MTA-BME Kutatócsoport

PhD témaajánlatok | Futó PhD témák | Befejezett PhD témák

1.	Multifunkcionális polimerek fejlesztése
	Dr. Czigány Tibor
	a.) Előzmények: A polimerek és kompozitjaik napjaink legjobban fejlődő szerkezeti anyagcsaládja. Kiváló tulajdonságai, mint kis sűrűség, korrózióállóság, jó mechanikai tulajdonságok, csillapítóképesség stb. miatt a legkülönbözőbb alkalmazási területeken kerül előtérbe. Sokszor nemcsak egy, hanem akár többféle extra tulajdonságokkal (multifunkcionalitással) kell, hogy ezek a szerkezeti anyagok rendelkezzenek. Ezek közül a fémes tulajdonságok, mint a mágnesezhetőség és az elektroaktivitás is igény lehet olyan alkalmazásoknál, ahol az intelligens viselkedés, a mágneses tér, vagy az elektromos áram hatására való alakváltozó képesség követelmény. b.) A kutatás célja: A kutatás fő célja olyan polimer szerkezeti anyag fejlesztése, amely képes egyes tulajdonságait megváltoztatni mágneses tér és/vagy elektromos áram hatására anélkül, hogy elveszítené plasztikus jellemzőit. c.) Elvégzendő feladatok: • Irodalmi áttekintés. Szakirodalmi és szabadalmi adatok feldolgozása, különös tekintettel a polimerek és kompozitjaik speciális tulajdonságaira, valamint az erősítő és adalékanyagok polimerekre való hatására, anyagválasztás (időigény: kb. 10 hónap). • Anyagfejlesztés. A töltő- és erősítőanyagok hatásának elemzése, morfológiai vizsgálatok (időigény: kb. 20 hónap). • Statikus, dinamikus és törésmechanikai vizsgálatok elvégzése, az eredmények statisztikus kiértékelése, modellezése (időigény: kb. 14 hónap). • Alkalmazási lehetőség feltárása és kipróbálása (időigény: kb. 4 hónap). d.) Szükséges berendezések: A kutatómunkához szükséges technológiai, anyagvizsgáló és mérő-berendezések a Polimertechnika Tanszék akkreditált laboratóriumában rendelkezésre állnak. e.) A témához kapcsolódó elnyert pályázat: MTA, OTKA. f.) Várható tudományos eredmények: Új, speciális tulajdonságú multifunkcionális szerkezeti anyag kifejlesztése különböző ipari alkalmazásokhoz. g.) A témához kapcsolódó irodalom: • Forintos N., Czigány T.: Multifunctional application of carbon fiber reinforced polymer composites: Electrical properties of the reinforcing carbon fibers – A short review. Composites Part B: Engineering, 162, 331-343 (2019) • Hegedűs G., Sarkadi T., Czigány T.: Multifunctional composite: Reinforcing fibreglass bundle for deformation monitoring. Composites Science and Technology, 180, 78-85 (2019)

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

3.	Tervezhető erősítő struktúrával rendelkező 3D nyomtatott kompozitok fejlesztése
	Dr. Kovács Norbert Krisztián
	Napjainkban a polimer termékek egyre nagyobb mértékben jelennek meg a nagy terhelésnek kitett alkatrészek körében, ami a szálerősített kompozit anyagok részarányának a növekedésében is tetten érhető. Az additív gyártástechnológiák (3D nyomtatás) egyre szélesebb körű elterjedése olyan lehetőségeket teremtett, amelynek segítségével a polimer termékek alkalmazási céljának megfelelő erősítő szerkezet a termékgyártás során, tervezhető módon, illeszthető az alkatrész megfelelő részébe. A kutatás célja: Tervezhető erősítő struktúrával rendelkező 3D nyomtatott kompozitok fejlesztése. A létrehozott kompozit szerkezetek tönkremenetelének vizsgálata, a tönkremenetelek anyagszerkezeti szintű magyarázata. Várható tudományos eredmények: 3D nyomtatással készült hőre lágyuló polimer kompozit szerkezetében kialakuló rétegenként eltérő orientációs viszonyainak a termék morfológiai és mechanikai tulajdonságokra, valamint a tönkremenetelre gyakorolt hatásának a feltárása.

4.	Speciális töltőanyagok fejlesztése fröccsöntött termékek tulajdonságmódosításához
	Dr. Kovács József Gábor

5.	Biopolimer mátrixú hibridkompozitok fejlesztése
	Mészáros László
	Napjainkban egyre inkább előtérbe kerülnek azok a kutatások, amelyek a fenntartható fejlődés elveit is figyelembe véve olyan anyagok előállítását tűzik ki célul, amelyek kevésbé terhelik a környezetet. A mérnöki szempontból fontos szilárdsági tulajdonságokat biopolimerek esetén is gyakran erősítőanyagokkal történő társítással fokozzák. A különböző erősítőanyagok együttes jelenlétének hatásaival kapcsolatos kutatások száma biopolimer mátrix esetén igen kevés, így ezen a területen szükséges az ismeretanyag bővítése. A kutatás célja: Biopolimer mátrixú kompozitok, és hibridkompozitok fejlesztése mérnöki alkalmazásokhoz. Az előállított kompozitok, hibridkompozitok szerkezetének elemzése, és a kialakuló tulajdonságok anyagszerkezeti szintű magyarázata.

6.	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.

7.	Vezetőképes polimer kompozitok szenzortechnikai alkalmazhatósága
	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).

8.	Növelt rétegközi teherbírású hibrid nanokompozitok fejlesztése
	Dr. Szebényi Gábor

9.	Tervezhető tönkremenetelű kompozitok fejlesztése
	Dr. Szebényi Gábor

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

11.	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

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