Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева» ________________________________________________________________
|
УТВЕРЖДАЮ: Декан факультета ТНВиВМ к.т.н., проф.
_____________ Т.Г. Царькова
|
Фонд оценочных средств дисциплины Химическая технология (код б1.В.Од.1)
Направление подготовки кадров высшей квалификации в аспирантуре 18.06.01 Химическая технология
Направленность (профиль) программы – Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов
Научная специальность 05.17.11 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
Квалификация: Исследователь. Преподаватель-исследователь
Москва 2016 г.
1. Примерная тематика реферата
Максимальная оценка реферата – 15 баллов
Международная символика обозначения пространственных групп симметрии и ее использование для описания кристаллических твердых тел.
Принципы расчета энергии кристаллической решетки.
Влияние кристаллического строения твердых тел на оптические свойства материалов.
Возможности компьютерных программ для построения форм огранения кристаллов.
Методы выращивания монокристаллов.
Концепция наилучших доступных технологий и комплексные природоохранные разрешения.
Основные принципы обеспечения энергоэффективности производства ТНиСМ.
Термодинамические аспекты фазовых равновесий при синтезе ТНиСМ.
Механизмы разрушения ТНиСМ (Гриффитса, Петча).
Хрупко-пластическое разрушение керамических материалов. Механизмы зарождения и распространения трещин.
Микроструктура и механическая прочность материалов.
I и II уравнения Гилмана: физический смысл, области применимости, примеры.
Статистические теории прочности, возможности и ограничения их использования в технологии ТНиСМ.
Изменение механической прочности тугоплавких соединений в области гомогенности.
Ближний и средний порядок в стеклах – теоретические представления и экспериментальные подтверждения.
Изотропность стекол и методы создания анизотропных стеклообразных структур.
Металлические стекла, их получение и применение.
Развитие нетрадиционных методов синтеза стекол с необычными технологическими свойствами.
Золь-гель технология как химический метод получения стеклообразных покрытий и стекол.
Явление фотохромизма и его реализация в фотохромных стеклах.
2. Вопросы для текущего контроля освоения дисциплины
Модуль 1. Кристаллохимические особенности твердых тел и прогнозирование их свойств для создания функциональных материалов.
(Максимальная оценка – 10 баллов)
Принципы формирования обозначения пространственных групп по международной символике.
Принципы формирования обозначения пространственных групп по символике Шенфлиса.
Перечислите виды химических связей в кристаллических твердых телах. Приведите примеры.
Особенности разных типов химических связей в кристаллическом веществе.
Связь энергии кристаллической решетки и физико-химических свойств кристаллов.
Принципы и способы расчета энергии кристаллической решетки кристаллов.
Охарактеризуйте основные структурные типы силикатов.
Охарактеризуйте постоянную Маделунга для основных кристаллических структурных типов.
Приведите основные критерии устойчивости ионных структур.
Обоснуйте влияние электронной конфигурации атомных орбиталей и кристаллохимического радиуса центрального атома на формирование координационного полиэдра в кристаллической структуре. Приведите примеры.
Охарактеризуйте кристаллохимические особенности строения силикатов и алюмосиликатов.
Продемонстрируйте связь физико-химических свойств с кристаллохимическим строением кристаллов на примере силикатов и алюмосиликатов.
Современные представления о росте кристаллов.
Охарактеризуйте факторы, влияющие на форму огранения кристаллов.
Опишите процесс выращивания монокристаллов из расплавов. Приведите примеры.
Опишите процесс выращивания монокристаллов из растворов. Приведите примеры.
Опишите процесс получения монокристаллов из газовой фазы. Приведите примеры.
Продемонстрируйте области применения монокристаллов в науке и технике.
Модуль 2. Термодинамические и экологические аспекты производства ТНиСМ. (Максимальная оценка – 10 баллов)
Термодинамические параметры и закономерности фазообразования в силикатных системах.
Принципы термодинамического анализа фазообразования в силикатных системах.
Особенности применения законов химической термодинамики к реакциям в силикатных системах.
Понятие о результирующей химической реакции и термодинамической вероятности сосуществования фаз.
Термодинамическая вероятность образования и существования продуктов химических реакций в замкнутых системах.
Принцип наибольшей термодинамической вероятности сосуществования фаз.
Изобарно-изотермический потенциал химических реакций и способы его расчета.
Принцип расчета фазового состава продуктов химического взаимодействия на основе минимизации изобарно-изотермического потенциала результирующей химической реакции.
Методы получения исходных данных для проведения термодинамических расчетов.
Принципы расчета фазового состава продуктов химических реакций.
Использование таблиц EXCEL для минимизации изобарно-изотермического потенциала и расчета фазового состава продуктов химических реакций.
Примеры использования термодинамического анализа при изучении процессов гидратации цементов, обжига керамики, кристаллизации стекол.
Характеристика экологических рисков в производстве силикатных материалов.
