Počkejte prosím...
Data pro 2018/2019

Mikrostruktura a vlastnosti heterogenních materiálů

Kredity 4
Rozsah 2 / 1 / 0
Examinace Z+Zk
Jazyk výuky čeština
Úroveň magisterský předmět
Garant Ing. Eva Gregorová, CSc.
prof. Dr. Dipl. Min. Willi Pabst

Anotace

Předmět podává ucelený a konzistentní přehled o mikrostruktuře a vlastnostech heterogenních materiálů (jedno- či vícefázových), včetně kompozitů, hutných poly- a nanokrystalických materiálů a porézních resp. celulárních materiálů, na základě teorie heterogenních materiálů, tzv. mikromechaniky. V úvodu je prezentována obecná klasifikace heterogenních materiálů a podán přehled o přípravě jak hutných tak porézních poly- a nanokrystalických materiálů. Následně jsou stručně shrnuty metody charakterizace mikrostruktury těchto materiálů a je vysvětlen pojem korelačních funkcí popisujících mikrostrukturu heterogenních materiálů. Podrobně jsou vysvětleny mikromechanické meze a modelové vztahy popisující souvislost mezi mikrostrukturou a vlastnostmi, včetně křížových vztahů. Převážná část předmětu se týká mechanických, termofyzikálních resp. termomechanických vlastností, menší část pak elektrických, magnetických a optických vlastností, transportu tekutin v porézních materiálech a viskozity a tepelné vodivosti suspenzí a nanofluidů. V kontextu nanomateriálů je vysvětlena i struktura rozhraní a tzv. model fázových směsí pro výpočet závislostí vlastností na velikosti zrn. Předmět je vhodný pro studenty všech materiálových oborů.

Sylabus

1. Úvod (definice a klasifikace heterogenních materiálů, jejích mikrostruktury a efektivních vlastnosti)
2. Polykrystalické (a nanokrystalické) materiály, (nano-)kompozity a porézní materiály (včetně tzv. celulárních materiálů)
3. Příprava, klasifikace a aplikace jednofázových polykrystalických materiálů, vícefázových materiálů (kompozitů) a porézních materiálů
4. Charakterizace mikrostruktury jednofázových polykrystalických materiálů, vícefázových materiálů (kompozitů) a porézních materiálů
5. Mikrostruktura, globální deskriptory a korelační funkce (jedno-, dvou-, tři- a čtyřbodové)
6. Mechanické (elastické), termofyzikální (vodivost, specifické teplo) a termomechanické (termoelastické) vlastnosti jednofázových polykrystalických materiálů (Voigt-Reuss atd.)
7. Mikromechanické meze efektivních vlastností vícefázových / kompozitních a porézních materiálů (jednobodové / Wiener-Paul, dvoubodové / Hashin-Shtrikman a třibodové / Beran)
8. Modelové vztahy k popisu souvislosti mezi mikrostrukturou a efektivními vlastnostmi kompozitů (exaktní modely a aproximace: Maxwell, self-konsistentní, diferenciální)
9. Mechanické (elastické), termofyzikální (vodivost, specifické teplo) a termomechanické (termoelastické) vlastnosti porézních materiálů (včetně Coble-Kingery a Gibson-Ashby)
10. Křížové vztahy mezi efektivními vlastnostmi (elementární meze / Milton-Torquato, Levinův vztah pro koeficient teplotní roztažnosti a křížoví vztahy mezí elastickými moduly a vodivosti)
11. Rozhraní zrn, fázové rozhraní a modely fázových směsí pro nanomateriály; vliv velikosti zrn na efektivní vlastnosti polykrystalických a nanokrystalických materiálů
12. Efektivní viskozita a tepelná vodivost suspenzí a nanofluidů; vliv tvaru částic
13. Efektivní elektrické, magnetické a optické vlastnosti heterogenních materiálů; rozptyl
14. Transport tekutin a adsorpce v porézních materiálech

Literatura

Z - Torquato S.: Random Heterogeneous Materials - Microstructure and Macrosopic Properties. Springer, New York 2002. (ISBN 0-387-95167-9).
Z - Gibson L. J., Ashby M. F.: Cellular Solids - Structure and Properties (second edition). Cambridge University Press, Cambridge 1997. (ISBN 0-521-49911-9).
Z - Koch C. C. (ed.): Nanostructured Materials - Processing, Properties, and Applications (second edition).William Andrew, Norwich 2007. (ISBN 978-0-8155-1534-0).
Z - Das S. K., Choi S. U. S., Yu W., Pradeep T.: Nanofluids - Science and Technology. Wiley-Interscience, Hoboken 2008. (ISBN 978-0-470-07473-2).
Z - Pabst W., Gregorová E.: Phase Mixture Models for the Properties of Nanoceramics. Nova Science Publishers, New York 2010. (ISBN 978-1-61668-673-4).
D - Pabst W., Gregorová E.: Effective elastic moduli of alumina, zirconia and alumina-zirconia composite ceramics, pp. 31-100 in Caruta B.M. (ed.): Ceramics and Composite Materials - New Research. Nova Science, New York 2006. (ISBN 1-59454-370-4).
D - Pabst W., Gregorová E.: Effective thermal and thermoelastic properties of alumina, zirconia and alumina-zirconia composite ceramics, pp. 77-138 in Caruta B.M. (ed.): New Developments in Materials Science Research. Nova Science, New York 2007. (ISBN 1-59454-854-4).
D - Pabst W., Hostaša J.: Thermal conductivity of ceramics - from monolithic to multiphase, from dense to porous, from micro to nano, pp. 1-112 in Wythers M.C. (ed.): Advances in Materials Science Research. Nova Science, New York 2011. (ISBN 978-1-61209-821-0).
D - Pabst W., Gregorová E., Uhlířová T.: Processing, microstructure, properties, applications and curvature-based classification schemes of porous ceramics, pp. 1-52 in Newton A. (ed.): Advances in Porous Ceramics. 188 pp. Nova Science Publishers, New York 2016. (ISBN hardcover 978-1-63485-839-7, e-book 978-1-63485-860-1).

VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 60461373
DIČ: CZ60461373

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha 2014
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum
zobrazit plnou verzi