Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Nanotechnologie
Course of study:
2019/2020
Code:
RAIR-2-311-AM-n
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Automatic Control and Metrology
Field of study:
Automatics and Robotics
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Part-time studies
Responsible teacher:
dr inż. Jastrzębski Łukasz (jastrzeb@agh.edu.pl)
Module summary

Zajęcia prowadzone w module “Nanotechnologie” obejmują zagadnienia związane z: wytwarzaniem, technikami obserwacji struktur wytwarzanych w skali nano oraz ich zastosowaniem w automatyce i robotyce.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Skills: he can
M_U001 Potrafi zastosować elementy typu MEMS/NEMS w mikroprocesorowych układach pomiarowych. AIR2A_U03
M_U002 Potrafi modelować nanostruktury w zadaniach z zakresu mechaniki i automatyki. AIR2A_U05 Activity during classes
M_U003 Potrafi dobrać urządzenia wykorzystujące nanotechnologię do budowy układów sterowania. AIR2A_U06 Activity during classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna i rozumie metody obserwacji nanostruktur oraz budowę aparatury pomiarowej. AIR2A_W02 Activity during classes
M_W002 Zna budowę nanourządzeń i możliwości ich wykorzystania w układach sterowania. AIR2A_W05 Activity during classes
M_W003 Zna metody modelowania nanostruktur i nanourządzeń AIR2A_W04 Activity during classes
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
20 8 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Skills
M_U001 Potrafi zastosować elementy typu MEMS/NEMS w mikroprocesorowych układach pomiarowych. + - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi modelować nanostruktury w zadaniach z zakresu mechaniki i automatyki. + - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi dobrać urządzenia wykorzystujące nanotechnologię do budowy układów sterowania. + - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna i rozumie metody obserwacji nanostruktur oraz budowę aparatury pomiarowej. + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna budowę nanourządzeń i możliwości ich wykorzystania w układach sterowania. + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna metody modelowania nanostruktur i nanourządzeń + - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 58 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 20 h
Preparation for classes 14 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 14 h
Realization of independently performed tasks 10 h
Module content
Lectures (8h):

1. Przykłady procesów zachodzących w przyrodzie w skali „nano”. Przykłady wykorzystania nanotechnologi w środowisku naturalnym. Obszary badawcze i wdrożeniowe w zakresie nanotechnologii.
2. Właściwości nanomateriałów i zakres zastosowania w automatyce i budowie maszyn.
3. Metody budowy i właściwości nanoprzełączników i bramek logicznych. Urządzenia półprzewodnikowe – przykłady zastosowania.
4. Wprowadzenie do nanorurek węglowych. Budowa i właściwości nanorurek, przegląd technik produkcji nanorurek. Obszary zastosowania nanorurek.
5. Zastosowania nanotechnologii w budowie urządzeń typu MEMS/NEMS w różnych dziedzinach techniki. Zagadnienia niezawodności systemów.
6. Nanoprzewody. Przegląd metod wytwarzania nanoprzewodów. Charakterystyka strukturalna oraz właściwości optyczne i elektryczne nanoprzewodów.
7. Wprowadzenie do mikro- i nanoprodukcji. Podstawowe techniki produkcji. Techniki wytwarzania systemów MEMS.
8. Korzyści i zagrożenia wynikające z zastosowania nanotechnologii.

Laboratory classes (12h):

Zajęcia laboratoryjne obejmują:

1. Wydanie i omówienie tematów projektów realizowanych w grupach laboratoryjnych.
2. Modelowanie nanostruktur i nanorurek.
3. Modelowanie nanobramek logicznych.
4. Modelowanie nanosilników i nanoprzekładni.
5. Zastosowanie elementów MEMS w mikroprocesorowych układach pomiarowych.
6. Zaliczanie indywidualnie wydanych projektów.

Każdy zespół laboratoryjny realizuje projekt zaliczeniowy, którego temat wydawany jest na początku zajęć. Tematy projektów są różne dla każdego z zespołów.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Ocena z laboratorium składa się z oceny jaką uzyskuje zespół za zrealizowany projekt zaliczeniowy (40% oceny) oraz kolokwium obejmującego tematykę laboratoriów (60% oceny).

Projekt zaliczeniowy powinien zawierać zarówno poprawne rozwiązania wszystkich zadań w nim określonych, jak również wnioski dotyczące tych zadań. Prowadzący zadaje pytania dotyczące wykonanego projektu. Na podstawie odpowiedzi członków zespołu oraz zawartości projektu przedstawionego przez zespół w formie pisemnej wystawiana jest ocena z projektu zaliczeniowego.

W razie niespełnienia wymogów dotyczących projektu lub braku wiedzy dotyczącej sposobu realizacji projektu zespół laboratoryjny ma tydzień czasu na dokonanie jego korekt i ponowne przystąpienie do odpowiedzi na pytania związane z projektem zaliczeniowym.

W razie niezaliczenia kolokwium obejmującego tematykę laboratoriów student ma prawo przystąpić jednorazowo do kolokwium poprawkowego. Brak pozytywnej oceny z kolokwium poprawkowego skutkuje brakiem zaliczenia laboratorium.

Na zakończenie wykładów przewidziany jest test wielokrotnego wyboru obejmujący jego tematykę. W przypadku niezaliczenia testu z wykładu student ma prawo przystąpić jednorazowo do testu poprawkowego z wykładu. Brak pozytywnej oceny z testu skutkuje brakiem zaliczenia przedmiotu.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa obliczana jest jako średnia ocen testu z zakresu tematyki wykładów (50% oceny) i oceny z laboratorium (50% oceny).

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Student może mieć co najwyżej jedną usprawiedliwioną (zwolnienie lekarskie) nieobecność na zajęciach laboratoryjnych.

Student który ma zaległości wskutek nieobecności ma obowiązek odrobić zajęcia z inną grupą laboratoryjną realizującą ten sam temat lub w przypadku braku takiej możliwości:

  1. Zapoznać się z materiałami dydaktycznymi obejmującymi temat zajęć laboratoryjnych na których był nieobecny (dostępnymi również na uczelnianej platformie e-lerningowej UPEL).
  2. Wykonać zadania przewidziane instrukcją do laboratorium z wykorzystaniem udostępnionego oprogramowania.
  3. Przedstawić wyniki wykonanych zadań w formie sprawozdania z zajęć laboratoryjnych na których student był nieobecny.
Prerequisites and additional requirements:

Wymagana podstawowa wiedza z zakresu fizyki, automatyki i automatyzacji procesów produkcyjnych.

Recommended literature and teaching resources:

1. A. Mazurkiewicz: Nanonauki i Nanotechnologie – Stan i perespektywy rozwoju. Radom 2007.
2. D. Laplaze, Bernier, W. K. Maser, G. Flamant, T. Guillard, A. Loiseau: Carbon nanotubes : The solar approach, Carbon 36 (1998).
3. C. R. Martin : Nanomaterials: A membrane-based synthetic approach, Science 266 (1994).
3. J. P. Blondel, Meier, B. Doudin, J.-P. Ansermet: Giant magnetoresistance of nanowires of multilayers, Appl. Phys. Lett. 65 (1994).
4. L. Sun, Searson P. C., C. L. Chien: Electrochemical deposition of nickel nanowire arrays in single-crystal mica films, Appl. Phys. Lett. 74 (1999) 2803–2805

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Sapiński B., Jastrzębski Ł., Majdak P.: “Test bed for electromagnetic geneartors powering MR rotary dampers”. Mechanics – AGH University of Science and Technology, No. 4, 2009.

Rosół M., Sapiński B., Jastrzębski Ł.: “Badania laboratoryjne układów kondycjonowania sygnału generatora elektromagnetycznego do zasilania tłumika magnetoreologicznego”. Pomiary, Automatyka, Kontrola, Vol. 56, Nr 10, s. 1228-1233, 2010.

Sapiński B., Martynowicz P., Jastrzębski Ł.: “Symulacja układu redukcji drgań z tłumikiem magnetoreologicznym i przetwornikiem energii”. Modelowanie Inżynierskie / Wydział Mechaniczny Technologiczny Politechniki Śląskiej, Nr 39, 2010.

Jastrzębski Ł., Węgrzynowski M.: “Model zawieszenia magnetoreologicznego z odzyskiem energii”. Modelowanie Inżynierskie – Wydział Mechaniczny Technologiczny Politechniki Śląskiej, Nr 43, s. 77-84, 2012.

Jastrzębski Ł.: „Układy redukcji drgań z tłumikami magnetoreologicznymi i elektromechanicznymi przetwornikami energii”. Rozprawa doktorska AGH, Kraków 2014.

Jastrzębski Ł., Sapiński B.: „Experimental Investigation of an Automotive Magnetorheological Shock Absorber”. Acta Mechanica et Automatica, Vol. 11, No 4, pages 253-259, 2017.

Jastrzębski Ł., Sapiński B.: „Magnetorheological Self-Powered Vibration Reduction System with Current Cut-Off: Experimental Investigation”. Acta Mechanica et Automatica, Vol. 12, No 2, pages 96-100, 2018

Sapiński B., Rosół M., Jastrzębski Ł., Gołdasz J.: „Outlook on the dynamic behavior of an magnetorheological squeeze-mode damper prototype„. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 28, Issue 20, pages 3025-3038, 2017.

Gołdasz J., Sapiński B., Jastrzębski Ł.: „Assessment of the Magnetic Hysteretic Behaviour of MR Dampers through Sensorless Measurements”. Shock and Vibration, Vol. 2018, Article ID 3740208, 21 pages, 2018.

Gołdasz J., Sapiński B., Jastrzębski Ł.: „On the Application of Bouc-Wen Hysteresis Approach for Modeling of MR Actuators”. ACTUATOR 2018; 16th International Conference on New Actuators, 2018.

Additional information:

None