|
Chemie a technologie materiálů
Doktorský program,
Fakulta chemické technologie
Cílem studia doktorského studijního programu Chemie a technologie materiálů je příprava špičkových odborníků s širokými znalostmi v oblasti kovových, anorganických nekovových a polymerních materiálů. Studenti budou mít teoretický i praktický přehled o souvislostech mezi přípravou, chemickým složením a užitnými vlastnostmi materiálů. Program má silný teoretický základ vycházející z chemie a fyziky materiálů, fyzikálněchemických a chemicko-inženýrských principů popisu materiálů a materiálových technologií. Při řešení svých disertačních prací se prakticky seznámí s řadou moderních metod pro přípravu, analýzu a charakterizaci různých typů materiálů včetně nanostrukturovaných materiálů a biomateriálů pro medicínu. UplatněníAbsolventi studia budou experty v oblasti materiálů a materiálových technologií. Uplatní se především ve vědecké oblasti, ale i v řídící sféře ve státních i průmyslových organizacích zaměřených na materiály a materiálové technologie. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2026/27Analýza koroze žáromateriálů při tavení skel
AnotaceVysoce odolné žáruvzdorné materiály, specificky pak ty s vysokým obsahem oxidu chromitého, jsou vzhledem ke své vynikající chemické, tepelné a mechanické odolnosti široce používány jako žáruvzdorné materiály jak v elektrických tavicích pecích pro vitrifikaci jaderného odpadu, tak při tavení komerčních skel. Ačkoliv jsou navrženy pro velmi agresivní podmínky, jejich dlouhodobé vystavení korozivním taveninám přesto vede k jejich degradaci. Tento projekt se zabývá třemi hlavními typy opotřebení žáruvzdorného materiálu – podpovrchovou korozi, krčkovou korozi, a tepelné nebo strukturální odlupování – v reprezentativních podmínkách při provozu pecí. Koroze žáromateriálů bude experimentálně i matematicky studována při statických i dynamických zkouškách s cílem zachytit vliv konvekce taveniny, teploty, a složení skla a žáromateriálu. Analýza procesů při tavení sklářského kmene
AnotaceHlavním tématem práce je analýza procesů probíhajících při přeměně kmene na sklo, a to jak při tavení průmyslových sklářských kmenů, tak při vitrifikaci jaderného odpadu. Práce se bude zaměřovat na studium kinetiky konverze sklářského kmene, na rozpouštění písku, na analýzu primárního pěnění, a na analýzu volatilizace těkavých látek v průběhu tavení. Biodegradovatelné slitiny na bázi železa pro aplikace v medicíně
AnotaceBiodegradovatelné kovové materiály představují perspektivní směr moderního biomedicínského inženýrství, zejména pro dočasné implantáty, které po splnění své funkce nemusí být chirurgicky odstraňovány. Slitiny na bázi železa nabízejí vysokou pevnost, dobrou biokompatibilitu a možnost řízené modifikace degradace pomocí vhodných legur a mikrostrukturních úprav. Disertační práce bude zaměřena na komplexní studium biodegradovatelných slitin na bázi železa, zahrnující návrh chemického složení, řízení mikrostruktury, optimalizaci mechanických vlastností a detailní charakterizaci korozního chování v prostředí simulujícím lidské tělo. Součástí bude také analýza degradačních produktů, jejich biologického působení a interakce s tkáněmi. Cílem práce je vyvinout a pochopit materiály s kontrolovatelnou rychlostí biodegradace a bezpečnou degradací, které mohou najít uplatnění například v cévních, ortopedických či tkáňových inženýrských aplikacích. Flexibilní a gelové materiály pro dlouhodobé medicínské aplikace
