Projektová činnosť

Medzinárodné

MagEIMat – Vývoj nových multifunkčných materiálov pre magnetoelektrické senzory a úložiská digitálnych dát budúcej generácie
Development of novel multifunctional materials for next-generation magnetoelectric sensors and data storage devices
Program: Bilaterálne – iné
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Kovaľ Vladimír, DrSc.
Doba trvania:
Príprava a charakterizácia pokročilých anorganicko-organických polymérnych hybridov pre 3D tlač
Syntesis and characterization of novel organic-inorganic polymeric hybrids for 3D printing
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bureš Radovan, CSc.
Anotácia: Polymérna 3D tlač je v súčasnosti do značnej miery viazaná na používanie polymérnych zmesí dodávaných výrobcom tlačiarní. To však značne limituje širšie využitie 3D tlače objektov z špecifickými vlastnosťami. Primárnym dôvodom môžu byť požiadavky na biokompatibilitu, biodegradovateľnosť, zvýšené anti-korózne vlastnosti, či špecifické požiadavky na mechanické a elektrické (vodivostné) vlastnosti týchto materiálov. Predmetom navrhovaného projektu je tak syntéza a charakterizácia pokročilých polymérnychkompozitov s anorganickými plnivami uplatniteľnými v oblasti 3D tlače. Cieľom bude preskúmať vplyv veľkostnej a tvarovej distribúcie anorganických plnív na štruktúru a fyzikálno-chemické vlastnosti týchto kompozitných anorganicko-organických materiálov. Zvýšená pozornosť bude venovná modifikácii makromolekulárnej štruktúry a mikroštruktúry na rozhraní organickej a anorganickej fázy a nimi indukované zmeny makroskopických vlastností pripravených hybridnýchmateriálov.
Doba trvania: 1.1.2018 – 31.12.2021
Progresívne metódy úpravy funkčných a mechanických vlastností práškových materiálov
Progressisve methods for treatment of the functional and mechanical properties of powder materials
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Kovaľ Vladimír, DrSc.
Anotácia: Rýchlo solidifikované práškové zliatiny ako aj mechanochemicky pripravené práškové kovové zliatiny sa vyznačujú obmedzenou schopnosťou plastickej deformácie. Obmedzená plasticita vedie k obmedzenej lisovateľnosti a v niektorých pripadoch dokonca úplne znemožňuje kompaktizáciu práškových materiálov jednoosovým lisovaním za studena. Štruktúrne defekty typické pre mechanochemicky syntetizované zliatiny sú tiež príčinou zmien ich elektrických a magnetických vlastností, často v negatívnom zmysle. Predmetom predkladaného projektu je výskum progresívnych metód spracovania mechanochemicky pripravených práškových zliatin s cieľom zlepšenia ich kompaktizovateľnosti pri zachovaní, alebo zlepšení elektrických, magnetických a mechanických vlastností. Riešenie projektu môže priniesť originálne poznatky vedúce k rozšíreniu použitelnosti rýchlo solidifikovaných a mechanochemicky syntetizovaných zliatinových práškových materiálov v praxi.
Doba trvania: 1.1.2018 – 31.12.2021
WȔRTH – Príprava magneticky mäkkých kompozitov pre priemysel
Preparation of soft magnetic composites for infustrial application
Program: Bilaterálne – iné
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Strečková Magdaléna, PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na prípravu magneticky mäkkých kompozitov na báze feromagnetického materiálu a modifikovaných polymérov. Magneticky mäkký kompozitný materiál bude perspektívne využívaný na prípravu miniaturizovaných iduktorov používaných pri vyšších teplotách.
Doba trvania: 1.9.2017 – 31.8.2020
Kompaktizácia magneticky mäkkých práškových materiálov s obmedzenou schopnosťou plastickej deformácie
Compaction of soft magnetic powder materials with limited plastic deformation ability
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bureš Radovan, CSc.
Anotácia: Cieľom projektu je výskum progresívnych kompaktizačných metód s cieľom dosiahnuť vyskokú hustotu a minimalizovať výskyt štruktúrnych porúch magneticky mäkkých materiálov založených na práškovej FeSi a vysokoentropiských zliatinách. Výskum je zameraný na objasnenie mechanizmov zhusťovania práškových magnetických materiálov. Mechanické a magnetické vlastnosti kompaktizovaných materiálov budú korelované s parametrami kompaktizačných technológií. Získané poznatky prispejú k aplikácií progresívnych magnetických zliatin v technickej praxi predovšetkým v oblasti "zelenej energie" a v dopravnom priemysle.
Doba trvania: 1.1.2018 – 31.12.2019
MagElMat – Vývoj nových multifunkčných materiálov pre magnetoelektrické senzory a úložiska digitálnych dát budúcej generácie
Development of novel multifunctional materials for next generation magnetoelectric sensors and data storage devices
Program: Bilaterálne – iné
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Kovaľ Vladimír, DrSc.
Anotácia: Hlavným cieľom projektu je nadviazanie vedeckej spolupráce medzi Slovenskom a Čínou voblasti výskumu a vývoja nových multifunkčných materiálov pre pokročilé aplikácie vmikroelektronike a spintronike. Motiváciou pre realizáciu spoločného výskumu je nielen obrovskýaplikačný potenciál týchto materiálov ale aj fascinujúca fyzika, ktorá je za ich unikátnymifunkčnými vlastnosťami. Multiferoiká, vykazujúce súčasne feroelektrické a magnetické vlastnosti,patria z tohto hľadiska k najatraktívnejším multifunkčným materiálom. Umožňujú vonkajšímelektrickým poľom kontrolovať magnetický stav zariadenia, v ktorom sú inkorporované, anaopak, zmenia jeho elektrický stav účinkom vonkajšieho magnetického poľa. Problémom jeavšak principiálna zriedkavosť výskytu feroelektrických magnetov v prírode. Okrem toho,doposiaľ známe monofázové magnetoelektriká sú prakticky nepoužiteľné, pretože vykazujúužitočné vlastnosti iba pri veľmi nízkych teplotách. Nedávno sa nám podarilo ukázať, ževhodnou substitúciou Aurivilliových feroelektrík magnetickými atómami je možné v týchtomateriáloch indukovať významnú magnetoelektrickú väzbu pri izbovej teplote. Na objasneniepôvodu magnetizmu a popis mechanizmu interakcie parametrov elektrického a magnetickéhousporiadania je ešte potrebná realizácia dôkladných experimentov a teoretických štúdií. Snahouv rámci predkladaného projektu je skombinovať výskum v oblasti multiferoických materiálovrealizovaný na Slovensku s aktivitami aktuálne bežiacimi v Číne v oblasti teoretickéhomodelovania multiferoík za účelom dizajnu a prípravy monofázových materiálov s vylepšenýmimagnetoelektrickými vlastnosťami pre izbovo-teplotné aplikácie.
Doba trvania: 1.1.2018 – 31.12.2019
Funkčné kompozity na báze elastomérnej matrice a anorganických plnív
Functional composites based on elastomer matrix and inorganic filler
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bureš Radovan, CSc.
Anotácia: Pokročilé funkčné systémy vyznačujúce sa kombináciou požadovaných mechanických a funkčných vlastností, ako sú napr. elektrické či magnetické vlastnosti, predstavujú významný potenciál pre vývoj nových typov senzorov. Cieľom projektu je vytvorenie modelových systémov funkčných kompozitov založených na elastomérnej matrici a mikro- či nano-časticových plnivách. Polymérna matrica, napr. polyuretan na báze polybutadienu bude modifikovaná prídavkom anorganických nanočastíc, s cieľom získať rozdielne mechanické vlastnosti daného nanokompozitu . Nedeliteľnou súčásťou projektu bude štrukturná a fyzikálno-chemická charakterizácia vlastností týchtomateriálov. Primárne budú študované korelácie funkčných a mechanických vlastností v závislosti na chemickom zložení. Pre charakterizáciu vnútornej štruktúry budú použité metody FTIR a ss-NMR spektroskopie kombinovanej s pokročilou mikroskopiou. Vlastné funkčné vlastnosti kompozitov budú charakterizované meraním elektrických a mechanických vlastností. Pre efektivnu realizáciu spoločného projektu bude nepostrádateľná rozsiahla komunikácia a transfer znalostí medzi oboma riešitelskými tímami
Doba trvania: 1.1.2016 – 31.12.2017
Príprava a charakterizácia magneticky mäkkých zliatin s vysokou entropiou
Preparation and characterization of soft magnetic high entropy alloys
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Strečková Magdaléna, PhD.
Anotácia: Predkladaný projekt bude zameraný na prípravu magneticky mäkkých zliatin na báze Fe a Nivysokoenergetickým mletím s pridaním prvkov stabilizujúcich sklennú fázu a prvkov podporujúcichvznik kryštalizačných centier. Hlavným cieľom je pripraviť a charakerizovať nanokryštalicképrípadne čiastočne amorfné práškové zliatiny. Úlohou českého riešiteľského tímu je pripraviťpráškový nanokryštalický materiál mechanochemickou cestou. Pomocou XRD a SEM-EBSDanalýz charakterizovať a optimalizovať proces mechanického mletia práškového materiálu,definovať presné parametre a podmieky pri ktorých bude možné vytvoriť práškové amorfné alebonanokryštalické zliatiny. Úlohou slovenského riešiteľského týmu je charakterizácia morfológie aveľkostnej distribúcie pripravených práškových zliatin. Štúdium lisovateľnosti a kompatizáciavybraných práškov do požadovaných tvarov pre elektrické, magnetické a mechanické testy.Analýzou korelácií nameraných charakteristík budú získané informácie, ktoré sú dôležité prepotencionálnu aplikáciu študovaných zliatin v technickej praxi.
Doba trvania: 1.1.2015 – 31.12.2017
Príprava a charakterizácia organicko-anorganických kompozitov na báze polyuretán-X systémov
Preparation and characterisation of organic-inorganic composites based on polyurethan-X systems
Program: Bilaterálne – iné
Zodpovedný riešiteľ: prof. RNDr. Dusza Ján, DrSc.
Anotácia: Laboratórna príprava kompozitných organicko-anorganických materiálov na báze polyuretanového elastoméru s dispergovanou anorganickou fázou. Ako anorganická budú použité uhlíkové nanovlákna, graphenove vrstvené prekursory, práškové železo a jeho zliatiny. Pripravené kompozity budú hodnotené z hľadiska mikroštruktúry, mechanických a elektrických vlastností. Cieľom je komplexná charakterizácia a interpretácia vlastností skúmaných kompozitov v závislosti od parametrov technológie ich prípravy. Budú využité okrem tradičných metodík LOM, SEM aj najmodernejšie metódy charakterizácie a analýzy vlastností materiálov: AFM (AV ČR, SAV) pre dokumentovanie topológie povrchu a medzifázových rozhraní; inštrumentovaná nanoindentácia (SAV) pre meranie nanotvrdosti a elastických charakteristík; DMTA (AV ČR) pre meranie dynamických mechanických vlastností; elektrofyzikálne metódy (SAV) pre meranie elektrických vlastností; digitálna obrazová analýza, stereológia a štatistické medódy (SAV) pre analýzu vzťahov medzi mikroštruktúrou a vlastnosťami; NMR spektroskopia pevného stavu (AV ČR) pre štruktúrne dynamickú charakterizáciu študovaných monomérov na úrovni polymérnych segmentov. Projekt je založený na maximálne efektívnom využívaní komplementárnej infraštruktúry, ktorou sú vybavené spolupracujúce pracoviská. Výsledky budú publikované v 4 príspevkoch v odborných časopisoch, prezentované na 5 konferenciách. Výsledky budú tiež súčasťou dizertačnej PhD. práce na oboch pracoviskách (Duszová, Poręba, Kobera).
Doba trvania: 1.1.2012 – 31.12.2014
Štúdium správania sa uhlíkom povlakovaných legovaných práškov počas spekania a modelovanie procesu spekania
Investigation of Behaviour of carbon Coated Alloyed Powders during Sintering and Modelling of the Sintering Process
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Selecká Marcela, CSc.
Doba trvania: 1.1.2012 – 31.12.2014
Nano-carbon allo – Štúdium procesov povlakovania a tvorby nano-štruktúrneho aktívneho uhlíka pri príprave nízkouhlíkových spekaných súčiastok z práškových zmesí
Study of the Processes of Coating and Formation of Nano-Structured Active Carbon at Processing of Low Alloyed Sintered Steel Components from Powder Mixtures
Program: Bilaterálne – iné
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Selecká Marcela, CSc.
Anotácia: Cieľom projektu je vývoj novej ekologickej metódy povlakovania práškov na báze železa na zavedenie uhlíka vo forme uhľovodíka CnHm ako náhrady za grafit. Základný výskum bude zameraný na štúdium procesov spojených s reakciami solidus-soliduc a solidus-gas, ktoré prebiehajú počas spekania, a to v Fe-C a Fe-Cr-Mo-C výliskoch. Budú stanovené optimálne podmienky povlakovania, budú získané údaje o kinetike tvorby medzičasticových spojení a ich porovnanie s výpočtami a vysvetlené mikromechanické a difúzne procesy. Busú stanovené vzájomné vzťahy medzi mikroštruktúrou, podmienkami prípravy a vlastnosťami spekaných výliskov. Pre porovnanie budú za rovnakých podmienok propravené a analyzované vzorky s prídavkom uhlíka vo forme grafitu.
Doba trvania: 1.1.2012 – 31.12.2013
IMPROVING – Posilnenie výskumných kapacít Ústavu materiálového výskumu v Košiciach
Improving the research capacity of the Institute of materials research in Košice
Program: 7RP
Zodpovedný riešiteľ: prof. RNDr. Dusza Ján, DrSc.
Doba trvania: 1.3.2009 – 28.2.2010
Manganse powder – Vývoj PM Mn ocelí pre konštrukčné súčiastky
Development of Powder Metallurgy Manganese Steels for Structural Components
Program: NATO
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Selecká Marcela, CSc.
Doba trvania: 1.3.1999 – 28.2.2003

Národné

Povrchové inžinierstvo práškových feromagnetických častíc a štruktúra magneticky mäkkých kompozitov
Surface engineering of powder ferromagnetic particles and structure of soft magnetic composites
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.
Doba trvania: 1.1.2024 – 31.12.2026
Bezolovnaté feroelektrické materiály pre efektívne uskladňovanie elektrickej energie
Lead-free ferroelectric materials for energy storage applications
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 zdôvodu ich unikátnych vlastností pre uskladňovanie energie. Dielektrické kondenzátory vyrobené z RFEmateriálov vykazujú vyššie rýchlosti nabíjaco/vybíjacích procesov a lepšiu stabilitu ako superkondenzátory alebobatérie, avšak ich širšie aplikácie sú limitované nízkou hustotou energie.Hlavným cieľom projektu je dizajn a príprava bezolovnatej RFE keramiky ako rezervoáru elektrickej energie. Nadosiahnutie vysokej hustoty uskladniteľnej energie bude realizovaný rad štruktúrnych modifikácií RFE materiálupomocou chemickej substitúcie katiónov perovskitu vhodnými donormi, akceptormi alebo katiónmi rovnakéhomocenstva. Vplyv substitúcie na stabilitu antiferoelektrického stavu RFE bude študovaný s ohľadom na teplotoua poľom indukované fázové prechody a tvorbu polárnych nanooblastí.
Doba trvania: 1.1.2023 – 31.12.2025
Katalyzátory pre elektrolýzu vody v membránových elektrolyzéroch.
Catalysts for water splitting in membrane electrolyzers.
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.
Doba trvania: 1.1.2023 – 31.12.2025
FUCO – 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.
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.
Web stránka projektu: http://www.imr.saske.sk/project/fuco/index.html
Doba trvania: 1.7.2021 – 30.6.2025
Vplyv mikrovlnného žiarenia na štruktúru a vlastnosti práškových funkčných materiálov
Influence of microwave radiation on the structure and properties of powder functional materials
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bureš Radovan, CSc.
Anotácia: Predmetom výskumu je interakcia mikrovlnného (MW) žiarenia na práškové materiály (PM) so zameraním na funkčné materiály so špecifickými elektrickými a magnetickými vlastnosťami predovšetkým magneticky mäkké kompozitné materiály. Cieľom projektu je prispieť k objasneniu mechanizmov zhusťovania štruktúry MW ohrevom práškových kompozitov založených na primárnej feromagnetickej zložke a sekundárnej dielektrickej zložke distribuovanej v objeme kompozitu ako sieťovie. Štruktúrne charakteristiky budú korelované s elektrickými, magnetickými a mechanickými vlastnosťami MW spekaných materiálov s cieľom prispieť k objasneniu zmien funkčných vlastností materiálov indukovaných interakciou MW žiarenia s feromagnetikami a dielektrikami. Predpokladá sa, že fundamentálne poznatky o reláciách procesných parametrov, štruktúry a fyzikálnych vlastností prispejú k aplikačným možnostiam MW spracovania PM. Príspevok je možné očakávať aj v oblasti dizajnu štruktúry magneticky mäkkých kompozitov a ďalších funkčných materiálov.
Doba trvania: 1.1.2021 – 31.12.2023
FEGAFAB – Development of technology for the manufacture of FeGa-based alloys for high-frequency devices.
Development of technology for the manufacture of FeGa-based alloys for high-frequency devices.
Program: MoRePro
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Milyutin Vasily, PhD
Anotácia: Zliatina železa a gália má veľké vyhliadky na široké využitie v priemysle ako materiál na výrobu moderných inteligentných systémov vrátane systémov pracujúcich pri zvýšených teplotách, mechanickom zaťažení a vysokofrekvenčných magnetizačných poliach. Je to kvôli množstvu jedinečných funkčných charakteristík, konkrétne, vysokej tetragonálnej magnetostrikcii v slabých magnetických poliach, slabej hysterézii, vysokej Curie teplote a slabej závislosti vlastností na teplote, táto zliatina má navyše relatívne dobré mechanické vlastnosti, čo umožňuje vyrábať z nej tenké listy na použitie vo vysokofrekvenčných zariadeniach, ako sú ultrazvukové meniče a senzory. Na tento účel je potrebné vytvoriť danú kryštalografickú textúru a mikroštruktúru výberom optimálnych režimov valcovania a žíhania, čo je nemožné bez komplexných štúdií vzorcov štrukturálneho vývoja tejto zliatiny. Napriek dobrým mechanickým vlastnostiam v porovnaní napríklad s Terfenol-D je problémom binárnej zliatiny FeGa nízka plasticita, čo môže viesť k praskaniu počas valcovania, čo sťažuje výrobu fólií tejto v priemyselných podmienkach. Prvým spôsobom riešenia tohto problému v projekte sú malé prídavky legujúcich prvkov, ktoré vedú k významnému zvýšeniu plasticity. Budeme študovať procesy tvorby štruktúry a kryštalografickej textúry v binárnych a dopovanýchzliatinách, ich korelácie s režimami termo-mechanického spracovania a vyšetrovať fyzikálne príčiny takejto korelácie. Druhým spôsobom je využitie progresívnych metód práškovej metalurgie pri zhutňovaní FeGa zliatin. Tým sa výrazne znížia magnetické straty bez potreby prípravy tenkej vrstvy, ale zároveň sa zníži magnetostrikcia, našou úlohou je nájsť kompromisné riešenie. Cieľom projektu je komplexné štúdium procesov tvorby štruktúry v zliatine FeGa za rôznych podmienok a vývoj optimálnych výrobných režimov.
Doba trvania: 15.10.2020 – 14.10.2023
Inovatívne postupy vo výskume a vývoji nových feroických materiálov s využitím komplexnej impedančnej spektroskopie
Innovative approaches to research and development of novel ferroic materials by using complex impedance spectroscopy
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Kovaľ Vladimír, DrSc.
Anotácia: Feroelektrické a multiferoické (napr. magnetoelektrické) materiály sa v posledných dvoch desaťročiach stali predmetom intenzívneho výskumu a to najmä kvôli množstvu ich potenciálnych aplikácii v mikroelektronike a spintronike. Feroická keramika avšak z dôvodu polarizačných efektov objavujúcich sa často na hraniciach zŕn amedzi dvoma fázami vykazuje vysoké straty, veľké zvodové prúdy a nízku polarizáciu (feroelektrickú a/alebo magnetickú). Mikroštruktúrne aspekty elektrokeramiky teda vo výraznej miere determinujú jej komerčnú aplikovateľnosť. Hlavným cieľom projektu je zavedenie komplexnej AC impedančnej techniky v procese hodnotenia elektrických vlastností funkčnej keramiky a následne určenie korelácie medzi mikroštruktúrnymi aspektmi a vodivostnými procesmi v materiáloch s dominantným vplyvom hraníc zŕn, resp. medzifázových rozhraní. Pochopenie vzájomného vzťahu štruktúra-vlastnosť umožní prípravu nových (multi-) funkčných materiálov s vylepšenými dielektrickými a (multi-) feroickými vlastnosťami.
Doba trvania: 1.1.2020 – 31.12.2022
Vývoj elektródového materiálu na báze uhlíkových vlákien dopovaných fosfidmi kovov pre elektrokatalýzu vodíka.
Development of electrode materials based carbon fibers doped with metal phosphides for electrocatalysis of hydrogen evolution reaction.
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Strečková Magdaléna, PhD.
Anotácia: Vodík, produkovaný z obnoviteľných zdrojov energie sa považuje za palivo budúcnosti, ktorý má šancu znížiť energetickú závislosť vyspelých krajín od dovozu ropy a zlepšiť kvalitu ľudského života. Vodík vyrobený elektrolýzou z vody, by mohol byť trvalo udržateľným a nevyčerpateľným zdrojom energie. Avšak, aby sa proces získavania vodíka z vody uznal ako ekonomicky výhodný musia byť vyvinuté jednoduché, účinné a bezpečné metódy získavania vodíka, jeho transportu a uskladnenia. Predkladaný projekt bude zameraný na prípravu nových katalyzátorov pre efektívny vývoj vodíka z vody. Metódou elektrostatického zvlákňovania polymérov z voľnej hladiny budú pripravené pórovité uhlíkové vlákna modifikované kovovými nanočasticami a nanočasticami fosfidov kovov, ktoré budú katalyzovať vývoj vodíka pri nízkych nadpätiach, podobných platine a drahým kovom. Výstupom projektu bude navrhnutá kompaktná elektróda pozostávajúca z modifikovaných uhlíkových vlákien, ktorá by efektívne katalyzovala vývoj vodíka.
Doba trvania: 1.1.2020 – 31.12.2022
Výskum progresívnych metód úpravy práškových zliatin určených na prípravu magneticky mäkkých kompozitov
Investigation of the progressive powder processing methods designated for fabrication of the soft magnetic composite
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bureš Radovan, CSc.
Anotácia: Špičkové práškové magneticky mäkké materiály sa vyznačujú obmedzenou lisovateľnosťou limitovanou tvarom, veľkosťou častíc a schopnosťou plastickej deformácie. Zlepšenie lisovateľnosti sa dosahuje aditívami, ktoré v prípade magneticky mäkkých zliatin degradujú magnetické a elektrické vlastnosti vyrobeného kompozitu. Zámerom projektu je preskúmať progresívne metódy úpravy práškových zliatin so zameraním na modifikáciu častíc a tvorbu dielektrických vrstiev na ich povrchu. Motiváciou modifikácií je zlepšenie lisovateľnosti a zvýšenie elektrického odporu práškových zliatin a tým zlepšenie funkčných a mechanických vlastností z nich vyrobených kompozitov.Projekt prispeje k zhodnoteniu fyzikálnych a technických možností modifikácie kovových práškov s využitím mikrovlnného žiarenia a elektrického poľa s vysokou intenzitou. Je možné očakávať, že budú pripravené práškové materiály s fyzikálnymi a technologickými vlastnosťami využiteľnými pri výrobe magneticky mäkkých kompozitov prípadne ich spracovaní 3D tlačou.
Doba trvania: 1.1.2018 – 31.12.2020
MACOMA – Dizajn štruktúry a funkčných vlastností magneticky mäkkých kompozitných materiálov na báze 3-d prechodných kovov
Design of the structure and the functional properties of soft magnetic 3-d transitions metals based composites
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bureš Radovan, CSc.
Anotácia: Projekt je zameraný na dizajn štruktúry a funkčných vlastností magneticky mäkkých kompozitných materiálov na báze 3-d prechodných kovov, v rámci ktorého sa bude vykonávať experimentálny výskum funkčných vlastností progresívnych materiálov s heterogénnou štruktúrou pozostávajúcich z vzájomne izolovaných feromagnetických častíc. Magnetické mikro- a nano- kompozitné systémy sa budú pripravovať pomocou pokročilých metód práškovej metalurgie a aktuálnych chemických postupov. Výskum sa bude orientovať na vysvetlenie vplyvu fázových rozhraní na elektrické, magnetické a mechanické vlastnosti skúmaných magnetických kompozitnýchmateriálov. Očakávané výsledky rozšíria aplikačný potenciál progresívnych magneticky mäkkých materiálov, vhodných na použitie v stredofrekvenčnej oblasti, kde sa v súčasnosti používajú ferity.
Doba trvania: 1.7.2016 – 31.12.2019
Multifunkčné keramické materiály Aurivilliového typu pre pokročilé magnetoelektrické pamäťové zariadenia a senzory
Multifunctional Aurivillius-type magnetoelectrics for advanced data storage and sensor applications
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Kovaľ Vladimír, DrSc.
Anotácia: Projekt je zameraný na dizajn a prípravu nových monofázových keramických materiálov Aurivilliového typu s vylepšenými multiferoickými vlastnosťami pri izbovej a vyšších teplotách. Motiváciou výskumu je obrovský aplikačný potenciál týchto materiálov v digitálnych úložiskách dát budúcej generácie, elektrickým poľom kontrolovaných magnetických senzoroch ap. Reakciou v tuhom stave budú pripravené komplexné oxidy titaničitanu bizmutitého s vrstevnatou štruktúrou, pričom A- a B- miesta v perovskitových vrstvách budú čiastočne substituované magnetickými katiónmi. Popri konvenčnej metóde spekania bude v projekte testovaná aj možnosť inovatívnej techniky mikrovlnného spekania s cieľom pripraviť multifunkčnú keramiku pri nižších teplotách spekania a kratších procesných časoch. Študovaný bude vplyv substitúcie bizmutu kovmi vzácnych zemín (RE) a tiež efekt modulácie počtu vrstiev na štruktúru, elektrické a magnetické vlastnosti multifunkčnej keramiky Aurivilliového typu v systéme Bi4Ti3O12-(Bi,RE)FeO3.
Doba trvania: 1.1.2017 – 31.12.2019
Nízkorozmerné systémy pre elektródové a magnetické materiály využité v zelených technológiách
Lowdimensional systems in electrode and magnetic materials potentially applied in green technologies.
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Strečková Magdaléna, PhD.
Anotácia: Rastúci dopyt po energii a vyčerpávanie primárnych fosílnych zdrojov energie spôsobuje zvyšujúci tlak na využívanie alternatívnych zdrojov energie a materiálov s vysokou úsporou energie. Projekt bude zameraný na prípravu a vývoj technológií produkcie 1D a 2D nanoštruktúr. Uhlíkové vlákna s inkorporovanými kovovými nanočasticami predstavujú perspektívny materiál pre katalytické vylučovanie vodíka. Feritové nanovlákna a tenké filmy budú potenciálne využité pre prípravu magneticky mäkkých kompozitov s nízkymi stratami vírivýmiprúdmi a celkovými stratami pri premagnetovaní. Jednotnou technológiou na prípravu vlákien budeelektrospinning z voľnej hladiny, ktorý predstavuje lacnú a užívateľsky pohodlnú produkciu vlákien v širšom rozsahu. Tenké feritové vrstvy nanášané na práškové častice budú pripravované sol-gel metódou. Pozornosť bude venovaná vplyvu vstupných podmienok pri príprave roztokov ako zásadné parametre vplývajúce na finálne funkčné vlastnosti pripravených vlákien a filmov.
Doba trvania: 1.1.2017 – 1.12.2019
Vývoj mikroštruktúry a vlastnosti funkčných kompozitov založených na progresívnych magneticky mäkkých zliatinách
Microstructure development and properties of functional composites based on progressive soft magnetic alloys
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bureš Radovan, CSc.
Doba trvania: 1.1.2015 – 31.12.2017
PROMALLOY – Progresívne magneticky mäkké materiály na báze viaczložkových zliatin
Progresive soft magnetic materials base on multicomponent alloys
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Strečková Magdaléna, PhD.
Anotácia: Perspektívne magneticky mäkké kompozity (MMK) sú pre rôznorodé elektrotechnické aplikácie navrhované z magneticky mäkkých feromagnetikých práškových častíc povlakovaných tenkou vrstvou dielektrika. Základnými parametrami takto zostavených MMK je nízka koercivita, vysoká hodnota saturačnej magnetizácie a celkovej permeability. Jedným z najdôležitejších elektrických charakteristík je vysoká hodnota špecifického odporu, ktorú zabezpečuje vhodne zvolený elektroizolačný povlak, ktorý v čo najmenšom množstve voči feromagnetiku dokonale izoluje jednotlivé práškové častice. Predkladaný projekt sa zaoberá prípravou a celkovou charakterizáciou MMK, a to od i) prípravy feromagnetického materiálu, ii) cez chemickú syntézu dielektrika a jeho povlakovanie na práškové častice, iii) až po finálnu charakterizáciu magnetických, elektrických a mechanických vlastností pripraveného MMK. Magneticky mäkký práškový materiál (MMM) bude predstavovať feromagnetická zliatina typu Permalloy (NiFe) s prídavkami vhodných legúr, pripravovaný vysokoenergetickým mletím. MMM bude charakterizovaný z pohľadu mikroštruktúry a morfológie práškových častíc pomocou SEM a RTG analýz a výsledné štruktúrne charakteristiky budú konfrontované s magnetickými vlastnosťami. Z pripravených legovaných MMM bude vybraný excelentný práškový MMM, ktorý bude povlakovaný elektroizolačnou vrstvou. Dielektrikum bude reprezentovať buď hybridný polymér alebo ferit so spinelovou štruktúrou. Pripravené core/shell častice budú kompatizované metódami práškovej metalurgie (jednoosovým lisovaním za studena) a následne tepelne upravené. Finálne MMK budú charakterizované z materiálového, elektrického a v neposlednom rade magnetického hľadiska na vytvorenie funkčného MMK pre aplikácie pri stredne vysokých frekvenciách.
Doba trvania: 1.1.2015 – 31.12.2015
MIKROMATEL – Progresívna technológia prípravy mikrokompozitných materiálov pre elektrotechniku
Advanced technology of preparation of micro-composite materials for electrotechnics
Program: Štrukturálne fondy EÚ Výskum a vývoj
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bureš Radovan, CSc.
Anotácia: Výskum a vývoj technológie prípravy mikrokompozitných materiálov s požadovanými magnetickými a mechanickými vlastnostami a transfer získaných poznatkov do praxe. Budovanie infraštruktúry v oblasti prípravy a hodnotenia vlastností mikrokompozitných materiálov.
Web stránka projektu: http://www.imr.saske.sk/project/mikromatel/index.html
Doba trvania: 1.12.2010 – 31.3.2015
Príprava, mikroštruktúra a vlastnosti magnetických kompozitov na báze práškového železa.
Preparation, microstructure and properties of magnetic composites based on iron powders.
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bureš Radovan, CSc.
Anotácia: Predmetom projektu je štúdium korelácií morfológie práškov, mikroštruktúry a vlastností magneticky mäkkých kompozitov (SMC). Kompozitné prášky pripravené chemickými postupmi budú kompaktizované modernými technológiami mikrovlnného spekania. Pozornosť bude zameraná na: a) štúdium metodík prípravy kompozitných práškov vo vzťahu k ich fyzikálnym a technologickým vlastnostiam; b) štúdium vplyvu moderných metód kompaktizácie na mikroštruktúru SMC v porovnaní s tradičným lisovaním a spekaním; c) štúdium zmien elektrických, magnetických a mechanických vlastností kompozitov v závislosti od technológie prípravy; d) korelácie technologických parametrov, morfológie, mikroštruktúry a fyzikálnych vlastností SMC. Metodiky: kvantifikácia morfológie a mikroštruktúry obrazovou analýzou, stochastickými a stereologickými metódami; analýza elektrických a mechanických vlastností. Projekt prispeje k objasneniu zákonitostí tvorby mikroštruktúry a podstaty zmien vlastností SMC s cieľom dosiahnuť homogenitu a izotropiu vlastností.
