Zespół

Zespół zaawansowanych syntetycznych materiałów węglowych (SyntCarbon)

• Dr hab. inż. Aneta Frączek-Szczypta, prof. AGH – kierownik zespołu
• Dr hab. inż. Ewa Stodolak-Zych, prof. AGH
• Dr hab. inż. Barbara Szaraniec, prof.AGH
• Dr inż. Aleksandra Benko – adiunkt
• Dr inż. Maciej Gubernat – adiunkt
• Dr inż. Anna Lis-Bartos – adiunkt 
• Mgr inż. Marcel Zambrzycki – asystent, doktorant
• Mgr inż. Krystian Sokołowski – doktorant
• Mgr inż. Ewa Dzierzkowska  – doktorantka
• Mgr inż. Weronika Pazdyk - doktorantka

Tematyka badawcza

• Nanostruktury węglowe – synteza, funkcjonalizacja, właściwości;
• Nanowłókna węglowe i hybrydowe nanowłókna węglowe;
• Warstwy z nanomateriałów węglowych;
• Nowej generacji włókna węglowe;
• Kompozyty węgiel-węgiel;
• Kompozyty węglowo-ceramiczne;
• Otrzymywanie warstw i osnów kompozytowych z pirowęgla (PyC);
• Ziarniste kompozyty węglowe;
• Węglowo-polimerowe kompozyty przewodzące;
• Alternatywne spoiwa/lepiszcza dla technologii materiałów węglowo-grafitowych;
• Recykling kompozytów z włóknem węglowym;
• Druk 3D, biodruk, elektroprzędzenie kompozytów z nanonapełniaczami węglowymi;
• Nanokompozyty z dodatkiem nanomateriałów węglowych dla celów biomedycznych i przemysłowych.

Zakres aplikacyjny opracowywanych materiałów
1. Medycyna
• regeneracja nerwów, mięśni (w tym tkanki serca), tkanki kostnej, tkanki chrzęstnej;
• elektrostymulacja;
• biosensory;
• ocena stopnia toksyczności;
• nanomateriały węglowe jako nośniki leków.
2. Magazynowanie i konwersja energii
• ogniwa fotowoltaiczne nowych generacji ogniwa paliwowe;
• baterie litowo-jonowe.
3. Materiały węglowe w ochronie środowiska.
4. Materiały ablacyjne/wysokotemperaturowe poszycia rakiet.
5. Węglowe, grafitowe elektrody dla przemysłu ciężkiego.
6. Materiały węglowe o podwyższonej odporności na utlenianie.
7. Nanomateriały węglowe i nanokompozyty dla chemii analitycznej i elektrochemii.

Projekty badawcze

Aktualnie realizowane projekty badawcze

• UMO-2020/39/B/ST5/02126, Węglowe kompozyty hybrydowe do stymulacji komórek centralnego układu nerwowego. Źródło: NCN, Czas realizacji 2021-2024 -  kierownik: dr hab. inż. Aneta Frączek-Szczypta, prof. AGH
• LIDER/7/0020/L-11/19/NCBR/2020 BioFunCardio - Biofunkcyjne podłoża do różnicowania komórek macierzystych w kierunku kardiomiocytów przy wykorzystaniu procesu elektrostymulacji. Źródło: NCBiR, projekt Lider, Czas realizacji: 2021-2024 - kierownik: dr inż. Aleksandra Benko 
• UMO-2019/33/N/ST5/02500, Właściwości elektryczne i aktywność katalityczna względem reakcji redoks par I-/I3- hierarchicznych nanostruktur węglowych z nowym katalizatorem bimetalicznym Ni-Co. Źródło: NCN, Czas realizacji: 2020-2022 - kierownik: mgr inż. Marcel Zambrzycki
• UMO-2019/35/N/ST5/02532, Od powierzchni międzyfazowej do oddziaływań między polimerami zawierającymi krzem a włóknistym węglem: Kompleksowe badania otrzymywania nanokompozytów typu włóknisty węgiel/węglik. Źródło: NCN, Czas realizacji: 2020-2022 - kierownik mgr inż. Krystian Sokołowski
• UMO-2018/31/B/ST8/02418 Wpływ hybrydowych struktur węglowych na proces regeneracji tkanki chrzęstnej/kostnej. Źródło: NCN, Czas realizacji: 2019-2022 - kierownik: dr hab. inż. Ewa Stodolak-Zych, prof. AGH
• UMO-2017/24/C/ST8/00400, Wpływ parametrów fizykochemicznych i elektrycznych na właściwości biologiczne nanowłóknistych materiałów węglowych. Źródło: NCN, Czas realizacji: 2017-2022 – kierownik: dr inż. Aleksandra Benko

Projekty badawcze zakończone

• 2019/03/X/ST5/00684, Synteza nanorurek węglowych wspomagana nowymi katalizatorami krzemianowymi, Źródło: NCN, Czas realizacji: 2019-2020 - kierownik: dr inż. Maciej Gubernat
• 2013/11/N/ST8/01357, Ocena wpływu parametrów procesu elektroforetycznego osadzania nanorurek na właściwości otrzymywanych materiałów kompozytowych. Źródło: NCN, Czas realizacji: 2014-2017 - kierownik: dr inż. Aleksandra Benko
• UMO-2013/11/D/ST8/032, Warstwy z nanomateriałów węglowych na powierzchni metalu, jako potencjalne układy do regeneracji i stymulacji komórek układu nerwowego. Źródło: NCN, Czas realizacji: 2014-2017 - kierownik: dr hab. inż. Aneta Frączek-Szczypta, prof. AGH
• PBS2/B5/27/2013, Alternatywne spoiwa o obniżonej zawartości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych dla technologii materiałów węglowych i grafitowych. Program Badań Stosowanych (PBS2), Źródło: NCBiR, Czas realizacji: 2013-2016.
• UMO-2011/01/ B/ST5/06 424, Analiza fizyko-chemicznych i biologicznych właściwości nanoform węgla przeznaczonych dla zastosowań medyczny. Źródło: NCN, Czas realizacji: 2011-2014.
• N N507 402039, Badanie biozgodności nanorurek węglowych oraz ich wpływ na procesy naprawcze tkanek. Źródło: MNiSzW, Czas realizacji: 2010-2013.
• Grant agreement no.: 230766, Biocompatibility of carbon nanoparticles with tissues of the neuromuscular system. Seventh Framework Programme the People Programme. Czas realizacji: 2009-2013.
• N N507 463537, Nanokompozytowe materiały dla medycyny regeneracyjnej. Źródło: MNiSzW, Czas realizacji: 2009-2011.

Wybrane publikacje z ostatnich lat

1. K. Sokołowski, M. Gubernat. Infiltration of macroporous carbon materials with silicon oxycarbide modified by carbon nanotubes, Ceramics International Volume 48, Issue 4, 15 February 2022, Pages 4614-4625.
2. K. Sokołowski, S. Błażewicz, M. Nocuń, A. Frączek-Szczypta. Carbon micro- and nanofibrous materials with high adsorption capacity for water desalination. Desalination 503 (2021) 1-17.
3. M. Zambrzycki, S. Łoś, A. Frączek-Szczypta. Structure and electrical transport properties of carbon nanofibres/carbon nanotubes 3D hierarchical nanocomposites: impact of the concentration of acetylacetonate catalyst. Ceramics International 47 (2021) 4020–4033.
4. A. Benko, J. Duch, M. Gajewska, M. Marzec, A. Bernasik, M. Nocuń, W. Piskorz, A. Kotarba, Covalently bonded surface functional groups on carbon nanotubes: from molecular modeling to practical applications, Nanoscale 13(22) (2021) 10152-10166.
5. A. Benko, D. Medina-Cruz, A. Vernet-Crua, C.P. O’Connell, M. Świętek, H. Barabadi, M. Saravanan, T.J. Webster, Nanocarrier drug resistant tumor interactions: novel approaches to fight drug resistance in cancer, Cancer Drug Resistance 4 (2021)
6. A. Benko, D. Medina-Cruz, J. Duch, T. Popiela, S. Wilk, M. Bińczak, M. Nocuń, E. Menaszek, L.D. Geoffrion, G. Guisbiers, A. Kotarba, T.J. Webster, Conductive all-carbon nanotube layers: results on attractive physicochemical, anti-bacterial, anticancer and biocompatibility properties. Materials Science and Engineering. C, Materials for Biological Applications 120 (2021) 1-11. 
7. M. Zambrzycki , K. Sokolowski, M. Gubernat, A. Fraczek-Szczypta. Effect of secondary carbon nanofillers on the electrical, thermal, and mechanical properties of conductive hybrid composites based on epoxy resin and graphite. Materials 14 (2021) no. 4169, s. 1–14
8. W. Smolka, M. Ptaś, A. Panek, M. Krok-Borkowicz, M. Zambrzycki, M. Gubernat, J. Markowski, A. Fraczek-Szczypta. Surface modification of carbon nanofibers to improve their biocompatibility in contact with osteoblast and chondrocytes cell lines. Materials 14 (2021) no. 6370, s. 1–21.
9. M. Gubernat, M. Zambrzycki. Catalytic activity of K10 montmorillonite in the chemical vapor deposition of multi-wall carbon nanotubes from methane. Applied Clay Science Applied Clay Science Volume 211, 15 September 2021, 106178
10. A. Tejchman, A. Znój, P. Chlebowska, A. Frączek-Szczypta, M. Majka. Carbon fibers as a new type of scaffold for midbrain organoid development. International Journal of Molecular Sciences 21 (2020) 1–14.
11. M. Gubernat, M. Zambrzycki, A. Frączek-Szczypta, S. Błażewicz. Structural and microstructural study of novel stacked toroidal carbon nanotubes. Micron 130 (2020)1–9.
12. K. Sokołowski, P. Palka, S. Błażewicz, A. Frączek-Szczypta. Carbon nanofibers-based nanocomposites with silicon oxy-carbide matrix. Ceramics International 46 (2020) 1040–1051.
13. A. Frączek-Szczypta, D. Jantas, F. Ciepiela, J. Grzonka. Graphene oxide-conductive polymer nanocomposite coatings obtained by the EPD method as substrates for neurite outgrowth. Diamond and Related Materials 102 (2020) 1–15.
14. A. Benko, M. Nocuń, M. Gajewska, M. Błażewicz. Addition of carbon nanotubes to electrospun polyacrylonitrile as a way to obtain carbon nanofibers with desired properties. Polymer Degradation and Stability 161 (2019) 260–276.
15. E. Dzierzkowska, E. Menaszek, M. Nocuń, B. Kolesińska, E. Stodolak-Zych, Effect of carbon nanofibers surface modification with biomolecules on structural properties and cellular response, Electrospinning and related techniques 1 (2019) 48-50.
16. A. Wesełucha-Birczyńska, P. Moskal, M. Dużyja, E. Stodolak-Zych, E. Długoń, S. Kluska, J. Sacharz, M. Błażewicz. 2D correlation Raman spectroscopy of model micro- and nano-carbon layers in interactions with albumin, human and animal. Journal of Molecular Structure 1171 (2018) 587–593.
17. M. Gubernat, A. Frączek-Szczypta, J. Tomala, S. Błażewicz. Catalytic effect of montmorillonite nanoparticles on thermal decomposition of coal tar pitch to carbon. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 130 (2018) 90–98.
18. M. Zambrzycki, A. Frączek-Szczypta. Conductive hybrid polymer composites based on recycled carbon fibres and carbon nanofillers. Journal of Materials Science 53 (2018) 7403–7416.
19. A. Wesełucha-Birczyńska, K. Morajka, E. Stodolak-Zych, E. Długoń, M. Dużyja, T. Lis, M. Gubernat, M. Ziąbka, M. Błazewicz, Raman studies of the interactions of fibrous carbon nanomaterials with albumin, Spectrochimica Acta. Part A, Molecular and Biomolecular Spectroscopy 196 (2018) 262–267.

Współpraca

Ośrodki naukowe w kraju i zagranicą

• Department of Chemical Engineering, Northeastern University, Boston, MA, United States
• Stanford Cardiovascular Institute, Stanford, CA, United States
• Department of Physics and Astronomy, University of Arkansas at Little Rock, United States
• Department of Biomaterials and Tissue Engineering, Institute of Physiology, Academy of Sciences of the Czech Republic
• Institute of Macromolecular Chemistry, Czech Academy of Sciences, Prague 16206, Czech Republic
• University College London, Wielka Brytania
• Materials Science Institute (MSI), Lancaster University, United Kingdom
• Katedra i Zakład Biochemii i Biotechnologii, Uniwersytet Medyczny, Lublin
• Instytut Farmakologii im. Jerzego Maja Polskiej Akademii Nauk, Zakład Neuroendokrynologii Doświadczalnej, Kraków
• Collegium Medicum UJ, Wydział Farmacji, Zakład Cytobiologii, Kraków
• Uniwersytet Jagielloński, Wydział Chemii
• Zakład Biotechnologii Medycznej Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ
• Uniwersytet Jagielloński, Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych
• Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk, Kraków
• Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu, Wydział Lekarsko-Stomatologiczny, Zakład Chirurgii Eksperymentalnej i Badania Biomateriałów
• Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy, Instytut Fizyki
• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk, Kraków
• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Włókiennictwa w Łodzi
• Politechnika Łódzka, Wydział Chemii
• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Biopolimerów i Włókien Chemicznych w Łodzi
• Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology, Barcelona, Spain

Przemysł

• TOKAI COBEX Polska sp. z o.o. w Nowym Sączu i Raciborzu 
• SGL Graphite Solutions Polska sp. z o.o. w Nowym Sączu       
• JSW Innowacje S.A. w Katowicach                                            
• SpaceForest Sp. z o.o. w Gdyni