Razvoj novih materijala jedan je od ključnih izazova suvremenog kemijskog inženejrtva, posebno u području održive gradnje i naprednih funkcionalnih materijala. Među materijalima koji u posljednjih dvadesetak godina privlače značajnu znanstvenu i industrijsku pozornost su geopolimeri (eng. geopolymer) – ili ponekad nazvani i kao "bezcementni vezivni materijali". Geopolimeri su anorganski polimerni sustavi koji se dobivaju alkalnom aktivacijom aluminosilikatnih materijala kao sirovina.
Geopolimeri predstavljaju zanimljivu alternativu konvencionalnim cementnim materijalima jer omogućuju dobivanje materijala s vrlo dobrim mehaničkim i kemijskim svojstvima uz potencijalno manji okolišni otisak posebno CO₂ emisije. Njihova struktura temelji se na trodimenzionalnoj aluminosilikatnoj mreži nastaloj procesom geopolimerizacije, u kojem se silikatni i aluminatni tetraedri povezuju u stabilnu amorfnu ili polukristalnu strukturu. Superiroan svojstva ovih matewrijala potječu upravo na ovoj vezi koja je kemijska veza!
Jedna od najčešće korištenih sirovina za laboratorijsku pripravu i sintezu geopolimera je metakaolim. Metakaolin, za ovu i druge namjene prirpavlja se tzv. procesom kalcinacije glinenog minerala Kaolinita. Metakaolin je visoko reaktivna aluminosilikatna sirovina koja omogućuje relativno kontroliranu sintezu geopolimernih materijala, što ga čini iznimno pogodnim modelnim sustavom za eksperimentalna istraživanja na diplomskom studiju.

Posebno zanimljivo područje istraživanja predstavljaju toplinska svojstva geopolimera. Zahvaljujući svojoj kemijskoj i strukturnoj stabilnosti, geopolimeri pokazuju dobru otpornost na povišene temperature, relativno nisku toplinsku vodljivost te mogućnost primjene u vatrootpornim materijalima, izolacijama i visokotemperaturnim kompozitima. Razumijevanje povezanosti između mikrostrukture, poroznosti, kemijskog sastava i toplinskih svojstava ključno je za razvoj materijala s ciljanim performansama.
Diplomski i završni radovi na ovoj temi uključivat će eksperimentalni pristup koji obuhvaća:

• sintezu geopolimera na bazi metakaolina,
• optimizaciju sastava alkalnog aktivatora i procesnih uvjeta,
• karakterizaciju strukture i mikrostrukture dobivenih materijala,
• određivanje toplinskih svojstava i stabilnosti materijala.

U sklopu rada studenti će imati priliku upoznati se s metodama karakterizacije materijala koje se često koriste u znanstvenim istraživanjima i industriji, poput:

• Difrakcije X zraka na praškastim materijalima (eng. X-ray Diffraction (XRD)) u svrhu analizu strukture,
• Pretražnu elektronsku mikroskipiju /engl. Scanning Electron Microscopy (SEM)) za promatranje mikrostrukture,
• Termogravimitrijsku analizu (eng. Thermogravimetric Analysis (TGA)) i drugih metoda za određivanje toplinske stabilnosti.

Ovakav rad omogućuje studentima razvoj praktičnih laboratorijskih vještina, razumijevanje odnosa struktura–svojstva–primjena materijala, te sudjelovanje u istraživanju materijala koji imaju velik potencijal u područjima poput održive gradnje, vatrootpornih materijala i naprednih kompozita.
Diplomski ili završni rad na temi geopolimera posebno je zanimljiv studentima koji žele kombinirati kemiju materijala, tehnologiju procesa i eksperimentalni rad, te steći iskustvo u području koje se intenzivno razvija i ima značajan potencijal za buduća znanstvena i industrijska istraživanja.