PředmětyPředměty(verze: 896)
Předmět, akademický rok 2021/2022
  
Pokročilé funkční materiály a technologie v kybernetice - B445022
Anglický název: Advanced functional materials and technologies in cybernetics
Zajišťuje: Ústav počítačové a řídicí techniky (445)
Platnost: od 2021
Semestr: zimní
Body: zimní s.:5
E-Kredity: zimní s.:5
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:3/1 Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh: bakalářské
Garant: Hassouna Fatima doc. Mgr. Ph.D.
Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D.
Anotace -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (12.07.2021)
Senzorové, řídicí a komunikační technologie jsou strategickými součástmi mnoha průmyslových procesů a systémů. Řada z nich je zaměřena na energeticky optimální, bezpečný a spolehlivý provoz robotických systémů a technologických procesů. Pokrok ve vývoji těchto technologií otevírá nové možnosti praktických aplikací výsledků dosažených v jiných oblastech výzkumu, jako jsou funkční materiály. Zvláštní pozornost je v tomto předmětu věnována aplikaci pokročilých funkčních materiálů a technologií v senzorech, akčních členech a robotických systémech.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (12.07.2021)

Studenti budou umět:

  • popsat chování elektronických součástek z hlediska chemie a materiálového inženýrství,
  • převodní mechanismy senzorů a aktuátorů, včetně jejich návrhu s využitím pokročilých funkčních materiálů,
  • principy moderních elektronických zařízení a moderní technologie jejich výroby.

Literatura -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (12.07.2021)

Z: Hagen Klauk, Organic Electronics: Materials, Manufacturing, and Applications, Wiley-VCH, 2006, ISBN: 9783527312641

D: Michael Köhler, Wolfgang Fritzsche, Nanotechnology, Wiley-VCH, 2007, ISBN: 9783527318711

D: Ruth Shinar, Joseph Shinar, Organic Electronics in Sensors and Biotechnology, McGraw-Hill Education, 2009, ISBN: 9780071596763

D: Christof Wöll, Physical and Chemical Aspects of Organic Electronics, John Wiley & Sons, 2009, ISBN: 9783527627394

D: Siegmar Roth, David Carroll, One-Dimensional Metals: Conjugated Polymers, Organic Crystals, Carbon Nanotubes, Wiley-VCH, 2004, ISBN: 9783527307494

Studijní opory -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (12.07.2021)

e-learning.vscht.cz

Sylabus -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (12.07.2021)

1. Kyber– fyziochemická rozhraní: Úvod a materiálový vývoj; kyber- biofyzikální rozhraní; rozhraní pro snímání biomechanických signálů; kyber- biochemické rozhraní; systémová integrace; strojové učení a edge computing

2. Organické elektricky vodivé materiály: Definice; klasifikace; struktura a vlastnosti; solitony, polarony a bipolarony; transportní vlastnosti; pohyblivost nosičů náboje ve vybraných materiálech; elektrochemické vlastnosti vybraných materiálů; aplikace

3. Uhlíkové nanomateriály: Úvod; klasifikace; syntéza a fyzikální, elektronické a mechanické vlastnosti vybraných uhlíkových nanomateriálů (fullereny, grafen, uhlíkové nanodiamanty, saze, uhlíkové tečky, uhlíková nanovlákna a uhlíkové nanotrubky); aplikace

4. Polovodičové materiály: Definice; atomová struktura; energetické hladiny a pásma; kovalentní vazby; vlastní a nevlastní polovodiče; vodivost; příklady a aplikace

5. Hybridní materiály: Definice; metody přípravy; vztahy struktura-morfologie-vlastnosti; příklady a aplikace

6. Úvod do inteligentních materiálů: Definice; třídy a mechanismy; aplikace

7. Magnetické materiály: Úvod do magnetismu (magnetický moment; interakce mezi magnetickým materiálem a magnetickým polem; magnetická susceptibilita); magnetické nanočástice; magnetické vlastnosti nanočástic; koloidní stabilita; kompozitní magnetické systémy (1D, 2D a 3D); aplikace

8. Dielektrické, piezoelektrické a feroelektrické materiály: Dielektrický materiál; polarizace; piezoelektrický jev; piezoelektrické materiály; feroelektrické materiály; aplikace

9. Termoelektrické materiály: Termoelektrický jev; Seebeckův koeficient; kritéria výběru materiálů; konvenční termoelektrické materiály; roztažitelné termoelektrické materiály; aplikace

10. Shape Memory Materials: Tvarová transformace; typy a definice zakřivení; inteligentní polymery (např. hydrogely, polymery s tekutými krystaly, další inteligentní polymery); stimulace; deformační mechanismy; aplikace

11. Materiály a zařízení pro skladování energie: Mechanismy skladování energie; baterie; superkondenzátory; pseudokapacitory; nanomateriály pro zařízení na skladování energie; flexibilní a nositelná zařízení pro skladování energie; samoopravitelná zařízení pro ukládání energie

12. Inteligentní textilní senzory and E-textil: Historie; terminologie; způsoby přípravy; textil a internet věcí; textilní elektrody; inteligentní textilní senzory

13. E-kůže a bioelektronika: Definice a terminologie; vývoj materiálů pro e-kůže; bioelektronika: design, výzvy a ideální vlastnosti; lékařské elektrody; příklady

14. Aditivní tisk: Úvod; polymery pro aditivní tisk; techniky 3D tisku; 3D tisk funkčních materiálů; 4D tisk

Studijní prerekvizity -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (12.07.2021)

žádné

Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: Kopecký Dušan doc. Ing. Ph.D. (12.07.2021)

Úspěšné složení zápočtu a zkoušky.

Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Konzultace s vyučujícími 0,4 10
Účast na přednáškách 1,5 42
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi 1 28
Příprava na zkoušku a její absolvování 1,3 35
Účast na seminářích 0,5 14
5 / 5 129 / 140
 
VŠCHT Praha