HUN-REN-BME Kutatócsoport

PhD témaajánlatok | Futó PhD témák | Befejezett PhD témák

1.	Nagy teljesítményű, újrahasznosított kompozitok kifejlesztése
	Dr. Czél Gergely
	A hosszúszál erősítésű kompozitok dinamikus fejlődése több mint négy évtizede töretlen, nagy szilárdságuk, kis sűrűségük és testreszabható mechanikai tulajdonságaik miatt. A környezetvédelmi előírások szigorodása és a hosszú ideje üzemelő kompozit szerkezetek élettartamának lejárta miatt felhalmozódó hulladék mennyiségének növekedése nyomán az elmúlt években a kutatás homlokterébe került a kompozitok újrahasznosításának kutatása. A kutatás célja: A primer alapanyagokból készült nagy teljesítményű kompozitok tulajdonságait megközelítő újrahasznosított komponenseket tartalmazó anyag és a hozzá tartozó gyártástechnológia kifejlesztése különös tekintettel a szálak újraorientálására.

2.	Polimer kompozitok fémes tulajdonságainak fejlesztése
	Dr. Czigány Tibor
	A polimer mátrixú kompozit anyagok jó mechanikai tulajdonságaiknak köszönhetően számos új alkalmazásban jelennek meg, mint teherviselő szerkezeti anyagok. Ugyanakkor számos speciális alkalmazásban (pl. járműipar, energetika, orvostechnika) olyan hozzáadott tulajdonságokat is elvárnak, amelyek a fémekre jellemzőek (pl. elektromos- és hővezető képesség, mágnesezhetőség). A kutatás célja olyan polimer és polimer kompozit szerkezeti anyag fejlesztése, amely szükség esetén fémes tulajdonságokkal is rendelkezik.

3.	Biopolimerek anyagában történő újrahasznosíthatósága
	Dr. Gere Dániel
	A környezettudatos gyártók amellett, hogy részben vagy teljesen újrahasznosított alapanyagból gyártják termékeiket, egyre nagyobb mennyiségben alkalmaznak a kőolaj alapú műanyagok he-lyett biopolimereket is. Tévhit, hogy a biopolimer hulladék magától lebomlik a környezetben, azt ugyanúgy be kell gyűjteni és kezelni kell. A kőolaj alapú polimerekkel szemben a biopoli-merek esetében ez a kezelés lehet anyagában történő újrahasznosítás, illetve komposztálás is. A kutatás célja a biopolimerek többszöri újrahasznosíthatóságának vizsgálata és a feldolgozás során bekövetkező degradáció okozta anyagszerkezeti változások elemzése.
	Bővebb tájékoztató

4.	Hőre lágyuló polimer és elasztomer alapú habszerkezetek fejlesztése
	Dr. Kmetty Ákos

5.	3D-nyomtatott polimer szerkezeti elemek fejlesztése ízületi protézisekhez
	Dr. Kovács Norbert Krisztián
	A kutatás célja az additív gyártásban rejlő tervezési és gyártástechnológiai lehetőségek alkalmazása polimer alapú ízületi implantátumok fejlesztésében. A munka középpontjában olyan 3D nyomtatott, biokompatibilis szerkezetek és csúszófelületek kialakítása áll, amelyek kedvezőbb tribológiai viselkedést, csökkentett súrlódást és kopást, valamint növelt élettartamot biztosíthatnak. A kutatás során különböző orvostechnikai célra alkalmas alapanyagok feldolgozhatóságát, a nyomtatási stratégiák, felületi textúrák és szerkezeti kialakítások hatását vizsgálják mechanikai, morfológiai és egy- illetve többtengelyű kopásvizsgálatokkal. Az eredmények hozzájárulhatnak egyedi, terhelésre optimalizált, hosszabb élettartamú 3D nyomtatott ízületi implantátumok tervezési és gyártási folyamatának megalapozásához. The aim of the research is to exploit the design and manufacturing freedom offered by additive manufacturing for the development of polymer-based joint implants. The work focuses on the creation of 3D-printed biocompatible structures and sliding surfaces that may provide improved tribological performance, reduced friction and wear, and extended implant lifetime. The research investigates the processability of medical-grade polymer materials, as well as the effects of printing strategies, surface texturing, and structural design on mechanical, morphological, and tribological properties through uni- and multi-axial wear testing. The expected outcome is to support the design and manufacturing of customized, load-optimized 3D-printed joint implants with increased service life.

6.	Extrúzió alapú additív gyártással előállított kompozit szendvicsszerkezetek fejlesztése és vizsgálata
	Dr. Kovács Norbert Krisztián
	Az additív gyártástechnológiák, különösen az extrúzió alapú 3D nyomtatás, egyre nagyobb szerepet kapnak a könnyű, egyedi és funkcionálisan optimalizált szerkezetek előállításában. A polimer kompozitok 3D nyomtatása lehetőséget biztosít az erősítőszálak terhelésirányhoz igazított elrendezésére, valamint a szerkezet mechanikai viselkedésének célzott szabályozására. A kutatás célja olyan új, hőre lágyuló mátrixú, szívós kompozit szendvicsszerkezetek fejlesztése, amelyek maganyaga a nyomtatási folyamat során habosodik. A munka során habosítható, rövid és hosszú erősítőszálakat tartalmazó nyomtatószálak fejlesztése, valamint az ezekből előállított szerkezetek mechanikai, morfológiai és mikroszkópi vizsgálata történik. A kutatás kiemelten vizsgálja az energiaelnyelő képességet, a tönkremeneteli módokat és azok technológiai paraméterektől való függését. A várható tudományos eredmény a 3D nyomtatott kompozit szendvicsszerkezetek károsodási folyamatainak mélyebb megértése, az anyagszerkezeti okok feltárása, valamint a tönkremenetelt leíró analitikus modell fejlesztése. Additive manufacturing technologies, especially extrusion-based 3D printing, are increasingly important for producing lightweight, customized, and functionally optimized structures. The 3D printing of polymer composites enables the alignment of reinforcing fibres with the main loading directions and allows the mechanical behaviour of the structure to be tailored. The aim of the research is to develop novel tough thermoplastic composite sandwich structures in which the core material foams during the printing process. The work includes the development of foamable filaments containing short and continuous reinforcing fibres, followed by the mechanical, morphological, and microscopic characterization of the printed structures. Special attention will be paid to energy absorption capability, failure modes, and the influence of technological parameters on damage evolution. The expected scientific outcome is a deeper understanding of the damage mechanisms of 3D-printed composite sandwich structures, the material-structure-level explanation of failure processes, and the development of an analytical model capable of describing their mechanical behaviour and failure.

7.	Recycling of high molecular weight thermoplastic materials
	Dr. Kovács József Gábor
	The aim of the research is to develop methods to recycle of these polymers, composites and hybrid composites from the T-RTM process.
	Bővebb tájékoztató

8.	Fröccsöntő szerszámok levegőztetésének fejlesztése
	Dr. Kovács József Gábor
	A kutatás fő célja a fröccsöntő szerszámok kilevegőztetésének fejlesztése, tervezhetőbbé tétele. További cél passzív és aktív rendszerek kialakítása, valamint ezeknek a hatáselemzése az esetlegesen kialakuló hibákra.
	Bővebb tájékoztató

9.	Fröccs-préselési technológia optimalizálása
	Dr. Kovács József Gábor
	A kutatás célja egy innovatív fröccs-préselési technológiai rendszer kifejlesztése, amely anyagtudományi alapon kezeli a speciális töltő- és erősítőanyagok szerepét számíthavóvá téve az így előállított termékek méret és alaktűrését, javítva a folyamatok optimalizálását és az energiahatékonyság növelését.

10.	Hybrid molds for lightweight composites
	Dr. Kovács József Gábor
	The research aims to develop methods to build special molds for lightweight composites and hybrid composite structures.

11.	Poliolefin alapú termoplasztikus elasztomerek előállítása sugárzással módosított hulladékgumi felhasználásával
	Dr. Mészáros László
	A térhálósított elasztomerek újrahasznosítása napjaink egyik kiemelt kihívása, mivel a vulkanizált szerkezet hagyományos ömledékes feldolgozással nem hasznosíthatók újra. Emiatt a hulladékgumi jellemzően alacsony hozzáadott értékű töltőanyagként kerül felhasználásra, ami korlátozza az így előállított anyagok teljesítményét. A fenntartható anyaghasználat szempontjából fontos olyan megoldások kidolgozása, amelyek lehetővé teszik a hulladékgumi aktív komponensként történő alkalmazását. A poliolefin alapú termoplasztikus elasztomer rendszerek különösen ígéretesek, mivel jó műszaki tulajdonságokkal rendelkeznek, és hagyományos feldolgozási technológiákkal könnyen újrahasznosíthatók. Ebben az ionizáló sugárzás alkalmazása lehetőséget ad a gumi szerkezetének és felületi tulajdonságainak módosítására, ezáltal javítva a fázisok közötti kölcsönhatásokat.

12.	Ionizáló sugárzással módosított, elektro-szálképzéssel előállított nanoszálak alkalmazása sebkezelési célokra
	Dr. Mészáros László
	The research builds on established expertise in radiation-induced modification of polymeric materials, focusing on structure–property relationships and advanced characterization techniques. Ionizing radiation enables controlled changes in molecular structure, affecting mechanical and transport properties. Electrospun nanofibers are promising for wound treatment due to their high surface area, tunable morphology, and ability to incorporate and release active agents.

13.	Akusztikus emissziós anyagvizsgálati módszer fejlesztése
	Dr. Romhány Gábor
	Az akusztikus emissziós vizsgálati módszer a többi roncsolásmentes módszerekhez képesti eltérő tulajdonságai miatt egyre elterjedtebb az anyagvizsgálat és a szerkezetek üzem közbeni felügyelete terén. Mint minden anyagvizsgálati eljárásnál, itt is vannak a vizsgálatot hátrányosan befolyásoló tényezők, jelen esetben a környezetből származó rezgések, valamint inhomogén anyag esetén a hullámterjedéskor fellépő jelenségek (visszaverődés, szóródás, gyengülés). Ez megnehezíti az akusztikus jelek tönkremeneteli módhoz való társítását, illetve az akusztikus emissziós jelek forrásának helymeghatározását is nehezítik valamint pontatlanná teszik. A téma keretében tehát a hamis jelek kiszűrésére lehet eljárásokat kidolgozni, illetve a forrás helymeghatározására új, pontosabb módszereket kifejleszteni.

14.	Vezetőképes polimer kompozitok szenzortechnikai alkalmazhatósága
	Dr. Suplicz András
	a.) Előzmények: A polimer alapanyagok vezetőképes töltő- és erősítőanyagokkal történő társítása új perspektívákat nyithat a kompozit szerkezetek felhasználásában. A vezetőképes kompozitok jól szabályozható tulajdonságaiknak, alacsony előállítási költségüknek és egyszerű feldolgozhatóságuknak köszönhetően jelentős innovációt nyújthatnak a hordozható elektronikai eszközök, vagy akár a különböző szenzorozási eljárások területén. Ezek az intelligens anyagok egyre népszerűbbek és kutatásuk is egyre intenzívebben fejlődő terület. b.) A kutatás célja: A kutatás fő célja a vezetőképes polimer kompozitok szenzortechnikai alkalmazhatóságának vizsgálata, valamint 3D nyomtatási lehetőségeinek elemzése. További cél, az alkalmazott töltő és erősítőanyag függvényében, a kompozit szerkezet állapota és elektromos ellenállása közötti kapcsolatrendszer feltárása, magyarázata. c.) Elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye: • Szakirodalmi áttekintés. Szakirodalmi adatok gyűjtése és feltárása, kiemelten kezelve a polimer alapanyagok vezetőképességének növelési lehetőségeit, a vezetőképes polimer kompozitok alkalmazási területeit. A töltő és erősítőanyag típusa, mennyisége és a kompozitok elektromos ellenállása közötti kapcsolatrendszer feltárása. (időigény: kb. 6 hónap) • Erősítő- és töltőanyaggal társított vezetőképes kompozitok fejlesztése. A kompozit deformációja és ellenállásváltozása közötti kapcsolatrendszer feltárása a töltőanyagrendszer függvényében. A kompozitok mechanikai és morfológiai vizsgálata. (időigény: kb. 20 hónap) • 3D nyomtathatósági vizsgálatok elvégzése. Nyomtatott szenzorok alkalmazhatóságának elemzése. (időigény: kb. 16 hónap) • Összefüggések feltárása, értekezés véglegesítése. (időigény kb. 6 hónap) d.) A szükséges berendezések: A kutatómunkához szükséges technológiai, anyagvizsgáló és mérőberendezések a Polimertechnika Tanszék akkreditált laboratóriumában rendelkezésre állnak. e.) Várható tudományos eredmények: Szénszállal erősített, illetve töltőanyaggal társított polimerek vezetőképességének elemzése. A deformáció és a vezetőképesség közötti kapcsolatrendszer feltárása. A kompozit anyagból, 3D nyomtatással készített szenzorok alkalmazhatóságának elemzése. f.) Irodalom: • Krizsma Sz. G., Kovács N. K., Kovács J. G., Suplicz A.: In-situ monitoring of deformation in rapid prototyped injection molds. Additive Manufacturing, 42, 102001/1-102001/8 (2021). • Lazarus N., Bedair S. S.: Creating 3D printed sensor systems with conductive composites. Smart Materials and Structures, 30, 015020 (2021). • Kanoun O. et al.: Review on Conductive Polymer/CNTs Nanocomposites Based Flexible and Stretchable Strain and Pressure Sensors. Sensors, 21, 341 (2021).

15.	Fröccsöntés közben fellépő szegregáció vizsgálata és modellezése
	Dr. Szabó Ferenc
	A fröccsöntési technológia számítógépes szimulációját számos előnye miatt egyre elterjedtebben alkalmazzák a fejlesztési folyamat több szakaszában is. A jelenleg rendelkezésre álló módszerek a felhasznált alapanyag tulajdonságait minden pontban azonosnak feltételezik a folyamat jelentős részében, így nem veszik figyelembe a töltő- és erősítőanyagok inhomogén eloszlásából fakadó hatásokat. A kutatás célja a fröccsöntés során fellépő szegregációs folyamatok vizsgálata és a fröccsöntési technológia számítógépes szimulációja során alkalmazható szegregációt leíró modell fejlesztése.

16.	Személyre szabható ízületi protézisek fejlesztése és tribológiai elemzése
	Dr. Szebényi Gábor

17.	Cellás szerkezetű ízületi implantátumok tribológiai viselkedésének vizsgálata többtengelyű mozgás esetén
	Dr. Szebényi Gábor

18.	Bazaltszállal erősített, megújuló erőforrásból előállított polimer kompozitok fejlesztése hosszútávú műszaki alkalmazásokhoz
	Dr. Tábi Tamás

19.	Polimer kompozit-fém hibrid szendvicsszerkezetek fejlesztése
	Dr. Tamás-Bényei Péter
	A könnyű, mégis nagy teherbírású szerkezetek iránti igény az autóipartól a repülőgépiparon át az energetikáig egyre meghatározóbbá válik. A fémhab maganyag és szálerősített polimer kompozit övlemezek kombinációja új lehetőségeket nyit olyan hibrid szerkezetek kialakítására, amelyek egyszerre képesek kiemelkedő merevséget, alacsony tömeget és hatékony energiaelnyelést biztosítani. A kutatás célja polimer kompozit és fémhab felhasználásával készülő hibrid szendvicsszerkezetek fejlesztése, tulajdonságaik vizsgálata, tönkremeneteli módjaik elemzése, potenciális felhasználási területeinek feltárása, továbbá végeselemes szimulációkhoz szükséges anyagmodell létrehozása.
	Bővebb tájékoztató

