Các vật liệu polymer chức năng cấu trúc nano

Nội dung chi tiết môn học CÁC VẬT LIỆU POLYMER CHỨC NĂNG CẤU TRÚC NANƠ Nội dung chi tiết mơn học có phần: Phần 1: Nội dung cốt lõi - N1 (Phải biết) - Các phương pháp chế tạo vật liệu Polyme - Công nghệ chế tạo vật liệu Polyme Vật liệu lai cấu trúc Nano - Những ứng dụng Vật liệu hữu ngành kỹ thuật: cao: Điện tử, Quang điện tử Quang tử, Công nghệ thông tin viễn thông, vật liệu y sinh học Phần 2: Nội dung liên quan gần - N2 (Nên biết) - Hoá học Polyme, Khoa học vật liệu, Hoá học Nano - Các phương pháp nghiên cứu cấu truc tính chất vật liệu - Cơng nghệ chế tạo linh kiện điện tử quang tử Phần 3: Nội dung liên quan xa - N3 (Có thể biết) - Cấu trúc lớp vật liệu lai nano - Linh kiện màng mỏng Hữu cơ: cảm biến, sensor, hiển thị , thuốc Nano, Xương nhân tạo ,Cơ nhân tạo…… Yêu cầu đề cương môn học Đề cương môn học phải đáp ứng yêu cầu sau: 1.3.1 Cung cấp thơng tin đầy đủ xác môn học, phù hợp với phương thức đào tạo theo tín chỉ; 1.3.2 Tiếp cận chuẩn mực quốc tế, khả thi điều kiện ĐHQGHN ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC Đại học Quốc gia Hà Nội Trường Đại học Công nghệ Khoa Vật lý kỹ thuật Công nghệ nano Thông tin giảng viên Họ tên: Chức danh, học hàm, học vị: Nguyễn Đức Nghĩa PGS., TS Thời gian, địa điểm làm việc: Từ 8g đến 18g, Nhà A 18 Viện Hố Học, Đường Hồng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Địa liên hệ: Viện Hố Học Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam 18- Hoàng Quốc Việt Cầu Giấy, Hà Nội Điện thoại, email: 04.8361282, ducnghia@fpt.vn Các hướng nghiên cứu chính: Khoa học cơng nghệ Polyme, Hố Học Nano, Polyme chức vật liệu lai cấu trúc Nano Thông tin trợ giảng: Nguyễn Phương Hồi Nam, Bộ mơn Hố học Nano, Khoa VLKT&CNNN, G6, ĐHQGHN, 144, Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội Ngơ Trịnh Tùng, Ts Viện hố học viện Khoa học công nghệ VN Thông tin chung môn học - Tên môn học: Các vật liệu polymer chức cấu trúc nanô - Mã môn học: - Số tín chỉ: 02 - Mơn học: - Bắt buộc:  - Lựa chọn: - Các môn học tiên quyết: Hố học Đại cương - Các mơn học kế tiếp: Hoá học nano - Các yêu cầu mơn học (nếu có): - Giờ tín hoạt động: + Nghe giảng lý thuyết: 21 + Làm tập lớp: + Thảo luận: + Thực hành, thực tập (ở PTN, ): + Hoạt động theo nhóm: + Tự học: - Địa Khoa/ môn phụ trách môn học: G6, ĐHQGHN, 144 Đường Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội Mục tiêu môn học - Kiến thức: Truyền đạt cho sinh viên kiến thức Hoá học Polyme, Polyme chức vật liệu lai cấu trúc nano, sở lý thuyết phản ứng trùng hợp Polyme, công nghệ chế tạo Polyme cấu trúc Nano, vật liệu bán dẫn hữu cơ, vật liệu quang điện tử quang tử, vật liệu hữu thông tin liên lạc , lý thuyết hoá lý polyme, quang hoá Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc, nghiên cứu hình thái học vật liệu - Thực hành chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu polyme chức vật liệu lai cấu trúc Nano - Thái độ, chuyên cần: nghiêm chỉnh chấp hành học lớp tự học, chuẩn bị tốt câu hỏi trước lên lớp Tóm tắt nội dung mơn học (khoảng 150 từ): Môn học Các vật liệu polyme chức cấu trúc nano bao gồm ba phần Một phần trình bày kiến thức phương pháp trùng hợp Polyme phương pháp trùng hợp : trùng hợp Radical, trùng hợp bậc thang Trùng hợp Radical ”living” Công nghệ chế tạo Polyme chức vật liệu lai cấu trúc nano Các phương pháp nghiên cứu tính chất hố ly Polyme, tính chất quang điện, tính chất nhiệt động học, polyme tinh thể Nghiên cứu hình thái học, cấu trúc phân tử, Tương tác bề mặt vật rắn hạt keo Công nghệ chế tạo tính chất vật liệu polyme chức năng: Điện tử học phân tử, quang điện tử quang tử Polyme công nghệ thông tin viễn thông Polyme y sinh học khoa học sống, môi trường Thực hành chế tạo vật liệu Polyme dẫn điện, vật liệu lai cấu trúc nano Nội dung chi tiết môn học (tên chương, mục, tiểu mục): Chương Khoa học công nghệ Polyme 1.1 Nhập môn Khoa học công nghệ Polyme 1.1.1 Những khái niệm Polyme 1.1.2 Những định nghĩa Polyme 1.1.3 Những ứng dụng vật liệu Polyme 1.1.4 Một số vật liệu Polyme tiêu biểu 1.2 Các phương pháp trùng hợp Polyme 1.2.1 Trùng hợp gốc tự ( Free radical Polymerization) 1.2.2 Trùng hợp Ion (Ionic Polymerization) 1.2.3 Trùng hợp bậc thang trùng hợp mở vòng ( Step-reaction and Ring-Opening Poly merization) 1.2.4 (Living Polymerization) 1.3 Phân tích tính chất Polyme 1.3.1 Tính chất lý, tính mềm dẻa đàn hồi 1.3.2 Tính chất nhiệt, tính bền hố liệu mơi trường 1.3.3 Tính chất quang 1.3.4 Tính chất điện Chương Cấu trúc tính chất Polyme ( Polymers physic) 2.1 Cấu trúc Polyme 2.1.1.Vi cấu trúc Polyme (Microstructure of Polymers) 2.1.2.Polyme vơ định hình ( Ammorphous Polymers) 2.1.3 Polyme tinh thể (Crystalline Polymers ) 2.1.4 ( Polymers Solution and Polymers Blend ) 2.2 Nhiệt động học Polyme dung dịch hỗn hợp Polyme 2.2.1 Lý thuyết dung dịch (Regular Solution Theory-Enthalpy) 2.2.2 Lý thuyết Flory-Huggins (The Flory-Huggins Theory-Entropy) 2.2.3 Dung dịch Polyme hỗn hợp 2.3 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc tính chất Polyme 2.3.1 Phương pháp Spetroscopi: Infraed, Raman,Nuclear Magnetic Resonance, Electron Spin Resonance,Ultraviolet (UV)-visible,Fluorescence 2.3.2 X-ray,Electron, and Neutron Scattering 2.3.3 Nghiên cứu hình thái học bề mặt Polyme: Scanning electron Microscopy (SEM),Photoacoustic Spectrocopy (PAS) Electron Spectroscopy for Chemical Analysis (ESCA), Secondary-Ion Spectrometry (SIMS), Atomic fore Microscopy ( AFM) 2.3.4 Thermal Analysis Differential Scanning Calorimetry (DSC) ,Differential Thermal Analysis (DTA ) Thermomechanical analysis (TMA),Thermoggravimetric Analysis(TGA) 2.3.5 Measurement of Mechanical Properties Evaluation of Chemical Resistance, Evaluation of Electrical Properties Chương Polyme chức 3.1 Photoactive Polyme 3.1.1 Quang phân tử 3.1.2 Phản ứng quang hoá 3.1.3 Photopolyme 3.1.4 Những ứng dụng Photopolyme 3.1.5 Quang khắc ( Photolithography) 3.2 Electroactive Polyme ( Conducting Polyme) 3.2.1 Giới thiệu Polyme dẫn điện 3.2.2 Cơ chế dẫn điện polymer 3.2.3 Phương pháp tổng hợp Polyme dẫn điện 3.3.3 Quá trình Doping 3.3 Polyme tinh thể lỏng 3.1 Tinh thể lỏng polymer tinh thể lỏng 3.3.2 Cấu trúc tính chất tinh thể lỏng Polyme tinh thể lỏng 3.3.3 Những ứng dụng Tinh thể lỏng-Công nghệ LCD (Liquid Crystal Display) 3.4 Polyme cấu trúc nano nano coposist 3.4.1.Trùng hợp gốc Living ( Living Radical Polymerization) 3.4.2 Điều chỉnh hình dạng cấu trúc Polyme 3.4.3 Hình thái học Copolyme khối cấu trúc nano 3.4.4 Cấu trúc Nano dựa chia tách pha khối 3.4.5.Cấu trúc Nano từ Micell khối chất hoạt tính bề mặt 3.4.6 Polyme Nano Composit Chương Vật liệu lai cấu trúc nano 4.1.Vật liệu Sol-gel nano vật liệu Hạt Micell Nano 4.1.1 Vật liệu lai hỗn tính sử dụng liên kết vật lý 4.1.2 Vật liệu lai hỗn tính sử dụng liên kết hoá học 4.1.3 Titan dioxit vật liệu lai 4.1.4 Bạc Nano vật liệu lai 4.1.5 Oxit sắt từ cấu trúc nano vật liệu lai 4.2 Nano Composit gốm Kim loại khối 4.2.1 NanoComposit Ceramic/ Kim loại 4.2.2 Vật liệu lai chức 4.2.3 Cacbon cấu trúc nano vật liệu lai Chương 5: Vật liệu polymer công nghệ thông tin viễn thông 5.1 Vật liệu In-Ảnh 5.1.1.Vật liệu quang khắc quang khăc Nano 5.1.2 Vật liệu quang dẫn- Photocopy 5.1.3.Vật liệu ghi âm Đĩa CD, CVD, DVD 5.1.4 Vật liệu hữu quang phi tuyến Chương 6: Vật liệu Điện tử học phân tử, Vật liệu quang điện tử,Quang tử 6.1.Vật liệu điện tử học phân tử 6.1.1 Cơ chế dẫn bán dẫn hữu 6.1.2 Chế tạo màng mỏng bán dẫn hữu 6.1.3 Chế tạo linh kiện bán dẫn hữu cơ; Transtor màng mỏng Hữu (OTFT), Biodevices, Tế bào quang điện hữu (Organic Solar Cell) 6.2 Vật liệu quang điện tử quang tử 6.2.1 Vật liệu OLED POLED 6.2.2 Dây dẫn quang hữu 6.3 Vật liệu nhân tạo (Artifical muscles) 6.3.1 Bộ dẫn động polymer (Conducting polymer Actuator) 6.3.2 Actuator điện hoá ( Electrochemomechanical Actuator) Chương 7: Vật liệu Y-sinh học hữu 7.1.Vật liệu xương nhân tạo 7.1.1 Ximăng sinh học 7.1.2 Xương nhân tạo cấu trúc nano 7.2 Thuốc nano 7.2.1 Vật liệu dẫn thuốc nano (Polymeric Drug Delivery Systems) 7.2.2 Biodegradable Plymers for DDS Học liệu 6.1 Học liệu bắt buộc ghi theo thứ tự ưu tiên (tên tác giả, tên sách, nhà xuất bản, năm xuất bản, nơi có tài liệu này, website, băng hình, ): Nguyễn Đức Nghĩa; HỐ HỌC NANO, Cơng nghệ vật liệu nguồn, NXB - Khoa học tự nhiên cơng nghệ, Hà Nội - 2007 (có Thư viện Đại học Quốc gia Hà Nội, 144 Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội) Nguyễn Đức Nghĩa: BÁN DẪN HỮU CƠ: Cơng nghệ chế tạo ,tính chất ứng dụng NXB Khoa học tự nhiên công nghệ Hanoi 2007 Nguyễn Đức Nghĩa: POLYME CHỨC NĂNG VÀ VẬT LIỆU LAI CẤU TRÚC NANO Nhà xuất Khoa học tự nhiên công nghệ (Sắp xuất -2008) D.J Lockwood, NANOPARTICLES:Building Blocks for Nanotechnology, Ed by V Rotello, Kluwer Acad/Plenum Publisher, N.Y.-Boston-LondonMoscow – 2004 (Có Tủ sách, Khoa VLKT-CNNN, Trường ĐHCN, ĐHQGHN, G6, 144 Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội) Malcolm p.Stevens; POLYMER CHEMISTRY Oxford University Press New York-Oxford 1999 C C Koch, NANOTRUCTURED MATERIALS: Processing, Properties, and Applications, William Andrew Publishing, Norwich, New York, USA – 2002, 612p (có Tủ sách, Khoa VLKTCNNN, ĐHCN, ĐHQGHN, G6, 144 Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội) Reza Arshady FUNCTIONAL POLYMERS ;Syntheses and Appplications American Chemical Society, Washington ,DC Hình thức tổ chức dạy học 7.1 Lịch trình chung: (Ghi tổng số tín cho cột) Hình thức tổ chức dạy học mơn học Nội dung Lên lớp Lý thuyết Bài tập Thảo luận Thực hành, thí nghiệm, điền dã Tự học, tự nghiên cứu Tổng ND1: Khoa học công nghệ Polyme 2.0 1.0 3,0 ND 2: Polyme physic 2.0 0.5 2.5 ND 3: Polyme chức 5.0 0.5 0.5 6.0 ND 4: Vật liệu lai cấu trúc nano 4.0 1.0 0.5 5,5 ND 5: Vật liệu điện tử học phân tử 2,0 0.5 0.5 3,0 ND 6: Vật liệu quang tử , phân tử 2,0 1.0 0.5 3.5 ND 7: Vật liệu hữu thông tin liên lạc 2,0 0.5 0.5 3,0 ND 8: Vật liệu hữu YSinh học 2.0 1.0 0.5 3.5 21.0 6.0 3.0 Cộng 30 7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể Hình thức tổ chức dạy học Lý thuyết Thời gian, địa điểm Từ đến Tại GĐ2 Nội dung Lý thuyết vật liệu polymer, Các phương pháp chế tạo, phương pháp nghiên cứu cấu trúc tính chất Yêu cầu SV chuẩn bị Ghi Đọc trước khái niệm vật liệu hữu Các phương pháp chế tạo Cần tìm đọc tài liệu tiếng Anh - Quyển 4, Phần - Chuẩn bị câu hỏi Hoá lý Polyme Quyển Lý thuyết Từ đến Tại GĐ2 Thực hành Từ Thí nghiệm Đen chế tạo Photopolyme, Polyme dẫn Tai PTN Viên Hoá học Lý thuyết 1, Polyme chức Đọc tham khảo năng: Phương Quyển pháp chế tạo, tính chất ứng dụng Từ Vật liệu lai cấu trúc Nano: đến Phương pháp Tại Phòng chế tạo, Nghiên TH số … cứu tính chất , Tham khảo tài liệu thí Mỗi nhóm nghiệm, dụng cụ, gồm từ thiết bị thí nghiệm đến sinh viên - Theo phân cơng nhóm Đoc tài liệu tham khảo Hình thái học… Thực hành Tại PTN Viên Hố học Hình thức tổ chức dạy học Lý thuyết Công nghệ chế tạo vật liệu lai cấu trúc nano, Nghiên cứu tính chất, Thời gian, địa điểm Từ đến Tại GĐ2 Thảo luận tự Từ nghiên cứu đến Tại GĐ2 Lý thuyết Vật Từ liệu polymer đến Công nghệ thong Tại GĐ2 tin Y-sinh học Tham khảo tài liệu thí Mỗi nhóm nghiệm, dụng cụ, gồm từ thiết bị thí nghiệm đến sinh - Theo phân công viên nhóm Nội dung Vật liệu điện tử học phân tử Quang tử học phân tử Yêu cầu SV chuẩn bị Ghi Đọc trước sách tham khảo điện tử học phân tử, quang tử Quyển Linh kiẹn điện tử Tìm hiểu hữu quang thiết bị điện tử, tử hữu quang tử hữu Vật liệu Thông tin Y-sinh học … Tự học, tự nghiên cứu Tại thư viện, nhà Nắm ý Tìm hiểu cách nghĩa thực tiễn xác định z qua z cách xác định P T Chính sách môn học yêu cầu khác giảng viên Yêu cầu cách thức đánh giá, diện lớp, mức độ tích cực tham gia hoạt động lớp, qui định thời hạn, chất lượng tập, kiểm tra… - Chuẩn bị tốt phần giao tự học - Có mặt lớp 24/30 học - Mỗi sinh viên bắt buộc phải thực hành thí nghiệm chế tạo vật liệu Polyme chức vật liệu lai cấu trúc nano - Bài thực tập kiểm tra đạt không 6/10 Phương pháp, hình thức kiểm tra - đánh giá kết học tập môn học 10 Phân chia mục tiêu cho hình thức kiểm tra - đánh giá 9.1 Kiểm tra – đánh giá thường xuyên Mục đích: Nắm vững kiến thức vật polymer chức vật liệu lai cấu trúc nano phương pháp công nghệ chế tạo polymer chức năng, màng mỏng hữu vật liệu lai cấu trúc nano Các mục tiêu: Hiểu nhận biết công thức cấu tạo hố học Polyme chức năng, cấu tạo hình thẻ học vật liệu cẩu trúc nano Hiểu chế phản ứng hình thành Polyme chức vật liệu lai cấu trúc nano Nắm công nghệ chế tạo loại polymer chức năng, Vật liệu lai cấu trúc hạt nano, màng mỏng nano, nano mao quản Nắm vững phương pháp phân tich cấu trúc, tính chất, hình thái học vật liẹu polymer chức vật liệu lai cấu trúc nano Như phương pháp nghiên cứu quang phổ hấp thụ, phương pháp nhiệt, NMR, SEM, TEM Hiểu tốt lý thuyết ,nguyên lý, công nghệ chế tạo chế vận hành linh kiện điện tử, quang tử hữu Nắm vững phương trình phản ứng phương pháp thực nghiệm chế tạo vật liệu polymer chức vật liệu lai cấu trúc nano Các kỹ thuật đánh giá Bài đọc thêm theo nội dung môn học: 10 Tham khảo đọc nhà Tiểu luận: 02, Tiểu luận Polyme chức tiểu luận công nghệ nano công nghệ chế tạo linh kiện điện tử, quang điện tử hữu Tỷ lệ điểm cho hình thức KT-ĐG: Bài thực hành: 40%; Mỗi tiểu luận: 30% (x2=60%) 9.2 Kiểm tra - đánh giá định kì Bao gồm phần sau (trọng số phần giảng viên đề xuất, chủ nhiệm môn thông qua): Nội dung STT Trọng số (%) Ghi Tham gia học tập lớp (đi học đầy đủ, chuẩn bị tốt tích cực thảo luận, …) 10 Phần tự học, tự nghiên cứu (hoàn thành tốt nội dung, nhiệm vụ giao /tuần; tập nhóm /tháng; tập cá nhân/ học kì, …); 10 Hoạt động theo nhóm Kiểm tra - đánh giá kì 30 Kiểm tra - đánh giá cuối kì 40 Các kiểm tra khác 5 11 9.3 Tiêu chí đánh giá loại thí nghiệm thực hành: Bài tập lý thuyết: - Trình bày tốt chất vấn đề u cầu, có mở rộng: 10 điểm - Trình bày chất vấn đề yêu cầu: 8- điểm - Trình bày vấn đề mức trung bình: 5- điểm - Trình bày chưa chất, nội dung: - điểm Bài thí nghiệm thực hành: - Làm tốt trình thực nghiệm: 10 điểm - Làm nội dung có mở rộng: 7-9 điểm - Chỉ làm nội dung: điểm - Làm sai, không làm được: – điểm 9.4 Lịch thi, kiểm tra (kể thi lại) STT Nội dung thi, kiểm tra Nội dụng 2 Nội dung 3 Nội dung 4 Nội dung đến Nội dung Nội dung Nội dung 8 Toàn nội dung Lịch thi Thi kỳ (45 phút đầu học tuần thứ 9) Thi cuối kỳ 12 Lịch kiểm tra 15 phút đầu học tuần thứ 15 phút đầu học tuần thứ 15 phút đầu học tuần thứ Ghi 15 phút đầu học tuần thứ 11 15 phút đầu học tuần thứ 13 15 phút cuối học tuần thứ 15 Theo lịch chung Trường Thi lại Duyệt (Thủ trưởng đơn vị đào tạo) Trần Quang Vinh Chủ nhiệm môn (Ký tên) Nguyễn Đức Nghĩa 13 Theo lịch chung Trường Giảng viên (Ký tên) Nguyễn Đức Nghĩa ... Polyme chức năng, cấu tạo hình thẻ học vật liệu cẩu trúc nano Hiểu chế phản ứng hình thành Polyme chức vật liệu lai cấu trúc nano Nắm công nghệ chế tạo loại polymer chức năng, Vật liệu lai cấu trúc. .. kiến thức vật polymer chức vật liệu lai cấu trúc nano phương pháp công nghệ chế tạo polymer chức năng, màng mỏng hữu vật liệu lai cấu trúc nano Các mục tiêu: Hiểu nhận biết cơng thức cấu tạo hố... từ cấu trúc nano vật liệu lai 4.2 Nano Composit gốm Kim loại khối 4.2.1 NanoComposit Ceramic/ Kim loại 4.2.2 Vật liệu lai chức 4.2.3 Cacbon cấu trúc nano vật liệu lai Chương 5: Vật liệu polymer