Контрольных работы
Проверочные работы на лекциях
Экзамен
«Функциональные наноматериалы»
Лекторы: проф. Кауль А.Р. , проф. Аржаков М.С.
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Функциональные наноматериалы. (Лекция 1) презентация
Содержание
- 1. Функциональные наноматериалы. (Лекция 1)
- 2. Направленность курса: изучение наиболее общих
- 3. Структура раздела «Функциональные неорганические материалы» Фазовые равновесия
- 4. Материал – вещество, отвечающее тем или иным
- 5. Материалы определяют уровень цивилизаций. Периодизация истории человечества
- 6. Важнейшие материалы, формировавшие облик цивилизации Строительство:
- 7. Важнейшие материалы, изменившие жизнь человечества Военное дело:
- 8. Важнейшие материалы, изменившие жизнь человечества
- 9. Особенность современного материаловедения – разработка материалов для решения конкретной задачи.
- 10. Полупроводниковый кремний – важнейший материал современности и
- 11. Солнечные панели на основе монокристаллического и поликристаллического кремния
- 12. Получение монокристаллического кремния для микроэлектроники методом Чохральского
- 13. Монокристалл кремния
- 14. Получение поликристаллического кремния для солнечных батарей «Сырой»
- 15. Пластина поликристалли-ческого солнечного кремния
- 16. Вытягивание из расплава лент поликристаллического кремния для солнечной энергетики
- 17. Ориентированные кремниевые пленки на металлической подложке [001] [001]
- 18. Зависимость эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую
- 19. Самолет с электрическим двигателем, работающим от
- 20. Самолет SolarImpulse, впервые перелетевший Америку, «питаясь» только энергией Солнца http://www.bbc.co.uk/russian/science/2013/07/130707_solar_plane_completion.shtml Модель 2:http://www.gazeta.ru/science/video/samolet_na_solnechnyh_batareyah.shtml
- 21. Стратегия создания новых материалов основана на систематических
- 22. Стратегия создания новых материалов основана на систематических
- 23. Стратегия создания новых материалов основана на систематических
- 24. Стратегия создания новых материалов основана на систематических
- 25. Современное понимание термина «состав» Элементный состав
- 26. Что понимают под термином «структура»? Атомная и
- 27. Свойства материалов Химические (реакционная способность, каталитические св-ва).
- 28. Свойства Структурно- Нечувствительные (фундаментальные) Структурно- чувствительные
- 29. и Структурно-нечувствительные свойства теплоемкость
- 30. Структурно-чувствительные свойства предел прочности теплопроводность
- 31. Структурно-чувствuтельные свойства связаны с перемещением атомов,
- 32. Электропроводность – пример структурно-чувствительного свойства. Электропроводность –зависит
- 33. Анизотропия критического тока высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7-x
- 34. Jc резко зависит от угла разориентации зерен высокотемпературного сверхпроводника
- 35. Микроструктура керамики сверхпроводника YBa2Cu3O7-x Тс ~ 92
- 36. Морфология поверхности пленки YBа2Cu3O7-х Зерна а-ориентированной фазы YBaCuO Микропоры
- 37. Свойства наноматериалов структурно-чувствительны: структурная чувствительность свойств
- 38. Измерение параметра решетки при изменении размера наночастиц
- 39. Изменение температур плавления нановеществ в зависимости от
- 40. Материалы Равновесные Неравновесные
- 41. Примеры неравновесных материалов, метастабильных при н.у. в
- 42. Равновесная фазовая диаграмма системы - ключ к
- 223. Ионная проводимость бета-глинозема Ионная проводимость бета-Al2O3
Направленность курса: изучение наиболее общих физико-химических закономерностей, явлений и процессов, формирующих свойства материалов, в том числе в наноструктурированном и наноразмерном состоянии. Часть 1. Функциональные неорганические материалы –
Слайд 1 36 час (2 час/неделю)
Домашние задания
(!)
Контрольных работы
Проверочные работы на лекциях
Экзамен
Контрольных работы
Проверочные работы на лекциях
Экзамен
Слайд 2 Направленность курса:
изучение наиболее общих физико-химических закономерностей, явлений и процессов, формирующих
свойства материалов, в том числе в наноструктурированном и наноразмерном состоянии.
Часть 1. Функциональные неорганические материалы – 24 ч.
Часть 2. Полимерные материалы – 12 ч.
Слайд 3Структура раздела «Функциональные неорганические материалы»
Фазовые равновесия
1,2 и 3-х компонентных систем.
Язык фазовых диаграмм
1 контр.работа
Твердые растворы
Явления при термообработке твердых растворов и их влияние на физические свойства материалов
2 контр.работа
Слайд 4Материал – вещество, отвечающее тем или иным требованиям его применения.
Разработка
новых материалов – одна из главных целей деятельности химиков
Слайд 5Материалы определяют уровень цивилизаций.
Периодизация истории человечества :
Каменный век
Бронзовый век Железный век
~3000 лет до Н.Э.
~1000 лет до Н.Э.
Слайд 6Важнейшие материалы, формировавшие облик цивилизации
Строительство:
Глина
Камень
Бетон
Дерево
Слайд 7Важнейшие материалы, изменившие жизнь человечества
Военное дело:
Порох
Динамит
Ядерное горючее
Слайд 8Важнейшие материалы, изменившие жизнь человечества
Передача и хранение информации:
Глина – Папирус – Бумага
Кремний
Кремний
Слайд 9Особенность современного материаловедения –
разработка материалов для решения конкретной задачи.
Слайд 10Полупроводниковый кремний – важнейший материал современности и будущего
Динамика производства чистого кремния
в мире
Для электроники
Для солнечной энергетики
Слайд 12Получение монокристаллического кремния для микроэлектроники методом Чохральского
«Сырой» кремний
Кварцевый тигель
Расплав кремния
Полученный монокристалл
Вытягивание с вращением
Слайд 14Получение поликристаллического кремния для солнечных батарей
«Сырой» кремний
Кварцевый
тигель с расплавом кремния
Выплавленный поликристаллический слиток
Слайд 18Зависимость эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую от размера зерен поликристаллического
кремния
Ленточный кремний
Литой кремний
Монокристалл Si
Аморфный кремний (многослойный)
Размер зерна , мкм
Коэффициент преобразования, %
Слайд 19
Самолет с электрическим двигателем, работающим от солнечных батарей
12 000 фотоэлементов, вмонтированных
в крылья, заряжают Li- батареи.
Слайд 20Самолет SolarImpulse, впервые перелетевший Америку, «питаясь» только энергией Солнца
http://www.bbc.co.uk/russian/science/2013/07/130707_solar_plane_completion.shtml
Модель 2:http://www.gazeta.ru/science/video/samolet_na_solnechnyh_batareyah.shtml
Слайд 21Стратегия создания новых материалов основана на систематических исследованиях взаимосвязей:
Состав
Структура
Способ и условия
получения
Свойство
МАТЕРИАЛ
Слайд 22Стратегия создания новых материалов основана на систематических исследованиях взаимосвязей:
Состав
Структура
Свойство
«Подход технолога»
Слайд 23Стратегия создания новых материалов основана на систематических исследованиях взаимосвязей:
Состав
Структура
Свойство
«Подход химика-синтетика»
Слайд 24Стратегия создания новых материалов основана на систематических исследованиях взаимосвязей:
Состав
Структура
Свойство
«Подход физика»
Слайд 25Современное понимание термина «состав»
Элементный состав
Стехиометрия
Нестехиометрия
Однородность состава
Тип и концентрация
примесей
Распределение примесей
Фазовый состав
Распределение примесей
Фазовый состав
Zn, O
ZnO
ZnO1-x (изолятор- п/проводник)
(Li, N) –p; (Ga, Al)-n
1 фаза, 2 фазы ?
Слайд 26Что понимают под термином «структура»?
Атомная и электронная структура
Кристаллическая структура
Структура дефектов
Наноструктура
Микроструктура
Мезоструктура
Структура поверхности
Реальная структура
Морфология
Морфология
Слайд 27Свойства материалов
Химические (реакционная способность, каталитические св-ва).
Физические
Механические
Электрические
Магнитные и их комбинации
Оптические
Радиационные
Биологические ( биосовместимость,
резорбируемость и т.д.)
Технологические (прессуемость, спекаемость и т.д.)
Технологические (прессуемость, спекаемость и т.д.)
Слайд 29и
Структурно-нечувствительные свойства
теплоемкость
упругость пара
электродвижущая сила
коэффициент теплового расширения
критическая температура
сверхпроводников
……..
……..
……..
……..
Слайд 30Структурно-чувствительные свойства
предел прочности
теплопроводность
электропроводность
скорость распространения звука
магнитная индукция
сегнетоэлектрическая
поляризация
критический ток сверхпроводников
……..
критический ток сверхпроводников
……..
Слайд 31 Структурно-чувствuтельные свойства связаны с перемещением атомов, носителей электрических зарядов (электронов,
ионов), фотонов и фононов, дислокаций , границ зерен, доменных стенок
на расстояния больше межатомных.
Структурно- чувствительные процессы:
диффузия, спекание, пластическая деформация,
теплопроводностъ, намагничивание, распространение звука и др.
на расстояния больше межатомных.
Структурно- чувствительные процессы:
диффузия, спекание, пластическая деформация,
теплопроводностъ, намагничивание, распространение звука и др.
Слайд 32Электропроводность – пример структурно-чувствительного свойства.
Электропроводность –зависит не только от:
фундаментальных свойств составляющих
фаз
-типа носителей заряда (электроны, ионы)
-анизотропии структуры
-термодинамических параметров системы (Т,Р,состав),
но также от факторов микроструктуры:
-относительной плотности (пористости)
-среднего размера кристаллитов
-текстуры
-типа носителей заряда (электроны, ионы)
-анизотропии структуры
-термодинамических параметров системы (Т,Р,состав),
но также от факторов микроструктуры:
-относительной плотности (пористости)
-среднего размера кристаллитов
-текстуры
Слайд 33Анизотропия критического тока
высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7-x
Плоскости
[CuO2]
Тс ~ 92 К
Y
Ba
Слайд 35Микроструктура керамики сверхпроводника YBa2Cu3O7-x
Тс ~ 92 К
Jc:
в керамике ~ 101-103
А/см2
в монокристалле ~ 104 A/см2
в эпитаксиальных тонких пленках > 106 А/см2
в монокристалле ~ 104 A/см2
в эпитаксиальных тонких пленках > 106 А/см2
0,1мкм
Слайд 37Свойства наноматериалов структурно-чувствительны:
структурная чувствительность свойств наноматериалов определяется огромной концентрацией границ
зерен, а также изменением фундаментальных характеристик веществ при изменении размера частиц до величины порядка нескольких параметров эл.ячеек.
Слайд 38Измерение параметра решетки при изменении размера наночастиц
TiC
MgO
M. Fukuhara.
// Physics Letters A, 2003, v.313, p.427.
α-Fe2O3
Слайд 39Изменение температур плавления нановеществ в зависимости от размеров частиц
Изменение температуры
плавления
золота
Изменение
температуры плавления CdS
Goldstein A.N. et al.// Science, 1992, p.1425.
Слайд 41Примеры неравновесных материалов, метастабильных при н.у. в окружающей атмосфере
1. Стекла
2. Аморфные
металлы
3. Нанодисперсные материалы
4. В атмосферных условиях все металлы, кроме Au, Pt …
5. Композиты
3. Нанодисперсные материалы
4. В атмосферных условиях все металлы, кроме Au, Pt …
5. Композиты
Слайд 42Равновесная фазовая диаграмма системы - ключ к пониманию особенностей материала и
его технологии
Ni
Si
Слайд 223Ионная проводимость бета-глинозема
Ионная проводимость бета-Al2O3 зависит от
-относительной плотности, размера
кристаллитов,
-текстуры, примесей на границах кристаллитов.
-текстуры, примесей на границах кристаллитов.
Микроструктура керамики
Кристаллическая структура
