Zoznam národných projektov SAV
Ústav materiálového výskumu SAV, v. v. i.
Aplikácia inovatívnych nanokatalyzátorov a DFT simulácií pre efektívnu výrobu vodíka
Application of innovative nanocatalysts and DFT simulations for efficient hydrogen production
| Doba trvania: |
1.1.2021 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Kupková Miriam CSc. |
| Anotácia: | Podstatou predkladaného projektu je vývoj inovatívnych nanokatalyzátorov pre produkciu vodíka
elektrochemickými metódami, pyrolýzou biomasy a termálnou dekompozíciou metánu. Samotný proces vývoja
katalyzátorov podstatne zefektívnia počítačové simulácie, ktoré budú slúžiť nielen pre výpočet teoretických
parametrov, ale aj výber vhodného nanomateriálu pre výrobu vodíka. Hlavným zámerom je priblížiť sa
priemyselným technológiám prípravou laboratórneho prototypu palivového článku a vypracovaním konkrétnych
postupov produkcie vodíka. Naplnenie stanovených cieľov projektu prispeje k rozšíreniu dôležitých poznatkov v
oblasti vodíkových technológií, ale predovšetkým povedie k účinnej výrobe vodíka ako potenciálneho paliva
budúcnosti. Máme za to, že účinná produkcia vodíka napomôže k úspešnej integrácii vodíkovej infraštruktúry
podľa európskeho modelu “Smart cities”, čo v globále podporí celkové zlepšenie životného prostredia. |
Bezolovnaté feroelektrické materiály pre efektívne uskladňovanie elektrickej energie
Lead-free ferroelectric materials for energy storage applications
| Doba trvania: |
1.1.2023 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Kovaľ Vladimír DrSc. |
| Anotácia: | Projekt je zameraný na výskum a vývoj nového typu elektrokeramiky na báze relaxačných feroelektrík.
Relaxačné feroelektriká (RFEs) sú v súčasnosti predmetom obrovského záujmu v materiálových vedách z
dôvodu ich unikátnych vlastností pre uskladňovanie energie. Dielektrické kondenzátory vyrobené z RFE
materiálov vykazujú vyššie rýchlosti nabíjaco/vybíjacích procesov a lepšiu stabilitu ako superkondenzátory alebo
batérie, avšak ich širšie aplikácie sú limitované nízkou hustotou energie.
Hlavným cieľom projektu je dizajn a príprava bezolovnatej RFE keramiky ako rezervoáru elektrickej energie. Na
dosiahnutie vysokej hustoty uskladniteľnej energie bude realizovaný rad štruktúrnych modifikácií RFE materiálu
pomocou chemickej substitúcie katiónov perovskitu vhodnými donormi, akceptormi alebo katiónmi rovnakého
mocenstva. Vplyv substitúcie na stabilitu antiferoelektrického stavu RFE bude študovaný s ohľadom na teplotou
a poľom indukované fázové prechody a tvorbu polárnych nanooblastí. |
Degradovateľné kovové biomateriály s riadeným uvoľňovaním liečiv
Degradable metallic biomaterials with controlled drug release
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 31.12.2024 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Kupková Miriam CSc. |
| Anotácia: | Kovové degradovateľné biomateriály boli doteraz intenzívne študované najmä s dôrazom na pochopenie
mechanizmov korózie a jej vplyvu na mechanické, a biologické vlastnosti. Dnes, kedy je mnoho z týchto procesov
známych, je možné dizajnovať nové biomateriály „na mieru“ v závislosti od ich zloženia a formy. Okrem toho je
možné ich ďalej bioaktivovať tak, aby tvorili komplexné medicínske zariadenia plniace viacero funkcií súčasne.
Hlavným cieľom predkladaného projektu je pripraviť a charakterizovať smart-biomateriál pozostávajúci z kovovej
matrice a bioaktívnych povlakov. Úlohou pripraveného rozložiteľného biomateriálu je poskytnúť v mieste
poškodenia tkaniva adekvátnu mechanickú oporu a zároveň prostredníctvom uvoľňovania liečivých látok zamedziť
rozvinutiu bakteriálnej infekcie po chirurgickom zásahu. Počas riešenia projektu budú študované degradačné
mechanizmy a procesy sprevádzajúce uvoľňovanie liečiv ako aj rozpúšťanie samotnej kovovej matrice a povlakov.
Okrem týchto procesov budú študované a vyhodnotené aj mechanické vlastnosti a in vitro, a in vivo
biokompatibilita pripravených materiálov. |
Dvojfázová vysokoentropická ultravysokoteplotná keramika
Dual-phase high-entropy ultra high temperature ceramics
Elektrokatalyzátory pre efektívnu produkciu vodíka pre budúce elektrolyzéry a palivové články
Hydrogen evolution electrocatalysts for future electrolyser and fuel cells
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Strečková Magdaléna PhD. |
| Anotácia: | klimaticky neutrálnu Európu“ aj Európska komisia a Slovensko má dnes vypracovanú národnú vodíkovú stratégiu.
Už v roku 2015 bola založená Národná vodíková asociácia na podporu výskumu, implementácie a využívania
vodíkových technológií. V súčastnosti v Košiciach vzniká Vodíkové technologické centrum s hlavnou koncepciou
„Power-to-Gas“ využívajúcou obnoviteľné zdroje energie bez negatívnych dopadov na ľudský život a závislosti na
fosílnych palivách. Voda je dôležitým zdrojom vodíka a elektrolýza vody sa javí ako najsľubnejšia technológia na
výrobu vodíka. Avšak skôr než bude možné uznať vodík za ekonomicky rentabilný zdroj paliva a využívať ho pre
rozsiahle aplikácie s mimoriadnym energetickým potenciálom, je nevyhnutné vyvinúť jednoduc hé, efektívne a
bezpečné metódy jeho získavania. Zatiaľ elektrochemicky najaktívnejšie katalyzátory pre vývoj vodíka (HER) s
najnižším nadpätím sú vzácne kovy. Vysoké náklady a nedostatok vzácnych kovov motivujú vedcov k hľadaniu
konkurenčných lacných alternatív. Vnútorná štruktúra fosfidov prechodných kovov ich predurčuje k využitiu ako
elektrokatalyzátory, ktoré by mohli výrazne vylepšiť výkon v zostave membránových elektród pre vývoj vodíka.
Vynikajúca disperzia a pórovitosť takýchto elektrokatalyzátorov umožní plné využitie aktívnych miest v elektródovej
reakcii a tým zlepšenie elektrokatalytickej účinnosti. Preto je hlavnou výzvou tohto projektu zníženie výrobných
nákladov na výrobu vodíka a zároveň udržanie vysokej účinnosti elektrolýzy vody v membrán ových
elektrolyzéroch. Podstatný cieľ projektu bude venovaný zdokonaleniu elektródových materiálov elektrolýzy vody nabáze modifikovaných uhlíkových vlákien, výsledkom čoho bude technológia, ktorá by mala viac priblížiť využitie vodíka ako paliva v komerčných aplikáciách. |
Experimentálny vývoj nových kovo-keramických nano-kompozitov pre trecie aplikácie s využitím odpadov z obrábamia kovov
Experimental development of new metal - ceramic nano - composites for friction applications using metal wastes from machining operations.
| Doba trvania: |
1.1.2023 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Podobová Mária PhD. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je skúmanie vlastností nano-kompozitov s kovovou matricou na báze Fe-Cu s pridaním SiC, ZrO2, Al2O3 a grafénu a s pridaním odpadov z obrábania kovov, ako Al, CuSn, nerezová oceľ, Ti, MgAl a pod. Kompozity budú pripravené metódou suchého miešania v 3D turbule, atritore, metódou vysokoenergetického mletia v etanole (high energy ball milling), metódou rýchleho spekania pomocou pulzného
elektrického prúdu vo vákuu za súčasného pôsobenia jednoosého tlaku (SPS „spark plasma sintering“).
Výsledkom bude zmapovanie vlastností pripravených nano-kompozitov, ako tvrdosť, pevnosť, oteruvzdornosť, termická a štrukturálna stabilita (DSC/TG), koeficient trenia a opotrebenie a vytypovanie nano-kompozitov s čo najlepšou kombináciou jednotlivých zložiek s ohľadom na výsledné vlastnosti (stabilita, odvod tepla, zníženie hmotnosti, koeficient trenia, rýchlosť opotrebenia). |
Funkčné vlastnosti kompaktovaných kompozitov na báze magnetických častíc s povrchovo modifikovanými vlastnosťami
Functional properties of compacted composites based on magnetic particles with surface-modified properties.
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Bureš Radovan CSc. |
| Anotácia: | Projekt je zameraný na experimentálny a teoretický výskum magneticky mäkkých kompozitov s cieľom zdokonaliť ich funkčné vlastnosti. Magnetické práškové kompozitné systémy sa budú pripravovať pomocou pokročilých inovovaných chemických a mechano-chemických postupov a metód práškovej metalurgie, ktoré sa doteraz štandardne nepoužívali. Pripravia sa série kompozitov so vzájomne izolovanými feromagnetickými časticami s odlišnou morfológiou a vlastnosťami spolu s vhodne vybranými dielektrickými zložkami. Očakávané výsledky prinesú nielen nové progresívne materiály, čím zextenzívnia aplikačný potenciál v elektrotechnike, ale aj rozšíria teoretické modely magnetizačných procesov v oblasti magneticky mäkkých kompozitov a vytvoria databázu s dátovou štruktúrou využiteľnou pre aplikáciu umelej inteligencie v oblasti vývoja nových materiálov. |
Gradientné mikro/nano kompozity s Al matricou pripravené spekaním pomocou pulzného elektrického prúdu
Gradient micro / nano composites with Al matrix prepared by pulsed electric current sintering
| Doba trvania: |
1.1.2023 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Puchý Viktor PhD. |
| Anotácia: | Projekt je zameraný na experimentálny výskum nových progresívnych gradientných mikro/nano kompozitov s
hliníkovou matricou spevnených s pridanými tvrdými keramickými časticami a uhlíkovými nanočasticami -
grafénovými nanoplatničkami (GNPs), aplikovateľnými v automobilovom, leteckom a obrannom priemysle. Budú
pripravené kompozitné prášky na báze Al zliatin s rôznym obsahom tvrdých keramických častíc a GNPs, ktoré
budú homogenizované miešaním a povrchovo aktivované mletím v guľovom mlyne v etanole. Takto pripravené
prášky budú ukladané a vrstvené (geometricky, gradientne (FGM)) v grafitovej forme šesťuholníkového tvaru a
následne spekané pomocou pulzného elektrického prúdu vo vákuu na zariadení „Spark Plasma Sintering“ (SPS).
Analyzované budú mechanické a balistické vlastnosti a následne budú korelované s mikroštruktúrou, textúrou,
fraktografickou analýzou a obsahom pridaných častíc a aditív. |
Chorioalantoická membrána - in vivo model pre štúdium biokompatibility materiálov
Chorioallantoic membrane - in vivo model for study of biocompatibility of materials
Inovatívne prístupy k zvyšovaniu životnosti a znižovaniu energetickej náročnosti rezných nástrojov pri spracovaní dreva v lesníctve
Innovative approaches to increase the lifetime and reduce the energy consumption of cutting tools in wood processing in forestry
| Doba trvania: |
1.7.2022 - 30.6.2026 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Džupon Miroslav PhD. |
| Anotácia: | Projekt bude riešiť problematiku využitia metód a postupov úpravy rezných nástrojov pre spracovanie dreva v lesnom hospodárstve. Výsledkom bude dosiahnutie zvýšenia ich životnosti a zníženia emisií a energetických nárokov lesníckych strojov a zariadení. Predmetmi výskumu budú hlavne nástroje pre prvotné spracovanie drevnej hmoty, úpravu a spracovanie lesníckej biomasy pre energetické účely, ako sú štiepacie a sekacie nože, nástroje pre priečne delenie dreva a pod. Hlavnou úlohou pri riešení projektu bude návrh postupov a metód úpravy exponovaných funkčných povrchov nástrojov. Zabezpečenie vyššej kvality funkčných povrchov nástrojov v kontexte so znižovaním trenia a elimináciu adhézie, dáva predpoklad pre zníženie zaťaženia strojov zariadení a tým aj zníženia emisií a energetickej náročnosti pri danej produkcii. Na nástrojoch budú vykonané analýzy - FEM analýza za účelom zistenia napäťovo-deformačného stavu, na vzorkách analýza stavu materiálu z hľadiska fyzikálnych vlastností, mikroštruktúry, mechanických vlastností a odolnosti proti adhézívnemu opotrebeniu pri interakcií drevo-kov a tiež abrazívnemu opotrebeniu. Na základe výsledkov vykonaných analýz budú navrhnuté inovačné postupy povrchových úprav, exponovaných funkčných plôch, ktoré majú zaručiť zvýšenie ich funkčnej životnosti. Tieto budú aplikované na vzorkách a laboratórne skúšané relevantnými skúšobnými postupmi. Z výsledkov laboratórnych skúšok bude uskutočnený výber najvhodnejších nekonvenčných inovačných postupov, ktoré budú aplikované na nástroje a odskúšané na zariadeniach v prevádzkových podmienkach lesného hospodárstva. Pritom sa bude sledovať, ako dané úpravy ovplyvňujú energetickú náročnosť lesníckych strojov a zariadení. Súčasťou riešenia projektu bude zabezpečenie priemyselno-právnej ochrany originálnych riešení. |
Inovatívne prístupy pri obnove funkčných povrchov laserovým naváraním
Innovative approaches to the restoration of functional surfaces by laser weld overlaying
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 30.6.2024 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Džupon Miroslav PhD. |
| Anotácia: | Projekt je zameraný na obnovu funkčných povrchov laserovým naváraním. Budú využité inovatívne prístupy pri
obnove funkčných častí foriem pre vysokotlakové odlievanie zliatin hliníka. Pre tvorbu renovačných vrstiev bude
využitá technológia laserového navárania s cieľom výrazne znížiť negatívny dopad vneseného tepla na akosť
podnávarových vrstiev. Budú použité novokoncipované prídavné materiály na báze Co, Ni, Fe s prítomnosťou
dispergovaných oteruvzdorných precipitátov. Prídavné materiály pre laserové naváranie budú použité vo forme
drôtov z materiálu Uddeholm Dievar a Maraging. Pre lepšiu variabilitu chemickej kompozície budú realizované tiež
návary využitím práškových prídavných materiálov na báze Fe s prísadou B, Ti, Nb, Mo, V a W. Bude navrhnutý
optimálny spôsob tepelného spracovania návarov. Výskum bude ďalej zameraný na mikrotexturovanie
nízkoenergetickým laserovým žiarením povrchu tvarových dielov foriem využitím inovatívnych enegrolúčových
metód spracovania povrchu (LBT a EBT) s cieľom zabezpečiť plynulú distribúciu separačného činidla na povrch
foriem. Experimentálne práce budú zamerané na úpravu mikrogeometrie povrchu nových a renovovaných
tvarových časti foriem tak, aby vo fáze „zábehu formy“ bola vytvorená kompaktná vrstva separačného činidla pre
zvýšenie technologickej životnosti foriem. Za týmto účelom budú využité technológie PVD a PE-CVD. |
Kalcium fosfátové biocementy s biologicky aktívnou kvapalnou zložkou
-
Katalyzátory pre elektrolýzu vody v membránových elektrolyzéroch.
Catalysts for water splitting in membrane electrolyzers.
| Doba trvania: |
1.1.2023 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Strečková Magdaléna PhD. |
| Anotácia: | Vodík je flexibilný a čistý nosič energie, pretože ponúka nielen perspektívu veľkých skladovacích kapacít zelenej elektriny na týždne či mesiace, ale aj široké spektrum ďalších možností dekarbonizácie priemyslu. Rozvoj aktivít v oblasti vodíkových technológií podporila Európska komisia vo svojom strategickom dokumente „Stratégia vodíka pre klimaticky neutrálnu Európu“. Slovensko má dnes vypracovanú národnú vodíkovú stratégiu. V súčasnosti v Košiciach vzniká Vodíkové technologické centrum s hlavnou koncepciou „Power-to-Gas“ využívajúcou obnoviteľné zdroje energie. Elektrolýza vody sa javí ako najsľubnejšia technológia výroby vodíka. Bimetalické fosfidové nanočastice predstavujú budúce náhrady drahých kovov a kritických surovín v elektrolyzéroch a palivových článkoch. Hlavnou výzvou tohto projektu je zníženie výrobných nákladov na výrobu vodíka a zároveň udržanie vysokej účinnosti elektrolýzy vody v membránových elektrolyzéroch. |
Kompozitné biomateriály s komplexnými prírodnými aditívami
Composite biomaterials with complex natural additives
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 30.6.2024 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Medvecký Ľubomír DrSc. |
| Anotácia: | Projekt je zameraný na výskum modifikovaných a nových typov kompozitných biocementov s komplexnými prírodnými aditívami, ktoré budú samovoľne rýchlo tuhnúce ako aj injektovateľné podľa potreby použitia a budú charakteristické vysokou bioaktivitou a biokompatibilitou s kostným tkanivom. V princípe sa aplikuje príprava kompozitných biocementových systémov v spojení s komplexnými prírodnými aditívami bez špecifickej extrakcie
vybraných skupín zlúčenín z prírodných produktov, čím sa zachová jednoduchosť prípravy, lacná finálna forma
biomateriálu ako aj „zelený princíp“ ich charakteru, zloženia a účinku. Kompozitné biocementy budú mať využitie v ortopédii (liečba kostných a osteochon-drálnych defektov a fraktúr) ako aj pri rekonštrukcii kostných poranení v tvárovej časti príp.výplňové cementy v zubnom lekárstve. |
Nové vysokoentropické keramické materiály pre pokročilé aplikácie
New high-entropy ceramic materials for advanced applications
Povrchové inžinierstvo práškových feromagnetických častíc a štruktúra magneticky mäkkých kompozitov
Surface engineering of powder ferromagnetic particles and structure of soft magnetic composites
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2026 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Bureš Radovan CSc. |
| Anotácia: | Projekt sa zaoberá magneticky mäkkými kompozitmi založenými na práškových feromagnetikách a sekundárnej elektroizolačnej keramickej zložke vo forme kontinuálneho sieťovia. Výskum takýchto materiálov aplikovaných v oblasti konverzie energií je motivovaný zvyšovaním výkonnosti a efektivity, ktorá sa dosahuje zvyšovaním pracovnej frekvencie striedavej magnetizácie. Cieľom projektu je preskúmať štruktúru rozhraní feromagnetických a dielektrických častíc, ich vplyv na tvorbu mikroštruktúry a funkčné vlastnosti kompaktovaných magneticky mäkkých kompozitných materiálov so zameraním na frekvenčnú stabilitu elektromagnetických vlastností. Vysoká variabilita geometrických charakteristík feromagnetických mikročastíc a modifikácie v distribúcií keramických nanočastíc poskytujú veľký priestor pre zvyšovanie frekvenčnej stability funkčných vlastností kompozitu. Analýza medzifázových oblastí, nespojitostí štruktúry a mechanizmov zhusťovania prispejú k objasneniu vývoja elektromagnetických vlastností v procese kompaktovania. |
Spevnenie a plasticita vysokoentropickej keramiky na atómovej úrovni
Atomic-scale controlled strengthening and plasticity of high-entropy ceramics
Štipendiá pre excelentných PhD. študentov a študentky (R1)
-
Štipendiá pre excelentných výskumníkov ohrozených vojnovým konfkliktom na Ukrajine
-
Štipendiá pre excelentných výskumníkov ohrozených vojnovým konfkliktom na Ukrajine
-
Štipendiá pre excelentných výskumníkov ohrozených vojnovým konfkliktom na Ukrajine -
-
Štruktúra a aplikačné vlastnosti intermetalických zliatin
Structure and application properties of intermetallic alloys
Štúdium vplyvu podmienok prípravy vzoriek mikrometrických rozmerov fokusovaným iónovým zväzkom na ich mechanické vlastnosti
Stufdy of the influence of sdamples preparation conditions of micrometric dimensions by focused ion beam on their mechanical properties
Tvrdé a húževnaté vrstvy na báze boridov a nitridov pripravené progresívnymi PVD technikami
Hard and tough boride and nitride-based coatings prepared by advanced PVD techniques
| Doba trvania: |
1.7.2022 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
doc. RNDr. Lofaj František DrSc. |
| Anotácia: | Navrhovaný projekt sa zaoberá zlepšením lomovej húževnatosti tenkých a tvrdých PVD vrstiev na báze boridov a nitridov pripravovaných progresívnymi depozičnými technikami typu HiPPMS a HiTUS pri súčasnom zachovaní ich vysokej tepelne a oxidačne odolnosti a mechanických a tribologických vlastností pomocou využitia vnútorných (intrinsických) aj vonkajších (extrinsických) faktorov. Hlavnou myšlienkou je „nový dizajn“ tvrdých vrstiev na základe súčasného zapojenia zmien chemického zloženia a modifikácií morfológie a štruktúry vrstiev s využitím potenciálu kontroly štruktúry vrstiev poskytovaného najnovšími naprašovacími PVD technológiami typu HiPPMS a HiTUS s vysokým stupňom ionizácie odprášeného materiálu, resp. s vysokou hustotou iónov pracovného plynu. Tieto technológie umožňujú formovať vrstvy s vysokou hustotou, modifikovať nanoštruktúru, veľkosť a rast nanokryštalitov, výrazne ovplyvňovať chemické zloženie a pod., čo zákonite vedie k odlišným fyzikálnym vlastnostiam výsledných vrstiev. Projekt je zameraný na prípravu vrstiev na báze boridov a nitridov prechodových kovov s nadpriemernými mechanickými (tvrdosť > 30 GPa) a tribologickými vlastnosťami (koeficienty trenia < 0,3) určenými pre extrémne aplikácie (> 1000°C, agresívne oxidačné prostredie a pod.). Hlavné úsilie bude zamerané najmä na zlepšenie typických nedostatkov týchto tvrdých vrstiev, najmä potlačenie inherentnej krehkosti, t.j. – zvýšenie lomovej húževnatosti a zlepšenie oxidačnej odolnosti pri zachovaní dostatočne vysokej tvrdosti prostredníctvom pochopenie mechanizmov formovania nanoštruktúr, dekompozície viackomponentných tuhých roztokov s vysokou entropiou a vytvárania stabilných fáz s určením ich vzťahu k následným mechanickým a tribologickým vlastnostiam. Súčasťou výskumu tiež bude overenie experimentálne získaných výsledkov s predikciami ab initio teoretických modelov na lepšie vysvetlenie správania sa vrstiev v súvislosti s ich atomárnou štruktúrou a elektrónovou konfiguráciou. |
