O skupině

Jakým výzkumem se zabýváme

Skupina pokročilých materiálů se zabývá vývojem nízkorozměrových materiálů, tenkých vrstev a slitin pro tribologii, získávání/ukládání energie a elektronické aplikace. Skupina kombinuje atomistické simulace a metody syntézy s cílem vyrábět nanoinženýrské funkční materiály.

Skupina navrhuje, připravuje a testuje nové progresivní tenké vrstvy, které splňují specifické požadavky (optické, elektrické, mechanické a další) a mohou být přímo aplikovány v praxi. Zabývá se rovněž vývojem depozičních procesů, zejména magnetronového naprašování a konstrukcí povlakovacích systémů.

  1. Jedním z hlavních výzkumných témat je plné pochopení původu tření na atomární úrovni. Členové skupiny tento problém řeší kombinací různých technik, tj. atomistických simulací a experimentů v nanorozměrech. Jevy související s třením jsou studovány průběžně v různých časových intervalech a velikostech, od několika atomů (kvantově mechanické metody) až po desítky tisíc atomů (klasické simulace molekulární dynamiky) a podporují je experimenty s mikroskopií atomárních sil. Skupina navrhuje tribologické materiály s třecí odezvou řízenou vnějšími elektromagnetickými poli (fototribologie). Teoretický rámec je obecný a aplikuje se i v jiných oblastech než jen v tribologii.
  2. Dalším aktuálním tématem je snižování tření ve strojírenství. Nižší tření mezi mechanickými součástmi snižuje spotřebu energie, vibrace, hluk, teplotu kontaktu i opotřebení. Použití tradičních (kapalných) maziv narušuje životní prostředí, protože maziva jsou běžně složena z biologicky neodbouratelných chemických sloučenin. Aby bylo možné čelit škodlivým účinkům kapalných maziv, zaměřuje se skupina na vývoj a výzkum povlaků, které jsou buď samomazné nebo tvrdé, a zajišťují vynikající tribologické vlastnosti vyžadující minimální množství maziva.
  3. Výzkum skupiny se dále zaměřuje na hledání nových supertvrdých materiálů. Navzdory rozsáhlému studiu se však tvrdost, definovaná jako odolnost materiálu vůči deformaci, vzhledem ke své mechanické složitosti obtížně teoreticky popisuje. Studie Skupiny pokročilých materiálů spadají do oblasti vývoje nových kovových systémů nebo slitin s vynikajícími vlastnostmi v extrémních podmínkách, jako je letecký průmysl nebo jaderné reaktory. Zkoumá různé strategie optimalizace výkonu materiálů přizpůsobením jejich chemie a mikrostruktury.
  4. V neposlední řadě je třeba zmínit fokus na výrobu a skladování energie. Je zapotřebí nových technologií, které nahradí ty tradiční, znečišťující životní prostředí. Musí se zajistit čistá, levná a všudypřítomná dodávka energie v souladu s udržitelným rozvojem. Skupina se zabývá návrhem materiálů pro udržitelné, bezúdržbové a soběstačné generátory energie, přičemž tyto materiály zahrnují mimo jiné heterostruktury dichalkogenidů přechodných kovů a sloučeniny odvozené od diamantu. Ambiciózním cílem je návrh materiálu schopného multiharvestingu, tj. přeměňování a uchovávání energie poskytované širokou škálou zdrojů přítomných v prostředí (mimo jiné fotony, vodní vlny, pohyb lidského těla, tepelné vibrace a chemická energie).

Na čem právě pracujeme?

  • Nové nanostruktury pro technické aplikace,
  • Špičkové obráběcí nástroje,
  • Nátěry s nízkým třením pro automobilový a letecký průmysl,
  • Simulací podporovaný návrh pevných mazacích povlaků (LUBRICOAT),
  • Návrh založený na simulaci velmi tvrdých povlaků z tuhých maziv, které zajišťují nízké tření v různých kluzných podmínkách,
  • Triboelektrická výroba pro výrobu zelené energie,
  • Fotovoltaická a fotokatalytická aktivita van der Waalsových heterostruktur pro ekologickou výrobu vodíku.

Za stránku zodpovídá: RNDr. Patrik Mottl, Ph.D.