Název projektu
Termofyzikální studium vybraných anorganických systémů za vysokých teplot
Kód
SP2021/68
Předmět výzkumu
Cílem navrhovaného projektu je studium termofyzikálního, termodynamického a kinetického chování anorganických materiálů (specifické kovové slitiny, oxidické a další anorganické materiály využitelné zejména jako teplonosná média) za vysokých teplot. Cílem projektu bude získání původních poznatků o chování specifikovaných systémů (studium spadá do oblasti fyzikální chemie, chemické metalurgie, procesního inženýrství a příbuzných oborů). Projekt bude zaměřen na experimentální a teoretické studium klíčových materiálových vlastností uváděných materiálů zejména v kapalné fázi (tavenině) v závislosti na chemickém a fázovém složení. Budou studovány také vztahy mezi vnitřní „strukturou“ a výsledným chováním studovaných systémů. Je předpokládán návrh nových a případná úprava stávajících modelů pro výpočet termofyzikálních, termodynamických a popř. kinetických dat studovaných a podobných materiálů. Prostředkem k vývoji modelů budou prvotní simulace s využitím umělých neuronových sítí (Artificial Neural Networks - ANN).
Klíčové pro dosažení cílů budou využité, zejména, metody termické analýzy. Dále bude prováděno studium viskozity, povrchového a mezifázového napětí vybraných systémů. Daná oblast bude studována s využitím vlastního experimentálního vybavení a s využitím poznatků plynoucích z nejen z teoretického modelování metodou Calphad. Pro teoretické studium bude využit termodynamický SW Thermo-Calc, kinetický SW Dictra s implementovanými termodynamickými a kinetickými databázemi, a také termodynamicko-kinetický SW JMatPro a IDS. Předmětem výzkumu bude zejména studium termofyzikálních, termodynamických, kinetických a dalších materiálových vlastností anorganických materiálů (pokročilé kovové materiály-vybrané speciální materiály pro vyspělé technologické aplikace s přidanou hodnotou, další anorganické materiály, jako jsou speciální jakosti ocelí, ekologicky šetrné oxidické systémy, systémy pro využití jako teplonosná média v energetice,…).
Stěžejní bude studium materiálů zejména v kapalné fázi (ale nejen) – tavenin kovů, oxidů a dalších vybraných ne-oxidických materiálů. Výzkum se bude opírat o metody termické analýzy: TG (Thermogravimetry), TA (Direct Thermal Analysis), DTA (Differential Thermal Analysis), DSC (Differential Scanning Calorimetry, resp. simultánní TG/DTA a TG/DSC) a dilatometrie. Budou využity sofistikované přístroje pro termickou analýzu: Setaram SETSYS 18TM, Setaram Line 96 MHTC (vysokoteplotní kalorimetr), Setaram SENSYS, Netzsch STA 449 F3 Jupiter, Netzsch DIL Supreme, odporová pec Classic s optickým vybavením (CCD kamera) a viskozimetr Anton Paar.
Studium bude zaměřeno na oblast fázových diagramů, studium teplot fázových transformací a jejich tepel. Bude prováděn výzkum v oblasti tepelných kapacit studovaných materiálů, entalpií a dalších termodynamických funkcí v závislosti na teplotě v širokém teplotním rozmezí (20-2000 °C). Předmětem studia bude také dilatometrické studium za vysokých teplot (koeficient teplotní roztažnosti, hustota,…). Další klíčovou oblastí jsou povrchové vlastnosti tavenin, jejich viskozita a interakce tavenin se substrátem (materiál v kontaktu s taveninou). Bude sledována souvislost mezi získávanými vlastnostmi, chemickým, fázovým a strukturním složením.
Rok zahájení
2021
Rok ukončení
2021
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel