Структура за темами

  • Загальне

  • Мета та завдання навчальної дисципліни

    Мета: Формування у здобувачів вищої освіти фундаментальних знань і практичних навичок у галузі наноматеріалів та нанотехнологій, які використовуються в сучасних технологічних процесах і системах. Особлива увага приділяється вивченню властивостей наноматеріалів, методів їх отримання та застосування в інжинірингу технологічних процесів, що дозволить здобувачам ефективно впроваджувати новітні технології в галузі прикладної механіки. 

    Завдання: є теоретична підготовка студентів із питань: 

    – фізико-хімічних властивостей, структури та класифікації наноматеріалів; 

    – основних методів синтезу та обробки наноматеріалів, включаючи хімічні, фізичні та механічні методи; 

    – сучасних нанотехнологій, їх застосуванням у різних галузях промисловості, зокрема у машинобудуванні; 

    – аналізу та вибору наноматеріалів для різних технологічних процесів, з урахуванням їх механічних, електричних, теплових та інших властивостей; 

    – використання обладнання та програмного забезпечення, необхідних для дослідження наноматеріалів і проєктування наноструктур; 

    – екологічних та етичних аспектів використання нанотехнологій, зокрема оцінки їх впливу на навколишнє середовище та безпеку; 

    – підготовки до наукових досліджень в галузі наноматеріалів та нанотехнологій, з акцентом на їх використання у вирішенні актуальних інженерних проблем. 

    Система знань і умінь після вивчення навчальної дисципліни: 

    знати: 

    – поняття, класифікацію та основні характеристики наноматеріалів і наноструктур; 

    – фізичні, хімічні та механічні властивості наноматеріалів, зокрема вплив квантового розміру та поверхневих ефектів на їхні характеристики; 

    – методи синтезу наноматеріалів, включаючи хімічні, фізичні та механічні методи, а також їхні переваги та недоліки; 

    – основи нанотехнологій та їх застосування в різних галузях промисловості, зокрема в машинобудуванні; 

    – методи та інструменти для дослідження наноматеріалів, включаючи електронну мікроскопію, рентгенівську дифракцію, спектроскопію та інші техніки аналізу; 

     – сучасні тенденції у розвитку наноматеріалів та перспективи їх застосування у промисловості; 

    – екологічні та етичні аспекти використання наноматеріалів і нанотехнологій, включаючи питання безпеки та впливу на навколишнє середовище; 

    вміти: 

    – класифікувати та аналізувати наноматеріали за їхніми властивостями та сферою застосування; 

    – вибирати відповідні методи синтезу наноматеріалів для досягнення потрібних властивостей, а також оцінювати ефективність отриманих наноматеріалів;

    – застосовувати інструменти і техніки для дослідження структурних, фізичних та хімічних властивостей наноматеріалів; 

    – розробляти проєкти та рішення на основі нанотехнологій для вдосконалення виробничих процесів і створення нових матеріалів; 

    – проводити моделювання та прогнозування поведінки наноматеріалів у різних умовах експлуатації; 

    – оцінювати ефективність впровадження наноматеріалів у технологічні процеси з урахуванням економічних, екологічних та безпекових факторів; 

    – застосовувати заходи з безпеки при роботі з наноматеріалами, зокрема у виробничих умовах, та оцінювати потенційні ризики їх впливу на здоров'я і навколишнє середовище. 

    Навчальна дисципліна має на меті сформувати та розвинути наступні компетентності студентів, необхідні для подальшої професійної діяльності:

    Загальні компетентності: ЗК1. Здатність виявляти, ставити та вирішувати інженерно-технічні та науково-прикладні проблеми; ЗК2. Здатність використовувати інформаційні та комунікаційні технології; ЗК6. Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями. 

    Спеціальні (фахові) компетентності: ФК1. Здатність застосовувати відповідні методи і ресурси сучасної інженерії для знаходження оптимальних рішень широкого кола інженерних задач із застосуванням сучасних підходів, методів прогнозування, інформаційних технологій та з урахуванням наявних обмежень за умов неповної інформації та суперечливих вимог; ФК2. Здатність описати, класифікувати та змоделювати широке коло технічних об’єктів та процесів, що ґрунтується на глибокому знанні та розумінні теорій та практик механічної інженерії, а також знаннях суміжних наук. 

    Програмні результати навчання: РН5 Самостійно ставити та розв’язувати задачі інноваційного характеру, аргументувати і захищати отримані результати та прийняті рішень; РН8 Оволодівати сучасними знаннями, технологіями, інструментами і методами, зокрема через самостійне опрацювання фахової літератури, участь у науково-технічних та освітніх заходах; РН10 Вести пошук необхідної інформацію в науково-технічній літературі, електронних базах та інших джерелах, засвоювати, оцінювати та аналізувати цю інформацію.

    • Змістовий модуль 1 Основи наноматеріалів, їх структура та властивості

      • Тема 1. Основи наноматеріалів та нанотехнологій

        Ця тема охоплює базові поняття та визначення, що стосуються наноматеріалів та нанотехнологій. Розглядаються основні етапи розвитку нанотехнологій та їх міждисциплінарний характер, який охоплює фізику, хімію, матеріалознавство та інші галузі науки. Окремо аналізуються основні принципи класифікації наноматеріалів.

      • Тема 2. Структура та властивості наноматеріалів

        Тема присвячена дослідженню особливостей структури та фізикохімічних властивостей наноматеріалів. Вивчаються механічні, електричні та оптичні характеристики, які відрізняють наноматеріали від їх макроскопічних аналогів. Особлива увага приділяється унікальним властивостям наносистем, зумовленим їхньою структурою на атомному та молекулярному рівнях.

      • Тема 3. Нанопорошки: структура, методи отримання та застосування

        Тема охоплює різні методи отримання нанопорошків, зокрема фізичні та хімічні процеси синтезу. Розглядаються їхні структурні особливості та фізикохімічні властивості, що роблять ці матеріали унікальними для застосування в різних галузях, таких як каталіз, медицина та електроніка.

      • Тема 4. Вуглецеві наноструктури

        Тема присвячена вивченню вуглецевих наноматеріалів, таких як фулерени, нанотрубки та графен. Описуються їхні структурні характеристики, методи отримання та області застосування. Окремо аналізуються фізичні властивості цих матеріалів, включаючи електропровідність, механічну міцність та інші важливі параметри.

      • Тема 5. Об’ємні наноматеріали та їх отримання

        Тема зосереджена на методах отримання об’ємних наноматеріалів, включаючи порошкову металургію та інтенсивну пластичну деформацію. Розглядаються властивості матеріалів, отриманих за допомогою цих методів, їхні перспективи застосування в машинобудуванні, аерокосмічній та інших галузях.

      • Змістовий модуль 2 Технології отримання, діагностика та застосування наноматеріалів

        • Тема 6. Технології нанесення наноструктурованих покриттів

          Ця тема охоплює методи формування наноструктурованих покриттів на різних підкладках, зокрема фізичні методи осадження з парової фази (PVD). Розглядаються характеристики отриманих покриттів та їх застосування у виробничих процесах для поліпшення зносостійкості та інших функціональних властивостей.

        • Тема 7. Методи діагностики наноматеріалів

          Тема присвячена сучасним методам дослідження та діагностики наноматеріалів. Особливу увагу приділяють електронній мікроскопії, скануючій зондовій мікроскопії та спектроскопічним методам. Вивчаються їхні можливості для дослідження структури та властивостей наноматеріалів на атомному рівні.

        • Тема 8. Застосування нанотехнологій у різних галузях

          Тема присвячена широким можливостям застосування нанотехнологій у машинобудуванні, енергетиці, будівництві та біомедичних технологіях. Окремо розглядається вплив нанотехнологій на екологію та перспективи використання наноматеріалів для зниження екологічних навантажень.

        • Тема 9. Соціальні та етичні аспекти нанотехнологій

          Ця тема аналізує вплив нанотехнологій на суспільство, зокрема етичні питання, пов'язані з їх використанням, екологічними ризиками та безпекою. Розглядаються правові аспекти застосування нанотехнологій, захист інтелектуальної власності та етичні норми у цій галузі.

        • Тема 10. Перспективи розвитку нанотехнологій

          У цій темі вивчаються поточні тенденції розвитку нанотехнологій та їхні потенційні майбутні напрямки. Особлива увага приділяється інноваціям, що базуються на синергетичних ефектах нанотехнологій, та можливим соціальним і економічним наслідкам їх впровадження у глобальній економіці.

        • Теми практичних занять

          1 Дослідження стабільності структури та властивостей консолідованих наноматеріалів при високих температурах.

          2 Дослідження можливості застосування методів порошкової металургії для виробництва наноматеріалів.

          3 Дослідження структури та властивостей наноматеріалів отриманих методами рівно-канального кутового пресування та крутіння під тиском.

          4 Дослідження властивостей ультрадрібнозернистих конструкційних сталей, отриманих у процесі деформаційного наноструктурування.

          5 Основні методи дослідження наноматеріалів.

        • Підсумковий тест

        • Рекомендована література

          Базова

          1. Наноматеріали і нанотехнології: Навчальний посібник / Азарєнков М. О., Неклюдов І. М., Береснєв В. М., Воєводін В. М., Погребняк О. Д., Ковтун Г. П., Соболь О. В., Удовицький В. Г., Литовченко С. В., Турбін П. В., Чишкала В. О. – 2014. – 323 с.

          2. Проценко І. Ю., Наноматеріали і нанотехнології в електроніці. Підручник. – Суми : Сумський державний університет, 2017 – 155 с.

          3. Наноматеріали, нанотехнології, нанопристрої / Боровий М.О., Куницький Ю.А., Каленик О.О., Овсієнко І.В., Цареградська Т.Л. – Київ: «Інтерсервіс», 2015. – 350 с.

          4. Основи нанофізики і нанотехнологій. Електронний підручник / Погосов В. В., Корніч Г. В., Васютін Є. В., Пугіна К. В., Кіпріч В. І. – Запоріжжя : Запорізький національний технічний університет, 2008 – 628 с.

          Допоміжна

          5. Nanotechnology 2 (2018). Editors Prof Dr. Mustafa ERSÖZ Dr. Mine SULAK Dr. Massimo BERSANI Dr. Arzum IŞITAN Meltem BALABAN Dr. Zeha YAKAR Dr. Cumhur Gökhan ÜNLÜ Dr. Volkan ONAR. Universal Nanotechnology Skills Creation and Motivation Development) / UNINANO. Denizli 2018. 270 р.

          Інтернет-ресурси:

          6. Дистанційна освіта КрНУ ім. М. Остроградського / [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://krnu.org/.