Předmět: Textilní nanomateriály

» Seznam fakult » FT » KNT
Název předmětu Textilní nanomateriály
Kód předmětu KNT/TNA
Organizační forma výuky Přednáška + Cvičení
Úroveň předmětu Bakalářský
Rok studia nespecifikován
Semestr Zimní a letní
Počet ECTS kreditů 6
Vyučovací jazyk Čeština, Angličtina
Statut předmětu Povinný
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Dostupnost předmětu Předmět je nabízen přijíždějícím studentům
Vyučující
  • Holec Pavel, Ing.
  • Pokorný Pavel, doc. Ing. Ph.D.
  • Kalous Tomáš, Ing. Ph.D.
  • Jirkovec Radek, Ing. PhD.
Obsah předmětu
1. Úvod do problematiky vlákenných nanomateriálů Základní pojmy a definice nanomateriálů a nanotechnologií; Proč nano; Základy z přírody, základní principy výroby, vlastnosti a výhody textilních nanomateriálů, podstaty úprav textilních materiálů v nanoměřítku, definice. 2. Elektrostatické zvlákňování - úvod Obecně možnosti výroby polymerních nanovláken (tažení, melt blown, bikomponentní vlákna typu ostrovy v moři atd.) s důrazem na úvod do elektrostatického zvlákňování - základní terminologie a charakteristiky. 3. Elektrostatické zvlákňování- principy Principy elektrostatického zvlákňování (Taylorův kužel, Rayleighova nestabilita, jehlové a bezjehlové zvlákňování atd.), Materiálové a procesní podmínky. 4. Elektrostatické zvlákňování - výroba Možnosti ovlivňování výroby polymerních nanovláken (vliv vlastností kapaliny určené pro zvlákňování, vliv parametrů stroje a podmínek při zvlákňování). 5. Elektrostatické zvlákňování - základní materiály, výsledné vlastnosti a použití Typy polymerů určených pro elektrostatické zvlákňování, vlastnosti elektrostaticky zvlákněných nanovláken, možnosti použití, modifikace nanovláken (povrchové úpravy, karbonizace, atd.) 6. Elektrostatické zvlákňování - modifikace Speciální kolektory - uspořádávání nanovláken, koaxiální zvlákňování (nanovlákna typu jádro-plášť), nanovlákna strana-strana, porézní nanovlákna, nanovlákenné nitě, hybridní nitě, AC electrospinning, wet electrospinning. 7. Elektrostatické zvlákňování výrobní zařízení na trhu (výrobci, porovnání, ukázky) 8. Elektrostatické zvlákňování aplikace výsledných materiálů, produkty na trhu 9. Uhlíkové nanotrubice - struktura Uvedení do problematiky uhlíkových nanomateriálů nejen vlákenných (fulereny, jednostěnné uhlíkové nanotrubice, vícestěnné uhlíkové nanotrubice, uhlíková nanovlákna atd.)- struktruní charakteristiky. 10. Uhlíkové nanotrubice výroby Možnosti výroby uhlíkových nanotrubic, postupy výroby, zdroje uhlíku atd. 11. Uhlíkové nanotrubice -vlastnosti a využití Popis vybraných vlastností uhlíkových nanotrubic (chemická reaktivita, elektrická vodivost, mechanické vlastnosti atd.). Představení konkrétních aplikací uhlíkových nanotrubic. 12. Kompozitní materiály Kompozitní materiály vyztužené uhlíkovými nanotrubicemi, či elektrostaticky zvlákněnými nanovlákny jako primární či sekundární výztuž. Kompozitní nanovlákna. 13. Testování nanomateriálů mikroskopie, chemické složení, příklady použití zařízení ve studiu nanovlákenných materiálů: Rastrovací elektronový mikroskop (SEM), Environmentální rastrovací elektronový mikroskop (ESEM), Scanning tunneling microscopy, Atom force microscopy (AFM), Infračervená spektroskopie, Ramanova infračervená spektroskopie, EDS-SEM analýza atd. 14. Zdravotní rizika při práci s nanomateriály Rizika při zpracování uhlíkových nanotub a nanovláken, rizika při výrobě elektrostaticky zvlákněných nanovláken z nevodných roztoků, atd. Cvičení: Laboratorní úlohy prováděné většinou ve dvojicích související s přednášenou problematikou. Studenti jsou zde přímo seznamování s vlákennými nanomateriály a podílejí se na jejich výrobě a testování. Z každého cvičení vypracovávání protokol.

Studijní aktivity a metody výuky
Monologický výklad (přednáška, prezentace, vysvětlování), Samostatná práce studentů (studium textů, literatury, problémové úkoly,výzkum, pisemná práce), Laboratorní praktika, E-learning
  • Účast na výuce - 56 hodin za semestr
Výstupy z učení
Cílem předmětu Textilní nanomateriály je seznámit studenty se základními principy technologií výroby zejména polymerních nanovláken a uhlíkových nanotrubic. Tento předmět se zabývá uvedením studentů do problematiky vlákenných nanomateriálů a to z hlediska jejich výroby, rozdělení, testování a samozřejmě také uplatnění. Studenti jsou teoreticky i prakticky seznamováni s technologii elektrostatického zvlákňování jako efektivní výrobou nanovlákenných vrstev, s podmínkami ovlivňujícími proces elektrostatického zvlákňování, s vlastnostmi výsledných nanovlákenných vrstev a s možnostmi jejich využití. Studentům jsou představovány uhlíkové nanotrubice, jejich výroba, vlastnosti a použití a dále pak možnosti výroby kompozitních materiálů obsahujících nanovlákenné materiály, jejich vlastnosti a uplatnění. Dále jsou představovány speciální postupy při testování materiálů složených z nanovláken , které se mnohdy velmi liší od klasických postupů. Studenti jsou seznamování i s možnými riziky výroby a zpracování nanovlákenných materiálů.
Student si osvojí znalosti z předmětu
Předpoklady
Nespecifikováno

Hodnoticí metody a kritéria
Kombinovaná zkouška, Ústní zkouška, Písemná zkouška

Semestrální práce, zkouška
Doporučená literatura
  • Bhushan, B.: Springer. Handbook of Nanotechnology. Springer Verlag, Berlin, 2004.
  • Huang, Z.-M., Zhang, Y.-Z., Kotaki, M., Ramakrishna,S. A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites. 2003.
  • Lukáš D Sarkar A Martinová L Vodseďálková K Lubasová D Chaloupek J Pokorný P Mikeš P Chvojka J Komárek M. Physical principles of electrospinning (Electrospinning as a nano-scale technology of twenty-first century), Textile Progress, 41 (2009), 59-140, ISSN 0040-5167, ISBN-13:978-0-415-55823-5..
  • Ramakrishna, S., et al. An Introduction to Electrospinning and Nanofibers, World Scientific Publishing, 2005, ISBN 981-256-415-2.


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr
Fakulta: Fakulta textilní Studijní plán (Verze): Textilní technologie, materiály a nanomateriály (2016) Kategorie: Textilní výroba a oděvnictví 2 Doporučený ročník:2, Doporučený semestr: Letní
Fakulta: Fakulta textilní Studijní plán (Verze): Textilní technologie, materiály a nanomateriály (2016) Kategorie: Textilní výroba a oděvnictví 2 Doporučený ročník:2, Doporučený semestr: Letní