Katedra fyziky Fakulty aplikovaných věd ZČU patří k evropské špičce v oblasti výzkumu a vývoje nové generace tenkovrstvých materiálů. Týmy profesorů Vlčka a Musila dokáží nanášet v tzv. depozičním procesu na základní materiál tenké vrstvy z jiného materiálu, které přidávají původnímu materiálu zajímavé vlastnosti. Na tuto problematiku je zaměřen společný výzkum podporovaný U.S. Air Force Laboratory. Na projektu kromě výzkumného centra amerického letectva v Daytonu participuje katedra fyziky FAV ZČU a výzkumný tým z Univerzity v Daytonu.
„Nanášené tenké vrstvy mají tloušťku 1 až 4 tisíciny milimetru, jsou tedy přibližně třicetkrát tenčí než vlas. Přesto jsou schopny výrazně změnit vlastnosti materiálu, na který jsou naneseny,“ uvádí vedoucí katedry fyziky Jaroslav Vlček. Vrstvy se nanášejí za velmi nízkých tlaků pomocí elektrických výbojů
s vysokou hustotou nabitých částic (tzv. výbojové plazma). Vlastnosti vrstvy jsou ovlivněny tím, jaké chemické prvky budou naneseny. Konkrétní podmínky depozičního procesu určí, jakou bude mít povrchová vrstva krystalickou strukturu, která o vlastnostech také významně rozhoduje. Tak lze vytvořit například materiály vykazující vysokou tvrdost, nízký koeficient tření, vysoký index lomu, vysokou optickou propustnost, ale i antibakteriální aktivity nebo tzv. samočisticí efekt.
Velice perspektivní jsou vrstvy nitridů na bázi křemíku, boru a uhlíku. Tyto materiály jsou mimořádně odolné proti oxidaci a vysokým teplotám. Své vynikající mechanické a optické vlastnosti si udrží až do teplot nad 1 500 °C, čímž jsou velmi atraktivní pro letecký průmysl.
Současný vývoj leteckých motorů řeší tři základní požadavky. Prvním je zvyšování teploty spalování k dosažení vyšší účinnosti motoru. Druhým požadavkem je zkvalitňování řídicích a diagnostických procesů, které jsou pro optimální činnost motoru nezbytné. „Řízení a diagnostika jsou již dnes běžné u kvalitních automobilových motorů. V případě leteckých motorů je ale tato problematika nesrovnatelně komplikovanější s ohledem na mnohem vyšší výkony motorů, tepelné zatížení jejich součástí a nároky na jejich spolehlivost,“ vysvětluje profesor Vlček. Třetím požadavkem je snižování hmotnosti motoru, protože čím lehčí je motor, tím těžší může být náklad. A právě nové lehké multifunkční materiály s mimořádně vysokou odolností proti vysokým teplotám se začínají uplatňovat v leteckém průmyslu. V budoucnu umožní vyrobit i senzory, tedy součásti té řídicí a diagnostické elektroniky, které budou umístěny přímo uvnitř leteckých motorů nové generace.
