Počkejte prosím...
Chemistry and Technology of Materials

Chemistry and Technology of Materials

Doktorský program, Fakulta chemické technologie
CHYBI CHARAKTERISTIKA PROGRAMU

Doctoral study of Chemistry and Technology of Materials is a natural consequence of the long-time material research at UCT Prague. The study is based on the cutting-edge physical, chemical and engineering approaches to materials and material technology. Students develop their knowledge about materials; they find and comprehend deeper relationships among preparation and/or production of materials, structure and composition, and their properties. Inevitable part of the study are courses focused to deeper understanding of nature of materials, analytical methods, material characterization, and material technologies.

Uplatnění

Graduates become not only leading experts in the field of material science and technology, but thanks to their experience in international teamwork they are predetermined to start their career in academic area, international research and technology corporations, innovative companies, and state government.

Detaily programu

Jazyk výuky Anglický
Standardní doba studia 4 roky
Forma studia Prezenční
Garant studia prof. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch
Kód programu AD102
Místo studia Prague
Kapacita 15 studentů
Počet vypsaných prací 16

Vypsané disertační práce

Analýza procesu přeměny kmene na sklo

Garantující pracoviště: Laboratoř anorganických materiálů, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů
Vedoucí práce: Ing. Richard Pokorný, Ph.D.

Anotace

Hlavním cílem práce je analýza jednoho z kritických procesů při přeměně kmene, a to vývinem a kolapsem primární pěny na rozhraní kmen-tavenina. Primární pěna, která působí jako izolační vrstva zabraňující přenosu tepla do reagujícího kmene, je výsledkem mnoha různých reakcí uvolňujících plyny, které jsou zachyceny ve vrstvě primární taveniny na rozhraní kmene a skla. Bude studována morfologie pěny a chemické reakce uvolňující plyny.

Atomární modelování struktury křemičitého skla

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů

Anotace

Skelnou strukturu lze popisovat pomocí různých strukturních kvantifikátorů (radiální distribuční funkce, časovo-prostorové korelační funkce, kooordinace, Q-motivy, cykly atd.). Uvedené kvantifikátory lze získat pomocí atomárních simulací, např. molekulovou dynamikou. Cílem práce bude teoretický popis struktury skla s důrazem na středně-dosahové uspořádání a srovnání objemové a povrchové struktury.

Elastic, dielectric and piezoelectric properties of ceramics and composites

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Elastic, dielectric and piezoelectric properties are of fundamental importance for many types of functional ceramics and composites. Figures of merit for these materials, e.g. ceramics for hydrophone applications, are usually determined by a complex interplay of these three types of properties. This PhD topic focuses on the study of the dependence of the effective elastic, dielectric and piezoelectric properties on the microstructure, mainly porosity, pore shape and grain size (in the case of composites also volume fraction). The student is required to have a background in materials science (not necessarily specialized on ceramics) and an interest in challenging theory (full tensor formalism for second-, third- and fourth-order tensors), computer modeling and experimental work with real-world materials.

Large deformations of ceramic powder compacts and fracture of porous and cellular ceramics

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Large deformations play a significant role in ceramic technology, because all pressing operations rely on the quasi-plastic behavior of powder systems during consolidation. On the other hand, also porous and cellular ceramics, including those produced via additive manufacturing, e.g. 3D printing, exhibit quasi-plastic behavior during compression. This PhD topic combines theory-based analytical modeling and computer-based numerical modeling of large deformations with real-world experiments performed on ceramic materials via different mechanical tests, mainly axial and diametral compression. The student is required to have a solid background knowledge in ceramic science and technology as well as the ability to combine computer modeling with experimental work on real materials from both fine and coarse ceramics.

Mechanismus nízkoteplotního korozního praskání korozivzdorných ocelí

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Prošek, Ph.D.

Anotace

Jsou-li správně vybrány a aplikovány, korozivzdorné oceli vykazují vynikající dlouhodobou odolnost. Pro výběr vhodných korozivzdorných ocelí pro vodné elektrolyty je k dispozici dostatek dat, což však neplatí pro aplikace v atmosférických podmínkách. Případy selhání zavěšených stropních konstrukcí a dalších komponent prokázaly, že austenitické korozivzdorné oceli podléhají koroznímu praskání (KP) ve specifických atmosférických podmínkách charakterizovaných tvorbou koncentrovaných chloridových roztoků pod úsadami vysoce rozpustných chloridových solí i při nízkých teplotách. Toto bylo pozorováno v plaveckých halách, pro horolezecké skoby v přímořských oblastech a v petrochemickém průmyslu. Bezpečností komise Mezinárodní horolezecké asociace (UIAA) v současnosti připravuje nový standard, který bude klasifikovat horolezecké skoby do tříd podle jejich odolnosti proti KP a dalším formám korozního napadení. Příprava standardu vyžaduje hlubší porozumění korozním mechanismům za daných podmínek. V práci budou systematicky studovány faktory ovlivňující iniciaci a šíření KP jako například depoziční mechanismus, složení a koncentrace úsad, tahové napětí, vliv štěrbin a akumulace agresivních iontů, chemické složení skal, opakované odstraňování úsad deštěm a kondenzací, složení korozivzdorných ocelí a jejich mikrostruktura a další. Důraz bude věnován in situ experimentům pomocí rentgenové mikrotomografie (μ-CT), která umožňí sledovat vznik a šíření trhlin v reálném čase. Zároveň probíhá rozsáhlý expoziční program vzorků korozivzdorných ocelí a alternativních materiálů na stanicích po celém světě, který je řízený UIAA. Tento program bude podporován formou provádění analýz poškození a dalšími doprovodnými měřeními a zkouškami.

Modeling of fluid permeability through porous ceramics and rocks

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Fluid permeability is of major interest not only in ceramic science and technology, but also in many fields of geoscience. This PhD topic focuses on computer modeling of fluid permeability through porous ceramics and rocks, including powder beds and unsolidified sediments, with the aim to predict fluid permeability on the basis of theoretical estimates, analytical models and mainly numerical calculations on digital model microstructures and spatial images imported from X-ray micro-computed tomography. The modeling will range from simple pore channels to cavity-throat microstructures, partially sintered microstructures to hierarchical and fractal microstructures with cracks. The student should have a background in materials science or geosciences and should be interested in computer-based modeling work.

Povrch křemičitých skel a jeho charakterizace

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů

Anotace

Povrch skla je dosud nedostatečně probádaný, přičemž jeho vlastnosti přímo souvisí s řadou mechanických a chemických vlastností skleněných výrobků. Obsahem práce je připravit povrchy skel a následně je popsat pomocí dostupných mikroskopických a spektroskopických metod (SEM, IM, EPMA, Raman, TOF-SIM, XPS) s různou úrovní povrchové citlivosti.

Precipitace fosforečnanů vápenatých při interakci biomateriálů se simulovanými tělními tekutinami

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů

Anotace

Práce bude orientována na precipitaci fosforečnanů vápenatých z vybraných simulovaných tělních tekutin. Cílem je experimentálně proměřit kinetiku precipitace ze simulovaných tělních tekutin a popsat ji pomocí vhodně vybraných či nově odvozených fyzikálně-chemických modelů.

Speciální skla

Garantující pracoviště: Laboratoř anorganických materiálů, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů
Vedoucí práce: Ing. Petr Kostka, Ph.D.

Anotace

Práce bude zaměřena na přípravu a studium nových materiálů ze skupiny skel obsahujících sloučeniny těžkých kovů, zejm. oxidy. Skla oxidů těžkých kovů, v nichž je skelná síť namísto SiO2 tvořena oxidy jako např. TeO2, GeO2 nebo Sb2O3, jsou studována pro své význačné vlastnosti. Oproti běžným sklům vynikají zejména širokým intervalem propustnosti sahajícím do mnohem delších vlnových délek, vyšším indexem lomu, optickými nelineárními vlastnostmi, a díky vysokým rozpustnostem iontů vzácných zemin ve spojení s nižšími fononovými energiemi mají zářivé přechody v nich zabudovaných vzácných zemin vysokou kvantovou výtěžnost. Charakterizace připravených materiálů bude zahrnovat jejich základní fyzikálně-chemické vlastnosti, jako jsou hustota, molární objem, termální stabilita, chemická odolnost, tvrdost, optická propustnost, index lomu apod. Bude zkoumána korelace mezi strukturními jednotkami tvořícími skelnou síť a výslednými vlastnostmi a bude sledován i vliv technologických podmínek na tyto vlastnosti. Laboratoř na výzkumu spolupracuje se zahraničními pracovišti.

Stabilita půdních ternárních komplexů s toxickým oxoaniontem (As, Sb, Se) - vliv obsahu a forem železa a organického uhlíku

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů

Anotace

V půdních profilech se některé toxické prvky (arsen, antimon, selen) vyskytují jako oxoanionty primárně vázáné na hydratované oxidy a oxidy hydroxidy železa (HFO) za vzniku povrchových komplexů. Tento proces probíhá rovnovážnou adsorpcí oxoaniontů z půdního roztoku na aktivní povrchová místa půdních částic za přítomnosti dalších aniontů a rozpustných organických látek. Vznikají tak binární a ternární půdní komplexy, kde se váží anorganický oxid železa, organická látka a oxoanion. Adsorpce a komplexace probíhají v koloidním prostředí, které reaguje na iontovou sílu půdních roztoků (stabilizace nebo agregace částic). Podle nejnovějších výsledků je stabilita vznikajících ternárních komplexů kritická pro dlouhodobou stabilitu vázaných aniontových fází. Cílem práce bude kvalifikovat mechanismus vzniku ternárních komplexů organická fáze – oxid železa – aniontová částice, popsat jejich strukturu, vazebné vlastnosti a vliv prostředí na stabilitu jednotlivých složek komplexů, především oxoaniontů toxických prvků.

