Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Materiały termoelektryczne
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CIM-2-213-MF-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Materiały funkcjonalne
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
2
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Wojciechowski Krzysztof (wojciech@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. inż. Wojciechowski Krzysztof (wojciech@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

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 zjawiska związane z jednoczesnym transportem ładunku, ciepła i elektryczności IM2A_W02, IM2A_W11 Kolokwium
M_W002 Posiada wiedzę związana z metodami syntezy i preparatyki materiałów termoelektrycznych IM2A_W03 Kolokwium
M_W003 Posiada wiedzę na temat sposobów optymalizacji właściwości materiałów termoelektrycznych IM2A_W02
M_W004 Posiada wiedzę na temat charakterystyki właściwości cieplnych i elektrycznych materiałów IM2A_W14 Kolokwium
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 zjawiska związane z jednoczesnym transportem ładunku, ciepła i elektryczności + - - - - - - - - - -
M_W002 Posiada wiedzę związana z metodami syntezy i preparatyki materiałów termoelektrycznych + - - - - - - - - - -
M_W003 Posiada wiedzę na temat sposobów optymalizacji właściwości materiałów termoelektrycznych + - - - - - - - - - -
M_W004 Posiada wiedzę na temat charakterystyki właściwości cieplnych i elektrycznych materiałów + - - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Materiały termoelektryczne

Opis fenomenologiczny .zjawisk termoelektrycznych; podstawy termodynamiki nierównowagowej; jednoczesny transport ładunku i ciepła w materii, równania Onsagera; zależności pomiędzy współczynnikami kinetycznymi a współczynnikami transportowymi, współczynnik Seebecka a entropia transportu nośników, uogólnione prawa Fouriera i Ohma, efekty termoelektryczne w półprzewodnikach i metalach, wpływ zewnętrznego pola magnetycznego, efekty skrośne, czynniki anizotropowe, udział efektów termoelektrycznych w procesach dyfuzji oraz spiekania i degradacji materiałów, zastosowanie materiałów termoelektrycznych w sensorach, generatorach termoelektrycznych oraz pompach ciepła, sprawność urządzeń termoelektrycznych, parametr efektywności termoelektrycznej ZT, mechanizmy transportu ciepła w ciałach stałych, struktura krystaliczna a przewodzenie ciepła, sieciowa i elektronowa składowa przewodnictwa cieplnego, gałąź optyczna i akustyczna przewodnictwa sieciowego, mechanizmy rozpraszania fononów, procesy umklapp, oddziaływania fonon – elektron, mechanizmy powstawania siły termoelektrycznej w metalach, półprzewodnikach i przewodnikach jonowych, mechanizm dyfuzyjny, unoszenie fononowe, unoszenie magnonowe, związki pomiędzy strukturą elektronową a parametrem ZT, optymalizacja parametrów materiałów termoelektrycznych, optymalna szerokość przerwy wzbronionej, poziomu Fermiego oraz koncentracji nośników, klasyczne materiały termoelektryczne, stopy Bi2Te3, Sb2Te3, PbTe, Mg2Si, TAGS, stopy półHeuslera, materiały tlenkowe, polimery termoelektryczne, metody preparatyki materiałów termoelektrycznych, materiały polikrystaliczne, metodyka hodowli monokryształów związków podwójnych i potrójnych, termoelektryczne materiały gradientowe FGTM, koncepcja szkieł fononowych – kryształów elektronowych, klatraty, skutterudyty; nanostrukturalne materiały termoelektryczne, wykorzystanie kwantowych efektów rozmiarowych do podniesienia parametru ZT, koncepcja Dresselhaus, kropki kwantowe, nanodruty, supersieci z materiałów termoelektrycznych, metody preparatyki nanostrukturalnych materiałów termoelektrycznych, wpływ mikostruktury na właściwości termoelektryczne, metody charakterystyki właściwości termoelektrycznych materiałów, pomiar współczynnika Seebecka, metody pomiarów przewodnictwa cieplnego; metoda LFA, metoda Angstroma, metoda 3-omega, metody pomiarów przewodnictwa elektrycznego, pomiar koncentracji nośników, bezpośredni pomiar parametru ZT, metoda Harmana, skaningowa sonda termoelektryczna

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 55 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 15 godz
Udział w wykładach 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 10 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena średnia ważona z prezentacji i kolokwiów (pisemnych i ustnych)

ocena końcowa = prezentacje * 0.4 + kolokwia * 0.6

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Ukończony kurs fizyki ciała stałego lub chemii fizycznej ciała stałego

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. A.F. Ioffe, Physics of Semiconductors, Infosearch, London 1960
2. B.R. Nag, Electron Transport in Compound Semiconductors, Springer, Berlin 1980
3. D.M. Rowe, Thermoelectrics Handbook – Macro to Nano,CRC Taylor & Francis, 2005
4. D.M. Rowe, CRC Handbook of Thermelectrics, CRC Press LLC, London, 1995
5. G.S. Nolas, J. Sharp, H.J. Goldsmid, Thermoelectrics – Basic Principles and new Materials Developments, Springer -Verlag, Berlin, 2001
6. M.G. Kanatzidis, Chemistry Physics and Materials Science of Thermoelectric Materials, Kluwer Academic, Michigan, 2003
7. J. Przyłuski, Materiały termoelektryczne, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1983
8. S. Filin S. Termoelektryczne urządzenia chłodzące, IPPU Masta, Gdańsk, 2002

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. K.T. Wojciechowski, Wpływ modyfikacji strukturalnych na właściwości termoelektryczne materiałów z grupy skutterudytów, Ceramika, vol. 106, 2008 – monografia habilitacyjna
2. K.T. Wojciechowski, J. Leszczyński, „Otrzymywanie i właściwości termoelektryczne CoSb3 typu p i n”, Elektronika, vol. 2-3, 2005, pp. 35-36
3. R. Zybała, K. T. Wojciechowski, W. Kucza, R. Gajerski, E. Godlewska, R. Mania, Charakterystyka właściwości cieplnych warstw ochronnych metodą 3-omega, Elektronika, 9 2009, 22-24
4. K. Wojciechowski, R. Gajerski, J. Grzonka, R. Mania, K. Mars, J. Morgiel, R. Zybała Nanoproszki i warstwy z materiałów termoelektrycznych – otrzymywanie i charakterystyka, Elektronika, 9 2009, 65-67
5. K. Wojciechowski, Nanostrukturalne materiały termoelektryczne, Elektronika, 9 2009, 68-71
6. K.T. Wojciechowski, R. Mania, K Mars, R. Zybała, “Zastosowanie metody 3omega do pomiaru przewodnictwa cieplnego materiałów litych oraz warstw”, Elektronika, 10, 2007, 61-63
7. R. Zybała, R. Mania, K. Wojciechowski „Złącza CoSb3/Cu z barierami dyfuzyjnymi otrzymanymi techniką rozpylania magnetronowego” Materiały Ceramiczne 62 nr 1 2010, 65 – 69
8. M. Schmidt, R. Zybała, K. T. Wojciechowski „Otrzymywanie wybranych materiałów termoelektrycznych metodą krystalizacji kierunkowej i ich charakterystyka”, Materiały Ceramiczne 62 nr 1, 2010, 56 – 59

Informacje dodatkowe:

Brak