Prejsť na obsah
Spolupráca s praxou

Výskumná charakteristika UMAT:

Z výskumného hľadiska je ústav rozdelený na 5 unikátnych oddelení. Oddelenie štruktúrnych analýz s vedúcou doc. Ing. Máriou Dománkovou, PhD., Oddelenie tepelného spracovania, povrchových úprav a mechanických skúšok s vedúcim prof. Ing. Petrom Jurčim, PhD., Oddelenie fyzikálnych meraní, modelovania a numerických simulácií s vedúcim doc. Ing. Romanom Čičkom, PhD., Oddelenie charakterizácie a spracovania nekovových materiálov s vedúcim doc. Ing. Vladimírom Labašom, PhD. a Oddelenie progresívnych materiálov s vedúcim RNDr. Pavlom Priputenom PhD. Ústav materiálov má vybudované excelentné pracoviská na prípravu a analýzu materiálov. Väčšinu prostriedkov na nákup nových a jedinečných analytických prístrojov a zariadení získal zo štrukturálnych fondov EU v operačnom programe Veda a Výskum. Vybudované Centrum excelentnosti pre vývoj a aplikáciu progresívnych diagnostických metód v procesoch spracovania kovových a nekovových materiálov – APRODIMET je zamerané na aplikáciu analytických metód využívajúcich najnovšie poznatky z interakcie elektrónového a laserového zväzku s hmotou a špičkových detekčných systémov s vysokou citlivosťou, moderných mechanických postupov a sledovania elektrických a neelektrických veličín. Metódy sú zamerané na hodnotenie špecifických vlastností, prevažne progresívnych kovových a nekovových materiálov. Centrum prispieva ku skvalitneniu výskumnej infraštruktúry nielen v trnavskom regióne, ale aj ku skvalitneniu vzdelávacieho procesu a popularizácii vedy a techniky medzi laickou verejnosťou. Tvoria ho nasledovné laboratóriá: Laboratórium termofyzikálnych meraní a výpočtov je neoddeliteľnou súčasťou vedeckého prístupu k návrhu, analýze a optimalizácii technologických procesov výroby a spracovania progresívnych materiálov využívaním techník fyzikálneho a počítačového modelovania a numerickej simulácie správania sa materiálov, doplnenej o experimentálne stanovené termofyzikálne vlastnosti. Na rozdiel od reálnych experimentov, počítačová simulácia umožňuje detailnejšie skúmať daný jav a sledovať podstatne vyšší počet fyzikálnych veličín vo vzájomných súvislostiach. Na základe kvalitatívneho a kvantitatívneho vyhodnotenia výsledkov je možné predikovať správanie sa materiálov pri rôznych zaťaženiach a okrajových podmienkach, simulujúcich výrobný proces, určiť determinujúce faktory, ovplyvňujúce skúmaný proces a identifikovať príčiny nežiadúcich javov. Na výpočty teplotných polí a deformácií metódami konečných prvkov (MKP) sú potrebné reálne termofyzikálne dáta v širokom teplotnom intervale. Tieto možno zmerať pomocou simultánnej termoanalýzy (kombinácia termogravimetrie, diferenčnej termickej analýza a diferenčnej skenovacej kalorimetrie, prípadne hmotnostnej spektroskopie reaktívnych plynných produktov termického rozkladu). Teplotná rozťažnosť sa meria pomocou dilatometra pracujúcom v teplotnom intervale -160 °C až 2000 °C. Teplotná difuzivita zasa pomocou laserového impulzného analyzátora. Meranie teplotne stimulovaných depolarizačných prúdov od teplôt - 160 °C pri nabíjacom napätí do 250 V, a tiež meranie nízkych elektrických vodivostí v jednosmernom elektrickom poli umožňuje aparatúra na meranie elektrických vlastností. Maximálna teplota merania so zaručenou citlivosťou merania veľkosti elektrického prúdu 10 ÷ 16 A dosahuje pri použitej meracej bunke 400 °C. Tento systém predstavuje dva štandardy pre charakterizáciu polarizačných javov, najmä v polymérnych štruktúrach a sklách, a tiež transportných javov pri keramikách, sklách, polovodičoch a materiálov na báze polymérnych látok. Pre modulárnu a impedančnú spektroskopiu materiálov a rozhraní slúži spektrálny analyzátor s príslušenstvom. Je schopný merať široké spektrum elektrických a dielektrických parametrov vzorky (konduktivitu, rezistivitu, impedanciu, komplexnú permitivitu) pri rôznych frekvenciách elektrického prúdu. Laboratórium je vybavené nasledovnými experimentálnymi zariadeniami a príslušným simulačným SW:Simultánny termoanalyzátor s hmotnostným spektrometrom pre teploty 20 až 2000 °C,  NETZSCH STA 409  CD/7/403/5/G,Vysokoteplotný dilatometer pracujúci v rozsahu -160 až 2000 °C, NETZSCH DIL 402 C/7/G+C75, Laserový flashový analyzátor na určenie teplotnej difuzivity v intervale teplôt 20 až 2000 °C, NETZSCH LFA 427/7/G,Aparatúra na meranie elektrických vlastností so zameraním sa na lineárne ohrevy a teplotné výdrže TSDC Systém CONCEPT 90 s rozšírením o Quatro Cryosystém,Spektrálny analyzátor SOLATRON s príslušenstvom,Software pre simulačné analýzy deformačných procesov v materiáloch DEFORM,Software pre modelovanie a simuláciu tepelných a napäťovo-deformačných stavov materiálov v procesoch tepelného spracovania a zvárania SYSWELD,Software na výpočet materiálových vlastností multikomponentných zliatin s termodynamickými databázami JMatPro,Databázy termodymanických dát - minerály a karbidy, roztoky a čisté látky, ocele/liatiny Fe, zliatiny Al a ľahké zliatiny, keramické systémy. Laboratórium koróznych skúšok je vybavené nadštandardnou laboratórnou technikou na zisťovanie úrovne koróznych procesov v kovoch a ich degradácie. Je zamerané najmä na vedecko-výskumné činnosti v oblastiach ochrany kovových materiálov voči korózii a povrchových úprav kovov. Prístrojové vybavenie umožňuje navrhnúť riešenia na zlepšenie stavu technických zariadení, renovačné postupy, projekty protikoróznej ochrany súčiastok i celých konštrukčných celkov. Moderné unikátne zariadenia umožňujú meranie elektrochemických charakteristík, ktorými sa zisťuje okamžitá rýchlosť korózie kovov, náchylnosť na atmosférickú, jamkovú alebo medzikryštálovú koróziu a schopnosť pasivácie v rôznych pracovných prostrediach a mnoho ďalších koróznych vlastností materiálov umožňujúcich správny výber materiálu a pracovného prostredia z hľadiska korózie.

  • Zariadenie na potenciostatické skúšky PGU 10V,
  • Hmlová komora na testovanie odolnosti proti korózii CorrosionBox 400E,
  • Zariadenie na korózne skúšky pod napätím CORTEST.

Laboratórium štruktúrnych analýz je vybavené najmodernejšími mikroskopmi (elektrónové, svetelné a laserové). Rastrovací vysokorozlišovací elektrónový mikroskop s detektormi EDX, WDX a EBSD dokáže identifikovať chemické zloženie a kryštalografické charakteristiky v mikroobjemoch analyzovaných materiálov. Technika „gentle beam“ umožňuje pozorovať aj nevodivé vzorky. Mikroskop je prednostne určený na analýzu povrchových vrstiev kovových a nekovových materiálov v reálnom stave (degradácia, fraktografia), ale aj na materiálografických výbrusoch. Laserový konfokálny mikroskop umožňuje vizualizovať do 3D zobrazenia povrchové vrstvy a kvantifikovať výškové nerovnosti s rozlíšením až 20 nm. Dva laserové zdroje umožňujú analyzovať povrch vzoriek aj vo fluorescenčnom svetle, čím je možné detegovať aj organické látky. Prístroj slúži na analýzu degradovaných povrchov v dôsledku abrazívneho, adhézneho, kavitačného, únavového a korózneho opotrebovania, ako aj na stanovenie drsnosti po aplikácii technologických operácií. RTG difraktometer je zameraný prednostne na výskum vplyvu vonkajších parametrov a technologických postupov na kvalitatívne a kvantitatívne charakteristiky štruktúrnych zložiek s dôrazom na hodnotenie vnútorných a vonkajších deformácií kryštálovej mriežky, a to tak vplyvom redistribúcie atómov, ako aj v dôsledku tepelných, tepelno-deformačných, koróznych, tribologických a fyzikálno-chemických účinkov vonkajšieho prostredia. Jedná sa predovšetkým o určovanie úrovní zvyškových napätí v hĺbkovom profile tepelne spracovaných dielcov, štruktúrne spresnenia nových a modifikovaných fáz s prihliadnutím na v súčasnosti riešené projekty UMAT, stanovenie veľkosti oblastí koherentného rozptylu, textúrne analýzy deformovaných a liatych systémov. Súčasťou bude vysokoteplotná komora na in situ analýzu materiálových komplexov. Difraktometer je vybavený špičkovými detekčnými systémami, ktoré zvyšujú citlivosť, rozlíšiteľnosť a rýchlosť merania. Súčasťou sú databázy difrakčných a kryštalografických dát. Laboratórium povlakovania, tepelného spracovania a mechanických skúšok je koncipované tak, aby bolo možné vytvoriť vhodné experimentálne materiály so špecifickou štruktúrou povrchových vrstiev a tiež definovanou štruktúrou v jadre. Ide predovšetkým o povlaky vytvorené procesmi PVD, ale aj klasickými metódami cementácie, nitrocementácie, karbonitridácie a nitridácie. Súčasťou laboratória je aj zariadenie na skúšanie mechanických vlastností kovových a nekovových materiálov podľa platných noriem (STN EN ISO 7500-1, DIN 51220, DIN 51221, STN EN 6892, DIN 51223, DIN 51227, ASTM E-4, VDE 0113, ISO 5893) a ostatných medzinárodných štandardov. Maximálna zaťažovacia sila je 250 kN. Súčasťou prístroja je aj teplotná komora do 1000 °C. Inštrumentované rázové kyvadlové kladivo umožňuje merať rázovú energiu zo závislosti sily a priehybu skúšobného telesa podľa STN EN ISO 14556 a rovnako aj v súlade s normou STN EN ISO 148-1. Maximálna rázová energia tohto zariadenia je 300 J. Na meranie je možné použiť inštrumentovaný a neinštrumentovaný brit. Vysokorýchlostná snímacia kamera zaznamenáva priebeh deformácie na vonkajšej strane skúšobnej vzorky. Vzorky možno testovať v intervale od - 70 až do + 270 (+500) °C. Ústav materiálov má perspektívu ďalšieho rozvoja tak po personálnej stránke, ako aj vo výskumnej činnosti. Minimálne traja pracovníci budú mať v blízkej budúcnosti inauguračné prednášky (doc. Dománková, doc. Kubliha a doc. Kusý), traja pracovníci si pripravujú habilitácie (Mgr. Palcut, Ing. Trnková a Ing. Černičková). Pracovníci ústavu predkladajú projekty v rámci H2020, napr. Ing. Pekarčíková sa spolupodieľa na pripravovanom projekte „Advance materials enabling the integration of storage technologies in the electricity grid“ s partnermi Centre National de la Recherche Scientifique (France) – koordinátor, Super-Grid Institute (France), Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (Spain), Oxolutia SL (Spain), Theva Duennschichttechnik GmbH (Germany), Ricerca sul Sistema Energetico - RSE S.p.A. (Italy), Polytechnique Montreal (EPM), The Tel Aviv University (Israel), Karlsruhe Intitute of Technology (Germany), Elektrotechnický ústav SAV Bratislava (Slovakia) a Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (Switzerland). Pripravujú sa ďalšie projekty so zahraničnými partnermi (Technická univerzita v Talline, Politechnika Slazska v Gliwiciach). Významným prínosom pre personálny rozvoj je zamestnávanie mladých absolventov doktorandského štúdia (Ing. Martin Sahul, PhD., Ing. Paulína Zacková, PhD., Ing. Matej Pašák, PhD., Ing. Katarína Bártová, PhD.). Ústav materiálov vysiela mladých perspektívnych pracovníkov na dlhodobé stáže na zahraničné renomované pracoviská s využitím podpory SAIA, ale aj ERASMUS. Tým sa získavajú dôležité kontakty medzi mladými výskumníkmi v medzinárodnom meradle. S rozvojom automobilového priemyslu je potrebné inovovať niektoré obsahy vyučovaných odborných predmetov a to najmä posilnením nekovových materiálov, hlavne plastov a kompozitných materiálov na báze uhlíkových materiálov. Aplikácia termodynamických výpočtov uľahčuje výber vhodných prvkov pre prípravu špeciálnych zliatin.