730-0134/01 – Natural nanomaterials (NNM)

Gurantor departmentNanotechnology centreCredits4
Subject guarantorRNDr. Marta Valášková, DSc.Subject version guarantorRNDr. Marta Valášková, DSc.
Study levelundergraduate or graduateRequirementOptional
Year3Semesterwinter
Study languageCzech
Year of introduction2007/2008Year of cancellation2009/2010
Intended for the facultiesUSPIntended for study typesBachelor
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
HUN019 Ing. Marianna Hundáková, Ph.D.
SIM75 doc. Ing. Gražyna Simha Martynková, Ph.D.
CHM80 RNDr. Marta Valášková, DSc.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 2+2

Subject aims expressed by acquired skills and competences

Studenti budou seznámeni s přírodními nanomateriály a jejich vlastnostmi a využitím.

Teaching methods

Summary

Předmět tématicky zahrnuje přírodní silikáty jako výchozí suroviny pro přípravu nanomateriálů a uhlíkaté materiály, vyskytující se v nano- měřítkách nebo mají nanostrukturní charakteristiky.

Compulsory literature:

WEISS, Z., KUŽVART, M.: Jílové minerály, jejich nanostruktura a vlastnosti. Praha:UK, Karolinum, 2005, 281s. ISBN 80-246-0868-5; ŠUCHA, V. Íly v geologických procesoch. Acta Geologica Universitatis Comenianae., 2001, 159 s., ISBN 80-223-1547-8; YARIV, S., CROSS, H. Organo-Clay Complexes and Interactions. New York, Basel, 2002, 688 p, ISBN 0-8247-0586-6; BHUSHNAN, B. Handbook of Nanotechnology. Berlin Heidelberg: Springer–Verlag, 2004. 1221 p. ISBN 3-540-01218-4; WEISS, Z., SIMHA MARTYNKOVÁ, G., ŠUSTAI, O. Nanostruktura uhlíkatých materiálů. Ostrava Repronis 2005. 138 p. ISBN 80-7329-083-9; Nalwa, H.S. Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology. Am. Sci. Publ., 2004. Vol. 1. 875 p. ISBN 1-58883-057-8; Vol. 2. 918 p. ISBN 1-58883-058-6; Vol. 3. 944 p. ISBN 1-58883-059-4; Vol. 8, 903 p. ISBN 1-58883-064-0; Vol. 10. 909 p. ISBN 1-58883-066-7; Nalwa, H.S. Handbook of Nanostruc-tured Materials and Nanotechnology. Academic Press, 2000. Vol. 5. 783 p. ISBN 0-12-513760-5.

Recommended literature:

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

Témata přednášek 1. NANOSTRUKTURY JÍLOVÝCH MINERÁLŮ Jíly a jílové minerály. Struktura a klasifikace vrstevných silikátů. 2. JÍLOVÉ MINERÁLY A VODA. Dehydratace a rehydratace, dehydroxylace. Voda v mezivrství a výměna kationtů. Hydrofobní a hydrofilní jíl. Metody používané při hodnocení různých forem vody v jílových minerálech. 3. KAOLINIT. Struktura a strukturní uspořádanost kaolinitů. Modifikace částic. 4. SMEKTITY. Struktura a krystalochemie. Modifikace částic. 5. VERMIKULITY. Struktura a krystalochemie. Teplotní přeměny struktury. Modifikace organickými a anorganickými sloučeninami. 6. JÍLOVÉ MINERÁLY JAKO PLNIVA NANOKOMPOZITŮ. 7. JÍLOVÉ MINERÁLY VE FUNKCI NOSIČŮ NANOČÁSTIC. 8. UHLÍK A UHLÍKATÉ MATERIÁLY, USPOŘÁDANÉ A NEUSPOŘÁDANÉ STRUKTURY. Základní pojmy v oblasti struktury krystalických a nekrystalických pevných látek, základní formy uhlíku. Nomenklatura uhlíkatých materiálů. Základní vlastnosti. Polytypy grafitu a diamantu, poruchy kladu grafenových vrstev. 9. HODNOCENÍ STRUKTURNÍ USPOŘÁDANOSTI UHLÍKATÝCH MATERIÁLŮ. Definice grafitických a negrafitických, grafitizovatelných a negrafitizovatelných typů materiálů, metodika stanovení velikosti krystalitů Lc i La pomocí rtg. difrakce.Vliv teploty a tlaku na strukturu uhlíkatých materiálů různých typů, fázový diagram. 10. INTERKALOVANÝ GRAFIT A TENKÉ VRSTVY NA BÁZI GRAFITU A DIAMANTU. Nanostruktura, příprava a vlastnosti grafitů interkalovaných atomy i molekulami. Příprava, nanostruktura a vlastnosti tenkých vrstev. Nanotribologie. Aplikace. 11. FULLERENY, JEJICH VZNIK A NANOSTRUKTURA. Struktura a vlastnosti fullerenů, jejich izomérů, dimérů a polymérů. Syntéza, extrakce a čištění. Fulleridy, fullerity, jejich vznik a nanostruktura. Fullerenové krystaly a saze. Využití fullerenů a jejich derivátů. 12. VLÁKNITÝ UHLÍK. Nomenklatura, struktura a mechanické vlastnosti vláken, podrobnější charakterizace, výroba, nanovlákna. Nanotubulární uhlík. Struktura vícevrstevných a jednovrstevných forem, syntéza a struktura, techniky příprav z pevné a plynné fáze, příprava na substrátu. Intekalace, plnění, nano-objekty z nanotub. Aplikace. 13. PYROLYTICKÝ UHLÍK, MAGNETICKÉ FORMY UHLÍKU A AKTIVNÍ UHLÍK, SAZE. Syntéza pyrolytického uhlíku (CVD). Mikrostruktura a nanostruktura, vlastnosti. Magnetické vlastností uhlíkatých materiálů. Struktura a fyzikální vlastnosti feromagnetického grafitu. Struktura, příprava a vlastnosti aktivního uhlíku, aktivace, jeho vlastnosti. Klasifikace sazí, nanostruktura, vlastnosti a mechanismus vzniku sazí. Aplikace. 14. KOMPOZITY NA BÁZI UHLÍKATÝCH MATERIÁLŮ. Příprava a struktura kompozitů, jejich vlastnosti a využití. Polymerní uhlíkaté kompozity, termosety a termoplasty pro matrice, kovové uhlíkaté kompozity a kompozity uhlík-uhlík, výroba a použití. Témata cvičení 1. Úvod do cvičení, bezpečnost práce v laboratořích. 2. Mechanická modifikace částic. Mletí, sítování, sedimentace. 3. Chemická modifikace částic 1:1 fylosilikátů. 4. Chemická modifikace částic 2:1 fylosilikátů. 5. Hodnocení modifikovaných fylosilikátů. 6. Příprava plniv do nanokompozitů. 7. Hodnocení plniv. 8. Příprava nanočástic kovů na jílovém nosiči. 9. Hodnocení nanočástic na nosiči. 10. Charakteristika uhlíkatých materiálů pomocí rtg. difrakce. 11. Analýza uhlíkatých materiálů skenovacím elektronovým mikroskopem. 12. Stanovení velikosti krystalitů uhlíkatých a jílových materiálů. 13. Prezentace a hodnocení seminární práce. 14. Zápočet.

Conditions for subject completion

Conditions for completion are defined only for particular subject version and form of study

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.ZaměřeníFormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2009/2010 (B3942) Nanotechnology P Czech Ostrava 3 Optional study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner