Внимание! Сайт работает в тестовом режиме.


 

 

 
Авторизация
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?

Поиск по сайту
 
Расширенный поиск
 

Вернуться назад

Функциональные и интеллектуальные наноматериалы для аэрокосмической техники

Лекция 1: Функциональные наноматериалы, их фундаментальные свойства

Основные понятия, фундаментальные свойства функциональных наноматериалов (материалов с памятью, пьезокерамических наноматериалов, реологических жидкостей, углеродных наноматериалов).

Лекция 2: Материалы с памятью, их свойства, физические модели

и применение

Свойства сплавов с памятью, полимеров с памятью, электромагнитных

сплавов с памятью, общие положения. Связь свойств сплавов с памятью с

мартенситными превращениями. Механизмы реализации эффекта

памяти, термомеханической памяти, псевдоупругости.

Лекция 3: Области применения сплавов с памятью и расчёт устройств на их основе

Применение сплавов с памятью в аэрокосмической технике. Основные характеристики, представляющие собой банк данных для расчёта проектируемых конструкций различного назначения. Основные расчётные зависимости.

Электромагнитные сплавы с памятью, полимеры с памятью.

Лекция 4: Пьезоэлектрические материалы и реологические жидкости, их свойства и применение

Механизм возникновения пьезоэлектрического эффекта. Обратный пьезоэффект. Применение пьезоэлектрического эффекта в различных электромеханических преобразователях – датчиках и актуаторах. Электрореологические жидкости, их структура и применение.

Лекция 5: Углеродные наноматериалы, их свойства и применение

Виды углеродных материалов. Технологические особенности получения химически активированного графита материал с размерами частиц нанометрового диапазона и высокой удельной поверхностью. Применение углеродных наноматериалов в различных областях, связанных с взаимодействием с электромагнитными, тепловыми полями и в электрохимии.

Лекция 6: Углеродные нанотрубки, их свойства и применение

Структура нанотрубок, хиральные и нехиральные нанотрубки. Применение нанотрубок в электронной технике (диоды, полевые транзисторы, дисплеи нового поколения и др.)

Лекция 7: Интеллектуалные конструкции и материалы

Принципы создания самоуправляемых, адаптивных систем на основе новых функциональных наноматериалов. Устройства контроля (сенсоры) интеллектуальных систем на основе функциональных наноматериалов.

Лекция 8: Устройства управления для интеллектуалных материалов и

программируемые конструкции

Устройства управления (актуаторы) интеллектуальных систем на основе функциональ-ных наноматериалов. Классификация актуаторов на основе сплавов с памятью по характеру нагружения и температурному рабочему диапазону. Их расчёт с использованием связанных уравнений на основе нелинейной теории упругости. Структура, программируемых конструкций, их применение и методы расчёта.

Методические рекомендации по реализации учебной программы

Для контроля степени освоения теоретической части учебного курса (лекций) используются тестовые вопросы для самопроверки и контрольные вопросы.

Тестовые вопросы для самопроверки

Лекции 1: Функциональные наноматериалы, их фундаментальные свойства

1. Интеллектуальные материалы это:

А) Умные материалы

Б) Материалы способные адаптироваться к воздействиям или окружающей среде

В) Способные адаптироваться к воздействи-ям или окружающей среде на микроуровне

Г) Материалы обеспечивающие функции контроля на микроуровне

Ответ:

Лекция 2: Функциональные наноматериалы. Материалы с памятью.

1. Свойства сплавов с памятью связаны с преобразованием

А) Тепловой энергии в механическую

Б) Электрической в механическую

В) Механической в тепловую

Г) Электрической в тепловую

Ответ:

Лекция 3: Области применения сплавов с памятью и расчёт устройств на их основе.

1. Какой привод целесообразно в авиакосмической технике?

А) Электромеханический

Б) Термомеханический

В) Пьезоэлектрический

Г) Гидравлический

Ответ:

2. Максимальная энергоёмкость сплавов с памятью достигается при однородном состоянии

А) Напряжённом

Б) Напряжённо-деформированном и однородном температурном поле

В) Напряжённо-деформированном

Г)Температурного поля

Ответ:

Лекция 4: Функциональные наноматериалы. Пьезоэлектрические материалы и реологические жидкости

1. Электрореологические жидкости (ЭРЖ) позволяют варьировать (изменять)

А) Массу

Б) Массу и жёсткость

В) Жёсткость и диссипацию

Г) Массу , жёсткость и диссипацию

Ответ:

2. Пьезоэффект заключается в преобразовании

А) Электрической энергии в механическую

Б) Магнитной энергии в механическую

В) Электрической энергии в механическую и наоборот

Г) Магнитной энергии в механическую и наоборот

Ответ:


3.Адаптивная реакция ЭРЖ реализуется под действием какого поля?

