„Ústav skla a keramiky VŠCHT Praha má za sebou více než stoletou existenci. Jaké zásluhy o rozvoj tuzemského sklářství a keramiky mu lze připsat?“ dotázali jsme se jeho vedoucího prof. Ing. Aleše Helebranta, CSc.: prvním návalu pýchy bych zbrkle řekl „všechny“. To by bylo samozřejmě nadsazené. Je však pravda, že od roku 1910, kdy prof. Dr. Ing. Josef Burian zahájil na svém (o rok dříve zřízeném) Ústavu pro sklářství, keramiku, technologii a zkoušení staviv na pražské polytechnice přednášky, dodáváme průmyslu i výzkumu významnou část odborníků na anorganické nekovové materiály. Vlastně bych mohl říci, že je připravujeme ještě o 100 let déle. Již na počátku 19. století bylo sklářství (spolu s metalurgií, barvířstvím, pivovarnictvím a dalšími předměty) na polytechnice vyučováno v rámci technické chemie. Od roku 1962 na to nejsme sami. Na naší Fakultě chemické technologie byla zřízena společná laboratoř VŠCHT Praha a Ústavu anorganické chemie AVČR. Ta přes řadu změn a reforem na AV existuje dodnes jako Laboratoř anorganických materiálů (LAM). Nyní jde o společné pracoviště VŠCHT Praha a Ústavu struktury a mechaniky hornin AVČR. Spolupráce LAM a ÚSK v současné době pokrývá nejen výzkumné aktivity, ale zasahuje i do aktivit pedagogických. Fungujeme nejen jako dodavatel inženýrů a příp. doktorů do sklářského, keramického, cementářského, ale i farmaceutického či automobilového průmyslu a výzkumu. Připravujeme také odborníky (či převážně odbornice) zaměřené na restaurování a konzervování skla a keramiky. Kromě zmíněné personální stránky jsme samozřejmě hrdí i na vědecké a výzkumné výsledky. V první polovině 20. století byla technologie skla, keramiky i pojiv ještě převážně empirickou záležitostí. Zásluhou silné poválečné generace, kterou přivedl k našemu oboru jako studenty tehdejší vedoucí prof. Dr. Ing. Rudolf Bárta, se v průběhu 50. a 60. let tento empirický obor změnil na obor vědecky podložený, vycházející z fyzikálně-chemických (a tehdy u nás nových chemicko-inženýrských) základů, aplikovaných a rozvinutých pro popis technologických procesů, interakce materiálů s prostředím či vztahu mezi chemickým a fázovým složením a užitnými vlastnostmi. Díky tomuto základu, který u mnohých aplikačně zaměřených oblastí chemie přišel až o několik desítek let později, pak mohl ÚSK a LAM přinést řadu významných vědeckých výsledků a vylepšení technologií. Např. s ÚSK a Ing. Svante Procházkou (pozdějším významným vědeckým pracovníkem v General Electrics) a prof. Hlaváčem je spojen vývoj korundové keramiky pro výrobu automobilových svíček. Přelomem ve sklářských technologiích bylo zavedení elektrického tavení skla prof. Staňkem, dlouholetým vedoucím ÚSK. ÚSK a LAM přinesly do Čech fyzikální a později matematické modelování tavicího procesu ve skle, kam významně přispěl doc. Kasa s kolegy a prof. Němec, který je navíc uznávanou světovou autoritou v oblasti čeření skla. V keramice mohu namátkou zmínit vývoj oxidové keramiky s gradientní pórovitostí (laboratoř doc. Havrdy) či vývoj nových metod přípravy leucitu pro aplikaci v dentální medicíně (prof. Šatava a Ing. Kloužková). Oceňované v praxi jsou i funkční vrstvy na sklech (antireflexní, fotokatalytické, chemicky odolné) připravené v laboratoři prof. Matouška. Nebo bioaktivní a antibakteriální vrstvy na kovových substrátech pro náhrady tvrdých tkání v medicíně, které v naší laboratoři připravují dr. Rohanová a Ing. Horkavcová. ÚSK významně přispěl i k popisu kinetiky a mechanismů koroze skel. Pro průmysl byly zajímavé třeba nedávné výsledky ukazující, že hysterie kolem vyluhování olova z křišťálu je nesmyslná. Prof. Gedeon se svou skupinou vytvořil uznávané pracoviště zabývající se charakterizací skla a keramiky optickou a elektronovou mikroskopií. Významné jsou i práce věnované modelování struktury skel pomocí molekulární dynamiky. Doc. Kutzendörfer dodal průmyslu řadu výsledků z oblasti tepelně izolačních a žárovzdorných materiálů. Z laboratoře doc. Škváry (ve spolupráci s kolegy ze stavební fakulty ČVUT) vzešly důležité a hlavně spolehlivé výsledky, týkající se možností využití alkalicky aktivovaných materiálů, tzv. geopolymerů (využívajících např. popílky), ve stavebnictví. Doc. Kloužek a Ing. Rada nedávno patentovali řadu složení