Loading...
Doctoral study (PhD)2019-02-19T15:36:02+00:00

CALENDAR OF PLANNED EVENTS

February 2019

March
MO
TU
WE
TH
FR
SA
SU
28
29
30
31
1
2
3
Events for February

1st

No Events
Events for February

2nd

No Events
Events for February

3rd

No Events
4
5
6
7
8
9
10
Events for February

4th

No Events
Events for February

5th

No Events
Events for February

6th

No Events
Events for February

7th

No Events
Events for February

8th

No Events
Events for February

9th

No Events
Events for February

10th

No Events
11
12
13
14
15
16
17
Events for February

11th

No Events
Events for February

12th

No Events
Events for February

13th

No Events
Events for February

14th

No Events
Events for February

15th

No Events
Events for February

16th

No Events
Events for February

17th

No Events
18
19
20
21
22
23
24
Events for February

18th

No Events
Events for February

19th

No Events
Events for February

20th

No Events
Events for February

21st

No Events
Events for February

22nd

No Events
Events for February

23rd

No Events
Events for February

24th

No Events
25
26
27
28
1
2
3
Events for February

25th

No Events
Events for February

26th

Events for February

27th

No Events
Events for February

28th

No Events

CALENDAR OF PLANNED EVENTS

February 2019

March
MO
TU
WE
TH
FR
SA
SU
28
29
30
31
1
2
3
Events for February

1st

No Events
Events for February

2nd

No Events
Events for February

3rd

No Events
4
5
6
7
8
9
10
Events for February

4th

No Events
Events for February

5th

No Events
Events for February

6th

No Events
Events for February

7th

No Events
Events for February

8th

No Events
Events for February

9th

No Events
Events for February

10th

No Events
11
12
13
14
15
16
17
Events for February

11th

No Events
Events for February

12th

No Events
Events for February

13th

No Events
Events for February

14th

No Events
Events for February

15th

No Events
Events for February

16th

No Events
Events for February

17th

No Events
18
19
20
21
22
23
24
Events for February

18th

No Events
Events for February

19th

No Events
Events for February

20th

No Events
Events for February

21st

No Events
Events for February

22nd

No Events
Events for February

23rd

No Events
Events for February

24th

No Events
25
26
27
28
1
2
3
Events for February

25th

No Events
Events for February

26th

Events for February

27th

No Events
Events for February

28th

No Events

Philosophiae doctor (PhD)                                                                                                                              

PhD. Study Program: Inorganic Technology and Non-metallic Materials – general information

Graduates of PhD study program in the area of Inorganic Technology and Non-metallic Materials gain deep knowledge on scientific methods of research related to preparation of new types of non-metallic inorganic materials, with special focus on glass, ceramics, and surface modification of a broad range of various materials, including biomaterials. Graduates are able to solve problems related to inorganic technologies, development and characterization of new materials. They have special knowledge in the area of glass, inorganic binders, ceramic and refractory materials and inorganic additives. They have deep theoretical knowledge in the field of thermodynamics and kinetics and are capable of solving challenging engineering problems in technical practice. Graduates understand methods of studying structures as well as materials characteristics. They speak foreign languages, actively use computer and information systems, are able to work actively in teams, plan their own development within their research field and execute project management. Gained knowledge represents an excellent basis for obtaining a job either in academic or industrial research and development.

What we offer:

  • Form of study: full time – 4 years / part time – 5 years
  • Unique opportunity to participate in the European project integrating significant international knowhow and experience
  • Access to up to 1 year internships with FunGlass international partners at their home sites in Germany, Italy, or Spain under supervision of world leading scientists
  • Shorter (up to 3 months) training internships at various research institutions in EU
  • Individual training plans including not only scientific but also complementary competencies
  • Scholarships to cover living cost during study
  • Monetary allowance to cover the cost of internships, including accommodation, per diems, and travel
  • Access to high-end laboratories and equipment; for full list see http://www.funglass.eu/equipment/
  • to earn double PhD degrees with international partner institutions:

                                       

 

PhD. Topics for 2019/2020:

 

Supervisor: Dr. M. Chromčíková, FunGlass, Slovakia

Co – supervisor: prof. M. Liška, Funglass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: Dr. Y. Castro, CSIC, Spain

Abstract: The corrosion of the tableware glass (especially in dishwashing machines in the large gastronomy) and weathering during the storage as well as during the oversea transport is from the actual point of view one of the most important questions of the glass producers economic competition. The main aim of the dissertation is the study of composition – structure – property relationships of oxide glasses leading to the proposal of methodology enabling the prediction of glass resistance against corrosion and weathering. The methodology is established on the set of different glasses, with differences in chemical composition of the surface as well as in the bulk. The differences are justified with respect to thermodynamic modeling, surface tension measurement and surface composition analyses by progressive spectroscopic methods. Such obtained results should be put into correlation with glass corrosion and weathering process.

Školiteľ: Dr. M. Chromčíková, FunGlass, Slovensko

Spoluškoliteľ: prof. M. Liška, Funglass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: Dr. Y. Castro, CSIC, Španielsko

Abstrakt: Problematika korózie (napr. v umývačkách riadu vo veľkej gastronómii) a zvetrávania (napr. pri dlhodobom skladovaní a zaoceánskom transporte) úžitkového skla sa v poslednom období stala jedným z kľúčových faktorov konkurencieschopnosti podnikov sklárskeho priemyslu. Hlavným cieľom dizertačnej práce je poznanie vzťahov medzi zložením, štruktúrou a vlastnosťami oxidových skiel umožňujúce vývoj metodiky na predikciu odolnosti voči korózii a zvetrávaniu. Metóda riešenia spočíva v skúmaní série skiel z pohľadu ich zloženia ako v objeme tak v povrchovej vrstve získavaného na základe termodynamického modelovania, merania povrchového napätia a analýzy povrchu vyspelými spektrálnymi metódami. Takto získané výsledky sa budú skúmať z pohľadu ich korelácie s odolnosťou skúmaných skiel vzhľadom ku korózii a zvetrávaniu.

