Учебно-методический комплекс для бакалавров «Полимерные нанокомпозиты» (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

УМО для подготовки кадров по программам высшего профессионального образования для тематического направления ННС

«Композитные наноматериалы»

Комплект 1

Том 6

Учебно-Методический Комплекс

для бакалавров

«Полимерные нанокомпозиты»

2008

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

дисциплины

"Полимерные нанокомпозиты"

цикла профессиональных дисциплин

(вариативная часть)

для подготовки бакалавров по направлению «Нанотехнология»

с профилем подготовки «Композитные наноматериалы»

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка..............................................................................................3 Учебно-методический план дисциплины................................................................6 Рабочая программа дисциплины..............................................................................9 План лекционных занятий.......................................................................................12 План семинарских занятий......................................................................................16 План лабораторных занятий....................................................................................17 Примерные темы курсовых работ (рефератов) .....................................................18 Вопросы для самостоятельного изучения..............................................................19 Контрольные вопросы по курсу в целом................................................................19 Тестовые материалы (используемые, в том числе) в рейтинговой системе........20 Список рекомендуемой литературы и электронных ресурсов..............................20 Методические рекомендации по изучению дисциплины и организации самостоятельной работы студентов.....................................……..23 Методические рекомендации по выполнению курсовых работ (рефератов)......23 Методические рекомендации для преподавателей................................................24 Информационные технологии, используемые при изучении дисциплины и при организации самостоятельной работы студентов........…….25 Текст лекций дисциплины.......................................................................................26

1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к учебно-методическому комплексу дисциплины "Полимерные нанокомпозиты"

Учебно-методический комплекс дисциплины "Полимерные нанокомпозиты" составлен в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования и примерным учебным планом подготовки бакалавров направлению «Нанотехнология» с профилем подготовки «Композитные наноматериалы», в части профессиональных дисциплин.

Выписка из Государственного Образовательного Стандарта

Индекс	Наименование дисциплин и их основные разделы	Всего часов
Б.3	Полимерные нанокомпозиты: Основы механики и термомеханики полимерных материалов, наполненные полимерные материалы. Наноматериалы, нанодисперсное состояние вещества, наноструктурированные системы и смеси. Слоистые алюмосиликаты, нандисперсные формы углерода, нанотрубки, нановолокна.	192

Цели и задачи курса

Курс «Полимерные нанокомпозиты» принадлежит к числу специализированных учебных дисциплин и является одной из основополагающих в цикле естественнонаучной подготовки химиков-технологов. Она лежит в основе образования специалистов по одному из ключевых направлений современных нанотехнологий – технологии формирования и переработки композиционных наноматериалов, а также исследования их структуры и характеристик изготовленных из них изделий.

В нем излагаются фундаментальные основы химии и физико-химии полимеров как основы полимерных композиционных матерталов, наноструктуру полимерных макромолекул, свойства полимерных многокомпонентных систем, термодинамические и молекулярные основы деформационно-прочностных характеристик сложных полимерных тел, специфику, вносимую в это поведение нанодисперсностью компонентов композиционных материалов.

«Полимерные нанокомпозиты» рассматривает общие закономерности поведения индивидуальных полимеров и многокомпонентных полимерных систем в зависимости от характеристик (структурных, размерных, молекулярных) составляющих их компонентов, а также закономерности формирования и переработки многокомпонентных полимерных композиционных материалов, включая наноразмерные, и характеристики изделий из них.

Курс «Полимерные нанокомпозиты» требует предварительной подготовки студентов по таким дисциплинам как общая, физическая, коллоидная и органическая химия и, главным образом, химия и физико-химия высокомолекулярных соединений, а также по физике (фазовые и агрегатные состояния вещества, реология, деформационные свойства твердого тела и др.) и по математике.

Требования к уровню освоения учебной дисциплины

В результате изучения данного курса студент должен:

– иметь представление:

об основах химии и физико-химии высокомолекулярных соединений, их структуры и поведения в конденсированном и других состояниях, об основных принципах разработки новых полимерных материалов, областях применения и способах переработки полимерных материалов, особенностей нанодисперсных наполнителей и наноструктурированных полимерных систем;

– знать:

Особенности механического и термомеханического поведения полимерных тел и наполненных полимерных систем. Основные типы наполнителей и функциональных добавок. Строение и свойства слоистых алюмосиликатов, нанодисперсных форм углерода, других нанодисперсных веществ. Способы совмещения наполнителей с полимером и формирования нанокомпозита. Способы переработки нанокомпозиционных материалов в изделия.

– уметь:

проводить эксперименты по изучению физико-механических свойств композиционных материалов;

анализировать процессы, происходящие при взаимодействии полимеров с нанодисперсными наполнителями, химической модификации алюмосиликатов и углеродных материалов;

овладеть навыками применения основных методов синтеза, анализа и переработки полимеров, дисперсных наполнителей и нанокомпозитов

Совокупность указанных представлений, знаний, умений и навыков отражает вышеприведенные требования государственных образовательных стандартов.

Формы контроля:

Систематическое (не менее 2-3 раз в семестр) проведение теоретических коллоквиумов по химии и физикохимии ВМС, коллоквиумов по формированию и методам переработки реальных полимерных композиционных материалов, защита индивидуальных заданий (текущих, курсовых), зачет по лабораторному практикуму, экзамен.

Оперативный контроль

Оперативный контроль проводится с целью отслеживания и необходимой корректировки качества усвоения материала по всем видам занятий студентов (лекционных, практических, семинарских). Он осуществляется в фронтальной форме по лекционному курсу «Полимерные нанокомпозиты».

Рубежный контроль

В течение семестра студенты, руководствуясь учебно-методическим планом, подготавливают обзоры текущей периодической литературы по предмету, выступления на семинарах. Студентами выполняются контрольные работы, проводятся собеседования с преподавателями.

Итоговый контроль по курсу

Для контроля усвоения курса «Полимерные нанокомпозиты» учебным планом предусмотрены один зачет и один экзамен. Зачет охватывает область практических знаний по методам анализа физико-механических свойств и структуры наноматериалов, основам синтеза и переработки полимерных наноматериалов. Экзамен по теоретическому курсу «Полимерные нанокомпозиты».

Контрольные пункты проверки знаний

– Коллоквиум по основам химии и физико-химии высокомолекулярных соединений

– Коллоквиум по механическим и термомеханическим свойствам полимерных материалов.

– Коллоквиум по свойствам наполненных полимерных систем.

– Коллоквиум по методам анализа полимерных материалов.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ План ДИСЦИПЛИНЫ

"Полимерные нанокомпозиты"

Виды учебных занятий, их объем и формы итогового контроля представлены в таблице 1.

Таблица 1

Виды учебных занятий	Трудоемкость учебных занятий (час.)
Общая	6 семестр
Аудиторные занятия	**	**
Лекции	54	54
Лабораторные работы	36	36
Семинарские занятия	24	24
Самостоятельная работа	....	....
Подготовка к коллоквиумам	18	18
Выполнение индивидуальных заданий	18	18
Выполнение курсовой работы	18	18
Подготовка к зачетам	12	12
Подготовка к экзаменам	12	12
Дисциплина в целом	192	192
Формы итогового контроля	1 зач., 1 экз.	зач., экз.

Учебно-тематический план учебной дисциплины представлен в таблице 2.

Таблица 2

Темы учебной дисциплины	Всего часов	Кол-во аудиторных часов	Кол-во часов сам. раб
Лекции	Лаборатории	Практ. занят.
Тема 1. Введение: Цели, задачи, структура курса «Полимерные нанокомпозиты»	2	2	–	–	–
РАЗДЕЛ I Общие вопросы химии, физики и технологии полимерных материалов
Тема 2. Основы химии и физико-химии высокомолекулярных соединений	22	8	4	4	6
Тема 3. Механика и термомеханика полимеров	20	6	4	4	6
Тема 4. Дисперсно-наполненные полимерные материалы	18	6	4	2	6
Тема 5. Полимерные наноматериалы (обзорная)	2	2
Тема 6. Методы исследования нанодисперсных, нанонаполненных и наноструктурированных материалов	22	2	4	4	12
РАЗДЕЛ II Структурированные смеси полимеров
Тема 7. Материалы на основе систем, содержащих несколько полимеров	16	4	4	2	6
РАЗДЕЛ III Нанокомпозиционные материалы на основе природных слоистых алюмосиликатов
Тема 8. Слоистые алюмосиликаты как наноматериалы	8	2			6
Тема 9. Свойства полимерных нанокомпозитов на основе слоистых алюмосиликатов	20	4	8	2	6
РАЗДЕЛ IV Нанокомпозиционные материалы на основе нанодисперсных форм углерода
Тема 10. Нанодисперсные формы углерода	4	4
Тема 11. Полимерные наноматериалы на основе нанодисперсного углерода	20	4	8	2	6
РАЗДЕЛ V Прочие полимерные наноматериалы
Тема 12. Неорганические природные нанотрубки, нанодисперсный диоксид титана, нанодисперсные металлы в качестве наполнителей для полимерных материалов.	8	2			6
Тема 12. Полимерные нанопленки, покрытия и поверхностные слои.	6	2			4
Тема 13. Полимерные наноматериалы в медицине. Средства направленной доставки лекарственных препаратов.	10	2		2	6
Тема 14. Полимеры с системой сопряжения. Полупроводниковые материалы на основе полимеров с собственной проводимостью. Полимерные материалы в аккумуляторной технике и топливных элементах.	10	2		2	6
РАЗДЕЛ VI Проблемы внедрения полимерных наноматериалов
Тема 13. Экономические и экологические аспекты применения нанокомпозиционных полимерных материалов. Требования безопасности, охраны труда и культуры производства при работе с наноматериалами	4	2			2
ВСЕГО	192	54	36	24	78

3 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА