HUN-REN-BME Research Group

Dr. Tamás BÁRÁNY

ASSOCIATE PROFESSOR, HEAD OF DEPARTMENT

OFFICE T.304.

TELEPHONE +36-1-463-3740

E-MAIL barany@pt.bme.hu

Curriculum vitae | Research interests | Publications | Taught subjects | Proposed topics

SSC topics | MSc topics | BSc topics | PhD topics

Hungarian Doctoral Council personal data sheet

Running PhD topics

1.	Novel thermoplastic dynamic vulcanizates (TDV) with enhanced wear resistance based on in situ produced polyurethane matrix
	A polimer szerkezeti anyagok közül a térhálós gumik gazdaságos újrahasznosítása egyelőre nem megoldott. Erre jelent egy lehetséges megoldást egy olyan anyagcsalád fejlesztése, amely a hagyományos térhálós gumikhoz hasonló mechanikai és kopási tulajdonságokkal rendelkezik, ám hőre lágyuló jelleget mutat, tehát újrahasznosítása a termék életciklusának a végén ismételt megömlesztéssel egyszerűen megvalósítható. Ezek azonban általában többfázisú szerkezetek, amelyek egy hőre lágyuló mátrixból és egy abban nagyon finoman eloszlatott térhálós „gumiszigetekből” álló rendszerként írhatók le. Mint minden többfázisú rendszerben a fázisok közötti adhézió kritikus jelentőséggel bír az anyag makroszkopikus viselkedése, így például a mechanikai tulajdonságai és kopásállósága terén. A fázisok közötti kapcsolat javításának egyik lehetősége a fázisok kémiai kapcsolása, amire a mátrix in situ történő létrehozása esetén számos lehetőség kínálkozik és így a jelenlegi termoplasztikus dinamikus vulkanizátumoknál (TDV) nagyobb kopásállóságú anyagok létrehozása előtt nyitja meg az utat, amelyek így új felhasználási területeken válnak alkalmazhatóvá. A kutatás célja egy, a hagyományos térhálós elasztomerekhez mérhető mechanikai és kopási tulajdonságokkal bíró TDV-k fejlesztése úgy, hogy a hőre lágyuló mátrixot a dinamikus vulkanizálás során in situ előállított poliuretán (PU) mátrix adja.
	Kohári Andrea, 2019-

2.	Development of highly oriented polypropylene tapes
	A polipropilén az egyik legsokoldalúbb és az élet legtöbb területén használt polimer. A polipropilént gyakran alkalmazzák nyújtott szálak, szalagok formájában. Napjainkban minden tervezésnél előtérbe kerül a környezettudatosság, aminek része, hogy egy adott műszaki szerkezetnek minél kisebb tömege legyen. Ennek elérésére az egyik lehetőség az alapanyag mechanikai jellemzőinek javítása (kifejezetten akár a terhelés irányában), így kisebb anyagmennyiséggel is biztosítható a hasonló műszaki teljesítmény. Ennek az egyik fő megvalósítási módja a nagyfokú nyújtás, amely során nagy molekuláris orientáció alakul ki, így az orientáció irányában akár egy nagyságrenddel nagyobb szilárdság is elérhető. A mechanikai növekmény mértéke befolyásolható, fokozható technológiai beállításokkal, de az alapanyag adalék-, töltő- és erősítőanyagokkal történő társításával is. A módosított polipropilén nyújthatósága és az anyagszerkezeti tulajdonságok közötti kapcsolat egy jelenleg még kevéssé ismert, ámde intenzíven kutatott terület.
	Varga László József, 2020-

3.	Development of polypropylene with superhydrophobe surface
	A polimerek adott célra történő felhasználását elsősorban a tömbi tulajdonságok, valamint az előállítás költségei határozzák meg, ugyanakkor felületi tulajdonságaik gyakran kedvezőtlenek egy adott feladatra. Ma már jelentős hányadukat felhasználás előtt valamilyen felületkezelési eljárásnak vetik alá, így javítható a nedvesíthetőség, elősegítve többek között az adhéziót, a biokompatibilitást vagy épp ellenkezőleg, a hidrofób tulajdonságok növelhetők. A felületkezelési eljárásoknak ma már számos olyan módja ismeretes, amelyek képesek a morfológiai tulajdonságait úgy megváltoztatni, hogy a tömbi tulajdonságok alig vagy egyáltalán nem változnak. Megfelelően megválasztott felületkezeléssel a polipropilén nedvesíthetősége olyan mértékben lecsökkenthető, amely már szuperhidrofób felületet eredményez. A szuperhidrofób anyagok felhasználása széleskörű, felhasználhatók minden olyan területen, ahol a vízzel való érintkezés minimalizálása, vagy az öntisztulási tulajdonság elvárás. A kutatás célja így szuperhidrofób karakterisztikájú polipropilén felület kialakítása speciális alkalmazásokhoz. A tervezhető nedvesítőképességű polipropilén előállításhoz használt felületkezelési eljárás optimalizálása, a kezelési eljárás jellemzése, általános összefüggések bemutatása az új felületi struktúra és a kezelés körülményei között. A fejlesztés során kialakított felületi morfológia és a nedvesítőképesség közötti magyarázatának feltárása.
	Vámos Csenge, 2020-

4.	Development of crumb rubber-containing thermoplastic vulcanizates
	A gumik újrahasznosítása térhálós szerkezetük következtében a mai napig nem széleskörűen megoldott. A gumi termékek 60%-át kitevő gumiabroncsokból előállított gumiőrlet (GTR) anyagában történő újrahasznosítására egyik kiváló lehetőség a hőre lágyuló polimerekkel való társítás, amellyel termoplasztikus elasztomer (TPE) hozható létre. A TPE-k egyik csoportját alkotják a termoplasztikus vulkanizátumok (TPV), amelyek előállítása során történik meg a kaucsuk fázis eloszlatása és térhálósítása. Amennyiben a kaucsukfázist GTR-rel váltjuk ki, ahhoz előtte annak kémiai térháló szerkezetét vissza kell bontani, devulkanizálni kell. E devulkanizált GTR-t megfelelő térhálósítórendszerrel ellátva, illetve a bekeverés technológiai beállításának optimalizálásával jelentős mennyiségű újrahasznosított gumit tartalmazó termoplasztikus vulkanizátum állítható elő.
	Görbe Ákos, 2023-

Completed PhD topics

1.	Upcycling of crumb rubber (CR) after microwave devulcanization
	Előzmények: Az elhasznált gumiabroncsok reciklálása komoly kihívást jelent és igencsak aktuális napjainkban. Gazdasági és ökológiai szempontok arra utalnak, hogy a gumiabroncsot őrlet formájában célszerű újrahasznosítani magas nyersanyag- és a gyártáshoz befektetett energiamennyiség megőrzése végett. A GTR vulkanizálható kaucsukkeverékbe vagy hőre lágyuló polimerekbe való bevitele azonban a mechanikai tulajdonságok romlásával jár. A romlás mértéke annál nagyobb minél nagyobb a GTR átlagos szemcsemérete és adott rendszerbeli mennyisége. A technika jelenlegi állása szerint legcélszerűbb az a stratégia, amely a GTR felületi molekuláinak mozgékonyságát növeli. Az ilyen molekulák a mátrixéival hurkolódásra képesek, s ez jelentősen megnöveli a GTR szemcsék és a mátrix közötti adhéziót. A kutatás célja: A GTR mikrohullámú térben való kezelése, devulkanizációja, amellyel a GTR térhálójának C-S és S-S kötéseit megbontva lánchurkolódásra képes molekulák jöjjenek létre. A projekt célja kettős: i) kaucsukkeverékekben alkalmazható GTR mennyiségének növelése a tulajdonságok romlása nélkül, és ii) olyan GTR-tartalmú hőre lágyuló elasztomerek kifejlesztése, amelyek tulajdonság-együttes/költség tekintetében a jelenleg piacon lévőkkel versenyképesek lehetnek.
	Simon Dániel Ábel, 2017-2021, védés: 2023

2.
	Az elasztomereket a gyakorlatban ritkán alkalmazzák önmagában, adalékok nélkül. Aktív töltő és erősítő anyagok hozzáadásával a gumi bizonyos fizikai és mechanikai tulajdonságai (keménység, szakító szilárdság, modulusz, ütőszilárdság stb.) javíthatók. Azonban a töltőanyag hozzáadásával a viszkozitás nő, így az elasztomerek feldolgozhatósága jelentős mértékben romlik. Normál esetben lágyítók és belső csúsztatók hozzáadásával csökkentik a gumi keverékek viszkozitását, azonban ezen anyagoknak is kompatibilisnek kell lennie mind az elasztomerrel, mind pedig a többi alkalmazott adalékkal. Továbbá túl sok lágyító, illetve csúsztató hozzáadása az elasztomer fizikai tulajdonságait hátrányosan befolyásolhatja. Ezért egy olyan potenciális adalékanyag a megfelelő megoldás, amelyik a viszkozitást csökkenti és ugyanakkor erősítőanyagként is hat.
	Halász István, 2013-2016, védés: 2017

3.
	Napjainkban alkalmazott polimer kompozitok jellemző erősítőanyaga az üveg- és szénszál. E kompozitok kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, ugyanakkor az újrahasznosításuk még nem megoldott. E probléma megoldása áll azon kutatások hátterében, amelyek új, környezetbarát kompozitok kifejlesztésére irányulnak. Kiváló alternatíva az önerősítéses polimer kompozit alkalmazása, ahol a nagy szilárdságot az erősen orientált polimer szál, amíg a szálak közötti kapcsolatot az alacsonyabb olvadáspontú, azonos polimerből álló mátrix biztosítja. A koncepcióból adódik a teljes újrahasznosíthatóság és a kiváló adhézió. Az elmúlt 15 év kutatásainak eredményeképpen többféle olyan önerősítéses kompozit létezik, amelyek lemez formátumban félkész vagy késztermékként alkalmazhatók. A szakirodalom alapján 3D-s terméket nagy sorozatban is gazdaságosan gyártható eljárásra nincs példa. Elvégzendő feladatok: • Irodalmi áttekintés. Szakirodalmi adatok feldolgozása, különös tekintettel a hőre lágyuló mátrixú szálerősítéses polimer kompozitok előállítására, tulajdonságaira, illetve a polimer szálak fizikai viselkedésére magasabb hőmérséklet és nyomás mellett. Információgyűjtés. A kereskedelemben kapható erősítőszál és mátrixanyag alkalmazhatóságának vizsgálata. (időigény: kb. 6 hónap). • Önerősítéses polimer kompozitok gyártása. Az erősítőszál optimális bekeverésének kifejlesztése. Feldolgozási tartomány meghatározása különböző mátrix/erősítőanyag kombináció esetében. A paraméterek hatása a kompozit tulajdonságaira (időigény: kb. 18 hónap). • Statikus és dinamikus szilárdsági, törésmechanikai mérőszámok meghatározása, és ezek összevetése a szálerősítésű rendszerekkel. Tartós idejű vizsgálatok. (időigény: kb. 12 hónap).
	Kmetty Ákos, 2008-2012, védés: 2013

4.
	Napjainkban a polimer kompozitok jellemző erősítőanyaga üveg- és szénszál. E kompozitok kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, ugyanakkor az újrahasznosításuk még nem megoldott. E probléma megoldása áll azon kutatások hátterében, amelyek új, környezetbarát kompozitok kifejlesztésére irányulnak. Egyik lehetőség a természetes szálak (len, kender, trópusi szálak) alkalmazása, azonban a mátrix és az erősítőszál különválasztása itt sem megoldott. Kiváló alternatíva az önerősítéses polimer kompozit alkalmazása, ahol a nagy szilárdságot az erősen orientált polimer szál, amíg a szálak közötti kapcsolatot az alacsonyabb olvadáspontú, azonos polimerből álló mátrix biztosítja. A koncepcióból adódik a teljes újrahasznosíthatóság és a kiváló adhézió. Elvégzendő feladatok: • Irodalmi áttekintés. Szakirodalmi adatok feldolgozása, különös tekintettel a szálerősítéses polimer kompozitok előállítására, tulajdonságaira, szálelőállítás technológiákra. Információgyűjtés. A kereskedelemben kapható erősítőszál és mátrixanyag alkalmazhatóságának vizsgálata. (időigény: kb. 6 hónap). • Önerősítéses polimer kompozitok gyártása kereskedelemben fellelhető alapanyagokból különböző erőstruktúrák (kártolt, szőtt, kötött) esetében. Feldolgozási tartomány meghatározása különböző mátrix/erősítőanyag kombináció esetében. Statikus és dinamikus szilárdsági, törésmechanikai mérőszámainak meghatározása, és ezek összevetése a szálerősítésű rendszerekkel. (időigény: kb. 20 hónap). • A kifejlesztett új kompozit lemezeken termékgyártási és újrahasznosíthatósági (adott ciklusú) kísérletek elvégzése. (időigény: kb. 10 hónap).
	Izer András, 2006-2010, védés: 2010

© 2014 BME Department of Polymer Engineering - Created by: Dr. Romhány Gábor