20.	Újrahasznosításra tervezett polimer kompozitok fejlesztése
	Toldy Andrea
	a.) Előzmények: A hőre keményedő polimerek irreverzibilis elsődleges kovalens kötésekkel képeznek térhálós szerkezeteket, ezért előállításuk és feldolgozásuk, valamint újrahasznosításuk más technológiákat igényel, mint a hőre lágyuló rendszerek. Bár sokkal kisebb mennyiségben használják őket és élettartamuk sokkal hosszabb, újrahasznosításuk elkerülhetetlenné vált a növekvő felhasználási kör és mennyiség, a magasabb árszint és a szénszálak iránti kereslet gyors növekedése miatt. A nehézségek ellenére számos újrahasznosítási megoldás létezik, amelyek három csoportba sorolhatók: mechanikai (amikor a kompozit hulladékot kisebb méretűre csökkentik, és az anyagot újrahasznosítják), termikus (amikor a termikus energiát használják fel) és kémiai (amikor a polimer mátrixot lebontják, és mind a mátrixot, mind a szálerősítést újrahasznosítják). Ezek közül jelenleg csak a mechanikai újrahasznosítás és a pirolízis áll rendelkezésre ipari méretekben, de néhány ígéretes innovatív elgondolás a térhálós polimerek és kompozitok tervezett újrahasznosítását célozza. b.) A kutatás célja: Olyan újrahasznosításra tervezett szálerősített polimer kompozitok fejlesztése, amelyekben a polimer mátrix kémiai módszerekkel anyagában újrahasznosítható. c.) Elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye: • Szakirodalmi áttekintés a célzottan újrahasznosítható polimer mátrixok témakörében, különös tekintettel a hőre lágyuló polimerekhez hasonlóan alakítható vitrimerekre és a megújuló forrásból származó alapanyagokra (időigény: kb. 12 hónap). • Hagyományos térhálós rendszerek kiváltására alkalmas, célzottan újrahasznosítható, lehetségesen megújuló forrásból származó mátrixú, szénszállal erősített polimer kompozitok fejlesztése és vizsgálata (időigény: kb. 16 hónap). • Az előállított kompozitok újrahasznosíthatóságának vizsgálata, a reciklált mátrix felhasználásával előállított kompozitok jellemzése. Újrahasznosított polimer kompozitok értéknövelési lehetőségeinek feltárása (pl. égésgátlás). (időigény: kb. 20 hónap). d.) A szükséges berendezések: A kutatómunkához szükséges technológiai, anyagvizsgáló és mérőberendezések a Polimertechnika Tanszék akkreditált laboratóriumában rendelkezésre állnak. e.) Várható tudományos eredmények: Anyagában kémiailag újrahasznosítható új mátrixanyagok előállítása, újrahasznosíthatóság anyagszerkezettani követelményeinek feltárása. f.) Irodalom: • A. Toldy, Recyclable-by-design thermoset polymers and composites, Express Polymer Letters, 15, 1113, 2021, https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2021.89 • Gy. Marosi, B. Szolnoki, K. Bocz, A. Toldy, Fire retardant recyclable and bio-based pol-ymer composites, Novel Fire Retardant Polymers and Composite Materials: Technologi-cal Advances and Commercial Applications. Woodhead Publishing Ltd, Cambridge, 2016. Chapter 5, p. 117-146. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100136-3.00005-4

21.	Biopolimer blendek habosíthatóságának és szerkezet–tulajdonság összefüggéseinek vizsgálata
	Dr. Tomin Márton
	Előzmények: A biológiailag lebontható polimerek ipari térnyerése felgyorsult, azonban a habosított formában történő alkalmazásukat erősen befolyásolja a fázisszerkezet, a gázoldhatóság és az ömledékszilárdság. A szigorodó környezetvédelmi direktívák és a fenntarthatósági célkitűzések miatt egyre nagyobb igény mutatkozik biopolimer alapú mikrocellás habszerkezetek fejlesztésére, amelyek alternatívát kínálhatnak a fosszilis alapú polimerhabok kiváltására. A kutatás célja: Biopolimer blendek (pl. PLA/PBS, PLA/PBAT, PLA/PHA) habosíthatóságának feltárása és optimalizálása; a receptúra (kompatibilizálás, nukleálás), a feldolgozási paraméterek és a kialakuló cellaszerkezet valamint mechanikai tulajdonságok közötti összefüggések szisztematikus vizsgálata. A cél nagy porozitású, finom és homogén cellaszerkezetű, jó mechanikai teljesítményű, fenntartható habok fejlesztése. Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye: • Szakirodalmi és szabadalmi áttekintés a biopolimer blendek és habosításuk témakörében (időigény: kb. 10 hónap). • Receptúrafejlesztés (blendarányok, kompatibilizálók, nukleálók), valamint habosítási kísérletek extrúziós és fröccsöntési eljárásokkal (időigény: kb. 20 hónap). • Cellaszerkezet és tulajdonságok kapcsolatrendszerének feltárása. Értekezés elkészítése (időigény: kb. 18 hónap)

© 2014 BME Polimertechnika Tanszék - Készítette: Dr. Romhány Gábor