636-0813/01 – Vlastnosti a úprava povrchů (VaÚP)
| Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2004/2005 | Rok zrušení | 2019/2020 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- Vysvětlit co je podstatou přebytku energie na rozhraní a jak se jevy s tím spojené
uplatňují při krystalizaci, fázových transformacích a v lomové mechanice.
- Popsat, jak se hodnotí mikrogeometrie povrchu.
- Objasnit co je příčinou selektivní evaporace komponent směsných fází a jaké jsou
její technologické důsledky.
- Vysvětlit jak můžeme upravovat povrch materiálu za účelem optimalizace jeho
vlastností s akcentem na plazmové technologie.
- Vysvětlit co je epitaxie a jakým způsobem se dá uplatnit při optimalizaci spojení
dvou materiálů.
- Objasnit v čem spočívá katalytický účinek rozhraní na chemické procesy.
- Pojednat o povrchově aktivních látkách a o tom, jak ovlivňují vlastnosti
disperzních systémů nanostrukturních látek, emulzí, koloidů a pěn.
- Popsat jakou roli hraje strukturovaný vnitřní povrch v moderních adsorbentech,
zeolitech a interkalačních sloučeninách.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Specifika vlastností a struktury povrchů, mezipovrchů a tenkých vrstev, jejich termodynamika a kinetika povrchově aktivních procesů, fysiosorpce a chemisorpce, relaxace a rekonstrukce povrchů. Povrchové napětí růst a tvar krystalů, selektivní evaporace, fasetování, parciální anatexe a tavení povrchu krystalů. Adheze, koheze a tribologie, disperzní systémy, koloidy, tenké filmy, emulse, pěny, tensidy, zeolity, a interkaláty, epitaxie a heterogenní katalýza. Povrchové úpravy, zvláště moderní plazmové technologie a zkoušení.
Povinná literatura:
[1] Fiala J., Kraus I., Povrchy a rozhraní. ČVUT Praha, 2009, 299 s.
[2] Sedláček V., Povrchy a povlaky kovů. ČVUT, Praha, 1992, 176 s.
Doporučená literatura:
[1] Mohyla M., Technologie povrchových úprav kovů. VŠB-TU Ostrava, 2006, 150 s.
[2] Kreibich, V. Hoch J., Koroze a technologie povrchových úprav. ČVUT, Praha, 1985, 270 s.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
fwedffrrfggfregrgrggtdgttgtgrtdtdtrdbrteertbsewrbewrtbtwer
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Povrch krystalu, fysiosorpce a chemisorpce, povrchová struktura a její popis, zvláštnosti povrchových vlastností a tenkých vrstev, epitaxie a topotaxie, laserové technologie, zobrazovací techniky pro monitorování atomové struktury povrchu
2. Struktura hranic zrn, náhodné hranice, koincidenční hranice, model základních povrchových strukturních jednotek, krystalografie křivých prostorů, kvasikrystalická struktura rozhraní, nanostrukturní materiály, koloidní stav hmoty
3. Krystalografický popis povrchu, relaxace čistých povrchů, segregace na čistých površích, preferenční adsorpční místa a uspořádání molekul na substrátu, koadsorpce, relaxace povrchu indukovaná adsorbátem, rekonstrukce povrchu indukovaná nebo naopak odstraněná adsorbátem
4. Modifikace rekonstrukce čistého povrchu vlivem adsorbátu, “balkový “adsorbát, povrchová segregace indukovaná adsorbátem, dynamická struktura povrchu, povrchová napětí, Youngova-Laplaceova rovnice,
periodizace, mechanismy a faktory ovlivňující slinování, Kelvinova rovnice, Herringův vzorec, povrchové a mezipovrchové energie kovů, Gibbs-Curie-Wulf-Bravaisova věta, povrchové napětí a tvar krystalu, stereoselektivní adsorpce
5. Struktura krystalu a jeho morfologie, krystalogramy, mechanismus růstu krystalu, fasetování povrchu, parciální anatexe a úplné tavení krystalu od povrchu do hloubky, selektivní evaporace komponent, mikrogeometrie povrchu a její kvantitativní hodnocení. Komparátory mechanické, elektrické, pneumatické,
fotoelektrické a dotykové profiloměry
6. Řádkovací tunelová mikroskopie, šikmé a sférické výbrusy, metoda světelného řezu, stínová metoda světelného řezu, interferenční měření mikrogeometrie povrchu, mikrofotogrammetrie, optické měření nosného podílu, charakteristiky drsnosti povrchu, nosná křivka, hustota pravděpodobnosti profilu, autokorelační funkce a její náhodná a periodická složka, spektrální analýza mikrogeometrie
povrchu a jeho trojrozměrné hodnocení
7. Fraktální analýza mikrogeometrie povrchu, Langmuirovy vrstvy, vrstvy Langmuir-Blodgettové, molekulární elektronika konstruovaná technikou Langmuir-Blodgettové vrstev
8. LB-vrstvy jako nosič informace při pěstování krystalů. Dvojrozměrné struktury, pěny a skelety, kovové pěny (buněčné kovy), aerogely, epitaxie, endotaxie a topotaxie v mikroelektronice a v petrografii, topotaktické reakce v pevných látkách
9. Krystalografie topotaktických reakcí a její využití v materiálovém inženýrství, koherence atomové stavby rozhraní, tolerance při rekonstrukci povrchů, Landolt- Bornsteinova databáze
10.Rentgenografická diagnostika a predikce epitaxiálních kontaktů. Povrchové úpravy, nátěry, fosfátování, zinkováni, karbonitridace, nitridace, plazmová technologie modifikace povrchů a výroby tenkovrstvých povlaků
11.PVD – CVD techniky, prášky pro plazmové nástřiky, průmyslové aplikace plazmových depozičních procesů, napařování, naprašování, iontové plátování, iontová implantace, žárové nástřiky, silikátové povlaky, smalty a glazury, tepelné zpracování povrchů, mechanické modifikace povrchů
12.Inklusivní sloučeniny, interkalace, pilířové jíly, polymerace vrstevných interkalačních sloučenin, emulse
13.Heterogenní katalýza, dvojrozměrná chemická technologie, zeolity a zeotypy,
topotaktické reakce na vnitřním povrchu zeolitů
14.Katalýza na polymerních nosičích, kovová skla jako katalyzátory, vazba a aktivace adsorpce, kinetika adsorpce, adsorpční izobara, fluidní a lokalizované fáze adsorbátu, vnitřní povrch disperzních materiálů
Cvičení:
1. Stanovení drsnosti povrchu.
2. Stanovení tloušťky povlaků coulometrickou metodou.
3. Mikrotvrdost.
4. Mikroskopické hodnocení keramických vrstev.
5. Přilnavost povlaků a vrstev.
6. Rtg. fluorescenční analýza prvkového složení povrchových vrstev.
7. Rtg. difrakční analýza struktury povrchových vrstev.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky