PředmětyPředměty(verze: 965)
Předmět, akademický rok 2024/2025
  
Teorie a charakterizace disperzních systémů a heterogenních materiálů - P107006
Anglický název: Theory and Characterization of Disperse Systems and Heterogeneous Materials
Zajišťuje: Ústav skla a keramiky (107)
Fakulta: Fakulta chemické technologie
Platnost: od 2019
Semestr: oba
Body: 0
E-Kredity: 0
Způsob provedení zkoušky:
Rozsah, examinace: 3/0, Jiné [HT]
Počet míst: zimní:neurčen / neurčen (neurčen)
letní:neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Poznámka: předmět je určen pouze pro doktorandy
student může plnit i v dalších letech
předmět lze zapsat v ZS i LS
Garant: Pabst Willi prof. Dr. Dipl.-Min.
Je záměnnost pro: AP107006
Anotace -
Předmět podává ucelený a detailní přehled o teorii a charakterizaci disperzních soustav (prášků a především suspenzí) a heterogenních materialů (jednofázových polykrystalických materiálů, vícefázových kompozitů, především dvoufázových, a porézních materiálů). Teoretický rámec předmětu je neoklasická teorie kontinua (tzv. racionální termomechanika), klasická teorie elektromagnetického pole a teorie vícefázových směsí resp. kompozitů (tzv. mikromechanika). Na začátku předmětu jsou vysvětleny ensemblové metody charakterizace částicových soustav, především na základě rozptylu světla, a metody charakterizace mikrostruktur pomocí obrazové analýzy s důrazem na stereologické vztahy. Po uvedení základních konstitutivních rovnic jsou pak probrány jednotlivé efektivní vlastnosti těchto disperzních soustav resp. heterogenních materiálů, tj. viskozita suspenzí, tepelná vodivost nanofluidů, elastické, tepelné, termoelastické a jiné vlastnosti heterogenních materiálů (jednofázových polykrystalických, včetně nanokrystalických, a vícefázových, především dvoufázových resp. porézních), se zvláštním důrazem na exaktní meze a prediktivní modelové vztahy (aproximace efektivního prostředí). Závěr předmětu tvoří stručné přehledy o perkolační teorii, proudění tekutin v porézním prostředí, efektivních elektrických, magnetických a elektromagnetických (optických) vlastnostech a klasické teorii rozptylu (Mieovy teorie), kterou předmět de facto začíná, čímž se kruh uzavírá.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (18.04.2018)
Podmínky zakončení předmětu (Další požadavky na studenta) -

Ústní zkouška

Poslední úprava: Pátková Vlasta (18.04.2018)
Literatura -

Doporučená:

  • Random Heterogeneous Materials - Microstructure and Macrosopic Properties, Torquato, S., 2002
  • Absorption and scattering of light by small particles, Bohren, Craig F., Huffman, Donald R., 2004
  • Advances in Materials Science Research, Wythers, M.C. (ed.), 2011
  • Advances in Porous Ceramics, Newton A. (ed.), 2016
  • Ceramics Silikáty, Pabst, W., 2004
  • Ceramics Silikáty, Pabst, W., 2005
  • Journal of the European Ceramic Society, Pabst, W., Hostaša, J., Esposito, L., 2014
  • Microfluidics and Nanofluidics , Pabst, W., Gregorová, E., 2014
  • Materials Characterization, Pabst, W., Gregorová, E., Uhlířová, T., 2015
  • Materials Science and Technology, Pabst, W., Gregorová, E., 2015

Volitelná:

  • Light scattering by small particles, van de Hulst, H. C. , 1957
  • Ceramics and Composite Materials - New Research, Caruta, B.M. (ed.), 2006
  • New Developments in Materials Science Research, Caruta, B.M. (ed.), 2007
  • Handbook of Nanoceramics and Their Based Nanodevices - Volume 3, Tseng, T.-Y., Nalwa, H.S. (eds.), 2009
  • Phase Mixture Models for the Properties of Nanoceramics, Pabst, W., Gregorová, E., 2010
  • Polycrystalline Materials - Synthesis, Performance and Applications, Olson, J. (ed.), 2018
  • Ceramics Silikáty, Pabst, W., Gregorová, E., 2017
  • Ceramics Silikáty, Pabst, W., Uhlířová, T., 2017

Poslední úprava: Pabst Willi (12.08.2024)
Metody výuky -

Přednášky (pokud více než 2 studenti) nebo konzultace a samostudium.

Poslední úprava: Pabst Willi (06.08.2024)
Sylabus -

1. Velikostní a tvarová charakterizace částic a částicových soustav (včetně anizometrických částic) - od sedimentace k metodám využívajícím rozptyl světla

2. Charakterizace mikrostruktury heterogenních materiálů (včetně anizotropních) - od Archimeda k obrazové analýze pomocí stereologie

3. Stereologie I: Objemové frakce, pórovitost, hustota rozhraní, hustota integrálu středního zakřivení, střední délka úseků a jiné velikostní míry

4. Stereologie II: Rekonstrukce distribucí velikosti pomocí transformací na bázi Volterrových integrálních rovnic, korelační funkce

5. Racionální mechanika viskózních tekutin a elastických pevných látek

6. Reologie suspenzí: Efektivní viskozita zředěných a koncentrovaných suspenzí s kulovitými resp. nekulovitými částicemi

7. Lineární teorie termoelasticity a termoviskozity

8. Nanofluidy: Efektivní viskozita a tepelná vodivost

9. Efektivní vlastnosti polykrystalických a nanokrystalických materiálů

10. Efektivní elastické vlastnosti a tepelná vodivost kompozitů a porézních pevných látek I: Exaktní meze, lineární a self-konsistentní aproximace

11. Efektivní elastické vlastnosti a tepelná vodivost kompozitů a porézních pevných látek II: Diferenciální aproximace, clusterové rozvoje a jiné nelineární modely

12. Teorie perkolace a proudění tekutin v porézních prostředích

13. Efektivní elektrické, magnetické a elektromagnetické (optické) vlastnosti

14. Klasická teorie rozptylu (Mieova teorie a její aproximace)

Poslední úprava: Pátková Vlasta (18.04.2018)
Studijní opory -

Publikace přednášejícího uvedené v seznamu literatury (k dispozici v knihovně NTK nebo přímo u přednášejícího).

Poslední úprava: Pabst Willi (12.09.2018)
Výsledky učení -

Studenti budou umět:

(samozřejmě v závislosti na schopnostech každého jednotlivce vstřebat látku zde nabízenou)

1. zařadit jednotlivé modely disperzních soustav a heterogenních materiálů do příslušného teoretického rámce (klasická teorie kontinua, neklasická teorie kontinua, teorie směsí atd.) a orientovat se v teorii mikromechaniky a rozptylu,

2. charakterizovat disperzní soustavy a mikrostrukturu heterogenních materiálů lege artis a aplikovat tuto schopnost ve vlastních publikacích,

3. kriticky hodnotit dosud publikované modely disperzních soustav a heterogenních materiálů a rozlišit populární vědecký folklor od fyzikálně skutečně přípustných modelů,

4. uvědomit si, kriticky hodnotit a prohlédnout rozšířenou praxi mnoha dnešních autorů nerozlišovat fitovací rovnice od predikčních modelů a na tomto základě celou problematiku zvážit, vytvořit si vlastní názor v této otázce a stanovisko pro vlastní vědeckou činnost,

5. sami vyvinout nové modely resp. adaptovat stávající modely popisující souvislosti mezi mikrostrukturou a vlastnostmi disperzních soustav a heterogenních materiálů a tyto modely aplikovat ve vlastní výzkumné práci.

Poslední úprava: Pátková Vlasta (18.04.2018)
Vstupní požadavky -

nejsou

Poslední úprava: Pabst Willi (06.06.2018)
Studijní prerekvizity -

nejsou

Poslední úprava: Pabst Willi (06.06.2018)
 
VŠCHT Praha