Video o ÚSMH
 
Vyhledej na webu

Oddělení struktury a vlastností materiálů
Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR, v.v.i.

Nabízené služby Mezinárodní spolupráce Laboratoř anorganických materiálů
Základní informace Vědecká činnost Významné výsledky Projekty

Fázové transformace v pevných látkách na bázi popílku

Byly popsány fázové přeměny ve stavebních materiálech s fluidním popílkem probíhající během osmi let od počáteční do konečné fáze. Pro pokusy byly vyráběny cihly z různých směsí popílku a křemičitého písku a ponechány venkovnímu působení. Následné mineralogické analýzy různě starých vzorků potvrdily rozdíly ve fázovém složení. Je pravděpodobné, že hlavní roli ve fázových přeměnách hraje obsah rentgen-amorfní části hlinitokřemičitanů pro svou schopnost transformace do formy stabilního živce.

Publikace: Perná, Ivana, Hanzlíček, Tomáš, Šupová, Monika, Novotná, Martina. Phase Transformations in Fly Ash-Based Solids. Minerals. 2020, 10(9), 804. ISSN 2075-163X DOI: 10.3390/min10090804


Povrch tuhého vzorku obsahujícího popílek z fluidního spalování s různými typy krystalů: (a) celkový pohled, (b) povrch s krystaly ve tvaru vloček, (c) povrch s jehlovitými krystaly

Vytváření silných magnetických polí z neodymových magnetů a jejich využití v průmyslové praxi

Výsledky základního a aplikovaného výzkumu vytváření silných magnetických polí a jejich využití v průmyslu dosažené v ústavu v posledních dvaceti letech byly shrnuty v rozsáhlé review, dokumentující mj. i nasazení vyvinutých a zkonstruovaných magnetických separátorů a filtrů v technologických linkách závodů velkých průmyslových společností jako Lasselsberger, Laufena Elektroporcelán a.s. a na pracovištích českých a slovenských technických univerzit,např. VŠB –Technická univerzita Ostrava a Technická univerzita Košice.

Publikace: Straka P., Žežulka V. (2019). Linear structures of Nd-Fe-B magnets: Simulation, design and implementation in mineral processing –A review. Minerals Engineering 143 (2019) 105900. DOI: 10.1016/j.mineng.2019.105900


Průmyslová instalace magnetického filtrus magnety Nd-Fe-B ve dvoustupňové magnetické filtraci v technologické lince přípravy glazury pro sanitární keramiku, společnost Laufen.

Syntéza a charakterizace geopolymerů na bázi metakaolinu a popela znedokonale spálené slámy (popela s vysokou ztrátou žíháním)

Popel z nedokonale spálené slámy byl použit jako plnivo v geopolymerech na bázi metakaolinu. Bylo zjištěno, že i po přidání popela vznikají geopolymerní vazby, přičemž přídavek popela 33 % hmot. významně snižuje dobu tuhnutí směsi ze 720 na 120 minut;pevnost v tlaku výsledného materiálu je však přídavkem popela negativně ovlivněna. Polyaromatické uhlovodíky (PAU) jakož to škodliviny obsažené v popelu byly do značné míry inhibovány v geopolymerní struktuře.

Publikace: Perná I., Šupová M., Hanzlíček T., Špaldoňová A.(2019). The Synthesis and Characterization of Geopolymers Based on Metakaolin and high LOI Straw Ash. Construction and building materiál 228,116765. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.116765


Využití popela z nedokonale spálené slámy: inkorporace popela dogeopolymerní matrice za přítomnosti alkálií sníží dobu tuhnutí, ovlivní pevnost výsledného materiálu vtlaku prostém a inhibuje škodliviny

Elektrooptické sklo pro světelné modulátory

Světelné modulátory slouží ke zpracování optických signálů, přičemž dovolují kontrolovat fázi, frekvenci, amplitudu nebo polarizaci procházejícího paprsku. Pro konstrukci účinných optických modulátorů pracujících ve viditelné a blízké infračervené oblasti jsou nezbytná skla s dostatečně vysokým elektrooptickým koeficientem. Skla oxidů těžkých kovů založená na ternární soustavě PbO-Bi2O3-Ga2O3sevyznačují vysokou optickou citlivostí a jsou-li současně dopována Ag2O a Sb2O, zvýší se i jejich tepelná stabilita. Bylo nalezeno, že taková skla jsou propustná pro infračervené záření do 7,4 μma mají vysoký index lomu (až 2,487 při vlnové délce použitého světla 473 nm), což svědčí i o jejich vysoké schopnosti polarizovat světlo. Výsledný elektrooptický koeficient byl pak 7,47–7,77 × 1012 m × V−2, což jsou hodnoty dostatečně vysoké pro konstrukci elektrooptického modulátoru. Lze je zvýšit nanočásticemi Ag vytvořenými redukcíiontů Ag+ionty Sb3+.

Publikace: Jílková K.,Míka M.,Kostka P.,Lahodný F.,Nekvindová P.,Jankovský O.,Bureš R.,Kavanová M. (2019). Electro-optic glass for light modulators. Journal of Non-Crystalline Solids518, 51–56. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.05.014


Propustnost skel s ternární soustavouPbO-Bi2O3-Ga2O3 a dopovaných Ag2O a Sb2O pro infračervené záření.

