Schválené projekty 2016

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2016

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 896 914 Kč

Z toho 2.5% - 1 397 423 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 270 231
EKF  4 459 400
FAST  2 765 016
FS  9 344 371
FEI 13 781 413
HGF  5 130 549
FMMI  7 000 000
VC 10 748 511
CELKEM 54 499 491

KódSP2016/63
Název projektuVyužití nových fylosilikátů pro přípravu funkčních nanostruktur
ŘešitelTokarský Jonáš doc. Ing., Ph.D.
Školitel projektu
Období řešení projektu01.01.2016 - 31.12.2016
Předmět výzkumuPředkládaný projekt, který navazuje na předchozí projekty „Nové funkční nanokompozity typu polyanilin/fylosilikát“ (SP2015/50) a „Funkční nanokompozity na bázi oxidu zinečnatého“ (SP2015/60) je zaměřen na přípravu a charakterizaci funkčních nanokompozitů s vodivými polymery či nanočásticemi ZnO nebo ZnS na fylosilikátových matricich.
Úspěšné zvládnutí přípravy elektricky vodivých nanokompozitů typu polyanilin/montmorillonit (PANI/MMT) ve formě prášků i tenkých vrstev [1,2] a následné nalezení možnosti, jak tyto nanokompozity transformovat na materiál obsahující grafen [3], vede k následujícím dvěma krokům výzkumu: (a) otestovat jiný typ jílové matrice a (b) otestovat jiný typ vodivého polymeru. Ghassoul (GHA), unikátní směs stevensitu a sepiolitu pocházející z jediného známého naleziště na světě (Jebel Ghassoul v Maroku), byl pro svůj relativně velký měrný povrch (cca 160 m2/g) vybrán jako jílová matrice. Jako vodivý polymer byl vybrán polypyrrol (PPYR), který stejně jako PANI obsahuje ve své struktuře dusík.
Vzhledem k tomu, že se v minulosti připravený směsný kompozit PANI/kaolinit/TiO2 ukázal být slibným kandidátem na funkční materiál v senzorech mechanické zátěže [4], bude připraven a pro stejný účel otestován rovněž směsný kompozit obsahující ZnO. Nanočástice ZnO budou připraveny na kaolinitu (KLT) [5] a na ghassoulu [6].
Nanočástice ZnO budou rovněž zkoumány jako aditiva pro hydrofobizační vrstvu určenou k ochraně kamenných substrátů. Sledována bude zejména změna nasákavosti substrátů s ohledem na množství nanočástic ve vrstvě.
V návaznosti na ZnO se náš tým chce zaměřit na rovněž na ZnS. Po úspěšném zvládnutí metody přípravy budou nanočástice ZnS rovněž kotveny na fylosilikátové matrice s cílem dosáhnout u výsledných nanokompozitů vysoké fotodegradační aktivity.

[1] J. Tokarský et al. Appl. Clay Sci. 80-81 (2013) 126-132.
[2] L. Kulhánková et al. Thin Solid Films 562 (2014) 319-325.
[3] P. Čapková et al. J. Eur. Ceram. Soc. 34 (2014) 3111-3117.
[4] J. Tokarský et al. Mater. Chem. Phys. 146 (2014) 146-152.
[5] K. Mamulová Kutláková et al. Appl. Catal. B 162 (2015) 392-400.
[6] J. Tokarský, K. Mamulová Kutláková: Fotoaktivní nanokompozit ZnO/stevensit. Funkční vzorek, ev. č. 039/10-07-2015_F.


Postup řešení:

(1) Příprava nanočástic ZnO a nanokompozitu ZnO/KLT jako komponenty směsného kompozitu s vodivým polymerem.
(2) Optimalizace laboratorního postupu přípravy nanokompozitu ZnO/GHA jako komponenty směsného kompozitu s vodivým polymerem.
(3) Příprava práškových nanokompozitů typu vodivý polymer/fylosilikát a vodivý polymer/fylosilikát/ZnO. Literární rešerše s cílem nalézt vhodnou metodu přípravy nanočástic ZnS s ohledem na experimentální nenáročnost (dostupnost laboratorního vybavení, cenová hladina prekurzorů, časová náročnost atd.).
(4) Hydrofobizační polymerní vrstvy s různým množstvím nanočástic ZnO budou naneseny na kamenný substrát a průběžně budou sledovány změny nasákavosti substrátu s ohledem na množství nanočástic ZnO ve vrstvě.
(5) Analýza vzorků dostupnými instrumentálními metodami (RTG difrakce, AFM, Ramanova spektroskopie, SEM, TEM).
(6) Molekulární modelování polymeru na povrchu a v mezivrství fylosilikátu s cílem poznat uspořádání řetězců a jeho vliv na elektrickou vodivost materiálu.
(7) Metoda vybraná pomocí literární rešerše bude použita pro laboratorní přípravu čistých nanočástic ZnS.
(8) Slisování práškových vzorků s vodivými polymery do tablet a měření elektrické vodivosti a mikrovodivosti.
(9) Zátěžové zkoušky a měření proudové odezvy s cílem zjistit možnost využití nanokompozitů jako tlakového senzoru.
(10) Připravené nanočástice ZnS budou ukotveny na fylosilikátovou matrici a výsledné nanokompozity budou charakterizovány dostupnými instrumentálními metodami (RTG difrakce, SEM, TEM, FTIR, DRS).


