Doctoral Thesis

Preparation and properties of SiO2 based thermally insulating materials

Final Thesis 9.17 MB

Author of thesis: Ing. Martin Sedlačík

Acad. year: 2025/2026

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

Reviewers: prof. Ing. Bedřich Smetana, Ph.D., prof. Ing. Jiří Zach, Ph.D.

Abstract:

This dissertation focuses on the preparation of foam glass, the description of high-temperature phenomena during the production process, and the methodology for characterizing foam glasses. The main objective was to elucidate the physicochemical processes occurring during the foaming process. To this end, a methodology for the quantitative evaluation of volume expansion and the porous structure of foam glasses was developed and tested.
The experimental part of the thesis involves the application of modern image analysis methods to evaluate the expansion and structure of foam glasses. For precise and non-destructive monitoring of volume expansion, a methodology based on an instrumentally undemanding 3D visual hull reconstruction of the sample was proposed and optimized in the experimental section. Furthermore, a methodology for sample preparation and evaluating the porosity and spatial homogeneity of foam glasses using image analysis was designed and tested. The proposed methodology was applied to assess two distinct foam glass systems utilizing either CaCO₃ or a mixture of glycerol and waterglass as the foaming agent.
A detailed study of the high-temperature processes occurring during foam glass preparation via the glycerol and waterglass foaming mixture was also conducted on the prepared model systems. The influence of the foaming mixture composition and the source of chemically bonded oxygen on the foaming process was investigated. Considerable attention was devoted to the role of the alkaline component and the impact of carbonation processes on the ongoing reactions, as well as the evolution of the microstructure and phase composition during various stages of foam glass preparation. The developed analytical methods and experimental findings provide a robust framework for the objective control and targeted optimization of foam glass properties. Simultaneously, the detailed description of the investigated physicochemical phenomena offers valuable insights for further materials research and development in the field of foam glasses.

Keywords:

Foam glass, image analysis, porosity, high temperature processes, carbonation

Date of defence

22.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaPznamka

Process of defence

Předseda komise představil doktoranda a předal mu slovo. Ing. Sedlačík je spoluautorem velkého množství publikací indexovaných v databázi WoS a Scopus. Je také spoluautorem velkého množství konferenčních příspěvků.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry, Technology and Properties of Materials (DPCP_CHM_4_N)

Composition of Committee

doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Lukáš Kalina, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Zach, Ph.D. (člen)
prof. Dr. Ing. Martin Palou (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Vlastimil Matějka, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Bedřich Smetana, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Tomáš Opravil, Ph.D.

Doktorand Ing. Martin Sedlačík, se v průběhu svého doktorského studia zabýval, možnostmi přípravy pěnových skel. Hlavní pozornost věnoval popisu vysokoteplotních dějů, které vznik těchto materiálů doprovázejí, nemalou část své práce věnoval tvorbě a ověření metod pro kvantitativní hodnocení objemové expanze a porozity pěnových skel.
V experimentální části se student zabývá především aplikacemi moderních metod obrazové analýzy s cílem využít tyto metody k hodnocení expanze a struktury pěnových skel. Na základě znalostí z již používaných metod, navrhnul a na svých vzorcích ověřil metodu, pro hodnocení expanze, kterou nazval 3D rekonstrukce vizuální obálky. Pro hodnocení porozity a prostorové homogenity pěnových skel vhodně využil metodu obrazové analýzy.
Pěnová skla připravoval ve dvou odlišných systémech pěnění, a to pomocí uhličitanu vápenatého a směsi glycerolu a vodního skla. Výše uvedenými metodami připravené vzorky charakterizoval. Výsledky této disertační práce jsou velice kvalitní a rozsáhlé a předpokládám, že v budoucnu budou sloužit jako odrazový můstek pro výzkum v oblasti pěnových skel s řízenými vlastnostmi.
Disertační práce je psána v českém jazyce a je správně systematicky rozdělena do kapitol. Počet citovaných zdrojů plně odpovídá předpokladům pro dizertační práci, použité zdroje jsou řádně citovány. Experimenty jsou přehledně a logicky popsány. Vyhodnocení výsledků i grafické zpracování je srozumitelné a jasné. Diskuse je vedena jasně a závěry jsou podloženy publikačními zdroji.
Disertační práce Ing. Martina Sedlačíka je odborně na velmi vysoké úrovni, hodnotím je jako nadprůměrnou a doporučuji ji k obhajobě.
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta 23,77 kB

Reviewer’s report
prof. Ing. Jiří Zach, Ph.D.

File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 562,30 kB

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová