Materialfysik 2021

FYS2079 och MATR304 Materialfysik 2021 (5+5 sp)

Föreläsare: Prof. Kai Nordlund

Räknesmedjelärare: Nat. kand. Aslak Fellman

Kursbeskrivning

Kursernas koder i det nya systemet: Materialfysikens grunder, 5 sp, kurskod FYS2079
Materialfysik , 5 sp, kurskod MATR304

Undervisningsperiod: Period III + IV, räknesmedja Torsdagar 12-14.

Tidtabell

Då kursen hålls som digital kurs, har den en tidtabell som avviker från det normala. Mötestiderna är de följande:

Diskussionstillfällen med föreläsaren, Mat. Fys. grunder

1. Tis 19.1.2021 kl. 14.15. Kapitel 1
1. Tis 2.2.2021 kl. 14.15. Kapitel 2, 3.1-3.2
1. Tis 23.2.2021 kl. 14.15. Kapitel 3.4-3.6
1. Tis 2.3.2021 kl. 14.15. Kapitel 3.7-3.9

Diskussionstillfällen med föreläsaren, Materialfysik

1. Tor 25.3 kl. 10.30 Kapitel 4.1-4.2
2. Tor 8.4 kl. 10.30, Kapitel 4.3-4.7, 5.1-5.3
3. Tor 22.4 kl. 10.30 Kapitel 5.4 - 5.5, 6
4. Tor 6.5 kl. 10.30, Kapitel 7-8

Plats: zoom: https://helsinki.zoom.us/my/knordlun

Räknesmedjor: Måndagar 14:15-16, zoom-länk: https://helsinki.zoom.us/j/68204963385?pwd=TXNPUlIyTmp0eFBxV0hUZGxBQ2ljUT09

Räkneövning 1

Tent Materialfysikens grunder: ...
Tent Materialfysik: ..

Kurserna hålls våren 2018 som en digitaliserad nätkurs enligt en variant av det "flippade klassrummet". Föreläsningarn ges som nätmaterial som vanliga PDF-anteckningar samt youtube-videon. Materialet diskuteras med ung. två veckors mellanrum med föreläsaren. Övningarna sköts enligt räknesmedje-systemet normalt.

Närvaro i diskussionstillfällena är obligatorisk (minst. 85% av gångerna) för genomgång av kursen. Under diskussionen kan eleverna fråga frågor om kapitlen tillfället berör, eller be om att någon del förklaras pånytt bättre än i videoföreläsningen. Alla elever skall ha minst 2 frågor under tillfället -- om allt är mot förmodan klart som korvspad, kan ni be om att berätta mer om något som var speciellt intressant .

Omfattning: 2x28 timmar föreläsningar, 2x12 timmar räkneövningar

Tidpunkt i studierna: Studieår 3-

Förkunskaper: Grundstudier i fysik, termofysik, materiens struktur

Undervisningsspråk: Svenska. Tent kan även avläggas på finska, engelska eller tyska.

Litteratur: Kursbok: W. D. Callister: Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons, 6th ed.

Bedömning: Kursen avläggs på delförhör (eller sluttentamen). Tilläggspoäng ges för aktivitet i räkneövningarna (minst 1/3 krävs för att komma igenom kursen).

Ett stackningsfel (stacking fault) i kisel

Föreläsningsanteckningar

Poängtera gärna om fel till föreläsaren. Allvarliga fel kommer att korrigeras under kursens lopp.

Materialfysikens grunder

[PDF] 1. Introduktion och materialklasser (28 sidor)

[PDF] 2. Materials bindning (79 sidor)

[PDF] 3.1 Allmänt om kristallstrukturer (36 s)

[PDF] 3.2 Metallers struktur; 3.3 Kovalent bundna keramers struktur (28 s)

[PDF] Interlud 1: Historien om Nobelpriset för kvasikristaller

Video: Interlud 1

[PDF] 3.4 Joniskt bundna keramers struktur (55 s)

[PDF] 3.5 Nanomaterials struktur (27 s)

[PDF] Interlud 2: föredrag om grafens nobelpris

Video: Interlud 2

[PDF] 3.6. Defekter i kristaller (58 s)

[PDF] 3.7. Polymerers struktur (40 s)

[PDF] 3.8. Biomaterials struktur (40 s)

[PDF] 3.9. Kompositers struktur (48 s)

Materialfysik

[PDF] 4.1. Fasdiagram (70 s)

[PDF] 4.2. Utveckling av mikrostruktur och stål (48 s)

[PDF] 4.3. Ternärä fasdiagram; 4.4. Fasdiagram för keramer (23 s)

[PDF] 4.5. Polymerers termodynamik; 4.6. Ytors termodynamik; 4.7. Kompositers termodynamik (34 s)

[PDF] 5: Kinetik; 5.1. Allmänt; 5.2 Specifika fall (29 s)

Uppdaterat med exempel på Arrhenius-plottar 9.4.2017

[PDF] 5.3 Korrosion (40 s)

[PDF] 5.4 Nukleation och tillväxt (26 s)

[PDF] 5.5 Keramers korrosion; 5.6 Polymerers kinetik (34 s)

Video: Kapitel 5.5 och 5.6

[PDF] 6. Transportprocesser (64 s)

[PDF] 7.1. Elasticitet; 7.2. Plasticitet (96 s)

[PDF] 8. Dislokationer (78 s)

Räkneövningar

Räknesmedja-systemet

Räkneövningarna utförs enligt räknesmedja-systemet (finska laskupaja) på följande sätt: Räkneövningarna ges ut några dagar före övningstillfället så att studerandena kan bekanta sig med uppgifterna. Sedan kan de börja räkna på dem tillsammans under tillfället då assistenten är närvarande och kan ge tips vid behov. Efter övningsstillfället skall varje studerande returnera de personliga lösningarna till assistenten före nästa tillfälle. Vid övningsstillfället returnerar assistenten korrigerade övningar, och går igenom eventuella svåra punkter i början av tillfället. Om det visar sig att 2 timmar inte räcker, kan övningen förlängas till 3 timmar.

Övningarna

Minst 1/3 av räkneövningspoängen krävs för att komma igenom kursen. Räkneövningarna ger bonuspoäng för det totala vitsordet i kursen.

Materialfysikens grunder

Materialfysik grunder

Bonus-uppgifter:

1. Skriv ett datorprogram som räknar Madelungs konstant för NaCl-gittret. Vad
är nästa 2 decimalerna efter de som ges i föreläsningsanteckningarna?
Returnera programkoden du skrivit. Du får använda vilket programmeringsspråk
som helst bara programkoden är väl läsbar och kommenterad.

Bonusuppgiften är värd 20 bonuspoäng. Inlämning senast XX.

Bonusuppgift 2:

Skriv ett datorprogram som visar att förhållandet mellan polymerens längd
längs med mererna, l, och avståndet mellan ändpunkterna, R, i medeltal blir
 = l^0.592. Det räcker om du kommer till detta resultat med en
noggrannhet på +- 0.02. Du får använda vilket programmeringsspråk som helst
bara programkoden är läsbar och kommenterad.

Inlämning senast YY