9360-0105/01 – Úvod do nauky o materiálu (UNoM)

Garantující katedraCentrum nanotechnologiíKredity4
Garant předmětuIng. Karla Čech Barabaszová, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Karla Čech Barabaszová, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyUSP, HGF, FAST, FSUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
BAR31 Ing. Karla Čech Barabaszová, Ph.D.
LOS35 doc. Dr. Ing. Monika Losertová
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+1

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Předmět si klade za cíl seznámit studenty ze základními typy materiálů (kovovými, polovodičovými, kompozitními, keramickými, polymerními aj.), jejich vlastnostmi a aplikačními oblastmi.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

Předmět je rozdělen do dvou základních částí, ve kterých je kladen důraz na základní typy materiálů (kovové, polovodičové, kompozitní, keramické, amorfní, polymerní aj.) a jejich vlastnosti. V první etapě předmětu získá student přehled o struktuře a mikrostruktuře, fyzikálních, mechanických, elektrických a jiných vlastnostech materiálů. V druhé etapě je věnována pozornost využití různých typů materiálů v průmyslu a v nových technologiích. Důraz bude kladen na využití těchto materiálů v oblastech výzkumu a vývoje nanomateriálů a na jejich praktickém využití.

Povinná literatura:

DAVIS, Joseph D. Metals Handbook, Desk Edition, ASM International, 1998. ISBN 0871706547. BULLINGER, H.-J. Technology Guide. Principels-Application-Trends. Springer, London, 2009. ISBN 978-3-540-88545-0. ELSSNER, Gerhard et al. Ceramics and Ceramic Composites. Materialographic Preparation. Elseviere Imprint, 1999, ISBN 978-0-444-10030-6. HULL, Daniel. An Introduction to composite materials, Cambridge, 1990. ISBN 9780521388559.

Doporučená literatura:

RAO, C.N.R, et al. The Chemistry of Nanomaterials, Synthesis, Properties and Applications, Willey-VCH Weinheim, 2008. ISBN 3527306862. SCHEFFLER, Michael and Paolo COLOMBO. Cellular Ceramics. Wiley-VCH, 2005. ISBN 978352731204.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Semestrální protokol, semestrální práce.

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

1. Úvod do předmětu. Stručné seznámení s učivem předmětu. Úvod, přehled materiálů používaných v průmyslu a jejich základní rozdělení. Kovy, nekovy a polokovy; slitiny. 2. Strukturní vlastnosti materiálů I.Struktura a strukturní poruchy kovů a slitin. Krystalové struktury prvků a binárních slitin. Bodové poruchy v kovech a slitinách; difúze v kovových soustavách. Čárové poruchy krystalové mříže. Difúze v kovech a slitinách. 3. Strukturní vlastnosti materiálů II. Fázové transformace, rovnovážné fázové diagramy. Tuhé roztoky, intermediární fáze, mechanické směsi. Termodynamika transformací. 4. Mechanické vlastnosti materiálů.Zkouška tahem, rázem, v ohybu, zkoušky tvrdosti. Creep. 5. Konstrukční materiály.Soustava železo - uhlík. Základní chemické a strukturní přeměny. Základní dělení a využití ocelí. Vliv přísad na jejich vlastnosti. Litiny. 6. Slitiny kovů I.Slitiny Cu: bronzy, mosazi a kupronikly; slitiny Al: pro odlévání a pro tváření; slitiny Mg: pro odlévání a pro tváření. Vlastnosti a aplikace. 7. Slitiny kovů II.Slitiny Ni a superslitiny, charakteristiky a aplikace. Slitiny vysokotavitelných kovů (Ti, W, Nb aj.), jejich vlastnosti a aplikace. 8. Slitiny kovů III. Vybrané intermetalické sloučeniny. Biokompatibilní materiály, podmínka biokompatibility, typy materiálů. Funkčně gradientní materiály, princip, vlastnosti, využití. 9. Amorfní materiály a polymerní materiály.Charakteristika skel, fyzikálně - chemické vlastnosti, využití v optice a elektronice. Speciální skla. 10. Materiály s elektromagnetickými vlastnostmi.Kovová skla, stabilita, příprava, vlastnosti, příklady, použití. Magnetické materiály, rozdělení, charakteristiky a aplikace. Supravodiče, rozdělení, charakteristiky a aplikace. 11. Keramické materiály. Základní vlastnosti a aplikace. Čistá keramika, technická a konstrukční keramika, Technické sklo, porcelán. 12. Kompozitní materiály.Základní dělení, technologie přípravy, aplikace v mikrosvětě a nanotechnologiích. Frikční kompozity. 13. Přírodní materiály.Dělení a charakterizace. Metody přípravy přírodních/jílových kompozitních materiálů a jejich využití. 14. Polovodičové materiály.Rozdělení, vlastnosti a charakteristiky. Základní technologie přípravy, vliv parametrů na vodivost.Polovodičové struktury. NÁPLŇ CVIČENÍ: 1.Úvodní cvičení – seznámení s náplní cvičení a podmínkami udělení zápočtů. Zadání témat semestrálních prací – podmínky vypracování. 2.Krystalografie – základní krystalografické mřížky, jejich vlastnosti. Určování směrů a rovin. 3.Rovnovážné binární a ternární diagramy – základní typy, jejich charakterizace a fázové transformace. Příklady binárních a ternárních diagramů v oblasti materiálového inženýrství. Zadání protokolu. 4.Hodnocení mechanických vlastností materiálů. Tahové zkoušky a zkoušky tvrdosti. RTG difrakční záznamy kovových a nekovových systémů. 5.Polymerní materiály, základní dělení, přípravy, polyreakce. Aplikace polymerních materiálů v průmyslu. 6.-7.Prezentace a obhajoba semestrálních prací. Odevzdání protokolu. Konzultace. Udělení zápočtu.

Podmínky absolvování předmětu

Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (B3942) Nanotechnologie (3942R001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (B3942) Nanotechnologie (3942R001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (B3942) Nanotechnologie (3942R001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (B3942) Nanotechnologie (3942R001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (B3942) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (B3942) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (B3942) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (B3942) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (B3942) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (B3942) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
ECTS HGF-VSB 2017/2018 prezenční angličtina volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
ECTS HGF-VSB 2016/2017 prezenční angličtina volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
ECTS HGF - VSB 2015/2016 prezenční čeština volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
V - ECTS HGF - Bc. 2014/2015 prezenční čeština volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
ECTS FCE Bc-Mgr 2014/2015 prezenční čeština povinně volitelný 200 - Děkanát FAST stu. blok
USP 2014/2015 prezenční čeština volitelný odborný USP - Univerzitní studijní programy stu. blok
USP 2013/2014 prezenční čeština volitelný odborný USP - Univerzitní studijní programy stu. blok
V - ECTS HGF - Bc. 2013/2014 prezenční čeština volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
ECTS FCE Bc-Mgr 2013/2014 prezenční čeština povinně volitelný 200 - Děkanát FAST stu. blok
USP 2012/2013 prezenční čeština volitelný odborný USP - Univerzitní studijní programy stu. blok
V - ECTS HGF - Bc. 2012/2013 prezenční čeština volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
ECTS FCE Bc-Mgr 2012/2013 prezenční čeština povinně volitelný 200 - Děkanát FAST stu. blok