Témy dizertačných prác 2021/2022

Študijný odbor: Fyzikálna chémia so začiatkom v roku 2021/22

Vývoj funkčne gradientných biomateriálov na báze nitridovej keramiky
Školiteľ: Ing. 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 kremičitý, Sialony, gradientné materiály, biokeramika

_____________

Kompozity hydrogélov s vrstevnatými kremičitanmi a farbivami s fotosenzibilizačným a antimikrobiálnym účinkom
Školiteľ: prof. RNDr. Juraj Bujdák, DrSc. e-mail: juraj.bujdak@savba.sk

  • Cieľmi dizertácie bude príprava a charakterizácia fotoaktívnych kompozitov hydrogélov s antimikrobiálnym účinkom. Povrch hydrogélu bude modifikovaný vrstevnatými nanočasticami silikátov funkcionalizovanými molekulami farbív. Detailné štúdium vzťahu medzi vlastnosťami a štruktúrou materiálov má viesť k optimalizácii fotochemických a antimikrobiálnych vlastností kompozitov.
    Kľúčové slová: nanomateriály, polyméry, aktívne povrchy, organické farbivá, singletový kyslík

_____________

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

________________________________________________________________

Študijný program: Anorganická chémia alebo Anorganická technológia a materiály so začiatkom v roku 2021/22

Nové sklokeramické materiály v systéme Al2O3-RE2O3 a Al2O3-RE2O3-ZrO2 so zaujímavými optickými a mechanickými vlastnosťami
Školiteľ: Ing. Anna Prnová, PhD. e-mail: anna.prnova@tnuni.sk

  • Hlavným cieľom práce bude plameňová syntéza, základná charakterizácia a následné žiarové lisovanie sklených mikro-guľôčok s cieľom pripraviť sklo-keramické materiály s výnimočnými mechanickými a fotoluminiscenčnými vlastnosťami
    Kľúčové slová: sklené mikroguľôčky, plameňová syntéza, tvrdosť, lomová húževnatosť, fotoluminiscencia

_____________

Korózia a zvetrávanie úžitkových skiel
Školiteľ: Ing. Mária Chromčíková, PhD. maria.chromcikova@tnuni.sk

  • Problematika korózie (napr. v umývačkách riadu vo veľkej gastronómii) a zvetrávania (napr. pri dlhodobom skladovaní a zaoceánskom transporte) úžitkového skla sa v poslednom období stala jedným z kľúčových faktorov konkurencieschopnosti podnikov sklárskeho priemyslu. Hlavným cieľom dizertačnej práce je poznanie vzťahov medzi zložením, štruktúrou a vlastnosťami oxidových skiel umožňujúce vývoj metodiky na predikciu odolnosti voči korózii a zvetrávaniu. Metóda riešenia spočíva v skúmaní série skiel z pohľadu ich zloženia ako v objeme tak v povrchovej vrstve získavaného na základe termodynamického modelovania, merania povrchového napätia a analýzy povrchu vyspelými spektrálnymi metódami. Takto získané výsledky sa budú skúmať z pohľadu ich korelácie s odolnosťou skúmaných skiel vzhľadom ku korózii a zvetrávaniu.
    Kľúčové slová: chemická odolnosť, zvetrávanie, korózia, spektrálne metódy

_____________

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: delafosit, vysokoenergetické mletie, mikrovlnná syntéza, termoelektrické materiály, anódy pre Na batérie

_____________

Fluoridové taveninové systémy s potenciálom využitia v elektrochemickej výrobe hliníka.
Školiteľ: Ing. František Šimko, PhD. frantisek.simko@savba.sk

  • Práca je zameraná na fázovú a štruktúrnu analýzu systémov MF−AlF3 (M = Na, K a Rb) s prídavkom Al2O3. Ide o tzv. nízko teplotné elektrolyty, ktorých význam vzrástol s vývojom tzv. „inertných“ elektród, aplikovateľných do procesu výroby hliníka. Cieľom projektu bude definovať fázové zloženie systémov a identifikovať jednotlivé zložky.
    Kľúčové slová: roztavené soli, elektrolýza hliníka, kryolit, oxofluórohlinitany

_____________

Vplyv chemického zloženia hraníc zŕn v nitridovej keramike na jej mechanické vlastnosti.
Školiteľ: prof. RNDr. Pavol Šajgalík, DrSc. pavol.sajgalik@savba.sk

  • Cieľom práce bude experimentálne overiť predpoklady vyplývajúce zo simulačných experimentov, že rôzny obsah prídavkov prvkov vzácnych zemín v nitridovej keramike má za následok významné odlišné mechanické vlastnosti..
    Kľúčové slová: nitrid kremičitý, hranice zŕn, mechanické vlastnosti

_____________

Ternárne fluoridy pre moderné aplikácie.
Školiteľ: doc. Ing. Miroslav Boča, DrSc. miroslav.boca@savba.sk

  • Predmetom práce bude štúdium ternárnych anorganických fluoridov pre moderné aplikácie v oblastiach energetiky. Obsahom štúdia bude vývoj syntetických metód, následná spektrálna, termochemická prípadne štruktúrna charakterizácia a identifikácia aplikačne zaujímavých systémov.
    Kľúčové slová: ternárne fluoridy, spektrálna charakterizácia, modifikačné premeny

_____________

Rozhranie fluoridova tavenina/tuhá fáza: reakcie a štruktúra (oxo)-(fluoro)-hlinitanov pre elektronické aplikácie.
Školiteľ: Ing. František Šimko, PhD. 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, oxofluórohlinitany

_____________

Nové spôsoby spájania pokročilých keramických materiálov.
Školiteľ: Ing. Peter Tatarko, PhD. 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 y

_____________

Vývoj nových pokročilých keramických materiálov so zlepšenými vysokoteplotnými vlastnosťami.
Školiteľ: Ing. Peter Tatarko, PhD. 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

_____________

Vývoj a charakterizácia nových keramických biomateriálov.
Školiteľ: Ing. Monika Tatarková, PhD. monika.tatarkova@savba.sk

  • Práca sa bude zaoberať prípravou a charakterizáciou keramických biomateriálov pre potenciálne využitie ako náhrady ľudských kostí. Cieľom bude vytvoriť bioaktívnu povrchovú vrstu, alebo bioaktívne fázy v celom objeme materiálu.
    Kľúčové slová: biokeramika, bioaktívna vrstva, kostné náhrady

_____________

Príprava a charakterizácia Si3N4 mikroguličiek vhodných pre 3D tlač.
Školiteľ: doc. Ing. Miroslav Hnatko, PhD. miroslav.hnatko@savba.sk

  • 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

_____________

Príprava keramických anód pre sodíkové batérie.
Školiteľ: doc. Ing. Zoltán Lenčéš, PhD. zoltan.lences@savba.sk

  • Štúdium bude zamerané na vývoj nových keramických anód na báze karbid kremičitý/uhlík (SiC/C) s kontrolovanou pórovitosťou, ktoré budú slúžiť ako matrica na nanášanie sodíka. Pórovité keramické materiály budú pripravené z polymérnych prekurzorov obsahujúcich kremík (polykarbosilán) ich zosieťovaním a pyrolýzou v inertnej atmosfére. Vyvinuté keramické matrice budú mať hirearchiálnu pórovitosť s definovaným tvarom, veľkosťou a distribúciou pórov, ako aj definovaným pomerom mikro/meso/makropórov. Pórovitá keramická matrica umožní efektívnu depozíciu sodíka a účinné spojenie anódy s elektrolytom, ktoré zabezpečí chemickú kompatibilitu a stabilitu rozhrania keramika/elektrolyt.
    Štúdium bude zahŕňať DTA-TG analýzu kombinovanú s hmotnostnou a infračervenou spektrometriou polymérnych prekurzorov s cieľom optimalizovať podmienky zosieťovania a pyrolýzy. Keramické materiály budú spekané beztlakovo a elektrickým polom aktivovaným spekaním. Budú charakterizované vlastnosti keramických materiálov: fázové zloženie, pórovitosť (ortuťová porozimetria a tomografia), elektrická a tepelná vodivosť a pevnosť v tlaku. V záverečnej časti práce budú anódy spojené so štandardným elektrolytom a budú ocharakterizované vlastnosti rozhrania. Vývoj nových keramických anód na báze SiC/C s kontrolovanou pórovitosťou, ktoré budú slúžiť ako matrica na nanášanie sodíka. SiC/C anódy budú pripravené z polymérnych prekurzorov ich zosieťovaním, pyrolýzou a spekaním. Keramické anódy budú mať hirearchiálnu pórovitosť s definovaným tvarom, veľkosťou a distribúciou pórov. Pórovitá keramická matrica umožní efektívnu depozíciu Na a účinné spojenie anódy s elektrolytom.
    Kľúčové slová: sodíkové batérie, pórovitá keramika, pyrolýza, vodivosť

_____________

Kompozitné materiály na báze vrstevnatých hydrosilikátov a katiónových polymérov.
Školiteľ: Ing. Helena Pálková, PhD. helena.palkova@savba.sk

  • Cieľom práce bude optimalizácia procesu prípravy kompozitných materiálov na báze vrstevnatých aluminosilikátov, ako nosičov vhodných pre rôzne typy organických polymérnych katiónov s vlastnosťami zaujímavými z hľadiska ich využitia, napríklad ako adsorbentov, katalyzátorov alebo materiálov s antibakteriálnymi vlastnosťami. 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. Základným krokom k dosiahnutiu vzájomnej kompatiblity medzi zložkami kompozitov je vhodne zvolený anorganický nosič, jeho vlastností, ako aj vlastnosti zlúčeniny vybranej na modifikáciu. V pripravených systémoch sa budú detailne študovať vzájomné interakcie medzi anorganicko-organickými zložkami, ako aj možný vplyv jednotlivých zložiek na rozsah zmien vo vlastnostiach kompozitných materiálov.
    Optimalizácia procesu prípravy kompozitných materiálov na báze vrstevnatých aluminosilikátov s variabilným chemickým zložením, ako nosičov vhodných pre rôzne typy organických polymérnych katiónov, s cieľom ich využitia, napríklad ako materiálov s antibakteriálnymi vlastnosťami. Práca sa zameria na detailné štúdium vzájomných interakcií medzi anorganicko-organickými zložkami a na vplyv jednotlivých zložiek na rozsah zmien vo vlastnostiach kompozitných materiálov.
    Kľúčové slová: vstevnatý aluminosilikát, katiónový polymér, surfaktant, modifikácia

_____________

Vývoj a implementácia relativistických metód na predpoveď elektrónových spektier
Školiteľ: Dr. Olga Malkina, DrSc. uacholga@savba.sk

  • Hlavným cieľom dizertačnej práce je vývoj nových relativistických metód pre výpočet spektroskopických parametrov diamagnetických ako aj paramagnetických systémov, nasledovaný efektívnou implementáciou do programu ReSpect (www.respectprogram.org). Toto vyžaduje zručnosti z relativistickej kvantovej fyziky ako aj z výpočtovej náuky. Voliteľným cieľom práce je aplikácia novo vyvinutých metód na relevantných systémoch v úzkej spolupráci s našimi zahraničnými partnermi z Nemecka, Nórska, Francúzska, Rakúska či Českej Republiky.
    Kľúčové slová: relativistická teória, kvantová chémia, numerické metódy, výpočtová veda