Oddělení technologie a struktury nanomateriálů
Personální obsazení:
RNDr. Marta Valášková, DSc.
Ing. Karla Barabaszová, Ph.D.
prof. RNDr. Pavla Čapková, DrSc.
Ing. Sylva Holešová, Ph.D.
Ing. Lucie Neuwirthová, Ph.D.
doc. Ing. Gražyna Simha Martynková, Ph.D.
Výzkumné zaměření
Nanomateriály na bázi anorganických vrstevnatých struktur převážně silikátů a hydrotalcitů jsou připravovány pomocí následující technologií:
- Interkalace a roubování vrstevnatých struktur minerálů organickými i organokovovými molekulami a komplexními ionty
- Syntézy organokovových komplexů, nanočástic kovů, jejich oxidů a sulfidů, v nanoreaktoru mezivrstevního prostoru a povrchu silikátové matrice
- Povrchové modifikace anorganických matric ukotvením molekul, komplexů a nanočástic kovů, jejich oxidů a sulfidů
- Příprava nanokompozitních povlaků na silikátových matricích
- Příprava nanokompozitů typu silikát-polymer-uhlík
- Mechanická a chemická příprava nanočástic a nanokompozitů - Příprava mikro a nanočástic pomocí suchého tryskového mletí, kryomletí a mletí tvrdých materiálů v kombinaci s mikrovlnným polem, chemickým a elektrochemickým leptáním, chemická příprava silikátových nanočástic (delaminace).
Studium frikčních materiálů, uhlíkatých materiálů a nanokompozitů je zaměřeno na:
- hodnocení frikčních vrstev po frikčním procesu,
- tribochemie
- optimalizace složení frikčních kompozitů
- hodnocení materiálů pro přípravu frikčních kompozitů
- polytipysmus a poruchy ve struktuře grafitu a jejich vliv na vlastnosti kompozitů
Charakterizace připravených nanomateriálů a kompozitů probíhá v návaznosti na technologii pomocí kombinace difrakčních a spektroskopických metod, elektronové mikroskopie a AFM mikroskopie, chromatografie a další analytické metody. Vedle experimentálních metod využíváme počítačový design nanomateriálů – molekulární simulace (molekulární mechanika a molekulární dynamika), který umožňuje interpretovat experimentální data, analyzovat a predikovat strukturu a vlastnosti. Dynamické výpočty atomových a molekulárních seskupení v supramolekulárních strukturách s anorganickou matricí jsou prováděny v modelovacím prostředí Materials Studio, Accelrys).
Přístrojové vybavení:
Laboratoř mikroskopie
Světelný mikroskop OLYMPUS BX51.
Mikroskop atomárních sil - EXPLORERTM.
Měření v kontaktním i nekontaktním módu, v suchém i kapalném prostředí.
AFM dry skener, 8 mikrometrů z, linearizovaný, maximální rozsah x,y: 100 x 100 mikrometrů.
AFM liquid skener, 8 mikrometrů z, linearizovaný, maximální rozsah x,y: 100 x 100 mikrometrů.
AFM dry skener, 0,8 mikrometrů z, maximální rozsah x,y: 2 x 2 mikrometry.
AFM liquid skener, 0,8 mikrometrů z, maximální rozsah x,y: 2 x 2 mikrometry.
Laboratoř nanomletí
Tryskovým vertikální mlýn STURTEVANT.
kruhová 2´´ mlecí komora, příkon 3,73 kW, mlecí kapacita 0,23 - 0,91 kg/hod,
mlecí rozsah pod 1 mikrometr,
energie mletí - stlačený vzduch přiváděn kompresorem (ORLÍK):
spotřeba vzduchu 0,0094 m3s-1/ 7,5 kW, příkon 5 kW,
materiál podáván do mlecího zařízení třepačkou s možností volby rychlosti podávání,
velikost získaných částic je ovlivňována regulováním mlecího a podávacího tlaku vzduchu.
Laboratoře rentgenové difrakční analýzy
Rentgenový práškový difraktometr INEL CPS 120.
Širokoúhlý pozičně citlivý detektor CPS 120.
Horizontální víceúčelový goniometr MPG s monochromatizací primárního svazku (Cu anoda, plochý Ge monochromátor).
Držáky vzorků (plochý, kapilára) pro reflexní a transmisní experimentální uspořádání.
Rentgenový práškový difraktometr BRUKER D8 ADVANCE.
generátor Krystalloflex K780 (50kV, 60mA),
zdroj záření Co lampa,
scintilační a pozičně citlivý detektor,
měření v módu "Grazing incidence",
vysokoteplotní komora (mri basic - ohřev do 1600°C),
databáze PDF-2 Release 2004.
Laboratoř molekulárního modelování
Materials Studio (MS) Accelrys verze 4.1. - software pro molekulání modelování firmy Accelrys.
Počítačový design nanomateriálů pomocí molekulárního modelování (tj. molekulární mechaniky a klasické molekulární dynamiky) je využíván pro predikci struktury a vlastností interkalovaných a povrchově modifikovaných hostitelských struktur a nanokompozitů. Laboratoř molekulárního modelování a výpočetní chemie je vybavena dvěma pracovními stanicemi HP s vysoce výkonnou grafikou a dvěma licencemi na softwarový balík Materials Studio pro molekulární modelování. Řešené problémy: Struktura a vlastnosti vrstevnatých silikátů a hydrotalcitů interkalovaných resp. povrchově modifikovaných organickými molekulami barviv, alifatickými amíny a polymerníni řetězci různých typů. Fázové rozhraní v nanokompozitech silikát-nanočastice kovů, jejich oxidů a sulfidů.