 

Supervisor: assoc. prof. A. Plško, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: Dr. Y. Castro, CSIC, Spain

Partner 2 – supervisor: prof. L. Wondraczek, FSU, Germany

Abstract: The purpose of this project is to study the preparation of super-hydrophobic coatings using fluoroalkylsilanes or alkylsilanes (-Si-CH3) precursors, as well as, coatings possessing both reduced reflectivity and self-cleaning properties using the sol-gel process.

There are several methods for obtaining multifunctional coating however Sol-Gel technology is a well-known process for preparing transparent glass coatings, which can be applied upon different substrates, providing good adherence between substrate and coating. Most of these coatings have hydrophilic properties due to the presence of -OH groups on the surface that can absorb water. Hydrophobic behavior can be obtained through substitution of non-bridging oxygens by other functional groups such as alkyl- (Si-R, R= CH3, C2H5, etc.) or fluoroalkylsilane (FSA). The presence of -R groups makes hydrophobic the surface without losing the good adherence of the coatings.  These coatings can act as water repellents and works in a similar way to “Teflon” on a frying pan, producing a non-stick, easy-to-clean surface.

Considering all of these aspects, the sol-gel process is a simple, inexpensive, and broadly applicable method to produce highly transparent super-hydrophobic glass coatings with excellent antireflection capabilities and self-cleaning effect. This kind of coatings are suitable for applications in fields such as photovoltaic and solar energy, waterproof glass panels for architecture, easy-to-use and easy-to-clean kitchen equipments or anti-fouling paints. For example, the efficiency of solar cells decreases with time due to the degradation of the protecting glass through water or other pollution factors. In the case of deposit an oleophobic and hydrophobic coating the life time efficiency of solar panels could be drastically improved. On the other hand, one of the main cost factors for solar energy is the need to clean the photovoltaic cells regularly to ensure a proper light gathering. The development of self-cleaning coatings would reduce maintenance costs. Further scratch resistance properties can be added through the addition of SiO2 and/or TiO2 colloidal nanoparticles.

The following general tasks will be carried out:

  • Preparation of glass coated with hydrophilic/hydrophobic properties on glass substrates by sol-gel.
  • Preparation of self-cleaning/antireflection/anti-scratch coatings on glass substrates by sol-gel.
  • Preparation of hydrophobic/self-cleaning/antireflection coatings on glass substrates by sol-gel.
  • Sample characterization including thickness, refractive index, scanning electron microscope (SEM), optical transmittance and reflectance of the films
  1. Wang, S.-D., Shu, Y.-Y. Superhydrophobic antireflective coating with high transmittance, Journal of Coatings Technology Research, 10 (4) 2013, 527-535
  2. Zhang, D., Yu, W., Hao, D., Li, L., Liu, H., Lu, Z., Functional nanostructured surfaces in hybrid sol-gel glass in large area for antireflective and super-hydrophobic purposes, Journal of Materials Chemistry, 22 (33) 2012, 17328-17331

 

Školiteľ: assoc. prof. A. Plško, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: Dr. Y. Castro, CSIC, Španielsko

Partner 2 – školiteľ: prof. L. Wondraczek, FSU, Nemecko

Abstrakt: Cieľom tohto projektu je štúdium prípravy super-hydrofóbnych povlakov za použitia fluoroalkylsilánov alebo alkylsilánov (-Si-CH3), ako aj, povlakov, ktoré majú súčasne zníženú reflektivitu a samočistiace vlastnosti, sól-gél processom.

Je viacero metód, ktoré umožňujú získať multifunkčné povlaky, avšak Sól-Gél technológia je dobre známy proces na prípravu transparentných sklených povlakov, ktoré sa môžu aplikovať na rôzne substráty a zároveň sa vyznačujú dobrou priľnavosťou medzi povlakom a substrátom. Väčšina týchto povlakov je hydrofilná v dôsledku prítomnosti –OH skupín na povrchu, na ktoré sa adsorbuje voda. Hydrofóbne vlastnosti môžu byť dosiahnuté buď substitúciou nemôstikových kyslíkov inými funkčnými skupinami ako napr. alkyl – (Si-R, R = -CH3, -C2H5, atď), alebo fluoroalkylsilánmi (FSA).  Prítomnosť –R skupín spôsobuje hydrofobicitu povrchu bez straty dobrej priľnavosti povlaku k substrátu. Tieto povlaky pôsobia ako vodu odpudzujúce, podobne ako „Teflon“ na panviciach, a vytvárajú nepriľnavý, ľahko čistiteľný povrch. Berúc do úvahy všetky tieto aspekty, sól-gél process je jednodnoduchá, lacná a široko aplikovateľná metóda na vytváranie vysoko transparentných, super hydrofobických, sklených povlakov, s vynikajúcimi antireflexnými vlastnosťami a samočistiacim efektom. Tento druh povlakov je vhodný pre aplikácie v oblastiach, fotovoltaiky a solárnej energetiky, vododpudivých sklených panelov v architektúre, ľahko použiteľných a ľahko čistiacich kuchinských riadov alebo nerosiacich sa náterov. Napríklad, efektívnosť solárnych panelov sa s časom znižuje v dôsledku degradácie ochranných sklených panelov vodou a inými znečisťujúcimi faktormi. Ak sa sklené panely chránia oleofóbnymi alebo hydrofóbnymi povlakmi, sa efektívnosť týchto panelov výrazne zvyšuje. Na druhej strane, jednou z hlavných nákladových položiek v solárnej energetike je nutnosť čistiť fotovoltaické cely, aby sa zaistil dostatočný svetelný zisk. Vývoj samočistiacich povlakov zredukuje tieto náklady. Prídavkom SiO2 a/alebo TiO2 koloidných nanočastíc sa naviac dodá povlakom odolnosť voči poškriabaniu.

