Процессы получения наночастиц и наноматериалов

Курс дает знания и практические навыки в области физико-химических основ процессов получения наночастиц и наноматериалов, помогает понять взаимосвязь условий их формирования и свойств, знакомит с основами аттестации наночастиц и наноматериалов, проблемами и перспективами их практического применения.

На основе знаний о явлениях, протекающих в гомогенных и гетерогенных системах при изменении температуры и давления, а также внешних механических воздействиях, у студента формируются представления о физико-химических основах процессов получения наночастиц и наноматериалов. В курсе рассказывается о "биографическом" наследовании наноматериалами свойств в зависимости от условий их получения. В результате освоения курса студент получит навыки выполнения расчетов по определению избыточной свободной энергии веществ, связанной с возрастанием их поверхности и дефектности структуры.

Присоединяйтесь к Telegram-каналу Онлайн-курсы НИТУ МИСИС или пишите на openedu@misis.ru. Мы ответим на все ваши вопросы.

Обучение проходит в дистанционном формате. Еженедельные занятия включают в себя:
• просмотр тематических видео-лекций;
• изучение иллюстрированных текстовых материалов, включающих 2-3 вопроса на самопроверку для усвоения теоретического материала;
• выполнение оцениваемых проверочных заданий после каждого раздела для контроля усвоения материала. Задания идут в зачет для получения сертификата.
Важным элементом обучения на курсе является выполнение 2-х индивидуальных заданий в форме эссе для обсуждений на форуме курса. А также предусмотрено итоговое контрольное тестирование по всему содержанию курса.

• Рыжонков Д.И. и др. Наноматериалы. Учебное пособие. М.БИНОМ.Лаборотория знаний. 2008г., 280с. с ил.
• Фахльман Б.Химия новых материалов и нанотехнологии. Учебное пособие. М. ИД Интеллект.2011г., 317с. с ил.
• Масуо Хосокава, Кийоши Ноги, МакиоНаито. Справочник по технологии наночастиц. М. Научный мир. 2013г., 769с. с ил.

Для успешного освоения материалов курса обучающимися предварительно должны быть освоены:
• "Химия",
• "Фазовые равновесия и структурообразования",
• "Физическая химия",
• "Физические свойства твердых тел",
• "Процессы получения и обработки материалов",
• "Диффузия и диффузионно-контролируемые процессы",
• "Механические свойства материалов",
• "Теория гомогенных и гетерогенных процессов".

Для освоения данного курса обучающиеся
Должны знать: фундаментальные разделы неорганической, органической и физической химии, их законы и методы, свойства химических элементов, соединений и материалов на их основе, закономерности структурообразования и фазовых превращений, влияния структурных характеристик на свойства материалов, основные классы современных материалов.
Должны уметь: проводить расчеты основных физико-химических характеристик реакционных систем для определения возможности и интенсивности протекания в них различных превращений.
Должны владеть навыком: расчета технологических процессов, использования методов структурного анализа и определения физических и физико-механических свойств материалов, техники проведения экспериментов и их статистической обработки.

Часть 1. Классификация процессов получения наночастиц. Физико-химические основы способов получения наноразмерных порошков(НП). Аттестация НП.

1. Газофазный способ получения наноразмерных порошков (НП). Основные закономерности образования НП методом испарения и конденсации.
2. Конденсационный рост наночастиц (НЧ). Коагуляция и коалесценция НЧ.
3. Плазменный переконденсационный метод получения НП.
4. Плазмохимический способ получения НП.
5. Процессы получения наночастиц (НЧ) осаждением НП из растворов.
6. Получение НП термическим разложением и восстановлением металлсодержащих соединений.
7. Механический способ получения НП. Механосинтез.
8. Электровзрывной способ получения НП. Сравнительные свойства НП, полученных разными способами. Биографическое наследование ими свойств в зависимости от способа получения.
9. Аттестация наночастиц. Исследование состава, свойств, дисперсности.

Часть 2. Фуллерены, углеродные и неуглеродные нанотрубки.

1. История открытия фуллеренов. Механизмы формирования фуллероновой структуры. Модифицированные производные фуллеренов.
2. Способы получения углеродных нанотрубок (С-НТ) (дуговой, лазерно-термический, пиролитический). Механизмы роста С-НТ.

Часть 3. Физико-химические основы получения объёмных наноматериалов (НМ).

1. Классификация способов получения объёмных НМ. Наноразмерные пленки и покрытия, осаждаемые на подложке. Химическое осаждение наноструктурных покрытий из газовой фазы (CVD).
2. Физическое осаждение наноструктурных покрытий из газовой фазы (PVD).
3. Порошковая металлургия объёмных НМ. Формование НП.
4. Спекание НП для получения объёмных НМ.
5. Интенсивная пластическая деформация, как способ получения объёмных НМ. Способ получения объёмных НМ контролируемой кристаллизацией из аморфного состояния.

В результате освоения курса «Процессы получения наночастиц и наноматериалов» студент способен:
• использовать термодинамический и кинетический анализы реакционных систем для обоснования наиболее вероятного механизма процессов получения наночастиц и наноматериалов;
• анализировать возможность разных методов получения наноматериалов для формирования у них заданных свойств и состава;
• проводить анализ дисперсности наноматериалов, полученных различными способами;
• самостоятельно работать с литературой для поиска информации об отдельных определениях, понятиях и терминах в области наночастиц, включая процессы их получения;
• проводить расчеты основных показателей процессов получения наночастиц и наноматериалов (равновесный состав и выход целевого продукта);
• подготавливать и проводить процессы получения наночастиц и наноматериалов.

• (28.03.03 Наноматериалы ПК3)
Способность применять основные типы наноматериалов и наносистем неорганической и органической природы для решения производственных задач; владеть навыками выбора этих материалов для заданных условий эксплуатации;
• (28.03.03 Наноматериалы ПК2)
Уметь использовать на практике современные представления наук о свойствах веществ и материалов при переходе их в наноразмерное состояние (ноль-, одно-, двух- и трехмерное), о влиянии размера на свойства веществ и материалов, взаимодействия наноматериалов и наносистем с окружающей средой;
• (22.03.01 Материаловедение и технологии материалов ПК 1)
Способность проводить под руководством научно-исследовательские работы и (или) опытно-конструкторские разработки в области материаловедения и технологии материалов;
• (22.03.01 Материаловедение и технологии материалов ПК 3)
Готовность участвовать в разработке технологических процессов на стадии разработки, внедрения в производство и испытаний материалов и изделий из них.