Электронный курс

Нанотехнологии
Наноматериалы

Процессы получения наночастиц и наноматериалов

Автор

Блинков Игорь Викторович

Доктор технических наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС»

О курсе

На основе знаний о явлениях, протекающих в гомогенных и гетерогенных системах при изменении температуры и давления, а также внешних механических воздействиях, у студента формируются представления о физико-химических основах процессов получения наночастиц и наноматериалов. В курсе рассказывается о "биографическом" наследовании наноматериалами свойств в зависимости от условий их получения. В результате освоения курса студент получит навыки выполнения расчетов по определению избыточной свободной энергии веществ, связанной с возрастанием их поверхности и дефектности структуры.

Формат

Обучение проходит в дистанционном формате. Еженедельные занятия включают в себя:
• просмотр тематических видео-лекций;
• изучение иллюстрированных текстовых материалов, включающих 2-3 вопроса на самопроверку для усвоения теоретического материала;
• выполнение оцениваемых проверочных заданий после каждого раздела для контроля усвоения материала. Задания идут в зачет для получения сертификата.
Важным элементом обучения на курсе является выполнение 2-х индивидуальных заданий в форме эссе для обсуждений на форуме курса. А также предусмотрено итоговое контрольное тестирование по всему содержанию курса.

Информационные ресурсы

• Рыжонков Д.И. и др. Наноматериалы. Учебное пособие. М.БИНОМ.Лаборотория знаний. 2008г., 280с. с ил.
• Фахльман Б.Химия новых материалов и нанотехнологии. Учебное пособие. М. ИД Интеллект.2011г., 317с. с ил.
• Масуо Хосокава, Кийоши Ноги, МакиоНаито. Справочник по технологии наночастиц. М. Научный мир. 2013г., 769с. с ил.

Требования

Для успешного освоения материалов курса обучающимися предварительно должны быть освоены:
• "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 курса 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: проводить расчеты основных физико-химических характеристик реакционных систем для определения возможности и интенсивности протекания в них различных превращений.
Должны владеть навыком: расчета технологических процессов, использования методов структурного анализа и определения физических и физико-механических свойств материалов, техники проведения экспериментов и их статистической обработки.

Программа курса

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

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

Часть 2. Фуллерены, углеродные и неуглеродные нанотрубки.

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

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

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

Результаты обучения

В результате освоения курса «Процессы получения наночастиц и наноматериалов» 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.

Формируемые компетенции

• (28.03.03 Наноматериалы ПК3)
Способность применять основные типы наноматериалов и наносистем неорганической и органической природы для решения производственных задач; владеть навыками выбора этих материалов для заданных условий эксплуатации;
• (28.03.03 Наноматериалы ПК2)
Уметь использовать на практике современные представления наук о свойствах веществ и материалов при переходе их в наноразмерное состояние (ноль-, одно-, двух- и трехмерное), о влиянии размера на свойства веществ и материалов, взаимодействия наноматериалов и наносистем с окружающей средой;
• (22.03.01 Материаловедение и технологии материалов ПК 1)
Способность проводить под руководством научно-исследовательские работы и (или) опытно-конструкторские разработки в области материаловедения и технологии материалов;
• (22.03.01 Материаловедение и технологии материалов ПК 3)
Готовность участвовать в разработке технологических процессов на стадии разработки, внедрения в производство и испытаний материалов и изделий из них.

Направления подготовки

22.04.01 Материаловедение и технологии материалов 
28.03.03 Наноматериалы 

Часто задаваемые вопросы

Как правильно выстроить процесс обучения по электронному курсу?
Электронный курс – это учебный материал, работа с которым предполагает внимательное изучение. Не приступайте к обучению по электронному курсу в дороге. Выделите для этого свободное время, чтобы Вам никто не мешал, приготовьте бумагу и ручку. Рекомендуем делать записи в процессе работы с курсом – это позволит более глубоко усвоить материал. Доступ к курсу открыт на два месяца, Вы можете возвращаться к материалам курса в любое удобное время, проходить курс несколько раз, в том числе тесты, пока не выберете в системе опцию «Завершить обучение». Система автоматически закроет доступ к курсу через два месяца с момента совершения оплаты или активации курса в случае, если он бесплатный.
Как оплатить доступ к электронному курсу?
  • Банковской картой (VISA/Visa Electron, MasterCard). Мы работаем с платежной системой ChronoPay; 
  • Вы можете оплатить доступ к курсу, выбрав один из удобных для Вас вариантов:
  • Через отделения Сбербанка; 
  • Банковским переводом.
Подробная информация об оплате услуг.
Что такое личный кабинет и как им пользоваться?
Личный кабинет – это инструмент, который позволяет быстро и в доступной форме познакомиться с необходимой для обучения информацией. Пользователь может просмотреть свои текущие задачи, отредактировать личную информацию, задать вопросы специалистам, а также просмотреть расписание своих учебных мероприятий. Личный кабинет состоит из следующих разделов:
  •  Мои программы и курсы (показывает как назначенные программы и курсы, по которым планируется либо проходит обучение, так и уже завершенные);
  • Календарь (расписание учебных мероприятий); 
  • Портфолио (копии личных документов пользователя, выполненные практические работы, а также выданные сертификаты. Все документы доступны для скачивания); 
  • Личная информация (телефон, e-mail и другая информация, личные данные можно менять по мере необходимости); 
  • Помощь (подробная инструкция по личному кабинету, FAQ, система обращений к администратору по обучению и системному администратору).
Могу ли я задать вопрос автору/преподавателю курса/программы?
Общение с автором и/или преподавателем строго регламентировано учебной программой и осуществляется в рамках образовательного процесса в отведенном для этого месте и в строго оговоренное время. Большинство наших электронных курсов не имеет авторского сопровождения, общение с авторами/преподавателями доступно только в рамках программ повышения квалификации. Если у вас возник вопрос к авторам курса, напишите его на enano@rusnano.com, мы постараемся помочь с ответом.
Что такое электронный сертификат и как его получить?
Электронный сертификат – это документ, подтверждающий успешное освоение программы курса и прохождение итогового тестирования. Сертификат является именным, зарегистрированным в системе под своим уникальным номером. Для получения сертификата слушателю необходимо освоить материалы курса, успешно выполнить промежуточные и итоговый тесты и завершить обучение, нажав на соответствующую кнопку. Электронный сертификат будет сгенерирован автоматически в личном кабинете.
Какие требования к компьютерному оборудованию и каналам связи необходимо соблюсти для обучения онлайн?
Требования к среде:
  • Операционная система windows vista/7/8; mac os 10.5+
  • Экран с диагональю не менее 15”;
  • Процессор pentium 1 гГц или выше;
  • Оперативная память 512 мб или выше;
  • Свободное дисковое пространство 200 мб;
  • Минимальное разрешение дисплея по горизонтали 1024 точек;
  • Минимальное разрешение по вертикали 768 точек;
  • Глубина цвета дисплея 16 бит (65536 цветов) или выше;
  • Звуковая карта 16 бит, совместимая с ос (для аудио сопровождения);
  • Браузер Google Chrome версия 26 и выше; IE 8.0 и выше; Safari (Mac) версия 6.0 и выше.
Основные требования:
Компонент Adobe Flash Player, версия не ниже 9 (установить с сайта Adobe).
Колонки, наушники или встроенный динамик - для звукового сопровождения курса.

Выдаем документ об окончании

Электронный сертификат в случае успешного прохождения итогового тестирования