Zoznam národných projektov SAV
Ústav anorganickej chémie SAV, v. v. i.
Bentonit: strategická surovina Slovenska - inovatívne hodnotenie zdrojov a ich kvality pre jej efektívne využívanie
Bentonite: Slovak strategic raw material - Innovative assessment of bentonite quality and origin for its efficient use
| Doba trvania: |
1.1.2021 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Madejová Jana DrSc. |
| Anotácia: | Bentonit je významná nerudná surovina, ktorej celosvetová ťažba neustále rastie. Vďaka vysokému obsahu ílových minerálov zo skupiny smektitov, má bentonit výnimočné vlastnosti ako napr. vysokú katiónovú výmennú kapacitu, schopnosť napučiavať, vysoký špecifický merný povrch, nízku hydraulickú vodivosť. Vďaka týmto vlastnostiam má bentonit mnoho aplikácií v rôznych odvetviach hospodárstva. Slovenská republika (SR) patrí medzi významných producentov bentonitu vo svete. Bentonit patrí k strategickým nerastným surovinám SR a jeho výskum má u nás
dlhodobú tradíciu. Za posledných 10-15 rokov sa v SR otvorilo viacero ložísk bentonitu, z ktorých väčšina nebola
podrobne študovaná. Aj to má za následok, že potenciál slovenských bentonitov sa nevyužíva v plnej miere.
Jedným z cieľov projektu, je preto detailná charakterizácia novo-otvorených resp. do ťažby pripravovaných ložísk bentonitu, z pohľadu ich minerálneho, chemického zloženia, ich fyzikálnochemických, geotechnických a
reologických vlastností. Nové výsledky tiež prispejú k lepšiemu pochopeniu genézy bentonitových ložísk, čo môže viesť k objaveniu nových ekonomicky zaujímavých akumulácií bentonitov. Inovatívnosť a využiteľnosť projektu je predovšetkým v racionálnom a efektívnom využívaní nerastných surovinových zdrojov SR, k čomu smeruje ďalší cieľ projektu. Tým je nájdenie optimálneho využitia pre rôzne kvalitatívne typy bentonitov zo študovaných ložísk, podporené aj ekonomickou analýzou. K naplneniu tohto ambiciózneho cieľa prispejú aplikačné výstupy projektu ako napr. pasporty optimálneho využitia rôznych technologických typov bentonitu a 3D model kvality ťaženej suroviny a geologický model vybraného bentonitového ložiska. Predkladaný projekt chce, celkovo, prispieť ku komplexnému riešeniu dlhodobej udržateľnosti ťažby bentonitov na Slovensku. Dôležitými predpokladmi k jeho úspešnému riešeniu sú aj kvalitný multidisciplinárny tím odborníkov a spolupráca s významným ťažiarom bentonitu v SR, spoločnosťou REGOS, s.r.o. |
Development of advanced luminescent glass 3D structures
Development of advanced luminescent glass 3D structures
Development of Hybrid Nanomaterials with Antimicrobial Properties based on Layered Silicates and Xantene Dyes
Development of Hybrid Nanomaterials with Antimicrobial Properties based on Layered Silicates and Xantene Dyes
Elektromagnetické tienenie funkčne gradientných vrstevnatých kompozitov na báze SiC s prídavkom grafénu a uhlíkových nanorúrok
Electromagnetic shielding properties of functionally graded layered SiC-graphene and SiC-carbon nanotubes composites
| Doba trvania: |
1.1.2021 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Hanzel Ondrej PhD. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je príprava vrstevnatých kompozitných materiálov na báze SiC-uhlíkové nanoštruktúry svysokou efektivitou elektromagnetického tienenia. Výskum bude zameraný na štúdium vplyvu prídavkov uhlíkových nanoštruktúr (grafénových nanoplatničiek a uhlíkových nanorúrok) do SiC matrice a usporiadania funkčných vrstiev na efektívnosť elektromagnetického tienenia a funkčné vlastnosti kompozitov. Na dosiahnutie cieľov projektu je nevyhnutný výskum zameraný na prípravu kompozitných granulovaných práškov s homogénnou distribúciou grafénových nanoplatničiek (GNPs) a uhlíkových nanorúrok (CNTs), a ich následného efektívneho spekania. V prípade vrstevnatých materiálov s gradientným obsahom uhlíkových nanoštruktúr bude potrebné optimalizovať usporiadanie vrstiev a ich zloženie, s dôrazom na čo najvyššiu efektivitu elektromagnetického tienenia. Okrem toho takto pripravené materiály budú skúmané aj z pohľadu funkčných a mechanických vlastností. |
Fluoridové taveninové systémy pre zelenú výrobu hliníka bez produkcie CO2
Molten fluoride systems for green production of aluminium without CO2 emissions
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Šimko František PhD. |
| Anotácia: | Predkladaný projekt je zameraný na komplexnú fázovú a fyzikálno-chemickú analýzu viaczložkových systémov nMF−AlF3 (M=Na,K; n=3-1,2) s prídavkom oxidov kovov Al, Fe a Ni, kde zlúčeniny na báze Fe a Ni predstavujú korózne produkty z použitia inertných anód pri výrobe hliníka bez produkcie CO2. Ide o tzv. nízko teplotné elektrolyty, ktorých výskum v poslednej dobe vzrástol s vývojom inertných anód. Cieľom projektu bude definovať rozpustnosť oxidov/spinelov, fázové zloženie systémov a identifikovať jednotlivé zložky, vznikajúce pri ich interakcii s elektrolytom. Tieto systémy sa budú študovať s cieľom zistiť závislosť medzi štruktúrou a ich fyzikálnochemickým správaním. Využije sa multidisciplinárny prístup, ktorý bude zahrňovať použitie difrakčných a spektrálnych metód priamo in-situ v roztavenom stave, v spojení s ex-post analýzou zatuhnutých vzoriek a fyzikálnochemická analýza vysokoteplotných taveninových systémov. |
Fotofunkčné hybridné materiály organických luminofórov a nanočastíc vrstevnatých silikátov
Photofunctional hybrid materials of organic luminophores and nanoparticles of layered silicates
| Doba trvania: |
1.7.2023 - 30.6.2026 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Boháč Peter PhD. |
| Anotácia: | Zameranie projektu vychádza z moderných trendov materiálového výskumu a zo skúseností a nedávnych výsledkov kolektívu projektu. Zistilo sa, že adsorpcia, interkalácia prípadne tvorba molekulových agregátov špecifických typov organických molekúl môže významne zvýšiť ich fotoaktivitu, prejavujúc sa ako nárast luminiscencie. Stratégia zvýšenia fotoaktivity bude hlavným cieľom projektu. Každý z javov by mal fungovať v závislosti od molekulovej štruktúry luminofórov. Zameriame sa na hybridy fotoaktívnych organických luminofórov s vrstevnatými silikátmi. Štruktúrou prispôsobené S, N-heteroaromatické farbivá a ich komplexy s iónmi kovov budú pripravené v rámci tohto projektu. Heteroaromatické systémy budú modifikované katiónovými skupinami alebo ich koordinačnou väzbou s katiónmi kovov vrátane Ru(II), Ir(III), Au(III) a ďalších, aby sa zvýšila kompatibilita týchto chromofórov pre hybridy so silikátmi a dosiahli želané fotofyzikálne vlastnosti. Pre dosiahnutie cieľov bude dôležitá selekcia vrstevnatého nosiča, voľba chemickej modifikácie a vhodných podmienok pre syntézu hybridných sústav. Okrem zlepšenia vlastností molekúl ďalšími cielmi budú komplexné funkčné materiály s efektívnym využitím svetelnej energie. Tu bude kľúčovú úlohu zohrávať organizácia molekúl, aby sa docielili optimálne fotofyzikálne interakcie zacielené na určitú funkčnosť materiálu. Okrem luminiscenčných vlastností bude cieľom príprava hybridov najmä s fotosenzibilizačnými účinkami. Posledným krokom bude využitie nanočastíc na prípravu nanokompozitov s polymérmi a takto docieliť modifikáciu technických polymérov. Cieľom bude získať povrchy s fotosenzibilizačnými a fotodezinfekčnými účinkami, na ktorých budú vykonané testy pre rast biofilmov mikroorganizmov. |
Funkcionalizované 3Dsklokeramické membrány na pokročilé fotokatalytické čistenie pitných vôd
Functionalized 3D glass-ceramic membranes for advanced photocatalytic drinking water treatment
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 30.6.2028 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Michálková Monika PhD. |
| Anotácia: | V podzemnej a pitnej vode sa často nachádzajú mikroznečisťujúce látky, ako sú zvyšky liekov, dezinfekčných prostriedkov, pracích prostriedkov, pesticídov, kovov a organizmy odolné voči antibiotikám. Na odstránenie týchto znečisťujúcich látok sú potrebné špeciálne filtračné procesy, membrány s mikro-a nano-pórovitosťou. Mebránové procesy ponúkajú oproti tradičným metódam úpravy vody mnohé výhody vrátane vysokej účinnosti, nízkej spotreby energie, malých priestorových nárokov a šetrnosti k životnému prostrediu. Membránové procesy však môžu čeliť aj výzvam, ako je tvorba vodného kameňa, zanášanie a degradácia, ktoré môžu negatívne ovplyvniť ich výkon a životnosť. Účinné a cenovo dostupné technológie úpravy podzemnej a pitnej vody sú v dnešnom svete teda veľmi dôležité. Cieľom navrhovaného projektu je vytvoriť trvanlivé, vysoko porézne fotokatalytické sklo-keramické membrány, ktoré by zabezpečovali špecifické požiadavky nano, mikro alebo makro pórovitosti. V rámci projektu sa využijú inovatívne a nákladovo efektívne techniky recyklácie farmaceutického odpadového skla a rôzne 3D aditívne metódy na vývoj novej generácie membrán. Na vytvorenie takýchto pokročilých 3D poréznych štruktúr si vyžaduje použitie vhodného prekurzora s mikroúrovňou pórovitosti. To sa dosiahne procesom alkalickej aktivácie a plameňovej syntézy farmaceutickej sklenenej drte. Okrem toho sa do štruktúry skla zakomponujú TiO2 a Fe2O3, aby sa mu dodali fotokatalytické vlastnosti v UV-VIS oblasti. Optimalizácia dizajnu membrán bude riešiť makropórovitosť. Záverečná fáza zahŕňa mikrovlnné spekanie 3D vytlačených membrán, čím sa zabezpečí nižší vplyv na životné prostredie ako pri tradičných metódach spekania a zároveň sa aplikuje proces fázovej separácie na vytvorenie pórovitosti aj na úrovni nano. |
Hlinitano-kremičitanové sklené a sklokeramické materiály spevnené iónovou výmenou a dodatočnými funckionalitami
Ion exchange strengthened aluminosilicate glass/glass-ceramics with additional functionalities
Hydrotermálna syntéza fluoroskandátov alkalických kovov
Hydrothermal synthesis alkali-metal fluoroscandates
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 31.12.2025 |
| Program: |
Iné projekty |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Demovics Silliková Veronika PhD. |
| Anotácia: | Prezentovaný projekt má za cieľ systematicky syntetizovať a štruktúrne analyzovať zlúčeniny v rámci systému
MF–ScF3 (M = Li, Na, K, Rb, Cs a NH4), so všeobecným zložením MxScyFz. Ako primárna metóda bude využitá
hydrotermálna syntéza v autoklávoch s Teflonovým výstelkom. Hlavným cieľom projektu je vytvoriť komplexné
štúdium pre syntézu zlúčenín v tomto systéme, s osobitným dôrazom na monitorovanie a optimalizáciu faktorov
ovplyvňujúcich syntézu a vlastnosti konečného produktu. Projekt sa zameria na prípravu multifunkčných produktov, s
konkrétnym záujmom o dosiahnutie tepelne indukovanej fázovej premeny vo vyrobených materiáloch. Úspešné
dokončenie projektu poskytne potenciálne aplikácie do budúcnosti vrátane dopovania nových materiálov konkrétnymi
fluoridmi lantanoidov, umožňujúce analýzu ich luminiscenčných a optických vlastností. V budúcnosti by mohla byť
rozvinutá syntéza rozšírená aj na syntézu ternárnych fluoridov iných lantanoidov. Preskúmanie metód hydrotermálnej
syntézy a porovnanie s tradičnými podmienkami syntéz v tuhej fáze pridáva nový rozmer projektu, poskytujúc
príležitosť objaviť nové zlúčeniny so špecifickými štruktúrami a vlastnosťami. |
In-situ tvorba bioaktívneho funkčne gradientného nitridu kremičitého počas spekania v elektrickom poli
The in-situ formation of bioactive functionally graded silicon nitride by field assisted sintering
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Tatarková Monika PhD. |
| Anotácia: | Predkladaný projekt navrhuje inovatívny prístup k vývoju novej funkčne gradientnej biokeramiky na báze Si3N4, ktorý pozostáva zo spekania za asistencie elektrického prúdu s následným tepelným spracovaním povrchu oxyacetylénovým plameňom. Bude sa študovať rôzne usporiadanie spekacej sústavy s cieľom maximalizovať smerový účinok elektrického prúdu na migráciu bioaktívnych prísad k jednému z povrchov materiálu. Tým sa zabezpečí tvorba Si3N4 biomateriálu so súvislou gradientnou štruktúrou priamo z jednej, homogénnej práškovej zmesi. Bioaktivita materiálu sa následne zlepší pôsobením kyslíkovo-acetylénového plameňa, pričom vznikne pórovitá vrstva s prítomnosťou bioaktívnych prísad. Navrhovaný prístup po prvýkrát zabezpečí vytvorenie súvislej gradientnej štruktúry in situ bez akýchkoľvek ostrých rozhraní, ktoré sú typické pre vrstevnatú keramiku a väčšinou pôsobia ako koncentrátory napätia. Projekt tiež skúma vplyv gradientnej štruktúry na mechanické a biologické vlastnosti nového funkčne gradientného Si3N4. |
Luminofory s nulovým teplotným zhášaním luminiscencie pre aplikácie v pc-WLED s NUV excitáciou
Zero-thermal-quenching phosphors for NUV converted pc-WLEDs application
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
prof. Ing. Galusek Dušan DrSc. |
| Anotácia: | Projekt sa zaoberá vývojom nových typov luminoforov s nulovým teplotným zhášaním luminiscencie pre aplikácie v svetelných zdrojoch s vysokým svetelným výkonom (HB LED – high brightness LED) alebo laserových zdrojoch osvetlenia, založených na konverzii excitačného žiarenia LED čipu v NUV spektrálnej oblasti na viditeľné svetlo. Pripravené budú fotoluminiscenčné (PL) materiály vo forme práškov/nano-práškov ako aj sklokryštalické PiG (Phosphor in Glass) kompozity. Preskúmaný bude vplyv koncentrácie aktivátora ako aj co-dopantu na intenzitu PL emisie luminoforov. Detailne preštudované budú PL vlastnosti materiálov dopovaných najmä iónmi vzácnych zemín a prechodných prvkov s dôrazom na nízke až nulové teplotné zhášanie luminiscencie do teploty 250°C. Pozornosť bude venovaná najmä vzťahom medzi luminiscenčnými vlastnosťami pripravených materiálov a ich štruktúrou a morfológiou. |
Multifunkčné kompozitné materiály pre cielenú detekciu, adsorpciu a dekontamináciu nebezpečných organických molekúl
Multifunctional composite materials for detection, adsorption and decontamination of hazardous organic molecules
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 30.6.2028 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Jankovič Ľuboš PhD. |
| Anotácia: | Predkladaný projekt je zameraný na vývoj novej generácie organo-modifikovaných ílových minerálov. Na modifikáciu sa použijú poly(2-alkenyl-2-oxazolíny), ktoré sú elektrostaticky neutrálne, avšak vysoko polárne polyméry. Očakávame, že organomodifikácia montmorillonitov s týmto typom polymérov bude viesť k organoílom so zlepšenou interkaláciou a teda s vyššou adsorpčnou schopnosťou voči rôznym nebezpečných organickým zlúčeninám. Prítomnosť poly(2-alkenyl-2-oxazolínov) a poly(2-alkenyl-2-oxazínov) v štruktúre ílových minerálov zabezpečí katalytický rozklad nebezpečných zlúčenín. V našom prípade sa pre hodnotenie adsorpcie a hydrolytického rozkladu využijú organofosfáty, ktoré patria medzi často používané pesticídy a tiež sa už využili ako chemické bojové látky. Kombinácia lepšej adsorpcie a rýchlejšieho hydrolytického rozkladu reprezentuje hlavný inovatívny prvok projektu a umožní využitie nanoreaktorov na báze montmorillonitov pre účinnú defosforyláciu neurotoxických organofosfátových zlúčenín. Nami predstavený katalytický systém neobsahuje atómy kovov a je vhodný pre ochranu ľudského zdravia a životného prostredia. Poly(2-alkenyl-2-oxazolíny) a poly(2-oxazíny) navyše predstavujú novú skupinu polymérov s reaktívnymi bočnými 2-oxazolínovými, respektíve 2-oxazínovými skupinami, ktoré sú schopné poskytovať modifikačné reakcie s karboxylovými skupinami. V našom prípade sa obidva typy bočných skupín využijú na stabilizáciu štruktúry počas reaktívneho spracovania s polymérnymi matricami obsahujúcimi karboxylové skupiny. |
Nanoštrukturované, funkčne navrstvené a bio-inšpirované 3D iplantáty na báze titánu
Nanostructured, functionally graded, and bioinspired 3D Ti-based implants
| Doba trvania: |
1.8.2021 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
doc. Ing. Hnatko Miroslav PhD. |
| Anotácia: | Vo všeobecnosti je odozva pacienta na kostné implantáty závislá najmä od prepojenia hostiteľského tkaniva s povrchom implantátu, keďže všetky procesy ako napr. hojenie, osteolýza a infekcie prebiehajú špecificky na tomto rozhraní. Z toho dôvodu sa úprava a prispôsobenie povrchových vlastností implantátov stáva atraktívnymi metódami na spustenie a urýchlenie hojenia a na zníženie možnosti osteolýzy a infekcií. Hlavným cielom projektu je zlepšenie adhézie bio povlakov na povrchoch Ti -zliatín a tým pádom zvýšenie bioactivity inak bio-intertných implantátov. Hlavný cieľ môžme rozdeliť na 2 navzájom prepojené časti. Prvá časť bude venovaná elektrolytickému opracovniu zliatín na báze titánu. Elektrochemická povrchová úprava sa všeobecne považuje za jednu z najefektívnejších, náležitých a najprispôsobivejších techník na zlepšenie fyzikálnych a mechanických povrchových vlastností materiálov.
Druhá časť projektu sa bude zaoberať prípravou biologicky kompatibilnej povrchovej vrstvy na Ti implantátoch pomocou:
- tvorba TiO2 nanorúrok pomocou anodickej oxidácie;
- elektroforetické nanášanie bio-materiálov (polyméry dopované bioaktívnymi sklami pripravenými tavením skla alebo procesom sól-gel) s možným antibakteriálnym a protizápalovým účinkom.
Zavedenie vhodného procesu povrchovej úpravy spolu s následným povlakovaním bioaktívnymi kompozitmi nám umožní poskytnúť individuálne riešenia pri transplantáciach kostných náhrad bez ďaľ šieho lekárskeho ošetrenia. Hlavným prínosom predloženého projektu bude výrazné zvýšenie komfortu pacienta doprevádzané znížením liečebných nákladov.
|
Návrh, analýza a mechanická charakterizácia laminárnej keramiky
Design, analysis and mechanical characterization of laminar ceramics
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 30.6.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Dr. Najafzadehkhoee Aliasghar Ph.D. |
| Anotácia: | Inžinierska keramika, najmä oxidová, je kľúčovým prvkom umožňujúcim rôzne aplikácie, od dentálnej keramiky až po substráty pre elektronické zariadenia. Ich použitie je však obmedzené z dôvodu ich krehkej povahy a katastrofického zlyhania. Cieľom tohto projektu je využiť vznik napätia medzi vrstvami laminárnej keramiky počas spekania na zlepšenie mechanických vlastností objemovej laminárnej keramiky. Na tento účel sa vyrobia rôzne keramické pásky a laminárna keramika s rôznou architektúrou. Zvyškové napätie v objemovej laminárnej keramike bude nastavené tak, aby zabraňovalo vzniku trhlín, a budú sa skúmať mechanické vlastnosti a mikroštruktúrne charakteristiky vzoriek. Nakoniec, po namodelovaní digitálnych dvojčiat vrstvenej keramiky sa bude simulovať vznik napätí a mechanické vlastnosti vzoriek pomocou metód konečných prvkov (MKP) s cieľom určiť rozhodujúce parametre. |
Nová generácia termoelektrických materiálov pre udržateľnú energiu
Nová generácia termoelektrických materiálov pre udržateľnú energiu
Nový tiolom funkcionalizovaný nanokompozit montmorillonit/biochar pre imobilizáciu ťažkých kovov z kontaminovanej záplavovej pôdy
Novel thiol-functionalized montmorillonite/biochar nanocomposite for immobilization of heavy metals from contaminated floodplain soil
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 30.6.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Slaný Michal PhD. |
| Anotácia: | Kontaminácia pôdy ťažkými kovmi je v súčasnosti celosvetovým environmentálnym problémom, pretože tieto toxické prvky sa môžu preniesť do biosféry a hydrosféry, čo predstavuje riziko pre rastliny, zvieratá a najmä pre ľudské zdravie. Toxické kovy ako Hg, Cd, As, Tl, Pb, Cu, Ni a Zn sa prenášajú riečnou vodou v suspendovanom materiáli alebo v rozpustenej forme a hromadia sa v záplavových oblastiach počas povodní s nízkou rýchlosťou prúdenia. Naše poznatky o biogeochémii toxických kovov v pôde, najmä v dynamických redoxných podmienkach, sú však veľmi obmedzené. Preto sú podrobné poznatky o redoxnom správaní sa ťažkých kovov v pôde kľúčové pre pochopenie mobilizačných procesov a presné monitorovanie ich uvoľňovania do vody pri meniacich sa redoxných podmienkach. Je tiež dôležité pochopiť redoxnú mobilizáciu ťažkých kovov v pôde, aby bolo možné lepšie predpovedať ich nebezpečný potenciál. Preto narastá potreba nájsť nové, ekologické a nákladovo efektívne materiály z bohatých zdrojov, ktoré môžu tieto nebezpečné látky v záplavových pôdach imobilizovať. Tento projekt ponúka nové a inovatívne riešenia imobilizácie ťažkých kovov pomocou tiolom funkcionalizovaného nanokompozitu montmorillonitu/biouhlia zo záplavovej pôdy v dynamických environmentálnych (redoxných) podmienkach. Takáto štúdia ešte nebola vykonaná a má veľký potenciál prispieť k novým poznatkom, a tak viesť k výraznému zlepšeniu kvality životného prostredia, uplatňovaniu vhodného manažmentu, hodnoteniu rizík kontaminovaných záplavových pôd, ako aj k zlepšeniu kvality pôdy a rastlín, čo úzko súvisí so zdravím ľudí. Navrhované ciele projektu sa zameriavajú na nové aplikácie a na doteraz nepreskúmané riešenia postupných zmien, ktoré prinesú odpovede na najdôležitejšie otázky, ako aj na potreby výskumu a technologického rozvoja vrátane tých, ktoré sú dôležité v celosvetovom meradle. |
Pokročilé materiály na báze anorganických vrstevnatých štruktúr študované modelovým a experimentálnym prístupom
Advanced materials based on the inorganic layered structures studied by model and experimental approaches
| Doba trvania: |
1.1.2023 - 31.12.2026 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Scholtzová Eva CSc. |
| Anotácia: | Projekt predstavuje kombinovaný teoretický a experimentálny výskum vybraných polutantov adsorbovaných na vrstevnatých štruktúrach (VŠ) na báze grafénu (G), hlinitokremičitanov (HK) a ich modifikáciách s vylepšenými fyzikálnochemickými vlastnosťami. Adsorpciou na týchto VŠ sa polutanty výrazne extrahujú, napr. zo znečistených vôd. Porovnávacia štúdia účinnosti adsorpcie polutantov na vrstevnatých štruktúrach G typu (drahé materiály) a ílov (ekonomicky prijateľnejšie) je zameraná na detailný opis a pochopenie interakcií zodpovedných za tvorbu a stabilitu týchto komplexov (modelový prístup). Prinesie nové vedomosti o spôsobe imobilizácie polutantov a prispeje aj k návrhu pokročilých hybridných materiálov kombinujúcich vlastnosti oboch typov VŠ, ktoré našli uplatnenie v zelených technológiách. Výsledky z experimentov budú interpretované aj pomocou výstupov z modelovania, aby sa dosiahla komplexná charakterizácia študovaných pokročilých materiálov na báze anorganických vrstevnatých štruktúr. |
Pokrok vo výpočte a interpretácii spektroskopických parametrov zlúčenín ťažkých prvkov
Advancing in calculation and interpretation of spectroscopic parameters of heavy element compounds
| Doba trvania: |
1.1.2021 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Dr. Malkin Oľga DrSc. |
| Anotácia: | Projekt je venovaný ďalšiemu rozvoju relativistických metód na výpočet spektroskopických vlastností zlúčenín ťažkých prvkov. Vývoj bude vychádzať z programu DFT ReSpect (Relativistic Spectroscopy), ktorý je v súčasnosti podporovaný a vyvíjaný v úzkej spolupráci medzi Ústavom anorganickej chémie SAV a Univerzitou Tromso v Nórsku. V tomto projekte plánujeme rozšíriť existujúcu množinu teoretických nástrojov na analýzu a interpretáciu spektroskopických parametrov paramagnetických zlúčenín s dôrazom na použitie lokalizovaných molekulárnych orbitálov v rámci 4-komponentnej nekolineárnej DFT teórie. Druhým náročným cieľom je rozšíriť súbor spektroskopických vlastností implementovaných v programe ReSpect. Táto úloha bude zahŕňať vývoj a implementáciu metód na ich výpočet. Novovyvinuté metódy a programy na štúdium zlúčenín ťažkých prvkov plánujeme aplikovať v spolupráci s našimi zahraničnými partnermi. |
Pórovité keramické anódy pre sodíkové batérie novej generácie
Porous ceramic anodes for novel sodium-ion batteries
Potenciál vrstevnatých aluminosilikátov ako excelentných nosičov polykatiónov: dizajnovanie nových kompozitných nanomateriálov
Potential of layered aluminosilicates as excellent guests to accommodate polymeric cations: design of new composite materials
| Doba trvania: |
1.1.2021 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Pálková Helena PhD. |
| Anotácia: | Projekt je zameraný na prípravu kompozitných materiálov na báze vrstevnatých aluminosilikátov ako vhodných
nosičov pre rôzne typy organických polymérnych katiónov s vlastnosťami zaujímavými pre rôzne aplikácie.
