Projekty

Komplexní termofyzikální studium materiálů v kryogenní a vysokoteplotní oblasti

SP2022/39

Cílem navrhovaného projektu je studium termofyzikálního, termodynamického a kinetického chování anorganických materiálů (progresivní kovové slitiny, anorganické materiály využitelné zejména jako teplonosná média) a vybraných energetických materiálů za kryogenních a vysokých teplot. Cílem projektu bude získání původních poznatků o chování specifikovaných systémů (studium spadá do oblasti fyzikální chemie, chemické metalurgie, chemického a procesního inženýrství a příbuzných oborů). Projekt bude zaměřen na experimentální a teoretické studium klíčových materiálových vlastností uváděných materiálů v pevné i kapalné fázi v závislosti na chemickém a fázovém složení. Budou studovány vztahy mezi vnitřní „strukturou“ a výsledným chováním studovaných systémů a také interakce mezi studovaným materiálem a „nosným“ materiálem. Je předpokládán případný návrh nových a úprava stávajících modelů pro výpočet termofyzikálních, termodynamických a popř. kinetických dat studovaných a příbuzných materiálů. Prostředkem k vývoji prvotních modelů budou také simulace s využitím umělých neuronových sítí (Artificial Neural Networks - ANN). Klíčové pro dosažení cílů budou 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 ze současného stavu poznání. Součástí bude teoretické modelování metodou Calphad, 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-materiály pro vyspělé technologické aplikace, další anorganické materiály, jako jsou speciální jakosti ocelí, ekologicky šetrné oxidické a další anorganické systémy, systémy pro využití jako teplonosná média v energetice, vybrané energetické materiály). Stěžejní bude studium jak v kryogenní, tak ve středně-teplotní i vysokoteplotní oblasti. Materiály budou studovány v pevné i kapalné fázi – taveniny kovů, oxidů a dalších vybraných ne-oxidických a energetických materiálů. Výzkum bude realizován s využitím metod termické analýzy: TA (Direct Thermal Analysis), TG (Thermogravimetry), 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 teplot fázových transformací a jejich tepel, oblast fázových diagramů. Bude prováděn výzkum v oblasti tepelného chování (tepelných kapacit, entalpií a dalších veličin v závislosti na teplotě jak v kryogenní, středně-teplotní, tak ve vysokoteplotní oblasti (-100 až 2000 °C). Předmětem studia bude také dilatometrické studium za velmi nízkých i vysokých teplot (koeficient teplotní roztažnosti, hustota,…). Další klíčovou oblastí jsou povrchové vlastnosti tavenin související se studiem interakcí studovaného a nosného materiálu (materiál v kontaktu s taveninou) a jejich viskozita. Bude sledována souvislost mezi získávanými vlastnostmi, chemickým, fázovým a strukturním složením. U vybraných materiálů bude studována jejich teplotní stabilita (kinetické chování) při zvýšených teplotách zejména s využitím výsledků termické analýzy a kinetického SW Kinetics NEO.

2022

2022

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Smetana Bedřich prof. Ing., Ph.D.