AnotaceBiomateriály představují rychle se rozvíjející oblast propojující materiálové inženýrství s medicínou a usilující o vyšší bezpečnost a funkčnost zdravotnických prostředků. Tato práce se zaměří na komplexní modifikaci a optimalizaci vlastností polymerních materiálů, zejména jejich povrchových charakteristik. Součástí výzkumu bude také snaha o řízené ovlivnění procesů usazování biologického či chemického materiálu - cílem bude zabránit nežádoucí akumulaci látek na povrchu nebo naopak umožnit specifickou a kontrolovanou adhezi tam, kde je to funkčně žádoucí. Konkrétně se práce zaměří na flexibilní polymerní biomateriály pro dlouhodobý kontakt s tělními tekutinami (jako je např. PU) a výplňové biomateriály (gelové a hydrogelové materiály). Intermetalika jako pojiva pro keramické a diamantové nástroje
AnotacePráce řeší problém slinování a 3D tisku keramických a diamatových nástrojů využitím reakcí mezi přechodnými kovy za vzniku intermetalik. Částice keramiky nebo diamantu budou povlakovány vhodným kovem, smíchány s částicemi druhého kovu a následně slinovány za vzniku intermetalik. Tato strategie umožní vyhnout se příliš vysokým teplotám, které by vedly ke grafitizaci diamantu, a zároveň umožní slinování i 3D tisk na vybaveních vhodných pro zpracování kovových prášků. Korozně-mechanická únava 3D tištěných porézních struktur beta slitiny Ti
AnotacePráce je zaměřena na kritické porušení porézních struktur implantátů mechanismem kombinujícícm mechanické cyklické namáhání a korozní rozpouštění na čele únavové trhliny. V rámci experimentů bude student využívat metody cyklického namáhání a elektrochemických technik. Budou stanoveny kritické úrovně mechanického namáhání pro porušení pasivní vrstvy na povrchu slitiny, dále budou sledovány únavově-korozní charakteristiky (Woellerovy křivky) a rychlost šíření únavové trhliny v materiálu, a na závěr budou tyto charakteristiky studovány i u porézních struktur typu: laťkový, diamant a gyroid. Kvantové materiály na bázi skel
AnotaceKvantové technologie stojící za rozvojem kvantových počítačů vyžadují intenzivní vývoj nových kvantových optických materiálů. Tyto materiály jsou nezbytné pro realizaci základní jednoty Qubit, která musí být vysoce stabilní a s velmi nízkým podílem šumu. Vysoká koncentrace těchto kvantově-informačních prvků umožní praktickou realizaci kvantových výpočtů s velmi vysokou řízenou interferencí. Tak bude získán velmi vysoký výpočtově-simulační výkon, který je nutný také pro další rozumný rozvoj AI. Velmi slibnými materiály v této oblasti jsou primárně amorfní materiály s řízeným stupněm neuspořádání, jako jsou například speciální optická skla. Práce se zaměří na vývoj a optimalizaci nových vhodných skelných materiálů a následné testování jejich použití v oblasti kvantových technologií. Mechanismy degradace 3D tištěných kovových materiálů vodíkem
AnotaceV souvislosti se současnými ekologickými trendy v lidské společnosti jsou stále více zmiňovány a rozvíjeny vodíkové technologie. Je však dlouhodobě známo, že vodík negativně ovlivňuje mechanické vlastnosti některých typů kovových materiálů. Vodíkové zkřehnutí, tzn. snížení plasticity a houževnatosti materiálu díky působení vodíku, které někdy vede k jeho katastrofickému selhání, bylo mnohokrát prokázáno např. pro titanové slitiny, vysoce pevné oceli a další materiály. Nedávné výzkumy však ukázaly, že materiály vyrobené 3D tiskem z kovových prášků jsou na vodíkové zkřehnutí náchylnější než materiály vyrobené klasickou metalurgickou cestou. Důvodem jsou specifické strukturní rysy 3D tištěných materiálů (velice jemná struktura, mnoho fázových rozhraní, vnitřní pnutí atd.). V rámci disertační práce bude u technicky významných 3D tištěných slitin (titanové slitiny, vysoce pevné oceli, hliníkové slitiny a další) studován vliv vodíku na vlastnosti, zejména mechanické (lomy, houževnatost, zkřehnutí, únava...). K prostudování mechanismů působení vodíku bude využita řada náročných experimentálních technik - mechanické, strukturní, fázové, chemické analýzy (tah, tlak, ohyb, tvrdost, únava, LM, SEM, TEM, XRD, AFM, FA, Kelvinova sonda, absorpční/desorpční charakteristiky vodíku...). Výsledkem budou zcela nové poznatky o interakcích 3D tištěných kovových materiálů s vodíkem použitelné jak v konstrukcích energetických a chemických zařízení, tak v moderních pohonných vodíkových systémech. Modifikace a elektrochemické chování povrchů kovových biomateriálů
AnotaceKovové biomateriály stále hrají nezastupitelnou roli v medicíně. Stav povrchu významným způsobem ovlivňuje vlastnosti a chování biomateriálů. Jedná se zejména o interakci na fázovém rozhraní kov-elektrolyt, tj. biokompatibilitu a korozní chování, ovlivněny mohou být však i mechanické vlastnosti. V rámci práce budou modifikovány povrchy kovových biomateriálů za účelem zvýšení jejich užitných vlastností. Ty budou hodnoceny s využitím standardních materiálových, elektrochemických a spektroskopických metod. Nízkoteplotní slinování keramiky a modelových soustav
AnotaceNízkoteplotní slinování (angl. cold sintering) je nová metoda slinování, při které je možné dosáhnout vysokého zhutnění určitých keramických materiálů za nízkých teplot (≤400 °C) a vysokých tlaků (~400 MPa). Podstatná je přítomnost přechodné kapalné fáze, která částečně rozpouští slinovaný materiál a následně umožňuje jeho precipitaci v místech volného povrchu. Během tohoto procesu se kapalná fáze postupně vypařuje a slinovaný materiál v ideálním případě zcela opustí. Cílem této práce je příprava keramických materiálů metodou nízkoteplotního slinování a studium jejích principů na modelových soustavách, včetně studia vlivu složení kapalné fáze, teploty, zátěže a časové prodlevy na maximální teplotě na průběh slinování. Součástí práce je charakterizace materiálů z hlediska mikrostruktury a mechanických a tepelných vlastností. Nedávné publikace napovídají, že mechanismus slinování se liší pro oxidy, halidy i sulfidy, proto bude cílem této práce prozkoumat specifika slinovacího mechanismu pro všechny tyto systémy, a pro silikáty. Od studenta se očekává vedle experimentální zručnosti také základní znalost v oblasti slinování a fyzikální chemie rozpouštění látek. Nové 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. Nový způsob zpracování hlubokomořských konkrecí pomocí redukce vodíkem
AnotaceDizertační práce bude zaměřena na studium změn chemického a mineralogického složení hlubokomořských konkrecí při redukčním pražení vodíkem a na vliv těchto změn na následnou extrakci zájmových kovů, zejména Ni, Cu, Co a Mn, z pražených konkrecí. Výstupem práce bude nová metoda pro jejich efektivní zpracování. Optimalizace procesů vitrifikace jaderných odpadů
AnotaceTato dizertační práce se zaměří na zvýšení účinnosti vitrifikace jaderných odpadů prostřednictvím kritické analýzy vybraných kompozičních a procesních omezení kladených na vitrifikační odpadová skla. Současné strategie vitrifikace uplatňují konzervativní limity na vlastnosti skel – jako je krystalinita, rozpustnost síranů chování primární pěny – s cílem zajistit stabilní provoz tavicího zařízení. To je však často na úkor celkové efektivity vitrifikačního procesu. Navrhovaný výzkum bude zkoumat, zda lze některá z těchto omezení bezpečně rozvolnit bez negativního dopadu na proces přeměny kmene na sklo či na životnost vitrifikačních pecí. Očekává se, že výsledky práce poskytnou základy pro možnou optimalizaci složení odpadních skel, které umožní vyšší obsahy odpadu ve výsledném skle a zvýší efektivitu vitrifikaci jaderných odpadů. Pevnolátkové baterie založené na gradientních nanostrukturovaných kompozitech
AnotacePro úspěšný rozvoj elektromobilů, bateriových vlaků, letadel a úložišť je důležitý výzkum a vývoj pevnolátkových sekundárních baterií. Uvedené baterie mají kapalný elektrolyt nahrazen pevným elektrolytem, a tím získávají možnost dosáhnout řady výhod oproti bateriím s kapalným elektrolytem, které jsou používány v současných elektromobilech. Hlavními přednostmi je vyšší bezpečnost a vyšší hustota energie umožňující delší dojezd a rychlejší nabíjení. Technologie jejich výroby by měla být méně nákladná a baterie by se měly snadněji recyklovat, a tím méně zatěžovat životní prostředí. Pro dosažení těchto parametrů je důležitý výzkum pevnolátkových baterií s nanostrukturovanými materiály majícími vysoký poměr povrchu ku objemu. Tyto materiály lze použít k vytvoření hmoty pro katodu, anodu nebo pevný elektrolyt. Jejich základem jsou anorganická skelná nanovlákna s vysokou pružností a potřebnými elektrochemickými vlastnostmi. Tato nanovlákna by měla vykazovat vysokou pohyblivost iontů Li+ nebo Na+, a s tím související vysokou iontovou nebo elektronovou vodivost v širokém rozmezí teplot. Dále dostatečnou stabilitu vůči kovovému lithiu a rovněž odolnost vůči vysokým teplotám. Uvedená nanovlákna jsou připravována metodou elektrostatického zvlákňování a sprejování. Důraz bude kladen na recyklaci baterií a využití recyklovaných materiálů pro konstrukci nových bateriových článků. Pokročilé baktericidní povlaky s dlouhodobým účinkem
AnotaceVědecký úkol zaměřený na optimalizaci ukotvenín kovových nanočástic na polymerních nosičích pro přípravu nové generace antimikrobiálních povrchů. K imobilizaci nanočástic budou využity fyzikální metody založené na interakci částic s laserovým zářením. Antibakteriální účinky a biokompatibilita vyvinutých povrchů budou vyhodnoceny ve spolupráci s Ústavem biochemie a mikrobiologie VŠCHT Praha a Fyziologickým ústavem AV ČR. Pokročilé chirální materiály pro foto a elektrochemickou katalýzu
AnotaceChirální (nano)materiály představují nové paradigma ve fotochemii a elektrochemii. Na rozdíl od konvenčních a dobře známých (nechirálních) nanomateriálů tyto materiály umožňují chemické reakce použit spinově-polarizovaný elektronový proud. Spinová polarizace zase ovlivňuje jak průběh reakce (tvorbu meziproduktů), tak i konečné produkty (například jejich poměr nebo celkový výtěžek). Použití chirálních nanomateriálů ve fotochemii nebo elektrochemii (nebo jejich kombinaci – foto-elektrochemie) umožňuje řízení selektivity i účinnosti reakce. Tento koncept se teprve začíná zkoumat a lze jej aplikovat jak v organické chemii, tak v klasických reakcích anorganické chemii (štěpení vody, redukce CO2, produkce amoniaku atd.). Pokročilé kovové materiály vyrobené 3D tiskem
AnotaceTechnologie 3D tisku kovových materiálů jsou velice perspektivní metody pro výrobu náročných konstrukčních součástek i lékařských implantátů, neboť umožňují zhotovení i velmi složitých tvarů, vysoce porézních struktur atd. V práci budou studovány mikrostruktury, mechanické, korozní a biologické vlastnosti pokročilých korozivzdorných a vysoce pevných ocelí, hliníkových slitin, titanových slitin, kobaltových slitin a biodegradovatelných materiálů na bázi železa a hořčíku pro použití v medicínských aplikacích, leteckém a automobilovém průmyslu. Materiály budou vyrobené technologiemi SLM, DED a WAAM. Budou studovány vlivy parametrů procesů 3D tisku na vlastnosti vyrobených materiálů. Studium umožní navržení technologie a procesních parametrů vhodných pro získání materiálů s požadovanými vlastnostmi. Pokročilé materiály pro konverzi atmosférického dusíku na čpavek