Variabilita chemického zloženia vybraných vrstevnatých materiálov v spojení s rôznorodosťou molekulových
štruktúr a vlastností polymérnych katiónov a kopolymérov otvára široké možnosti prípravy dobre definovaných
systémov. Vhodne zvolený výber anorganických nosičov a polymérnych katiónov je základným krokom k
dosiahnutiu ich vzájomnej kompatibility vedúcej nielen k udržaniu si, ale predovšetkým k zlepšeniu kľúčových
vlastností pripravených kompozitov. Preto sa bude sledovať aj vplyv podmienok syntézy (napr. pH) a pridanie
iného komponentu (fluorescenčné farbivá, kovové nanočastice) do študovaného systému. Vyhodnotí sa
fotoaktivita, účinosť adsorbentov a katalyzátorv a na základe testu cytotoxicity aj biocompatibilita. |
Smerom k nanotechnológiám využívajúcim bioaktívne častice/molekuly v boji proti mikrobiálnym biofilmom
Towards nanotechnologies using bioactive particles/molecules in the fight against microbial biofilms
| Doba trvania: |
1.7.2022 - 30.6.2026 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Pálková Helena PhD. |
| Anotácia: | Téma predkladaného projektu reflektuje na súčasné vedecké výzvy a volí interdisciplinárny prístup v riešení vysokoaktuálnej problematiky mikrobiálnych biofilmov. Je zameraný na oblasti základnej a molekulárnej mikrobiológie v súvislosti s štúdiom prevencie, či eradikácie mikrobiálnych biofilmov pomocou novodizajnovaných hybridných materiálov. V projekte je biologický výskum úzko prepojený s rôznymi prístupmi z oblasti chémie nanomateriálov. Hlavným predmetom štúdia budú mnohodruhové biofilmy, a to nielen bakteriálne, ale aj kvasinkové a ich vzájomé kombinácie, čo reálne odráža ich význam v zastúpení biofilm-asociovaných infekcií. Ide hlavne o baktérie Staphylococcus aureus, enterokoky a Escherichia coli, ako aj zástupcov kvasiniek z rodu Candida. Modernými mikrobiologickými prístupmi sa bude sledovať tvorba biofilmov, vzájomé medzidruhové interakcie vrátane úlohy quorum sensing molekúl v týchto procesoch, ale aj účinnosť bioaktívnych partikúl/molekúl v prevencii a eradikácii biofilmov, a to aj v súvislosti s fenoménom multirezistencie. Ako aktívne substancie sa použijú hybridné materiály založené na anorganických vrstevnatých nanočasticiach v úlohe nosičov aktívnych organických bioaktívnych molekúl, najmä fotosenzibilizátorov. Funkcionalizované nanočastice sa využijú pri modifikácii povrchov vybraných typov polymérov, ktoré majú využitie v medicínskej praxi. Cieľom bude pripraviť nové alebo zlepšiť súčasné materiály tak, aby sa dosiahla maximálna antimikrobiálna účinnosť. Výsledky projektu by mohli priniesť nové poznatky v oblasti mikrobiálnych biofilmov, ale aj v príprave antimikrobiálnych hybridných systémov aplikovateľných v rôznych oblastiach nanomedicíny. |
Studené spekanie skiel
Cold sintering of glass
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 30.6.2028 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Michálková Monika PhD. |
| Anotácia: | Sklo sa v priemyselnom meradle vyrába chladením sklotvornej taveniny. Táto osvedčená metóda umožňuje výrobu rôznych zložení a tvarov, má však svoje limity pri príprave komplexných tvarov, ako sú sklené štruktúry alebo filtre s hierarchickou pórovitosťou, resp. viaczložkové a viacvrstvové štruktúry. Tieto sa potom pripravujú pokročilými tvarovacími metódami, ako sú aditívna výroba alebo odlievanie pásky zo sklených práškov (frít). Surové výlisky sa zhutňujú spekaním viskóznym tokom pri teplotách vyšších ako teplota skleného prechodu príslušného skla. To však často vedie k čiastočnej alebo úplnej kryštalizácii skla, s negatívnym dopadom na jeho vlastnosti (napr. bioaktivita, pevnosť). Navrhovaný projekt je zameraný na studeného spekanie vybraných druhov skla. Tento proces umožňuje spekanie keramických práškov pod aplikovaným vonkajším tlakom, v prítomnosti iónovej kvapaliny, a pri teplotách nepresahujúcich 350 °C. Jeho použitie pri príprave skla sa však doteraz skúmalo len veľmi málo. Systémy, ktoré budú predmetom výskumu v predloženom projekte zahŕňajú (i) hlinitanové sklá, ktoré sa nedajú pripraviť bežným chladením taveniny, (ii) zložité štruktúry (scaffoldy) bioaktívnych skiel s hierarchickou pórovitosťou pripravené aditívnou výrobou, (iii) zložité diely (sklené filtre na sanáciu odpadových vôd) z doteraz nerecyklovateľného borosilikátového farmaceutického skla a (iv) viacvrstvové sklené štruktúry pripravené odlievaním pások a s gradientom fyzikálnych vlastností. Keďže zhutňovanie skla studeným spekaním sa doteraz prakticky neštudovalo, vykonajú sa aj základné štúdie mechanizmov spekania. Výsledky získané v rámci projektu prispejú k (i) vývoju nového priemyselne škálovateľného procesu výroby sklených dielov ktoré nie je možné pripraviť konvenčným tavením, (ii) minimalizácii spotreby energie pri výrobe a dekarbonizácii (iii) využitiu odpadového skla, ktoré sa v súčasnosti skládkuje, a jeho premene na cennú surovinu. |
Theoretical predictions and synthesis of (Ti-Zr-Hf-Nb-Ta)B2 structures with non-equimolar compositions
Theoretical predictions and synthesis of (Ti-Zr-Hf-Nb-Ta)B2 structures with non-equimolar compositions
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2024 |
| Program: |
DoktoGrant |
| Zodpovedný riešiteľ: |
MSc. Zhukova Inga |
| Anotácia: | V priebehu posledných 10 rokov vzbudili vysoko-entropické zliatiny (HEAs) vysokú pozornosť vedeckej komunity vďaka ich jedinečnej štruktúre a vlastnostiam. Na rozdiel od tradičných kovových zliatin, vysoko-entropické zliatiny tvoria jednofázový tuhý roztok s jednoduchou kryštálovou štruktúrou (napr. plošne alebo priestorovo centrovanou kubickou mriežkou) vďaka vysokej tzv. konfiguračnej entropii, pričom mriežka pozostáva z minimálne štyroch kovových prvkov v ekvimolárnom pomere. V keramickej oblasti bola väčšina výskumných prác venovaná štúdiu vysoko-entropických uhlíkových (karbidických) štruktúr (HECs) s ekvimolárnym pomerom jednotlivých atómov. Naša skupina sa zameriava na výskum vysoko-entropických diboridových štruktúr (HEBs), ktoré pozostávajú z piatich rôznych prechodných prvkov (Hf, Nb, Ta, Ti, Zr) v kombinácií s atómami bóru, pričom skúmame vplyv rôzneho pomeru prvkov na tvorbu štruktúry a jej odpovedajúce vlastnosti.
Predkladaný projekt spája teoretické výpočty DFT implementované v programe VASP a laboratórny výskum na potvrdenie teoretických predpovedí. Cieľom projektu bude modelovať a syntetizovať nové štruktúry HEBs s rôznymi molárnymi pomermi jednotlivých kovových prvkov pre nasledujúce spekanie a skúmanie mechanických vlastnosti novonavrhnutých štruktúr. |
Translucentné luminiscenčné materály ako inovatívny substrát pre fotokatalytické vrstvy
Translucentné luminiscenčné materály ako inovatívny substrát pre fotokatalytické vrstvy
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. Tatarko Peter 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. |
Umelé fotosyntetické systémy založené na fotoaktívnych molekulách a kvantových bodoch
Artificial photosynthetic systems based on photoactive molecules and quantum dots
| Doba trvania: |
1.9.2022 - 31.8.2025 |
| Program: |
SASPRO |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Matejdes Marián PhD. |
| Anotácia: | Predkladaný projekt sa zaoberá vývojom vo vode dispergovateľného umelého fotosyntetického systému schopného zachytiť slnečné žiarenie na ploche niekoľkých tisíc µm2 a využiť získanú slnečnú energiu v rámci fotodegradačných, fotodezinfekčných alebo fotokatalytických procesov. Energia žiarenia bude transportovaná do vzdialenosti niekoľkých desiatok µm prostredníctvom neradiačného alebo radiačného mechanizmu prenosu energie do kvantových bodov umiestnených na okraji umelej antény. Po transfere excitačnej energie na kvantové body sa očakáva, že táto energia bude riadiť fotoaktívne procesy prebiehajúce na rozhraní kvantového bodu a H2O. Okrem kadmia je cieľom súčasne vyvinúť fotosyntetické systémy na báze india a zinku, ktoré majú oveľa vyššiu pravdepodobnosť využitia z pohľadu priemyselných a komerčných aplikácií. |
Vplyv radiačnej záťaže na sklovláknitú izoláciu z hľadiska recirkulácie chladiva v havarijných podmienkach jadrových elektrární s tlakovodnými reaktormi
Influence of radiation load on fiberglass insulation in terms of refrigerant recirculation in emergency conditions of nuclear power plants with pressurized water reactors
| Doba trvania: |
1.7.2023 - 30.6.2027 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
prof. Ing. Liška Marek DrSc., Dr.h.c. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je rozšíriť metodiku overenia funkčnosti havarijných systémov chladenia aktívnej zóny reaktora v
prípade havárií so stratou chladiva (Loss of Coolant Accident LOCA) ako aj systémov chladenia v prípade ťažkých
havárií z hľadiska vplyvu dlhodobej radiácie pri zvýšenej teplote na tepelnú izoláciu a tak aktívne prispieť k
zvýšeniu prevádzkovej bezpečnosti jadrových elektrární. V rámci riešenia projektu budú skúmané vzorky tepelnej
izolácie podrobené zrýchlenému tepelnému a radiačnému starnutiu. Predpokladané radiačné dávky budú na úrovni
40 ročnej prevádzky pri dávkovom príkone 10 Gy/h na primárnom potrubí jadrovej elektrárne typu VVER 440 V213.
Takto upravené vzorky budú skúmané z hľadiska zmeny ich fyzikálno-mechanických charakteristík ako aj z
hľadiska ich chemickej odolnosti voči korozívnym účinkom havarijného chladiva. Príprava vzoriek metódou
zrýchleného tepelného a radiačného starnutia je však časovo aj finančne veľmi náročná. Napríklad na dos iahnutie
dostatočnej radiačnej dávky na úrovni simulujúcej 40 ročnú prevádzku (približne 3500 kG) potrebná doba
ožarovanie sa rovná približne 1650 h čistého času ožarovania pri priemernom dávkovom príkone ožarovania 2
kG/h. Ožarovanie je vykonané pri zvýšenej teplote 300°C, čo znamená že musí byť vykonané v termoboxe. Preto
je potrebné nájsť postup na simuláciu účinkov ožarovania za účelom získať dostatočné množstvo vzoriek na výkon
integrálneho testu. Dostupnou cestou sa javí ich tepelno-mechanické namáhanie nakoľko na základe našich
doterajších poznatkov vlákna tepelnej izolácie účinkom ožarovanie pri zvýšenej teplote strácajú ich mechanickú
pružnosť a krehnú. Na druhej strane sa mení aj ich chemická odolnosť voči koróznym účinkom roztoku chladiva.
