İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM)

Transkript

1 İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı Carbon and Carbon Related Materials Course Name Carbon and Carbon Related Materials Kodu (Code) KMM504E Yarıyılı (Semester) Kredisi (Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits) Bahar Spring Ders Türü (Course Type) Yüksek Lisans M.Sc. Bölüm / Program (Department/Program) Dersin Türü (Course Type) Dersin İçeriği (Course Description) 0-60 kelime arası Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet Kimya Mühendisliği / Kimya Mühendisliği Chemical Engineering / Chemical Engineering Seçmeli (Elective) Dersin Dili (Course Language) İngilizce (English) Karbon malzemelerin terminolojisi, izotopları, allotropları, yapısı ve özellikleri. Karbon malzemeler, karbonizasyon ve mezofaz teorisi, karbonlarda adsorpsiyon olayları, karbonlarda porozite, karbon reaksiyonları, karbon fiberler, karbon-karbon kompozitler, fuleren ve karbon nanotüpler, karbon-bio malzemeler: karbon kaplamalı bio-uygun protezler, kırılma direnci arttırılmış karbon malzemeler, enerji ve taşımacılık uygulamalarında karbon malzemeler. Terminology of carbon materials, isotopes, allotropes, structure and properties. Carbon materials, carbonization: mesophase theory, adsorption phenomena in carbons, porosity in carbons, carbon reactions, carbon fibers, carbon-carbon composites, fullerenes and carbon nanotubes, carbon biomaterials: for bio-compatible implant device coatings and carbon materials for enhanced fracture resistance, carbon materials for energy and transportation applications. 1. Karbon yapısını ve karbon kaynaklarını tanıtmak. 2. Karbonun fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında bilgi vermek.. Karbon malzemeleri tanıtmak. 4. Karbon malzemelerin kullanım alanları hakkında bilgi vermek. 5. Karbon malzeme dizaynı ve teknolojisindeki gelişmeleri tanıtmak. 1. To provide information on carbon and carbon resources. 2. To provide information on physical and chemical properties of carbon.. To introduce carbon materials. 4. To provide information on usage areas of carbon materials. 5. To introduce the developments on the design and technology of carbon materials. Bu dersi başarıyla tamamlayan yüksek lisans öğrencileri aşağıdaki konularda bilgi, beceri ve yetkinlik kazanırlar (veya: bu dersi alan yüksek lisans öğrencileri aşağıdaki konularda bilgi, beceri ve yetkinliğini kazanırlar); 1. Karbon yapısı ve karbon kaynakları hakkında bilgi edinmiş olacaklardır. 2. Karbonun fiziksel ve kimyasal özelliklerini öğrenmiş olacaklardır.. Karbon malzemeleri tanımış olacaklardır. 4. Karbon malzemelerin kullanım alanları hakkında bilgi sahibi olacaklardır. 5. Karbon malzemelerin dizaynı ve teknolojisi konusundaki gelişmeleri öğrenmiş olacaklardır. M.Sc. students who successfully pass this course gain knowledge, skills and proficiency in the following subjects (or: M.Sc. students who take this course gain knowledge, skills and proficiency in the following subjects ); 1. The structure and the sources of carbon. 2. The physical and chemical properties of carbon.. Carbon materials. 4. Usage areas of carbon related materials. 5. Progress on the design and technology of carbon related materials.

2 Kaynaklar (References) Maddeler halinde en çok 5 adet 1.P. Delhaes, Carbon-based Solids and Materials, John Wiley & Sons, P. Serp, J.L.Figueiredo, Carbon Materials for Catalysis, John Wiley & Sons, New Jersey, P.Morgan, Carbon Fibers and their Composites, Taylor and Francis, Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları Öğrencilerin dersi daha iyi öğrenmelerine yardım etmesi amacıyla dönem boyunca tane haftalık ödev verilecek ve bunlar bir hafta sonra toplanacaktır. To help students for learning and comprehending the course material better, homework assignments will be given throughout the semester, and their solutions should be returned back in the subsequent week. (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Başarı Değerlendirme Sistemi Faaliyetler (Activities) Adedi* (Quantity) Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) Yıl İçi Sınavları 1 0 (Assessment Criteria) (Midterm Exams) Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler 20 (Homework) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Exam) 1 50 *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur (veya: Gerekli Görüldüğü Takdirde Arttırılabilir). DERS PLANI

