Materiały polimerowe i biopolimery 0600-S1-OZE-MPiB

Wykład
Wykład problemowy z elementami dyskusji, analizy przypadków i pracy koncepcyjnej, przygotowujący studentów do realizacji zadań projektowych i laboratoryjnych. Zakres wykładu obejmuje podstawowe pojęcia z nauki o polimerach i tworzywach sztucznych, budowę molekularną polimerów oraz zależność między strukturą, właściwościami i zastosowaniem materiałów polimerowych. Omawiane są polimery naturalne, syntetyczne, biodegradowalne i biopolimery itp.
Treści wykładowe obejmują również stany fizyczne polimerów, przemiany fazowe polimerów termoplastycznych, podstawy przetwórstwa tworzyw sztucznych, w tym m.in. procesy wytłaczania i wtrysku, oraz elementy recyklingu i oceny wpływu materiałów polimerowych na środowisko. Szczególny nacisk położony jest na zastosowanie polimerów naturalnych i syntetycznych w technologiach OZE, m.in. w fotowoltaice, energetyce wiatrowej, magazynowaniu energii, izolacjach, membranach, powłokach ochronnych i materiałach konstrukcyjnych.
Laboratorium
Laboratorium będzie realizowane jako praktyczna część procesu PBL/project-based learning, w której studenci, pracując w zespołach, rozwiązują określony problem materiałowy związany z otrzymywaniem, przetwarzaniem, modyfikacją lub oceną właściwości materiałów polimerowych. Zajęcia nie będą miały charakteru odtwórczego wykonywania pojedynczych ćwiczeń według sztywnej instrukcji, lecz będą ukierunkowane na samodzielne planowanie i realizację działań eksperymentalnych.
W ramach laboratorium studenci będą analizować postawiony problem badawczo-technologiczny, dobierać odpowiednie techniki otrzymywania, przetwarzania i/lub charakterystyki materiałów polimerowych oraz uzasadniać ich wybór w odniesieniu do celu badania, rodzaju materiału, oczekiwanych właściwości i ograniczeń metodycznych. Następnie będą wykonywać zaplanowane doświadczenia, dokumentować ich przebieg, zbierać dane pomiarowe, oceniać ich wiarygodność oraz interpretować uzyskane wyniki.
Zakres realizowanych działań laboratoryjnych może obejmować m.in. ocenę właściwości przetwórczych tworzyw termoplastycznych, badanie wybranych właściwości termicznych i mechanicznych materiałów polimerowych, analizę zachowania folii polimerowych pod wpływem temperatury, badanie pęcznienia materiałów hydrożelowych w różnych środowiskach, otrzymywanie i charakterystykę materiałów biopolimerowych oraz ocenę właściwości materiałów na bazie polimerów naturalnych, syntetycznych, biodegradowalnych i kompozytowych.
Szczególny nacisk zostanie położony na rozwijanie umiejętności praktycznego wykorzystania wiedzy teoretycznej, świadomego doboru metod badawczych, krytycznej oceny wyników oraz formułowania wniosków dotyczących zależności między składem, strukturą, sposobem przetwarzania i właściwościami użytkowymi materiałów polimerowych. Dobór technik laboratoryjnych będzie zależał od realizowanego problemu projektowego, dostępności aparatury oraz zakresu pracy zespołu.
Uzyskane wyniki badań będą stanowiły podstawę prezentacji zespołowej, w której studenci przedstawią przebieg zrealizowanej pracy, uzasadnią wybór zastosowanych technik badawczych, omówią uzyskane rezultaty oraz sformułują wnioski dotyczące właściwości i potencjalnego zastosowania badanych materiałów.
Mentoring projektowy
Mentoring projektowy stanowi integralną część realizacji zajęć metodą PBL/project-based learning i jest bezpośrednio powiązany z częścią laboratoryjną. Jego celem jest wspieranie studentów w kolejnych etapach pracy projektowej: od analizy problemu, przez planowanie strategii badawczej, po interpretację wyników i przygotowanie końcowego opracowania.
W ramach mentoringu studenci będą konsultować z prowadzącym sposób rozumienia problemu projektowego, proponowane hipotezy lub pytania badawcze, dobór metod eksperymentalnych, organizację pracy zespołu oraz sposób opracowania i prezentacji wyników. Mentoring nie zastępuje samodzielnej pracy studentów, lecz służy ukierunkowaniu ich działań, weryfikacji poprawności przyjętych założeń oraz rozwijaniu umiejętności krytycznego myślenia i argumentowania decyzji badawczych.
Szczególny nacisk zostanie położony na umiejętność uzasadniania wyboru technik badawczych, ocenę ograniczeń zastosowanych metod, analizę jakości uzyskanych danych, interpretację wyników w kontekście właściwości materiałów polimerowych oraz przygotowanie raportu i/lub prezentacji końcowej. Mentoring będzie również wspierał rozwijanie kompetencji pracy zespołowej, komunikacji naukowej oraz odpowiedzialności za realizację powierzonych zadań projektowych.

Całkowity nakład pracy studenta

1. 15h – Wykład, 30h – Laboratorium, 30h - mentoring tj. 75 godzin kontaktowych, 2. 40h praca własna / projektowa studentów 3. 35h czas wymagany do przygotowania w procesie oceniania, tym opracowanie raportu, przygotowanie prezentacji końcowej, przygotowanie do dyskusji/obrony projektu oraz indywidualnej refleksji/autooceny całkowity czas nakładu pracy studenta to 150h 150h:25h/ECTS = 6 ECTS

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Zna podstawowe pojęcia dotyczące polimerów naturalnych i syntetycznych – K_W01, K_W10 W2: Posiada wiedzę o poszczególnych grupach polimerów syntetycznych i naturalnych, ich właściwościach i zastosowaniach w szczególności w obszarze inżynierii środowiska i technologii OZE – K_W01, K_W05 W3: Posiada wiedzę ogólną na temat budowy cząsteczkowej polimerów – K_W01 W4: Zna przykłady zastosowań materiałów polimerowych i kompozytowych w technologiach OZE, w tym w fotowoltaice, energetyce wiatrowej, magazynowaniu energii, izolacjach, membranach, powłokach ochronnych i materiałach konstrukcyjnych – K_W05, K_W07 W5: Zna wybrane właściwości użytkowe i przetwórcze polimerów oraz metody ich charakteryzowania – K_W05 W6: Zna podział metod i wybrane procesy przetwórstwa tworzyw sztucznych. Rozumie wpływ parametrów procesu na właściwości końcowe materiału – K_W05, K_W10 W7: Zna i rozumie zagadnienie recyklingu polimerowych materiałów postkonsumpcyjnych – K_W03, K_W04, K_W10 W8: Potrafi wyjaśnić rolę polimerów w gospodarce zrównoważonej i gospodarce obiegu zamkniętego oraz podstawowe pojęcia związane z oceną oddziaływania środowiskowego, w tym ślad węglowy, cykl życia produktu, recyklowalność – K_W03, K_W04, K_W05 W9: Zna kryteria projektowania materiałów polimerowych zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju, uwzględniające pochodzenie surowców, trwałość, możliwość ponownego użycia, recyklingu, biodegradacji, bezpieczeństwo użytkowania oraz ograniczenie oddziaływania na środowisko – K_W03, K_W04, K_W05

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Potrafi wyszukiwać, selekcjonować i krytycznie oceniać aktualne informacje naukowe, techniczne i normatywne dotyczące zastosowania, przetwórstwa, charakterystyki, recyklingu i oddziaływania środowiskowego materiałów polimerowych, w szczególności stosowanych w technologiach OZE – K_U01, K_U09 U2: Umie dobrać i uzasadnić wybór techniki badawczej do charakterystyki wybranych właściwości użytkowych materiałów polimerowych – K_U05, K_U10 U3: Potrafi przeprowadzić wybrane analizy fizykochemiczne tworzyw polimerowych oraz prawidłowo udokumentować przebieg doświadczenia – K_U10, K_U11 U4: Potrafi zastosować podstawową wiedzę z zakresu chemii, fizyki i inżynierii materiałowej do interpretacji struktury, właściwości i zachowania materiałów polimerowych w warunkach użytkowania, przetwarzania i degradacji – K_U05, K_U10 U5: Potrafi opracować wyniki eksperymentalne, ocenić ich jakość i znaczenie praktyczne, oraz sformułować wnioski – K_U02, K_U10 U6: Potrafi identyfikować i oceniać podstawowe zagrożenia dla zdrowia człowieka i środowiska wynikające z wytwarzania, przetwórstwa, użytkowania, starzenia, degradacji i zagospodarowania odpadów materiałów polimerowych – K_U07, K_U11 U7: Potrafi zaprezentować zagadnienia związane z wybranych projektem naukowo-badawczym uzasadniając przyjęte założenia i wnioski – K_U01, K_U04, K_U08

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Jest gotowy do współpracy w interdyscyplinarnych zespołach projektowych, angażując się w działania na rzecz zrównoważonego rozwoju i ochrony środowiska – K_K01 K2: Ma świadomość konieczności podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych; samodzielnie uzupełnia i poszerza wiedzę w zakresie nowoczesnych procesów i technologii – K_K04 K3: Rozumie znaczenie postępu technicznego i konieczność wdrażania nowych rozwiązań technicznych w inżynierii środowiska i OZE, myśli i działa w sposób przedsiębiorczy, działa na rzecz interesu publicznego – K_K07, K_K08

Koordynatorzy przedmiotu

Jacek Nowaczyk

Metody dydaktyczne

Zajęcia prowadzone są z wykorzystaniem metod aktywizujących, ze szczególnym uwzględnieniem metody problem-based learning / project-based learning (PBL). Część teoretyczna realizowana jest w formie wykładu problemowego i konwersatoryjnego z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych, dyskusji kierowanej, analizy przykładów oraz wspólnego omawiania zagadnień związanych z właściwościami, przetwórstwem i zastosowaniami materiałów polimerowych oraz biopolimerowych. Część laboratoryjna ma charakter problemowo-projektowy i obejmuje samodzielną oraz zespołową realizację zadań badawczych, w tym: analizę problemu, formułowanie założeń projektowych, planowanie doświadczeń, dobór metod badawczych, wykonanie eksperymentów laboratoryjnych, analizę i interpretację wyników oraz przygotowanie wniosków. Istotnym elementem zajęć jest praca w grupach projektowych, obejmująca rozwiązywanie problemów praktycznych, podejmowanie decyzji badawczych, opracowanie wyników oraz ich prezentację. Zajęcia obejmują również mentoring dydaktyczny, polegający na bieżącym wspieraniu studentów w planowaniu i realizacji projektu, konsultowaniu przyjętych rozwiązań, omawianiu trudności interpretacyjnych oraz ukierunkowywaniu pracy zespołów. Efektem końcowym pracy studentów jest opracowanie i przedstawienie wyników projektu w formie raportu, prezentacji połączonej z dyskusją.

Kryteria oceniania

Kryteria oceniania:
Wykład:
Weryfikacja efektów uczenia się w zakresie wiedzy odbywa się na podstawie krótkiego testu końcowego obejmującego podstawowe zagadnienia dotyczące budowy, właściwości, przetwórstwa i zastosowań polimerów naturalnych i syntetycznych, ze szczególnym uwzględnieniem materiałów polimerowych stosowanych w technologiach OZE oraz inżynierii środowiska.
Test może obejmować pytania zamknięte, półotwarte oraz krótkie pytania problemowe wymagające interpretacji zależności między strukturą, właściwościami i zastosowaniem materiału polimerowego.
Weryfikowane efekty: W1–W9, K2, K3.
Laboratorium/mentoring:
Laboratorium oraz część projektowo-mentoringowa: zaliczenie na ocenę na podstawie oceny ciągłej pracy studenta, aktywności podczas zajęć laboratoryjnych i mentoringowych, kart pracy projektowej, raportów cząstkowych, raportu końcowego, prezentacji wyników projektu oraz elementów samooceny i oceny koleżeńskiej. Ocenie podlega zarówno efekt końcowy projektu, jak i proces jego realizacji, w tym zaangażowanie, przygotowanie merytoryczne, umiejętność pracy zespołowej, dobór i uzasadnienie metod badawczych, analiza wyników oraz jakość prezentacji i dyskusji.
Weryfikowane efekty: U1–U7, K1–K3.
Progi ocenia zgodne z regulaminem UMK
Wymagane progi na ocenę dostateczną - 50-60%, dostateczny plus – 61-65%, dobry 66-75%, dobry plus 76-81%, bardzo dobry – 82-100%

Literatura

Literatura podstawowa:
1. Rabek J. F., Współczesna wiedza o polimerach: wybrane zagadnienia, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008.
2. Przygocki W. i Włochowicz A., Fizyka polimerów, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001.
3. Rabek J. F.; Biopolimery. Tom 1. Od podstaw do zastosowań. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2022/2023.
4. Lewandowski W. M., Klugmann-Radziemska E.; Proekologiczne odnawialne źródła energii. Kompendium. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2017.
Uzupełniająca:
• Mittal V. (ed.); Polymers for Energy Storage and Conversion. Wiley, 2013.
• Popoola A. P. I. et al. (eds.); Additive Manufacturing of Polymeric Materials for Energy Storage Applications. Elsevier, 2026.
• Thomas S. et al. (eds.); Polymer Circularity in Sustainable Energy. Elsevier, 2026.
• Wybrane aktualne artykuły przeglądowe z zakresu zastosowania polimerów, biopolimerów i kompozytów w fotowoltaice, energetyce wiatrowej, magazynowaniu energii, membranach oraz recyklingu komponentów OZE, wskazywane przez prowadzącego.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0600-S1-OZE-MPiB w USOSweb