PROGRESÍVNE MATERIÁLY Štúdium magneticky mäkkého kompozitu s feritom ako izolačnou zložkou. školiteľ: doc. RNDr. Ján Füzer, PhD. forma štúdia: denná A

Prepis

1 PROGRESÍVNE MATERIÁLY Štúdium magneticky mäkkého kompozitu s feritom ako izolačnou zložkou. školiteľ: doc. RNDr. Ján Füzer, PhD. Anotácia: Práca je orientovaná na štúdium kompozitných materiálov pozostávajúcich z častíc na báze NiFe a FeSi s elektricky nevodivým spojivom - feritom. Potenciálnou výhodou použitia spinelových feritov ako izolačnej vrstvy oproti iným typov izolantov je ich ferimagnetické správanie zlepšujúce magnetickú interakciu medzi feromagnetickými časticami prášku v pripravenom kompozite. Časťou práce je výskum elektrického odporu, spektra komplexnej permeability a magnetických strát pripravených kompozitných materiálov. Cieľom je optimalizácia prípravy kompozitného materiálu vykazujúceho vlastnosti požadované od magneticky mäkkých materiálov pri premagnetovaní v stredofrekvenčnej oblasti. Vplyv tepelného spracovania na štruktúrne a magnetické vlastnosti rýchlo-chladených magneticky mäkkých materiálov. školiteľ: prof. RNDr. Rastislav Varga, DrSc. konzultant: doc. RNDr. Zuzana Vargová, PhD. Anotácia: Cieľom práce je preštudovať vplyv anizotropie indukovanej tepelným spracovaním (pod mechanickým napätím, v magnetickom poli a pod.) na magnetické vlastnosti rýchlo-chladených materiálov vo forme drôtov a pások. Štúdium magnetických a štruktúrnych vlastností magnetických nanočastíc pre magnetickú hypertermiu školiteľ: doc. RNDr. Adriana Zeleňáková, PhD. konzultanti: doc. RNDr. Vladimír Zeleňák, PhD., RNDr. Anna Alexovič Matiašová, PhD. Anotácia: Unikátne fyzikálno-chemické vlastnosti magnetických nanočastíc ich predurčujú k rôznym biomedicínskym aplikáciám. Významným javom, s ktorým sa pri magnetických nanočasticiach stretávame, je ich odozva na vonkajšie magnetické pole a tento jav je prakticky využívaný pri cielenom transporte a uvoľňovaní liečiva a pri zobrazovaní nádorov pomocou magnetickej rezonancie (MRI). V poslednej dobe sa veľká pozornosť venuje aj liečebnej metóde známej ako magnetická hypertermia, kde sa využívajú magnetické nanočastice, ktoré vplyvom ac magnetického poľa zvýšia svoju vnútornú energiu a spôsobia lokálnu degradáciu nádorového tkaniva. Cieľom PhD práce je stanoviť najvhodnejšiu stratégiu pre prípravu MNPs, ktoré by následne mohli byť využité pre aplikácie pre magnetickú hypertermiu, ako aj štúdium magnetických, a štruktúrnych vlastností magnetických nanočastíc z pohľadu ich využitia in-vivo. Štruktúrna charakterizácia fázovej transformácie z amorfného do nanokryštalického stavu v kovových sklách pomocou TEM a rozptylových a spektroskopických techník využívajúcich synchrotrónové žiarenie a zobrazovacích techník na XFEL. školiteľ: prof. RNDr. Pavol Sovák, CSc. konzultanti: RNDr. Štefan Michalik, PhD., Ing. Vladimír Girman, PhD.

2 Anotácia: Táto práca sa bude zaoberať prípravou kovových skiel vo forme pások a tyčiniek pomocou metódy rýchleho chladenia otáčajúcim sa valcom a zlievaním do medenej zápustky. Amorfná štruktúra pripravených zliatin bude vyšetrovaná pomocou TEM a rozptylových a spektroskopických techník využívajúcich synchrotrónové žiarenie, konkrétne vysokoenergetickej röntgenovej difrakcie (HEXRD a röntgenovej absorpčnej spektroskopie (XAS). Špeciálny dôraz bude kladený na detaily fázovej transformácie z amorfného do nanokryštalického stavu s využitím TEM a MID beamline na XFEL v Hamburgu Literatúra 1. Structure and magnetic properties of finement based alloys. Univerzita Pavla Jozefa Šafárika s. - ISBN Vývoj diagnostických metodík založených na mikroskopii atomárnych síl školiteľ: Mgr. Vladimír Komanický, PhD. konzultant: doc. RNDr. Vladimíra Tomečková, PhD. Anotácia: Dizertačná práca má za hlavnú úlohu vývin nových metód zložených na mikroskopii atomárnych síl (AFM) na diagnostiku závažných civilizačných ochorení z telesných tekutín. Dalšou úlohou bude prípravu systémov pomocou nanotechnológií a nanolitografií a PVD metodík, ktoré bude možné využiť na prípravu senzorov určených pre diagnostiku. Tieto systémy budú pripravené vo forme tenkých vrstiev, multivrstiev a iných typov nanoštruktúr. Literatúra 1. Shao M. Electrocatalysis in Fuel Cells, A Non- and Low- Platinum Approach, 2013, XVI, 745, 327 pages. 2. Koper M., Wieckowski A. Fuel Cell Catalysis: A Surface Science Approach, 2009, 720 pages. 3. Wieckowski A., Interfacial Electrochemistry: Theory, Experiment, and Applications, 1999, 966 pages. Vplyv mikrovlnného ohrevu na štruktúru a vlastnosti práškových magneticky mäkkých materiálov školiteľ: Ing. Radovan Bureš, CSc. ÚMV SAV Košice Anotácia: Práca je zameraná na štúdium štruktúrnych, magnetických a mechanických vlastností magneticky mäkkých kompozitných materiálov pripravených na báze práškových kovových a nekovových materiálov. Na prípravu a kompaktizáciu práškového materiálového systému bude použitá technológia mikrovlnného ohrevu. Mikrovlny sa vyznačujú niektorými charakteristikami, ktoré v prípade konvenčného spracovania nie sú k dispozícii: prenikavé žiarenie, kontrolovaná distribúcia elektrického poľa, rýchly ohrev, selektívny ohrev materiálov v dôsledku rozdielnej absorbcie a existencia samolimitujúcich reakcií. Cieľom práce je kvantifikácia vplyvu mikrovlnného žiarenia na kinetiku procesov syntézy, žíhania a spekania práškových magneticky mäkkých materiálov. Získané poznatky budú využité na optimalizáciu a racionalizáciu metód prípravy magneticky mäkkých kompozitov. Literatúra: - Jing Sun, Wenlong Wang and Qinyan Yue: Review on Microwave-Matter Interaction Fundamentals and Efficient Microwave-Associated Heating Strategies, Materials 2016, 9, Katie Jo Sunday and Mitra L. Taheri: Soft magnetic composites: recent advancements in the technology, Metal Powder Report, Volume 72, Number 6, November/December 2017

3 Nano-mechanické vlastnosti progresívnych keramických materiálov školiteľ: prof. RNDr. Ján Dusza, DrSc. ÚMV SAV Košice Anotácia: Téma dizertačnej práca je zameraná na novú perspektívnu oblasť materiálového výskumu - nanomechanické skúšanie materiálov. Nanomechanické skúšanie vychádza z nanoindentačných testov, pričom rozvoj metodík v súčasnosti umožňuje vykonávať tlakové, ťahové, ohybové skúšky, ako aj únavové a creepove testy v nano a mikro mierke, pričom je možné študovať vplyv veľkosti a orientácie kryštálu na plastické správanie materiálov. Analyzovaním týchto prejavov je možné získavať nové poznatky základného výskumu o deformačných mechanizmoch, čo by bolo hlavným predpokladaným prínosom dizertačnej práce. Očakávame tiež príspevok k vývoju nových metodík skúšania materiálov na nano- mikro- úrovni. Microstructure of WC-Co FIB-SEM/EDS nanoindenter Agilent G200 deformed micropillar Vývoj keramických vlákien metódou elektrostatického zvlákňovania pre špeciálne technické aplikácie školiteľ: prof. RNDr. Ján Dusza, DrSc. ÚMV SAV Košice Anotácia: Dizertačná práca je orientovaná na nanovlákenné systémy vyrobené relatívne novou, finančne nenáročnou a pritom produktívnou metódou, u ktorých sa očakáva veľký potenciál v oblasti solárnych aplikácií, plynových senzorov, varistorov a iných špeciálnych technických aplikácií. Očakávaným prínosom práce je zodpovedanie vzťahov medzi podmienkami prípravy, formovaním mikroštruktúry a vybranými funkčnými vlastnosťami vyvíjaných nanovlákien a má všetky predpoklady posunúť hranice poznania prípravy daných vlákien smerom k reálnym produkčným možnostiam. Cieľom práce je na základe získaných výsledkov predikovať aplikačné možnosti študovaných materiálov v praxi.

4 Vysokoionizované plazmové naprašovanie multikomponentných keramických povlakov s vysokou entropiou Anotácia: Vývoj magnetrónového naprašovania sa orientuje na technológie s výrazne vyšším stupňom ionizácie odprašovaného materiálu kvôli lepšej kontrole procesu depozície a lepším výsledným vlastnostiam povlaku. Medzi najznámejšie ionizované PVD (ipvd) technológie patrí High Power Impuslse Magnetron Sputtering (HiPIMS) a do tejto kategórie možno zaradiť aj relativne novú technológiu nazvanú High Target Utilization Sputtering (HiTUS). Vysoká ionizácia plazmy je v prípade HiPIMS dosahovaná krátkymi nizkofrekvenčnými pulzami s extrémne vysokou hustotou výkonu, u HiTUSu výkonom na samostatnom plazmovom zdroji. Obsahom práce je optimalizácia parametrov depozície tvrdých viackomponentných karbidických, boridických a nitridických povlakov z hľadiska kontroly ich elastických a plastických vlastností prostredníctvom určenia závislostí medzi jednotlivými parametrami depozície, vlastnostami plazmy, štruktúrou povlakov a ich mechanickými a tribologickými vlastnostami. Práca bude realizovaná na ipvd zariadeniach Cryofox Discovery (Polyteknik Dánsko) a HiTUS C500 (PQL, UK) v kombinácii s mikroskopickými pozorovaniami na SEM a TEM a meraniami mechanických vlastností. HiPIMS Discovery HiTUS C500 nanoindentation in W-C coating Kvantitatívna charakterizácia plazmovej depozície a keramických povlakov pomocou optickej a elektrónovej spektroskopie.

5 Anotácia: Moderné keramické povlaky pre ochranné vrstvy pre ultravysokými teplotami sú obvykle zložené z prvkov ťažkých kovov s vysokou teplotou (Zr, Hf, Ru, W..) silne naviazaných na ľahké prvky (bór, dusík, kyslík, uhlík s vodíkom), korých analýza je klasickými kvantitatívnymi analýzami často problematická. Na súčasnú kvantifikáciu ľahkých a ťažkých prvkov v takýchto povlakoch je obvykle potrebná kombinácia viacerých metód. Na kontrolu chemického zloženia povlaku je však potrebná aj charakterizácia plazmy, z ktorej sú povlaky nanášané. To znamená, že na určenie vzťahov medzi zložením, štruktúrou a vlastnosťami povlakov sú potrebné in situ metódy charakterizácie plazmy aj následné ex-situ metódy na povlakoch. Téma práce je zameraná na obe oblasti - in-situ optickú emisnú spectroskopiou plazmy a následnú optickú emisnú spectroskopiu v tlejivom výboji (GDOES), Ramanovskú spektroskopiu ako aj vlnovo-disperznú (WDS) a energiovo-disperznú (EDS) spektroskopiou (prípadne aj RTG fotoelektrónovou spektroskopiou (XPS) and hmotnostnou spektroskopiou sekundárnych iónov (SIMS)) na kvantifikáciu chemického zloženia povlakov na báze karbidov a boridov s cieľom určenia vzťahov medzi zložením plazmy a štruktúrou a vlastnosťami povlakov. Merania plazmy budú realizované na existujúcich ipvd zariadeniach pomocou OES systému (Avantes, Holandsko) and Ramanovského mikroskopu (XploRa, Horiba, France), GDOES (GD2, Horiba, France) ako aj na EDS and WDS (Oxford, UK) na rastovacích elektrónových mikroskopoch. Rozšírenie skúmaných metód o XPS a SIMS bude závisieť od dodávky nových zariadení. Raman mikroskope GDOES FIB-SEM/EDS Mapovanie mechanických a tribologických vlastností keramických PVD povlakov na mikroa nano-úrovni Anotácia: Vznik MEMS si vyžaduje nielen vývoj nových technológií ich prípravy ale aj charakterizácie ich mechanických vlastností, spoľahlivosti a životnosti na nanoúrovni. Táto oblasť je podmienená rozvojom zobrazovacích a testovacích metód na analogickej úrovni. K najznámejším metódam tohoto typu patria mikroskopia atomárnych síl (atomic force microscopy - AFM), nanoindentácia vrátane in-situ nanoindentácie v elektrónovom mikroskope a nanolitografia. AFM kombinuje schopnosti zobrazovania a v rôznych módoch aj merania fyzikálnych, mechanických, tribologických a iných vlastností na úrovni až do jednotlivých atómov. Cieľom práce je mapovanie mechanických a tribologických vlastností rôznych typov PVD povlakov na mikro- a nano-úrovni pomocou kombinácie rôznych AFM módov s nanoindentáciou a prípadnou in-situ nanoindentáciou v rastrovacom elektrónovom mikroskope. Práca bude realizovaná na povlakoch pripravených na existujúcich PVD zariadeniach s pomocou AFM (Dimension Icon, USA) a nanoindentora (G200, Agilent, USA), prípadne na in situ nanoindentore v rastovacom elektrónovom mikroskope.