Мероприятия по предотвращению загрязнения окружающей среды предприятиями по производству силикатных материалов.
Наилучшие доступные технологии (НДТ), основные принципы.
Справочные документы по НДТ. Возможности использования справочных документов по НДТ в российской системе технического регулирования.
Комплексные экологические и природоохранные разрешения.
Разработка систем экологического менеджмента при производстве ТНиСМ.
Модуль 3. Проблемы прочности высокотемпературных функциональных материалов. (Максимальная оценка – 10 баллов)
Приведите и прокомментируйте схему Иоффе-Давиденкова.
Современные представления о механической прочности и процессах разрушения твердых тел.
Напряжение роста трещин.
Энергетический подход к распространению трещины.
Силовой подход к распространению трещины.
Истинная и эффективная поверхностная энергия.
Микропластичность.
Влияние различных характеристик на эффективную поверхностную энергию.
Первое уравнение Гилмана.
Механизмы зарождения и распространения трещин.
Докритическая и закритическая стадия распространения трещины.
Второе уравнение Гилмана.
Основные положения статистической теории прочности Вейбулла.
Основные положения статистической теории прочности Френкеля.
Влияние различных факторов на механическую прочность.
Изменение механической прочности тугоплавких соединений в области гомогенности.
Влияние поверхностных процессов на прочность твердых тел.
Механизмы ползучести и криптоустойчивость.
Модуль 4. Структурные особенности и альтернативные способы синтеза стеклообразных материалов. (Максимальная оценка – 10 баллов)
Опишите отличительные особенности стекловидного, аморфного наноструктурированного и кристаллического состояния вещества.
Охарактеризуйте ближний, средний и дальний порядок в стеклах и кристаллических веществах. Приведите примеры, дайте пояснения.
Охарактеризуйте универсальные свойства стекол. Как эти свойства взаимосвязаны с представлениями о ближнем и среднем порядке в структуре стекла?
Прокомментируйте и проиллюстрируйте понятие обратимости свойств в интервале стеклования на примерах классических стекол.
Бозонный пик и природа его возникновения в стекле.
Функции радиального распределения электронной или ядерной плотности - методы получения и интерпретация применительно к стеклам.
Сопоставьте и прокомментируйте плотности основных кристаллических модификаций SiO2 и кварцевого стекла.
При каких условиях стекло теряет изотропность?
Дайте определение и приведите классификацию фазовых неоднородностей в стеклах. Приведите примеры.
Природа фазовых неоднородностей в стеклах.
На какие свойства стекла влияет его ликвационное разделение? Приведите примеры.
Зависимость свойств стекла от скорости переохлаждения и метода получения.
Классификация и особенности традиционных и альтернативных методов получения стекол.
Роль скорости охлаждения при получении стекол из расплава.
Приведите характеристику металлических стекол и методов их получения.
Особенности технологических и эксплуатационных свойств халькогенидных стекол и условия их синтеза.
Методы и условия получения стекол с высокой склонностью к кристаллизации. Приведите примеры сильно кристаллизующихся стекол.
Приведите технологическую схему получения стеклообразных пленок методами золь-гель технологии.
В чем состоят особенности золь-гель технологии синтеза объемных стекол?
Новые химические технологии получения стекол и области их применения.
Модуль 5. Современные и перспективные материалы на основе вяжущих, керамических, стекловидных, композитных систем.
(Максимальная оценка – 5 баллов)
Принципы проектирования новых тугоплавких неметаллических и силикатных материалов с комплексом заданных характеристик.
Классификация, типы, свойства вяжущих материалов, армированных волокнами.
Противоречия, возникающие при армировании вяжущих материалов волокнами, и способы их устранения.
Принципы упрочнения керамических материалов дисперсными наночастицами и неметаллическими волокнами.
Закономерности создания 2D и 3D керамических композиционных материалов. Влияние температуры на их свойства.
Принципы повышения трещиностойкости керамических материалов, армированных дисперсными наночастицами и неметаллическими волокнами.
Способы и механизмы упрочнения композиционных материалов.
Способы расположения волокон в матрице и их влияние на свойства композиционных материалов.
Особенности технологии керамических материалов, армированных дисперсными наночастицами и неметаллическими волокнами.
Механизм светочувствительности стекол и практическое использование этого явления (привести примеры).
Механизм фотохромизма стекол и практическое использование этого явления (привести примеры).
Охарактеризуйте зависимость фотохромных свойств стекол от различных факторов.
Особенности технологии фотохромных стекол.
Механизм электрохромизма и пути создания электрохромных стекол.
Люминесцирующие стекла и параметры, характеризующие их люминесцентные свойства.
Какие системы и какие активные добавки используют для синтеза лазерных стекол?
Какие среды являются наиболее химически активными по отношению к силикатным стеклам?
Принципы проектирования составов коррозионностойких стекол и их обоснование.