Detail předmětu

Syntéza nekovových materiálů

FSI-WCHAk. rok: 2021/2022

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

doc. Ing. Klára Částková, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

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.

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-MTI-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Klára Částková, Ph.D.

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.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Klára Částková, Ph.D.

Osnova

1. Polymery
2. Řetězové polymerace
3. Polykondenzace
4. Polyadice
5. Keramické prášky:konvenční metody přípravy
6. Keramické prášky: nekonvenční metody přípravy
7. Polymerační metody syntézy keramických materiálů
8. Syntézy v plynné fázi; syntézy v aerosolech; emulzní syntézy. Vymrazovací a sprayové sušení.
9. Polymerní metody syntézy keramických materiálů
10. Biomimetické metody
11. Koloidy-přitažlivé síly mezi částicemi
12. Koloidy-elektrostatické síly a elektrická dvojvrstva
13. Koloidy a stabilita koloidů