AnotaceČpavek je nezbytnou součásti výroby hnojiv a taky je povazován za účinný prostředek přenosu energie. Ovšem současna výroba čpavku je velmi náročná z hlediska energetické spotřeby a taky je založena z velké míry na použiti fosilních paliv, tzn. neobnovitelných materiálových zdrojů. Proto se hledají alternativní moznosti přípravy čpavku z běžných materiálových zdrojů jako jsou atmosféricky dusík a voda. Ideálně tato příprava by mela byt méně energeticky náročná než konvenční. Tato práce je zaměřena na studium a inovativních hybridních materiálů schopných aktivovat dusík a zajistit jeho chemické proměny na čpavek. Jedna se o výzkum v oblasti elektrochemicky nebo foto-elektrochemicky aktivních materiálu, mezi kterými patří cela rada sloučenin na bázi boridu, sulfidu, kovových slitin a tak dále. Hlavním cílem práci bude vyvinout katalyzátor, v respektive radu katalyzátorů, které zaručí možnost dosáhnout vysoké Faradayové a kvantové účinnosti v reakci aktivaci dusíku a výroby čpavku. Pokročilé materiály pro výrobu zeleného vodíku
AnotacePráce je zaměřena na vývoj nových materiálů zaměřených na řešení klíčových problémů v oblasti štěpení vody. Zejména mluvíme o štěpení mořské vody (pomocí lokální kontroly pH v blízkostí elektrody), elektrolýze při vysokých proudových hustotách, přímém či nepřímém zapojení sluneční energie. Jako materiály bude studována celá řada nových sloučenin, jako jsou vysoko entropické kompozity, mono-atomické katalyzátory, stabilizované klastry atd. 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. Polymerní kompozity s EGaIn
AnotaceTato práce bude zaměřena na přípravu polymerních kompozitů s eutektickým galiem a indiem (EGaIn) a studium jejich stability a vlastností. Tyto materiály jsou obecně považovány za netoxické, a patřící do nové generace inteligentních materiálů potenciálně zajímavých pro aplikace v oblasti bioelektroniky. Hlavním cílem práce bude příprava homogenních polymerních kompozitů nebo homogenní pokrytí povrchu polymeru částicemi EGaIn. Polymery s částicemi EGaIn buď ve formě jednoduché fólie, nebo s indukovaným lineárním či hexagonálním tvarem budou testovány s ohledem na jejich využití jako speciální tepelné či tlakové senzory. Budou také stanoveny antibakteriální vlastnosti kompozitů proti vybraným kmenům bakterií. Přepínatelné superkapacitory pro inteligentní skladování energie
AnotaceVývoj společnosti vede k odchodu od nenahraditelných zdrojů energie a přechodu k obnovitelným alternativám. Vzhledem k tomu, že obnovitelná energie obvykle prochází fází „konzervace“ ve formě elektřiny, vyvstává otázka, jak elektřinu skladovat. Tento problém lze vyřešit pomocí struktur, jako jsou superkondenzátory, které jsou schopny ukládat a uvolňovat relativně velké množství elektřiny a nevyžadují „přístupy“ na bázi lithia (na rozdíl od baterií). Použití superkondenzátorů je však omezeno jejich neřízenou rychlostí vybíjení. Tato práce je zaměřena konkrétně na tvorbu chytrých materiálů a struktur, které umožní řídit vybíjení superkondenzátorů. Jako základ pro takové materiály budou použity chytré hydrogely dopované uhlíkovými nanostruktury s velkým měrným povrchem. Uhlíkové nanostruktury budou zodpovědné za celkové množství náboje uskládaného superkondenzátorem. Přepínání stavu chytrého hydrogelu umožní regulovat rychlost vybíjení superkondenzátoru – dosáhnout pulzních hodnot výstupní energie nebo naopak konstantního vybíjení bez poklesu výstupního napětí. Jako typické aplikace takových materiálových struktur mohou být uvedeny ostrý záblesk fotoaparátu nebo nepřetržitý provoz mobilního telefonu „do posledního procenta nabití“, realizované v rámci jednoho zásobníku energie bez zavádění dalších jednotek elektroniky. Příprava a charakterizace kovových kompozitních materiálů
