Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Nanokompozyty polimerowo-węglowe
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CTC-1-034-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Technologia Chemiczna
Semestr:
0
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 prowadzonych zajęć w ramach przedmiotu będzie przybliżenie studentom tematyki związanej z otrzymywaniem nanokompozytów polimerowych modyfikowanych różnymi rodzajami nanocząstek 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 posiada podstawową wiedzę dotyczącą otrzymywania nanomateriałów węglowych zna sposoby wytwarzania nanokompozytów węglowo-polimerowych oraz metody oceny ich właściwości TC1A_W07 Kolokwium
M_W002 posiada wiedzę na temat wykorzystania nanokompozytów polimerowo-węglowych w różnych dziedzinach nauki i przemysłu TC1A_W14 Prezentacja
M_W003 potrafi wykonać badania mechaniczne, elektryczne i cieplne wybranych nanokompozytów węglowo-polimerowych TC1A_W07 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności
M_U001 potrafi scharakteryzować podstawowe etapy otrzymywania nanokompozytów polimerowo-węglowych TC1A_U08, TC1A_U07 Projekt
M_U002 potrafi otrzymać nanokompozyty polimerowo-węglowe metodą wtrysku, ekstruzji, sieciowania i rozpuszczalnikową TC1A_U05, TC1A_U16, TC1A_U07 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi przekazać informacje dotyczące otrzymywania i zastosowania nanokompozytów polimerowo-węglowych w sposób powszechnie zrozumiały. TC1A_K06, TC1A_K03, TC1A_K01 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 posiada podstawową wiedzę dotyczącą otrzymywania nanomateriałów węglowych zna sposoby wytwarzania nanokompozytów węglowo-polimerowych oraz metody oceny ich właściwości - - - - - + - - - - -
M_W002 posiada wiedzę na temat wykorzystania nanokompozytów polimerowo-węglowych w różnych dziedzinach nauki i przemysłu - - - - - + - - - - -
M_W003 potrafi wykonać badania mechaniczne, elektryczne i cieplne wybranych nanokompozytów węglowo-polimerowych - - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi scharakteryzować podstawowe etapy otrzymywania nanokompozytów polimerowo-węglowych - - - - - + - - - - -
M_U002 potrafi otrzymać nanokompozyty polimerowo-węglowe metodą wtrysku, ekstruzji, sieciowania i rozpuszczalnikową - - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi przekazać informacje dotyczące otrzymywania i zastosowania nanokompozytów polimerowo-węglowych w sposób powszechnie zrozumiały. - - - - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Zajęcia seminaryjne:

Celem prowadzonych zajęć w ramach przedmiotu Nanokompozyty polimerowo-węglowe będzie przybliżenie studentom tematyki związanej z otrzymywaniem nanokompozytów polimerowych modyfikowanych różnymi rodzajami nanocząstek węglowych. Nanomateriały węglowe jak nanorurki węglowe, grafen i jego pochodne, fulereny czy inne postacie nanoform węgla jak nanometryczna sadza budzą zainteresowanie rożnych gałęzi przemysłu jak przemysł elektroniczny, konstrukcyjny czy biomedyczny. Zainteresowanie to wynika z nietypowych właściwości nanoform węgla jak wysokie przewodnictwo elektryczne, cieplne, wysoka wytrzymałość i sztywność tych materiałów przy jednoczesnej niskiej gęstości i odporności na kruche pękanie. Nieograniczone możliwości zastosowania wynikają również z różnorodności występujących nanoform węgla, ich stopnia czystości, zdefektowania, kształtu oraz możliwości funkcjonalizacji chemicznej ich powierzchni. Jednym z obszarów zastosowania nanoform węgla jest otrzymywanie nanokompozytów polimerowych cechujących się wysoką wytrzymałością przy jednocześnie niskiej masie, wysokim przewodnictwem elektrycznym oraz wysokim przewodnictwie cieplnym. W trakcie zajęć studenci zapoznają się z metodami syntezy nanomateriałów węglowych, jak również w części praktycznej otrzymywać będą nanorurki węglowe oraz grafen i przeprowadzać ich charakterystykę. W następnej kolejności, studenci zapoznają się z rodzajami polimerów i sposobami wprowadzania i dyspersji nanocząstek węglowych w ich objętości w celu otrzymywania nanokompozytów o odpowiednich właściwościach. Podczas zajęć praktycznych otrzymywać będą nanokompozyty polimerowo – węglowe metodami wtrysku, metodą rozpuszczalnikową oraz metodą sieciowania chemicznego i termicznego w zależności od rodzaju polimeru, a także przeprowadzą ocenę właściwości elektrycznych, mechanicznych i cieplnych uzyskanych nanokompozytów. Etapem końcowym prowadzonych zajęć będzie przygotowanie sprawozdań z przeprowadzonych badań oraz dyskusja uzyskanych wyników bazując na wiedzy teoretycznej i praktycznej nabytej podczas zajęć.

Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykłady:
1. Nanorurki węglowe – rodzaje, metody otrzymywania, właściwości, zastosowanie
2. Grafen i jego pochodne – rodzaje, metody otrzymywania, właściwości, zastosowanie
3. Nanokompozyty polimerowe kontra kompozyty polimerowe
4. Otrzymywanie nanokompozytów polimerowo-węglowych
5. Podstawowe właściwości nanokompozytów polimerowo-węglowych i metody ich oceny
6. Zastosowanie nanokompozytów polimerowo-węglowych w lotnictwie
7. Zastosowanie nanokompozytów polimerowo-węglowych w magazynowaniu i konwersji energii
8. Zastosowanie nanokompozytów polimerowo-węglowych w medycynie
Część praktyczna:
1. Synteza nanomateriałów węglowych metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej
2. Otrzymywanie nanokompozytów polimerowo-węglowych metodą ekstruzji i wtrysku
3. Otrzymywanie nanokompozytów polimerowo-węglowych metodą rozpuszczalnikową
4. Otrzymywanie nanokompozytów polimerowo-węglowych metodą sieciowania chemicznego i termicznego
5. Badanie właściwości elektrycznych, mechanicznych i cieplnych uzyskanych nanokompozytów
6. Prezentacje oraz dyskusja uzyskanych wyników

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 57 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 5 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 10 godz
Udział w zajęciach praktycznych 15 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa = (50% prezentacja i sprawozdanie z wyników badań + 50% oceny z zaliczenia pisemnego)

Wymagania wstępne i dodatkowe:

1. Wykonanie ćwiczeń z części praktycznej.
2. Opracowanie w formie sprawozdania przez każdego studenta wyników badań z części praktycznej.
3. Aktywność na zajęciach.
4. Kolokwium zaliczeniowe

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Andrzej Huczko, Magdalena Kurcz, Magdalena Popławska, Nanorurki węglowe : otrzymywanie, charakterystyka, zastosowania, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, 2015
2. Andrzej Huczko, Agnieszka Dąbrowska, Magdalena Kurcz, Grafen : otrzymywanie, charakterystyka, zastosowania, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, 2018
3. K. Tanaka, S. Iilima, Carbon nanotubes and graphene, Elsevier, cop. 2014.
4. James E. Morris, Kris Iniewski, Graphene, carbon nanotubes, and nanostructures : techniques and applications. CRC Press/Taylor & Francis Group, cop. 2013
5. Yiu-Wing Mai and Zhong-Zen Yu, Polymer nanocomposites. CRC Press ; Cambridge : Woodhead Publishing, 2006.
6. Nadia Grossiord, Marie Claire Hermant, Cor Koning. Polymer Carbon Nanotube Composites: The Polymer Latex Concept, Pan Stanford Publishing PTe.Lte. 2012
7. Prithu Mukhopadhyay, Rakesh K. Gupta, Graphite, graphene, and their polymer nanocomposites, CRC Press/Taylor & Francis Group, cop. 2013
8. Brian P. Grady, Carbon nanotube-polymer composites : manufacture, properties and applications. Hoboken : John Wiley & Sons, Inc., Publication, cop. 2011
9. A. S. Paipetis, V. Kostopoulos, Carbon nanotube enhanced aerospace composite materials : a new generation of multifunctional hybrid structural composites. Springer Science+Busines Media, cop. 2013

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. A. Frączek-Szczypta, M. Bogun, S. Błażewicz, Carbon fibers modified with carbon nanotubes. Journal of Materials Science 44(2009) 4721–4727.
2. M. Zambrzycki, A. Frączek-Szczypta, Conductive hybrid polymer composites based on recycled carbon fibres and carbon nanofillers. Journal of Materials Science 53 (2018) 7403–7416.
3. L. Bačákova, L. Grausová, J. Vacík, V. Lavrentiev, S. Błażewicz, A. Frączek, A. Kromka, K. Haenen, Adhesion and growth of human osteoblast-like cell in cultures on nanocomposite carbon-based materials. Nanoscience and Nanotechnology Letters ; ISSN 1941-4900. — 2011 vol. 3 no. 1 spec. iss. on Advanced carbon nanostructures, s. 99–109.
4. A. Frączek-Szczypta, Carbon nanomaterials for nerve tissue stimulation and regeneration. Materials Science and Engineering. C, Biomimetic Materials, Sensors and Systems 34 (2014) 35–49.
5. M. Gubernat, A. Frączek-Szczypta, J. Tomala, S. Błażewicz, Catalytic effect of montmorillonite nanoparticles on thermal decomposition of coal tar pitch to carbon. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis (Print) 130 (2018) 90–98.
6. M. Gubernat, J. Tomala, W. Frohs, A. Frączek-Szczypta, S. Błażewicz, De-agglomeration and homogenisation of nanoparticles in coal tar pitch-based carbon materials, Journal of Nanoparticle Research : an Interdisciplinary Forum for Nanoscale Science and Technology 18 (2016) 56-1–56-13.
7. T. Mikołajczyk, G. Szparaga, M. Bogun, A. Frączek-Szczypta, S. Błażewicz, Effect of spinning conditions on the mechanical properties of polyacrylonitrile fibres modified with carbon nanotubes. Journal of Applied Polymer Science 115 (2010) 3628–3635.
8. M. Zambrzycki, J. Tomala, A. Frączek-Szczypta, Electrical and mechanical properties of granular-fibrous carbon-carbon composites with recycled carbon fibers. Ceramics International 44 (2018) 19282–19289.
9. L. Stankova, A. Frączek-Szczypta, M. Błażewicz, E. Filova, S. Błażewicz, V. Lisa, L. Bacakova, Human osteoblast-like MG 63 cells on polysulfone modified with carbon nanotubes or carbon nanohorns, Carbon 67 (2014) 578–591.
10. T. Mikołajczyk, G. Szparaga, S. Rabiej, A. Frączek-Szczypta, Influence of formation conditions on the structure and properties of nanocomposite PAN fibres containing silver and hydroxyapatite nanoadditives, Fibres & Textiles in Eastern Europe 18 (2010) 16–23.
11. A. Frączek-Szczypta, S. Błażewicz, Manufacturing and physico-mechanical characterization of carbon nanohorns/polyacrylonitrile nanocomposites. Journal of Materials Science 46 (2011) 5688–5689.
12. E. Stodolak-Zych, A. Frączek-Szczypta, A. Wiecheć, M. Błażewicz, Nanocomposite polymer scaffolds for bone tissue regeneration, Acta Physica Polonica. A 121 (2012) 518–521.
13. K. Sokołowski, A. Frączek-Szczypta, J. Tomala, S. Błażewicz, Organosilicon resin-based carbon/ceramic polygranular composites with improved oxidation resistance, Korean Journal of Chemical Engineering 35 (2018) 1354–1364.
14. A. Frączek-Szczypta, M. Spisak, S. Błażewicz, Otrzymywanie nanorurek węglowych na podłożach metalicznych i kwarcowych metodą CVD, Przemysł Chemiczny 91 (2012) 1191–1198.
15. A. Wedel-Grzenda, A. Frączek-Szczypta, M. Terrones, A.L. Elías, M. Lekka, E. Menaszek, S. Błażewicz, Polysulphone composite membranes modified with two types of carbon additives as a potential material for bone tissue regeneration, Bulletin of Materials Science 40 (2017) 201–212.
16. M. Gubernat, T. Lis, J. Tomala, J. Kawala, A. Frączek-Szczypta, S. Błażewicz, Thermomechanical characterisation of coal tar pitch-based carbon containing SiC nanoparticles, Ceramics International 43 (2017) 8109–8118.
17. A. Frączek-Szczypta, S. Rabiej, G. Szparaga, E. Pabjańczyk-Wlazło, P. Król, M. Brzezińska, S. Błażewicz, M. Bogun, The structure and properties of the carbon non-wovens modified with bioactive nanoceramics for medical applications, Materials Science and Engineering. C 51 (2015) 336–345.
18. A. Wiecheć, E. Stodolak-Zych, A. Frączek-Szczypta, M. Błażewicz, W. M. Kwiatek, The study of human osteoblast-like MG 63 cells proliferation on resorbable polymer-based nanocomposites modified with ceramic and carbon nanoparticles, Acta Physica Polonica. A 121 (2012) 546–550.

Informacje dodatkowe:

Brak