Detail předmětu
Syntéza nekovových materiálů
FSI-WCH Ak. rok: 2019/2020 Zimní semestr
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.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program M2A-P: Aplikované vědy v inženýrství, magisterský navazující
obor M-MTI: Materiálové inženýrství, povinný
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.
Laboratorní cvičení
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
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