Helion


Szczegóły ebooka

Tworzywa ceramiczne. Ćwiczenia laboratoryjne

Tworzywa ceramiczne. Ćwiczenia laboratoryjne


Skrypt jest przeznaczony przede wszystkim dla studentów wydziałów: Inżynierii Materiałowej, Chemicznego, Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Mechatroniki oraz wydziałów mechanicznych i ma służyć w przygotowaniu się do ćwiczeń laboratoryjnych z tworzyw ceramicznych. Problematyka ćwiczeń oprócz typowych zagadnień charakteryzacji proszku oraz nanoproszku, obejmuje elementy procesu wytwarzania materiałów ceramicznych, charakteryzacje mikrostruktury oraz wybranych właściwości fizycznych. Dodatkowo w celu poszerzenia tematyki ćwiczeń w skrypcie zamieszczono elementy techniki wytwarzania tworzyw ceramicznych przeznaczonych do zastosowań biomedycznych oraz badania mięknięcia szkła i oznaczanie kąta zwilżania.
 
Opisy ćwiczeń zawierają obszerną część teoretyczną umożliwiającą szersze spojrzenie na analizowane w ćwiczeniach zagadnienia.

 

Przedmowa 9

1. Badanie stabilności układów koloidalnych oraz wyznaczanie rozkładu wielkości czą¬stek fazy rozproszonej i potencjału dzeta 11

1.1. Pojęcia podstawowe 11

1.2. Badania wielkości cząstek 13

1.2.1. Pojęcie rozpraszania światła 13

1.2.2. Technika dyfrakcji laserowej  15

1.2.3. Dynamiczne rozpraszanie światła 15

1.2.4. Pomiar wielkości cząstek 16

1.3. Potencjał dzeta 20

1.3.1. Podwójna warstwa elektryczna  20

1.3.2.  Mechanizm powstawania ładunku elektrycznego na granicy faz ciało stałe-ciecz 21

1.3.3. Pojęcie potencjału dzeta 22

1.3.4. Potencjał dzeta a stabilność układów koloidalnych 23

1.3.5. Zjawisko elektrokinetyczne  27

1.3.6. Pomiar potencjału dzeta 28

Literatura uzupełniająca 30

2. Badanie wybranych właściwości fizycznych adsorbentów metodą sorpcji fizycznej gazu 31

2.1. Pojęcie adsorpcji 31

2.2. Izotermy fizysorpcji gazu na powierzchni ciała stałego 33

2.3. Metody stosowane w badaniu wybranych właściwości fizycznych adsorbentów 38

2.4. Wyznaczanie powierzchni właściwej 39

2.4.1. Metoda Langmuira  39

2.4.2. Metoda BET 41

2.5. Analiza porowatości adsorbentów 43

2.5.1. Klasyfikacja wielkości porów 43

2.5.2. Wyznaczanie rozkładu wielkości porów i średniej wielkości poru metodą BJH 45

2.5.3. Wyznaczanie objętości mezoporów metodą BJH i mikroporów metodą t 46

2.5.4. Określenie kształtu porów 48

Literatura uzupełniająca 49

3. Analiza spektroskopowa w charakteryzacji nanomateriałów 50

3.1. Analiza spektroskopowa UV-VIS 50

3.1.1. Absorpcja promieniowania ultrafioletowego i widzialnego 51

3.1.2. Spektrofotometr UV-VIS 54

3.1.3. Analiza widma UV-VIS 56

3.1.4. Prawo Lamberta-Beera 57

3.2. Analiza spektroskopowa IR 58

3.2.1. Rodzaje drgań cząstek analizowane w FTIR 59

3.2.2. Spektrometr FTIR 62

3.2.3. Technika ATR 63

3.2.4. Interpretacja widm IR 64

Literatura uzupełniająca 65

4. Lakiernicze powłoki nanokompozytowe charakteryzujące się walorami samosterylizu¬jącymi 66

4.1. Nanomateriały stosowane do modyfikacji powłok lakierniczych 66

4.2. Wymagania wobec lakierniczych warstw bioaktywnych 67

4.3. Charakteryzacja nanocząstek, jako dodatku do farb 69

Literatura uzupełniająca 70

5. Wybrane zagadnienia procesu wytwarzania materiałów ceramicznych 71

5.1. Formowanie 71

5.2. Spiekanie 82

5.2.1. Technika procesu spiekania 82

5.2.2. Spiekanie – proces transportu masy 85

5.2.3. Model spiekania 87

5.2.4. Temperatura spiekania 90

5.2.5. Czas spiekania 91

5.2.6. Atmosfera spiekania 92

5.2.7. Wielkość i kształt ziaren 93

5.2.8. Metody badania procesu spiekania 94

Literatura uzupełniająca 96

6. Zaawansowane techniki spiekania 97

6.1. Technika SPS 100

6.2. Podstawy fizyczne oraz opis metody SPS 101

6.3. Spiekanie Al2O3 przy użyciu SPS 103

Literatura uzupełniająca 104

7. Badanie mikrostruktury materiałów ceramicznych 105

7.1. Wprowadzenie 105

7.2. Ilościowe badania stereologiczne 108

7.3. Badania struktury porów 111

7.3.1. Porozymetria rtęciowa 113

7.3.2. Rys historyczny i podstawy teoretyczne porozymetrii rtęciowej 113

7.3.3. Technika pomiaru 116

7.3.4. Ograniczenia porozymetrii rtęciowej i porównanie z innymi technikami 119

Literatura uzupełniająca 120

8. Badanie wybranych właściwości fizycznych materiałów ceramicznych 121

8.1. Gęstość, porowatość i nasiąkliwość 121

8.2. Moduły sprężystości 126

8.3. Twardość 129

8.4. Kruchość 133

8.5. Wytrzymałość na rozciąganie, ściskanie i zginanie 138

Literatura uzupełniająca 144

9. Wytwarzanie tworzyw ceramicznych do zastosowań biomedycznych 145

9.1. Wprowadzenie 145

9.2. Ceramika tlenkowa jako biomateriał 148

9.3. Wytwarzanie i zastosowanie porowatej bioceramiki korundowej 155

Literatura uzupełniająca 158

10. Badania mięknięcia szkła oraz oznaczanie kąta zwilżania 159

10.1. Budowa chemiczna i fizyczna szkła 160

10.2. Struktura szkła 162

10.3. Lepkość szkła 164

10.4. Badanie topliwości szkła i oznaczanie kąta zwilżania 166

10.5. Metody modyfikacji szkła 168

10.5.1. Hartowanie i odpuszczanie 168

10.5.2. Trawienie chemiczne szkła 169

10.5.3. Uszlachetnianie na gorąco oraz na zimno 170

10.5.4. Wymiana jonowa 170

10.5.5. Napylanie AlCl3 171

10.6. Technologia produkcji szkła 171

Literatura uzupełniająca 173