Oddělení technologie a struktury nanomateriálů

Zaměstnanci:

doc. Ing. Gražyna Simha Martynková, Ph.D. - vedoucí oddělení

Ing. Karla Čech Barabaszová, Ph.D.
Ing. Sylva Holešová, Ph.D.

Ing. Marianna Hundáková, Ph.D.

Bc. Lucie Hurníková - bezpečnostní technik

Ing. Jana Kupková, Ph.D.
Ing. Lucie Neuwirthová, Ph.D.
RNDr. Marta Valášková, DSc.

 

Ing. Lenka Pazourková - interní doktorand

Ing. Diana Klushina - interní doktorand

Výzkumné zaměření

Nanomateriály na bázi anorganických vrstevnatých struktur převážně silikátů  jsou připravovány pomocí následujících technologií:

  • interkalace a roubování vrstevnatých struktur minerálů organickými i organokovovými molekulami a komplexními ionty,
  • syntézy nanočástic kovů, jejich oxidů v nanoreaktoru mezivrstevního prostoru a na povrchu silikátové matrice,
  • příprava nanokompozitních povlaků na silikátových matricích,
  • příprava nanokompozitů typu silikát-uhlík-polymer,
  • mechanická a mechanochemická příprava nanočástic a nanokompozitů. Příprava mikro a nanočástic pomocí suchého tryskového mletí, kryomletí a ultrazvukových technik v kombinaci s mikrovlnným polem, chemickým a elektrochemickým leptáním,
  • chemická příprava silikátových nanočástic.

Studium frikčních kompozitů a nanokompozitů s uhlíkatou složkou, zaměřeno na:

  • hodnocení frikčních vrstev po frikčním procesu,
  • tribochemie,
  • optimalizace složení frikčních kompozitů,
  • hodnocení materiálů pro přípravu frikčních kompozitů,
  • polytypismus a poruchy ve struktuře grafitu, jejich vliv na vlastnosti kompozitů.

Vývoj a charakterizace nanokompozitních materiálů a nanokeramiky:

  • oxidická a silikátová keramika,
  • kovové nanokompozity s nanočásticemi (uhlík, oxidy kovů),
  • modifikování polymerních vláken organickými antibakteriálními látkami.

Charakterizace připravených nanomateriálů a kompozitů probíhá v návaznosti na charakterizační techniky s využitím difrakčních a spektroskopických metod, elektronové mikroskopie a mikroskopie atomárních sil, hodnocení veliikosti částic a povrchů, chromatografie a dalších analytických metod. 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 nanomateriálů. Dynamické výpočty atomových a molekulárních seskupení v supramolekulárních strukturách s anorganickou matricí jsou prováděny v modelovacím prostředí Materials Studio, Accelrys.

Přístrojové vybavení:

Laboratoře rentgenové difrakční analýzy

Rentgenový práškový difraktometr INEL CPS 12

  • 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.

 

Rentgenový práškový difraktometr Rigaku Ultima IV.

  • Měření pnutí, textury, tenkých filmů, mikro bodů, v režimu SAXS (maloúhlové metody) s CBO/CBO-f optikou.
  • Bragg-Bretano fokusace,
  • metoda paralelního svazku,
  • D/teX – Ultra high speed detektor,
  • teplotní komora,
  • x, y, z, polohování CCD kamerou,
  • Cu zdroj záření,
  • PDXL Crystallinity software, Lattice stress,  PDXL Lattice parameter refinement , PDXL Stress , PDXL quantity, SAXS
  • Software: NANO-solve Particle and Pore size analysis, Long-period structure Analysis Software.

 

Laboratoř mikroskopie

Světelný mikroskop OLYMPUS BX51

  • Vybaven UC30 kamerou a Stream Essential Softwarem. Umožnňuje analýzu v tmavém polarizovaném poli.

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

Tryskový 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:

Kompresor ORLÍK

  • spotřeba vzduchu 0,0094 m3s-1/ 7,5 kW, příkon 5kW,
  • materiál podáván do mlecího zařízení třepačkou s možností volby rychlosti podávání,
  • velikost získaných částic je ovlivňována regulováním mlecího a podávacího tlaku vzduchu.

· Kulový planetový mlýnPremium line p-7


Pracovní podmínky: 100-240 V/1, 50-60 Hz, 1100 ot/min.; zpětný chod.
Dvoupozicový mlýn. Mlecí nádobky: 2x 45 ml -  achát a zirkonoxid.
Automatické rozpoznání-identifikace mlecí nádobky přes RFID čip.
Easy GTM - systém pro monitorování tlaku a teploty v zirkonoxidové mlecí nádobě.
Speciální víko pro mletí v ochranné atmosféře pro zirkonoxidové mlecí nádoby.

· Kulový planetový mlýn stolní FRITSCH Pulverisette 5

Pulverisette 5

Pracovní podmínky: 240 V/50 Hz, 1100 Watt, 50-400 ot/min.; zpětný chod.
Čtyřpozicový mlýn. Mlecí nádobky: 4x250 ml -  achát.
Regulace otáček a času mletí.

· Analýza velikosti částic HORIBA LA-950V2

rozsah měření 10 nm – 3 mm,
měření mokrou a suchou cestou,
měření pomocí maloobjemové cely,
distribuce velikosti částic a statistické hodnocení velikosti částic,
analýza difrakčního indexu definovaného materiálu.

· Analýza velikosti částic NANOPARTICA SZ

rozsah měření 0,3 nm - 0,008 mm v úhlech 90 a 173°,
automatická analýza monodisperzních a polydisperních materiálů,
objem kivet » 100 µl,
analýza Zeta potenciálu – měřící oblast -200 - + 200 mV,
měřící oblast 1×103 - 2×107 g/mol,
analýza molekulové hmotnosti.

· Analýza velikosti povrchu a velikosti pórů částic THERMO SCIENTIFIC SURFER

6

analýza velikost specifického povrchu,
analýza distribuce velikosti pórů,
fyzisorpce a chemisorpce.

 

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.


© 2018 VŠB-TU Ostrava