Название(я): Абразивные материалы
Номер в каталоге: 9
Основной предмет (школа): химия, физика
Область знания (ВУЗ): абразивы, микротвердость, деформация твердого тела, обработка поверхности
Актуальность: Абразивные материалы используются для многих целей в быту и технике, в частности, для подготовки поверхностей заданного качества (шероховатости). Гладкие подложки уже давно применяются в микроэлектронике для осаждения гетероструктур и создания планарных структур, не меньшее значение подложки играют и в области нанотехнологий. Первичная обработка подложек включает в себя стадию механической полировки, для которой требуются абразивные материалы, обладающие определенным составом, средним размером частиц и твердостью. Получение абразивных материалов и использование их для шлифовки и полировки (например, для создания зеркальных поверхностей) может быть познавательно и интересно для школьников.
Новизна: самостоятельное получение фракций микро- и наночастиц абразивных материалов для шлифовки / полировки различных материалов
Цель: получение и практическое применение высокодисперсных абразивов
Задачи:
1. ознакомление с литературой по основным прочностным характеристикам твердого тела
2. литературный анализ (сопоставление) различных шкал твердости (Мооса и других)
3. литературный поиск по существующей классификации абразивных материалов
4. ознакомление с литературой по наноиндентированию и нанотрибологии
5. выбор объектов исследования (составов материалов) и методов их получения
6. получение абразивных материалов с варьированием условий реализации выбранных экспериментальных методик
7. рассев или седиментационное разделение полученных материалов на фракции, анализ (по возможности) полученных частиц инструментальными методами (рентгенофазовый и рентгенографический анализ, оптическая, электронная микроскопия, динамическое светорассеяние)
8. подготовка полировальных паст
9. шлифовка различных по твердости материалов и природных объектов (например, минералов и морской гальки, ракушек, металлов и пр.) соответствующими абразивными материалами
10. фотосессия полученных полированных объектов, анализ поверхности с помощью электронной или (лучше) атомно - силовой микроскопии (среднеквадратичная шероховатость)
11. обсуждение взаимосвязи выбранной процедуры полировки и качества поверхности
Экспериментальные подходы: химические методы получения микро и наночастиц (возможно, со стадиями термического отжига и фракционирования, возможные варианты - оксид хрома (III), оксид алюминия, карбонат кальция, флюорит, порошок рубина и др.)
Методические подходы: освоение элементов теории прочности, подходы по классификации (фракционированию) порошкообразных материалов, понятие распределения частиц по размерам и математической характеризации кривой распределения
Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: в зависимости от выбранных объектов исследования
Освоение школьником теоретического материала: основы теории прочности, кристаллическая структура избранных семейств твердых тел, элементы математической статистики
Навыки, получаемые школьником: работа с растворами, осадками, термическим оборудованием, методы анализа порошкообразных материалов
Предшествующий материал по школьной программе: химия элементов
Роль учителя: общее руководство проектом, обеспечение литературой
Возможная помощь тьюторов: консультативная помощь, поиск и обеспечение специализированной литературой, инструментальная поддержка (рентгенофазовый анализ, анализ профиля рентгеновских линий, измерение площади поверхности порошков, оптическая, электронная микроскопия, сканирующая зондовая микроскопия)
Техника безопасности: особых ограничений нет
Примечания: необходимо попытаться получить различные кристаллические модификации оксида хрома, оксида алюминия, диоксида кремния, карбоната кальция и др.
Первичные литературные ссылки для начала поиска: сверхтвердые материалы
Другие работы кластера "Каталог тем проектных работ" (гипертекстовый навигатор):
- 1.Cупергидрофобные покрытия природного происхождения с эффектом «лотоса»
- 2.Покрытия - хамелеоны
- 3.Синтез и исследование нетоксичных квантовых точек
- 4.Благородная металлическая радуга
- 5.Получение искусственных опалов
- 6. Синтез и свойства люминофоров
- 7.Получение вспененного графита и графена
- 8.Сорбционные свойства силикагеля
- 10.Эффект Тиндаля
- 11.Электрохромные материалы
- 12.Металлотермическое получение материалов
- 13.Свойства двумерных нанореакторов.
- 14.Магнитные жидкости
- 15.Исследование доступных жидкокристаллических систем
- 16.Силикатный сад
- 17.Жизнь и смерть липосом
- 18.Фунгицидные и бактерицидные наноматериалы
- 19.Химические источники тока
- 20.Вселенная клеточных автоматов
- 21.Сканирующая зондовая микроскопия
- 22.Клатраты
- 23.Проводящие полимеры
- 24. Наноматериалы на основе диоксида титана
- 25.Собственный фильтр для очистки воды
- 26.Биокерамика
- 27.Защита документов от подделки
- 28.Дурацкая замазка
- 29.Кольца Лизеганга
- 30. Разделение наночастиц
 |
|
