Materialfysik I+II 2010

Föreläsare: Prof. Kai Nordlund och Fil. dr. Carolina Björkas

Räkneövningsassistenter: FM Marie Backman (del I), FD Carolina Björkas (del II)

Kursbeskrivning

53058, Materialfysik I, 5 sp
53107, Materialfysik II, 5 sp

Undervisningsperiod: Period I+II, må 10-12, ons 10-12, övningstid må 12.30-14.

Plats: Exactum, rum BK106 (föreläsningar), Physicum D115 (räkneövningar)

Första föreläsningen, del I: Mån 6.9 kl. 10.15
Första föreläsningen, del II: Mån 1.11 kl. 10.15

Tent, materialfysik I: Mån 15.11 kl. 12-16, sal E206 Physicum
Tent, materialfysik II: Fre 17.12 kl. 12-16, sal D117

Föreläsningar av FD Björkas

Åtminstone: Mån 13.9, Mån 27.9, Ons 29.9, Ons 8.12.

Avvikelser i föresläsningstidtabellen

Ingen föreläsning Ons 8.9

Ingen föreläsning Ons 15.9

Ingen föreläsning Ons 24.11

Ingen föreläsning Mån 6.12 (självständighetsdag)

Omfattning: 52 timmar föreläsningar, 26 timmar räkneövningar

Tidpunkt i studierna: Studieår 3-

Förkunskaper: Approbatur 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

Förhör

Meddelas senare

Föreläsningsanteckningar

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

Anteckningarna ges ut i pdf-format. Notera att filerna kan vara ganska så stora, av storleksordningen 10 Mb.

Materialfysik I

[PDF] [1x2] [ 2x2] 1. Introduktion och materialklasser

[PDF] [1x2] [ 2x2] 2. Materials bindning

[PDF] [1x2] [ 2x2] 3.1. Allmänt om kristallstrukturer

[PDF] [1x2] [ 2x2] 3.2. Metallers struktur; 3.3. Strukturen hos kovalent bundna keramer

[PDF] [1x2] [ 2x2] 3.4. Joniskt bundna keramers struktur

[PDF] [1x2] [ 2x2] 3.5. Nanomaterials struktur

[PDF] [1x2] [ 2x2] 3.6. Punktdefekter i kristaller

[PDF] [1x2] [ 2x2] 3.7. Polymerers struktur

[PDF] [1x2] [ 2x2] 3.8. Biomaterials struktur

[PDF] [1x2] [ 2x2] 3.9. Kompositers struktur

[PDF] [1x2] [ 2x2] 4.1. Fasdiagram

[PDF] [1x2] [ 2x2] 4.2. Utveckling av mikrostruktur och stål

[PDF] [1x2] [ 2x2] 4.3. Ternärä fasdiagram; 4.4. Fasdiagram för keramer

[PDF] [1x2] [ 2x2] 4.5. Polymerers termodynamik; 4.6. Ytors termodynamik; 4.7. Kompositers termodynamik

Materialfysik II

[PDF] [1x2] [ 2x2] 5: Kinetik; 5.1. Allmänt; 5.2 Specifika fall

[PDF] [1x2] [ 2x2] 5.3 Korrosion

[PDF] [1x2] [ 2x2] 5.4 Keramers korrosion; 5.5 Polymerers kinetik

[PDF] [1x2] [ 2x2] 5.6 Nukleation och tillväxt

[PDF] [1x2] [ 2x2] 6. Transportprocesser

[PDF] [1x2] [ 2x2] 7.1. Elasticitet; 7.2. Plasticitet

[PDF] [1x2] [ 2x2] 7.3. Dislokationer

[PDF] [1x2] [ 2x2] 8. Materials elektriska egenskaper

[PDF] [1x2] [ 2x2] 9. Materials magnetiska egenskaper

[PDF] [1x2] [ 2x2] 10. Materials optiska egenskaper

Räkneövningar

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

Materialfysik I

Rö 1

Rö 2

Rö 3

Rö 4

Rö 5

Rö 6

Rö 7

Materialfysik II

Rö 1

Rö 2

Rö 3

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 18.10.

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 1.11.

Planerad innehållsförteckning

Materialfysik I

 1. Introduktion	
   - Materialfysik och nanovetenskap
 
 2. Materials bindning

 2.1. Grundämnen och enskilda atomers struktur
 2.2. Trender i det periodiska systemet
 2.3. Centrala atomära storheter
 2.4. Bindningar mellan atomer
 2.5. Trender i bindningen

 3. Materials struktur

 3.1. Allmänt om kristallstrukturer
 3.2. Metallers struktur
 3.3. Strukturen hos kovalent bundna keramer
 3.4. Joniskt bundna keramers struktur
 3.5. Strukturen hos nanomaterial
 3.6. Kristalldefekter 
 3.7. Polymerers struktur
 3.8. Biomaterials struktur
 3.9. Kompositers struktur

 4. Kondenserade fasers termodynamik

 4.1 Fasdiagram
    - Binära
 4.2. Utveckling av mikrostruktur
 4.3. Ternära fasdiagram
 4.4. Fasdiagram för keramer 
 4.5. Polymerers termodynamik
 4.6. Ytors termodynamik
 4.7. Kompositers termodynamik

Materialfysik II

 

 5. Kinetik
 
 5.1. Allmänt on kinetik
 5.2. Specifika fall 
 5.3. Korrosion 
 5.4. Korrosion i keramer 
 5.5. Nukleation och tillväxt 

 6. Transportprocesser
 
 6.1. Allmänt
 6.2. Värmetransport
 6.3. Viskositet 
 6.4. Masstransport

 7. Fasta ämnens mekaniska egenskaper
 
 7.1. Makroskopisk elasticitet och plasticitet
 7.2. Samband mellan mikroskopisk och makroskopisk elasticitet
 7.3. Elasticitet
 7.4. Dislokationer
    - Samband med plasticitet
 
 8. Materials elektriska egenskaper
 
 8.1 Bandstruktur
 8.2. Halvledare
 8.3. Supraledare
 8.4. Kolnanorörs elektriska egenskaper
 8.5. Ledande polymerer

 9. Magnetiska egenskaper