křišťálových skel, které byly využity v praxi. Doc. Míka na rozdíl od těchto skel (řekněme klasických) vyvíjí skla pro méně obvyklé aplikace: třeba pro planární vlnovody, pro lasery, pro kosmické teleskopy či třeba membrány pro vodíkové palivové články nebo pevné elektrolyty pro baterie. Významný přínos z praktického i teoretického hlediska představuje výzkum doc. Pabsta a Ing. Gregorové, jehož výsledkem je nový model popisující vztah mezi mikrostrukturou materiálů a jejich termomechanickými vlastnostmi. Jistě jsem na řadu věcí zapomněl. Podrobnou historii výuky a výzkumu na ÚSK a LAM však může zájemce nalézt na stránkách ústavu (www.usk.cz) v sekci historie. A jak obstojíte publikačně? Ve vědě i pedagogice je odborná literatura důležitá. I zde je příspěvek pracovníků a absolventů ÚSK a LAM nezanedbatelný. Mezi klasické a nadčasové knihy patří „Základy technologie silikátů“ a „The technology of glass and ceramics“ prof. Hlaváče či „Vady skla“ (v české i anglické verzi) od doc. Bartušky a „Technologie keramiky“, kterou napsali doc. Hanykýř s doc. Kutzendörferem. Řada odborníků z ÚSK a LAM se pod vedením Ing. A. Smrčka (samozřejmě našeho absolventa) podílela na knize „Tavení skla“. V posledních letech vyšla i řada knih a knižních kapitol doc. Pabsta a jeho spolupracovníků, zaměřených na mikrostrukturu a nanostrukturu a její vliv na vlastnosti keramiky. Kromě samozřejmé publikace v zahraničních periodicích nabízíme možnost publikovat v periodiku vydávaném na VŠCHT Praha. Již od poloviny 50. let XX. století zajišťují naše pracoviště vydávání časopisu „Ceramics-Silikáty“. Ten je zaměřen na chemii a technologii anorganických nekovových materiálů a je zařazen v prestižních databázích jako Web of Science a Scopus. ÚSK je špičkové pracoviště s dvojím posláním: podílet se na přípravě mladých odborníků a zároveň přinášet nové poznatky v oboru. Dá se říci, že se tyto dvě oblasti navzájem podporují? Zcela jednoznačně je zde vzájemná synergie. Studenty samozřejmě musíme nejdříve naučit teoretické i praktické základy chemických a materiálových věd. Poté už ale spolupracují na řešení skutečných problémů, ať už souvisejí s grantovými projekty, či se smluvním výzkumem pro průmysl. Každá seminární, bakalářská, diplomová či doktorská práce je tak součástí našich výzkumných aktivit. Studenti jsou součástí našich výzkumných týmů. Na druhou stranu samozřejmě využíváme nové vědecké poznatky pro postupnou modernizaci výuky. To vše by ovšem mělo být na univerzitní vysoké škole samozřejmostí. Jak se na obou těchto úkolech podílí oborová praxe? Zapojujete do svých pedagogických a výzkumných aktivit také odborníky ze sklářských a keramických firem a laboratoří? Významná část našeho bádání je zaměřena aplikačně a probíhá ve spolupráci s průmyslem. Může jít o smluvní výzkum, kde dodáváme řešení podnikům jako klasickým odběratelům. Často se jedná o společný výzkum v rámci grantových projektů, třeba v rámci TAČR. Tak si průběžně udržujeme přehled o problematice, která zajímá výrobce. Pokud se týká pedagogiky, zveme odborníky z průmyslu na jednotlivé přednášky. Nicméně zastávám názor, že převážnou část pedagogiky musejí zajišťovat členové ústavu. Naopak nenahraditelní jsou pro nás kolegové z průmyslu při zajišťování povinných studentských praxí. Oceňujeme, že jsou ochotni se věnovat našim studentům i v letních měsících. To samé platí o jejich ochotě nás a naše posluchače provázet v rámci exkurzí předepsaných studijními plány. Mezi významnou pomoc podniků počítáme i podporu, kterou nám poskytují na stipendia pro naše posluchače. Zde bych rád poděkoval především Nadaci Preciosa (založené a. s. Preciosa), která nám již přes 20 let poskytuje prostředky na stipendia i na ocenění nejlepších diplomových a doktorských disertačních prací. Nejlepší diplomové práce oceňují také odborné společnosti. Především Česká sklářská společnost a Silikátová společnost ČR. Část studentů byla podpořena i keramickou firmou Lasselsberger. Jedním z letitých problémů akademické sféry je limitovaný přístup k investicím potřebným pro vybavování nezbytnou technikou a materiály. Jak se daří vedení ústavu vybavit konkrétní laboratoře pro výuku studentů? Je co zlepšit? Samozřejmě, při dnešním tempu vývoje nových přístrojů je vždy co zlepšovat a doplňovat. Nicméně základní vybavení pro studentské i výzkumné laboratoře (od přípravy materiálů až po jejich charakterizaci a výpočetní techniku, plus software pro modelování chemicko-inženýrských a fyzikálně-chemických procesů a dějů) máme. Nyní se zaměřujeme na doplnění o špičkové přístroje. Tady bych si postěžoval na nesmyslnou politiku státu, který až do nedávné doby vylučoval pražská pracoviště z podpory v rámci operačních programů. Místo, aby byla podpořena existující špičková pracoviště, výzkumně orientované fakulty a ústavy AVČR, byl podporován vznik nových center, kde je často problematické jejich personální zabezpečení vědci, kteří by už neměli své další pracovní závazky jinde. Naštěstí se v posledních letech možnost podpory pražských univerzit otevřela a na VŠCHT Praha jsme ji v rámci projektu KVALAB (Zvýšení kvality laboratorní výuky studentů VŠCHT Praha) využili jak k nákupu nových přístrojů, tak k rekonstrukci některých laboratoří. Na našem ústavu jsme tak ve spolupráci s LAM rekonstruovali vysokoteplotní laboratoř, laboratoře pro měření mechanických vlastností, pro reologická měření či pro měření velikosti částic. Nově byla koncipována laboratoř pro přípravu funkčních vrstev a jejich charakterizaci. Již dříve byly upraveny laboratoř a dílna pro restaurování a konzervování skla a keramiky a laboratoř termické analýzy. Naše přístrojové vybavení se nám podařilo v rámci zmíněných programů posílit o vysokorozlišovací rastrovací elektronový mikroskop s lokální analýzou. Jeho maximální rozlišení je 1 mikrometr. Bavíme se o rozlišení v řádu velikosti větších molekul. Zároveň je důležité, že dané unikátní vybavení umožňuje i různé typy analýzy z přímo pozorovaného místa. Nejde jen o určení složení povrchu materiálu pomocí metody EDS (energiově-disperzní spektroskopie). To je ve spojení s elektronovým mikroskopem celkem běžné. K dispozici je i Ramanova spektroskopie či možnost měření koncentračních profilů jednotlivých prvků ve zkoumaném povrchu. V budoucnu bychom toto komplexní zařízení ještě rádi doplnili o mikroskopii atomárních sil (AFM). I v této oblasti se kladně projevují naše vazby na průmysl a jeho ochota podporovat naše pracoviště. Již zmíněná Nadace Preciosa podporuje stipendii studenty a v průběhu let výrazně přispěla i k vybavení ústavu. Ať už šlo o audiovizuální techniku pro ústavní posluchárnu, nebo o přístrojové vybavení, spojené především s optickou mikroskopií a charakterizací povrchu materiálů. Vstupuje ÚSK také do mezinárodních akademických a vědecko-výzkumných projektů? Ano. Mezinárodní spolupráce je ve vědě velice důležitá. Ať jde o stáže studentů, nebo o samotný výzkum. V současnosti existuje řada nabídek projektů pro vzájemnou spolupráci. Z těch oficiálních máme v rámci VŠCHT podepsánu řadu smluv se zahraničními školami, kde se studuje náš či obdobný obor. Vyměňujeme si také studenty se slovenskými univerzitami (TU Košice, Trenčianská univerzita A. Dubčeka). Každoročními hosty jsou u nás na semestrálních pobytech posluchači elitní ENSCI Limoges (Francie). Naši posluchači jezdí rádi na německé univerzity (hlavně TU Clausthal, TU Bergakademie Freiberg, Univ. Tübingen). Spolupráce s TU Freiberg začala již v 60. letech XX. století a kromě studentských stáží zahrnuje i společné exkurze posluchačů (hlavně diplomantů a doktorandů). Ty se konají střídavě ob rok v ČR a v Německu. Velmi důležitá spolupráce je s Lehrstuhl Biomaterialien na univerzitě v Erlangenu. S prof. A. R. Boccaccinim, vedoucím tohoto pracoviště, spolupracujeme na vývoji testů biomateriálů in vitro a na vývoji sklokeramických scaffoldů pro náhrady kostních tkání. Ve Finsku jsme spolupracovali s Åbo Akademi v Turku na vývoji bioaktivních skel. Řada doktorandů i akademických pracovníků před několika lety pracovala v USA v Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) v rámci projektu zaměřeného na vitrifikaci radioaktivních odpadů. Nyní se ke spolupráci na souvisejících tématech vrací LAM v rámci projektu s Battelle Energy Alliance, LLC, Idaho. Zajímavá byla i kooperace s NASA Goddard Space Flight Center a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics při vývoji technologie tepelného tvarování skla a křemíku pro lehká zrcadla vesmírných rtg. teleskopů. /kar/