TEXTILNÍ NANOMATERIÁLY - úvod
Přednášeno pro studenty prvního ročníku magisterského studia
Přednášející:
doc. Ing. Pavel Pokorný, Ph.D. (pro FM)
Cvičící: doc. Ing. Pavel Pokorný, Ph.D. (pro FM)
Garant předmětu: doc. Ing. Pavel Pokorný, Ph.D., prof. RNDr. Oldřich Jirsák, CSc.
KATEDRA NETKANÝCH TEXTILIÍ A NANOVLÁKENNÝCH MATERIÁLŮ, FAKULTA TEXTILNÍ, TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
Cíle předmětu:
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 studenti seznamování s detaily provedení zvlákňovacích postupů a teoretickou podstatou zkoumaných jevů. Studenti se zároveň učí používat dosud získané znalosti z jiných předmětů při řešení konkrétních příkladů technologie výroby nanomateriálů.
Studentům jsou představovány speciální postupy při testování materiálů složených z nanovláken , které se mnohdy velmi liší od klasických postupů.
Ve cvičeních jsou studenti přímo seznamování s teoretickou a technickou podstatou jednotlivých přednášených výrobních metod. V závěrečném cvičení studenti používají zvlákňovací zařízení aktuálně zkoumané na KNT a vyrábějí určité množství definovaného materiálu.
Předmět je přednášen pro studenty oboru Nanotechnologie.
Požadavky na studenta:
Zápočet: Aktivní účast na cvičeních, vypracování rešeršní semestrální práce, zápočtový test
Zkouška: ústní
Obsah:
- 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.
- 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.
- Stejnosměrné elektrické zvlákňování. Stručná historie oboru. Základní provedení zvlákňování. Produktivita a výrobnost procesu. Typy zdrojů stejnosměrného vysokého napětí.
- Speciální kolektory a modifikace výrobního procesu. Dostupné zvlákňovací postupy
a strojní zařízení. Technologická úskalí realizace procesu. - 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.
- Zvaná přednáška. Fyzikální základy elektrického zvlákňování. Teoretická východiska. Přednáší prof. RNDr. David Lukáš, CSc.
- Elektrické zvlákňování. Orientace vláken, bikomponentní a koaxiální nanovlákna. Speciální kolektory, koaxiální zvlákňování. Podstata a technické provedení spinerů.
- Využití elektricky zvlákněných nanovláken. Příklady použití a modifikace zvlákňovacího procesu.
- Výroba polymerních nanovláken s výjimkou elektrického zvlákňování. Výčet a technické provedení jednotlivých metod. Použitelnost takto vyrobených nanovláken.
- Zvaná přednáška. Využití nanovláken ve tkáňovém inženýrství a drug delivery systémech. Přednáší Ing. Petr Mikeš, Ph.D. nebo Ing. Věra Jenčová, Ph.D.
- 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. - Kompozitní nanomateriály. Kompozity vyztužené nanovlákennými materiály. Zvýšení odolnosti proti delaminaci. Praktické příklady provedení kompozitů a jejich využití.
- Rizika nanomateriálů. Vliv distribuce rozměrů průmyslově vyrobených nanomateriálů na živé organismy. Dosud známé případy ohrožení živých organismů nanomateriály. Princip předběžné opatrnosti.
- Doplňující přednáška: Krátká nanovlákna – jejich výroba a uplatnění nebo Úskalí realizace nanotechnologických poznatků v průmyslu.
Literatura:
- Ramakrishna S. and all: An introduction to Electrospinning and Nanofibers, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. 2005, ISBN 981-256-415-5
- Z. Weiss, G. Simha-Martynková, O. Šustai: Nanostruktura uhlíkatých materiálů. Repronis Ostrava, 2005, ISBN80-7329-083-9,138s.;
- Tong L., Xungai W.: Needleless Electrospinning of Nanofibers,Technology and Applications, Taylor & Francis Group, LLC, 2013, ISBN 978-981-4316-84-2
Důležité studijní materiály pro samostudium jsou v kurzu TNA doc. Kuželové - Košťákové pro bakalářské studium!!!!!
