Detail předmětu

Struktura a vlastnosti moderních materiálů

FSI-TVNAk. rok: 2024/2025

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

3

Garant předmětu

prof. Mgr. Miroslav Černý, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Vstupní znalosti

Fyzika pevných látek, materiálové vědy a inženýrství.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení studenta bude zohledňovat jeho práci ve cvičení a výsledky závěrečného testu.
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.

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

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 B-FIN-P bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CLS , 1 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

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

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

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

Cvičení s počítačovou podporou

13 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

 

Vybraná pokročilá témata :

  • teoretická pevnost uhlíkových nanotrubek
  • elasticita ideálních krystalů
  • vibrační spektra molekul, vazebná energie