Detail předmětu
Syntéza nekovových materiálů
FSI-WCHAk. rok: 2018/2019
Kurz je zaměřen na syntézu nekovových materiálů-polymerů a keramických prášků, včetně chování keramických koloidních částic v kapalném prostředí. Cílem kurzu je poskytnout studentům materiálového inženýrství základní chemické a fyzikální informace o syntéze nekovových materiálů a jejich prekurzorů, které jsou nutné pro pochopení vztahů mezi strukturou materiálů a jejich (fyzikálně) chemickou reaktivitou.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Absolvent kurzu bude schopen aplikovat získané poznatky při dalším magisterském studiu materiálového inženýrství a při řešení konkrétních problémů v průmyslové praxi.
Prerekvizity
Studenti mají mít znalosti organické, anorganické a fyzikální chemie na úrovni středoškolské; respektive základního kurzu pro strojní inženýrství.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení
Zkouška hodnotí teoretické znalosti a jejich praktické aplikace při řešení problemiky oboru. Zkouška je ústní s písemnou přípravou.
Učební cíle
Cílem kurzu je poskytnout studentům materiálového inženýrství základní chemické a fyzikální informace o syntéze nekovových materiálů a jejich prekurzorů, které jsou nutné pro pochopení vztahů mezi strukturou materiálů a jejich (fyzikálně) chemickou reaktivitou.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
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.
Základní literatura
B.I. Lee and E.J.A. Pope (editor): Chemical Processing of Ceramics, Marcel Pokker, New York 1994, p.61-127.
B.J. Brook (editor): Processing of Ceramics, Part II., vol. 178 of Materials Science and Technology, Wiley-WCH, Weinheim 1996, p.2-82.
D. Myers: Surfaces, Interfaces, and Colloids, Wiley-WCH, New York 1999.
L.V. Interrante and M.J. Hampden-Smith (editor), Chemistry of Advanced Materials, Wiley-WCH, New York 1998, p.389-448.
M. Kučera: Vznik makromolekul I., Vysoké učení technické v Brně, nakladatelství VUTIUM, 2003.
M. Kučera: Vznik makromolekul II., Vysoké učení technické v Brně, nakladatelství VUTIUM, 2003.
R.J. Brook (editor): Processing of Ceramics, Part I., vol 17A of Materials Science and technology, Wiley – WCH, Weinheim 1996, p.70-98.
B.J. Brook (editor): Processing of Ceramics, Part II., vol. 178 of Materials Science and Technology, Wiley-WCH, Weinheim 1996, p.2-82.
D. Myers: Surfaces, Interfaces, and Colloids, Wiley-WCH, New York 1999.
L.V. Interrante and M.J. Hampden-Smith (editor), Chemistry of Advanced Materials, Wiley-WCH, New York 1998, p.389-448.
M. Kučera: Vznik makromolekul I., Vysoké učení technické v Brně, nakladatelství VUTIUM, 2003.
M. Kučera: Vznik makromolekul II., Vysoké učení technické v Brně, nakladatelství VUTIUM, 2003.
R.J. Brook (editor): Processing of Ceramics, Part I., vol 17A of Materials Science and technology, Wiley – WCH, Weinheim 1996, p.70-98.
Doporučená literatura
B.J. Brook (editor): Processing of Ceramics, Part II., vol. 178 of Materials Science and Technology, Wiley-WCH, Weinheim 1996, p.2-82.
D. Myers: Surfaces, Interfaces, and Colloids, Wiley-WCH, New York 1999.
M. Kučera: Vznik makromolekul I., Vysoké učení technické v Brně, nakladatelství VUTIUM, 2003.
M. Kučera: Vznik makromolekul II., Vysoké učení technické v Brně, nakladatelství VUTIUM, 2003.
R.J. Brook (editor): Processing of Ceramics, Part I., vol 17A of Materials Science and technology, Wiley – WCH, Weinheim 1996, p.70-98.
