Materiałoznawstwo
Tworzywa ceramiczne. Ćwiczenia laboratoryjne
Agnieszka Jastrzębska, Marek Kostecki, Andrzej Olszyna, Jarosław...
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.
Właściwości perowskitowej ceramiki ferroelektrycznej na bazie tytanianu baru
Beata Wodecka-Duś
Główna treść pracy poświęcona jest ferroelektrycznej ceramice na osnowie tytanianu baru niedomieszkowanego oraz domieszkowanego lantanem i żelazem. Praca adresowana jest do szerokiego grona naukowców, zajmujących się poszukiwaniem i udoskonalaniem nowatorskich materiałów ceramicznych o niezwykle interesujących właściwościach, wykorzystywanych do budowy układów mechatronicznych. Zawarto w niej oryginalne wyniki badań związane głównie z syntezą (metodą konwencjonalną oraz metodą zolowo-żelową) i wytwarzaniem perowskitowej ceramiki na osnowie BaTiO3, charakterystyki jej mikrostruktury i struktury krystalicznej, właściwości dielektrycznych, elektrycznych, piroelektrycznych, termorezystywnych i piezorezystywnych oraz jej możliwości aplikacyjnych. Na tomach pracy opisywane są kolejne kroki, które doprowadziły do otrzymania nowego półprzewodnikowego materiału ceramicznego BLT4 o gigantycznej wartości przenikalności elektrycznej, przy stosunkowo niskim poziomie strat dielektrycznych, co predysponuje otrzymany materiał do zastosowania jako alternatywnego wypełnienia ultrakondensatorów. Ceramika ta wykazuje właściwości piezorezystywne w temperaturze pokojowej, co pozwala przypuszczać, że może stać się materiałem bazowym do potencjalnych zastosowań w piezorezystywnych czujnikach ciśnienia, a powyżej temperatury Curie charakteryzuje się właściwościami pozystorowymi, co może zaowocować jej zastosowaniem w termistorach PTCR. Domieszkowanie ceramiki tytanianu baru lantanu jonami żelaza poprawia jej właściwości piezoelektryczne, a zwłaszcza powoduje znaczny wzrost piezoelektrycznego współczynnika d33, co uplasowuje omawianą ceramikę w grupie materiałów bezołowiowych konkurencyjnych dla ceramiki typu-PZT, przeznaczonych do budowy czujników piezoelektrycznych. Dodatkowym atutem zsyntezowanych materiałów jest ekonomiczna i przyjazna środowisku technologia otrzymywania. Dyskutowane materiały konstrukcyjne z powodzeniem znajdą zastosowanie w innowacyjnych elementach elektronicznych dedykowanych do aplikacji w nowoczesnych układach mechatronicznych i automatycznych.
Właściwości perowskitowej ceramiki ferroelektrycznej na bazie tytanianu baru
Beata Wodecka-Duś
Główna treść pracy poświęcona jest ferroelektrycznej ceramice na osnowie tytanianu baru niedomieszkowanego oraz domieszkowanego lantanem i żelazem. Praca adresowana jest do szerokiego grona naukowców, zajmujących się poszukiwaniem i udoskonalaniem nowatorskich materiałów ceramicznych o niezwykle interesujących właściwościach, wykorzystywanych do budowy układów mechatronicznych. Zawarto w niej oryginalne wyniki badań związane głównie z syntezą (metodą konwencjonalną oraz metodą zolowo-żelową) i wytwarzaniem perowskitowej ceramiki na osnowie BaTiO3, charakterystyki jej mikrostruktury i struktury krystalicznej, właściwości dielektrycznych, elektrycznych, piroelektrycznych, termorezystywnych i piezorezystywnych oraz jej możliwości aplikacyjnych. Na tomach pracy opisywane są kolejne kroki, które doprowadziły do otrzymania nowego półprzewodnikowego materiału ceramicznego BLT4 o gigantycznej wartości przenikalności elektrycznej, przy stosunkowo niskim poziomie strat dielektrycznych, co predysponuje otrzymany materiał do zastosowania jako alternatywnego wypełnienia ultrakondensatorów. Ceramika ta wykazuje właściwości piezorezystywne w temperaturze pokojowej, co pozwala przypuszczać, że może stać się materiałem bazowym do potencjalnych zastosowań w piezorezystywnych czujnikach ciśnienia, a powyżej temperatury Curie charakteryzuje się właściwościami pozystorowymi, co może zaowocować jej zastosowaniem w termistorach PTCR. Domieszkowanie ceramiki tytanianu baru lantanu jonami żelaza poprawia jej właściwości piezoelektryczne, a zwłaszcza powoduje znaczny wzrost piezoelektrycznego współczynnika d33, co uplasowuje omawianą ceramikę w grupie materiałów bezołowiowych konkurencyjnych dla ceramiki typu-PZT, przeznaczonych do budowy czujników piezoelektrycznych. Dodatkowym atutem zsyntezowanych materiałów jest ekonomiczna i przyjazna środowisku technologia otrzymywania. Dyskutowane materiały konstrukcyjne z powodzeniem znajdą zastosowanie w innowacyjnych elementach elektronicznych dedykowanych do aplikacji w nowoczesnych układach mechatronicznych i automatycznych.
Paweł Artur Król
W monografii i zaprezentowano wyniki obszernych prac badawczych i towarzyszących im analiz wpływu oddziaływań środowiskowych symulujących nadzwyczajną sytuację pożaru, na proces ewolucji, istotnych z punktu widzenia bezpieczeństwa obiektów, własności mechanicznych śrub konstrukcyjnych o podwyższonej wytrzymałości, wykonanych ze stali ulepszonej termicznie w procesie produkcyjnym. Celem badań było dokonanie oceny wpływu symulowanych warunków pożarowych na rezydualne, po-pożarowe właściwości mechaniczne analizowanej stali, stosowanej do wytwarzania najbardziej popularnych i najszerzej stosowanych śrub konstrukcyjnych klasy 8.8. W pracy wykorzystano śruby ze stali stopowej z dodatkiem boru, o symbolu 32CrB3, nie objętej żadnymi dostępnymi dokumentami normalizacyjnymi. W badaniach wariantowano wartości maksymalnej temperatury w procesie wygrzewania, czas ekspozycji na dane warunki termiczne i zastosowany sposób chłodzenia. Próbki wygrzewano w temperaturze od 100 stopni C do 1000 stopni C przez okres odpowiednio 30, 60, 120 i 240 stopni, wynikający z przepisów techniczno-budowlanych, obowiązujących na terenie państw członkowskich Unii Europejskiej. W badaniach dodatkowo uwzględniono zróżnicowany sposób chłodzenia.
Wpływ składu kompozytów cementowych na geometrię ich spękań termicznych
Maciej SZeląg
W pracy dokonano identyfikacji czynników wpływających na charakterystyki geometryczne spękań termicznych (spękań klastrowych) modyfikowanych zaczynów cementowych oraz określono zależności pomiędzy wybranymi właściwościami materiałowymi zaczynów, a parametrami stereologicznymi tych spękań. Modyfikacja zaczynów polegała na zastąpieniu części cementu metakaolinitem lub mikrokrzemionką, a także dodaniu zbrojenia rozproszonego w postaci włókien polipropylenowych lub nanorurek węglowych. Przebadanych zostało łącznie 10 serii modyfikowanych zaczynów cementowych, gdzie w ramach każdej serii próbki były wykonywane o trzech wskaźnikach w/s równych odpowiednio 0,4; 0,5; 0,6.
Współczesne wyzwania inżynierii produkcji i zrównoważonego rozwoju
Ewa, Staniewska, Tomasz Wyleciał
Tematyka niniejszej monografii koncentruje się na dwóch powiązanych ze sobą obszarach zwiększania konkurencyjności gospodarczej, które dotyczą technologii, systemów zarządzania i inżynierii produkcji oraz zrównoważonego rozwoju. Materiał badawczy opiera się na pracach studentów, członków kół naukowych oraz doktorantów z polskich uczelni, które zostały omówione na 45. Studenckiej Konferencji Naukowej. Zaprezentowane obszary badawcze stanowią obecnie istotne wyzwania zarówno dla teoretyków, jak i praktyków gospodarczych, a jednocześnie jawią się jako szansa na zwiększenie przewagi rynkowej i konkurencyjności oraz sprostanie trendom rynkowym. W monografii przedstawiono aktualne oraz istotne zagadnienia i problemy w tym zakresie, ze szczególnym uwzględnieniem wzajemnego oddziaływania idei zrównoważonego rozwoju oraz technologii. Takie podejście może stanowić podstawę do przezwyciężania ograniczeń wynikających z oddzielenia kwestii społecznych, środowiskowych i finansowych oraz uzyskania szeregu korzyści płynących z działań w ramach zrównoważonego rozwoju, które wykraczają poza pojedyncze inicjatywy, w kierunku kompleksowego, wielopoziomowego wysiłku z uwzględnieniem wymienianych aspektów społecznych, środowiskowych i ekonomicznych.
Współczesne wyzwania w inżynierii materiałowej i zarządzaniu produkcją
Ewa Staniewska, Maciej Suliga (red.)
Globalna konkurencja, wyzwania cywilizacyjne, zmiany w otoczeniu czy rosnące oczekiwania konsumentów to tylko niektóre z czynników motywujących do poszukiwania nowych rozwiązań technologicznych, materiałów oraz możliwości doskonalenia metod badawczych i procesów produkcyjnych. Wiele działań podejmowanych przez przedsiębiorców ma na celu ograniczenie zużycia zasobów, zwiększenie konkurencyjności na globalnym rynku gospodarczym i zmniejszenie oddziaływania na środowisko, w tym realizację celów zrównoważonego rozwoju, zarówno ekologicznych, jak i ekonomicznych. W monografii skoncentrowano się na omówieniu ściśle powiązanych ze sobą obszarów zwiększania konkurencyjności gospodarczej, takich jak nowoczesne technologie i materiały, zrównoważony rozwój czy systemy zarządzania i inżynierii produkcji. Materiał badawczy stanowią wyniki prac studentów, członków kół naukowych oraz doktorantów z polskich uczelni, zaprezentowane na 46. Studenckiej Konferencji Naukowej pt. "Potencjał innowacyjny w inżynierii materiałowej i zarządzaniu produkcją", która odbyła się 5 czerwca 2025 roku na Wydziale Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechniki Częstochowskiej. Opracowanie składa się z trzech części, w których zaprezentowano współczesne trendy i problemy występujące w wybranych obszarach badawczych, nawiązując jednocześnie do realnych potrzeb współczesnej nauki i przemysłu oraz uwzględniając szczególnie istotne kwestie wzajemnego oddziaływania technologii i idei zrównoważonego rozwoju.
Współpraca źródła z obciążeniem w procesach nagrzewania indukcyjnego
Jerzy Zgraja
Prezentowana praca zawiera omówienie podstawowych zagadnień związanych z nagrzewaniem indukcyjnym, skupiając się głównie na współpracy indukcyjnego układu grzejnego wzbudnik-wsad ze źródłem zasilania. Przedstawia podstawowe rozwiązania generatorów do jedno i dwuczęstotliwościowego nagrzewania indukcyjnego oraz układy pozwalające na energetyczne dopasowanie obu tych typów źródeł z obciążeniem. Omówienie indukcyjnych układów grzejnych IUG uzupełniono przedstawieniem podstaw teoretycznych dotyczących zarówno pola elektromagnetycznego, jak i pola termicznego.
Marcin Koniorczyk
Przedstawiona praca zawiera wyniki badań dotyczące mrozowej degradacji kompozytów o matrycy cementowej. Badania prowadzone były na Politechnice Łódzkiej od ponad 10 lat. Problemy dotyczące opisu zamarzania wody w materiałach budowlanych oraz jego wpływ na ich trwałość są niezwykle istotne z inżynierskiego punktu widzenia, dlatego wciąż stanowią jeden z czołowych tematów badawczych w dziedzinie trwałości konstrukcji budowlanych. Autor poruszył wybrane zagadnienia analizy doświadczalnej oraz modelowania numerycznego zamarzania wody w kompozytach o matrycy cementowej. Najważniejszym osiągnięciem przedstawionym w pracy jest próba probabilistycznej analizy procesu zniszczenia mrozowego betonów. Zgodnie z zapisami CEB-FIB Model Code 2010 stan graniczny nośności jest przekroczony, jeżeli prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzeń i utraty własności mechanicznych betonu wskutek cyklicznego zamarzania jest większe niż wartość graniczna tego prawdopodobieństwa.