[ Учреждение образования
«Белорусский государственный технологический университет»
УТВЕРЖДЕНА
Ректором БГТУ
Профессором И.М. Жарским
30.04.2010 г.
Регистрационный № УД-409/баз.
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
Учебная программа для специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» специализаций 1-48 01 01 06 «Технология стекла и ситаллов», 1-48 01 01 10 «Технология эмалей и защитных покрытий, 1-48 01 01 09 «Технология тонкой функциональной и строительной керамики» и 1-48 01 01 11 «Химическая технология огнеупорных материалов»2010 г.
УДК 378.147.88:666.01;666.3(073) ББК 74.58:38.38 я У Рекомендована к утверждению:
Кафедрой технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»
(протокол № 16 от 18.06.2010 г.);
Научно-методическим советом учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»
(протокол № 7 от 23.06.2010 г.).
Составитель:
Н.М. Бобкова, профессор кафедры технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», доктор технических наук, профессор;
И.В. Пищ, профессор кафедры технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», доктор технических наук, профессор Рецензенты:
В.Н. Яглов, заведующий кафедрой общей химии Белорусского национального технического университета, доктор технических наук;
А.А. Мечай, заведующий кафедрой химической технологии вяжущих материалов учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук.
Научно-методическим советом по химическим технологиям учебнометодического объединения вузов Республики Беларусь по химикотехнологическому образованию (протокол № _ от 2010 г.)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Дисциплина «Учебно-исследовательская работа студентов» относится к циклу специальных предметов по специализации 1-48 01 01 06 «Технология стекла и ситаллов», 1-48 01 01 10 «Технология эмалей и защитных покрытий», 1-48 01 01 09 «Технология тонкой функциональной и строительной керамики» и 1-48 01 01 11 «Химическая технология огнеупорных материалов».Настоящая дисциплина предусматривает выполнение индивидуальной научно-исследовательской работы (НИРС) каждым студентом. Тематика работ определяется направлением инновационных проектов и научноисследовательской работы кафедры, запросами предприятий, а также поисковых исследований.
Выполнение учебно-исследовательской работы имеет целью привить студентам навыки ведения научной работы, владения методами экспериментов и освоения экспериментальной базы, умение обрабатывать и анализировать результаты исследований и обобщать их. Все это направлено на развитие у студентов навыков исследователя, творческого подхода к своей будущей инженерной деятельности.
Основными задачами при изучении дисциплины являются:
– проведение патентно-информационного поиска в соответствии с тематикой задания;
– анализ данных литературы и их обобщение;
– выбор направлений исследования;
– планирование эксперимента;
– выбор методов и методик исследования;
– выполнение экспериментальной части работы и ее анализ;
– оптимизация результатов исследования;
– оформление отчета по научно-исследовательской работе;
– составление заключения.
Дисциплина базируется на основе общепрофессиональных и специальных дисциплин: «Физическая химия тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», «Основы научных исследований и инновационной деятельности», «Химическая технология стекла и ситаллов», «Химическая технология керамики и огнеупоров» «Физико-химические методы исследования неорганических веществ и материалов» и других.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
– методы поиска необходимых патентно-информационных данных по тематике исследования;
– основы планирования эксперимента;
– порядок составления программы и методики исследований;
– методы получения расчетных данных свойств стекол и керамики по их химическому составу;
– методы компьютерной обработки полученных экспериментальных данных;
– порядок составления отчета по результатам исследования.
Студент должен уметь:
– выбрать направление исследования;
– осуществлять подбор необходимых сырьевых материалов и реактивов;
– устанавливать необходимые условия для изготовления экспериментальных материалов;
– анализировать полученные экспериментальные данные;
– выполнять компьютерную обработку экспериментальных данных;
– делать научные и практические выводы по результатам исследований;
– оформлять научно-исследовательскую работу в соответствии с требованиями, предъявляемыми к научным работам.
Требования к уровню подготовки выпускника Выпускник должен иметь достаточный уровень знаний и умений в области дисциплины специализации для осуществления социальнопрофессиональной деятельности.
Требования к академическим компетенциям Выпускник должен иметь следующие академические компетенции:
– уметь работать самостоятельно и постоянно повышать свой профессиональный уровень;
– уметь применять полученные базовые научно-теоретические знания для решения научных и практических задач в области создания и совершенствования инновационных технологий производства стекла и керамики;
– уметь использовать технические и программные средства компьютерной техники;
– уметь создавать и использовать в своей деятельности объекты интеллектуальной собственности;
– уметь составлять технологическую схему и осуществлять подбор оборудования для реализации результатов НИРС.
Требования к социально-личностным компетенциям.
Выпускник должен обладать следующими социально-личностными компетенциями:
– быть способным находить направления совершенствования рецептурных и технологических задач, в том числе с учетом чрезвычайных ситуаций.
Требования к профессиональным компетенциям Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями по видам деятельности и быть способным:
в производственно-технологической:
– разрабатывать производственные процессы с использованием инновационных технологий в производстве стекла и керамики;
– использовать современные информационные, компьютерные технологии;
– применять прогрессивные энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии в производстве новых стеклообразных и керамических материалов;
– выбирать материалы, технологические процессы и аппараты, безопасные и оптимальные по технико-экономическим, энергетическим, экологическим и иным показателям;
в научно- исследовательской:
– работать с научной, нормативно-справочной и специальной литературой в области производства стекла и керамики;
– анализировать и оценивать достижения науки в области производства стекла и керамики в инновационной:
– осуществлять поиск, систематизацию и анализ информации по перспективам развития отрасли, инновационным технологиям;
– оценивать конкурентоспособность и экономическую эффективность разрабатываемых технологий.
Диагностика компетенции студентов будет осуществляться при проведении обсуждения направлений исследований, анализа полученных результатов и на зачете по дисциплине.
Программа составлена с учетом поэтапного изучения патентноинформационных данных и методик исследования намеченного объема эксперимента, компьютерной обработки полученных данных; анализа и обобщения полученных данных, а также написания отчета по работе.
На изучение дисциплины отводится 190 часов, из них 114 аудиторных в форме лабораторных занятий, 76 часов – самостоятельной работы.
1 Специализации «Технология стекла и ситаллов», «Технология эмалей и защитных покрытий»
1.1 ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Патентно-информационный поиск по тематике Методы и методология работы Синтез стекол и стеклокристаллических материалов Исследование физико-химических свойств синтезированных по тематике работы материалов Исследование структурных особенностей синтезированных материалов Оформление отчета по результатам научноисследовательской работы студента 1 Патентно-информационный поиск по тематике НИРС Патентно-информационный поиск по тематике научноисследовательской работы.Анализ основных этапов развития научных представлений по рассматриваемой проблеме.
Аналитический обзор литературы по тематике научноисследовательской работы.
Развернутое обоснование выбора направления исследований и изложение общей концепции работы.
2 Методы и методология работы Описание объектов исследования и используемых при проведении исследования методов и оборудования.
Выбор основных подходов для решения задач поставленных в научноисследовательской работе.
Изложение используемых теоретических и (или) экспериментальных методов и обоснование целесообразности их использования.
Описание применяемой аппаратуры.
Оценка погрешности измерений, обоснование выбора объектов исследования и описание их свойств.
3 Синтез стекол и стеклокристаллических материалов по тематике НИРС Планирование эксперимента при синтезе стекол по тематике научноисследовательской работы.
Расчет шихты стекла. Выбор и подготовка сырьевых материалов.
Приготовление шихты. Контроль качества стекольной шихты.
Составление температурных режимов синтеза стекол.
Синтез и выработка стекол.
Отжиг стекла. Контроль качества отжига стекла.
Диагностика пороков стекла.
Характеристика технологических свойств стекол и стекломатериалов.
Кристаллизационная способность стекол.
Эмали. Получение эмалевого покрытия на металле.
Глазури. Нанесение глазурных покрытий.
4 Исследование физико-химических свойств синтезированных по тематике работы материалов Термические свойства стекол: температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР); теплопроводность; теплоемкость; термическая стойкость стекла. Расчетные методы определения термических свойств.
Оптические свойства стекол: показатель преломления; оптическое светопропускание и оптическая плотность; цветовые характеристики. Расчетные методы определения оптических постоянных.
Механические свойства стекол: прочность при сжатии; прочность при изгибе; упругость, хрупкость; микротвердость. Расчетные методы определения механических свойств.
Электрофизические свойства: электропроводность; удельное сопротивление; диэлектрические потери и диэлектрическая проницаемость. Расчетные методы определения электрофизических свойств.
Химическая устойчивость стекол: химическая устойчивость к реагентам первой группы; химическая устойчивость к реагентам второй группы.
Определение свойств эмалевых покрытий: растекаемость эмали;
сплошность покрытия эмали; прочность сцепления эмали с металлом; химическая стойкость эмалевого покрытия, термостойкость эмалированных изделий; блеск; белизна.
