Mária Kováčová a polymerní kompozity na bázi grafen oxidu

Mgr. Mária Kováčová, PhD. vystudovala biologii a chemii na Univerzitě Konštantína Filozofa v Nitře (UKF) na Slovensku. Doktorskému studiu se věnovala na Ústavu polymérov SAV, v.v.i. Na Ústav fyzikální elektroniky (ÚFE) přijela v rámci projektu Postdoc2MUNI, který financuje Evropská unie. Na Ústavu fyzikální elektroniky věnovala optimalizaci přípravy polymerních kompozitů na bázi grafenu oxidu (GO).

Na ÚFE působila dr. Kováčová od února 2022 do konce června 2023. Ve svém projektu pracovala na optimalizaci přípravy velkých GO a rGO (redukovaný grafen oxid) materiálů pomocí plazmových technologií a jejich polymerních kompozitů různými metodami opracování. Cílem bylo připravit mechanicky stabilní, odolné polymerní kompozity tak, aby zůstaly elektricky vodivé.

Na výzkumu těchto materiálů na bázi GO a rGO spolupracovala s RNDr. Richardem Krumpolcem, PhD. z výzkumné skupiny Plazmové nanotechnologie a bioaplikace ÚFE. Dr. Krumpolec se dlouhodobě ve svém výzkumu věnuje kromě jiného i využití plazmatu pro přípravu a modifikaci GO a rGO. O inovativní metodě přípravy, kterou se svými kolegy vyvinuli, si můžete přečíst v našem článku z loňského roku zde.

Dr. Kováčová při své práci používala více typů plazmových zdrojů, např. DCSBD (Diffuse Coplanar Surface Barrier Discharge), MSDBD (Multihollow Surface Dielectric Barrier Discharge) nebo vyfukovaný obloukový výboj. Optimalizací procesu (změna rozpouštědla, velikost, typ i koncentrace GO vloček apod.) docílila získání rozměrnějších vzorků, které jsou svou velikostí použitelné i v průmyslových aplikacích. Hlavní částí práce dr. Kováčové byla samotná tvorba polymerních kompozitů. „Kompozity jsem připravovala různými metodami například lisováním, impregnací, elektrostatickým zvlákňováním a podobně. U každé metody, ale bylo nutné najít optimální podmínky pro přípravu, což bylo kolikrát náročné. Zároveň jsem používala různé polymerní matrice, například PREPREG s epoxidem a uhlíkovými vlákny, PEEK (Polyetheretherketon), LDPE (Polyethylen s nízkou hustotou), SIS (styrén-isopren-styrén), epoxidy a dalšími. Připravené kompozity jsem navíc vždy testovala, například metodami měření mechanických vlastností XPS, FTIR, Ramanem nebo konfokálem, měřením kontaktních úhlů a další. Hledání vhodných kombinací a podmínek bylo hodně časově a materiálně náročné,” doplňuje dr. Kováčová.

Dr. Kováčová dále spolupracovala s kolegy například na přípravě vrstev na bázi rGO/PEDOT, které jsou testovány jako možné elektrody pro solární články, kde tento materiál může zlepšit jejich účinnost. Kompozity rGO s PEDOTem jsou zajímavé svými vlastnostmi i například pro flexibilní a napínací topné elementy. Kromě výše zmiňovaného dále pracovala na syntéze a plazmové úpravě hydrofobních uhlíkových teček v toluenovém roztoku s využitím MSDBD výboje pro zvýšení jejich antibakteriální účinnosti. Své uplatnění mají například jako funkční plnivo v antibakteriálních katetrech.

Dr. Kováčová je ve své vědecké kariéře velice úspěšná. Kromě úspěchů ve výzkumu se také stala v roce 2021 finalistkou ESET Science Award, v kategorii Výjimečný mladý vědec do 35 let. ESET Science Award je ocenění pro výjimečné osobnosti slovenské vědy i vysokoškolského vzdělávání. Článek i rozhovor k této příležitosti s dr. Kováčovou si můžete přečíst/přehrát zde. Na konci roku 2022 se také dr. Kováčová objevila v časopise Forbes (odkaz na článek zde). Během své profesionální kariéry se ovšem ne vždy věnovala pouze vědecké práci. Přečtěte si více o jejím životě v následujícím rozhovoru.

Jak jsi se dostala k vědě?

Můj zájem o vědu začal už na gymnáziu. Měli jsme výbornou učitelku biologie a chemie, která uměla vzbudit zájem. Zvažovala jsem tedy, jestli pak jít studovat medicínu nebo biologii a chemii. Nakonec jsem si vybrala studium biologie a chemie. Studium bylo hodně bohaté na množství informací z různých vědeckých směrů a rozhodně bych i teď volila stejně.

Jaké jsi měla plány po skončení magisterského studia? Byl doktorát pro tebe jasnou volbou?

Vůbec ne. Po skončení studia jsem se dostala k managementu. Nebyla jsem ale od vědy daleko. Pracovala jsem na Slovenské akademii věd, kde jsem měla na starosti transfer technologií a ochranu duševního vlastnictví. Nabyla jsem cenné zkušenosti o spolupráci vědců s průmyslovými partnery.

