1. komponenta

Vrsta nastave	Ukupno
Predavanja	45
Laboratorijske vježbe	45

* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)

CILJ KOLEGIJA:
Sinteza osnovnih znanja o tehnički važnim staklima i keramikama.. Poznavanje odnosa procesnih parametara sa strukturom i svojstvima stakla i keramike kao temeljnog preduvjeta u razumijevanju ponašanja materijala u primjeni i dizajniranju njegovih svojstava.

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA :

1. tjedan:
Povijesni razvoj keramike/stakla. Temeljne sličnosti / razlike između stakla i keramike. Podjela keramika / stakala i njihova primjena. Uloga keramičara/staklara u proizvodnji i dizajniranju mikrostrukture i svojstava.

2. tjedan:
Mikrostruktura keramičkog materijala ( elementi strukture). Za keramiku važni fazni dijagrami (termodinamika / kinetika). Procesni koraci u keramičkoj proizvodnji. Sirovine (prirodne/sintetske) za pripravu keramičke mase. Sinteza, dorada i karakterizacija keramičkih prašaka.

3. tjedan:
Oksidi (Al2O3, ZrO2, 3Al2O3-2SiO2). Karbidi ( SiC, B4C, TiC). Nitridi ( Si3N4, AlN, BN, TiN). Boridi. Silicidi. Postupci oblikovanja keramičke mase. Prešanje (uniaksijalno, izostatsko, vruće-izostatsko). Oblikovanje lijevanjem u kalupe. Priprava i karakterizacija keramičkih masa za lijevanje. Ostali postupci oblikovanja.

4. tjedan:
Proces toplinske obrade. Granična površina i sinteriranje. Poticatelji zgušnjavanja. Mehanizmi rasta zrna. Mehanizmi sinteriranja. Mehanizam viskoznog tečenja. Sinteriranje uz prisustvo tekuće faze (mokro). Sinteriranje bez prisustva tekuće faze (suho). Problemi kod sinteriranja.

5. tjedan:
Termomehanička svojstva keramike. Toplinski koeficijent širenja. Toplinska vodljivost. Tlačna i savojna čvrstoća. Lomna žilavost (KIC). Otpornost na puzanje.

6. tjedan:
Kemijski postupci priprave keramike. Hidrotermalna sinteza. Sol-gel postupak.
Alkoksidi. Sinteza reakcijom u parnoj fazi. Polimerna piroliza.

7. tjedan: 1. provjera znanja (1. kolokvij)

8. tjedan:
Opće spoznaje o procesu taljenja i kristalizacije. Temeljne razlike u ponašanju staklenih i kristalnih tijela. Fiksne točke staklenog skrutnjavanja taline. Razvoj klasičnih teorija o strukturi stakla ( po Tammannu, po Goldschmidtu, po Lebedevu). Teorija mreže po Zachariasenu i Warrenu.

9. tjedan:
Struktura i svojstva bistrih stakala. Alkalijsko-silikatna, odnosno, zemnoalkalijska-silikatna stakla. Boratna i borosilikatna stakla. Stakla s visokim sadržajem olova. Fosfatna stakla. Teluritna stakla. Germanatna stakla.

10. tjedan:
Struktura i svojstva obojenih stakala. Opća razmatranja o apsorpciji odnosno svjetlosnoj propusnosti stakala. Ionima obojena stakla. Stakla s naknadno razvijenom bojom. Stakla obojena koloidima (rubinska). Stakla koja apsorbiraju/propuštaju IR zrake. Mutna stakla.

11. tjedan:
Kristalizacija stakala. Teorija stvaranja klica i rasta kristala. Pojave razdvajanja u mikrofaze u staklima. Kristalizacija kao greška stakla. Usmjerena kristalizacija. Staklokeramika/vrste.

12. tjedan:
O mehaničkoj čvrstoći stakla. Efektivna čvrstoća teorijsko i praktično obrazloženje. Greške na površini stakla. Griffitovi džepovi. Indeks loma, disperzija i Abbeov broj. Naponi. Napetost površine. Toplinsko rastezanje. Toplinska i električna provodnost. Viskoznost. Kemijska otpornost stakla.

13 i 14. tjedan:.
Proizvodnja stakla. Sirovine za proizvodnju stakla. Priprema smjesa (proračun). Taljenje stakla (agregati za taljenje, energenti). Oblikovanje stakla. Proizvodnja šupljeg, ljevanog, prešanog, ravnog stakla i staklenih cijevi. Proizvodnja optičkog stakla. Proizvodnja pjeno stakla. Naknadna obrada stakla. Brušenje i poliranje stakla. Proizvodnja sigurnosnog stakla.

15. tjedan: 2. provjera znanja (2.kolokvij)

Laboratorijske vježbe:
1.Izračun i priprava keramičke mase za ljevanje.
2.Određivanje reoloških karakteristika pripravljene mase i lijevanje keramičkog proizvoda u gipsani kalup.
3. Određivanje krivulje sušenja, sušenje i pečenje sirovca.
4. Određivanje prividne gustoće i poroznosti sirovca i sinteriranog keramičkog tijela (Hg-porozimetar).
5. Izračun i priprava sirovinske smjese za taljenje stakla. Taljenje stakla u laboratorijskoj peći.
6. Posjet tvornici ambalažnog/kristalnog stakla.

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Razumijevanje suvremenih teorija i tehnoloških procesa vezanih uz znanost i inženjerstvo keramičkih materijala i stakala. Provođenje eksperimenta priprave keramičkog proizvoda i upoznavanje s realnim tehnološkim procesom proizvodnje ambalažnog/kristalnog stakla..

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Pohađanje predavanja i laboratorijskih vježbi.

UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Uredno pohađanje predavanja i odrađene i kolokvirane laboratorijske vježbe.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Predavanja i laboratorijske vježbe

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
2 Kolokvija (min. 50% bodova na svakom kolokviju donosi oslobađanje od usmenog ispita)
pismeni i usmeni ispit

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa

METODIČKI PREDUVJETI:

i) ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
1. Povezati suvremene teorije i tehnološke procese vezane uz znanost i inženjerstvo keramičkih materijala i stakala.
2. Povezati relaciju između procesnih parametara te strukture i svojstava stakla i keramike
3. Planirati i voditi laboratorijske pokuse
4. Argumentirati rezultate pokusa
5.Pripremiti laboratorijska izvješća

j) ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1. povezati temeljne elemente kemije i inženjerstva materijala: strukturu, svojstva, proizvodnju i uporabu materijala
2. primijeniti znanstvene metode u rješavanju problema u području kemije i inženjerstva materijala
3. povezati rezultate dobivene raznovrsnim metodama s literaturnim spoznajama radi njihove što potpunije interpretacije
4. samostalno organizirati svoje vrijeme i plan rada
5. planirati složene eksperimente primjenom laboratorijske opreme i uređaja

k) NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA

Nastavna jedinica

1. Struktura, svojstva i priprava keramike

Ishodi učenja
- Prepoznati i opisati uobičajene kristalne strukture
-Razlikovati tradicionalnu i naprednu keramiku
-Razumjeti mehanizme sinteriranja i rasta zrna
-Opisati postupke oblikovanja keramičkih proizvoda
-Pripremiti i napraviti laboratorijske pokuse:
1.Priprava keramičke mase za lijevanje.
2.Određivanje reoloških svojstava ljevače mase i lijevanje keramičke mase u gipsani kalup.
3. Određivanje krivulje sušenja, sušenje i pečenje sirovca.

Kriteriji vrednovanja
-Razumjeti i interpretirati relaciju između procesnih parametara te strukture i svojstava keramike
-Analizirati i interpretirati fazni dijagram
-Eksperimentalno odrediti mehanička svojstva probnih tijela
-Eksperimentalno odrediti prividnu gustoću i poroznost sinteriranog keramičkog tijela.

Nastavna jedinica
2. Struktura, svojstva i priprava stakla

Ishodi učenja
-Razlikovati strukturu stakla i strukturu kristalnih tvari
- Opisati osnove klasičnih teorija o strukturi stakla
- Razumjeti kristalizaciju stakala, teoriju stvaranja klica i rasta kristala.
-Opisati postupke oblikovanja stakla
-Pripremiti i napraviti laboratorijske pokuse:
1.Priprava sirovinske mješavine za taljenje stakla.
2. Taljenje stakla
3. Karakterizacija stakla
- Analizirati i interpretirati rezultate pokusa te pripremiti laboratorijsko izvješće

Kriteriji vrednovanja
- Razumjeti i interpretirati relaciju između procesnih parametara te strukture i svojstava stakla
-Pokazati vještinu računanja bilance tvari i energije
- Eksperimentalno odrediti koeficijent toplinskog širenja i naprezanja u staklu., kristalizacijsku stabilnost stakla te područje nukleacije i kristalizacije u staklu.

1. .M. W. Barsoum, Fundamentals of Ceramics, IOP Publishing Ltd. 2003
   D. Segal; Chemical Synthesis of Advanced Ceramic Materials, Cambridge University Press, Cambridge, 1989.
   H. Salmang, H. Scholze, Keramik Teil 1 und 2, Springer Verlag, Berlin 1982.
   W. Vogel, Kemija stakla, SKTH/Kemija u industriji, Zagreb 1985.
   A. G. King, Ceramic Technology and Processing, William Andrew Publishing Inc. 2002.

Obavezni predmet - Redovni studij - Kemija i inženjerstvo materijala