Cílem studia je vychovat odborníky v oblasti materiálového inženýrství a inženýrských technologií s důrazem na chemické procesy a vlastnosti materiálů. Do studia jsou zahrnuty také základy testovacích a měřících metod, aby absolventi byli schopni pracovat nejen jako vedoucí technologických týmů v chemických provozech, ale také v základním a aplikovaném výzkumu, ve výzkumných a vývojových ústavech zabývajících se testováním fyzikálněchemických charakteristik látek a v podnicích specializovaných na výrobu nových perspektivních materiálů. K tomu jsou také směrovány tuzemské a zahraniční stáže. Zařazením praktických cvičení doktorandi získávají základní zkušenosti s kontakty se studenty, což jim v budoucnu umožní zařadit se i do procesu výuky na vysokých a středních školách.

Absolvent DSP Chemie technologie a vlastnosti materiálů je schopen samostatně formulovat vědecký problém, navrhnout hypotézu k jeho řešení a provést experimentální či teoretické pokusy k jejímu potvrzení. Nedílnou součástí základních znalostí absolventa DSP je schopnost kritického posouzení publikovaných vědeckých informací a schopnost vyjadřovat se písemně v anglickém jazyce

Absolventi oboru Chemie, technologie a vlastnosti materiálů jsou vybaveni jak experimentálními tak teoretickými znalostmi z oblasti materiálových struktur a jejich vlastností. Ovládají řadu metod pro charakterizaci materiálů a to nejen v rovině teoretického popisu, ale jsou seznámeni také s praktikami jejich využití v praxi (řadu informací získají mj. také během stáží na zahraničních univerzitách). Pobyty jim umožňují také rozšířit jazykové znalosti. Teoretické základy oboru získají v rámci vhodně zvolených studijních předmětů. Absolventi mají též zkušenosti v oblasti předávání informací a prezentacích výsledků na konferencích a odborných seminářích, nejen v českém, ale i anglickém jazyce. Doktorandi jsou vedeni také k samostatnému tvůrčímu myšlení a technologické předvídavosti, což jim umožní řešit i technologické problémy v řadě provozů. Vzhledem k tomu, že studijní obor „Chemie, technologie a vlastnosti materiálů“ je moderně koncipovaným oborem doktorského studia, který vychází ze současného stavu a potřeb chemického, elektronického a spotřebního průmyslu, jsou absolventi způsobilí pracovat jak v průmyslové sféře, tak oblastech
aplikovaného a základního výzkumu. Je nutné zmínit, že absolvent studijního oboru má také základní znalosti z chemie a fyziky. Všeobecný základ je rozšířen o speciální obory, které
zahrnují, např. pokroky chemie a fyziky, nanotechnologie, využívání sekundárních surovin, bioinženýrství a využití chemických a fyzikálních zákonů v oblasti anorganických a organických sloučenin.

Předpokládají se znalosti obecných chemických, fyzikálních a fyzikálně-chemických pojmů a zákonitostí v rozsahu stanoveném pro soubornou magisterskou zkoušku z chemie, fyziky a fyzikální chemie na Chemické fakultě VUT v Brně příp. jiných, zaměřením podobných fakultách VUT a fakultách univerzitních směrů.
Dalšími předpoklady jsou: zájem o inženýrskou a vědeckou práci, znalost anglického jazyka a dobré studijní výsledky během předchozího studia (lepší studijní průměr než 2).

prof. Ing. Martin Weiter, Ph.D.

1. Betony odolné proti biokorozi

   Práce bude studovat možnosti ochrany betonových prvků, které jsou vystaveny prostředí kde dochází k růstu řas, mechů apod. Práce bude řešit jednak možnosti ochrany již stávajících betonových staveb (prvků), kde dochází k biokorozím betonu v důsledku růstu např. řas. Dále se bude práce zabývat zabudováním ochranných prostředků proti těmto vlivům přímo do čerstvého betonu, povrch tohoto betonu pak bude vůči biokorozním vlivům rezistentní.

