Témy dizertačných prác 2020/2021

Študijný odbor: ANORGANICKÁ CHÉMIA / ANORGANICKÁ TECHNOLÓGIA A MATERIÁLY

Vývoj metód na syntézu ternárnych fluoridov pre moderné aplikácie
Školiteľ: doc. Ing. Miroslav Boča, DrSc. e-mail: miroslav.boca@savba.sk

• Predmetom práce bude vývoj nových metód pre syntézu čistých anorganických fluoridových zlúčenín, vhodná modifikácia existujúcich metód, prípadne vývoj metód na separáciu čistých látok zo zmesí.
  Kľúčové slová: ternárne fluoridy, spektrálna charakterizácia, modifikačné premeny

_________

Modifikácia povrchu Si₃N₄ mikroguličiek funkčnými polymérnymi reťazcami
Školiteľ: doc. Ing. Miroslav Hnatko, PhD. e-mail: miroslav.boca@savba.sk
Školiteľ: Mgr. Jaroslav Mosnáček, DrSc. e-mail: jaroslav.mosnacek@savba.sk

• Pôjde o modifikáciu povrchu pórovitých mikroguličiek na báze nitridu kremičitého (Si₃N₄) s rôznym prídavkom kalcium fosfátu. V prvej etape sa na daných povrchoch bude študovať vplyv: i) pórovitosti ako aj ii) pomeru Si₃N₄ matrice ku kalcium fosfátovej zložke, na uchytenie a usporiadanie rôznych polymérnych reťazcov za účelom zvýšenia ich bioaktivity. Následne bude urobená charakterizácia fyzikálnych a biologických vlastností kompozitných mikroguličiek. Preštuduje sa vplyv štruktúry funkčných polymérnych reťazcov, vplyv hustoty naviazania polymérnych reťazcov a ich dĺžky na výsledné vlastnosti s dôrazom na bioaktivitu. Paralelne bude prebiehať štúdium vplyvu UV žiarenia na kompaktáciu mikroguličiek do formy tenkých pások v dôsledku polymerizácie. Bude študovaný vplyv rôznych monomérov na výslednú štruktúru a vlastnosti pripravených útvarov.
  Kľúčové slová: : Nitrid kremičitý, modifikáciu povrchu, bioaktivita

_________

Kompozitné materiály na báze vrstevnatých hydrosilikátov a polymérov a ich funkcionalizácia
Školiteľ: Ing. Helena Pálková, PhD. e-mail: helena.palkova@savba.sk

• Cieľom práce bude príprava funkčných kompozitných materiálov na báze vrstevnatých hlinitokremičitanov a polymérov vo forme povlakov. Modifikácia povrchových vlastností hlinitokremičitanov je dôležitým krokom pre zvýšenie kompatibility anorganickej zložky s polymérnou matricou. Materiály budú ďalej funkcionalizované pomocou farbív s fotofyzikálnymi a fotochemickými vlastnosťami. Budú sa študovať interakcie medzi anorganicko-organickými zložkami, distribúcia častíc kremičitanu vo filme a vplyv zložiek na rozsah zmien vo vlastnostiach kompozitných materiálov.
  Kľúčové slová: hydrosilikáty, film, polyméry, surfaktant, modifikácia

_________

Využitie priemyselných odpadov v stavebníctve ako alternatíva tradičných stavebných materiálov
Školiteľ: Ing. Jaroslav Sedláček, PhD. e-mail: jaroslav.sedlacek@savba.sk

• Hlavným cieľom je skúmanie mechanizmu vzniku hydratovaných kremičitanových fáz pri prídavku vhodného aktivátora v zmesi odpadov s tradičným portlandským cementom. Zámerom je využitie v súčasnosti skládkovaných priemyselných odpadov, znížiť obsah cementu v takýchto „kompozitoch“, znížiť energetické náklady na následné spracovanie a teda znížiť ekologickú záťaž pri výrobe stavebných materiálov.
  Kľúčové slová: druhotné zužitkovanie, priemyselné odpady, cement, kompozit, stavebné materiály

_________

Štúdium hybridných materiálov na báze polymérov a ílových minerálov metódami teoretickej chémie
Školiteľ: Ing. Eva Scholtzová, CSc. e-mail: uacheva@savba.sk

• Využitím teoretických výpočtových metód sa získajú nové informácie o interakciách organických polutantov a stabilite, ako aj o fyzikálnochemických vlastnostiach hybridných materiálov na báze polymérov a ílových minerálov.
  Kľúčové slová: polutant, polymér, ílový minerál, DFT, force field

_________

Vplyv chemického zloženia hraníc zŕn v nitridovej keramike na jej mechanické vlastnosti
Školiteľ: prof. RNDr. Pavol Šajgalík, DrSc. e-mail: pavol.sajgalik@savba.sk
Školiteľ špecialista: prof. Junichi Tatami, Yokohama University, Yokohama, Japonsko
Školiteľ špecialista:Ing. Alexandra Kovaľčíková, PhD. Ústav materiálového výskumu SAV, Košice, Slovensko

• Cieľom navrhnutej práce je experimentálne overenie predpokladu, že rôzny obsah oxidov vzácnych prvkov v nitridovej keramike má za následok rôzne mechanické vlastnosti. Modelové experimenty na nitridovej keramike s rôznym chemickým zložením hraníc zŕn budú konfrontované s teoretickými predpoveďami získanými pomocou simulačných experimentov. Pevnosť hraníc zŕn v modelových experimentoch bude meraná na cantileveroch vyrezaných z reálnych mikroštruktúr tak aby sa tieto výsledky boli vhodné na porovnanie s pevnosťami, ktoré budú získané z modelových experimentov.
  Kľúčové slová: nitrid kremičitý, hranice zŕn, mechanické vlastnosti

_________

Rozhranie fluoridova tavenina/tuhá fáza: reakcie a štruktúra (oxo)-(fluoro)- hlinitanov pre elektronické aplikácie
Školiteľ: Ing. František Šimko,PhD. e-mail: frantisek.simko@savba.sk

• Téma je zameraná na štruktúrnu charakteristiku hlinitanov a oxofluórohlinitanov alkalických kovov, ktoré môžu byť vďaka svojej vysokej elektrickej vodivosti priemyselné využité ako tuhé elektrolyty. Objasní sa základný popis viacložkového fluoridového systém MF−AlF3−Al2O3−M2O (M = alkalický kov) a jeho príslušných subsystémov pomocou termickej analýzy, špecifikujú sa fázové polia a zostrojí sa fázový diagram meraných systémov. Kombinácia použitých metód (NMR spektroskopia, rtg difrakcia a termická analýza) nám umožní lepšie pochopenie skúmaných systémov ako aj špecifikáciu rozdieľnych fáz a zložiek, ktoré sa v ňom nachádzajú.
  Kľúčové slová: roztavené soli, tuhé elektrolyty, rýchle iónové vodiče, oxofluórohlinitan

_________

Nové spôsoby spájania pokročilých keramických materiálov
Školiteľ: Ing. Peter Tatarko, PhD. e-mail: peter.tatarko@savba.sk

• Vývoj spoľahlivých, cenovo nenáročných a ľahko realizovateľných metód spájania je kľúčovým faktorom pre tvorbu novej generácie jadrových reaktorov a vesmírnych telies. Hlavným cieľom práce bude vyvinúť nové spôsoby spájania keramických materiálov na báze karbidu kremičitého k rovnakým, ale aj výrazne odlišným (napr. kovovým) materiálom. Dôležitou úlohou bude štúdium mechanizmu spájania, fyzikálno-chemických dejov prebiehajúcich na rozhraní, ako aj mechanických a funkčných vlastností spojov.
  Kľúčové slová: keramické materiály, spájanie, mechanické vlastnosti, mikroštruktúra, fázové rozhranie

________

Vývoj nových pokročilých keramických materiálov so zlepšenými vysokoteplotnými vlastnosťami
Školiteľ: Ing. Peter Tatarko, PhD. e-mail: peter.tatarko@savba.sk

• Práca sa bude zaoberať syntézou a charakterizáciou nových keramických pokročilých materiálov. Pozornosť bude venovaná tvorbe unikátnej mikroštruktúry a chemického zloženia materiálov na báze žiaruvzdorných zlúčenín prechodných kovov a ich kompozitov. Cieľom bude vyvinúť materiál, ktorý spĺňa náročné požiadavky vesmírneho priemyslu, akými sú odolnosť proti mnohonásobnej ablácií pri teplotách presahujúcich 2200°C.
  Kľúčové slová: vysokoteplotné keramické materiály, syntéza, mechanické vlastnosti, mikroštruktúra, vesmírny priemysel

______________________________________________________________

Študijný program : CHEMICKÁ FYZIKA

Vývoj a implementácia relativistických metód na predpoveď elektrónových spektier
Školiteľ: Mgr. Stanislav Komorovský, PhD. e-mail: stanislav.komorovsky@savba.sk

• Hlavným cieľom dizertačnej práce je teoretický vývoj nových relativistických metód pre výpočet spektroskopických parametrov diamagnetických ako aj paramagnetických systémov, s následnou efektívnou implementáciou do programu ReSpect (www.respectprogram.org).
  Kľúčové slová: Kľúčové slová: relativistická teória, kvantová chémia, numerické metódy, výpočtová veda

________

Analýza nepriamych spinových spinových interakcií medzi ťažkými jadrami
Školiteľ: Dr. Olga Malkin, DrSc. e-mail: uacholga@savba.sk

• Spektrá nukleárnej magnetickej rezonancie obsahujú dôležité informácie o geometrii a elektronickej štruktúre skúmanej zlúčeniny. Na ich úplné využitie je však potrebná pomoc z výpočtovej kvantovej chémie. Aj keď existuje veľa teoretických nástrojov na interpretáciu nepriamych spin-spinových interakcií medzi ľahšími jadrami, analýza spin-spinových interakcií medzi ťažkými jadrami zostáva náročná, pretože si vyžaduje primerané zahrnutie relativistických účinkov.
  Kľúčové slová: NMR, relativistická kvantová chémia, DFT

________

Modelové štúdium interakcie organických polutantov s polymérmi modifikovanými organoílmi
Školiteľ: Ing. Eva Scholtzová, CSc. e-mail: uacheva@savba.sk

• Využitím teoretických výpočtových metód sa získajú nové informácie o interakciách organických polutantov a stabilite, ako aj o fyzikálnochemických vlastnostiach hybridných materiálov na báze polymérov a ílových minerálov.
  Kľúčové slová: polutant, polymér, ílový minerál, DFT, force field

________________________________________________________________

Študijný program : FYZIKÁLNA CHÉMIA

Soľné taveninové systémy pre solárne aplikácie
Školiteľ: doc. Ing. Miroslav Boča, DrSc. e-mail: miroslav.boca@savba.sk
Školiteľ: Ing. Viliam Pavlík, PhD. e-mail: viliam.pavlik@savba.sk

• Predmetom práce bude analyzovať vhodné kombinácie soľnej náplne a konštrukčného materiálu tepelného zásobníka pre uskladnenia tepelnej energie zo solárnych systémov.
  Kľúčové slová: zliatiny, korózia, rozpustnosť

________

Povrchy kompozitov polymérov s vrstevnatmi nanočasticami s fotosenzibilizačnými a antimikrobiálnymi vlastnosťami
Školiteľ: prof. RNDr. Juraj Bujdák, DrSc. e-mail: juraj.bujdak@savba.sk

• Cieľmi dizertácie bude príprava a charakterizácia fotoaktívnych kompozitov polymérov s antimikrobiálnym účinkom. Povrchy filmov polyméru budú modifikované vrstevnatými nanočasticami funkcionalizovanými molekulami farbív. Detailné štúdium vzťahu medzi vlastnosťami a štruktúrou materiálov má viesť k optimalizácii fotochemických vlastností funkčných povrchov kompozitov.
  Kľúčové slová: Vrstevnatý silikát, fotosenzibilizácia, aktívne povrchy, organické farbivá, kompozity

________

Chémia a elektrochémia kovov vzácnych zemí vo fluoridových taveninách pre ich elektrochemickú recykláciu a vylučovanie
Školiteľ: Ing. Michal Korenko, PhD. e-mail: michal.korenko@savba.sk

• V práci sa hlavne zameriame na identifikáciu vhodných taveninových systémov a ich elektrochemickú (thermodynamické, kinetické a difúzne parametre) a štruktúrnu analýzu relevantných systémov jednak in-situ pri vysokých teplotách v roztavenom stave, ale aj v prudko ochladených vzorkách.
  Kľúčové slová: Kovy vzácnych zemín, fluoridové taveniny, fyzikálna chémia a elektrochémia tavenín

________

Fyzikálno-chemická analýza tavenín ľahkých lantanoidov
Školiteľ: Ing. Blanka Kubíková, PhD. e-mail: blanka.kubikova@savba.sk

• Analýza vybraných fluoridových taveninových systémov lantanoidov z hľadiska fázových rovnováh, termochemických charakteristík, objemových, povrchových a transportných vlastností.
  Kľúčové slová: fluoridové taveniny, fázové rovnováhy, fyzikálno-chemické vlastnosti

________

Interakcie polymérov a organických polutantov v súčinnosti s modifikovanými ílovými minerálmi študované metódami teoretickej chémie
Školiteľ: Ing. Eva Scholtzová, CSc. e-mail: uacheva@savba.sk

• Využitím teoretických výpočtových metód sa získajú nové informácie o interakciách organických polutantov a stabilite, ako aj o fyzikálnochemických vlastnostiach hybridných materiálov na báze polymérov a ílových minerálov.
  Kľúčové slová: polutant, polymér, ílový minerál, DFT, force field

________

Vývoj funkčne gradientných biomateriálov na báze nitridovej keramiky
Školiteľ: Mgr. Monika Tatarková, PhD. e-mail: monika.tatarkova@savba.sk

• Práca sa zaoberá prípravou a charakterizáciou biomateriálov pre potenciálne využitie ako náhrady ľudských kostí. Cieľom bude vytvoriť kompozitný materiál, kde zmenou pórovitosti a chemického zloženia sa tvoria funkčne odlišné oblasti plniace funkciu kortikálnej ako aj trabekulárnej kosti.
  Kľúčové slová: nitrid kramičitý, Sialony, gradientné materiály, biokeramika

______________________________________________________________

Študijný program : ANORGANICKÁ TECHNOLÓGIA A MATERIÁLY

Lantanoidmi dopované termoelektrické materiály na báze delafositu
Školiteľ: doc. Ing. Zoltán Lenčéš, PhD. e-mail: zoltan.lences@savba.sk

• Príprava lantanoidmi dopovaných materiálov na báze delafositu CuAl1-xLnxO2 (kde Ln = Ce, Eu, Sm, Nd, Er) s cieľom zlepšenia ich termoelektrických vlastností, predovšetkým zvýšením ich elektrickej a znížením tepelnej vodivosti. Samotná syntéza materiálov bude zintenzívnená vysokoenergetickým mletím východiskových práškov a použitím nekonvenčných metód záhrevu, konkrétne mikrovlnného ohrevu. Finálnym cieľom bude príprava translucentného/transparentného termoelektrického materiálu metódou elektrickým polom asistovaného spekania.
  Kľúčové slová: Kľúčové slová: termoelektriká, delafosit, translucentné materiály

________

Príprava a štúdium vybraných mechanických a optických vlastností sklokeramických materiálov v systéme Al₂O₃-RE₂O₃
Školiteľ: Ing. Anna Prnová, PhD. e-mail: anna.prnova@tnuni.sk
Školiteľ špecialista: Ing. Jana Valúchová, PhD. e-mail: jana.valuchova@tnuni.sk

• Hlavným cieľom práce bude plameňová syntéza a základná charakterizácia sklených mikro-guľôčok a optimalizácia podmienok kryštalizácie týchto materiálov, s cieľom pripraviť sklo-keramické materiály s výnimočnými mechanickými a fotoluminiscenčnými vlastnosťami ich následným žiarovým lisovaním. Dôležitými krokmi práce budú: optimalizácia prípravy práškových prekurzorov, základná charakterizácia takto pripravených systémov, optimalizácia podmienok plameňovej syntézy, charakterizácia, štruktúrna analýza a štúdium teplotného správania sklených mikroguľôčok. Ďalšími krokmi bude štúdium fotoluminiscenčných vlastností v závislosti od zloženia a obsahu kryštalických fáz a optimalizácia podmienok žiarového lisovania. Meraním mechanických vlastností, ako tvrdosť a lomová húževnatosť sa získajú dôležité poznatky o aplikačnom potenciáli takto pripravených materiálov v širšej praxi.
  Kľúčové slová: Sklo-keramika, korund, fotoluminscencia, mikroguľôčky

________

3D tlač keramických materiálov na báze SiC a Si₃N₄
Školiteľ: Ing. Jaroslav Sedláček, PhD. e-mail: jaroslav.sedlacek@savba.sk

• Téma je zameraná na vývoj technológie prípravy keramických materiálov na báze SiC a Si₃N₄ pomocou 3D tlače stereolitografickou metódou. V súčasnosti existujú využiteľné suspenzie pre 3D SLS tlač oxidovej keramiky, avšak využitie tejto technológie pre neoxidovú keramiku je obmedzené najmä potrebou viacstupňoveho tepelného spracovania pripravených 3D štruktúr. Hlavným cieľom bude optimalizácia suspenzie vhodnej pre 3D tlač a následného tepelného spracovania pripravených 3D štruktúr s ohľadom na vlastnosti, najmä mechanickú pevnosť, ovplyvňujúce potenciálnu aplikovateľnosť.
  Kľúčové slová: 3D tlač, neoxidová keramika, suspenzie, otpimalizácia

________

Príprava a charakterizácia Si₃N₄ mikroguličiek vhodných pre 3D tlač.
Školiteľ: prof. RNDr. Pavol Šajgalík, DrSc. e-mail: pavol.sajgalik@savba.sk
Školiteľ špecialista: Prof. Paolo Colombo, University of Padova, Italy

• Pôjde o prípravu a charakterizáciu Si₃N₄ mikro guličiek s prídavkom bio kompatibilnej spekacej prísady pomocou granulácie vymrazovaním s následnou lyofilizáciou. Hlavným cieľom bude príprava mikro guličiek s definovanou pórovitosťou a dostatočnou pevnosťou po predspekaní. Tieto vlastnosti budú nevyhnutné pri príprave suspenzie pre 3D tlač pórovitých štruktúr technikou direct-ink-writing process. Pórovité štruktúry budú spekané v dusíkovej atmosfére, pričom následne bude charakterizovaná ich finálna pórovitosť, rozdelenie veľkosti pórov a pevnosť v tlaku.
  Kľúčové slová: nitrid kremičitý, 3D tlač