Inovativní materiály vhodné pro aplikace s vysokou přidanou hodnotou – INMA

Cílem projektu je vytvořit trvalé centrum znalostí v oblasti sofistikovaných polymerních materiálů v Hradubické aglomeraci, které bude disponovat širokým know-how, na jehož základě budou generovány následující technologické výstupy s vysokým aplikačním potenciálem, který spočívá v:

• přípravě řady funkcionalizovaných polymerů jako chytrých materiálů s aplikací v oblasti baterií, přepínačů, senzorů a/nebo katalyzátorů. 
• vývoji katalytických systémů pro efektivní řízení polymerace s otvíráním kruhu. 
• vývoji katalytického systému pro depolymerace odpadních polymerů.
• využití alternativních zdrojů monomerů jako jsou kyselina mléčná, rostlinné oleje, laktidy/laktámy/laktony atd.
• vývoji pokročilých polymerních materiálů pro 3D tisk, lékařství, nátěrové hmoty, drogistické přípravky, maziva, paliva atd.

Spolupráce všech partnerů povede k vyšší efektivitě přenosu vyvíjených technologií a materiálů do aplikační sféry. Všechna témata navrhovaného projektu jsou plně v souladu se Strategií RIS3 pro Pardubický kraj i s doménami specializace RIS3 na úrovni ČR.

V rámci jednotlivých klíčových aktivit jsou stanoveny hlavní cíle projektu takto:

• Navázání a prohloubení spolupráce mezi výzkumnými organizacemi a aplikační sférou. Bude realizována mezisektorová spolupráce mezi Fakultou chemicko-technologickou Univerzity Pardubice a společnostmi SYNPO, a.s., PARAMO, a.s., AUSTIS a.s. a TOMIL s.r.o. V průběhu realizace projektu bude navázána spolupráce s dalšími šesti komerčními subjekty. Spolupráce bude realizována především zapojením průmyslových partnerů do výzkumných a komercionalizačních aktivit, jejich zapojením do výuky a společnými navazujícími projektovými žádostmi. 
  • prostřednictvím KA2
• Realizace naplánovaných výzkumných záměrů ve spolupráci se subjekty aplikační sféry, jejichž výsledkem bude naplnění definovaných odborných cílů projektu a realizace naplánovaných výsledků a výstupů v podobě podaných patentů, publikací, příspěvků na odborných akcích a dalších nepublikačních výsledků 
  • prostřednictvím KA3
• Příprava a podání společně zpracovaných projektových žádostí se subjekty z aplikační sféry. Plánovány jsou navazující společné projektové žádosti u národních i mezinárodních poskytovatelů. 
  • prostřednictvím KA4
• Pořízení přístrojového a infrastrukturního vybavení nezbytného k realizaci výzkumných záměrů.
  • prostřednictvím KA5
• Zapojení zástupců aplikační sféry do výuky. V rámci projektu jsou plánovány workshopy, exkurze, odborné přednášky a společní vedení závěrečných prací.
  • prostřednictvím KA6

KA1 – Řízení projektu

Projektový tým bude složen z administrativního a odborného týmu. Projekt bude řízen odborným vedoucím projektu a projektovým manažerem, který povede administrativní tým projektu a realizaci všech klíčových aktivit projektu. Na realizaci jednotlivých výzkumných záměrů budou dohlížet vedoucí VZ.

KA2 – Vytvoření, realizace, či prohloubení spolupráce mezi výzkumnými organizacemi a aplikační sférou

Realizace mezisektorové spolupráce bude probíhat mezi FChT UPCE a průmyslovými partnery, kdy

se bude jednat jednak o prohloubení stávající spolupráce a také navázání nové spolupráce s dalšími

komerčními subjekty. Spolupráce bude realizována především zapojením průmyslových partnerů do

výzkumných a komercionalizačních aktivit, jejich zapojením do výuky a společnými navazujícími

projektovými žádostmi.

KA3 – Realizace orientovaného výzkumu ve spolupráci se subjekty aplikační sféry

V projektu budou realizovány 4 výzkumných záměrů (výzkumný záměr 1 - 4), které budou řešeny ve spolupráci s partnery z aplikační sféry.

V rámci předkládaných výzkumných záměrů (výzkumný záměr č.1 - 4) jsou hlavní cíle následující:

Výzkumný záměr 1:

1a) Elektrochemicky aktivní polymerní systém s ukotveným derivátem viologenu, který vykazuje alespoň dva stabilní a reverzibilní redoxní stavy v dostatečně negativním rozmezí redukčních potenciálů (–0.5 až –1.5 V vs. Ag/Ag⁺), specifickou kapacitu vyšší než 50 mAh·g^-1 a zachování alespoň 85 % původní kapacity po dobu 100 cyklů.

1b) Polymerní přepínač s ukotveným DASA derivátem vykazující fotochromní vlastnosti pracující v rozmezí vlnových délek 500–600 nm s okem postřehnutelnou detekcí při ozáření/tepelném zatížení.

1c) Polymerní senzor na bázi imidazolu nebo pyridinu pro selektivní detekci diethylchlorfosfátu (DCP) s limitem detekce nepřesahujícím 1 ppm ve vodném prostředí.