   Školitel: Ptáček Petr, prof. Ing., Ph.D.

2. Kompozitní porézní biomateriály na bázi hořčíku

   Téma doktorského studia je zaměřeno na přípravu a studium vlastností kompozitních biomateriálů připravených z hořčíkového prášku. Hlavním cílem bude design kompozitních biomateriálů na bázi hořčíku a příprava modelů hierarchických struktur pro biologické aplikace. Připravené biomateriálové struktury budou hodnoceny z hlediska fyzikálních, mechanických a chemických vlastností.

   Školitel: Ptáček Petr, prof. Ing., Ph.D.

3. Materiály pro organickou elektroniku a fotoniku

   Práce je zaměřena na studium pi-konjugovaných materiálů a vztah mezi jejich chemickou strukturou a klíčovými vlastnostmi pro organickou elektroniku a fotoniku. Cílem práce je identifikace vhodných materiálových parametrů a využití těchto poznatků v návrhu nových struktur. Dále je to návrh a příprava modelových zařízení a jejich charakterizace. Pozornost bude věnována aplikacím, jako jsou organické solární články, elektroluminiscenční diody, organické pevnolátkové lasery apod. Elektronové procesy v těchto látkách budou studovány zejména pomocí optických spektroskopických metod a pomocí metod optoelektrických a elektrických.

   Školitel: Vala Martin, prof. Mgr., Ph.D.

4. Materiály pro systémy pro získávání a akumulaci elektrické energie na bázi tištěné organické elektroniky

   Práce je zaměřena na výzkum materiálů pro systémy pro získávání a akumulaci elektrické energie (energy harvesting systems) na bázi tištěné organické elektroniky. Cílem práce je charakterizovat vybrané níže uvedené materiály z hlediska jejich možné aplikace v superkapacitorech a/nebo akumulátorech pro organickou tištěnou elektroniku. Následně budou navrženy a pomocí tiskových metod připraveny základní struktury systémy pro získávání a akumulaci elektrické energie. V průběhu práce budou zkoumány tyto přístupy: Elektrody budou deponovány tiskovými/nánosovými R2R technikami s využitím dostupných účinných materiálů na bázi LiMO2 (M = Co, Mn, Ni), uhlíkových materiálů (grafit, aktivní saze, CNT, uhlíkový aerogel). Elektrody budou konstruovány s velkým specifickým povrchem a vysokou kapacitou. Materiály budou modifikovány chemicky vázanými vodivými polymery, čímž vzroste jejich elektrochemická kapacita. Elektrolyty superkapacitorů a akumulátorů budou tvořeny aprotickými elektrolyty nebo iontovými kapalinami modifikovanými tak, aby plnily funkci tuhého, či gelového elektrolytu. Separační membrány budou konstruovány z polymerních materiálů (PU, PVDF), což umožní snadnou difuzi iontů při zachování minimální vzdálenosti mezi elektrodami, aniž by došlo k jejich zkratovému propojení. Enkapsulace článků bude zajištěna UV tvrditelnými systémy nebo laminačními adhezivy umožňujícím využití R2R procesu. Práce je navržena jako součást výzkumu realizovaného v rámci spolupráce s průmyslovými podniky.

   Školitel: Weiter Martin, prof. Ing., Ph.D.

5. Mechanická aktivace chemických reakcí na fázových rozhraních

   Studium chemických reakcí indukovaných mechanickou aktivací (třením) na fázových rozhraních se zaměřením na rozhraní polymer-cement pomocí XPS.

   Školitel: Šoukal František, doc. Ing., Ph.D.

6. Nertadiční kombinované výztuže aplikované v anorganických pojivových systémech

   Tato disertační práce bude zaměřena na oblast částicových, vláknových a kombinovaných kompozitů. Studovány a porovnávány budou různé typy a kombinace výplní anorganických pojiv. Práce se bude také věnovat kompozitům s alkalicky aktivovanou aluminosilikátovou matricí. Rovněž bude sledováno optimální vyplnění kompozitů výztuží, materiál, jejich tvar a vhodnost z hlediska koroze a použitého pojivového systému.

   Školitel: Ptáček Petr, prof. Ing., Ph.D.

7. Optické vlastnosti tenkých vrstev plazmových polymerů

   Studovaným materiálem bude amorfní materiál a-C:H, a-SiC:H a a-SiOC:H ve formě tenkých vrstev, které budou připraveny plazmovou polymerací. Student se podrobně seznámí s fázově modulovanou spektroskopickou elipsometrií, která bude využita ke studiu optických vlastností vrstev. V počáteční fázi studia budou sledovány optické vlastnosti jednotlivých vrstev, poté bude studium zaměřeno na složitější vrstevnaté a gradientní struktury. Tloušťka individuálních vrstev ve vrstevnatých systémech bude postupně snižována pod 100 nm. Studovány budou disperzní křivky indexu lomu a extinkčního koeficientu v souvislosti s chemickými vlastnostmi a strukturou vrstev. Elipsometrie bude rovněž využita pro studium kinetiky růstu vrstev. Bude hledána souvislost mezi optickými vlastnostmi vrstvy a její tloušťkou. Analýzy tenkých vrstev a vrstevnatých struktur pomocí elipsometrických měření a modelové simulace umožní stanovit limity pro rozlišení individuálních vrstev ve vrstevnatých strukturách. Získané poznatky umožní konstrukci sofistikovaných optických a optoelektronických zařízení. Student bude zapojen do týmu pracovníků v rámci řešení odborného projektu; mimořádné finanční odměny podle výsledků; účast na zahraničních konferencích a stážích podle dosažených výsledků.

   Školitel: Čech Vladimír, prof. RNDr., Ph.D.

8. Pokročilá keramika pro magneto-elektrické aplikace

   Pokročilá oxidová keramika pro magneto-elektrické aplikace v experimentálních cyklu příprava-charakterizace-modifikace.

   Školitel: Šoukal František, doc. Ing., Ph.D.

9. Polymerní kompozity bez rozhraní

   Mezifáze v polymerních kompozitech, která obsahuje relativně ostrá rozhraní mezi fázemi, výrazně snižuje užitné vlastnosti těchto materiálů. Vycházíme z naší koncepce polymerních kompozitů bez rozhraní (inspirovaných přírodními materiály), kde je gradientní mezivrstva mezi výztuží a polymerní matricí navržena tak, aby chemické a fyzikální vlastnosti výztuže spojitě přecházely v chemické a fyzikální vlastnosti matrice. Modelové simulace s gradientní mezivrstvou umožňují navrhnout průběh mechanických vlastností mezivrstvy tak, aby byla simultánně zvýšena jak pevnost, tak i houževnatost výsledného kompozitu. Navržené gradientní mezivrstvy lze realizovat pomocí plazmochemické depozice z plynné fáze s časově závislými depozičními podmínkami, přičemž lze řídit adhezi této mezivrstvy na rozhraní s výztuží a matricí. Studie bude zaměřena na využití nově vyvinuté technologické aparatury určené pro přípravu gradientních mezivrstev a jejich aplikaci na vláknové výztuže pro polymerní kompozity. Součástí studie bude rozsáhlá analýza chemických a fyzikálních vlastností mezivrstev a jejich uplatnění ve vlákny vyztužených kompozitech. Jde o úkol zcela prestižního významu. Získané výsledky a zkušenosti umožní povýšit užitné vlastnosti polymerních kompozitů do zcela nové úrovně inteligentních materiálů. Student bude zapojen do týmu pracovníků v rámci řešení odborného projektu; mimořádné finanční odměny podle výsledků; účast na zahraničních konferencích a stážích podle dosažených výsledků.

   Školitel: Čech Vladimír, prof. RNDr., Ph.D.

