Výzkumný směr

Energetické a kompozitní materiály

Výzkumná skupina

Magnetická hypertermie a polymerní memristory 

Výzkum v této oblasti je zaměřen na přípravu materiálů pro různé aplikace vodivých i dielektrických a magnetických materiálů od elektromagnetického stínění, selektivně odrazivých povrchů a selektivně propustných deskových materiálů, až po materiály zamýšlené pro hypertermickou léčbu rakoviny, které byly již patentovány.

Materiálový design je orientován převážně na přípravu magnetických nanočástic, eventuálně i na aplikaci nebo modifikaci magnetických a jiných plniv (částic i  krátkých vláken) z komerčních zdrojů do kompozitních materiálů s polymerní matricí. V oblasti syntézy dále skupina úspěšně pracuje s polyanilinem a obdobnými vodivými polymery. Kombinací magnetického anorganického jádra a elektricky vodivé polymerní slupky vznikají core-shell částice s významně zlepšenými vlastnostmi. Schopnosti přeměňovat absorbovanou energii střídavého magnetického pole na teplo se využívá tam, kde je požadován zdroj tepla v objemu, v nejnáročnější aplikaci se jedná o hypertermii. Z uvedených materiálů jsou dále připravovány vodivé kompozity pro elektromagnetické stínění. Selektivní odrazivost se pak dosahuje přípravou tzv. metamateriálů, kde k funkci kromě materiálové kompozice přispívá také geometrie jednotlivých složek kompozitu. Ploché struktury s materiálovým vzorováním jsou připravovány metodami materiálového tisku

Výzkumná skupina

Sino-EU Joint Laboratory of New Energy Materials and Devices

Vývoj zařízení pro akumulaci energie se v posledních letech provádí ve dvou hlavních směrech: superkondenzátory (SC) a lithiové baterie, tj. lithium-iontové (Li-ion) a lithium-sirné (Li-S) baterie. SC se vyznačují vysokou hustotou výkonu, krátkou dobu nabíjení, dlouhou životností a spolehlivostí. Kromě toho mohou SC potenciálně vydržet více než jeden milion cyklů nabíjení / vybíjení bez zásadního poklesu kapacity nebo navýšení vnitřního odporu. Ačkoli SC disponují podstatně vyšším výkonem ve stejném objemu, nejsou schopny ukládat stejné množství energie na jednotku hmotnosti a objemu, jako je to u baterií na bázi lithia. Navíc náklady na jednotku energie SC jsou více než 20krát vyšší než v případě baterií. Mezi hlavní nevýhody Li-ion a Li-S baterií patří vysoký stupeň samovybíjení a nízká cyklická stabilita. Pro překonání výše zmíněných problémů stávajících zařízení pro skladování energie je výzkum ve společné laboratoři Sino-EU joint lab zaměřen na vývoj nanostrukturovaných porézních elektrodových materiálů s vysokou pseudo-kapacitou, tj. uhlíkových elektrod modifikovaných redoxně aktivními složkami (vodivé polymery, oxidy a sulfidy přechodových kovů). Vyvinuté katodové materiály jsou určeny jak pro baterie s organickým elektrolytem, ​​tak i pro elektrolyty na bázi vody. Zvláštní pozornost je věnována vývoji gelových elektrolytů se sadou vlastností požadovaných pro určitý typ zdroje energie. Dalším důležitým směrem společné laboratoře Sino-EU joint lab je i vývoj fotovoltaického energetického zařízení integrovaného se superkondenzátorem pro sběr okolní energie a samonabíjení bez použití externího zdroje.

 Výzkumná skupina

 Energetické a zdravotnické kompozitní systémy

Předmětem výzkumného zájmu této výzkumné skupiny je jednak studium a příprava matric pro pokročilé biokompozitní systémy a také aktivních/funkčních složek, které do těchto matric mohou být inkorporovány. Jako matrice slouží zejména polymerní gely ze syntetických i přírodních biokompatibilních a biodegradabilních polymerů. Speciálním případem je využití bakteriální celulózy z vlastní produkce v bioreaktorech. Tyto gely slouží např. ke krytí ran v medicíně, hledají uplatnění v procesech pervaporace a jsou aplikovány (ve spolupráci se skupinou Kompozity s elektrickými a magnetickými vlastnostmi) jako elektrolyt v superkondenzátorech. Mineralizované gely slouží jako templáty v chirurgii kostních náhrad. Plnivo založené na uhličitanech je připravováno přímo ve struktuře gelové matrice metodou biomimetické mineralizace. Jako funkční agens se využívají syntetické polypeptoidy a peptoidové nanodestičky, které mají významnou biologickou aktivitu.

Výzkumná skupina

Socioekonomické aspekty energetiky

Současný přechod energetiky od fosilních zdrojů směrem k obnovitelným zdrojům energie tvoří základ probíhající transformace globálního energetického sektoru. V této souvislosti se otevírá mnoho vědeckých otázek zahrnujících typy a formy účasti různých zainteresovaných stran, otázky vlastnictví, finanční dopady a další socioekonomické aspekty.

Požadavky na budoucí energetické systémy lze shrnout do tří klíčových trendů: dekarbonizace, decentralizace a digitalizace, s tendencí směrem k posílení postavení spotřebitelů. Současná struktura energetických trhů reflektuje tyto vize jen částečně. Jako potřebné se proto jeví multidisciplnární zkoumání vztahů mezi energetickými systémy a společností v těchto základních výzkumných směrech:

  • Dekarbonizace v důsledku volatility cen energií, inovací v sektoru obnovitelných zdrojů energie a hodnocení environmentálních dopadů;
  • Decentralizace s využitím inovativních business modelů jako jsou peer-to-peer trading, blockchain a diverzifikace stakeholder struktury s větší angažovaností spotřebitelů (energy prosumers);
  • Digitalizace a vznik IT platforem pro smart grids, optimalizace produkce a spotřeby energií včetně skladování.

 Spolupracující instituce

  • Clemson Univesity, Clemson, South Carolina, USA
  • East China University of Science and Technology, Shanghai, China
  • Ústav polymérov, SAV, Bratislava, Slovensko
  • Sabanci University, Istanbul, Turkey
  • Ústav makromolekulární chemie, AV ČR, Praha
  • Riga Technical University, Riga, Latvia
  • State Research Institute, Centre for Innovative Medicine, Vilnius, Lithuania
  • Marmara University, Istanbul, Turkey
  • Technion, Israel Institute of Technology, Haifa, Israel
  • Federal State Budgetary Institution, Saint-Petersburg, Russia

Garant výzkumného směru: prof. Ing. Petr Sáha, CSc.


Řešené projekty

TK03030157 - "Další generace all-solid-state Li-ion baterií", 2020-2025

TH71020005 - "Bioaktivní vstřikovatelné hydrogely pro regeneraci měkkých tkání po rekonstrukčních maxilofaciálních operacích" (spolupráce s Riga Technical University, Marmara University a Technion-Israel Institute of Technology), 2020-2023

TH71020006 - "Hybridní zařízení na bázi Li-ion baterie a superkapacitoru" (spolupráce se Slovenskou akademií věd a Sabanci University), 2020-2023

FW01010327"Pokročilé polymerní a kompozitní materiály pro aditivní výrobu" (spolupráce se SPA 2000 s.r.o. a SYNPO a.s.), 2020-2024

LTAUSA19066 - "Studium polymerních memristorů založených na metakrylátových polymerech s karbazolovými bočními skupinami" (spolupráce s Akademií věd ČR), 2020-2022

LTT20005 - "Spolupráce s asociací EASE na vývoji hybridního superkapacitoru"2020-2022

8X20041 - "Návrh a příprava multifunkčních magnetických nanočástic pro detekci rakovinných buněk", 2020-2021

TP01010006 - "Komercializace na Univerzitě Tomáše Bati ve Zlíně II", 2020-2022

  • podprojekt "Obnovitelná textilie na bázi biopolymeru pro svrškovou část obuvi" (spolupráce s UNI UTB), 2020-2021

CA15216 - "Biosynthesis of Bacterial Cellulose using Inexpensive Nutrient Medium And their Characterizations", 2016-2021

CA18236 - "Entrepreneurial Universities emerging perspectives enrich regional social innovation ecosystems" (spolupráce s UNI UTB), 2019-2023

Ukončené projekty

LH14273 - "Konstrukce a elektrochemické vlastnosti superkondenzátorů pro vysoce efektivní ukládání energie", 2014-2016

LTACH17015 - "Příprava a elektrochemické vlastnosti hierarchických struktur flexibilních elektrod na bázi polyanilin/bimetalové oxidy", 2017-2019

FOSTECT_S1_M2_EN - "Developing of counter electrode based on carbon materials applied for Dye-Sensitized Solar Cells", 2019-2020 

Aktuální výstupy

Densified MoS2/Ti3C2 films with balanced porosity for ultrahigh volumetric capacity sodium-ion battery

CITATION DATA: Chemical Engineering Journal, https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127479, PUBLICATION YEAR: 2020

Effect of iron-oxide nanoparticles impregnated bacterial cellulose on overall properties of alginate/casein hydrogels: Potential injectable biomaterial for wound healing applications

CITATION DATA: Polymers, VOL: 12, ISS: 11, https://doi.org/10.3390/polym12112690, PUBLICATION YEAR: 2020

Confining MoS2 nanocrystals in MOF-derived carbon for high performance lithium and potassium storage

CITATION DATA: Green Energy and Environment, https://doi.org/10.1016/j.gee.2020.02.001, PUBLICATION YEAR: 2020

Highly surface electron-deficient Co9S8 nanoarrays for enhanced oxygen evolution

CITATION DATA: Green Energy and Environment, https://doi.org/10.1016/j.gee.2020.07.010, PUBLICATION YEAR: 2020

Combined sulfur and peroxide curing systems applied in cross-linking of rubber magnets

CITATION DATA: Polymers and Polymer Composites, https://doi.org/10.1177/0967391120956508, PUBLICATION YEAR: 2020

Amorphous vanadium oxides with metallic character for asymmetric supercapacitors

CITATION DATA: Chemical Engineering Journal, VOL: 403, https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126380, PUBLICATION YEAR: 2021

Cell response to PLA scaffolds functionalized with various seaweed polysaccharides

CITATION DATA: International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials, https://doi.org/10.1080/00914037.2020.1798443, PUBLICATION YEAR: 2020

Magnetic hydrogel based shoe insoles for prevention of diabetic foot

CITATION DATA: Journal of Magnetism and Magnetic Materials, VOL: 514, https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.167153, PUBLICATION YEAR: 2020

Kontakty

Garant výzkumného směru: prof. Ing. Petr Sáha, CSc.

Projektový manažer: Ing. Viera Pechancová, Ph.D.
+420 57 603 8044 A422
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Vědecký tým


Smarak Bandyopadhyay, MSc.

+420 57 603 8128 307
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Probal Basu, MSc.

+420 57 603 1749 307
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Ing. Nikola Bugárová, Ph.D.

+420 57 603 8117 A209
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Ing. Tomáš Sáha, Ph.D.

+420 57 603 8157 422/U11
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Nibedita Saha, Ph.D. MBA

+420 57 603 8156 A419
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

doc. Ing. Jarmila Vilčáková, Ph.D.

+420 57 603 8113 A417
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
research

prof. Dr. Ing. Qilin Cheng

A320
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
research

doc. Ing. Natalia Kazantseva, CSc.

+420 57 603 8114 A417
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
research

Dr. Irina Sapurina, CSc.

A217
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Ing. Oyunchimeg Zandraa, Ph.D.

+420 57 603 1738 A309
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Rahul Patwa, Ph.D.

+420 57 603 1723 A210
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Fahanwi Asabuwa Ngwabebhoh, Ph.D.

+420 57 603 1721 A207
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

prof. Ing. Petr Sáha, CSc.

+420 57 603 1709 A409
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
research

doc. Nabanita Saha, M.Sc. Ph.D.

+420 57 603 8156 A419
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
research

doc. Ing. Anežka Lengálová, Ph.D.

+420 57 603 2001
+420 606 777 298
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
research

Dr. Ing. Ying He

Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
research

Dr. Ing. Constantin Bubulinca

+420 57 603 8112 A312
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Marjan Motiei, Ph.D.

+420 57 603 1762 A324
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Vladimir Artur Babayan, M.Sc. Ph.D.

+420 57 603 8112 A313
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
research

Elif Vargün, Ph.D.

+420 57 603 8117 A209
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Doktorandi


Ing. Marek Jurča

+420 57 603 1737 A228
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Kontakty

Vedení
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Copyright 2017 © Centrum polymerních systémů. Všechna práva vyhrazena
Dodavatel webu: Digitální #agentura Weboo