Федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный

университет»

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОМУ ОСНАЩЕНИЮ

УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА БАКАЛАВРОВ ПО ПРОФИЛЮ

«КОМПОЗИТНЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ» НАПРАВЛЕНИЯ

«НАНОТЕХНОЛОГИИ»

2.1.12. Требования к материально-техническому оснащению учебного процесса бакалавров по направлению подготовки «Нанотехнология» с профилем подготовки «Композитные наноматериалы»:

- должны включать примерный перечень лабораторного оборудования, специально оборудованных лабораторий, кабинетов и аудиторий;

- должны включать перечни современных учебников и учебнометодических пособий, в том числе электронных изданий, рекомендуемых студентам, осваивающим программу бакалавра с учетом профиля подготовки.

Общее положение.

Высшее учебное заведение, реализующее основные образовательные программы подготовки бакалавра, должно располагать материальнотехнической базой, обеспечивающей проведение всех видов лабораторной, дисциплинарной и междисциплинарной подготовки, практической и научноисследовательской работы студентов, предусмотренных учебным планом вуза и соответствующей действующим санитарным и противопожарным правилам и нормам.

Цели, задачи и специфика материально-технического оснащения учебного процесса бакалавров по профилю «Композитные наноматериалы».

Целью материально-технического оснащения учебного процесса бакалавров по профилю «Композитные наноматериалы» является обеспечение материально-технической базы для подготовки бакалавров, удовлетворяющих современным, постоянно возрастающим требованиям к бакалаврам техники и технологии особенно в такой быстро развивающейся области, как нанотехнологии.

Для реализации этой цели необходимо решение следующих основных задач: обеспечение условий подготовки, соответствующих санитарным требованиям и требованиям техники безопасности; обеспечение информационными ресурсами; обеспечение техническими и приборными ресурсами.

Учебный профиль «Композитные наноматериалы» соответствует одной из областей материаловедения. Спецификой материаловедения вообще и материаловедения композитов в особенности является его междисциплинарность, которая выражается в необходимости знания химических основ синтеза композитных материалов, физических основ методов исследования их сложной структуры и свойств, математических основ компьютерного моделирования таких сложных объектов, как композитные материалы. Особую важность перечисленные обстоятельства приобретают в связи с переходом к наноразмерным композитам и в связи с возрастанием роли сложных процессов межфазного взаимодействия. Комплексного подхода требует и решение вопросов практического применения результатов исследований, так как область их применения охватывает не только химические, физические, но и биологические процессы.

Виды материально-технического оснащения учебного процесса Проведение учебного процесса должно быть обеспечено информационными ресурсами. К различным видам информационных ресурсов относятся:

• Научная, учебная, учебно-методическая литература;

• Доступ к информационным ресурсам через Интернет включая доступ к основным издательствам периодической научной литературы;

• Базы данных, используемые в научном и учебном процессах;

• Учебная, учебно-методическая литература в электронном виде.

Проведение учебного процесса должно проходить в подготовленных и оборудованных для этих целей помещениях. Помещения должны:

• Соответствовать санитарным нормам, включая требования к их размеру, вентилируемости, освещению и др.

• Соответствовать техническим нормам по электроснабжению и заземлению, водо- и газоснабжению, • Соответствовать требованиям по утилизации отходов, включая в случае необходимости наличие нейтрализаторов, коррозийноустойчивых стоков, соответствующим образом оборудованных временных хранилищ для отходов и реактивов • Удовлетворять требованиям техники безопасности и пожаробезопасности Проведение учебного процесса и научных исследований должно иметь материально-техническое и приборное обеспечение, к которому относятся:

• Обеспечение реактивами, химической посудой и другими расходными материалами • Обеспечение учебных аудиторий специализированной мебелью, включая современные доски • Обеспечение учебных аудиторий оргтехникой и мультимедийной техникой • Обеспечение оборудованием для синтеза материалов и их обработки • Обеспечение простейшим измерительным оборудованием • Обеспечение вычислительной техникой, включая специализированные классы • Обеспечение научно-исследовательским оборудованием Виды учебного процесса, требующие материально-технического оснащения Учебный процесс в бакалавриате по профилю «Композитные наноматериалы» делится на различные виды, которые требуют разного подхода к материально-техническому обеспечению. Различия определяются несовпадением задач, решаемых при проведении того или иного вида учебного процесса. К основным видам учебного процесса относятся:

A. Лекционные и семинарские занятия B. Самоподготовка (включая использование библиотечных залов), обработка результатов научных исследований Эти виды учебного процесса должны проходить в помещениях, соответствующих санитарным нормам, включая требования к их размеру, вентилируемости, освещению и др., соответствовать техническим нормам по электроснабжению. Аудитории и библиотечные залы должны быть обеспечены информационными ресурсами, включая: научную, учебную, учебнометодическую литературу (см. Перечень 1), доступ к информационным ресурсам через Интернет включая доступ к основным издательствам периодической научной литературы, базами данных, используемыми в научном и учебном процессах (см. Перечень 2), учебной и учебно-методической литературой в электронном виде. Аудитории и библиотечные залы должны быть обеспечены компьютерами и мультимедийной техникой.

