Методика проведения лекционных занятий по разделу "Наноматериалы и нанотехнологии" при изучении дисциплины "Материаловедение"
Скачать 1.05 Mb.
|
| Введение в наномир. Цель: Предоставить информацию о истории развития нанотехнологий. Задачи: - Обучающая: Дать понятия о нанотехнологиях. - Развивающая: развивать у учащихся память, логическое мышление, трудовые навыки, интерес к предмету. - Воспитывающая: способствовать воспитанию целеустремленности, инициативы, самостоятельности; умению логически мыслить, самостоятельно высказывать и отстаивать свою точку зрения; сознательной дисциплины. Тип занятия: Лекция. Оснащение: - МТО: компьютер - МО: Конспект занятия, учебное пособие "Голубая мечта Доналда Рамсфелда" Аксёнов П.Н. Структура занятия: Организационный этап (2-3 минуты) Этап объяснения нового материала (55 минут) Этап закрепления изученного материала (15 минут) Заключительный этап (5 минут). Ход занятия: 1. Организационный момент. Преподаватель приветствует студентов. Происходит отметка присутствующих на занятии и постановка темы занятия. 2.Этап объяснения нового материала Преподаватель: Английский термин "Nanotechnology" был предложен японским профессором Норио Танигучи в средине 70-х гг. прошлого века и использован в докладе "Об основных принципах нанотехнологии" (On the Basic Concept of Nanotechnology) на международной конференции в 1974 г., т. е. задолго до начала масштабных работ в этой области. По своему смыслу он заметно шире буквального русского перевода "нанотехнология", поскольку подразумевает большую совокупность знаний, подходов, приемов, конкретных процедур и их материализованные результаты – нанопродукцию. Как следует из названия, номинально наномир представлен объектами и структурами, характерные размеры R которых измеряются нанометрами (1нм = 10–9м = 106 мм = 10–3 мкм). Сама десятичная приставка "нано-" происходит от греческого слова νανοσ – "карлик" и означает одну миллиардную часть чего-либо. Реально наиболее ярко специфика нанообъектов проявляется в области характерных размеров R от атомных (~ 0,1 нм) до нескольких десятков нм. В ней все свойства материалов и изделий (физико-механические, тепловые, электрические, магнитные, оптические, химические, каталитические и др.) могут радикально отличаться от макроскопических. Существует более десятка причин специфичного поведения и особых свойств наноструктурных материалов и нанообъектов. Причем, их свойства существенно зависят от размеров морфологических единиц и могут быть изменены в необходимую сторону путем добавления и удаления атомов (молекул) одного сорта. Нанотехнология совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба. Данная технология подразумевает умение работать с такими объектами и создавать из них более крупные структуры, обладающие принципиально новой молекулярной организацией. Наноструктуры, построенные "из первых принципов", с использованием атомномолекулярных элементов, представляют собой мельчайшие объекты, которые могут быть созданы искусственным путем. Они характеризуются новыми физическими, химическими и биологическими свойствами и связанными с ними явлениями. В связи с этим возникли понятия нанонауки, нанотехнологии и наноинженериии (нанонаука занимается фундаментальными исследованиями свойств наноматериалов и явлений в нанометровом масштабе, нанотехнология – созданием наноструктур, наноинженерия – поиском эффективных методов их использования) (см. Приложение 1) Наноматериалы материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками; Наносистемная техника полностью или частично созданные на основе наноматериалов и нанотехнологий функционально законченные системы и устройства, характеристики которых кардинальным образом отличаются от показателей систем и устройств аналогичного назначения, созданных по традиционным технологиям. Нанотехнологии - это принципиально новый, надотраслевой приоритет, он един для всех отраслей науки и промышленности. Фактически переход к нанотехнологиям знаменует переход цивилизации в ближайшие 10-20 лет к принципиально новому экономическому укладу. Когда речь идет о развитии нанотехнологий, имеются в виду три направления: изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов; разработка и изготовление наномашин, т.е. механизмов и роботов размером с молекулу; непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них всего существующего. Сегодня львиная доля производственных затрат человека идут, как это ни парадоксально, на производство отходов и загрязнение окружающей среды. Если же мы будем целенаправленно создавать необходимые нам материальные объекты, конструируя их из атомов и молекул, с помощью нанотехнологий, это приведет радикальному снижению материальных и энергетических затрат общества в целом. Таким образом, нанотехнологии - это, во-первых, технологии атомарного конструирования, во-вторых, - принципиальный вызов существующей системе организации научных исследований, и, в-третьих, - философское понятие, возвращающее нас к целостному восприятию мира на новом уровне знаний. Отцом нанотехнологии можно считать греческого философа Демокрита. Примерно в 400 г. до н.э. он впервые использовал слово "атом", что в переводе с греческого означает "нераскалываемый", для описания самой малой частицы вещества. Примером первого использования нанотехнологий можно назвать – изобретение в 1883 году фотопленки Джорджем Истмэном, который впоследствии основал известную компанию Kodak. Один нанометр (от греческого "нано" - карлик) равен одной миллиардной части метра. На этом расстоянии можно вплотную расположить примерно 10 атомов. Пожалуй, первым ученым, использовавшим эту единицу измерения, был Альберт Эйнштейн, который в 1905 г. теоретически доказал, что размер молекулы сахара равен одному нанометру. Но только через 26 лет немецкие физики Эрнст Руска, получивший Нобелевскую премию в 1986 г., и Макс Кнолл создали электронный микроскоп, обеспечивающий 15-кратное увеличение (меньше, чем существовавшие тогда оптические микроскопы), он и стал прообразом нового поколения подобных устройств, позволивших заглянуть в наномир. 1932 г. Голландский профессор Фриц Цернике, Нобелевский лауреат 1953 г., изобрел фазово-контрастный микроскоп - вариант оптического микроскопа, улучшавший качество показа деталей изображения, и исследовал с его помощью живые клетки (ранее для этого приходилось применять красители, убивавшие живые ткани). Интересно, что Цернике предлагал свое изобретение фирме "Цейс", но менеджеры не осознали его перспективности, хотя сегодня такие микроскопы активно применяются в медицине. 1939 г. Компания Siemens, в которой работал Руска, выпустила первый коммерческий электронный микроскоп с разрешающей способностью 10 нм. Днем рождения нанотехнологий считается 29 декабря 1959 г. Профессор Калифорнийского технологического института Ричард Фейман выступил с лекцией на ежегодной встрече Американского физического общества в Калифорнийском технологическом институте. В этом докладе, названном "На дне много места", он выразил идею "управления и контроля материалов на микроскопическом уровне", подчеркивая, что речь идет не только о миниатюризации, но и о таких возможностях, как размещение всей Британской Энциклопедии на кончике булавки. По мнению Ричарда, достигнуть этого можно уменьшая обычные размеры в 25 000 раз без потери разрешения. Он предполагал, что используя подобные технологии, можно уместить все мировое собрание книг в одну брошюру. "Такое возможно, — сказал Фейман, — в силу сохранения объектами свойства размерности, несмотря на то, что речь идет об атомном уровне". Хотя Фейман никогда не упоминал понятие "нанотехнологии", он обратил внимание на возможность создания микроскопических приборов и невероятно маленьких компьютеров, которые как хирурги могли бы проникать в наши тела и выполнять определенные задачи. Многие ученые восприняли идеи Ричарда как шутку, учитывая его знаменитое чувство юмора. Однако, он предложил награду в 1000 $ тому, кто первым уменьшит страницу к 1/25 000 ее первоначального размера так, чтобы ее можно было прочитать с помощью электронного микроскопа. В 1985 году выпускник Стэнфорда Том Ньюмэн, используя электронный луч, записал первую страницу "Истории двух городов" Чарльза Диккенса на кончике булавки. Отправив результаты своего труда Фейману, он в течение двух недель получил от него чек. Многие ученые до сих пор удивляются, на сколько точны были предположения Ричарда Феймана. В своей оригинальной речи он подчеркивал те огромные возможности, появляющиеся при работе на молекулярном уровне. Фейман хотел подтолкнуть людей в нужном направлении, чтобы в будущем, "Оглядываясь на наше время, — говорил он, — Все удивлялись, почему только в 1960 году кто-либо начал серьезно задумываться над этим вопросом". 3. Этап закрепления изученного материала. Преподаватель: теперь давайте коротко повторим то, что мы сегодня изучили. Преподаватель задает вопросы по теме занятия, а учащиеся отвечают. Список основных вопросов – Что такое нанотехнологии, определение наноматериалы, в каком году был выпущен коммерческий электронный микроскоп. 4.Заключительный этап. Подводятся итоги занятия, оговариваются основные понятия, изученные на занятии, и примерный перечень вопросов, которые будут рассмотрены на лабораторной работе. План- конспект занятия № 2. Тема: Наноматериалы и технологии их получения. Цель: Предоставить учащимся информацию информацию о технологиях получения наноматериалов. Задачи: - Обучающая: Сформировать представление о наноматериалах, их разнообразии, технологиях получения и уникальных свойствах. Познакомить учащихся с разнообразием наноматериалов и их свойствами. - Развивающая: развивать у учащихся память, логическое мышление, трудовые навыки, интерес к предмету. - Воспитывающая: способствовать воспитанию: целеустремленности, инициативы, самостоятельности, умение логически мыслить, самостоятельно высказывать и отстаивать свою точку зрения, сознательной дисциплины, усердие. Тип занятия: Комбинированный. Оснащение: - МТО: компьютер, проектор просмотр презентации 1. - МО: Конспект занятия, учебное пособие "Очарование нанотехнологии" Хартманн У.Г. Структура занятия: 1. Организационный этап (2-3 минуты) Этап объяснения нового материала (55 минут) Проведение теста (10 минут) Этап закрепления изученного материала (15 минут) Заключительный этап (5 минут). Ход занятия: 1. Организационный момент. Преподаватель приветствует студентов. Происходит отметка присутствующих на занятии и постановка темы занятия. 2. Этап объяснения нового материала Обсуждение вопроса о классификации наноматериалов нужно начать с экскурса в развитие человеческой цивилизации, тесно связанное с освоением новых материалов и технологий их получения. Определения понятий "структура" и "наноматериалы" имеет смысл продиктовать учащимся для записи. Важно обратить внимание учащихся на взаимосвязь между размерами вещества и его свойствами, особенно при достижении размеров частиц менее 100 нм. Изменения свойств связаны с двумя основными причинами: увеличением доли поверхности и изменением электронной структуры в силу квантовых эффектов. Излагая материал о разнообразии наноматериалов, важно отметить, что современная наука выделяет следующие виды наноматериалов: наночастицы, фуллерены, нанотрубки и нановолокна, нанопористые структуры, нанодисперсии, наноструктурированные поверхности и пленки, нанокристаллические материалы. Наночастицами называют частицы, размер которых меньше 100 нм. Наночастицы состоят из 108 или меньшего количества атомов, и их свойства отличаются от свойств объемного вещества, состоящего из таких же атомов. Наночастицы, размер которых меньше 5-10 нм, называют нанокластерами. Слово "кластер" произошло от англ. cluster – скопление, гроздь. Обычно в нанокластере содержится до 1000 атомов. Фуллерены – кластеры из более чем 40 атомов углерода, по форме представляющие собой шароподобные каркасные структуры, напоминающие футбольный мяч. Фуллерены получили свое название в честь архитектора Фуллера, который придумал подобные структуры для использования их в архитектуре. В 1991 году были обнаружены длинные углеродные структуры, получившие название нанотрубок. Нанопористые вещества представляют собой пористые вещества с нанометровым размером пор. Размеры нанопор находятся в пределах 1-100 нм. При уменьшении размеров пор у наноматериалов появляются новые способности к фильтрации и сорбции различных химических элементов. Нанодисперсии – системы, состоящие из жидкой фазы с равномерно растворенными в ней наночастицами. Сегодня нанодисперсии в основном применяются в медицине и косметике. Пленки, или слои, собранные из полупроводниковых материалов, называют гетероструктурами. Самая тонкая пленка состоит из одного атомного слоя вещества, нанесенного на твердую или жидкую поверхность. Такие пленки называют пленками Ленгмюра – Блоджетта. Гетероструктура может состоять из последовательности десятков полупроводниковых слоев толщиной в несколько нанометров. Полупроводниковые гетероструктуры используются для создания ярких светодиодов, лазеров и других полупроводниковых приборов современной микроэлектроники. Важно обратить внимание учащихся на то, что российский ученый Ж.И. Алферов в 2000 году получил Нобелевскую премию по физике за разработку технологий создания гетероструктур. Гетероструктуры создают методом молекулярно-лучевой, газофазной, жидкостной эпитаксии, а также методом самосборки. Разъяснитяется, что на современном этапе сформировалось 2 подхода к получению наноматериалов: "сверху-вниз" и "снизу-вверх". Технология "сверху-вниз" основана на уменьшении размеров тел механической или иной обработкой, вплоть до получения объектов нанометрового размера. Технология "снизу-вверх" сводится к получению наноразмерного объекта путем сборки из отдельных атомов и молекул. Последующее за лекцией семинарское задание может быть представлено выступлениями групп учащихся по предложенным вопросам. Все вопросы необходимо осветить с разных сторон, с использованием разных источников. После заслушивания докладов нужно провести обсуждение и анализ, высказать критические замечания и пожелания. По окончанию урока представитель каждой из групп предлагает окончательный проект. Учитель оценивает работу участников дискуссии. 3.Тесты Сопоставьте определения: наночастицы; частицы, размер которых меньше 5-10 нм; нанокластеры; частицы, размер которых меньше 100 нм; нанопленки; кристаллические вещества, размер которых меньше 100 нм; нанокристаллы. вещества, состоящие из одного и более атомных слоев. Что такое фуллерены? длинные углеродные структуры; кластеры из более чем 40 атомов углерода, по форме представляющие шароподобные каркасные структуры; наночастицы, растворенные в жидкой фазе; шарообразные молекулы, содержащие атомы, размером меньше 100 нм. Что такое нанодисперсии? системы, состоящие из жидкой фазы с равномерно растворенными в ней наночастицами; системы, состоящие из нанокластеров; системы, состоящие из нанопористых веществ; системы, состоящие из нанопористого вещества. Какие технологии относятся к технологии "сверху-вниз"? литография; эпитаксия; литография и конденсация; механическая обработка (измельчение). Поставьте в правильной последовательности этапы литографии: экспонирование; химическое травление; нанесение фоторезистора. В чем заключается технология "снизу-вверх"? основана на уменьшении размеров тел механической или иной обработки, вплоть до получения объектов нанометрового размера; сводится к получению наноразмерного объекта путем сборки наноматериалов из отельных атомов и молекул. Что такое эпитаксия? наращивание оксидной пленки на кристалле; ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого; получение наночастиц путем испарения из макроскопического тела атома; создание наноструктур на поверхности твердого тела. Что такое синергетика? наука о самоорганизующихся системах; наука о нанокристаллических материалах; наука о хаосе; наука об экономии энергии. 4.Этап закрепления изученного материала. Преподаватель: теперь давайте коротко повторим то, что мы сегодня изучили. Преподаватель задает вопросы по теме занятия, а учащиеся отвечают. Список основных вопросов – Дайте определение понятию "наноматериалы"? Какие виды наноматериалов вы знаете? Что называют наночастицами и нанокластерами? Чем обусловлены особые свойства наноматериалов? Приведите примеры технологии "сверху-вниз". 5.Заключительный этап. Подводятся итоги занятия, оговариваются основные понятия, изученные на занятии, и примерный перечень вопросов, которые будут рассмотрены на лабораторной работе. План- конспект занятия № 3 Тема: Нанотехнологии вокруг нас. Цель: Познакомить учащихся с современным состоянием дел и ближайшими перспективами применения нанотехнологических методов в быту, в медицине, промышленности и военном деле. Задачи: - Обучающая: Рассказать учащимся о применении нанотехнологий в повседневной жизни. - Развивающая: развивать у учащихся память, логическое мышление, трудовые навыки, интерес к предмету. - Воспитывающая: способствовать воспитанию целеустремленности, инициативы, самостоятельности; умению логически мыслить, самостоятельно высказывать и отстаивать свою точку зрения; сознательной дисциплины. Тип занятия: Комбинированный. Оснащение: - МТО: компьютер, проектор, видеофильм "нанотехнологии" - МО: План-конспект лекции, учебное пособие "Голубая мечта Доналда Рамсфелда" Аксёнов П.Н. Структура занятия: 1. Организационный этап (2-3 минуты) 2. Этап объяснения нового материала (55-60 минут) 3. Проведение теста (10 минут) 4. Этап закрепления изученного материала (10 минут) 5. Заключительный этап (5 минут). Ход занятия: 1.Организационный момент. Преподаватель приветствует студентов, отмечает присутствующих и сообщает тему занятия. 2. Этап объяснения нового материала. Рассмотрение вопроса перспектив использования нанотехнологий в повседневной жизни следует начать с определения получивших наибольшее распространение нанотехнологических методов: нанопокрытий и золь-гель методов. Необходимо сконцентрировать внимание учащихся на принципиальных отличиях различных физических свойств покрытий из наночастиц от свойств непрерывных покрытий. Следует подчеркнуть, что различные виды наночастиц в составе нанопокрытий позволяют управлять механическими, оптическими и иными свойствами материалов, на которые они нанесены. Далее следует дать учащимся представление об использовании особых свойств наноструктурированных материалов. Как пример можно привести использование золотых наночастиц в качестве катализаторов и поглотителей запахов. Далее, от основных объектов нанотехнологий следует перейти к примерам использования нанотехнологий в повседневной жизни: в медицине: антисептики, транспортировочные наноконтейнеры, и др.; в парфюмерной и пищевой промышленности; при производстве спортивных товаров; при производстве одежды и обуви. При рассмотрении конкретных областей применения наночастиц и нанопокрытий следует обращать внимание учащихся на то, какие именно их свойства используются в данном случае. Так, в медицине используются в основном малые размеры наночастиц, позволяющие им проникать вместе с кровотоком через клеточные мембраны. При использовании наноматериалов в качестве катализаторов и фильтров в автомобильной и парфюмерной промышленности используется большая площадь поверхности наноструктурированной среды, резко увеличивающая эффективность взаимодействия. При изготовлении сверхпрочных и сверхлёгких материалов, используемых в производстве спортивных товаров, актуальными становятся особые механические свойства наноматериалов. При производстве одежды и обуви используются особые структурные свойства, обеспечивающие содержание воздуха в материале до 99,8%, что обуславливает отличные теплоизолирующие свойства. Вторую часть урока следует посвятить изучению применения нанотехнологий в военном деле. Необходимо подчеркнуть, что в военном деле, как правило, используются наиболее передовые разработки, лишь некоторое время спустя получающие распространение и в других областях человеческой деятельности. В качестве примера можно рассмотреть костюм солдата будущего. Спектр используемых свойств нанообъектов также весьма широк. Например, при производстве так называемой "мягкой брони" используются особые механические свойства нанообъектов, причём "подсмотренные" у живой природы. В конструкции костюма будут использоваться специально сконструированные наномашины-усилители, которые смогут увеличить силу солдата на 300%. Будут использованы также полупроводниковые и медицинские нанотехнологические методы. Следует особо отметить перспективное применение комплексов простых микро- и наноустройств ("умная пыль"), которые, взаимодействуя между собой, могут обладать возможностями, намного превосходящими возможности отдельных объектов. Также следует подчеркнуть, что одним из наиболее перспективных направлений считается создание новых материалов со сложной структурой для военной техники. Кроме уже рассмотренного примера нанокомпозитной брони, следует отметить создание специальной "электромеханической краски", которая позволит менять цвет подобно хамелеону, а также предотвратит коррозию и сможет "затягивать" мелкие повреждения на корпусе машины. "Краска" будет состоять из большого количества наномеханизмов, которые позволят выполнять все вышеперечисленные функции. Нанопокрытие – покрытие, состоящее из наночастиц и обладающее вследствие этого особыми свойствами. Наноконтейнер – капсула, содержащая действующее вещество. Может доставляться прямо к источнику заболевания, не подвергая воздействию весь организм и сводя к минимуму побочные эффекты. "Мягкая броня" – условное название тканых и нетканых материалов, обладающих гибкостью, но в то же время стойкостью к механическому воздействию. "Умная пыль" – комплекс микроустройств, способных к коллективным действиям. Электромеханическая краска – покрытие, состоящее из большого количества наномеханизмов, позволяющее изменять цвет. (Приложение 3) 3. Тесты Разработано покрытие для стекла, состоящее из полимерных слоев и наночастиц кварца. Что происходит при попадании воды? вместо крошечных капель, рассеивающих свет, вода покрывает стекло большими каплями вместо крошечных капель, рассеивающих свет, вода покрывает стекло ровным прозрачным слоем вместо крошечных капель, рассеивающих свет, вода полностью стекает со стекла вместо крошечных капель, рассеивающих свет, вода покрывает стекло средними каплями Могут ли нанотехнологии применяться в качестве катализаторов и фильтров? могут только в качестве катализаторов могут только в качестве фильтров могут в качестве катализаторов и фильтров не могут Наночастицы какого элемента хорошо подходят для обеззараживания ран? золота серебра платины железа Швейцарская компания изготовила для соревнований Tour de France–2005 спортивный велосипед с рамой из композиционного материала на основе углеродных нанотрубок. Его вес составлял: 2 кг 5 кг 4 кг 1 кг Наночастицы, состоящие из золотого "ядра" и палладиевой оболочки используются в пищевой промышленности в качестве катализаторов в военной технике в качестве защиты от пуль в косметической промышленности для улучшения пудры в медицине как мощный антисептик 4. Этап закрепления изученного материала. Преподаватель: теперь давайте коротко повторим то, что мы сегодня изучили. Преподаватель задает вопросы по теме занятия, а учащиеся отвечают. Список основных вопросов – Приведите примеры использования нанотехнологии в производстве спортивных товаров? Приведите примеры использования нанотехнологий в медицине? Приведите примеры "умной одежды" для экстремальных условий? Перечислите нанотехнологии, применённые в костюме солдата будущего? 5. Заключительный этап. Подводятся итоги занятия, оговариваются основные понятия, изученные на занятии, и примерный перечень вопросов, которые будут рассмотрены на лабораторной работе. 2.4. Анализ проведенных занятий Для методического анализа занятий по теме "Наноматериалы и технологии их получения" определяем роль каждого занятия в современных технических устройствах, которые применяются практически во всех сферах нашей жизни. Определяем тип занятия, какие вопросы при подготовке к занятию были учтены (особенности психических процессов учащихся, внимания и его устойчивости (кие приемы использовал преподаватель: рассказ, беседу, объяснение, демонстрацию наглядных пособий, в частности, презентации, конспектирование, чередовал их с учетом наиболее эффективного восприятия их учащимися), особенности мышления студентов средне - профессиональных учебных заведений). Важным элементом проведенного занятия является его структура: организационный этап - изучение нового материала - закрепление материала - заключительный этап. Для оценки проведенных занятий можно использовать показатели, приведенные в таблице 2, с выставлением оценки по 5 балльной шкале. Таблица 2 Показатели успешности занятия
Полученные данные позволяют увидеть и оценить качество проектирования занятия, наглядно продемонстрировать успехи и недостатки выполненной разработки. Приложение 2 УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА по дисциплине «НОВЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ АВИАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
Дисциплина имеет цель:
В результате изучения дисциплины студенты должны: ЗНАТЬ:
УМЕТЬ:
БЫТЬ ОЗНАКОМЛЕННЫМ:
Изучение дисциплины «Новые и перспективные авиационные материалы и технологии» базируется на знаниях, полученных при обучении в технических ВУЗах. Данная дисциплина обеспечивает изучение дисциплин «Управление качеством авиационной техники на стадиях жизненного цикла», «Современное состояние и перспективы развития авиационной техники», а так же выполнение курсовых и дипломных работ. Преподавание дисциплины базируется на последних достижениях науки и техники в области материалов и технологии. Теоретическими и научными основами дисциплины являются фундаментальные положения физики твердого тела, физической и коллоидной химии, а так же знания влияния условий эксплуатации материалов на их структуру, фазовый и химический состав. На изучение дисциплины выделяется 60 часов, из них: на теоретическое обучение 30 часов и практическое обучение 30 часов. Дисциплина изучается на лекциях, семинарах, практических и лабораторных занятиях. На лекциях даются фундаментальные основы научных знаний в области новых и перспективных материалов и технологии. На практических и лабораторных занятиях осуществляется практическое изучение строения и эксплуатационных свойств конструкционных материалов. На семинарах рассматриваются физические основы технологических процессов, организации производства и ремонта техники из новых и перспективных материалов. На самостоятельное изучение дисциплины слушателям отводится 40 часов. Методическая подготовка слушателей осуществляется в темах 1,2,3,4,5,6,7 в объеме 3 часов: из них 1 час отводится на общую подготовку и 2 часа на индивидуальную. Способы формирования умений и навыков осуществляются в процессе практических занятий на ведущих предприятиях по разработке, производству и применению новых материалов, занятий в лаборатории и проведения семинаров. По дисциплине предусмотрен экзамен. К экзамену допускаются студенты, сдавшие отчеты по лабораторным и практическим работам.
Введение. Цели и задачи дисциплины. Роль дисциплины в системе специальных дисциплин. Структура дисциплины. РАЗДЕЛ 1. Новые и перспективные материалы в конструкции летательного аппарата. Тема 1. Требования к авиационным материалам. Требования к материалам цельной конструкции. Дополнительные требования к комплексу свойств материалов самолетных конструкций. Методы определения основных свойств материалов. Критерии оценки качества материалов. Принципы выбора материала. Тема 2. Материалы для обшивки летательных аппаратов. Дуралюмины для клепанной обшивки Д16 и Д19. Сверхчистые сплавы. Зарубежные алюминиевые сплавы. Алюминий – литиевые сплавы 1420, 1421, 1430, 1440, 1450, 1451, 1460. Алюминий – скандиевые сплавы. Сплав 1570. Бериллиевые сплавы. Стеклопластики ВФТ-Ц, СК9ФА, СТМ-Ф, ВПС-19М, ВПС-27. Углепластики КМУ1 … КМУ11. Влияние климатических факторов на их свойства. Органопластики 2Т, 5Т, 6ТКС, 7ТКС, 11Т, кевлары. Применение сотовых панелей в конструкции летательных аппаратов. Радиопоглощающие материалы для самолетов системы «СТЕЛС». Тема 3. Материалы в конструкции силового набора планера. Высокопрочные сплавы В93, В96, В96Ц. Титановые сплавы ВТ5-1, ВТ20, ВТ22, ВТ25У, ВТ35. Сверхпластичность. Сплавы с эффектом памяти механической формы ТМ1, ТНМ3, ВСП-1. Металлические сплавы в аморфном состоянии. Высокопрочные стали перлитного, мартенситного и аустенитного класса. РАЗДЕЛ 2. Новые и перспективные материалы в конструкции двигателя. Тема 4. Материалы для компрессора ГТД. Общая характеристика материалов для ГТД. Титановые сплавы ВТ18У, ВТ3-1, ВТ8, ВТ25, ВТ33. Интерметаллидные титан-алюминиевые сплавы. Жаропрочные стали ЭИ961, ЭП517, ЭП866, ЭП718, ВЖ39, ЭП700ВД. Алюмоторные композиции для деталей компрессора ВКА1, ВКА2. Магнийборная композиция ВКМ-1. Армированные композиционные материалы с металлической матрицей, получаемые методом пропитки. Ситаллы. Тема 5. Материалы для высокотемпературной охлаждаемой турбины. Требования к материалам для дисков турбин. Деформируемые сплавы ЭИ 698, ЭП 742, ЭП 741, ЭП975. Диски турбин, получаемые из гранул. Пути повышения сопротивления малоцикловой усталости. Жаропрочные никелевые сплавы для лопаток турбин ЖС6К, ЖС6У, ЖС6Ф, ВЖЛ12У, ЖС30М, ЖС32, ЖС36, ЖС40 и их зарубежные аналоги PWA 1484, SC-150, CMSX-4. Эвтектические сплавы ВКЛС-10, ВКЛС-20. Пути повышения жаропрочности. Защитные покрытия для лопаток турбин. Алитирование, хромоалитирование, комплексное диффузионное покрытие. Вакуумно-плазменные, электроннолучевые, комбинированные покрытия. Теплозащитные покрытия. Высокотемпературные керамические материалы. Кислородные керамические материалы. Керамические материалы на основе оксидов металлов. Свойства карбидной, нитридной и силицидной керамик. Технологические схемы получения деталей из керамики. Прогрессивные методы защиты от коррозии авиационной техники. Механизм коррозии. Разрушение при межкристаллитной и питтинговой коррозии. Коррозионное растрескивание. Методы защиты деталей из алюминиевых сплавов. Методы защиты от коррозии стальных деталей. Рациональное конструирование. Сохранность авиационной техники. Технико-экономическая эффективность противокоррозионных мероприятий. Экологические проблемы коррозии. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАНизучения дисциплины «Новые и перспективные материалы и технологии» |
Похожие:
 | Методика проведения занятий по тактической подготовке Знания, умения и навыки, полученные обучаемыми при изучении. Уставов Вооруженных Сил, на занятиях по огневой и строевой подготовке,... | | Рабочая программа дисциплины (модуля) Наноматериалы и нанотехнологии Место дисциплины в структуре магистерской программы. Дисциплина включена в вариативную часть профессионального цикла магистерской... |
 | План проведения мероприятий Химия относится к фундаментальным наукам, формирующим инженерное мышление. Химия является одной из базовых естественно научных дисциплин... | | Программа дисциплины "Физическое материаловедение" для специальности... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Повышения квалификации и профессиональной переподготовки Особенности закрепления знаний на уроках русского языка при изучении «Морфемики и словообразования» в 5 классе, их особенности, методика... | | Организация учебного процесса Активно используются возможности телевизионных аудиторий для проведения лекционных занятий и компьютеризированных классов для проведения... |
| Отчет «Создание баз данных в области наноэлектроники как элементов... Наноэлектроника, наноматериалы, нанотехнологии, формирование предметной области, структурирование | | Программа «Фонд образовательных инноваций» Методика проведения семинарских... Методика проведения семинарских занятий по курсу «Институциональная экономика» на факультете Экономики (бакалавриат, 3 курс) 1 |
| Методика подготовки специалистов мфц и привлекаемых организаций,... Темы лекционных занятий с кратким изложением основных теоретических положений по курсу | | Рабочая программа учебной дисциплины материаловедение 2013 рабочая... Рабочая программа учебной дисциплины «Материаловедение» разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта... |
| Рабочая учебная программа Цель курса. Цель преподавания курса «Гимнастика» Методика проведения урока гимнастики. Методика занятий гимнастикой в школе и в вузах 35 | | Общие правила и нормы проведения испытаний в форме тестирования и собеседования Темы лекционных занятий с кратким изложением основных теоретических положений по курсу |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Сзм в различных областях: материаловедение, нанотехнологии, биология, медицина, индустрия | | Рабочей программы дисциплины «Управление качеством» Цель и задачи дисциплины «Теория организации», «Стратегический менеджмент», «Маркетинг» и др. Знания, приобретенные при изучении курса «Средства и методы... |
| Методика преподавания журналистики в высшей школе план лекционных... План-конспект урока литературы в 5 классе по теме: Н. А. Некрасов. Крестьянские дети | | Московский энергетический институт (технический университет) институт... Профиль(и) подготовки: Техника и физика низких температур, Теплофизика, Атомные электростанции и установки, Термоядерные реакторы... |
