Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Laboratory of modern materials and technology
Course of study:
2016/2017
Code:
JFT-1-708-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
7
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. Gondek Łukasz (lgondek@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Tarasiuk Jacek (tarasiuk@agh.edu.pl)
dr hab. Gondek Łukasz (lgondek@agh.edu.pl)
dr inż. Wroński Sebastian (wronski@fis.agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Baczmański Andrzej (andrzej.baczmanski@fis.agh.edu.pl)
dr hab. inż. Ślęzak Tomasz (slezak@agh.edu.pl)
dr inż. Michalik Jan (jmichali@agh.edu.pl)
Module summary

Zajęcia praktyczne przeprowadzane w różnych laboratoriach naukowych pozwalające zapoznać się z różnymi technikami pomiarowymi, urządzeniami i metodami syntezy materiałów.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student potrafi pracować w zespole, określić w nim swoją role i właściwie rozplanować podział pracy wykonując ją w przewidzianym terminie FT1A_K09, FT1A_K03, FT1A_K06, FT1A_K01 Report,
Execution of laboratory classes
Skills
M_U001 Student potrafi wykonać pomiary złożonych wielkości fizycznych na podstawie dostarczonej dokumentacji odpowiednich procedur FT1A_U06, FT1A_U13, FT1A_U07 Activity during classes,
Report,
Execution of laboratory classes
M_U002 Student potrafi oszacować nakład pracy i czasu niezbędny do wykonania określonych badań oraz potrafi w trakcie ich realizacji stosować niezbędne zasady bezpieczeństwa FT1A_U12, FT1A_U13, FT1A_U14 Activity during classes,
Execution of laboratory classes
M_U003 Student potrafi przeprowadzić analizę danych pomiarowych, w tym statystyczne opracowanie wyników używając metod i technik odpowiednich do badanego problemu FT1A_U17, FT1A_U10, FT1A_U02 Report
Knowledge
M_W001 Student zna wybrane techniki badań i wybrane metody pomiarowe stosowane w fizyce ciała stałego i fizyce materii skondensowanej FT1A_W11, FT1A_W06 Activity during classes,
Report,
Execution of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student potrafi pracować w zespole, określić w nim swoją role i właściwie rozplanować podział pracy wykonując ją w przewidzianym terminie - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi wykonać pomiary złożonych wielkości fizycznych na podstawie dostarczonej dokumentacji odpowiednich procedur - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi oszacować nakład pracy i czasu niezbędny do wykonania określonych badań oraz potrafi w trakcie ich realizacji stosować niezbędne zasady bezpieczeństwa - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi przeprowadzić analizę danych pomiarowych, w tym statystyczne opracowanie wyników używając metod i technik odpowiednich do badanego problemu - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna wybrane techniki badań i wybrane metody pomiarowe stosowane w fizyce ciała stałego i fizyce materii skondensowanej - - + - - - - - - - -
Module content
Laboratory classes:
  1. Otrzymywanie cienkich warstw metalicznych

    Nanoszenie warstw różnej grubości na podłoże szklane lub kwarcowe metodą rozpylania magnetronowego. Pomiar grubości warstw metodą absorpcji światła i za pomocą rentgenowskiej analizy fluorescencyjnej. Pomiar przewodnictwa elektrycznego naniesionych cienkich warstw.
    Efekty kształcenia:

    • student zapoznaje się z techniką magnetronową nanoszenia cienkich warstw
    • student poznaje metody pomiaru grubości cienkich warstw, ich właściwości optycznych i przewodnictwa elektrycznego.

  2. Otrzymywanie i charakteryzacja nanoproszków

    Studenci wykonują syntezę nanoproszków za pomocą mielenia materiałów w wysokoenergetycznym młynie planetarnym. Z otrzymanych materiałów wykonywane będą kompozyty na bazie grafitu/aluminium lub ferro-fluidy. Otrzymane materiały będą badane metodą dyfrakcji rentgenowskiej oraz analizy fluorescencji rentgenowskiej.
    Efekty kształcenia:

    • student zapoznaje się z techniką syntezy mechanicznej i stosowanym sprzętem (kulowy młyn planetarny);
    • student poznaje zastosowanie metod dyfrakcyjnych w badaniach nanomateriałów;
    • student potrafi oszacować rozmiar ziaren w oparciu o metody dyfrakcyjne.

  3. Dyfrakcyjne wyznaczanie tekstury krystalograficznej oraz naprężeń własnych w materiałach polikrystalicznych

    Stosując dyfrakcję rentgenowską studenci samodzielnie zmierzą teksturę krystalograficzną oraz naprężenia w próbce uprzednio poddanej odkształceniu plastycznemu. Następnie zbadają oni zmienność tekstury i naprężeń dla serii próbek wygrzewanych lub rozciąganych (to zadanie wykonane będzie w grupach).
    Efekty kształcenia

    • student umie wykonać dyfrakcyjny pomiar naprężeń oraz zmierzyć teksturę krystalograficzną
    • student potrafi wykonać analizę otrzymanych danych doświadczalnych wraz z określeniem niepewności pomiarów oraz wskazaniem przyczyn tych niepewności

  4. Badania strukturalne materiałów porowatych i kompozytowych

    W trakcie laboratorium studenci zapoznają się z technika rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej. Celem ćwiczenia będzie wykonanie pomiaru i analizy uzyskanych danych dla kilku wybranych materiałów (polimery, ceramiki, drewno, kości). Badana będzie trójwymiarowa struktura wewnętrzna materiału, jego topologia, rozkład gęstości poszczególnych frakcji próbki itp. Końcowym etapem będzie odtworzenie trójwymiarowego modelu badanego materiału z uwzględnieniem wizulizacji wybranych parametrów.
    Efekty kształcenia:

    • student zna zasadę działania mikrotomografii rentgenowskiej
    • student potrafi przeprowadzić prostą analizę topologiczną zmierzonej trójwymiarowej struktury
    • student potrafi w podstawowym stopniu obsługiwać wybrane programy do trójwymiarowej analizy i wizualizacji danych

  5. Metoda Magnetooptycznego Efektu Kerra w pomiarach pętli histerezy magnetycznej cienkich warstw metali 3d (Fe, Co).

    Stosując metodę Magnetooptycznego Efektu Kerra studenci samodzielnie zmierzą pętle histerezy magnetycznej cienkich warstw Fe lub Co. W ten sposób określą orientację osi łatwej namagnesowania oraz wielkość pola anizotropii magnetycznej. Planowane jest wykonanie pomiarów w funkcji temperatury przy użyciu kriostatu optycznego.
    Efekty kształcenia:

    • student zna podstawowe wiadomości dotyczące materiałów ferromagnetycznych
    • student rozumie pojęcie pętli histerezy magnetycznej i znaczenie jej parametrów takich jak pole koercji, pole nasycenia namagnesowanie remanencji
    • student potrafi wykonać pomiar pętli histerezy magnetycznej metodą Magnetooptycznego Efektu Kerra
    • student potrafi potrafi korzystać z kriostatu optycznego

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 105 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Preparation for classes 30 h
Participation in laboratory classes 45 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 30 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Z każdego laboratorium wystawiana jest ocena punktowa w zakresie od 0 do 10. Ocena końcowa obliczana jest na podstawie średniej z ocen ze wszystkich laboratoriów z zastrzeżeniem, że każde musi być zaliczone na co najmniej 5 punktów.
Ew. możliwość odrabiania zajęć uzgadniana jest z indywidualnie z prowadzącymi.

Prerequisites and additional requirements:

Ukończone moduły:

  • Podstawy fizyki ciała stałego
  • Podstawy fizyki ciała stałego 2
  • Rzeczywista struktura materii
Recommended literature and teaching resources:
  • K. Wierzbanowski; Materiały pomocnicze z Rzeczywistej struktury
    materiałów; na stronie:
    http://www.ftj.agh.edu.pl/~wierzbanowski/Rsm.htm
    (rozdziały: Tekstura krystalograficzna i Naprężenia wenętrzne)
  • http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_computed_tomography
  • http://www.ndt.net/article/wcndt00/papers/idn399/idn399.htm
Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:
  1. Ł.Gondek, K.Koźlak, J.Czub, J.Przewoźnik, A.Kupczak, W.Sikora, A.Hoser, O.Prokhnenko, N.Tsapatsaris, Do the RPdIn (R = rare earth) deuterides break the Switendick rule? Acta Materialia, 81 (2014) 161–172
  2. A.Takasaki, A.Żywczak, Ł.Gondek, H.Figiel, Hydrogen storage characteristics of Ti45Zr38Ni17-xCox (x= 4,8) alloy and quasicrystal powders produced by mechanical alloying, Journal of Alloys and Compounds, 580 (2013) 216–218
  3. A.Żywczak, Ł.Gondek, H.Figiel, J.Żukrowski, J.Czub, A.Takasaki, Structural and hyperfine properties of Ti48Zr7Fe18 nano-compounds and its hydrides, Journal of Alloys and Compounds, 509 (2011) 3952–3957
  4. A.Żywczak, D.Rusinek, J.Czub, M.Sikora, J.Stępień, Ł.Gondek, A.Takasaki, A.Hoser, Amorphous hydrides of the Ti45Zr38Ni17-xCox nano-powders, International Journal of Hydrogen Energy, 40 (2015) 15534-15539
  5. D.Rusinek, J.Czub, J.Niewolski, Ł.Gondek, M.Gajewska, A.Takasaki, A.Hoser, A.Żywczak, Structural phase transitions in the Ti45Zr38Ni17-xFex nano-alloys and their deuterides, Journal of Alloys and Compounds, 646 (2015) 90-95
  6. M.Marciszko, A.Baczmański, M.Wróbel, W.Seiler, C.Braham, S.Wroński, R.Wawszczak, Problem of elastic anisotropy and stacking faults in stress analysis using multireflection grazing-incidence X-ray diffraction, Journal of Applied Crystallography, 48 (2015) 492–509
  7. M.Wroński, K.Wierzbanowski, M.Wróbel, S.Wroński, B.Bacroix, Effect of Rolling Asymmetry on Selected Properties of Grade 2 Titanium Sheet, Metals and Materials International, 21/5 (2015) 805-814
  8. S.Wroński, B.Bacroix, Microstructure evolution and grain refinement in asymmetrically rolled aluminium, Acta Materialia, 76 (2014) 404-412
  9. K.Kłodowski, J.Kamiński, K.Nowicka, J.Tarasiuk, S.Wroński, M.Świętek, M.Błażewicz, H.Figiel, K.Turek, T.Szponder, Micro-imaging of implanted scaffolds using combined MRI and micro-CT, Computerized Medical Imaging and Graphics, 38 (2014) 458–468
  10. J. M. Michalik, S. Roddaro, L. Casado, M. R. Ibarra and J. M. De Teresa, Quantification and minimization of disorder caused by FEBID deposition on graphene, Microelectronic Engineering 88, 8, 2063-2065 (2011)
  11. M. Romera, M. Munoz, M. Maicas, J.M. Michalik, J.M. de Teresa, C. Magen and J. L. Prieto, Enhanced exchange and reduced magnetization of Gd in an Fe/Gd/Fe trilayer, Physical Review B 84, 9, 094456 (2011)
  12. D. C. Leitao, J. Ventura, J. M. Teixeira, C. T. Sousa, S. Pinto, J. B. Sousa, J. M. Michalik, J. M. De Teresa, M. Vazquez, J. P. Araujo, Correlations among magnetic, electrical and magneto-transport properties of NiFe nanohole arrays, Journal of Physics Condensed Matter. 25, 66007-9 (2013)
Additional information:

None