Popis předmětu - XP13VNM

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
XP13VNM Výzkum nových materiálů
Role:S Rozsah výuky:2P+2L
Katedra:13113 Jazyk výuky:
Garanti:Ctibor P. Zakončení:Z,ZK
Přednášející:Ctibor P. Kreditů:4
Cvičící:Ctibor P. Semestr:Z

Anotace:

V předmětu budou probírány okruhy materiálů a jako Piezoelektrika, pyroelektrika a feroelektrika bez olova, Multiferroika, Speciální magnetické prvky, Karbonové materiály a uhlíkové nanomateriály, Bio-inspirované materiály a hybridní organické anorganické materiály, Polymery a kompozity obsahující polymer pro elektrotechniku, Nanovlákna, Kovy (slitiny ODS, HEA) s řízeným obsahem amorfní / krystalické / nanokrystalické hmoty, Kovy s mimořádnými závislostmi elektrického odporu na teplotě, mechanické zatížení a jeho vliv na chování materiálů, Karbidy a nitridy (MAX fáze). Budou diskutovány rozhodující metody pro studium těchto látek - Charakterizace materiálů difrakčními a spektroskopickými technikami, Charakterizace materiálů mikroskopií (SEM, TEM, polarizované světlo, konfokální), Charakterizace materiálů impedančními analyzátory, Modelování a simulace teplotních a el. polí.

Cíle studia:

V předmětu se uplatní impedanční analyzátor Keysight NO Concept 70, který bude souběžně využíván i pro výuku dalších předmětů, např. doktorského předmětu Fyzika dielektrik. Ve cvičeních 2, 4 a 7 se uplatní rozsah přístroje zahrnující frekvence od 1 MHz do 3 GHz a tepoty od -160 do +400°C. Jeho prostřednictvím bude možno proměřit keramická dielektrika různých vlastností, včetně extrémně nízkoztrátových a včetně látek s transformačními teplotami v řádově stovkách stupňů Celsia. Studenti tak budou obeznámeni s měřením a vyhodnocováním výsledků z přístroje patřícího ve své třídě k absolutní světové špičce.

Obsah:

Předmět shrne důležité aspekty nových materiálů s důrazem na jejich uplatnění v elektrotechnice. Na příkladech konkrétních typů materiálů (jako např. bezolovnatá piezoelektrika) ukáže cesty výzkumu: simulace - technologie - charakterizace struktury - charakterizace vlastností - zpětná vazba na modifikaci technologie a simulací. Drobný překryv je možný s předmětem FEL Nanotechnology AE0B13NNT, zejm. v oblasti uhlíkových materiálů a bio-inspirovaných materiálů. Předmět volně navazuje na předmět Materials for Power Electrical Engineering AE1B13MVE, resp. na ČS předmět Materiály pro výkonovou elektrotechniku A1B13MVE, prohlubuje a rozvíjí jeho náplň s důrazem na nejnovější materiály a technologie.

Osnovy přednášek:

1. Piezoelektrika, pyroelektrika a feroelektrika bez olova
2. Multiferroika
3. Speciální magnetické prvky
4. Karbonové materiály a uhlíkové nanomateriály
5. Bio-inspirované materiály a hybridní organické anorganické materiály
6. Polymery a kompozity obsahující polymer pro elektrotechniku
7. Nanofibre
8. Kovy (slitiny ODS, HEA) s řízeným obsahem amorfní / krystalické / nanokrystalické hmoty
9. Kovy s mimořádnými závislostmi elektrického odporu na teplotě, mechanické zatížení ...
10. Karbidy a nitridy (MAX fáze)
11. Charakterizace materiálů difrakčními a spektroskopickými technikami
12. Charakterizace materiálů mikroskopií (SEM, TEM, polarizované světlo, konfokální)
13. Charakterizace materiálů impedančními analyzátory
14. Modelování a simulace

Osnovy cvičení:

1. Excursion FzU AVCR - magnetic materials
2. Exercise - measurement of dielectric properties in dependence on frequency
3. Excursion UFP AVCR - ceramic insulators and dielectrics
4. Exercise - measurement of dielectric properties in dependence on temperature
5. Excursion FzU AVCR - lasers, materials for laser techniques (Hilase - Dolní Břežany)
6. Excursion UOCHB AVCR (biomaterials)
7. Exercise - measurement of dielectric properties in various sweeping regimes
8. Case study - devitrification (Ctibor)
9. Exercise - measurement of M-H loops in ferromagnetic Heusler alloys using a magnetometer at FzU AVCR (Zemen)
10. Case study - bioinspired material
11.-12.  Case study - semiconductors (Sedlacek)
13.-14.  Assesment test

Literatura:

[1] Michel W. Barsoum: MAX Phases:Properties of Machinable Ternary Carbides and Nitrides, Wiley, 2013, ISBN: 978-3-527-33011-9.
[2] Jiri George Drobny: Polymers for Electricity and Electronics: Materials, Properties, and Applications, Wiley, 2012, ISBN: 978-0-470-45553-1.
[3] B.S. Murty, Jien-Wei Yeh, S. Ranganathan, High-Entropy Alloys, 1st Edition, Elsevier, 2014, ISBN: 9780128002513.
[4] Yury Gogotsi, Volker Presser, Carbon Nanomaterials, 2nd Edition, CRC press (Taylor & Francis Group), Boca Raton, FL, USA, 2017, ISBN 9781138076815.
[5] Junling Wang: Multiferroic Materials: Properties, Techniques, and Applications, CRC press (Taylor & Francis Group), Boca Raton, FL, USA, 2017.

Požadavky:

Student musí získat zápočet na základě referátů z laboratorních měření a výsledků testu a složit závěrečnou zkoušku. Předchozí doporučené znalosti: Fyzika 1,2; Elmag. pole. Základní znalosti výroby kovů, polovodičů, keramických a polymerních izolantů. Fyzika pevných látek. Charakterizace materiálů. Doplnit si je může na Moodle z podkladů k předmětům AE0B13NNT, AE1B13MVE a A1B13MVE.

Poznámka:

Obsah předmětu lze přizpůsobit individuálnímu plánu doktoranda.

Klíčová slova:

Uhlík, polymery, kompozity, samovolné uspořádání, aktuátory, biomimetické materiály, nanomateriály, nanotechnologie

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
DOKP Před zařazením do oboru S
DOKK Před zařazením do oboru S


Stránka vytvořena 30.11.2020 17:50:52, semestry: L/2021-2, Z,L/2020-1, L/2019-20, Z/2021-2, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.