Metody badania materiałów

Wiedza z dziedziny chemii ogólnej, fizycznej i analitycznej. Matematyka oraz fizyka na poziomie 1 roku studiów.

Udział w wykładach 2 x15 h

Udział w laboratoriach 2 X 60 h

Kontaktowe razem 150 h.

Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów 130 h

Samodzielne studiowanie literatury 28 h

Przygotowanie do egzaminu i udział w zaliczeniu wykładu 15h + 2 h

Sumaryczne obciążenie pracą studenta 250 h

Liczba pkt ECTS 10

Wykład - Egzamin pisemny lub projekt (K_W03, K1) W1, K1 - Wykład egzamin pisemny lub projekt

Ćwiczenia - kolokwium (K_U04, K_U12) U1, U2 -laboratoria, kolokwium

Opis:

Metody-badania-materiałów

WYKŁADY

Kokryształy: synteza i metody badania (*)

ANALIZA TERMICZNA I SPEKTROSKOPOWA (D. Sternik – sem. 2 – lato)

1. Metody analizy termicznej. Ocena wpływu czynników fizykochemicznych na jakość danych pomiarowych. Ocena wpływu pomiarów na jakość wyników w metodach analizy termicznej.

2. Zastosowanie metod programowej termodesorpcji do określania właściwości fizykochemicznych ciał stałych.

3. Zastosowanie metod analizy termicznej w przemyśle.

4. Podstawy spektrometrii masowej oraz spektrofotometrii UV-VIS i ich wykorzystanie w analizie jakościowej i ilościowej.

5. Metody stosowane do określenia właściwości strukturalnych ciał stałych

6. (*) Charakterystyka fizykochemiczna i zastosowanie różnych grup materiałów.

7. Metody mineralizacji próbek i techniki pomiaru TOC (ogólny węgiel organiczny).

MIKROSKOPIA ELEKTRONOWA (G. Słowik – sem. 2 – lato)

1. Zjawiska towarzyszące oddziaływaniu elektronów z próbką

2. Transmisyjna mikroskopia elektronowa, Skaningowa mikroskopia elektronowa, Skaningowo-transmisyjna mikroskopia elektronowa, środowiskowy mikroskop elektronowy – zasad działania , zastosowania.

3. Dyfrakcja elektronów, prawo Bragga, transformata Fouriera w mikroskopii elektronowej.

4. Obrazowanie w jasnym i ciemnym polu, obraz wysokorozdzielczy

5. Astygmatyzm, aberracje sferyczne i chromatyczne

6. Zasada działania spektroskopii dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS).

7. Spektroskopia strat energii elektronów (EELS), znaczenie i pochodzenie pików na widmie EELS.

FIZYKOCHEMIA GRANICY FAZ (K. Terpiłowski – sem. 2 i 3)

sem. 2

1. Wyznaczanie CMC (Critical micelle concentration) surfaktantów.

2. Określanie składu próbki z zastosowaniem fotometrii płomieniowej.

sem. 3

3. Obróbka materiałów polimerowych plazmą oraz charakterystyka ich zwilżalności.

4. (*) Spektroskopia IR jako jedna z metod charakterystyki materiałów.

5. Charakterystyka różnego rodzaju materiałów przy pomocy mikroskopii optycznej.

6. Wyznaczanie IEP (punktu izoelektrycznego) materiałów sproszkowanych.

METODY DYFRAKCYJNE (D. Kamiński, A. Kozioł – sem. 3 – zima)

1. Rentgenografia stosowana (proszkowa – XRPD)

Dyfrakcja na próbkach proszkowych

Wyznaczanie krystaliczności/amorficzności

(*) Identyfikacja substancji (jeden składnik i mieszanina – analiza jakościowa)

Analiza ilościowa

2. Rentgenowska analiza strukturalna (monokryształów)

Sieć odwrotna – wyznaczanie symetrii sieci kryształu. Eksperymentalne metody fotografowania sieci odwrotnej. Pomiar intensywności wiązek dyfrakcyjnych – dyfraktometry monokrystaliczne

Rozwiązywanie problemu fazowego – wyznacznie modelu struktury

Udokładnianie modelu struktury

(*) Analiza danych strukturalnych (budowa cząsteczek i struktura kryształów). Bazy danych strukturalnych

LITERATURA

D. Schultze, „Termiczna analiza różnicowa”, PWN (1974)

F. Paulik, „Special Trends in Thermal Analysis”, J. Willey & Sons, Chichester (1995)

M. Wagner, „Thermal Analysis in Practice - Fundamental Aspects”, Hanser (2017)

K. Zbigniew, „Podstawy spektroskopii molekularnej”, PWN (2013)

Z. Sarbak „Metody instrumentalne w badaniach adsorbentów i katalizatorów” Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań (2005)

A. Barbacki, „Mikroskopia elektronowa”, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań (2003)

G. Słowik, Rozdz. 12, „Podstawy mikroskopii elektronowej i jej wybrane zastosowania w charakterystyce katalizatorów nośnikowych”, Praca zbiorowa pod red. J. Ryczkowski, „Adsorbenty i katalizatory. Wybrane technologie a środowisko”, Rzeszów (2012)

Z. Kosturkiewicz „Metody krystalografii” Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań (2004)

J.P. Glusker, K.N. Trueblood „Zarys rentgenografii kryształów” PWN (1977)

R. Tilley „Crystals and Crystal Structures” Wiley (2006)

P. Luger, „Rentgenografia strukturalna monokryształów” PWN (1989)

J. Przedmojski „Rentgenowskie metody badawcze w inżynierii materiałowej” WNT (1990)

Z. Bojarski, E. Łągiewka, „Rentgenowska analiza strukturalna”, PWN (1988)

B. Marek, „Inżynieria materiałowa”, PWN (2019)

J. Ościk, "Adsorpcja", PWN (1983)

Z. Sarbak, „Nieorganiczne materiały nanoporowate”, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań (2010.)

Z. Sarbak, „Adsorpcja i adsorbenty. Teoria i zastosowanie”, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań (2000)

R. W. Kelsall, I. W. Hamley, M. Geoghegan, „Nanotechnologie” PWN (2008)

Wiedza:

W1. zna i wykorzystuje w praktyce techniki doświadczalne badania struktury i własności materiałów i nanomateriałów, m.in. techniki spektroskopowe, jądrowe, biofizyczne, chemiczne, analityczne. K_W03

Umiejętności:

U1. umie znaleźć niezbędne informacje w literaturze fachowej, bazach danych i innych źródłach K_U04

U2. potrafi wykorzystywać do formułowania i rozwiązywania zadań i problemów metody fizykochemiczne, spektroskopowe, radiacyjne i dyfrakcyjne i in.; wykorzystuje posiadaną wiedzę do formułowania i rozwiązywania złożonych i nietypowych problemów oraz innowacyjnie wykonywać zadania w oparciu o uzyskaną wiedzę i doświadczenie. K_U12

Kompetencje społeczne:

K1. rozumie potrzebę rozwoju osobistego K_K01