Zoznam národných projektov SAV
Centrum pre využitie pokročilých materiálov SAV, v. v. i.
Anódy pre Li-iónové batérie na báze uhlík-kremíkových kompozitov
Carbon-silicon based composite anodes for Li-ion batteries.
| Doba trvania: |
1.7.2020 - 30.6.2024 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Fröhlich Karol DrSc. |
| Anotácia: | V súčasnosti používané lítium-iónové batérie pre elektro-mobilitu dosahujú hustotu energie na úrovni 90-235
Wh/kg, resp. 200-630 Wh/L. Zvýšenie na úroveň teoretických hodnôt, t.j. 350 až 400 Wh/kg a 750 Wh/L môže byť
dosiahnuté vývojom pokročilých materiálov (katódy, anódy, spojív, separátorov, elektrolytu, zberačov prúdu a
samotného obalu.
Hlavným cieľom predloženého projektu je vývoj novej generácie kompozitných anód na báze kremík/uhlík
(grafit/grafén) pre lítium-iónové batérie pomocou technológie, ktorá umožní potenciálne rozšírenie výroby takýchto
materiálov (anód). Kombinácia rôznych prístupov, používaných v oblastiach keramiky, kovov a polymérov bude
overená, ako je vysokoenergetické guľové mletie grafitu, grafénu a kremíka, ako aj tvorba hierarchicky
štruktúrovaných kompozitov Si / grafén. Tieto prístupy budú tvoriť jadro navrhovanej technológie. Očakáva sa
významné zlepšenie anódy, najmä z pohľadu zvýšenia energetickej capacity, špecifickej kapacity a coulombickej
účinnosti. Významným prínosom bude taktiež aj rozšírenie poznatkov o dejoch prebiehajúcich pri zaťažení takýchto
anód, resp. Batériových článkov, a ich mechanizme pomocou modernej “in-operando” CVS / GCD-SAXS / WAXS
analýzy doplnenej o podrobnú elektrochemickú a mikroštrukturálnu analýzu.
Predpokladá sa vytvorenie demonštrátora článku batérie pozostávajúceho z vyvinutej anódy, komerčne dostupnej
katódy na báze LiFePO4 a LiPF6 elektrolytu.
Projekt navrhuje inovatívny spôsob výroby anód na báze Si/C kompozitov s cieľom dosiahnuť širšiu využiteľnosť v
konštrukcii lítium-iónových batérií. Projekt predstavuje významný krok smerom k požiadavkam kladeným na anódy
lítium-iónových batérií a to dlhodobú stabilitu pri cyklickom nabíjaní a vybíjaní pri vysokých rýchlostiach (viac ako
1000 cyklov pri 5 A/g) a špecifickej kapacite viac ako 800 mAh/g. |
Bezanódové tuholátkové lítiové batérie
Zero-excess solid-state lithium batteries
| Doba trvania: |
1.7.2023 - 31.12.2026 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Dr. rer. nat. Šiffalovič Peter DrSc. |
| Anotácia: | Hlavným cieľom projektu ZERO je vyvinúť
optimálne zliatinotvorné medzivrstvy a nabíjacie stratégie na dosiahnutie vysokej kapacity a cykl ickej životnosti
ZESSB. To bude umožnené a spojené s vývojom a/alebo aktualizáciou metodík, ktoré uľahčia experimentálne
monitorovanie a lepšie koncepčné pochopenie rastových javov zapojených do tvorby Li anódy v ZESSB. Na tento
účel vyvinieme nové laboratórne a synchrotrónové techniky na skúmanie javov súvisiacich so ZESSB v reálnych
podmienkach. |
Návrh a optimalizácia biokonjugačných stratégii inovatívnych 2D fototermálnych nanomateriálov s tumor-navádzajúcimi peptidmi
-
Nízko-energetická syntéza katód so štruktúrou NaSICON-u pre nabíjateľné sodíkovo-iónové batérie
Low energy synthesis of high performance NaSICON-like structured cathodes for rechargeable Sodium-Ion Batteries (SIBs)
| Doba trvania: |
1.1.2021 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Taveri Gianmarco PhD. |
| Anotácia: | This project aims at the development of new synthesis routes for the production of NaSICON materials involving low energy consumption, while still improving its overall electrochemical properties for new generation battery cathodes. The achievement of the project goals relies on the synthesis of new NaSICON precursors at ambient temperature and NaSICON powders at reduced calcination temperature starting from selected low-cost raw materials. Composites synthesis and atomic-layered coatings will be attempted to increase ionic and electrical conductivity and ensuring long-term cyclic life. Spectroscopic techniques will be instrumental in determining the nature and purity of the produced calcined microstructure, while the performance of the sintered components will be assessed through electrochemical testing. The development of the ideas behind this project will provide new interesting methodologies for future production of high-performance NaSICON components at a lower cost than the existing technologies. |
Perovskitové vrstvy s vylepšenou pasiváciou a štruktúrou
Perovskite-based Films with Superior Passivation and Structure
Pokročilá fotochemicky indukovaná radikálová polymerizácia s prenosom atómu tolerantná k prítomnosti kyslíka
Advanced Oxygen Tolerant Photochemically Induced Atom Transfer Radical Polymerization
| Doba trvania: |
1.7.2020 - 30.6.2024 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Mosnáček Jaroslav DrSc. |
| Anotácia: | Živé/kontrolované polymerizácie majú obrovský význam nielen v polymérnej chémii a materiálovom výskume, ale
taktiež v mnohých súvisiacich technológiách. Tieto polymerizácie otvárajú celý rad možností prípravy dobre
definovaných polymérov s cielenou molekulovou architektúrou a nanoštrukturovanou morfológiou, čo umožňuje
nastaviť fyzikálne vlastnosti materiálu pre špecifický typ aplikácie. Predkladaný projekt je zameraný na vývoj
fotochemicky indukovanej radikálovej polymerizácie s prenosom atómu aplikovateľnej aj v prítomnosti vzduchu za
rôznych špecifických podmienok. Takáto polymerizácia bude obovským krokom smerom k ekologickému a
priemyseľne ľahko realizovateľnému procesu pre prípravu materiálov a nanomateriálov pre rôzne aplikácie vrátane
biomedicíny. |
Pokročilé lítiové batérie s dlhou životnosťou
Towards lithium based batteries with improved lifetime
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Dr. rer. nat. Šiffalovič Peter DrSc. |
| Anotácia: | S neustále sa zvyšujúcimi energetickými požiadavkami na prenosnú elektroniku a elektromobilitu konvenčné lítiumiónové
batérie čelia novým výzvam. V navrhovanom projekte sa zameriavame na stabilizáciu kapacity a životnosti
lítium-iónových batérií pomocou ultratenkých pasivačných vrstiev pripravených technológiou rastu po atomárnych
vrstvách (atomic layer deposition, ALD). Primárne funkcie týchto pasivačných vrstiev sú: i) zabránenie rozpúšťaniu
katódových materiálov do elektrolytu a ii) stabilizácia morfológie katódy počas litiácie a de-litiácie. Aj keď pozitívny
vplyv pasivačných vrstiev vyrobených pomocou ALD bol už preukázaný, systematické štúdie sú stále žiadané a
kľúčové pre vývoj ďalšej generácie lítium-iónových batérií. Hlavnou prekážkou týchto štúdií je identifikácia
vhodných analytických techník pre efektívnu spätnú väzbu, ktorá umožní v reálnom čase nahliadnutie do
mechanizmov nabíjania/vybíjania v nanorozmeroch. Konvenčné metódy elektrochemickej charakterizácie
poskytujú iba náznaky prebiehajúcich mechanizmov počas degradačných procesov. Pre projekt navrhujeme využiť
malo- a veľko-uhlový RTG rozptyl (small- and wide-angle X-ray scattering, SAXS/WAXS) za účelom sledovania
morfológie a fázových zmien, ktoré nastávajú počas nabíjania/vybíjania lítium-iónových batérií v reálnom čase.
Hlavným zameraním predkladaného projektu je aplikácia štúdií SAXS/WAXS v reálnom čase v laboratórnych
podmienkach. Za týchto okolností je možné vykonať rozsiahle, systematické štúdie rôznych pasivačných vrstiev
ALD. |
Porovnanie účinku nanosfér a nanobipyramíd zlata konjugovaných so silibinínom pri liečbe fibrózy pečene in vivo.
Comparison between silibinin-conjugated gold nanospheres and nanobipyramids impacts on the treatment of liver fibrosis in vivo.
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Šelc Michal PhD. |
| Anotácia: | Fibróza pečene vzniká ako dôsledok chronického poškodenia pečene spojeného s akumuláciou proteínov extracelulárnej bunkovej matrix. Spravidla je finálnym vyústením rôznych infekčných aj neinfekčných chorôb a predstavuje globálny zdravotný problém vyplývajúci z vysokej celosvetovej prevalencie a obmedzených možností liečby. Liečba fibrózy pečene hrá kľúčovú úlohu v predchádzaní vzniku cirhózy pečene a hepatocelulárneho karcinómu, no v súčasnosti neexistuje žiadna účinná farmaceutická intervencia na liečbu tohto ochorenia. Jeden zo sľubných, avšak do dnešnej doby málo preskúmaných prístupov ku liečbe fibrózy pečene zahŕňa použitie cielenej terapie s využitím nanomateriálov s naviazaným liečivom. V prípade anorganických nanomateriálov sa skúma využitie nanosfér zlata. Nanomateriály iného tvaru (napr. nanobipyramídy) by mohli mať ešte lepšie diagnostické a terapeutické vlastnosti, vďaka ich fyzikálno-optickým vlastnostiam. |
Príprava a štúdium poréznej a neporéznej hliníkovej anódy pre účely zvýšenia výkonu primárnej Al-vzduch batérie.
Preparation and study of porous and non-porous aluminium anode for the purpose of increasing the performance of the primary Al-air battery.
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Šimon Erik PhD. |
| Anotácia: | Kov-vzduch batérie sú považované za kandidátov na novú generáciu energetických úložných systémov, ktoré
majú potenciál nahradiť alebo doplniť denne používané Li-iónové batérie. Ako vhodný kandidát sa javí Al-vzduch
batéria pre nízku cenu, dostupnosť a recyklovateľnosť hliníka. Predložený projekt je zameraný na prípravu a
štúdium poréznej Al anódy ako aj na prípravu a štúdium poréznej a neporéznej anódy na báze Al zliatin. Porézna
Al anóda bude pripravená metódami práškovej metalurgie, pričom jej postupy budú viesť k poréznej štruktúre vo
forme tuhých roztokov (v prípade zliatin). Porézna štruktúra bude dosiahnutá čiastočným spekaním Al prášku a
následným rýchlym ochladením. Proces práškovej metalurgie bude taktiež použitý pre prípravu neporéznych
hliníkových zliatin vo forme nerovnovážnych presýtených fáz. Ako vstupné prášky budú použité čistý prášok Al
(99,99%), binárne Al zliatinové prášky (Al/Zn, Al/Sn), ternárne Al zliatinové prášky (Al/Zn/Mg, Al/Sn/Mg,
Al/Zn/Sn). |
Využitie nanomedicíny v boji proti rakovine pankreasu prostredníctvom zacielenia nádorovo-asociovanej karbonickej anhydrázy IX.
Nanomedical approach to fight pancreatic cancer via targeting tumorassociated carbonic anhydrase IX
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Dr. rer. nat. Šiffalovič Peter DrSc. |
| Anotácia: | Rakovina pankreasu je letálne ochorenie s narastajúcou incidenciou a mortalitou a je štvrtou najčastejšou príčinou
úmrtí v súvislosti s nádorovým ochorením v Európe. Priemerný čas prežívania pacientov s rakovinou pankreasu je
4-6 mesiacov po diagnostikovaní ochorenia a má najnižšiu mieru prežitia zo všetkých druhov rakoviny. Len 20%
diagnostikovaných prípadov je operovateľných. Fototermálna terapia (PTT) má potenciál stať sa novým
priekopníkom v boji proti rakovine pankreasu. Táto špičková biomedicínska aplikácia je založená na rýchlom
zahriatí plazmonických nanočastíc vyvolanom absorpciou laserového svetla, po ktorom nasleduje zvýšenie teploty
v okolí nanočastíc. Jav lokalizovanej povrchovej plazmónovej rezonancie (LSPR) je možné pozorovať len v
špeciálnej triede nanočastíc. Následkom PTT je selektívna hypertermia a ireverzibilná deštrukcia tumoru, pričom
nedochádza k poškodeniu zdravého tkaniva. Účinnosť doručenia plazmónových nanočastíc je však často
nedostatočná. Môže sa zvýšiť špecializovanou funkcionalizáciou plazmónových nanočastíc s ligandmi
(protilátkami), ktoré selektívne rozpoznávajú rakovinové bunky. Jedným z hlavných cieľov navrhovaného projektu
je zvýšiť účinnosť doručenia plazmónových nanočastíc pre PTT ich funkcionalizáciou s protilátkami, ktoré
selektívne rozpoznávajú nádory. Sľubným terčom pre funkcionalizované nanočastice je karbonická anhydráza IX
(CA IX), biomarker hypoxie a agresívneho správania nádorových buniek. CA IX je prítomná v mnohých typoch
nádorov, pričom absentuje v korešpondujúcom zdravom tkanive, čo z nej robí ideálneho kandidáta pre vysoko
špecifickú protinádorovú terapiu. CA IX je vysoko exprimovaná na povrchu pankreatických nádorových buniek a
koreluje so zlou prognózou pacientov s týmto ochorením. Zacielenie pankreatických nádorov pomocou prístupu
založeného na nanomateriáloch kombinovaných s anti-CA IX protilátkami môže zabezpečiť vysoko selektívnu
aplikáciu PTT s potenciálnym benefitom v klinickej praxi. |
Vývoj unikátneho TiMg kompozitného zubného implantátu
Development of unique TiMg composite dental implant
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Švastová Eliška PhD. |
| Anotácia: | Vďaka dobrej dostupnosti a bezproblémovej prevádzke na dlhé obdobia bez nutnosti dodatočného zásahu dentistu
sa zubné implantáty (DI) stávajú vyhľadávaným riešením. Titán (Ti) a zliatiny Ti sú historicky najbežnejšie
používanými materiálmi na výrobu DI. Aj keď sa DI z Ti a Ti zliatin používajú s vysokou mierou úspešnosti, stále
ostávajú nedostatočne vyriešené ich dva hlavné nedostatky: i) tzv. „stress-shielding“ efekt t.j. mechanická
nekompatibilita a ii) ich nedostatočná povrchová bioaktivita. To vedie ku potrebe hľadania nových riešení, prístupov
a koncepcií materiálov, a následne ku pokroku a väčšej konkurencii v danej oblasti.
Hlavným cieľom navrhovaného projektu je vývoj inovatívneho biomedicínskeho DI vyrobeného z jedinečného
čiastočne biodegradovateľného kompozitného materiálu na báze Ti - horčík (Mg). Nový DI minimalizuje hlavné
nevýhody súčasných DI, pričom si však zachováva mechanické vlastnosti a únavovú odolnosť súčasných DI na
báze Ti. Výhodná kombinácia mechanických a biologických vlastností nového DI spočíva v jeho špeciálnom
dizajne, ktorý využíva výhody Ti17Mg, materiálu, z ktorého bude DI vyrobený. Ti17Mg je partnermi projektu
vyvinutý experimentálny materiál vyrobený práškovou metalurgiou, ktorý selektívne využíva výhody oboch
biokovov. V rámci projektu bude navrhnutý a optimalizovaný nový DI, tak aby využíval potenciál a špecifické
vlastnosti Ti17Mg. Funkčnosť DI sa bude systematicky a komplexne hodnotiť v prostredí, ktoré simuluje reálne
podmienky v ľudskom tele a to vrátane mechanických, únavových a koróznych testov, a biologických skúšok in
vitro a in vivo s použitím bunkových kultúr, malých a veľkých zvieracích modelov. Všetky testy sa uskutočnia v
súlade s príslušnými ISO špecifikáciami.
Očakáva sa, že na konci projektu bude k dispozícii nový inovatívny DI s vysokou pridanou hodnotou pripravený na
testovanie v ľudskom tele. Očakáva sa, že na konci projektu bude dosiahnutý TRL6. |
Celkový počet projektov: 11
Databáza národných projektov