Электронный курс

Старт обучения по курсу "Процессы получения наночастиц и наноматериалов"

Спикер

Блинков Игорь Викторович

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

Курс разработан АНО «еНано» совместно с НИТУ «МИСиС» и ориентирован на студентов, обучающихся по направлениям подготовки «Материаловедение и технологии материалов» и «Наноматериалы».

О курсе

Курс дает знания и практические навыки в области физико-химических основ процессов получения наночастиц и наноматериалов, помогает понять взаимосвязь условий их формирования и свойств, знакомит с основами аттестации наночастиц и наноматериалов, проблемами и перспективами их практического применения.

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.

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.

  • 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.

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.

Категория слушателей:

студенты, обучающиеся по направлениям подготовки «Материаловедение и технологии материалов» и «Наноматериалы»