilitou a odolností vůči degradaci, které rozšíří možnosti aditivních technologií v náročných průmyslových aplikacích. |
Aktualizováno: 25.8.2022 15:42, Autor: Jan Kříž