Метою викладання дисципліни є забезпечення знань щодо структури, властивостей, методів дослідження наноматеріалів та раціонального застосування нанотехнологій в матеріалознавстві.

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен

знати: можливості змінювати властивості твердих тіл модифікацією структури та електронної будови, а також раціональним легуванням хімічними елементами;

вміти: раціонально вибирати склад, та технологію виготовлення матеріалів з наноструктурою і відповідними властивостями.

                                                                             Програма навчальної дисципліни

Змістовий модуль 1. Класифікація, структура та властивості наноматеріалів.

Тема 1. Вступ. Класифікація наноматеріалів.

Вступ. (предмет, задачі та зміст дисципліни). Історія та перспективи розвитку нанотехнологій. Загальні відомості щодо нанорозмірних структур. Термінологія (нанотехнологія, наноматеріали, наносистемна техніка). Основи класифікації наноматеріалів. Перспективні напрямки застосування нанотехнологій в матеріалознавстві.

Тема 2. Характеристика наноструктури.

Основні типи структур наноматеріалів. Дефекти, особливості поверхонь поділу, сегрегації, зерна, шари, включення, пори в консолідованих матеріалах. Співвідношення між загальною часткою поверхні поділу, часткою міжзеренних границь та розміром кристалітів. Схильність до утворення кластерів. Фазові рівноваги. Термічна стабільність об'ємних наноструктур.

Тема 3. Зв’язок між структурою та властивостями наноматеріалів.

Розмірні ефекти. Ріст зерен та дифузія в наноматеріалах. Механічні властивості. Закон Холла-Петча щодо наноматеріалів. Фізика твердості, міцності та пластичності наноматеріалів. Особливості діаграм напруження – деформація наноматеріалів. Механічні властивості плівкових наноматеріалів. Зв’язок між дислокаційною структурою та механічними властивостями наноматеріалів. Особливості поширення тріщин в наноматеріалах. Механізм деформації наноматеріалів. Специфіка зміни К_1с  наноматеріалів при деформації. Надпластичність та повзучість в наноматеріалах. Магнітні характеристики наноматеріалів.

Змістовий модуль 2. Технології виробництва та застосування наноматеріалів в техніці.

Тема 1. Технології виробництва наноматеріалів з застосуванням методів порошкової металургії.

Методи порошкової металургії, що базуються на фізичних процесах (розпилення розплаву, механічне подрібнення). Методи, що базуються на хімічних процесах (високоенергетичний синтез, осадження із розчинів, розпад нестабільних з’єднань, відновлювальні процеси). Отримання однокомпонентних наночастинок (Fe, Ni, Cu) та легованих частинок (Fe–Co, Ni–Cu). Особливості компактування та спікання наноструктурних матеріалів (Cu–Al₂O₃ WC–Co) методами порошкової металургії. Методи з використанням аморфізації (контролюєма кристалізація із аморфного стану).

Тема 2. Технології виробництва наноматеріалів методами інтенсивної пластичної деформації.

Методи інтенсивної пластичної деформації (метод рівноканального кутового пресування, кручення під тиском, всебічне кування, пакетна прокатка за режимами термомеханічної обробки). Експериментальне дослідження процесу рівноканального кутового пресування. Матеріали для рівноканального кутового пресування. Інструмент для рівноканального кутового пресування. Вплив технологічних факторів процесу рівноканального кутового пресування на структуру та властивості матеріалів, що виготовляються даним методом. Еволюція структури в ході інтенсивної пластичної деформації.

Тема 3. Технології плівок і покрить.

Фізичні методи (фізичне осадження з парогазової фази, газотермічне напилення, катодне і магнетронне розпилення, іонно-променеві методи, іонне осадження, іона імплантація, іонне перемішування, лазерна група методів, інтенсивна деформація поверхневого шару, застосування ультразвуку). Хімічні методи (літографія, хімічне та електрохімічне окислення). Технологія полімерних, пористих і трубчастих наноматеріалів. Комплексні методи.

Тема 4. Основні області застосування наноматеріалів і причини обмеження їх використання.

Захист поверхні матеріалів. Використання наноматеріалів як жароміцних та магнітних. Конструкційні, надтверді, тріботехнічні, адаптаційні та ядерні матеріали. Нанокомпозиційні матеріали в техніці. Потенційні можливості застосування вуглецевих нанотрубок. 

Викладач дисципліни:Вініченко Валерій Степанович, доцент кафедри «Фізичне матеріалознавство»

Опис навчальної дисципліни

Примітка.

Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить:

для денної форми навчання – 42 %  до 58 %

для заочної форми навчання – 10,8% до 89,2%

Розподіл балів, які отримують студенти