Detail předmětu

Struktura a vlastnosti materiálů

FEKT-LSVMAk. rok: 2018/2019

Složení, struktura a vlastnosti materiálů; řízení vlastností. Skla a keramika pro elektroniku, skelné pájky. Skelně krystalické látky. Keramické supravodiče. Piezoelektrika. Sloučeninové polovodiče a jejich tuhé roztoky, amorfní polovodiče, polovodivé vrstvy. Organické polovodiče. Magnetická kovová skla. Paměťová média. Materiály pro optoelektroniku; vláknová optika. Materiály pro konverzi a akumulaci energie. Biomateriály a biokompatibilita. Superčisté látky. Kompozity. Vodivé plasty. Materiály pro vakuovou techniku.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. Ing. Vítězslav Novák, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav elektrotechnologie (UETE)

Výsledky učení předmětu

Po absolvování předmětu je student schopen:
- klasifikovat elektrotechnické materiály z hlediska vlastností a jejich užití,
- vysvětlit podstatu fyzikálních dějů, odehrávajících se ve struktuře elektrotechnických materiálů,
- matematicky popsat fyzikální děje, probíhající v elektrotechnických materiálech,
- popsat vzájemnou vazbu mezi složením a strukturou materiálů a jejich výslednými vlastnostmi, včetně možnosti řízení těchto vlastností,
- navrhovat optimální druhy materiálů pro výrobu elektrotechnických, elektronických a mikroelektronických zařízení, jakož i do aplikací v příbuzných technických a vědních oborech.

Prerekvizity

Znalost elektrotechnických materiálů na úrovni bakalářského předmětu Materiály a technická dokumentace.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, numerická a laboratorní cvičení. Předmět využívá virtuální laboratorní úlohy dostupné na serveru.

Způsob a kritéria hodnocení

až 40 bodů v průběhu semestru (15 bodů za laboratorní cvičení a 25 bodů za písemný test)
až 60 bodů za písemnou závěrečnou zkoušku
Zkouška je zaměřena na ověření znalostí a orientaci v problematice elektrotechnických materiálů.

Osnovy výuky

Složení,struktura a makroskopické vlastnosti materiálů.
Přístupy k řízení vlastností materiálů.
Nekonvenční a teplovzdorné plasty. Vodivé plasty.
Sklo pro elektroniku. Skelné pájky. Slinovaná skla. Skelně krystalické materiály.
Keramika pro elektroniku. Keramické supravodiče. Piezoelektrika.
Sloučeninové polovodiče a jejich tuhé roztoky.
Amorfní polovodiče. Polovodivé vrstvy. Organické polovodiče.
Magnetická kovová skla. Paměťová média.
Materiály pro optoelektroniku. Vláknová optika.
Superčisté látky pro elektroniku a další aplikace.
Materiály pro vakuovou techniku.
Materiály pro konverzi a akumulaci energie.
Bio-materiály a bio-kompatibilita.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s vzájemnou vazbou složení a struktury materiálů na vlastnosti materiálů a na možnosti řízení jejich vlastností. Získané znalosti umožní studentům navrhovat optimální druhy materiálů do výroby elektrotechnických, elektronických a mikroelektronických zařízení, jakož i do aplikací v příbuzných technických a vědeckých oborech.

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

Povinná účast ve výuce.

Základní literatura

Askeland, D. R.: The Science and Engineering of Materials, Boston 1994, USA, ISBN 0-534-93423-4 (EN)
Kazelle, J., Liedermann, K., Jirák, J., Havlíček, Vaněk, J.: Elektrotechnické materiály a výrobní procesy. Elektronické texty, Brno 2002. (CS)
Kocman, V.: Fyzika a technologie elektrotechnických materiálů - Izolanty A, Skripta SNTL, Praha 1971 (CS)
Kocman, V.: Fyzika a technologie elektrotechnických materiálů - Izolanty B, Skripta SNTL, Praha 1972 (CS)
Mentlík, V. Dielektrické prvky a systémy, BEN, Praha 2006, ISBN 80-7300-189-6 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-MEL , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor ML-EVM , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-ML1 magisterský navazující

    obor ML1-EVM , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vítězslav Novák, Ph.D.

Osnova

Složení,struktura a makroskopické vlastnosti materiálů.
Přístupy k řízení vlastností materiálů.
Nekonvenční a teplovzdorné plasty. Vodivé plasty.
Sklo pro elektroniku. Skelné pájky. Slinovaná skla. Skelně krystalické materiály.
Keramika pro elektroniku. Keramické supravodiče. Piezoelektrika.
Sloučeninové polovodiče a jejich tuhé roztoky.
Amorfní polovodiče. Polovodivé vrstvy. Organické polovodiče.
Magnetická kovová skla.Paměťová média.
Materiály pro optoelektroniku.Vláknová optika.
Superčisté látky pro elektroniku a další aplikace.
Materiály pro vakuovou techniku.
Materiály pro konverzi a akumulaci energie.
Bio-materiály a bio-kompatibilita.
Materiály a pracovní prostředí.

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vítězslav Novák, Ph.D.

Osnova

Řešení úloh z oblastí:
Chemické složení a struktura organických a anorganických materiálů.
Vlastnosti dielektrik, polovodičů a magnetik v elektrických, magnetických a tepelných polích.
Piezoelektrické vlastnosti látek.
Optické vlastnosti látek.
Kompatibilita anorganických,organických a biologických materiálů.

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vítězslav Novák, Ph.D.
Ing. Josef Máca, Ph.D.
Ing. Jiří Libich, Ph.D.

Osnova

1) Sledování vlivu elektrických, magnetických a tepelných,polí na vlastnosti polovodičů.
2) Elektrické vlastnosti dielektrických a vodivých kompozitů.
3) Měření dielektrických vlastností feroelektrik.
4) Měření vlastností piezoelektrických elementů.
5) Teplotní a kmitočtové závislosti magnetických vlastností fero- a ferimagnetik.
6) Měření ztrát v dielektrických a magnetických materiálech.