Detail oboru

Chemistry, Technology and Properties of Materials

FCHZkratka: DPAO_CHM_4Ak. rok: 2020/2021

Program: Chemistry, Technology and Properties of Materials

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: 21.12.2015Akreditace 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. Advanced materials for organic solar cells

    The work will deal with the preparation and characterization of materials - organic semiconductors, which are perspective for use in the field of organic photovoltaics. Organic solar cells will be prepared and characterized by methods of material printing and other methods and their properties will be studied. Attention will be focused on characterization of optical and electrical properties of materials and solar cells. The aim is to optimize the properties of solar cells with respect to their specific application possibilities. It is expected that the PhD student will be involved in an international research project focusing on organic photovoltaics.

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

  2. Novel organic materials for applications in bioelectronics

    The work will deal with preparation and characterization of new organic materials, which are prospective for use in bioelectronics. Attention will be focused primarily on the characterization of the optical and electrical properties of materials prepared in the form of thin films. The possibilities of using materials in thin-film sensory systems to stimulate cells and study their response will be studied.

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

  3. Perovskites and hybrid structures for photonic applications

    The thesis will deal with the preparation and characterization of perovskites and perovskite hybrid structures, which are prospective for use in photonics with emphasis on photovoltaics, photosensors and electroluminescence devices. Attention will be focused primarily on the characterization of the optical and electrical properties of perovskite crystals and materials prepared in the form of thin films.

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

  4. Plasma nanotechnology for synthesis of complex nanostructures

    The precise synthesis of materials and devices with tailored complex structures and properties is a prerequisite for the development of the next generation of products based on nanotechnology. Nowadays, the wet chemical technologies for the generation of this type of materials lack the precision to determine their properties and the synthesized materials contain numerous imperfections at the atomic level. The use of bottom-up approaches, which use small fragments of molecules or single atoms as building blocks, is an attractive approach for the synthesis of very complex and yet well-defined material structures. Preparation of organic-inorganic nanostructures with controlled physical and chemical properties is an example of highly sophisticated materials. Plasma nanotechnology will be used for the synthesis of such hybrid nanostructures with controlled mechanical and chemical properties. The synthesis must allow a continuous change in the nature of the material from organic to inorganic.

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

  5. Possibilities of carbon dioxide reduction at the production of Portland cement

    Portland cement ranks and for many years ahead it will rank on the top of building binders. The annual worldwide production makes approx. 3,5 mil. tons and still keeps rising. However, the production process is burdened by huge emissions of carbon dioxide, being considered one of main greenhouse gasses. When balancing, one ton of Portland clinker equals to one ton of produced carbon dioxide. Hence this dissertation thesis will deal with the possibilities of carbon dioxide reduction corresponding to the volume of produced cements defined in the ČSN EN 197-1 standard. The work will mainly aim at pozzolana cements. Various industrial pozzolans, natural pozzolans and calcined clays will be tested. The goal will be to investigate the utilization of pozzolans in the production of cements. The reduction of clinker content in class II or IV cements to the minimum defined by the standard will contribute to the reduction of total carbon dioxide from cement industry.

    Školitel: Opravil Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

  6. Preparation and properties of SiO2 based insulating materials

    New eco-friendly insulating materials are in increased demand. We can suppose that in future a part of applied, mostly polymer based insulating materials, will be substituted. The undesired properties of recently used polymer based insulating materials are the impossibility of proper recycling and almost zero fire resistance, on the other hand they have very good insulating and physical properties. This dissertation thesis will deal with the preparation and properties of inorganic insulating materials, which should have the physical properties, mainly the bulk density and thermal conductivity, close to those of polymer insulations. The main goal is to investigate the possibilities of preparation of inorganic insulating materials based on SiO2 systems. The advantage of such materials is especially high fire resistance, easy recycling and long life-cycle.

    Školitel: Opravil Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

  7. Probe measurements of thin films

    Surface properties of thin films prepared in non-isothermal plasma will be analyzed by scanning probe microscopy using contact and semicontact modes. The surface topography of films will be correlated with the deposition conditions and evaluated according to theoretical models (KPZ, Monte Carlo, etc.) depending on the film thickness. The initial phase of film growth using the phase contrast and lateral force modes will also be studied. The selected mechanical properties of the films will be characterized by nanoindentation techniques and evaluated using the Oliver/Pharr and Field/Swain methods. Film adhesion on various substrates will be characterized by scratch test, the results of which will be used for modeling, or modification of current models, for the evaluation of adhesion work.

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

  8. Study on hydration processes in alkali-activated systems

    Alkali-activated materials and binders are one of the alternatives that could lead to the decrease of carbon dioxide emission being formed at the production of Portland cement. This dissertation thesis will deal with the study on hydration processes in model alkali-activated systems. The systems based on sodium, potassium, lithium and mixed alkali activators will be investigated. Also, appropriate method for the investigation of hydration processes in alkali-activated systems will be created.

    Školitel: Opravil Tomáš, doc. Ing., Ph.D.


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DCO_FCHMFyzika a chemie materiálůcs0Povinnýdrzkano
DC_CHIAChemické inženýrství pro materiálové aplikacecs0Povinně volitelnýzkano
DCO_FPDFotoindukované procesy v molekulárních materiálechcs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_KMKeramické materiálycs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_KOVKovové materiálycs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MPMěření materiálových parametrůcs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MPMModerní přístupy v materiálových vědáchcs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MMMolekulární materiálycs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_PMTPokročilé materiálové technologie a aplikacecs0Povinně volitelnýdrzkP - 261ano
DCO_PTVPříprava a vlastnosti tenkých vrstev materiálůcs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_VSDVyužívání sekundárních surovincs0Povinně 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