Fizika materijala

Izbornik predmeta

Glavni izbornik

Fizika materijala

Šifra: 63015
ECTS: 4.0
Nositelji: izv. prof. dr. sc. Damir Pajić - Predavanja
Izvođači: Dario Barišić - Seminar
Prijava ispita: Studomat
Opterećenje:

1. komponenta

Vrsta nastaveUkupno
Predavanja 30
Seminar 15
* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)
Opis predmeta:
CILJEVI PREDMETA: Fizika materijala ima za cilj poučiti studente elementarnim znanjima važnim za sagledavanje građe materijala, međudjelovanja koja takvu građu uzrokuju, povezanosti strukture i svojstava, te utjecaja procesiranja materijala na strukturu i svojstva. Polazište je uvijek temeljna fizika unutar koje se analogijama i jednostavnim modelima pokušava objasniti svojstva i ponašanje nekog materijala. Cilj je pokazati da se pojave u materijalima mogu sagledati pomoću općih zakona fizike, a osim toga da se pronalaze novi učinci objašnjivi pomoću temeljnih i univerzalnih zakona koji se često nalaze i u drugim područjima fizike. Ističe se i potreba multidisciplinarnog pristupa prilikom dizajna, istraživanja i primjene novih materijala. Cilj je predmeta ukazati na privlačnost, mogućnosti i potrebu istraživanja u tom području fizike te potaknuti studente na šire proučavanje te tematike. Usput će biti značajno ubrzano/olakšano učenje početnih poglavlja fizike čvrstog stanja i drugih srodnih područja, te naročito pospješeno povezivanje naprednih teorijskih znanja s njihovom pojavom u materijalima.

ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA KOJIMA PREDMET DOPRINOSI:

1. ZNANJE I RAZUMIJEVANJE
1.1. formulirati i obrazložiti temeljne zakone fizike što uključuje mehaniku, elektromagnetizam i termodinamiku;
1.3. pokazati temeljito poznavanje važnijih fizikalnih teorija što uključuje njihovo značenje, eksperimentalnu motivaciju i potvrdu, logičku i matematičku strukturu i povezane fizikalne pojave;
1.4. navesti i opisati najsuvremenije znanstvene spoznaje u području svoje specijalizacije;

2. PRIMJENA ZNANJA I RAZUMIJEVANJA
2.1. razviti način razmišljanja koji omogućava postavljanje modela ili prepoznavanje i primjenu postojećih modela u traženju rješenja za konkretne fizikalne i analogne probleme
2.2. prepoznati analogije u situacijama koje su fizikalno različite, kao i u situacijama analognim fizikalnima te iskoristiti poznata rješenja u novim problemima;
2.4. primijeniti postojeće modele za razumijevanje i objašnjenje novih eksperimentalnih pojava i podataka

3. STVARANJE PROSUDBI
3.2. razviti osjećaj osobne odgovornosti kroz samostalni odabir izbornih sadržaja ponuđenih u studijskom programu

4. KOMUNIKACIJSKE SPOSOBNOSTI
4.1. raditi u interdisciplinarnom timu

5. SPOSOBNOST UČENJA
5.1. samostalno koristiti stručnu literaturu i ostale relevantne izvore informacija što podrazumijeva dobro poznavanje engleskog kao jezika struke
5.2. samostalno pratiti razvoj novih spoznaja u polju fizike te dati stručno mišljenje o njihovom dosegu i mogućim primjenama
5.3. uključiti se u znanstveni rad i istraživanja u sklopu doktorskog studija

OČEKIVANI ISHODI UČENJA NA RAZINI PREDMETA:

Nakon uspješnog završetka kolegija Fizika materijala, student će biti sposoban:
* Kvalitativno prosuđivati o svojstvima materijala (mehaničkim, električnim, magnetskim, ...) na temelju njihove strukture, prirode kemijske veze i drugih posebnosti građe te ih svrstavati u skupine sličnih svojstava po raznim kriterijima;
* Pokazati razumijevanje različitih kemijskih veza;
* Pokazati razumijevanje kristalnih struktura, kvantitativno opisati utjecaj kristalne strukture na povezane parametre i pojave (gustoća mase i naboja, koordinacija, recipročan prostor, difrakcijska slika, ...) te kvalitativno opisati odstupanja od idealnog kristalnog stanja (defekti raznih dimenzionalnosti) i potpuni nered (amorfno stanje);
* Pokazati razumijevanje višefaznih sustava, kvalitativno analizirati fazne dijagrame, a u odabranim slučajevima i kvantitativno;
* Na jednostavnim stvarnim primjerima pokazati razumijevanje utjecaja mehaničkog i toplinskog tretmana materijala na njegovu strukturu i svojstva, te opisati mogućnosti dizajna kompozitnih materijala poželjnih svojstava, s posebnim osvrtom na primjenu;
* Pokazati razumijevanje elementarnih magnetskih svojstava, zatim pojavu domena i histereze, utjecaj sastava i mikrostrukture na magnetska svojstva, što uključuje intuitivnu spoznaju bitnih fizičkih veličina ukoliko se zahtijeva primjena materijala.
* Koristeći analogiju s magnetskim svojstvima, pokazati razumjevanje električnih svojstava materijala (feroelektričnost i različite doprinose polarizaciji);

SADRŽAJ PREDMETA:

Predavanja su podijeljena na sljedećih 9 poglavlja unutar kojih se obrađuju navedene teme:
1. Uvod (2h): povijesni uvod u materijale i razvoj tehnologije, opis znanosti o materijalima, smještanje problematike, vrste materijala.
2. Kemijsko vezanje (4h): obrada različitih kemijskih veza (kovalentne, ionske, metalne, van der Waalsove, vodikove), njihova ilustracija na različitim primjerima materijala, povezivanje svojstava materijala sa prirodom kemijske veze.
3. Kristalno stanje (4h): opis kristalnih struktura i primjeri materijala.
4. Nered u kondenziranoj materiji (4h): odstupanja od kristalne strukture, defekti različite dimenzionalnosti (praznine i drugi točkasti defekti, dislokacije, granice zrna i drugi plošni defekti, polikristali), posebne vrste nepravilnosti, amorfno stanje.
5. Višefazni materijali (4h): vrste miješanih materijala, uvjeti topivosti, fazni dijagrami (kvalitativan i kvantitativan opis), svojstva i pojave u višefaznim materijalima.
6. Performanse materijala i njihovo procesiranje (4h): mjera mehaničkih svojstava materijala, procesi izazvani toplinskim tretmanima materijala (nukleacija, segregacija, precipitacija), razvoj u neravnotežnim faznim dijagramima, utjecaj procesiranja materijala na mikrostrukturu, utjecaj mikrostrukture na svojstva materijala.
7. Kompoziti (2h): drvo kao prirodan kompozitni materijal, dizajn kompozitnog materijala poželjnih svojstava, mehanizmi utjecaja strukture tipa ojačivač-matrica na mehanička svojstva.
8. Magnetska svojstva materijala (4h): vrste magnetskih materijala i podrijetlo pojava, različite magnetske strukture, domene i histereza, meki i tvrdi magneti, utjecaj mikrostrukture na magentska svojstva.
9. Dielektrična svojstva materijala (2h): odzivi na električno polje, tekući kristali, feroelektrici, multiferoici.

Na vježbama se gradivo nadopunjuje nekim praktičnim znanjima vezanim uz navedena poglavlja. Posebno detaljno se rješavaju zadaci iz kristalnih struktura, kemijskih veza, i opisa višefaznih materijala, jer je to pristupačno za račun unutar dotad stečenih znanja i jer će biti od velike koristi u srodnim predmetima.

OBVEZE STUDENATA:

Studenti su dužni redovito pohađati predavanja i vježbe te aktivno pratiti predavanja i sudjelovati u rješavanju problema na vježbama. Na kraju semestra studenti su obvezni doći na pismeni test kako bi vidjeli u kolikoj su mjeri savladali gradivo.

OCJENJIVANJE I VREDNOVANJE RADA STUDENATA:

Studenti su dužni surađivati na nastavi i doći na završni ispit u pismenom obliku na kraju semestra. Na tom ispitu odgovara se na 25 pitanja koja pokrivaju cijelo gradivo. U 5 zadataka treba pokazati svladavanje kvantitativnog opisa strukture materijala i nekih jednostavnih svojstava, dok u 20 pitanja iz gradiva treba pokazati znanje koje obuhvaća sve obrađeno gradivo na predavanju. Pitanja su složena i svako donosi 4 boda, a ocjena tog ispita je prolazna za riješenost iznad 50%, i iznosi 2 za 50-62, 3 za 63-75, 4 za 76-89 te 5 za 91-100 bodova. Nakon rezultata pismenog slijedi kratka provjera putem usmenih potpitanja vezanih uz odgovorene teme, radi utvrđivanja valjanosti dobivene ocjene. Studenti koji na taj način ne polože predmet, moraju doći na dulji usmeni ispit. Na usmenom ispitu se najprije rješava 4 zadatka koja pokrivaju teme s vježbi, a potom odgovara gradivo iz svih poglavlja, pri čemu se na sva pitanja mora znati odgovarati, a konačna ocjena predmeta ovisi o stupnju samostalnosti, povezivanju znanja, obrazlaganju i ulasku u detalje.
Literatura:
  1. L. H. Van Vlack, Elements of Material Science and Engineering, 6th edition, Addison-Wesley, 1989.
    C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 6th edition, John Wiley & Sons, 1986.
  2. Pregledni i popularno pisani znanstveni radovi o novim svojstvima i pojavama u materijalima.
    Odabrani diplomski radovi.
Preduvjeti za:
Upis predmeta :
Položen : Opća fizika 4
5. semestar
Izborni predmet - Redovni studij - Fizika; smjer: istraživački

6. semestar Ne predaje se
Izborni predmet - Redovni studij - Fizika; smjer: istraživački
Termini konzultacija:

Obavijesti

Repozitorij

Repozitorij je prazan

Anketa

Na ovoj stranici trenutno nije odabrana niti jedna anketa!