Budowa i podstawowe właściwości materiałów 0800-BUDOMAT

https://www.fizyka.umk.pl/~karwasz

Treści kształcenia

1. Wprowadzenie do struktury i własności materiałów. Typy materiałów, metodologie badań, przykłady zastosowań. Stany skupienia materii.
2. Struktura elektronowa pierwiastków (model Bohra, orbitale elektronowe, zakaz Pauliego).
Układ okresowy (okres, grupa). Elektroujemność, energia jonizacji, metale, niemetale.
3. Typy wiązań międzyatomowych (kowalencyjne, metaliczne, jonowe, van der Waalsa)
4. Struktura krystaliczna – krystalografia (siedem typów układów, płaszczyzny sieciowe, struktury największego upakowania). Defekty sieci krystalicznej.
5. Przykłady struktur krystalograficznych. Minerały. Skala twardości.
6. Własności mechaniczne materiałów.
7. Własności elektryczne materiałów (przewodność elektryczna, szereg elektrochemiczny) i własności magnetyczne (histereza, ferromagnetyki, temperatura Curie)
8. Przemiany fazowe. Reguła faz Gibbsa. Eutektyka.
9. Metale i ich stopy (I) – stale i żeliwa
10. Metale i ich stopy (II) – stopy Al, Cu, Ni, Ti
11. Materiały ceramiczne i szkła (porcelana, cement, szkła wysokoudarowe)
12. Półprzewodniki i struktura pasmowa, domieszkowanie, półprzewodniki III-V. Nadprzewodnictwo.
13. Polimery i kompozyty (struktura chemiczna i zastosowania)
14. Własności optyczne materiałów (materiały optoelektroniki)
15. Zaawansowane metody badań strukturalnych (mikroskopia elektronowa, defektoskopia pozytonowa, metody absorpcji promieniowania rentgenowskiego, rozpraszanie neutronów).

Całkowity nakład pracy studenta

Całkowity nakład pracy studenta/słuchacza studiów podyplomowych/uczestnika kursów dokształcających Godziny kontaktowe (50 godz): Wykład: 30 godzin ćwiczenia 15 godzin Konsultacje indywidualne w zakresie literatury uzupełniającej: 5 godziny Praca indywidualna studenta (30 godz.) Lektura literatury uzupełniającej: 20 godzin Przygotowanie do egzaminu i zaliczenia: 10 godz. Łącznie: 80 godzin (3 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

Efekty uczenia się – wiedza W1: Student zna podstawy mechaniki kwantowej, w zakresie niezbędnym do zrozumienia struktury elektronowej atomów W2: student zna „rodzaje” wiązań w stałej fazie skupienia W3: student zna podstawy krystalografii W4: student potrafi wymienić kilka materiałów o określonej skali twardości W5: student zna pojęcie stali węglowej, stali stopowych i stopów nieżelaznych (bez konieczności znajomości szczegółów) W6: student rozróżnia przewodniki, półprzewodniki, izolatory W7: (zaawansowane, fakultatywnie) – korzystając z podstaw mechaniki kwantowej rozróżnia materiały „bulk” od nano-materiałów, „kropek kwantowych”, nano-włókien Powyższe efekty uczenia się realizują następujące efekty kierunkowe: K_W02, K_W05, K_W09

Efekty uczenia się - umiejętności

Student potrafi: U1 – ustalić, z pomocą układu Mendelejewa, strukturę elektronową atomów U2 – rozróżnić, za pomocą prostych testów, rodzaje metali, ceramik i szkieł, materiałów kompozytowych i polimerów U3 – ustalić ogólną klasę krystalograficzną prostych minerałów (sól kuchenna, kwarc, kalcyt) U4: ustalić skalę twardości szkła, podanego metalu, gipsu U5: pokazać proste metody charakteryzacji własności mechanicznych wybranych materiałów U6 – podać najważniejsze zastosowania określonych klas materiałów U7 – podać korzyści wynikające z zastosowań nano-struktur i kompozytów (metali, ceramik, polimerów, materiałów hybrydowych) U8 - student/ studentka potrafi, w prosty sposób, na forum publicznym, przedstawić zalety i perspektywy wykorzystania nowych materiałów, w tym nano-struktur, Powyższe efekty uczenia się realizują następujące efekty kierunkowe: K_U02, K_U05, K_U13, K_U14,

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

Efekty uczenia się – kompetencje społeczne K1 – student potrafi rozróżnić materiały w powszechnym, codziennym użytku K2 – student/ studentka, na podstawie zdobytej wiedzy, potrafi zachować środki ostrożności wykorzystując przedmioty codziennego użytku, zbudowane z różnych materiałów K3 - student/ studentka potrafi w racjonalny sposób ograniczyć impakt zanieczyszczenia środowiska wynikający z produkcji materiałów niepodlegających recyklingowi Powyższe efekty uczenia się realizują następujące efekty kierunkowe: K_K02

Koordynatorzy przedmiotu

Grzegorz Karwasz

Metody dydaktyczne

- Wykład - Pokazy doświadczeń w zakresie inżynierii materiałowej - Lektura samodzielna pozycji uzupełniających

Metody dydaktyczne eksponujące

- pokaz

Metody dydaktyczne podające

- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

Metody dydaktyczne poszukujące

- laboratoryjna
- projektu
- doświadczeń

Metody dydaktyczne w kształceniu online

- metody służące prezentacji treści

Rodzaj przedmiotu

przedmiot fakultatywny

Wymagania wstępne

brak wymagań

Kryteria oceniania

Egzamin pisemny:
Wiedza W1-W7, U1 Kolokwium ustne:
Umiejętności U2-U8 Kompetencje społeczne K1

Oceny z egzaminu i z ćwiczeń na podstawie uzyskanego wyniku procentowego:
ndst: mniej niż 50%
dst: 50% - mniej niż 59%
dst plus: 60% - mniej niż 69% db: 70% - mniej niż 79%
db plus: 80% - mniej niż 89%
bdb: 90%-100%

Praktyki zawodowe

brak

Literatura

[1] M. Blicharski, Wstęp do inżynierii materiałowej, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Wwa 2003
[2] S. Prowans, Struktura stopów, PWN Warszawa 2000
[3] W. D. Callister, D. G. Rethwisch, Materials Science and Engineering, 8th edition, J. Wiley&Sons Inc. (2011)
[4] A. Lisica, B. Ostrowski, Laboratorium materiałoznawstwa, Politechnika Radomska, 2009
[5] CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, Boca Raton

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 0800-BUDOMAT w USOSweb