D32MPO - Mikromechanika a popis mikrostruktury materiálů Volitelný předmět prezenčního doktorského studia, Fakulta stavební, ČVUT Praha, obor Fyzikální a materiálové inženýrství - FMI Garant předmětu: prof. Ing. Jiří Němeček, Ph.D., DSc. Office: B331a,   katedra mechaniky Aktualizace 15.12.2022

Forma výuky: Přednášky a laboratorní cvičení

Ukončení: zkouška nebo seminární práce

Aktuální semestr 2022/23. Čas a místo výuky: bude upřesněno; laboratoře D052 a Cs109

Anotace
Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí:
-Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů.
-Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti.
-Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů.
-Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT).
-Kalorimetrie.
-Praktická měření a aplikace na stavební materiály.

Klíčová slova

Mikrostruktura; mikromechanika; elektronová mikroskopie; mikroskopie atomárních sil; nanoindentace; heterogenita; dekonvoluce; homogenizace

Obsah předmětu a program

1. Mikrostruktura heterogenních materiálů a jejich popis
2. Obrazová a mikrostrukturní analýza
3. Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky
4. Praktická ukázka SEM a měření (lab.)
5. Nanoindentace a měření vlastností v malém objemu
6. Vyhodnocení elastických a viskoelatických parametrů
7. Praktická ukázka nanoindentoru a měření (lab.)
8. Sférická indentace, plastické parametry materiálu
9. Principy nanomechanické analýzy heterogenních materiálů
10. Dekonvoluce a homogenizace na heterogenních systémech
11. AFM mikroskopie pro 3d mapování povrchu
12. Praktická ukázka AFM a měření (lab.)
13. Propojení měřítek materiálu, víceškálové modelování

Přednášky

0. Úvod. Anotace a sylabus.

1. Mikrostruktura heterogenních materiálů a jejich popis

2. Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky

3. Nanoindentace a měření vlastností v malém objemu

4. Principy nanomechanické analýzy heterogenních materiálů. Dekonvoluce a homogenizace

Doporučená literatura a studijní materiály

• Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, Joseph R. Michael, Nicholas W.M. Ritchie, John Henry J. Scott, David C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer 2003.
• Bert Voigtländer, Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy (NanoScience and Technology) Springer, 2015
• Fischer-Cripps, Anthony C., Nanoindentation, Mechanical Engineering Series,  Springer, 2nd ed. 2004, XXII, 264 p.
• M L. Oyen, Handbook of Nanoindentation: With Biological Applications, Pan Stanford Publishing, 2010
• W.C. Oliver and G.M. Pharr,  An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments,  Journal of Materials Research, Volume 7 / Issue 06 / 1992, pp 1564-1583
• J. Němeček, Nanoindentation of Heterogeneous Structural Materials. 1. ed. Praha: ČVUT v Praze, 2010. 99 p. ISBN 978-80-01-04501-5.

Odkazy na další literaturu a pomůcky

Kalorimetrie. Prezentace TAM Air

Linky

Stránka laboratoře skenovací elektronové mikroskopie CE-SEM Lab Stránka laboratoře Nanoindentace a experimentální mikromechaniky materiálů CE-NANO Lab Webináře Hysitron o nanoindentaci Webináře firmy MicroMaterials Aplikační bulletin firmy CSM

Archiv