Přednáška s demonstračními experimenty pro střední školy, trvání 45–90 minut, možnost výjezdu na SŠ.

Materiály rozhodují o tom, zda bude most bezpečný, letadlo lehké, automobil odolný a lékařský implantát spolehlivý. Přednáška studentům přiblíží svět kovových materiálů od atomů a krystalů až po reálné technické součásti. Ukážeme si, proč mají různé kovy rozdílné vlastnosti, jak lze vlastnosti ocelí měnit tepelným zpracováním, proč materiály praskají únavou a jak moderní mikroskopie pomáhá odhalit příčiny poruch.

Součástí přednášky je také ukázka současných trendů v materiálovém inženýrství – například 3D tisk kovů, povrchové úpravy, technologie Cold Spray, elektronový paprsek pro svařování a povrchové úpravy kovů nebo vývoj lehkých a odolných materiálů pro automobilový, letecký a obranný průmysl.

Možné demonstrační experimenty a ukázky:

• porovnání tvrdosti různých kovů a slitin
• ukázka magnetických a nemagnetických kovových materiálů, včetně změny magnetických vlastností korozivzdorné oceli vlivem deformace nebo tepelného zpracování
• jednoduché vysvětlení křehkého a tvárného lomu na reálných vzorcích
• ukázky metalografických výbrusů a lomových ploch
• ukázka možností zpracování kovů elektronovým paprskem – svařování, lokální přetavování a povrchové úpravy pomocí zařízení ProBeam
• příklady součástí vyrobených moderními technologiemi, například aditivní výrobou, technologií Cold Spray nebo elektronovým paprskem
• při realizaci na FSI možnost doplnění o návštěvu laboratoří, mikroskopie, zkušeben a pracovišť pro pokročilé technologie zpracování kovů

Pro koho
Vhodné pro studenty středních škol, zejména 1.–4. ročníku. Předchozí znalost materiálové vědy není potřeba. Přednáška je vhodná pro fyzikální, chemické a technické semináře, projektové dny, popularizační akce i náborové programy.

Délka
45 minut; rozšířená verze 90 minut s větším prostorem pro otázky, zapojení studentů a práci se vzorky.

Možnost výjezdu na SŠ: ano.
Přednášku lze realizovat přímo na střední škole ve formě popularizační přednášky s bezpečnými demonstračními ukázkami. Laboratorní experimenty vyžadující speciální přístrojové vybavení, například elektronovou mikroskopii, zkoušení tvrdosti nebo ukázky moderních technologií, je vhodné realizovat při návštěvě FSI VUT v Brně.

Přednáška s demonstračními experimenty pro střední školy, trvání 45–120 minut, možnost výjezdu na SŠ.

Materiály kolem nás nejsou „jen ocel“, „jen hliník“ nebo „jen plast“. O jejich vlastnostech rozhoduje nejen chemické složení, ale i to, jak byly vyrobeny, zda byly tepelně zpracovány a jakým způsobem byly zatěžovány a deformovány.

V přednášce studenti uvidí, že lom materiálu není náhodný konec, ale záznam toho, jak součást selhala. Na konkrétních pokusech a reálných vzorcích ukážeme, jak lze měnit vlastnosti kovů deformací, tepelným zpracováním nebo difuzí atomů.

Elektronová mikroskopie a mikroanalýza umožní podívat se dovnitř materiálu a přečíst jeho výrobní historii, chemické složení i příčiny porušení. Přednáška propojuje známé jednoduché fyzikální příčiny snadno pozorovatelných jevů s mikroskopickými technikami studia materiálů. Ukazuje, co lze v současné době pomocí pokročilých mikroskopických technik zobrazit a jak těmto výsledkům rozumět na středoškolské úrovni.

Co studenti uvidí a vyzkoušejí si:

• porovnání houževnatého a křehkého lomu oceli – jak vypadá materiál, který se před prasknutím deformuje, a materiál, který selže náhle
• nízkocyklovou únavu kovového drátu a ukázky lomových ploch pod světelným i elektronovým mikroskopem
• difuzi zinku do mědi při vzniku mosazi – změnu barvy vzorku, metalografický řez a chemickou mikroanalýzu prvků v mikrometrovém měřítku
• rozdíl mezi litým, válcovaným a tepelně zpracovaným kovem – dendrity, zrna, póry a „historii výroby“ ukrytou v mikrostruktuře
• volitelně krátký interaktivní kvíz „Co nám říká mikrosvět?“ založený na skutečných snímcích lomů, zrn, pórů a chemických map

Pro koho
Především pro studenty 2.–3. ročníků gymnázií a středních škol. Vhodné také pro maturanty se zájmem o fyziku, chemii, techniku, medicínu nebo moderní průmysl.

