- Nazwa przedmiotu:
- Laboratorium funkcjonalizacji materiałów/ Materials Functionalisation Laboratory
- Koordynator przedmiotu:
- prof. dr hab. inż. Wanda Ziemkowska
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Inżynieria Materiałowa
- Grupa przedmiotów:
- Kierunkowe
- Kod przedmiotu:
- LBMAT
- Semestr nominalny:
- 2 / rok ak. 2022/2023
- Liczba punktów ECTS:
- 3
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1. godziny kontaktowe 30 h, w tym:
a) obecność na laboratorium 30 h,
2. wyszukanie i zapoznanie się z literaturą 10 h
3. opracowanie otrzymanych wyników w formie pisemnego sprawozdania 10 h
Razem nakład pracy studenta: 30h+10h+10h=50 h, co odpowiada 3 punktom ECTS.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1. obecność na laboratorium 30 h, Razem: 30 h, co odpowiada 2 punktom ECTS.
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 1. laboratorium 30 h, Razem: 30 h, co odpowiada 2 punktom ECTS.
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład0h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium30h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- -
- Limit liczby studentów:
- -
- Cel przedmiotu:
- Po ukończeniu kursu student powinien:
• mieć ogólną wiedzę teoretyczną na temat chemicznych i fizykochemicznych metod funkcjonalizacji materiałów oraz metod ich charakteryzacji.
• posiadać praktyczne umiejętności pracy w atmosferze gazu obojętnego,
• posiadać praktyczne umiejętności z zakresu chemicznych i fizykochemicznych metod funkcjonalizacji materiałów oraz metod charakteryzacji ich budowy i właściwości fizyko-chemicznych,
• zebrać i opracować w formie pisemnego sprawozdania otrzymane wyniki doświadczalne.
- Treści kształcenia:
- I. Synteza i charakterystyka materiałów typu MOF (prowadzący mgr inż. Michał Terlecki). Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami z dziedziny mechanochemii i funkcjonalnych nanomateriałów półprzewodnikowych. W ramach ćwiczenia studenci będą mieli za zadanie otrzymanie kropek kwantowych ZnO stabilizowanych anionami benzamidowymi. Następnie otrzymany materiał będzie poddany mechanochemicznej modyfikacji z wykorzystaniem β-cyklodekstryny. Otrzymane materiały zostaną scharakteryzowane za pomocą proszkowej dyfraktometrii rentgenowskiej (PXRD) i spektroskopii UV/Vis. Omówienie uzyskanych wyników pozwoli studentom na porównanie wpływu budowy powierzchni nanokryształów na właściwości fizykochemiczne materiału i lepsze zrozumienie procesów mechanochemicznych. Plan zajęć: 1. Wstęp i omówienie zagadnień teoretycznych związanych z koloidalnymi nanomateriałami półprzewodnikowymi i metodami ich syntezy i modyfikacji. 1 h 2. Synteza kropek kwantowych ZnO stabilizowanych anionami benzamidowymi. 4 h 3. Oczyszczenie produktu i jego modyfikacja metodą mechanochemiczną. 1,5 h 4. Przedstawienie techniki proszkowej dyfraktometrii rentgenowskiej (PXRD) i analiza otrzymanych materiałów. 1,5 h 5. Przedstawienie technik spektroskopii UV/Vis i analiza otrzymanych materiałów. 1,5 h 6. Omówienie i podsumowanie wyników. 0,5 h Literatura 1. P. Krupiński, A. Kornowicz, K. Sokołowski, A. M. Cieślak, J. Lewiński, Chemistry - A European Journal 2016, 22, 7817 2. M. Green Semiconductor Quantum Dots: Organometallic and Inorganic Synthesis, RSC, 2014 3. M. Sopicka-Lizer, High-Energy Ball Milling Mechanochemical Processing of Nanopowders, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, 2010 2. Wytwarzanie i charakterystyka nanokrystalicznych elektrochemicznych powłok metalicznych i kompozytowych (prowadzący: dr hab. inż. Jerzy Robert Sobiecki, dr inż. Beata Kucharska (WIM)) Celem laboratorium jest zapoznanie studentów z elektrochemicznym otrzymywaniem powłok metalicznych i kompozytowych o strukturze nanokrystalicznej oraz badanie wybranych właściwości uzyskanych warstw powierzchniowych. W pierwszej części zajęć (5 h) zostaną omówione metody kontroli parametrów procesowych wpływających na wielkość krystalitów osadzanych metali. W trakcie zajęć studenci samodzielnie przygotowywać będą podłoża i następnie wytwarzać na nich warstwy nano-niklu, nano-miedzi oraz kompozytów typu Ni-nanoAl2O3 oraz Cu-nanorurki węglowe. W celach porównawczych studenci osadzą również czyste mikrokrystaliczne powłoki Ni oraz Cu. Tak wytworzone powłoki studenci poddadzą badaniom mikrostruktury (mikroskopia optyczna powierzchni warstw), chropowatości i adhezji warstw do podłoża.W drugiej części zajęć (5 h) studenci zapoznani zostaną z techniką preparatyki zgładów metalograficznych i następnie samodzielnie przeprowadzą przygotowanie próbek do obserwacji przekrojów poprzecznych wytworzonych powłok. Na tak przygotowanych preparatach studenci wykonają badania mikrostruktury w przekroju poprzecznym oraz mikrotwardości powłok metodą Vickersa. Dodatkowo w tej części zajęć studenci wykonają badania korozyjne wybranych powłok metodą potencjodynamiczną. Na podstawie przeprowadzonych badań studenci przygotują raport z przeprowadzonego ćwiczenia. 3. Badania katalizatorów w ogniwie paliwowym zasilanym kwasem mrówkowym (DFAFC) Prowadzący: dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka, dr Artur Małolepszy Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z zasadą działania niskotemperaturowych ogniw paliwowych. W ramach ćwiczenia studenci samodzielnie przygotują katalizatory, które zostaną zbadane w ogniwie paliwowym zasilanym kwasem mrówkowym. Ponadto zostanie przeprowadzona analiza ilościowa i jakościowa uzyskanych materiałów. Na podstawie przeprowadzonych badań studenci przygotują raport z przeprowadzonego ćwiczenia.
- Metody oceny:
- Zaliczenie trzech ćwiczeń
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- -
- Witryna www przedmiotu:
- ch.pw.edu.pl
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka W1
- Zna zaawansowane techniki funkcjonalizacji nanomateriałów i struktur, w tym metodę pracy w atmosferze gazu obojętnego (technika Schlenka),
Weryfikacja: Efekty pracy laboratoryjnej, prowadzenie dziennika laboratoryjnego
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
IM2_W08, IM2_W11
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_WG, III.P7S_WG.o
- Charakterystyka W2
- Zna metody charakterystyki budowy sfunkcjonalizowanych materiałów i struktur oraz właściwości fizyko-chemiczne otrzymanych sfunkcjonalizowanych materiałów,
Weryfikacja: rozmowa z prowadzącym, pisemne sprawozdanie
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
IM2_W08, IM2_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
III.P7S_WG.o, I.P7S_WK, I.P7S_WG
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka U1
- Posiada umiejętności korzystania z danych literaturowych i internetowych w celu samodzielnego rozwiązywania zadanych problemów
Weryfikacja: Rozmowa z prowadzącym
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
IM2_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_UW
- Charakterystyka U2
- Potrafi otrzymać, scharakteryzować i zbadać własności nanomateriałów i nanostruktur
Weryfikacja: Efekty pracy laboratoryjnej, prowadzenie dziennika laboratoryjnego
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
IM2_U08, IM2_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.4.o, III.P7S_UW.2.o
- Charakterystyka U3
- Potrafi opracować i przedyskutować sprawozdanie z otrzymanych wyników badań
Weryfikacja: Pisemne sprawozdanie, rozmowa z prowadzącym
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
IM2_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_UK
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka K1
- Potrafi pracować samodzielnie nad zadanym zagadnieniem – problemem naukowym oraz podsumować otrzymane wyniki w celu ich zaprezentowania
Weryfikacja: Pisemne sprawozdanie, rozmowa z prowadzącym
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
IM2_K06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_KO