Nekovové materiály (FSI-9NKM)

Akademický rok 2023/2024
Garant: prof. Ing. Martin Trunec, Dr.  
Garantující pracoviště: ÚMVI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Kurz poskytne studentům zejména doktorského studia materiálového a fyzikálního inženýrství pokročilé fyzikálně-chemické poznatky potřebné pro experimentální studium v oblasti struktury a vlastností keramických materiálů a kompozitů.
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent kurzu bude schopen aplikovat získané poznatky při dalším doktorském studiu materiálového inženýrství a zejména při řešení disertační práce spojené s výzkumem v oblasti pokročilých konstrukčních, elektrokeramických a biokeramických materiálů.
Prerekvizity:
Znalosti z oblasti materiálových věd a inženýrství na magisterské úrovni.
Obsah předmětu (anotace):
Pokročilý kurz nekovových anorganických materiálů je zaměřený na strukturu keramických materiálů a jejich fyzikální a chemické vlastnosti. Témata kurzu: difuze v keramických materiálech, mechanické chování keramických materiálů, vysokoteplotní konstrukční pokročilá keramika, keramické superiontové vodiče, feroelektrická keramika, feromagnetická keramika, polykrystalická polovodičová keramika, vysokoteplotní oxidové supravodiče, biokeramické materiály.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek a konzultací, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zkouška hodnotící teoretické znalosti a jejich praktické aplikace proběhne formou 30 minutové presentace s diskusí na téma pokročilých keramických materiálů blízké cílům disertační práce doktoranda.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Kurz proběhne v závislosti na počtu zájemců formou konzultací nebo přednášek. Na závěr kurzu doktorand vypracuje tématickou prezentaci z oblasti pokročilých keramických materiálů.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  10 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Difuze v keramických materiálech: struktura keramiky, defekty v keramikách, procesy založené na difuzi a difuze v keramikách.
2. Mechanické chování keramických materiálů: elasticita, vliv porozity, lom na atomové úrovni, iniciace lomu, vliv mikrostruktury na lom, plasticita, dislokační skluz v keramikách, vysokoteplotní plasticita, mechanismus creepu, zhouževnaťující mechanismy v keramikách.
3. Vysokoteplotní konstrukční keramické materiály, oxidová keramika (oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, mulit, kordierit), neoxidová keramika (nitrid křemíku, karbid křemíku, sialony), keramické kompozity.
4. Keramické superiontové vodiče, teorie superiontové vodivosti, techniky studia transportu a kinetických vlastností, oxidové iontové vodiče (dopovaný oxid zirkoničitý, ceričitý a vizmutitý, pyrochlory, beta-alumina), protonové vodiče (dopované zirkoničitany a ceričitany, beta-alumina)
5. Feroelektrické keramické materiály, krystalová struktura a feroelektricita, dielektrika s vysokou permitivitou, pyroelektrická, piezoelektrická a elektrooptická zařízení, termistory.
6. Ferimagnetické keramické materiály, krystalová struktura feritů, mikrostruktura a fyzikální chemie hranic zrn.
7. Polovodivé polykrystalické keramické materiály, polovodivost a vliv hranic zrn, elektrostatické bariéry a transportní vlastnosti.
8. Vysokoteplotní oxidové supravodiče: krystalové struktury (měďnaté a vizmutité perovskity), vlastnosti kuprátů.
9. Biokeramické materiály pro lékařské aplikace: fyzikální vlastnosti a fyziologie kosti, kompatibilita mezi biokeramikou a fyziologickým okolím, chirurgické slitiny, biolékařské polymery, bioskla, oxid hlinitý, zirkoničitý a titaničitý, karbid křemíku, kompozitní hlinitá keramika, sialony, fosforečnanové keramiky.
Literatura - základní:
1. Swain M. (volume editor): Structure and properties of ceramics, vol.11 of Materials Science and Technology, WCH, Weinheim 1994
2. Ravagoli A. and Krajewski: Bioceramics, Chapman and Hall, London 1992
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
D-MAT-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-MAT-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z