ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ

Πληροφορίες Μαθήματος
ΤίτλοςΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ / PHYSICAL PROPERTIES OF MATERIALS
ΚωδικόςΜΦΥ652
ΣχολήΘετικών Επιστημών
ΤμήμαΦυσικής
Κύκλος / Επίπεδο2ος / Μεταπτυχιακό
Περίοδος ΔιδασκαλίαςΧειμερινή
Υπεύθυνος/ηΚωνσταντίνος Ευθυμιάδης
Γνωστικό ΑντικείμενοΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ
ΚοινόΌχι
ΚατάστασηΕνεργό
Course ID40000235

Πρόγραμμα Σπουδών: ΠΜΣ Φυσική & Τεχνολογία Υλικών (2014-2018)

Εγγεγραμμένοι φοιτητές: 17
ΚατεύθυνσηΤύπος ΠαρακολούθησηςΕξάμηνοΈτοςECTS
ΚΟΡΜΟΣΥποχρεωτικό118

Πληροφορίες Τάξης
ΤίτλοςΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ
Ακαδημαϊκό Έτος2018 – 2019
Περίοδος ΤάξηςΧειμερινή
Διδάσκοντες μέλη ΔΕΠ
Ώρες Εβδομαδιαία8
Class ID
600133576
Τύπος Μαθήματος
  • Επιστημονικής Περιοχής
Κατηγορία Μαθήματος
Ειδικού Υποβάθρου / Κορμού
Τρόπος Παράδοσης
  • Πρόσωπο με πρόσωπο
Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
Erasmus
Το μάθημα προσφέρεται και σε φοιτητές προγραμμάτων ανταλλαγής.
Γλώσσα Διδασκαλίας
  • Ελληνικά (Διδασκαλία, Εξέταση)
  • Αγγλικά (Διδασκαλία, Εξέταση)
Μαθησιακά Αποτελέσματα
- Μηχανικές ιδιότητες & αντοχή υλικών: Στόχος της ενότητας είναι η εισαγωγή και εκπαίδευση των νεοεισελθόντων μεταπτυχιακών σπουδαστών στα βασικά θέματα της μηχανικής συμπεριφοράς των Υλικών και της περιγραφής της με τη θεώρηση του ελαστικού συνεχούς μέσου. Παρουσιάζονται επίσης οι κύριες πειραματικές τεχνικές μέτρησης μηχανικών ιδιοτήτων. Γίνεται πρακτική εφαρμογή των θεωρητικών εννοιών με σειρά αντίστοιχων ασκήσεων. - Ηλεκτρικές ιδιότητες: Η διδακτική ενότητα των Ηλεκτρικών Ιδιοτήτων Υλικών, στο μεταπτυχιακό της Φυσικής και Τεχνολογίας Υλικών, έχει σαν πρωταρχικό σκοπό στην απόκτηση βασικών γνώσεων στις ηλεκτρικές ιδιότητες υλικών τεχνολογίας και την απόκτηση του κατάλληλου υποβάθρου που θα βοηθήσει τους φοιτητές για περαιτέρω σπουδές σε διδακτορικό επίπεδο. - Μαγνητικές ιδιότητες: Το μάθημα είναι υποχρεωτικό στο Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών «Φυσική & Τεχνολογία Υλικών». Στόχος του μαθήματος είναι η ανάδειξη της σύζευξης της μικροδομής με τις μαγνητικές ιδιότητες των υλικών με σκοπό τις τεχνολογικές ιδιότητες, που καθιστούν τα μαγνητικά υλικά αναντικατάστατα προϊόντα υψηλής τεχνολογίας. Δίνεται έμφαση στις μεθόδους κατεργασίας των υλικών για την απόκτηση χαρακτηριστικών τεχνολογικού ενδιαφέροντος. Το μάθημα εντάσσεται σε ένα ευρύτερο διδακτικό σχεδιασμό του Εργαστηρίου Μαγνητικών Υλικών & Μαγνητικών Μετρήσεων, που περιλαμβάνει και το προπτυχιακό μάθημα επιλογής (κατεύθυνση Εφαρμοσμένης Φυσικής) "Εφαρμοσμένος Μαγνητισμός", το μάθημα "Μαγνητικές ιδιότητες των υλικών" του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών “Φυσική & Τεχνολογία Υλικών”, αλλά και την εκπόνηση πτυχιακών, διπλωματικών εργασιών και διδακτορικών διατριβών σε συναφή θέματα - Οπτικές ιδιότητες και φασματοσκοπία: Μετά το πέρας της διδακτικής ενότητας οι σπουδαστές θα έχουν μία ολοκληρωμένη εικόνα των βασικών μηχανισμών των οπτικών ιδιοτήτων των υλικών, π.χ. πως αυτές σχετίζονται με τη δομή των υλικών (είδη δεσμών, ελεύθεροι φορείς κλπ) και πως μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη των υλικών (π.χ. συσχετισμός πυκνότητας καταστάσεων με φάσματα απορρόφησης) αλλά και αξιοποιηθούν για την αναζήτηση κατάλληλων υλικών για εφαρμογές.
Γενικές Ικανότητες
  • Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη
  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
  • Λήψη αποφάσεων
  • Αυτόνομη εργασία
  • Ομαδική εργασία
  • Εργασία σε διεθνές περιβάλλον
  • Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
  • Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
  • Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
  • Σεβασμός στη διαφορετικότητα και στην πολυπολιτισμικότητα
  • Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον
  • Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου
  • Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
Περιεχόμενο Μαθήματος
- Μηχανικές ιδιότητες & αντοχή υλικών. Οι έννοιες της τάσης και της παραμόρφωσης. Συντελεστής εγκάρσιας διαστολής, μέτρο διόγκωσης, έργο παραμόρφωσης, παραμόρφωση λόγω μεταβολής της θερμοκρασίας. Ο τανυστής των τάσεων. Υπολογισμός της ορθής και διατμητικής τάσης σε κεκλιμένο επίπεδο. Εντατική κατάσταση σε 2 διαστάσεις. Οι κύριες τάσεις σε 3 διαστάσεις. Ανάλυση του Τανυστή Τάσεως. Γραφικός προσδιορισμός ορθής και διατμητικής τάσης σαν συνάρτηση των κυρίων τάσεων κατά Mohr. Ανομοιογενής ένταση - Οι διαφορικές εξισώσεις ισορροπίας. Περιγραφή της παραμορφωσιακής κατάστασης σε ένα σημείο. Επίπεδη παραμορφωσιακή κατάσταση. Συνθήκες συμβιβαστού των παραμορφώσεων. Σχέση τάσης - ελαστικής παραμόρφωσης. Ελαστική ενέργεια παραμόρφωσης στην τρισδιάστατη περίπτωση. Ανισοτροπική ελαστική συμπεριφορά. Ο γενικευμένος νόμος του Ηοοke. Γενικευμένη επίπεδη παραμορφωσιακή και επίπεδη εντατική κατάσταση. Πλαστική συμπεριφορά των υλικών. Κριτήρια διαρροής. Καταστατικές εξισώσεις στην πλαστική περιοχή. Στρέψη. Εύπλαστη και ψαθυρή θραύση. Κριτήριο Griffith. Ερπυσμός. Σκληρότητα. Μετρήσεις μηχανικών ιδιοτήτων (εφελκυσμού, κάμψης, δυσθραυστότητας, ερπυσμού, σκληρομέτρησης). - Ηλεκτρικές Ιδιότητες Σκοπός του μαθήματος αυτού είναι η κατανόηση των μηχανισμών αγωγιμότητας σε όλες τις κατηγορίες των υλικών (μέταλλα, ημιαγωγούς και μονωτές). Δίνονται οι βασικές γνώσεις που απαιτούνται να έχουν μεταπτυχιακού φοιτητές, οι οποίες είναι απαραίτητες για αυτούς που θα ασχοληθούν ερευνητικά στο πεδίο της τεχνολογίας υλικών. Η δομή του μαθήματος έχει ως εξής: 1. Ηλεκτρική Αγωγιμότητα σε Μέταλλα και Κράματα Η ειδική αγωγιμότητα, βασική παράμετρος των υλικών, είναι το λογικό σημείο εκκίνησης. Η παράγραφος αυτή περιγράφει την ηλεκτρική αγωγιμότητα μετάλλων και κραμάτων, με βάση την κλασσική θεωρία του ηλεκτρονίου και με κβαντομηχανικές έννοιες και παρουσιάζονται διάφορα πειραματικά αποτελέσματα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στα υπεραγώγιμα υλικά, κυρίως αυτά των υψηλών θερμοκρασιών μετά την ανακάλυψή τους το 1986, και παρουσιάζονται πρακτικές εφαρμογές τους. 2. Ηλεκτρική Αγωγιμότητα σε Ημιαγωγούς Γίνεται συνοπτική περιγραφή της αγωγιμότητας σε καθαρούς ημιαγωγούς και ημιαγωγούς με προσμίξεις τύπου n και p. Μελετάται η επίδραση των ξένων προσμίξεων και της θερμοκρασίας στην αγωγιμότητα αυτών των ημιαγωγών. Επίσης, μελετάται η αγωγιμότητα μίας ιδιαίτερης κατηγορίας ημιαγωγών, των πολυκρυσταλλικών ημιαγωγών, που παρουσιάζουν μεγάλο τεχνολογικό ενδιαφέρον. Ιδιαίτερη σημασία δίνεται στην επίδραση των διαχωριστικών επιφανειών των κρυσταλλιτών στις ηλεκτρικές ιδιότητες των υλικών αυτών. Τέλος, μελετάται η αγωγιμότητα βασικών ημιαγωγικών διατάξεων. 3. Ηλεκτρική Αγωγιμότητα σε Μονωτικά Υμένια Στην τελευταία παράγραφο γίνεται μελέτη με μακροσκοπική προσέγγιση των ηλεκτρικών ιδιοτήτων λεπτών μονωτικών υμενίων για εφαρμογές στην τεχνολογία των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Παρουσιάζονται οι μηχανισμοί αγωγιμότητας και οι μηχανισμοί γήρανσης λεπτών μονωτικών υμενίων που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. - Μαγνητικές Ιδιότητες Η διδασκαλία των μαγνητικών ιδιοτήτων των υλικών επιχειρεί τη σύνδεση τους με την τεχνολογία και τις εφαρμογές των μαγνητικών υλικών εστιάζοντας στις βασικές έννοιες του μαγνητισμού αλλά και στις σύγχρονες εξελίξεις τόσο σε επίπεδο βασικής έρευνας όσο και σε επίπεδο εφαρμογών. Αρχικά περιγράφονται τα βασικά μαγνητικά μεγέθη-μονάδες και οι έννοιες του διαμαγνητισμού, της υπεραγωγιμότητας, του παραμαγνητισμού, του σιδηρο(ι)μαγνητισμού, και του υπερπαραμαγνητισμού, ενώ επιχειρείται μια πρώτη εξοικείωση των φοιτητών με θέματα μικρομαγνητισμού και το πρότυπο μαγνήτισης των ενεργειακών ζωνών. Στη συνέχεια περιγράφονται συστήματα υλικών ανάλογα με τις μαγνητικές τους επιδόσεις όπως είναι τα σκληρά μαγνητικά υλικά, τα υλικά μονίμων μαγνητών, τα άμορφα, νανοκρυσταλλικά, μαλακά μαγνητικά υλικά αλλά και υλικά που αξιοποιούνται στη γιγαντιαία μαγνητοαντίσταση, γιγαντιαία μαγνητοσυστολή και στον τομέα της μαγνητικής, μαγνητο-οπτικής εγγραφής. - Οπτικές ιδιότητες και φασματοσκοπία Φαινομενολογική περιγραφή των οπτικών ιδιοτήτων των υλικών (ημιαγωγών, μετάλλων, γυαλιών) μέσω των οπτικών συντελεστών. Αλληλεπίδραση φωτός με την ύλη (ηλεκτρομαγνητική θεωρία Maxwell στην ημικλασσική προσέγγιση). Απορρόφηση και ανάκλαση του φωτός από ημιαγωγούς (θεμελιώδης απορρόφηση, εξιτόνια, ελεύθεροι φορείς), ως και απορρόφηση και ανάκλαση από μέταλλα. Απλή περιγραφή της δυναμικής του πλέγματος, της μη ελαστικής σκέδασης (Raman), παρουσίαση του ρόλου του πλέγματος και της δομής στις αντίστοιχες οπτικές ιδιότητες (απορρόφηση, ανάκλαση, ατέλειες δομής). Εκπομπή φωτός από την ύλη με φωτο- και ηλεκτροδιέγερση (φωτοφωταύγεια, ηλεκτροφωταύγεια). Κέντρα φθορισμού.
Λέξεις Κλειδιά
οπτικές ιδιότητες, απορρόφηση, φωταύγεια, ανακλαστικότητα, οπτικά υλικά, ημιαγωγοί, γυαλιά, μέταλλα
Τύποι Εκπαιδευτικού Υλικού
  • Σημειώσεις
  • Διαφάνειες
  • Πολυμεσικό υλικό
  • Βιβλίο
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
Χρήση Τ.Π.Ε.
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στην Επικοινωνία με τους φοιτητές
Οργάνωση Μαθήματος
ΔραστηριότητεςΦόρτος ΕργασίαςECTSΑτομικάΟμαδικάErasmus
Διαλέξεις
Σύνολο
Αξιολόγηση Φοιτητών
Περιγραφή
Γραπτές εξετάσεις
Μέθοδοι Αξιολόγησης Φοιτητών
  • Γραπτή Εξέταση με Ερωτήσεις Εκτεταμένης Απάντησης (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
  • Γραπτή Εξέταση με Επίλυση Προβλημάτων (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
Βιβλιογραφία
Βιβλιογραφία μαθήματος (Εύδοξος)
- «Οπτικός χαρακτηρισμός υλικών», Σημειώσεις, Σ. Βες - Διαφάνειες μαθήματος, Μ. Κατσικίνη - Μαγνητισμός και Μαγνητικά Υλικά (33074645), Μετάφραση, Μ. Αγγελακέρης, Κ. Γ. Ευθυμιάδης, Ο. Καλογήρου, COPY CITY ΕΠΕ - Μηχανικές ιδιότητες υλικών (διαφάνειες), Γ. Δημητρακόπουλος.
Επιπρόσθετη βιβλιογραφία για μελέτη
1. Optical properties of solids, Mark Fox, Oxford University Press (2001). 2. Optical characterization of semiconductors: infrared, Raman, and photoluminescence spectroscopy, Sidney Perkowitz, Academic Press (1993). 3. Mechanical Metallurgy, G. Dieter, McGraw-Hill (1989).
Τελευταία Επικαιροποίηση
12-03-2019