Přejít k obsahu

Inženýrství speciálních materiálů (CT2)

Oddělení realizuje výzkumný program „Výzkum a vývoj polymerních kompozitů" projektu Centrum nových technologií a materiálů (CENTEM) spolufinancovaného ze strukturálních fondů Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace (OP VaVpI, http://www.msmt.cz/strukturalni-fondy/op-vavpi) v rámci Prioritní osy 2 oblasti podpory 2.1 Regionální VaV centra.

Výzkumný tým 

Skupina "Anorganická pojiva"

se dlouhodobě zabývá vývojem a testováním hlinitokřemičitých pojiv (aluminosilicate binders) (geopolymerních matric) s různým podílem vybraných plniv. Vědecko-výzkumná činnost těchto speciálních granulární kompozitů je zaměřena na:

  • Vliv parametrů vstupních složek na vlastnosti hlinitokřemičitých past (reaktivita, rozpustnost, doba tuhnutí) během procesu gelace.
  • Studium vlivu chemického složení na výsledné mechanické charakteristiky (pevnost v ohybu, pevnost v tlaku)
  • Studium vhodné granulometrie plniv s ohledem na dosažení optimálních podmínek zpracování a získání kompozitu s užitnými technickými parametry.
  • Vývoj a identifikace kompozitního materiálu odolného vůči cyklickým teplotám
    a dlouhodobé teplotní expozici.
  • Charakterizace vstupních surovin a studium vlivu získaných parametrů na končené inženýrské vlastnosti hlinitokřemičitých pojiv (titrace vodních skel, reaktivita dle Chapellova testu)

V současné době se zabýváme:

  • Studiem kinetiky procesu gelace hlinitokřemičitých pojiv (DSC, ARES G2).
  • Termodegradační stabilitou vybraných materiálů (TG)
  • Studiu teplotně závislých, dynamicko-mechanických vlastností (DMA, TMA)
  • Vývojem modifikovaných, teplotně odolných hlinitokřemičitých pojiv
  • Rozvojem techniky elektroodporového vytvrzování

 

Skupina "Pokročilé technologie na bázi polymerních materiálů"

se zabývá využitím polymerů v palivových článcích a výrobou nanokompozitních polymerních hydrogelů s unikátními vlastnostmi. Vědecko - výzkumná činnost je zaměřena především na:

  • Tvorba teoretického modelu vzájemně propojených transportních procesů v palivovém článku na základě precisních experimentů s komerčně vyráběnými palivovými články a na základě matematického modelu směsi ionizovaných chemicky reagujících látek.
  • Fyzikálně-chemická analýza membrány po dlouhodobém provozu (několik tisíc hodin) a vyhodnocení jejich strukturální a chemické degradace.
  • Návrhy nové geometrie membrány a elektrod pro palivové články.
  • Teoretická analýza a numerické modelování fyzikálně chemických a energetických procesů; např. difúze hydroniových iontů, vody a elektrického proudu. Ověření vytvořeného teoretického modelu fyzikálně-chemických procesů na materiálech vlastní výroby. Simulace provozních charakteristik palivových článků.

V současné době se zabýváme:

  • Teoretický popis termodielektrického jevu a nové možnosti měření tohoto jevu pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie.
  • Sestavení experimentálních aparatur pro precizní měření vlastností palivových článků a jejich jednotlivých komponent.
  • Příprava polymerních membrán a hydrogelů a testování jejich vlastností s využitím moderních metod.

 

Skupina "Termická analýza"

se zabývá studiem a experimentální činností v oblasti polymerních materiálů ( hydrogely, nanokompozitní struktury, membrány, polymerní kompozity), hlinitokřemičitých pojiv (aluminosilicate binders) a dalších. Činnost je zaměřena k řadě aplikací -nové kompozitní materiály a polymerní materiály se speciálními vlastnostmi, anorganická pojiva pro technické účely, palivové články apod.

Přístrojové vybavení:

  • MTGA - Termogravimetrický analyzátor Q500.
    Modulovaný termogravimetrický analyzátor měří hmotnostní úbytky materiálů v závislosti na teplotě. Lze určit termooxidační kinetiku polymerů, lze stanovit nespalitelné zbytky apod.
  • MDSC -Diferenční skenovaní kalorimetr Q200
    Modulovaný diferenční skenovaní kalorimetr měří tepelnou kapacitu materiálů a její teplotní závislost. Umí např určit pomocí DSC křivky skelný přechod neznámého polymeru a pomocí tabulek i druh a složení polymeru.
  • DMA -Dynamický mechanický analyzátor Q800
    Dynamickým mechanickým analyzátorm lze měřit s využitím upínacích svěrek elastický a ztrátový modul materiálů, v závislosti na frekvenci zatěžování a teplotě. Dále creep a relaxaci materiálů, ztrátový úhel a jiné. Lze sledovat relaxační jevy, HDT, penetraci, bod měknutí aj.
  • MTMA -Termomechanický analyzátor Q400
    Modulovaný termomechanický analyzátor měří pomocí křemenných doteků koeficient teplotní délkové roztažnosti, teplotu tavení, bod měknutí, teplotu skelného přechodu, delaminaci, tečení (creep) a další. Lze měřit pevné vzorky, filmy, vlákna a prášky.
  • ARES G2 -Rotační rheometr
    Rotační rheometr je určen pro rotační reologická měření kapalin, pro torzní testy pevných vzorků, měření reologických vlastností materiálů a dielektrickou reologickou analýzu procesu vytvrzování polymerů.

V současné době se zabýváme:

  • Termodegradační stabilitou modifikovaných, interkalovaných, jílových nanokompozitů (TGA).
  • Měřením kinetiky vytvrzení anorganických pojiv (DSC).
  • Měřením teplotní dilatometrie u vybraných keramických hmot (TMA).
  • Měřením reologických vlastností anorganických past. Studiem procesu vytvrzení u systémů sol-gel (ARES).
  • Charakterizací anorganických kompozitů v závislosti na dynamicko mechanických hodnotách (DMA).

 

Prezentace:

 

Patička