Nanotechnológia szerepe az anyag- és kohómérnöki BSc és MSc képzésben „A Miskolci Egyetem Technológia- és Tudástranszfer Centrumának kialakítása és működtetése” TÁMOP-4.2.1-08/1-2008-0006 Nanotechnológia szerepe az anyag- és kohómérnöki BSc és MSc képzésben Készítette: Dr. Pázmán Judit

Nanotechnológiai BSc és MSc szakirány bemutatása Tartalom: Nanotechnológia fontossága A nanotechnológia helye az anyagmérnök, kohómérnök képzésben Nanotechnológiai szakirányon oktatott tantárgyak bemutatása

Nanotechnológia jelentősége A nanotechnológia tudományát a gyors fejlődés és a mérnöki kíváncsiság keltette életre. A mai mérnöktársadalom, a fémekkel, polimerekkel és kerámiákkal dolgozó szakemberek az anyagok belsejébe szeretnének látni. Az új anyagok fejlesztése és az egyes anyagtípusok fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságainak megismerése és megértése az anyagok atomszerkezetében és mikro-szerkezetében van kódolva. A nanotechnológia ismerete segít az anyagok belsejébe látni és a mérnöki gondolkodás újszerű távlatait nyitja meg.

Anyagtudomány fejlődése A világban mindenütt gyorsan fejlődő szakterület az anyagok szerkezetével és tulajdonságaival foglalkozó anyagtudomány és anyagtechnológia. A hétköznapi valóságban megjelennek a „csodák” világába tartozó – különleges anyagok . „Alakemlékező” fémek, nano-részecskéket tartalmazó kerámiák, fémhabok és fémkompozitok… Cu/SiCf kompozit Al2O3/SiC nanokompozit fémhab

Anyagmérnökök helye az iparban Az anyagmérnökök az anyag-minősítésben, a modern anyagok fejlesztésében és kiválasztásában, valamint a gyártmány-fejlesztésben tevékenykednek. Anyagtechnológiai ismereteik pedig elsősorban a félkész- és a késztermékek gyártásával függenek össze. Al/SiC kompozit szövetszerkezete Alumínium motor blokk Opel GT

Tegnap csodája, ma valósága A nanotechnológia, a nano (atomi) szerkezet tudatos megváltoztatása A karbon nano-cső, szénatomokból áll, a hajszálnál ötvenezerszer vékonyabb cső alakú molekulák felül tudják múlni a napjainkban elérhető legkorszerűbb szilíciumos tranzisztor prototípusok teljesítményét. Fém nanorészecskékkel bevont karbon nanocsövek Nikkellel bevont karbon nanocsövek Poli-pirol vezető polimerrel bevont karbon nanocső

Űrlift víziója

Nanocsövek felhasználási területei A szén nanocső, mint szerkezeti anyag! Nano-csöveket foglalunk (polimer, fém, kerámia…) alapanyagba Eredmény: a csövek irányában javulnak a mechanikai tulajdonságok Nano-cső kompozit kerékpárváz; tömeg: < 1 kg

Nanokerámiák Az építőanyag-iparban a nanokerámiák segítségével az anyagban nanoméretű kapillárisok hozhatók létre. Még -20°C-on sem fagy meg a víz. Az útalapba juttatva megszűnhetnének a kátyúk.

Anyagmérnök alapszak (BSc) Anyagmérnöki területen 7 féléves, gyakorlatorientált képzés. Képzési cél: a szakterület általános és a szakirány speciális ismerete. Szakirány-választás (BSc) Minden hallgató a BSc szint 3. félévének végén szabadon választ négy szakirány pár közül (hallgató létszám megkötés nélkül).