А) Теплового

Б) Электрического

В) Магнитного

Г) Электромагнитного

Ответ:

4. Сколько пьезоэлектрических осей имеет кристалл кварца?

А) 1

Б) 2

В) 3

Г) 4

Ответ:

5. Сколько оптических осей имеет кристалл кварца?

А) 1

Б) 2

В) 3

Г) 4

Ответ:

Лекция 5: Углеродные наноматериалы, их свойства и применение.

1. Коллоидное графитовое покрытие позволяет варьировать свойства

А) Прозрачности

Б) Отражения

В) Отражения и поглощения

Г) Поглощения

Ответ:

Лекция 6: Углеродные нанотрубки, их свойства и применение.

1. Электромеханический резонанс в нанотрубках возникает под действием какого поля?

А) Электромагнитного

Б) Гравитационного

В) Электрического

Г) Магнитного

Ответ:

2. Химическая модификация нанотрубок это:

А) Введение хим. элемента в структуру нанотрубок

Б) Замещение атомов углерода

В) Введение хим. элемента внутрь

Г) Изменение кристаллической решётки

Ответ:

Лекция 7: Интеллектуальные конструкции и материалы.

1. Устройство обработки информации это:

А) Устройство управления

Б) Устройство управления и блок памяти

В) Устройства ввода и вывода информации

Г) Все перечисленные устройства

Ответ:

Лекция 8: Устройства обработки информации и управления и программируемые конструкции

1. Какое свойство материала используется в программируемых конструкциях бинарного типа?

А) Сверхтекучесть

Б) Псевдоупругость

В) Вязкоупругость

Г) Сверхползучесть

Ответ:

Контрольные вопросы для проверки материала

1. Функциональные наноматериалы, их свойства, физические модели

2. Интеллектуальные материалы. Основные понятия

3. Применение функциональных наноматериалов в космической технике

4. Сплавы с памятью, основные свойства, термодинамика и кинетика мартенситных превращений

5. Углеродные и ферритовые наноматериалы и покрытия, их свойства и применение

6. Углеродные нанотрубки: структура, свойства

7. Возможности практического использования углеродных нанотрубок

8. Термодинамический расчёт актуаторов на основе сплавов с памятью при продольной деформации

9. Термодинамический расчёт актуаторов на основе сплавов с памятью при деформации кручения

10. Компенсация температурных деформаций композиционных интеллектуальных материалов

11. Расчёт структуры управляющих элементов в композиционных интеллектуальных материалах

12. Основы синтеза интеллектуальных наноматериалов

13. Квантовый компьютер, принцип работы

14. Расчёт режимов управления актуаторов

15. Структура программируемой конструкции, принцип действия

16. Расчёт активного элемента программируемой конструкции

17. Расчёт вязкоупругого элемента программируемой конструкции

18. Пьезокерамические наноматериалы и их свойства

19. Область применения пьезоэлектрических актуаторов

20. Применение керамических и углеродных наноматериалов в электронной технике

Темы контрольных рефератов по курсу«Функциональные и интеллектуальные наноматериалы для аэрокосмической техники»

- Многофункциональные наноструктурные плёнки

- Элементы электроники на углеродных нанотрубках

- Пьезокерамические наноматериалы и их свойства

- Квантовый компьютер, принцип работы

- Области применения интеллектуальных материалов

- Сплавы с памятью, их свойства и применение

- Углеродные материалы и покрытия

- Актуаторы на основе сплавов с памятью

- Пьезоэлектрические актуаторы

- Композиционные интеллектуальные материалы

- Применение функциональных наноматериалов в антенной и СВЧ-технике

- Нанотехнологии; перспективы развития.

Учебно-тематический план

Название учебного курса и лекций

Всего, час.

в том числе (указать часы)

Форма контроля

Лекции

(самостоятельное изучение, общение с преподавателем, вопросы-ответы др.)

Самостоятельная работа. Подготовка ответов на контрольные вопросы

Очный практикум или другое практическое задание


Функциональные и интеллектуальные наноматериалы для аэрокосмической техники

24 ч.

14 ч.

4 ч.

6 ч.

Контрольные вопросы

Реферат

1.

Лекция 1: Функциональные наноматериалы, их фундаментальные свойства


1,5 ч.

0,5 ч.


2.

Лекция 2: Материалы с

памятью, их свойства,

физические модели и

применение


2 ч.

0,5 ч.


3.

Лекция 3: Области применения сплавов с памятью и расчёт устройств на их основе


2 ч.

0,5 ч.


4

Лекция 4: Пьезоэ-лектрические материалы и реологические жид-кости, их свойства и применение


2 ч.

0,5 ч.


5

Лекция 5: Углеродные наноматериалы, их свойства и применение


2 ч.

0,5 ч.


6

Лекция 6: Углеродные нанотрубки, их свойства и применение


1,5 ч.

0,5 ч.


7

Лекция 7: Интеллекту-алные конструкции и материалы


1,5 ч.

0,5 ч.


8

Лекция 8: Устройства управления для интеллектуалных материалов и про-граммируемые конструкции


1,5 ч.

0,5 ч.


Итоговый контроль



Контрольные вопросы

Реферат


Список литературы

и др. дополнительных источников информации.

1. Крахин О.И. Проектирование элементов конструкций апертурных антенн и ФАР/ М. МАИ , 1998г. 48 с.

2. Крахин О.И. Расчёт и проектирование элементов антенных конструкций/ М. МАИ ,1999г. 64 с.

3. Лихачёв В.А., Кузьмин С.Л., Каменцева З.П. Эффект памяти формы/Изд. Ленингр. Ун-та, Л. 1987г. 216 с.

4. O.Krahin, A.Zotov The calculation and design of adaptive structures components based on memory shape alloys // Luft- und Raumfahrt vor dem neuen Jahrtausend, Berlin, 1999.

5. Крахин О.И., О.Н. Горбатенко, М.В. Прокофьев Электрофизические свойства покрытий/ Сб. "Проектирование, конструирование и производство авиационной техники". М., МАИ, 2005 г.

6. Крахин О.И., Кузнецов А.И., Косов М.Г.. Материалы с термомеханической памятью в станкостроении/ М., ВНИИТЭМР, 1988г.

Лекция 1: Функциональные наноматериалы, их фундаментальные свойства

Основные понятия, фундаментальные свойства функциональных наноматериалов (материалов с памятью, пьезокерамических наноматериалов, реологических жидкостей, углеродных наноматериалов).

Лекция 2: Материалы с памятью, их свойства, физические модели

и применение

Свойства сплавов с памятью, полимеров с памятью, электромагнитных

сплавов с памятью, общие положения. Связь свойств сплавов с памятью с

мартенситными превращениями. Механизмы реализации эффекта

памяти, термомеханической памяти, псевдоупругости.

Лекция 3: Области применения сплавов с памятью и расчёт устройств на их основе

Применение сплавов с памятью в аэрокосмической технике. Основные характеристики, представляющие собой банк данных для расчёта проектируемых конструкций различного назначения. Основные расчётные зависимости.

Электромагнитные сплавы с памятью, полимеры с памятью.

Лекция 4: Пьезоэлектрические материалы и реологические жидкости, их свойства и применение

Механизм возникновения пьезоэлектрического эффекта. Обратный пьезоэффект. Применение пьезоэлектрического эффекта в различных электромеханических преобразователях – датчиках и актуаторах. Электрореологические жидкости, их структура и применение.

Лекция 5: Углеродные наноматериалы, их свойства и применение

Виды углеродных материалов. Технологические особенности получения химически активированного графита материал с размерами частиц нанометрового диапазона и высокой удельной поверхностью. Применение углеродных наноматериалов в различных областях, связанных с взаимодействием с электромагнитными, тепловыми полями и в электрохимии.

Лекция 6: Углеродные нанотрубки, их свойства и применение

Структура нанотрубок, хиральные и нехиральные нанотрубки. Применение нанотрубок в электронной технике (диоды, полевые транзисторы, дисплеи нового поколения и др.)

Лекция 7: Интеллектуалные конструкции и материалы

Принципы создания самоуправляемых, адаптивных систем на основе новых функциональных наноматериалов. Устройства контроля (сенсоры) интеллектуальных систем на основе функциональных наноматериалов.

Лекция 8: Устройства управления для интеллектуалных материалов и

программируемые конструкции

Устройства управления (актуаторы) интеллектуальных систем на основе функциональ-ных наноматериалов. Классификация актуаторов на основе сплавов с памятью по характеру нагружения и температурному рабочему диапазону. Их расчёт с использованием связанных уравнений на основе нелинейной теории упругости. Структура, программируемых конструкций, их применение и методы расчёта.

Методические рекомендации по реализации учебной программы

Для контроля степени освоения теоретической части учебного курса (лекций) используются тестовые вопросы для самопроверки и контрольные вопросы.

Тестовые вопросы для самопроверки

Лекции 1: Функциональные наноматериалы, их фундаментальные свойства

1. Интеллектуальные материалы это:

А) Умные материалы

Б) Материалы способные адаптироваться к воздействиям или окружающей среде

В) Способные адаптироваться к воздействи-ям или окружающей среде на микроуровне

Г) Материалы обеспечивающие функции контроля на микроуровне

Ответ:

Лекция 2: Функциональные наноматериалы. Материалы с памятью.

1. Свойства сплавов с памятью связаны с преобразованием

А) Тепловой энергии в механическую

Б) Электрической в механическую

В) Механической в тепловую

Г) Электрической в тепловую

Ответ:

Лекция 3: Области применения сплавов с памятью и расчёт устройств на их основе.

1. Какой привод целесообразно в авиакосмической технике?

А) Электромеханический

Б) Термомеханический

В) Пьезоэлектрический

Г) Гидравлический

Ответ:

2. Максимальная энергоёмкость сплавов с памятью достигается при однородном состоянии

А) Напряжённом

Б) Напряжённо-деформированном и однородном температурном поле

В) Напряжённо-деформированном

Г)Температурного поля

Ответ:

Лекция 4: Функциональные наноматериалы. Пьезоэлектрические материалы и реологические жидкости

1. Электрореологические жидкости (ЭРЖ) позволяют варьировать (изменять)

А) Массу

Б) Массу и жёсткость

В) Жёсткость и диссипацию

Г) Массу , жёсткость и диссипацию

Ответ:

2. Пьезоэффект заключается в преобразовании

А) Электрической энергии в механическую

Б) Магнитной энергии в механическую

В) Электрической энергии в механическую и наоборот

Г) Магнитной энергии в механическую и наоборот

Ответ:


3.Адаптивная реакция ЭРЖ реализуется под действием какого поля?

А) Теплового

Б) Электрического

В) Магнитного

Г) Электромагнитного

Ответ:

4. Сколько пьезоэлектрических осей имеет кристалл кварца?

А) 1

Б) 2

В) 3

Г) 4

Ответ:

5. Сколько оптических осей имеет кристалл кварца?

А) 1

Б) 2

В) 3

Г) 4

Ответ:

Лекция 5: Углеродные наноматериалы, их свойства и применение.

1. Коллоидное графитовое покрытие позволяет варьировать свойства

А) Прозрачности

Б) Отражения

В) Отражения и поглощения

Г) Поглощения

Ответ:

Лекция 6: Углеродные нанотрубки, их свойства и применение.

1. Электромеханический резонанс в нанотрубках возникает под действием какого поля?

А) Электромагнитного

Б) Гравитационного

В) Электрического

Г) Магнитного

Ответ:

2. Химическая модификация нанотрубок это:

А) Введение хим. элемента в структуру нанотрубок

Б) Замещение атомов углерода

В) Введение хим. элемента внутрь

Г) Изменение кристаллической решётки

Ответ:

Лекция 7: Интеллектуальные конструкции и материалы.

1. Устройство обработки информации это:

А) Устройство управления

Б) Устройство управления и блок памяти

В) Устройства ввода и вывода информации

Г) Все перечисленные устройства

Ответ:

Лекция 8: Устройства обработки информации и управления и программируемые конструкции

1. Какое свойство материала используется в программируемых конструкциях бинарного типа?

А) Сверхтекучесть

Б) Псевдоупругость

В) Вязкоупругость

Г) Сверхползучесть

Ответ:

Контрольные вопросы для проверки материала

1. Функциональные наноматериалы, их свойства, физические модели

2. Интеллектуальные материалы. Основные понятия

3. Применение функциональных наноматериалов в космической технике

4. Сплавы с памятью, основные свойства, термодинамика и кинетика мартенситных превращений

5. Углеродные и ферритовые наноматериалы и покрытия, их свойства и применение

6. Углеродные нанотрубки: структура, свойства

7. Возможности практического использования углеродных нанотрубок

8. Термодинамический расчёт актуаторов на основе сплавов с памятью при продольной деформации

9. Термодинамический расчёт актуаторов на основе сплавов с памятью при деформации кручения

10. Компенсация температурных деформаций композиционных интеллектуальных материалов

11. Расчёт структуры управляющих элементов в композиционных интеллектуальных материалах

12. Основы синтеза интеллектуальных наноматериалов

13. Квантовый компьютер, принцип работы

14. Расчёт режимов управления актуаторов

15. Структура программируемой конструкции, принцип действия

16. Расчёт активного элемента программируемой конструкции

17. Расчёт вязкоупругого элемента программируемой конструкции

18. Пьезокерамические наноматериалы и их свойства

19. Область применения пьезоэлектрических актуаторов

20. Применение керамических и углеродных наноматериалов в электронной технике

Темы контрольных рефератов по курсу«Функциональные и интеллектуальные наноматериалы для аэрокосмической техники»

- Многофункциональные наноструктурные плёнки

- Элементы электроники на углеродных нанотрубках

- Пьезокерамические наноматериалы и их свойства

- Квантовый компьютер, принцип работы

- Области применения интеллектуальных материалов

- Сплавы с памятью, их свойства и применение

- Углеродные материалы и покрытия

- Актуаторы на основе сплавов с памятью

- Пьезоэлектрические актуаторы

- Композиционные интеллектуальные материалы

- Применение функциональных наноматериалов в антенной и СВЧ-технике

- Нанотехнологии; перспективы развития.

Учебно-тематический план

Название учебного курса и лекций

Всего, час.

в том числе (указать часы)

Форма контроля

Лекции

(самостоятельное изучение, общение с преподавателем, вопросы-ответы др.)

Самостоятельная работа. Подготовка ответов на контрольные вопросы

Очный практикум или другое практическое задание


Функциональные и интеллектуальные наноматериалы для аэрокосмической техники

24 ч.

14 ч.

4 ч.

6 ч.

Контрольные вопросы

Реферат

1.

Лекция 1: Функциональные наноматериалы, их фундаментальные свойства


1,5 ч.

0,5 ч.


2.

Лекция 2: Материалы с

памятью, их свойства,

физические модели и

применение


2 ч.

0,5 ч.


3.

Лекция 3: Области применения сплавов с памятью и расчёт устройств на их основе


2 ч.

0,5 ч.


4

Лекция 4: Пьезоэ-лектрические материалы и реологические жид-кости, их свойства и применение


2 ч.

0,5 ч.


5

Лекция 5: Углеродные наноматериалы, их свойства и применение


2 ч.

0,5 ч.


6

Лекция 6: Углеродные нанотрубки, их свойства и применение


1,5 ч.

0,5 ч.


7

Лекция 7: Интеллекту-алные конструкции и материалы


1,5 ч.

0,5 ч.


8

Лекция 8: Устройства управления для интеллектуалных материалов и про-граммируемые конструкции


1,5 ч.

0,5 ч.


Итоговый контроль



Контрольные вопросы

Реферат


Список литературы

и др. дополнительных источников информации.

1. Крахин О.И. Проектирование элементов конструкций апертурных антенн и ФАР/ М. МАИ , 1998г. 48 с.

2. Крахин О.И. Расчёт и проектирование элементов антенных конструкций/ М. МАИ ,1999г. 64 с.

3. Лихачёв В.А., Кузьмин С.Л., Каменцева З.П. Эффект памяти формы/Изд. Ленингр. Ун-та, Л. 1987г. 216 с.

4. O.Krahin, A.Zotov The calculation and design of adaptive structures components based on memory shape alloys // Luft- und Raumfahrt vor dem neuen Jahrtausend, Berlin, 1999.

5. Крахин О.И., О.Н. Горбатенко, М.В. Прокофьев Электрофизические свойства покрытий/ Сб. "Проектирование, конструирование и производство авиационной техники". М., МАИ, 2005 г.

6. Крахин О.И., Кузнецов А.И., Косов М.Г.. Материалы с термомеханической памятью в станкостроении/ М., ВНИИТЭМР, 1988г.

  • Краткое содержание
  • Объем (в часах)
  • Шифр
  • Рекомендован для
  • Характер и сложность представленного материала
  • Требования
  • НОЦ
  • Автор(ы)
  • Направления программ повышения квалификации

    Вернуться назад



    Реферативное содержание лекций:

    Наименование


     
     
    Объявления

    Вниманию научных и научно-педагогических работников высшей школы!
    С 1 июля 2010 г открыта возможность краткосрочного повышения квалификации для работников высшей школы по направлению нанотехнологий с помощью межуниверситетской сетевой системы маршрутного обучения

     

     © 2009 НАНООБР
    Междисциплинарное обучение