Strukturované materiály pro heterogenní katalýzu

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů

Anotace

Práce je zaměřena na přípravu katalyticky aktivních směsných oxidů přechodných kovů na tvarovaných kovových a keramických nosičích. Studována bude modifikace povrchu nosičových materiálů a depozice oxidových povlaků sloužících k ukotvení aktivních složek a následné nanesení katalyticky aktivních oxidů. Cílem práce je získat komplexní informaci o vlivu povrchové úpravy nosičů, způsobu depozice prekurzorů a následného tepelného zpracování na složení, fyzikálně-chemické vlastnosti a katalytickou aktivitu nosičových katalyzátorů.

Suspension rheology – from theoretical foundations to practical applications

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

The rheology of suspensions is a topic of widespread interest that is important in ceramic technology and many other fields. This PhD topic involves the theoretical treatment of basic problems in suspension rheology, mainly the dependence of the effective viscosity on particle shape, size and size distribution, as well as practical work with purely viscous non-Newtonian fluids as well as viscoelastic systems, mainly using rotational viscometry and oscillatory rheometry. The student is required to have a general chemical engineering background, not necessarily based on (and by no means limited to) ceramic technology.

Tavicí procesy ve vitrifikačních technologiích

Garantující pracoviště: Laboratoř anorganických materiálů, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů

Anotace

Analýza dějů v průběhu vitrifikačního procesu je prováděna s využitím matematického modelu, jehož vstupní data modelu jsou získávána souborem experimentálních metod zahrnujícím vysokoteplotní sledování tavicích procesů, analýzu uvolněných plynů, termickou analýzu a stanovení oxidačně redukční rovnováhy v taveninách.

Thermal shock resistance of ceramics and refractories

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Thermal shock resistance is one of the most complex properties of ceramics and refractories. Therefore this PhD topic involves modeling the dependence of elastic properties (Young’s modulus, Poisson’s ratio), thermal conductivity, thermal expansion coefficients, bulk density, specific heat capacity, strength and fracture toughness on the phase composition and microstructure of ceramic materials. The student is required to have a solid background knowledge in ceramic science and technology as well as the ability to combine computer modeling with experimental work on real materials from both fine and coarse ceramics.

Vliv korozních produktů na vstup vodíku do struktury vysokopevnostních oceli

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Prošek, Ph.D.

Anotace

Tento projekt je založen na zkušenostech získaných v rámci průmyslem sponzorovaných výzkumných aktivit zabývajících se vodíkovým zkřehnutím vysokopevnostních ocelí, které jsou zvláště náchylné vodíkem způsobenému poškození. Protože pokročilé vysokopevnostní oceli mají velký potenciál snížit spotřebu základních materiálů a energie v řadě oborů lidské aktivity, množství studií věnovaných nebezpečí vodíkového zkřehnutí rychle narůstá. Většina z nich je však prakticky orientovaná a studium mechanismů bývá opomíjeno, ačkoliv lepší porozumění celému procesu může umožnit vývoj materiálů s vhodnějšími aplikačními vlastnostmi. Tato studie bude proto zaměřena na porozumění základním dějům při atmosférické korozi, které mají potenciál ovlivnit vstup vodíku do železa, základního prvku ocelí, a do vybraných tříd ocelí. Hlavním cílem práce bude objasnit vliv korozních produktů na vstup atomárního vodíku do železa a ocelí při atmosférické korozi (jak chemické složení a fázová struktura korozních produktů ovlivňuje adsorpci a absorpci vodíku? Jaký je jejich vliv na pH? Jak mění poměr mezi reakcemi redukce kyslíku a vzniku vodíku? Jaké podmínky spouští tyto reakce? Jak se atomární vodík tvoří a jaký je mechanismus jeho vstupu do struktury kovu?).

Využití hydratačních a sorpčních vlastností odpadních aluminosilikátů ve vodním hospodářství

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Chemie a technologie materiálů

Anotace

Některé aluminosilikáty, ale i práškový stavební odpad, biochar, lignin jsou schopné absorbovat a zadržovat ve srovnání s půdami a sedimenty velké množství vody. Smísení těchto materiálů s vybranými půdními profily formou řízeného přídavku mohou ovlivnit vysychání půd, které se stává vzhledem ke stále častěji se vyskytujícím "suchým obdobím", a celkově nižším srážkovým úhrnům zásadním ekologickým problémem. Metoda přídavku materiálu s vysokou nasákavostí do ekosystému může významně přispět k lepšímu hospodaření s vodou a vyrovnání vodního cyklu.


VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 60461373
DIČ: CZ60461373

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha 2014
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum
zobrazit plnou verzi