Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Wybrane techniki eksperymentalne ciała stałego
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CIM-1-063-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Prażuch Janusz (prazuch@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Prażuch Janusz (prazuch@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Dla wybranych metod badań ceramiki omawiana jest ich stosowalność, podstawy fizyczne, aparatura badawcza oraz rozdzielczość. Student umie dobrać metodę badawczą oraz interpretować wynik pomiaru.

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 W odniesieniu do wybranych metod badań ciała stałego z punktu widzenia materiałów ceramicznych (proszki ceramiczne, próbki objętościowe i powierzchnia ciała stałego) student zna: zakres ich stosowalności (poziom atomowy, mikro- i makro-), podstawy fizyczne, aparaturę badawczą oraz rozdzielczość. IM1A_W09, IM1A_W07 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
Umiejętności
M_U001 umie dobrać metodę badawczą dla zbadania określonych właściwości materiału ceramicznego IM1A_U01, IM1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
M_U002 umie zaplanować pomiar i zinterpretować wynik pomiaru. IM1A_U01, IM1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Prezentacja,
Referat,
Udział w dyskusji
Kompetencje społeczne
M_K001 umie w oparciu o literature polska i zagraniczna opracowac zagadnienie na temat metod badawczych w sposob indywidualny i zespolowy oraz zaprezentowac w formie referatu i dyskusji w grupie IM1A_K06 Aktywność na zajęciach,
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
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 W odniesieniu do wybranych metod badań ciała stałego z punktu widzenia materiałów ceramicznych (proszki ceramiczne, próbki objętościowe i powierzchnia ciała stałego) student zna: zakres ich stosowalności (poziom atomowy, mikro- i makro-), podstawy fizyczne, aparaturę badawczą oraz rozdzielczość. - - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 umie dobrać metodę badawczą dla zbadania określonych właściwości materiału ceramicznego - - - - - + - - - - -
M_U002 umie zaplanować pomiar i zinterpretować wynik pomiaru. - - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 umie w oparciu o literature polska i zagraniczna opracowac zagadnienie na temat metod badawczych w sposob indywidualny i zespolowy oraz zaprezentowac w formie referatu i dyskusji w grupie - - - - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Zajęcia seminaryjne:

WPROWADZENIE

1. Wybrane zagadnienia z preparatyki materiałów ceramicznych ze szczególnym uwzględnieniem technologii materiałowych rozwijanych na Wydz. Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH (ceramika specjalna: materiały dla elektroniki – półprzewodniki i nadprzewodniki ceramiczne, borki, krzemki, węgliki, azotki, sialony, fosforany, ceramika techniczna, szlachetna, budowlana, materiały szkliste, ogniotrwałe, wiążące i betony).
2. Charakterystyka właściwości fizykochemicznych materiałów ceramicznych (struktura i skład chemiczny, powierzchnia, granice międzyziarnowe w aspekcie otrzymywania założonych parametrów fizycznych i chemicznych.
3. Dobór metod badawczych i filozofia rozwiązywania stawianego problemu naukowo-badawczego (poziom atomowy, mikro, makro) na przykładach wybranych materiałów.

PROSZKI CERAMICZNE

4. Metody badań i charakterystyka proszków ceramicznych
– pomiar i rozkład wielkości ziaren krystalitów
– pomiar gęstości
– pomiar wielkości powierzchni.
– obserwacje mikroskopowe proszków – skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) i transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM)
Analiza termiczna i termochemiczna
– termograwimetria (TG)
– termiczna analiza różnicowa (DTA)
– kalorymetria (DSC)

5. POWIERZCHNIA CIAŁA STAŁEGO
(poziom atomowy, mikro i makro), polikryształy, monokryształy i cienkie warstwy.

5a. Badania struktury warstw powierzchniowych
– metoda dyfrakcji elektronów niskoenergetycznych (LEED)
– metoda dyfrakcji jonów niskoenergetycznych (LEID)
– metoda jonowej mikroskopii polowej (FIM)
– niskokątowe badania dyfrakcji promieniami X (XRD)
– spektroskopia w podczerwieni (IR)
5b. Badania składu chemicznego powierzchni
– spektroskopia elektronów Augera (AES)
– spektroskopia fotoelektronów dla analizy chemicznej (ESCA)
– metoda spektroskopii jonów rozproszonych (ISS)
– spektroskopia masowa jonów wtórnych (SIMS)
– optyczna spektroskopia wyładowania jarzeniowego (GDOES)
5c. Morfologia powierzchni kryształów jonowych
– mikroskopia atomowa (AFM)
– skaningowy mikroskop tunelowy (TSM)
– elektronowa mikroskopia transmisyjna (TEM)
– elektronowa mikroskopia skanningowa (SEM)
PRÓBKI OBJĘTOŚCIOWE

6. Objętościowe próbki ceramiczne – badania struktury i składu chemicznego
6a. Badania strukturalne
– skład fazowy (XRD, określenie stałych sieciowych)
– skład chemiczny
– spektroskopia dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS), mikroanalizator rentgenowski (EPMA)
– rentgenowska analiza fluorescencyjna
– morfologia: SEM
– analiza defektów (bliźniaków, błędy ułożenia, dyslokacje) i składu chemicznego: STEM, TEM-HREM, skład chemiczny EDS
– badanie składu chemicznego granic międzyziarnowych (segregacja zanieczyszczeń)
– nieelastyczne rozpraszanie neutronów (INS)
– magnetyczny rezonans jądrowy (NMR)
– spektroskopia w podczerwieni (IRS), spektroskopia Ramana (RS) i spektroskopia Fourierowska (FTS)
– spektroskopia absorpcji promieniowania X w obszarze przykrawędziowym (XANES) i w zakresie rozciągłej struktury powyżej krawędzi absorpcji (EXAFS)
6b. Badanie własności elektrycznych i magnetycznych ciała stałego
– oznaczanie stałej dielektrycznej i momentu dipolowego
– metody pomiaru przewodnictwa elektrycznego (dwusondowa, czterosondowa i van der Pauw’a)
– badanie efektu Seebecka i Halla
– Spektroskopia impedancyjna (EIS)
– Pomiar podatności magnetycznej
6c. Badania własności cieplnych
– przewodnictwo cieplne polikryształów i tworzyw ceramicznych
– rozszerzalność cieplna
6d. Badania własności mechanicznych ciał stałych
– pomiar twardości, anizotropia twardości
– pomiar wytrzymałości materiałów na ściskanie i rozciąganie.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 52 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach seminaryjnych 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 4 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 12 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 4 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ok = 1,0z

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość podstaw teorii ciała stałego oraz fizyki i chemii w tym chemii fizycznej. Umiejętność posługiwania się programami komputerowymi Word oraz PowerPoint.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. A. Bolewski, W. Żabiński (red.), Matody badań minerałów i skał, Warszawa, 1988.
2. A. Oleś, Metody doświadczalne fizyki ciała stałego, WNT, Warszawa, 1998
3. A. Oleś, Metody eksperymentalne fizyki ciała stałego, WNT, Warszawa, 1987
4. S.T. Jaźwiński (red.) Instrumentalne metody badań materiałów, skrypt Wydawnictwa PW, Warszawa, 1988.
5. L.V. Azároff, Struktura i własności ciał stałych, Warszawa, 1960.
6. F. Staub, J. Adamczyk, Ł. Cieślak, J. Gubała, A. Maciejny, Metaloznawstwo, Katowice, 1972.
7. A. Szummer (red.), Podstawy ilościowej mikroanalizy rentgenowskiej, Warszawa, 1994.
8. G. Schimmel, Metodyka mikroskopii elektronowej, Warszawa, 1976.
9. G.W. Ewing, Instrumental methods of chemical analysis, New York, 1985.
10. H.M. Finniston (ed.), Structural characteristics of materials, Amsterdam, 1971.
11. K. Przybylski, J. Jedliński, A. Gil, „Zastosowanie nowoczesnych metod badania powierzchni w korozji. Cz. I. Metody wykorzystujące oddziaływanie wiązki przyspieszonych jonów z ciałem stałym.” Ochrona przed korozją, rok 1985, Nr. 3, str. 66-73; Cz. II. Metody oparte na analizie skutków oddziaływania wiązki elektronów lub fotonów z ciałami stałymi, Ochrona przed korozją, rok. 1985, Nr. 4 , str. 103-109.
12. Z. Bojarski, E.Łągiewka, Rentgenowska analiza strukturalna, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, 1995.
13. J. Obraz, Ultradźwięki w technice pomiarowej, WNT, Warszawa, 1983
14. W. Bogusz, F. Krok, Elektrolity stałe. Właściwości elektryczne i sposoby ich pomiaru, WNT, Warszawa, 1995
15. R.M. Silverstein, F.X. Webster, D.J. Kiemle, Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych, PWN, Warszawa, 2007
16. M.W. Grabski, J.A. Kozubowski, Inżynieria materiałowa. Geneza, istota, perespektywy, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2003
17. R. Pampuch, S. Błażewicz, G. Górny, Materiały ceramiczne dla elektroniki, Wydawnictwa AGH, Kraków, 1993
18. J. Sieniawski, A. Cyunczyk, Właściwości ciał stałych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2009
19. W. Kubiak, J. Gołaś (red.), Instrumentalne metody analizy chemicznej, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków, 2005
20. K.W. Szalimowa, Fizyka półprzewodników, PWN, Warszawa, 1974
21. B. Major, Ablacja i osadzanie laserem impulsowym, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków, 2002
22. A.F. Wells, Strukturalna chemia nieorganiczna, WNT, Warszawa, 1993
23. E.T. Dutkiewicz, Fizykochemia powierzchni, WNT, Warszawa, 1998
24. N.F. Kowtoniuk, J.A. Koncewoj, Pomiary parametrów materiałów półprzewodnikowych, PWN, Warszawa, 1973
25. R. Zallen, Fizyka ciał amorficznych, PWN, Warszawa, 1994
26. J. Misiewicz, G. Sęk, P. Sitarek, Spektroskopia fotoodbiciowa struktur półprzewodnikowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1999
27. M. Pluta, Mikrointerferometria w świetle spolaryzowanym, WNT, Warszawa, 1990
28. H. Lüth, Surfaces and Interfaces of Solid Materials, Springer, 1995
29. M. Trzaska, Z. Trzaska, Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna w inżynierii materiałowej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2010
30. S. Kończak, J. Mazur, Podstawy transmisji optycznej, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997
31. W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa, 2010
32. H. Szydłowski, Pracownia fizyczna wspomagana komputerem, PWN, Warszawa, 2003
33. M. Cyrot, D. Pavuna, Wstęp do nadprzewodnictwa. Nadprzewodniki wysokotemperaturowe, PWN, Warszawa, 1996
34. R. Pampuch, Budowa i właściwości materiałów ceramicznych, Wydawnictwa AGH, Kraków, 1995
35. J. Stankowski, W. Hilczer, Wstęp do spektroskopii rezonansów magnetycznych, PWN, Warszawa, 2005
36. J.W. Hennel, J. Klinowski, Podstawy magnetycznego rezonansu jądrowego, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań, 2000
37. J. Najbar, A. Turek (red.), Fotochemia i spektroskopia optyczna. Ćwiczenia laboratoryjne, PWN, Warszawa, 2009
38. T. Stacewicz, A. Witowski, J. Ginter, Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa, 2002
39. J. Misiewicz, P. Podemski, Optyka struktur półprzewodnikowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2008
40. F.J. Blatt, Fizyka zjawisk elektronowych w metalach i półprzewodnikach, PWN, Warszawa, 1973
41. J. Garbarczyk, Wstęp do fizyki ciała stałego, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2000
42. J. Sokołowski, B. Pluta, M. Nosiła, Elektronowy Mikroskop Skaningowy, Politechnika Śląska, Gliwice, 1979
43. D.N. Todor, Thermal analysis of minerals, ABACUS PRESS, Tunbridge Wells, Kent, England, 1976
44. W.W.M. Wendlandt, Thermal analysis, John Wiley and Sons, 1986
45. H.J. Grabke, D.B. Meadowcroft, Guidelines for methods of testing and research in high temperature corrosion, The Institute of Materials, 1995
46. C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa, 1999
47. J. Kozubowski, Metody transmisyjnej mikroskopii elektronowej, Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice, 1975

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak