Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Zaawansowane metody badań materiałów
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CCE-2-104-WC-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Wzornictwo ceramiki i szkła
Kierunek:
Ceramika
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Mozgawa Włodzimierz (mozgawa@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Adamczyk Anna (aadamcz@agh.edu.pl)
dr inż. Chlubny Leszek (rach@ceram2.ceramika.agh.edu.pl)
dr inż. Król Magdalena (mkrol@agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Mozgawa Włodzimierz (mozgawa@agh.edu.pl)
dr inż. Rokita Magdalena (rokita@agh.edu.pl)
prof. nadzw. dr hab. inż. Szumera Magdalena (mszumera@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Przedmiot umożliwia zapoznanie się z podstawami teoretycznymi wybranych metod badań strukturalnych oraz ich zastosowaniem w badaniach struktury i właściwości materiałów.

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 ma poszerzoną wiedzę z zakresu metod: dyfrakcji XRD, spektroskopii IR, metod termicznych oraz mikroskopowych CE2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
M_W002 Student ma pogłębiona wiedzę na temat budowy dyfraktometrów xrd, spektrometrów IR, mikroskopów SEM, TEM i AFM oraz aparatury stosowanej w metodach termicznych CE2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Umiejętności
M_U001 Student potrafii przygotowac próbki do pomiarów w dyfraktometrze xrd, spektrometrze IR oraz dla pomiarów metodami termicznymi a także określić wymagania jakie muszą spełaniać próbki dla badań mikroskopowych CE2A_U01 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Student potrafii zastosować metody dyfrakcyjne, spektroskopowe, mikroskopowe oraz termiczne do badań struktury zaawansowanych materiałów CE2A_U01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
M_U003 Student ma umiejętność interpretacji danych pomiarowych otrzymanych z metod rentgenograficznych, spektroskopowych, termicznych oraz mikroskopowych w celu określenia struktury badanych materiałów CE2A_U09 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Kompetencje społeczne
M_K001 Student jest świadomy odpowiedzialności za wykonywanie badań laboratoryjnych w zespole i za bezpieczeństwo osób przebywających w laboratorium CE2A_K02 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu,
Zaliczenie laboratorium
M_K002 Student wykazuje sie kreatywnościa w trakcie wykonywania badań w ramach zapewniających bezpieczeństwo osobom w laboratorium CE2A_K03 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu,
Zaliczenie laboratorium
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
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student ma poszerzoną wiedzę z zakresu metod: dyfrakcji XRD, spektroskopii IR, metod termicznych oraz mikroskopowych + - - - - - - - - - -
M_W002 Student ma pogłębiona wiedzę na temat budowy dyfraktometrów xrd, spektrometrów IR, mikroskopów SEM, TEM i AFM oraz aparatury stosowanej w metodach termicznych + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafii przygotowac próbki do pomiarów w dyfraktometrze xrd, spektrometrze IR oraz dla pomiarów metodami termicznymi a także określić wymagania jakie muszą spełaniać próbki dla badań mikroskopowych + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafii zastosować metody dyfrakcyjne, spektroskopowe, mikroskopowe oraz termiczne do badań struktury zaawansowanych materiałów + - + - - - - - - - -
M_U003 Student ma umiejętność interpretacji danych pomiarowych otrzymanych z metod rentgenograficznych, spektroskopowych, termicznych oraz mikroskopowych w celu określenia struktury badanych materiałów + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student jest świadomy odpowiedzialności za wykonywanie badań laboratoryjnych w zespole i za bezpieczeństwo osób przebywających w laboratorium - - + - - - - - - - -
M_K002 Student wykazuje sie kreatywnościa w trakcie wykonywania badań w ramach zapewniających bezpieczeństwo osobom w laboratorium - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Struktura materiałów, teoretyczne podstawy i możliwości aplikacyjne wybranych metod badań struktury materii

1. Metody badawcze a struktura materii.
2. Podstawy teoretyczne metod dyfrakcyjnych.
3. Metody doświadczalne dyfrakcji rentgenowskiej.
4. Rentgenowska analiza fazowa. Mikroskopia sił atomowych (AFM).
5. Rodzaje metod spektroskopowych. Podstawy teoretyczne spektroskopii oscylacyjnej.
6. Absorpcyjna spektroskopia w podczerwieni.
7. Spektroskopia efektu Ramana
8. Techniki pomiarowe w spektroskopii oscylacyjnej
9. Analiza termiczna w badaniu materiałów ceramicznych.
10. Analiza termiczna w badaniach właściwości termodynamicznych materiałów.
11. Metody termiczne do wyznaczania przewodnictwa cieplnego – podstawy teoretyczne.
12. Skaningowa mikroskopia elektronowe (SEM)
13. Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM).
14. Mikroskopia elektronowa – metody analityczne (EDX, WDS).
15. Wykład podsumowujący tematykę

Ćwiczenia laboratoryjne:
Budowa i działanie aparatury badawczej, analiza wyników eksperymentalnych dla wybranych metod badań struktury materiałów

1.Prezentacja wszystkich pracowni i zapoznanie z przepisami BHP.
2.Dyfraktometria proszkowa – przygotowanie próbek i zapozananie z wykorzystywanym oprogramowaniem.
3.Rentgenowska Analiza Fazowa Jakościowa.
4. Rentgenowska Analiza Fazowa Ilościowa
5. Obliczenia strukturalne: parametry komórki elementarnej, roztwory stałe, prawo Vegarda.
6. Budowa i działanie spektrometrów IR i Ramana.
7. Metody i techniki pomiarowe spektroskopii oscylacyjnej.
8. Preparatyka próbek w spektroskopii i rejestracja widm.
9. Interpretacja i analiza widm oscylacyjnych.
10. Możliwości pomiarowe zestawu do badań termofizycznych materiałów ceramicznych. Wyznaczanie podstawowych parametrów termodynamicznych wybranego materiału.
11. Wyznaczanie przewodnictwa cieplnego wybranych materiałów.
12.Skaningowa mikroskopia elektronowe (SEM) i transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) – możliwości badawcze.
13. Mikroskopia elektronowa – zastosowanie metod analitycznych (EDX, WDS).
14.Mikroskopia sił atomowych (AFM)- badanie topografii powierzchni wybranych materiałów.
15. Końcowe zaliczanie sprawozdań.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 112 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 20 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 5 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 45 godz
Udział w wykładach 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

L1, L2, L3, L4 – oceny ze sprawozdania (cztery sprawozdania)
Z – ocena z kolokwium zaliczeniowego z części teoretycznej
Wszystkie sprawozdania oraz kolokwium zaliczeniowe muszą być zaliczone pozytywnie (co najmniej 3.0) . W przypadku zaliczania sprawozdań lub kolokwium zaliczeniowego w kolejnych terminach, ocena ze sprawozdania (kolokwium zaliczeniowego) jest średnią arytmetyczną uzyskanych ocen (np. [2+2+4] : 3), nie niższą niż 3.0 w przypadku otrzymania w kolejnym terminie oceny pozytywnej (co najmniej 3.0).
Laboratorium AFM zaliczane jest na „zal” na podstawie obecności i aktywności na zajęciach i nie wchodzi jako odrębna ocena do OK, natomiast zaliczenie tego laboratorium jest konieczne do zaliczenia całości przedmiotu i wystawienia oceny końcowej.

OK – ocena końcowa
OK = 0.15L1 + 0.15L2 + 0.15L3 + 0.15L4 +0.4Z
Uzyskane oceny odpowiednio wynoszą:
3.00 < OK < 3.25 – 3.0 (OK=3.25 daje ocenę 3.0)
3.26 < OK < 3.75 – 3.5 (OK=3.75 daje ocenę 3.5)
3.76 < OK < 4.25 – 4.0 (OK=4.25 daje ocenę 4.0)
4.26 < OK < 4.75 – 4.5 (OK=4.75 daje ocenę 4.5)
4.76 < OK – 5.0

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość podstaw matematyki oraz umiejętność pracy z pakietem Office. Podstawowa wiedza na temat budowy ciał stałych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1.Z. Trzaska Durski i H. Trzaska Durska, „Podstawy krystalografii strukturalnej i rentgenowskiej”, PWN
2.J. Chojnacki „Elementy krystalografii chemicznej i fizycznej’’, PWN
3.M. Handke, M. Rokita, A. Adamczyk „Krystalografia i krystalochemia dla ceramików” Wydawnictwa AGH 2008
4.Z. Kęcki „Podstawy spektroskopii molekularnej”, PWN
5.A. Bolewski, W. Żabiński (red) „Metody badań minerałów i skał”, Wyd. Geologiczne
6. D. Schultze, Termiczna analiza różnicowa, PWN, Warszawa, 1974
7. H. Piekarski, Podstawy termodynamiki, Materiały Konferencyjne III SAT, Zakopane, 2002
8. W. Balcerowiak, Różnicowa kalorymetria skaningowa, Materiały Konferencyjne III SAT, Zakopane, 2002
9. W. Balcerowiak, DSC- charakteryzowanie przemian fazowych, Materiały Konferencyjne III SAT, Zakopane, 2002.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1.M. Szumera, I. Wacławska, Effect of molybdenum addition on the thermal properties of silicate–phosphate glasses, J Therm Anal Calorim (2012) 109:649–655
2. Irena Wacławska, Magdalena Szumera, Justyna Sułowska, Thermal and structural interactions in transition elements containing silicate–phosphate glasses, Thermochimica Acta 593 (2014) 71–75
3. W. Mozgawa, M. Król, J. Dyczek, J. Deja, Investigation of the coal fly ashes using IR spectroscopy, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 132 (2014) 889–894.
http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2014.05.052
4. M. Król, W. Mozgawa, J. Morawska, W. Pichór, Spectroscopic investigation of hydrothermally synthesized zeolites from expanded perlite, Microporous and Mesoporous Materials 196 (2014) 216–222.
http://dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.05.017
5. L. Chlubny, J. Lis, M. M. Bućko, D. Kata – Properties of hot-pressed Ti2AlN obtained by SHS process – Advanced ceramic coatings and materials for extreme environments II – Ceramic Engineering and Science Proceedings vol. 33 iss. 3, 2013
6. Leszek Chlubny, Jerzy Lis, Katarzyna Chabior, Paulina Chachlowska, Czesław Kapusta – Processing and Properties of MAX Phases – Based Materials Using SHS Technique – Leszek Chlubny, Jerzy Lis, Katarzyna Chabior, Paulina Chachlowska, Czesław Kapusta – Archives of Metallurgy and Materials, Vol. 60, 2015, Issue 2 – w druku
7. A. Adamczyk, W. Mozgawa, The structural studies of mullite-like coatings deposited on carbon, ceramic and steel substrates, Annales de Chimie Science des Materiaux, vol. 33 (2008) Suppl. 1, s.227-234
8. A. Adamczyk, E. Długoń, The FTIR studies of gel and thin films of Al2O3–TiO2 and Al2O3–TiO2–SiO2 systems, Spectrochimica Acta. Part A, Molecular and Biomolecular Spectroscopy, vol. 89 (2012) s. 11-17
9. M. Rokita, W. Mozgawa, A. Adamczyk, Transformation of silicate gels during heat treatment in air and in argon – spectroscopic studies, Journal of Molecular Structure, vol. 1070 (2014) , s. 125 – 135
10. M. Rokita, The comparison of phosphate-titanate-silicate layers on the titanium and Ti6Al4V alloy base, Spectrochimica Acta, Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, vol. 79, 2011 spec. iss. 4 s. 733–738
11. T. Brylewski, A. Kruk, A. Adamczyk, W. Kucza, M. Stygar, Synthesis and characterization of the manganese cobaltite spinel prepared using two „soft chemical” methods, Materials Chemistry and Physics vol. 137 (2012) s. 310-316

Informacje dodatkowe:

Zajęcia laboratoryjne pozwalają zapoznać się z aparaturą badawczą najnowszej generacji i wykonać samodzielnie badania różnego typu materiałów a także inerpretować ich wyniki. Wybrane zaawansowane metody badawcze znajdują swoje zastosowanie w pracach magisterskich oraz doktorskich.