Использование межпредметных связей при изучении композиционных электроактивных материалов в курсе магистратуры

Актуальность темы обусловлена тем, что нашем факультете изучаемые специальные курсы, в большинстве своем носят ярко выраженный химический характер, по крайней мере, в исполнении наших педагогов.

Специфика профессии инженера-эколога предполагает хорошие знания не только по собственным экологическим дисциплинам, но и материаловедческого характера, а в этом направлении изучается несколько хо

роших дисциплин. Одна из которых "материаловедение", преподаваемый на младших курсах. Получение знаний об их структуре, составе, свойствах, и особенностях. Практическое использование предполагает широкое применение (и установление) межпредметных связей.

Поэтому, цель настоящей работы, установление и использование межпредметных связей при изучении композиционных электроактивных материалов в курсе магистратуры ХФ.

Гипотеза состоит в предположении, что такой подход позволит сформировать у будущих магистров более широкий кругозор, сделать знания по дисциплине более предметными и более высокого качества.

Объект исследования - учебно-воспитательная работа или процесс изучения электроактивных материалов в рамках дисциплины "физико-химические основы создания композиционных материалов" в магистратуре (1 год обучения ХФ направления ЗОС).

Предмет исследования - возможность усовершенствования учебно-воспитательной работы при изучении данного специального курса. Отметим, что вопрос исследования материала в общем неотделим от проблематики дисциплин изучаемых будущими экологами. Однако, специфика этих дисциплин сводится к общепринятым методам экологического мониторинга. В данном же случае, речь идет о способах создания материала, подбора рецептуры и рекомендации к практическому использованию будущих изделий в различных отраслях деятельности, в том числе, в экологии. Смотрите информацию отправить груз самолетом у нас.

Работа состоит из: введения, литературного обзора, включающий анализ объема и качества сведений о функциональных композитах в программах и учебно-методических пособиях, рекомендуемых для будущих магистров ХФ. На основе этого анализа приводится подбор описаний рецептуры, технологий получения электроактивных материалов. Во 2 главе приводится собственная методическая разработка, план-конспект лекционного и семинарского занятий. Основное содержание этих занятий сводится к изучению со студентами таких понятий, как электретное состояние, пьезо и пироэлектричество, их связи с особенностями химического строения и структуры компонентов композиционного материала. Т.о., мы имеем дело с необходимостью установления и использования связей между химией, физикой, технологией, для получения студентами прочных знаний по изучаемому предмету. Такой подход необходим и при подготовке будущей специальности инженера по разработке таких материалов. В нашем случае, интерес к такой методике обусловлен еще и тем, что подобные материалы сейчас (и особенно в перспективе) широко используется в том числе и в решении экологических задач.

Контрольные срезы знаний, призванные выяснить не только сумму знаний по конкретным вопросам курса, но и отношение студентов к дисциплине, теме занятий, к проблемам экологического характера и поиску путей их решения, показали, что описанный выше подход, действительно позволяет существенно повысить интерес студентов к взаимосвязям между созданием функциональных композитов и решением экологических задач. Вместе с тем, выявилась проблема, не высокий уровень знаний будущих магистров по физике, особенно в пределах вузовской программы, не умение уверенно пользоваться технологическими приемами и некоторыми вопросами материаловедения. Острота этих проблем снималась наличием на базе ХФ специализированных лабораторий, по разработке полимерных композиционных материалов и задела у научных сотрудников-преподавателей факультета.

Данная глава посвящена рассмотрению роли и места таких интересных в практическом отношении и широко востребованных в настоящее время электроактивных материалов содержании обучения студентов и магистрантов ХФ.

Первая часть главы относится к собственно электроактивным материалам, их значению в практической деятельности человека.

Второй раздел главы демонстрирует степень отражения особенностей электроактивных материалов, в содержании различных дисциплин старших курсов ХФ. Кроме того, цель настоящего раздела подчеркнуть важность межпредметного характера знаний об изучаемых материалах, в том числе композиционных.

Электроактивные материалы, их роль и место в практической деятельности

К электроактивным материалам, вообще говоря в последнее время относятся органические, неорганические и композиционные на их основе материалы обладающие рядом специфических свойств.

В настоящей работе, мы будем рассматривать из этого набора свойств пьезоэлектрические свойства и пироэлектрические свойства. Оба этих свойства предполагают возможность отклика материала на внешние воздействия, механические и тепловые, в виде электрического сигнала. Такой эффект, в случае механического воздействия и электрического отклика на него называется прямым пьезоэффектом. Отклик материала на тепловое воздействие в виде электрического отклика называется прямой пироэлектрический эффект.

физический химический композиционный материал

Рассмотрим подробнее некоторые аспекты сегодняшнего состояния науки об электроактивных материалах.

В силу специфики научных интересов сотрудников ХФ, мы будем рассматривать полимерные и композиционные электроактивные материалы в которых роль полимеров достаточно высока в формировании свойств композиций. Поэтому, изложение обзора начнем с понятия полимерные электреты.

Электрет - это диэлектрик, имеющий на поверхности электрические заряды, длительно сохраняющиеся во времени. Электретные свойства полимеров тесно связаны с электростатическими свойствами, и, по существу, их можно было бы рассматривать вместе. Однако в процессе развития науки об электретах оказалось, что для разработки электретов с высокими параметрами теория электростатических свойств диэлектриков может быть использована только весьма ограниченно, и наоборот именно развитие науки об электретах внесло свой вклад в развитие представлений об электростатических явлениях в диэлектриках. В процессе исследований электретов было найдено так много нового, что оправдано рассмотрение электретных свойств отдельно от электростатических, тем более, что электростатические свойства рассматриваются преимущественно как нечто отрицательное, мешающее производственным процессам, приводящее к пожарам, браку, а электретные - как положительные характеристики, обусловливающие пригодность диэлектрика для изготовления изделий.

Если электростатические заряды возникают преимущественно случайно, то электретные - в результате специальной обработки диэлектрика. В зависимости от технологии получения существуют различные типы электретов:

термоэлектреты получают охлаждением предварительно нагретых диэлектриков в электрическом поле высокой напряженности до температур ниже температуры стеклования или отверждения;

криоэлектреты - получают высушиванием раствора диэлектрика в электрическом поле (без предварительного нагревания);