Kontakty
Intranet
EN
Národné
| BIORES – Výskum a vývoj bioresorbovateľných materiálov na báze Zn a Mg | |
| Research and development of bioresorbable materials for implants on the based of Zn and Mg | |
| Program: | VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Ballóková Beáta, PhD. |
| Anotácia: | Cieľom projektu je príprava a skúmanie vlastností nových typov kovových zliatin, ktoré budú vyrobené z bioabsorbovateľných prvkov na báze Zn, Ca a Mg pripravených metódou intenzívnych plastických deformácii, analýza mikromechanizmov porušovania vo vzťahu k mikroštruktúre a základným mechanickým a technologickým vlastnostiam. Z dôvodu vylepšenia mechanických a chemických vlastností budú tieto zliatiny mikrolegované prvkami: Mn, Li a Ag. Použité prvky sa v ľudskom organizme nachádzajú, a voči ním má telo prirodzenú biokompatibilitu. Budú tiež hodnotené tribologické parametre, lokálne mechanické vlastnosti, ako aj elektro-chemické vlastnosti. Štúdie z oblasti vývoja korózne odolných bioresorbovateľných zliatin naznačujú, že vhodným prídavkom mikrolegúr a vhodným termomechanickým spracovaním je možné dosiahnuť zlepšenie mechanických a chemických vlastností zliatin. |
| Doba trvania: | 1.1.2023 – 31.12.2025 |
| 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 |
| AdArmy – Prídavná flexibilná balistická nanokompozitná ochrana horných a doných končatín | |
| – | |
| Program: | Iné projekty |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Puchý Viktor, PhD. |
| Doba trvania: | 1.1.2023 – 30.11.2023 |
| FotDekont – Progresívne fotokatalytické materiály pre biologickú a chemickú dekontamináciu | |
| – | |
| Program: | Iné projekty |
| Zodpovedný riešiteľ: | Mgr. Shepa Ivan, PhD. |
| Doba trvania: | 7.2.2023 – 30.11.2023 |
| 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 |
| SEMOD-75 – Nanokompozitný materiál pre balistickú ochranu | |
| Nanocomposite material for balistic protection | |
| Program: | Iné projekty |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Puchý Viktor, PhD. |
| Doba trvania: | 1.5.2019 – 31.8.2021 |
| 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 |
| AddArmy – Prídavná flexibilná balistická nanokompozitná ochrana horných a dolných končatín | |
| – | |
| Program: | Iné projekty |
| Zodpovedný riešiteľ: | Ing. Puchý Viktor, PhD. |
| Anotácia: | Hlavným cieľom projektu je zvýšiť technologickú úroveň slovenských subjektov prostredníctvom výskumu a vývoja nových nanokompozitných materiálov s keramickou matricou so zvýšenou odolnosťou proti mechanickým a tepelným účinkom fragmentov (črepín) súčasnej výbušnej munície a mín, ktoré budú určené pre prídavnú flexibilnú balistickú ochranu horných a dolných končatín. |
| Doba trvania: | 1.3.2023 – 0.0.0000 |