Rozdělení práce a úkolů mezi členy řešitelského týmu
______________________________________________________________
Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D. – hlavní řešitel – molekulární modelování nanokompozitů pomocí empirických silových polí, hydrofobizace kamenných povrchů, optimalizace postupu přípravy nanokompozitů typu polymer/fylosilikát, příprava VaV výstupů

doc. Ing. Lenka Kulhánková, Ph.D. – vedoucí bakalářské práce Hany Koníčkové – optimalizace postupu přípravy nanokompozitů typu vodivý polymer/fylosilikát, příprava směsných kompozitů pro zátěžové testy, příprava VaV výstupů

Mgr. Kateřina Mamulová Kutláková, Ph.D. – vedoucí bakalářských prací Dalibora Hrocha a Lukáše Hermana – příprava nanočástic ZnO, ZnS a nanokompozitů a jejich charakterizace metodou RTG difrakce, testování fotodegradační aktivity, příprava VaV výstupů

Ing. Dominik Hlaváč – student doktorského studijního programu Nanotechnologie na Centru nanotechnologií – molekulární modelování nanokompozitů, spolupráce na přípravě VaV výstupů

Ing. Petra Vilímová – studentka doktorského studijního programu Nanotechnologie na Centru nanotechnologií – charakterizace vzorků mikroskopií atomárních sil (AFM), měření mikrovodivosti, spolupráce na přípravě VaV výstupů

Ing. Jaroslav Lang – student doktorského studijního programu Nanotechnologie na Centru nanotechnologií – charakterizace fotodegradačních schopností nanokompozitů, testování hydrofobizace, spolupráce na přípravě VaV výstupů

Ing. Barbora Janíková – studentka doktorského studijního programu Metalurgie, obor Tepelná technika a paliva v průmyslu, na Katedře tepelné techniky, FMMI – příprava hydrofobizačních vrstev, testování hydrofobizace, spolupráce na přípravě VaV výstupů

Ing. Tomáš Plaček – student doktorského studijního programu Řízení průmyslových systémů na Katedře automatizace a počítačové techniky v metalurgii, FMMI – úprava práškových vzorků lisováním, optimalizace postupu měření elektrické vodivosti a testování vodivostní odezvy na vnější zátěže, spolupráce na přípravě VaV výstupů

Hana Koníčková – studentka bakalářského studijního programu Nanotechnologie na Centru nanotechnologií – příprava vodivých polymerů a jejich kompozitů

Dalibor Hroch – student bakalářského studijního programu Nanotechnologie na Centru nanotechnologií – příprava nanočástic ZnO, ZnS a nanokompozitů se ZnS

Lukáš Herman – student bakalářského studijního programu Nanotechnologie na Centru nanotechnologií – charakterizace nanokompozitů pomocí RTG difrakce se zaměřením na Rietveldovu metodu
Členové řešitelského týmuBc. Lukáš Herman
Ing. Dominik Hlaváč
Bc. Dalibor Hroch
Ing. Barbora Janíková
Ing. Hana Krupová
doc. Ing. Lenka Kulhánková, Ph.D.
Ing. Jaroslav Lang, Ph.D.
Mgr. Kateřina Mamulová Kutláková, Ph.D.
Mgr. Pavlína Peikertová, Ph.D.
Ing. Tomáš Plaček
doc. Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D.
Ing. Petra Vilímová
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Výstupy výzkumu:

1) otestování možnosti přípravy vodivých nanokompozitů typu fylosilikát/polypyrrol a porovnání jejich vlastností s nanokompozity fylosilikát/polyanilin

2) optimalizace postupu přípravy nanočástic ZnO a ZnS a nanokompozitů s fylosilikátovými matricemi a jejich charakterizace

3) otestování směsného nanokompozitu typu nanočástice/vodivý polymer/fylosilikát jako zátěžového senzoru

4) optimalizace složení hydrofobizačních vrstev typu ZnO/polymer pro kamenné podklady



VaV výstupy:

1) článek v mezinárodním periodiku s IF

2) aktivní účast na mezinárodní konferenci NANOCON 2015 + dva plné příspěvky ve sborníku konference (indexován v databázi Thomson Reuters)

3) funkční vzorek

4) vypracování bakalářské práce Hany Koníčkové

5) vypracování bakalářské práce Dalibora Hrocha

6) vypracování bakalářské práce Lukáše Hermana

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia63000,-63000,-
3. Materiálové náklady28000,-30411,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby110000,-109855,-
6. Cestovní náhrady6000,-3734,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory23000,-23000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady230000,-
Uznané náklady230000,-
Celkem běžné finanční prostředky230000,-230000,-