Práce v laboratoři mi ale chyběla. Asi po dvou letech jsem začala studovat doktorát na Ústavu polymérov SAV. Prostředí ústavu jsem už znala, takže to byla klidná změna. V rámci doktorského studia jsem absolvovala i zahraniční stáže. Několikrát do Centra polymerních systémů Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně a taky do Vinča Institute of Nuclear Science, Univerzity v Bělehradě v Srbsku.

Bavila tě na střední škole fyzika? Kdy jsi začala spolupracovat s fyziky?

Na střední škole mně fyzika rozhodně nebavila 😊 Avšak na univerzitě jsme měli hodně fyzikálních předmětů, které mě dokázaly zaujmout, a dokonce jsem si, asi jako jediná, vybrala fyzikální státnicovou otázku😊 Během mého PhD studia jsem pracovala s fyziky téměř denně a taky téma mého studia bylo z velké části fyzikálního charakteru. Myslím, že tyto vědní obory se navzájem prolínají a není možné je striktně oddělit.

Proč jsi si vybrala pro svůj post-doc právě naše pracoviště a co bylo cílem tvého projektu?

Právě výzkumná skupina PNB na ÚFE MUNI je dlouholetým výzkumným partnerem Ústavu polymérov SAV, v.v.i. v Bratislavě. Díky této úzké spolupráce jsem se dozvěděla o otevřené post-doc pozici. Přihlásila jsem se, uskutečnil se oficiální pohovor, a nakonec jsem byla i přijata. Výhodou pro mě byla předchozí zkušenost s výrobou GO, jeho chemickou redukcí a přípravou elektricky vodivých polymerních kompozitů. Na UPo SAV jsem také pracovala s DCSBD plazmovým zdrojem, takže práce na post-doc projektu byla svým způsobem navázání nebo spíš pokračování mé předešlé práce.

Splnila jsi své cíle? Jsi s výstupy svého projektu spokojená?

Cíle jsem splnila nad moje očekávání. Opravdu to bylo plodné období. Výsledky jsem už dokonce publikovala v odborném článku a druhý je právě „under review”. Taky jsem výsledky prezentovala ve formě zvané přednášky na mezinárodní konferenci (NANOMAT2022) i třech veřejných odborných přednáškách na půdě MUNI.

Jak se ti pracovalo na ÚFE a jaký byl kolektiv?

Kolektiv byl úžasný! Všichni tady na mě byli milí a nápomocní a určitě budeme v kontaktu i nadále a zatím jsme😊 A pracovalo se mi všeobecně dobře. Když jsem potřebovala nějaké měření, pomoc nebo cokoli jiného, vždy se to dalo nějak, a hlavně rychle vyřešit. Navíc oceňuji teambuildingy, rozvoj a podporu skupiny od vedoucích pracovníků výzkumné skupiny.

Co považuješ na svém výzkumu za to nejzajímavější? Co tě nejvíc bavilo?

No právě, že všechno😊 Výzkum GO/rGO papers jejich kompozitů je hrozně zajímavý. Z pohledu přípravy je úžasná ta neuvěřitelně rychlá DCSBD plazmová redukce grafenu. Protože jsem pracovala na chemické redukci tak vím, jak dlouho to trvá a jaké výtěžky se obvykle získávají. Plazma je v tomto nepřekonatelně efektivní proces, a navíc je pěkný i vizuálně! Práce s plazmovými zdroji a jejich neuvěřitelně široké možnosti použití mě fascinují.

Jaké má tvůj výzkum aplikace? Jakou mu dáváš budoucnost?

Budoucnost je vždy otevřená, ale asi nejrychlejší a nejbližší aplikací v brzké budoucnosti jsou vodní filtry pro zachytávání různých polutantů ve vodě. Nějaké testy už proběhly a další vzorky čekají na testování. Další aplikací je např. použít materiál jako konstrukční prvek, třeba do letadel, aby je nepoškodil úder blesku a podobně. Vlastnosti materiálu GO a rGO kompozitů a jednoduchost jejich přípravy pomocí plazmatu z něj podle mě dělá ideální materiál a pro aplikace se meze nekladou. Stačí je jen vyzkoušet.

Co plánuješ po post-docu dál? Chystáš se opět vyjet někam do zahraničí nebo budeš chvíli zase doma?

Vrátila jsem se zpět do práce na UPo SAV a pokračuji v práci s uhlíkovými kvantovými tečkami, na které máme několik mezinárodních projektů. Už budu jen v Bratislavě. Myslím, že jsem se na nějaký čas najezdila dost. Mám rozjeté vlastní projekty a taky si chci začít budovat vlastní tým. Mimo jiné bych si už ráda založila i rodinu, takže cestování teď na chvíli nechám😊

Jak jsi vlastně zvládala cestování mezi Brnem a Bratislavou? Jak často jsi jezdila tam a zpátky?

Jak jsem to zvládala? Bylo to rozhodně hodně náročné. Každý den jsem cestovala do Brna a zpátky na Slovensko. Svůj spánkový deficit jsem posunula na nový level. Částečně tím utrpěly mé koníčky a volný čas, ale určitě to stálo za bohaté zkušenosti a množství skvělých lidí, které jsem tady poznala.

Díky za rozhovor a přejeme jen samé další úspěchy.