Budú riešené nasledujúce hlavné úlohy

  • Príprava povlakov sól-gél metódou na sklených substrátoch s hydrofilnými/hydrofóbnymi vlastnosťami.
  • Príprava povlakov sól-gél metódou na sklených substrátoch, ktoré sú samočistiace, antireflexné a odolné voči poškrábaniu.
  • Príprava povlakov sól-gél metódou na sklených substrátoch, ktoré sú hydrofóbne, samočistiace a antireflexné.
  • Vzorky budú charakterizované meraním hrúbky, indexu lomu, transmitancie a reflektancie vo viditeľnej a skenujúcou elektrónovou mikroskopiou (SEM).
  1. Wang, S.-D., Shu, Y.-Y. Superhydrophobic antireflective coating with high transmittance, Journal of Coatings Technology Research, 10 (4) 2013, 527-535
  2. Zhang, D., Yu, W., Hao, D., Li, L., Liu, H., Lu, Z., Functional nanostructured surfaces in hybrid sol-gel glass in large area for antireflective and super-hydrophobic purposes, Journal of Materials Chemistry, 22 (33) 2012, 17328-17331

Supervisor: prof. D. Galusek, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: prof. A. Durán, CSIC, Spain

Partner 2 – supervisor: prof. E. Bernardo, UNIPD, Italy

Abstract: Recent experiments have demonstrated the feasibility of glass-ceramics from the firing of mixtures of silicone polymers embedding and oxide fillers. Silica from the oxidative decomposition of the polymers reacts easily with oxides to form silicate crystals, whereas some fillers (borates, phosphates) lead to some liquid phase upon firing, transforming into a glass matrix upon cooling. The concept is open also to glass as the only filler; the crystallization is affected by the incorporation of silica from the polymer in softened glass. The use of polymers enables the manufacturing of thick coatings, on several substrates. The purpose of this project is to study several combinations of preceramic polymers (silicones, yielding silica directly, but also silazanes) and fillers for the development of coatings mainly for preventing degradation of metals in harsh environments. The approach will be possibly extended also to the manufacturing of sealants in solid oxide fuel cell (SOFC) planar stack designs.

Školiteľ: prof. D. Galusek, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: prof. A. Durán, CSIC, Španielsko

Partner 2 – školiteľ: prof. E. Bernardo, UNIPD, Taliansko

Abstrakt: Najnovšie výsledky demonštrujú možnosti prípravy sklokeramických materiálov tepelným spracovaním zmesí silikónových polymérov a oxidových plnív. Oxid kremičitý vznikajúci oxidačným rozkladom polymérov reaguje s oxidmi za vzniku kryštalických kremičitanov, zatiaľ čo iné druhy plnív (boritany, fosforečnany) vytvárajú pri tepelnom spracovaní taveninu, ktorá pri chladení transformuje na sklo. Tento koncept je použiteľný aj systémy obsahujúce sklo, ako jediné použité plnivo: kryštalizáciu ovplyvňuje zabudovanie oxidu kremičitého vznikajúceho rozkladom polymérov do štruktúry zmäknutého skla. Použitie polymérov umožňuje prípravu hrubých povlakov na rôznych substrátoch. Cieľom tohto projektu dizertačnej práce je štúdium viacerých kombinácií prekeramických polymérov (najmä silikónov, ktoré konvertujú na SiO2 priamo, ale napr. aj silazánov) a plnív pre vývoj povlakov zabraňujúcich degradácii kovov v náročných podmienkach. Použitý prístup je možné rozšíriť aj na výrobu zátavov pre tuhé palivové články (SOFC) v usporiadaní „planar stack“.

Supervisor: Dr. R. Klement, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: Dr. M. Pascual, CSIC, Spain

Partner 2 – supervisor: prof. L. Wondraczek, FSU, Germany

Abstract: Rare-earth (RE) doped oxyfluoride glass-ceramics possess interesting optical properties with applications in telecommunications and optoelectronics. These materials combine the transparency and mechanical and chemical resistance of aluminosilicate glasses with the low phonon energy and facile incorporation of RE ions in the fluoride crystals. The incorporation of RE ions in the crystalline phases enhances the optical emission intensity, a major property of these materials [1, 2]. This research line is focused on the design of aluminosilicate glass compositions which can provide the precipitation of phases, mainly fluorides with nanometric size and with interest for optical applications. In particular, glass-ceramics within the system SiO2-Al2O3-Na2O-K2O-La/Y/Gd/LuF3 will be developed. The objective is to optimize the crystalline fraction and the amount of dopant in order to improve the optical efficiency. These materials will be doped with rare-earth ions in order to characterize the possible associated emission up-conversion and down-conversion processes.

Some of the glasses will be used to obtain preforms for optical fibres. The target is to obtain fibres with a homogeneous diameter optimizing the process by means of the strict control of temperature, viscosity and speed. The fibres must undergo then the suitable thermal treatment to become glass-ceramic fibres.

Spark Plasma Sintering (SPS) from glass-powders obtained from melting and sol-gel will also be used to obtain transparent glass-ceramics as an alternative processing route. SPS is a powerful technology that combines fast heating rate with high uniaxial pressure, which allows obtaining highly densified compacts at low sintering temperature and short holding time [3].

[1] A. de Pablos-Martín, A. Durán, M.J. Pascual, Nanocrystallisation in oxyfluoride systems: mechanisms of crystallisation and photonic properties, Int. Mater. Rev. 57 (2012) 165–186. oi:10.1179/1743280411Y.0000000004.

[2] A. de Pablos-Martín. PhD Thesis. Transparent glass-ceramics of the system SiO2-Al2O3-Na2O-K2O-LaF3/YF3: Crystallization mechanisms and optical properties.

