Výroční zpráva vysokoškolského ústavu Nové technologie – výzkumné centrum Západočeské univerzity v Plzni za rok 2015 2. února 2016
Obsah 1. Úvodní slovo ředitele ..................................................................................... 3 2. NTC v roce 2015 ............................................................................................. 4 3. Výzkum a vývoj ............................................................................................... 7 4. Z odborů a oddělení ..................................................................................... 12 5. Další aktivity ................................................................................................. 21 6. Hospodaření ................................................................................................. 23 7. Závěr ............................................................................................................ 23 Kontaktní údaje ................................................................................................ 24
2
1. Úvodní slovo ředitele Výzkumné centrum Nové technologie (NTC) prošlo od svého vzniku několika vývojovými etapami a dosáhlo několika klíčových milníků. První etapou bylo financování projektem MŠMT v rámci výzvy LN „Výzkumná centra“ v letech 2000 – 2004. Od počátku si NTC kladlo za cíl být partnerem pro výzkum, vývoj a inovace v průmyslových aplikacích. Tento cíl paradoxně posílil neúspěch, kdy jsme v roce 2004 neobhájili náš projekt v následné výzvě a museli jsme se plně věnovat rozvoji spolupráce s praxí. Po roce jsme se stabilizovali a získali další významný podpůrný projekt ve výzvě 1M „Výzkumná centra“ na léta 2006 – 2011. Investičně největší etapou NTC byl projekt OP VaVpI „Centrum nových technologií a materiálů“ (CENTEM), který jsme úspěšně realizovali v letech 2011 – 2014 a v roce 2015 vstoupili do fáze udržitelnosti, na kterou jsme získali významnou podporu z Národního programu udržitelnosti. Zároveň s tímto významným milníkem došlo i ke změně na pozici ředitele centra. Vzhledem k tomu, že jsem se podílel na založení NTC a od samého začátku na něm působím, mohu plynule navázat na dobře odvedenou práci svých předchůdců. I když rok 2015 nebyl z pohledu financování našeho centra příliš úspěšný, věřím, že jsme nastolili dobrou cestu pro odborný růst našich zaměstnanců, získávání dalších projektů, rozšiřování spolupráce s aplikační sférou a vstup do mezinárodního prostředí. Naši strategii jsme koncipovali do Dlouhodobého záměru na léta 2016 – 2020, který jsme úspěšně obhájili před vedením ZČU. Děkuji celému svému týmu, výzkumným oddělením i každému jednotlivci za dobrou spolupráci a přátelské vztahy i v podmínkách velmi rozmanitého prostředí financování z různých, často legislativně protichůdně ošetřených zdrojů. Chci nadále rozvíjet týmovost a přátelské prostředí uvnitř centra, a tím přispívat i k optimálnímu chodu celé univerzity. Budu se snažit, aby značka NTC a ZČU ve světě něco znamenala!
Luděk Hynčík, ředitel NTC
3
2. NTC v roce 2015 V roce 2015 rozvíjelo NTC svoje aktivity v souladu s Dlouhodobým záměrem na období 2011 – 2015 a jeho aktualizací na rok 2015. Zároveň byl připraven Dlouhodobý záměr pro období 2016 – 2020, který je plně v souladu s Dlouhodobým záměrem ZČU. Po úspěšném ukončení realizační fáze infrastrukturálního projektu CENTEM financovaného z OP VaVpI (Operační program výzkum a vývoj pro inovace) bylo klíčovou událostí pro rok 2015 zahájení projektu CENTEM+ financovaného z Národního programu udržitelnosti I. (NPU I.). Mimo CENTEM+ však řešilo NTC rovněž řadu dalších projektů od tuzemských poskytovatelů, jako jsou například Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy (MŠMT), Ministerstvo průmyslu a obchodu (MPO), Grantová agentura České republiky (GAČR) a Technologická agentura České republiky (TAČR). Probíhalo rovněž řešení prestižního projektu financovaného z Norských fondů. V rámci tohoto výzkumu bylo kromě plánovaných aplikovaných výsledků úspěšně transferovaných průmyslovým partnerům dosaženo i mnoha kvalitních publikačních výstupů důležitých pro hodnocení NTC z hlediska excelence výzkumu. Kromě dotačních projektů je nedílnou součástí NTC i silná a dlouhodobě budovaná vazba na průmyslové partnery za účelem spolupráce v oblasti smluvního problémově orientovaného výzkumu. NTC pokračovalo v rozvoji tématu v oblasti výzkumu elektronové struktury a optických a mechanických vlastností nových materiálů. Jedná se o základní výzkum s vysokým publikačním potenciálem, na kterém se podílí dva významní odborníci ze zahraničí a tři zahraniční studenti. NTC nyní sídlí ve čtyřech budovách v areálu Vědeckotechnického parku (VTP), obývá polovinu přízemí budovy Fakulty pedagogické ZČU ve Veleslavínově ulici a využívá poloprovozní prostory ve Velenické ulici v Plzni. Celková plocha užívaná NTC tak činí 2 302,14 m2 v prostorách ZČU a VTP a externě si najímá 263,52 m2 ve Velenické ulici v Plzni. NTC disponuje moderním přístrojovým vybavením v hodnotě cca 377 mil. Kč. Personální obsazení NTC, s výjimkou postupu ředitele Miroslava Holečka na post rektora ZČU, zůstává obdobné jako v roce 2014, počet fyzických zaměstnanců je 121.
4
Díky výchově vlastních mladých výzkumníků se NTC daří postupně zlepšovat věkovou strukturu výzkumných pracovníků. Z celkového počtu 121 pracovníků je přes 50 % pracovníků mladších 35 let, 53 Ph.D. a 18 Ph.D. studentů představují velmi perspektivní lidské zdroje pro další rozvoj. Personální struktura NTC je uvedena v tabulce níže. Personální kapacity
Osob
FTE
121
88,1
Z toho profesorů
8
3,5
Z toho docentů
9
5,0
Z toho Ph.D.
53
41,4
Z toho Ph.D. studentů
18
11,8
Z toho Ing.
9
6,8
Z toho technických pracovníků
24
19,6
Celkem
Vzhledem k přechodu do fáze udržitelnosti se oddělení CT2 a CT4 s ohledem na sdílení prostor, přístrojů a doplňujících se aktivit sloučily. Toto sloučení bylo podpořeno i doporučením evaluační zprávy projektu CENTEM. Organizační struktura NTC vychází z řešení výzkumných témat, přičemž podstatná část odborných činností je integrována do CENTEM. Jedná se o: Modelování dynamických procesů (MDP) Modelování a měření interakcí v technických systémech (MIS) Modelování a monitorování lidského těla (MLT) Mezioborové aktivity (MOA) Centrum nových technologií a materiálů (CENTEM) s výzkumnými programy: o Morfologie a povrchová textura materiálů (CT1) o Inženýrství speciálních materiálů (CT2) o Laserové technologie a termomechanika (CT3) o Materiály a technologie (CT4)
5
Organizační členění NTC je zobrazeno na následujícím obrázku.
V roce 2015 byl nadále rozvíjen systém řízení zaváděním procesů výkonnostního managementu přispívajícího k plnění cílů a celkové vyšší motivaci zaměstnanců. Jedná se o systém, kdy se na základě společných schůzek s jednotlivými odděleními stanoví cíle oddělení pro daný rok, ty se pravidelně kontrolují a jejich splnění je finančně odměňováno na konci roku. Ukazuje se, že tento systém skutečně motivuje zaměstnance k produkci kvalitních výstupů. Jako druhý pilíř výkonnostního managementu byl zahájen vlastní motivační systém, kdy byli pilotně v roce 2014 jednotliví zaměstnanci finančně odměňováni za získání projektu nebo zakázky smluvního výzkumu a za vytvoření excelentních výzkumných výsledků.
6
3. Výzkum a vývoj Smluvní výzkum Také v roce 2015 pokračovala spolupráce s komerčními partnery, pro které byla vykonána objednaná výzkumná a servisní činnost. Jednalo se o výzkumné instituce a především o průmyslové podniky v celkovém počtu 72 subjektů. V roce 2015 bylo řešeno 96 zakázek smluvního výzkumu a 53 zakázek doplňkové činnosti v celkové hodnotě 12,7 mil. Kč. Klíčovými partnery byly především firmy Doosan Škoda Power s.r.o., ŠKODA AUTO a.s., Howden ČKD Compressors s.r.o., ŠKODA JS a.s., ZVVZ-Enven Engineering a.s., Kiekert CS s.r.o., Zodiac Aircatering Equipment Europe B.V., MAHLE Behr Holýšov s.r.o., Honeywell International s.r.o., Covidien - Sofradim Production, Sika Technology AG aj. Řešení všech zakázek smluvního výzkumu proběhlo v dohodnutých termínech a v souladu s představou zadavatelů. CENTEM a projekt udržitelnosti CENTEM+ Po ukončení realizační fáze projektu CENTEM v roce 2014 z programu OP VaVpI došlo k přechodu do fáze udržitelnosti. Fáze udržitelnosti je podpořena projektem CENTEM+ z Národního programu udržitelnosti NPU I. pro období 2015 až 2019. Objem způsobilých nákladů v tomto projektu je 60 mil. Kč, z čehož cca 27 mil. Kč tvoří dotace od MŠMT. Také v roce 2015 byla soustředěna pozornost na zvýšení prestižních výstupů z VaV činnosti, především v oblasti impaktovaných článků. Také byl kladen požadavek alespoň na udržení výkonnosti v publikační činnosti z roku 2014 s důrazem na zkvalitnění odborné úrovně. V roce 2015 bylo vynaloženo zvýšené úsilí na dokončení prototypu stacionárního úložiště elektrické energie o výkonu 2kW za využití technologie Vanad redoxní průtočné baterie v laboratoři ve Velenické ulici. Projekty V roce 2015 došlo k úbytku příjmu financí z dotačních projektů, který v předchozích letech byl jedním z největších zdrojů neinvestičních příjmů NTC. Bohužel tento úbytek nebyl způsoben menší snahou podávat projekty, ale je způsoben nedostatkem veřejných soutěží od jednotlivých poskytovatelů jako je MPO, MŠMT či TAČR. Pokles zdrojů z dotačních projektů je také způsoben nedostatkem financí poskytovaných jednotlivými poskytovateli na podporu aplikovaného výzkumu a vývoje se zaměřením projektů na spolupráci s podniky. Dalším negativním vlivem na vzniklou situaci je neustálé odkládání výzev v nových operačních programech Operační program Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost (OP PIK) a OP Výzkum, vývoj a vzdělávání (OP VVV).
7
V průběhu roku 2015 byly ukončeny poslední 2 projekty z programu MPO TIP v celkové výši dotace 1,8 mil. Kč zaměřených na Optimalizaci parametrů radiálních kompresorových stupňů v součinnosti s firmou Howden ČKD Compressors s.r.o. a dále zaměřených na výzkum tzv. Hélického paprsku ve spolupráci s firmou Continental Automotive Czech Republic s.r.o. V roce 2015 NTC řešilo 3 projekty financované z Grantové agentury ČR (GAČR). Tyto projekty byly zaměřené na vývoj nových funkčních nanomateriálů obsahujících tranzitivní kovy, modifikace morfologie a povrchové textury materiálů. Dále byly zaměřeny na utváření morfologie nano- a mikro- celulárních polymerních pěn. Celková finanční dotace projektů od poskytovatele GAČR činila 2,5 mil. Kč. Další významnou skupinou projektů řešených v NTC jsou projekty z programu ALFA, OMEGA a Centra kompetence, kde je poskytovatelem Technologická agentura ČR (TAČR). Projekty v programu ALFA jsou zaměřeny na podporu aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje ve spolupráci s průmyslem v ČR. Především je možné jmenovat vývoj v oblasti aktivních kapot u automobilů ve spolupráci s Vision Consulting Automotive, s.r.o., a dále vývoj technologie získávání rostlinných olejů s firmou Farmet a.s., vývoj vodivých kompozitních materiálů s TIÚPLAST a.s., výzkum zaměřený na vysoce účinný katalyzátor a proces pro degradaci rezistentních antibiotik ve spolupráci s PRO-AQUA CZ, s.r.o, nebo také výzkum porézních a makroporézních titanových povrchů ke zlepšení adheze kostní tkáně s firmou MATEX PM, s.r.o. Celková finanční dotace výše vyjmenovaných projektů z programu ALFA činí 2,7 mil. Kč. Na konci roku 2015 byl úspěšně ukončen projekt z programu ALFA zaměřený na ložiskové stavebnicové systémy pro horizontální uložení hřídelů rychloběžných strojů s GTW BEARINGS s.r.o. Dalším ukončeným projektem, tentokráte v programu OMEGA, byl projekt věnovaný využití senzoriky pro zefektivnění péče o stárnoucí a handicapovanou populaci ve spolupráci s Lékařkou fakultou Univerzity Palackého v Olomouci. Celkový finanční objem ukončených projektů je 1.1 mil. Kč. Byla snaha získat nový projekt TAČR Omega ve spolupráci s „Ústavem pro péči o matku a dítě“ v nově vypsané veřejné soutěži, ale bohužel tento projekt nebyl podpořen k financování. V průběhu roku 2015 proběhlo celostátní hodnocení projektů v programu TAČR Centra kompetence. Na pracovišti jsou řešeny 2 projekty o celkovém finanční dotaci 3,1 mil. Kč pod názvem „Pokročilé technologie pro výrobu tepla a elektřiny“ a „Centrum výzkumu a experimentálního vývoje spolehlivé energetiky“. Oba projekty prošly úspěšně uvedeným hodnocením a jejich financování bylo podpořeno na další 4 roky. Tyto výše zmíněné projekty jsou řešené především v oblasti aplikovaného výzkumu v úzké vazbě na průmyslové podniky, které jsou obvykle hlavními příjemci projektů, a NTC v nich působí jako výzkumná instituce ve prospěch těchto průmyslových partnerů.
8
V programu TAČR Gama byl podán projekt „Podpora komerčních příležitostí ZČU“, který byl navržen jako společný projekt za celou ZČU. Pro tento projekt bylo navrženo několik aktivit posbíraných za celou ZČU včetně NTC. Nejen pro potřeby tohoto projektu byla sestavena „Rada pro komercializaci“, která nakonec vybrala z NTC 2 aktivity s největším předpokladem pro další komercializaci a uplatnění na trhu. První aktivita se zabývá vývojem zaměřeným na „Brýle pro nevidomé lidi“ pracující na principu převádění obrazu snímaného kamerami na tlakové impulzy, které jsou umístěné na pokožce tváře. Druhou aktivitou je řešení problematiky vytváření povrchů materiálů s unikátními vlastnostmi pomocí v našem centru vyvinuté metody posuvného laserového texturování. Finanční podpora těchto aktivit bude probíhat především v roce 2016. Dalším významným projektem řešeným na NTC je mezinárodní projekt „HCENAT“ financovaný z Česko-norského výzkumného programu se zaměřením na „Přirozenost v oblasti vylepšování kognitivních schopností člověka“, u kterého v roce 2015 proběhla mezinárodní kontrola. Kontrola projektu dopadla výborně a projekt byl chválen ve všech oblastech. Jeho financování bylo v roce 2015 podpořeno dotací o výši 3.6 mil. Kč. V roce 2015 byl podpořen navazující projekt určený k financování podporující Členství v Radě a Výborech pro vzdělávání a vnitřní vztahy FISITA podpořené z programu INGO II od MŠMT ve finančním objemu 0,1 mil. Kč, který zajišťuje zastoupení zaměstnance NTC v Mezinárodním sdružení automobilových společností FISITA. V tomto roce byla mimo jiné zaměřena větší pozornost na přípravu projektů v rámci programu H2020. Celkem byly podány 4 projekty, ale bohužel se nám nepodařilo v této oblasti uspět. Také byla věnována pozornost mezinárodním projektům podporovaným Grantovou agenturou ČR. Přijat byl jeden návrh projektu podaný do programu COST ministerstva MŠMT. Tento projekt je zaměřen na Teoretickou spektroskopii nových materiálů založenou na kooperativním využití více programů s důrazem na polovodiče a izolanty. Dalším velkým připravovaným projektem je ERC Consolidator projekt pod názvem „Second Harmonic Generetion from Imaging to Condensed Matter Phase for Novel Organic and Inorganic Materials: Experimental and Theoretical Investigation“. V srpnu 2015 byla také zahájena příprava projektu „Výpočetní a experimentální design pokročilých materiálů s novými funkcionalitami“ v operačním programu OP VVV ve výzvě č. 02_15_003 Podpora excelentních výzkumných týmů v prioritní ose 1. Podání tohoto projektu je plánováno na leden 2016, respektive únor 2016 (došlo k dvojnásobnému odkladu a posunu termínu). Cílem tohoto projektu je podpořit výzkum a vývoj v oblasti zaměřeného na materiálové struktury, elektrických a optických vlastností nových materiálů, který bude probíhat pod vedením klíčového zahraničního vědeckého pracovníka (KZVP).
9
Spolupráce v rámci ZČU V roce 2015 se také NTC soustředilo na spolupráci s ostatními fakultami ZČU v rámci řešení Studentské grantové soutěže (SGS). Bylo podpořeno celkově 5 projektů v objemu 2,4 mil. Kč. Tyto finanční prostředky byly získány z účelové podpory na specifický vysokoškolský výzkum od MŠMT. Na uvedených projektech SGS se především podíleli studenti Fakulty strojní (FST), Fakulty aplikovaných věd (FAV), Fakulty pedagogické (FPE) a Fakulty filozofické (FF). Odborné výsledky V roce 2015 pracovníci NTC pokračovali v řešení zakázek smluvního výzkumu (viz stranu 7), dále výrazně vzrostl počet jejich prací v předních světových odborných časopisech. Objem publikační činnosti a počty aplikovaných výsledků, uváděné v celostátním rejstříku výsledků RIV (Rejstřík informací o výsledcích), jsou ve struktuře celostátního rejstříku výsledků RIV uvedeny v následujících souhrnných tabulkách. Publikační výsledky Článek v impaktovaném časopise Příspěvek na konferenci Kniha Technické zprávy
Počet 129
Aplikované výsledky Ověřená technologie Poloprovoz Funkční vzorek Autorizovaný software Specializovaná mapa s odborným obsahem Užitný vzor Ochranná známka Mezinárodní patentová přihláška Národní patentová přihláška
42 6 118
*Ochranná známka a patenty jsou zatím jen ve formě přihlášek a nikoliv udělení.
10
Počet 1 2 2 5 1 3 1* 1* 4*
Níže je uvedeno 10 vybraných prací publikovaných v roce 2015, jejichž autory nebo spoluautory jsou pracovníci NTC: 1. HOLBA, P.; ŠESTÁK, J.: Heat inertia and its role in thermal analysis. JOURNAL OF THERMAL ANALYSIS AND CALORIMETRY, vol. 2015, vol. 121, no. 1, pp 303-307. ISSN: 1388-6150. DOI: 10.1007/s10973-015-4486-3. IF=2.042. 2. MARŠÁLEK, J.; CHMELAŘ, J.; POCEDIČ, J.; KOSEK, J.: Morphological and electrochemical study of MnxOy nanoparticle layers prepared by electrosparying. CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE, 2015, vol. 123, pp. 292-299. ISSN: 0009-2509. DOI: 10.1016/j.ces.2014.10.044. IF= 2.337. 3. HONNER, M.; HONNEROVÁ, P.: Survey of emissivity measurement by radiometric methods. APPLIED OPTICS, 2015, vol. 54, pp. 669-683. ISSN: 1559-128X. DOI: 10.1364/AO.54.000669. IF=1.784. 4. BENZIGER, J.B.; CHEAH, M.; J., KLIKA, V.; PAVELKA, M.: Interfacial constraints on water and proton transport across Nafion membranes. JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART B: POLYMER PHYSICS, 2015, vol. 53, no. 22, pp. 1580 – 1589. ISSN: 0887-6266. DOI: 10.1002/polb.23794. IF= 3.830. 5. KOVÁŘÍK, T.; BĚLSKÝ, P.; NOVOTNÝ, P.; ŘÍHA, J.; SAVKOVÁ, J.; MEDLÍN, R.; RIEGER, D.; HOLBA, P.: Structural and physical changes of re-calcined metakaolin regarding its reactivity. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, 2015, vol. 80, pp. 98–104. ISSN: 0950-0618. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.12.062. IF=2.296. 6. SEIBEL, C.; BENTMANN, H.; BRAUN, J.; MINÁR, J.; MAAß, H.; SAKAMOTO, K.; ARITA, M.; SHIMADA, K.; EBERT, H.; REINERT, F.: Connection of a Topological Surface State with the Bulk Continuum in Sb2Te3 (0001), PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2015, vol. 114, no. 6, 066802. ISSN: 0031-9007. DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.066802. IF=7.512. 7. ALCALÁ, J.; OČENÁŠEK, J.; NOWAG, K.; ESQUÉ-DE LOS OJOS, D.; GHISLENI, R; MICHLER, J.: Strain hardening and dislocation avalanches in micrometer-sized dimensions. ACTA MATERIALIA, vol. 91, pp. 255–266. ISSN: 1359-6454. DOI: 10.1016/j.actamat.2015.02.027. IF=4.465. 8. RAJENDRAN, A.; OČENÁŠEK, J.; SAVKOVÁ, J.; NOVÁK, P.; NETRVALOVÁ, M.; ŠUTTA P.; KOVÁČ, J.; JAYAVEL R.: Reactive magnetron sputtering of Ni doped ZnO thin film: Investigation of optical, structural, mechanical and magnetic properties. JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, 2015, vol. 636, pp. 85–92. ISSN: 0925-8388. DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.02.142. IF= 3.830. 9. RESHAK, A.H.: Specific features of electronic structures and optical susceptibilities of gBC3 and t-BC3 phases. PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS, Vol. 17, February 2015, pp. 8006-8016. ISSN: 1463-9076. DOI: 10.1039/c5cp00318k. IF=4.493. 10. GUPTA, S.; HANNAH, S.; WATSON, C.P.; ŠUTTA, P.; PEDERSEN, R.H.; GADEGAARD, N.; GLESKOVA, H.: Ozone oxidation methods for aluminum oxide formation: Application to low-voltage organic transistors, ORGANIC ELEKTRONICS, vol. 21, pp. 132–137. ISSN: 15661199. DOI: 10.1016/j.orgel.2015.03.007. IF=3.827. 11
4. Z odborů a oddělení Modelování deformačních a dynamických procesů (MDP) Výzkumní pracovníci odboru (celkem 5 FTE) v roce 2015 pokračovali v úspěšné spolupráci s průmyslovými a výzkumnými partnery a v řešení dvou projektů TAČR Alfa. Dále přispěli k řešení projektu Centrum výzkumu a experimentálního vývoje spolehlivé energetiky TE01020068 a projektu CENTEM. V roce 2015 došlo ke zvýšení publikační činnosti, pracovníci odboru jsou autory nebo spoluautory 6 článků v následujících impaktovaných časopisech – Acta Materialia, Physical Review B – Condensed Matter and Material Physics, Mechanics of Materials, Journal of Alloys and Compounds, Journal of Applied Physics, Thin Solid Films. Dále na základě iniciativy MDP byla uzavřena smlouva o spolupráci – Partnership agreement – mezi Západočeskou univerzitou v Plzni a Universitat Politecnica de Catalunya (UPC), Barcelona. Jeden z absolventů této university nastoupil do našeho doktorandského studia, školitelem i konzultantem jsou pracovníci odboru MDP. Spolupráce s průmyslovými podniky formou smluvního výzkumu dosáhla objemu 700 tis. Kč. Jednalo se o pokračování výzkumu především pro Doosan Škoda Power s.r.o., GTW Bearings s.r.o., Wikov Gear s.r.o., Sécheron Tchequie s.r.o. a Škoda JS a.s.
Modelování a měření interakcí v technických systémech (MIS) Odbor se nadále zaměřoval především na aplikovaný výzkum a spolupráci s průmyslem. V roce 2015 se jeho pracovníci podíleli na řešení výzkumných projektů z programů MPO a TAČR. U programů MPO odbor zajišťoval závazky spolupříjemce ve společném projektu s firmou Howden ČKD Compressors s.r.o. a podílel se spolu s oddělením CT3 na řešení projektu s firmou Continental Automotive Czech Republic s.r.o. Oba projekty byly v polovině roku zakončeny, společný projekt s firmou Howden ČKD Compressors s.r.o. byl hodnocen jako vynikající. Pracovníci odboru se zároveň podíleli na řešení projektu centra kompetence TAČR s názvem „Pokročilé technologie pro výrobu tepla“, který je veden FS ČVUT. Projekt byl v rámci hodnocení TA ČR podpořen i pro navazující období 2016-2019, do projektu byli zapojeni noví průmysloví partneři pracoviště.
12
Odbor se tradičně zaměřoval na spolupráci s průmyslovými partnery, kde poskytoval odborné zázemí a podporu výzkumu a vývoje. Činnost odboru je směřována do oblasti energetiky a automobilového průmyslu, znalosti pracovníků ale nacházely uplatnění i v dalších oblastech. Za rok 2015 je nutné zmínit zejména spolupráci s firmami: Howden ČKD Compressors s.r.o., Doosan Škoda Power s.r.o., ZVVZ-Enven Enginnering, a.s., Zodiac AirCatering Equipment, ŠKODA AUTO a.s. či G-Team, a.s. V rámci spolupráce s Howden ČKD Compressors s.r.o. pokračují měření na zkušebním zařízení kompresorových stupňů Darina IV. V roce 2015 bylo na zkušebním zařízení zkoumáno šest nových stupňů radiálních kompresorů. Na přípravě a realizaci měření, ale i detailním vyhodnocování výsledků a optimalizaci měření se značnou měrou podílejí i pracovníci odboru. Významným počinem pro odbor bylo také navázání spolupráce s Matematicko-fyzikální fakultou Univerzity Karlovy a DESY ATLAS Group při řešení dílčích úkolů na detektoru ATLAS pro CERN.
Modelování a monitorování lidského těla (MLT) Odbor pokračoval v řešení projektu TAČR Alfa „Vývoj systému aktivní kapoty automobilu s ohledem na rozmanitost lidské populace a implementace biomechanického modelu lidského těla“. Projekt tak posílil spolupráci s komerční sférou (Vision Consulting Automotive s.r.o., MECAS ESI s.r.o., BRANO a.s., IDIADA CZ a.s.). Dále došlo k úspěšnému dokončení projektů TAČR Omega a PreSeed zaměřených na vývoj senzoru pro monitorování tělesné teploty. Významným výsledkem projektu PreSeed bylo dovršení procesu posouzení shody (EZU) zdravotnického prostředku. Tím je vyvinutý měřicí systém připraven pro komercializaci s využitím v klinické praxi. Odbor také úspěšně dokončil projekt GAČR pro vývoj software SfePy. V rámci smluvních výzkumů byla i nadále rozvíjena spolupráce s Lékařskou fakultou Univerzity Karlovy v Plzni a Ústavem pro péči o matku a dítě v Praze v oblasti prevence porodních poranění. Pro tyto účely byl vyvíjen MKP model pánevního dna. Odbor posílil i mezinárodní kooperaci - hostil studentku magisterského studijního programu z brazilské univerzity a navázal úzkou spolupráci s OTH Regensburg, prof. Deprestem, Leuven, Belgie či prof. Jorgem, Porto, Portugalsko. Zástupce odboru se stal místopředsedou (vice-chair) akce COST TU1407 „Scientific and technical innovations for safer Powered Two Wheelers (PTW)“.
13
Mezioborové aktivity (MOA) Rok 2015 byl pro odbor ve znamení intenzivního řešení projektu „Naturalness in Human Cognitive Enhancement“ (HCENAT), který je podporován z Česko-Norského výzkumného programu CZ09 již od loňského roku. Odbor je nadále hlavním řešitelem projektu a koordinátorem pětičlenného mezinárodního konsorcia, jehož součástí je Klinika otorhinoloaryngologie a chirurgie hlavy a krku FN Motol, Národní ústav duševního zdraví, University College of Gjøvik a Oslo and Akershus University College of Applied Sciences. Na výzkumných aktivitách projektu se podílí většina odborných, technických i administrativních pracovníku odboru, kteří tak získávají cenné zkušenosti na poli mezioborové a mezinárodní spolupráce. V rámci projektu HCENAT probíhala příprava a realizace rozsáhlé dotazníkové studie cílené na akademickou obec ZČU. Tématem studie byla akceptace nových technologií ve společnosti a odhalení souvislostí mezi osobnostními rysy a subjektivními postoji vůči novým technologiím. Celkově se studie zúčastnilo cca 400 respondentů. Analýza výsledků bude probíhat zejména v roce 2016, přičemž lze očekávat vysoce atraktivní publikační výstupy. S podporou projektu odbor vydal v roce 2015 odbornou monografii K čemu konvergují nové technologie? (autor: Eva Žáčková), která je příspěvkem zejména k filozofické antropologii a filozofii vědy a techniky. Další související výzkum odboru (rovněž v rámci projektu HCENAT) byl zaměřen na design experimentů se smartglasses a vývoj softwarových aplikací pro tyto experimentální účely. Na tuto aktivitu navázalo v roce 2015 otevření diskuze s logistickou firmou AIMTec, která projevila zájem o smluvní výzkum v oblasti wearables. Z hlediska historie odboru se jedná o významný krok směrem k rozšíření zdrojů financování, které doposud spoléhaly výhradně na projektové a institucionální prostředky. Jako každý rok, i v roce 2015 jsme nadále udržovali tradiční interdisciplinární semináře včetně semináře výjezdního, který byl již 16. v pořadí. Jeho tématem bylo Způsoby přizpůsobování: Role adaptace ve vývoji (nejen) lidského druhu. Personálně prošel odbor na podzim roku 2015 změnou vedení, kdy odešel z pozice vedoucího Ing. Mgr. Jan Romportl, Ph.D. Na základě výběrového řízení převzala vedení odboru PhDr. Eva Žáčková, Ph.D.
14
Morfologie a povrchová textura materiálů (CT1) Oddělení v roce 2015 pokračovalo v řešení dvou projektů GAČR zabývajících se studiem utváření polymerních pěn a studiem reakcí na povrchu modifikovaného grafitu, a také projektu TAČR zaměřeného na elektricky vodivé kompozitní materiály využitelné mimo jiné v moderních elektrochemických systémech. V průběhu roku 2015 byla ve spolupráci s VŠCHT Praha podána žádost o grant „Aglomerace částic polyolefinů studovaná na meso-měřítku“ u GAČR. Tato grantová žádost byla vyhodnocená jako úspěšná s počátkem řešení v lednu 2016. Dále se podařilo vyvinout několik speciálních skenovacích cel a postupů přípravy vzorků pro mikroCT. Konkrétně se jedná o celu pro CT skenování nabobtnalých iontově výměnných membrán a celu pro CT skenování reaktivních katalyzátorů v dusíkové atmosféře. V laboratoři akumulace energie probíhá dokončování průtočné baterie s výkonem 2 kW a s 10 kWh uložené energie. Systém pro přípravu elektrolytu pro vanadovou průtočnou baterii byl uveden do provozu. Na konci roku proběhly dodatečné úpravy systému a ověřovací testy. Byla připravena testovací stolice umožňující testovat baterie do výkonu až 10 kW. Objem smluvní spolupráce v roce 2015 činil 1.237.000 Kč. Většina tohoto objemu (851 tis. Kč) byla generována pomocí mikro-tomografu. Hlavním zákazníkem zůstávají firmy z automobilového průmyslu (Mahle-Behr Holýšov, Valeo Žebrák), ale byly navázány nové tuzemské (Magna Bohemia, Zentiva a.s., Contipro s.r.o.) i zahraniční (Johnson Matthey) spolupráce. Cca 136 tis. Kč bylo získáno pomocí laserového litografu, především pokračující spoluprací s firmou Optaglio s.r.o. a také akademickou sférou (ČVUT v Praze, VŠCHT v Praze, ÚFCH JH AV ČR). Prof. Šnita a Ing. Růžek byli v roce 2015 úspěšnými řešiteli smluvního výzkumu pro firmu ICZ a.s. s názvem „Popis řešení elektronických a fyzikálně-chemických prostředků pro ochranu citlivých dat a proti neoprávněnému čtení“ v objemu 250 tis. Kč. Doktorand Jiří Vrána získal cenu za nejlepší poster na konferenci CESEPS v Polsku. Oddělení se nadále také pravidelně zúčastňuje dnů otevřených dveří a jiných aktivit směřujících k přiblížení vědeckých témat laické veřejnosti. 15
Inženýrství speciálních materiálů (CT2) Počátkem roku 2015 dochází v oddělení k rozšíření vědeckých témat o Polymerní technologie. Tento vývoj souvisí se sloučením oddělení C4 a C2 (CENTEM) v rámci pokračování projektu CENTEM+ v programu Národní program udržitelnost I. Oddělení v uplynulém roce úspěšně realizovalo plán vědecko-výzkumných činností vedoucí ke splnění stanovených cílů v programu Národní program udržitelnost I. Skupina „Pokročilé technologie na bázi polymerních materiálů“ se soustředil na možnosti modifikace membrán na bázi komerčních materiálů typu Nafion, syntézu nových materiálů na bázi polyimidů/amidů či polyvinylalkoholu, vytvoření ověřené technologie a funkčního vzorku, tvorbu software pro systémové řízení a umělou degradaci základních komponent vodíkových palivových článků s polymerní membránou (viz Obr. 1 A) Tato témata byla zpracována ve formě odborných publikací v impaktovaných časopisech. Z hlediska publikační činnosti lze hodnotit rok 2015 jako úspěšný. Podařilo se publikovat zásadní články v časopisech, které jsou obecně považovány za nejprestižnější v oboru vodíkových technologií (Journal of Power Sources). Skupina dále rozvíjela spolupráci se zahraničními i tuzemskými partnery (výzkumné instituce - DLR Stuttgart, Univerzita Stuttgart, MFF UK v Praze; komerční subjekty - FuMA-Tech, Synthesia). Přístrojové vybavení laboratoře bylo rozšířeno o testovací celu, kterou je možné připojit ke stávající testovací stanici Greelight G20. Výhodou pořízené cely jsou malé rozměry bipolárních desek, které umožňují testování sestavy membrán a elektrod o ploše 1 cm2. S tímto vybavením je možné testovat velké množství membrán či elektrod, aniž by náklady na testování přesáhly únosnou mez. Pracovní skupina „Mikrokompozity“ úspěšně realizovala experimentální činnost vedoucí k publikační činnosti v prestižním vědeckém časopise Construction and Building Materials. Rozvoj řešené problematiky souvisí s uskutečněním laboratorních testů metody elektroodporového vytvrzování geopolymerních matric (publikováno v Journal of Thermal Analysis and Calorimetry) a experimentální přípravě vláknového kompozitu pomocí upravené pultruzní technologie. Tažení vláknového kompozitu bylo úspěšně realizováno pro 10 čedičových vláken skrze upravenou geopolymerní matrici na bázi draselného vodního skla. Na konci roku 2015 byly provedeny pokusy s tažením jednosměrného kompozitu tvořeného 100 čedičovými vlákny (viz Obr. 1 B). Rozvoj problematiky včetně mechanických testů je plánován pro rok 2016. V roce 2015 byl skupinou „Nanoslitiny“ řešen projekt TAČR týkající se optimalizace laserového tváření porézních titanových povrchů a přípravy makroporézních titanosilikátových výplní. Gelací za účinků odstředivé síly v centrifuze se podařilo úspěšně vytvořit porézní výplně otevřených pórů s velikostí pórů v jednotkách µm (viz Obr. 1 C, D). V oblasti publikační činnosti, lze považovat za velký úspěch odbornou knihu prof. Jaroslava Šestáka: Glassy, Amorphous and Nano-Crystalline Materials - Thermal Physics, Analysis, 16
Structure and Properties, která vyšla v roce 2011 v nakladatelství Springer a jejíž kapitoly byly v elektronické podobě (do července 2015) staženy již 17 964 x.
Obr. 1 A) Modifikovaná membrána Nafion N115 (modifikace furfurylalkoholem), B) Experimentální vzorek taženého jednosměrného kompozitu – 100 vláken, C) SEM mesoporézního gelu v porézním titanovém substrátu, D) EDX mapping analýza mesoporézních gelů vytvořených penetrací a gelací v centrifuze.
17
Laserové technologie a termomechanika (CT3) Rok 2015 by se dal z pohledu oddělení CT3 charakterizovat jako první rok plného využití nových aplikačních laboratoří jak pro projekty základního výzkumu, řešené s cílem publikovat výsledky, tak pro projekty s průmyslovými firmami. Na nových internetových stránkách (http://ttp.zcu.cz) jsou zveřejněny podrobnosti a nabídka spoluprací.
Činnost oddělení se paralelně rozvíjí ve směrech: - laserové technologie s pulzními lasery pro mikroobrábění a povrchové úpravy materiálů, - laserové technologie s kontinuálními lasery pro povrchové úpravy a svařování materiálů, - technologie využívající termovizní kamery pro měření technologických procesů a pro nedestruktivní testování materiálů, - měření optických a tribologických vlastností povrchů materiálů. Významným výsledkem výzkumu v CT3 je nová technologie tzv. posuvného laserového texturování, která by mohla znamenat průlom v možnostech průmyslového využití laserů v oblastech úpravy povrchů na kluzných ložiscích, lopatkách turbín nebo biomedicínských implantátech, při vytváření hydrofobních a hydrofilních povrchových úprav, při přípravě povrchů pro žárové nástřiky, nebo v technologiích mikroobrábění a texturování skla či keramiky. Mnoho významných pracovišť na světě se intenzivně věnuje výzkumu v této oblasti, ale vždy je řečeno, že daná technologie je pomalá (tedy nevhodná) pro průmyslové použití. Naše vyvinutá technologie nabízí možnost jak požadované struktury na povrchu materiálu vytvořit mnohem rychleji a efektivněji při použití stejného vybavení. Navrhované řešení posuvného laserového texturování je možností jak se vyhnout tepelnému zatížení materiálu a také minimalizuje efekt stínění plazmatem, ke kterému dochází při použití pulzních laserů s frekvencemi nad 100 kHz, a tím výrazně zvyšuje celkovou objemovou rychlost odběru materiálu. Ve spojení s vysokorychlostními skenovacími systémy (rychlost > 100 m/s) je možné plně využít produktivitu laserů s ultrakrátkými pulzy, kde díky použití posuvného laserového texturování odpadá nutnost technologicky náročné synchronizace. Další výhodou posuvného laserového texturování je snížení nároků na výkon řídicích systémů, objem dat je o několik řádů menší. 18
Texturovaný povrch vytvořený procesní rychlostí 23 mm2/min metodou posuvného laserového texturování s využitím 12 W pikosekundového laseru.
V první fázi řešení jsme podali mezinárodní patentovou přihlášku. Na řešení navazující fáze přípravy komercializace byla získána finanční podpora z projektu TAČR GAMA. Pozornost se zaměří na laserové texturování pro tribologické aplikace (ložiska). Problematika je řešena současně v rámci dvou disertačních prací. Z výsledků výzkumu v oblasti bezkontaktního měření teplotních polí lze zmínit vytvoření vlastního termografického softwaru. Produkt LabIR® (www.labir.eu) je kompatibilní s širokým spektrem termovizních kamer a nabízí zajímavé možnosti využití pro přesná měření prováděná výzkumnými a vývojovými pracovišti jako je CT3. LabIR® umožňuje nastavení připojené kamery a všech důležitých parametrů měření, jako jsou emisivita, odražená teplota atd. Mezi přednosti softwaru LabIR® patří čtení i nahrávání termografického záznamu. LabIR® lze modifikovat pro jednoúčelová zařízení, tj. pro vyhodnocení teplot v dané vědecké nebo průmyslové aplikaci, a začlenit ho například do výrobní linky pro řízení či kontrolu kvality výroby. Samostatné aplikace, které byly na našem pracovišti v roce 2015 vyvíjeny, představují využití softwaru LabIR® pro kontrolu laserového svařování plastových dílů v sériové průmyslové výrobě, pro termografické měření meze únavy materiálu nebo pro inovativní bezkontaktní řešení detekce znečištění skel svařovacích laserů.
19
Materiály a technologie (CT4) Oddělení v roce 2015 pokračovalo zejména ve výzkumu a vývoji technologie nových materiálů na bázi perovskitové struktury (BaTiO3 a SrTiO3) dopovaných niobem, kobaltem a niklem, přičemž byla zkoumána „in situ“ transformace těchto materiálů z feroelektrického do feromagnetického stavu. Dále byla zkoumána transformace titanem dopovaného ZnO:Ti na ZnTiO3 jako potenciální materiál pro fotonické aplikace a výzkum vrstev ZnO dopované kobaltem, chrómem a manganem, který ještě probíhá. V rámci post-doktorandského pobytu Ing. Pavla Calty, Ph.D., v TU Delft (Holandsko), byl sestrojen hybridní fotovoltaický článek na bázi a-Si:H, krystalického křemíku a injekční vrstvy oxidu molybdenu s heteropřechodem s konverzní účinností 16,5 %. V neposlední řadě byly nadále zkoumány materiály pro fotovoltaiku (pro tenkovrstvé tandemové křemíkové články) za účelem zdokonalení procedury pro zpracování dat z optické spektroskopie pro určení parametrů amorfního, mikrokrystalického a nanokrystalického křemíku, tj. strukturní analýzy (podíly krystalické, amorfní fáze a mikrodutin), šířky zakázaného pásma a absorpčního koeficientu. Účelem této aktivity je optimalizovat výběr vhodných absorpčních vrstev do struktury tandemového článku na bázi tenkých křemíkových vrstev. Pokračovala také úspěšná spolupráce s průmyslovými firmami VALEO VÝMĚNÍKY TEPLA, k. s., Ústav jádrových paliv Zbraslav a jiné, přičemž dosažená hodnota smluvního výzkumu byla téměř 700 000 Kč. V roce 2015 oddělení získalo mezinárodní projekt „COST“ s celkovou finanční podporou 639 000 Kč. Oddělení se také podílelo na přípravě projektu Centra excelence, který se bude podávat v roce 2016. V rámci spolupráce se zahraničními univerzitami doc. RNDr. Pavol Šutta, Ph.D., přednesl dvě zvané přednášky na 18. škole vakuové techniky, kterou organizovala Slovenská vakuová společnost a Institut elektroniky a fotoniky Slovenské technické univerzity ve dnech 8. 11. října 2015 na Štrbském Plese. Pracovníci oddělení v roce 2015 publikovali 18 příspěvků v odborných časopisech (z toho 5 v spolupráci s C1 a C2), dalších 6 je v přípravě a prezentovali celkem 9 příspěvků na sedmi významných mezinárodních konferencích.
20
5. Další aktivity V rámci podpory mezinárodní spolupráce a rozšiřování aktivit v evropském výzkumném prostoru se NTC podařilo obsadit dvě místa v odborných tematických skupinách českého výboru pro H2020 a to v odborné tematické skupině European Research Council, Marie Skłodowska-Curie actions, Future and emerging technologies a ve skupině Secure, Clean and Efficient Energy. Významnou událostí bylo také navázání spolupráce s Matematicko-fyzikální fakultou Univerzity Karlovy a DESY ATLAS Group při řešení dílčích úkolů na detektoru ATLAS pro CERN a uzavření smlouvy o spolupráci s Universitat Politecnica de Catalunya, Španělsko. Podařilo se uzavřít smlouvy spolupráci s Technická univerzita Hannover, Ludwig-Maxmilians Univerzity Mnichov, Německo; Univerzite de Cergy-Pontoise, Center of NanoScience, Paříž, Francie a University of Upsala, Švédsko. NTC se v červnu 2015 účastnilo akce pořádané Stálým zastoupením ČR v Bruselu, kde ve spolupráci s Czech Liason Office (CZELO) v rámci akce nazvané „Czech Street Party“ prezentovalo, u příležitosti vyhlášení roku 2015 rokem světla, své výzkumné aktivity v oblasti fotovoltaiky a senzoriky. V listopadu 2015 získal Jiří Martan 2. cenu na mezinárodní konferenci ICALEO (International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics) v Atlantě, jedné z nejvýznamnějších světových konferencí týkající se laserového zpracování materiálů. Jeho práce se zabývala laserově indukovaným pěněním polymerů, které umožňuje lepší pochopení dějů při vytváření tepelných izolací. V roce 2015 spolupořádalo NTC 16. mezinárodní konferenci „Human Biomechanics“, které se zúčastnili 2 vyzvaní významní zahraniční přednášející a na 57 účastníků z ČR i zahraničí. NTC rovněž aktivně podpořilo oslavy 10. výročí založení Vědeckotechnického parku informačním videem a mediální spoluprací. Jako již tradičně se NTC účastní popularizačních aktivit ve spolupráci s Techmania Science Centre, o.p.s. NTC se podílí na popularizaci vědy nejen formou přednášek a odborných konferencí, ale i publikační činností v denním tisku např. článek o nanotechnologiích v Lidových novinách citoval doc. Šuttu a série populárně naučných článků s Janem Romportlem publikovali MF Dnes, HN, a další periodika.
21
Vzdělávání NTC se podařilo akreditovat doktorský studijní program Inženýrství speciálních technologií a materiálů - 2303V015, který probíhá na FST ZČU. Rovněž dochází k přípravě prakticky zaměřených kurzů především v oblasti laserových technologií, které by mohly být zařazeny do systému celoživotního nebo rekvalifikačního vzdělávání. Otevíráme dveře vzděláním V roce 2015 aktivně prezentovalo svoje aktivity na akci „Otevíráme dveře vzděláním“ pořádané Vyšší odbornou školou a Střední průmyslovou školou elektrotechnickou v Plzni. NTC v roce nerealizovalo letní brigády pro středoškolské studenty a to především z důvodu neexistence finančních zdrojů na tuto aktivitu. Rovněž je díky oddělení CT3 lokálním partnerem pro Českou republiku pro výukové sady „Photonics Explorer", experimentální sady určené pro potřeby výuky optiky na základních popř. středních školách. Sada byla vyvinuta již v roce 2014 mezinárodním týmem učitelů a odborníků v pedagogice z 11 zemí Evropské unie. CT3 pokračuje v šíření sady do dalších škol na území celé na území celé ČR. Počty studentů a kladné ohlasy učitelů svědčí o úspěchu a užitečnosti tohoto projektu.
22
6. Hospodaření Významným zdrojem pro NTC je příjem z institucionálních prostředků, který v roce 2015 činil 18 551 tis. Kč. Tento zdroj přímo souvisí s uváděním výsledků výzkumu a vývoje do RIV. NTC stále upevňuje svoji pozici na trhu i v oblasti smluvního výzkumu. V roce 2015 se jím podařilo získat 12 600 tis. Kč. Příjmy z dotačních projektů základního a aplikovaného výzkumu od poskytovatelů GAČR, MŠMT, MPO a TAČR převyšovaly objem 43 590 tis. Kč. V průběhu roku 2015 byl realizován prestižní zahraniční projekt Norských fondů, jehož dotace pro rok 2015 činila 2 402 tis. Kč. Z důvodů ukončení programovacího období a zpoždění při vyhlašování většiny výzev, a z toho plynoucí nemožnosti podávání relevantních projektových žádostí, bylo v roce 2015 potřeba využít 5 444 tis. Kč z Fondu provozních prostředků (FPP).
7. Závěr NTC úspěšně ukončilo řešení několika projektů a mnoha zakázek smluvního výzkumu. Na pokračujících projektech probíhá řešení podle plánu. I přesto, že na NTC působí několik zahraničních vědeckých pracovníků a studentů doktorských studijních programů i stážistů, je pro NTC důležité pokračovat v internacionalizaci svých činností. Jednou z klíčových aktivit je podání projektu Výpočetní a experimentální design pokročilých materiálů s novými funkcionalitami v rámci vyhlášené výzvy Podpora excelentních týmů v prioritní ose 1 OP VVV. NTC stále usiluje o navázání významných zahraničních partnerství, která by vyústila v projekty zahraničních poskytovatelů, jako např. HORIZON 2020. S ohledem na naplňování dlouhodobého záměru 2016 – 2020 bude v roce 2016 klíčové splnění všech monitorovacích indikátorů NPU I. projektu CENTEM+ a získání financování dalších projektů nejen z domácích, ale především ze zahraničních zdrojů. 23
Kontaktní údaje Západočeská univerzita v Plzni Nové technologie – výzkumné centrum Univerzitní 8, 306 14 Plzeň tel.: 377 63 4701, fax: 377 63 4702 e-mail:
[email protected], URL: http://ntc.zcu.cz
24
