Detail předmětu

Nanostrukturní materiály

FSI-TMTAk. rok: 2022/2023

Struktura nanomateriálů. Simulace a modelování struktury nanomateriálů. Příprava nanomateriálů. Analýza nanomateriálů. Vlastnosti nanomateriálů. Aplikace nanomateriálů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. RNDr. Jaroslav Cihlář, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Výsledky učení předmětu

Studentovi se usnadní orientace při výběru diplomového úkolu a umožní získat přehled v oblasti pokročilých nanostrukturních materiálů, které hrají významnou roli v moderní společnosti.

Prerekvizity

Fyzika tuhé fáze, Makromolekulární chemie, Koloidní chemie.

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. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

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 základních vztahů mezi strukturou, vlastnostmi a aplikacemi nanostruktrukturních materiálů. Studenti budou také seznámeni s modelováním nanostruktur a jejich syntézou a analýzou.

Základní literatura

Carl C. Koch (editor): Nanostructured Materials: Processing, Properties, and Applications, William Andrew, Inc., New York 2007
G. Cao: Nanostructures and Nanomaterials: Synthesis, Properties, and Applications,

Doporučená literatura

B. Bhushan (editor): Springer Handbook of Nanotechnology, Spinger-Verlag, Berlin 2004
K. E. Gonsalves et al.: Biomedical nanostructures, John Wiley & Sons, Inc.,
P. Yang (editor): The Chemistry of Nanostructured Materials, World Scientific Publishing, New Jersey 2003

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-FIN-P magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Jaroslav Cihlář, CSc.

Osnova

- Struktura nanomateriálů (1-5 hod.) Makromolekuly, nanočástice, klastry, samoorganizované struktury, hiearchické struktury.
Nanoprášky, tenké vrstvy, povlaky, vláknité nanomateriály, nanokompozity.
- Simulace a modelování struktury nanomateriálů (6-8) Nanočástice, nanopovlaky, nanozrnné materiály.
- Příprava nanomateriálů (9-15) Chemické syntézy v kapalné fázi a plynné fázi, pyrolýza prekurzorů a kondenzace nanočástic, fyzikální a chemické depozice, elektrodepozice, mechanické mletí.
- Analýza nanomateriálů (16-19) XRD, SAXS, SEM, TEM, optická, elektronová a iontová spektroskopie, adsorpční metody, elektrické a magnetické metody
- Vlastnosti nanomateriálů (20-23) Chemické, katalytické, elektrické, mechanické, rheologické, magnetické a optické vlastnosti.
- Aplikace nanomateriálů (24-26) Konstrukční materiály, biomateriály, katalyzátory, povlaky, tenké vrstvy, membrány.

Laboratorní cvičení

3 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Jaroslav Cihlář, CSc.

Osnova

Analýza velikosti nanočástic- příprava vzorků (1. hod.)
Analýza velikosti nanočástic-analýza dymamickým rozptylem světla (2. hod.)
Analýza velikosti nanočástic- vyhodnocení distribuce velikosti (3. hod.)

Cvičení

10 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Jaroslav Cihlář, CSc.

Osnova

V cvičení budou řešeny tematicky zaměřené příklady z přednášených témat. (1-13)

- Struktura nanomateriálů (1. hod.) Makromolekuly, nanočástice, klastry, samoorganizované struktury, hiearchické struktury.
- Struktura nanomateriálů (2. hod.) Nanoprášky, tenké vrstvy, povlaky, vláknité nanomateriály. Nanokompozity.
- Simulace a modelování struktury nanomateriálů (3. hod.) Nanočástice, nanopovlaky, nanozrnné materiály.
- Příprava nanomateriálů (4. hod.) Chemické syntézy v kapalné fázi a plynné fázi.
- Příprava nanomateriálů (5. hod.) Pyrolýza prekurzorů a kondenzace nanočástic. Fyzikální a chemické depozice, elektrodepozice, mechanické mletí.
- Analýza nanomateriálů (6. hod.) XRD, SAXS, SEM, TEM, optická, elektronová a iontová spektroskopie. Adsorpční metody, elektrické a magnetické metody.
- Vlastnosti nanomateriálů (7. hod.) Chemické a katalytické vlastnosti.
- Vlastnosti nanomateriálů (8. hod.) Elektrické, mechanické, rheologické, magnetické a optické vlastnosti.
- Aplikace nanomateriálů (9. hod.) Konstrukční materiály a biomateriály.
- Aplikace nanomateriálů (10. hod.) Katalyzátory, povlaky, tenké vrstvy, membrány.