Kontakty
Intranet
EN
Medzinárodné
| H2MobilHydride – Vývoj a spracovanie pokročilých metalhydridových kompozitných materiálov pre uskladnenie vodíka určených pre mobilné aplikácie | |
| Developoment and processing of advanced metal hydride composites with specific microstructure properties for mobile hydrogen storage applications | |
| Program: | ERANET |
| Zodpovedný riešiteľ: | RNDr. Nigutová Katarína, PhD. |
| Anotácia: | Inovačným cieľom tohto projektu je vyvinúť nový kovový hydridový kompozit, s vysokou kapacitou uskladneného vodíka, ktorá je blízka Mg zliatinám, ale s podstatne rýchlejšou kinetikou absorpcie a zlepšenou schopnosťou desorpcie vodíka z materiálu. Matricou kompozitu bude vysokoentropická zliatina (HEA) doplnená o prídavok druhej fázy MXénu, ktorá zlepší katalytické vlastnosti celkového kompozitu. Materiál bude pripravený vo forme prášku, ale aj v tvare tenkých pások a objemového materiálu. Projekt zlepší základné pochopenie mechanizmov riadiacich hydrogenáciu a vysokoteplotné správanie kompozitov na báze HEA a tiež poskytne funkčný model nového kompozitného materiálu na skladovanie vodíka, po ktorom bude nasledovať technológia jeho výroby. |
| Doba trvania: | 1.5.2023 – 30.4.2026 |
| EHSAL – Zvýšenie uskladňovacej schopnosti vodíka v ľahkých vysoko-entropických zliatinách (HEA) typu AlTiVCr prídavkom Ti3C2 Mxenu a veľkej plastickej deformácie | |
| Enhancement of Hydrogen Storage Properties of AlTiVCr Light Weight High Entropy Alloys (HEA) by Ti3C2 Mxene and Several Plastic Deformation | |
| Program: | European Interest Group (EIG) CONCERT-Japan |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Nedávno objavená zliatina AlTiVCr s vysokou entropiou (HEA) vykazuje približne 70-násobné zvýšenie rovnovážneho tlaku, pokles desorpčnej entalpie (ΔH) H2 o ~20 kJ/mol v porovnaní s referenčnou vzorkou TiVZrNbHf HEA s pomerom H/M > 2 s 2,7 % hmotn. vodíka pri 53 bar H2. Desorpčná entalpia AlTiVCr HEA ΔH je ~40 kJ/mol a pomer H/M ~1. Pretože zliatina AlTiVCr obsahuje prvky s nižšou mernou hmotnosťou v porovnaní so skôr študovanými HEA, sa predpokladá, že AlTiVCr môže byť potenciálnym hydridom ľahkého kovu pre budúce aplikácie na skladovanie vodíka, ak zlepšíme jej pomer H/M a kinetiku hydrogenácie/dehydrogenácie. Doposiaľ pridanie Mxénu (Ti3C2) ako katalyzátora a nanorezovanie vykazovali významný vplyv na kinetiku a hydrogenačnú kapacitu Mg hydridov kovov nezávisle. Preto sa v tejto štúdii zameriavame na vývoj ľahkého kovového hydridového kompozitu AlTiVCr HEA kombináciou troch konceptov HEA, Mxénov (Ti3C2 Mxene) a nanózovania vysokotlakovým torzom (HPT). Bude skúmaný vplyv Mxene a deformačných heterogenít a bude prispôsobený na dosiahnutie nižšieho ΔH, vyššieho pomeru H/M a rýchlejšej kinetiky. |
| Doba trvania: | 1.4.2022 – 31.3.2025 |
| ExploGuard – Nové, výbuchom zvárané vrstevnaté materiály určené pre geotermálne elektrárne | |
| Novel explosive welded corrosion resistant clad materials for geothermal plants | |
| Program: | ERANET |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je vývoj a charakterizácia úplne nových typov vrstevnatých materiálov pripravených zváraním výbuchom. Materiály pripravené takouto technológiou (schopnou spojiť veľmi rozdielne typy kovov a zliatin) majú veľký potenciál nahradiť dnes používané materiály vo vysoko korozívnych prostrediach geotermálneho priemyslu, a to napr. vo výmenníkoch tepla, expanzných nádobách, rozvodných potrubiach a pod. Vzhľadom na veľký počet geotermálnych zdrojov na našom území, je takýto výskum veľmi zaujímavý aj pre potreby Slovenskej republiky. Takéto materiály nájdu uplatnenie aj v petrochemickom a potravinárskom priemysle.Zámer projektu spočíva v príprave rôznych bimetalových a viac vrstevnatých systémov typu titán/oceľ, titán/striebro/oceľ a pod. a v ich charakterizácii z pohľadu mikroštruktúry, chemickej a mechanických odolnosti. |
| Doba trvania: | 1.9.2014 – 31.8.2017 |
| MAMINA – Makro, Mikro a nano aspekty obrábania | |
| Macro, Micro and Nano Aspects of Machining | |
