Detail předmětu

Struktura a vlastnosti moderních materiálů

FSI-TVNAk. rok: 2018/2019

Krystalová struktura, mikrostruktura, mechanické vlastnosti. Metody predikce charakteristik materiálu. Užití vybraných moderních konstrukčních materiálů v technické praxi. Nanostrukturní materiály - uhlíková vlákna, nanovrstvy a nanotrubky, magnetické nanomateriály a ultrajemnozrnné materiály. Materiály s tvarovou pamětí - jev tvarové paměti a principy mechatronické aktuace. Kompozitní materiály - vláknové kompozity, částicové kompozity a lamináty.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. Mgr. Miroslav Černý, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Student získá základní přehled o struktuře, mechanických vlastnostech a užití moderních materiálů v pokročilých technologiích a inženýrských systémech.

Prerekvizity

Fyzika pevných látek, materiálové vědy a inženýrství.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení studenta bude zohledňovat jeho práci ve cvičení a výsledky diskuze nad zadanými tématy při kolokviu (k přípravě povoleny poznámky z přednášek).

Učební cíle

Důraz je kladen na objasnění zvláštností mikrostruktury moderních materiálů a pochopení fyzikální podstaty vztahů mezi jeich mikrostrukturou a mechanickými vlastnostmi. Cílem je rovněž poskytnout základní informace o možnostech použití těchto materiálů v současné technické praxi.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.

Základní literatura

J. Pokluda, F. Kroupa, L. Obdržálek, Mechanické vlastnosti a struktura pevných látek, PC-DIR 1994 (CS)

Doporučená literatura

BELLOUARD Y.: Microrobotics and Microdevices based on Shape-Memory Alloys. In: Smart Materials, Columbus, Ohio 2003, pp.620-644
Pokluda J, Šandera P. Micromechanisms of Fracture and Fatigue. In a Multiscale Context. London, UK: Springer; 2010. (EN)
Suresh S.: Fatigue of Materials. Cambridge, UK: Cambridge University Press; 1998. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-FIN , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Vojtek, Ph.D.
prof. Mgr. Miroslav Černý, Ph.D.

Osnova

Struktura ideálních krystalů a druhy vazeb, poruchy atomového uspořádání
Teorie deformace a lomu materiálů
Lomová mechanika
- cyklická plastická deformace
- mikromechanika lomů
Nanomateriály:
- uhlíková vlákna, nanovrstvy a nanotrubky
- magnetické nanomateriály
- ultrajemnozrnné materiály
Materiály s tvarovou pamětí: jev tvarové paměti, principy mechatronických aktuátorů
Kompozitní materiály: vláknové kompozity a lamináty, částicové kompozity

Cvičení

7 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Vojtek, Ph.D.
prof. Mgr. Miroslav Černý, Ph.D.

Osnova

Popis atomových vazeb, empirické meziatomové potenciály
Poruchy atomového uspořádání, teorie dislokací
Lomová mechanika:
- pole napětí a deformace na čele trhliny
- kvantitativní fraktografie ńavového lomu
Nanomateriály a paměťové materiály :
- deformační mikromechanizmy ultrajemnozrnných materiálů
Exkurze do Ústavu fyziky materiálů v Brně

Cvičení s počítačovou podporou

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Mgr. Miroslav Černý, Ph.D.

Osnova

Modelování deformace a odezvy krystalů
- modelování ideální krystalové struktury
- semiempirické meziatomové potenciály
- ab initio metody, molekulární dynamika
Nanomateriály a paměťové materiály :
- teoretická pevnost uhlíkových nanotrubek
- elasticita ideálních krystalů a dvojčat v slitině Ni-Ti