Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Zaawansowane metody badań materiałów w j. ang.
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CIM-2-115-FM-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Functional Materials
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
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)
prof. dr hab. Dorosz Dominik (ddorosz@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

During the lectures and laboratories student is able to obtain the knowledge on the theory of structural research methods and apply them for studying the structure of different materials.

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 The student has got the extended knowledge on structural research methods of different materials groups IM2A_W06 Zaliczenie laboratorium,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 The student has got the extended knowledge on particular methds: XRD diffraction, IR spectroscopy, electron and AFM microscopy and also thermal analysis. IM2A_W08 Zaliczenie laboratorium,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 The student has got an extended knowledge on possibilities and limits of applaying XRD diffraction, IR spectroscopy, SEM, TEM anf AFM, and thermal methods, depending on the type of studied advanced materials IM2A_W14 Zaliczenie laboratorium,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności
M_U001 The student can prepare samples for measurements in the XRD diffractometer, IR spectrometer, SEM, TEM and AFM microscope and additionally used in the apparatus applied in the termal methods IM2A_U06 Zaliczenie laboratorium,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 The student is abble to plan a course of structure and properties study basing on known research methods IM2A_U08 Zaliczenie laboratorium,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 The student is able to interpret research results obtaind by XRD Diffrction, IR spectroscopy, SEM, TEM and AFM together with the thermal methods IM2A_U08 Zaliczenie laboratorium,
Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K002 The student understands the need to perform lab exercises in a manner safe for other people IM2A_K03 Zaliczenie laboratorium,
Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu
M_K003 The student is aware of the responsibility of researches conducted and creatively solves research problems IM2A_K07 Zaliczenie laboratorium,
Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu
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 The student has got the extended knowledge on structural research methods of different materials groups + - - - - + - - - - -
M_W002 The student has got the extended knowledge on particular methds: XRD diffraction, IR spectroscopy, electron and AFM microscopy and also thermal analysis. + - - - - + - - - - -
M_W003 The student has got an extended knowledge on possibilities and limits of applaying XRD diffraction, IR spectroscopy, SEM, TEM anf AFM, and thermal methods, depending on the type of studied advanced materials + - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 The student can prepare samples for measurements in the XRD diffractometer, IR spectrometer, SEM, TEM and AFM microscope and additionally used in the apparatus applied in the termal methods - - - - - + - - - - -
M_U002 The student is abble to plan a course of structure and properties study basing on known research methods + - - - - + - - - - -
M_U003 The student is able to interpret research results obtaind by XRD Diffrction, IR spectroscopy, SEM, TEM and AFM together with the thermal methods + - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K002 The student understands the need to perform lab exercises in a manner safe for other people - - - - - + - - - - -
M_K003 The student is aware of the responsibility of researches conducted and creatively solves research problems - - - - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
The structure of materials, the theoretical basis and application of selected advanced structural research methods

1. Research methods and the structure of matter.
2. The theoretical basis of XRD Diffraction.
3. XRD experimental methods and phase analysis.
4. The atomic force microscopy AFM.
5. Classification of spectroscopic methods. Theoretical principles of vibrational spectroscopy.
6. Infra-red absorption spectroscopy.
7. Raman spectroscopy.
8. Experimental techniques in vibrational spectroscopy.
9. Thermal analysis in the study of ceramic materials.
10.Thermal analysis in the study of thermodynamic properties of materials.
11. Thermal methods for the determination of thermal conductivity – theoretical introduction.
12. Scanning electron microscopy (SEM)
13. Transmision electron microscopy (TEM).
14. Electron microscopy – EDS analysis.
15. The summerising lecture

Zajęcia seminaryjne:
The construction and operation of research equipment, the analysis of experimental results for selected research methods

1. The presentation of all laboratories, introduction toh health and safety regulations.
2. XRD diffraction – the preparation of samples, introduction to yhe software,
3. The qualitative X-Ray Phase Analysis.
4. The quantitative X-Ray Phase Analysis.
5. The structural calculations: lattice parameters, crystallite size.
6. Construction and operation of IR and Raman spectrometers.
7. Methods and experimental techniques of vibrational spectroscopy.
8. Sample preparation and collecting of IR spectra.
9. Interpretation and analysis of IR spectra.
10. The possibility of determining the basic thermodynamic parameters of selected materials.
11. Determination of the thermal conductivity of the selected materials.
12. Scanning electron microscopy (SEM) and Transmision electron microscopy (TEM) – research possibilities
13. Electron microscopy – application of analytical methods (EDX, WDS).
14. AFM microscopy – research possibilities.
15. The final evaluation of raports.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 106 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w wykładach 15 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 30 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 22 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 5 godz
Przygotowanie do zajęć 12 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

L1, L2, L3, L4 – evaluation of the reports (four reports)
Z – evaluation of the final test
The evaluation of each report and of the final test can`t be lower than 3,0
FG – final grade
FG = 0.15L1 + 0.15L2 + 0.15L3 + 0.15L4 0.4Z
The obtain result and final grade:
3.0 < FG <3.25 – 3.0
3.26 < FG < 3.75 – 3.5
3.76 < FG < 4.25 – 4.0
4.26 < FG < 4.75 – 4.5
4.76 < FG – 5.0
If the student failed the first attempt to pass the test (or report) and obtained 2.0, it is possible to pass the test (report) at second or third term, the grade of the test (report) is then the arithmetic mean of obtained results e.g.:
(2 +3) : 2 = 2.5 the grade of the test is 3.0
(2 + 2 5) : 3 = = 3.0 the grade of the test is 3.0

Wymagania wstępne i dodatkowe:

The basic knowledge of mathematics and the abbility of work with Office. The basic knowledge of the structure of solids.

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.
10. David W. I. F. “Structure determination from powder diffraction data” Oxford University Press, Oxford, New York 2002
11. B. E. Warren “X-ray diffraction” Dover Publications, New York 1990
12.“Handbook of spectroscopy” ed. Gunter Gauglitz and David S. Moore, Wiley-VCH 2014, Verlig GmbH and CoKGaA, Weinheim, Germany
13. Norman B. Colthup “Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy” Academic Press Inc., second ed., Elsevier 2012, ISBN 032316160X, 9780323161602
14. Barbara H. Stuart “Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications”, 14 vol. of "Analytical Techniques in the Sciences (AnTs) ", Wiley, 2004 , ISBN 0470854286, 9780470854280
15. Michael E. Brown, Introduction to Thermal Analysis. Techniques and Applications. 2004 Kluwer Academic Publishers
16. W. Zielenkiewicz, Calorimetry, 2005 Insitute of Physical Chemistry of the Polish Academy of Scinces
17. Terry M. Tritt, Thermal Conductivity: Theory, Properties and Applications, Springer Science&Business 2004

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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

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

The structural studies of mullite-like coatings deposited on carbon, ceramic and steel substrates / Anna ADAMCZYK, Włodzimierz MOZGAWA // Annales de Chimie Science des Matériaux ; ISSN 0151-9107. — 2008 vol. 33 Suppl. 1 s. 227–234

M. Szumera, I. Wacławska, Effect of molybdenum addition on the thermal properties of silicate–phosphate glasses, J Therm Anal Calorim (2012) 109:649–655

Irena Wacławska, Magdalena Szumera, Justyna Sułowska, Thermal and structural interactions in transition elements containing silicate–phosphate glasses, Thermochimica Acta 593 (2014) 71–75

The FTIR studies of gels and thin films of Al2O3−TiO2 and Al2O3−TiO2−SiO2 systems / Anna ADAMCZYK, Elżbieta DŁUGOŃ // Spectrochimica Acta. Part A, Molecular and Biomolecular Spectroscopy ; ISSN 1386-1425. — 2012 vol. 89, s. 11–17

Transformation of silicate gels during heat treatment in air and in argon – spectroscopic studies / M. ROKITA, W. MOZGAWA, A. ADAMCZYK // Journal of Molecular Structure ; ISSN 0022-2860. — 2014 vol. 1070, s. 125-130

Microstructure and electrical properties of Mn1+xCo2−xO4 (0 ≤ x ≤ 1.5) spinels synthesized using EDTA-gel processes / T. BRYLEWSKI, W. KUCZA, A. ADAMCZYK, A. KRUK, M. STYGAR, M. Bobruk, J. DĄBROWA // Ceramics International ; ISSN 0272-8842. — Tytuł poprz.: Ceramurgia International ; ISSN: 0390-5519. — 2014 vol. 40 iss. 9 pt. A, s. 13873–13882.

Properties of hot-pressed Ti2AlN obtained by SHS process – L. CHLUBNY, J. LIS, M. M. BUĆKO, D. KATA – Advanced ceramic coatings and materials for extreme environments II – Ceramic Engineering and Science Proceedings vol. 33 iss. 3, 2013

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

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

Informacje dodatkowe:

Laboratory classes allow to meet with the new generation research equipment and make measurements by yourself together with the interpretation of results. The selected research methods are applied in masters or doctoral theses.