Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Syntetyczne materiały węglowe
Course of study:
2018/2019
Code:
CIM-2-107-BK-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Biomateriały i kompozyty
Field of study:
Materials Science
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
dr inż. Gubernat Maciej (guma@agh.edu.pl)
Module summary

Celem modułu jest zapoznanie studentów z tematyką syntetycznych materiałów węglowych i obszarami ich zastosowania, jak również praktyczne podejście do zagadnień otrzymywania materiałów węglowych.

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 Jest świadomy znaczenia rozwoju technologii syntetycznych materiałów węglowych oraz rozumie ważność ich wpływu na rozwój tradycyjnych i nowoczesnych technologii. IM2A_K06 Activity during classes,
Presentation
M_K002 Prawidłowo interpretuje problemy dotyczące technologii syntetycznych materiałów węglowych. IM2A_K07 Activity during classes,
Oral answer,
Presentation
Skills
M_U001 Potrafi przewidzieć i wskazać czynniki odpowiedzialne za powodzenie procesów otrzymywania materiałów węglowo-grafitowych. IM2A_U09, IM2A_U16 Activity during classes,
Examination,
Test,
Oral answer,
Presentation
M_U002 Umie wskazać jakie cechy materiałów węglowych będą decydowały o zastosowaniu ich w danych gałęziach techniki. IM2A_U09, IM2A_U11 Activity during classes,
Examination,
Test,
Oral answer,
Presentation
M_U003 Umie przeprowadzić syntetyczną analizę danych literaturowych i na tej podstawie przygotować prezentację dotyczącą konkretnego zastosowania syntetycznych materiałów węglowych oraz wskazać dalsze kierunki rozwoju tych materiałów w danym obszarze. IM2A_U04, IM2A_U02, IM2A_U01 Presentation,
Oral answer,
Activity during classes,
Participation in a discussion
M_U004 Potrafi zaprojektować sposób otrzymywania produktów węglowo-grafitowych. IM2A_U04, IM2A_U13, IM2A_U08, IM2A_U11 Participation in a discussion,
Report,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Zna podstawowe definicje dotyczące naturalnych i syntetycznych materiałów węglowych. IM2A_W14 Examination,
Test,
Oral answer
M_W002 Zna podstawowe oprecje technologiczne w produckji wyrobów węglowo-grafitowych. IM2A_W14, IM2A_W15, IM2A_W09 Examination,
Test,
Oral answer
M_W003 Zna metody otrzymywania syntetycznych materiałów węglowych: grafitu, węgli aktywnych, włókien węglowych. IM2A_W03, IM2A_W14, IM2A_W07, IM2A_W15 Examination,
Test,
Oral answer,
Execution of exercises
M_W004 Zna i rozumie zjawiska fizykochemiczne zachodzące podczas obróbki termicznej prekursorów dla materiałów węglowych. IM2A_W03, IM2A_W14 Examination,
Test,
Oral answer
M_W005 Posiada wiedzę na temat syntetycznych materiałów węglowych oraz zna potencjalne możliwości ich zastosowania w technice. IM2A_W14, IM2A_W15 Activity during classes,
Examination,
Test,
Oral answer,
Presentation
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 Jest świadomy znaczenia rozwoju technologii syntetycznych materiałów węglowych oraz rozumie ważność ich wpływu na rozwój tradycyjnych i nowoczesnych technologii. + - - - - + - - - - -
M_K002 Prawidłowo interpretuje problemy dotyczące technologii syntetycznych materiałów węglowych. + - - - - + - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi przewidzieć i wskazać czynniki odpowiedzialne za powodzenie procesów otrzymywania materiałów węglowo-grafitowych. + - - - - + - - - - -
M_U002 Umie wskazać jakie cechy materiałów węglowych będą decydowały o zastosowaniu ich w danych gałęziach techniki. + - - - - + - - - - -
M_U003 Umie przeprowadzić syntetyczną analizę danych literaturowych i na tej podstawie przygotować prezentację dotyczącą konkretnego zastosowania syntetycznych materiałów węglowych oraz wskazać dalsze kierunki rozwoju tych materiałów w danym obszarze. - - - - - + - - - - -
M_U004 Potrafi zaprojektować sposób otrzymywania produktów węglowo-grafitowych. - - - - - + - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna podstawowe definicje dotyczące naturalnych i syntetycznych materiałów węglowych. + - - - - + - - - - -
M_W002 Zna podstawowe oprecje technologiczne w produckji wyrobów węglowo-grafitowych. + - - - - + - - - - -
M_W003 Zna metody otrzymywania syntetycznych materiałów węglowych: grafitu, węgli aktywnych, włókien węglowych. + - - - - + - - - - -
M_W004 Zna i rozumie zjawiska fizykochemiczne zachodzące podczas obróbki termicznej prekursorów dla materiałów węglowych. + - - - - + - - - - -
M_W005 Posiada wiedzę na temat syntetycznych materiałów węglowych oraz zna potencjalne możliwości ich zastosowania w technice. + - - - - + - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Przedmiot Syntetyczne materiały węglowe składa się z części wykładowej i seminaryjne. Tematyka wykładów została dobrana w taki sposób, aby z jednej strony wprowadzić studentów w tematykę węgla syntetycznego, a z drugiej strony pokazać skalę przemysłu węglowo-grafitowego w Polsce i na świecie, a także wskazać dalsze kierunki rozwoju tej dziedziny przemysłu.
    Przedmiot jest prowadzony w dwóch językach polskim i angielskim. Część wykładów prowadzona jest przez specjalistów z firmy SGL Group z Polski i Niemiec.

  2. Węgiel – pierwiastek, właściwości, nazewnictwo. Omówione będą podstawowe pojęcia związane z węglem zarówno syntetycznym jak na naturalnym, które wprowadzą studenta w tematykę zagadnień omawianych na kolejnych zajęciach. Omówione będą m.in. takie pojęcia jak: grafit, koksowanie, piroliza, grafityzacja, karbonizacji, materiał zielony, pak węglowy, węgiel turbostratyczny itp.
  3. Grafit naturalny – pochodzenie, właściwości, interkalacja, zastosowanie.

    Pochodzenie i rodzaje grafitu naturalnego, główne złoża, wielkość produkcji, proces technologiczny (flotacja, oczyszczanie chemiczno-termiczne). Interkalacja grafitu, otrzymywanie grafitu ekspandowanego i folii grafitowych oraz ich zastosowanie.

  4. Sadza i węgiel aktywny – otrzymywanie I zastosowanie w technice

    Rodzaje sadzy i proces jej otrzymywanie. Zastosowanie sadzy w przemyśle produkcji gum, w przemyśle oponiarskim, pigmentów i kosmetyków. Struktura węgli aktywnych, tworzenie oraz kontrola wielkości porów, wpływ powierzchniowych grup chemicznych na właściwości adsorpcyjne, modele i równania izoterm adsorpcji, zastosowanie adsorpcji na węglu aktywnym.

  5. Surowce stosowane w przemyśle materiałów węglowo-grafitowych

    Charakterystyka i otrzymywanie surowców w produkcji materiałów węglowych. Surowce: pak węglowy, pak naftowy, ropa naftowa, różne rodzaje koksu, koks, antracyt itp.

  6. Proces produkcji grafitu syntetycznego

    Omówienie podstawowych procesów produkcyjnych w technologii materiałów węglowo-grafitowych tj. mielenie, przygotowanie zestawu, formowanie produktów zielonych, wypalanie, impregnacja, grafityzacja, oczyszczanie.

  7. Zastosowanie gruboziarnistych materiałów węglowych i grafitowych

    Otrzymywanie oraz zastosowanie gruboziarnistych materiałów węglowych w produkcji stali, aluminium, krzemy – elektrody węglowe i grafitowe. Katody i wyścielenia piecowe.

  8. Zastosowanie drobnoziarnistych materiałów węglowych i grafitowych

    Rodzaje materiałów węglowych drobnoziarnistych i ich zastosowanie w produkcji półprzewodników, przemyśle solarnym, chemicznym, metalurgicznym, jądrowym i w produkcji złączy elektrycznych.

  9. Charakterystyka i właściwości materiałów węglowych i grafitowych.

    Omówienie podstawowych właściwości materiałów węglowo-grafitowych takich jak przewodnictwo elektryczne, przewodnictwo cieplne, współczynnik rozszerzalności cieplnej, gęstość, moduł Younga, wytrzymałość na zginanie i porównanie ich z właściwościami innych materiałów konstrukcyjnych tj. metali, polimerów i ceramiki.

  10. Materiały węglowe i grafitowe w magazynowaniu energii

    Zastosowanie węgli aktywnych, grafitu oraz węglowych materiałów włóknistych w superkondensatorach, ogniwach paliwowych oraz bateriach litowych.

  11. Włókna węglowe I kompozyty na bazie włókien węglowych – nowe obszary zastosowań

    rodzaje prekursorów włókien węglowych, otrzymywanie włókien węglowych z poliakrylonitrylu oraz paku mezofazowego,otrzymywanie włókien z fazy gazowej, omówienie procesów fizykochemicznych zachodzących podczas podczas obróbki termicznej prekursorów włókien węglowych. Otrzymywanie i zastosowanie kompozytów z włóknem węglowych na osnowach polimerowych, ceramicznych i węglowych.

Seminar classes:

W czasie seminarium omawiane i wyjaśniane będą zagadnienia poruszane na wykładach, dotyczące otrzymywania syntetycznych materiałów węglowych, poruszone zostaną zagadnienia dotyczące problemów technologicznych otrzymywania tych materiałów oraz wskazane będą nowe kierunki rozwoju tej dziedziny inżynierii materiałowej. Bazując na wiedzy z zajęć wykładowych, przedstawione i dyskutowane będą konkretne możliwości zastosowania poszczególnych rodzajów węgli syntetycznych w technice i medycynie.
W drugiej części Studenci wezmą udział w zajęciach pokazowych, których celem będzie praktyczne zapoznanie się z materiałami omawianymi podczas wykładów oraz zdobędą wiedzę praktyczną na temat otrzymywania nowoczesnych materiałów węglowych.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 60 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Examination or Final test 4 h
Contact hours 12 h
Realization of independently performed tasks 4 h
Preparation for classes 10 h
Participation in lectures 15 h
Participation in seminar classes 15 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa jest średnią wagową oceny z egzaminu pisemnego (0,6) oraz oceny z seminarium (0,4).

Prerequisites and additional requirements:

Prerequisites and additional requirements not specified

Recommended literature and teaching resources:

1. Kazimierz Skoczkowski. Technologia produkcji wyrobów weglowo-grafitowych. Śląskie Wydawnictwo Techniczne, Katowice 1995.
2. Kazimierz Skoczkowski. Wykładziny węglowo-grafitowe. UKiP, Gliwice 1998 .
3. Peter Morgan. Carbon Fibers and their Composites. Taylor & Francis 2005.
4. Roman Pampuch. Włókna węglowe. Wydawnictwo AGH, Kraków 1986 .
5. Stanisław Błażewicz. Otrzymywanie i modyfikacja fizyczno-chemicznych właściwości włókien węglowych. Wydawnictwo AGH, Kraków 1991
6. Marta Błażewicz. Węgiel jako biomateriał. Wydawnictwo Naukowe „Akapit”, Kraków 2001.
7. Lucyna Jaworska. Diament otrzymywanie i zastosowanie w obróbce skrawaniem. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa 2007.
8. Jan Szmidt. Technologie diamentowe, diament w elektronice. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005.
9. Roop Chand Bansal, Meenakshi Goyal. Adsorpcja na węglu aktywnym. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2009.
10. Andrzej Huczko. Nanorurki węglowe: czarne diamenty XXI wieku. BEL Studio, Warszawa 2004. 11. Władysław Przygocki, Andrzej Włochowicz. Fulereny i nanorurki: właściwości i zastosowanie. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa 2001.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None