Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Исследование влияния температурной обработки на размер частиц

Ключевые слова:  влияние температуры, конкурс тем, наноматериал, размеры частиц, учителю

Автор(ы):  Рычков Денис Александрович

30 декабря 2011

Название(я): Исследование влияния температурной обработки на размер частиц

Основной предмет (школа): физика, химия

Область знания (ВУЗ): физическая химия, нанохимия, термический анализ, химия твердого тела

Оригинальность: Исследование поведения наноразмерных объектов различных металлов при изменении температуры является сложной областью физической химии. Оригинальность задачи обосновывается нелинейностью подвода температуры к образцу. В данных условиях поведение наночастиц может отличаться от поведения аналогичных частиц микронного и бóльших порядков.

Актуальность: Несмотря на несложные теоретические представления об укрупнении размера частиц при повышении температуры, стоит отметить недостаточную изученность поведения образца как от линейного, так и от циклического подведения температуры к образцу, что часто происходит в микросхемах и других нагревающихся конструкциях. Для иллюстрации важности понимания поведения наноразмерных частиц при циклическом подведении и отводе энергии можно привести аналогию с испытаниями конструкций на прочность. При циклических нагрузках конструкции ломаются при сравнительно небольших нагрузках относительно единоразово подведенного разрушающего усилия. Кроме того, испытания на долговечность объекта производятся при высоких давлениях и температурах, иногда включая циклические нагрузки.

Новизна: Изучение изменения морфологии частиц при подведении температуры в различных режимах и обоснование такого поведения – новая и смелая идея для реализации, особенно в школьном возрасте.

Обоснованность: Существует множество теоретических описаний поведения частиц малых размеров при подведении различных доз энергии в различных режимах. Тем не менее, наноразмерные объекты заслуживают особого внимания ввиду явлений, основанных на их размерах (избыточная поверхностная энергия, большая удельная поверхность, изменения электронной структуры).

Цель: Изучение и обоснование поведения наночастиц металла при линейном и циклическом подводе тепла. Оценка морфологических изменений при каждом акте подвода тепла.

Задачи:

1. Ознакомление с основами термодинамики и физической химии

2. Литературный поиск и обзор по теме особых свойств наночастиц

3. Литературный поиск по теории термического анализа и калориметрии

4. Получение частиц металла (серебра) с узким распределением по размерам и средним размером порядка 7-10 нм

5. Проведение экспериментов по линейному и циклическому нагреванию образцов

6. Анализ морфологических изменений методами термического анализа (ДСК), УФ-спектроскопии, СЗМ

7. Анализ полученных результатов и установление зависимостей изменения морфологии образцов.

8. Выводы и обсуждение закономерностей изменения морфологии.

Экспериментальные подходы: физико-химические методы получения наноразмерного серебра, методы анализа морфологии частиц (ДСК, УФ, СЗМ).

Методические подходы: освоение основ физической химии, обучение стратегии и тактики эксперимента, обучение экспериментальным техникам и подходам для решения фундаментальных и практических задач. Самостоятельное освоение ПО для построения зависимостей и графиков.

Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: ДСК, СЗМ, УФ, ЭМ (опционально можно использовать 2 метода из 4, к примеру ДСК и СЗМ или ДСК и ЭМ)

Освоение школьником теоретического материала: основы физической химии, основы термодинамики, наноразмерные эффекты частиц.

Навыки, получаемые школьником: получение наночастиц, работа с экспериментальным оборудованием, расшифровка данных и их интерпретация, освоения ПО для построения зависимостей.

Предшествующий материал по школьной программе: химия элементов, неорганическая химия, основы физической химии.

Роль учителя: общее руководство проектом, обеспечение литературой

Возможная помощь тьюторов: консультативная помощь, проверка правильности составления и проведения экспериментов, поиск и обеспечение специализированной литературой, инструментальная поддержка (ДСК, ЭМ, СЗМ, УФ)

Техника безопасности: стандартная техника безопасности для работы на электрооборудовании.

Примечания: желательна команда, способная обеспечить проект необходимым оборудованием.

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 


Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 21 января 2012 16:31 
а какие частицы предполагается исследовать.
кстати, можно попробовать на nanoModel промоделировать... если будет поставлена задача изучить процессы спекания частиц
Здравствуйте, Наталья.
Спасибо за вопрос и ценное дополнение.
Удобнее всего и интереснее будет исследовать частицы металлов (которые применяются в микросхемах (тот же Al или Cu) или керамику, т.к. по этим материалам достаточно много литературы.
Что касается NanoModel - мы изучим возможности использования данного пакета и перспективы сотрудничества. Будем рады иметь возможность его применить
Еще раз спасибо)

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Серебряное дерево
Серебряное дерево

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.