Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Inżynieria materiałów funkcjonalnych
Tok studiów:
2013/2014
Kod:
CIM-2-306-MF-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Materiały funkcjonalne
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
3
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Błażewicz Stanisław (blazew@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Gumuła Teresa (tgumula@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student zna nowoczesne materiały funkcjonalne polimerowe, metaliczne, ceramiczne i kompozytowe. IM2A_W07 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
M_W002 Student zna metody doboru materiału funkcjonalnego do konkretnego zastosowania. IM2A_W09 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Student umie zaproponować nowoczesny materiał funkcjonalny do konkretnego zastosowania oraz miejsca, gdzie powszechne materiały nie mogą spełniać stosownych wymagań. IM2A_U13, IM2A_U11, IM2A_U15 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji,
Kolokwium
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi przekazać informacje i opinie dotyczące nowoczesnych materiałów funkcjonalnych i ich zastosowań w sposób powszechnie zrozumiały. IM2A_K06, IM2A_K05 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Inne
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
E-learning
Wiedza
M_W001 Student zna nowoczesne materiały funkcjonalne polimerowe, metaliczne, ceramiczne i kompozytowe. + - - - - + - - - - -
M_W002 Student zna metody doboru materiału funkcjonalnego do konkretnego zastosowania. - - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie zaproponować nowoczesny materiał funkcjonalny do konkretnego zastosowania oraz miejsca, gdzie powszechne materiały nie mogą spełniać stosownych wymagań. + - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi przekazać informacje i opinie dotyczące nowoczesnych materiałów funkcjonalnych i ich zastosowań w sposób powszechnie zrozumiały. - - - - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Tematyka wykładów

- Wprowadzenie – definicja materiału funkcjonalnego, zapotrzebowanie na materiały nowoczesne, możliwości i wyzwania dla naukowców i technologów, badania i rozwój nowych materiałów, statystyki dla innowacji, innowacje a kryzys
- Materiały magnetyczne SMART – podział na materiały o zmiennej i ustalonej strukturze, charakterystyka, zastosowanie
- Wykorzystanie polimerów aktywnych elektrycznie do projektowania materiałów i tkanin inteligentnych: e-tkaniny, inteligentne tekstylia, sensory chemiczne, odkształceń, ruchu, urządzenia uruchamiające, tkaniny monitorujące czynności życiowe, przetworniki, urządzenie gromadzące energię, tkaniny wielofunkcyjne
- Materiały zmieniające fazę (PCM) w systemach gromadzenia energii cieplnej – wymagania, klasyfikacja, wady i zalety PCM, rodzaje materiałów (nieorganiczne, organiczne, kompozyty, kapsuły, emulsje i gęstwy, woda i lód), wady i zalety każdego rodzaju cieczy, przykłady zastosowań
- Materiały funkcjonalne w konstrukcji turbin elektrowni wiatrowych – czynniki ekonomiczne, technologiczne, środowiskowe i socjologiczne warunkujące rozwój energetyki, elektrownie wiatrowe – wydajność i rozmiar wirnika – stan aktualny, prognozy na najbliższe 10-15 lat, wymagania jakie mają spełniać łopatki elektrowni wiatrowych, produkcja łopatek elektrowni wiatrowych (metody, wykorzystanie różnego rodzaju surowców, elementów wzmacniających i polimerów), problemy technologiczne, czynniki ekonomiczne
- Materiały konstrukcyjne zdolne do samonaprawy, koncepcje samonaprawy, rodzaje samonaprawy i przykłady – materiały zdolne do samonaprawy zawierające kapsuły, kapilary i sieć mikronaczyń, porównanie wydajności różnych systemów regenerujących z tradycyjnymi sposobami reparacji
- Materiały samoorganizujące się – zjawisko samoorganizacji, rodzaje oddziaływań pomiędzy elementami układu, materiały, w których występuje zjawisko samoorganizacji, rodzaje samoorganizacji (statyczna i dynamiczna, naturalna i sztuczna), parametry mające wpływ na przebieg zjawiska samoorganizacji, aplikacje praktyczne, wyzwania
- Materiały pracujące w ekstremalnych warunkach (naprężenia i odkształcenia, wysokie i niskie temperatury, wysokie i niskie ciśnienia, korozja i utlenianie, silne pola magnetyczne i elektryczne, intensywna radiacja i strumień fotonów, neutronów), właściwości teoretyczne materiałów i ich limity praktyczne, przyczyny skrócenia czasu życia materiałów
- Drewnopochodne materiały funkcjonalne – rodzaje materiałów drewnopochodnych, wpływ parametrów zewnętrznych na ich właściwości
- Technika elektrospiningu – modyfikacje metody, wytwarzanie materiałów do ratowania życia, biosensorów, nanoelektroniki, źródeł energii, piezoelektryków, nanokatalizatorów i dla wojska
- Nowe techniki wytwarzania biomateriałów i sensorów biomedycznych na bazie cząsteczek biologicznych – miękka litografia: techniki (microcontact printing, microfluidic patterning); fotolitografia, SMAP (selective molecular assembly pattering), MAPL (molecular assembly pattering by lift-off), polimeryzacja plazmowa połączona z fotolitografią lub laserową ablacją, immobilizacja światłem, powielanie, drukowanie, nadpisywanie laserowe

Zajęcia seminaryjne:
Tematyka seminariów

- Podstawowe właściwości materiałów (mechaniczne, elektryczne, termiczne itd.)
- Prześledzenie trendów rozwoju współczesnych materiałów. Omówienie rodzajów projektowania, procesów oraz narzędzi ułatwiających ich przeprowadzanie. Omówienie zależności funkcjonalności materiału wynikającej z jego rodzaju, kształtu elementu wykonanego z niego i metody jego wytwarzania
- Podzielenie znanych materiałów funkcjonalnych i konstrukcyjnych na grupy w których kryteriami są ich specyficzne właściwości tj. kruche pękanie, odkształcenie plastyczne, przewodność elektryczna itd. Zdefiniowanie właściwości charakterystycznych dla poszczególnych grup materiałów tj. polimery, metale, ceramika, kompozyty
- Poznanie sposobów przedstawienia właściwości materiałów, wykresów zależności różnych właściwości np. Moduł Younga do wytrzymałości mechanicznej z uwzględnieniem wszystkich rodzajów materiałów, umiejscawianie różnych dodatkowych wiadomości na tych wykresach zbiorczych
- Jak korzystać z wykresów doboru materiałów? Wyprowadzenie zależności matematycznych oraz umieszczenie poszczególnych grup materiałów na odpowiednich obszarach na wykresie doboru materiału
- Wprowadzenia pojęcia wskaźnika funkcjonalności i szczegółowe wyjaśnienie jego znaczenia, wyprowadzenie wskaźnika funkcjonalności dla prostych kształtów. Procedury doboru materiały do konkretnego zastosowania. Zapoznanie się z kryteriami maksymalizującymi funkcjonalność materiałów. Wykorzystanie poznanych wcześniej wykresów doboru materiałów i poznanie mechanizmów ułatwiających wyrób materiału na wybrany element
- Rozwiązywanie zadań obliczeniowych polegających na wyznaczeniu wskaźnika funkcjonalności, różnych elementów o walcowych kształtach tj. pręty, rury, kolumny oraz dobór odpowiedniego materiału z uwzględnieniem wcześniejszych obliczonych zależności. Poszukiwanie najlepszych możliwych rozwiązań używając wykresów zestawiających wszystkie materiały. Ćwiczenie na różnych zadaniach wyznaczania wskaźnika funkcjonalności i doboru materiału np. obliczanie belek nośnych, ostrza noży, materiały na sprężyny
- Dobór materiału z uwzględnieniem współczynnika kształtu w projektowanych elementach. Przedstawienie matematycznych zależności pomiędzy czterema podstawowymi współczynnikami kształtu. Wyznaczenie czterech podstawowych współczynników kształtu. Wpływ współczynnika kształtu na wskaźnik funkcjonalności
- Omówienie współczynnika kształtu dla przekrojów wewnętrznie ukształtowanych – uwzględniający wewnętrzną strukturę materiału. Omówienie wykresów doboru materiałów z uwzględnieniem kształtu. Wpływ kształtu na położenie różnych materiałów na wykresie. Rozwiązywanie przykładowych zadań z wyznaczeniem wskaźnika funkcjonalności z uwzględnieniem współczynnika kształtu
- Rozwiązywanie zadań polegających na wyznaczeniu wskaźnika funkcjonalności i optymalnego kształtu. Określanie optymalnego kształtu przekroju w zadaniach, posługiwanie się wykresami ułatwiającymi wybór odpowiedniego materiału
- Zapoznanie się z w wykresami wspomagającymi wybory metod wytwarzania. Rozwiązywanie zadań polegających na wyborze metody wytwarzania np. wybór metody wytworzenia wirnika wentylatora, wytworzenie zbiornika ciśnieniowego
- Prezentacja referatów studentów z tematów dotyczących materiałów funkcjonalnych

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 117 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 10 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 10 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 10 godz
Udział w wykładach 30 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 30 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 10 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa = ocena z seminarium = średnia (oceny z kolokwiów, ocena z prezentacji)

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość języka angielskiego w stopniu umożliwiającym analizę literatury naukowej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Nie podano zalecanej literatury lub pomocy naukowych.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak