Вопросы к коллоквиумам:
1) Дайте определение понятию «наноматериалы».
2) Какие характеристики наноматериалов вы знаете?
3) Какие классификации наноматериалов вы знаете? Приведите основные классификации.
4) Дайте классификацию наноматериалов по форме и размерности.
5) Дайте классификацию наноматериалов по их природе.
6) В чем специфика фуллереновых структур? Какое применение фуллеренам вы знаете?
7) В чем особенность углеродных нанотрубок?
8) Приведите примеры полимерных наноматериалов.
9) Какие особенные свойства характерны для нанопорошков?
10) Что такое «квантовые точки»?
11) Почему приповерхностные атомы влияют на свойства нанопорошков?
12) Какими величинами характеризуется дисперсность наноматериалов?
13) Как и почему изменяются свойства частиц (перечислить) при изменении их размера?
14) Перечислите намеренные и ненамеренные источники попадания наноматериалов в окружающую среду.
15) Назовите основные намеренные источники попадания наноматериалов окружающую среду.
16) Перечислите основные изделия, в которых уже сейчас используются наноматериалы.
17) Какие наиболее распространенные методы получения углеродных наноматериалов вы знаете? Дайте им краткую характеристику.
18) Опишите химические и физические методы получения порошковых наноматериалов.
19) Опишите потенциальные источники попадания наноматериалов в окружающую среду.
20) В чем состоит концепция адресной доставки лекарств? Какие заболевания можно будет лечить с помощью этой технологии?
21) Каким образом наноматериалы планируется использовать для медицинской диагностики, лечения болезней, биосовместимых наноматериалов?
22) Приведите примеры разработок, использующие наноматериалы для очистки воды и воздуха.
23) Опишите антропогенные процессы, ведущие к образованию наноматериалов, как побочных продуктов.
24) Какие природные процессы ведут к образованию наночастиц в окружающей среде?
25) Дайте определение коллоидным системам. Какие классификации коллоидных систем существуют?
26) Перечислите основные свойства коллоидных систем.
27) Опишите, по каким механизмам протекает коагуляция золей.
28) Какие свойства характерны для аэрозолей?
29) Приведите возможные механизмы адгезии наночастиц в пористых средах.
30) Опишите влияние основных абиотических факторов на физико-химические свойства наночастиц.
31) Перечислите основные виды взаимодействия наноматериалов с объектами окружающей среды.
32) Приведите схему миграции наночастиц в окружающей среде.
33) Какова роль трофических цепей в миграции и аккумуляции наноматериалов в живых организмах?
34) Перечислите основные механизмы проникновения и выведения наноматериалов из биологических объектов. Дайте определение биодоступности.
35) Какие способы проникновения наночастиц в организм человека вы знаете?
36) Опишите схему попадания наночастиц в организм человека через дыхательные пути.
37) Опишите схему попадания наночастиц в организм человека через кожный покров.
38) Приведите схему и опишите пути перемещения наночастиц в организме человека.
39) Каковы возможные пути выведения наноматериалов из организма человека.
40) Что рассматривает экотоксикология, каковы ее основные направления?
41) Каковы временные рамки развития нанотоксикологии? В каких странах и какими учёными создавалось и развивалось это направление? Охарактеризуйте темпы развития.
42) Что является объектом изучения нанотоксикологии и в чем ее отличие от токсикологии.
43) Что такое токсичность? Какие параметры показывают степень токсичности веществ? Какие виды токсичности вы знаете?
44) Опишите способы проникновения наночастиц внутрь живой клетки.
45) Приведите примеры положительного биологического действия наноматериалов.
46) Перечислите механизмы токсичного действия наночастиц на клетку.
47) Опишите механизм образования свободных радикалов с участием металлических и углеродных наночастиц.
48) Приведите примеры токсического действия наноматериалов на млекопитающих.
49) Приведите примеры токсического действия наноматериалов на беспозвоночных.
50) Покажите влияние способа диспергирования на степень токсичности наночастиц.
51) Приведите примеры влияния наноматериалов на микробиологическую активность почв.
52) Каким образом наночастицы могут негативно влиять на растения?
53) От каких абиотических факторов зависит токсичность наноматериалов?
54) Чем отличаются исследования in vivo от исследований in vitro?
55) Опишите роль размера и дисперсности при определении токсичности.
56) Каким образом величина концентрации влияет на токсичные свойства наночастиц?
57) Приведите примеры, как токсичность зависит от формы частиц.
58) Какую роль в определении токсичности играет состав и свойства наноматериалов?
59) Расскажите о физических показателях при оценке рисков воздействия наноматериалов на окружающую среду.
60) Какие физико-химические характеристики наноматериалов используются при оценке рисков?
61) Опишите молекулярно-биологические и цитологические характеристики, используемые при оценке рисков воздействия наноматериалов.
62) Какие токсикологические и экологические показатели характеристики используются при оценке рисков?
63) В чем заключаются проблемы и особенности токсикологических исследований наноматериалов?
64) Приведите подходы, используемые в решении вопросов коагуляции наночастиц в суспензиях и аэрозолях.
65) Какие подходы используются при выборе дозы в нанотоксикологии?
66) Какими методами определяются дозы в нанотоксикологии?
67) Опишите назначение и физические основы применяемых микроскопических методов исследования наноматериалов.
68) Какие хроматографические методы наиболее распространены в нанотоксикологии?
69) Перечислите спектроскопические методы, используемые для изучения наночастиц в окружающей среде.
70) Дайте определение понятию «риск». Какие виды рисков вы знаете?
71) Какие основные условия для возникновения риска воздействия наноматериалов на здоровье человека и окружающую среду?
72) Опишите основные проблемы в оценке рисков воздействия наноматериалов на окружающую среду.
73) Перечислите основные этапы оценки риска воздействия наноматериалов.
74) Опишите жизненный цикл наноматериалов. От чего зависит риск для здоровья персонала, населения и окружающей среды с учетом жизненного цикла?
75) Какие основные подходы реализуются для предотвращения попадания наноматериалов в атмосферу рабочей зоны.
76) Укажите особенность применения средств индивидуальной защиты органов дыхания и кожи рук для защиты от попадания наноматериалов в организм персонала.
77) Опишите социальные риски развития нанотехнологий и внедрения наноматериалов.
Пример экзаменационного билета:
1. Дайте определение понятию «наноматериалы». |
2. Какие наиболее распространенные методы получения углеродных наноматериалов вы знаете? Дайте им краткую характеристику. |
3. Какие природные процессы ведут к образованию наночастиц в окружающей среде? |
4. Опишите способы проникновения наночастиц внутрь живой клетки. |
5. Перечислите спектроскопические методы, используемые для изучения наночастиц в окружающей среде. |
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
В таблице 6 приведен рейтинг-план текущей успеваемости студентов в семестре по дисциплине «Технологические процессы создания наноструктурных материалов для отраслей наноиндустрии». В соответствии с рейтинговой системой текущий контроль производится еженедельно в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала (контрольные работы 1 и 2) и результатов практической деятельности (работа и оформление отчетов по лабораторным работам, выполнение индивидуальных заданий).
Промежуточная оценка успеваемости студентов производится в установленные сроки
учебным отделом института (дважды в семестр).
Итоговая аттестация производится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
Таблица 6
Рейтинг-план освоения дисциплины в течение семестра
Недели | Текущий контроль | ||||||||||||
Теоретический материал | Практическая деятельность | Итого | |||||||||||
Название модуля | Темы лекций | Контролир. матер.* | Баллы* | Название лабораторных работ* | Баллы* | Темы практических занятий | Баллы* | Индивидуальные задания | Баллы* | Проблемно-ориентированные задания | Баллы* | ||
1 | Введение | История нанотехнологий. Инфраструктура нанотехнологий в РФ | 0 | Определение фазового состава НМ. Часть 1. | 2 | 2 | |||||||
2 | Классификация наноматериалов | 0 | Определение фазового состава НМ. Часть 2. | 2 | Основные классификации наноматериалов | 2 | 4 | ||||||
3 | Применение наноматериалов в медицине и биотехнологиях | Применение наноматериалов в медицине и биотехнологиях | 0 | Углеродные наноматериалы: фуллерены и углеродные нанотрубки | 2 | 2 | |||||||
4 | Применение наноматериалов в электронной промышленности | Методы нанесения нанопленок на материалы | 0 | Наноматериалы на металлической основе | 2 | 2 | |||||||
5 | 0 | Исследование морфологии НМ методом СЗМ. Часть 1 | 2 | Исследование морфологии НМ методом СЗМ. Часть 3 | 2 | 4 | |||||||
6 | КОНТР. РАБ.1 | 10 | Исследование морфологии НМ методом СЗМ. Часть 2 | 2 | 12 | ||||||||
Всего по контрольной точке (аттестации) № 1 | 26 | ||||||||||||
7 | Разработка наноматериалов для легкой промышленности и защиты окружающей среды | Разработка наноматериалов для легкой промышленности и защиты окружающей среды | 0 | Определение удельной поверхности порошковых наноматериалов. Часть 1 | 2 | 2 | |||||||
8 | Источники поступления наночастиц в окружающую среду | Производство наноматериалов: методы получения углеродных НМ и нанопорошков | 0 | Определение удельной поверхности порошковых наноматериалов. Часть 2 | 2 | 2 | |||||||
9 | Природные и антропогенные источники наночастиц | 0 | Построение кривых распределения наночастиц по размерам в водных суспензиях и золях. Часть 1 | 2 | ИНД. ЗАД. ЧАСТЬ 1. | 10 | 12 | ||||||
10 | Пути миграции наночастиц в окружающей среде | Свойства и классификация коллоидных систем | 0 | Построение кривых распределения наночастиц по размерам в водных суспензиях и золях. Часть 2 | 2 | 2 | |||||||
11 | Образование аэрозолей и лиозолей наночастицами в окружающей среде | 0 | Миграция наночастиц в окружающей среде и организме человека | 2 | 2 | ||||||||
12 | Биологические эффекты взаимодействия с наноматериалов и окружающей среды | Виды и механизмы цитотоксического действия наноматериалов | 0 | Влияние абиотических факторов на токсическое действие наночастиц | 2 | 2 | |||||||
13 | 0 | Изучение кинетики растворения наноматериалов. Часть 1 | 2 | Влияние физико-химических свойств наночастиц на их токсическое действие | 2 | 4 | |||||||
14 | КОНТР. РАБ.2 | 10 | Изучение кинетики растворения наноматериалов. Часть 2 | 2 | ИНД. ЗАД. ЧАСТЬ 2. | 10 | 22 | ||||||
Всего по контрольной точке (аттестации) № 2 | 48 | ||||||||||||
15 | Оценка рисков воздействия наноматериалов на окружающую среду | 0 | Соблюдение правил безопасности при работе с НМ | 2 | Определение дисперсности НМ методом СЭМ. Часть 1. | 2 | 4 | ||||||
16 | 0 | Методы определения состава наночастиц в окружающей среде. Часть 1 | 2 | Определение дисперсности НМ методом СЭМ. Часть 2. | 2 | 4 | |||||||
17 | 0 | Методы определения состава наночастиц в окружающей среде. Часть 2 | 2 | 2 | |||||||||
18 | ИТОГ. ЗАЧЕТНАЯ РАБОТА | 16 | 16 | ||||||||||
Итоговая аттестация | 100 | ||||||||||||
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
9.1. Основная литература:
1. . Введение в нанотехнологию. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. — 134 с. (в библиотечном фонде каф. НМНТ)
2. Нано - и микросистемная техника. От исследований к разработкам: сборник статей / под ред. . — М.: Техносфера, 2005. — 592 с.
3. . Введение в нанотехнику. — М.: Машиностроение, 2007. — 496 с. (в библиотечном фонде каф. НМНТ)
4. Нанотехнологии: уч. пособие. — М.: Техносфера, 2006. — 336 с. (в библиотечном фонде каф. НМНТ)
5. . Нанотрубки и фуллерены: учебное пособие для вузов / . — М.: Логос, 2006. — 376 с.
6. Рыжонков : учебное пособие - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 20с.
7. Гусев материалы - М.: Физматлит, 20с.
8. Гречихин наночастиц и нанотехнологий. Общие основы, механические, тепловые и эмиссионные свойства. Монография - Минск: Технопринт, 20с.
9. , , Зыкова наноматериалов. – Учебное пособие. – М: БИНОМ: Лаборатория знаний. – 2010. – (в печати).
10. , Мурзин безопасности нанотехнологий. М.: МИФИ. – 2007. – 70 с.
11. Nanomaterials: a risk to a health? // Proceedings of the First International Symposium on Occupational Health Implications of Тanomaterials, 12-14 October 2004, Palace Hotel, Buxton, Derbyshire, UK. [Электронный ресурс]:http://www. hsl. gov. uk/capabilities/nanosymrep_final. pdf
12. G. Oberdörster, E. Oberdörster, and J. Oberdörster “Nanotoxicology: An Emerging Discipline Evolving from Studies of Ultrafine Particles” // Environmental Health Perspectives. 2005 – Vol.113. – P.823-839.
13. Раков и фуллерены: учебное пособие для вузов. - М.: Логос, 20с.
14. , Рагуля материалы. Учеб. пособие для вузов. - М.: Академия, 20с.
15. ГОСТ Р 14.03-2005. Экологический менеджмент. Воздействующие факторы.
16. Фролов коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М: Химия, 1989. – 465с.
17. ГОСТ ИСО 2. Межгосударственный стандарт «Чистые помещения и связанные с ним контролируемые среды
18. ГОСТ РЕН . Фильтры очистки воздуха общего назначения. Определение эффективности фильтрации. – Москва. – 2008.
19. Mark D. Control of Nanoparticles // Proceedings of the First International Symposium on Occupational Health Implications of Nanomaterials, 12-14 October 2004, Derbyshire, UK. – 2004 – Р. 77-83.
20. ГОСТ 12.1.005-88. Общие сантарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
21. ГОСТ Респираторы фильтрующие газопылезащитные РУ-60м и РУ-60му. Технические условия.
9.2. Дополнительная литература:
1. Лякишев и физико-механические свойства объемных нанокристаллических материалов - М.: Элиз, 2007. — 150 с.
2. Генералов нанотехнология: уч. пособие для вузов / . — М.: Академкнига, 2006. — 325 с.
3. Валиев наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства. - М. : Академкнига, 20с.
4. Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника. Мировые достижения за 2005 г. // Сборник под ред. . - М.: Техносфера, 20с.
5. Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника. Мировые достижения за 2008 г. // Сборник под ред. . - М.: Техносфера, 20с.
6. Суздалев : физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. - М.: КомКнига, 20с.
7. C. Chen. Standardization in the field of health, safety and environment aspects of nanotechnologies in China // Proceedings of the 1st School for Metrology and Standardization in Nanotechnologies, Nanoindustry and Nanomaterials. October, 27 – November, 1, 2008, Russia.
8. R. P. Feynman. There's Plenty of Room at the Bottom// [Электронный ресурс]: http://www. /nanotech/feynman. html .
9. Гусев материалы - М.: Физматлит, 20с.
10. Гречихин наночастиц и нанотехнологий. Общие основы, механические, тепловые и эмиссионные свойства. Монография - Минск: Технопринт, 20с.
11. Rao C. N. R. Nanotubes and Nanowires. - Cambridge: RSCPublishing, 20p.
12. Nanotechnology: Consequences for Human Health and the Environment. R. E. Hester, R. M. Harrison. - Cambridge: RSCPublishing, 20p.
13. NanoEthics: Ethics for Technologies that Converge at the Nanoscale, Springer, 2007. [Электронный ресурс]: http://www. /.
14. Егорова серебра – биоцидное средство нового типа.
15. Drexler K. E., Peterson C., Pergamit G. 1991. Unbounding the Future: the Nanotechnology Revolution. [Электронный ресурс]: http://www. foresight. org/UTF/Unbound_LBW/index. html
16. , , 1997. Оптический журнал, т.64, №12, с.3.
17. , Смирнов и структуры углерода. — УФН, 1995, № 9. с..
18. Woodrow Wilson Center Project on Emerging Nanotechnologies, Inventory of Consumer Products. 2006. [Электронный ресурс]: http://www. nanotechproject. org/44.
19. National Nanotechnology Initiative: leading to the next industrial revolution. A Interagency Working Group on Nanoscience, Engineering and mittee on Technology of Nat. Sci. and Techn. Council, USA, Washington D. C., Feb. 2000.
20. U. S. Department of Agriculture. 2003. Nanoscale Science and Engineering for Agriculture and Food Systems. Report Submitted to Cooperative State Research, Education, and Extension Service. Norman Scott (Cornell University) and Hongda Chen (CSREES/USDA) Co-chairs.
21. Andrievsky G. V., Burenin I. S. Hydrated C60 Fullerenes as Versatile Bio-Antioxidants, which in Biological Systems Regulate Free-Radical Processes by the "Wise” Manner. Proc. of Nanofair Conf. 2004, September 14-16, 2004, St. Gallen, Switzerland, № 000[Электронный ресурс]: (http://www. nanofair. ch).
9.3. Internet-издания, мировые издания (в электронном доступе НТБ и кафедры):
1) Нано-и микросистемная техника: ежемесячный междисциплинарный теоретический и прикладной научно-технический журнал. [Электронный ресурс]: http://www. *****/.
2) Сайт о нанотехнологиях в России [Электронный ресурс]: http://www. *****/
3) Нанотехнологическое сообщество [Электронный ресурс]: www. *****
4) Интернет-журнал о нанотехнологиях. [Электронный ресурс]: http://*****/
5) Нанобиотехнология. [Электронный ресурс]: http://community. /ru_nanobiotech
6) НАНО-это просто! [Электронный ресурс]: http://popular. /
7) Российский электронный НАНОЖУРНАЛ. [Электронный ресурс]: http://www. *****/
8) R. P. Feynman. There's Plenty of Room at the Bottom [Электронный ресурс]: http://www. /nanotech/feynman. html
9) Нанотехнологии: сегодня и будущее. [Электронный ресурс]: http://www. *****/cat/nanomedicina/
10) Нанотехнологии. Научно-информационный портал по нанотехнологиям [Электронный ресурс]: http://*****/
11) Труды Второй Всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО 2007».марта 2007 года, Новосибирск// [Электронный ресурс]: http://www. solid. *****/nano2007/RUS/tezis. htm
12) Труды Второй Всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО 2007».марта 2007 года, Новосибирск// [Электронный ресурс]: http://www. solid. *****/nano2007/RUS/tezis. htm
13) Resnik D. B., Tinkle S. S.. Ethical issues in clinical trials involving nanomedicine // Contaprorary Clivical Trials, 2007. - №28. – P.433–441.
14) Нанотехнологии: сегодня и будущее. [Электронный ресурс]: http://www. *****/cat/nanomedicina/
15) Сайт о нанотехнологиях в России [Электронный ресурс]: http://www. *****/
16) Нанотехнологическое сообщество [Электронный ресурс]: www. *****
17) Интернет-журнал о нанотехнологиях. [Электронный ресурс]: http://*****/
18) Нанобиотехнология. [Электронный ресурс]: http://community. /ru_nanobiotech
19) НАНО-это просто! [Электронный ресурс]: http://popular. /
20) Российский электронный НАНОЖУРНАЛ. [Электронный ресурс]: http://www. *****/
21) Environmental Chemistry Letters http://www. /content/
22) Journal of Environmental Monitoring http://www. rsc. org/Publishing/Journals/em/Index. asp
23) Nanoscale http://www. rsc. org/Publishing/Journals/News/nanoscale. asp
24) Energy & Environmental Science http://www. rsc. org/Publishing/Journals/EE/About. asp
25) CREEN CHEMICTRY http://www. rsc. org/Publishing/Journals/gc/index. asp
26) Archives of Environmental Contamination and Toxicology http://www. /environment/environmental+toxicology/journal/244
27) Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology http://www. /environment/pollution+and+remediation/journal/128
28) Chemoecology http://www. /birkhauser/biosciences/journal/49
29) Environmental Management http://www. /environment/environmental+management/journal/267
30) Ecotoxicology http://www. /environment/journal/10646
31) Environmental Health Perspectives http://www. ehponline. org/
32) Toxicological Sciences http://toxsci. oxfordjournals. org/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
В таблице 7 приведено материально-техническое обеспечение дисциплины (технические средства, лабораторное оборудование).
Таблица 7
Материально-техническое обеспечение дисциплины
№ п/п | Наименование | Назначение, технические характеристики |
1. | Атомно-силовые зондовые микроскопы Nanoeducator10 | Учебно-научные атомно-силовые зондовые микроскопы для проведения лабораторных практикумов. Разрешение до 10 нм. Учебный класс из 10 установок |
2. | Компьютерный класс моделирования наноматериалов | Учебный класс из 10 установок |
3. | Рентгеновский дифрактометр XRD-7000S | Угловой диапазон сканирования по 2тета -12град+164град. Минимальный угловой шаг 0,0002 град. Высокотемпературная вакуумная камера (до 2300°С). |
4. | БЭТ-анализатор «Sorbi» со станцией подготовки проб «SorbiPrep» | Анализатор удельной поверхности и пористости динамического типа; станция термотренировки образцов. Диапазон измерения удельной поверхности от 0,1 до 2000 м2/г. |
5. | Сканирующий (растровый) электронный микроскоп JSM-7500FA | Сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения (до 1 нм) с энергодисперсионным микроанализатором. |
6. | Лазерный анализатор размеров частиц SALD-7101 | Диапазон измерений 10 нм – 300 мкм |
7. | Лабораторное оборудование (центрифуги, термошейкеры, спектрофотометр) | Набор специализированной мебели и установок для химической лаборатории |
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению 150100 Материаловедение и технологии материалов и профилю подготовки «Производство изделий из наноструктурных материалов»
Программа одобрена на заседании кафедры наноматериалов и нанотехнологий ИФВТ (протокол № ____ от «___» ____________ 2011 г.).
Автор:
Доцент каф. НМНТ
Рецензент:
Доцент каф. НМНТ
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