6 AFM - Dimension Icon nanoindenter Agilent G200 Matematické modelovanie procesov nanoindentácie, vrypovej skúšky a trenia v kompozitných systémoch Anotácia: Práca je zameraná na detailné štúdium procesov napäťových a deformačných stavov pri inštrumentovanej nanoindentácii, vrypových a tribologických skúškach v kompozitných povlakovaných systémoch pomocou modelovania metódou konečných prvkov (Finite element Modelling - FEM), vrátane rozšíreného FEM (extended FEM) a modelu kohéznej zóny (Cohesive Zone Model CZM) a následnej experimentálnej verifikácii. Práca bude orientovaná na tenké povlaky na podložkách s rôznymi mechanickými vlastnosťami. Cieľom je pochopenie detailov porušovania tenkých povlakov v závislosti od podmienok zaťažovania ako aj optimalizácia podmienok merania jednotlivých mechanických a tribologických vlastností študovaných povlakov. Stress distributions during nanoindentation and scratch test Tepelné a netepelné fázové zmeny vyvolané pôsobením krátkovlnových laserov v materiáloch školiteľ: Ing. Karel Saksl, DrSc. - ÚMV SAV Košice, PF UPJŠ konzultant: Ing. Libor Juha, CSc. (Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i., Praha) Anotácia: Súčasné krátkovlnové lasery pracujúce v extrémne ultrafialových (XUV), mäkko röntgenových (SXR) alebo v röntgenových rozsahoch sa vyznačujú vysokou intenzitou

7 vyžiarených energetických fotónov. V týchto spektrálnych rozsahoch má jeden fotón energiu v rozmedzí od desiatok ev až po niekoľkých kev. Takáto fotónová energia je dostatočne vysoká na to, aby porušila akúkoľvek kovalentnú väzbu, presahuje energie zakázaných pásov iónových kryštálov, ako aj kohéznu energiu akejkoľvek krištáľovej mriežky. Preto XUV / röntgenové laserové lúče môžu spôsobiť ako tepelné, tak aj netepelné modifikácie tuhých látok. Rôzne materiály - izolátory (napr. organické polyméry a iónové kryštály), polovodiče (jednoprvkové, viacprvkové) alebo kovy (napr. Ni, Cr, Au a Pt) ožarované zaostrenými lúčmi XUV / rtg. laserov, budú skúmané pomocou pokročilých inštrumentálnych analytických techník. Tieto analytické metódy poskytnú informácie o fázových prechodoch, ktoré sa vyskytli na povrchoch a v blízkych okoliach ožiarených materiálov. S pomocou teórie, bude určené, či došlo k tepelnej a/alebo netepelnej modifikácii ožiareného materiálu. Impedančná spektroskopia a dielektrické vlastnosti magnetoelektrickej keramiky školiteľ: RNDr. Vladimír Kovaľ, PhD. ÚMV SAV Košice Anotácia: Ťažiskom dizertačnej práce bude štúdium dielektrických vlastností polykryštalických multifunkčných materiálov v širokom teplotnom a frekvenčnom intervale s využitím komplexnej AC impedančnej spektroskopie. Súčasťou výskumnej práce bude príprava keramických materiálov, štruktúrna RTG analýza, rastrovacia a transmisná elektrónová mikroskopia a analytické modelovanie dielektrickej odozvy pripravených magnetoelektrických štruktúr.