Διδασκόμενη ύλη

Εισαγωγή

Κατηγορίες υλικών-Εφαρμογές-Παραδείγματα

Μέταλλα, κεραμικά, πολυμερή, σύνθετα υλικά.

Ατομική δομή

Δομή και συστατικά των ατόμων, Βασικές αρχές της κβαντομηχανικής, κβαντομηχανική περιγραφή των ατόμων.

Δεσμοί

Δυνάμεις μεταξύ ατόμων, δυναμικό, ιοντικοί δεσμοί, δυναμικό ιοντισμού, συγγένεια ηλεκτρονίων, ομοιοπολικοί δεσμοί, μεταλλικοί δεσμοί ,δευτερογενείς δεσμοί, δεσμοί Wan der Waals, δεσμοί υδρογόνου.

Δομή

Κρυσταλλικά, άμορφα υλικά, μοναδιαία κυψελίδα, συντελεστής ατομικής συσκευασίας (APF), μεταλλικοί κρύσταλλοι, (FCC), (BCC), (HCP), ιοντικά στερεά, ομοιοπολικά στερεά. Δομές πολυμερών, μοριακές διαμορφώσεις, συμπολυμερή, κρυσταλλικότητα πολυμερών . Κρυσταλλικό πλέγμα, κρυσταλλικά συστήματα, κρυσταλλογραφικές κατευθύνσεις, κρυσταλλογραφικά επίπεδα, τεχνικές δομικής ανάλυσης, περίθλαση ακτίνων Χ (XRD).

Διαγράμματα και μετασχηματισμοί φάσεων

Όριο διαλυτότητας, Φάσεις, μοναδιαία διαγράμματα φάσεων, δυαδικά διαγράμματα φάσεων, ευτηκτικά συστήματα. Μετασχηματισμοί φάσεων: κινητική και ισορροπία. Κράματα σιδήρου-άνθρακα.

Μηχανικές ιδιότητες

Παραμόρφωση, μηχανικές τάσεις, ελαστική συμπεριφορά, πλαστική συμπεριφορά, αντοχή σε εφελκυσμό, ολκιμότητα, ελαστικότητα, ανθεκτικότητα, σκληρότητα, σκληρότητα.

Θερμικές ιδιότητες

Θερμοχωρητικότητα, Φωνόνια, Θερμική διαστολή, Θερμική αγωγιμότητα, Θερμική τάση-αντίσταση σε θερμικό σοκ.

Ηλεκτρικές ιδιότητες

Νόμος του Ohm, ηλεκτρική αγωγιμότητα, ηλεκτρικές ιδιότητες σε ατομική κλίμακα, ενεργειακές ζώνες, ενέργεια Fermi, κινητικότητα φορέων και αγωγιμότητα, ηλεκτρικές ιδιότητες μετάλλων, ημιαγωγοί, ιοντικά κεραμικά, ηλεκτρικές ιδιότητες πολυμερών, αγώγιμα πολυμερή.

Ιστοσελίδα μαθήματος

Το eclass του μαθήματος.

Μαθησιακά αποτελέσματα

• Θεμελίωση της γνώσης της διεπιστημονικής προσέγγισης της Επιστήμης των Υλικών που συνδυάζει Φυσική, Χημεία και Μαθηματικά.
• Κατανόηση της σύνδεσης των μακροσκοπικών ιδιοτήτων των υλικών με τα διάφορα επίπεδα δομής του υλικού (άτομα, δεσμοί, κρυσταλλικό πλέγμα).
• Κατανόηση των βασικών αρχών των πειραματικών μεθόδων ανάλυσης της δομής και της σύστασης της ύλης.
• Εφαρμογή βασικών στρατηγικών σχεδιασμού και επιλογής υλικών μέσω της επαφής με ρεαλιστικά προβλήματα σχεδιασμού υλικών και τρόπους λύσης τους.

Το μάθημα σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Πλαίσιο Προσόντων Δια Βίου Μάθησης είναι επιπέδου 6 ως μάθημα πρώτου κύκλου σπουδών.

Μέθοδοι Aξιολόγησης

Τελική γραπτή εξέταση (100%).

Βιβλιογραφία

• Διαφάνειες του μαθήματος
• D. Callister, “Materials Science and Engineering”, Willey (2001)
  Μετάφραση στα ελληνικά: William D. Callister, «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών», Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη (2004)
• Michael F. Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon, “Materials: Engineering, Science, Processing and Design”, Butterworth-Heinemann, (2007)
  Μετάφραση στα ελληνικά: Michael F. Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon, «Υλικά: Μηχανική, επιστήμη επεξεργασία και σχεδιασμός», Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα, (2011)