Textilní nanomateriály
| Probíhá: LS 2024/2025 | Cena: 1 000,00 Kč (Zvýšená sazba 1 900,00 Kč) |
Charakteristika
Tento předmět se zabývá prohloubením znalostí problematiky vlákenných nanomateriálů a to z hlediska jejich výroby, rozdělení, testování a samozřejmě také uplatnění. Důležitým prvkem jsou technologie výroby jednotlivých nanovlákenných materiálů. Dále jsou studující seznamování s detaily provedení zvlákňovacích postupů a teoretickou podstatou zkoumaných jevů. Studující se zároveň učí používat dosud získané znalosti z jiných předmětů při řešení konkrétních příkladů technologie výroby nanomateriálů.
Posluchačům jsou představovány speciální postupy při testování materiálů složených z nanovláken, které se mnohdy velmi liší od klasických postupů.
Ve cvičeních jsou studující přímo seznamování s teoretickou a technickou podstatou jednotlivých přednášených výrobních metod. V závěrečném cvičení posluchači používají zvlákňovací zařízení aktuálně zkoumané na KNT a vyrábějí určité množství definovaného materiálu.
Obsah a rozsah přednášek a případných cvičení může být upraven podle aktuálního zájmu studentů.
Předmět je vyučován formou přednášek seminárního charakteru a cvičení.
Struktura
- týden: Úvod do nanotechnologií obecně se zaměřením na nanovlákenné materiály. Pojednává se o rozměrech, které připadají v úvahu při nanotechnologii. Rozdělení nanotechnologií a obsah přednášek kurzu. Výskyt nanomateriálů v přírodě, princip minimální spotřeby materiálu a energie při tvorbě nanomateriálů.
- týden: Úvod do elektrického zvlákňování. Energetické poměry při zvlákňování. Sledování změn procesu pomocí měření elektrického proudu procházejícího spinnerem. Parametry zvlákňovacího prostoru, vznik elektrického větru a jeho působení.
- týden: Stejnosměrné elektrické zvlákňování. Stručná historie oboru. Základní provedení zvlákňování. Produktivita a výrobnost procesu. Typy zdrojů stejnosměrného vysokého napětí.
- týden: Speciální kolektory a modifikace výrobního procesu. Dostupné zvlákňovací postupy a strojní zařízení. Technologická úskalí realizace procesu.
- týden: Střídavé elektrické zvlákňování. Podstata a rozdíly oproti stejnosměrnému zvlákňování. Dostupné zvlákňovací procesy a strojní zařízení. Produktivita a výrobnost procesu. Vliv prostředí na zvlákňování, elektrický vítr. Typy zdrojů střídavého vysokého napětí.
- týden: Zvaná přednáška. Fyzikální základy elektrického zvlákňování. Teoretická východiska. Přednáší prof. RNDr. David Lukáš, CSc.
- týden: Elektrické zvlákňování. Orientace vláken, bikomponentní a koaxiální nanovlákna. Speciální kolektory, koaxiální zvlákňování. Podstata a technické provedení spinerů.
- týden: Využití elektricky zvlákněných nanovláken. Příklady použití a modifikace zvlákňovacího procesu.
- týden: Výroba polymerních nanovláken s výjimkou elektrického zvlákňování. Výčet a technické provedení jednotlivých metod. Použitelnost takto vyrobených nanovláken.
10: týden: Zvaná přednáška. Využití nanovláken ve tkáňovém inženýrství a drug delivery systémech. Přednáší Ing. Petr Mikeš, Ph.D. nebo Ing. Věra Jenčová, Ph.D.
- týden: Zvaná přednáška. Uhlíkové nanotrubice, jejich rozdělení a struktura. Metody výroby a laboratorní příprava uhlíkových nanotrubic. Technické použití uhlíkových nanotrubic v kompozitních materiálech, jako sondy AFM mikroskopů apod. Přednáší doc. Ing. Eva Kuželová-Košťáková, Ph.D.
- týden: Kompozitní nanomateriály. Kompozity vyztužené nanovlákennými materiály. Zvýšení odolnosti proti delaminaci. Praktické příklady provedení kompozitů a jejich využití.
- týden: Rizika nanomateriálů. Vliv distribuce rozměrů průmyslově vyrobených nanomateriálů na živé organismy. Dosud známé případy ohrožení živých organismů nanomateriály. Princip předběžné opatrnosti.
Učební pomůcky a literatura
RAMAKRISHNA, S. and all. An introduction to Electrospinning and Nanofibers, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. 2005, ISBN 981-256-415-5. WEISS, Z., SIMHA-MARTYNKOVÁ,G., ŠUSTAI, O. Nanostruktura uhlíkatých materiálů. Repronis Ostrava, 2005, ISBN80-7329-083-9,138 s. TONG, L., XUNGAI, W. Needleless Electrospinning of Nanofibers,Technology and Applications. Taylor & Francis Group, LLC, 2013, ISBN 978-981-4316-84-2.