Další významné publikace a výstupy

Hujová M., Kloužek J., Cuthforth D.A., Lee SM., Miller M.D., McCarthy B.P., Hrma P., Kruger A.A., Pokorný R. (2019). Cold-cap formation from a slurry feed during nuclear waste vitrification. Ceramics International 45, 6405–6412. DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.12.127

Appel C.J., Kloužek J., Nikhi J., Lee SM., Dixon D.R., Hrma P., Pokorný R., Schweiger M.J., Kruger A.A. (2019). Effect of sucrose on foaming and melting behavior of a low-activity waste melter feed. Journal of the American Ceramic Society 102, 7594–7605. DOI: 10.1111/jace.16675

Lee SM., Hrma P., Pokorný R., Kloužek J., Eaton W.C., Kruger A.A.(2019).Glass production rate in electric furnaces for radioactive waste vitrification. Journal of the American Ceramic Society 102,5828–5842. DOI: 10.1111/jace.16463

Hrma P., Kloužek J., Pokorný R., Lee S.M., Kruger A.A.(2019).Heat transfer from glass melt to cold cap.Gas evolution and foaming. Journal of the American Ceramic Society 102, 5853–5865. DOI: 10.1111/jace.16484

Lee SM., McCarthy B.P., Hrma P., Chun J., Pokorný R., Kloužek J., Kruger A.(2019).Viscosity of glass-forming melt at the bottom of high-level waste melter-feed cold caps: effects of temperature and incorporation of solid components. Journal of the American Ceramic Society. DOI: 10.1111/jace.16876

Pokorný R., Hrma P., Lee SM., Kloužek J., Choudhary M., Kruger A. (2019).Modeling batch melting: Roles of heat transfer and reaction kinetics. Journal of the American Ceramic Society. DOI: 10.1111/jace.16898

Kostka P., Ivanova Z.G., Nouadji M., Černošková E., Zavadil J.(2019).Er-doped antimonite Sb2O3-PbO-ZnO/ZnS glasses studied by low temperature photoluminescence spectroscopy. Journalof Alloys and Compounds780,866–872. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.11.361

Jebavá M., Hrbek L., Němec L.(2019).Energy distribution and melting efficiency in glass melting channel: Effect of heat losses, average melting temperature and melting kinetics. Journal of Non-Crystalline Solids521,119478. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.119478

Lee SM., Hrma P., Pokorný R., Traverso J.J., Kloužek J., Schweiger M.J., Kruger A.A.(2019).Heat transfer from glass melt to cold cap: Effect of heating rate. International Journal of Applied Glass Science10,401–413. DOI: 10.1111/ijag.13104

Hrma P., Pokorný R., Lee S., Kruger A.A: Heat Transfer from Glass Melt to Cold Cap: Melting Rate Correlation Equation(2019). International Journal of Applied Glass Science10,143–150. DOI: 10.1111/ijag.12666

Bosák O., Castro A.,Labaš V., Trnovcová V., Kostka P., Calvez L., Le Coq D., Kubliha M.(2019).Influence of NaI Additions on the Electrical, Dielectric, and Transport Properties in the GeS2–Ga2S3–NaI Glass System. Russian Journal of Electrochemistry55,501–509. DOI: 10.1134/S1023193519060053

Další publikační činnost oddělení naleznete v ASEPu

Patenty:

Způsob a zařízení pro energetické zpracování sušeného čistírenského kalu. Byl vypracován energetický způsob zhodnocení vyhnilých, odvodněných a usušených kalů na výstupu z čističky odpadních vod výrobou výhřevného plynu a způsobu jeho napojení na plynové hospodářství čističky. Aplikovatelným produktem zpracování kalů je také půdní hnojivo s obsahem nutričních prvků jako fosfor, vápník a hořčík, důležitých pro doplnění živin do půdního systému.

Sklářská tavící pec s konverzním regionem na přeměnu sklářské vsázky na skelnou taveninu. Sklářská tavicí pec zahrnuje konverzní region a homogenizační region. Konverzní region je opatřen na každé protilehlé boční stěně bočním vstupem, je osazený tyčovými vertikálními elektrodami umístěnými v celé ploše dna a vertikálními plynovými hořáky umístěnými v celé ploše klenby v pravidelných formacích. Podíl elektrické energie k celkové energii dodané do konverzního regionu je alespoň 50 %. Způsob konverze sklářské vsázky na skelnou taveninu podle vynálezu spočívá v tom, že elektrodami a plynovými hořáky se přivádí do konverzního regionu 6-14 MW pro uskutečnění uvedené konverze vsázky na sklovinu pro vznik 3-7 kg skla za sekundu.

Sklářská tavicí pec. Sklářská tavicí pec s horizontálním pracovním tokem taveniny ve směru její podélné osy, zahrnující ve směru podélné osy úvodní konverzní region pro provádění konverze sklářské vsázky na skelnou taveninu a na něj navazující homogenizační region pro homogenizaci skelné taveniny, kde konverzní region je opatřen vstupy pro sklářskou vsázku a je osazen elektrodami a/nebo hořáky, a homogenizační region je osazen elektrodami nebo hořáky a je vybaven výstupem taveniny. Rozložení energie v této peci je nastavitelné hodnotami dvou faktorů a umožňuje ovládat charakter proudění skelné taveniny.

Užitné vzory:

Němec L., Hrbek L., Jebavá M., Brada J. (2019). Schmelzraum eines kontinuierlichen Glass-schmelzofens und nach einem darin ausgeführtem Verfahrenerhaltene Glass-schmelze.Gebrauchsmusterschrift DE 20 2018 105 160 U1, 2019.02.14, Deutsches Patent-und Markenamt ,München.