Функціональні матеріали молекулярної енергетики
Спеціальність: Прикладна фізика
Код дисципліни: 7.105.01.E.018
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Прикладна фізика і наноматеріалознавство
Лектор: доцент Заіченко Олександр Сергійович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Завдання вивчення дисципліни:
- створення основ теоретичної підготовки з курсу “ Функціональні матеріали молеку-лярної енергетики ”, що забезпечує можливість використання студентами нових знань в тих галузях техніки, в яких вони спеціалізуються;
- формування в студентів наукового мислення, зокрема, правильного розуміння меж застосування різних фізичних понять, законів, теорій і вміння оцінювати ступінь до-стовірності результатів, одержаних з допомогою експериментальних або математич-них методів дослідження;
- формування у студентів навиків розв’язування конкретних з пошуку нових функціо-нальних матеріалів для рішення сучасних задач енергетики;
- формування у студентів розуміння про взаємозв’язок експериментальних та теорети-чних досліджень в області фізики твердого тіла, створення нових функціональних матеріалів, фізики поверхні;
- використання знань та методологій курсу для подальшого розв’язання інженерних задач.
Результати навчання: • знати синтез сучасних функціональних матеріалів
• мати уявлення про взаємозв’язок структури матеріалів і їх властивостей
• мати уявлення про основні закономірності зміни фізико-хімічних та електрофізичних властивостей речовин при наявності домішок, про взаємозв'язок атомної будови і електронних властивостей матеріалів, методи отримання та особливості будови кристалічних, плівкових і наноматеріалів, про особливості вплив розмірності і впорядкованості структур на їх властивості;
• знати основні класи сучасних неорганічних, полімерних та полімер-неорганічних функціональних матеріалів;
• вміти правильно оцінювати перспективність неорганічних сполук та композитних матеріалів для виявлення функціональних властивостей
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: • Фізика твердого тіла (Основи зонної теорії твердого тіла)
• Основні поняття та елементи кристалічного стану речовини
• Cтатистичну фізику і термодинаміку
• Нерівноважну термодинаміку
Короткий зміст навчальної програми: Нові інтелектуальні матеріали. Матеріали, які активуються термічно. Електрично активовані матеріали. Матеріали, що активуються магнітним полем. Матеріали, що активуються хімічно. Загальні відомості про матеріали електроніки та їх класифікація. Класифікація матеріалів електроніки. Провідникові матеріали. Електричні властивості металевих сплавів. Неметалічні провідникові матеріали. Власні та домішкові напівпровідники. Класифікація напівпровідникових матеріалів.. Класифікація діелектриків за механізмами поляризації. Електроізоляційні полімери. Композіційні пластмаси і шаруваті пластики. Класифікація речовин за магнітними властивостями. Наноматеріали і нанотехнології – історія, сучасність і перспективи. Особливості властивостей наноматеріалів і основні напрями їх використання. Отримання нанопорошків. Вуглецеві наноматеріали. Мікро- і наноелектромеханічні системи. Використання інтелектуальних пристроїв.
Опис: Лекція 1. Нові інтелектуальні матеріали. Матеріали, які активуються термічно. Матеріали, що активуються хімічно. Назустріч новим інтелектуальним матеріалами
Лекція 2. Загальні відомості про матеріали електронікита їх класифікація. Види хімічного зв'язку. Будова твердих тіл. Елементи зонної теорії твердого тіла. Класифікація матеріалів електроніки.
