Zaměření

Komplexní chemická, strukturní a fyzikální charakterizace materiálů, nanočástic, nanokompozitů a povrchů.

Vědecko-výzkumné aktivity

Skupina se zaměřuje na detailní zobrazování a charakterizaci nanomateriálů, nanokompozitů, funkčních povrchů a nanočástic s cílem porozumět vztahům mezi morfologií, krystalografickou strukturou a chemickým složením materiálů. Laboratoř disponuje špičkovou analytickou a zobrazovací technikou umožňující korelativní analýzu napříč délkovými škálami. Klíčovou roli hrají moderní elektronové mikroskopické metody v kombinaci s mikroskopií atomárních sil, poskytující komplexní pohled na strukturu, topografii a lokální fyzikální vlastnosti. Strukturní analýza je dále podporována rentgenovou práškovou difrakcí, zatímco pokročilé povrchově citlivé metody umožňují detailní studium chemického složení a rozhraní tenkých vrstev. Díky kombinaci komplementárních metod představuje laboratoř klíčové zázemí pro moderní materiálový výzkum a vývoj funkčních materiálů.

Hlavní techniky

• Korelativní elektronová mikroskopie (SEM/STEM/EDS) – morfologie, struktura a chemické složení materiálů
• LOM
• AFM v korelaci s SEM (CPEM) – topografie a lokální fyzikální vlastnosti napříč délkovými škálami
• Rentgenová prášková difrakce (XRD) – fázová a strukturní analýza
• XRFS chemická analýza
• Povrchově citlivé metody – chemické složení, rozhraní a tenké vrstvy (LayerProbe, AFM)

Vedoucí

Ing. Gabriela Kratošová, Ph.D.

email: 

Zaměření

Návrh, technologie a charakterizace polymerních nanokompozitů a hybridních materiálů s optimalizovanými funkčními vlastnostmi

Vědecko-výzkumné aktivity

Práce skupiny je zaměřena na inkorporaci nanočástic, jako jsou oxidy kovů, grafen či nanovrstvy, do polymerních matric a na inkorporaci funkčních nanoplniv na bázi jílových minerálů, anorganických a organických činidel nebo jejich kombinací za účelem přípravy hybridních materiálů. Dále se věnujeme technologiím přípravy polymerních tenkých filmů a vrstev, studiu vztahů mezi strukturou a vlastnostmi materiálů a optimalizaci postupů zpracování, jako je lití z roztoku, elektrospinning nebo 3D tisk. Významnou oblastí výzkumu je také zlepšování tepelných, mechanických a bariérových vlastností polymerů pomocí nanoplniv a vývoj kompozitů na bázi biopolymerů pro udržitelné a biologicky odbouratelné aplikace.

Hlavní techniky

Metody termické analýzy

Simultánní termická analýza (TG/DTA/DSC)

• možnost analýzy uvolněných plynů připojením jednotky STA k FTIR a/nebo MS spektrometrům pomocí vyhřívaných kapilár
• studium vlastností široké škály materiálů v závislosti na teplotě
• reakce mezi materiálem a plynem, izotermická stabilita materiálů v dané atmosféře, fázové přechody atd.

Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC)

• stanovení teplot tání, skelných přechodů, krystalizace a degradace
• pevné i kapalné vzorky lze testovat v širokém rozsahu teplot

Metody strukturní a chemické analýzy

Infračervená spektroskopie (FTIR)

• variabilní spektrometrický systém vhodný pro nejširší škálu aplikací
• nedestruktivní technika umožňující primárně kvalitativní analýzu
• stanovení organických funkčních skupin (polymery, léčiva, pigmenty, obecné organické látky), ale také pro stanovení některých anorganických látek (dusičnany, uhličitany, sírany, silikáty atd.)

Vedoucí:

Ing. Sylva Holešová, Ph.D.

email:

Zaměření

Využití pokročilých výpočetních metod pro návrh, analýzu a optimalizaci materiálů a technologických procesů na základě experimentálních dat.

Vědecko-výzkumné aktivity

Skupina výpočetního modelování a simulace materiálů se zaměřuje na využití pokročilých výpočetních metod pro návrh, analýzu a optimalizaci materiálů a technologických procesů, a to vždy v návaznosti na experimentální data a proměřené materiálové, strukturní a procesní parametry. Výpočetní modely tak slouží nejen k predikci chování materiálů, ale také k interpretaci experimentálních výsledků a podpoře cíleného návrhu nových řešení. Klíčovou aktivitou je molekulární modelování a materiálový design, včetně studia vlastností materiálů, jejich vzájemných interakcí a chování v definovaných podmínkách. Skupina se dále věnuje modelování strukturních a povrchových vlastností, například porozity, defektů, morfologie povrchu, povrchové energie, reaktivity, adsorpčních míst a materiálových rozhraní. Další oblastí jsou simulace procesů v bateriových systémech a při recyklaci baterií, například transport iontů, degradace materiálů, separační procesy a obnova cenných surovin. Součástí aktivit jsou také simulace sorpčních a filtračních procesů, které podporují vývoj účinných materiálů a technologií pro čištění, separaci a environmentální aplikace.

Hlavní techniky

BIOVIA Materials a Discovery Studio - Software pro molekulární a atomistické modelování materiálů. Umožňuje návrh a analýzu krystalových, amorfních, polymerních a porézních struktur, výpočet povrchových a objemových vlastností, studium adsorpce, difuze, interakcí molekul a optimalizaci materiálového složení.

Ansys - Nástroj pro víceškálové inženýrské simulace fyzikálních procesů. Umožňuje modelování proudění, přenosu tepla, mechanického namáhání, elektrochemických a transportních dějů. Je vhodný pro simulace bateriových systémů, filtrace, sorpce, separace a technologických procesů na úrovni zařízení.

MATLAB - Prostředí pro numerické výpočty, zpracování experimentálních dat, tvorbu matematických modelů a optimalizaci. Umožňuje vyhodnocení proměřených parametrů, kalibraci modelů, statistickou analýzu, predikce chování systémů a propojení experimentálních dat se simulačními nástroji.

Vedoucí

prof. Ing. Gražyna Simha Martynková, Ph.D.

email: