Detail oboru

Chemie, technologie a vlastnosti materiálů

FCHZkratka: DPCO_CHM_4Ak. rok: 2019/2020

Program: Chemie, technologie a vlastnosti materiálů

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: 30.4.2012Akreditace do: 31.5.2024

Profil

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.

Klíčové výsledky učení

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.

Profesní profil absolventů s příklady

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.

Vstupní požadavky

Podmínkou přijetí ke studiu je řádné ukončení magisterského studijního programu chemického nebo příbuzného oboru. Základními předpoklady k přijetí jsou: zájem a schopnosti k vědecké práci, motivace (vyjádřená v motivačním dopise), znalost anglického jazyka a velmi dobré studijní výsledky dosažené v magisterském studijním programu (průměr známek ze všech složených zkoušek zpravidla nepřevýší 2,0). Kladně je hodnocena předchozí vědecká aktivita (publikační a jiné výstupy odborné práce, účast na studentské konferenci apod.). Student se přihlásí na téma navržené školitelem oboru před přijímacím řízením. Pokud se na jedno téma přihlásí více uchazečů, může školitel modifikovat dílčí témata nebo nabídnout uchazeči jiné téma (jiného školitele). Vstupní požadavky a podmínky pro přijetí včetně počtu přijímaných studentů jsou podrobně specifikovány v relevantní směrnici děkana, která je každoročně aktualizována. Směrnice je dostupná na webových stránkách fakulty v sekci Vnitřní předpisy.

Garant

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Alkalicky aktivovaná a hybridní pojiva

    Navrhování, příprava a následná fyzikální, chemická a strukturní charakterizace alkalicky aktivovaných pojiv a hybridních pojiv, tj. kombinovaných s portlandským cementem.

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

  2. Biologicky odbouratelné polymery syntetizované v neizotermickém plazmatu

    Polymery připravené polymerizací pomocí chemické depozice z plynné fáze (CVD) nalezly významný ohlas ve výzkumu a průmyslových aplikacích. Nicméně jejich hlavním nedostatkem je biologická nerozložitelnost, která omezuje jejich širší použitelnost v mnoha oblastech, jako jsou biomedicínská zařízení nebo regenerační medicína. V roce 2017, poprvé, výzkumní pracovníci Michiganské univerzity prokázali biogedradovatelnost hlavního řetězce polymeru syntetizovaného pomocí CVD. Syntéza biologicky odbouratelného plazmového polymeru pomocí plazmochemické depozice z plynné fáze (PECVD), tedy s využitím neizotermického plazmatu, je velkou výzvou a našla by široké využití nejen v biomedicínských aplikacích.

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

  3. Biosenzory a bioaktuátory na bázi organických polovodičů

    Práce bude zaměřena na vývoj biosenzorů a bioaktuátorů pro snímání signálů elektrogenních buněk a elektrostimulaci živých buněk a tkání, například diferenciaci kmenových buněk, pro farmaceutický a lékařský výzkum ve spolupráci s Biofyzikálním ústavem AVČR. Důraz bude kladen na výběr a testování biokompatibilních materiálů ze skupiny organických polovodičů.

    Školitel: Salyk Ota, doc. Ing., CSc.

  4. Elektrooptické měření měkkých a pevných látek

    Measurement of electrical (I-V, SCLC, field effect, impedance, kinetics) and optical properties of organic and inorganic substances. Development of original setups for electrooptical measurements.

    Školitel: Zhivkov Ivaylo, doc. Mgr., Ph.D.

  5. Nové organické materiály pro aplikace v oblasti bioelektroniky

    Práce se bude zabývat přípravou a charakterizací nových organických materiálů, které jsou perspektivní pro využití v oblasti bioelektroniky. Pozornost bude soustředěna především na charakterizaci optických a elektrických vlastností materiálů připravených ve formě tenkých vrstev. Studovány budou možnosti využití materiálů v tenkovrstvých senzorických systémech umožňujících stimulaci buněk a studium jejich odezvy.

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

  6. Organicko-anorganické nanostruktury

    Přesná syntéza materiálů a zařízení se složitou strukturou a vlastnostmi šitými na míru je předpokladem pro vývoj nové generace výrobků na bázi nanotechnologií. Současné mokré chemické technologie nejsou pro tuto syntézu dostatečně přesné a jimi připravené materiály obsahují četné nedokonalosti na atomární úrovni. Použití postupu „bottom-up“, kde jsou jako stavební prvky využity malé fragmenty molekul nebo přímo jednotlivé atomy (plazmová nanotechgnologie), je atraktivním přístupem pro syntézu velice složitých a přesto dobře definovaných materiálových struktur. Příprava organicko-anorganických nanostruktur s řízenými fyzikálními a chemickými vlastnostmi je příkladem těchto vysoce sofistikovaných materiálů. V práci bude pro syntézu těchto hybridních nanostruktur využita plazmová nanotechnologie, která umožní řízenou konstrukci materiálu s požadovanými vlastnostmi na bázi atomárních procesů. Přitom syntéza musí umožnit spojitou změnu charakteru materiálu z organické fáze na fázi anorganickou.

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

  7. Perovskity a hybridní struktury pro fotocké aplikace

    Práce se bude zabývat přípravou a charakterizací perovskitů a perovskitvých hybridních struktur, které jsou perspektivní pro využití v oblasti fotoniky s důrazem na fotovoltaiku, fotosenzory a elektroluminiscenční zařízení. Pozornost bude soustředěna především na charakterizaci optických a elektrických vlastností perovskitových krystalů a materiálů připravených ve formě tenkých vrstev.

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

  8. Separace polutantů vzdušin

    Práce bude zaměřena na technologické možnosti zlepšování stavu kvality ovzduší separací vybraných polutantů. Pozornost práce se soustředí na aktuálně nejbolavější parametry kvality vzduchu, kterými jsou dnes především vysoce překračované limity obsahu ultrajemných polétavých částic prachu a aerosolů ve vzduchu a obsah některých plynných kontaminantů. Experimentální část práce vybraného segmentu separací bude prováděna na separátoru poloprovozní velikosti.

    Školitel: Svěrák Tomáš, prof. Ing., CSc.

  9. Sondová měření tenkých vrstev

    Povrchové vlastnosti tenkých vrstev připravených v neizotermickém plazmatu budou analyzovány pomocí rastrovací sondové mikroskopie při využití kontaktního a semikontaktního módu. Topografie povrchu vrstev bude korelována s depozičními podmínkami a vyhodnocena dle teoretických modelů (KPZ, Monte Carlo, apod.) v závislosti na tloušťce vrstvy. Budou rovněž studovány počáteční fáze růstu vrstev s využitím módu fázového kontrastu a laterálních sil. Vybrané mechanické vlastnosti vrstev budou charakterizovány nanoindentační technikou a vyhodnoceny pomocí metod Olivera/Pharra a Fielda/Swaina. Sledování adheze vrstev na různých substrátech umožní vrypová zkouška, jejíž výsledky budou využity pro tvorbu modelu, případně modifikaci současných modelů, pro vyhodnocení adhezní práce.

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

  10. Stabilita povrchových úprav vláknových výztuží pro polymerní kompozity

    Plazmová povrchová úprava skleněných/čedičových vláken je alternativní technologií k mokrým chemickým procesům používaným pro komerční povlakování vláken využitých jako výztuže pro polymerní kompozity. Funkční povlak musí zlepšit kompatibilitu a vytvořit silnou, ale flexibilní vazbu mezi vláknem a polymerní matricí. Nicméně komerční povlak je heterogenní materiál s proměnnou tloušťkou, přičemž jen malá část celkového povlaku je chemicky spojena s povrchem vlákna. Kromě toho je tato chemická vazba hydrolyticky nestabilní. Úkolem je připravit plazmatický povlak skleněných/čedičových vláken s mechanickou odezvou polymerního kompozitu srovnatelnou s komerčními úpravami vláken pro polyesterové a epoxidové matrice a porovnat rychlost degradace povrchových úprav.

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

  11. Stabilizace nově vznikajících povrchů při dezintegraci pevné fáze

    Jedná se o aditivaci procesů mletí povrchově aktivními chemickými látkami, které umožní potlačovat reaglomerační tendence nově vznikajících povrchů částic, které vznikají při procesech mletí a umožňují tak dosahovat větších jemností meliva s nižšími energetickými nároky vynakládanými na procesy mletí.

    Školitel: Svěrák Tomáš, prof. Ing., CSc.

  12. Studium elektrických a dielektrických vlastností materiálů pro přípravu fotovoltaických článků

    Práce bude zaměřena na studium dielektrických vlastností (komplexní permitivity) materiálů používaných k výrobě fotovoltaických článků. Ke studiu budou využity metody impedanční spektroskopie a stejnosměrných měření

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

  13. Studium optických a interferenčních jevů na tenkovrstvých strukturách s oxidy grafenu

    Práce bude zaměřena na studium vlastností povrchů tenkých vrstev používaných při přípravě tenkovrstvých struktur s vrstvami oxidu grafenu.

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

  14. Studium vlastností tranzistorů na bázi iontových kapalin

    Práce se bude zabývat přípravou tranzistorů s iontovými kapalinami. Budou studovány optické, elektrické a dielektrické vlastnosti tenkovrstvých struktur připravených s různými intovými kapalinami.

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


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Sem.Pov.Uk.Sk.Ot.
DCO_FCHMFyzika a chemie materiálůcs0celoročníPovinnýdrzkano
DC_CHIAChemické inženýrství pro materiálové aplikacecs0celoročníPovinně volitelnýdrzkano
DCO_FPDFotoindukované procesy v molekulárních materiálechcs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ne
DCO_KMKeramické materiálycs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_KOVKovové materiálycs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MPMěření materiálových parametrůcs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MPMModerní přístupy v materiálových vědáchcs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MMMolekulární materiálycs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ne
DCO_PMTPokročilé materiálové technologie a aplikacecs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_PTVPříprava a vlastnosti tenkých vrstev materiálůcs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
DCO_VSDVyužívání sekundárních surovincs0celoročníPovinně volitelnýdrzk1ano
Všechny skupiny volitelných předmětů
Sk. Min. předmětů Předměty
1 1 DCO_FPD, DCO_KM, DCO_KOV, DCO_MP, DCO_MPM, DCO_MM, DCO_PMT, DCO_PTV, DCO_VSD