Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Materiałoznawstwo
Koordynator przedmiotu:
Jarosław MIZERA
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Inżynieria Biomedyczna
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
MATR
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
3. liczba godzin kontaktowych – 35 godz., w tym obecność na wykładach 30 godz., konsultacje 5 godz., 4. praca własna studenta – 25 godz., w tym przygotowanie do egzaminu 15 godz. Przygotowanie do wykładów 10 godz.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
liczba godzin kontaktowych – 35 godz., w tym obecność na wykładach 30 godz., konsultacje 5 godz.,
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Limit liczby studentów:
90
Cel przedmiotu:
zapoznanie studentów z głównymi zagadnieniami dotyczącymi materiałów oraz związaną z tym terminologią oraz z zasadami doboru materiałów do zastosowań biomedycznych pod kątem kształtowania ich struktury i właściwości.
Treści kształcenia:
Klasyfikacja materiałów zawierająca różne kryteria ich podziału. Podstawy opisu budowy ciał krystalicznych i amorficznych. Elementy budowy ciał krystalicznych i poziomy ich rozpatrywania. Wiązania między atomami. Układ atomów w przestrzeni – elementy podstaw krystalografii. Defekty struktury krystalicznej. Pojęcie mikro i makrostruktury. Sposoby umacniania materiałów. Mechanizmy odkształcenia plastycznego na zimno i na gorąco. Poziomy struktury odpowiedzialne za właściwości materiałów. Właściwości materiałów zależne od budowy fazowej i mikrostruktury. Właściwości mechaniczne, cieplne, elektryczne, magnetyczne. Możliwości kształtowania struktury. Wpływ temperatury na właściwości materiałów. Wpływ środowiska na właściwości materiałów. Zgniot i rekrystalizacja. Metody badania struktury materiałów. Metody badania właściwości materiałów. Zależność między strukturą a właściwościami materiałów. Typowe mikrostruktury. Rola różnych grup materiałów w technice. Główne czynniki wpływające na zastosowania poszczególnych materiałów. Podstawowe zasady doboru materiałów do różnych zastosowań. Metale i ich stopy, materiały ceramiczne, tworzywa sztuczne, kompozyty. Charakterystyka podstawowych grup tworzyw metalicznych. Charakterystyka wybranych tworzyw ceramicznych. Kompozyty o osnowie polimerowej, metalicznej i ceramicznej. Materiały amorficzne, mono- i poli-krystaliczne. Materiały nanokrystaliczne. Materiały z gradientem struktury. Zastosowanie materiałów w medycynie i inżynierii biomedycznej. Podstawowe pojęcia dotyczące biomateriałów. Wymagania stawiane biomateriałom. Biomateriały metaliczne. Metale i ich wpływ na organizm ludzki. Techniki wytwarzania wyrobów metalicznych. Odlewanie. Metalurgia proszków. Przeróbka plastyczna. Tytan i jego stopy. Stopy z pamięcią kształtu. Podział implantów. Sztuczne narządy. Degradacja biomateriałów metalicznych. Korozja. Zużycie trybologiczne. Biomateriały ceramiczne. Hydroksyapatyt. Bioszkła. Gęsta i porowata bioceramika Al2O3. Bioceramika ZrO2. Biomateriały polimerowe. Degradacja biopolimerów. Degradacja fizyczna. Degradacja chemiczna. Degradacja termiczna. Degradacja radiacyjna. Biopolimery naturalne i syntetyczne. Hydrożele. Inżynieria tkankowa. Biomateriały kompozytowe.
Metody oceny:
Egzamin, aktywność w czasie wykładu
Egzamin:
tak
Literatura:
1. J. W. Wyrzykowski, E. Pleszakow, J. Sieniawski: Odkształcanie i pękanie metali. WNT, Warszawa 1999 2. Dobrzański L. A.: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo,. WNT, Warszawa 2002 3. Prowans S.: Struktura stopów. PWN, Warszawa 2000 4. Dobrzański L. A. Wprowadzenie do nauki o materiałach, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2007 5. Ashby M. F., Jones R. H.: Engineering Materials 1: An Introduction to Properties, Applications and Design, Butterworth-Heinemann 2005 6. Pampuch R.: Współczesne materiały ceramiczne, AGH, Kraków 2005 7. Leda H. Materiały inżynierskie w zastosowaniach biomedycznych Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2012 8. Gierzyńska-Dolna M.: Biotribologia, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 2002; 9. Marciniak J. Biomateriały, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2013 10. Buddy D. Ratner, Allan S. Hoffman, Frederick J. Schoen, Jack E. Lemons, Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, Elsevier/Academic Press, 2013 11. Savaris M., Dos Santos V., Brandalise R. N., Engineering of Biomaterials Springer 2017
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
Student ma elementarną wiedzę na temat struktury i właściwości materiałów metalicznych, ceramicznych, polimerowych i kompozytowych
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W02
Student ma wiedze na temat podstawowych właściwości mechanicznych materiałów metalicznych, ceramicznych, polimerowych i kompozytowych
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W03
Student ma podstawową wiedzę z zakresu: materiałów amorficznych i krystalicznych, materiałów nanokrystalicznych
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W04
Student zna metody podstawowe badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych materiałów
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W05
Student ma wiedzę na temat struktury, właściwości i rodzajów różnych grup materiałowych będących biomateriałami naturalnymi i sztucznymi
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W17
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W06
Student zna i rozumie aspekty biozgodności i degradacji biomateriałów
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W17
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
Student potrafi odnieść właściwości materiałów do ich budowy fazowej, struktury i mikrostruktury
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW
Charakterystyka U02
Student umie na podstawie zalecanej literatury lub innych fachowych źródeł rozszerzyć - poprzez pracę własną-posiadaną dotychczas wiedzę z zakresu właściwości mechanicznych, elektrycznych, magnetycznych i optycznych.
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o
Charakterystyka U03
Student umie dokonać podstawowej klasyfikacji materiałów nanokrystalicznych, krystalicznych i amorficznych
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW
Charakterystyka U04
Student umie dokonać wstępnego wyboru odpowiedniej metody badawczej do określenia właściwości mechanicznych i opisu mikrostruktury materiałów
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o
Charakterystyka U05
Student potrafi dokonać wstępnej selekcji materiałów na wybrane implanty
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o
Charakterystyka U06
Student potrafi ocenić biozgodność materiałów, a także na poziomie podstawowym przewidzieć możliwe mechanizmy jego degradacji
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01
Student ma świadomość powiązania wiedzy z zakresu Materiałoznawstwa z kierunkiem kształcenia- Inżynierią Biomedyczną, a także ma świadomość znaczenia innowacyjnych technologii w zakresie wytwarzania materiałów, jak też tworzenia materiałów o nowych właściwościach - w polepszeniu jakości życia społeczeństwa.
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K02, K_K05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KK, I.P6S_KR, I.P6S_KO
Charakterystyka K02
Student rozumie konieczność odpowiedzialnego wyboru właściwych materiałów do zastosowań biomedycznych, a także rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie (problem szybkiej dezaktualizacji wiedzy)
Weryfikacja: ..
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03, K_K04, K_K05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KO, I.P6S_KR, I.P6S_KK