Ultra-vysokoteplotné karbidy so zvýšenou oxidačnou odolnosťou
Novel enhanced oxidation-resistant ultra-high temperature carbides
| Doba trvania: |
1.7.2023 - 30.6.2027 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Kovalčíková Alexandra PhD. |
| Anotácia: | Zlepšenie odolnosti voči oxidácii ultra-vysokoteplotných keramických materiálov (UHTC) má zásadný význam pri uspokojovaní rastúcej potreby aplikácií, ktoré sú používané pri teplotách nad 2000 °C v oxidačných atmosférach, ako sú napr. hypersonické vozidlá a kozmické lode. Nedávno sa vďaka výskumu viackomponentnej keramiky, pozostávajúcej zo štyroch alebo viacerých rôznych katiónov alebo aniónov stabilizovaných konfiguračnou entropiou, otvoril priestor na vývoj nových UHTC práve so zvýšenou odolnosťou voči oxidácii. Na dizajn takýchto materiálov cestou predikcie ich zložitých oxidačných procesov je však nevyhnutné komplexne pochopiť monokarbidy a binárne karbidy prechodných kovov, na ktoré sa zameriava tento projekt, čo v súčasnosti v poznatkoch v danej vednej oblasti chýba. Hlavným cieľom projektu je teda vyvinúť nové UHTC materiály odolné voči oxidácii prostredníctvom systematickej experimentálnej štúdie, v ktorej sa skúmajú vysokoteplotné vlastnosti (odolnosť voči oxidácii/ablácii, odolnosť voči tepelným šokom a ďalšie) a mechanické správanie sa monokarbidov a binárnych žiaruvzdorných karbidov. Následne budú syntetizované karbidy s prídavkom sekundárnej fázy so zabudovaným kremíkom, vo forme SiC a silicidov prechodných kovov, ktoré sú známe ako zlúčeniny tvoriace ochrannú sklovitú fázu, ktoré môžu ďalej zlepšovať odolnosť voči oxidácii novo vyvíjaných UHTC. Okrem pochopenia oxidačného a mechanického správania sa týchto keramických a kompozitných materiálov, bude predikcia vytvorených modelov následne potvrdená a to syntézou vybraných 3-, 4- a 5- komponentných kovových karbidových systémov. Následne budú experimentálne stanovené ich vysokoteplotné a mechanické vlastnosti. Riešenie tohto projektu vytvorí súbor základných poznatkov, ktoré sú nevyhnutné pre návrh nových zložitejších viackomponentných keramických materiálov s výrazne zvýšenou oxidačnou odolnosťou, čo bude významným prínosom pre celú komunitu materiálových vied. |
Vplyv prídavkov Nb a V na vysokoteplotnú stabilitu a mechanické vlastnosti multikomponentných Ti-Ta-Zr-Hf-Me-N povlakov (Me= Nb, V), pripravených reakčným DC magnetrónovým naprašovaním a HiTUS technológiou
-
Vplyv prídavku terpénových silíc na vlastnosti biokompozitov určených na regeneráciu tvrdých tkanív
Effect of terpene essential oils addition on the properties of biocomposites used for hard tissue recovery
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2026 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Sopčák Tibor PhD. |
| Anotácia: | Vývoj biomateriálov s antimikrobiálnymi vlastnosťami je vysoko aktuálnou problematikou za účelom zníženia rizika vzniku infekcií po chirurgickom zákroku. Terpénové silice sú prírodné bioaktívné látky s výrazným terapeutickým účinkom vyskytujúce sa v esenciálnych olejoch. Vyznačujú sa excelentnou antibakteriálnou aktivitou, antimykotickými a protizápalovými vlastnosťami. Nevýhodou je prchavosť, hydrofóbny charakter, intenzívna vôňa, ktoré znemožňujú priamu aplikáciu. Inkorporácia silíc do polymérov predstavuje efektívnu metódu na zvýšenie hydrofilnosti a stability systému za súčasného zníženia prchavosti silíc. Cieľom projektu bude stabilizácia terpénových silíc prostredníctvom polymérnych elastomérov, príprava a charakterizácia biokompozitov pozostávajúcich z matrice (biocement, biokeramika) modifikovaných polymérnymi povlakmi. Úlohou bude pripraviť biomateriál s lepšími fyzikálno-chemickými vlastnosťami v porovnaní s individuálnymi komponentmi s potenciálnou aplikáciou ako náhrady tvrdých tkanív. |
Výskum a vývoj bioresorbovateľných materiálov na báze Zn a Mg
Research and development of bioresorbable materials for implants on the based of Zn and Mg
| Doba trvania: |
1.1.2023 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Ballóková Beáta PhD. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je príprava a skúmanie vlastností nových typov kovových zliatin, ktoré budú vyrobené z bioabsorbovateľných prvkov na báze Zn, Ca a Mg pripravených metódou intenzívnych plastických deformácii, analýza mikromechanizmov porušovania vo vzťahu k mikroštruktúre a základným mechanickým a technologickým vlastnostiam. Z dôvodu vylepšenia mechanických a chemických vlastností budú tieto zliatiny mikrolegované prvkami: Mn, Li a Ag. Použité prvky sa v ľudskom organizme nachádzajú, a voči ním má telo prirodzenú biokompatibilitu. Budú tiež hodnotené tribologické parametre, lokálne mechanické vlastnosti, ako aj elektro-chemické vlastnosti. Štúdie z oblasti vývoja korózne odolných bioresorbovateľných zliatin naznačujú, že vhodným prídavkom mikrolegúr a vhodným termomechanickým spracovaním je možné dosiahnuť zlepšenie mechanických a chemických vlastností zliatin. |
Výskum a vývoj nových vysokoentropických zliatin určených na efektívne uskladnenie vodíka v energetických aplikáciách
Research and development of new high - entropy alloys for efficient hydrogen storage in energy applications
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 30.6.2024 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
doc. Ing. Saksl Karel DrSc. |
| Anotácia: | Cieľom predkladaného projektu je vývoj a výskum metalhydridových materiálov najnovšej generácie - tzv.