Doba trvania: 1.1.2012 – 31.12.2014
MAGCOMP – Mikroštruktúra a vlastnosti mikro a nano-kompozitných materiálov pre stredofrekvenčné magnetické aplikácie
Microstructure and properties of poder micro and nano-composite materials for middle frequency aplications
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Dudrová Eva, CSc.
Anotácia: Hlavný zámer projektu je pripraviť izotropné PM mikro- a nano-kompozitné materiály s optimálnou distribúciou elektroizolačnej zložky s výhodným komplexom magnetických a mechanických vlastností pre stredofrekvenčné magnetické aplikácie. Príprava práškových kompozitných magnetických materiálov chemickou cestou sa bude realizovať: a) „nanoodlievaním“ magnetických častíc v pórovitej matrici, b) sol-gel metódou vedúcou k príprave Fe/SiO2 mikro a nano častíc s“core/shell“ štruktúrou. Na báze povlakovaných mikročastíc budú vytvorené aj hybridné kompozity typu „anorganika/polymér“. Pripravené prášku y budú kompaktizované na tvar valca a, prstenca a hranola aplikovaním jednoduchého cyklu lisovania za studena a tepelného spracovania mikrovlnovým ohrevom pre získanie potrebnej štruktúry a pevnosti, odstránenia distorzií mriežky a zvyškových napätí. Návrh projektu zavádza interdisciplinárny prístup analýzy v závislosti od veľkosti štruktúrnych elementov vyšetrovaných materiálov. Použité metódy poskytnú poznatky o vlastnostiach vyšetrovaných štruktúr, ktoré doteraz neboli dostatočne skúmané. Budú objasnené magneto-štruktúrne korelácie a magnetické interakcie v materiáloch s rôznym stupňom veľkosti magneticky aktívnych zložiek. Vysvetlenie magnetických interakcií povedie k objasneniu makroskopických veličín v jednosmerných striedavých magnetických poliach za rôznych fyzikálnych podmienok.
Web stránka projektu: http://www.imr.saske.sk/project/magcomp/index.htm
Doba trvania: 1.5.2011 – 31.10.2014
Iniciácia, subkritický rast, koalescencia a šírenie mikrotrhlín pri únavovom namáhaní spekaných Fe-Cr-Mn-Mo ocelí
Initiation, Subcritical Growth, Coalescence and Propagation of Fatigue Microcracks in Sintered Fe-Cr-Mn-Mo-C Steels
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Dudrová Eva, CSc.
Anotácia: Predmetom projektu je mikroskopické štúdium iniciácie, subkritického rastu, koalescencie a šírenia trhlín priúnave spekaných Fe-Cr-Mn-Mo-C ocelí. Tieto budú pripravené na báze Fe-Cr-Mo predlegovaných práškov sprídavkom Fe-Mn-C predzliatiny spekaním s tranzitnou kvapalnou fázou. Hlavné témy riešenia: a) vplyv prídavkupredzliatiny a podmienok spekania na mikroštruktúru a únavové vlastnosti; b) mikroskopická analýza štádiíúnavového porušovania pri vybraných amplitúdach napätia a zvyšovaní počtu cyklov až do porušenia, výpočetmikroštruktúrnych faktorov intenzity napätia Ka; c) modelovanie chovania krátkych trhlín, meranie a výpočetkritickej veľkosti trhlín; d) korelácia chemického zloženia, podmienok spracovania a mikroštruktúry smikromechanizmami porušovania a makromechanickými únavovými vlastnosťami. Očakáva sa, že riešením sazískajú pôvodné poznatky o vzťahu medzi mikroštruktúrou a mikromechanizmami únavového porušovaniaspekaných ocelí.
Doba trvania: 1.1.2009 – 31.12.2011
Štúdium kompaktizácie mikrokompozitných materiálov na báze Fe práškov
Compaction of microcomposite materials based on iron powder
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bureš Radovan, CSc.
Anotácia: Predmetom projektu je štúdium kompaktizácie mikrokompozitných materiálov (MM) so špeciálnymi fyzikálnymi vlastnosťami na báze Fe a Fe legovaných práškov povlakovaných vrstvou izolátora na báze anorganických, alebo organických zlúčenín. Použité budú konvenčné a inovované postupy tvarovania a spekania. Hlavná pozornosť bude sústredená na a) štúdium morfologických, mikroštruktúrnych a chemických zmien vo vzťahu k tlaku a teplote ako hlavným parametrom kompaktizácie, b) kvantifikácia mikroštruktúry MM, c) objasnenie procesov prebiehajúcich v interfázových oblastiach počas kompaktizácie, d) korelácia vzťahov medzi parametrami kompaktizácie, mikroštruktúrou a vlastnosťami študovaných MM. Metódy hodnotenia: kvantifikácia lisovateľnosti a spekateľnosti, LOM, REM+EDS, obrazová analýza, stochastické stereologické metódy, mechanické, elektrické, magnetické vlastnosti. Projekt má prispieť k objasneniu zákonitostí kompaktizácie MM s cieľom dosiahnuť homogénnu a bezdefektnú mikroštruktúru a izotropne vlastnosti materiálu.
Doba trvania: 1.1.2009 – 31.12.2011
nanoCEXmat – Centrum excelentnosti progresívnych materiálov s nano a submikrónovou štruktúrou
Centrum of advanced materials with nano and submicron sized structure
Program: Štrukturálne fondy EÚ Výskum a vývoj
Zodpovedný riešiteľ: prof. RNDr. Dusza Ján, DrSc.
Anotácia: Cieľom predkladaného projektu je vybudovanie Centra excelentnosti progresívnych materiálov s nano a submikrónovou štruktúrou v Košiciach cestou:1. budovania infraštruktúry výskumu a vývoja v oblasti nanotechnológií a progresívnych materiálov s nano a submikrónovou štruktúrou, 2. realizácie špičkového výskumu a posilnenia medzinárodnej spolupráce v oblasti nanotechnológií a progresívnych materiálov s nano a submikrónovou štruktúrou3. posilnenia ľudského potenciálu, započatia prípravy študijného programu „Nanotechnológie a nanomateriály“ a príprava na transfer poznatkov pre prax4. budovania informačno-komunikačných technológií a zabezpečovania diseminácie výsledkov Centra
Doba trvania: 20.5.2009 – 30.6.2011
MICOMAT – Kompaktizácia, mikroštruktúra a vlastnosti mikrokompozitných materiálov na báze povlakovaných Fe práškov.
Compactizing, Microstructure an Properties of Microcomposite Materials based on Coated Fe Powders
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Dudrová Eva, CSc.
Anotácia: Cieľom projektu je výskum kompaktizácie, vývoja mikroštruktúry a vlastností mikrokompozitných materiálov na báze Fe práškov povlakovaných kovovou, keramickou, polymérnou vrstvou pri použití konvenčných a inovovaných postupov tvarovania a spekania. Základný výskum sa sústredí na deformačné a difúzne procesy vo vzťahu k mechanickým a chemickým interakciám pri kompaktizácii (tvarovanie a spekanie). Cieľom je a) identifikovanie morfologických, chemických a mikroštruktúrnych zmien interfázových oblastí povlak/substrát vo vzťahu k pôsobeniu tlaku a tepla pri kompaktizácii, b) identifikovanie mikroštruktúrneho zloženia spekaných mikrokompozitných materiálov, c) objasnenie mikromechanických a difúznych procesov uskutočnených počas kompaktizácie, d) analýza vlastností študovaných mikrokompozitných materiálov, e) určenie vzťahov medzi parametrami kompaktizácie, mikroštruktúrou a vlastnosťami (mechanické, elektrické, magnetické) študovaných mikrokompozitných materiálov. Študované systémy: povlak/substrát: Cu-Ni-X/Fe, Al2O3/Fe, FePo4/Fe, Somaloy. Metódy prípravy: jednoduché a viacnásobné jednoosové lisovanie za studena, spekanie s kontinuálnym monitorovaním pecnej atmosféry, kompaktizácia za tepla s prídavkom termosetových živíc. Metódy hodnotenia: lisovateľnoť, spekateľnosť, LOM, SEM+EDS, X-ray analýzy, digitálna obrazová a štatistická mikroštruktúrna analýza, mechanické, elektrické a magnetické vlastnosti
Doba trvania: 1.9.2008 – 31.12.2010
Štúdium charakteristík PVD povlakov na nástrojových oceliach pripravených práškovou metalurgiou a ich
Study of Characteristics of PVD Coatings on the Tool Steels prepared by Powder Metallurgy and their Behaviour
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Jakubéczyová Dagmar, CSc.
Anotácia: Štúdium vplyvu druhu nepovlakovaných a povlakovaných platniciek (typ VANADIS30 a S390), pripraveného práškovou metalurgiou (PM), na životnost pri obrábaní vybraných spekaných materiálov na báze železa.Jedno- a viacvrstvové povlaky na báze TiN budú nanesené metódou PVD. Komplexná analýza systému povlak/substrát, štruktúrna stavba deponovaných typov povlakov a stanovenie mechanických a technologickýchvlastností povlakovaného systému. Detailná analýza porušenia nástrojov a PM obrobkov predovšetkým v oblasti ich kontaktu. Objasnenie vzájomných fyzikálnych a tribologických vztahov medzi materiálom spekaného obrobku a reznými nástrojmi. Výsledky prispejú k poznatkom o obrobitelnosti spekaných materiálov povlakovanými PM reznými nástrojmi.
Doba trvania: 1.1.2008 – 31.12.2010
Štúdium povlakovaných povrchových vrstiev nástrojových ocelí pripravených práškovou metalurgiou
Study of coated surface layers of tool steels prepared by powder metallurgy
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Jakubéczyová Dagmar, CSc.
Anotácia: Štúdium povrchových vrstiev nástrojových ocelí P/M ocelí aplikáciou povlakov technológiami PVD, duplexného povlakovania (plazmovo nitridovaná vrstva vo fukcii „podpornej vrstvy“ pre PVD-metódy) s cieľom zlepšenia úžitkových vlastností nástrojových P/M ocelí. Realizácia povrchových úprav na nástrojoch z P/M ocelí – obrábacie (HSS-S590-Vanadis30), strihacie a tvárniace (Vanadis 4 a 6, K190). Určenie vhodných parametrov teplotných podmienok depozičných procesov z pohľadu chovania sa systému povlak/substrát pri konkrétnych podmienkach zaťažovania. Analýza mikroštruktúry optickou, elektrónovou a rastrovacou mikroskópiou v úzkej väzbe s využitím obrazovej analýzy (OA) zameraná na povrchové charakteristiky (mikrotvrdosť, adhézia, odolnosť proti voči opotrebeniu).
Doba trvania: 1.1.2005 – 1.12.2007