MTA-BME Kutatócsoport

PhD témaajánlatok | Futó PhD témák | Befejezett PhD témák

1.	Abroncs gumiőrlet értéknövelt újrahasznosítása mikrohullámú devulkanizációt követően
	Dr. Bárány Tamás
	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.

2.	Microwave devulcanization of rubbers
	Dr. Bárány Tamás
	The recycling of waste rubber composite products (discarded, scrap tyres, conveyers, etc.) poses a great challenge owning to their crosslinked structure. It is therefore of high importance to develop technologically feasible and cost-effective methods for recycling of rubber from these rubber products. The best way would be to fully devulcanize the rubber and use it in new rubber products. For it the microwave treatment is the most promising environmental friendly technique. The use of microwave allows the energy required for the devulcanization of the rubbers to be easily obtained and controlled. The energy required for the devulcanization of rubber is around 180 Wh for 1 kg rubber. In the microwave technique the waste rubber must be polar in order to generate the heat (>250°C) necessary for devulcanization. At the present there is no funded knowledge on the recipe dependence and efficiency of rubber devulcanization by microwave.

3.	Részben, ill. teljesen lebomló polimer kompozit anyag fejlesztése nagy mechanikai igénybevételű alkalmazásokhoz
	Dr. Czigány Tibor
	A polimer kompozit szerkezeti anyagok mátrix és erősítőanyagait napjainkban jellemzően szintetikus úton állítják elő. Az egyre szigorodó környezetvédelmi szabályozások és az Európai Uniós előírások előtérbe helyezik a részben, ill. teljesen lebomló anyagok alkalmazását. Ezek ipari előállítása és piaci bevezetése megkezdődött, azonban elsősorban másodlagos alkalmazásoknál (pl. csomagolóipar), tekintettel arra, hogy ezen anyagok mechanikai tulajdonságai ma még igen szerények. A kutatás célja: A kutatás fő célja olyan nagy terhelhetőségű kompozit anyagok fejlesztése, amelyekből készült termékek az életciklusuk végén részben, ill. teljesen lebomlanak, csökkentve a környezetterhelést.

4.	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 (időigény: kb. 6 hónap). • Anyagfejlesztés. A töltő- és erősítőanyagok hatásának elemzése, morfológiai vizsgálatok (időigény: kb. 15 hónap). • Statikus, dinamikus és törésmechanikai vizsgálatok elvégzése, az eredmények statisztikus kiértékelése, modellezése (időigény: kb. 12 hónap). • Alkalmazási lehetőség feltárása és kipróbálása (időigény: kb. 3 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, TéT. f.) Várható tudományos eredmények: Új, speciális tulajdonságú szerkezeti anyag kifejlesztése különböző ipari alkalmazásokhoz. g.) A témához kapcsolódó irodalom: • Balogh G., Hajba S., Karger-Kocsis J., Czigány T.: Preparation and characterization of in situ polymerized cyclic butylene terephthalate/graphene nanocomposites. Journal of Materials Science 48, 2530-2535 (2013) • Mészáros L., Deák T., Balogh G., Czvikovszky T., Czigány T.: Preparation and mechanical properties of injection moulded polyamide 6 matrix hybrid nanocomposite. Composites Science and Technology 75, 22-27 (2013) • Czeller A., Czigány T.: Preparation of microcapsules for self-healing polymers. Materials Science Forum 729, 205-209 (2013)

5.	Kompoziterősítő textilszerkezetek 3D-s deformációs tulajdonságainak elemzése és modellezése
	Dr. Halász Marianna
	Előzmények: A Polimertechnika Tanszéken és a MOGI Tanszéken közel 25 éve foglalkozunk számítógépes textilipari tervezőrendszerek fejlesztésével. Ennek a témakörnek egyik fontos területe a 3D-s textilszerkezetek geometriai és nemlineáris mechanikai modellezése. Jelentős eredményeket értünk el a textilanyagok deformációjának vizsgálata területén képfeldolgozást alkalmazó új mérési módszerek fejlesztésében és alkalmazásában. A kutatás célja: Kompozitok erősítésére szolgáló, különböző struktúrájú textilszerkezetek 3D-s deformációs tulajdonságainak elemzése új módszerekkel és ezek modellezése. Elvégzendő feladatok: • Irodalmi áttekintés. Szakirodalmi eredmények feldolgozása, különös tekintettel a műszaki textíliák tulajdonságaira, vizsgálati módszereire, a vizsgáló berendezésekre és modellezési eredményekre (időigény: kb. 6 hónap). • Új vizsgálati módszerek fejlesztése, ill. továbbfejlesztése, alkalmazása, a kiválasztott anyagminták vizsgálata, a vizsgálati eredmények elemzése (időigény: kb. 15 hónap). • A deformációs viselkedés modellezése, szimulációs elemzése (időigény: kb. 15 hónap).

6.	Hajlékony kompozit lapok és erősítőszerkezeteik uni-, bi- és multiaxiális deformációjának elemzése és modellezése
	Dr. Halász Marianna
	Több mint 25 éve foglalkozunk számítógépes textilipari tervezőrendszerek fejlesztésével. Ennek a témakörnek egyik fontos területe a 3D-s textilszerkezetek geometriai és nemlineáris mechanikai modellezése. Jelentős eredményeket értünk el a textilanyagok deformációjának vizsgálata területén képfeldolgozást alkalmazó új mérési módszerek fejlesztésében és alkalmazásában. A kutatás célja: Hajlékony kompozit lapok és erősítőszerkezeteik uni-, bi- és multiaxiális deformációjának elemzése új módszerekkel, és ennek modellezése.

7.	Fröccsöntő szerszámok elosztórendszerének fejlesztése
	Dr. Kovács József Gábor

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

9.	Poliamid mátrixú nanorészecske tartalmú hibridkompozitok tribológiai tulajdonságai
	Mészáros László
	a.) Előzmények: A polimer kompozitok fejlesztésének egyik kitüntetett iránya napjainkban a hibridizáció, azaz amikor legalább három fázisból álló együttműködő rendszereket hoznak létre. Napjainkban újabb nanorészecske típusok, és mikroszálak megjelenésével további lehetőségek nyíltak a tribológiai tulajdonságok módosítására is. Bár ilyen kutatások szép számban történtek az elmúlt időszakban, de a hibridizáció útján megvalósítható anyagkombinációk esetén ezek száma kevés, a terület még jórészt feltáratlan. b.) A kutatás célja: Polimer mátrixú hibridkompozitok létrehozása, azok tribológiai tulajdonságainak feltárása, és összevetése a hagyományos kompozitokéval. c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye: • Szakirodalmi áttekintés. Szakirodalmi adatok feldolgozása, különös tekintettel a a hagyományos szálak és a nanorészecskék, illetve esetlegesen ezek hibridjeinek polimerek tribológiai tulajdonságokra gyakorolt hatásainak feltárása (időigény: kb. 6 hónap). • Hibridkompozitok előállítása, az előállított kompozitok minősítése hagyományos kvázi-statikus mechanikai vizsgálatokkal, illetve a nanorészecskék eloszlatottságának ellenőrzése. (időigény: kb. 12 hónap). • A kiválasztott hibridkompozitok tribológiai vizsgálata és az eredmények összevetése a referenciaanyagoknál tapasztaltakkal. Az eredmények alapján anyagszerkezettani magyarázatok megfogalmazása. (időigény: kb. 16 hónap).

10.	Nanokompozitok előállítása könyöksajtolással
	Mészáros László
	A fémek esetében az ultrafinom szemcsés szerkezet előállítása mérnöki szempontból igen kedvező hatásokat von maga után. Ilyen szerkezet előállítására az egyik napjainkban kutatott technológia a könyöksajtolás. A könyöksajtolásnál a feldolgozandó anyagot tiszta nyírásnak tesszük ki és ennek köszönhetőek a belsző szerkezeti változások. A fémekhez hasonlóan a polimerek könyöksajtolása is alapvető változásokat hozhat a polimer szerkezetében. A kutatásnak külön érdekessége, hogy a polimer mátrixú nanokompozitok esetén a fő probléma a nanorészecskék eloszlatása. A könyöksajtolás során ébredő nagy nyíróerők segíthetnek a nanorészecskék hatékony eloszlatásában. A kutatás célja a könyöksajtolás morfológiai és ez által mechanikai tulajdonságokra gyakorolt hatásainak feltárása polimer nanokompozitok esetén.

11.	Termoplasztikus polimerrel szívósított epoxi kifejlesztése, és ennek hatása kompozitjai mechanikai tulajdonságaira

	A nagy teherbírású (elsősorban szénszállal erősített) polimer kompozitok alkalmazása széleskörben terjed az autó, a repülő, hajó iparban (továbbá hadiipar, szél energia ipar, sportszeripar), annak érdekében, hogy minél kisebb tömeget kelljen mozgatni, ezáltal üzemanyagot, költséget spóroljanak. Ezen nagy teherbírású kompozitok mátrixa térhálós polimer, azon belül is túlnyomórészt epoxi. A fent bemutatott alkalmazási területeken az állandó terhelésen kívül ütésszerű és ismétlődő igénybevétel éri a szerkezeti elemeket. A gyanta rossz szívóssága miatt a fárasztással szemben gyengék ezek a kompozitok. Mivel emberéletek és költséges eszközök épsége függ ettől, már régóta folyik olyan epoxik kifejlesztése, amelyek szilárdsága és modulusa mellett a szívóssága is nagy. Ezek egyik irányvonala nanotöltőanyagok hozzáadása volt, egy másik irány hibrid gyantarendszerek létrehozása (pl. gumi, poliuretán stb. bekeverése). Ez utóbbi módszer az epoxi szívósságát növelte is, de a szilárdság és modulus jelentékeny romlása árán. Újabb kutatások azt mutatják, hogy mérnöki hőre lágyuló polimerekkel való adalékolás ez utóbbi hátrányt nélkül valósítja meg a szívósság növelését is. A feladat tehát kidolgozni az epoxi szívósítását mérnöki termplasztokkal (pl. PES), majd a szívósított epoxit kompozitok mátrixanyagaként felhasználva megvizsgálni, az a kompozit mechanikai tulajonságait miként befolyásolja (szilárdság, modulusz, szívósság, repedésterjedéssel szembeni ellenállás, kifáradással szembeni ellenállás stb).

12.	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.

13.	Deformációs mező meghatározása képkiértékelésen alapuló módszerrel
	Dr. Romhány Gábor
	A mechanikai vizsgálatok során a próbatestek deformálódnak. A tönkremeneteli folyamat megértéséhez a folyamat során kialakuló deformációs mező ismerete értékes plusz információkat szolgáltat, főleg a terhelés azon szintjén, amikor a próbatest deformációja lokalizálódik a próbatest adott részére. Ezt napjainkig csak közvetetten lehetett meghatározni, pl. hőkamerával, vagy akusztikus emissziós vizsgálattal. Az elektronika fejlődése lehetővé tette, hogy ma már nagy felbontású digitális kamerákat lehet beszerezni olcsón. A próbatestre megfelelő sűrűséggel felvitt mintázat a deformáció során torzulni fog. Ezt digitális kamerával követve, az egyes képkockák kiértékelésével a deformációs mező meghatározható. A kutatás célja: A kutatás keretén belül ki kell dolgozni képkiértékelési módszert a deformációs mező meghatározásához, és különböző mechanikai vizsgálatokra adaptálni a módszert.

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

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

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