Фізика і хімія поверхні та технологія наноматеріалів
Спеціальність: Матеріали та технології адитивного виробництва
Код дисципліни: 7.132.03.O.004
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Матеріалознавство та інженерія матеріалів
Лектор: Тростянчин Андрій Миколайович
Дурягіна Зоя Антонівна
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти
загальних компетентностей:
КЗ.07 Прагнення до збереження навколишнього середовища.
фахові компетентності:
СК.02 Здатність планувати та проводити дослідження в сфері матеріалознавства у лабораторних та виробничих умовах на відповідному рівні з використанням сучасних методів і методик експерименту.
СК.09 Здатність обгрунтовано здійснювати вибір технологій виготовлення, оброблення, випробування матеріалів і виробів, для конкретних умов експлуатації;
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
РН 1. Розуміти та застосовувати принципи системного аналізу, причинно-наслідкових зв’язків між значущими факторами та науковими й технічними рішеннями в контексті існуючих теорій
РН 2. Виявляти, формулювати й вирішувати матеріалознавчі проблеми і задачі.
РН 6 Застосовувати наукові навички у галузі інженерії для того, щоб успішно проводити наукові дослідження як під керівництвом, так і самостійно.
РН 9 Застосовувати методи LCA-аналізу, екоаудиту, підходів стійкого розвитку під час розробки нових матеріалів та впровадження нових технологій.
РН 11 Використовувати сучасні методи для виявлення, постановки та розв’язування винахідницьких завдань в галузі матеріалознавства
РН 14 Обґрунтовано призначати та контролювати показники якості матеріалів та виробів.
РН 17 Розв’язувати прикладні завдання виготовлення, обробки, експлуатації та утилізації матеріалів і виробів.
РН 18 Збирати необхідну інформацію, використовуючи науково-технічну літературу, бази даних та інші джерела, аналізувати і оцінювати їх.
КОМ 1. Донесення до фахівців і нефахівців інформації, ідей, проблем, рішень та власного досвіду в галузі професійної діяльності.
КОМ 4. Здатність використовувати знання в галузях металургії, технології матеріалів, матеріалознавства для спілкування на професійному та соціальному рівні.
АВ3. Здатність до подальшого навчання з високим рівнем автономності
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
Матеріалознавство
Технологія конструкційних матеріалів
Термічна обробка
Неметалеві матеріали
Порошкові та композиційні матеріали
Механічні властивості та конструкційна міцність
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
Моделювання і деградація виробів, оптимізація їх властивостей
Захист від корозії та зносотривкість матеріалів
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна «Фізика і хімія поверхні та технологія наноматеріалів» вивчає залежність між хімічним складом, енергетичним станом, будовою і властивостями поверхневих шарів матеріалів, а також зміни їх функціональних властивостей для підвищення довговічності та надійності деталей машин і конструкцій. Програма охоплює основи фізичного матеріалознавства, будову поверхні, фізико-хімічні та технологічні властивості матеріалів, методи обробки поверхневих шарів і створення функціональних покриттів. Дисципліна також включає вивчення наноматеріалів, їх структури, властивостей, методів отримання і застосування. Студенти знайомляться з сучасними технологіями, інноваційними методами аналізу та теоретичними засадами відмінностей між нано- та макроскопічними об’єктами, набувають навичок визначення мікроструктури та фізико-механічних властивостей матеріалів, розуміння перспектив розвитку матеріалознавства та впровадження наукових результатів у промисловість.
Опис: Лекційні заняття:
1. Вступ. Предмет курсу та його значення у підготовці магістрів. Будова і властивості поверхні матеріалів. Принципи зміни структури, фазового стану та рівня поверхневої енергії.
2. Поняття про різні термодинамічні стани поверхні. Моделі поверхні. Структурні особливості будови поверхні.
3. Перспективи створення сучасних матеріалів з наперед заданими функціональними властивостями; вітчизняний і зарубіжний досвід (екскурс з системних досліджень).
4. Вплив умов одержання нових матеріалів на формування їх мікроструктури та експлуатаційних властивостей.
5. Стан та перспективи створення функціональних поверхневих шарів на конструкційних матеріалах методом швидкого гартування з рідкого агрегатного стану. Дрібнокристалічні, квазіаморфні та аморфні поверхневі шари.
6. Властивості та області використання дрібнокристалічних, квазіаморфних та аморфних матеріалів. Зародження та ріст дрібних часточок і кристалів. Кластеризіція в твердих тілах.
7. Особливості атомно-електронної будови поверхневого шару. Вплив зміни розмірів фрагментів структури на функціональні властивості. Гранульні технології по диспергації структури.
8. Основні типи поверхневих явищ та їх вплив на формування функціональних властивостей.
9. Загальна характеристика нанотехнологій, наноматеріалів та наноструктурованих матеріалів
10. Класифікація наноматеріалів.
11. Вплив масштабного фактору на властивості матеріалів.
12. Методи синтезу та обробки наноматеріалів та наноструктурованих матеріалів
13. Механічні, термічні та електричні властивості наноматеріалів
14. Основні методи дослідження наноматеріалів
15. Деформаційні методи отримання наноструктурованих матеріалів
Лабораторні заняття:
1. Дослідження впливу зовнішніх чинників на формування структурно-енергетичного стану поверхні матеріалів.
2. Дослідження впливу внутрішніх чинників на зміну структури та властивостей поверхневих шарів матеріалів.
3. Дослідження впливу структурного фактору на рівень функціональних властивостей поверхні матеріалів.
4. Зміна структури та механічних властивостей конструкційних вуглецевих сталей при деформаційному наноструктуруванні методом рівноканального кутового пресування
5. Зміна структури та механічних властивостей після термічної обробки вуглецевої сталі з ультрадрібнозернистою структурою наноструктурованої методом рівноканального кутового пресування
Методи та критерії оцінювання: 1. Опитування та допуск до виконання практичних робіт.
2. Захист практичних робіт, в тому числі виконаних за індивідуальними завданнями.
3. Заліковий контроль.
Критерії оцінювання результатів навчання: 1. Захист практичних робіт – 40 балів.
2. Підсумковий заліковий контроль –60 балів
Завданням поточного контролю є систематична перевірка розуміння та засвоєння програмного матеріалу, виконання практичних робіт, умінь самостійно опрацьовувати написання звіту, реферату, здатності публічно, письмово чи в електронному форматі представляти певний матеріал. Підготовка, виконання та захист звітів з практичних робіт оцінюються 15 балами за роботу, підготовка реферату за індивідуальним завданням оцінюється 10 балами.
Завданням підсумкового залікового контролю є підсумкова перевірка глибини засвоєння студентом програмного матеріалу дисципліни, логіки та взаємозв'язків між окремими її розділами, здатності до творчого використання набутих знань; уміння сформувати своє ставлення до певної фахової проблеми, яка випливає зі змісту освітнього компонента тощо.
Оцінювання усних та письмових тестових завдань екзаменаційного контролю залежить від форми тестового завдання:
? правильний варіант відповіді на закриті тестові завдання першого рівня складності з однією правильною відповіддю оцінюють у 4 бали, неправильний – 0 балів. На ці завдання не може бути проміжної оцінки;
? правильні відповіді на закриті тестові завдання другого і третього рівнів складності з вибором декількох правильних відповідей, на встановлення відповідності, вкладені відповіді, пропущені слова та правильну послідовність, які залежно від складності оцінюються у 7…10 балів.
Критеріями оцінювання відповідей та виконання завдань є:
• повнота розкриття питання;
• цілісність, систематичність та аргументованість;
• логіка викладення, культура мовлення;
• аналітичні міркування, уміння робити порівняння, висновки;
• акуратність оформлення письмової роботи.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 8. Рекомендована література
Базова
1. Дурягіна З.А., Лизун О.Я., Пілюшенко И.Л. Сплави з особливими властивостями. - Вид-во НУ «Львівська політехніка», 2007. – 236 с.
2. Дурягіна З.А. Фізика та хімія поверхні. - Вид-во НУ «Львівська політехніка», 2009. – 208 с.
3. Дурягіна З.А, Ольшанецький В.Ю., Кононенко Ю.І. Структурно-енергетичний стан внутрішніх та зовнішніх меж поділу у металевих системах - Вид-во НУ «Львівська політехніка», 2013. – 465 с.
4. Наноматеріалознавство і нанотехнології: навч. Посібник / А.І. Кондир. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2016. – 452 с.
5. Наноматеріали і нанотехнології: навчальний посібник / Азарєнков М. О., Неклюдов І. М., Береснєв В. М. та ін. – Х. : ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2014. – 316 с.
6. Michael F. Ashby, Paulo J. Ferreira and Daniel L. Schodek. Nanomaterials, Nanotechnologies and Design. – Oxford, Elsevier Ltd., 2009. – 540 p.
Допоміжна
1. Науковий журнал «Металознавство та обробка металів». — Київ: Видавництво Фізико-технологічного інституту металів та сплавів НАНУ, 2016 - 2012 р.
2. Науковий журнал «Фізико-хімічна механіка матеріалів». — Львів: Видавництво Фізико-механічного інституту НАНУ, 2016 — 2012 р.
3. Науковий журнал «Металофізика». — Київ: Видавництво інституту металофізики НАНУ, 2016 — 2012 р.
4. Кизим М. О., Матюшенко І. Ю. Перспективи розвитку і комерціалізації нанотехнологій в економіках країн світу та України: монографія / М. О. Кизим, І. Ю. Матюшенко. – Х.: ВД «ІНЖЕК», 2011. – 392 с.
5. Мачулін, В.Ф. Фізика наноматеріалів / В.Ф. Мачулін. – Харків: НТУ "ХПІ", 2013. – 420 с.
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).