Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Nanomateriały i nanotechnologie
Course of study:
2019/2020
Code:
CIMT-1-503-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Kata Dariusz (kata@agh.edu.pl)
Module summary

Student zdobędzie wiedzę z zakresu syntezy nanomateriałów ceramicznych, metalicznych i kompoyztów. Pozna strukturę nanomateriałów oraz specyficzne cechy odórżniające je od tych samych faz w skali mikro i makro. Studenci zostaną zaznajomieni z zastosowaniem tych materiałów w praktyce przemysłowej. Studenci potrafią zaprojektować oraz zbadać nanomateriały ceramiczne oraz dobrać odpowiednią metodę otrzymywania.

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)
Social competence: is able to
M_K001 Rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynierskiej IMT1A_K01 Test,
Execution of laboratory classes
Skills: he can
M_U001 Potrafi przygotować i przedstawić krótką prezentacją ustną poświęconą wynikom realizacji zadania IMT1A_U01 Examination,
Oral answer
M_U002 Ma uporządkowaną wiedzę z zakresu metod otrzymywania, procesów technologicznych i właściwości eksploatacyjnych nanomateriałów IMT1A_U05 Execution of laboratory classes,
Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Ma pogłębioną wiedzę z zakresu syntezy i właściwości nanomateriałów IMT1A_W01 Examination
M_W002 Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu struktury i nanostruktury substancji stałych IMT1A_W03 Execution of laboratory classes,
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
60 30 0 30 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
Social competence
M_K001 Rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynierskiej + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi przygotować i przedstawić krótką prezentacją ustną poświęconą wynikom realizacji zadania + - + - - - - - - - -
M_U002 Ma uporządkowaną wiedzę z zakresu metod otrzymywania, procesów technologicznych i właściwości eksploatacyjnych nanomateriałów + - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma pogłębioną wiedzę z zakresu syntezy i właściwości nanomateriałów + - + - - - - - - - -
M_W002 Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu struktury i nanostruktury substancji stałych + - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 177 h
Module ECTS credits 6 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 40 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 40 h
Realization of independently performed tasks 30 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (30h):
  1. Mikro i nano technologia w Inżynierii Materiałowej

    Zaznajomienie studentów z podstawowymi zagadnieniami związanymi z nano i mikrotechnologią chemiczną. Pokazanie zaawansowanych technik otrzymywania trzech typów nanomateriałów: ceramicznych, metalicznych i polimerowych. Przedstawienie przykładów zastosowania nanomatriałów w inżynierii materiałowej, elektronice i informatyce. Omówienie zastosowań mikrotechnologii materiałowej do otrzymywania mikroreaktorów chemicznych i fizycznych. Techniki formowania mikroreaktorów fizycznych i chemicznych. Sposoby formowania i zasady działania ogniw paliwowych.

  2. Reologia nanozawiesin

    Opis naprężeń i odkształceń. Reologiczne równania stanu. Modele reologiczne. Płyny reostabilne: niutonowskie, nieniutonowskie i lepkosprężyste. Płyny reoniestabilne i rzeczywiste. Wzajemne oddziaływanie wody i minerałów w nanozawiesinach. Oddziaływanie międzycząsteczkowe w świetle teorii DLVO w aspekcie przestrzeń, czas i energia. Upłynniacze i plastyfikatory organiczne stabilizujące nanozawiesiny. Funkcje plastyfikatorów. Zjawiska starzenia się nanozawiesin stabilizowanych. Reometria nanozawiesin.

Laboratory classes (30h):
Tematy zajęć laboratoryjnych

1) Wpływ warunków wirowania na separacje nanocząstek ceramicznych;
2) Pomiar właściwości reologicznych i cieplnych nanozawiesin ceramicznych;
3) Rola nano i mikrododatków w kształtowaniu zwartości tworzyw ceramicznych;
4) Oznaczanie wartości PH zawiesin ceramicznych z dodatkiem nano i mikro proszków;
5) Badanie efektów cieplnych towarzyszących hydratacji zaczynów cementowych modyfikowanych nano i mikro proszkami;
6) Ablacja laserowa oraz spawanie nanoceramiki;
7) Inicjacja reakcji syntezy wiązką laserową;
8) Wytwarzanie materiałów nanoceramicznych za pomocą techniki sitodruku;

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:

Warunkiem zaliczenia modułu jest obowiązkowa obecność na wykladach zaliczenie zajęć laboratoryjnych (wykonanie ćwiczeń, oddanie sprawozdania i zaliczenie kolokwium wstępnego przed każdym laboratorium). Warunkiem dopuszczenia do egazaminu jest uzyskanie pozytywnej oceny z zajęć laboratoryjnych.

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 będzie średnią ważoną ocen z laboratorium i egzaminu. Ocena końcowa = 0,5x ocena z egzaminu + 0,5ocena z zajęć laboratoryjnych.

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

W przypadku nieobecności na zajęciach laboratoryjnych student musi napisać kolokwium wstępne z danego tematu i odrobić zajęcia w terminie dodatkowym podanym przez prowadzącego. Dopuszcza się tylko jedną nieobecność na laboratorium, którą. należy odrobić. Dopuszcza się dwie nieobecności na wykładach, które należy samodzielnie nadrobić poprzez naukę własną.

Prerequisites and additional requirements:

Podstawowe informacje na temat nanomateriałów ceramicznych, ich syntezy, właściwości i możliwości zastosowań.

Recommended literature and teaching resources:

1)Neal Lane at all. “Springer Handbook Of Nanotechnology” Bharat Bhushan Ed. Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2004).
2)R. Pampuch, „Współczesne Materiały” Wyd. AGH, (2005).
3)V. Hessel, S. Hardt, H. Lowe, “Chemical Micro Process Engineering” WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (2004)
4)J.J. Lerou, M.P. Harold, J. Ryley, J. Ashmead, T.C. O’Brien, M. Johnson, J. Perrotto, C.T. Blaisdel, T.A. Rensi, J. Nyquist, “Microfabricated mini-chemical systems: technical feasibility in Microsystem Technology for Chemical and Biological Microreactors; Ed. W. Ehrefeld, DECHEMA Monographs, vol. 132, pp.51-69 Verlag Chemie, Weinheim (1996).

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

1. Dominika Madej, „Synthesis, formation mechanism and hydraulic activity of novel composite cements belonging to the system CaO−Al2O3−ZrO2”, Journal of Thermal Analysis, 2017 vol. 130 i. 3, s. 1913–1924.
2. Dominika Madej, Ryszard Prorok, Klaudia Wiśniewska, „An experimental investigation of hydration mechanism of the binary cementitious pastes containing MgO and Al2O3 micro-powders”, Journal of Thermal Analysis, 2018 vol. 134 is. 3, s. 1481–1492.
3. Piotr Izak, Longin Ogłaza, Włodzimierz Mozgawa, Joanna Mastalska-Popławska, Agata Stempkowska, “Influence of the type of aqueous sodium silicate on the stabilization and rheology of kaolin clay suspensions”, Spectrochimica Acta. Part A, Molecular and Biomolecular Spectroscopy , 2018 vol. 196, s. 155–159.
4. Joanna Mastalska-Popławska, Piotr Izak, Łukasz Wójcik, Agata Stempkowska, “Rheology of cross-linked poly(sodium acrylate)/sodium silicate hydrogels”, Arabian Journal for Science and Engineering, 2016 vol. 41 no. 6, s. 2221–2228.
5. Dariusz Kata, Paweł Rutkowski, Jerzy Lis, Nina Orlovskaya, “Combustion synthesis and properties of borides and related ceramic materials”, Materiały Ceramiczne = Ceramic Materials, 2016, t. 68 nr 3, s. 283.
6. Jan Huebner, Paweł Rutkowski, Dariusz Kata, Jan Kusiński, “Microstructural and mechanical study of Inconel 625 – tungsten carbide composite coatings obtained by powder laser cladding”, Archives of Metallurgy and Materials / Polish Academy of Sciences. Committee of Metallurgy. Institute of Metallurgy and Materials Science, 2017 vol. 62 is. 2, s. 531–538.
7. Radosław Lach, Kamil Wojciechowski, Dariusz Zientara, Krzysztof Haberko, Paweł Rutkowski, Mirosław M. Bućko, “Zirconia nano-powder – a useful precursor to dense”, Ceramics International, 2017 vol. 43 is. 5, s. 4470–4474.
8. Paulina Ożóg, Dariusz Kata, Thomas Graule, “Tape casting of UV-curable aluminium nitride-based slurries”, Ceramics International, 2018 vol. 44 is. 18, s. 22800–22807.
9. Dariusz Burnat, Peter Ried, Andre Heel, Peter Holtappels, Thomas Graule, Dariusz Kata, “Wybrane aspekty procesu otrzymywania warstw katod dla SOFC metodą sitodruku — The selected issues of the SOFC cathode layer deposition process by screen printing”, Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego, 2009 nr 16, s. 19–25.
10. Agnieszka Gubernat, Paweł Rutkowski, Grzegorz Grabowski, Dariusz Zientara, “Hot pressing of tungsten carbide with and without sintering additives”, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2014 vol. 43, s. 193–199.
11. Paweł Rutkowski, “Sintering of NbC0.95−CryCz composite materials”, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2013 vol. 41, s. 614–621.

Additional information:

Brak