Metode karakterizacije materijala

Kod

Nositelj/i predmeta

Suradnici

Status predmeta

Ciljevi predmeta

Stjecanje teorijskih znanja o različitim metodama i tehnikama karakterizacije materijala, te praktičnih znanja o pripravi uzoraka i primjeni jednostavnih i naprednih instrumentalnih tehnika i metoda.

Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije potrebne za predmet

Očekivani ishodi učenja na razini predmeta (4-10 ishoda učenja)

Nakon uspješno položenog kolegija student će moći:
1. optimalno koristiti mnogobrojne mogućnosti pojedinih instrumenata
2. zaključiti koja se instrumentalna metoda i tehnika može primijeniti za određivanje zadanih svojstava materijala
3. ispravno pripraviti uzorke i pripremiti instrument za pojedino mjerenje, tj. provesti kalibraciju instrumenta
4. samostalno sprovesti mjerenja i odrediti osnovne parametre dobivenih mjernih podatka

Sadržaj predmeta detaljno razrađen prema satnici nastave

1. tjedan: P Uvodne napomene vezane za kolegij, Uvod u strukturu i svojstva materijala primjenom MSE tetraedra (Material Science and Engineering) za pojašnjenje međusobne veze između sastava, strukture, svojstava i sinteze materijala. Podjela materijala. Podjela temeljena na strukturi materijala. Kristalno stanje i amorfno stanje. Praktični primjeri strukture i svojstava otpadnih materijala u okolišu.
2. tjedan: P Razvoj tehnika i metoda karakterizacije materijala kroz povijest Uvod u metode karakterizacije materijala, Točnost i preciznost mjerenja, statistička odstupanja mjerenja. Osnovni pojmovi instrumentalnoj karakterizaciji materijala (kalibracija, rekalibracija, bazna linija, standardi, sistematske pogreške...)
3. tjedan: P Fizikalno kemijska svojstva materijala, Osnovni pojmovi i terminologija. Kristalna stanja, Simetrijski elementi, Kristalni sistemi, Prostorna simetrija i prostorne grupe. Kristalne plohe, Millerovi indeksi i međuplošne udaljenosti, d. Izomorfizam i polimorfizam, Enantimorfizam i kiralnost, Kristalni habitusi, Denedriti, Kompozitni kristali i sraslaci, Nepravilnosti u kristalima.
4. tjedan: P Elektromagnetska zračenja, Instrumentalne metode i tehnike, Rendgenska zračenja, Interakcija rendgenskog zračenja sa elektronima, Interakcija elektromagnetskog zračenja sa atomima. Osnove rendgenske fluoroscencijske tehnike i metode,. Kalibracija i kalibracijski standardi instrumenata, Interpretacija rezultata.
V Određivanje elementnog sastava primjenom fluoroscencijske tehnike.
5. tjedan: P Osnove primjene difrakcije X-zraka na polikristalnim uzorcima. Određivanje osnovnih parametara difrakcijske slike. Industrijske izvedbe instrumenata i ograničenja.
V Brze metode karakterizacije materijala primjenom rendgenske difrakcije.
6. tjedan: P Mikroskopske tehnike, Svjetlosna mikroskopija, Zakon refleksije, Zakon loma, Apsolutni i relativni indeks loma, Metode mjerenja indeksa loma, Dvolom, Građa mikroskopa, Polarizacijski mikroskop, Kompenzacijske pločice i njihova uloga.
V Primjena mikroskopije u karakterizaciji materijala
7. tjedan: P Provjera znanja (I. kolokvij). Spektroskopske tehnike i metode karakterizacije materijala. Teorijske osnove infracrvene (IR) spektroskopije.
V - Primjena IR spektroskopije u karakterizaciji materijala
8. tjedan: P Osnove interakcije infracrvenog zračenja (IR) s tvari, Osnovni pojmovi vezani za IR spektroskopiju, Mogućnosti primjene IR spektroskopije. Metode priprave uzoraka, Metode i tehnike mjerenja, Praktične upute za provedbu mjerenja na infracrvenom spektrofotometru.
V Primjena IR spektroskopije u karakterizaciji materijala.
9. tjedan: P Uvod u toplinske tehnike i metode analize. Temeljni pojmovi. Vrste toplinskih tehnika i metoda. Faktori koji utječu na rezultate toplinske analize.
10. tjedan: P Teorijske osnove termogravimetrije (TG). Pogreške koje se javljaju u mjerenju. Standardi za kalibraciju i metode kalibracije instrumenta TG i TG/DTA. Određivanje bazne linije i interpretacija mjerenja. Važnost kalibracije instrumenta, programa rada, uvjeta rada, priprave uzoraka. Interpretacija rezultata TG krivulje. Mogućnosti primjene termogravimetrije (primjeri) i mogući problemi.
V Određivanje toplinske i termooksidacijske postojanosti materijala termogravimetrijskom metodom.
11. tjedan: P Provjera znanja (II. kolokvij). Teorijske osnove diferencijalne pretražne kalorimetrije (DSC) i diferencijalne toplinske analize (DTA). Instrumentalne izvedbe navedenih tehnika.
12 tjedan: P Važnost kalibracije instrumenta, programa rada, uvjeti rada, priprave uzoraka za DSC i DTA mjerenja. Mogućnosti primjene (primjeri) i mogući problemi. Pogreške koje se javljaju u mjerenju. Standardi za provedbu procesa kalibracije i rekalibracije instrumenata, Određivanje bazne linije i interpretacija mjerenja.
V Određivanje toplinskih svojstava materijala diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom.
13. tjedan: P Teorijske osnove termomehaničke analize (TMA) i dinamičko-mehaničke analize (DMA). Građa TMA sustava. Kalibracija instrumenta, program rada, uvjeti rada, priprava uzoraka itd. TMA krivulje. Mogućnosti primjene (primjeri) i mogući problemi.
14. tjedan: P Građa DMA sustava. Kalibracija instrumenta, program rada, uvjeti rada, priprava uzoraka itd. DMA krivulje. Mogućnosti primjene (primjeri) i mogući problemi.
15. tjedan: P Ponavljanje. Provjera znanja (III. kolokvij)

Vrste izvođenja nastave:

Obveze studenata

Nazočnost na predavanjima u iznosu od 70% do 100%, a na vježbama od 100% ukupne satnice.