Математическая обработка результатов исследования.
5 Исследование структурных особенностей синтезированных материалов Дифференциально-термический анализ. Оценка фазовых превращений, происходящих в стекле.
Электронная микроскопия. Оценка структуры стекла.
Инфракрасная спектроскопия. Интерпретация ИК-спектров.
Рентгенофазовый анализ. Расшифровка рентгенограмм.
6 Оформление отчета по результатам научно-исследовательской работы студентов Отчет должен содержать следующие структурные части:
титульный лист;
оглавление;
перечень условных обозначений (при необходимости);
введение;
общую характеристику работы;
основную часть, разбитую на главы, в которой приводят анализ научной литературы, описание использованных методов, оборудования и материалов, а также сущность и основные результаты исследования;
заключение;
библиографический список;
приложения (при необходимости).
1.3 ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМАТИКИ НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ СТУДЕНТОВ
Разработка составов стекол с заданными оптическими характеристиками.Разработка составов фриттованных глазурей для облицовочной плитки с повышенными эксплуатационными свойствами.
Разработка составов легкоплавких малосвинцовых флюсов для декорирования сортовых изделий.
Разработка составов порошковых красок для горячего декорирования стеклоизделий.
Разработка составов стекол для интенсификации процессов формования тарного стекла.
Разработка составов цветных глазурей.
Разработка составов стекол для пассивации микросхем в электронике.
Разработка составов бессвинцовых хрустальных стекол.
Разработка составов и режимов термообработки для получения износостойких ситаллов.
Разработка химически устойчивых стекол для химико-лабораторной посуды.
Разработка химически устойчивых стекол для медицинской тары.
11.
Разработка составов стекол для стеклянных электродов.
12.
Разработка новых видов сортовых стекол для расширения ассортимента 13.
продукции.
Разработка составов цветных эмалевых покрытий для газовых плит.
14.
Разработка составов стекол для волоконной оптики.
15.
Разработка составов стекол для светофильтров.
16.
Разработка ресурсосберегающих составов тарных цветных стекол.
17.
Разработка составов композиционных материалов для светодиодных 18.
преобразователей.
2 Специализации «Технология тонкой функциональной и строительной керамики», «Химическая технология огнеупорных материалов»
2.1 ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Патентно-информационный поиск по тематике Изготовление керамических материалов по тематике НИРС Исследование физико-химических свойств изготовленных по тематике работы материалов Исследование структурных особенностей керамических материалов Оформление отчета по результатам научноисследовательской работы студента 1 Патентно-информационный поиск по тематике НИРС Патентно-информационный поиск по тематике научноисследовательской работы.Анализ основных этапов развития научных представлений по рассматриваемой проблеме.
Аналитический обзор литературы по тематике научноисследовательской работы.
Развернутое обоснование выбора направления исследований и изложение общей концепции работы.
2 Методы и методология работы Описание объектов исследования и используемых при проведении исследования методов и оборудования.
Выбор основных подходов для решения задач поставленных в научноисследовательской работе.
Изложение используемых теоретических и (или) экспериментальных методов и обоснование целесообразности их использования.
Описание применяемой аппаратуры.
Оценка погрешности измерений, обоснование выбора объектов исследования и описание их свойств.
3 Изготовление керамических материалов по тематике НИРС Планирование эксперимента при изготовлении керамики и огнеупоров по тематике научно-исследовательской работы.
Расчет рецептурного содержания компонентов керамических масс, шликеров, глазурей и красок в соответствии с заданным химическим составом.
Обработка сырьевых материалов и приготовления керамических масс.
Теоретические основы процессов спекания керамических материалов.
Формование, сушка, обжиг изделий тонкой, технической и строительной керамики с учетом их свойств и назначения.
Декорирование изделий тонкой керамики. Глазури, керамические краски, препараты драгоценные металлы и др.
4 Исследование физико-химических свойств изготовленных по тематике работы материалов Технологические свойства керамических материалов: пластичность глины и масс; коэффициент чувствительности к сушке; дисперсность, водопоглощение, усадка, пористость, плотность, реология керамических масс. Расчетные методы определения технологических свойств.
Термические свойства керамических материалов: спекание, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР); теплопроводность; теплоемкость; термическая стойкость керамических материалов. Расчетные методы определения термических свойств.
Оптические свойства керамических материалов: светоотражение; цветовые характеристики, белизна, блеск. Расчетные методы определения оптических постоянных.
Механические свойства керамических материалов: прочность при сжатии и при изгибе; упругость, микротвердость. Расчетные методы определения механических свойств.
Электрофизические свойства керамических материалов: электропроводность; удельное сопротивление; диэлектрические потери и диэлектрическая проницаемость. Расчетные методы определения электрофизических свойств.
Химическая устойчивость керамических материалов: химическая устойчивость к реагентам первой группы; химическая устойчивость к реагентам второй группы.
Математическая обработка результатов исследования.
5 Исследование структурных особенностей керамических материалов Дифференциально-термический анализ. Оценка фазовых превращений, происходящих в керамике.
Электронная микроскопия.
Инфракрасная спектроскопия. Интерпретация ИК-спектров.
Рентгенофазовый анализ. Расшифровка рентгенограмм.
6 Оформление отчета по результатам научно-исследовательской работы студента Отчет должен содержать следующие структурные части:
титульный лист;
оглавление;
перечень условных обозначений (при необходимости);
введение;
общую характеристику работы;
основную часть, разбитую на главы, в которой приводят анализ научной литературы, описание использованных методов, оборудования и материалов, а также сущность и основные результаты исследования;
заключение;
библиографический список;
приложения (при необходимости).
2.3 ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМАТИКИ НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ СТУДЕНТОВ
Разработка составов масс для производства керамических плиток.Разработка составов масс для поризации керамических изделий.
Разработка составов масс сырых и фриттованных глазурей.
Разработка составов масс технической керамики.
Техническая керамика на основе силикатов, алюмосиликатов и других сложных оксидных соединений 6. Разработка составов масс для изделий тонкой керамики (фарфор, фаянс, 7. Синтез керамических пигментов.
8. Разработка составов масс для огнеупорных материалов.
9. Разработка составов масс для тонкокаменных изделий.
10.Разработка составов керамических ангобов.
ЛИТЕРАТУРА
Перечень рекомендуемой литературы для специализаций «Технология стекла и ситаллов» и «Технология эмалей и защитных покрытий»1. Химическая технология стекла и ситаллов / под. ред. Н.М. Павлушкина. М.: Стройиздат, 1983.432 с.
2. Бобкова, Н.М. Теоретические основы стеклообразования. Строение и свойства стекол. Учебное пособие / Н.М. Бобкова. Минск: БГТУ, 2003.
135 с.
3. Бобкова, Н.М. Химическая технология стекла и ситаллов / Н.М. Бобкова, Л.Ф. Папко. Минск: БГТУ, 2005.196 с.
4. Артамонова, М.В. Практикум по общей технологии силикатов / М.В. Артамонова, 1996. – 220 с.
5. Стекло: справочник / под ред. Н.М. Павлушкин.– М.: Стройиздат, 1973.–487 с.
6. Аппен, А.А. Химия стекла / А.А. Аппен. – Л.: Химия, 1970. – 352 с.
7. Матвеев, М.А. Расчеты по химии и технологии стекла / М.А. Матвеев, Г.М. Матвеев, Б.Н. Френкель. – М.: Стройиздат, 1972. – 239 с.
8. Драго, Р. Физические методы в неорганической химии / Р. Драго. – М.: Мир, 1981. – 230 с.
1. Шелби, Дж. Структура, свойства и технология стекла / Дж. Шелби;
пер. с англ. Е.Ф. Медведева. М.: Мир, 2006. С. 239241.
2. Гулоян, Ю.А. Технология стекла и стеклоизделий / Ю.А. Гулоян. – Владимир: Транзит-Икс, 2003.– 480 с.
3. Павлушкин, Н.М. Основы технологии ситаллов / Н.М. Павлушкин. – М.: Стройиздат, 1979. – 536 с.
4. Ткачев, А. Г. Технология эмали и защитных покрытий / А. Г. Ткачев, А.С. Кушнарев, А.Я. Козярский. – Новочеркасск: НГТУ, 1993. – 107 с.
5. Панкова, Н.А. Стекольная шихта и практика ее приготовления : учеб.
пособие / Н.А. Панкова, Н.Ю. Михайленко. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 1997. – 80 с 6. Плюснина, И.И. Инфракрасные спектры силикатов / И.И. Плюснина;
редкол.: Л.А. Грибов [и др.]. – М.: МГУ, 1967. –177 с.
7. Берг, Л.Г. Введение в термографию. / Л.Г. Берг. – М.: Наука, 1969.– 395 с.
8. Ахназарова, С.Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии / С.Л. Ахназарова, В.В. Кафаров.– М.: Высшая школа, 1985. – 326 с.
Перечень рекомендуемой литературы для специализаций «Технология тонкой функциональной и строительной керамики» и «Химическая технология огнеупорных материалов»
1. Августиник, А.И. Керамика / А.И. Августинник. – М.: Стройиздат, 1972.– 560 с.
2. Химическая технология керамики / под ред. И.Л. Гузмана – М.: ООО РиФ «Стройматериалы», 2003. – 496 с.
3. Химическая технология керамики и огнеупоров / под редакцией П.П. Будникова, Д.Н. Полубояринова. – М.: Высшая школа, 1972.
4. Керамические материалы / Г.Н. Масленникова [и др.]. – М.: Стройиздат, 1991. – 230 с.
5. Дятлова Е.М. Химическая технология керамики и огнеупоров. Лабораторный практикум / Е.М. Дятлова, В.А. Бирюк. _ Мн.: БГТУ, 2006.– 281 с.
6. Гузман И.Я. Химическая технология керамики / И.Я. Гузман; под.
ред И.Я. Гузмана._– М.: ООО РИФ «Стройматериалы», 2003.– 496 с.
7. Кингери, У. Д. Введение в керамику / У.Д. Кингери. М.: Стройиздат, 1967. 495 с.
8. Жарский, И.М. Свойства и методы идентификации веществ в неорганической технолгии / И.М. Жарский [и др.].– Мн.: БГТУ, 1996.– 320 с.
1. Масленникова Г.Н. Керамические пигменты / Г.Н. Масленникова, И.В. Пищ. – М.: ООО РИФ Стройматериалы, 2009.– 230 с.
2. Пигменты. Введение в физическую химию пигментов / под ред.
Д. Паттерсона. – Л.: Химия, 1971. – 172 с.
3. Степанов, Б. И. Введение в химию и технологию органических красителей / Б.И. Степанов. – М.: Химия, 1977. – 487 с.
4. Третьяков, Ю. Д. Твердофазные реакции / Ю.Д. Третьяков. – М.: Химия, 1978. – 41 с.
5. Будников, П. П. Реакции в смесях твердых веществ / П.П. Будников, А. М. Гинстлинг. – М.: Стройиздат, 1968. – 455 с.
6. Левицкий, И.А. ИК-спектры и кривые ДТА сырьевых и силикатных материалов. Учебное пособие / И.А. Левицкий, Н.М. Бобкова, Е.М. Дятлова.
– Минск: БГТУ, 1999.– 56 с.
7. Бобкова Н.М. Идентификация фазового става строительных материалов. Учебно-методическое пособие./ Н.М. Бобкова, И.А. Левицкий, Л.Г. Дащинский. – Мн.: БГТУ, 1996.
8. Лукин А.С. Технический анализ и контроль производства керамики. / А.С. Лукин, Н.Г. Андрианов. – М.: Стройиздат, 1986.
9. Семченко, Г. Д. Золь-гель процессы в керамической технологии / Г.Д. Семченко. – Харьков, 1995.– 144 с.
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
для специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» специализации 1-48 01 01 06 «Технология стекла и ситаллов», 1-48 01 01 10 «Технология эмалей и защитных покрытий, Технология тонкой функциональной и строительной керамики»и 1-48 01 01 11 «Химическая технология огнеупорных материалов»
Печать офсетная. Гарнитура Таймс. Печать офсетная.
Отпечатано в Центре издательско-полиграфических и информационных технологий учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет».
УДК 378.147.88:666.01:666.3(073) ББК 74.58:38.38 я кафедрой технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»
(протокол № 16 от 18.06.2010 г.);
научно-методическим советом учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»
(протокол № 7 от 23.06.2010 г.);
Н.М. Бобкова – профессор кафедры технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», доктор технических наук, профессор;
И.В. Пищ – профессор кафедры технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», доктор технических наук, профессор.
В.Н. Яглов, заведующий кафедрой «Общая химия» Белорусского национального технического университета, доктор технических наук;
А.А. Мечай, заведующий кафедрой химической технологии вяжущих материалов учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук У91 Учебно-исследовательская работа студентов: Учебная программа для специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» специализации 1-48 01 01 06 «Технология стекла и ситаллов», 1-48 01 01 10 «Технология эмалей и защитных покрытий, 1-48 01 01 09 «Технология тонкой функциональной и строительной керамики» и 1-48 01 01 11 «Химическая технология огнеупорных материалов» / сост.: Н.М. Бобкова, И.В. Пищ – Минск: БГТУ,
«