Дисципліна: Основи виробництва наноматеріалів

Кількість годин (кредитів ЄКТС): 90 (3)

Мета навчальної дисципліни: забезпечення знань щодо формоутворення матеріалів та виробів із високими фізико-механічними та експлуатаційними властивостями на базі використання нанотехнологічних принципів та підходів.

Результати навчання за навчальною дисципліною:

знати:

• історію застосування виробництва наноматеріалів і нанотехнологій;
• основні напрями застосування нанотехнологій у промисловості та побуті;
• методологію застосування інкрементних наноелементів і наносистем;
• основні підходи до застосування еволюційних і радикальних нанотехнологій, зокрема для «зеленої» енергогенерації, енергорозподілення і енергоспоживання.

вміти:

• застосовувати теоретичні та практичні основи нанотехнологій та наноматеріалів для їх виробництва;
• використовувати новітні технології для визначення основних напрямів одержання та застосування нанотехнологій у промисловості та побуті;
• впроваджувати методологію застосування інкрементних наноелементів і наносистем;
• використовувати основні підходи до застосування еволюційних і радикальних нанотехнологій.

Зміст дисципліни (тематика):

1. Основні поняття та визначення нанотехнологій.
2. Відомості про наноматеріали, їх види та групи.
3. Хронологія розвитку нанонауки, нанотехніки, нановиробництва.
4. Наукові основи та об’єкти нанотехнологій.
5. Міждисциплінарний характер нанотехнологій.
6. Наноефекти і нанооб’єкти в природі.
7. «Інтуітивні» нанотехнології.
8. Особливості діагностики наноструктур та основні вимоги до використовуваних методів.
9. Методи електронної та скануючої зондової мікроскопії.
10. Нанотестування. Поняття про нанометрологію. Спектральні методи дослідження наноматеріалів.
11. Елементарні об’єкти та методи нанотехнологічного конструювання.
12. Основні механізми нанотехнологічного виробництва.
13. Атомно-молекулярне збирання за допомогою асемблера. Атомно-молекулярне збирання за допомогою скануючої електронної мікроскопії. Принципи самозбирання та самоорганізації.
14. Об’єкти та методи самозбирання. Роль атомних кластерів у процесах самозбирання.
15. Властивості та використання кластерів у процесах нанотехнологічного конструювання. Методи отримання атомних кластерів.
16. Наноорієновані технології конструювання поверхні.
17. Наношарові покриття: принципи формування, структура, властивості, використання.
18. Квантові наноструктури.
19. Методи моделювання наноструктур.
20. Структурні особливості наноматеріалів, що забезпечують неординарність їх властивостей.
21. Фізичні, хімічні, механічні властивості наноматеріалів.
22. Принципи класифікації наноматеріалів.
23. Особливості структури, властивостей нанопорошків, методи їх виробництва, галузі використання.
24. Використання нанопорошків у механообробці.
25. Алотропні форми вуглецю.
26. Фулерени та вуглецеві нанотрубки: структура, методи отримання, властивості та використання як об’єктів нанотехнологій.
27. Практика створення та перспективи використання інструментальних матеріалів із наноструктурою. Загальна характеристика. Технології порошкової металургії, інтенсивного пластичного деформування.
28. Властивості та використання отримуваних матеріалів.
29. Технології отримання наноструктурованих покриттів на робочих поверхнях.
30. Багатошарові наноструктурні покриття.
31. Основні напрямки використання нанотехнологічних розробок у машинобудуванні. Конструкційні та композиційні наноматеріали в машинобудуванні.
32. Наноматеріали інструментального призначення.
33. Використання наноматеріалів та нанотехнологій у мікроелектроніці та фотоніці, енергетиці, будівництві.
34. Наноматеріали та нанотехнології в екології та медицині.
35. Композиційні матеріали у воєнній сфері.
36. Синергетичний ефект нанотехнологій.
37. Економічні аспекти використання нанотехнологій.
38. Особливості інвестування.
39. Основні тенденції розвитку в найближчій та віддаленій перспективі.

Види робіт: лекції, практичні та лабораторні заняття, модульні контрольні роботи, індивідуальна та самостійна робота, підготовка до заліку, залік.