Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2017

Materialwissenschaft Bachelor Information
6. Semester
Grundlagenfächer Teil 3
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
327-0506-01LMaterials Physics IIO3 KP2V + 1UP. Gambardella
KurzbeschreibungThis course provides physical foundations to understand the response of different classes of materials to electromagnetic fields, focusing on the dielectric, optical, and magnetic properties of materials, and on the basic functioning of devices that exploit such properties, including photodiodes, photovoltaic cells, LEDs, laser diodes, permanent magnet motors, transformers, and magnetic memories.
LernzielThis course aims at giving a deepened understanding of physical phenomena relevant to Materials Science.
InhaltPART I: Introduction to the dielectric properties of matter
Microscopic origin of dipoles in matter: Electronic, ionic, molecular polarization. Electric field inside and outside dielectric materials. Connection between macroscopic and microscopic polarization. Dielectric breakdown.

PART II: Interaction of electromagnetic waves with matter
The EM spectrum. Electromagnetic waves in vacuum; Energy, momentum, and angular momentum of EM waves; Sources of EM radiation; EM waves in matter. The refractive index. Transmission, Reflection, and Refraction from a microscopic point of view. Optical anisotropy, Optical activity, Dichroism.
Optical Materials: Crystalline Insulators and Semiconductors, Glasses, Metals
Photonic devices: Photodiodes, Photovoltaic cells, LEDs, Laser diodes

PART III: Magnetism
Magnetostatics: Classical concepts. Microscopic origin of magnetism. Diamagnetism, paramagnetism, ferromagnetism. Magnetic materials and applications.

PART IV: Superconductivity
Phenomenology of Type I and II superconductors, Meissner effect, thermodynamic properties, applications.
SkriptLectures and script will be in English.
Lecture notes can be downloaded at
http://www.intermag.mat.ethz.ch/education.html
LiteraturElectromagnetism and dielectric properties: E.M. Purcell and D.J. Morin, Electricity and Magnetism (Cambridge U. Press, 2013)
Optics and optical materials: E. Hecht, Optics (Lehmanns) ; M. Fox, Optical Properties of Solids (Oxford U. Press)
Photonic Devices: Simon Sze, Physics of Semiconductor Devices (Wiley)
Magnetism: J.M.D. Coey, Magnetism and magnetic materials (Cambridge U. Press, 2010).
General: C. Kittel, Introduction to Solid State Physics (Wiley, 2005), also available in German.
Voraussetzungen / BesonderesGrundlagen der Materialphysik B
327-0603-00LCeramics IIO3 KP2V + 1UA. R. Studart, K. Conder
KurzbeschreibungZusammenstezung, Aufbau, Gefüge und Eigenschaften von Funktionskeramiken und ihre Anwendung. Für Materialwissenschafter, Physiker und Elektroingenieure. Einführung in moderne keramische Werkstoffe mit mehrfachen Funktionen.
LernzielCeramics II covers the basic principles of functional ceramics such as linear and non-linear dielectrics, semiconductors, ionic and mixed ionic-electronic conductors as well as materials aspects of high temperature superconductors. Examples of applications cover the range from piezo-, pyro and opto-electronic materials over sensors and solid oxide fuel cells to squids and fault current limiters with superconducting compounds.
At the end of the course, the students should be able to select the chemistry, design the microstructure and devise processing routes to fabricate functional ceramics for electronic, electromechanical, optical and magnetic applications.
Inhalt- Applications of functional ceramics
- Dieletrics fundamentals & insulators
- Capacitors & resonators
- Ferroelectricity & piezoelectricity
- Pyroelectricity and electro-optic ceramics
- Defect chemistry
- Conductors
- Impedance spectroscopy
- Magnetic ceramics
- Superconductors
Skriptsee:
https://www.complex.mat.ethz.ch/education/courses/ceramics2
LiteraturElectroceramics; J.A.Moulson
Free download of the book in ETH domain is possible following the link:
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/booktoc/104557643

