čeština

Absolvent kurzu bude schopen aplikovat získané poznatky při dalším magisterském studiu materiálového inženýrství a při řešení konkrétních problémů v průmyslové praxi, zejména problémů spojených s výběrem materiálů pro specifické konstrukční aplikace.

Studenti by měli mít znalosti fyziky, chemické thermodynamiky a kinetiky a také syntézy keramických materiálů na základní vysokoškolské úrovni.

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Zkouška hodnotí teoretické znalosti a jejich praktické aplikace při řešení problemiky oboru. Je písemná a ústní; student absolvuje ústní zkoušku i v případě, že neuspěl v písemné části.

Přednášky 13 x 3 hrs.
Cvičení 13 x 1 hrs.



1. Vazba v keramických materiálech – Struktura atomů. Tuhé látky s iontovou vazbou. Tuhé látky s kovalentní vazbou. Pásová teorie tuhých látek
2. Struktura krystalických keramik – Krystalové struktury. Binární iontové sloučeniny. Složené krystalické struktury
3. Struktura skelných keramik – Tvorba skel. Modely skelné struktury. Struktura oxidových skel
4. Strukturní poruchy – Bodové defekty: stechiometrické, nestechiometrické, vnitřní. Notace bodových defektů. Lineární defekty. Planární defekty
5. Chemické reakce v tuhých keramikách – Kinetika heterogenních reakcí. Elektrochemický potenciál v iontových tuhých látkách. Reakce kapalina-tuhá látka. Reakce v tuhých částicích. Precipitace v krystalických keramikách
6. Mikrostruktura keramických materiálů – Mikrostrukturní charakteristiky. Kvantitativní analyza- Typické mikrostruktury: pokročilé keramiky, skla, sklokeramiky
7. Termické vlastnosti – Teplotní napětí. Teplotní ráz. Mikropraskání keramiky. Temperování skla. Tepelná vodivost
8. Mechanické vlastnosti – Pevnost keramiky. Lomová houževnatost. Mechanismy zhouževnaťování. Konstruování s keramickými materiály. Tečení, subkritický růst trhlin. Únava keramiky
9. Dielektrické vlastnosti – Teoretické základy. Polarizační mechanismy. Dielektrické ztráty. Kondenzátory a izolátory
10. Teoretické základy. Para-, ferro-, antiferro- and ferrimagnetismus. Magnetické domény a hysterezní křivka. Magnetické keramické materiály.
11. Elektrická vodivost v keramických materiálech – difuse a vodivost. Iontová vodivost. Elektronová vodivost. Galvanické články s tuhou fází
12. Optické vlastnost – Základní principy. Absorpce a transmise. Rozptyl a opacita.
13. Aplikace keramických materiálů – konstrukční keramika, elektrokeramika, biokeramikalaboratoře a ateliéry

Cvičení
1. Mřížková energie, Madelungova konstanta, ionizační energie a iontový charakter vazby, koordinační číslo
2. Struktura krystalických a skelných keramických materiálů
3. Reakce kontrolované difuzí, rychlost chemické reakce, aktivační energie
4. Termické a mechanické vlastnosti keramických materiálů
5. Difuse a elekrické vlastnosti keramických materiálů
6. Dielektrické, magnetické a optické vlastnosti keramických materiálů
Keramografická analyza typických keramických mikrostruktur:
7. Příprava vzorků k analyze (řezání, zalévání)
8. Příprava vzorků k analyze (leštění)
9. Příprava vzorků k analyze (tepelné leptání)
10. Optická mikroskopie
11. Elektronová mikroskopie
12. Kvantitativní vyhodnocení keramografické analyzy
13. Vypracování protokolu

Cílem kurzu je seznámit studenty s keramickými materiály pro konstrukční, elektrotechnické a biolékařské aplikace z hlediska vztahů mezi strukturou materiálů a jejich vlastnostmi.

Podmínkou udělení zápočtu je přítomnost studenta ve všech cvičeních a splnění zadaných úkolů. Pokud student tuto podmínku nesplní, může mu být v odůvodněných případech stanovena náhradní podmínka.

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fyzika, Část 2: Mechanika – Termodynamika, VUTIUM, Brno 2000 (CS)
D.W.Richerson: Modern Ceramic Engineering,Marcel Dekker,New York 1992 (EN)
J. Cihlář: Chemie slévárenských materiálů, Nakladatelství VUT v Brně, 1991 (CS)
M.W.Barsoum: Fundamentals of Ceramics, IOP Publishing, London 2003 (EN)
V. Šatava: Úvod do Fyzikální Chemie Silikátů: SNTL, Praha, 1965 (CS)
W.D.Kingery, H.K.Bowen and D.R. Uhlmann: Introduction to Ceramics,Wiley, New York 1976 (EN)

J. Cihlář: Chemie slévárenských materiálů, Nakladatelství VUT v Brně, 1991 (CS)
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fyzika, Část 2: Mechanika – Termodynamika, VUTIUM, Brno 2000 (CS)
M.W.Barsoum: Fundamentals of Ceramics, IOP Publishing, London 2003
W.D.Kingery, H.K.Bowen and D.R. Uhlmann: Introduction to Ceramics,Wiley, New York 1976