| Program: | 7RP |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Zliatiny na báze titánu, niklu a kobaltu sú používané v častiach turbín a iných komponentov v leteckom a energetickom priemysle a to hlavne z dôvodu ich vysokej pevnosti aj pri vysokých teplotách. Tieto zliatiny sú zároveň aj známe, ako jedny z najobtiažnejšie opracovateľných spomedzi kovových materiálov. Dosiaľ bol uskutočnený iba malý progres k vylepšeniu ich obrobiteľnosti a napr. pri výrobe komponentov turbín až 50% z nákladov na výrobu tvoria náklady na opracovanie. Výzvou pre európskych spracovateľov je znižovať tieto náklady sa zostať medzinárodne konkurencieschopnými. Projekt MAMINA spojil úsilie 19 európskych univerzít, výskumných inštitúcií a priemyselných výrobcov s cieľom analyzovať a zlepšiť obrobiteľnosť troch vybraných zliatin najčastejšie používaných v priemysle, konkrétne ide o Ti15V3Cr3Al3Sn (titánová beta zliatina), Inconel IN706 (superzliatina na báze niklu) a X40 (zliatina na báze kobaltu). Nakoľko formovanie triesky je jedným z najdôležitejších faktorov ovplyvňujúci obrábanie týchto materiálov, proces tvorby triesky bol detailne študovaný celkovo 24 mladými vedeckými pracovníkmi (5 na ÚMV SAV) z oblastí teoretickej fyziky, materiálového výskumu a strojárenských technológií pod vedením skúsených vedcov. Tri rôzne prístupy boli použité k zlepšeniu rezných vlastností týchto zliatin:(1) aplikácia pokročilých obrábacích techník; (2) výroba nových typov obrábacích nástrojov s predĺženou životnosťou a (3) vývoj nových legovaných zliatin s lámavou trieskou. Všetky tieto prístupy boli aplikované v podmienkach priemyselných partnerov projektu. Ukazuje sa, že náklady na obrábanie týchto zliatin sa uvedenými postupmi dokážu znížiť až o 20%. |
| Web stránka projektu: | http://rzv014.rz.tu-bs.de/mamina/index.htm |
| Doba trvania: | 1.11.2008 – 31.10.2012 |
Národné
| PNMHCS – Výskum a vývoj prototypu nízkotlakovej čerpacej stanice pre zásobovanie metalhydridových zariadení zeleným vodíkom | |
| Research and development of a prototype of a low-pressure refuelling station for refuelling metal hydride equipment with green hydrogen | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | RNDr. Nigutová Katarína, PhD. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je výskum, vývoj a návrh prototypu nízkotlakovej čerpacej stanice určenej pre tankovanie mobilných technických zariadení uskladňujúcich vodík pri nízkom tlaku v metalhydridoch (MH). V projekte bude využitá existujúca infraštruktúra výroby vodíka aplikujúca obnoviteľný zdroj energie pri štiepení vody, pričom zelený vodík generovaný v procese elektrolýzy sa uskladní v stacionárnych zásobníkoch s absorpčným uskladnením. Strategickým cieľom projektu je prepojenie systému ostrovnej prevádzky výroby zeleného vodíka, inštalovanej v Centre vodíkových technológií Strojníckej fakulty, so systémom stacionárneho nízkotlakového uskladnenia vodíka v metalhydridoch, z ktorého je možné následne prostredníctvom novo vyvinutého prototypového tankovacieho stojanu efektívne dopĺňať palivo do mobilných MH zariadení. Významným míľnikom v projekte je výskum konštrukcie stacionárnych zásobníkov s vnútorným teplotným manažmentom. Vysoké opodstatnenie z pohľadu spoľahlivej prevádzky systému má vývoj teplotného manažmentu pre zvýšenie efektívnosti uskladnenia vodíka s prihliadnutím na celkové znižovanie energetických nárokov procesu absorpcie a následnej desorpcie vodíka. Výskum nových MH zliatin s rešpektovaním rovnovážnych tlakov pri vopred definovaných prevádzkových teplotách, je preto primárnym vstupným parametrom pre návrh systému teplotného manažmentu. Využitie MH zliatin pre zvyšovanie tlaku vodíka eliminuje riziká procesu stláčania v porovnaní s mechanickou kompresiou. Teplotný manažment bude ďalej vybavený aj systémom podchladzovania vodíka pre proces tankovania, čím sa overí možnosť skrátenia doby plnenia MH zásobníkov na strane spotrebiteľa. |
| Doba trvania: | 1.7.2022 – 30.6.2025 |
| Vývoj a výskum vysokoentropických zliatin určených na efektívne uskladnenie vodíka | |
| Research and development of highentropy alloys for efficient hydrogen storage | |
| Program: | VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je vývoj a výskum vysokoentropických zliatin, ktorých primárnou funkciou bude uskladnenievodíka. Komerčné využitie vodíka je podmienené efektívnym a bezpečným uskladnením. Jedným znajefektívnejších spôsobov uskladnenia vodíka je jeho chemické viazanie v mriežke zliatin formoumetalhydridov. Zliatina TiVZrNbHf, je schopná uskladniť až 210 kg.m-3 vodíka. Problémom tejto zliatiny je všakjej pomerne vysoká hustota 7,81 g/cm3, pre aplikácie v doprave. Očakávame vyššie hmotnostné skladovaciekapacity u vysokoentropických zliatin (HEA), ktoré budú pozostávať z ľahších prvkov. V projekte navrhneme,pripravíme a plne charakterizujeme sériu nových HEA s nízkou hustotou < 7 g/cm3. Materiály, ktoré splniapodmienky absorpčnej schopnosti (>2 hm% a >220 kg H2/m3), nízkej teploty desorpcie <140°C a vysokejcyklickej absorpčno/desorpčnej stability (>1000 cyklov pri poklese kapacity o menej ako 10%). V projektezúročíme naše dlhoročné znalosti a odbornosť v oblasti návrhu, prípravy a charakterizácie HEA. |
| Doba trvania: | 1.1.2022 – 31.12.2024 |
| NOVEMBER – Vývoj nových 3D materiálov pre post Li-iónové batérie s vysokou energetickou hustotou | |
| Development of novel 3D materials for post lithium ion batteries with high energy density | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Ballóková Beáta, PhD. |
| Anotácia: | Celkovým cieľom projektu NOVEMBER je príprava a charakterizácia nových kompozitných materiálov so samo – liečiacimi funkciami, ktoré budú finálne integrované do malého prototypu. Tieto nové materiály budú bezpečnejšie a stabilnejšie vďaka kompozitnej 3-D štruktúre, čo zlepší ich výkon a predĺži životnosť. Špeciálny dôraz sa bude klásť na in-operando elektrochemické pomocou impedančnej spektroskopie a štruktúrne merania. Validácia nových materiálov sa uskutoční v malých laboratórnych prototypoch. Tieto malé prototypy sú dôležité na preukázanie možnosti využitia nových materiálov priamo vo výrobe. Na dosiahnutie tohto cieľa sme v rámci projektu NOVEMBER definovali 3. čiastkové ciele: 1. Vývoj nových materiálov na báze vysokoentropických oxidov a síry so samo-liečiacimi funkciami. 2. Vývoj nových fyzikálno-chemických in-situ techník a riešení na monitorovanie mechanizmov starnutia a degradácie. 3. Validácia a využitie vyvinutých materiálov v malých prototypoch. Tento projekt kombinuje poznatky z oblasti materiálového výskumu s in-situ prispôsobiteľnými meraniami s cieľom získať nové materiály a pochopiť procesy degradácie v post Li-iónových batériách s vysokou energetickou hustotou. |
| Doba trvania: | 1.7.2021 – 31.12.2024 |
| HydroHEA – Výskum a vývoj nových vysokoentropických zliatin určených na efektívne uskladnenie vodíka v energetických aplikáciách | |
| Research and development of new high – entropy alloys for efficient hydrogen storage in energy applications | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Cieľom predkladaného projektu je vývoj a výskum metalhydridových materiálov najnovšej generácie – tzv.vysokoentropických zliatin, ktoré spomedzi všetkých doteraz používaných materiálov vykazujú najvyššie objemovéuskladnenie vodíka. Tieto materiály hodláme využiť v metalhydridových zásobníkoch vodíkových kompresorov,ktoré na Slovensku vyvíja spoluriešiteľ projektu SjF TUKE.Európska komisia v júni 2020 predložila vodíkovú stratégiu únie, v ktorej sa uvádza, že vodík a vodíkovéhospodárstvo patrí medzi rozhodujúce technológie budúcnosti priemyslu v EÚ.Predkladaný projekt smeruje k naplneniu cieľa efektívneho a bezpečného uskladnenia vodíka. Z doterajších štúdiívyplýva, že najvyššiu objemovú uskladňovaciu kapacitu vodíka 150 kg/m3, spomedzi všetkých konvenčných zliatin,dosahuje metalhydrid Mg2FeH6. V roku 2016 však Sahlberg a kol. v štúdii nazvanej "Superior hydrogen storage inhigh entropy alloys" potvrdili, že vysokoentropická zliatina TiVZrNbHf dokáže vo svojej štruktúre uskladniťneuveriteľných "superior" 210 kg/m3 vodíka s pomerom vodíkových atómov ku kovovým (H/M) 2,5. Problémomtejto zliatiny je však jej pomerne vysoká hustota 7,81 g/cm3, ktorá je príliš vysoká pre aplikácie v doprave. Vprojekte navrhneme, pripravíme a plne charakterizujeme sériu úplne nových vysokoentropických materiálov snízkou hustotou < 7 g/cm3. Materiály, ktoré splnia podmienky absorpčnej schopnosti ( > 2 hm% a > 220 kgH2/m3), nízkej teploty desorpcie (< 140C) a vysokej cyklickej absorpčno / desorpčnej stability (> 1000 cyklov pripoklese kapacity o menej ako 10%) budeme patentovo chrániť. Tieto zliatiny budú taktiež testované vkonštrukčnom celku vodíkového kompresora, čo nepochybne prispeje k ďalšiemu zhodnoteniu výstupov tohtoprojektu. V projekte zúročíme naše dlhoročné znalosti a odbornosť v oblasti návrhu, prípravy a charakterizácievysokoentropických zliatin. |
| Doba trvania: | 1.7.2021 – 30.6.2024 |
| BiAll-2 – Vývoj nových bioresorbovateľných zliatin pre vnútrotelové implantáty | |
| Development of new bioresorbable alloys for intracorporeal implants | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Molčanová Zuzana, PhD. |
| Anotácia: | Riešiteľský kolektív si stanovil za cieľ vyvinúť úplne nové bioresobovateľné zliatiny Ca -Mg-Zn-NN a Ca-Mg-Sr-NN(kde NN sú prvky stabilizujúce a spevňujúce tuhý roztok) s cielenou rýchlosťou biodegradácie, ktoré budú prednostne určené na výrobu vnútrotelových kostných implantátov. Vývoju týchto zliatinových systémov sariešiteľský kolektív s úspechom venuje už od roku 2014. Prirodzeným pokračovaním výskumných aktivít jezobrazenie experimentálnych výstupov do medicínskej praxe. To si však vyžaduje rozsiahlu investíciu výskumnýchmožností do zvýšenia plastickej deformovateľnosti zliatin, pri súčasnom zachovaní ich excelentnej pevnost i apomalej rýchlosti rozpúšťania. Vzhľadom k tomu, že hojenie traumatických poranení vyžaduje rôzne dobymechanickej opory implantátu, je veľkou ambíciou projektu pripraviť zliatiny s riadenou dobou rozpúšťania. Ďalšou výskumnou úlohou s veľkým potenciálom úspechu je zvládnutie 3D tlače presne definovaných vnútrotelových implantátov z navrhovaných zliatin, s ktorou má časť riešiteľského kolektívu bohaté skúsenosti. Jedným z posledných krokov riešenia projektu budú in-vivo testy rozpúšťania implantátov v kostných tkanivách zvierat a priebežné sledovanie rýchlosti ich degradácie. Pre splnenie cieľov budú využité najmodernejšie experimentálne techniky, ako sú vysoko rozlišovacia transmisná elektrónová mikroskopia alebo náročné experimenty využívajúce synchtrónové a neutrónové difrakčné techniky, na štúdium atomárnej štruktúry a mikroštruktúry materiálov. Na výrobu finálnych implantátov bude použitá moderná technika selektívneho laserového spekania a/alebo pretavovania. Získané výstupy projektového výskumu budú odoberané zazmluvnenou firmou Biomedical Engineering s.r.o. a uvedené do klinickej praxe. |
| Doba trvania: | 1.7.2021 – 30.6.2024 |
| THERMAGS – Termoelektrický materiál Ag2S ako ekologický konvektor tepla ľudského tela na elektrinu | |
| Thermoelectric material Ag2S as green converter of heat from human body into electricity | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Uhlíkovo neutrálna spoločnosť vyžaduje vývoj nových efektívnych a energeticky úsporných technológií. Účinnétermoelektrické zariadenia majú veľký potenciál v premene odpadového tepla z elektrární, automobilových motorov a priemyselných procesov na efektívnu elektrickú energiu. Ďalším prírodným zdrojom tepla je aj naše telo. Pretože teplo uvoľňované ľudským telom je „zadarmo“, nositeľné generátory obnoviteľnej energie majú potenciál v 21. storočí vyvolať revolúciu v elektronickom priemysle. Napríklad ohybné, prenosné a ľahké termoelektrické zariadenie môžu byť v budúcnosti zdrojom flexibilných displejov, lekárskych obrazových senzorov, inteligentných nositeľných zariadení a veľkoplošných elektronických papierov. Najmodernejšie termoelektrické materiály sú založené na anorganických polovodičoch, ktoré poskytujú vysokú mobilitu elektrónov, ale sú krehké. Naproti tomu, organické materiály sú dostatočne pružné, ale majú nízku elektrickú mobilitu a výkon; anorganicko-organický hybridný dizajn je sľubnou voľbou na úrovni materiálu, ale pre praktickú aplikáciu má zásadné problémy na úrovni zariadenia. Vo flexibilných plne anorganických zariadeniach vyrobených z materiálov na báze Ag2S priniesla vysoká elektrická mobilita maximálny merný výkon až do 0,08 W.m-1 pri izbovej teplote s teplotným rozdielom 20 K, ktorý je rádovo vyšší ako pri organických zariadeniach a organicko-anorganických hybridných zariadeniach. Tieto výsledky predikujú vznikajúcu paradigmu a trh nositeľných termoelektrických zariadení. |
| Doba trvania: | 1.1.2022 – 31.12.2023 |
| REDHYBEAR – Výskum a vývoj energeticky úsporného hybridného ložiskového reduktora so zníženým opotrebením pre robotické zariadenia (pre Priemysel 4.0) | |
| Research and development of energy saving hybrid bearing reducer with lowered wear rate for robotic equipment (for Industry 4.0) | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. RNDr. Hvizdoš Pavol, DrSc. |
| Doba trvania: | 1.7.2019 – 30.6.2022 |
| VaTRsEDVFsOAM – Vývoj a testovanie respirátorov s efektívnou degradáciou vírusov filtrami s obsahom antivirotických materiálov | |
| Development and Testing of Respirators with Efficient Degradation of Viruses by Filters Containing Antiviral Materials | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Ballóková Beáta, PhD. |
| Anotácia: | Reakciou na situáciu, ktorá vznikla na základe šírenia vírusu SARS-CoV-2 bola čiastočná transformácia výskumu a vývoja na pracoviskách Strojníckej fakulty TUKE na výskum a vývoj špeciálnych respirátorov a filtračných materiálov. Predkladaný projekt je orientovaný na vývoj a konštrukciu respirátorov s vymeniteľnými filtrami bez výdychového ventilu, ktoré umožňujú efektívnu ochranu pred vírusom SARS-CoV-2. Cieľom projektu je výskum, vývoj a výroba respirátorov s vymeniteľnými filtrami a testovanie nových filtračných materiálov. Pre návrh a výrobu respirátora budú využité biomimetické a ergonomické princípy a moderné aditívne výrobné technológie a na výrobu viackomponentných filtrov bude využitá kombinácia technológií práškovej metalurgie a elektrospinningu, umožňujúca spojenie kovových filtrov a polymérnych nanovlákien. Súčasne budú aplikované keramické komponenty vytvorené pomocou 3D tlače, ktoré budú slúžiť ako ochranný obal použitých nanovlákien a nanočastíc. Na dosiahnutie cieľov projektu je nevyhnutný základný výskum filtračných účinností navrhnutých materiálov s virocídnym účinkom na báze medi, iónov striebra, resp. zinku. Projekt si kladie za cieľ vývoj a konštrukciu testovacích systémov pre stanovenie odporových koeficientov novo vytvorených filtračných materiálov, permeability filtra aplikovaním vhodného aerosólu a prieniku masky líniou v oblasti lícnicovej časti. Optimalizácia tvaru lícnicovej časti respirátora bude realizovaná analýzou biologických parametrov min. 20 ľudských faciálnych skenov, čo umožní elimináciu možného infikovania mimofiltrovým prienikom častíc. Významnou časťou projektu je aj vyhotovenie funkčného prototypu pre nepriame meranie malých prietokov vzduchu súvisiacich s netesnosťou masky v mieste kontaktu s pokožkou. Vývoj a testovanie prototypových materiálov využitých v novo vyvinutých respirátoroch pre boj s pandémiou ochorenia COVID-19 má vysoký potenciál pre potreby celej spoločnosti, aj s ohľadom na možné sekundárne vlny ochorenia. |
| Doba trvania: | 16.9.2020 – 31.12.2021 |
| Vývoj nových biodegradovateľných kovových zliatin určených pre medicínske aplikácie | |
| Development of new biodegradable metal alloys for medical applications | |
| Program: | VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Predkladaný projekt si určuje za cieľ pripraviť a skúmať ultraľahké amorfné zliatiny (kovové sklá), ktoré budú vyrobené výlučne iba z bioabsorbovateľných prvkov (Ca, Mg, Zn, Sr, Si, Zr, Li), teda prvkov, ktoré sa v ľudskom organizme nachádzajú a voči ktorým ma telo prirodzenú biokompatibilitu. Využitie týchto materiálov je smerované do oblasti medicíny – na prípravu vnútrotelových implantátov s cieleným rozpúšťaním sa v tele pacienta. Pri riešení projektu vyrobíme a charakterizujeme sériu úplne nových, dosiaľ neprebádaných zliatin, u ktorých popíšeme vnútornú atómovú štruktúru, teplotnú stabilitu a charakterizujeme aj ich funkčné charakteristiky: mechanické vlastnosti, elektrickú vodivosť, koróznu odolnosť v prostredí roztokov blízkym telovým tekutinám, ako aj cytotoxitu osteoblastických buniek na povrchu týchto zliatin. Pri hodnotení nových zliatin využijeme naše znalosti v oblasti detailného štúdia atómových štruktúr materiálov s vysokou mierou vnútornej neusporiadanosti. |
| Doba trvania: | 1.1.2019 – 31.12.2021 |
| BiAll – Vývoj nových biodegradovateľných kovových zliatin určených pre medicínske a protetické aplikácie | |
| Development of new biodegradable metal alloys for medical and prosthetic applications | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Predkladaný projekt si určuje za cieľ pripraviť a skúmať ultraľahké amorfné zliatiny (kovové sklá), ktoré budú vyrobené výlučne iba z bioabsorbovateľných prvkov (Ca, Mg, Zn, Sr, Si, Zr, Li), teda prvkov, ktoré sa v ľudskom organizme nachádzajú a voči ktorým ma telo prirodzenú biokompatibilitu. Využitie týchto materiálov je smerované do oblasti medicíny – na prípravu vnútrotelových implantátov s cieleným rozpúšťaním sa v tele pacienta. Kovové sklá na báze bioabsorbovateľných prvkov sú zaujímavé unikátnou kombináciou nízkej mernej hmotnosti (len ~58 % Al a 90 % Mg), modulmi pružnosti a tvrdosťami blízkymi hodnotám ľudských kostí a s pevnosťami nad 300 MPa. Pri riešení projektu vyrobíme a charakterizujeme sériu úplne nových, dosiaľ neprebádaných zliatin, u ktorých popíšeme vnútornú atómovú štruktúru, teplotnú stabilitu a charakterizujeme aj ich funkčné charakteristiky: mechanické vlastnosti, elektrickú vodivosť, koróznu odolnosť v prostredí roztokov blízkym telovým tekutinám, ako aj cytotoxitu osteoblastických buniek na povrchu týchto zliatin. Pri hodnotení nových zliatin využijeme naše znalosti v oblasti detailného štúdia atómových štruktúr materiálov s vysokou mierou vnútornej neusporiadanosti, výskumu, ktorý patrí medzi najkomplikovanejšie typy experimentálno-teoretického výskumu v oblasti materiálového výskumu a fyziky tuhých látok. Máme ambíciu realizovať aj veľmi náročné experimenty využívajúce XFEL rtg. laser na štúdium dynamiky tuholátkových systémov femtosekundovým vzorkovaním metódou rtg. fotokorelačnej spektroskopie XPCS. Ciele projektu sú ambiciózne, ale reálne a pri ich napĺňaní sa využijú tie najpokročilejšie metódy využívané v materiálovom výskume. Zárukou ich splnenia sú však predchádzajúce skúsenosti riešiteľského kolektívu, potvrdené viac ako 70 vedeckými prácami publikovanými vo vedeckých časopisoch ako Nature Physics, Physical Review Letters, Applied Physics Letters a pod. |
| Doba trvania: | 1.8.2018 – 30.6.2021 |
| VKaNMH – Vývoj zariadenia pre efektívnu kompresiu a uskladnenie vodíka pomocou nových metalhydridových zliatin | |
| Development equipment for efficient compression and storage of hydrogen using new metal hydride alloys | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je vývoj unikátneho prototypu zariadenia pre efektívnu kompresiu vodíka využitím tandemového zapojenia metalhydridových zásobníkov v spojení s tepelným čerpadlom. Vývoj zariadenia je úzko spätý s výskumom tepelných cyklov vodíkového kompresora využívajúceho metalhydridové zliatiny, ktoré vykazujú značné tlakové gradienty v závislosti na ich teplote. Na dosiahnutie efektívnej vodíkovej kompresie je nevyhnutný výskum uskladňovacích kapacít vybraných druhov metalhydridových zliatín s rešpektovaním prevádzkových tlakov pri vopred definovaných prijateľných prevádzkových teplotách. Výstupom projektu je vývoj funkčného prototypu tandemového kompresora na stláčanie vodíka, ktorý bude obsahovať vhodne použité typy metalhydridových zliatin. Vývoj prototypu vyžaduje návrh konštrukcie zariadenia s tepelným čerpadlom, slúžiacim pre transport tepla medzi zásobníkmi a optimalizáciu riadenia s vytvorením algoritmu, pre zvýšenie účinnosti. Žiadateľská organizácia dlhodobo spolupracuje s podnikmi v oblasti výskumu vodíkových technológií a ich využívania v automobilovom priemysle a energetike. V prípade potvrdenia teoretických predpokladov, skúmaná technológia s určitosťou nahradí jestvujúce dnes používané technológie z dôvodu mnohých zásadných výhod, ako je nižšia spotreba energie, jednoduchšie a kompaktné prevedenie, nenáročné na inštalačný priestor, nižšia predpokladaná obstarávacia cena, výrazne nižšie servisné náklady pri dosiahnutí dlhšej životnosti a vysokému štandardu bezpečnosti zamedzením styku pohyblivých častí systému s komprimovaným vodíkom. Vývoj vodíkového kompresora má veľký potenciál pre inovačné potreby spoločenskej a hospodárskej praxe v oblasti rozvoja a uplatnenia vodíkových technológií v automobilovom priemysle a doprave, predovšetkým v kontexte slovenskej európskej inovačnej stratégie. |
| Doba trvania: | 1.7.2016 – 30.6.2019 |
| Vývoj a výskum kovových skiel a nanokryštalických materiálov | |
| Development and research on metallic glasses and nanocrystalline materials | |
| Program: | VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Projekt je orientovaný na štúdium štruktúry a teplotnej stability zliatin s neusporiadanou štruktúrou. Jednou skupinou budú zliatiny s veľmi vysokou mierou vnútornej neusporiadanosti, kovové sklá na báze Ca a druhou materiály s čiastočne neusporiadanou štruktúrou, disperzne spevnené nanokompozity na báze Cu a Al. Štruktúra a teplotná stabilita bude skúmaná svetelnou mikroskopiou, rastrovacou a transmisnou elektrónovou mikroskopiou, diferenciálnou skenovacou kalorimetriou, rtg. difrakciou, mikro a nanoindentáciou. Kovové sklá budú charakterizované komplexne a detailne budú študované ich atómové štruktúry. Experimentálne dáta budú získané pokročilými experimentmi s využitím zdrojov synchrotrónneho žiarenia: vysokoenergetická rtg. analýza a rtg. absorpčná spektroskopia na absorpčných hranách vybraných prvkov. Od štruktúrnej analýzy nanokompozitov sa budú odvíjať podmienky prípravy. Cieľom bude získanie parametrov disperzoidu a matrice zabezpečujúce optimálnu kombináciu požadovaných vlastností. |
| Doba trvania: | 1.1.2016 – 31.12.2018 |
| SVE-Sn – Vývoj novej generácie spojov výkonovej elektroniky s použitím neštandardných zliatin na báze cínu | |
| Development of new generation joints of power electronics using nonsandard Sn-based alloys | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Cieľom predkladaného projektu je vývoj nových typov neštandardných bezolovnatých spájkovacích zliatin na báze Sn s rozdielnym obsahom intermetalických zlúčenín, novej generácie kvalitných spájkovaných spojov a funkčného testovacieho elektronického modulu v oblasti výkonovej elektroniky. Podrobné štúdium spájkovaných spojov výkonovej elektroniky, u ktorých ako spájkovacia zliatina vystupuje zliatina s rozdielnym obsahom intermetalických zlúčenín pripravená metódou rýchleho ochladenia, doteraz nebolo realizované a predstavujeúplne nový prístup. Hlavným potenciálom novej generácie spájkovaných spojov založených na zliatinách so štandardným zložením a na zliatinách s vysokým podielom intermetalických zlúčenín využitím procesu izotermálneho tuhnutia je ich teplotná odolnosť minimálne do 200°C. Výsledky vývoja funkčného testovacieho elektronického modulu výkonovej elektroniky a výsledky simulácie termomechanických pnutí, komparatívnej analýzy elektrických, mechanických vlastností a mikroštruktúry spojov budú konfrontované s výsledkami komplexnej analýzy vyvíjaných spájkovacích zliatin a intermetalických zlúčenín. Zárukou splnenia predkladaného projektu sú predchádzajúce skúsenosti riešiteľského kolektívu v oblasti elektrotechnológií a materiálov ako aj intenzívna spolupráca s priemyselným partnerom, ktorý je odberateľom projektu. Vývoj novej generácie spájkovaných spojov výkonovej elektroniky nájde priame využitie v priemyselnej výrobe aj u mnohých ďalších odberateľov. |
| Doba trvania: | 1.7.2015 – 30.6.2018 |
| Štúdium štruktúry a teplotnej stability kovových skiel a nanokryštalických materiálov. | |
| Study of microstructure and thermal stability of metallic glasses and nanocrystalline materials | |
| Program: | VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Ďurišin Juraj, CSc. |
| Anotácia: | Projekt je orientovaný na štúdium štruktúry a teplotnej stability vybraných kovových zliatin s neusporiadanou štruktúrou. Jednu skupinu budú tvoriť zliatiny s veľmi vysokou mierou vnútornej neusporiadanosti, kovové sklá na báze Zr. Druhou skupinou budú materiály s čiastočne neusporiadanou štruktúrou, disperzne spevnené nanokryštalické kompozity na báze medi a hliníka. Štruktúra a teplotná stabilita z makro a mikroskopického hľadiska bude skúmaná metódami bežne používanými v materiálovom výskume: svetelná mikroskopia, rastrovacia elektrónová mikroskopia, transmisná elektrónová mikroskopia, simultánna termická analýza, rtg. difrakcia, mikro a nanoindentácia. Kovové sklá budú charakterizované komplexne a detailne budú študované ich atómové štruktúry. Experimentálne dáta budú získavané pokročilými experimentami s využitím zdrojov synchrotrónneho (príp. neutrónového) žiarenia: vysokoenergetická rtg. analýza, rtg. absorpčná spektroskopia na absorpčných hranách vybraných prvkov, príp. neutrónová difrakcia. |
| Doba trvania: | 1.1.2013 – 31.12.2015 |
| BIMETAL – Štúdium zvarov a tepelne ovplyvnených zón bimetalov | |
| Study of welds and heat effected zones of bimetals | |
| Program: | APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: | doc. Ing. Saksl Karel, DrSc. |
| Anotácia: | Hlavným cieľom projektu bude konzultácia získaných výsledkov analýz zo zvarov a teplotneovplyvnených zón priemyslovo zváraných bimetalov výbuchom pomocou rtg. difrakcie s využitím synchrotronového zdroja, resp. ďalších techník ako aj porovnanie výsledkov zo svetelnej a elektronóvej mikroskopie (SEM) s výsledkami získanými na VŠB-TU Ostrave. Česká strana by v projekte realizovala mechanické skúšky (únavu, vodíkovú krehkosť, svetelnú mikroskopiu a základné vyhodnocovanie lomových plôch a štruktúru fází pomocou SEM). Slovenská strana by zabezpečovala predovšetkým nedeštruktívne skúšanie materiálov, hlavne zvarov (analýzou rozhraní pomocou tvrdého rtg. žiarenia zo sychrotronu fokusovaného do mikrometrových veľkostí, transmisnej elektronovej mikroskopie, EBSD a konvenčnej rtg. difrakcie). Z mechanických skúšok by realizovala merania lokálnych vlastností. V priebehu riešenia projektu by došlo k výmene skúsenosti z oblastí, ktoré majú na oboch stranách dlhoročnú tradíciu. |
| Doba trvania: | 1.1.2015 – 31.12.2015 |
| Štruktúrna stabilita nanokryštalických kovových materiálov pripravených progresívnou práškovou technológiou | |
| Structure stability of nanocrystalline metal materials prepared by progressive powder technology | |
| Program: | VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Ďurišin Juraj, CSc. |
| Anotácia: | Štúdium vzniku a vývoja ultrajemnej štruktúry práškov s kovovou matricou a prídavkom sekundárnej fázypripravených progresívnou technológiou založenou na mechano–chemických procesoch zahŕňajúcich v jednejoperácii fázovú transformáciu, zjemňovanie matrice a homogenizáciu rozloženia sekundárnych častíc. Analýzavplyvu disperzných častíc na teplotnú stabilizáciu nanoštruktúry v prášku, na potlačenie rýchleho rastu zrnapočas spekania a po namáhaní materiálu pri zvýšených teplotách. Analýza rozhrania častica/matrica z hľadiskamechanizmu účinného spevňovania hraníc zŕn. Objasnenie zákonitostí medzi spracovaním, mikroštruktúrou amikrotvrdosťou u objemových nanokryštalických materiálov určených pre vysokoteplotné aplikácie. |
| Doba trvania: | 1.1.2010 – 31.12.2012 |
| Štúdium štruktúry nanokryštalických disperzne spevnených materiálov s kovovou matricou | |
| Microstructural study of nanocrystaline, dispersion strengthened metal matrix materials | |
| Program: | VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Ďurišin Juraj, CSc. |
| Anotácia: | Príprava nanokryštalických práškových systémov s kovovou matricou a obsahom sekundárnej fázy do 5 obj. % chemicko-mechanickými metódami. Štúdium vplyvu disperzných častíc na stabilizáciu práškovej nanoštruktúry, resp. na potlačenie rýchleho rastu zrna počas zhutňovania a po namáhaní materiálu pri zvýšených teplotách. Analýza rozhrania častica/matrica z hľadiska mechanizmu účinného spevňovania hraníc zŕn. Objasnenie zákonitostí medzi spracovaním, mikroštruktúrou a mechanickými vlastnosťami (ťahová pevnosť, tvrdosť, ťažnosť) u objemových nanokryštalických materiálov určených pre vysokoteplotné aplikácie. |
| Doba trvania: | 1.1.2007 – 31.12.2009 |