Student absolvováním studia získá dostatečné odborné znalosti a dovednosti potřebné pro řešení různorodých vědeckých problémů výzkumných a vývojových institucí a průmyslové praxi. Absolvent bude schopen na potřebné úrovni aplikovat pro další rozvoj oboru na pracovištích svého dalšího působení (akademických a vědeckých institucích a institucích realizační oblasti) a přispět ke zlepšování konkurenceschopnosti výstupů výzkumné a aplikační oblati těchto institucí. Koncepce studijního programu umožňuje studentům získat dostatečné kompetence pro spolupráci v národních a mezinárodních vývojových, konstrukčních a vědecko-výzkumných týmech. Absolvent tohoto oboru získá solidní schopnosti a dovednosti působit ve vědeckých a výzkumných centrech nejenom v České republice, ale i v zahraničí.

http://www.ceitec.vutbr.cz/en/students/admission

prof. RNDr. Jaroslav Cihlář, CSc.

1. Aplikace zobecněné lineární elastické lomové mechaniky

   Inženýrské konstrukce obsahují řadu koncentrátorů napětí singulárního charakteru. Mezi nejčastější patří například tzv. v-vruby. Další hojnou skupinu singulárních koncentrátorů napětí reprezentují místa spojení dvou materiálů, ať již se jedná např. o povrchové vrstvy či kompozitní materiály. Takových příkladů existuje více. Společným rysem jmenovaných singulárních koncentrátorů napětí je, že exponent singularity napětí je v tomto případě, na rozdíl od trhliny, různý od 0.5, a nelze tak využít klasických postupů lomové mechaniky. Cílem disertační práce je využít postupů zobecněné lineárně elastické lomové mechaniky ke stanovení počátku a způsobu šíření trhliny z obecného singulárního koncentrátoru napětí. Z aplikačního pohledu budou odvozené postupy využity např. v materiálové oblasti ke stanovení způsobu porušení vrstevnatých materiálů, v konstrukční oblasti ke stanovení počátku šíření trhliny z ostrého v-vrubu či ke stanovení vlivu volného povrchu součásti na šíření únavové trhliny. K nezbytným numerickým výpočtům bude využit MKP systém Ansys a matematický software Matlab.

   Školitel: Náhlík Luboš, prof. Ing., Ph.D.

2. Elektrokinetické chování nevodných disperzí keramických nanočástic

   The dissertation will be focused on the study of thermodynamics and kinetics of electrochemical processes taking place in non-aqueous dispersions of inorganic nanoparticles. The work will be mainly focused on the synthesis of inorganic nanoparticles and composites, on the study of electrokinetic behavior of non-aqueous dispersions of nanoparticles and their rheological properties. The dissertation will bring new scientific knowledge about the kinetics and mechanisms of stabilization of inorganic nanoparticles in non-aqueous dispersions in the presence electrosteric stabilizers that will be used in the design of stable inorganic inks for printing and for electrophoretic deposition of ceramic nanoparticles.

   Školitel: Cihlář Jaroslav, prof. RNDr., CSc.

3. Extrémně rychlé slinování pokročilých keramických materiálů

   New sintering techniques of ceramics materials delivered in recent years new and unexpected results. The methods newly applied for sintering of advanced ceramic materials are connected with rapid heat transfer within very short time. Spark plasma sintering was the first such method followed by flash-sintering, laser sintering, electron beam sintering etc. The aim of the Ph.D. will be study of rapid sintering (densification and grain growth) via the various novel sintering techniques. Understanding of scientific foundations of extremely fast sintering should lead to possible applications. The expected results will stimulate development of energy saving processing, thermodynamically non-equilibrium materials, and also to development of shaping techniques for micro and micro objects.

   Školitel: Salamon David, doc. Ing., Ph.D.

4. Fabrication and characterisation of microscale devices incorporating new lead-free piezoelectric material compositions

   Piezoelectric materials are key components in a wide range of sensor, actuator and transducer devices. The aim of this PhD study is to investigate the introduction of lead-free piezoelectric materials into devices at the micro-scale, using fabrication processes based on photolithography and micro-moulding.

   Školitel: Button Timothy William, prof., Ph.D.

5. Fázová stabilita a magnetismus tenkých povrchových vrstev v binárních slitinách Fe, Co, Pd a Pt

   Magnetické vrstvy na bázi FePd, FePt, CoPt, apod. jsou předmětem výzkumu pro jejich potenciální využití v paměťových médiích s ultra vysokou hustotou záznamu dat. Cílem studia bude vymezit teoretickou oblast stability krystalů vybraných binárních slitin. Student vymodeluje vybrané krystaly pomocí některého z dostupných ab initio programů a podrobí je simulovaným deformacím. Přitom budou studovány zejména magnetické fázové přechody. Výsledky výpočtů budou srovnány s dostupnými experimentálními daty pro tenké vrstvy.

   Školitel: Černý Miroslav, prof. Mgr., Ph.D.

6. Funkční nanokompozitní laky

   For detailed info please contact the supervisor.

   Školitel: Jančář Josef, prof. RNDr., CSc.

7. Influence of distribution of cryptic binding sites to the self-assembly of chains in macromolecular networks

   Thesis will be focused to the formation of fibrils in amorphous macromolecular networks. The work is inspired by a self-assembly of fibronectin protein. The formation of fibrils in structure is induced by stretching of material. The protein contains cryptic binding sites, which are structurally simple disulfide bridge (covalent bond). However, they can produce the material with desired thickness, length and spatial distribution of fibrils by the special distribution of the cryptic sites in the molecules. The initial protein is hybrid physical and covalent macromolecular network. The hybrid type of networks was described by model recently. The aim of the dissertation will be to find the theoretical relation between the distribution of physical and covalent sites to the resulting fibrillar structure of material.

   Školitel: Žídek Jan, Mgr., Ph.D.

8. Interakce biokeramických materiálů s kostními tkáněmi

   Dissertation will focus on the study of biological and biochemical interactions of bioceramic materials with bone tissues in order to increase biological compatibility of bone cells with bioceramic surfaces and possibly get the tissue-bioceramic composites with long-lived biological the tissue components. First step will be to prepare and study of bioceramic composites with high biocompatibility and bioactivity containing mechanically resistant ceramic shell and biologically active phosphate component. The second step will be to study the growth of bone cell structures on the surface of bioceramic skeleton in vitro. The dissertation will bring new scientific knowledge about the interaction of bioceramic functionally gradient materials and their surfaces with bioactive bone cell cultures.

   Školitel: Cihlář Jaroslav, prof. RNDr., CSc.

9. Koloidní zpracování nanometrových keramických částic

   The subject of the PhD study is focused on shaping and consolidation of nanoceramic oxide particles. The main task of the student will contain a study of bulk colloidal ceramics processing using ceramic particles with size below 100 nm via colloidal shaping methods. The research will concern primarily with methods of direct consolidation of ceramic particles. A common difficulty of all these methods lies in the preparation of a stable concentrated suspension of nanoparticles with appropriate viscosity. The solution of the problem assumes understanding and utilization of colloidal chemistry and rheology of ceramic suspensions.

   Školitel: Trunec Martin, prof. Ing., Dr.

10. Kompozitní anorganické katalytické systémy pro syntézu vodíku

    The aim of this work is the study of composite catalytic systems based on transition metal oxides in particular, systems with perovskite (brownmillerite or spinel structures) in terms of their synthesis, structure and catalytic activity. Initial work will be to study the synthesis of multicomponent catalytic systems and the study of their surface and surface defects. The main objective will be to study the kinetics and mechanism of redox reactions associated with the synthesis of hydrogen. The dissertation will bring new scientific knowledge about the kinetics and mechanisms of heterogeneous catalysis in multicomponent nanoparticle catalysts that will enable in design of new heterogeneous catalysts for reformation reaction of low hydrocarbons and their derivatives to hydrogen with high efficiency.

    Školitel: Cihlář Jaroslav, prof. RNDr., CSc.

11. Mechanická stabilita a pevnost krystalů pevných látek z prvních principů

    Cílem práce je vymezit oblast mechanické stability vybraných krystalů za podmínek trojosého neisotropního zatížení. K tomuto účelu budou spočítána fononová spektra vybraných krystalů v jejich základních i deformovaných stavech. K výpočtu spekter budou použity silové konstanty spočtené programem VASP.

    Školitel: Černý Miroslav, prof. Mgr., Ph.D.

12. Mechanismus a kinetika redoxních reakcí v redukovatelných kompozitních oxidech

    The aim of the dissertation is the study of composite reducible transition metal oxides with perovskite or defective spinel structures in terms of stability of phase and chemical composition during repeated redox processes. The work will be focused on the synthesis of oxide nanoparticles and their (cationic and anionic) doping, and the study of their structure. The main part of the work will involve studies of cyclic oxidation and reduction of oxide nanoparticles, the study of surface defects and the mechanism of their formation, locating the active sites for heterogeneous catalysis and testing their activity in model reactions. The dissertation will bring new scientific knowledge about the molecular structure of reducible composite oxides and kinetics and mechanisms of redox processes on their surface.

    Školitel: Cihlář Jaroslav, prof. RNDr., CSc.

13. Modelování šíření trhlin a fázových transformací v materiálech s tvarovou pamětí

    This work will be focused on modelling of crack growth in NiTi-type materials exhibiting a shape memory effect. Models of processes that underlie the resistance to crack propagation as the slip plasticity, the strain-induced phase transformation and the twinning will comprise an important part of the work.

    Školitel: Šandera Pavel, prof. RNDr., CSc.

14. Nanokompozity s hydrogelovou matricí pro medicínské aplikace

    For detailed info please contact the supervisor.

    Školitel: Jančář Josef, prof. RNDr., CSc.

15. Piezoelektricke materialy a zařízení pro energetické aplikace (“Energy Harvesting”).

    Vibration-based energy harvesters utilising piezoelectric ceramics are promising candidates for powering autonomous sensor systems and networks. The aim of this project is to investigate, design and develop processing methods for the manufacture of piezoelectric devices for energy harvesting applications. This will include the optimisation of material properties and characterisation of the new devices. The project will be joint with the Materials for Sensors group.

    Školitel: Button Timothy William, prof., Ph.D.

16. Pokročilé syntézy anorganických (keramických) bioaktivních nanočástic

    The aim of the work are advanced syntheses of multicomponent inorganic (ceramic) nanoparticles in order to modify their bioactive properties. The effect of the particle morphology, phase and chemical composition and macrostructure modification on the bioactive properties will be studied. The bioactivity study by means of interaction with cell cultures is assumed.

    Školitel: Částková Klára, doc. Ing., Ph.D.

17. Processes controlling nanoparticle dispersion during vitrification of polymer liquids

    For detailed info please contact the supervisor.

    Školitel: Jančář Josef, prof. RNDr., CSc.

18. Příprava a charakterizace piezokeramickych materiálů na bázi bezolovnate keramiky BiNaTiO3

    The aim of this PhD project is to manufacture and characterise lead-free piezoceramic devices based on BiNaTiO3 and compare the properties and performance with those of standard lead-based materials. A wide range of fabrication and characterisation techniques will be used. The study is part of an international collaboration.

    Školitel: Button Timothy William, prof., Ph.D.

19. Skafoldy pro tkáňové inženýrství chrupavek/kostí

    The work is focused on the development, preparation and characterization of novel scaffolds (cell carriers) for cartilage and bone regeneration. The goal is to design and prepare the composite scaffolds, which imitate the cartilage and bone tissue by chemical composition and hierarchical structure. Important part will be the optimizing biocomposite composition, their chemo-physical analysis, morphology and biodegradation evaluation.

    Školitel: Vojtová Lucy, doc. Ing., Ph.D.

20. Stabilita a šíření únavových trhlin v materiálech s tvarovou pamětí

    Práce bude zaměřena na experimentální stanovení meze únavy, rychlosti růstu a prahové hodnoty únavových trhlin v materiálech NiTi s tvarovou pamětí při zatěžování v tahu-tlaku, krutu a jejich kombinaci za pokojové teploty. Únavové experimenty budou prováděny na multiaxiálním servohydraulickém pulsátoru Industar-M. Místa iniciace trhlin a mikrotrajektorie šíření trhlin budou studovány na lomových površích v ŘEM metodou stereofotogrammetrie.

    Školitel: Pokluda Jaroslav, prof. RNDr., CSc.

21. Studium mikrostruktury a piezoelektrickych vlastnosti PZT keramiky pro prumyslove aplikace

    The aim of this project is to elucidate the relationships between processing conditions, structural parameters and piezoelectric properties of Pb(ZrTi)O3-based ceramics for industrial applications. This PhD study will involve close collaboration with an industrial organisation.

    Školitel: Button Timothy William, prof., Ph.D.

22. Syntéza nanokompozitů pomocí živé polymerace

    Předmětem je syntéza „smart“ polymerních kompozitů iniciovaných nanočásticemi tak, aby byla zachována živá polymerace poskytující materiály s předem definovanou strukturou, molekulovou hmotností a polydisperzitou. Budou sledovány jak chemické, tak i fyzikální vlastnosti připravených „smart“ polymerních nanokompozitů využitelných např. v automobilovém průmyslu.

    Školitel: Vojtová Lucy, doc. Ing., Ph.D.

23. Termocitlivé hydrogely pro dopravu a kontrolované uvolňování léčiv

    Newly functionalized polymers suitable for drug delivery will be developed and synthetized. Properties and polymer-drug combination method will be set up in order to control the drug and other bioactive substance release. An essential part will include chemo-physical characterization of prepared polymers together with polymer-drug interaction study and its effect on the sol-gel process.

    Školitel: Vojtová Lucy, doc. Ing., Ph.D.

24. Termocitlivé hydrogely pro dopravu a kontrolované uvolňování léčiv

    Newly functionalized polymers suitable for drug delivery will be developed and synthetized. Properties and polymer-drug combination method will be set up in order to control the drug and other bioactive substance release. An essential part will include chemo-physical characterization of prepared polymers together with polymer-drug interaction study and its effect on the sol-gel process.

    Školitel: Vojtová Lucy, doc. Ing., Ph.D.

25. Vliv nanočástic s řízenou povrchovou energií na morfogenezi a deformační odezvu polyolefinů

    For detailed info please contact the supervisor.

    Školitel: Jančář Josef, prof. RNDr., CSc.

26. Vliv typu nanočástic, teploty, rychlosti deformace a podmínek přípravy na nelineární deformační odezvu polymerních skel v okolí Tg

    For detailed info please contact the supervisor.

    Školitel: Jančář Josef, prof. RNDr., CSc.

27. Využití samouspořádávacích procesů pro přípravu hierarchických kompozitních struktur  

    For detailed info please contact the supervisor.

    Školitel: Jančář Josef, prof. RNDr., CSc.

28. Využití teoretických a exp. přístupů ke slinování pro získání optimální mikrostruktury a vlastností pokročilých keramických materiálů

    Práce by měla řešit problematiku přípravu pokročilých keramických materiálů s optimalizovanou mikrostrukturou, získanou zejména pomocí řízeného slinovacího procesu. Pro popis slinování se využívá dvou základních přístupů – experimentálního a teoretického. Dizertační práce by měla přispět ke sblížení obou přístupů a využít jejich synergie pro získání keramických materiálů s řízenou mikrostrukturou a vlastnostmi.

    Školitel: Maca Karel, prof. RNDr., Dr.

29. 3D tisk keramických částic

    Study of selective ceramic nanoparticles linking by photopolymer composition for ceramic prototypes manufacturing on special 3D printer (Lithography based Ceramic Manufacturing). The photochemical processes of photopolymer crosslinking initialised by UV light will be studied. This photochemical reactions leads to selective connections of nanoparticles to patterned ceramic layers or 3D ceramic body. The physical and chemical properties of prepared ceramic layers will be studied.

    Školitel: Veselý Michal, prof. Ing., CSc.