Projektová činnosť

Medzinárodné

LightMat4Space – Materiál pre vesmírne aplikácie na báze ľahkého nanokryštalického hliníka (modelovanie a verifikácia technológie)
Leightweight nanocrystalline aluminium based material for space applications (modeling and technology verification)
Program: ERANET
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Lofaj František, DrSc.
Anotácia: Cieľom projektu je vývoj ľahkého konštrukčného materiálu ma báze nanokryštalického hliníka (nc-Al)s gradientným povlakom na báze uhlíka obsahujúceho vodík s vysokou oteruvzdornosťou a odolnosťou ku kontaktnej únave v kryogénnych podmienkach pre vesmírne aplikácie (napr. pre prevodovky na planetárnych vozidlách). Originálnosť myšlienky projektu spočíva v kombinácii nových ľahkých vysokopevných materiálov na báze nc-Al zliatinych vytvrdených core-shell (C/S) precipitátmi as povlakmi na báze uhlíka s kontrolovaným obsahom H, pomocou ktorého možno dosiahnuť zlepšenie oteruvzdornosti a odolnosti voči únave aj pri kryogénnych teplotách a ultravysokom vákuu.
Doba trvania: 1.10.2015 – 30.9.2017
GRACE – Kompozity keramika-grafénové platničky pre využitie v tribologických systémoch pracujúcich vo vodnom prostredí
Graphene-ceramic composites for tribological application in aqueous environments
Program: ERANET
Zodpovedný riešiteľ: prof. RNDr. Dusza Ján, DrSc.
Doba trvania: 1.9.2014 – 31.8.2017

Národné

VEGA – Vplyv prídavkov Nb a V na vysokoteplotnú stabilitu a mechanické vlastnosti multikomponentných Ti-Ta-Zr-Hf-Me-N povlakov (Me= Nb, V), pripravených reakčným DC magnetrónovým naprašovaním a HiTUS technológiou
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Kvetková Lenka, PhD.
Doba trvania: 1.1.2023 – 31.12.2025
HaTo-Coat – Tvrdé a húževnaté vrstvy na báze boridov a nitridov pripravené progresívnymi PVD technikami
Hard and tough boride and nitride-based coatings prepared by advanced PVD techniques
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Lofaj František, DrSc.
Anotácia: Navrhovaný projekt sa zaoberá zlepšením lomovej húževnatosti tenkých a tvrdých PVD vrstiev na báze boridov a nitridov pripravovaných progresívnymi depozičnými technikami typu HiPPMS a HiTUS pri súčasnom zachovaní ich vysokej tepelne a oxidačne odolnosti a mechanických a tribologických vlastností pomocou využitia vnútorných (intrinsických) aj vonkajších (extrinsických) faktorov. Hlavnou myšlienkou je „nový dizajn“ tvrdých vrstiev na základe súčasného zapojenia zmien chemického zloženia a modifikácií morfológie a štruktúry vrstiev s využitím potenciálu kontroly štruktúry vrstiev poskytovaného najnovšími naprašovacími PVD technológiami typu HiPPMS a HiTUS s vysokým stupňom ionizácie odprášeného materiálu, resp. s vysokou hustotou iónov pracovného plynu. Tieto technológie umožňujú formovať vrstvy s vysokou hustotou, modifikovať nanoštruktúru, veľkosť a rast nanokryštalitov, výrazne ovplyvňovať chemické zloženie a pod., čo zákonite vedie k odlišným fyzikálnym vlastnostiam výsledných vrstiev. Projekt je zameraný na prípravu vrstiev na báze boridov a nitridov prechodových kovov s nadpriemernými mechanickými (tvrdosť > 30 GPa) a tribologickými vlastnosťami (koeficienty trenia < 0,3) určenými pre extrémne aplikácie (> 1000°C, agresívne oxidačné prostredie a pod.). Hlavné úsilie bude zamerané najmä na zlepšenie typických nedostatkov týchto tvrdých vrstiev, najmä potlačenie inherentnej krehkosti, t.j. – zvýšenie lomovej húževnatosti a zlepšenie oxidačnej odolnosti pri zachovaní dostatočne vysokej tvrdosti prostredníctvom pochopenie mechanizmov formovania nanoštruktúr, dekompozície viackomponentných tuhých roztokov s vysokou entropiou a vytvárania stabilných fáz s určením ich vzťahu k následným mechanickým a tribologickým vlastnostiam. Súčasťou výskumu tiež bude overenie experimentálne získaných výsledkov s predikciami ab initio teoretických modelov na lepšie vysvetlenie správania sa vrstiev v súvislosti s ich atomárnou štruktúrou a elektrónovou konfiguráciou.
Doba trvania: 1.7.2022 – 30.6.2025
Štúdium vplyvu podmienok prípravy vzoriek mikrometrických rozmerov fokusovaným iónovým zväzkom na ich mechanické vlastnosti
Stufdy of the influence of sdamples preparation conditions of micrometric dimensions by focused ion beam on their mechanical properties
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Vojtko Marek, PhD.
Doba trvania: 1.1.2022 – 31.12.2024
CEDITEKII – Rozvoj a podpora výskumno – vývojových aktivít Centra pre testovanie kvality a diagnostiku materiálov v oblastiach špecializácie RIS3 SK
Advancement and support of R&D for "Centre for diagnostics and quality testing of materials" in the domains of the RIS3 SK specialization
Program: Štrukturálne fondy EÚ Výskum a inovácie
Zodpovedný riešiteľ: prof. RNDr. Dusza Ján, DrSc.
Doba trvania: 1.1.2019 – 30.6.2023
Vysokoteplotné vlastnosti boridových MeB2 (Me = Ti, Zr, Hf) keramických kompozitných materiálov
High-temperature properties of diboride MeB2 (Me = Ti, Zr, Hf) ceramic composite materials
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Kovalčíková Alexandra, PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na detailné štúdium vysokoteplotných vlastností- oxidačnej odolnosti a odolnosti vočitepelným šokom ultravysokoteplotných keramických materiálov na báze boridov. Predkladaná výskumná téma jev súčasnosti vysoko aktuálna s potrebou vyvíjať keramické materiály pre prácu a použitie v extrémnychpodmienkach. Miera originálnosti projektu spočíva vo vývoji nových UHTC materiálov a v dôkladnom poznanípreviazanosti ich základných štruktúrnych, úžitkových (funkčných a mechanických) a vysokoteplotných vlastností s potenciálom predikcie ich ďalšieho vývoja a použitia.
Doba trvania: 1.1.2020 – 31.12.2022
Vplyv kontinuálneho a pulzujúceho kvapalinového prúdu na mikroštruktúru, vlastnosti a integritu v materiáloch.
Effect of continual and pulsating fluid jet on microstructure, properties and integrity on materials
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Hvizdoš Pavol, DrSc.
Anotácia: Projekt je zameraný na experimentálne pozorovanie a posudzovanie interakcie kontinuálneho a pulzujúceho kvapalinového prúdu s nosnou frekvenciou 20 kHz s materiálom. Energia vodného prúdu v mieste pôsobenia uvoľňuje hmotu a spôsobuje pružnú alebo plastickú deformáciu, čím iniciuje dynamické fyzikálne javy. Tieto javy sa prejavujú vo forme periodických, spojitých, ale nehomogénnych prejavoch vibračnej a akustickej emisie a ich následnými dynamickými prejavmi v širokom frekvenčnom spektre. Prebiehajúci dezintegračný proces, deformuje vlnu – mení jej tvar. Analýzou zmeny tvaru vlnenia je možné identifikovať deje v pružnej a plastickej oblasti. Časovým priebehom dynamického signálu sa umožní kontrola procesu interakcie vodného prúdu materiálom s následkom na zlepšenie mechanickej odolnosti povrchovej vrstvy, zhutnenie, riadenú zmenu mikroštruktúry, eliminovať delamináciu a zvyškové napätia.
Doba trvania: 1.1.2018 – 31.12.2021
MiCOAT – Multikomponentné boridové a nitridové PVD povlaky pre ultravysokoteplotné aplikácie
Multicomponent boride and nitride coatings for ultrahigh temperature applications
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Lofaj František, DrSc.
