Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Materiały termoelektryczne
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CIMT-2-133-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Wojciechowski Krzysztof (wojciech@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

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 podstawowe zjawiska związane z jednoczesnym transportem ładunku, ciepła i elektryczności IMT2A_W03, IMT2A_W01 Kolokwium
M_W002 Posiada wiedzę związana z metodami syntezy i preparatyki materiałów termoelektrycznych IMT2A_W01 Kolokwium
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 Kolokwium
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 30 0 0 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 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 + - - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 50 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 3 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (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

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

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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

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:

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Ukończony kurs fizyki ciała stałego lub chemii fizycznej ciała stałego

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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

Informacje dodatkowe:

Brak