Ηλεκτροτεχνικά Υλικά

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές/ήτριες θα διαθέτουν:

• Βασικές γνώσεις στον τομέα της επιστήμης και τεχνολογίας των υλικών.
• Γνώσεις και κατανόηση για τη συσχέτιση δομής, τεχνικών παραγωγής, κατεργασιών και ιδιοτήτων των υλικών.
• Κριτική γνώση και ικανότητα εφαρμογής ή ανάπτυξης κριτηρίων για την επιλογή τωνκαταλληλότερων υλικών για κάθε τεχνική εφαρμογή.
  Αναλυτικά αναμένεται να είναι σε θέση:
• Να κατανοούν τη σχέση δομής, τεχνικών παραγωγής, κατεργασιών και ιδιοτήτων των υλικών
• Να κατανοούν τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες των υλικών σε διάφορα περιβάλλοντα λειτουργίας
• Να επιλέγουν κατάλληλες τεχνικές κατεργασίας και μορφοποίησης των υλικών με σκοπό την τροποποίηση της δομής και των ιδιοτήτων τους
• Να γνωρίζουν και εφαρμόζουν πρότυπες δοκιμές για τον έλεγχο ιδιοτήτων των υλικών
• Να εφαρμόζουν και αναπτύσσουν κριτήρια για την επιλογή των καταλληλότερων υλικών για κάθε τεχνική εφαρμογή, καθώς και για τον σχεδιασμό και ανάπτυξη νέων υλικών με βελτιωμένες ιδιότητες

 

Γενικές Ικανότητες

• Aναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

1. Εισαγωγή στην Τεχνολογία Υλικών. Ταξινόμηση, σχεδίαση και επιλογή υλικών.
2. Δομή και ιδιότητες υλικών. Ατομική δομή. Κβαντικοί αριθμοί και ατομικά τροχιακά. Περιοδικότητα ιδιοτήτων των στοιχείων. Δραστικότητα στοιχείων. Ενέργεια ιονισμού – ηλεκτραρνητικότητα. Χημικοί δεσμοί: Ομοιοπολικός (ενέργεια δεσμού, μήκος δεσμού,
   διπολική ροπή, πολικά μόρια), ιοντικός, μεταλλικός δεσμός. Δευτερεύοντες χημικοί δεσμοί (Van der Waals). Μεικτοί δεσμοί.
3. Οξειδοαναγωγική συμπεριφορά στοιχείων. Πρότυπα οξειδοαναγωγικά δυναμικά. Ημιστοιχεία. Γαλβανικά στοιχεία.
4. Φυσικές καταστάσεις της ύλης. Στερεή κατάσταση. Κρυσταλλικά σώματα και συστήματα. Κρυσταλλικές ατέλειες. Αλλοτροπία, πολυμορφισμός. Άμορφα υλικά.
5. Μέταλλα: Στερεοποίηση και αταξίες δομής. Κράματα: Διαγράμματα ισορροπίας των φάσεων. Στερεά διαλύματα. Διμερή ευτηκτικά κράματα.
6. Κεραμικά: ιοντική δομή.
7. Πολυμερή: ομοιοπολική δομή, χαρακτηριστικά, εφαρμογές και επεξεργασία πολυμερών.
8. Σύνθετα υλικά.
9. Διάβρωση και φθορά υλικών.
10. Mηχανικές ιδιότητες υλικών: τάση, παραμόρφωση, μέτρο ελαστικότητας του Young, σκληρότητα.
11. Ηλεκτρικές ιδιότητες υλικών: ηλεκτρική αγωγιμότητα και αντίσταση στερεών σωμάτων και ηλεκτρολυτών. Ηλεκτρικά αγώγιμα υλικά: Παράγοντες που επηρεάζουν την αγωγιμότητα. Θερμική αγωγιμότητα – Νόμος Wiedemann-Franz. Hλεκτρικές αντιστάσεις, θερμικές αντιστάσεις, ηλεκτρικές επαφές.
12. Μονωτικά υλικά: Διηλεκτρικά, διηλεκτρική σταθερά, πόλωση, εξάρτηση της πόλωσης από θερμοκρασία και συχνότητα, αγωγιμότητα σε διηλεκτρικά, ηλεκτρική διάσπαση. Μονωτικά υλικά. Πιεζοηλεκτρισμός, Σιδηροηλεκτρισμός, Πυροηλεκτρικό φαινόμενο – υλικά και εφαρμογές.
13. Ημιαγωγοί: κρυσταλική δομή και ημιαγωγοί. Ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών. Διαγράμματα ενεργειακών ζωνών. Ενδογενείς και εξωγενείς ημιαγωγοί. Ημιαγωγοί τύπου n και τύπου p.
14. Μαγνητικά υλικά: Bασικές έννοιες μαγνητισμού, Διαμαγνητισμός, Παραμαγνητισμός, Σιδηρομαγνητισμός, Σιδηρομαγνητικά υλικά και εφαρμογές. Άμορφα μαγνητικά υλικά και εφαρμογές. Απώλειες ενέργειας σε μαγνητικά υλικά. Σιδηριμαγνητικά υλικά και εφαρμογές.
15. Υπεραγώγιμα υλικά: θεωρία υπεραγωγιμότητας, Υλικά και τεχνολογικές εφαρμογές.
16. Κριτήρια επιλογής υλικών για συγκεκριμένες εφαρμογές.

 

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΜΕΡΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

1. Εισαγωγή. Γραφικές παραστάσεις και επεξεργασία πειραματικών μετρήσεων.
2. Μελέτη δομής υλικών με οπτική μικροσκοπία. Κόκκοι μεταλλικών υλικών. Προσδιορισμόςμεγέθους κόκκων.
3. Μηχανικές ιδιότητες: Σκληρότητα και αντοχή σε εφελκυσμό μεταλλικών υλικών. Συσχέτιση δομής με μηχανικές ιδιότητες.
4. Θερμοηλεκτρικό φαινόμενο. Θερμοζεύγη. Τυποποίηση θερμοζευγών. Λειτουργία, βαθμονόμηση, έλεγχος.
5. Ηλεκτρική αγωγιμότητα μεταλλικών υλικών και ηλεκτρολυτών. Εξάρτηση αγωγιμότητας από τη θερμοκρασία.
6. Δυναμικά οξειδοαναγωγής. Δραστικότητα μετάλλων. Γαλβανική διάβρωση μετάλλων και καθοδική προστασία.
7. Μαγνητικές ιδιότητες σιδηρομαγνητικών υλικών. Προσδιορισμός χαρακτηριστικών μαγνητικών μεγεθών και απωλειών ενέργειας πεδίων από τον βρόγχο υστέρησης μαγνητικών υλικών.

 

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Γλώσσα αξιολόγησης: Ελληνική
Θεωρία: Γραπτή εξέταση με την ολοκλήρωση του μαθήματος που περιλαμβάνει ερωτήσεις κατανόησης ή ανάπτυξης σύντομης απάντησης και επίλυση προβλημάτων
Εργαστήριο: Ο βαθμός του εργαστηρίου προκύπτει από:

– Ατομικές ή ομαδικές γραπτές εργασίες σε κάθε εργαστηριακή άσκηση, που περιλαμβάνουν την παρουσίαση και την επεξεργασία των μετρήσεων (με υπολογισμούς, γραφικές παραστάσεις κ.λ.π.), καθώς και τα αποτελέσματα και συμπεράσματα, με σχολιασμό και σύγκριση με τα αναμενόμενα από την θεωρία.
– Τελική γραπτή εξέταση επί των εργαστηριακών ασκήσεων που πραγματοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια του εξαμήνου, που περιλαμβάνει υπολογιστικά προβλήματα επί δοθέντων πειραματικών μετρήσεων και σχολιασμό των αποτελεσμάτων.

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος προκύπτει από τον βαθμό της θεωρίας x 70% και τον βαθμό του εργαστηρίου x 30%.

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. W. D. Callister, JR., D. G. Rethwisch, “Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών”, 9η έκδοση, εκδόσεις Τζιόλα, 2017.
2.  S.O. Kasap, “Ηλεκτροτεχνικά Υλικά. Aρχές και εφαρμογές”, 4η έκδοση, εκδόσεις Τζιόλα, 2018.
3. D.R. Askeland, W.J. Wright , “Yλικά. Δομή, ιδιότητες και τεχνολογικές εφαρμογές”, 7η έκδοση, εκδόσεις Τζιόλα, 2018.
4. Λ. Μαγκαφάς, Μ. Χανιάς, ”Tεχνολογία Υλικών”, εκδόσεις Τζιόλα, 2017.
5. Κ.Ε. Σαββάκη, “Τεχνολογία Υλικών. Υλικά Τεχνολογικών Εφαρμογών. Ηλεκτρική – Διηλεκτρική – Μαγνητική & Οπτική Συμπεριφορά των Υλικών”, εκδόσεις ΙΩΝ, 3η έκδοση, 2010.
6. Α. Σ. Βατάλης, “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”, εκδόσεις ΖΗΤΗ, 2007.
7. B. Zασπάλης, “Επιστήμη & Τεχνολογία Υλικών – Δομές & Μορφολογία Ανόργανων Στερεών”, εκδόσεις Τζιόλα, 2015.
8. B. Zασπάλης, “Επιστήμη & Τεχνολογία Υλικών – Ιδιότητες & Συμπεριφορά Ανόργανων Στερεών”, εκδόσεις Τζιόλα, 2015.
9. Ν. Σπύρου, “Αγώγιμες ιδιότητες των ηλεκτροτεχνικών υλικών”, εκδόσεις Τζιόλα, 2008.
10. Γ. Χρυσουλάκης, Δ. Παντελής, “Επιστήμη και Τεχνολογία των Μεταλλικών Υλικών”, εκδόσεις Παπασωτηρίου, 1996.
11. Δ. Παντελής, “Μη μεταλλικά τεχνικά υλικά”, εκδόσεις Παπασωτηρίου, 1996.
12. F.W. Smith, “Foundations of Materials Science and Engineering”, Mc Graw Hill, 1993.
13. R.F. Hummel, “Electronic Properties of Materials”, Springer-Verlag Berlin, 1993.
14. Σ. Καλογεροπούλου, “Εργαστηριακές Ασκήσεις Τεχνολογίας Υλικών”.