Projektová činnosť

Národné

BIOGEOAP – Aplikácia nových biouhlím funkcionalizovaných geopolymérov pri nakladaní s nebezpečným odpadom
Application of novel biochar-functionalized geopolymers in hazardous waste management
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Slaný Michal, PhD.
Anotácia: Znečistenie životného prostredia je eminentným a všadeprítomným problémom ľudstva, ktorý ohrozuje zdravie ľudí, ekosystémy a životné prostredie. Extrémny rast populácie a s tým spojený rýchly dopyt po poľnohospodárskej činnosti, rýchla industrializácia, zvýšená produkcia odpadu prispievajú ku kontaminácii pôdy v dôsledku hromadenia ťažkých kovov a tiež rádionuklidov. V súčasnosti mimoriadne rastie potreba nájsť nové, ekologické a lacné materiály z bohatých zdrojov, ktoré by sa dali použiť na imobilizáciu týchto nebezpečných látok. Hlavným cieľom navrhovaného projektu je vyvinúť nové biouhlím funkcionalizované geopolyméry na báze hlinitokremičitanov, ktoré budú vysoko účinné pri imobilizácii ťažkých kovov a rádionuklidov. Na splnenie tohto cieľa je potrebné detailne študovať vplyv rôznych faktorov nielen pomocou experimentálnych techník, ako sú FTIR, XRD, BET-N2 adsorption, TGA/DSC, PET, ICP-MS, ale aj testovaním vyvinutého materiálu v reálnych environmentálnych podmienkach a za využitia stavebnej solidifikačnej linky, a to najmä v kontexte splnenia kritérií prijateľnosti pre ich aplikovanie v praxi pri likvidácii nebezpečných odpadov a ich potenciálneho využitia ako „šedých“ stavebných materiálov. Navrhované ciele projektu sa zameriavajú na nové aplikácie a na doteraz nepreskúmané riešenia skokových zmien, ktoré zodpovedia najdôležitejšie otázky, ako aj na potreby výskumu a technologického rozvoja, vrátane tých, ktoré sú dôležité v celosvetovom meradle. Táto koncepcia projektu môže významne prispieť k integrácií nových poznatkov v oblasti geopolymérnych kompozitných materiálov a výrobných technológií. Navrhnutý projekt a jeho výstupy majú potenciál získať podporu v sektorových a multisektorových aplikáciách a mať silný dopad na ochranu životného prostredia, ako aj zlepšenie kvality pôdy a rastlín, čo úzko súvisí aj s ľudským zdravím.
Doba trvania: 1.9.2025 – 31.8.2029
DESICAEX – Vývoj karbidu kremičitého pre extrémne aplikácie
Development of silicon carbide for extreme application
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Hanzel Ondrej, PhD.
Anotácia: Navrhovaný projekt je zameraný na vývoj plne hutnej keramiky na báze karbidu kremičitého bez tradičných oxidových spekacích prísad alebo s prídavkom stopových množstiev kovov (Al, Fe) pri spekacej teplote nižšej ako je teplota (T < 2100°C) potrebná k spekaniu SiC v tuhej fáze. Projekt bude zameraný na dôkladné pochopenie mechanizmov spekania a štúdium toho ako modifikácia práškov karbidu kremičitého a/alebo prídavok malého množstva kovov (Al, Fe) môže ovplyvniť a znížiť teplotu spekania pre prípravu hutnej SiC keramiky. Kvôli zvyšujúcemu sa záujmu a požiadavkám v energetických aplikáciách, vo vesmírnych aplikáciách, pohonných a raketových systémoch je nevyhnutné taktiež charakterizovať vysokoteplotné vlastnosti (tepelná vodivosť, vysokoteplotná pevnosť, oxidačnú a ablačnú odolnosť v kyslíkovo-acetylénovom plameni) pripravenej keramiky na báze SiC. V rámci projektu bude teda študovaná tepelná vodivosť SiC až do teploty 1500°C, vysokoteplotná pevnosť SiC v teplotnom rozsahu 1500°C – 2000°C a odolnosť pripraveného SiC materiálu voči kyslíkovo-acetylénovému plameňu pri teplotách vyšších ako 1700°C. Taktiež bude skúmaný vplyv modifikácie SiC práškov, parametrov spekania a mikroštruktúry na vysokoteplotné vlastnosti SiC keramiky.
Doba trvania: 1.9.2025 – 31.8.2029
MULCOMAT – Multifunkčné kompozitné materiály pre cielenú detekciu, adsorpciu a dekontamináciu nebezpečných organických molekúl
Multifunctional composite materials for detection, adsorption and decontamination of hazardous organic molecules
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Jankovič Ľuboš, PhD.
Anotácia: Predkladaný projekt je zameraný na vývoj novej generácie organo-modifikovaných ílových minerálov. Na modifikáciu sa použijú poly(2-alkenyl-2-oxazolíny), ktoré sú elektrostaticky neutrálne, avšak vysoko polárne polyméry. Očakávame, že organomodifikácia montmorillonitov s týmto typom polymérov bude viesť k organoílom so zlepšenou interkaláciou a teda s vyššou adsorpčnou schopnosťou voči rôznym nebezpečných organickým zlúčeninám. Prítomnosť poly(2-alkenyl-2-oxazolínov) a poly(2-alkenyl-2-oxazínov) v štruktúre ílových minerálov zabezpečí katalytický rozklad nebezpečných zlúčenín. V našom prípade sa pre hodnotenie adsorpcie a hydrolytického rozkladu využijú organofosfáty, ktoré patria medzi často používané pesticídy a tiež sa už využili ako chemické bojové látky. Kombinácia lepšej adsorpcie a rýchlejšieho hydrolytického rozkladu reprezentuje hlavný inovatívny prvok projektu a umožní využitie nanoreaktorov na báze montmorillonitov pre účinnú defosforyláciu neurotoxických organofosfátových zlúčenín. Nami predstavený katalytický systém neobsahuje atómy kovov a je vhodný pre ochranu ľudského zdravia a životného prostredia. Poly(2-alkenyl-2-oxazolíny) a poly(2-oxazíny) navyše predstavujú novú skupinu polymérov s reaktívnymi bočnými 2-oxazolínovými, respektíve 2-oxazínovými skupinami, ktoré sú schopné poskytovať modifikačné reakcie s karboxylovými skupinami. V našom prípade sa obidva typy bočných skupín využijú na stabilizáciu štruktúry počas reaktívneho spracovania s polymérnymi matricami obsahujúcimi karboxylové skupiny.
Doba trvania: 1.7.2024 – 30.6.2028
Photomat – Fotofunkčné hybridné materiály organických luminofórov a nanočastíc vrstevnatých silikátov
Photofunctional hybrid materials of organic luminophores and nanoparticles of layered silicates
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Boháč Peter, PhD.
Anotácia: Zameranie projektu vychádza z moderných trendov materiálového výskumu a zo skúseností a nedávnych výsledkov kolektívu projektu. Zistilo sa, že adsorpcia, interkalácia prípadne tvorba molekulových agregátov špecifických typov organických molekúl môže významne zvýšiť ich fotoaktivitu, prejavujúc sa ako nárast luminiscencie. Stratégia zvýšenia fotoaktivity bude hlavným cieľom projektu. Každý z javov by mal fungovať v závislosti od molekulovej štruktúry luminofórov. Zameriame sa na hybridy fotoaktívnych organických luminofórov s vrstevnatými silikátmi. Štruktúrou prispôsobené S, N-heteroaromatické farbivá a ich komplexy s iónmi kovov budú pripravené v rámci tohto projektu. Heteroaromatické systémy budú modifikované katiónovými skupinami alebo ich koordinačnou väzbou s katiónmi kovov vrátane Ru(II), Ir(III), Au(III) a ďalších, aby sa zvýšila kompatibilita týchto chromofórov pre hybridy so silikátmi a dosiahli želané fotofyzikálne vlastnosti. Pre dosiahnutie cieľov bude dôležitá selekcia vrstevnatého nosiča, voľba chemickej modifikácie a vhodných podmienok pre syntézu hybridných sústav. Okrem zlepšenia vlastností molekúl ďalšími cielmi budú komplexné funkčné materiály s efektívnym využitím svetelnej energie. Tu bude kľúčovú úlohu zohrávať organizácia molekúl, aby sa docielili optimálne fotofyzikálne interakcie zacielené na určitú funkčnosť materiálu. Okrem luminiscenčných vlastností bude cieľom príprava hybridov najmä s fotosenzibilizačnými účinkami. Posledným krokom bude využitie nanočastíc na prípravu nanokompozitov s polymérmi a takto docieliť modifikáciu technických polymérov. Cieľom bude získať povrchy s fotosenzibilizačnými a fotodezinfekčnými účinkami, na ktorých budú vykonané testy pre rast biofilmov mikroorganizmov.
Doba trvania: 1.7.2023 – 30.6.2027
NIPOFABs – Smerom k nanotechnológiám využívajúcim bioaktívne častice/molekuly v boji proti mikrobiálnym biofilmom
Towards nanotechnologies using bioactive particles/molecules in the fight against microbial biofilms
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Pálková Helena, PhD.
Anotácia: Téma predkladaného projektu reflektuje na súčasné vedecké výzvy a volí interdisciplinárny prístup v riešení vysokoaktuálnej problematiky mikrobiálnych biofilmov. Je zameraný na oblasti základnej a molekulárnej mikrobiológie v súvislosti s štúdiom prevencie, či eradikácie mikrobiálnych biofilmov pomocou novodizajnovaných hybridných materiálov. V projekte je biologický výskum úzko prepojený s rôznymi prístupmi z oblasti chémie nanomateriálov. Hlavným predmetom štúdia budú mnohodruhové biofilmy, a to nielen bakteriálne, ale aj kvasinkové a ich vzájomé kombinácie, čo reálne odráža ich význam v zastúpení biofilm-asociovaných infekcií. Ide hlavne o baktérie Staphylococcus aureus, enterokoky a Escherichia coli, ako aj zástupcov kvasiniek z rodu Candida. Modernými mikrobiologickými prístupmi sa bude sledovať tvorba biofilmov, vzájomé medzidruhové interakcie vrátane úlohy quorum sensing molekúl v týchto procesoch, ale aj účinnosť bioaktívnych partikúl/molekúl v prevencii a eradikácii biofilmov, a to aj v súvislosti s fenoménom multirezistencie. Ako aktívne substancie sa použijú hybridné materiály založené na anorganických vrstevnatých nanočasticiach v úlohe nosičov aktívnych organických bioaktívnych molekúl, najmä fotosenzibilizátorov. Funkcionalizované nanočastice sa využijú pri modifikácii povrchov vybraných typov polymérov, ktoré majú využitie v medicínskej praxi. Cieľom bude pripraviť nové alebo zlepšiť súčasné materiály tak, aby sa dosiahla maximálna antimikrobiálna účinnosť. Výsledky projektu by mohli priniesť nové poznatky v oblasti mikrobiálnych biofilmov, ale aj v príprave antimikrobiálnych hybridných systémov aplikovateľných v rôznych oblastiach nanomedicíny.
Doba trvania: 1.7.2022 – 30.6.2026