3 Hafta Konular Dersin Çıktıları Karbon oluşumu. Karbon izotopları ve allotropları. Gaz, sıvı, ve katı formdaki karbonlar. Karbon yapısı ve 1 özellikleri. Makroyapı, mikroyapı, nanoyapı, yığın özellikleri, yüzey özellikleri. 1,2 2 Karbon fazları, ilkel bileşikleri ve karbon taşıyan bileşikler. 1 Kristal fazların polimorfozizmi. Faz diyagramı termodinamik kararlılığı. Klasik karbon formları. Moleküler ve egzotik formlar. 1 Kristal yapılı olmayan karbonlar. Moleküler şebeke kusurları. Üretim ve karakterizasyon teknikleri. İnce 4 film kaplama teknikleri. Birikme ve kaplama mekanizması. 1,2 Türevleri ve analogları. Doping karbonları. Elmas yapısı. Grafit fazları. Fulleren yapısı ve nanotüpler. 2D ve 5 D analog bileşikleri. Bor karbür ve karbon nitrit yapıları. 1 6 Katı karbonun fiziksel özellikleri. Elastik ve mekanik özellikler. Termal özellikler. 2 Karbon malzemelerin yüzey kimyası. Yüzey fonksiyonel grupları. Yüzey modifikasyonları. Yüzey kimyası 7 karakterizasyonu. 2 Kimyasal reaktivite ve yüzey işlemleri. Oksidasyon reaksiyonları.hidrojenasyon ve halojenasyon 8 reaksiyonları. 2 9 Karbon kullanılarak gerçekleştirilen adsorpsiyon ve reaksiyonlara ait moleküler simülasyonlar Karbon nanotüpler and nano-elyaflar Ticari nano-elyafların karakteristikleri. Gerilme özellikleri. Kompozit gerilimi. Elastik özellikleri. Bükülebilme özelliği. Yüzey işlemlerinin ve boyutlandırmanın kompozit özellikleri üzerindeki etkileri. Sıkıştırılabilirlik özelliği. 12 Karbon filaman. Kompozitler. Heterojen ortam., 4, 5 Karbon malzemelerin kullanımı. Algılama uygulamaları ve nano-elektronik. Modern enerji teknolojilerinde 1 karbon. Termoyapılı kompozitler ve taşımacılık. Uzay uygulamaları. Fren diskleri., 4, 5 Kimya ve çevresel sorunların çözümü için karbon. Endüstriyel kimya uygulamaları. Protez ve tıbbi 14 implantlar için karbon. Nanotoksikoloji. 4,5 Weeks COURSE PLAN Topics 1 Formation of carbons. Isotopes and allotropes. Carbon forms in gas phase, liquid phase, solid phase. Structure and properties of carbons. Macrostructure, microstructure, nanostructure, bulk properties, surface properties. Course Outcomes 2 Carbon phases, precursors and parent compounds. 1 Polymorphism of crystalline phases. Thermodynamic stability of phase diagram. Classical forms of carbon. Molecular and exotic forms. 1 4 Non-crystalline carbons. Imperfections in networks. Fabrication and characterization techniques. Thin film coating techniques. Deposition mechanism. 1,2 5 Derivative compounds and analogs. Doping carbons. Doped diamonds. Doped graphitic phases. Fullerenes and nanotubes doping. 2D and D analog compounds. Boron carbides, carbon nitrides. 1 6 Physical properties of solid carbons. Elastic and mechanic properties. Thermal properties. 2 7 Surface chemistry of carbon materials. Surface functionalities. Surface modifications. Characterization of surface chemistry. 2 8 Chemical reactivity and surface treatment. Oxidation reactions. Hydrogenation and halogenations reactions. 2 9 Molecular simulations applied to adsorption on and reaction with carbon Carbon nanotubes and nanofibers Characteristics of commercial nanofibers. Tensile properties. Composite strength. Elastic properties. Flexural properties. Effect of surface treatment and sizing on composite properties. Compression properties. 12 Carbon filaments, composites, and heterogeneous media., 4, 5 1 Use of carbon materials. Sensing applications and nanoelectronics. Carbon for energy. Thermostructural composites and transport. Space applications. Braking disks., 4, 5 14 Carbons for chemistry and environmental problems. Applications in industrial chemistry. Prothesis and medical implants. Nanotoxicology. 4,5 1,2 Dersin Kimya Mühendisliği Yüksek Lisans Program Çıktılarıyla İlişkisi Katkı Seviyesi

4 1 Çıktılar 1 2 İleri Kimya Mühendisliği problemlerini matematik, fen bilimleri ve mühendislik bilgilerini kullanarak tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi 2 4 Alanına ilerleme/yenilik getiren bir sistemi ve/veya süreci analiz etme ve belirli gereksinimleri, ekonomi, çevre, sosyal, politik, etik, sağlık, güvenlik, uygulanabilirlik ve sürdürülebilirlik boyutlarını göz önüne alarak tasarlama becerisi Alanı ile ilgili yeni düşünce ve yöntemler geliştirerek, sorun çözme ve karar verme gibi üst düzey zihinsel süreçleri, analitik, modelleme ve deneysel esaslı araştırmaları tasarlama amacıyla kullanabilme becerisi Alanı ile ilgili sorunların çözümlenmesini gerektiren ortamlarda liderlik özelliklerini geliştirebilme becerisi 5 Özgün bir çalışmayı bağımsız olarak gerçekleştirebilme becerisi 6 Ulusal ve uluslararası platformlarda, uzman kişiler ile alanındaki konuların tartışılmasında özgün görüşlerini savunabilme ve alanındaki yetkinliğini gösteren etkili bir iletişimi en az Avrupa Dil Portföyü B2 genel düzeyinde kurabilme becerisi Ulusal ve uluslararası etkilerin bilincinde olarak, alanı ile ilgili konularda karşılaşılan toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik sorunların çözümüne ve gelişimine katkıda bulunabilme becerisi Yaşam boyu öğrenmenin önemini benimsemiş olarak kendini sürekli geliştirme becerisi Çağdaş konuları izleme ve bu konuları ileri kimya mühendisliği uygulamalarında kullanabilme becerisi Alanı ile ilgili problemlerin çözümünde modern mühendislik yöntem/teknik ve araçlarını etkin bir şekilde kullanma becerisi Alanının ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayıp, bütünleştirerek disiplinlerarası çalışmalarda kullanabilme becerisi edindiği bilgileri 1: Az, 2. Kısmi,. Tam Relationship Between Course and Outcomes of the Chemical Engineering M.Sc. Program

5 1 2 4 Outcomes An ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering in defining, formulating and solving advanced chemical engineering problems An ability to analyze a system and/or process that introduces a novelty/advance to the related field and the ability to design a system by taking into consideration realistic constraints such as economic, environmental, social, political, ethical, health, and safety factors as well as manufacturability and sustainability An ability to develop novel ideas and methods in order to use mental processes, such as problem-solving and decision-making in planning analytical, modeling and experimental research studies An ability to develop leadership skills in environments where problems related to their field should be solved Level An ability to carry out an original study independently 6 An ability to defend original ideas and communicate effectively at least European Language Portfolio B2 Level- in discussions made with experts in national and international meetings, indicating perfection in the related field 7 An ability to contribute to the solution of societal, scientific, cultural and ethical problems related to their field, being aware of their national and international impacts 8 An ability to achieve continuous self-improvement by engaging in life-long learning 9 An ability to have a knowledge of contemporary issues and use them in advanced chemical engineering applications 10 An ability to use effectively modern engineering methods/techniques and tools in solving problems related to their field An ability to understand the interdisciplinary interactions related to their field and use integrated knowledge in interdisciplinary studies Düzenleyen (Prepared by) Serdar YAMAN Tarih (Date) İmza (Signature)