Cílem domény specializace Pokročilé materiály, technologie a systémy je podpořit rozvoj páteřních hospodářských odvětví a zajistit výrobu moderních zařízení, technologických částí a dalších komponent využitelných napříč hospodářskými segmenty ČR.
Doména je zařazena do tematické oblasti Pokročilé stroje a technologie.
Proč patří pokročilé materiály, technologie a systémy mezi priority RIS3?
- Pokročilé materiály, technologie a systémy lze využít v tradičních páteřních odvětvích hospodářství ČR
- Zvyšuje se tlak na omezování emisí, snižování spotřeby materiálů a prvotních surovin a na energetické úspory.
- Zvyšují se nároky na přesnost výroby, jakost, výrobní výkon a spolehlivost, to vše při snižování nákladů na výrobu.
- Pro zachování konkurenceschopnosti ČR je nutné vyrábět produkty s vyšší přidanou hodnotou, což bez inovací nelze
Aplikační odvětví v tematické oblasti
Tematická oblast Pokročilé stroje a technologie zahrnuje čtyři aplikační odvětví:
Strategická témata výzkumu a inovací v aplikačních odvětvích - Odvětví Strojírenství a mechatronika
Skupina strategických témat Strojírenská výrobní technika a progresivní technologie, strojírenská zařízení a komponenty
Výzkum a inovace se zaměří například na zdokonalená řešení obráběcích a tvářecích strojů, strojů pro dělení materiálu, strojů pro aditivní technologie, na techniky a pro inprocesní i výstupní kontrolu, nových nástroje pro strojírenskou výrobní techniku. Rozvíjeny budou technologie a zařízení s ohledem na zvyšující se nároky na výrobu a výrobky v parametrech jakosti (přesnosti, materiálových vlastností, vlastností povrchů, ergonomie apod.), výrobního výkonu, produktivity, energetické a ekonomické efektivnosti, spolehlivosti funkční i procesní, nároků na zákaznickou individualizaci a doprovodné služby z oblasti digitalizace, monitorování a diagnostiky.
Skupina strategických témat Nové a inovované materiály
Budou vyvíjeny nové kovové i nekovové materiály pro stavbu strojů a zařízení pro jejich provoz. Zaměří se rovněž na procesy v pokročilých materiálech se specifickými vlastnostmi (slitiny se sníženou hustotou, s nízkou objemovou hmotností, kompozity), dále na nanomateriály a nanotechnologie, nanostrukturní a kompozitní materiály a další využití nanočástic. Pozornost bude věnována i materiálům využitelným při úpravě povrchů působícím proti abrazi a korozi. Výzkum se rovněž zaměří na hledání alternativních náhradních materiálů a zdokonalování známých materiálů.
Strategická témata výzkumu a inovací v aplikačních odvětvích - Odvětví Energetika
Skupina strategických témat Nové zdroje energie
Významnou roli bude hrát téma Bezpečná a spolehlivá jaderná energetika, příprava jaderných zdrojů dalších generací (jaderné štěpení a jaderná fúze, kde se výzkum zaměří zejména na nástroje a postupy pro zvyšování efektivity a spolehlivosti provozu, prodlužování životnosti zdrojů a zajišťování bezpečnosti jaderných zařízení, včetně přípravy nástrojů zvládání havarijních stavů. Perspektuvu má i vývoj další generace jaderných štěpných zdrojů, a to včetně malých modulárních reaktorů a rovněž participace na vývoji zdrojů na bázi jaderné fúze. Budou rozvíjeny technologie pro dekontaminace, vyřazování z provozu jaderných zdrojů a pro uzavření jaderného palivového cyklu.
Neméně důležité jsou pro zajištění energetické bezpečnosti ČR také Obnovitelné zdroje vhodné do podmínek ČR pro výrobu elektřiny a tepla. Výzkum se zaměří pokročilé fotovoltaické zdroje (včetně nekřemíkových článků a řešení jakožto součást staveb), využití větrné energie, vodní zdroje (efektivizace větších zdrojů, malé vodní elektrárny), zdroje na biomasu (digesce – včetně technologií pro výrobu biometanu), zdroje využívající energii prostředí (tepelná čerpadla) a geotermální zdroje pro výrobu tepla. Opomenuty nezůstanou ani obnovitelné zdroje energie na bázi spalovacích procesů – zdroje využívající biomasu (a to včetně účinných a ekologických lokálních topenišť) a zdroje využívající spalitelné odpady.
Do této skupiny patří i Pokročilé nízkoemisní zdroje na bázi fosilních paliv, především s CCS/CCU, kde se budou zkoumat a vyvíjet technologie pro snižování emisí (skleníkové plyny i polutanty) provozovaných uhelných zdrojů, zdroje na bázi fosilních paliv s nízkou uhlíkovou stopou, především plynové zdroje, a to s aplikací separace CO2 a s jeho ukládáním či využitím (CCS/CCU), popř. jiné možnosti dosahování nízkoemisnosti (např. přimíchávání vodíku). Inovace v technologiích na bázi plynu (zemní plyn, s nárůstem biometanu a vodíku) mohou přinést významný příspěvek k dekarbonizaci teplárenství a individuálnímu opatřování tepla v ČR.
Mezi nové ekologické zdroje se řadí i vodík, proto výzkum zaměřený na vodíkové technologie pro podporu dekarbonizace energetiky a především průmyslu bude patřit z hlediska perspektiv ČR k velmi důležitým.
Skupina strategických témat Přenosová soustava
Inovace v přenosové a distribuční soustavě mohou výrazně přispět ke zefektivnění distribuce elektřiny. Výzkum se proto bude orientovat na koncept Smart grids, kam spadá například příprava elektrických sítí a jejich komponent (včetně systémů řízení) na provoz v nových podmínkách, začleňování nových kategorií výrob a spotřeb, nové prvky a zařízení pro zajištění spolehlivého provozu přenosové soustavy a distribučních soustav. Pozornost bude věnována rovněž integrálním energetickým řešením na úrovní měst, částí měst či propojení s venkovem a rovněž v rámci komunity či na základě lokálníách distribučních soustav.
Skupina strategických témat Úspory energie
Výzkum a inovace bude zaměřen na systémy a technologie pro úspory energie a zvýšení energetické účinnosti, např. systémy dosažení energetických úspor v průmyslu (např. výrobní zařízení a pomocné systémy s menší spotřebou energie, frekvenční měniče), ve službách a nerezidenčních budovách (např. rekuperace energie), municipální infrastruktuře (např. energeticky účinné systémy osvětlení), rezidenční sféře (např. chytrá měřidla, chytré spotřebiče, celková integrace prvků do smart homes) a zemědělství (např. využití tepla z bioplynových stanic). Zaměří se rovněž na termální management (napěťové spínače) průmysl je díky širokému
Strategická témata výzkumu a inovací v aplikačních odvětvích - Odvětví Hutnictví
Skupina strategických témat Materiály, produkty, technologie a výrobní procesy v hutnictví
Výzkum a inovace v odvětví hutnictví se zaměří zejména na materiály a komponenty nezbytné pro náš průmysl. Důležité je zlepšování materiálových vlastností produktů, jako je ocel, neželezné kovy, slitiny a další. Budou vyvíjeny i nové a sofistikované materiály, např. nové oceli, slitiny a kompozity, supravodiče, biokompatibilní kovově materiály apod. Je třeba se věnovat také úpravě materiálů, aby se prodloužila jejich životnost. Velké inovační výzvy čekají na technologie a výrobní postupy v hutnické a slévárenské výrobě, zejména v souvislosti s úsporami energie. Zaměří se např. na práškovou metalurgii, využívání vodíku, zavádění umělé inteligence, cirkulární ekonomiku a technologie CCS/U.
Strategická témata výzkumu a inovací v aplikačních odvětvích - Odvětví Průmyslová chemie
Skupina strategických témat Čistší průmyslová chemie
Výzkum a aplikace jeho výsledů v inovacích se zaměří na technologie s minimalizací výskytu odpadů a možnostmi chemické recyklace, při který se se mohou uplatnit např. nanovlákenné membrány či filtry. Obecně se výzkum a vývoj zaměří na takové technologie při chemické výrobě, které budou snižovat negativní vlivy na životní prostředí a rovněž energetickou náročnost.
Skupina strategických témat Pokročilé materiály, organické sloučeniny a biotechnologie
Výzkum v oblasti pokročilých materiálů se soustředí zejména na moderní plasty, biomateriály, biodegradovatelné materiály, moderní katalyzátory, nanomateriálay a nanotechnologie, speciální vlákna apod. V centru pozornosti budou i sofistikované organické sloučeniny např. pro mikroelektroniku. Výzkum v oblasti biotechnologií může přinést inovace produktů, jako jsou katalyzátory, bioreaktory a biopaliva. nemalou roli budou hrát i kovové materiály pro průmyslové a spotřební využití.
Skupina strategických témat Procesy a technologie s ekologickým dopadem
Průmyslová chemie má velký vliv na životní prostředí, proto se výzkum bude orientovat na procesy z oblasti konverze a skladování energií, zachytávání uhlíku a jeho následného využití, např. ve vodíkových technologiích, které se dostávají stále více do popředí zájmu. K výrobě vodíku budou zapotřebí inovativní způsoby výroby s využitím obnovitelných a udržitelných zdrojů energie, což vytváří velký prostor pro výzkumné aktivity. Nebudou opomenuty ani účinnější separační procesy a postupy k potlačení nebezpečných chemických látek.
Klíčové umožňující technologie v doméně Pokročilé stroje, technologie a systémy
V této doméně se uplatní zejména tyto klíčové umožňující technologie. Každá z nich může být využita k inovacím ve všech aplikačních odvětvích řadících se do této domény, ale i do dalších oblastí.
Konkrétní témata výzkumu a inovací klíčových umožňujících technologií v této doméně je možno získat v Příloze 1 Národní RIS3.
Podrobnější obecné informace o klíčových umožňujících technologiích naleznete zde.
Témata společenských, humanitních a uměleckých věd v doméně Pokročilé stroje, technologie a systémy
V této doméně se budou zkoumat a rozvíjet tato témata SHUV:
- Výzkum vzájemných vztahů mezi společností, technologiemi a inovacemi
- Řešení společenských výzev 21. století spojených s nově se rozvíjejícími technologiemi
- Bezpečnostní výzkum
Podrobnější obecné informace o tématech společenských, humanitních a uměleckých věd je možno získat zde.
Národní inovační platforma Pokročilé stroje a technologie
Národní inovační platformy jsou pracovní skupiny, v nich se v praxi uskutečňuje proces objevování podnikatelských příležitostí – EDP.
Doména Pokročilé stroje, technologie a systémy je předmětem diskuzí v Národní inovační platformě I - Pokročilé stroje a technologie.
Na koho se obrátit:
Odborný garant Národní inovační platformy I - Pokročilé stroje a technologie: Jan Smolík, ČVUT, j.smolik@rcmt.cvut.cz
Tajemnice Národní inovační platformy I - Pokročilé stroje a technologie: Lenka Paříková, MPO ČR, parikova@mpo.cz
