Επιστήμη των Ανόργανων Υλικών

Περιεχόμενο Μαθήματος

Θεωρητικό Μέρος

• Ταξινόμηση των υλικών ανάλογα με τη δομή τους. Οι δεσμοί μεταξύ ατόμων στα στερεά: κύριοι δεσμοί. Ενέργεια των δεσμών. Ο μεταλλικός δεσμός. Δευτερεύοντες ή διαμοριακοί δεσμοί και η σημασία τους. Άμορφα και κρυσταλλικά στερεά. Ισότροπα και ανισότροπα υλικά.

• Κρυσταλλογραφία. Απλές κρυσταλλικές δομές: συμμετρία και στοιχεία συμμετρίας, πλέγματα και μοναδιαίες κυψελίδες, δομές κρυσταλλικών στερεών. Κρυσταλλογραφικές συντεταγμένες. Μέθοδοι ανάλυσης της δομής των υλικών: περίθλαση ακτίνων Χ, άλλες τεχνικές. Ατέλειες στα κρυσταλλικά στερεά. Η κρυσταλλική δομή των μετάλλων. Κρυσταλλικά συστήματα. Πυκνότητα των στερεών. Πολυμορφισμός και αλλοτροπία. Μονοκρύσταλλοι και πολυκρυσταλλικά υλικά. Η κρυσταλλική δομή των κεραμικών υλικών.

• Ιδιότητες των στερεών. Διάχυση στα στερεά και παράγοντες που την ευνοούν. Μηχανικές ιδιότητες των υλικών: μέτρο εφελκυσμού, θλίψης και στρέψης. Διαγράμματα τάσης-καταπόνησης (stress-strain). Παραμορφώσεις των στερεών. Ελαστική και πλαστική παραμόρφωση. Σκληρότητα των υλικών. Κλίμακες σκληρότητας. Αστοχία των υλικών. Ψαθυρή θραύση των κεραμικών. Κόπωση των υλικών. Μηχανισμοί ενδυνάμωσης των υλικών.

• Διαγράμματα φάσης. Κράματα μετάλλων. Ευτηκτικά συστήματα. Κανόνας των φάσεων του Gibbs. Μετατροπές φάσεων. Θερμική επεξεργασία μετάλλων. Ορισμός της διάβρωσης στα μέταλλα. Οξείδωση των μετάλλων. Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις και πρόβλεψη του ρυθμού διάβρωσης. Παθητικότητα στη διάβρωση.

• Ειδικές κατηγορίες υλικών: πυριτικά και αργιλλοπυριτικά άλατα, ύαλοι και υαλοκεραμικά υλικά (δομή, ιδιότητες, παραγωγή και κατεργασία). Πηλοί. Πυρίμαχα και λειαντικά υλικά.

Εργαστηριακό Μέρος

Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος θα περιλαμβάνει τις παρακάτω ασκήσεις:

1. Περίθλαση ακτίνων Χ: Μελέτη δομής κρυσταλλικών, πολυκρυσταλλικών και άμορφων υλικών
2. Κρυστάλλωση
3. Μεταλλογραφική εξέταση
4. Μέτρηση σκληρότητας: Συσχετισμός με τη μικροδομή υλικών
5. Εφελκυσμός και έλαση μετάλλων
6. Μικροχημική ανάλυση μετάλλων
7. Δυναμικά ηλεκτροδίων – Ηλεκτροχημικά στοιχεία – Κατασκευή γαλβανικού στοιχείου
8. Παράγοντες διάβρωσης των μετάλλων και προστασία τους με τη μέθοδο της θυσιαζόμενης ανόδου.
9. Μελέτη των ιδιοτήτων της γύψου
10. Αδρανή υλικά – Μέτρηση της κοκκομετρίας
11. Ποροσιμετρία Hg
12. Μέτρηση αντοχής υλικών

Σκοπός του μαθήματος είναι να κατανοήσουν οι φοιτητές την κρυσταλλική και άμορφη κατάσταση, τη δομή, τις χημικές και ορισμένες φυσικές ιδιότητες των κυριότερων τύπων ανόργανων υλικών, καθώς και να αποκτήσουν δεξιότητες σχετικά με τις μεθόδους διερεύνησης της δομής και των μηχανισμών διάβρωσής τους. Στόχοι του μαθήματος: Να παρέχει το απαραίτητο υπόβαθρο για: κατανόηση των διαφόρων κατηγοριών ανόργανων υλικών ως προς τη δομή και τις ιδιότητές τους. διερεύνηση της δομής και των μηχανισμών υποβάθμισης και διάβρωσης των υλικών.

Μαθησιακά αποτελέσματα: Μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση να: – περιγράφουν τις βασικές κρυσταλλικές δομές των διαφορετικών μετάλλων και κεραμικών υλικών. – συσχετίζουν τις ιδιότητές τους και να προβλέπουν την επίδρασή που αυτές έχουν στη μηχανική, θερμική και χημική τους συμπεριφορά. – διερευνούν τους μηχανισμούς αποδόμησης των προαναφερόμενων ανόργανων υλικών.

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Γλώσσα αξιολόγησης:

Ελληνική Αξιολόγηση φοιτητών (100%): Ι. Γραπτή τελική εξέταση στη θεωρία (50%) που περιλαμβάνει κατά περίπτωση ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής, ερωτήσεις ανάπτυξης, ερωτήσεις κρίσεως, συγκριτική αξιολόγηση δεδομένων. ΙΙ. Αξιολόγηση της επίδοσης στις εργαστηριακές ασκήσεις που περιλαμβάνει εργαστηριακές γραπτές εργασίες (τεχνικές εκθέσεις) και σύντομη γραπτή αξιολόγηση (50%).

Ο τελικός βαθμός αξιολόγησης του φοιτητή διαμορφώνεται κατά 50% από το βαθμό αξιολόγησης του θεωρητικού μέρους και κατά 50% από το βαθμό αξιολόγησης του εργαστηριακού.

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

Ελληνική :

1.W. D. Callister, Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών, εκδόσεις Τζιόλα, 2004

2.Ιωάννης Λυριτζής, Φυσικές επιστήμες στην αρχαιολογία, Εκδόσεις Τυπωθήτω: 1st edition (2005), ISBN: 960-402-182-6

3.Ι. Λυριτζής, Ν. Ζαχαριάς, Αρχαιοϋλικά, Εκδόσεις Παπαζήση 2010

4.Κ. Κονοφάγος, Το αρχαίο Λαύριο και η Ελληνική τεχνική παραγωγής του αργύρου, Αθήνα 1980

5.Ε. Κακαβογιάννης, Τα αρχαία μεταλλεία της Λαυρεωτικής, Αθήνα 1988 6.www.dspace.museumshops.gr/jspui/retrieve/43138/638337.pdf

Ξενόγλωσση :

1.Michael F. Ashby, Hugh Shercliff, and David Cebon, Materials: Engineering, Science, Processing and Design, Βutterworth-Heinemann (April 13, 2007)

2.Pollard A.M. and Heron C., 1996, Archaeological Chemistry, Royal Society of Chemistry ISBN: 978-0-85404-262-3.

3.Henderson J., 1989, Scientific Analysis in Archaeology, Oxford University Committee for Archaeology, Monograph No. 19, UCLA Institute of Archaeology, Archaeological Research Tools

Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

1.J. of Archeological Science,

2.J. of Cultural Heritage 3.Archaeometry

4.J. of Mediterranean Archaeology and Archaeometry