Naziv kolegija Anorganski nemetalni materijali
Nositelj kolegija Izv. prof. dr. sc. Vilko Mandić, doc. dr. sc. Ivana Panžić
Suradnici na kolegiju Arijeta Bafti Dunatov, mag.chem., Davor Gašparić, mag.ing. cheming.
Godina/semestar izvođenja kolegija 3. god. / 2. sem.
Broj studenata 30
Bodovna vrijednost prema ECTS-u i vrsti izvođenja nastave
Bodovi po ECTS sustavu: 5.0
Broj sati (P+S+V) : 2+0+2
Udio bodova po ECTS-u u pojedinom načinu izvođenja nastave (P+S+V) + samostalni rad studenta:
Predavanja ? 1.5 ECTS
Vježbe ? 2 ECTS
Samostalni rad studenta ? 1.5 ECTS
OPIS KOLEGIJA
Ciljevi kolegija
Stjecanje znanja o vrstama i klasifikaciji anorganskih nemetalnih materijala (ANM).
Stjecanje znanja o pripravi/sintezi, konfiguriranju i karakterizaciji ANM (osnovnih sirovina za mineralna veziva, staklo i keramiku, kao i recikliranje i preduvjeti održive proizvodnje).
Stjecanje znanja o razvoju materijala i značaju naprednih ANM (sinteze, konfiguriranja, nanošenja i karakterizacije novih naprednih keramičkih nanomaterijala).
Uvjeti za upis kolegija
Položeni predmeti: svi predmeti 1. nastavne godine
Ishodi učenja kolegija
Reproducirati temeljne pojmove geologije, mineralogije i kristalografije, interakcije materije i zračenja te odnosa strukture, morfologije i sastava materijala.
Koristiti spomenuta znanja za izbor sirovina, dizajn i konfiguriranje sustava, odgovarajućih tehnika sinteza, nanošenja i karakterizacija, tehnologijama proizvodnje, kao i procjenu i razumijevanje konačnih svojstava anorganskih nemetalnih materijala.
Kritički razmišljati o utjecaju anorganskih nemetalnih materijala na razvoj društva, gospodarstva i okoliša.
Steći motivaciju za intelektualni razvoj i daljnje obrazovanje u kontekstu novih naprednih anorganskih nemetalnih nanomaterijala
Ishodi učenja studijskog programa kojima doprinose ishodi učenja ovog kolegija
Ishodi učenja diplomskog studija Kemijsko inženjerstvo na razini programa:
analizirati i rješavati znanstvene, stručne i društvene izazove u području svoje ekspertize korištenjem znanja iz matematike, kemije, kemijskog inženjerstva i srodnih znanosti
analizirati i kritički interpretirati prednosti, ograničenja i primjenjivost najnovijih dostignuća u kemijskom inženjerstvu
rješavati kompleksne i nedovoljno definirane probleme korištenjem znanstvenih metoda, razvijajući i uspoređujući više mogućih rješenja
formulirati rješenja za složene probleme koji se javljaju tijekom razvoja novih područja kemijskog inženjerstva
kreirati i primijeniti inovativne metode rješavanja problema temeljene na fundamentalnim inženjerskim načelima
razviti projektna rješenja za procese ili njihove dijelove, uključujući sustave iz novih ili interdisciplinarnih područja kemijskog inženjerstva, uz primjenu naprednih inženjerskih alata
integrirati i primijeniti znanstveni pristup pri rješavanju stvarnih kemijsko-inženjerskih problema
odabrati, analizirati i organizirati relevantne znanstvene informacije iz različitih izvora
samostalno planirati i dizajnirati teorijska i eksperimentalna istraživanja te odabrati prikladne metodologije
kritički vrednovati prikupljene podatke i izvoditi te osmisliti utemeljene zaključke
metodički organizirati i integrirati znanja iz različitih područja te sustavno donositi zaključke
primijeniti digitalne alate, napredne programske i simulacijske metode u optimizaciji procesa, donošenju odluka i rješavanju kompleksnih kemijsko-inženjerskih problema
Sadržaj kolegija
PREDAVANJA I SAMOSTALNI ZADACI
Nastavnik provodi izlaganja stručnih parametara u skladu s kurikulumom kolegija. Studenti sudjeluju u nastavi kroz samostalne zadatke koji potiču interaktivnu komunikaciju, u vidu pripreme sažetog predavanja ili seminara. Duljina i broj samostalnih zadataka ovise o broju upisanih studenata. Prisustvovanje predavanjima je obavezno.
1. Definicija i važnost anorganskih nemetalnih materijala. Vrste i podjele anorganskih nemetalnih materijala. Važnost i uloga anorganskih nemetalnih materijala u gospodarstvu. Povijesni razvoj materijala. Podjela i sistematika anorganskih procesa.
2. Sirovine u anorganskoj kemijskoj tehnologiji, oplemenjivanje sirovina. Uvod u mineralna veziva. Anorganska mineralna veziva i kompozitni materijali. Podjela anorganskih mineralnih veziva i kompozita. Cement i cementni kompoziti.
3. Vrste, definicije i primjene keramičkih materijala. Odnos strukture i svojstava stakla i keramike. Tradicionalna, nova i napredna keramika. Generička svojstva keramike.
4. Načini proizvodnje i obrada keramike. Proces pečenja keramike. Opće spoznaje o staklotvornosti i kristalizaciji. Vrste stakla, svojstva stakla, taljenje i oblikovanje stakla.
5. Staklokeramika. Proces kontrolirane kristalizacije stakla. Vrste i svojstva staklokeramike. Biokeramika, vrste biokeramike. Hidroksilapatitna keramika. Biomimetički materijali.
6. Stijene i minerali, sredina, uvjeti i procesi nastajanja minerala. Klasifikacije. Uporaba.
7. Provjera znanja: 1. KOLOKVIJ-parcijalni ispit.
8. Napredni anorganski materijali. Utjecaj kemijskog sastava. Utjecaj morfologije. Nanostrukturiranje. Konfiguracije i geometrija. Tanki filmovi.
9. Priprava naprednih anorganskih nemetalnih nanomaterijala metodama kemijskog nanošenja i vrste naknadne obrade.
10. Priprava naprednih anorganskih nemetalnih nanomaterijala metodama fizikalnog nanošenja i vrste naknadne obrade.
11. Osnove odnosa tvari i energije. Rezolucija. Karakterizacije naprednih anorganskih nemetalnih nanomaterijala izdvojenim naprednim spektroskopskim metodama.
12. Sinkrotronsko zračenje. Karakterizacije naprednih anorganskih nemetalnih nanomaterijala izdvojenim metodama difrakcije i raspršenja rendgenskog zračenja.
13. Modeliranje sinteze i karakterizacije naprednih anorganskih nemetalnih nanomaterijala.
14. Recikliranje i održiva proizvodnja. Obnovljivost materijala i izvora energije. Održivost proizvodnje anorganskih nemetalnih materijala. Ponavljanje
15. Provjera znanja: 2. KOLOKVIJ-parcijalni ispit.
VJEŽBE i TERENSKA NASTAVA
Nastavnik i asistenti provode demonstracije i vježbe simulirane sinteze i karakterizacije opasnih i osjetljivih materijala. Omjer demonstracija i aktivnog rada studenata ovisi o broju upisanih studenata. Predviđena je i terenska nastava kroz posjet relevantnoj instituciji. Prisustvovanje vježbama i terenskoj nastavi je obavezno.
1. Kemijske metode nanošenja tankih filmova
2. Fizikalne metode nanošenja tankih filmova
3. Priprema i provedba analize uzoraka korištenjem beskontaktnog načina rada metode mikroskopije atomskih sila (AFM)
4. Karakterizacija površinskih svojstava materijala u konfiguraciji tankog filma ? difuzna refleksijska spektroskopija (DRS) i rendgenska difrakcija uz okrznujući upadni kut (GIXRD)
5. Karakterizacija uzoraka metodom raspršenja rendgenskog zračenja pri malom kutu (SAXS)
Općenito, terenska nastava provodi se sukladno programu koji se studentima komunicira najmanje tjedan dana unaprijed te se može odvijati izvan standardnog rasporeda nastave. Studenti se raspoređuju u skupine od približno 10 studenata. Na terensku nastavu studenti dolaze samostalno koristeći javni prijevoz (željeznički prijevoz besplatan je za studente), a u slučaju najavljenih organizacijskih poteškoća Fakultet će razmotriti mogućnost suorganizacije prijevoza. Vođene posjete odvijaju se u industrijskom ili laboratorijskom okruženju te su studenti obvezni prisustvovati primjereno odjeveni i obuveni, u trijeznom stanju, te se pridržavati uputa voditelja, osobito u pogledu sigurnosti na radu. Pušenje tijekom terenske nastave nije dopušteno. Nastavni sadržaji obrađeni tijekom terenske nastave sastavni su dio provjere znanja.
Način izvođenja nastave klasična
Vrste izvođenja nastave
predavanja
vježbe
terenska nastava
samostalni zadaci
Obveze studenata
Redovito pohađanje nastave i seminara. Izrada seminarskih zadataka i polaganje kolokvija.
Praćenje rada studenata
Pohađanje nastave
Seminarski rad
Pismeni ispit
Kontinuirana provjera znanja
Referat
Praktični rad
Ocjenjivanje i vrednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu
KONTINUIRANA PROVJERA ZNANJA: Provest će se 2 kontinuirane provjere znanja (kolokvija) u obliku eseja i/ili pisanih pitanja. Za pozitivnu ocjenu potrebno je na svakom kolokviju ostvariti najmanje 60 % bodova. Ukupan broj bodova računa se kao aritmetička sredina rezultata ostvarenih na oba kolokvija, pri čemu se konačna ocjena može diskretno povisiti ili sniziti na temelju: i) rezultata ostvarenih na vježbama, ii) samostalnih zadataka i iii) zalaganja i aktivnosti na nastavi. Kriteriji ocjenjivanja su: dovoljan (2) 61?70 bodova, dobar (3) 71?80 bodova, vrlo dobar (4) 81?90 bodova, izvrstan (5) 91?100 bodova. Usmeni dio ispita provodi se po potrebi. VJEŽBE: Pozitivno ocijenjene i završene vježbe uvjet su za pristup ispitu. Po potrebi se provodi ulazni, a po potrebi i završni kolokvij za vježbe. Sudjelovanje na vježbama vrednuje se kroz: i) zalaganje, ii) referate te iii) rezultate ulaznih i/ili izlaznih kolokvija. Ostvareni rezultati mogu utjecati na završnu ocjenu ostvarenu kontinuiranom provjerom znanja. Studenti koji ponovno upisuju kolegij obvezni su ponovno pohađati vježbe. TERENSKA NASTAVA: Terenska nastava sastavni je dio predavanja i/ili vježbi te je sudjelovanje na istoj obavezno. Zalaganjem i aktivnim sudjelovanjem na terenskoj nastavi studenti ostvaruju bodove na jednak način kao i na predavanjima i vježbama. SAMOSTALNI ZADACI I AKTIVNOST: Dodatno se vrednuje zalaganje na nastavi koje uključuje aktivno sudjelovanje u nastavnom procesu te kvalitetu samostalne izrade predavanja ili seminara, prema potrebi. ISPIT: Redoviti ispit provodi se u pismenom obliku, uz mogućnost usmenog dijela po potrebi. Kriteriji ocjenjivanja: dovoljan (2) 61?70 bodova, dobar (3) 71?80 bodova, vrlo dobar (4) 81?90 bodova, izvrstan (5) 91?100 bodova. Rezultati ostvareni tijekom kontinuirane provjere znanja, vježbi, terenske nastave, samostalnih aktivnosti i zalaganja ne utječu na ocjene ostvarene na redovitim ispitnim rokovima.
Obvezna literatura
1. Barry Carter, M. Grant Norton, Ceramic Materials: Science and Engineering, Springer-Verlag, New York, 20131 ? Bibliotečno Informacijski centar FKITa
2. Rainer Pöttgen, Thomas Jüstel, Cristian A. Strassert, Applied Inorganic Chemistry, Volume 2: From Energy Storage to Photofunctional Materials, De Gruyter (2022) 1 ? Bibliotečno Informacijski centar FKITa
3. Euth Ortiz Ortega , Hamed Hosseinian , Ingrid Berenice Aguilar Meza , María José Rosales López , Andrea Rodríguez Vera , Samira Hosseini, Material Characterization Techniques and Applications, Springer (2022) 1 ? Bibliotečno Informacijski centar FKITa
4. Milton Ohring, Materials Science of Thin Films: Depositon and Structure, ?Academic Press; 2. Edition (2001)1 ? Bibliotečno Informacijski centar FKITa
5.Yang Leng, Materials Characterization, Wiley-VCH (2013) 1 ? Bibliotečno Informacijski centar FKITa
Dopunska literatura
1. A.H. De Aza, J. Chevalier, G. Fantozzi, M. Schehl, R. Torecillas: Biomaterials 23 (2002) 937?945.
2. D.C. MacLaren and M.A. White, Cement: Its Chemistry and Properties, J. Chem. Educ. 80 (2003) 623?635.
Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje izlaznih znanja, vještina i kompetencija
Za praćenje ishoda i kvalitete kolegija koristit će se sljedeće metode:
Analiza prolaznosti (praćenje broja studenata koji uspješno završe kolegij u odnosu na upisanu grupu)
Studentska anketa (prikupljanje povratnih informacija o organizaciji, sadržaju, metodama nastave i opterećenju kolegija).
|
-
LITERATURA POTREBNA ZA POLAGANJE ISPITA
1.P.K.Mehta,Concrete:Structure,Properties,and Materials,Prentice-Hall,New Jersey,1986.
2.A.Đureković,Cement,cementni kompoziti i dodaci za beton,IGH i Školska Knjiga,Zagreb,1996
3.W.Vogel, Kemija stakla, SKTH/Kemija u industriji, Zagreb, 1985. (Naslov originala: Glaschemie, WEB Deutscher Verlag fuer Grundstoffindustrie, 2.auflage, Leipzig, 1983.prijevod R.Laslo i E.Tkalčec
4.H.Yanagida,K.Koumoto and M.Miyayama,TheChemistry of Ceramics,John Wiley &Sons,Chichester,1996
DOPUNSKA LITERATURA:
1.A.H.De Aza,J.Chevalier,G Fantozzi,M.Schehl,R.Torecillas:Biomaterials 23(2002)937-945
2.D.C.MacLaren and M.a.White,Cement:Its Chemistry and Properties,j.Chem.Educ.80(2003)623-635,
-
.
DOPUNSKA LITERATURA:
1.A.H.De Aza,J.Chevalier,G Fantozzi,M.Schehl,R.Torecillas:Biomaterials 23(2002)937-945
2.D.C.MacLaren and M.a.White,Cement:Its Chemistry and Properties,j.Chem.Educ.80(2003)623-635,
|
Pristupačnost
