Materialkemi II

Framtidens material formar morgondagens lösningar inom energi, elektronik och hållbar utveckling. I Materialkemi II får du lära hur halvledare, polymerer, och nanomaterial kan designas, framställas och karakteriseras för att ge upphov till nya funktioner och tillämpningar.

 

Materialkemi II ger en introduktion till avancerade material och deras tillämpningar inom modern teknik, energi och elektronik. Kursen omfattar polymera material, inklusive termoplaster, härdplaster, polymera biomaterial och elektriskt ledande polymerer, och behandlar hur dessa material syntetiseras, klassificeras och används inom olika tekniska och medicinska tillämpningar. Vidare introduceras material som halvledare, transistorer, LED-lampor, solceller och litiumjonbatterier samt de kemiska och fysikaliska principer som ligger bakom deras funktion och framställning.

Kursen behandlar även olika typer av nanomaterial, inklusive kolloider, deras syntes och unika egenskaper, med särskilt fokus på kvantprickar samt en- och tvådimensionella material vars egenskaper skiljer sig från motsvarande material i större skala. Dessutom behandlas frågor kring materialens ursprung, toxicitet och hållbar användning.

Genom teori, seminarier och laborationer får du en introduktion till moderna metoder för materialkarakterisering, inklusive mikroskopiska och spektroskopiska analysmetoder. Kursen ger därmed en bred grund för att förstå sambandet mellan materials syntes, struktur, egenskaper och funktion samt deras betydelse för dagens och framtidens teknologiska utveckling.

Kursen består av föreläsningar och laborationer och anknutna seminarier som allesammans ger både teoretiska kunskaper och praktisk erfarenhet av moderna material och materialanalytiska metoder.

Moduler

Teori (5 hp)

Föreläsningar ges kl. 9–12 eller 13–16. Se kursschemat för information om föreläsningarnas teman och tider.

De tematiska områdena är: (1) Halvledare, transistorer, LED-lampor, solceller och litiumjonbatterier samt hur sådana material framställs; (2) Polymerer: klassificering, polymerisationsmekanismer, polymerer för tillverkning, 3D-printning och mjuklitografi samt ledande polymerer; (3) Nanomaterial: klassificering, syntes, egenskaper och säkerhet hos nanomaterial samt tillämpningar av nanomaterial; (4) Materialanalys: mikroskopiska och spektroskopiska tekniker samt ytanalys och ljusspridning för materialanalys.

Dessutom ingår i teorimomentet ett seminarium med muntliga presentationer baserade på litteraturanalys.

Laborationer (2,5 hp)

Laborationsdelen är projektbaserad och integrerar materialsyntes med materialkarakterisering. Studenterna arbetar med moderna experimentella metoder för att undersöka materialens struktur, egenskaper och funktion. Resultaten diskuteras och presenteras vid kursens seminarier.


Undervisning

Teori och litteraturstudie

Föreläsningarna ger en introduktion till kursens olika ämnesområden och fördjupar förståelsen av de teorier och modeller som används inom modern materialkemi. Studenterna förväntas komplettera föreläsningarna med självstudier i kurslitteraturen. Utöver ingår kursen ett seminarium med ett litteraturstudie och muntlig presentation i små grupper.

Laboratoriearbete

Kursen innehåller tre obligatoriska laborationer som genomförs som delar av ett större projekt. Laborationerna kombinerar materialsyntes och karakterisering och ger praktisk erfarenhet av flera vanligt förekommande analystekniker inom materialforskning.

Exempel på metoder som används under laborationerna är:

Polymersyntes, materialframställning, och materialanalys genom spektroskopi, ljusspridning, ytkarakterisering och elektrokemiska metoder.

Utöver de laborativa övningarna arbetar studenterna i grupper med en tematisk frågeställning inom polymer­syntes, halvledande material eller biologiska kolloidala dispersioner. Studenterna studerar vetenskaplig litteratur inom det valda området och presenterar sina egna laborativa resultat i ett bredare vetenskapligt sammanhang. Syftet är att utveckla studenternas förmåga att presentera och diskutera egna resultat i relation till aktuell forskning samt att fördjupa förståelsen för relevanta materialkemiska frågeställningar.

Lärandemål

Efter att ha genomgått kursen förväntas studenten kunna:

Teori:

redogöra för principer bakom funktionen hos halvledare och tillämpningar; transistorer, LED-lampor, och solceller

redogöra för principerna för batterier

redogöra för olika typer av polymera material

definiera ett nanomaterial samt redogöra för egenskaper som skiljer sig jämfört med bulkmaterial

redogöra för miljöutmaningar vid utvecklande av nya material.

Laborationer:

karakterisera mikrostruktur och kemisk sammansättning med hjälp av mikroskopiska och

spektroskopiska tekniker

framställa polymermaterial och bestämma dess egenskaper

utvärdera elektrokemiska egenskaper hos material.


Examination

Examination av teoridelen sker genom skriftligt prov (90 % av kursbetyget) samt skriftlig och muntlig redovisning av seminarie- och övningsuppgifter (10 % av kursbetyget).

Examination av laborationsdelen sker genom skriftliga rapporter. För att bli godkänd på kursen krävs närvaro vid samtliga laborationer, och laborationsrapporterna ska färdigställas inom angiven tidsram.

Examinator

Examinator: Mika Sipponen mika.sipponen@su.se

Schema finns tillgängligt senast en månad före kursstart. Vi rekommenderar inte utskrift av scheman då vissa ändringar kan ske. Vid kursstart meddelar utbildningsansvarig institution var du hittar ditt schema under utbildningen.
Observera att kurslitteraturen kan ändras fram till två månader före kursstart.

Bradley D. Fahlman, Materials Chemistry, 4th Edition, Nature Springer 2023, 880 p.

Utdelat föreläsningsmaterial

Kompletterande läsmaterial vid behov

Kursrapporter visas för de tre senaste kurstillfällena.

Kursansvarig: Mika Sipponen, mika.sipponen@su.se

Kemiska sektionens kansli & studentexpedition: kemi@su.se

Vi använder kakor

Genom att tillåta tjänster från tredje part accepterar du deras cookies och användningen av spårningsteknologier som är nödvändiga för att de ska fungera korrekt.