Rok akademicki: 2015/2016 Kod: EIB IB-s Punkty ECTS: 6. Kierunek: Inżynieria Biomedyczna Specjalność: Inżynieria biomateriałów

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Biomateriały kompozytowe Rok akademicki: 2015/2016 Kod: EIB IB-s Punkty ECTS: 6 Wydział: Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Kierunek: Inżynieria Biomedyczna Specjalność: Inżynieria biomateriałów Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 2 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr inż. Gumuła Teresa (tgumula@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Gumuła Teresa (tgumula@agh.edu.pl) dr inż. Szaraniec Barbara (szaran@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Ma podstawową wiedzę z zakresu projektowania właściwości materiałów kompozytowych oraz wytwarzania materiałów kompozytowych. IB2A_W05 Egzamin, Kolokwium, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Zaliczenie laboratorium M_W002 Student zna zastosowania materiałów kompozytowych w inżynierii biomateriałów i inżynierii biomedycznej. IB2A_W05 Egzamin, Prezentacja, Udział w dyskusji, Wykonanie projektu M_W003 Student ma podstawową wiedzę z zakresu badania wybranych właściwości materiałów kompozytowych. IB2A_W05 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Zaliczenie laboratorium Umiejętności M_U001 Student posiada umiejętność wyboru osnowy i wzmocnienia kompozytu, w celu uzyskania zamierzonych właściwości. IB2A_U01, IB2A_U02, IB2A_U03, IB2A_U04 Egzamin, Udział w dyskusji, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Zaliczenie laboratorium M_U002 Student posiada umiejętność wyboru rodzaju osnowy i wzmocnienia kompozytu pod kątem jego przydatności w konkretnych zastosowaniach w inżynierii biomateriałów. IB2A_U01, IB2A_U04, IB2A_U05 Egzamin, Prezentacja, Udział w dyskusji, Wykonanie projektu 1 / 6

2 Kompetencje społeczne M_K001 Student ma świadomość znaczenia poprawnego doboru składników kompozytów oraz konieczność komunikowania się z otoczeniem w celu uzyskiwania i przekazywania informacji o najnowszych osiągnięciach w zakresie materiałów kompozytowych wykorzystywanych w inżynierii biomateriałów. IB2A_K02 Aktywność na zajęciach, Udział w dyskusji, Zaangażowanie w pracę zespołu, Egzamin Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 Umiejętności M_U001 M_U002 Ma podstawową wiedzę z zakresu projektowania właściwości materiałów kompozytowych oraz wytwarzania materiałów kompozytowych. Student zna zastosowania materiałów kompozytowych w inżynierii biomateriałów i inżynierii biomedycznej. Student ma podstawową wiedzę z zakresu badania wybranych właściwości materiałów kompozytowych. Student posiada umiejętność wyboru osnowy i wzmocnienia kompozytu, w celu uzyskania zamierzonych właściwości. Student posiada umiejętność wyboru rodzaju osnowy i wzmocnienia kompozytu pod kątem jego przydatności w konkretnych zastosowaniach w inżynierii biomateriałów. Kompetencje społeczne 2 / 6

3 M_K001 Student ma świadomość znaczenia poprawnego doboru składników kompozytów oraz konieczność komunikowania się z otoczeniem w celu uzyskiwania i przekazywania informacji o najnowszych osiągnięciach w zakresie materiałów kompozytowych wykorzystywanych w inżynierii biomateriałów. Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Tematyka wykładów - Wprowadzenie Właściwości podstawowych grup materiałów, obszary zastosowań materiałów kompozytowych, kompozyty biomimetyczne, cele wzmacniania kompozytów - Zasady wzmacniania włóknami Model równoległy, model szeregowy, reguła mieszanin, objętość minimalna, objętość krytyczna, długość krytyczna włókien, kompozyty z osnowami plastycznymi, kompozyty z osnowami kruchymi, wytrzymałość kompozytów z włóknem krótkim i włóknem długim, efekt wzmocnienia, zjawiska na granicy faz włókno-osnowa, odstępstwa od prawa mieszanin, odporność kompozytów na pękanie - Typy wzmocnień kompozytów Kompozyty wzmacniane cząstkami, kompozyty wzmacniane dyspersyjnie, kompozyty wzmacniane wiskerami, rodzaje włókien - Kompozyty polimerowe Kompozyty polimerowe ogólna charakterystyka, osnowy z polimerów termoplastycznych i termoutwardzalnych, otrzymywanie (metoda ręczna, natryskiwania, przeciągania, nawijania, formowanie próżniowe, formowanie ciśnieniowe, formowanie w autoklawie, RTM, VARTM, kompozyty polimerowe otrzymywane z SMC i BMC) - Kompozyty metaliczne Kryteria doboru rodzaju wzmocnienia dla kompozytów metalicznych, metody wytwarzania kompozytów o osnowach metalicznych (z fazy stałej, z fazy ciekłej, in situ, osadzanie), trwałość kompozytów metalicznych (sposób otrzymywania, środowisko pracy, reakcje na granicy faz), charakterystyka granicy wzmocnienieosnowa: zwilżalność - Kompozyty ceramiczne Kryteria doboru rodzaju wzmocnienia dla kompozytów ceramicznych, otrzymywanie kompozytów ceramicznych, metody wytwarzania kompozytów o osnowach ceramicznych (z fazy gazowej, z fazy ciekłej, zol-żel, PIP, SIHP, DIMOX, RMI) z fazy stałej - Tkaniny inteligentne Polimery aktywne elektrycznie, wykorzystanie polimerów aktywnych elektrycznie do projektowania materiałów inteligentnych: e-tkaniny, sensory, urządzenia uruchamiające, przetworniki, tkaniny wielofunkcyjne - Ekokompozyty Eko- kompozyty, biokompozyty charakterystyka materiałów, cele wytwarzania, materiał a środowisko, wymagania dotyczące odzysku materiałów, procesy 3 / 6

4 powodujące degradację materiałów, biodegradacja, polimery biodegradowalne i biopolimery charakterystyka; statystyki dotyczące przetwórstwa obecnego i prognozowanego, producenci, przykłady zastosowań; włókna naturalne podział, charakterystyka, zastosowanie w kompozytach, kompozyty WPC, badania biodegradacji wybranych eko-kompozytów - Nanokompozyty Nanomateriały charakterystyka, obszary badawcze w dziedzinie nauk o nanomateriałach i nanotechnologii, nanokompozyty charakterystyka, budowa, cele otrzymywania, rodzaje nanododatków, nanomateriały węglowe, metody otrzymywania nanokompozytów (polimeryzacja in situ, mieszanie w roztworze, mieszanie w stanie stopionym) możliwości, wady i zalety, nanokompozyty w medycynie i farmacji (m.in. działanie antybakteryjne, separacja immunologiczna, hipertermia magnetyczna, obrazowanie MRI) - Materiały biomimetyczne Biomimetyka, kompozyty węglowe, kompozyty węglowo-fosforanowe, kompozyty bioaktywne możliwości otrzymywania, przegląd kompozytów bioaktywnych, wyniki badań in vitro i in vivo, analiza zjawisk zachodzących na granicy bioaktywnego implantu i środowiska biologicznego - Materiały biomorficzne i gradientowe Biomorfizm, naturalne roślinne materiały komórkowe, biomorficzne materiały ze wzorca roślinnego technologia otrzymywania, charakterystyka materiałów, przykłady - Materiały gradientowe Materiały gradientowe (FGM) cele tworzenia materiałów gradientowych, zastosowania FGM, struktury gradientowe w medycynie (przykłady: bezcementowa endoproteza, korona zęba, sztuczny krążek międzykręgowy), metody formowania materiałów gradientowych (m.in. natryskiwanie plazmowe, infiltracja preformy, infiltracja z fazy gazowej, laminowanie folii, osadzanie sedymentacyjne, osadzanie elektroforetyczne) charakterystyka metody i przykłady materiałowe - Nowe techniki wytwarzania biomateriałów Elektrospining zasada metody, modyfikacje metody, zastosowanie techniki elektrospiningu Miękka litografia, polimeryzacja plazmowa połączona z fotolitografią lub laserową ablacją, immobilizacja światłem, powielanie, drukowanie, nadpisywanie laserowe Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia laboratoryjne: a.otrzymywanie włóknistych kompozytów wybranymi metodami (5h) b.badanie właściwości mechanicznych materiałów kompozytowych (8h) c.otrzymywanie kompozytów metodą wtrysku (5h) d.anizotropia właściwości w kompozytach (4h) e.otrzymywanie spieków metodą metalurgii proszków. Wyznaczanie udziału objętościowego faz (4h) f.badanie procesu pełzania polimerów i kompozytów o osnowie polimerowej (4h) Ćwiczenia projektowe Projekt dotyczący zastosowania materiału kompozytowego w inżynierii biomateriałów Przykładowe tematy projektów: 1.Kompozytowe krążki międzykręgowe 2.Kompozytowe płytki do zespoleń kostnych 3.Implanty kostne wzmacniane wiskerami 4.Wstrzykiwane bioaktywne kompozyty do uzupełniania ubytków kostnych i tkanki chrzęstnej 4 / 6

5 5.Cementy kostne modyfikowane włóknami 6.Siatki do wzmacniania ran powłok brzusznych 7.Kompozyty ceramiczne na elementy cierne protez 8.Materiały dentystyczne odporne na ścieranie 9.Pary trybologiczne w endoprotezoplastyce stawów 10. Protezy ścięgien i więzadeł 11.Kompozyty do zastosowań biomedycznych zawierające nanocelulozę pochodzenia roślinnego 12.Nanokompozytowe sensory glukozy 13.Kompozyty polimerowe zawierające nanometryczny hydroksyapatyt na implanty kostne 14.Drewno możliwości zastosowania jako biomateriał 15.Implanty z kompozytów metalicznych odporne na korozję 16.Kompozytowe opatrunki zawierające nanocząstki o działaniu antybakteryjnym 17.Kompozytowe opatrunki zawierające antybiotyki 18. Kompozyty w okulistyce 19. Kompozyty zawierające nanocząstki magnetyczne wizualizacja 20. Kompozyty zawierające nanocząstki magnetyczne nośniki leków 21. Kompozyty gradientowe w zastosowaniach stomatologicznych 22. Protezy naczyń krwionośnych 23. Kompozyty w rekonstrukcji nerwów Sposób obliczania oceny końcowej Ocena końcowa = Suma (ocena z projektu x 0,3; ocena z laboratorium x 0,3; ocena z egzaminu x 0,4) Wymagania wstępne i dodatkowe Znajomość języka angielskiego w stopniu umożliwiającym analizę literatury naukowej. Zalecana literatura i pomoce naukowe Konsztowicz, Krzysztof J., Kompozyty wzmacniane włóknami: podstawy technologii, Kraków: Wydaw. AGH, Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak 5 / 6

6 Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Przygotowanie do zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Wykonanie projektu Udział w ćwiczeniach projektowych Udział w wykładach Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 2 godz 5 godz 20 godz 50 godz 197 godz 6 ECTS 6 / 6