Délka
45 minut, případně rozšířená verze 60–75 minut včetně většího prostoru pro dotazy a práci se vzorky.

Možnost výjezdu na SŠ: ano.

Požadavky na učebnu:
Dataprojektor, plátno nebo větší obrazovka; stůl v přední části učebny; přístup k elektrické zásuvce 230 V pro horkovzdušnou pistoli a drobnou techniku. Možnost krátkého zatemnění učebny není nutná, ale zlepší viditelnost projekce. Ideální je skupina přibližně 25–35 studentů, aby si mohli vzorky po přednášce prohlédnout zblízka.

Přednáška s demonstračními experimenty pro střední školy, trvání 45–80 minut, možnost výjezdu na SŠ.

Materiály se někdy chovají mnohem podivuhodněji, než bychom čekali od běžného kovu, plastu nebo kapaliny. V této interaktivní přednášce studenti uvidí sérii krátkých experimentů, v nichž se kov roztaví v horké vodě, jiný kov si zapamatuje svůj tvar, mince změní barvu a kapalina se během okamžiku promění v teplý krystal.

Každý efekt bude stručně vysvětlen pomocí skutečných materiálových principů: složení slitin, krystalové struktury, difuze atomů, tepelné roztažnosti, fázových transformací a mechanického chování kovů. Přednáška ukazuje, že materiálová věda není soubor definic, ale obor plný překvapivých jevů, které stojí za moderní technikou i běžnými předměty.

Co studenti uvidí:

• kovovou slitinu, která se začne tavit v horké vodě – proč lze vhodnou kombinací prvků dramaticky snížit teplotu tání
• bimetalový pásek, který se při zahřátí ohne – důsledek rozdílné tepelné roztažnosti dvou spojených materiálů
• drát nebo pružinu z Nitinolu, která si po deformaci „vzpomene“ na původní tvar – efekt tvarové paměti založený na změně krystalové struktury
• proměnu „stříbrné“ měděné mince na zlatavou mosaz – difuzi zinku do mědi a vznik nové slitiny
• rychlou krystalizaci přechlazeného roztoku, při níž se uvolní teplo – metastabilní stav, nukleaci a latentní teplo krystalizace
• „zpívající“ cín – kov, jehož deformace může být slyšitelná díky pohybu a přeskupování krystalové struktury

Pro koho
Vhodné pro studenty středních škol, zejména 1.–3. ročníku. Předchozí znalost materiálové vědy není potřeba, znalosti středoškolské fyziky a chemie jsou vítány. Přednáška je vhodná pro fyzikální, chemické a technické semináře, projektové dny, popularizační akce i náborové programy.

Délka
45 minut; rozšířená verze 60 minut s větším prostorem pro otázky, zapojení studentů a práci se vzorky.

Možnost výjezdu na SŠ: ano.

Požadavky na učebnu:
Dataprojektor a plátno nebo větší obrazovka; učitelský stůl v přední části učebny; elektrická zásuvka 230 V pro horkovzdušnou pistoli a drobnou techniku; možnost bezpečně pracovat s horkou vodou v nádobě a s menšími zahřívanými vzorky; prostor pro studenty v bezprostřední blízkosti demonstrací. Ideální je skupina do 25 osob.

Přednáška pro střední školy, trvání 60–120 minut, možnost výjezdu na SŠ.

Jak se mění vlastnosti konstrukčních materiálů v závislosti na podmínkách zatěžování? Mohou být vlastnosti materiálů závislé například na ročním období? Bude se ocel chovat jinak v létě a jinak v zimě? A jak se projeví na chování materiálů způsob jejich zatěžování, například jeho rychlost?

To jsou některé z otázek, na které se pokusí dát odpověď přednáška o chování a vlastnostech konstrukčních materiálů používaných v běžném životě.

Pro koho
Vhodné pro studenty středních škol, zejména 1.–4. ročníku. Předchozí znalost materiálové vědy není potřeba.

Délka
60 minut; rozšířená verze 120 minut.

Možnost výjezdu na SŠ: ano.