Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Engineering of functional materials
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CIM-2-204-FM-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Functional Materials
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
2
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. inż. Błażewicz Stanisław (blazew@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Frączek-Szczypta Aneta (afraczek@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

The aim of this course is to define the scope of this material group, taking into account the correct naming, concepts and definitions and presenting selected issues related to fabrication.

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 knows the polymer, metallic, ceramic and composite functional materials IM2A_W07 Udział w dyskusji,
Referat,
Prezentacja,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_W002 The student knows the methods of selection of functional material for a specific application.. IM2A_W09 Udział w dyskusji,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności
M_U001 The student knows how to propose a modern functional material for the specific application and the place where commercial materials can not meet the applicable requirements. IM2A_U13, IM2A_U11, IM2A_U15 Udział w dyskusji,
Referat,
Prezentacja,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne
M_K001 The student is able to provide information and opinions on the modern functional materials and their applications in universally understandable way IM2A_U05, IM2A_U06 Udział w dyskusji,
Referat,
Prezentacja,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
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 knows the polymer, metallic, ceramic and composite functional materials + - - - - + - - - - -
M_W002 The student knows the methods of selection of functional material for a specific application.. - - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 The student knows how to propose a modern functional material for the specific application and the place where commercial materials can not meet the applicable requirements. + - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 The student is able to provide information and opinions on the modern functional materials and their applications in universally understandable way - - - - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Tematyka wykładów

1. Introduction to functional materials engineering – definitions, material classifications.
2. Nature-derived patterns in materials engineering – biomimetism in functional materials engineering, smart and multifunctional materials.
3. Conductive and electrically active polymers (EAP) in functional materials engineering – types of polymers, mechanisms of electrical conductivity, the methods of modifying the structure and properties of polymers- based functional materials.
4. Smart materials in functional materials engineering – types of smart materials (active, passive), manufacture, sensors, actuators, smart textiles, e-textiles
5. New manufacture techniques for functional material applications – electrospun fibrous nanomaterials.
6. New manufacturing techniques for functional material applications – 3D printing, Stereolithography, Selective Laser Modeling (SLA), PolyJet methods LDM Liquid Deposition Modeling (LDM), Fused Filament Fabrication (FFF).
7. Self-repairing materials – self- healing mechanisms in synthetic materials, methods for creating self- healing mechanisms of defects in functional materials.
8. Self-organizing materials- the phenomena of self-organization, the types of interactions between system components, materials types and engineering, examples of application
9. Wood as an example of functional materials – raw material types, raw material selection and engineering for wood – derived materials, properties.
10. Wood-derived functional materials – wood and cellulose-derived processing methods , processing variables, properties, applications.
11. Magnetic functional materials- metal alloys and composites- based functional materials, magnetic and magnetorheological fluids, ferromagnetic materials, processing, properties, examples of application.
12. Functional materials in renewable energy sources – economic, technological, environmental and sociological aspects in the development of renewable energy sources, current state of knowledge and outlook for the future, technological problems, economic factors.
13. Phase-change materials (PCM) in thermal energy conversion systems.
14. Functional materials for extreme environments.

Zajęcia seminaryjne:
Tematyka seminariów

Trends in the development of functional materials
-Introduction to engineering design. Types of the projects. Analysis of the design process. Design tools. Material functionality/materials type relationships, analysis of the shape, final product and manufacture methods.
- Basic material characteristics (mechanical, electrical, thermal, etc.). Classifications of the known functional and structural materials, evaluation criteria, e.g. specific properties, fracture energy, strain, electrical conductivity etc. Definition of the characteristic properties of particular groups of materials, i.e. polymers, metals, ceramics, composites.
- Discussion on the possibility of classifying different properties of materials using characteristic figures for materials selection, eg. Young’s modulus – Mechanical strength, Young’s modulus – density.
- Comparison of various material groups and their properties by means of the charts for materials selection in engineering design, e.g. Young’s modulus/strength, Young’s modulus/density. Practical aspects of charts for material selection in engineering design, optimal material selection, maximization of functionality of devices/products.
- Introduction into “Functionality Index”, analysis of its meaning, examples of FI for simple shapes. Procedures for selection of materials for a specific application. Criteria maximizing functionality of a material. Examples of materials selection.
-Calculation examples of Functionality Index for the elements having cylindrical shape i.e., rods, tubes, columns together with materials selection. Determination of optimal solutions using characteristic records of different materials. Computation examples of Functionality Index and material selections for the various applications, e.g. beams, mirrors of large telescopes, springs.
– Materials selection involving shape factor of the engineering design. Shape factors. Mathematical formulas involving basic shape factors of a material . Shape factor and functionality index. Shape factor for internally cross-shaped of a device. Diagrams of materials selection involving the shape factor.
- Cumputational problems related to the determination of functionality index involving shape factor. Computational tasks related to the determination of functionality index involving optimal shape of a designed material. Determining the optimum cross-sectional shape of a device. Diagrams supporting selection of appropriate methods for materials manufacturing.
-Student presentations on selected topics referring to functional materials.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 10 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 9 godz
Przygotowanie do zajęć 17 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 12 godz
Udział w wykładach 30 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 30 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 10 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

final mark=30% of the seminar mark (avarage marks from tests, mark from presentation) + 70% of the exam mark

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Zhenhai Xia, Biomimetic Principles and Design of Advanced Engineering Materials, ISBN: 978-1-118-53307-9, 2016
2. Leszek L.Dobrzański- Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe, wyd.Naukowo- Techniczne, 2006, Wa-wa
3. Michael F.Ashby- Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim, Wyd.Naukowo- Techniczne,1992, Wa-wa
4. Deborah D.L.Chung, Composite Materials: Science and Applications, Functional Materials for Modern Technologies, Springer,2002
5. Ji-Huan He, et al. Electrospun Nanofibres and Their Applications. Shawbury, Shrewsbury, Shropshire, SY4 4NR, UK, 2008
6. R.Pampuch, S.Błażewicz, G.Górny, Materiały Ceramiczne dla elektroniki, Wyd.AGH, Kraków 1993
7. Debora D.L. Chung, Functional materials (Electrical, Dielectric, Electromagnetic, Optical and Magnetic Applications), World Scientific Publishing Co. Pte. LTd. 2010.
8. Thomas J.J. Muller , Uwe H.F. Bunz. Functional Organic Materials. Wiley-vch, Weinheim 2007.
9.Charles Wilkie, Georges Geuskens, Victor Manuel de Matos Lobo. Handbook of research on functional materials, CRC Press Taylor & Francis Group, 2014
10. Lectures
11. Articles: http://www.sciencedirect.com.science-direct-elsevier.wbg2.bg.agh.edu.pl/

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak