Ultrazvuková sonochemie (FSI-9USC)

Akademický rok 2019/2020

Garant:	prof. RNDr. Jaroslav Cihlář, CSc.
Garantující pracoviště:	ÚMVI	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	čeština či angličtina
Cíle předmětu:
Kurz poskytne studentům zejména doktorského studia materiálového a fyzikálního inženýrství základní fyzikálně-chemické poznatky potřebné pro experimentální studium v oblasti materiálových syntéz nekonvenčními US metodami.
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent kurzu bude schopen aplikovat získané poznatky při dalším doktorském studiu materiálového inženýrství a zejména při řešení disertační práce spojené se syntézou a přípravou nanostrukturních keramických práškových materiálů utrazvukovými sonochemickými metodami.
Prerekvizity:
Znalosti z oblasti materiálových věd a inženýrství na magisterské úrovni.
Obsah předmětu (anotace):
Úvodní kurz podávající studentům materiálových věd a materiálové chemie informace o principech akustické kavitace, dynamiky tvorby bublin a faktorech ovlivňujících kavitaci. Druhá část kurzu se zabývá aplikacemi sonochemie, které ilustrují fyzikální a chemické efekty ultrazvukem indukované kavitace zajímavé pro chemiky a inženýry. Třetí část je zaměřena na ultrazvukové přístroje a zařízení pro laboratorní syntetickou praxi a vývoj v oblast sonochemie směřující do praxe průmyslové.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zkouška hodnotící teoretické znalosti a jejich praktické aplikace je ústní formou 30 minutové presentace na téma ultrazvukové chemie 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 ultrazvukové chemie.
Typ (způsob) výuky:
Přednáška	10 × 2 hod.	nepovinná
Osnova:
Přednáška	1. Obecné principy sonochemie - podélné a příčné vlny (akustický tlak) - intenzita a tlaková amplituda - adsorpce ultrazvuku - vznik bubliny a kavitačního prahu (vliv částic, viskozity, frekvence a prostředí; pohyb bublin v US poli; přechodná a stabilní kavitace) 2. Syntéza - místa pro sonochemické reakce (homogenní kapalná fáze; generace radikálů; heterogenní systémy: rozhranní kapalina-kapalina, rozhranní rtuhá fáze-kapalina; fragmentace, abraze, tavení) - zákony sonochemie - homogenní heterogenní sonochemie (působení US v homogenních a heterogenních systémech) - sonochemická příprava prášků a nanostrukturních materiálů - sonochemická syntéza a degradace polymerů (mechanizmus a kinetika) - sonoelektrochemie ( elektrooxidační a elektroredukční syntézy, organokovové syntézy) 3. US zařízení a konstrukce sonochemických reaktorů - piezoelektrické a magnetorezistenční převodníky - ultrazvuková zařízení - typy (ultrazvukové čisticí lázně, ultrazvukové "horny" pro přímé ponoření) - laboratorní US reaktory - optimalizace US procesů a kombinace US s jinými technikami

Literatura - základní:
1. Mason T. J., Lorimer J. P.: Applied Sonochemistry, Wiley-VCH, Weinheim 2002
2. Luche J. L. and coworkers: Synthetic Organic Sonochemistry, Plenum Press, New York 1998
3. van Eldik R., Hubbard C. D.: Chemistry under Extreme or Non-classical Conditions, Wiley, New York 1997