vysokoentropických zliatin, ktoré spomedzi všetkých doteraz používaných materiálov vykazujú najvyššie objemové
uskladnenie vodíka. Tieto materiály hodláme využiť v metalhydridových zásobníkoch vodíkových kompresorov,
ktoré na Slovensku vyvíja spoluriešiteľ projektu SjF TUKE.
Európska komisia v júni 2020 predložila vodíkovú stratégiu únie, v ktorej sa uvádza, že vodík a vodíkové
hospodárstvo patrí medzi rozhodujúce technológie budúcnosti priemyslu v EÚ.
Predkladaný projekt smeruje k naplneniu cieľa efektívneho a bezpečného uskladnenia vodíka. Z doterajších štúdií
vyplýva, že najvyššiu objemovú uskladňovaciu kapacitu vodíka 150 kg/m3, spomedzi všetkých konvenčných zliatin,
dosahuje metalhydrid Mg2FeH6. V roku 2016 však Sahlberg a kol. v štúdii nazvanej "Superior hydrogen storage in
high entropy alloys" potvrdili, že vysokoentropická zliatina TiVZrNbHf dokáže vo svojej štruktúre uskladniť
neuveriteľných "superior" 210 kg/m3 vodíka s pomerom vodíkových atómov ku kovovým (H/M) 2,5. Problémom
tejto zliatiny je však jej pomerne vysoká hustota 7,81 g/cm3, ktorá je príliš vysoká pre aplikácie v doprave. V
projekte navrhneme, pripravíme a plne charakterizujeme sériu úplne nových vysokoentropických materiálov s
nízkou hustotou < 7 g/cm3. Materiály, ktoré splnia podmienky absorpčnej schopnosti ( > 2 hm% a > 220 kg
H2/m3), nízkej teploty desorpcie (< 140C) a vysokej cyklickej absorpčno / desorpčnej stability (> 1000 cyklov pri
poklese kapacity o menej ako 10%) budeme patentovo chrániť. Tieto zliatiny budú taktiež testované v
konštrukčnom celku vodíkového kompresora, čo nepochybne prispeje k ďalšiemu zhodnoteniu výstupov tohto
projektu. V projekte zúročíme naše dlhoročné znalosti a odbornosť v oblasti návrhu, prípravy a charakterizácie
vysokoentropických zliatin. |
Výskum a vývoj prototypu nízkotlakovej čerpacej stanice pre zásobovanie metalhydridových zariadení zeleným vodíkom
Research and development of a prototype of a low-pressure refuelling station for refuelling metal hydride equipment with green hydrogen
| Doba trvania: |
1.7.2022 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Nigutová Katarína PhD. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je výskum, vývoj a návrh prototypu nízkotlakovej čerpacej stanice určenej pre tankovanie mobilných technických zariadení uskladňujúcich vodík pri nízkom tlaku v metalhydridoch (MH). V projekte bude využitá existujúca infraštruktúra výroby vodíka aplikujúca obnoviteľný zdroj energie pri štiepení vody, pričom zelený vodík generovaný v procese elektrolýzy sa uskladní v stacionárnych zásobníkoch s absorpčným uskladnením. Strategickým cieľom projektu je prepojenie systému ostrovnej prevádzky výroby zeleného vodíka, inštalovanej v Centre vodíkových technológií Strojníckej fakulty, so systémom stacionárneho nízkotlakového uskladnenia vodíka v metalhydridoch, z ktorého je možné následne prostredníctvom novo vyvinutého prototypového tankovacieho stojanu efektívne dopĺňať palivo do mobilných MH zariadení. Významným míľnikom v projekte je výskum konštrukcie stacionárnych zásobníkov s vnútorným teplotným manažmentom. Vysoké opodstatnenie z pohľadu spoľahlivej prevádzky systému má vývoj teplotného manažmentu pre zvýšenie efektívnosti uskladnenia vodíka s prihliadnutím na celkové znižovanie energetických nárokov procesu absorpcie a následnej desorpcie vodíka. Výskum nových MH zliatin s rešpektovaním rovnovážnych tlakov pri vopred definovaných prevádzkových teplotách, je preto primárnym vstupným parametrom pre návrh systému teplotného manažmentu. Využitie MH zliatin pre zvyšovanie tlaku vodíka eliminuje riziká procesu stláčania v porovnaní s mechanickou kompresiou. Teplotný manažment bude ďalej vybavený aj systémom podchladzovania vodíka pre proces tankovania, čím sa overí možnosť skrátenia doby plnenia MH zásobníkov na strane spotrebiteľa. |
Výskum odolnosti a prevencie moderných konštrukčných materiálov voči vodíkovému krehnutiu
Research of the resistance and prevention of modern structural materials against hydrogen embrittlement
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Falat Ladislav PhD. |
| Anotácia: | Zámerom projektu je preskúmanie náchylnosti k vodíkovému krehnutiu (VK) konštrukčných kovových materiálov na báze Fe (t.j. moderných akostí uhlíkových a legovaných ocelí) ako aj vybraných zliatin resp. kompozitov na báze neželezných kovov (napr. Al, Cu, Mg, a i.) prostredníctvom metódy elektrochemického navodíkovania a mechanického testovania v laboratórnych podmienkach. Mikroštruktúrna podmienenosť vodíkového krehnutia bude skúmaná na definovaných materiálových stavoch s charakteristickými mikroštruktúrnymi parametrami (veľkosť zrna, fázové zloženie, atď.). Možnosti prevencie VK budú skúmané s využitím dostupných metód povrchovej modifikácie (vrstvy a povlaky, povrchové legovanie, tvorba gradientných štruktúr a pod.) základných materiálov za účelom uplatnenia bariérneho účinku voči priepustnosti vodíka. |
Vytváranie vezikúl na báze fosfolipidoiv sd cieľom riadeného uvoľňovania vitamínu K
-
Vývoj a optimalizácia metód spájania a nekonvenčných postupov tepelného spracovania spojených segmentov statorov a rotorov vysoko-pevných FeSi ocelí.
Development and optimization of joining methods and unconventional heat treatment procedures of joining segments of stators and rotors of high-strength FeSi steels.
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2026 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Petryshynets Ivan PhD. |
| Anotácia: | Projekt je zameraný na experimentálny výskum optimalizácie deštruktívnych a na vývoj inovatívnych nedeštruktívnych postupov spájania lamiel rôznych akostí vysokopevných kremíkových elektro ocelí v jadrách elektrických strojov. Nami navrhované postupy spájania v kombinácii s dodatočným mechanickým spracovaním plechov a následným nekonvenčným termickým spracovaním rotorových a statorových zväzkov majú za cieľ optimalizovať mikroštruktúru a textúru nie len samotných lamiel ale aj v oblasti ich spojov dosiahnuť tvorbu hrubozrnnej homogénnej mikroštruktúry s prednostnou kubickou {001}a Gossovou {011}<001> kryštalografickou zložkou. Magnetické vlastnosti spojených výstrižkov vo forme toroidov z kremíkových ocelí rôznej chemickej koncepcie budú porovnané s magnetickými vlastnosťami referenčných vzoriek. Pre dosiahnutie stanovených optimálnych podmienok spájania lamiel do zväzkov s cieľom minimalizácie magnetických strát bude navrhnutá sekvencia štrukturotvorných procesov. |
Vývoj a výskum vysokoentropických zliatin určených na efektívne uskladnenie vodíka
Research and development of highentropy alloys for efficient hydrogen storage
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
doc. Ing. Saksl Karel DrSc. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je vývoj a výskum vysokoentropických zliatin, ktorých primárnou funkciou bude uskladnenie
vodíka. Komerčné využitie vodíka je podmienené efektívnym a bezpečným uskladnením. Jedným z
najefektívnejších spôsobov uskladnenia vodíka je jeho chemické viazanie v mriežke zliatin formou
metalhydridov. Zliatina TiVZrNbHf, je schopná uskladniť až 210 kg.m-3 vodíka. Problémom tejto zliatiny je však
jej pomerne vysoká hustota 7,81 g/cm3, pre aplikácie v doprave. Očakávame vyššie hmotnostné skladovacie
kapacity u vysokoentropických zliatin (HEA), ktoré budú pozostávať z ľahších prvkov. V projekte navrhneme,
pripravíme a plne charakterizujeme sériu nových HEA s nízkou hustotou < 7 g/cm3. Materiály, ktoré splnia
podmienky absorpčnej schopnosti (>2 hm% a >220 kg H2/m3), nízkej teploty desorpcie <140°C a vysokej
cyklickej absorpčno/desorpčnej stability (>1000 cyklov pri poklese kapacity o menej ako 10%). V projekte
zúročíme naše dlhoročné znalosti a odbornosť v oblasti návrhu, prípravy a charakterizácie HEA. |
Vývoj inovatívnych spôsobov spracovania a spájania elektrotechnických ocelí pre vysokoúčinné aplikácie v e-mobilite
Development of innovative methods of processing and joining electrical steels for high-efficiency applications in e-mobility
| Doba trvania: |
1.7.2022 - 31.12.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Petryshynets Ivan PhD. |
| Anotácia: | Celosvetový trend na znižovanie emisií donútil výrobcov automobilov rozmýšľať nad iným typom pohonov ako pomocou spaľovacích motorov. Výrazným smerom, ktorým sa svet v tejto oblasti momentálne uberá, je náhrada spaľovacích motorov elektrickými pohonmi áut. Táto skutočnosť viedla a vedie k veľkému rozmachu vo výrobe autobatérií, ktoré by umožnili čo najdlhší dojazd elektromobilov. Okrem kapacity akumulátorov má na dojazd automobilov výrazný vplyv aj efektívne využitie uskladnenej energie v pohonoch elektromobilov. Tento projekt má za cieľ dosiahnuť zníženie strát a zvýšenie efektivity elektrických pohonov. Zvýšenie efektivity a zníženie strát sa môže dosiahnuť znížením strát v materiáloch tvoriacich rotory a statory elektrických strojov točivých, ale aj znížením strát, ktoré vznikajú pri zmene vlastností východiskového materiálu pri strihaní a následnom spájaním do rotorových a statorových zväzkov. Experimentálny výskum bude zameraný na optimalizáciu mikroštruktúry a textúry rôznych akostí elektroplechov s cieľom minimalizácie elektromagnetických strát a optimalizácie podmienok pre výrobu rotorových a statorových zväzkov strihaním a následným spájaním. Očakávaným výstupom projektu bude optimalizácia podmienok spájania elektroplechov rôznej chemickej a mikroštruktúrnej koncepcie. Magnetické vlastnosti spojených výstrižkov z elektroplechov budú porovnané s magnetickými vlastnosťami lamiel vyrobených elektroiskrovým delením. Pre elektroplechy rôznych vlastností budú stanovené optimálne podmienky spájania do zväzkov za účelom minimalizácie magnetických strát. Výsledky výskumu budú viesť k zvýšeniu efektivity elektrických pohonov a tým aj k efektívnejšiemu využitiu energie uloženej akumulátoroch. |
Vývoj keramických nanovlákien na báze kovov získaných z recyklácie odpadov technológiou elektrostatického zvlákňovania
Development of ceramic nanofibers based on metals obtained from the waste recycling and prepared by needle less electrospinning.
Vývoj nových 3D materiálov pre post Li-iónové batérie s vysokou energetickou hustotou
Development of novel 3D materials for post lithium ion batteries with high energy density
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 31.12.2024 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Ballóková Beáta PhD. |
| Anotácia: | Celkovým cieľom projektu NOVEMBER je príprava a charakterizácia nových kompozitných materiálov so samo - liečiacimi funkciami, ktoré budú finálne integrované do malého prototypu. Tieto nové materiály budú bezpečnejšie a stabilnejšie vďaka kompozitnej 3-D štruktúre, čo zlepší ich výkon a predĺži životnosť. Špeciálny dôraz sa bude klásť na in-operando elektrochemické pomocou impedančnej spektroskopie a štruktúrne merania. Validácia nových materiálov sa uskutoční v malých laboratórnych prototypoch. Tieto malé prototypy sú dôležité na preukázanie možnosti využitia nových materiálov priamo vo výrobe. Na dosiahnutie tohto cieľa sme v rámci projektu NOVEMBER definovali 3. čiastkové ciele: 1. Vývoj nových materiálov na báze vysokoentropických oxidov a síry so samo-liečiacimi funkciami. 2. Vývoj nových fyzikálno-chemických in-situ techník a riešení na monitorovanie mechanizmov starnutia a degradácie. 3. Validácia a využitie vyvinutých materiálov v malých prototypoch. Tento projekt kombinuje poznatky z oblasti materiálového výskumu s in-situ prispôsobiteľnými meraniami s cieľom získať nové materiály a pochopiť procesy degradácie v post Li-iónových batériách s vysokou energetickou hustotou. |
Vývoj nových bioresorbovateľných zliatin pre vnútrotelové implantáty
Development of new bioresorbable alloys for intracorporeal implants
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 30.6.2024 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Molčanová Zuzana PhD. |
| Anotácia: | Riešiteľský kolektív si stanovil za cieľ vyvinúť úplne nové bioresobovateľné zliatiny Ca -Mg-Zn-NN a Ca-Mg-Sr-NN
(kde NN sú prvky stabilizujúce a spevňujúce tuhý roztok) s cielenou rýchlosťou biodegradácie, ktoré budú prednostne určené na výrobu vnútrotelových kostných implantátov. Vývoju týchto zliatinových systémov sa
riešiteľský kolektív s úspechom venuje už od roku 2014. Prirodzeným pokračovaním výskumných aktivít je
zobrazenie experimentálnych výstupov do medicínskej praxe. To si však vyžaduje rozsiahlu investíciu výskumných
možností do zvýšenia plastickej deformovateľnosti zliatin, pri súčasnom zachovaní ich excelentnej pevnost i a
pomalej rýchlosti rozpúšťania. Vzhľadom k tomu, že hojenie traumatických poranení vyžaduje rôzne doby
mechanickej opory implantátu, je veľkou ambíciou projektu pripraviť zliatiny s riadenou dobou rozpúšťania. Ďalšou výskumnou úlohou s veľkým potenciálom úspechu je zvládnutie 3D tlače presne definovaných vnútrotelových implantátov z navrhovaných zliatin, s ktorou má časť riešiteľského kolektívu bohaté skúsenosti. Jedným z posledných krokov riešenia projektu budú in-vivo testy rozpúšťania implantátov v kostných tkanivách zvierat a priebežné sledovanie rýchlosti ich degradácie. Pre splnenie cieľov budú využité najmodernejšie experimentálne techniky, ako sú vysoko rozlišovacia transmisná elektrónová mikroskopia alebo náročné experimenty využívajúce synchtrónové a neutrónové difrakčné techniky, na štúdium atomárnej štruktúry a mikroštruktúry materiálov. Na výrobu finálnych implantátov bude použitá moderná technika selektívneho laserového spekania a/alebo pretavovania. Získané výstupy projektového výskumu budú odoberané zazmluvnenou firmou Biomedical Engineering s.r.o. a uvedené do klinickej praxe. |
Vývoj nových keramických materiálov komplexného zloženia pre extrémne aplikácie
Development of new compositionally-complex ceramics for extreme applications
Celkový počet projektov: 39
Databáza národných projektov