. Использование аудиторного фонда, удовлетворяющего выше перечисленным требованиям позволит решить следующие задачи учебного процесса:

интенсифицировать и повысить эффективность учебного и расширить инновационную составляющую этих видов повысить уровень подготовки студентов по дисциплинам создать условия для дальнейшей модернизации и развития использовать мультимедийные и дистанционные формы К основным видам учебного процесса относятся также:

C. Учебные практические занятия D. Научно-исследовательские работы Эти виды учебного процесса должны проходить в помещениях, соответствующих санитарным нормам, включая требования к их размеру, вентилируемости, освещению и др. Они должны соответствовать техническим нормам по электроснабжению и заземлению, водо- и газоснабжению, соответствовать требованиям по утилизации отходов, включая в случае необходимости наличие нейтрализаторов, коррозийноустойчивых стоков, соответствующим образом оборудованных временных хранилищ для отходов и реактивов.

Лаборатории должны удовлетворять требованиям техники безопасности и пожаробезопасности.

. Материально-техническое обеспечение лабораторий должно включать в себя расходные материалы и, в частности, химическую посуду, реактивы, а также приборы и научно-исследовательское оборудование (см. Перечень 3). В случае бакалавриата допускается отсутствие уникального научного оборудования, если вуз имеет действующие договора с научными учреждениями об использовании их уникального оборудования в учебных целях.

Перечень 1. Примерный переченьсовременных учебников и учебнометодических пособий, в том числе электронных изданий, рекомендуемых студентам, осваивающим программу бакалавра по профилю 1. Ч. Пул-мл., Ф. Оуэнс, Нанотехнологии, издание 3-е, дополненное, М., Техносфера, 376 с., (2007). Первое руководство на русском языке, описывающее структуру и свойства наноматериалов от твердотельных до биологических объектов. Исчерпывающе изложены технологии изготовления и методы исследования наноструктур, разнообразные применения - от оптоэлектроники до катализа и биотехнологий. Издание дополнено новыми материалами по методическим аспектам "индустрии наносистем" и применению нанотехнологий. Учебник-монография рекомендован ИХФ РАН в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Нанотехнологии».

2. Н. Кобаяси, Введение в нанотехнологию. Книга в популярной форме знакомит читателя с достижениями в области нанотехнологии в Японии и других странах в конце XX - начале XXI века. Продемонстрированы поистине фантастические возможности нанотехнологии в таких областях, как электроника, энергетика, биология, медицина и др.

Большое внимание уделено экономическим и социальным последствиям внедрения нанотехнологии в жизнь общества.

3. А. И. Гусев, Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии, (2007), 416 с., М., Физматлит. Систематически излагается современное состояние исследований нанокристаллических материалов. Обобщены экспериментальные результаты по влиянию нанокристаллического состояния на микроструктуру и механические, теплофизические, оптические, магнитные свойства металлов, сплавов и твердофазных соединений. Рассмотрены основные методы получения изолированных нанокристаллических материалов. Подробно обсуждены размерные нанокристаллических материалах, показана важная роль границ раздела в формировании структуры и свойств компактных наноматериалов.

Проведен анализ модельных представлений, объясняющих особенности строения и аномальные свойства веществ в нанокристаллическом состоянии.

4. Н. Герасименко, Ю. Пархоменко, Кремний - материал наноэлектроники Издательство: Техносфера, 2007 г.352 стр. Монография посвящена рассмотрению проблем и возможностей использования кремния для создания приборов и устройств наноэлектроники и нанофотоники. Даны представления о квантоворазмерных эффектах, возможности их проявления в кремниевых элементах и структурах, а также физических ограничениях. Рассмотрены наиболее перспективные технологические возможности формирования наноразмерных кремниевых структур.

5. В. Неволин. Зондовые нанотехнологии в электронике. (2006). Прогресс в микроэлектронике связывают с уменьшением линейных размеров функциональных элементов. Если их размеры становятся порядка нанометров, то существенными являются квантовые эффекты, принципиально меняющие физику работы. Созданием таких элементов и интегральных квантовых схем на их основе занимается нанотехнология.

В монографии изложены физические основы зондовой нанотехнологии на базе сканирующих туннельных и атомно-силовых микроскопов, показаны основные достижения, обсуждаются проблемы, требующие решения.

6. Н. В. Меньшутина. Введение в нанотехнологию, Издательство:

Издательство научной литературы Н.Ф. Бочкаревой, 2006 г., 132 стр. В книге приведен обзор современного состояния нанотехнологий. Даны основные определения, понятия, международные классификации, используемые в данной области; рассмотрены аналитические методы исследования материалов на основе и для нанотехнологий; прослежена связь нанотехнологий и химической технологии; показано влияние нанотехнологий на развитие фармацевтики, биотехнологии и медицины;

затронуты проблемы индустриализации нанотехнологий; а также показана перспективность использования компьютерных технологий для наноматериалов.

7. Дж. М. Мартинес-Дуарт, Р. Дж. Мартин-Палма, Ф. Агулло-Руеда.

Техносфера, 2007 г. 368 стр. В данной книге подробно описаны микроэлектронных и опто-электронных приборов нового поколения. В настоящее время издается много книг по новейшим разделам нанонауки, но почти отсутствуют учебники и пособия для студентовстаршекурсников и аспирантов, связанных с нанонаукой. Предлагаемая книга восполняет этот пробел, так как представляет собой ценное учебное и справочное пособие для студентов, специализирующихся в дисциплинах.

8. М. Б. Генералов. Криохимическая нанотехнология. Издательство: ИКЦ "Академкнига", 2006 г. 328 стр. В учебном пособии изложены основные положения криохимической технологии получения наноматериалов органического и неорганического синтеза и твердофазных композиций со специальными свойствами. Большое внимание уделено процессам криогранул, десублимации растворителей, криоэкстракции и криозакалке, механической переработке твердофазных нанопорошков в изделия и другим методам физического воздействия. Изложены теоретические основы методов расчета кристаллизаторов и ваккумносублимационной аппаратуры, устройств для измельчения, смешивания и компактирования смесей нанопорошков. Рассмотрены основные типы современного промышленного сублимационного оборудования и приведены их технические характеристики.

9. В. Лозовский, Г. Константинова, С. Лозовский. Нанотехнология в электронике. Введение в специальность. Издательство: Лань, 2008 г., стр. Учебное пособие составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом (ГОСом) по специальности высшего профессионального образования "Нанотехнология в электронике". В нем рассматривается система современного высшего технического образования, особенности обучения в вузе, фундаментальные основы инженерной деятельности.

10. Д. Брандон, У. Каплан, Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. Издательство: Техносфера, 2006 г. 384 стр.

исследования для материаловедения. Чрезвычайно четко и детально описаны рентгеновские методы анализа, физические основы оптической и электронной микроскопии. Количественные методы микроанализа включают и рентгеновские микроанализаторы, встроенные в новейшие модели электронных микроскопов.

11. Л. И. Гречихин. Наночастицы и нанотехнологии. Издательство: Право и экономика, 2008 г., 76 стр. Дан краткий анализ полученным результатам по формированию сложных молекул, кластеров и кластерных структур;

наноструктурным металлам, сплавам и керамическим материалам;

методам получения углеродных наноматериалов; взрывным технологиям в строительстве; электрическим и магнитным свойствам наноматериалов кластерных структур и нанотехнологии.

12. Я. Полмеар. Легкие сплавы. От традиционных до нанокристаллов.

Издательство: Техносфера, 2008 г., 464 стр. Полный обзор основ металловедения, производства алюминия, магния, титана и сплавов использованием легких сплавов в авиационной и автомобильной промышленностях и смежных областях. Описаны новые материалы, нанокристаллические сплавы.

13. Д. Синдо, Т. Оикава. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия. Издательство: Техносфера, 2006 г., 256 стр. Монография посвящена особенностям конструкции современных просвечивающих электронных микроскопов (ПЭМ), спектроскопии потерь энергии электронов (СПЭЭ), энерго-дисперсионной электроннозондовой рентгеновской спектроскопии (ЭДС), а также цифровым системам регистрации изображений, в том числе на основе цифровых ПЗС камер и системам: на основе электронно-стимулированной фотолюминесценции (IP-системам), устанавливаемых на современные ПЭМ. Даны, подробные томографии с помощью ПЭМ и метода ALCHEMI для анализа дефектов замещения в кристаллах. Также изложены прикладные методы для анализа магнитных материалов, метод электронной голографии.

14. Ф. Мэттьюз, Р. Ролингс. Композитные материалы. Механика и технология. Издательство: Техносфера, 2004 г., 406 стр. Первый учебник особенности механического поведения и технологии получения композиционных материалов на основе керамических, полимерных и композиты. Большое внимание уделено механизмам разрушения, влиянию окружающей среды и усталостному поведению композитов.

15. Г.Б.Сергеев. Нанохимия. Учебное пособие, 336 стр. 2006, Книжный дом Университет, М., Издательство КДУ. Нанохимия – область науки, связанная с получением и изучением физико-химических свойств частиц, имеющих размеры в несколько нанометров. Подобные частицы могут обладать высокой реакционной способностью. В широком интервале температур. В книге на примере различных элементов показано, что исследования в области нанохимии открывают новые возможности в области синтеза веществ и наноматериалов с неизвестными свойствами.

Особое внимание уделено специфике получения и химическим превращениям атомов, кластеров и наночастиц металлов. Специальные разделы посвящены углероду и работам по криохимии атомов и наночастиц металлов. В отдельных главах рассмотрены размерные эффекты в химии иперспективы развития нанохимии.

16. Д. И. Рыжонков, В. В. Лёвина, Э. Л. Дзидзигури «Наноматериалы:

учебное пособие» – М., БИНОМ, 2009, 368 c. Рассмотрены различные методы получения ультрадисперсных (нано-) материалов — механические, физические, химические, биологические. Обобщены современные представления об электрических, магнитных, тепловых, оптических, диффузионных, химических и механических свойствах наноматериалов. Подчеркнута и продемонстрирована зависимость этих свойств от структуры материала и геометрических размеров наночастиц.

Значительное внимание уделено вопросам хранения и транспортировки наноматериалов.

17. Старостин В. В. «Материалы и методы нанотехнологии. Учебное пособие», М., «Бином», 2008г. 431 с. Даются основные понятия о нанотехнологии и нанообъектах, приводятся сведения о характерных особенностях и свойствах наночастиц. Рассмотрены функциональные и конструкционные материалы (фуллерены, углеродные нанотрубки, ленгмюровские молекулярные пленки) и их применение. Значительное внимание уделяется методам получения наночастиц и упорядоченных наноформообразования, описаны методы зондовой нанотехнологии, пучковые и другие новые методы нанолитографии.

18. Третьяков Ю.Д., Путляев В.И. Введение в химию твердофазных материалов. М.: изд-во МГУ: «Наука», 2006.

19. Кнотько А.В., Пресняков И.А., Третьяков Ю.Д. Химия твердого тела.

Учебное пособие для студентов высш. учеб. заведений. М.: Академия, 2006.

20. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Нанотехнологии и специальные материалы.

Учебник для вузов. СПб.: Химиздат, 2007. 176 с.

21. Мелихов И.В. Физико-химическая эволюция твердого вещества. М.:

Бином. Лаборатория знаний. 2006.

22. Nanomaterials Handbook ed. by Yury Gogotsi. Taylor & Francis, 2006, 780p Перечень 2. Примерный перечень программного обеспечения ICDD-PDF2 – международный банк дифракционных данных, SIROQUANT – программа баз стандартного количественного анализа, Material data-Layertec GmbH – банк свойств материалов, Proteus и ChemRheo – расширенное программное обеспечения для изучения и моделирования твердофазных процессов.

Перечень 3. Примерный перечень основных видов лабораторного и научно-исследовательского оборудования Оборудование для синтеза, получения и обработки композитных наноматериалов 1. Весовое оборудование 2. Оборудование для компактирования наноматериалов 3. Оборудование для термической обработки материалов 4. Оборудование для механической обработки материалов 5. Оборудование для химических, лазерных, микроволновых и иных 6. Вакуумное оборудование Оборудование для диагностирования композитных наноматериалов 1. Оборудование для оптической микроскопии 2. Оборудование для гранулометрического анализа 3. Оборудование для ИК спектроскопии и спектроскопии 4. Оборудование для фотоэлектронной спектроскопии 5. Оборудование для магнитно-резонансных исследований 6. Оборудование для рентгенофазового и рентгеноструктурного анализа Оборудование для люминесцентной спектроскопия и спектроскопии поглощения 7. Оборудование для элементного анализа Оборудование для изучения свойств композитных наноматериалов в том числе функциональных 1. Оборудование для изучения электрических свойств 2. Оборудование для изучения оптических свойств 3. Оборудование для термического анализа (термогравиметрический 4. дифференциальный термический анализ; дифференциальную сканирующую калориметрию) 5. Оборудование для изучения механических свойств 6. Оборудование для изучения