Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Inżynieria materiałów funkcjonalnych
Course of study:
2018/2019
Code:
CIM-2-202-BK-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Biomateriały i kompozyty
Field of study:
Materials Science
Semester:
2
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:
prof. dr hab. inż. Błażewicz Stanisław (blazew@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
dr inż. Szatkowski Piotr (pszatko@agh.edu.pl)
Module summary

aaaa

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 przekazać informacje i opinie dotyczące nowoczesnych materiałów funkcjonalnych i ich zastosowań w sposób powszechnie zrozumiały. IM2A_K05, IM2A_K06 Activity during classes,
Test,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion
Skills
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 Activity during classes,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion,
Test
Knowledge
M_W001 Student zna nowoczesne materiały funkcjonalne polimerowe, metaliczne, ceramiczne i kompozytowe. IM2A_W07 Activity during classes,
Test,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion
M_W002 Student zna metody doboru materiału funkcjonalnego do konkretnego zastosowania. IM2A_W09 Activity during classes,
Participation in a discussion,
Test
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 przekazać informacje i opinie dotyczące nowoczesnych materiałów funkcjonalnych i ich zastosowań w sposób powszechnie zrozumiały. - - - - - + - - - - -
Skills
M_U001 Student umie zaproponować nowoczesny materiał funkcjonalny do konkretnego zastosowania oraz miejsca, gdzie powszechne materiały nie mogą spełniać stosownych wymagań. + - - - - + - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna nowoczesne materiały funkcjonalne polimerowe, metaliczne, ceramiczne i kompozytowe. + - - - - + - - - - -
M_W002 Student zna metody doboru materiału funkcjonalnego do konkretnego zastosowania. - - - - - + - - - - -
Module content
Lectures:
Tematyka wykładów

1. Wprowadzenie do inżynierii materiałów funkcjonalnych – definicje, klasyfikacje materiałów.
2. Wzorce czerpane z natury – biomimetyzm w inżynierii materiałów funkcjonalnych, materiały inteligentne, wielofunkcyjne.
3. Polimery przewodzące i aktywne elektrycznie w inżynierii materiałów funkcjonalnych – rodzaje polimerów, mechanizmy przewodzenia , metody modyfikacji struktury i właściwości.
4. Materiały inteligentne w inżynierii materiałów funkcjonalnych – rodzaje materiałów inteligentnych (aktywne, pasywne), otrzymywanie, sensory, aktuatory, inteligentne tkaniny, e-tkaniny.
5. Nowe techniki wytwarzania materiałów – włókniste materiały wytwarzane metodą elektroprzędzenia.
6. Nowe techniki wytwarzania materiałów funkcjonalnych– techniki druku 3D, stereolitografia SLA (Selective Laser Modeling), technika PolyJet, metody LDM ( Liquid Deposition Modeling,) metoda FFF (Fused Filament Fabrication).
7. Materiały zdolne do samonaprawy, samoleczenia – mechanizmy samoleczenia, nowe technologie wykorzystujące mechanizmy regeneracji uszkodzeń, defektów w materiałach, przykłady materiałów funkcjonalnych.
8. Materiały samoorganizujące się – zjawisko samoorganizacji, rodzaje oddziaływań pomiędzy elementami układu, materiały w których występuje zjawisko samoorganizacji, przykłady zastosowania.
9. Drewno jako przykład materiału funkcjonalnego – rodzaje surowców drewnopochodnych, właściwości funkcjonalne, metody obróbki .
10. Rodzaje materiałów drewnopochodnych – metody przetwarzania drewna i celulozy w materiały funkcjonalne, parametry procesowe, właściwości, zastosowanie.
11. Materiały funkcjonalne o właściwościach magnetycznych- metale, kompozyty, ciecze magnetoreologiczne i ciecze ferro, właściwości, przykłady zastosowań.
12. Materiały funkcjonalne w odnawialnych źródłach energii – czynniki ekonomiczne, technologiczne, środowiskowe i socjologiczne warunkujące rozwój odnawialnych źródeł energii, stan aktualny i prognozy na najbliższe lata, problemy technologiczne, czynniki ekonomiczne.
13. Materiały zmieniające fazę PCM w systemach gromadzenia energii odnawialnej.
14. Materiały funkcjonalne do zastosowań w warunkach ekstremalnych.

Seminar classes:
Tematyka seminariów

- Kierunki rozwoju materiałów funkcjonalnych
- Wstęp do procesu projektowania inżynierskiego. Rodzajów projektów. Analiza procesu projektowania. Narzędzia projektowe. Zależności funkcjonalności materiału od jego rodzaju, kształtu, elementu z niego wykonanego i metody wytwarzania.
- Podstawowe właściwości materiałów (mechaniczne, elektryczne, termiczne itd.). Rodzaje materiałów funkcjonalnych i konstrukcyjnych, kryteria podziału, tj. kruche pękanie, odkształcenie plastyczne, przewodność elektryczna itd. Definicja właściwości charakterystycznych dla poszczególnych grup materiałów tj. polimery, metale, ceramika, kompozyty.
- Porównanie różnych grup materiałowych i ich właściwości za pomocą wykresów doboru materiałów np. Moduł Younga – Wytrzymałość mechaniczna, Moduł Younga – Gęstość. Praktyczne wykorzystanie wykresów doboru materiałów w projektowaniu inżynierskim, selekcja optymalnego materiału, maksymalizacja funkcjonalności wyrobów.
-Wskaźnik funkcjonalności, analiza wskaźnika funkcjonalności dla prostych kształtów. Procedury doboru materiałów do konkretnego zastosowania. Kryteria maksymalizujące funkcjonalność materiałów. Przykłady doboru materiałów .
-Rozwiązywanie zadań wyznaczenia wskaźnika funkcjonalności dla elementów o walcowych kształtach tj. pręty, rury, kolumny, wraz z doborem materiału . Poszukiwanie najlepszych możliwych rozwiązań używając wykresów zestawiających wszystkie materiały. Ćwiczenie wyznaczania wskaźnika funkcjonalności i doboru materiału dla różnych konstrukcji , np. belki nośne, zwierciadła dużych teleskopów, sprężyny.
-Dobór materiału z uwzględnieniem współczynnika kształtu w projektowanych elementach. Współczynniki kształtu. Wzory obliczeniowe z uwzględnieniem współczynników kształtu materiału. Współczynniki kształtu dla przekrojów wewnętrznie ukształtowanych. Wykresy doboru materiałów z uwzględnieniem kształtu.
- Zadania obliczeniowe dotyczące wyznaczania wskaźnika funkcjonalności z uwzględnieniem współczynnik kształtu. Zadania obliczeniowe dotyczące wyznaczania wskaźnika funkcjonalności i optymalnego kształtu projektowanego materiału. Wyznaczanie optymalnego kształtu przekroju. Wykresami wyboru odpowiedniego materiału. Wykresy wspomagające wybór metod wytwarzania materiału.
-Prezentacja referatów studentów z tematów dotyczących materiałów funkcjonalnych

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 120 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Contact hours 10 h
Examination or Final test 2 h
Realization of independently performed tasks 9 h
Preparation for classes 17 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 12 h
Participation in lectures 30 h
Participation in seminar classes 30 h
Participation in auditorium classes 10 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa = 30 % oceny z seminarium + 70% oceny z egzaminu pisemnego

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość języka angielskiego w stopniu umożliwiającym analizę literatury naukowej.

Recommended literature and teaching resources:

1. Leszek L.Dobrzański- Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe, wyd.Naukowo- Techniczne, 2006, Wa-wa
2. Michael F.Ashby- Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim, Wyd.Naukowo- Techniczne,1992, Wa-wa
3. Deborah D.L.Chung- Composite Materials: Science and Applications, Functional Materials for Modern Technologies, Springer,2002.
4. R.Pampuch, S.Błażewicz, G.Górny, Materiały Ceramiczne dla elektroniki, Wyd.AGH, Kraków 1993.
5. Deborah D.L. Chung – Functional Materials. Electrical, Dielectric, Electromagnetic, Optical and Magnetic Applications. World Scientific, Singapore 2010.
6. Thomas J.J. Muller , Uwe H.F. Bunz. Functional Organic Materials. Wiley-vch, Weinheim 2007.
7.Charles Wilkie, Georges Geuskens, Victor Manuel de Matos Lobo. Handbook of research on functional materials, CRC Press Taylor & Francis Group, 2014
8. Zhenhai Xia. Biomimetic principles and design of advanced engineering materials. John Wiley & Sons, Ltd, United Kingdom 2016
9. Wykłady

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

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None