Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Syntetyczne materiały węglowe
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CIM-2-107-BK-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Biomateriały i kompozyty
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
dr inż. Gubernat Maciej (guma@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

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

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 Zna podstawowe definicje dotyczące naturalnych i syntetycznych materiałów węglowych. IM2A_W14 Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
M_W002 Zna podstawowe oprecje technologiczne w produckji wyrobów węglowo-grafitowych. IM2A_W14, IM2A_W15, IM2A_W09 Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
M_W003 Zna metody otrzymywania syntetycznych materiałów węglowych: grafitu, węgli aktywnych, włókien węglowych. IM2A_W03, IM2A_W14, IM2A_W07, IM2A_W15 Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Wykonanie ćwiczeń
M_W004 Zna i rozumie zjawiska fizykochemiczne zachodzące podczas obróbki termicznej prekursorów dla materiałów węglowych. IM2A_W03, IM2A_W14 Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
M_W005 Posiada wiedzę na temat syntetycznych materiałów węglowych oraz zna potencjalne możliwości ich zastosowania w technice. IM2A_W14, IM2A_W15 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Prezentacja
Umiejętności
M_U001 Potrafi przewidzieć i wskazać czynniki odpowiedzialne za powodzenie procesów otrzymywania materiałów węglowo-grafitowych. IM2A_U09, IM2A_U16 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Prezentacja
M_U002 Umie wskazać jakie cechy materiałów węglowych będą decydowały o zastosowaniu ich w danych gałęziach techniki. IM2A_U09, IM2A_U11 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna,
Prezentacja
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 Prezentacja,
Odpowiedź ustna,
Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
M_U004 Potrafi zaprojektować sposób otrzymywania produktów węglowo-grafitowych. IM2A_U04, IM2A_U13, IM2A_U08, IM2A_U11 Udział w dyskusji,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Jest świadomy znaczenia rozwoju technologii syntetycznych materiałów węglowych oraz rozumie ważność ich wpływu na rozwój tradycyjnych i nowoczesnych technologii. IM2A_K06 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja
M_K002 Prawidłowo interpretuje problemy dotyczące technologii syntetycznych materiałów węglowych. IM2A_K07 Aktywność na zajęciach,
Odpowiedź ustna,
Prezentacja
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 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. + - - - - + - - - - -
Umiejętności
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. - - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
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. + - - - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  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 języku polskim. Część wykładów prowadzona jest przez specjalistów z firmy COBEX Polska.

  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.

Zajęcia seminaryjne:

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 praktycznych, gdzie przygotowywać będą próbki na bazie surowców węglowych sypkich oraz lepiszczy klasycznych bazujących na paku węglowym i lepiszczach alternatywnych. Próbki zielone oraz po karbonizacji będą poddawane badaniom wytrzymałości na zginanie, ocenie porowatości metodą ważenia hydrostatycznego, badaniom elektrycznym oraz mikrostrukturalnym. Na podstawie uzyskanych wyników, zespoły będą porównywać między sobą uzyskane wyniki i wyciągać wnioski końcowe. Rozliczeniem części praktycznej będzie wykonanie sprawozdań z wykonanych badań.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 60 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 4 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 12 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 4 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
Udział w wykładach 15 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa jest średnią wagową oceny z zaliczenia pisemnego (0,6) oraz oceny ze sprawozdania z wykonanych badań (0,4).

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak