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.
Zaliczenie w postaci kolokwium końcowego.