Advanced Materials

Názov v sekundárnom jazyku práce: Katalyzátory pre rozklad vody z recyklovaných batérií pre membránové elektrolýzery

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The dissertation focuses on the development of sustainable and low-cost electrocatalysts for green hydrogen production through the recycling of metals from end-of-life lithium-ion batteries. The research targets the recovery of transition and critical metals, particularly Co, Ni, Fe, and Li, and their conversion into advanced electrocatalytic materials for water splitting. The developed catalysts will be characterized using electrochemical methods and tested in laboratory-scale membrane electrolyzers. This approach embodies the “waste-to-value” principle, promotes a circular economy, and contributes to reducing the cost of green hydrogen production in line with the objectives of the European Green Deal.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Dizertačná práca sa zameriava na vývoj udržateľných a nízkonákladových elektrokatalyzátorov na výrobu zeleného vodíka prostredníctvom recyklácie kovov z lítium-iónových batérií na konci ich životnosti. Výskum sa sústreďuje na získavanie prechodných a kritických kovov, najmä Co, Ni, Fe a Li, a ich premenu na pokročilé elektrokatalytické materiály pre štiepenie vody. Vyvinuté katalyzátory budú charakterizované pomocou elektrochemických metód a testované v laboratórnych membránových elektrolyzéroch. Tento prístup stelesňuje princíp „od odpadu k hodnote“, podporuje obehové hospodárstvo a prispieva k znižovaniu nákladov na výrobu zeleného vodíka v súlade s cieľmi Európskej zelenej dohody.Cieľ: Príprava PEM cely s elektrokatalyzátormi na báze chalkogenidov a fospfidov pre efektívnu produkciu vodíka ako paliva budúcnosti.

Školiteľ: Strečková, Magdaléna, RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Kryštálová plasticita a lom entropicky stabilizovaných karbidov: mikro/nanomechanické testovanie a modelovanie MKP

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The research focuses mainly on entropy-stabilised carbides, which is a large new group of materials, primarily as promising next-generation ultra-high temperature ceramics (UHTCs) for hypersonic and space applications. The topic includes the structural characterization (e.g. XRD, SEM, EBSD) of samples, but the main tasks will be the state-of-the-art micro/nanomechanical testing of grains (nanoindentation, micropillar compression, microcantilever bending) and their FEM modelling, including both plastic deformation and plasticity. The doctoral student will get familiarised with all techniques, however, basic knowledge of FEM modelling is required. Additionally, independent learning of new knowledge and good communication skills in English (both written and oral) is advantageous. Knowledge of cohesive zone and/or crystal plasticity modelling in FEM is a great advantage during the selection process.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Výskum sa zameriava najmä na entropicky stabilizované karbidy, čo je veľká nová skupina materiálov, predovšetkým ako sľubná ultravysokoteplotná keramika novej generácie (UHTC) pre hyperzvukové a vesmírne aplikácie. Téma zahŕňa štruktúrnu charakterizáciu (napr. XRD, SEM, EBSD) vzoriek, ale hlavnými úlohami budú najmodernejšie mikro/nanomechanické skúšky zŕn (nanoindentácia, stláčanie mikropilierov, ohýbanie mikronosníkov) a ich modelovanie MKP, vrátane plastickej deformácie aj plasticity. Doktorand sa oboznámi so všetkými technikami, vyžaduje sa však základná znalosť modelovania MKP. Okrem toho je výhodou samostatné osvojovanie si nových poznatkov a dobré komunikačné schopnosti v anglickom jazyku (písomné aj ústne). Znalosť modelovania kohéznej zóny a/alebo plasticity kryštálov v MKP je veľkou výhodou počas výberového konania.

Školiteľ: Csanádi, Tamás, MSc. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Návrh a syntéza entropicky stabilizovanej ultravysokoteplotnej keramiky s vynikajúcou pevnosťou a plasticitou

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The dissertation work addresses the design and synthesis of novel ultra-high temperature ceramics (UHTCs), the only group of materials that can withstand temperatures exceeding 2000°C, with superior strength and plasticity. The research focuses on entropy-stabilised UHTCs as a large new group of materials, consisting of at least four different transition metals in the crystal lattice. The large compositional space makes it possible to design deformable ceramics instead of brittle UHTCs that exit to date (e.g. HfC, ZrB2). The topic includes the design of thermodynamically stable compositions, optimisation of processing route, structural characterization (e.g. XRD, SEM, EBSD) and mechanical testing of samples. The doctoral student will get familiarised with all techniques, however, basic knowledge of thermodynamics and the use of phase diagrams is required. Additionally, independent learning of new knowledge and good communication skills in English (both written and oral) is advantageous. Knowledge of CALPHAD software for calculations of phase diagrams, such as Thermo-Calc, is a great advantage during the selection process.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Dizertačná práca sa zaoberá návrhom a syntézou novej ultravysokoteplotnej keramiky (UHTC), jedinej skupiny materiálov, ktoré odolávajú teplotám vyšším ako 2000 °C, majú vynikajúcu pevnosť a plasticitu. Výskum sa zameriava na entropicky stabilizované UHTC ako veľkú novú skupinu materiálov, ktorá pozostáva z najmenej štyroch rôznych prechodných kovov v kryštálovej mriežke. Tento veľký priestor umožňuje navrhnúť deformovateľnú keramiku namiesto krehkej UHTC ktorá existuje v súčasnosti (napr. HfC, ZrB2). Téma zahŕňa návrh termodynamicky stabilných kompozícií, optimalizáciu spôsobu spracovania, štrukturálnu charakterizáciu (napr. XRD, SEM, EBSD) a mechanické testovanie vzoriek. Doktorand sa oboznámi so všetkými technikami, vyžadujú sa však základné znalosti termodynamiky a používania fázových diagramov. Okrem toho je výhodou samostatné osvojovanie si nových poznatkov a dobré komunikačné schopnosti v anglickom jazyku (písomné aj ústne). Veľkou výhodou pri výberovom konaní je znalosť softvéru CALPHAD na výpočty fázových diagramov, napríklad Thermo-Calc.

Školiteľ: Csanádi, Tamás, MSc. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: MKP modelovanie mikromechanických skúšok tvrdých povlakov

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The work is focused on a detail study of the processes of stress and deformation states during instrumented nanoindentation, scratch and tribological tests in the coated composite systems using finite element modelling (FEM) externded FEM (xFEM) and Cohesive Zone Model (CZM) methods and subsequent experimental verification. The work will be performed on thin coatings on substrates with different mechanical properties. The aim is to understand the details of damage mechanisms in coatings in dependence on the loading conditions as well as the optimization of the conditions for the measurement of the mechanical properties and tribological properties of the studied coatings.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Práca je zameraná na detailné štúdium procesov napäťových a deformačných stavov pri inštrumentovanej nanoindentácii, vrypových a tribologických skúškach v kompozitných povlakovaných systémoch pomocou modelovania metódou konečných prvkov (Finite element Modelling - FEM), vrátane rozšíreného FEM (extended FEM) a modelu kohéznej zóny (Cohesive Zone Model – CZM) a následnej experimentálnej verifikácii. Práca bude orientovaná na tenké povlaky na podložkách s rôznymi mechanickými vlastnosťami. Cieľom je pochopenie detailov porušovania tenkých povlakov v závislosti od podmienok zaťažovania ako aj optimalizácia podmienok merania jednotlivých mechanických a tribologických vlastností študovaných povlakov.

Školiteľ: Lofaj, František, doc. RNDr. DrSc.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Modelovanie fázových diagramov a termodynamických vlastností systémov pre vysoko teplotné aplikácie

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The subjects of the study are systems containing mainly refractory metals and boron as the basis of materials potentially suitable for high-temperature use. The results of the thesis will allow extending the possibility of designing new materials for high-temperature use by computational methods without the need for time-consuming experimental testing.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Predmetom štúdia budú systémy obsahujúce hlavne žiaruvzdorné kovy a bór ako základ materiálov potenciálne vhodných pre dané využitie. Výsledky dizertačnej práce umožnia rozšírenie možnosti dizajnu nových materiálov pre vysoko-teplotné použitie výpočtovými metódami bez nutnosti časovo náročného experimentálneho skúšania.

