Detail oboru

Chemie, technologie a vlastnosti materiálů

FCHZkratka: DPCO_CHM_4Ak. rok: 2020/2021

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. Možnosti snižování emisí oxidu uhličitého při výrobě portlandského cementu

    Portlandský cement je a ještě po mnoho let bude stavebním pojivem číslo 1, celosvětová roční produkce tohoto pojiva se pohybuje okolo 3500 tisíc tun a po řadu let stoupá. Výrobní proces tohoto pojiva je však zatížen vznikem velkého množství oxidu uhličitého, který se řadí mezi hlavní skleníkové plyny. Bilančně odpovídá jedna tuna portlandského slinku přibližně jedné tuně vyprodukovaného oxidu uhličitého. Z toho důvodu, se tato disertační práce bude zabývat možnostmi snížení emisí oxidu uhličitého vzhledem k objemu produkovaných cementů definovaných normou ČSN EN 197-1. Práce bude cíli především a pucolánové cementy. Pro cementy budou testovány různé průmyslové pucolány, přírodní pucolány a kalcinované jíly jako pucolány. Cílem práce bude ověřit využití pucolánů při výrobě portlandských cementů. Snížením obsahu slinku v cementech třídy II nebo IV na minimum povolené normou přispěje k celkové nižší produkci oxidu uhličitého.

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

  2. Možnosti snižování emisí oxidu uhličitého při výrobě portlandského cementu

    Portlandský cement je a ještě po mnoho let bude stavebním pojivem číslo 1, celosvětová roční produkce tohoto pojiva se pohybuje okolo 3500 tisíc tun a po řadu let stoupá. Výrobní proces tohoto pojiva je však zatížen vznikem velkého množství oxidu uhličitého, který se řadí mezi hlavní skleníkové plyny. Bilančně odpovídá jedna tuna portlandského slinku přibližně jedné tuně vyprodukovaného oxidu uhličitého. Z toho důvodu, se tato disertační práce bude zabývat možnostmi snížení emisí oxidu uhličitého vzhledem k objemu produkovaných cementů definovaných normou ČSN EN 197-1. Práce bude cíli především a pucolánové cementy. Pro cementy budou testovány různé průmyslové pucolány, přírodní pucolány a kalcinované jíly jako pucolány. Cílem práce bude ověřit využití pucolánů při výrobě portlandských cementů. Snížením obsahu slinku v cementech třídy II nebo IV na minimum povolené normou přispěje k celkové nižší produkci oxidu uhličitého.

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

  3. Možnosti snižování emisí oxidu uhličitého při výrobě portlandského cementu

    Portlandský cement je a ještě po mnoho let bude stavebním pojivem číslo 1, celosvětová roční produkce tohoto pojiva se pohybuje okolo 3500 tisíc tun a po řadu let stoupá. Výrobní proces tohoto pojiva je však zatížen vznikem velkého množství oxidu uhličitého, který se řadí mezi hlavní skleníkové plyny. Bilančně odpovídá jedna tuna portlandského slinku přibližně jedné tuně vyprodukovaného oxidu uhličitého. Z toho důvodu, se tato disertační práce bude zabývat možnostmi snížení emisí oxidu uhličitého vzhledem k objemu produkovaných cementů definovaných normou ČSN EN 197-1. Práce bude cíli především a pucolánové cementy. Pro cementy budou testovány různé průmyslové pucolány, přírodní pucolány a kalcinované jíly jako pucolány. Cílem práce bude ověřit využití pucolánů při výrobě portlandských cementů. Snížením obsahu slinku v cementech třídy II nebo IV na minimum povolené normou přispěje k celkové nižší produkci oxidu uhličitého.

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

  4. 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.

  5. Perovskity a hybridní struktury pro fotonické 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. Předpokládá se zapojení doktoranda do výzkumného projektu se zaměřením na perovskitové materiály.

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

  6. Plazmová nanotechnologie pro syntézu složitých nanostruktur

    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. Pokročilé materiály pro organické solární články

    Práce se bude zabývat přípravou a charakterizací materiálů - organických polovodičů, které jsou perspektivní pro využití v oblasti organické fotovoltaiky. V rámci práce budou metodami materiálového tisku a dalšími metodami připravovány a charakterizovány organické solární články a studovány jejich vlastnosti. Pozornost bude soustředěna především na charakterizaci optických a elektrických vlastností materiálů a solárních článků. Cílem je optimalizace vlastností solárních článků s ohledem na jejich konkrétní možnosti uplatnění. Předpokládá se zapojení doktoranda do mezinárodního výzkumného projektu se zaměřením na organickou fotovoltaiku.

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

  8. Příprava a vlastnosti izolačních materiálů na bázi SiO2

    Nové izolační materiály, které jsou šetrné k životnímu prostředí, jsou stále více žádané. Lze předpokládat, že v budoucnu bude část používaných izolačních materiálů především na polymerní bázi nahrazena. Za nežádoucí vlastnosti současných polymerních izolačních materiálů, lze označit nemožnost řádné recyklace a téměř nulová požární odolnost, oproti tomu stojí velice dobré izolační a fyzikální vlastnosti. Tato disertační práce se bude zabývat přípravou a vlastnostmi anorganických izolačních materiálů, které by se měly svými fyzikálními vlastnostmi, především objemovou hmotností a tepelnou vodivostí blížit polymerním izolacím. Hlavním cílem bude ověřit možnosti přípravy anorganických izolačních materiálů v systémech na bázi SiO2. Předností takových materiálů bude především vysoká požární odolnost, snadná recyklace a dlouhá životnost.

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

  9. Příprava a vlastnosti izolačních materiálů na bázi SiO2

    Nové izolační materiály, které jsou šetrné k životnímu prostředí, jsou stále více žádané. Lze předpokládat, že v budoucnu bude část používaných izolačních materiálů především na polymerní bázi nahrazena. Za nežádoucí vlastnosti současných polymerních izolačních materiálů, lze označit nemožnost řádné recyklace a téměř nulová požární odolnost, oproti tomu stojí velice dobré izolační a fyzikální vlastnosti. Tato disertační práce se bude zabývat přípravou a vlastnostmi anorganických izolačních materiálů, které by se měly svými fyzikálními vlastnostmi, především objemovou hmotností a tepelnou vodivostí blížit polymerním izolacím. Hlavním cílem bude ověřit možnosti přípravy anorganických izolačních materiálů v systémech na bázi SiO2. Předností takových materiálů bude především vysoká požární odolnost, snadná recyklace a dlouhá životnost.

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

  10. Příprava a vlastnosti izolačních materiálů na bázi SiO2

    Nové izolační materiály, které jsou šetrné k životnímu prostředí, jsou stále více žádané. Lze předpokládat, že v budoucnu bude část používaných izolačních materiálů především na polymerní bázi nahrazena. Za nežádoucí vlastnosti současných polymerních izolačních materiálů, lze označit nemožnost řádné recyklace a téměř nulová požární odolnost, oproti tomu stojí velice dobré izolační a fyzikální vlastnosti. Tato disertační práce se bude zabývat přípravou a vlastnostmi anorganických izolačních materiálů, které by se měly svými fyzikálními vlastnostmi, především objemovou hmotností a tepelnou vodivostí blížit polymerním izolacím. Hlavním cílem bude ověřit možnosti přípravy anorganických izolačních materiálů v systémech na bázi SiO2. Předností takových materiálů bude především vysoká požární odolnost, snadná recyklace a dlouhá životnost.

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

  11. 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.

  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 vlasatností tenkých vrstev perovskitů

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

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

  14. Studium tepelných vlastností objemových materiálů

    Práce bude zaměřena na studium tepelných vlastností materiálů využívaných k akumulaci tepla založené na změně skupenství látek. Experimentální část bude zaměřena na měření akumulovaného tepla v různých látkách pomocí plošných a bodových teplotních snímačů (termočlánek, termokamera). Při práci bude využita nová metoda vycházející z teplotních měření odezev na puls nebo skok dodaného tepla umožňující komplexní hodnocení vlastností uvedených látek. K měření absorpčních a emisních vlastností uvedených PCM materiálů bude využita termokamera. Ke zpracování dat budou využity metody obrazové analýzy.

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

  15. 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.

  16. Sudium hydratačních procesů v alkalicky aktivovaných systémech

    Alkalicky aktivované materiály a pojiva, jsou jednou z alternativ, jež může vést ke snížení emisí oxidu uhličitého, který je produkován při výrobě portlandského cementu. Tato disertační práce se bude zabývat studiem hydratačních procesů na modelových alkalicky aktivovaných systémech. Budou sledovány systémy na bázi sodných, draselných, lithných i směsných alkalických aktivátorů. Součástí práce bude rovněž vytvoření vhodné metody pro studium hydratačních procesů, které probíhají v alkalicky aktivovaných systémech.

    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 volitelnýdrzk1ne
DCO_KMKeramické materiálycs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_KOVKovové materiálycs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MPMěření materiálových parametrůcs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MPMModerní přístupy v materiálových vědáchcs0Povinně volitelnýdrzk1ano
DCO_MMMolekulární materiálycs0Povinně volitelnýdrzk1ne
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