D. Myers: Surfaces, Interfaces, and Colloids, Wiley-WCH, New York 1999.
M. Kučera: Vznik makromolekul I., Vysoké učení technické v Brně, nakladatelství VUTIUM, 2003.
M. Kučera: Vznik makromolekul II., Vysoké učení technické v Brně, nakladatelství VUTIUM, 2003.
R.J. Brook (editor): Processing of Ceramics, Part I., vol 17A of Materials Science and technology, Wiley – WCH, Weinheim 1996, p.70-98.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Polymery: monomery, nomenklatura polymerů, polymerační stupeň, funkčnost monomerů, struktura polymerů.
2. Řetězové polymerace: vliv chemické struktury monomeru na polymerační mechanismus, iniciace-terminace-propagace-transfer, polymerace radikálové, iontové a kondenzační kopolymerace.
3. Polykondenzace: vliv struktury monomerů na polykondenzační reakci, mechanismus polykondenzace.
4. Polyadice: mechanismus polyadice, blokové a roubované polymery, reakce polymerů: síťování polymerů, odbourávání polymerů.
5. Keramické prášky: konvenční metody přípravy, homogenní a heterogenní nukleace, růst částic v roztoku, koprecipitace.
6. Keramické prášky: sol-gel syntézy koloidů, sol-gel syntézy z organokovových sloučenin, polykondenzační sol-gel metody.
7. Keramické prášky: nekonvenční metody syntézy-hydrotermální, mikrovlnné, sonochemické, hydrolýza roztoků solí, reakce v nevodném prostředí.
8. Syntézy v plynné fázi; syntézy v aerosolech; emulzní syntézy. Vymrazovací a sprayové sušení.
9. Polymerní metody syntézy keramických materiálů: syntéza organokovových polymerů, pyrolýza polymerů. Syntézy neoxidových částic.
10. Biomimetické metody: přírodní keramické materiály a jejich vznik biologickou cestou, biomimetické procesy.
11. Koloidy-přitažlivé síly mezi částicemi: klasifikace fyzikálních sil. Van der Waalsovy síly. Interakce mezi povrchy a částicemi. Hamakerova konstanta.
12. Koloidy-elektrostatické síly a elektrická dvojvrstva: Zdroje povrchového náboje. Elektrostatická teorie-Coulombův zákon. Elektrokinetické jevy.
13. Koloidy a stabilita koloidů: struktura koloidů. Stability koloidů a mechanismus stabilizace – elektrostatická a stérická stabilizace. DLVO teorie. Koagulace a kinetika koagulace.
2. Řetězové polymerace: vliv chemické struktury monomeru na polymerační mechanismus, iniciace-terminace-propagace-transfer, polymerace radikálové, iontové a kondenzační kopolymerace.
3. Polykondenzace: vliv struktury monomerů na polykondenzační reakci, mechanismus polykondenzace.
4. Polyadice: mechanismus polyadice, blokové a roubované polymery, reakce polymerů: síťování polymerů, odbourávání polymerů.
5. Keramické prášky: konvenční metody přípravy, homogenní a heterogenní nukleace, růst částic v roztoku, koprecipitace.
6. Keramické prášky: sol-gel syntézy koloidů, sol-gel syntézy z organokovových sloučenin, polykondenzační sol-gel metody.
7. Keramické prášky: nekonvenční metody syntézy-hydrotermální, mikrovlnné, sonochemické, hydrolýza roztoků solí, reakce v nevodném prostředí.
8. Syntézy v plynné fázi; syntézy v aerosolech; emulzní syntézy. Vymrazovací a sprayové sušení.
9. Polymerní metody syntézy keramických materiálů: syntéza organokovových polymerů, pyrolýza polymerů. Syntézy neoxidových částic.
10. Biomimetické metody: přírodní keramické materiály a jejich vznik biologickou cestou, biomimetické procesy.
11. Koloidy-přitažlivé síly mezi částicemi: klasifikace fyzikálních sil. Van der Waalsovy síly. Interakce mezi povrchy a částicemi. Hamakerova konstanta.
12. Koloidy-elektrostatické síly a elektrická dvojvrstva: Zdroje povrchového náboje. Elektrostatická teorie-Coulombův zákon. Elektrokinetické jevy.
13. Koloidy a stabilita koloidů: struktura koloidů. Stability koloidů a mechanismus stabilizace – elektrostatická a stérická stabilizace. DLVO teorie. Koagulace a kinetika koagulace.