Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Materiały termoelektryczne
Course of study:
2019/2020
Code:
CIMT-2-133-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Wojciechowski Krzysztof (wojciech@agh.edu.pl)
Module summary

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)
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna podstawowe zjawiska związane z jednoczesnym transportem ładunku, ciepła i elektryczności IMT2A_W03, IMT2A_W01 Test
M_W002 Posiada wiedzę związana z metodami syntezy i preparatyki materiałów termoelektrycznych IMT2A_W01 Test
M_W003 Posiada wiedzę na temat sposobów optymalizacji właściwości materiałów termoelektrycznych IMT2A_W01
M_W004 Posiada wiedzę na temat charakterystyki właściwości cieplnych i elektrycznych materiałów IMT2A_W03 Test
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
30 30 0 0 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
Knowledge
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 + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 50 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 h
Realization of independently performed tasks 3 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (30h):
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

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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

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.
Method of calculating the final grade:

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

ocena końcowa = prezentacje * 0.4 + kolokwia * 0.6

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

Prerequisites and additional requirements:

Ukończony kurs fizyki ciała stałego lub chemii fizycznej ciała stałego

Recommended literature and teaching resources:

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

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

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

Additional information:

None