Detail předmětu

Kompozitní materiály a jejich technologie I

FCH-BC_KOM1Ak. rok: 2024/2025

Přednáška je úvodem do materiálového inženýrství a technických základů výrob kompozitů s polymerními matricemi. Její obsah je zaměřen na pochopení úlohy jednotlivých komponent materiálu a vlivu procesních parametrů jednotlivých typů maloobjemové i velkoobjemové výroby kompozitů a kompozitních dílců na bázi organických pryskyřic vyztužených vlákny, rohožemi, tkaninami i částicovými plnivy na jejich užitné vlastnosti. Specifika různých technologií jsou uvedena do kontextu s užitnými parametry materiálů, které poskytuje. Omezení použitelnosti jednotlivých technologiích je rovněž diskutováno.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

Ing. Petr Poláček, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav chemie materiálů (ÚCHM)

Vstupní znalosti

makromolekulární chemie, mechanika a porušování materiálů

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Ústní zkouška – 40 minut (čtyři otázky dle témat)
Projekt (literární rešerše vybrané kompozitní konstrukce a prezentace)

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout přehled o polymerních kompozitech, jejich vlastnostech, struktuře a složení, technologiích výrob, mechanice a zkušebních metodách.
Znalost základních vlastností a struktury kompozitních materiálů.
Přehled používaných pryskyřic pro matrice a vláken jako vyztužující fáze, znalost vlastností těchto jednotlivých komponent.
Přehled metod výroby kompozitních materiálů.
Znalost základů mechaniky kompozitních materiálů a zkušebních metod/norem pro jejich testování.
Přehled oblastí využití kompozitních materiálů s konkrétními aplikacemi.

Základní literatura

J. Jančář, "Úvod do materiálového inženýrství kompozitů", skripta FCh VUT, 2003 (CS)

Doporučená literatura

A.K. Kaw, "aMechanics of Composite Materials", Taylor and Francis, 2006 (EN)
G.W. Ehrenstein, "Polymerní kompozitní materiály", Scientia, 2009 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPCP_MPMU bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Poláček, Ph.D.

Osnova

1. Vláknové kompozity – úvod (definice kompozitu, historie, přírodní kompozity).
2. Úvod do struktury vláknových kompozitů (složení, rozdělení, aplikace).
3. Vláknové výztuže (vlákna: skleněná, uhlíková, aramidová, keramická, čedičová, UHMW-PE, whiskery, přírodní vlákna, povrchové úpravy, formy/typy výztuží: roving, příze, krátká vlákna, rohože, tkaniny, pleteniny, 3D výztuže).
4. Pryskyřice/matrice (pryskyřice: nenasycené polyesterové, vinylesterové, epoxidové, fenolické, speciální, výroba, vytvrzování).
5. Technologie výroby vláknových kompozitů (ruční kladení, stříkání/nanášení sprayem, lisování pomocí vakuového a tlakového/dvojitého vaku, lisování v autoklávu, lisování ve formě, RTM, SMC, BMC, výroba prepregů, pultruze, navíjení, odstředivé lití, ATL/AFP strojní kladení, sendvičové kompozity).
6. Úvod do struktury plněných plastů/částicových kompozitů (vliv přídavku plniv na vlastnosti kompozitu).
7. Částicová plniva (typy a vlastnosti plniv, plniva: kalcit, kaolín, mastek, slída, pyrogenní silika, saze, retardéry hoření).
8. Úvod do polymerních nanokompozitů (interakce nanoplniva v matrici, přípravy nanokompozitů, nanoplniva: nano-jíl, CNT, grafen, POSS).
9. Technologie výroby částicových kompozitů (hnětení, extruze, kalandrování, vstřikování).
10. Mikromechanika částicových kompozitů (Kerner-Nielsen a Halpin-Tsai modely).
11. Úvod do mechaniky laminy (symetrie vlastností, definice laminy a laminátu, objemové a hmotnostní podíly, směšovací pravidla, Hookův zákon).
12. Zkušební metody pro testování kompozitních materiálů (mechanické zkoušky, zkoušky hořlavosti, testy povětrnostní odolnosti, nedestruktivní zkoušky, FEA modelování, normy, zdroje/možnosti poškození kompozitů).
V rámci přednášek bude zařazena 1 přednáška odborníka z praxe.