Předmět Nanomateriály (NM)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu NM - Nanomateriály, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava (VŠB-TU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

- Student bude umět definovat perspektivní skupiny nanomateriálů.- Student bude umět popsat a charakterizovat jednotlivé aplikační oblasti nanomateriálů.- Student bude umět klasifikovat a objasnit technologie zpracování nanomateriálů.- Student bude umět zvolit optimální metalurgické postupy výroby nanomateriálů. - Student bude umět vyhodnotit a aplikovat poznatky z přípravy nanomateriálů metodami intenzivního tváření.

Osnova

1. Charakteristika nanostrukturních materiálů, velikost a měrný povrch částic. Ovlivnění vlastností materiálů poměrematomů v objemu a na povrchu částic. Základní typy nanostrukturních materiálů a jejich aplikace.2. Metody přípravy nanostrukturních materiálů a jejich rozdělení. Příprava nanostrukturních materiálů z různýchfází (plynné, kapalné, vodné roztoky, suspenze, pevné fáze). Možnosti přípravy nanostrukturních materiálů. 3. Příprava nanostrukturních materiálů kondenzací z inertních plynů. Příprava nanostrukturních materiálů procesemPVS (Physical Vapor Synthesis). Reakce reakčních plynů s parami prekurzoru. Vliv podmínek přípravy na vlastnostimateriálů. Příprava kovových materiálů, intermetalických sloučenin, příprava oxidů, karbidů, nitridů apod.4. Plazmové procesy přípravy nanostrukturních materiálů. Charakteristika plazmy, indukční a obloukové plazma. Generaceplazmy, odpařování a kondenzace materiálu. Chemická syntéza, procesy pyrolýzy.5. Příprava nanostrukturních materiálů procesem NAS (Nano Arc Synthesis). Využití energie obloukového výboje kpřípravě jednosložkových a vícesložkových oxidů kovů vzácných zemin a tranzitivních kovů. Metody přípravy uhlíkatýchnanostrukturních materiálů.6. Metody přípravy roztoků, mikroemulsí, aerosolů pro přípravu nanostrukturních a nanokompozitních materiálů, sloučeninysměsných krystalů. Jednosložkové a vícesložkové systémy (WCo, WCoV, WCoCr2C3 apod.).7. Příprava nanostrukturních materiálů procesy rychlého tuhnutí tavenin. Vliv chemického složení tavenin a rychlostiochlazování na strukturu a velikost částic. Příprava jemnozrnných materiálů atomizací tavenin kovů pomocí inertníhoplynu o vysoké rychlosti, vliv podmínek atomizace a složení taveniny na strukturu materiálu.8. Příprava nanostrukturních materiálů procesem mletí ve vysokoenergetických kulových mlýnech. Příprava vícesložkovýchmateriálů procesem mechanického legování (TiC, TiB2, …).9. Metody hodnocení vlastností nanostrukturních materiálů. Stanovení velikosti částic, mechanické vlastnosti, hodnocenívlastností žárových nástřiků a povrchových vrstev. Strukturní charakteristiky. Mechanické vlastnosti nanokrystalickýchkovů. Změna vlastností kovových materiálů v závislosti na velikostí zrna. Superplastické chování. 10. Deformace kovů a slitin (elastická, plastická), způsoby stanovení plastické deformace (absolutní, poměrné,skutečné deformace, koeficienty deformace, zákon stálosti objemu). Analýza plastické deformace technologií SPDpomocí počítačová simulace. Vlastnosti kovových materiálů a nanostrukturních materiálů (Hall-Petchova rovnice,pevnost, tažnost, růst zrn).11. Technologie: Top-down, Bottom-up, SPD – UFG a NC materiálů (ultrajemnozrnné a nanostrukturní materiály).12. Several Plastic Deformation (SPD) metody přípravy nanokrystalických kovů: High-pressure torsion (HPT), Equalchannel angular processing (ECAP, DECAP), Cyclic extrusion-compression (CEC), Acumulative roll-bonding (ARB), kontinuálníprocesy (Conshearing, C2S2, CSPD) a tixoforming. 13. Základní termodynamické podmínky výroby nanokrystalických materiálů extrémní plastickou deformací. Aplikacetechnologií ECAP, CEC a TC, vývoj struktury a vlastností vybraných slitin. Vliv tvaru nástrojů, porovnání jednotlivýchtechnologií, velikost deformace, stav napjatosti, vývoj struktury, stárnutí, rekrystalizace, dosažitelné vlastnosti.Rozbor termomechanických podmínek průběhu procesu ECAP pomocí programu FormFem.14. Princip a fyzikální podstata vývoje struktury při aplikaci technologiemi SPD. Konstrukce jednotlivých zařízení,zpracovávané slitiny a vlastnosti. Podmínky stability (nestability) struktury. Analýza vývoje struktury pomocíprogramového vybavení. Průmyslové využití technologií (SPD) při výrobě nanokrystalických materiálů. Příklady využitínanokrystalických materiálů v moderních konstrukcích.

Literatura

BARABASZOVÁ, K. Nanotechnologie a nanomateriály. VŠB-Tu Ostrava, 2006, 158 s. WEISS, Z., SIMHA-MARTYNKOVÁ, G., ŠUSTAI, O. Nanostruktura uhlíkatých materiálů. VŠB-TU Ostrava, 2005, 138 s.GREGER, M. SPD technologie. Teze přednášek VŠB-TU Ostrava, 2013, 32 s.BEDNÁŘ, B., FLEMR, V., KRATOCHVÍL, B.: Nové materiály. VŠCHT, Praha 1991.

Požadavky

Žádné

Garant

prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.

Vyučující

prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.doc. Ing. Miroslav Greger, CSc.doc. Ing. Kateřina Skotnicová, Ph.D.