Principles of Electronic Ceramics; L.L.Hench, J.K.West
327-0606-00LPolymere IIO3 KP2V + 1UT.‑B. Schweizer, T. A. Tervoort
KurzbeschreibungGrundlagen der Polymertechnologie
LernzielVermittlung eines Verständnisses auf Ingenieurebene für die Morphologie und die Eigenschaften von Polymeren im festen Zustand. Einflüsse der Verarbeitung auf Polymere im festen Zustand.
Inhalt1. Kristallisationsverhalten von teilkristallinen Polymeren
2. Glasübergang bei amorphen Polymeren
3. Mechanische Eigenschaften von Polymeren im festen Zustand
4. Aufbereitung, Ver- und Bearbeitung von Polymeren an exemplarischen Beispielen
5. Laborübungen zu 4
Skripthttp://www.polytech.mat.ethz.ch/education/courses/PolymereII
LiteraturW. Kaiser, Kunststoffchemie für Ingenieure (Hanser, München, 2005)
327-0612-00LMetalle IIO3 KP2V + 1UR. Spolenak, M. Diener, A. Wahlen
KurzbeschreibungEinführung in die Prinzipien der Materialauswahl. Vermittlung des Basiswissens der wichtigsten metallischen Werkstoffe und derer Legierungen: Aluminium, Magnesium, Titan, Kupfer, Eisen und Stahl. Spezialitäten der Hochtemperaturwerkstoffe: Nickel und Eisenbasis Superlegierungen, intermetallische Phasen und Refraktärmetalle.
LernzielEinführung in die Prinzipien der Materialauswahl. Vermittlung des Basiswissens der wichtigsten metallischen Werkstoffe und derer Legierungen: Aluminium, Magnesium, Titan, Kupfer, Eisen und Stahl. Spezialitäten der Hochtemperaturwerkstoffe: Nickel und Eisenbasis Superlegierungen, intermetallische Phasen und Refraktärmetalle.
InhaltDiese Vorlesung ist in fünf Teile gegliedert:

A. Grundlagen der Materialauswahl
Erläuterung der Prinzipien von Eigenschaftskarten
Vorstellung der 'Materials selector' software
Abhandlung einfacher Fallbeispiele

B. Leichtmetalle
Metallurgie von Aluminium, Magnesium und Titan
Spezielle Eigenschaften und Härtungsmechanismen
Fallstudien zum Werkstoffeinsatz

C. Kupferlegierungen

D. Eisen und Stahl
Die sieben Vorzüge des Eisens
Feinkornbaustähle, Warmfeste Stähle
Stahl und Korrosion
Auswahl und Einsatz in der Technik

E. Hochtemperaturwerkstoffe
Metallurgie und Eigenschaften der Superlegierungen: Eisen, Nickel, Kobalt
Eigenschaften und Einsatz von intermetallischen Phasen
SkriptPlease visit the Moodle-link for this lecture
LiteraturGottstein, Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer Verlag
Ashby/Jones, Engineering Materials 1 & 2, Pergamon Press
Ashby, Materials Selection in Mechanical Design, Pergamon Press
Porter/Easterling, Transformations in Metals and Alloys, Chapman & Hall
Bürgel, Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik, Vieweg Verlag
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Metalle I
327-0610-00LVerbundwerkstoffeO3 KP2V + 1UF. J. Clemens, A. Winistörfer
KurzbeschreibungGrundlegende Konzepte; Modelle von Mehrschichtverbunden mit Polymer-, Metall- und Keramikmatrix-Systemen, Herstellung und Eigenschaften von Verbundwerkstoffen verstärkt mit Partikeln, Whiskern sowie Kurz- und Langfasern; Auswahlkriterien, Anwendungsbeispiele; Wiederverwertung und Perspektiven; Grundlagen für adaptive und Funktions-Verbundwerkstoffe
LernzielEinblick in die Vielfalt der Möglichkeiten an gezielten Eigenschaftsänderungen bei Verbundwerkstoffen geben, verstehendes Kennenlernen der wichtigsten Einsatzmöglichkeiten und der Herstellungsverfahren für Verbundwerkstoffe.
Inhalt1. Einführung
1.1 Was verstehen wir unter Verbundwerkstoffen?
1.2 Was verstehen wir unter Stoffverbunden?
1.3 Sind Verbundwerkstoffe eine Idee unserer Zeit?
1.4 Delphi Studie: Vorausschau auf Wissenschaft und Technik aus der Perspektive der
Verbundwerkstoffe
1.5 Warum Verbundwerkstoffe?
1.6 Literatur zum Kapitel 1

2. Bausteine
2.1 Partikel
2.2 Kurzfasern (inkl. Whiskers)
2.3 Langfasern
2.4 Matrixwerkstoffe
2.4.1 Polymere
2.4.2 Metalle
2.4.3 Keramiken und Gläser
2.5 Literatur zum Kapitel 2

3. PMC: Polymer Matrix Composites
3.1 Geschichtlicher Abriss
3.2 Arten von PMC-Laminaten
3.3 Herstellungs- und Bearbeitungsverfahren
3.4 Verstärkungsmechanismen, Mikrostruktur, Grenzflächen
3.5 Bruchkriterien
3.6 Ermüdungseigenschaften am Beispiel eines Mehrschichtenverbunds
3.7 Adaptive Werkstoffsysteme
3.8 Literatur zum Kapitel 3

4. MMC: Metall Matrix Composites
4.1 Einleitung: Definitionen, Auswahlkriterien und "Design"
4.2 Arten von MMCs - Beispiele und typische Eigenschaften
4.3 Mechanische und physikalische Eigenschaften von MMCs - Berechnungsgrundlagen, Einflussgrössen und Schädigungsmechanismen
4.4 Herstellungsverfahren
4.5 Mikrostruktur / Grenzflächen
4.6 Zerspanende Bearbeitung von MMC
4.7 Anwendungen

5. CMC: Keramik Matrix Composites
5.1 Einführung und geschichtlicher Abriss
5.2 Verstärkungsarten
5.3 Herstellungsverfahren
5.4 Verstärkungsmechanismen
5.5 Mikrostruktur / Grenzflächen
5.6 Eigenschaften
5.7 Anwendungen
5.8 Materialprüfung und Qualitätssicherung
5.9 Literatur zum Kapitel 5
SkriptDas Skript wird zu Semesterbeginn abgegeben
LiteraturIm Skript findet sich ein umfassender Literaturhinweis
Voraussetzungen / BesonderesVor jeder Stunde werden Handouts an die Studenten verteilt oder als Download zur Verfügung gestellt.

Die Uebungen werden in die Vorlesung integriert und in kleinen Gruppen als Teamarbeit durchgeführt. Sie dienen dazu den Vorlesungsstoff zu vertiefen.

schriftliche Semesterendprüfung
327-0506-00LMaterials Physics II
Nur für MATL BSc, Regl. 2012

Wird zum letztes Mal im FS17 angeboten.
Belegung erfolgt durch das Studiensekretariat D-MATL.
W2 KP2V + 1UP. Gambardella
KurzbeschreibungThis course provides physical foundations to understand the response of different classes of materials to electromagnetic fields, focusing on the dielectric, optical, and magnetic properties of materials, and on the basic functioning of devices that exploit such properties, including photodiodes, photovoltaic cells, LEDs, laser diodes, permanent magnet motors, transformers, and magnetic memories.
LernzielThis course aims at giving a deepened understanding of physical phenomena relevant to Materials Science.
InhaltPART I: Introduction to the dielectric properties of matter
Microscopic origin of dipoles in matter: Electronic, ionic, molecular polarization. Electric field inside and outside dielectric materials. Connection between macroscopic and microscopic polarization. Dielectric breakdown.

PART II: Interaction of electromagnetic waves with matter
The EM spectrum. Electromagnetic waves in vacuum; Energy, momentum, and angular momentum of EM waves; Sources of EM radiation; EM waves in matter. The refractive index. Transmission, Reflection, and Refraction from a microscopic point of view. Optical anisotropy, Optical activity, Dichroism.
Optical Materials: Crystalline Insulators and Semiconductors, Glasses, Metals
Photonic devices: Photodiodes, Photovoltaic cells, LEDs, Laser diodes

PART III: Magnetism
Magnetostatics: Classical concepts. Microscopic origin of magnetism. Diamagnetism, paramagnetism, ferromagnetism. Magnetic materials and applications.

PART IV: Superconductivity
Phenomenology of Type I and II superconductors, Meissner effect, thermodynamic properties, applications.
SkriptLectures and script will be in English.
Lecture notes can be downloaded at
http://www.intermag.mat.ethz.ch/education.html
LiteraturElectromagnetism and dielectric properties: E.M. Purcell and D.J. Morin, Electricity and Magnetism (Cambridge U. Press, 2013)
Optics and optical materials: E. Hecht, Optics (Lehmanns) ; M. Fox, Optical Properties of Solids (Oxford U. Press)
Photonic Devices: Simon Sze, Physics of Semiconductor Devices (Wiley)
Magnetism: J.M.D. Coey, Magnetism and magnetic materials (Cambridge U. Press, 2010).
General: C. Kittel, Introduction to Solid State Physics (Wiley, 2005), also available in German.
Voraussetzungen / BesonderesGrundlagen der Materialphysik B
Kompensationsfächer
Nur nach Absprache mit der Studiendirektorin möglich.
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