prof. RNDr. Karel Maca, Dr.
E-mail:   maca@fme.vutbr.cz 
Pracoviště:   Ústav materiálových věd a inženýrství
Zařazení:   Tajemník pro vědeckovýzkumnou činnost
Místnost:   A2/205
Pracoviště:   Ústav materiálových věd a inženýrství
odbor keramiky a polymerů
Zařazení:   Vedoucí odboru
Místnost:   A2/205
Pracoviště:   Ústav materiálových věd a inženýrství
odbor keramiky a polymerů
Zařazení:   Profesor
Místnost:   A2/205

Vzdělání a akademická kvalifikace

  • 1987, RNDr., Přírodovědecká fakulta MU Brno, obor Fyzika pevných látek
  • 1997, Dr., Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně, obor Fyzikální a materiálové inženýrsrví
  • 2006, Doc., Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně, obor Materiálové vědy a inženýrství
  • 2011, Prof., Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně, obor Materiálové vědy a inženýrství

Přehled zaměstnání

  • 1987-1990, studijní pobyt, Katedra slévárenství FS VUT v Brně
  • 1990-1992, interní doktorské studium, Katedra slévárenství FS VUT v Brně
  • 1992-2006, vědecký a výzkumný pracovník, Ústav materiálových věd a inženýrství, Odbor keramiky, FSI VUT v Brně
  • 2006-2011, docent, Ústav materiálových věd a inženýrství, Odbor keramiky a polymerů, FSI VUT v Brně
  • 2010-dosud, vedoucí Odboru keramiky a polymerů, ÚMVI FSI VUT v Brně
  • 2011-dosud, profesor, Ústav materiálových věd a inženýrství, Odbor keramiky a polymerů, FSI VUT v Brně
  • 2011-dosud, senior researcher, CEITEC VUT v Brně
  • 2018-2022, zástupce ředitele ÚMVI FSI VUT v Brně
  • 2022-dosud, vedoucí skupiny Pokročilá multifunkční keramika, CEITEC VUT v Brně

Pedagogická činnost

  • Základy chemické termodynamiky a kinetiky (BTK), přednášky a cvičení, 1. ročník magisterského studia Materiálového inženýrství, garant předmětu
  • Nekovové materiály (WNE), přednášky a cvičení, 2. ročník bakalářského studia Materiálového inženýrství, garant předmětu
  • Slinování keramických materiálů (9SKE), přednášky doktorského studia Fyzikálního a materiálového inženýrství
  • Vysokoteplotní procesy v anorganických materiálech, přednášky doktorského studia Středoevropského technologického institutu
  • Studium slinování nanočásticových keramických materiálů, školitel-specialista dizertační práce (ing. Petr Dobšák, obhájil v červnu 2010);  Syntéza a analýza kompozitních oxidových keramik v přítomnosti nekonvenčních energetických polí; školitel-specialista dizertační práce (ing. Eva Bartoníčková, obhájila v květnu 2010); Slinování pokročilých keramických materiálů; školitel dizertační práce (ing. Václav Pouchlý, obhájil v listopadu 2012); Příprava keramických materiálů pro pokročilé aplikace; školitel dizertační práce (ing. Martin Kachlík, obhájil v listopadu 2015); Využití experimentálních a teoretických přístupů ke slinování pro získání optimální mikrostruktury a vlastností pokročilých keramických materiálů; školitel dizertační práce (ing. Tomáš Spusta, obhájil v červnu 2020),  Optimalizace mikrostruktury pokročilých keramických materiálů využitím konvenčních a nekonvenčních slinovacích metod; školitel dizertační práce (ing. Vladimír Prajzler, obhájil v prosinci 2022); Pokročilé keramické materiály a kompozity s kombinací funkčních vlastností; školitel dizertační práce (ing. Ilya Sokolov)
  • Vedení bakalářských a diplomových prací v oblasti pokročilých keramických materiálů

Vědeckovýzkumná činnost

  • Vysokoteplotní procesy v pokročilých keramických materiálech
  • Vysokoteplotní interakce roztavených slitin s keramickými materiály
  • Technologie nanokeramických materiálů
  • Příprava a vlastnosti funkčních (elektrických, megnetických, optických, ...) keramických materiálů 
  • 96 publikací podle ISI Web of Knowledge, h-index 26

Akademické stáže v zahraničí

  • 1993 Birmingham University, UK 
  • 1994 Rolls&Royce, Bristol, UK 
  • 1995 Rolls&Royce, Bristol, UK 
  • 1995 Birmingham University, UK 
  • 1995 Školení NATO, Sesimbra, Portugalsko 
  • 2007 Stockholm University, Švédsko 
  • 2010 University of Novi Sad, Srbsko 
  • 2011 IMSNCSR “Demokritos”, Atény, Řecko 
  • 2012 Stockholm University, Švédsko 
  • 2018 Trondheim University, Norsko

Univerzitní aktivity

  • 2011 - 2021, člen Akademického senátu FSI VUT v Brně
  • 2014 - dosud, člen Vědecké rady FSI VUT v Brně
  • 2018 - 2024, místopředseda oborové rady doktorského studijního programu Fyzikální a materiálové inženýrství na FSI VUT 
  • 2020 - dosud, místopředseda oborové rady doktorského studijního programu Materiálové inženýrství na FSI VUT
  • 2020 - dosud, člen  oborové rady doktorského studijního programu Pokročilé materiály a nanovědy, CEITEC VUT

Mimouniverzitní aktivity

  • člen Editorial Board of Journal of Processing and Application of Ceramics
  • člen Editorial Board of Science of Sintering journal
  • člen International Advisory Board of the Institute of Inorganic Chemistry of the Slovak Academy of Sciences 
  • čestný člen European Ceramic Society
  • člen Management Committee of COST 539 ACTION
  • člen Management Committee of RP DEMATEN, 7thFP  project No. 204953
  • člen Management Committee of COST MP0904 ACTION
  • člen Management Committee of BioScaffolds, 7thFP  project  No. 604036
  • člen Management Committee of GlaCerHub, Horizon Europe project No. 101087154

Ocenění vědeckou komunitou

  • čestný člen European Ceramic Society od roku 2019
  • 10 vyzvaných přednášek na mezinárodních konferencích
  • TOP 10 Excelence VUT 2007 a 2009 v publikační aktivitě
  • Vynikající hodnocení projektu GAČR č. 17-05620S

Projekty

  • Maca K. a kol.: Příprava elektrokeramiky z nanoprášků, projekt MŠMT OC 102 (AkceCOST 539), 2006-9
  • Maca K. a kol.: Reinforcement of research potential of the Department of Materials Engineering in the field of processing and characterization of nanostructured materials (RP DEMATEN), projekt 7. RP EU č. 204953, 2008 - 2011
  • Maca K. a kol.: Příprava elektrokeramiky z nanoprášků - II, projekt MŠMT OC 09015 (AkceCOST 539), 2009
  • Maca K. a kol.: Příprava a vlastnosti feroik a multiferoik, projekt MŠMT LD 11035 (Akce COST MP0904), 2011-13
  • Maca K. a kol.: Natural inorganic polymers and smart functionalized micro-units applied in customized rapid prototyping of bioactive scaffolds (Bio-Scaffolds), projekt 7. RP EU č. 604036, 2013 - 2016
  • Maca K. a kol.: Rozvoj kooperačnej a vzdelávacej platformy pre zvyšovanie cezhraničnej konkurencieschopnosti v oblasti využitia plazmových aplikácii pre sklo - keramické technológie, co-operation project between Slovak and Czech Republic Z 2241032004301, 2014
  • Maca K. a kol.: Využití teoretických a experimentálních přístupů ke slinování pro získání optimální mikrostruktury a vlastností pokročilých keramických materiálů, Grantová agentura ČR, č. 15-06390S, 2015-2017
  • Maca K. a kol.: Fyzikální aktivace povrchu keramických částic jako nástroj pro zlepšení vlastností jemnozrnné pokročilé keramiky, Grantová agentura ČR, č. 17-05620S, 2017-2019
  • Maca K. a kol.: Vývoj funkčních keramických a sklokeramických materiálů ve spolupráci s Centrem excelence FunGlass, projekt programu Inter-Excelence MŠMT, č. LT13018, 2018-22
  • Maca K. a kol.: Řízení mikrostruktury a vlastností bezolovnatých piezokeramických materiálů pomocí pokročilých technologií jejich přípravy, Grantová agentura ČR, č. 18-20498S, 2018-2020
  • Maca K. a kol.: Zlepšení mikrostruktury a funkčních vlastností transparentních keramik pomocí distribuce dopantů - kombinovaný experimentální a teoretický přístup, Grantová agentura ČR, č. 20-14237S, 2020-2022
  • Maca K. a kol.: Tailoring of interfaces in lead-free ferroelectric-dielecric composites to enhance their electromechanical properties, Grantová agentura ČR, č. 21-24805S, 2021–2023
  • Maca K. et al.: Research and development of filtration equipment for electrical insulating liquids using highly functional ceramic materials, Technologická Agentura ČR, č. FW06010300, 2023–2026

Citace publikací podle SCOPUS (bez autocitací)

1670

Citace publikací podle ISI Web of Knowledge (bez autocitací)

1510

Aktivní působení v tuzemských a v zahraničních společnostech a organizacích

  • člen - American Ceramic Society
  • člen - European Ceramic Society
  • člen - Silkátová společnost ČR

Aktuálně garantované předměty:

Vybrané publikace:

  • DRDLÍKOVÁ, K.; KLEMENT, R.; DRDLÍK, D.; SPUSTA, T.; GALUSEK, D.; MACA, K.:
    Luminescent Er3+doped transparent alumina ceramics, Elsevier
    článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  • SALAMON, D.; KALOUSEK, R.; ZLÁMAL, J.; MACA, K.:
    Role of conduction and convection heat transfer during rapid crack-free sintering of bulk ceramic with low thermal conductivity
    článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  • POUCHLÝ, V.; MACA, K.:
    Sintering kinetic window for yttria-stabilized cubic zirconia
    článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  • SPUSTA, T.; SVOBODA, J.; MACA, K.:
    Study of pore closure during pressure-less sintering of advanced oxide ceramics
    článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  • SALAMON, D.; KALOUSEK, R.; MACA, K.; SHEN, Z.:
    Rapid Grain Growth in 3Y-TZP Nanoceramics by Pressure-Assisted and Pressure-Less SPS
    článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  • MACA, K.; POUCHLÝ, V.; BODIŠOVÁ, K.; ŠVANCÁREK, P.; GALUSEK, D.:
    Densification of fine-grained alumina ceramics doped by magnesia, yttria and zirconia evaluated by two different sintering models
    článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  • XIONG, Y.; FU, Z.; POUCHLÝ, V.; MACA, K.; SHEN, Z.:
    Preparation of Transparent 3Y-TZP Nanoceramics with No Low-Temperature Degradation
    článek v časopise ve Web of Science, Jimp
  • POUCHLÝ, V.; MACA, K.; SHEN, Z.:
    Two-stage master sintering curve applied to two-step sintering of oxide ceramics,
    Journal of the European Ceramic Society, Vol.33, (2013), No.12, pp.2275-2283, ISSN 0955-2219
    článek v časopise - ostatní, Jost

Seznam publikací na portálu VUT

Anotace nejvýznamnějších prací:

  • POUCHLÝ, V.; MACA, K.; SHEN, Z.:
    Two-stage master sintering curve applied to two-step sintering of oxide ceramics,
    Journal of the European Ceramic Society, Vol.33, (2013), No.12, pp.2275-2283, ISSN 0955-2219
    článek v časopise - ostatní, Jost
    Pro konstrukci Univerzální slinovací křivky byly použity Tetragonální (3 mol. % Y2O3) a kubický ZrO2 (8 mol. % Y2O3) a AL2O3 prášky slinuté metodou konstantní rychlostí ohřevu. Pro tyto prášky byly vypočteny aktivační energie slinovacího procesu: 770 kJ/mol pro Al2O3, 1270 kJ/mol pro t-ZrO2, 620 kJ/mol a 750 kJ/mol pro c-ZrO2. Takto stanovené hodnoty byly ověřeny alternativní metodou na základě analýzy smrštění. Univerzální slinovací křivky byly zkonstruovány také pro slinování pomocí dvojstupňového slinování. Zde se ovšem ukázalo, že tyto křivky mají ve fázi uzavřené porosity významný odklon k nižším aktivačním energií. Toto snížení je vysvětleno pomocí změny slinovacího mechanismu.byl vytvořen nový model pro slinovací křivku tak, aby tento odklon mohla popsat. Nakonec byla efektivita dvojstupňového slinování porovnána s hodnotami stanovené aktivační energie ve finální fázi slinování.
  • KACHLÍK, M.; MACA, K.; GOIAN, V.; KAMBA, S.:
    Processing of phase pure and dense bulk EuTiO3 ceramics and their infrared reflectivity spectra, ELSEVIER
    článek v časopise ve Web of Science, Jimp
    Cílem této práce bylo připravit fázově čistou a hutnou EuTiO3 keramiku a stanovit její infračervenou odrazivost. Dva druhy stechiometrických práškových směsí (Eu2O3 + Ti2O3 a Eu2O3 + TiO2) byly použity jako prekurzory pro izostatické lisování keramických polotovarů. Hutné objemové vzorky byly připraveny beztlakým slinováním v redukční atmosféře (Ar + 7% H2, 100% H2) v rozsahu teplot 1300-1650 C. Vzorek připravený z Eu2O3 a TiO2, slinutý v čistém vodíku při teplotě 1400 C po dobu 2 hodin vykazoval relativní hustotu vyšší než 95%TD a 100% fázové čistoty, což vyústilo v jeho vysokou IČ odrazivost neovlivněnou nízkou hustotou ani přítomností znečisťujících fází.
  • MACA, K.; POUCHLÝ, V.; ŽALUD, P.:
    Two-Step Sintering of Oxide Ceramics with Various Crystal Structures, Elsevier
    článek v časopise ve Web of Science, Jimp
    Byl studován vliv dvojstupňového slinování na mikrostrukturu keramických materiálů s rozdílnými krystalovými strukturami. Výsledky ukázaly, že efktivita dvojstupňového slinování je více závislá na krystalové struktuře než na velikosti částic a mikrostruktuře keramického polotovaru. Dvojstupňové slinování znamenalo jen zanedbatelné zlepšení mikrostruktury tetragonálního ZrO2 a hexagonálního Al2O3, naopak bylo výhodné pro slinování kubického ZrO2 - znamenalo pokles velikosti zrn na polovinu.
  • MACA, K.; CIHLÁŘ, J.; ČÁSTKOVÁ, K.; ZMEŠKAL, O.; HADRABA, H.:
    Sintering of gadolinia-doped ceria prepared by mechanochemical synthesis, Elsevier Science
    článek v časopise ve Web of Science, Jimp
    V práci je popsán způsob přípravy iontově vodivé keramiky CeO2 + 10mol%Gd2O3 pomocí atritorového mletí směsi čistých oxidů v různých prostředích. Bylo prokázáno, že s rostoucí dobou mletí klesala velikost částic a při době mletí 48 hodin byly získány částice o velikosti cca 20nm. Na druhou stranu dlouhé doby mletí vedly k velkému stupni aglomerace prášků, což mělo negativní vliv na dosažené konečné hustoty těles po slinování. Bylo ukázáno, že s klesající hustotou těles klesala i jejich iontová vodivost. Jako nejslibnější z hlediska eliminace aglomerace při dlouhých dobách mletí se ukázalo mletí v prostředí nepolárního rozpouštědla.
  • TRUNEC, M.; MACA, K.:
    Compaction and Pressureless Sintering of Zirconia Nanoparticles,
    Journal of the American Ceramic Society, Vol.90, (2007), No.9, pp.2735-2740, ISSN 0002-7820, Blackwell Publishing
    článek v časopise - ostatní, Jost
    Čtyři nanometrové ZrO2 prášky stabilizované 3 mol% Y2O3 byly použity pro přípravu hutné objemové keramiky. Keramické polotovary byly připraveny isostatickým lisováním při tlacích 300-1000 MPa. Velikost pórů v keramických polotovarech a jejich vývoj během slinování byly korelovány s charakteristikami jednotlivých nanoprášků a slinovacím chováním práškových polotovarů. Pouze homogenní polotovary s póry menšími než 10 nm bylo možné slinout do hutného tělesa (>99 % t.h.) s nanokrystalickou strukturou a rozměry 20 mm v průměru a tloušťkou 4 mm. Prášek s částicemi o velikosti 10 nm lisovaný při 1000 MPa vytvořil polotovar s póry menšími než 5 nm. Tento polotovar slinul při teplotě 1100 degC do relativní hustoty 99,7 % s průměrnou velikostí zrn 85 nm.