[3] Z. A. Munir, U.Anselmi-Tamburini, M.Ohyanagi, The effect of electric field and pressure on the synthesis and consolidation of materials: A review of the spark plasma sintering method. J. Mater. Sci. 41 (2006) 763–777

Školiteľ: Dr. R. Klement, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: Dr. M. Pascual, CSIC, Španielsko

Partner 2 – školiteľ: prof. L. Wondraczek, FSU, Nemecko

Abstrakt: Sklo-keramické materiály na báze oxyfluoridov dopovaných iónmi vzácnych zemín (RE – Rare-Earth) vykazujú zaujímavé optické vlastnosti, ktoré ich predurčujú pre aplikácie v telekomunikačnej technike a optoelektronike. Tieto materiály spájajú v sebe niekoľko vlastností, ako transparentnosť, mechanickú a chemickú odolnosť hlinitano-kremičitanových skiel s nízkou energiou fonónov a možnosťou začlenenia RE iónov vo fluoridových kryštáloch do sklenej matrice. Začlenenie RE iónov v kryštalickej fáze do sklenej matrice zvyšuje intenzitu emisie týchto materiálov [1, 2]. Výskumná úloha tejto PhD. témy sa zameriava na prípravu hlinitano-kremičitanových skiel s takým zložením, ktoré umožní kryštalizáciu želaných kryštalických fáz (najmä fluoridov) s nanometrovou veľkosťou kryštalitov so zaujímavými optickými aplikáciami. Vyvíjané budú najmä sklo-keramické materiály v systéme SiO2-Al2O3-Na2O-K2O-La/Y/Gd/LuF3. Cieľom je optimalizovať množstvo kryštalitov v sklenej matrici a koncentráciu dopantu (RE iónov) v kryštalickej fluoridovej fáze v snahe zvýšiť optickú účinnosť pripraveného sklo-keramického materiálu. Detailne študované budú „up-conversion“ a „down-conversion“ emisné procesy.

Vybrané sklá s vhodnými vlastnosťami budú použité pri príprave optických vlákien. Cieľom je pripraviť vlákna s uniformným priemerom pozdĺž celého vlákna, čo vyžaduje optimalizáciu procesu ťahania vlákna striktnou kontrolou teploty a viskozity taveniny a rýchlosti ťahania vlákna. Následne budú sklené vlákna tepelne spracované pri vhodnom časovo-teplotnom režime v snahe docieliť kryštalizáciu fluoridových nanofáz a prípravu sklo-keramických vlákien.

Alternatívnym spôsobom prípravy transparentných sklo-keramických materiálov bude

spekanie skleného prášku skla pripraveného tavením alebo sol-gel procesom metódou SPS – Spark Plasma Sintering. SPS je účinná technika spekania, ktorá kombinuje vysokú rýchlosť ohrevu vzorky s vysokým axiálnym tlakom, čo umožňuje prípravu vysoko zhutnených vzoriek pri nízkych teplotách spekania a krátkych časoch izotermickej výdrže [3].

[1] A. de Pablos-Martín, A. Durán, M.J. Pascual, Nanocrystallisation in oxyfluoride systems: mechanisms of crystallisation and photonic properties, Int. Mater. Rev. 57 (2012) 165–186.

[2] A. de Pablos-Martín. PhD Thesis. Transparent glass-ceramics of the system SiO2-Al2O3-Na2O-K2O-LaF3/YF3: Crystallization mechanisms and optical properties.

[3] Z. A. Munir, U.Anselmi-Tamburini, M.Ohyanagi, The effect of electric field and pressure on the synthesis and consolidation of materials: A review of the spark plasma sintering method. J. Mater. Sci. 41 (2006) 763–777.

 

Supervisor: Dr. J. Kraxner, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: prof. E. Bernardo, UNIPD, Italy

Abstract: Management and reducing of the waste in the world scale is in nowadays very important. The aim of this thesis is focusing on reusing of the waste glasses in preparation of completely new materials in spherical shape. 3D structures will be formed out of glass microspheres (solid, hollow and porous hollow) by additive manufacturing technology. Glass microspheres have the advantage of light weight, low thermal conductivity, resistance to compressive stress, chemical inertness and therefore are widely used in pharmaceutical, food, cosmetic, chemical, transportation and construction industrial sectors.

  • Optimization and preparation of waste glasses for flame synthesis process.
  • Preparation of glass microspheres (solid, hollow and hollow-porous) from waste glasses by flame synthesis method.
  • Preparation of 3D scaffolds from solid, hollow and hollow-porous glass microspheres or their combination by additive manufacturing technology.

Characterization of obtained glass microspheres and 3D scaffolds (XRD, SEM-EDS, DSC-DTA) and investigation of their mechanical properties by Dynamic and Fatigue Testing Systems.

 

Školiteľ: Dr. J. Kraxner, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: prof. E. Bernardo, UNIPD, Taliansko

Abstrakt: Manažment a znižovanie produkcie tuhého odpadu je v súčasnosti vo svetom meradle veľmi dôležitá a aktuálna téma. Cieľom práce je zamerať sa na opätovné použitie odpadových skiel (recyklácia odpadového skla) na výrobu úplne nových materiálov vo forme mikroguľových častíc. Tie sa použjú pri tvorbe 3D štruktúr pomocou technológie “additive manufacturing“ zo sklených mikroguľôčok, ktoré môžu byť plné, duté alebo pórovité. Vďaka unikátnym vlastnostiam, ako je: nízka hmotnosť, nízka tepelná vodivosť, vysoká chemická odolnosť, pevnosť v tlaku, nachádzajú tieto mikroguľôčky širokú využiteľnosť vo farmaceutickom, potravinárskom, kozmetickom, chemickom, dopravnom  a stavbárskom priemysle. Ciele predloženého projektu dizertačnej práce sú:

  • Optimalizácia a príprava prekurzorov pre plameňovú syntézu.
  • Príprava sklených mikroguľôčok (plných, dutých a pórovitých) z odpadových skiel metódou pomocou plameňovej syntézy.
  • Príprava 3D štruktúr z plných, dutých a pórovitých sklených mikroguľôčok alebo ich kombinácie pomocou technológie “additive manufacturing”.