Лекція 3. Провідникові матеріали. Електрична провідність металів. Електричні властивості металевих сплавів. Опір провідників на високих частотах. Опір тонких металевих плівок. Контактні явища і терморушійна сила. Надпровідність
Лекція 4. Провідникові матеріали. Класифікація провідникових матеріалів. Матеріали високої провідності. Сплави високого опору та сплави для термопар. Метали і сплави різного призначенняю. Неметалічні провідникові матеріали. Полімерні провідники
Лекція 5. Напівпровідникові матеріали. Власні та домішкові напівпровідники. Провідність напівпровідників. Термоелектричні явища та ефект Хола у напівпровідниках. Електропровідність напівпровідників в сильному електричному полі
Лекція 6. Напівпровідникові матеріали. Класифікація напівпровідникових матеріалів. Елементарні напівпровідники. Напівпровідникові сполуки АIVBIV. Напівпровідникові сполуки АIIBVI Напівпровідникові сполуки АІІІBV. Напівпровідникові сполуки АIVBVI Напівпровідникові матеріали для сонячних батарей
Лекція 7. Діелектричні матеріали. Поляризація діелектриків. Класифікація діелектриків за механізмами поляризації. Поляризаційні струми і електропровідність діелектриків. Пробій діелектриків
Лекція 8. Діелектричні матеріали. Класифікація діелектричних матеріалів. Електроізоляційні полімери. Композіційні пластмаси і шаруваті пластики. Електроізоляційні компаунди. Неорганічні стека. Ситали. Кераміка. Кераміка. Активні діелектрики (сегнетоелектрики, п'єзоелектрики, піроелектрики, електрет, рідкі кристали)
Лекція 9. Магнітні матеріали. Класифікація речовин за магнітними властивостями. Процеси при намагнічуванні феро- і феромагнетиків. Поводження феромагнетиків у змінних магнітних полях . Доменні структури в тонких магнітних плівках
Лекція 10. Магнітні матеріали. Класифікація магнітних матеріалів. Магнітом'які матеріали для постійних і низькочастотних магнітних полів. Магнітом'які високочастотні матеріали. Магнітні матеріали спеціалізованого призначення. Магнітотверді матеріали.
Лекція 11. Наноматеріали і нанотехнології – історія, сучасність і перспективи. Поняття про наноматеріали. Типи структур наноматеріалів. Основи класифікації наноматеріалів. Особливості властивостей наноматеріалів і основні напрями їх використання. Особливості ультрадисперсного стану
Лекція 12. Отримання нанопорошків. Класифікація. Фізичні методи отримання нанопорошків. Хімічні методи отримання наноматеріалів. Методи отримання тонких плівок/покриттів. Кристалізація аморфних сплавів
Лекція 13. Використання наноматеріалів для створення приладів. Основні області застосування наноматеріалів і можливі обмеження. Приладові елементи на основі наноматеріалів.
Лекція 14 Вуглецеві наноматеріали (наноматеріали із карбону). Алотропні модифікації карбону. Алмаз. Карбін. Графен. Властивості фулеренів, їх застосування та методи отримання. Методи отримання фулеренів. Застосування фулеренів. Нанотрубки. Механізм росту, розділення та очищення нанотрубок.
Лекція 15 Мікро- і наноелектромеханічні системи. . Матеріали і методи для виготовлення пристроїв за технологіями мікроелектромеханічних систем (МЕМС) та наноелектромеханічніих систем (НЕМС).
Лекція 16. Поняття інтелектуальних технологій. Інтелектуальні структури. Використання інтелектуальних пристроїв. Міждисциплінарні науки. Вимоги до систем датчиків в інтелектуальних структурах. П'єзокераміки та п'єзоелектричні полімери. Застосування сплавів з пам'яттю форми в інтелектуальних конструкціях.
Методи та критерії оцінювання: • письмові звіти з лабораторних робіт, усне опитування, контрольні роботи (40%)
• підсумковий контроль (60 %, контрольний захід, іспит): письмово-усна форма (60%)
Критерії оцінювання результатів навчання: -
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Є.Я. Швець, І.Ф. Червоний, Ю.В. Головко. Матеріали і компоненти електроніки - Запоріжжя. ЗДІА. 2011. – 278с
2. Р.А.Андриевский, А.В.Рагуля. Наноструктурные материалы: - М: Издательский центр «Академия», 2005. — 192с.
3. К. Уорден Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение - Москва: Техносфера, 2006. 224с
4. Singh J. Smart Electronic Materials: Fundamentals and Applications - Cambridge University Press, 2005, 410 pages
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).