Anotácia: Navrhovaný projekt sa zaoberá experimentálnym vývojom principiálne nových tvrdých multikomponentnýchnanokompozitných povlakov na báze nitridov a boridov so stabilnou štruktúrou a výbornými mechanickýmivlastnosťami až do teplôt približujúcich sa 1500°C a nanášaných najnovšímí metódami vysokoionizovanéhomagnetrónového naprašovania. Hlavnou myšlienkou je vývoj tvrdých vysokoteplotných viackomponentnýchnanokompozitných povlakov vychádzajúcich z tuhých roztokov ternárnych systémov Ti-Al-N, Cr-Al-N, Ta-Al-N,V-Mo-N, TiB2, Ti-B-N, CrB2, TaB2 a pod. legovaním dodatočnými prvkami prechodových kovov s vysokouteplotou topenia (Zr, Hf, Ta, Nb, V, Mo, W, Y a pod.). Hlavným cieľom práce, ktorá je logickým pokračovanímpredchádzajúceho projektu APVV-14-0173, je zvýšenie teplotnej stability štruktúry a degradácie mechanickýchvlastností týchto povlakov výrazne nad 1000oC prostredníctvom pochopenie mechanizmov formovaniananoštruktúr a dekompozície viackomponentných tuhých roztokov s vysokou entropiou pripravených novýmidepozičnými technológiami. Súčasťou projektu bude overenie experimentálnych výsledkov pomocouteoretických ab initio výpočtov.
Doba trvania: 1.8.2018 – 30.6.2021
Vplyv grafénu na tribologické vlastnosti keramických materiálov na báze karbidov a boridov
The influence of graphene platelets addition on tribological properties of ceramic composites based on carbides and borides.
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Kovalčíková Alexandra, PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na skúmanie vplyvu grafénu na tribologické vlastnosti a odolnosť voči opotrebeniu keramických materiálov na báze karbidov (SiC, B4C) a boridov (ZrB2). Projekt sa sústreďuje na relatívne málo preskúmané systémy, u ktorých sa očakáva veľký potenciál zvýšenia odolnosti voči opotrebeniu, ako aj nárastlomovej húževnatosti a elektrickej vodivosti. Prínosom projektu je zodpovedanie viacerých vzťahov medzi podmienkami prípravy, formovaním mikroštruktúry a výslednými mechanickými vlastnosťami a má všetky predpoklady posunúť hranice poznania smerom k novým a lepším keramickým kompozitným materiálom. Cieľom projektu je na základe získaných výsledkov predikovať aplikačné možnosti študovaných keramickýchkompozitných materiálov v praxi.
Doba trvania: 1.1.2017 – 31.12.2019
Deformačné a lomové vlastnosti keramických materiálov na nano a mikro úrovni
Deformation and fracture properties of ceramic materials in micro/nano scale
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: prof. RNDr. Dusza Ján, DrSc.
Anotácia: Projekt je zameraný na zvládnutie a aplikáciu progresívnych skúšobných metodík na skúmanie deformačných a lomových vlastností keramických materiálov na nano a mikro úrovni. Projekt sa sústreďuje na materiály ako spekané karbidy WC-Co, keramické monolitné materiály Si3N4 a ZrB2, ako aj na ďalšie keramické kompozity pripravené spekaním SPS (spark plasma sintering). Prínosom projektu je zvládnutie najnovších skúšobných metodík, zodpovedanie viacerých vzťahov medzi štruktúrou (kryštalografickou orientáciou jednotlivých zŕn, hraníc zŕn) a následnými mikro/nano mechanickými a lomovými vlastnosťami (tvrdosť, pevnosť, medza sklzu, modul pružnosti, indentačný creep, odolnosť voči praskaniu) vybraných keramických materiálov.
Doba trvania: 1.1.2016 – 31.12.2018
MICONA – Multikomponentné nanokompozitné povlaky pripravené vysokoionizovanými depozičnými technológiami
Multicomponent nanocomposite coatings prepared by highly ionized deposition technologies
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Lofaj František, DrSc.
Anotácia: Projekt je zameraný na uplatnenie najnovších teoretických modelov zvyšovania teplotnej stability, štruktúrnej a oxidačnej odolnosti, oteruvzdornosti, životnosti a húževnatosti pri vývoji nových tvrdých troj- a multikomponentných nanoštrukturovaných vrstiev na báze nitridov Ti, Cr, Al, W pomocou legovania reaktívnymi prvkami a na základe optimalizácie najnovších iPVD procesov s vysokým stupňom ionizácie nanášaného materiálu na báze technológií HiPPMS a HiTUS. Cieľom je vytvárať nanoštrukturované systémy na základe známych 2D a 3D nanokompozitov (TiB2, Ti-B-N, Ti- Al-N, Cr-Al-N, W-C, W-C-N), ktoré legovaním ďalšími prvkami (Ta, V, Y, W, Nb, Si, B a pod.) zvýšia húževnatosť, pružnosť vrstiev a ich odolnosť proti tvorbe trhlín. Zároveň vytvoria aktívne bariéry spomaľujúce oxidáciu, ktoré bránia degradácii mechanických vlastností vrstiev, príp. povlakovaných materiálov pri zvýšených teplotách. Súčasťou práce, ktorá je logickým pokračovaním predchádzajúceho projektu APVV-0520-10, je určenie základných vzťahov medzi depozičnými parametrami, výslednou štruktúrou a vlastnosťami nových systémov pre tvrdé vrstvy a pochopenie mechanizmov formovania nanoštruktúr, dekompozície metastabilných fáz, vytvárania stabilných štruktúr a pod. pri použití nových depozičných technológií s vysokým stupňom ionizácie naprašovaného materiálu.
Doba trvania: 1.7.2015 – 29.6.2018
Vplyv stupňa ionizácie plazmy na štruktúru a mechanické vlastnosti MeC a MeN (Me=Ti, Cr, W) povlakov pripravovaných vysokoenergetickými pulznými PVD procesmi
The effect of high plasma ionization on structure and mechanical properties of high energy pulsed PVD MeC and MeN (Me=Ti, Cr, W) based coatings
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Kvetková Lenka, PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na pochopenie základných vzťahov medzi stupňom ionizácie a hustoty plazmy, hustotou výkonu na rozprašovanom terči na mikroštruktúru a mechanické vlastnosti, ako tvrdosť a tribologické vlastnosti nitridických a karbidických povlakov (TiN, CrN a WC) pripravených najnovšími metódami naprašovania HiPIMS a HiTUS pri teplotách do 200oC. V projekte sa predpokladá porovnanie týchto vzťahov s výsledkami z konvenčných metód magnetrónového naprašovania, vytvorenie databázy vzťahov príprava-mikroštruktúra na tieto nové metódy, ako aj určenie optimálnych podmienok prípravy a technológie povlakov s reprodukovateľnými vlastnosťami.
Doba trvania: 1.1.2015 – 31.12.2017
ConCer – Vývoj vodivej keramiky na báze SiC
Development of SiC based conductive ceramics
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Hvizdoš Pavol, DrSc.
Doba trvania: 1.10.2013 – 30.9.2017
VEGA – Modelovanie napäťových stavov pri nanoindentácii a mechanickom zaťažení v kompozitných systémoch
Modeling of stress state during nanoindentation and mechanical loading in composite systems (MONACO)
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Lofaj František, DrSc.
Anotácia: Projekt sa zaoberá matematickým a experimentálnym modelovaním napäťových stavov pri inštrumentovanej indentácii a vrypovej skúške pri jedno- a viacosovom zaťažení votknutého nosníka v kompozitných systémoch prostredníctvom metódy konečných prvkov a experimentálnym skúšaním na modelových systémoch. Cieľom projektu je vytvoriť teoretickú bázu pre optimalizáciu podmienok na meranie tvrdosti a vrypovej odolnosti tvrdých tenkých vrstiev na tuhých a mäkkých podložkách inštrumentovanou indentáciou a vrypovou skúškou a na zvýšenie mechanického spojenia tuhých elementov pod zaťažením v kompozitných systémoch s potenciálom aplikácie na zubné bikortikálne implantáty.
Doba trvania: 1.1.2014 – 31.12.2016
Lokálne mechanické vlastnosti kostného cementu
Local mechanical properties of bone cement
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Hvizdoš Pavol, DrSc.
Anotácia: Hlavným zámerom projektu je skúmanie mechanických vlastností kostných cementov, ako aj štruktúrnej integritya vlastností rozhraní kostného cementu a vybraných protetických materiálov. Ťažiskom bude experimentálneurčovanie tvrdosti a modulu pružnosti kostného cementu metódami inštrumentovanej indentácie ananoindentácie na lokálnej mikro až nano-úrovni vo vzťahu k parametrom prípravy, zloženia (prítomnosťantibiotík) a vzniknutej mikroštruktúry (zrnitosti, pórovitosti) s cieľom pochopenia ich vplyvu na výslednésprávanie sa. Obdobne sa budú skúmať rozhrania cementu a materiálu protézy, budú sa sledovať ichmechanické ako aj tribologické vlastnosti a dôsledky zistených hodnôt na mechanickú stabilitu toho-ktorého typuspojenia.
Doba trvania: 1.1.2013 – 31.12.2015
SiNGra – Vývoj nitridu kremičitého s prídavkom multivrstiev grafénu
Development of Si3N4 with addition of graphene platelets
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Tatarková Monika, PhD.
Anotácia: Snaha o zlepšenie mechanických vlastností nitridu kremičitého vyústila pred niekoľkými dekádami v tvorbu kompozitných systémov. Po objavení grafénu s jeho vynikajúcimi mechanickými a elektrickými vlastnosťami jeden zo smerov výskumu prirodzene vedie k snahe skúmať vlastnosti materiálov s použitím grafénu ako plniva. Súčasné práce s použitím grafénu ako plniva v polymérnej matrice ukázali výrazné zlepšenie mechanických a elektrických vlastností. V keramických systémoch sa očakáva, že zavedením multivrstiev grafému dôjde k výraznému zlepšeniu lomovej húževnatosti, čo by predstavovalo výrazné rozšírenie aplikácie keramických materiálov. Snahou predloženého projektu je vyvinúť materiál s vynikajúcimi lomovo-mechanickými vlastnosťami ak aj funkčnými vlastnosťami. Na konci riešenia by mali byť známe parametre výroby nanokompozitnej keramiky a súbor mechanických vlastností nevyhnutných pre určenie aplikačných možností týchto materiálov.
Doba trvania: 1.7.2012 – 31.12.2015
Mechanické vlastnosti zubnej skloviny a syntetických zubných výplní
Mechanical properties of tooth enamel and synthetic dental materials
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: prof. RNDr. Dusza Ján, DrSc.
Doba trvania: 1.1.2012 – 31.12.2014
Odolnosť proti tečeniu a tepelným šokom žiarovo-lisovaných Si3N4-SiC kompozitov s prídavkom oxidov vzácnych zemín
The study of the creep behaviour and thermal shock resistance of Si3N4-SiC composites with rare-earth oxide additives
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Tatarková Monika, PhD.
Anotácia: Projekt skúma vplyv vzácnych zemín a nanočastíc SiC v Si3N4 matrici na vysokoteplotné vlastnosti novovyvíjaných kompozitných materiálov. Riešenie projektu sa sústreďuje na štúdium odolnosti kompozitov proti tečeniu a tepelným šokom. Na stanovenie odolnosti proti tepelným šokom bude vyvinutá nová metodika určovania odolnosti z nárastu umelo vytvorených trhlín zavedených do materiálu. Zistené výsledky budú overené porovnaním s normovanou skúškou merania zmeny pevnosti po tepelnom šoku. Vysokoteplotné vlastnosti úzko súvisia s mikroštruktúrou materiálu, ktorá bude tiež podrobne študovaná. Úlohou projektu je vybrať takú prísadu vzácnej zeminy, ktorá by pre Si3N4-SiC ponúkla najvýhodnejšiu kombináciu mechanických vlastností pri vysokých teplotách, ako aj izbovej teplote s ohľadom na cenu a aplikáciu takto pripraveného materiálu.
Doba trvania: 1.1.2010 – 31.12.2012