Tomas Bata University in Zlín

Pozornost bude věnována zejména nefluorovaným polymerům, polymerním směsím a kompozitům, včetně materiálů pocházejících z recyklovaných nebo odpadních zdrojů, a jejich interakci s kovovými elektrodami. Součástí práce bude studium vlivu povrchové chemie, drsnosti, dielektrických vlastností a mechanického zatěžování na triboelektrickou polaritu, hustotu náboje a elektrický výkon TENG.

Experimentální část bude zahrnovat přípravu materiálů, plazmové a další povrchové úpravy, charakterizaci struktury a vlastností (SEM, profilometrie, FTIR, XPS, DSC, dielektrická měření) a systematické elektrické testování v různých provozních režimech TENG (contact–separation, single-electrode). Práce si klade za cíl přispět k hlubšímu fyzikálnímu pochopení triboelektrifikace v reálných polymerních systémech a k návrhu udržitelných materiálových řešení pro energetické sklizně a samonapájené senzory.

Součástí disertační práce bude rovněž hledání cest reálného technického uplatnění studovaných triboelektrických systémů. Získané poznatky budou využity k návrhu a ověření funkčních demonstrátorů TENG s důrazem na aplikace v oblasti nositelné elektroniky, samonapájených senzorů a prvků internetu věcí (IoT). Práce se zaměří na hodnocení stability, opakovatelnosti, mechanické odolnosti a dlouhodobé funkčnosti zařízení v podmínkách blízkých reálnému provozu. Cílem je překlenout mezeru mezi laboratorním výzkumem triboelektrických materiálů a jejich praktickým nasazením v nízkovýkonových elektronických systémech.

The PhD thesis will focus on triboelectric nanogenerators (TENGs) as devices for converting mechanical energy into electrical energy via contact electrification and electrostatic induction. The main objective is to elucidate charge generation, accumulation, and relaxation mechanisms at interfaces of polymer and polymer–metal systems and to tailor these processes through material design and surface engineering.

Special attention will be paid to non-fluorinated polymers, polymer blends and composites, including materials derived from recycled or waste sources, and their interaction with metallic electrodes. The study will investigate the influence of surface chemistry, roughness, dielectric properties, and mechanical loading on triboelectric polarity, charge density, and electrical output of TENG devices.

The experimental work will include material preparation, plasma and other surface modifications, comprehensive structural and physicochemical characterization (SEM, profilometry, FTIR, XPS, DSC, dielectric analysis), and systematic electrical testing under different TENG operating modes (contact–separation, single-electrode). The thesis aims to contribute to a deeper physical understanding of triboelectrification in realistic polymer systems and to the development of sustainable material concepts for energy harvesting and self-powered sensing applications.

An integral part of the dissertation will be the exploration of realistic application pathways for the investigated triboelectric systems. The acquired knowledge will be used for the design and validation of functional TENG demonstrators, with emphasis on applications in wearable electronics, self-powered sensors, and Internet-of-Things (IoT) devices. The work will address device stability, repeatability, mechanical durability, and long-term performance under conditions approaching real-world operation. The overarching goal is to bridge the gap between fundamental laboratory research on triboelectric materials and their practical deployment in low-power electronic systems.

• ukončené vysokoškolské vzdělání v oblasti materiálového inženýrství, fyziky, chemie, polymerních materiálů nebo příbuzného oboru
• základní znalosti fyziky pevných látek, elektrostatiky nebo polymerních materiálů
• ochota pracovat experimentálně a samostatně řešit výzkumné úkoly
• schopnost analytického myšlení a práce s odbornou literaturou
• aktivní znalost anglického jazyka (čtení odborných článků, publikování výsledků)
• výhodou je zkušenost s experimentálními metodami (SEM, FTIR, DSC, elektrická měření) nebo se zpracováním polymerů

·         basic knowledge of solid-state physics, electrostatics, or polymer materials

·         strong motivation for experimental research and independent problem solving

·          analytical thinking and ability to work with scientific literature

·          active command of English (reading, writing, and publishing scientific papers)

·         previous experience with experimental techniques (SEM, FTIR, DSC, electrical measurements) or polymer processing is an advantage

3.      Zi, Y.; Niu, S.; Wang, J.; Wen, Z.; Tang, W.; Wang, Z. L. Standards and figure-of-merits for quantifying the performance of triboelectric nanogenerators.
Nature Communications, 2015, 6, 8376.

4.      Slobodian, P.; Říha, P.; Hausnerová, B.; Olejník, R.; Pata, V.
Self-powered sensor and electric energy harvester made from waste packaging plastics. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2025, 13, 2683–2693.

5.      Slobodian, Petr; Říha, Pavel; Hausnerová, Berenika.
Mechano-electric conversion of biaxially oriented polypropylene films from plastics-packaging waste sources. Chemical Engineering Journal, 2025, 524, 169157