10. Povrchové a mechanické vlastnosti vláken

    Povrchové vlastnosti neupravených a povrchově modifikovaných vláken (sklo, uhlík) budou analyzovány pomocí mikroskopie atomární síly (AFM) při využití kontaktního a semikontaktního módu se záznamem povrchové topografie, chybového signálu, fázového kontrastu a laterálních sil. Studována budou neupravená vlákna, plazmaticky leptaná vlákna a vlákna povlakovaná plazmovými polymery. Součástí práce bude unikátní studie povrchových mechanických vlastností vláken pomocí nanoindentačních měření. Předmětem zájmu bude rovněž doposud nerealizovaná vrypová zkouška na vlákně pro posouzení adheze tenké vrstvy na povrchu vlákna. Tento úkol patří mezi prestižní celosvětovou výzvu. Znalosti povrchových a mechanických vlastností vláken umožní zvýšení jejich kompatibility v hybridních materiálech. Student bude zapojen do týmu pracovníků v rámci řešení odborného projektu; mimořádné finanční odměny podle výsledků; účast na zahraničních konferencích a stážích podle dosažených výsledků.

    Školitel: Čech Vladimír, prof. RNDr., Ph.D.

11. Progresivní slitiny amorfního uhlíku připravené atomární polymerací

    Uhlíkové materiály hrají v současné vědě a technologii významnou roli. Obecně obsahuje hydrogenovaný amorfní uhlík (a-C:H) směs sp3, sp2 a dokonce i sp1 konfigurací včetně jistého množství vodíkových atomů. Atomová polymerace umožní konstruovat amorfní uhlíkové slitiny pomocí atomárních (ne molekulárních) procesů při využití změny poměru mezi sp3 a sp2 hybridizací, změny specifické vazebné energie záměrně přidaných atomů (dopantů) vázaných k uhlíku a změny obsahu vodíku ovlivňující zesíťování materiálu. V rámci studia se student zaměří na polymeru-podobné a-C:H a diamantu-podobné a-C:H slitiny a jejich modifikace, jež mohou být syntetizované jako funkční materiály s řízenými fyzikálními, chemickými a povrchovými vlastnostmi procesem atomární polymerace. Fyzikální vlastnosti (mechanické, optické, elektronické) sestavených (zkonstruovaných) slitin amorfního uhlíku mohou být důsledkem jejich chemické struktury. Progresivně vyvíjené slitiny amorfního uhlíku jsou nezbytné pro budoucí důmyslná zařízení jak optická, mechanická, tak i elektronická. Student bude zapojen do týmu pracovníků v rámci řešení odborného projektu; mimořádné finanční odměny podle výsledků; účast na zahraničních konferencích a stážích podle dosažených výsledků.

    Školitel: Čech Vladimír, prof. RNDr., Ph.D.

12. Příprava tobermoritu

    Práce se bude zabývat studiem vzniku tobermoritu a objasněním kinetiky procesů, které probíhají v průběhu procesu vzniku tobermoritu. Cílem práce je najít vhodné suroviny a způsob přípravy tobermoritu. Práce bude studovat jednak klasický hydrotermální proces z klasických surovin, ale také se bude zabývat novými metodami přípravy tobermoritu, jako je např. sol-gel proces.

    Školitel: Ptáček Petr, prof. Ing., Ph.D.

13. Sférické anhydritové částice pro samonivelační podlahové aplikace

    Příprava a charakterizace sférických částic z energosádrovce a jejich aplikace v samonivelačních stěrkách.

    Školitel: Šoukal František, doc. Ing., Ph.D.

14. Struktura, magnetické a elektrické vlastnosti nanočástic na bázi feritových spinelů

    Studium vztahů mezi podmínkami přípravy, distribucí velikostí nanočástic, krystalovou strukturou, elektrickými a magnetickými vlastnostmi

    Školitel: Havlica Jaromír, prof. Ing., DrSc.

15. Studium optických a interferenčních jevů na tenkých vrstvách organických materiálů

    Práce bude zaměřena na studium vlastností povrchů tenkých vrstev používaných při přípravě struktur fotovoltaických článků a LED diod. Součástí práce bude i příprava vrstev metodou rotačního nanášení a inkoustovým tiskem. Výsledky práce budou využity pro optimalizaci výroby vrstev elektronických součástek z hlediska homogenity povrchů a definovanosti struktur. Pozornost bude věnována také studiu indexu lomu vrstev a jejich disperzních závislostí. Ke studiu budou využity metody optické a interferenční mikroskopie, profilometrie a elipsometrie,.Při studiu budou také využity metody korelační a fraktální analýzy obrazových struktur. Bude rozvíjena i teorie analýzy signálů a obrazů.

    Školitel: Zmeškal Oldřich, prof. Ing., CSc.

16. Studium tvorby nálepků v cementářských rotačních pecí

    Práce se bude zabývat studiem tvorby nálepků v cementářských rotačních pecích, vzniklé nálepky postupně zužují průměr pece v místě vzniku, až dojde k úplnému zaplnění a následné odstávce pece. V průběhu práce bude kladen důraz na analýzu vstupních cementářských mouček, vytvořených nálepků, vyzdívek pecí v místě tvorby nálepků a paliv. Na základě dat z analýz bude studován vznik, podmínky a kinetika vzniku nálepků. Dále se práce bude zabývat možnostmi, jak předejít tvorbě nálepků takovou metodou, kterou bylo možné na rotačních cementářských pecích využít.

    Školitel: Havlica Jaromír, prof. Ing., DrSc.

17. Studium vlastností vrstev grafenu

    Práce se bude zabývat přípravou tenkých vrstev grafenu a grafenoxidu metodou rotačního nanášení a materiálového tisku. Dále budou studovány optické, elektrické a dielektrické vlastnosti tenkovrstvých struktur připravených s těmito materiály.

    Školitel: Zmeškal Oldřich, prof. Ing., CSc.

18. Syntéza a charakterizace nových organických materiálů pro organickou elektroniku

    Předmětem disertační práce je syntéza a strukturální charakterizace vhodně substituovaných stavebních bloků materiálů pro organickou elektroniku, jejích chemická modifikace a inkorporace do oligomerních π-konjugovaných systémů důrazem na přípravu nových polovodivých materiálů, využitelných v organické elektronice jako např.: organické fotovoltaické součástky, elektrochromní součástky atd.

    Školitel: Weiter Martin, prof. Ing., Ph.D.

19. Úloha vápence ve směsných portlandských cementech

    Práce se bude zabývat studiem směsných portlandských cementů s vápencem se zaměření na objasnění reaktivity vápence v průběhu tuhnutí a tvrdnutí cementového pojiva. Student bude studovat vliv chemického a fázového složení, morfologie, textury, krystalových poruch, měrného povrchu vápence na tvorbu a charakter mezifázového rozhraní vápenec/C-S-H gel.

    Školitel: Ptáček Petr, prof. Ing., Ph.D.

20. Velkoobjemově produkované odpady jako nová surovinová základna

    Disertační práce se bude zabývat zmapováním a analyzováním některých velkoobjenmově produkovaných odpadů, především z energetického a metalurgického průmyslu. Na základě výsledku analýz budou následné experimenty směřovat ke hledání klasických převážně anorganických výrob, kde bude snaha o co možná největší nahrazení surovin surovinou druhotnou. Očekává se, že některá ze studovaných druhotných surovin bude ověřena ve výrobní praxi.

    Školitel: Ptáček Petr, prof. Ing., Ph.D.

21. Vysokopevnostní polymer-cementové kompozity

    Příprava, modifikace a charakterizace polymer-cementových (macrodefect-free) kompozitů se zvýšenou odolností proti vlhkosti.

    Školitel: Šoukal František, doc. Ing., Ph.D.