Školiteľ: Homolová, Viera, RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Vývoj ultra-vysokoteplotných karbidov so zvýšenou oxidačnou odolnosťou

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Dissertation work is focused on development of novel oxidation-resistant UHTCs through a systematic experimental based study in which the high-temperature properties (oxidation and ablation resistance, thermal shock resistance etc.) and mechanical behaviour of mono and binary refractory carbides will be studied. Different secondary phase materials with the incorporation of silicon will also be tested in the form of SiC and transitional metal silicides, which are known as protective glassy phase-forming compounds that can further improve the oxidation resistance of newly developed UHTCs. The accomplishment of the present PhD. thessis will generate fundamental knowledge that is needed for the design of novel more complex multi-principal element ceramics. Filling this lack of knowledge would be of great importance for whole materials science community.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Téma dizertačnej práce je zameraná na vývoj nových UHTC materiálov odolných voči oxidácii prostredníctvom systematickej experimentálnej štúdie, v ktorej sa skúmajú vysokoteplotné vlastnosti (odolnosť voči oxidácii a ablácii, odolnosť voči tepelným šokom a ďalšie) a mechanické správanie sa monokarbidov a binárnych žiaruvzdorných karbidov. Následne budú syntetizované karbidy s prídavkom sekundárnej fázy so zabudovaným kremíkom, vo forme SiC a silicidov prechodných kovov, ktoré sú známe ako zlúčeniny tvoriace ochrannú sklovitú fázu, ktoré môžu ďalej zlepšovať odolnosť voči oxidácii novo vyvíjaných UHTC. Riešenie PhD. práce vytvorí súbor základných poznatkov, ktoré sú nevyhnutné pre návrh nových zložitejších viackomponentných keramických materiálov s výrazne zvýšenou oxidačnou odolnosťou, čo bude významným prínosom pre celú komunitu materiálových vied.

Školiteľ: Kovalčíková, Alexandra, Ing. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Optická emisná a elektrónová spektroskopia reaktívneho naprašovania a multikomponentných keramických povlakov

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The advanced ceramic coatings for ultrahigh temperature applications consist of high melting point and heavy (Zr, Hf, Ru, W..) metallic elements strongly bonded with light elements (boron, nitrogen, oxygen, carbon with hydrogen) which result in difficulties in quantitative analysis when using conventional chemical methods. Usually, a combination of several analytical methods is necessary to obtain quantitative characterization of both light and heavy elements at the same time in the resulting compounds. However, the control of the coating composition requires also the control of the plasma composition during the deposition. Thus, the in situ methods of plasma composition should be combined with the methods applied to the coatings to determine the relationships controlling their chemistry, structure and properties. The work should employ both in-situ optical emission spectroscopy for the plasma control with the ex-situ glow discharge optical emission spectrocopy (GDOES), Raman spectroscopy as well as energy and wavelength disperse electron spectroscopy (and potentially also X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Secondary Ion Mass Spectrocopy (SIMS)) methods on the carbide and boride based coatings for quantification of their chemistry to establish the correlations between the plasma characteristics and their structure and properties. The plasma study will be performed on the existing iPVD systems using OES system (Avantes, The Netherlands) and Raman microscope (XploRa, Horiba, France), GDOES (GD2, Horiba, France) as well as on the EDS and WDS (Oxford, UK) attached to the scanning electron microscopes. The introduction of new XPS and SIMS facilities is also anticipated.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Moderné keramické povlaky pre ochranné vrstvy pre ultravysokými teplotami sú obvykle zložené z prvkov ťažkých kovov s vysokou teplotou (Zr, Hf, Ru, W..) silne naviazaných na ľahké prvky (bór, dusík, kyslík, uhlík s vodíkom), korých analýza je klasickými kvantitatívnymi analýzami často problematická. Na súčasnú kvantifikáciu ľahkých a ťažkých prvkov v takýchto povlakoch je obvykle potrebná kombinácia viacerých metód. Na kontrolu chemického zloženia povlaku je však potrebná aj charakterizácia plazmy, z ktorej sú povlaky nanášané. To znamená, že na určenie vzťahov medzi zložením, štruktúrou a vlastnosťami povlakov sú potrebné in situ metódy charakterizácie plazmy aj následné ex-situ metódy na povlakoch. Téma práce je zameraná na obe oblasti - in-situ optickú emisnú spectroskopiou plazmy a následnú optickú emisnú spectroskopiu v tlejivom výboji (GDOES), Ramanovskú spektroskopiu ako aj vlnovo-disperznú (WDS) a energiovo-disperznú (EDS) spektroskopiou (prípadne aj RTG fotoelektrónovou spektroskopiou (XPS) and hmotnostnou spektroskopiou sekundárnych iónov (SIMS)) na kvantifikáciu chemického zloženia povlakov na báze karbidov a boridov s cieľom určenia vzťahov medzi zložením plazmy a štruktúrou a vlastnosťami povlakov. Merania plazmy budú realizované na existujúcich iPVD zariadeniach pomocou OES systému (Avantes, Holandsko) and Ramanovského mikroskopu (XploRa, Horiba, France), GDOES (GD2, Horiba, France) ako aj na EDS and WDS (Oxford, UK) na rastovacích elektrónových mikroskopoch. Rozšírenie skúmaných metód o XPS a SIMS bude závisieť od dodávky nových zariadení.

Školiteľ: Lofaj, František, doc. RNDr. DrSc.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Príprava kompaktovaných a kompozitných magneticky mäkkých materiálov pre nízkofrekvenčné aplikácie

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The work is oriented to the investigation of the influence of technological procedures and dielectrics at the preparation of compacted and composite materials on their magnetic properties at magnetization reversal process in alternating magnetic fields in the range of low frequencies in a wide range of maximum magnetic inductions. The ferromagnetic component will be based on iron and nickel and the insulating binder are inorganic materials. The goal is also to compare the magnetic properties of the prepared materials with conventional ones used under similar physical conditions.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Práca je orientovaná na skúmanie vplyvu technologických postupov a dielektrika na prípravu kompaktovaných a kompozitných materiálov na ich magnetické vlastnosti pri premagnetovaní v striedavých magnetických poliach v oblasti nízkych frekvencií v širokom rozsahu maximálnych magnetických indukcií. Feromagnetickú bázu majú tvoriť feromagnetiká na báze železa a niklu a izolačné spojivo anorganické materiály. Cieľom je aj porovnať magnetické vlastnosti pripravených materiálov s konvenčnými používanými za podobných fyzikálnych podmienok.

Školiteľ: Kollár, Peter, prof. RNDr. DrSc.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Vlastnosti magneticky mäkkých kompozitov na báze štruktúrne modifikovaných feromagnetík

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The subject of the study will be soft magnetic materials prepared from powdered ferromagnetic particles and dielectric nanostructured ceramics. Mechanical and mechano-chemical methods will modify the geometrical, structural and technological characteristics of ferromagnetic powder particles. By modifying the shape, size, surface morphology, and chemical and phase composition of the particles, a large variability of the technological properties of the powders will be achieved, e.g. a significant change in the compressibility. By studying the development of the structure and analysing the physical properties of the composites depending on the compaction parameters, the mechanisms of the formation of functional properties will be identified and described, with a focus on clarifying the influence of the geometric characteristics of the ferromagnetic on the macroscopic properties of soft magnetic composites.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Predmetom štúdia budú magneticky mäkké materiály pripravené z práškových feromagnetických častíc a dielektrickej nanoštrukturovanej keramiky. Geometrické, štruktúrne a technologické charakteristiky feromagnetických práškových častíc budú upravované mechanickými a mechano-chemickými metódami. Modifikáciou tvaru, veľkosti, povrchovej morfológie, chemického a fázového zloženia častíc bude dosiahnutá veľká variabilita technologických vlastností práškov, napr. významná zmena v lisovateľnosti. Štúdiom vývoja štruktúry a analýzy fyzikálnych vlastností kompozitov v závislosti od parametrov kompaktovania budú identifikované a popísané mechanizmy tvorby funkčných vlastností so zameraním na objasnenie vplyvu geometrických charakteristík feromagnetika na makroskopické vlastnosti magneticky mäkkých kompozitov.

Školiteľ: Bureš, Radovan, Ing. CSc.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Vývoj kompozične komplexných keramických povlakov reakčným naprašovaním

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The development of magnetron sputtering is oriented toward technologies with high ionization degree of the sputtered material which provides better control of the deposition process as well as better coating properties. The most famous ionized PVD is the High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) and the relatively new technology High Target Utilization Sputtering (HiTUS) also belongs among these methods. High degree of ionization is achieved in the case of HiPIMS by very short duty cycle impulses with extremely high power density whereas in HiTUS by the power at an independent plasma source. The work should focus on the optimization of the deposition parameters of hard multicomponent carbide, boride and nitride coatings from the viewpoint of the control of their elastic and plastic properties by means of determination of dependencies among the deposition parameters, plasma characteristics, coating structures and their mechanical and tribological properties. The work will be performed on the iPVD systems Cryofox Discovery (Polyteknik, Denmark) and HiTUS C500 (PQL, UK) in combination with the electron microscopy observations (SEM, TEM) and measurements of mechanical properties.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Vývoj magnetrónového naprašovania sa orientuje na technológie s výrazne vyšším stupňom ionizácie odprašovaného materiálu kvôli lepšej kontrole procesu depozície a lepším výsledným vlastnostiam povlaku. Medzi najznámejšie ionizované PVD (iPVD) technológie patrí High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) a do tejto kategórie možno zaradiť aj relativne novú technológiu nazvanú High Target Utilization Sputtering (HiTUS). Vysoká ionizácia plazmy je v prípade HiPIMS dosahovaná krátkymi nizkofrekvenčnými pulzami s extrémne vysokou hustotou výkonu, u HiTUSu výkonom na samostatnom plazmovom zdroji. Obsahom práce je optimalizácia parametrov depozície tvrdých viackomponentných karbidických, boridických a nitridických povlakov z hľadiska kontroly ich elastických a plastických vlastností prostredníctvom určenia závislostí medzi jednotlivými parametrami depozície, vlastnostami plazmy, štruktúrou povlakov a ich mechanickými a tribologickými vlastnostami. Práca bude realizovaná na iPVD zariadeniach Cryofox Discovery (Polyteknik Dánsko) a HiTUS C500 (PQL, UK) v kombinácii s mikroskopickými pozorovaniami na SEM a TEM a meraniami mechanických vlastností.

Školiteľ: Lofaj, František, doc. RNDr. DrSc.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Magneticky mäkké nanokryštalické zliatiny pripravené nekonvenčnými technikami tepelného spracovania

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The PhD thesis is focused on the employment of unconventional techniques of thermal processing in order to tailor the structural and magnetic properties of nanocrystalline alloys based on 3-d metals. We plan to use facility for ultra-rapid annealing of thin metallic ribbons constructed recently at IEP SAS. In this facility, the annealed samples are clamped between pair of the pre-heated massive Cu-blocks and typical annealing times take few seconds. High heating rates and much shorter processing times as compared to conventional annealing allow extend the composition interval where the annealed samples are still capable to form nanocrystalline structure. The other technique of thermal processing in this work is the annealing in a presence of high magnetic fields. We plan to perform a detailed study of structural and magnetic properties of selected alloy systems. The main goal of thesis is improvement of functional properties of studied materials for potential technical applications.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Dizertačná práca je zameraná na cielené ovplyvňovanie štruktúry a magnetických vlastností nanokryštalických zliatin na báze 3-d kovov pomocou nekonvenčných techník tepelného spracovania. Plánujeme pri tom použiť aparatúru na ultra-rýchle žíhanie tenkých kovových pások skonštruovanú na ÚEF SAV, ktorá na rýchly ohrev využíva vopred predhriate masívne medené bloky pričom typické časy žíhania sú v rozsahu niekoľkých sekúnd. V porovnaní s klasickými technikami tepelného spracovania umožňuje vysoká rýchlosť ohrevu v tomto zariadení podstatne rozšíriť rozsah kompozičných zložení, ktoré sú ešte schopné vytvárať nanokryštalickú štruktúru. Ďalšou nekonvenčnou technikou tepelného spracovania bude žíhanie vo vysokom magnetickom poli. Vo vybraných systémoch zliatin sa zameriame na štúdium zmien ich štruktúrnych a magnetických vlastností. Hlavným cieľom práce je zlepšenie funkčných vlastností študovaných materiálov pre ich potenciálne aplikácie v technickej praxi.

Školiteľ: Škorvánek, Ivan, RNDr. CSc.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Štúdium štruktúry neusporiadaných a kvázi-usporiadaných kovových zliatin pomocou rozptylu elektrónového a RTG žiarenia.

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Phase transitions of solids from the disordered state to complex structures ordering are subject of modern research. The relationship between initial and final structure state play an important role at forming of the new structures having advanced physical and chemical properties. The variations of external conditions, e.g. strong magnetic fields or extremal temperature changes, can substantially affect the final properties of solids as well. The main highlight of dissertation thesis will be the study of atomic structure and stability of inducted phases of promising advanced materials in relation to their properties, employing electron and X-ray diffraction techniques. The experimental approach, using transmission electron microscope JEOL 2100F UHR, will be emphasized. However, for successful completing of dissertation thesis, it will be necessary to carry out experiments at electron microscopy centres and synchrotron facility abroad.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Fázové prechody tuhých látok z neusporiadaného stavu do usporiadania komplexných štruktúr sú predmetom moderných výskumov. Vzájomný vzťah štruktúry východzieho a konečného stavu usporiadania hrá dôležitú úlohu pri tvorbe nových fáz, ktoré majú neobvyklé fyzikálne a chemické vlastnosti. Zmeny externých podmienok fázových prechodov, napr. silné magnetické polia alebo extrémne prudké zmeny teplôt, umožňujú veľkú variabilitu finálnych vlastností tuhých látok. Témou dizertačnej práce bude štúdium atomárnej stavby a stability syntetizovaných fáz vo vybraných materiáloch pomocou techník elektrónovej a fotónovej difrakcie, vo vzťahu k ich vlastnostiam. V práci bude kladený väčší dôraz na experimentálnu časť, ktorá sa bude realizovať na modernom elektrónovom mikroskope JEOL 2100F UHR. Pre úspešné zvládnutie práce však bude potrebné využívať aj infraštruktúru centier elektrónovej mikroskopie a synchrotrónov v zahraničí.

Školiteľ: Girman, Vladimír, Ing. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Štruktúra a vlastnosti bezolovnatej feroelektrickej keramiky

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The dissertation will be focused on the research and development of advanced electroceramics, derived from lead-free perovskite-structured ferroelectrics. In course of dissertation work, theoretical and experimental approaches will be employed including material processing, X-ray diffraction and the Rietveld refinement method, scanning and transmission electron microscopy, and characterization of specific electro-physical properties of functional ceramics. For analytical assessment of the macroscopic properties with respect to the chemical and structural nature of electroceramics, an extended technique of dielectric spectroscopy will be adopted to study ferroelectric phase transitions.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Ťažiskom dizertačnej práce bude výskum a vývoj nových elektrokeramických materiálov na báze bezolovnatých feroelektrických systémov perovskitového typu. Súčasťou práce bude zvládnutie technologických postupov prípravy materiálov klasickou keramickou cestou, RTG difrakčná analýza štruktúry, rastrovacia a transmisná elektrónová mikroskopia a charakterizácia špecifických fyzikálnych vlastností funkčnej keramiky. Pri analytickom hodnotení makroskopických vlastností vo vzťahu k chemizmu a štruktúre elektrokeramiky bude dôraz kladený na implementáciu techniky dielektrickej spektroskopie vo výskume feroelektrických fázových prechodov.

Školiteľ: Kovaľ, Vladimír, RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Elektrokatalyzátory na báze tenkých vrstiev prechodných kovov pre aplikácie v elektrolýzeroch a palivových článkoch

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The production of energy from renewable sources and its storage in green hydrogen are among the basic pillars of the so-called hydrogen economy, which will play an increasingly large role in the energy foundations of the world economy. Catalysts play a key role in the foundations of the hydrogen economy, because without them it would not be possible to implement the basic chemical processes taking place for energy conversion such as: water electrolysis, water photodecomposition, methane decomposition for hydrogen production, as well as to increase the performance of fuel cells in the conversion of chemical energy bound in the hydrogen and oxygen molecule directly into electrical energy. Also, the evolution of hydrogen and oxygen, as well as the reduction of oxygen, which requires the presence of a catalyst, are among the reactions that play a key role in the efficient production of hydrogen and oxygen and in the production of electrical energy from hydrogen. In connection with the above-mentioned technologically significant processes, the main goal of the dissertation is the targeted design and preparation of thin-film catalysts using magnetron sputtering and the determination of their activity and stability in selected application areas.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Produkcia energie z obnoviteľných zdrojova jej uskladnenie v zelenom vodíku patria medzi základné piliere tzv. vodíkovej ekonomiky, ktorá bude zohrávať stale vačší podiel na energetických základoch svetovej ekonomiky. Katalyzátory zohrávajú kľúčovú úlohu v základoch vodíkového hospodárstva, pretože bez nich by nebolo možné realizovať základné chemické procesy prebiehajúce pre konverzii energie ako sú: elektrolýza vody, fotodekompozícia vody, dekompozícia metánu pre získavanie vodíka ako aj zvýšiť výkon palivových článkov pri konverzii chemickej energie viazanej v molekule vodíka a kyslíka priamo na elektrickú energiu. Takisto evolúcia vodíka a kyslíka ako aj redukcia kyslíka, ktoré vyžadujú prítomnosť katalyzátora patria medzi reakcie, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu v efektívnom získavaní vodíka a kyslíka a pri výrobe elektrickej energie z vodíka. V náväznosti na hore spomenuté technologický významné procesy je hlavný cieľom dizertačnej práce cielený dizajn a príprava tenko-vrstvových prípravu katalyzátorov pomocou magnetrónového naprašovania a stanovenie ich activity a stability vo vybraných aplikačných oblastiach.

Školiteľ: Komanický, Vladimír, doc. Mgr. Ph.D.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Tenkovrstvové neekviatomické vysokoentropické zliatiny: vzťah medzi štruktúrou a magnetickými vlastnosťami

Anotácia v hlavnom jazyku práce: High-entropy alloys (HEAs) represent a new class of multifunctional materials characterized by high configurational entropy and a wide compositional space. The transition from equiatomic to non-equiatomic compositions significantly expands the possibilities for stabilizing different crystal phases and enables targeted tuning of physical properties. The magnetic properties of HEAs are strongly influenced by chemical disorder, differences in atomic radii, and the mixing enthalpy of the constituent elements. In thin-film form, defects, internal stresses, and dimensional effects also play an important role and can be further modified by thermal treatment (annealing) and mechanical deformation. The dissertation will focus on the preparation of thin-film HEAs using multi-source magnetron co-deposition, which allows precise control of chemical composition. The structural state will be analyzed using XRD, TEM, and AFM. Magnetic properties will be studied using SQUID magnetometry and MOKE measurements. Special attention will be devoted to identifying the type of magnetic ordering, determining magnetic transition temperatures, and analyzing changes in magnetic parameters after annealing and controlled deformation of the samples.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Vysokoentropické zliatiny (HEA) predstavujú novú triedu multifunkčných materiálov charakterizovaných vysokou konfiguračnou entropiou a širokým kompozičným priestorom. Prechod od ekviatomických k neekviatomickým zloženiam výrazne rozširuje možnosti stabilizácie rôznych kryštálových fáz a umožňuje cielené ladenie fyzikálnych vlastností. Magnetické vlastnosti HEA sú silne ovplyvnené chemickou neusporiadanosťou, rozdielmi v atómových polomeroch a zmiešavacou entalpiou jednotlivých prvkov. V tenkovrstvovej forme navyše zohrávajú významnú úlohu defekty, vnútorné napätia a rozmerové efekty, ktoré môžu byť ďalej modifikované tepelným spracovaním (žíhaním) a mechanickou deformáciou. Dizertačná práca bude zameraná na prípravu tenkovrstvových HEA pomocou ko-depozície magnetrónovým naprašovaním z viacerých zdrojov, čo umožní presné riadenie chemického zloženia. Štrukturálny stav bude analyzovaný pomocou XRD, TEM a AFM. Magnetické vlastnosti budú študované pomocou SQUID magnetometrie a MOKE meraní. Osobitná pozornosť bude venovaná identifikácii typu magnetického usporiadania, určeniu kritických teplôt magnetických prechodov, ako aj analýze zmien magnetických parametrov po žíhaní a riadenej deformácii vzoriek.

Školiteľ: Komanický, Vladimír, doc. Mgr. Ph.D.