Charakterizácia získaných sklených mikroguľočok a 3D štruktúr (XRD, SEM-EDS, DSC-DTA) a skúmanie ich mechanických vlastnosti.

Supervisor: Dr. J. Kraxner, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: prof. E. Bernardo, UNIPD, Italy

Partner 2 – supervisor: prof. A. Boccaccini, FAU, Germany

Abstract: Geopolymers consist of mostly amorphous inorganic polymers synthesised through the reaction of a solid alumino-silicate precursor with a highly concentrated alkali solution. Immersed in strongly alkaline solutions, the alumino-silicate-reactive materials are almost completely dissolved, leading to the formation of free SiO4 and AlO4 tetrahedral units. The following co-polymerisation creates a highly stable three-dimensional network structure where the SiO4 and AlO4 tetrahedra are linked together by sharing oxygen atoms, resembling that of alumino-silicate glasses, but developed at very low temperature. The research will be focused on the mixing of inorganic waste of different origin (e.g. red mud from bauxite refining, ashes, metallurgical slags), mixed with glass cullet (especially glasses with limited recycling in the manufacturing of original articles), leading to dense chemically stable inorganic polymers, minimizing the use of expensive alkali activators (e.g. Na silicate).

 

Školiteľ: Dr. J. Kraxner, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: prof. E. Bernardo, UNIPD, Taliansko

Partner 2 – školiteľ: prof. A. Boccaccini, FAU, Nemecko

Abstrakt: Geopolyméry pozostávajú z amorfných anorganických polymérov pripravených cez reakciu tuhých prekurzorov (hlinito-kremičitany) s vysoko koncentrovaným alkalickým roztokom. Silne alkalické roztoky hlinito-kremičitany sa takmer úplne rozpustia, čo vedie k tvorbe voľných [SiO4] a [AlO4] tetraédrov. Nasledujúca kopolymerizácia vytvára vysoko stabilnú trojrozmernú sieťovú štruktúru, kde sú tetraédre [SiO4] a [AlO4] navzájom prepojené cez spoločný atóm kyslíka. Táto sieť je podobná hlinitano-kremičitanovým sklám, je však pripravená pri nízkych teplotách. Projekt dizertačnej práce bude zameraný na recykláciu a využitie rôznych typov anorganických odpadov (červený kal z rafinácie bauxitu, popolček, hutnícke trosky) so sklenými črepmi (ktorých možnosti recyklácie na pôvodné produkty sú limitované). Výsledkom budú hutné chemicky stabilné anorganické polyméry, pričom sa minimalizuje potreba používania drahých alkalických aktivátorov (napr.: kremičitan sodný).

 

Supervisor: prof. D. Galusek, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: prof. E. Bernardo, UNIPD, Italy

Partner 2 – supervisor: prof. A. Boccaccini, FAU, Germany

Abstract: Geopolymers consist of mostly amorphous inorganic polymers synthesised through the reaction of a solid alumino-silicate precursor with a highly concentrated alkali solution. Immersed in strongly alkaline solutions, the alumino-silicate-reactive materials are almost completely dissolved, leading to the formation of free SiO4 and AlO4 tetrahedral units. The following co-polymerisation creates a highly stable three-dimensional network structure where the SiO4 and AlO4 tetrahedra are linked together by sharing oxygen atoms, resembling that of alumino-silicate glasses, but developed at very low temperature. The research will be focused on mixtures of glass cullet (especially glasses with limited recycling in the manufacturing of original articles) with inorganic waste of different origin (e.g. red mud from bauxite refining, ashes, metallurgical slags), to be foamed in the form of alkali activated aqueous slurries, by intensive mechanical stirring and limited additives. The chemical stability of geopolymer-like foams will be possibly improved by thermal treatments, with conversion into porous glass-ceramics.

 

Školiteľ: prof. D. Galusek, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: prof. E. Bernardo, UNIPD, Taliansko

Partner 2 – školiteľ: prof. A. Boccaccini, FAU, Nemecko

Abstrakt: Geopolyméry sú materiály ktoré zväčša tvoria amorfné anorganické polyméry pripravené reakciou tuhých hlinito-kremičitanových prekurzorov vo vysoko koncentrovaných alkalických roztokoch. V silne alkalických roztokoch sa reaktívne hlinito-kremičitany prakticky kompletne rozpúšťajú, pričom vytvárajú voľné SiO4 a AlO4 tetraedrické štruktúrne jednotky. Následné kopolymerizácia vytvára vysoko stabilnú trojrozmernú sieť previazanú cez zdieľané atómy kyslíka, ktorá pripomína hlinitano-kremičitanové sklá, ale pripravené pri veľmi nízkych teplotách. Výskumné aktivity v rámci tejto dizertačnej práce budú zamerané na zmesi sklených črepov (najmä črepov s obmedzenou možnosťou ich recyklácie do pôvodných produktov) a anorganických odpadov rôzneho pôvodu (napríklad červený kal zo spracovania bauxitu, popolčeky, metalurgické trosky), ktoré sa napenia v alkalicky aktivovaných vodných suspenziách intenzívnym miešaním a s minimálnym prídavkom procesných prísad. Chemická stabilita týchto geopolymérom podobných pien sa ďalej zvýši prípadným tepelným spracovaním, s pórovitou sklokeramikou ako výsledným produktom.

Supervisor: Dr. J. Kraxner, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: prof. E. Bernardo, UNIPD, Italy

Partner 2 – supervisor: Dr. F. Nicoletti, NOM, Italy

Abstract: The characterization, modification and improvement of the surfaces of glasses for pharma use is a topic of primary importance especially when it aims at a substantial improvement of the final patient safety. Indeed, new biotechnological products, monoclonal antibodies and recently developed drugs are substances of increased complexity that can in some case interact with the glass surfaces causing inactivation or dangerous adverse reactions. In this perspective it is necessary to improve the knowledge on glass surfaces and eventual coatings, their chemical composition and structure using advanced analytical techniques such as XPS and many other. Furthermore, there is the need of new analytical methods aimed at characterizing these interactions occurring. Finally, there is the need of developing innovative or modified glass surfaces (e.g. with the application of coatings) in order to respond to the demand of new drugs. The work will be carried out in collaboration with the company Nuova Ompi (Stevanato group), Italy.

 

Školiteľ: Dr. J. Kraxner, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: prof. E. Bernardo, UNIPD, Taliansko

Partner 2 – školiteľ: Dr. F. Nicoletti, NOM, Taliansko

Abstrakt: Charakterizácia, modifikácia a vylepšenie vlastností skiel pre farmaceuticky priemysel je veľmi dôležitou témou, keďže sa v konečnom dôsledku jedná o zabezpečenie väčšej finálnej bezpečnosti pacientov. Nové biotechnologické produkty, monoklonálne protilátky a v súčasnosti vyvíjané lieky sú vysoko komplexné látky, čo v niektorých prípadoch vedie k reakcii s povrchom skla ampuliek, s výslednou inaktiváciou lieku alebo nebezpečnými nežiaducimi reakciami. Z tohto hľadiska je veľmi dôležité skúmať vlastnosti sklených povrchov a finálnych povlakov použitím pokrokčilých analytických metód a technológií ako napr.: XPS a následne zlepšiť/upraviť ich chemické zloženie a štruktúru. Okrem tohto je potrebné zamerať sa aj na ďalšie analytické metódy pre správnu charakterizáciu týchto interakcií. Práca sa bude zameriavať aj na vývoj nových a modifikovaných povlakov pre nové lieky a bude vykoná v spolupráci so spoločnosťou Nuova Ompi (skupina Stevanato) v Taliansku.

Supervisor: Dr. D. Galusková, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: prof. A. Boccaccini, FAU, Germany

Abstract: Large surface area and accessible porosity of mesoporous bioactive glasses (MBGs) account for excellent drug delivery ability applicable in e.g. preventing diseases related to infections or for stimulating bone regeneration via the release of osteogenic and angiogenic ions. The present research project will design a new series of MBGs doped with different ions to become therapeutically effective. The main interest will be the tailoring of the dissolution kinetics of MBGs through optimalization of the content of therapeutic ions, which should be released in a reproducible and predictable rate in a biological buffer solution under different conditions simulating the body environment. The experimental procedure for inline measurement of leachates from MBGs immersion tests will be established in order to address the initial dissolution behaviour as well as the long term performance to maintain a desired therapeutic concentration for a predetermined period of time. Mechanisms of interaction between MBGs and biological fluids, including MGG-protein interactions will be adressed and discussed. The output will include proposed compositions of MBGs systems, which will be capable of releasing therapeutic ions in a controlled manner. Candidates are required to possess the ability to work in a multidisciplinary project and to have fundamental skills in quantitative and qualitative spectroscopy analysis of materials predominantly by AAS or ICP techniques.

Školiteľ: Dr. D. Galusková, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – školiteľ: prof. A. Boccaccini, FAU, Germany

Abstrakt: Veľký povrch a dostupnosť pórov predurčujú mezopórovité bioaktívne sklá (MBGs) pre transport liečiv napr. pri prevencii infekčných ochorení alebo pri stimulovaní rastu kostí prostredníctvom uvoľňovania osteogénnych alebo angiogénnych iónov. Výskumný projekt zahŕňa novú sériu MBG skiel dopovaných rôznymi iónmi s terapeutickým účinkom. Hlavným zámerom bude ladenie kinetiky rozpúšťania MBG skiel, čiže optimalizácia množstva terapeutických iónov v sklenej matrici tak, aby ich transport do pufrovaného biologického roztoku bol kontrolovateľný a reprodukovateľný za rôznych podmienok simulujúcich biologické prostredie. Navrhne sa experimentálny postup pre priame meranie výluhov z MBG testov s cieľom zaznamenať počiatočné vylúhovanie terapeutických iónov ako aj ich dlhodobú odozvu v kontakte s telovými tekutinami. Výstupy z experimentálnych testov budú použité pre hlbšie porozumenie mechanizmov interakcií MBG skiel s biologickými médiami, vrátane interakcií s MGG-proteínmi. Navrhne sa MBGs systém s riadeným uvoľňovaním terapeutických iónov. Požaduje sa multidisciplinárny prístup pri riešení výskumnej úlohy, ako aj základné znalosti v oblasti kvalitatívnej a kvantitatívnej spektroskopickej analýzy konkrétne analytických techník ako AAS alebo ICP.

Supervisor: Dr. M. Michálek, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: prof. A. Boccaccini, FAU, Germany

Partner 2 – supervisor: prof. E. Bernardo, UNIPD, Italy

Abstract: The proposed project deals with additive manufacturing of bioactive glass and glass-ceramics material. The bioglass in the form of glass microspheres fabricated via flame synthesis process will be utilized in the further 3D scaffold fabrication. Microspheres in solid, hollow or porous form based on silicate, borate or borosilicate bioglass and doped with different therapeutic inorganic ions are going to be investigated. The spherical shape of the particles has the potential to overcome the main limitation of using additive manufacturing, particularly the insufficient mechanical properties of such scaffold in comparison to the conventional technique. Moreover, the bioactivity, osteoinduction and angiogenic properties coupled with the ability to release biologically active ions to induce specific cellular responses and antibacterial effects are going to be studied.

Školiteľ: Dr. M. Michálek, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: prof. A. Boccaccini, FAU, Nemcko

Partner 2 – školiteľ: prof. E. Bernardo, UNIPD, Taliansko

Abstrakt: Navrhovaný projekt sa zaoberá „additive manufacturing“ prípravou bioaktívnych skiel a sklo-keramického materiálu. Biosklo vo forme sklených mikrogúľ vyrobených pomocou plameňovej syntéza sa použijú na výrobu 3D štruktúr. Mikroguľôčky budú skúmané v pevnej, dutej alebo poréznej forme na základe kremičitého, borátového alebo borosilikátoveho bioskla a dopované rôznymi terapeutickými anorganickými iónmi. Sférický tvar častíc má potenciál prekonať hlavné obmedzenie použitia „additive manufacturing“ technológie, a to nedostatočné mechanické vlastnosti takejto štruktúry v porovnaní s materiálom pripraveným bežnou technikou. Okrem toho sa budú skúmať bioaktivita, osteoindukčné a angiogénne vlastnosti spojené so schopnosťou uvoľňovať biologicky aktívne ióny na indukciu špecifických bunkových a antibakteriálnych účinkov.

Supervisor: Dr. R. Klement, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: prof. L. Wondraczek, FSU, Germany

Abstract: The mechanoluminescence (ML) is physical (unique light emitting) phenomenon that relies on mechanical forces to activate the luminescence processes. Even though mechanoluminescence was first reported in the 16th century, the ML materials gained renewed interest very recently as potential candidates in many fields like stress and stress distribution sensors etc. However, the ML materials are relatively scarce even nowadays. The emission of light from NUV to red spectral range is well known, however until now only one NIR ML phosphor, based on CaZnOS:Nd3+, was reported in 2018. The mechanoluminescence, in particular, under elastic deformation (EML), in NIR spectral region is very promising especially in the field of in vivo biomechanical imaging in real time (e.g. muscule function, bones mechanical load etc.) due to much better penetration of the NIR radiation through biological tissues compared to visible light.

The topic of the PhD. work is focused on the preparation of novel oxysulfide type compounds (phosphors) for mechanoluminescence and biomechanical imaging in NIR spectral range. The phosphors will be prepared by solid state reaction and luminescence properties will be studied in details without and under mechanical load, respectively. To increase the stability of phosphors at in vivo conditions, special attention will be payed to the identification of suitable glass composition and development of protective glasses for encapsulation of phosphor particles thus preventing the degradation of the phosphor particles in the body fluids and moisture environments.

Školiteľ: Dr. R. Klement, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: prof. L. Wondraczek, FSU, Nemecko

Abstrakt: Mechanoluminiscencia (ML) je fyzikálny jav, pri ktorom dochádza k emisii svetla (luminiscencii) pri zaťažení materiálu mechanickými silami. Aj keď bol tento jav známy už v 16. storočí, záujem o ML materiály v súčasnosti prudko narastá najmä z aplikačného pohľadu v senzoroch mechanického napätia a bioaplikáciách. V porovnaní s inými luminiscenčnými materiálmi, známych ML materiálov je len pomerne málo. Tieto emitujú svetlo vo viditeľnej oblasti, avšak ML materiál, ktorý emituje v NIR oblasti je zatiaľ známy a publikovaný (v roku 2018) len jeden (CaZnOS:Nd3+). Mechanoluminscencia, najmä pri elastickej deformácii (EML), v NIR spektrálnej oblasti má veľký aplikačný potenciál hlavne v oblasti in vivo biomechanického zobrazovania v reálnom čase (funkcia svalov, mechanická záťaž kostí atď.) z dôvodu lepšej penetrácie NIR žiarenia cez biologické  tkanivá v porovnaní s viditeľným žiarením.

Dizertačná je zameraná na prípravu nových oxysulfidových typov luminoforov pre aplikácie mechanoluminiscencie pri monitorovaní tlakovej záťaže a v biomechanickom zobrazovaní v NIR spektrálnej oblasti. Luminofory budú pripravené reakciou v tuhej fáze a detailne budú preštudované luminiscenčné vlastnosti bez a najmä pri mechanickom zaťažení. Kvôli zvýšeniu stability pripravených oxysulfidových luminoforov najmä pri in vivo podmienkach, špeciálna pozornosť sa bude venovať identifikovaniu vhodných zložení skiel a ich vývoju pre „zapúzdrenie“ častíc luminoforov a tým zvýšenie ich odolnosti voči rozkladu v telesných tekutinách a vlhkých prostrediach.

Supervisor: Dr. R. Klement, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: prof. L. Wondraczek, FSU, Germany

Partner 2 – supervisor: prof. A. Durán, CSIC, Spain

Abstract: Glass is one of the most popular and versatile building materials used today, due in part to its constantly improving solar and thermal performance, thus saving energy demand of the buildings. One way this performance is achieved is through the use of passive and solar control low-e (low thermal emissivity) coatings. Low-E coatings have been developed to minimize the amount of ultraviolet and infrared light that can pass through glass without compromising the amount of visible light that is transmitted.

The topic of a PhD. work is focused on preparation of multilayers as low-e coatings with good adhesion between the individual functional layers on the glass substrate together with TiO2 layer that ensures the self-cleaning properties of a glass substrate. The multilayers will be prepared by PVD (Physical Vapour Deposition) method. The special attention will be paid on fundamental nanomechanical analyses of prepared multilayers using advanced nano- and pico-indentation technique. In the first step, a low-e multilayer coatings will be prepared and studied on the small laboratory scale, than the obtained knowledge will be transferred into large scale using the pilot equipment.

Školiteľ: Dr. R. Klement, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – školiteľ: prof. L. Wondraczek, FSU, Nemecko

Partner 2 – školiteľ: prof. A. Durán, CSIC, Španielsko

Abstrakt: Sklo je v súčasnosti jedným z najpopulárnejších a univerzálnych stavebných materiálov, a to najmä kvôli stále sa zlepšujúcich vlastností z pohľadu tepelných charakteristík a priepustnosti slnečného žiarenia. To umožňuje výrazné vylepšenie energetických vlastností postavených budov. Tento cieľ možno dosiahnuť použitím tzv. Low-E povlakov (povlakov s nízkou emisivitou). Low-E povlaky minimalizujú prestup UV žiarenia z vonkajšej strany skla, naopak z vnútornej strany odrážajú infračervené žiarenie späť do miestnosti a tým minimalizujú tepelné straty, pričom viditeľné svetlo tento povlak prepúšťa.

Dizertačná práca je zameraná na prípravu nových viacvrstvových low-e povlakov s dobrou adhéziou medzi jednotlivými vrstvami nanesených na sklenom substráte spolu s TiO2 vrstvou, ktorá zabezpečí samočistiace vlastnosti skleného substrátu. Multivrstvy budú pripravené technikou PVD (Physical Vapour Deposition – fyzikálna depozícia vrstvy z pár). Špeciálna pozornosť bude venovaná fundamentálnej nanomechanickej analýze pripravených multivrstiev využitím nano- a piko-indentačných techník. V prvok kroku, low-e multivrstvy budú pripravené s študované v laboratórnom merítku, následne budú získané poznatky využité a transferované na  poloprevádzkové podmienky.

Supervisor: Dr. R. Klement, FunGlass, Slovakia

Partner 1 – supervisor: prof. L. Wondraczek, FSU, Germany

Partner 2 – supervisor: Dr. M. Pascual, CSIC, Spain

Abstract: Photoluminescence (PL) is phenomenon in certain materials that uses photons as stimulus to generate the lower/higher-energy photons. This event is also utilized in pc-WLED (phosphor converted-white LED), that are increasingly used as significantly energy saving white light sources. Phosphor, is made from a suitable host material with an added activator (luminescence active ion), than totally (NUV) or partially (blue light) convert light form LED chip to finally produce white light.

The topic of a PhD. work is focused on the preparation and detailed study of oxide phosphors for applications in bright white pc-WLEDs with increased emissivity in red spectral range producing warmer white light. The phosphors will be prepared as glasses, polycrystalline materials or glass-ceramics doped by RE and/or TM ions and their combinations. The structure of glasses will be investigated by spectroscopic methods (MAS NMR, IR and Raman spectroscopy). The thermal properties and crystallization kinetics will be studied by thermoanalytical methods to characterise glass systems in details. The concentration of luminescence active ions will be optimised to achieve PL emission with sufficiently high intensity, also in the red spectral region. The optical (UV-VIS-NIR) and photoluminescence properties will be studied in details: steady-state PL, decay curves (TCSPC), effect of temperature on PL properties (emission intensity and lifetime). The special attention will be placed on relation of emission properties (after excitation by blue/NUV light) vs. structure and morphology of materials, concentration of RE and TM ions, effect of alkaline/alkaline earth ions on emission properties of material.

Školiteľ: Dr. R. Klement, FunGlass, Slovensko

Partner 1 – supervisor: prof. L. Wondraczek, FSU, Nemecko

Partner 2 – supervisor: Dr. M. Pascual, CSIC, Španielsko

Abstrakt: Fotoluminiscencia je fyzikálny jav v určitých typoch materiálov, ktorý využíva fotóny istej energie ako stimul pre generovanie fotónov o nižšej/vyššej energie ako je stimulujúce žiarenie. Tento jav sa využíva v pc-WLED (luminoforom generované biele svetlo v LED), ktoré signifikantne šetria elektrickú energiu a sú stále častejšie používané namiesto konvenčných svetelných zdrojov. Luminofor sa skladá z vhodnej matrice a pridaného aktivátora/aktivátorov (luminiscenčne aktívnych iónov), ktoré úplne (NUV žiarenie) alebo čiastočne (modré žiarenie) konvertujú na biele svetlo.

Dizertačná práca je zameraná na prípravu a detailné štúdium luminoforov využiteľných pre aplikácie v LED diódach emitujúcich biele svetlo (pc-WLED). Luminofory budú pripravené ako sklá, polykryštalické alebo sklo-keramické materiály, dopované iónmi vzácnych zemín (RE) a/alebo iónmi prechodných prvkov (TM), respektíve ich kombináciou. Štruktúra skiel bude skúmaná spektroskopickými metódami (MAS NMR, IČ a ramanovská spektroskopia). Termické vlastnosti a kinetika kryštalizácie skiel bude studovná termoanalytickými metódami. Optimalizovaná bude koncentrácia pridaných fotoluminiscenčne aktívnych iónov v snahe dosiahnuť čo najlepšiu emisiu vo viditeľnej oblasti aj v červenej oblasti spektra. Detailne budú študované optické a fotoluminiscenčné vlastnosti pripravených dopovaných sklených a sklokeramických materiálov (UV-VIS-NIR a steady-state fluorescenčná spektroskopia), kinetika zhášania excitovaného stavu pomocou časovo-rozlíšenej fluorescenčnej spektroskopie (TCSPC), vplyv teploty na intenzitu/zhášanie emitovaného PL žiarenia. Pozornosť bude venovaná najmä vzťahu emisné spektrálne vlastnosti materiálu pri excitáci modrým svetlom ako aj NUV (blízka UV) žiarením vs. štruktúra a morfológia materiálu, koncentrácia RE a TM iónov, a vplyvu katiónov alkalických kovov a kovov alkalickej zeminy na emisné vlastnosti materiálu.

Admission requirements:

  • M.Sc./graduate degree in inorganic materials and technology, and material science and engineering; graduates from related field, such as physical chemistry, chemical physics, inorganic chemistry, organic and organometallic chemistry, analytical chemistry, chemical engineering, biochemistry, physics, and theoretical chemistry,
  • with the desire for independent laboratory work are also eligible,
  • high English language proficiency skills,
  • strive for excellence and be able to focus on solving scientific problems,
  • be a team player of high cultural awareness,
  • for more information, refer to Daniela Vavrová, PhD Study Advisor, daniela.vavrova@tnuni.sk

 

Admission exam terms:                                                                        Application submission terms:

26.-28.3.2019                                                                                                    23.3.2019

28.-30.5.2019                                                                                                    14.5.2019

26.-28.8.2019                                                                                                   12.8.2019

Your application package needs to include the following:

  • application form, open HERE:

          Application_form.docx

  • CV,
  • cover letter,
  • scan copy of passport (applicants from abroad),
  • copy of your diploma,
  • list of publications.