Kursplan för Omsättning av 2D-material i praktiken: produktion och industriell potential för grafen

Kursplan fastställd 2023-02-14 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnConveying 2D materials into practice: Production and industry potential of graphene
  • KurskodTRA210
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTRACKS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • InstitutionTRACKS
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 97145
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0123 Projekt 7,5 hp
Betygsskala: TH		7,5 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Förutom de allmänna förkunskapskraven för att studera på avancerad nivå på Chalmers, måste studenten säkerställa att nödvändiga kompetenser innehas eller inhämtas under kursens gång. Examinator formulerar och kontrollerar dessa kompetenser.

Studenten kan bara bli antagen efter överenskommelse med examinator.

Grundkurs i minst ett av följande ämnen: kemi, materialvetenskap, materialteknik, kemiteknik, eller närliggande ämnen. Viss erfarenhet av nanoteknik och nanovetenskap rekommenderas.

Syfte

Kursens syfte är att ge en plattform för att arbeta med och lösa utmaningsdrivna tvärvetenskapliga autentiska problem från olika delar av samhället såsom akademin, industri och offentlig sektor. Syftet är också att studenter från olika program arbetar tillsammans och tränar på att fungera effektivt i mångdisciplinära globala utvecklingsteam.

Inom materialvetenskapen har kanske inget skapat sådan entusiasm och spänning som grafen. Det skakade materialkemivärlden 2004, när forskare från University of Manchester upptäckte att det hade anmärkningsvärda fysikaliska och kemiska egenskaper som stor yta, utmärkt elektrisk ledningsförmåga, extraordinär elasticitet och ultralätt vikt. Även om det fortfarande är utmanande att utnyttja dessa egenskaper för användning i kommersiella produkter, kommer framstegen i förståelsen av grafen att öka den industriella framgången för grafen som en övertygande teknik.
I denna kurs introduceras industriorienterade grafenapplikationer, som vi kommer att komma i kontakt med i vårt dagliga liv. Som en tvärvetenskaplig kurs kommer vi att beskriva en industriell kedja om grafen från massproduktion av grafenbaserade 2D-material, till utmaningar och möjligheter inom kommersiell användning av grafen, och några exempel på potentiella industriella tillämpningar på Chalmers (vattenfiltrering och energilagring).


Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)


Generellt för alla Tracks-kurser:
  • kritiskt och kreativt identifiera och/eller formulera avancerade arkitektoniska eller tekniska problem
  • bemästra problem med öppna lösningsrymder. Detta innefattar att kunna hantera osäkerheter och begränsad information
  • leda och delta i utvecklingen av nya produkter, processer och system med en helhetssyn genom att följa en systematisk designprocess och/eller en systematisk utvecklingsprocess
  • arbeta i tvärvetenskapliga grupper och samarbeta i grupper med olika sammansättningar
  • visa insikter om kulturella skillnader samt kunna arbeta insiktsfullt med dem
  • visa insikter om och bemästra effekterna av arkitektoniska och/ellereller tekniska lösningar i globala, ekonomiska, miljömässiga och samhälleliga sammanhang
  • identifiera etiska aspekter och diskutera och bedöma deras konsekvenser i förhållande till det specifika problemet
  • muntligt och skriftligt på engelska förklara och diskutera information, problem, metoder, design- och utvecklingsprocesser samt lösningar
  • uppfylla de projektspecifika lärandemålen
Kursspecifikt:
  • Beskriva tillverkningsprocessen av grafen i industrin, inklusive top-down- och bottom-up-metod, och förstå reaktionsmekanismerna bakom varje steg.
  • Identifiera, jämföra och utvärdera olika former av kommersiell grafen, inklusive grafenoxid (GO), grafennanoplåtar (GNP) och kemisk förångningsdeposition (CVD) grafen, enligt deras fysikaliska och kemiska egenskaper.
  • Beskriva de grundläggande egenskaperna för grafen, inklusive optiska, elektriska, fysikaliska/kemiska egenskaper.
  • Förklara tillverkningsprocessen av grafen-polymera nanokompositer och ge några exempel på kommersiella produkter.
  • Förklara hur problemen med uppkommande organiska föroreningar i gråvatten kan hanteras i grafenfiltersystemet.
  • Beskriva de viktigaste energilagringsenheterna: bränsleceller, superkondensatorer och batterier och förklara grafenens huvudroll i varje typ av enhet.
  • Ge exempel på andra potentiella kommersiella tillämpningar för grafen och andra 2D-material.
  • Förmedla sina yrkeskunskaper både i skriftlig och muntlig form på en nivå som passar deras publik (handledare och andra studenter).


Innehåll

Denna tvärvetenskapliga kurs bygger på följande föreläsningar:
  • Introduktion av grafen
  • Kommersiell produktion och standardisering av grafen
  • Grundläggande karaktäriseringstekniker för grafen
  • Grafen/metallkompositer
  • Grafen/polymerkompositer
  • 2D- och 3D-skum av grafen
  • Grafenkompositer vid vattenrening
  • Grafenkompositer vid energilagring
  • Andra industriella tillämpningar av grafenbaserade material
  • Andra nya 2D-material

Organisation

Kursen drivs av ett lärarlag.
Huvuddelen av kursen är ett utmaningsdrivet projekt. Utmaningen kan sträcka sig från att vara bred samhällelig till djup forskningsdriven. Projektuppgiften löses i grupp.
Projektarbetet kompletteras med "on-demand"-undervisning och lärande av för projektet nödvändiga kompetenser. Projektgruppen har en projektspecifik examinator, handledare från Chalmers och beroende på projektuppgift, om tillämpligt, även externa bi-handledare.

Tracks-tema: Nya teknologier - från vetenskap till innovation

Kursen bygger på 10 föreläsningar (2 timmar vardera, inklusive gästföreläsare antingen från Chalmers eller från industrin), övningar (ca 6 timmar) och grupprojekt

Litteratur

Relevant litteratur identifieras och förvärvas av studenterna som en del av projektet.
Föreläsningsanteckningar och utdelat material.

Examination inklusive obligatoriska moment

Examination sker genom muntliga och skriftliga redovisningar av grupparbete med laborationer.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.