1d) Polymerní senzor iontů kovů a pH na bázi terpyridinu schopný detekovat ionty těžkých kovů, Hg²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺ a Co²⁺, s detekčním limitem 100–10 ppm a schopností detekovat změny pH v rozsahu 7 až 2.

1e) Imobilizovaný dikyanpyrazin(DPZ) katalyzátor s reverzibilní elektrochemickou redukcí v rozmezí –0.6 až –1.2 V, absorpčním maximem v oblasti 350–480 nm, oxidační sílou excitovaného katalyzátoru E_red^* > 0.8 V. 

Výzkumný záměr 2:

2a) Katalyzátor pro přípravu strukturovaných polymerů na bázi kyseliny polymléčné (PLA).

2b)Strukturovaná PLA o vysoké čistotě, různé molární hmotnosti a s definovanými mechanickými vlastnostmi. 

2c) Materiál pro 3D tisk na bázi PLA a epoxidové nebo akrylátové pryskyřice s definovanými mechanickými vlastnostmi. 

2d) Povlak na bázi PLA a syntetické pryskyřice s definovanými lakařsko–mechanickými vlastnostmi.

Výzkumný záměr 3:

3a) Akrylovaný derivát rostlinného oleje, který je reaktivní při radikálové emulzní polymeraci, umožňuje náhradu vyššího obsahu klasických ropných surovin bez významného poklesu konverze a koloidní stability latexových pojiv a s výhodou zlepšuje základní lakařské vlastnosti latexových ochranných povlaků. 

3b) Latexové bio-syntetické filmotvorné pojivo, jehož polymerní složka je ve významném zastoupení tvořena ze surovin na bázi rostlinných olejů. 

3c) Vodivý polymer a antikorozní pigment a/nebo plnivo povrchově upravené vodivým polymerem. 

3d) Nátěrová hmota s antikorozním ochranným účinkem na bázi bio-syntetického latexového pojiva, vodivého polymeru a/nebo korozně inhibičně působících materiálů povrchově upravených vodivým polymerem.

3e) Fotoluminiscenční látka působící jako funkční aditivum v bio-syntetickém latexovém pojivu, kde zajistí zvýšenou stabilitu ochranných povlaků vůči UV záření. 

3f) Nátěrová hmota na bázi bio-syntetického latexového pojiva a fotoluminiscenční látky poskytující vysokou UV-odolnost ochranných povlaků. 

3g) Antikorozní nátěrová hmota na bázi bio-syntetického latexového pojiva, která poskytuje ochranné povlaky odolné proti znehodnocení atmosférickými vlivy. 

Výzkumný záměr 4:

4a) Ligandy, pro nepřechodné kovy, snadno připravitelné z dostupných surovin a v multigramovém množství.

4b) Koordinační a organokovové sloučeniny snadno připravitelné z výše uvedených ligandů připravitelné v multigramovém množství. 

4c) Katalyzátory a iniciátory schopné katalyzovat/iniciovat homopolymeraci ROP laktidů, laktámů a laktónů. 

4d) Příprava laktyl laktátů obsahujících epoxidovatelnou funkční skupinu nebo přímo epoxid. Vyvinutí katalyzovaných depolymerací polylaktidů za účelem selektivní připravy laktyl laktátu. 

4e) Otestování možnosti katalýzy kopolymerace oxidu uhličitého a oxiranů popř. oxetanů. 

4f) Vhodný katalyzátor depolymerace PET se záměrem připravit oligomery nebo monomery vhodné k dalšímu využití. 

4g) Formulace drogistických přípravků, aditiv do paliv a maziv, to vše na bázi laktyl laktátů. 

4h) Karbonáty na bázi laktyl laktátů, odpadních proudů ze zemědělských výrob a oxidu uhličitého. Tyto karbonáty budou modifikovány na polykarbonáty, polyoly atd. s cílem připravit nové polyurethany a pryskyřice. Polyoly mohou být dále modifikovány pomocí reakcí s laktidy, laktóny, aj. 

4i) Depolymerace odpadního PET a převedení oligo/monomerů na hodnotné produkty. Toto bude zajištěno jednak přípravou ethylen karbonátu, a dále pak kopolymeračními reakcemi vzniklých monomerů s laktidy, laktony, laktamy a dalšími dvojsytnými organickými kyselinami nebo dioly. 

4j) Vyvinutí halogenační sady, sloučeniny germania nebo cínu ukotvené na polymerním nosiči 
- polylaktidy, laktámy nebo laktóny.

KA4 – Příprava společně zpracovaných projektových žádostí se subjekty z aplikační sféry do národních i mezinárodních grantových schémat souvisejících s aktivitami a zaměřením projektu

V době realizace projektu bude společně s partnery z aplikační sféry zpracováno sedm národních projektových žádostí a jedna projektová žádost mezinárodních.

KA5 – Modernizace infrastruktury a pořízení nezbytného vybavení

V rámci projektu bude pořízena infrastruktura a přístrojové vybavení nezbytné pro realizaci projektu pro tři zúčastněná pracoviště žadatele: Katedra obecné a anorganické chemie, Ústav chemie a technologie makromolekulárních látek, Centrum materiálů a nanotechnologií.

KA6 – Zapojení zástupců aplikační sféry do výuky, včetně vedení studentských prací

V rámci projektu jsou plánovány odborné přednášky, exkurze, workshopy a vedení závěrečných prací.