Detail předmětu

Struktura a vlastnosti moderních materiálů

FSI-TVN Ak. rok: 2025/2026 Letní semestr

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

Vstupní znalosti

Znalosti získané v předmětech Úvod do materiálových věd a inženýrství – BUM a Teoretická mechanika a mechanika kontinua – TMM

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.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program B-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, bakalářský, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

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

Osnova

Popis atomových vazeb, empirické meziatomové potenciály
Poruchy atomového uspořádání, teorie dislokací
Lomová mechanika:
- pole napětí a deformace na čele trhliny
- kvantitativní fraktografie únavového lomu
Nanomateriály a paměťové materiály :
- deformační mikromechanizmy ultrajemnozrnných materiálů

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

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