Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
620
М 341
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Рабочая программа
Новосибирск
2013
УДК 620.22+621.7
М 341
Программа курса «Материаловедение функциоанльных материалов» разработана в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста с квалификацией магистр по циклу «Новые материалы» по направлению «физика», а также задачами, стоящими перед Новосибирским государственным университетом по реализации Программы развития НГУ. В основе программы курса – Государственный образовательного стандарт высшего профессионального образования по направлению 011200 – физика с квалификацией магистр
( г.).
Автор
канд. хим. наук, доцент А. В. Шишкин
«Программа курса подготовлена в рамках реализации Программы
развития НИУ-НГУ на 2009–2018 г. г».
© Новосибирский государственный
университет, 2013
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физический факультет
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан ФФ НГУ
“___ ”____________2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины
Материаловедение
функциональных материалов
ООП 011200 – физика с квалификацией магистр
Факультет: Физический
Курс: 2, семестр: 3
Лекции: 36 час.
Практические занятия: 18 час.
Расчетно-графическое задание: 3 семестр
Самостоятельная работа 18 час.
Зачет: 2 семестр
Всего: 72 час.
Новосибирск
2013
1. Особенности построения дисциплины
Основание для введения курса.
Основанием для введения курса служат государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования по направлению 011200 – физика с квалификацией магистр ( г.), бакалавр (№ 000 от 8.12.2009 г.).
Адресат курса.
Курс адресован магистрантам физического факультета НГУ инжинирингового направления, а также может быть полезен студентам, специалистам, аспирантам и преподавателям соответствующих направлений подготовки.
Главная цель.
Цели курса "Материаловедение функциональных материалов" включают формирование у магистрантов:
- целостного фундаментального мировоззрения на свойства функциональных материалов как следствие особенностей структуры и химического состава и их связь с характеристиками элементов оборудования;
- теоретических основ и знания оборудования по технологиям получения и обработки материалов электротехнического, энергетического назначения, материалов лазерной техники, микроэлектроники.
Место дисциплины в структуре образовательной программы.
Для успешного усвоения курса "Материаловедение функциональных материалов" магистранты должны предварительно, как минимум, освоить основы общей физики, общей химии, прикладной механики, а также желательно физики твёрдого тела, неорганической, органической и физической химии. Эта дисциплина, в частности, предшествует различным дисциплинам технологического направления, например, «Технология материалов электронной техники», «Теоретические основы технологий защиты окружающей среды и утилизации отходов», «Теоретические основы технологий нефтепереработки, нефтехимии и азотной промышленности», «Основы управления и автоматизации технологических процессов».
Уровень требований по сравнению с ГОС.
Уровень требований, предъявляемых к магистрантам при изучении курса, соответствует государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для подготовки дипломированных специалистов по направлению физика с квалификацией магистр.
Объём курса в часах.
Таблица 1
Семестр | Лекции, час. | Практические занятия, час. | Самостоятельная работа, час. | РГ3 | Итого час. | Форма отчетности |
2 | 36 | 18 | 18 | РГ3 | 72 | экзамен |
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.
Курс дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
ОК-1, ПК-1 – ПК-8 в соответствии с ФГОС 011200 – физика с квалификацией магистр ( г.).
Курс и современные образовательные технологии.
При изучении курса технологии используются следующие виды/формы образовательных технологий: традиционные лекционно-семинарские системы обучения, информационные технологии (обучение в электронной образовательной среде), работа в команде, case-study (анализ реальных проблемных ситуаций и поиск решений), ролевая игра, проблемное изучение, контекстное изучение, обучение на основе опыта, индивидуальное обучение, междисциплинарное обучение, опережающая самостоятельная работа.
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО реализация компетентностного подхода должна предусматривает широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий (компьютерных симуляций, ролевых игр, разбор конкретных ситуаций, психологические и иные тренинги в ходе проведения коллоквиумов) в сочетании с внеаудиторной работой в институтах СО РАН с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся. В рамках учебных курсов, по текущей ситуации и наличию возможности, предусмотрены встречи с представителями российской науки и зарубежными учеными, мастер-классы экспертов и специалистов.
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, определяется главной целью (миссией) программы, особенностью контингента обучающихся и содержанием конкретных дисциплин, и в целом в учебном процессе они должны составляют 30% аудиторных занятий. Занятия лекционного типа составляют менее 50% аудиторных занятий.
Курс и современное состояние науки и практики.
В данном курсе рассматриваются современные функциональные материалы: металлические и неметаллические, органические и неорганические, в том числе композиционные, аморфные и нанокристаллические, а также "высокие" технологии обработки и получения материалов.
2. Цели учебной дисциплины
1) Иметь представление
Основная задача курса состоит в приобретении магистрантами теоретических и практических знаний в области материаловедения, технологий получения и обработки, а также применения композитов и электротехнических сплавов, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. После изучения курса студент должен также иметь представление о физико-химических, электромагнитных и теплофизических основах материаловедения и соответствующих свойствах функциональных материалов.
2) знать
Магистрант должен знать: конденсированное состояние вещества и влияние его структуры на свойства материалов; проводниковые, полупроводниковые, диэлектрические и магнитные электротехнические материалы; классификацию материалов по агрегатному состоянию, химическому составу, функциональному назначению; связь химического состава материалов с их свойствами, зависимость свойств от внешних условий; технологии получения и применения, электротехнические, магнитные, полупроводниковые и диэлектрические материалы как компоненты электроэнергетического, электротехнического, микро - и оптоэлектронного, лазерного оборудования; теоретические и прикладные аспекты получения, переработки и применения современных неорганических порошковых материалов, теории и технологии компактирования порошков, управление структурой и свойствами порошков, материалов и изделий из них; методы проектирования и создания композиционных материалов на неорганической основе с заданным составом, структурой и свойствами; способы реализации новых технологических процессов производства материалов и изделий из них; связь характеристик материалов с параметрами оборудования.
3) уметь
Магистрант должен уметь: при конструировании изделия осуществлять выбор материала в соответствии с техническим заданием; при изготовления изделия использовать технологические свойства материала; при эксплуатации изделия учитывать зависимость свойств материала от различных параметров (при тепловом, электромагнитном, механическом и химическом воздействии, влажности среды); использовать полученные знания для анализа современного состояния материаловедения; анализировать необходимость создания инновационных материалов и тенденции создания новых материалов в условиях изменения структуры ресурсообеспечения и новейших научных достижений в области материаловедения.
4) иметь опыт
Магистрант должен иметь опыт: в исследовании функциональных материалов; в работе со справочными изданиями (свободно ориентироваться в маркировке, классификации и применении материалов, а также способах их обработки; знать обозначения и единицы измерения характеристик; уметь по совокупности характеристик материала определить возможности его применения).
3. Содержание и структура учебной дисциплины
Описание лекционных занятий размещается в табл. 2 с указанием семестра, в котором организуется обучение по данной дисциплине. Описание практических занятий размещается в табл. 3 с указанием разделов курса, изучаемых и используемых при выполнении работы.
Таблица 2
Темы лекционных и интерактивных занятий | Часы | Ссылки на цели |
Семестр 3 | ||
Фазообразование, рост зародышей. Равновесная, неравновесная и бездиффузионная кристаллизации | 4 | 2, 3, 4 |
Процессы при росте кристаллов. Дефекты монокристаллических и поликристаллических слитков. Методы получения монокристаллов из одно - и многокомпонентных систем. | 4 | 2, 3, 4 |
Методы получения чистых веществ. Методы получения аморфных материалов | 4 | 2, 3, 4 |
Получение порошковых материалов, в том числе нанокристаллических. Синтез нанокристаллов методами «сверху-вниз» и «снизу-вверх» | 4 | 1, 2, 3 |
Композиционные материалы. Классификация и технологии получения | 4 | 2, 3, 4 |
Проводниковые и полупроводниковые материалы. Классификация, маркировка, получение, применение, основные свойства | 6 | 2, 3, 4 |
Электро - и теплоизоляционные материалы. Классификация, маркировка, получение, применение, основные свойства | 6 | 2, 3, 4 |
Магнитные материалы. Классификация, маркировка, получение, применение, основные свойства | 4 | 2, 3, 4 |
Итого: | 36 |
Таблица 3
Практические занятия 3-го семестра
Учебная деятельность | Часы | Ссылки на цели |
1. Исследования электро- и теплофизических свойств проводниковых материалов | 4 | 2, 3, 4 |
Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация проводниковых материалов. Классификация, маркировка, обработка и применение электротехнических сплавов на основе алюминия, меди. Энергетические зоны электрона в металле. Влияние температуры, деформации, структуры, поверхности, сильных электрополей на электропроводность металлов. Сверхпроводимость. Электропроводность нанокристаллических, квазикристаллических и аморфных металлических сплавов. Неметаллические и композиционные проводниковые материалы. | ||
2. Исследование магнитных свойств магнитных материалов | 4 | 2, 3, 4 |
Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация магнетиков. Магнитные превращения. Классификация магнитных материалов по химическому составу и назначению. Магнитомягкие стали и сплавы. Магнитомягкие ферриты. Магнитодиэлектрики. Магнитотвердые материалы. Аморфные магнитные материалы. Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость. Магнитострикция. Свойства ферромагнитных материалов. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Влияние различных факторов на магнитные свойства. Маркировка магнитных материалов. | ||
3. Исследование электрофизических свойств полупроводников и диэлектриков | 4 | 2, 3, 4 |
Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация полупроводников по химическому составу и назначению. Электрофизические свойства полупроводников. Элементарные полупроводники: кремний, германий, селен, теллур. Сложные полупроводники: соединения AIVBIV: SiC; соединения AIIIBV: GaAs, InSb и др., твердые растворы (GaxIn1–xAs и др.); соединения AIIBVI: BeO, CdTe, HgTe, CdSe и др., твердые растворы (CdxHg1–xTe и др.); соединения GeTe, SnTe, PbTe и др., твердые растворы (PbTe-SnTe и др.). Классификация диэлектриков по агрегатному состоянию, химическому составу и назначению. Активные диэлектрики и электроизоляционные материалы: сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электреты, активные элементы твердотельных лазеров. Электроизоляционное стекло: свойства и применение стекол, ситаллы и микалексы. Диэлектрическая электротехническая керамика: классификация и получение, фарфоры, высокочастотная керамика, термостойкая и высоконагревостойкая керамика. Электроизоляционные неорганические пленки. Слюдяные электроизоляционные материалы: слюды: мусковит, флогопит; миканиты; слюдиниты и слюдопласты. Пластические массы, полимерные пленки: Элементы технологии получения пластмасс: составляющие пластмасс; полимеризация; поликонденсация; химическая модификация. Термопласты. Реактопласты. Пленки. Каучуки и резины: элементы технологии получения, резины, натуральный и искусственный каучук. Лаки, эмали, компаунды. Бумага, картон, фибра. Электрофизические свойства диэлектриков. Способы получения монокристаллов диэлектриков и полупроводников. | ||
4. Защита РГЗ «Обоснованный выбор материала по техническому заданию» | 4 | 1, 2, 3, 4 |
В результате выполнения расчетно-графического задания осуществляется обоснованный выбор материала по техническому заданию, представленному в варианте. При выполнении работы магистрант должен: ознакомиться с учебной и справочной литературой по теме полученного им варианта технического задания; свободно ориентироваться в классификации и маркировке материалов; научиться анализировать свойства материалов; знать способы получения и обработки материалов, применение и стоимость; научиться принимать обоснованное решение по выбору материала. Защита РГЗ проходит на практическом занятии перед аудиторией. | ||
5. Практические занятия по получению монокристаллов непосредственно на технологических участках | 2 | 1, 2, 3, 4 |
Процессы при росте кристаллов. Очистка кристаллизацией. Методы получения монокристаллов из одно - и многокомпонентных систем. Монокристаллы, применяемые в микроэлектронике, лазерной технике, атомной промышленности. |
4. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Текущий контроль осуществляется в форме экспресс-опроса перед началом каждой лекции. Опрашиваемые студенты должны сжато сформулировать основные положения и выводы предыдущего занятия. Контроль уровня знаний по курсу проводится при защите результатов, полученных на практических занятиях, при выполнении и защите расчетно-графических заданий, на экзамене.
5. Список литературы
Основной список
1. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учеб. пособие для студентов вузов / А. В. Шишкин, В. С. Чередниченко, А. Н. Черепанов, В. В. Марусин / под. ред. В. С. Чередниченко. - 2-е изд., перераб. - М.: Омега-Л, 2006. (5-е изд., стереотип., 2009) - 752 с.
2. П., В., М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. 304 с.
3. Материаловедение: Учебник для вузов / Б. Н. Арзамасов, В. И. Макарова, Г. Г. Мухин и др. – 6-е изд. стереотип. М.: Изд-во НГТУ им. Баумана, 2004. 648 с.
4. М., П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. М.: Машиностроение, 1990. 528 с.
5. Теоретическое и прикладное материаловедение / Л. Х. Ван Флек ; пер. с англ. О. А. Алексеева.– Москва : Атомиздат, 1975 .– 472 с.
6. Магнитные материалы : учеб. пособие для физ. и физ.-техн. спец. вузов / Д. Д. Мишин.– 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 1991 .– 384 с.
7. Материалы электронной техники : Учебник для вузов по спец. "Полупроводники и диэлектрики", "Полупроводниковые и микроэлектрон. приборы" / В. В. Пасынков, В. С. Сорокин.– 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 1986 .– 367 с.
8. К. Материаловедение: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1991. 448 с.
Дополнительный список
1. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г. Ф. Косолапов и др. М.: Машиностроение, 1986. 384 с.
2. В., Т. Материаловедение. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1989. 384 с.
3. Основы материаловедения. Учебник для вузов / И. И. Сидорин, Г. Ф. Косолапов, В. И. Макарова и др. М.: Машиностроение, 1976. 436 с.
4. Упрочнение металлических, полимерных и эластомерных материалов ультрадисперсными порошками плазмохимического синтеза / Ф., Н., Н. [и др.], ред. М., З. - Новосибирск: Наука, Сиб. изд. фирма РАН, 1999. - 312 с.
5. Основы физикохимии и технологии композитов : [Учеб. пособие для вузов по направлению "Материаловедение, технологии материалов и покрытий]" / А. В. Андреева .— М. : Журн. "Радиотехника", 2001 .— 191 с
6. В., Ф. Физика твердого тела. М.: Высшая школа, 1985. 384 с.
7. М. Основы физической химии. М.: Высшая школа, 1981. 456 с.
8. А., А. Физическая химия. М.: Металлургия, 1987. 688 с.
9. Л. Полимерные композиционные материалы. Структура. Свойства. Технологии", 2008 "Профессия" М:, 500 с.,
10. В. Основы физикохимии и технологии композитов. М.: ИПРЖР, 2001. - 192 с
11. С. Композиционные покрытия и материалы. М.: Химия, 1977. – 272
12. В., Э., П., Химия твердого тела. М., 1982.
13. Н., Физическая химия твердого тела. М., 1982.
14. П., И., Химия твердого тела. Минск, 1985.
15.Справочник по электротехническим материалам. Т.1. / Под ред. Ю. В. Корицкого. Л.: Энергоатомиздат, 1986. 368 с.
16.Справочник по электротехническим материалам. Т.2. / Под ред. Ю. В. Корицкого. Л.: Энергоатомиздат, 1987. 464 с.
17.Справочник по электротехническим материалам. Т.3. / Под ред. Ю. В. Корицкого. Л.: Энергоатомиздат. ЛО, 1988. 728 с.
18.Электротехнический справочник: в 3 т. Т.1. Общие вопросы. Электротехнические материалы. М.: Энергоатомиздат, 1985. 488 с.
19. Ф. Композиционные твердые электролиты. Новосибирск, 2007 -258 с.
6. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Учебные лаборатории и дисплейные классы физического факультета, планшетные компьютеры, проекторы, экраны, плакаты, мел, доска.
Рецензент (ы) _________________________
Программа одобрена на заседании ____________________________________________
Наименование уполномоченного органа вуза (УМК, НМС, Ученый совет)
от ___________ года.
Основные порталы (построено редакторами)