Funkcjonalne Materiały Polimerowe dla Współczesnej Techniki   Wymiar : 30h  

Rodzaj zajęć: Wykład                                                                                 Semestr:

Prowadzący: Prof. Dr hab. Zbigniew Florjańczyk, Prof. Dr hab. Zbigniew Brzózka, Prof. Dr hab. Władysław Wieczorek

 

Celem wykładu jest przekazanie podstawowych informacji o związkach wielkocząsteczkowych  i możliwościach ich praktycznego wykorzystania jako nowoczesnych materiałów w różnych dziedzinach techniki, medycynie i ochronie środowiska. Pierwsza część wykładu poświęcona będzie elementarnym informacjom na temat  budowy polimerów, ich właściwości w ciele stałym, stopie i roztworach, metod syntezy oraz podstawowych relacji pomiędzy strukturą a niektórymi właściwościami użytkowymi. Następnie scharakteryzowane zostaną podstawowe typy polimerów powszechnego użytku i tworzyw specjalnych z uwzględnieniem ich właściwości mechanicznych , procesów degradacji pod wpływem różnych form energii i bioorganizmów oraz metody utylizacji zużytych materiałów polimerowych.

Kolejny fragment wykładu obejmuje funkcjonalne materiały polimerowe stosowane w mikroelektronice i mikromechanice, do konstrukcji sensorów chemicznych oraz miniaturowych urządzeń typu „Lab-on-a-Chip”. Przedstawione będą wybrane grupy materiałów polimerowych, metody modyfikacji ich własności fizycznych (temperatura zeszklenia, hydrofilowość/hydrofobowość) oraz wybrane własności chemiczne. Szczególną uwagę poświęcono projektowaniu materiałów pod ich chemicznej selektywności i labilności. Omówione będą metody fizycznej i chemicznej immobilizacji grup funkcyjnych i enzymów w materiałach polimerowych oraz metody wytwarzania cienkich filmów polimerowych. Poszczególne tematy będą ilustrowane przykładami zastosowań w w/w dziedzinach.

            Omówione zostaną również zagadnienia związane z otrzymywaniem, charakterystyką fizykochemiczną i zastosowaniami organicznych przewodników prądu elektrycznego, a w szczególności polimerowych elektrolitów oraz metali syntetycznych. Przedstawione zostaną zagadnienia związane z mechanizmami transportu nośników ładunku  w polimerach przewodzących.

W końcowej części wykładu przedstawione przykłady wykorzystania związków wielkocząsteczkowych w nowoczesnych technologiach materiałowych, medycynie, ochronie środowiska, elektronice oraz urządzeniach do konwersji i akumulacji energii elektrycznej.

 

1. Ogólna charakterystyka związków wielkocząsteczkowych                                           2 h

   1.1. Ciężar cząsteczkowy, rozmiary i architektura makromolekuł

   1.2. Struktura cząsteczkowa i nadcząsteczkowa (nano- i mikrostruktury)

   1.3. Przemiany fazowe w polimerach

   1.4. Polimery w stopie i w roztworze

 

2. Synteza materiałów polimerowych                                                                                 2 h

    2.1. Polimery naturalne i syntetyczne

    2.2. Polimeryzacja stopniowa i łańcuchowa

    2.3.Chemiczna modyfikacja polimerów

    2.4.Transformacja makromolekuły w tworzywo (kompozycje polimerowe)

 

3. Podstawowe materiały polimerowe                                                                                3 h

    3.1. Tworzywa termoplastyczne

    3.2. Tworzywa termo- i chemoutwardzalne

    3.3. Elastomery tradycyjne i segmentowe

    3.4. Polimery powłoko- i włóknotwórcze

 

4. Degradacja polimerów                                                                                                    1 h

    4.1. Starzenie i spalanie polimerów

    4.2.  Recykling tworzyw sztucznych

    4.3. Polimery biodegradowalne

 

          

5.  Krótka charakterystyka wybranych materiałów polimerowych                                  1 h

     5.1. Polimery plastyfikowane (polichlorek winylu, poliuretan, poliakrylan)

5.2   Polisilikony, polisiloksany

 

6.  Podstawy teoretyczne polimerowych membran chemoczułych                         2 h

     6.1. Jonowa selektywność polimerowych membran                                   

6.2   Mechanizmy transportu membranowego

                              

7.  Metody funkcjonalnej modyfikacji materiałów polimerowych                         2 h

     7.1. Metody fizycznej immobilizacji chemoaktywnych składników membran                      

7.2  Metody chemicznej immobilizacji chemoaktywnych składników membran

7.3  Metody immobilizacji enzymów i innych materiałów biologicznych                                                                              

8.  Projektowanie i otrzymywanie polimerowych membran chemoczułych                      3 h

     8.1. Wytwarzanie cienkich filmów polimerowych                                                  

8.2  Polimeryzacja in situ

8.3  Przykłady zastosowań w membranowych sensorach chemicznych

8.4  Przykłady zastosowań w rozdzielaniu metodą transportu membranowego                                                                   

 

 9. Wybrane przykłady nowoczesnych materiałów polimerowych                             8 h

9.1. Materiały fotochromowe we współczesnej telekomunikacji i optyce nieliniowej

9.2. Fotorezysty w produkcji układów scalonych

9.3. Fotopolimeryzacja w technikach drukarskich, stereolitografii oraz technikach zapisu
       informacji i obrazu

   9.4. Polimery biomedyczne

   9.5 Polimery przewodzące

   9.5.1 Polimerowe elektrolity

   9.5.2 Metale syntetyczne

 

10. Projektowanie i otrzymywanie polimerowych modułów systemów

     „Lab-on-a-Chip”                                                                                                            2 h

     10.1.    Metody otrzymywania struktur 2D i 3D w wybranych polimerach

     10.2.    Metody modyfikacji własności hydrofilowo-hydrofobowych polimerowych struktur

     10.3 Wybrane przykłady polimerowych modułów systemów „Lab-on-a-Chip”

 

11. Zastosowanie polimerów w urządzeniach do  konwersji i akumulacji energii   elektrycznej                                                                                                                        4h

11.1 Ogniwa paliwowe

11.2 Baterie litowe i litowo-jonowe

11.3 Diody Elektroluminescencyjne

11. 4 Urządzenia wykorzystujące efekt elektrochromowy

 

 

 

 

 

Literatura:

1.        Z.Florjańczyk, S.Penczek  „ Chemia Polimerów T. 1-3 (Polimery naturalne i polimery o specjalnych właściwościach” OWPW 1998

2.        J.W. Nicholson „ Chemia Polimerów” WNT, 1996

3.        J.Pączkowski „ Fotochemia Polimerów Teoria i Zastosowanie” Wydawnictwo UMK 2003

4.    Z. Brzózka, W. Wróblewski, „Chemiczne Sensory”, OWPW, 1999.

  1. Materiały przeglądowe i konferencyjne.

 

Zaliczenie w postaci kolokwium końcowego.