Szakirány párok Hőkezelés és képlékenyalakítási szakirány Polimer- és vegyipari-technológiai szakirány Fémelőállítási és öntészeti szakirány Hőenergia-gazdálkodási és szilikát-technológiai szakirány

Anyagmérnök mesterszak (MSc) Anyagmérnöki területen 4 féléves képzés. A mesterképzésben az első félév elején a hallgatók szakirányt és kiegészítő szakirányt választanak. Ez a választás meghatározza tanulmányaik vezérfonalát. Választható szakirányok: Fémek hőkezelése szakirány Kerámia- és szilikátmérnöki szakirány Polimermérnöki szakirány Vegyipari-technológiai szakirány

Anyagmérnök mesterszak (MSc) Kiegészítő szakirányok: Felülettechnikai kiegészítő szakirány Anyagvizsgálati kiegészítő szakirány Hulladékgazdálkodási kiegészítő szakirány Környezetvédelmi kiegészítő szakirány Minőségirányítási kiegészítő szakirány Nanotechnológiai kiegészítő szakirány

Kohómérnök mesterszak (MSc) Kohómérnöki területen 4 féléves képzés. A mesterképzésben az első félév elején a hallgatók szakirányt és kiegészítő szakirányt választanak. Ez a választás meghatározza tanulmányaik vezérfonalát. Választható szakirányok: Öntészeti szakirány Hőenergiagazdálkodási szakirány Képlékenyalakító szakirány Fémelőállítási és hulladékfeldolgozási szakirány

Kohómérnök mesterszak (MSc) Kiegészítő szakirányok: Felülettechnikai kiegészítő szakirány Anyagvizsgálati kiegészítő szakirány Hulladékgazdálkodási kiegészítő szakirány Környezetvédelmi kiegészítő szakirány Minőségirányítási kiegészítő szakirány Nanotechnológiai kiegészítő szakirány Anyaginformatikai kiegészítő szakirány Anyag- és szerkezetdiagnosztikai kiegészítő szakirány Ipari marketing menedzsment kiegészítő szakirány

Oktatott tantárgyak, kurzusok Cím Kreditek száma Kurzus típusa Tárgyfelelős Óraszám/hét Határfelületi nano-jelenségek 4 Előadás+számolási gyakorlat Prof. Dr. Kaptay György 2 + 2 Intenzív képlékeny alakítás 3 Előadás+gyakorlat Dr. Krállics György 1+2 Karbon nanostruktúrák 2 Előadás Dr. Lakatos János Nano-anyagok egyensúlya 2 + 0 Nano-elektroszintézis Dr. Sytchev Jaroslav 2 + 1 Nanofelbontású méréstechnika I. Dr. Baumli Péter 3+0 Nanofelbontású méréstechnika II. Gyakorlat 0+4

Oktatott tantárgyak, kurzusok Cím Kreditek száma Kurzus típusa Tárgyfelelős Óraszám/hét Nanokompozitok 2 Előadás+gyakorlat+féléves feladat Prof. Dr. Gácsi Zoltán Nanometrológia I. Előadás Dr. Baumli Péter 2+0 Nanometrológia II. 3 Gyakorlat 0+3 Nanotechnológiák Előadás+gyakorlat Prof. Dr. Kaptay György Tömbi nanoanyagok Előadás+ gyakorlat Dr. Krállics György 1 + 1

Határfelületi nano-jelenségek (Prof. Dr. Kaptay György) A kurzus célja: Megmutatni, hogy a nano anyagokban az atomok/molekulák több mint 1 %-a van a határfelületen, ezért az anyagmérnöki tudást és gyakorlatot a nano anyagok gyártása irányába csak úgy lehet kiterjeszteni, ha a mérnök elsajátítja a határfelületi jelenségekkel kapcsolatos tudás alapjait. A tantárgy bevezetés a határfelületi jelenségekbe, az anyagmérnöki szak és a nanotechnológiai szakirány határterületén.

Intenzív képlékeny alakítás (Dr. Krállics György) A kurzus célja: A tömbi nanoszerkezetű (NSZ) anyagok egyik előállítási módszerének, az intenzív képlékenyalakítás (IKA) eljárásainak a bemutatása, az alakítás során lejátszódó anyagszerkezeti és makroszkopikus tulajdonságváltozások ismertetése. Az egyes eljárások laboratóriumi körülmények közötti kipróbálása, az így kapott anyagok mechanikai tulajdonságainak megmérése.

Karbon nanostruktúrák (Dr. Lakatos János) A kurzus célja: Megmutatni, hogy a fémek a szilikátos anyagok a polimerek mellett a tisztán szenet tartalmazó karbon anyagok szerteágazóan jelen vannak az életünkben. A szén nano tartományban előállított módosulatai több területen ígéretesek és napjaink kutatásának anyagfejlesztéseinek témái. A tantárgy bevezetés a karbon anyagok szerkezetének, adott szerkezettel rendelkező karbon anyagok előállításának megismerésébe.

Nano-anyagok egyensúlya (Prof. Dr. Kaptay György) A kurzus célja: Megmutatni, hogy a nanoanyagokban az atomok/molekulák több mint 1 %-a van a határfelületen, ezért az anyagmérnöki tudást és gyakorlatot a nanoanyagok gyártása irányába csak úgy lehet kiterjeszteni, ha a mérnök elsajátítja a határfelületi jelenségekkel kapcsolatos tudás alapjait. A tantárgy bevezetés a határfelületi jelenségekbe, az anyagmérnöki szak és a nanotechnológiai szakirány határterületén.

Nano-elektrolízis (Dr. Sytchev Jaroslav) A kurzus célja: Megmutatni, hogy az elektrokémiai alapismeretek és az elektrokémiai módszerek hogyan alkalmazhatók az elektrokémiai szintézis-folyamatok leírására és tanulmányozására (2 konkrét példa alapján), és hogy az anyagmérnöki tudást és gyakorlatot a nanoanyagok gyártása irányába csak úgy lehet kiterjeszteni, ha a mérnök elsajátítja az elektrokémiai alapismereteket. A tantárgy bevezetés a nano-elektrokémiába, az anyagmérnöki szak és a nanotechnológiai szakirány határterületén.

Nano-felbontású méréstechnika I. (tantárgyfelelős: Dr. Baumli Péter) A kurzus célja: Bemutatni azokat a mikroszkópos módszereknek az elméleti hátterét, amelyekkel a hallgatók a következő féléves gyakorlataik során találkozni fognak. A vizsgálati módszereken túlmenően a tárgy szintetizálja azokat az anyagszerkezeti, fizikai alapjelenségeket, amelyek szükségesek a mikroszkópos módszerekkel nyert információk helyes értelmezéséhez. A mérnöki tudás fontos része, hogy felmerülő problémák megoldásánál legyenek a hallgatóknak ismeretei az alkalmazható mikroszkópos anyagvizsgálatai lehetőségekről és általuk nyerhető információkról, ez is a tárgy hosszú távú célja.

Nano-felbontású méréstechnika II. (tantárgyfelelős: Dr. Baumli Péter) A kurzus célja: Bemutatni azokat a mikroszkópos módszereket, melyeknek az elméleti hátterét a megelőző félévben tanulták a hallgatók. A gyakorlatok nagyműszerek mellé vannak telepítve és ott egy- egy tématerület mérési technikájának a bemutatására kerül sor, ahol megismerik az adott berendezés működését. Fontos, hogy lássák a hallgatók a műszerek képességeit és a mérési felbontásokat, ezt a célt szolgálja az ún. reprezentatív mintaválasztás. Minden esetben a gyakorlatokat a minta-előkészítés eszközeinek megismerése és alkalmazása előzi meg. A mérnöki tudás fontos része, hogy felmerülő mikroszkópos problémák gyakorlati kivitelezésénél legyenek a hallgatóknak tapasztalatai, tudják, hogy az adott módszertől mit várhatnak és ahhoz milyen minta előkészítettséget kell biztosítani.

Nanokompozitok (Dr. Pázmán Judit) (tantárgyfelelős: Prof. Dr Nanokompozitok (Dr. Pázmán Judit) (tantárgyfelelős: Prof. Dr. Gácsi Zoltán) A kurzus célja: Megismertetni a hallgatókkal a hagyományos anyagtípusok mellett egyre nagyobb teret hódító összetett anyagok, kompozitok jellemző tulajdonságait, gyártástechnológiáit és felhasználási területeit. Mindezek mellett a tantárgy témaköréhez tartozó kisebb témák önálló feldolgozása és elsajátítása azzal a céllal, hogy a végzős hallgatók megtanulhassák a diplomamunka megírásához nélkülözhetetlen szakirodalmi összefoglaló elkészítésének módját és dolgozatuk ismertetésével fejlesszék kifejező és előadói készségüket. C Vízágyú Gyűjtő tölcsér Fémtömb FŰTÉS

Nanometrológia I. (tantárgyfelelős: Dr. Baumli Péter) A kurzus célja: Bemutatni azokat a magasabb szintű mikroszkópos módszereknek az elméleti hátterét, amelyekkel a hallgatók a következő féléves gyakorlataik során találkozni fognak. A vizsgálati módszereken túlmenően a tárgy szintetizálja azokat az anyagszerkezeti, fizikai alapjelenségeket, amelyek szükségesek a mikroszkópos módszerekkel nyert szerkezeti információk helyes értelmezéséhez. A mérnöki tudás fontos része, hogy a felmerülő problémák megoldásánál legyenek a hallgatóknak ismeretei az alkalmazható mikroszkópos anyagvizsgálatai lehetőségekről és az általuk nyerhető információkról, ez is a tárgy hosszú távú célja.

Nanometrológia II. (tantárgyfelelős: Dr. Baumli Péter) A kurzus célja: Bemutatni azokat a magasabb színtő mikroszkópos módszereket, melyeknek az elméleti hátterét a megelőző félévben tanulták a hallgatók. A gyakorlatok nagyműszerek mellé vannak telepítve és ott egy- egy tématerület mérési technikájának a bemutatására kerül sor, ahol megismerik az adott berendezés működését. Fontos, hogy lássák a hallgatók a műszerek képességeit és a mérési felbontásokat. A gyakorlatokra választott minták lehetőség szerint a hallgatók diplomatervéhez kötődik, amit a hallgatók készítenek elő a már tanult minta-előkészítési módszerekkel. A mérnöki tudás fontos része, hogy felmerülő mikroszkópos problémák gyakorlati kivitelezésénél legyenek a hallgatóknak tapasztalatai, tudják, hogy adott módszertől mit várhatnak és ahhoz milyen minta-előkészítettséget kell biztosítani.

Nanotechnológiák (Prof. Dr. Kaptay György) A kurzus célja: A hallgatók megismerjék a különböző nanoszerkezetű anyagok gyártástechnológiáját. Ezen túlmenően megismerkedhetnek ezen anyagok tulajdonságaival és felhasználási területeivel, valamint egyes anyagtípusok degradációs folyamataival is.

Tömbi nanoanyagok A kurzus célja: Az előadás célja a tömbi nanoszerkezetű (NSZ) anyagok előállítási módszereinek, mikro-szerkezetének és speciális tulajdonságaik bemutatása, különös tekintettel azok alkalmazására. A gyakorlat célja egyes nanoanyag előállítási eljárások laboratóriumi körülmények közötti kipróbálása, az így kapott anyagok mikro-szerkezetének, mechanikai tulajdonságainak és termikus stabilitásának vizsgálata.

Nanodiszpergálás (Dr. Baumli Péter) Nanorészecskék, nanoszálak, nanocsövek előállítása és felhasználási területei Kolloid oldatok előállítása Gyakorlatok során kolloid oldatok készítése és elemzése (Nano-labor) Arany kolloid oldatok Funkcionalizált nanocsövek

Köszönöm a megtisztelő figyelmet! Elérhetőség: Miskolci Egyetem, 3515 Miskolc-Egyetemváros Tel: +36 46 565 111/2011 e-mail: femtangz@uni-miskolc.hu web: www.uni-miskolc.hu/tudasprofit nano.uni-miskolc.hu Az előadás diáit Dr. Pázmán Judit állította össze