Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Nanotechnologie
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RAIR-2-309-AM-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Automatyka i metrologia
Kierunek:
Automatyka i Robotyka
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr inż. Jastrzębski Łukasz (jastrzeb@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

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

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Zna i rozumie metody obserwacji nanostruktur oraz budowę aparatury pomiarowej. AIR2A_W02 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Zna budowę nanourządzeń i możliwości ich wykorzystania w układach sterowania. AIR2A_W05 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 Zna metody modelowania nanostruktur i nanourządzeń AIR2A_W04 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Wykonanie projektu,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi zastosować elementy typu MEMS/NEMS w mikroprocesorowych układach pomiarowych. AIR2A_U03 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Potrafi modelować nanostruktury w zadaniach z zakresu mechaniki i automatyki. AIR2A_U05 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Potrafi dobrać urządzenia wykorzystujące nanotechnologię do budowy układów sterowania. AIR2A_U06 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 10 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
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 + - + - - - - - - - -
Umiejętności
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. + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 58 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 14 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 14 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (10h):

Tematyka wykładu obejmuje następujące zagadnienia:

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

Ćwiczenia laboratoryjne (20h):

Zajęcia laboratoryjne obejmują:

1. Wydanie i omówienie tematów projektów realizowanych w grupach laboratoryjnych.
2. Obserwacja nanostruktur z wykorzystaniem aparatury pomiarowej.
3. Wyznaczanie własności fizycznych ferrocieczy.
4. Modelowanie nanostruktur i nanorurek.
5. Modelowanie nanobramek logicznych.
6. Modelowanie nanosilników.
7. Modelowanie nanoprzekładni.
8. Zapoznanie się z budową i zasadą działania elementów typu MEMS.
9. Zastosowanie elementów MEMS w mikroprocesorowych układach pomiarowych.
10. 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.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.
Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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.

Informacje dodatkowe:

Brak