Keramisk materialvitenskap

Emnet gir en oversikt over egenskaper, framstilling og konstruksjon med keramer inklusive nanostrukturerte keramer, filmer og belegg. Tre hovedtemaer er dekket: Egenskaper, fremstillingsprosesser (bottom-up og top-down) med sikte på å oppnå ønskede egenskaper samt grunnlag for konstruksjon med keramer. Egenskaper: Bulk: Elastisitet, hardhet, styrke, bruddseighet og siging i relasjon til sammensetning og mikrostruktur (kornstørrelse, sekundærfase, porøsitet) i tillegg til termiske egenskaper. Folmer/belegg: mekaniske egenskaper. Fremstilling: Syntetiske keramiske pulvere, stabilisering av dispersjoner, forming ved pressing, støping, ekstrudering og sprøytestøping, sintring og varmebehandling, deponering av filmer og belegg, bærekraftsaspekter ved fremstilling av keramiske materialier. Konstruksjon: Prinsipper ved konstruksjon med sprø materialer, Weibullstatistikk, analyse av brudd og forsterkning av keramer. Nanoeffekter i keramer.

Etter avsluttet kurs skal studenten kunne: - Forklare definisjonen av fysikalske egenskaper til keramiske materialer (tetthet, varmekapasitet, termisk ledningsevne, termisk ekspansjon) og beskrive hvilke parametre disse egenskapene er avhengig av. - Forklare begreper knyttet til mekaniske egenskaper til keramiske materialer (elastisitet, Young’s modul, teoretisk styrke, strekkstyrke, kompresjonsstyrke, bøyestyrke og bruddseighet) og forstå sammenhengen mellom bruddstyrke og defekter i materialet. - Forklare hvordan mekaniske egenskaper til keramer måles, foreta beregninger omkring dette og forklare hvordan egenskapene til keramiske materialer skiller seg fra andre materialtyper (eks. metaller). - Beskrive mekanismene for plastisitet i keramiske materialer. - Foreta enkel bruddanalyse i keramiske materialer. - Forstå hvordan keramiske materialer oppfører seg ved bruk ved høye temperaturer (siging og termisk sjokk resistans), forstå hvordan de eventuelt reagerer med omgivende gasser og væsker og regne ut typiske parametre fra sigedata. - Forklare prinsipper som må benyttes ved konstruksjon med keramiske materialer, hvordan disse skiller seg ut fra andre materialer og utføre beregninger av Weibullstatistikk. - Forklare hvilke forsterkningsmekanismer som finnes og forklare hvordan disse kan benyttes til å øke bruddseigheten til keramiske materialer. - Beskrive hele prosessen for hvordan keramiske materialer framstilles fra pulversyntese til brenning av grønnkropper for å oppnå et tett materiale. Beskrive prosessene for framstilling av keramiske filmer og belegg. - Forstå viktigheten av hvordan framstillingsprosessen påvirker egenskapene til det ferdige produktet. - Vurdere bærekraftsaspekter i keramikkproduksjon. - Beskrive kunnskap om typiske egenskaper for forskjellige keramiske materialer og sammenligne disse med andre typer materialer. - Beskrive hvordan glass og glass-keramer framstilles. - Forstå hvordan nanoeffekter påvirker egenskaper tril keramsike materialer.

Undervisningen er basert på forelesninger, øvinger og et prosjektarbeid. Både øvingene og prosjektarbeidet er obligatoriske og må bestås for å få gå opp til eksamen. Eksamensoppgavene gis kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk. Forventet tidsbruk: Forelesninger: 60 timer, Prosjektoppgave: 55 timer. Øvinger: 26 timer. Selvstudium: 70 timer"