AnotaceKompozitní materiály jsou tvořeny minimálně dvěma složkami - matricí a výztuží. Výsledné vlastnosti kompozitu ovlivňují tedy tři faktory, a to vlastnosti matrice, vlastnosti výztuže a synergický efekt jejich působení. V práci budou připravovány materiály s titanovou výztuží připravenou aditivními technologiemi a také metodami práškové metalurgie. Následně bude výztuž infiltrována matricí z bioresobrovatelných kovů a slitin. Bude popsána mikrostruktura a mechanické vlastnosti připravených materiálů. Příprava a vlastnosti slitin nanokrystalických hliníku s přechodnými kovy
AnotacePráce se zabývá přípravou nanokrystalických slitin hliníku s přechodnými kovy a popisem jejich mikrostruktury.Slitiny budou připraveny metodami rychlého tuhnutí a mechanického legování. Připravené slitiny budou dále kompaktizovány slinováním v plazmatu. Bude popsána mikrostruktura a vlastnosti kompaktních materiálů. Cílem práce je popsat vliv legujících prvků na strukturu a vlastnosti slitiny a nalézt optimální podmínky kompaktizace slitin. Sekvestrace CO2 s využitím odpadních surovin pro stavebnictví v 21. století
AnotaceDisertační práce se zaměří na možnosti sekvestrace oxidu uhličitého (CO₂) s využitím odpadních surovin pocházejících z různých zdrojů, převážně pak z tepelných procesů, průmyslové výroby nebo např. stavebnictví. Cílem práce bude studovat jak technologii sekvestrace CO2, tak vytipovat a upravit vhodné odpadní suroviny pro tento proces. Výzkum bude zahrnovat nejen analýzu chemických a fyzikálních vlastností použitých odpadních materiálů, ale i optimalizaci procesů sekvestrace a hodnocení environmentálních a ekonomických přínosů. Tato disertační práce tak reaguje na aktuální výzvy 21. století v oblasti udržitelného rozvoje a ochrany klimatu a má ambice přispět ke snížení emisí skleníkových plynů a současně podpořit cirkulární ekonomiku ve stavebnictví. Spektroskopie iontů vzácných zemin ve skelných materiálech pro aplikace ve scintilátorech
AnotaceScintilátory jsou materiály schopné detekovat nebezpečné záření o vysoké energii, jako např. rentgenové nebo gamma záření, a převádět jej na jednodušeji detekovatelné záření ve viditelné nebo infračervené oblasti. V posledních letech roste záření o scintilátory ve formě optických vláken, schopných detekovat a převádět signál na velké vzdálenosti. Pro konstrukci zařízení na bázi optických vláken zůstávají i nadále nejvhodnějším materiálem křemičitanová skla, přičemž pro přenos signálu optickým vláknem je nejvhodnější právě infračervená oblast. Práce je zaměřena na návrh, přípravu a charakterizaci nových složení křemičitanových skel a případně sklo-keramiky dopovaných ionty vzácných zemin, které zajišťují emisí v infračervené oblasti, jako např. Neodym, Ytterbium nebo Erbium. Hlavní náplní práce bude analýza scintilačních vlastností v závislosti na složení a přípravě skel nebo sklo-keramiky, a jejich optimalizace. 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. Vývoj systému pro monitoring koroze pod izolací
AnotaceKoroze pod izolací představuje pro chemický a petrochemický průmysl vážné riziko z bezpečnostního, ekologické a v důsledku i ekonomického hlediska. Korozní monitoring s funkcemi včasného varování by byl účinný nástroj pro zajištění bezpečnosti provozu. Práce je zaměřená na vývoj nového zařízení pro monitoring koroze pod izolací. Bude rozvíjen nejen samotný princip meřicí metody, která je založená na změně elektrického odporu kovu vlivem koroze, ale budou také vyvíjena nová korozní čidla, měřicí elektronika, software a systém přenosu a zpracování dat. 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: 16.2.2026 17:31, Autor: Jakub Staś