|
Vývoj nových keramických materiálov komplexného zloženia pre extrémne aplikácie
Development of new compositionally-complex ceramics for extreme applications
| Doba trvania: |
1.7.2022 - 30.6.2026 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Tatarko Peter PhD. |
| Anotácia: | Hlavným cieľom predkladaného projektu je vývoj novej generácie vysokoteplotných keramických materiálov schopnej odolávať teplotám okolo 3000°C pre pohonné systémy, raketové motory a ďalšie aplikácie vesmírneho priemyslu. To sa dosiahne syntézou diboridovej keramiky s úplne novými komplexnými zloženiami, tvorenými najmenej piatimi kovovými prvkami. Projekt si dáva za úlohu realizovať systematickú štúdiu, ktorou sa nad obudnú nové poznatky smerom k pochopeniu vplyvu molárneho pomeru jednotlivých kovových katiónov v štruktúre diboridov na stabilitu, syntézu, spekanie a mechanické vlastnosti hutnej diboridovej keramiky. Výsledky projektu výrazne prispejú k rozšíreniu novovzniknutého konceptu vývoja vysokoentropických keramických materiálov s ekvimolárnym zložením smerom ku vývoju komplexných keramických materiálov s iným ako ekvimolárnym zložením. Projekt tiež navrhuje inovatívny spôsob prípravy vysokoteplotných keramických materiálov, ktorý pozostáva z tvorby keramických kompozitov na báze multikomponentnej diboridovej keramiky v spojení s využitím žiaruvzdorných prísad. Výstupom projektu bude získanie nových fundamentálnych poznatkov pre tvorbu neusporiadaných diboridových štruktúr, ako aj ich vplyvu na mechanické vlastnosti týchto materiálov pri izbovej, zvýšenej a ultra-vysokej teplote. |
Vývoj pokročilých luminiscenčných sklenených 3D štruktúr pomocou aditívnej výroby
Development of advanced luminescent glass 3D structures by additive techniques
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2027 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Michálková Monika PhD. |
| Anotácia: | Hlavným cieľom projektu je vyvinúť novú generáciu luminiscenčných optoelektronických materiálov typu fosfor v skle (PiG) s vysokou účinnosťou, nízko-nákladovou výrobou (3D tlačou) a prispôsobenými luminiscenčnými vlastnosťami. Aditívna výroba umožní kombináciu vzájomne sa podporujúcich luminoforov v rôznych vrstvách v rámci jednej sklenenej matrice a zlepší tak optické vlastnosti konečného materiálu. Okrem toho sa luminofor používaný na aditívnu výrobu bude pripravovať v sférickom tvare - mikroguľôčkach, ktoré môžu byť plné alebo duté, aby sa ešte viac zvýšila účinnosť luminoforu. |
Vývoj pokročilých metód určených na presnú predpoveď a analýzu röntgenových spektier molekúl s otvorenou obálkou
Development of advanced methods for accurate prediction and analysis of X-ray spectra of open-shell species
| Doba trvania: |
1.7.2023 - 30.6.2027 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Komorovský Stanislav PhD. |
| Anotácia: | Hlavným cieľom je vyvinúť, implementovať a aplikovať nové metódy na presnú predikciu a interpretáciu elektrónových absorpčných spektier a nelineárnych optických procesov. Projekt sa zameriava na systémy s otvorenou obálkou, ktoré obsahujú prvky naprieč periodickou tabuľkou a na röntgenovú spektrálnu oblasť. Za týmto účelom je nevyhnutné použiť presný popis relativistických efektov. Novo vyvinuté prístupy budú implementované do nášho programu ReSpect, založeného na teórii funkcionálu hustoty, a budú aplikované na zaujímavé chemické problémy s pomocou našej širokej siete medzinárodných spolupracovníkov. Navyše, pre úspešnú aplikáciu našich metód je kľúčová implementácia nových inovatívnych nástrojov určených na interpretáciu, vizualizáciu a analýzu vypočítaných výsledkov. |
Základ k ekologicky udržateľným sodíkovo-iónovým batériám pre nízko nákladovú technológiu
Towards Eco-sustainable Sodium-ion batteries for a LOW-cost technology
Žiadúce a nežiadúce interakcie roztavených fluoridov s materiálmi na báze kritických prvkov
Desirable and undesirable interactions between molten fluorides and materials of critical elements
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2027 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Kubíková Blanka PhD. |
| Anotácia: | Predkladaný projekt je zameraný na štúdium žiadúcich, ako i nežiadúcich interakcií roztavených fluoridových
systémov s materiálmi na báze vybraných kritických prvkov, ktorých miera recyklácie je v EÚ minimálna. Za
žiadúce interakcie sú v tomto prípade považované riadené fyzikálno-chemické procesy, na rozdiel od
nežiadúcich interakcií, predovšetkým v súvislosti s koróziou konštrukčných materiálov. Výskum bude orientovaný
na fyzikálnochemickú a termochemickú analýzu roztavených fluoridov, štúdium rozpustnosti/koróznej odolnosti
materiálov v roztavených soliach, syntézu čistých látok a následnú spektrálnu a difrakčnú analýzu čistých látok,
roztavených zmesí i zatuhnutých zmesí po experimentoch.
|
Celkový počet projektov: 32
Databáza národných projektov