наверх

Процессы получения наночастиц и наноматериалов

27 февраля - 5 июня 2017 г.
Старт через 6 дней
12 дней
До конца записи

Курс нацелен на решение профессионально значимых задач, связанных с развитием творческого мышления по выбору наиболее рациональных способов получения наночастиц и наноматериалов для конкретных случаев практического применения наночастиц и наноматериалов.

О курсе

Курс знакомит пользователей с основными классами наноматериалов. На основе знаний о явлениях, протекающих в гомогенных и гетерогенных системах при изменении температуры и давления, внешних механических воздействиях, у них формируются представления о физико-химических основах процессов получения наночастиц и наноматериалов, о "биографическом" наследовании свойств наноматериалами от условий их получения. Пользователи курса овладевают основами аттестации наночастиц и наноматериалов, знакомятся с областями их практического и возможного применения, навыками выполнения расчетов по определению избыточной свободной энергии веществ, связанной с возрастанием их поверхности и дефектности структуры в процессах получения и дополнительной обработки.

Формат

Еженедельные занятия будут включать:

  • просмотр тематических видео-лекций;
  • изучение иллюстрированных текстовых материалов с анализом мирового опыта процессов получения наночастиц и наноматериалов, включающих 2-3 вопроса на самопроверку усвоения теоретического материала;
  • выполнение многовариантных тестовых заданий с проверкой результатов;
  • последовательное выполнение комплекса практических учебных заданий. Важным элементом изучения дисциплины является выполнение индивидуального задания на написание реферата на тему, связанную с современным уровнем нанотехнологий и перспективами их развития. Предусмотрено два промежуточных контрольных мероприятия по соответствующим разделам курса и 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.

Требования

В разделах данного семестрового модуля содержатся как теоретическая, так и практическоориентированная направленность. Данный семестровый модуль связывает и одновременно развивает фундаментальную подготовку обучающихся с ее профессиональной направленностью.

Для успешного освоения данного модуля обучающимися предварительно должны быть освоены модули: "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 семестрового модуля 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: прогнозировать на основе информационного поиска конкурентную способность материалов и технологий, проводить расчеты основных физико-химических характеристик реакционных систем для определения возможности и интенсивности протекания в них различных превращений;

Должны владеть навыком: критического восприятия информации; общения на иностранном языке для получения информации из зарубежных источников, расчета технологических процессов, использования методов структурного анализа и определения физических и физико-механических свойств материалов, техники проведения экспериментов и их статистической обработки.

Программа курса

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.

Результаты обучения

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.

Формируемые компетенции

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 ПК1) 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.

  • 16 недель

    длительность курса

  • 9 часов в неделю

    понадобится для освоения

портрет преподавателя

Блинков Игорь Викторович

Доктор технических наук, профессор
Должность: Профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС»

сертификат об окончании курса

Сертификат

Сертификат участника обычно выдается при достижении 60% от общего рейтинга при условии сдачи работ до жесткого дедлайна. Сертификат с отличием, как правило, выдается при достижении 90% от общего рейтинга при условии сдачи работ до мягкого дедлайна.