Опис навчальної дисципліни

Дисципліну «Фізика металів і матеріалознавство» розроблено таким чином, щоб надати учасникам відповідні теоретичні знання, уміння, навички, загальні та фахові компетентності для продукування нових ідей, розв’язання комплексних проблем у галузі фізики металів та сучасного матеріалознавства. Тому у курсі представлені відповідні теоретичні дані та передбачене розв’язання задач пов’язаних з вивченням основ фізики металів та фізичного матеріалознавства та практичне використання отриманих знань для вирішення наукових та виробничих проблем.

Метою і завданням навчальної дисципліни “Фізика металів і матеріалознавство” є навчити майбутніх спеціалістів  володіти сучасними методами опису електронних властивостей металічних систем, а саме ознайомити їх з основними поняттями класичних теорій Друде та Зоммерфельда. Навчити майбутніх спеціалістів самостійно проводити розрахунки енергетичного спектру та зонної структури металів із використанням низки методів, серед яких є метод лінійної комбінації атомних орбіта лей, метод комірок, метод функцій Гріна, метод плоских хвиль, метод ортогоналізованих плоских хвиль та інші. Ознайомити студентів із методиками першопринципних розрахунків електронних властивостей металів за допомогою побудови рядів теорії збурень за псевдопотенціалом електрон-іонної взаємодії.

З практичної точки зору метою курсу є формування у  майбутнього фізика системи знань з будови та фізико-хімічних властивостей різного типу матеріалів. Це передбачає виклад закономірностей внутрішньої будови металів, металічних сплавів, полімерів, пластиків, скла та композитних матеріалів, включаючи нанокомпозити та газонаповнені металічні сплави (газари), а також фізичні основи методів покращення параметрів, які визначають основні експлуатаційні  характеристики.

На основі отриманих знань навчити студентів самостійно використовувати вищезгадані методи для теоретичного прогнозування та інтерпретації експерименту.

В результаті вивчення цього курсу студент буде

знати: методи побудови базисів, за якими ведеться розклад хвильових функцій електронів провідності; види найпоширеніших локальних та нелокальних модельних потенціалів та псевдопотонціал електрон-іонної взаємодії; методи розрахунку зонної структури з врахуванням спінів та без їх врахування; методи побудови рядів теорії збурень за потенціалом електрон-іонної взаємодії; методи побудови рядів Борна-Грінвуда за часом відгуку системи на зовнішнє збурення.

Основні закономірності будови металів та сплавів, їх зв’язок з фізико–хімічними властивостями.

Фізичні  основи класифікації матеріалів та основні механічні, електричні, магнітні та оптичні властивості  наноматеріалів;

 вплив температури та інших факторів на основні характеристики матеріалів;

Фізичні основи металургійних технологій та інших сучасних способів отримання матеріалів;

Сфери практичного застосування матеріалів.

вміти: оцінювати властивості електронного газу в основному стані, розраховувати його термодинамічні властивості; оцінювати електростатичну провідність, термо-е.р.с. металів; проводити класифікацію твердих тіл на діелектрики, напівпровідники та метали у залежності від особливостей зонної будови таких систем; застосовувати відповідний метод розрахунку зонної структури у залежності від типу досліджуваного об’єкту; проводити розрахунки формфакторів псевдопотенціалів; проводити процедуру екранування локальних та нелокальних модельних потенціалів; вибирати оптимальну модель та метод розрахунку параметрів першопринципних потенціалів та псевдопотенціалів.

Застосовувати фундаментальні знання з матеріалознавства до аналізу поведінки металічних, полімерних та інших матеріалів в різних термодинамічних умовах, включаючи і нерівноважні;

проводити експериментальні дослідження матеріалів різного типу і аналізувати отримані результати;