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Academic Year/course: 2019/20

540 - Master's in Industrial Chemistry

60649 - Advanced Inorganic Materials


Syllabus Information

Academic Year:
2019/20
Subject:
60649 - Advanced Inorganic Materials
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
540 - Master's in Industrial Chemistry
ECTS:
3.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards achievement of the learning objectives. A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as:

  • Theory sessions with practical cases (2.5 ECTS).
  • Seminars (0.5 ECTS).
  • Tutorials to solve doubts and follow-up of students' work.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks: 

  • Theory sessions (25 h). The necessary materials for each topic will be given to the students so they can review it in detail before the corresponding session. Lecture notes will explain the most important concepts although the student should complement those explanations with the reccommended bibliography.
  • Assignment. The students, individually or in group, will prepare a work on a topic related to the course.
  • Seminars (5 h). They will be organized in one-hour sessions. In them, the students will solve problems of materials application, and they will defend through an oral presentation their individual/group assignment.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

Topic 1. Batteries

  • 1.1. Characterization of the parameters of batteries.
  • 1.2. Primary batteries: zinc carbon, alkaline, button, lithium, oxyride. Applications.
  • 1.3. Secondary batteries: lead-acid, nickel-cadmium, nickel-metal hydride, alkaline, lithium. Applications.
  • 1.4. Current and potential applications of batteries: Portable electronic devices. Hybrid and electrical vehicles. Medical applications.
  • 1.5. Causes of battery failure: loss of capacity, increasing internal resistance, self-discharge, premature disconnection ...
  • 1.6. Disposal / Recycling of batteries: Safety issues and recycling. EU Battery Directive. Classification. Recycling processes ...
  • 1.7. The future of the batteries.

Topic 2. Magnetic Materials

  • 2.1. Introduction to magnetic materials.
  • 2.2. Microstructure and magnetic domains.
  • 2.3. Processes of magnetization and magnetization curves.
  • 2.4. Magnetically hard and soft materials.
  • 2.5. Shape anisotropy.
  • 2.6. Magnetic nanoparticles.
  • 2.7. Magnetoresistance.
  • 2.8. Giant and colossal magnetoresistance.

Topic 3. Examples of magnetic materials and applications

  • 3.1. Hard magnetic materials: permanent magnets.
  • 3.2. Soft magnetic materials.
  • 3.3. Magnetic storage.
  • 3.4. Magneto-optical storage.
  • 3.5. Molecular magnets.

Topic 4. Surface treatment of metals

  • 4.1. Heat treatments.
  • 4.2. Thermochemical treatments.
  • 4.3. Electrochemical methods: anodizing, electroplating.
  • 4.4. Chemical passivation.
  • 4.5. Physical vapor deposition, chemical vapor deposition and ion implantation.

Topic 5. Advanced Alloys

  • 5.1. Superalloys.
  • 5.2. Porous metals.
  • 5.3. Shape memory alloys.
  • 5.4. Metallic glasses.
  • 5.5. Metal hydrides.

Topic 6. Other advanced materials

4.4. Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the Faculty of Science http://ciencias.unizar.es/, http://ciencias.unizar.es/web/horarios.do

 

4.5. Bibliography and recommended resources

  • Callister, William D., jr.. Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales / William D. Callister, jr ; [versión española por Pere Molera Solà  y Marc J. Anglada Gomila] . - [1ª] ed. en español, reimp. Barcelona [etc.] : Reverté, 2007
  • Smith, William F.. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales / William F.Smith ; traducción, Alicia Larena Pellejero . - 3ª ed. Madrid [etc.] : McGraw-Hill, D.L. 1998
  • Smith, William F.. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales / William F.Smith, Javad Hashemi ; revisión técnica Ramón Esquivel González, Arturo Barba pingarrón , [traductor, Gabriel Nagore Cázares] . - 5ª ed. México D. F. : McGraw-Hill Interamericana, cop. 2014
  • Gil Bercerro, J.R.. Introducción al conocimiento de los materiales y a sus aplicaciones. UNED. 2008
  • Smart, Lesley. Solid state chemistry : an introduction / Lesley E. Smart, Elaine A. Moore . - 3rd ed. Boca Raton [etc.] : Taylor & Francis, cop. 2005
  • Geddes, B.. Superalloys: Alloying and Performance . ASM International. 2011


Curso Académico: 2019/20

540 - Máster Universitario en Química Industrial

60649 - Materiales inorgánicos avanzados


Información del Plan Docente

Año académico:
2019/20
Asignatura:
60649 - Materiales inorgánicos avanzados
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
540 - Máster Universitario en Química Industrial
Créditos:
3.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

El objetivo general de la asignatura es que los alumnos profundicen en el conocimiento de los materiales inorgánicos, su composición química, estructura, sus métodos de obtención y procesado, sus propiedades y sus principales aplicaciones.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura cubre una disciplina que ha sido poco desarrollada en las asignaturas troncales del máster y que, sin embargo, es de un gran desarrollo en el sector químico. Es muy amplio el nivel de desarrollo que el sector de los materiales ha tenido en la industria. En esta asignatura se han seleccionado unos materiales de gran desarrollo y aplicación en la Industria Química.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Se recomienda ser licenciado o graduado en Química, Bioquímica, Biotecnología, Ingeniería Química u otros estudios relacionados con la Química.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Conocer con profundidad la fisicoquímica de los procesos industriales estudiados

Describir y proponer aplicaciones de diversas metodologías avanzadas en la industria química.

Reconocer el impacto de los productos y procesos químicos en el Medioambiente y proponer métodos para evaluarlo y reducirlo.

Relacionar la estructura química, el procesado y las propiedades de un material.

Gestionar, discriminar y seleccionar las fuentes de información bibliográfica.

Utilizar de forma efectiva las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta de trabajo.

Utilizar inglés científico tanto para la obtención de información como para la transferencia de la misma.

Relacionar las propiedades básicas de un material con su aplicación en dispositivos comerciales.

Seleccionar el material más adecuado para determinadas aplicaciones avanzadas.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Conocer la naturaleza química, métodos de transformación y propiedades de una selección de materiales inorgánicos avanzados.

Conocer la aplicación de estos materiales en dispositivos de gran importancia en el sector industrial.

Tener criterio sobre la elección de materiales en diferentes tecnologías en función de propiedades y condiciones de aplicación.

Elaborar, exponer y defender informes.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

El alumno adquiere unos conocimientos especializados en la temática de materiales inorgánicos, de gran interés no solo en el campo de la investigación o innovación en nuevos materiales inorgánicos sino también en entornos interdisciplinares, ampliando su conocimiento en aquellos de mayor desarrollo en la industria.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

Convocatoria de Junio

1.  Realización de un trabajo, y exposición oral, de temáticas relacionadas con la asignatura.  Valoración: 100% de la calificación total.

Convocatoria de Septiembre

1. Realización de una prueba escrita donde se evaluarán los conocimientos adquiridos a lo largo de toda la asignatura. Valoración: 100% de la calificación final.

 

El número de convocatorias oficiales de examen a las que la matrícula da derecho (2 por matrícula) así como el consumo de dichas convocatorias se ajustará al Reglamento de permanencia en títulos oficiales adaptados al Espacio Europeo de Educación Superior en la Universidad de Zaragoza y al Reglamento de Normas de Evaluación del Aprendizaje de la Universidad de Zaragoza. A este último reglamento también se ajustarán los criterios generales de diseño de las pruebas y sistema de calificación y, de acuerdo a la misma, se hará público el horario, lugar y fecha en que se celebrará la revisión al publicar las calificaciones.

Según el Reglamento de Normas de Evaluación del Aprendizaje de la Universidad de Zaragoza, el estudiante tendrá derecho a una prueba global en la que se evaluarán las competencias desarrolladas en la asignatura. Esta prueba global se realizará en la fecha prevista por el calendario de exámenes de la Facultad de Ciencias.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

1. Clases de teoría con resolución de casos prácticos  (2,5 ECTS)

2. Seminarios (0,5 ECTS)

3. Tutorías para resolución de dudas y seguimiento de trabajos.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

Clases magistrales con participación de los alumnos (25 h). Se entregará la documentación de cada tema con objeto de que el alumno la revise con detalle antes de la correspondiente clase. En ellas se explicarán los conceptos más importantes. El alumno deberá complementar las explicaciones con las lecturas que se recomiendan en la bibliografía.

Trabajos docentes. Los estudiantes, individualmente o en grupo, elaborarán un trabajo sobre un tema relacionado con la asignatura.

Seminarios (5 h). Se organizarán en sesiones de 1 hora. En ellas los alumnos trabajarán distintos problemas de aplicación de los materiales o defenderán mediante exposición oral el trabajo mencionado en el apartado anterior.

 

4.3. Programa

1. Baterías

1.1. Parámetros de caracterización de las baterías.

1.2. Baterías primarias: cinc-carbono, alcalinas, de botón, de litio, oxyride. Aplicaciones.

1.3. Baterías secundarias: plomo-ácido, niquel-cadmio, niquel-metal hidruro, alcalinas, de litio. Aplicaciones.

1.4. Aplicaciones actuales y potenciales de las baterías: Dispositivos electrónicos portátiles. Vehículos híbridos y eléctricos. Aplicaciones médicas.

1.5. Causas de fallo en las baterías: pérdida de capacidad, aumento de la resistencia interna, autodescarga, desconexión prematura...

1.6. Eliminación/reciclado de baterías: Cuestiones de seguridad y reciclado. Directiva de baterías de la UE. Clasificación. Procesos de reciclado...

1.7. El futuro de las baterías. 

2. Materiales magnéticos

2.1. Introducción a los materiales magnéticos.

2.2. Microestructura y dominios magnéticos.

2.3. Procesos de magnetización y curvas de magnetización.

2.4. Materiales magnéticamente duros y blandos.

2.5. Anisotropía de forma.

2.6. Nanopartículas magnéticas.

2.7. Magnetorresistencia.

2.8. Magnetorresistencia gigante y colosal.

3. Ejemplos y aplicaciones de materiales magnéticos

3.1. Materiales magnéticos duros: Imanes permanentes.

3.2. Materiales magnéticos blandos.

3.3. Almacenamiento magnético.

3.4. Almacenamiento magneto-óptico.

3.5. Imanes moleculares.

4. Tratamientos superficiales de metales

4.1. Tratamientos térmicos

4.2. Tratamientos termoquímicos

4.3. Métodos electroquímicos: anodización, galvanoplastia.

4.4. Pasivado químico.

4.5. Deposición física de vapor, deposición química de vapor e implantación iónica.

5. Aleaciones avanzadas

5.1. Superaleaciones.

5.2. Metales porosos.

5.3. Aleaciones con memoria de forma.

5.4. Vidrios metálicos.

5.5. Hidruros metálicos.

6. Otros materiales avanzados

 

Durante el curso se desarrollará una selección de los temas indicados previamente.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Los horarios pueden ser consultados en http://ciencias.unizar.es/web/horarios.do

La presentación de trabajos se realizará de acuerdo al calendario que se anunciará oportunamente.

 

Periodo de presentación de trabajos (seminarios): final del segundo semestre

Toda la información sobre calendario horarios y exámenes está disponible en http://ciencias.unizar.es/web/horarios.do

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

  • Callister, William D., jr.. Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales / William D. Callister, jr ; [versión española por Pere Molera Solà  y Marc J. Anglada Gomila] . - [1ª] ed. en español, reimp. Barcelona [etc.] : Reverté, 2007
  • Smith, William F.. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales / William F.Smith ; traducción, Alicia Larena Pellejero . - 3ª ed. Madrid [etc.] : McGraw-Hill, D.L. 1998
  • Smith, William F.. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales / William F.Smith, Javad Hashemi ; revisión técnica Ramón Esquivel González, Arturo Barba pingarrón , [traductor, Gabriel Nagore Cázares] . - 5ª ed. México D. F. : McGraw-Hill Interamericana, cop. 2014
  • Gil Bercerro, J.R.. Introducción al conocimiento de los materiales y a sus aplicaciones. UNED. 2008
  • Smart, Lesley. Solid state chemistry : an introduction / Lesley E. Smart, Elaine A. Moore . - 3rd ed. Boca Raton [etc.] : Taylor & Francis, cop. 2005
  • Geddes, B.. Superalloys: Alloying and Performance . ASM International. 2011