Процессы получения наночастиц и наноматериалов

Часть 1. Классификация процессов получения наночастиц. Физико-химические основы способов получения наноразмерных порошков(НП). Аттестация НП.

• Газофазный способ получения наноразмерных порошков (НП). Основные закономерности образования НП методом испарения и конденсации.
• Конденсационный рост наночастиц (НЧ). Коагуляция и коалесценция НЧ.
• Плазменный переконденсационный метод получения НП.
• Плазмохимический способ получения НП.
• Процессы получения наночастиц (НЧ) осаждением НП из растворов.
• Получение НП термическим разложением и восстановлением металлсодержащих соединений.
• Механический способ получения НП. Механосинтез.
• Электровзрывной способ получения НП. Сравнительные свойства НП, полученных разными способами. Биографическое наследование ими свойств в зависимости от способа получения.
• Аттестация наночастиц. Исследование состава, свойств, дисперсности.

Часть 2. Фуллерены, углеродные и неуглеродные нанотрубки.

• История открытия фуллеренов. Механизмы формирования фуллероновой структуры. Модифицированные производные фуллеренов.
• Способы получения углеродных нанотрубок (С-НТ) (дуговой, лазерно-термический, пиролитический). Механизмы роста С-НТ.

Часть 3. Физико-химические основы получения объёмных наноматериалов (НМ).

• Классификация способов получения объёмных НМ. Наноразмерные пленки и покрытия, осаждаемые на подложке. Химическое осаждение наноструктурных покрытий из газовой фазы (CVD).
• Физическое осаждение наноструктурных покрытий из газовой фазы (PVD).
• Порошковая металлургия объёмных НМ. Формование НП.
• Спекание НП для получения объёмных НМ.
• Интенсивная пластическая деформация, как способ получения объёмных НМ. Способ получения объёмных НМ контролируемой кристаллизацией из аморфного состояния.

В результате освоения курса студент способен:

• использовать термодинамический и кинетический анализы реакционных систем для обоснования наиболее вероятного механизма процессов получения наночастиц и наноматериалов;
• анализировать возможность разных методов получения наноматериалов для формирования у них заданных свойств и состава;
• проводить анализ дисперсности наноматериалов, полученных различными способами;
• самостоятельно работать с литературой для поиска информации об отдельных определениях, понятиях и терминах в области наночастиц, включая процессы их получения;
• проводить расчеты основных показателей процессов получения наночастиц и наноматериалов (равновесный состав и выход целевого продукта);
• подготавливать и проводить процессы получения наночастиц и наноматериалов.

Формат

Еженедельные занятия будут включать:

• просмотр тематических видео-лекций;
• изучение иллюстрированных текстовых материалов с анализом мирового опыта процессов получения наночастиц и наноматериалов, включающих 2-3 вопроса на самопроверку усвоения теоретического материала;
• выполнение многовариантных тестовых заданий с проверкой результатов;
• последовательное выполнение комплекса практических учебных заданий. Важным элементом изучения дисциплины является выполнение индивидуального задания на написание реферата на тему, связанную с современным уровнем нанотехнологий и перспективами их развития. Предусмотрено два промежуточных контрольных мероприятия по соответствующим разделам курса и итоговое контрольное тестирование по всему содержанию курса.

Требования

В разделах данного семестрового модуля содержатся как теоретическая, так и практическоориентированная направленность. Данный семестровый модуль связывает и одновременно развивает фундаментальную подготовку обучающихся с ее профессиональной направленностью.

Для успешного освоения данного модуля обучающимися предварительно должны быть освоены модули: "Химия", "Фазовые равновесия и структурообразования", "Физическая химия", "Физические свойства твердых тел", "Процессы получения и обработки материалов", "Диффузия и диффузионно-контролируемые процессы", "Механические свойства материалов", "Теория гомогенных и гетерогенных процессов".

Для освоения данного семестрового модуля обучающиеся должны знать: фундаментальные разделы неорганической, органической и физической химии, их законы и методы, свойства химических элементов, соединений и материалов на их основе, закономерности структурообразования и фазовых превращений, влияния структурных характеристик на свойства материалов, основные классы современных материалов;

Должны уметь: прогнозировать на основе информационного поиска конкурентную способность материалов и технологий, проводить расчеты основных физико-химических характеристик реакционных систем для определения возможности и интенсивности протекания в них различных превращений;

Должны владеть навыком: критического восприятия информации; общения на иностранном языке для получения информации из зарубежных источников, расчета технологических процессов, использования методов структурного анализа и определения физических и физико-механических свойств материалов, техники проведения экспериментов и их статистической обработки.

Сертификат

Сертификат участника обычно выдается при достижении 60% от общего рейтинга при условии сдачи работ до жесткого дедлайна. Сертификат с отличием, как правило, выдается при достижении 90% от общего рейтинга при условии сдачи работ до мягкого дедлайна.