Nekovové materiály (FSI-WNE)

1.Základy chemické termodynamiky a kinetiky
Klasifikace termodynamických systémů, proměnných a vztahů. Kritéria rovnováhy. Nultá, první a druhá termodynamická věta, druhy energie v systémech, entropie, třetí věta termodynamická.

2. Termodynamické vztahy a proměnné
Termodynamické potenciály uzavřených systémů. Kritérium a podmínky odvození termodynamické rovnováhy. Termochemie. Závislost tepelné kapacity, reakčního tepla, entropie a Gibbsovy energie na teplotě. Změny standardní Gibbsovy energie při chemických reakcích.

3. Fázové rovnováhy.  Chemický potenciál. Gibbsův fázový zákon. Jednosložkové fázové diagramy v (p, T) prostoru. Clapeyronova rovnice a Clausius - Clapeyronova rovnice, jejich aplikace.
Vícesložkové systémy: vyjadřování složení, parciální molární veličiny. Ideální roztoky vs. reálné roztoky (Raoultův zákon). Reakce ve vícesložkových a vícefázových systémech: aktivity a aktivitní koeficienty, Van’t Hoffova izoterma, rovnovážná konstanta.

4. Polymery
Základní pojmy, historie, názvosloví, chemické složení polymerů, struktura polymerů, molekulová hmotnost a její stanovení, základní vlastnosti polymerů, polyreakce.

5. Vazba v nekovových anorganických materiálech (NAM)
Struktura atomů. Tuhé látky s iontovou vazbou a kovalentní vazbou. Mezimolekulové (meziatomové) síly.
Struktura NAM – krystalové struktury. Binární iontové sloučeniny. Složené krystalické struktury.

6. Strukturní poruchy a struktura skelných NAM
Strukturní poruchy – Bodové defekty: stechiometrické, nestechiometrické, vnitřní. Notace bodových defektů. Lineární defekty. Planární defekty. Tvorba skel. Modely skelné struktury. Struktura oxidových skel

7. Fázové diagramy vybraných NAM
Binární a ternární diagramy významných NAM. Mísitelnost fází-intermediální sloučeniny-tuhé roztoky NAM. Chemické reakce v NAM – Kinetika heterogenních reakcí. Slinování NAM

8. Mikrostruktura NAM.  Mikrostrukturní charakteristiky. Zobrazovací metody, Mikrostruktura vs vlastnosti, Typické mikrostruktury: pokročilé keramiky, skel. Fraktografie

9. Fyzikální a termické vlastnosti, mechanické vlastnosti
Hustota, Porozita, Teplota tání, Tepelná kapacita a vodivost. Teplotní roztažnost. Teplotní ráz. Pružnost, Pevnost, Tvrdost, Lomová houževnatost, Tvárné vs křehké chování

10. Zpevňování a zhouževnaťování NAM, Vliv vnějších podmínek na vlastnosti NAM. Samovyztužitelná keramika. Transformační zhouževnatění. Mechanismy zhouževnaťování. Creep, Statická únava, Chemické vlivy, Mechanicky indukované defekty, Teplotní ráz

11. Elektronová a iontová vodivost, dielektrické vlastnosti. Pásová teorie NAM, vodiče, nevodiče, polovodiče Koncentrace vodičů náboje a jejich mobilita. Defekty – migrace iontů, Iontová vodivost, Tuhé elektrolyty a jejich aplikace. Dielektrické vlastnosti. Polarizační mechanismy. Dielektrické ztráty. Kondenzátory a izolátory.

12. Magnetické a optické vlastnosti NAM
Para-, ferro-, a antiferro- and ferrimagnetismus. Magnetické domény a hysterezní křivka. Typy magnetických NAMOptické vlastnosti – absorpce, index lomu, rozptyl, transparence, barva.

13. Oxidové, karbidové a nitridové NAM
Typičtí představitelé NAM, výroba, vlastnosti, použití

1. Výpočty podle chemických rovnic. Termochemie – tepelné kapacity, reakční tepla a jejich závislost na teplotě.

2. Závislost Gibbsovy energie na teplotě.

3. Clapeyronova rovnice, Clausius-Clapeyronova rovnice.

4. Názvosloví a struktura polymerů, výpočty molekulových hmotností, příklady polymerací, polykondenzací, polyadicí.

5. Příprava základních technologických procesů a pomůcek pro výrobu těles z pokročilé keramiky metodou slip-casting.

6. Praktické zvládnutí přípravy stabilní keramické suspenze a její využití pro výrobu pokročilé keramiky metodou slip-casting.

7. Geometrická úprava, měření a vyhodnocení hustoty keramických těles ve stavu green body.

8. Prezentace studentů na zadané téma, měření a vyhodnocení hustoty keramických těles po tepelném zpracování (slinování) a jejich úprava zalitím do polystyrénu pro proces broušení a leštění.

9. Keramografie připravených keramických těles skládající se z ručního a automatického broušení a leštění.

10. Pozorování mikrostruktur pomocí skenovací elektronové mikroskopie, měření tvrdosti

11. Vyhodnocení velikosti zrn připravených keramik úsečkovou metodou, strukturní porovnání zkoumaných materiálů, odevzdání protokolu.

12. Exkurze v laboratořích Odboru keramiky a polymerů ÚMVI.

13. Zápočet.