Προαπαιτούμενα

Υλικά Ι: Εισαγωγή στην Επιστήμη Υλικών (ΕΤΥ-141)

Μέθοδοι διδασκαλίας

Χρήση Power Point,

Υποστήριξη της μαθησιακής διδασκαλίας με χρήση έγκυρων επιστημονικών διαδικτυακών πηγών, π.χ. https://ocw.mit.edu/courses/materials-science-and-engineering/3-091sc-introduction-to-solid-state-chemistry-fall-2010 και http://csi.chemie.tu-darmstadt.de/ak/immel/tutorials/symmetry, για την κατανόηση των βασικών αρχών χημείας στερεάς κατάστασης και τις ιδιότητες μη-μοριακών στερεών.

Περιεχόμενο μαθήματος

• Εισαγωγή στη χημεία στερεάς κατάστασης, χημική ταξινόμηση στερεών, δυνάμεις διασποράς, δομές συμπαγούς συσσωμάτωσης, κρυσταλλικές δομές, πλέγματα Bravais και μοναδιαίες κυψελίδες, δείκτες Miller, στοιχεία συμμετρίας.
• Δεσμοί στα στερεά, ιοντικοί, ομοιοπολικοί και μεταλλικοί κρύσταλλοι, συνήθεις δομικοί τύποι, διαμοριακές δυνάμεις, ιοντικές ακτίνες, ιοντικές και μοριακές δομές, ενέργεια πλέγματος, ιδιότητες ιοντικών συμπλόκων.
• Ατέλειες δομής (Schottky και Frenkel), χημικές προσμίξεις και μη-στοιχειομετρικά κρύσταλλα, νόμος του Vegard, ηλεκτρονιακές ιδιότητες μη-στοιχειομετρικών οξειδίων (FeO, TiOx), στερεά διαλύματα.
• Κρυσταλλογραφία και τεχνικές περίθλασης, περίθλαση ακτίνων-Χ σε κρυσταλλικά στερεά, απόδοση κορυφών, ανάθεση δεικτών Μiller, ταυτοποίηση κρυσταλλικών δειγμάτων, μέγεθος κρυσταλλίτη, ατομικός παράγοντας σκέδασης, επίλυση κρυσταλλικής δομής, μικρογωνιακή σκέδαση ακτίνων-Χ.
• Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και διέλευσης (SEM/TEM), σκέδαση ηλεκτρονίου, μικροσκοπίας ενεργειακού διαχωρισμού ακτίνων-Χ (EDS), φασματοσκοπία απώλειας ενέργειας ηλεκτρονίων (EELS), φασματοσκοπία Auger, φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων ακτίνων-Χ (XPS), καθοδοφωταύγεια (CL), περίθλαση ηλεκτρονίων.
• Σύνθεση κεραμικών υλικών, αντίδραση στερεάς κατάστασης, σύνθεση καύσης, καθαροί κρύσταλλοι με χημική μεταφορά φάσης ατμών, χημική εναπόθεση ατμών (CVD), εναπόθεση ατομικού στρώματος (ALD), μέθοδος sol-gel, κιτρική μέθοδος, υδροθερμική και διαλυτοθερμική σύνθεση, τεχνικές σύνθεσης υψηλών θερμοκρασιών (κεραμικές μέθοδοι).
• Ανόργανα σύνθετα υλικά και εφαρμογές: Γαλβανικά στοιχεία στερεά κατάστασης, μπαταρίες ιόντων λιθίου, κυψελίδες καυσίμων (PAFC, MCFC,SOFC), ηλεκτροχρωμισμός.
• Ζεόλιθοι, μεσοπορώδη αλουμινοπυριτικά πλέγματα, σύνθεση, χημική σύσταση, κρυσταλλική δομή, καταλυτικές ιδιότητες.

Μέθοδοι αξιολόγησης

Η αξιολόγηση των φοιτητών γίνεται με τελική γραπτή εξέταση στα ελληνικά που περιλαμβάνει συνδυασμό:

• Ανάπτυξης θεμάτων
• Ερωτήσεις σύντομης απάντησης
• Επίλυση προβλημάτων
• Προφορική εξέταση (για φοιτητές με μαθησιακές δυσκολίες)

Οι φοιτητές έχουν το δικαίωμα να δουν το γραπτό τους μετά την έκδοση των αποτελεσμάτων βαθμολόγησης και να υποβάλουν ερωτήσεις.

Ο τρόπος αξιολόγησης των φοιτητών περιγράφεται κατά την πρώτη διάλεξη και αναφέρεται στην ιστοσελίδα του μαθήματος

Βιβλιογραφία

• Anthony R. West,Solid State Chemistry and its Applications, 2nd Edition, Wiley, 2014.
• Lesley E. Smart, Elaine A. Moore,Solid State Chemistry: An Introduction, 3rd Edition, Taylor & Francis Group, 2005.