651-2079/01 – Nauka o materiálech a nanomateriálech (NMN)
| Garantující katedra | Katedra chemie a fyzikálně-chemických procesů | Kredity | 7 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Vlastimil Matějka, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Vlastimil Matějka, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2022/2023 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Seznámení se základními druhy materiálů a nanomateriálů z pohledu vnitřní stavby;
Porozumění nejdůležitějším užitným vlastnostem materiálů s akcentem na vlastnosti mechanické;
Seznámení se s metodami charakterizace chemického a fázového složení materiálů, texturních parametrů a morfologie povrchů;
Osvojení si základních charakteristik nejdůležitějších druhů materiálů a nanomateriálů;
Pochopení aplikačního využití nanomateriálů.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
V rámci předmětu se studenti seznámí s problematikou běžných technických materiálů, včetně základních typů nanomateriálů. Vlastnosti materiálů budou probírány společně s experimentálními technikami umožňujícími jejich popis. Součástí informací k jednotlivým typům probíraných materiálů a nanomateriálů bude přehled jejich aplikačního využití.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Písemná a ústní.
E-learning
Další požadavky na studenta
Pro tento předmět nejsou stanoveny požadavky na studenta.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky
1. Základní druhy materiálů využívaných člověkem v průběhu historického vývoje; příklady – postupné zdokonalování jednotlivých druhů materiálů.
2. Základní druhy nanomateriálů jejich charakteristika, dělení podle dimenzionality, přehled způsobů jejich přípravy.
3. Vnitřní stavba pro jednotlivé základní typy materiálů – kovové materiály, polymerní materiály, keramické materiály, kompozitní materiály.
4. Vlastnosti jednotlivých druhů materiálů a metody jejich charakterizace – užitné vlastnosti; mechanické vlastnosti – pevnostní charakteristiky; houževnatost materiálů – souvislost s vnitřní stavbou. Mechanismy degradace materiálů – technicky nejvýznamnější případy.
5. Kovové materiály – železné kovy (oceli, litiny), neželezné kovy (slitiny hliníku, mědi, niklu), nejvýznamnější příklady; vlastnosti, použití.
6. Polymerní materiály – termoplasty, reaktoplasty a elastomery, nejvýznamnější příklady, vlastnosti, použití.
7. Keramické materiály – porézní a technická keramika, příklady, vlastnosti, použití.
8. Kompozitní materiály – dělení kompozitních materiálů podle výztuže (částicové, vláknové kompozity), dělení podle matrice (polymerní, kovová, keramická), příklady, vlastnosti, použití.
9. Metody charakterizace základních parametrů materiálů - chemické složení, fázové složení, morfologie a mikrostruktura, velikost částic, specifický povrch.
10. Nanomateriály na bázi uhlíku. Grafen, fulereny, uhlíkaté nanotrubičky, uhlíkatá nanovlákna. Příklady, příprava a vlastnosti.
11. Nanomateriály na bázi čistých prvků, jejich oxidů, sulfidů. Příklady, příprava a vlastnosti.
12. Vrstevnaté nanomateriály. Přírodní jílové minerály, hydrotalcity, vrstevnaté sulfidy, MXeny. Příklady, příprava a vlastnosti.
13. Kompozitní nanomateriály. Význam těchto materiálů, typy kompozitních nanomateriálů, možnosti přípravy, vlastnosti.
Cvičení
1. Organizační pokyny, bezpečnost práce v laboratoři, seznámení s laboratorními úlohami, zadání semestrálních prací.
2. Exkurze do zkušebny mechanických vlastností – ukázka zkoušky tahem, zkoušky rázem v ohybu metodou Charpy, zkoušení tvrdosti.
3. Zkouška tahem a zkouška rázem v ohybu metodou Charpy, hodnocení výsledků.
4. Měření tvrdosti a mikrotvrdosti vybraných materiálů a vrstev, hodnocení výsledků.
5. Příprava materiálografických výbrusů konstrukčních materiálů (oceli, litiny, neželezné kovy, kompozity).
6. Pozorování a dokumentace mikrostruktury konstrukčních materiálů.
7. Hodnocení dokumentované mikrostruktury konstrukčních materiálů.
8. Příprava vybraného typu nanomateriálu (oxidu, sulfidu, nitridu).
9. Hodnocení struktury připraveného nanomateriálu pomocí RTG strukturní analýzy.
10. Studium velikosti částic pomocí elektronové mikroskopie a metody DLS.
11. Hodnocení vybraných optických vlastností připraveného materiálu.
12. Stanovení fotodegradačních účinků připraveného materiálu vůči modelové látce.
13. Přednes semestrálních prací studentů.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky