Pianka kompozytowy cement

Kierunek Technologia Chemiczna
II Stopień Studiów
specjalność:
Funkcjonalne Materiały
Polimerowe,
Elektroaktywne
i Wysokoenergetyczne
Struktura specjalności:
KChNiTCS
Katedra Chemii Nieorganicznej
i Technologii Ciała Stałego
Kierownik Katedry
prof. dr hab. inż. Zbigniew Florjańczyk
Kierownik Katedry
prof. dr hab. inż. Janusz Płocharski
ZMW
Zakład Materiałów Wysokoenergetycznych
Kierownik Zakładu
dr hab. inż. Paweł Maksimowski
Oferta dydaktyczna
Przedmioty podzielone są na trzy bloki programowe (moduły):
Moduł 1 (P)
Materiały
Polimerowe
Katedra Chemii i
Moduł 2 (E)
Materiały
Elektroaktywne
Katedra Chemii
Technologii
Nieorganicznej i
Polimerów
Technologii Ciała
Stałego
Moduł 3 (W)
Materiały
Wysokoenergetyczne
Zakład Materiałów
Wysokoenergetycznych
Oferta dydaktyczna
Semestr I:
Moduł 1 (P)
Materiały
Polimerowe
Moduł 2 (E)
Materiały
Elektroaktywne
Moduł 3 (W)
Materiały
Wysokoenergetyczne
Przedmioty kierunkowe podstawowe (8 h) + HES (2 h)
1. Chemia polimerów
2. Fizykochemia polimerów
3. Aplikacja i przetwórstwo
materiałów polimerowych
1. Technologie konwersji i
akumulacji energii
2. Chemia nieorganicznych
materiałów funkcjonalnych
3. Elektrochemiczne metody
badania materiałów
4. Fizykochemia materiałowa
5. Podstawy elektrochemii
stosowanej
1. Podstawy teorii materiałów
wybuchowych
2. Technologia związków nitrowych
3. Pirotechnika
+ 2 h wykładu z innego modułu
Laboratorium syntezy, charakteryzacji i przetwórstwa materiałów funkcjonalnych (5 h)
Semestr I
Przedmioty specjalnościowe:
Laboratorium syntezy, charakteryzacji i przetwórstwa materiałów funkcjonalnych (5 h)
1. Zastosowanie reakcji polimeryzacji w formowaniu materiałów ceramicznych 5 h – dr P. Falkowski
2. Laboratorium przetwórstwa tworzyw sztucznych: Wytłaczanie 5 h – dr A. Plichta
3. Laboratorium syntezy polimerów: Polimeryzacja metodą ATRP 5 h – dr A. Plichta 319 (GTCh)/ dr M. Dębowski
4. Laboratorium syntezy polimerów: Polimeryzacja 5 h – dr E. Zygadło-Monikowska
5. Laboratorium syntezy polimerów: Polikondensacja 5 h – dr hab. P. Parzuchowski
6. Laboratorium syntezy polimerów: Poliaddycja 5 h – dr hab. P. Parzuchowski/ prof. G. Rokicki
7. Podstawy impedancyjnych metod badania materiałów 5 h – dr L. Niedzicki
8. Kinetyka i mechanizmy procesów elektrodowych 5 h – dr hab. M. Siekierski/dr L. Niedzicki
9. Elektrochemiczne pomiary stałoprądowe 5 h – dr hab. M. Siekierski
10. Podstawy spektroskopii FTIR i Raman 5 h – dr G. Żukowska
11. Formowanie materiałów pirotechnicznych 5 h – dr hab. inż. P. Maksimowski
12. Syntezy wybranych materiałów wybuchowych 5 h – prof. dr hab. inż. W. Skupiński
13. Podstawy reologii 5 h – dr A. Krztoń-Maziopa
Semestr II
Moduł 1 (P)
Materiały
Polimerowe
Moduł 2 (E)
Materiały
Elektroaktywne
Moduł 3 (W)
Materiały
Wysokoenergetyczne
Przedmioty kierunkowe podstawowe (2 h) + HES (2 h)
Przedmioty kierunkowe obieralne (2 h)
1. Chemia polimerów II
2. Metody badania polimerów
3. Inżynieria makromolekularna
4. Polimery w medycynie i
elektronice
1. Ogniwa galwaniczne i
paliwowe
2. Odnawialne źródła energii i
energetyka rozproszona
3. Procesy korozji i ochrony przed
korozją
4. Materiały inteligentne –
właściwości i zastosowanie
5. Materiały dla ogniw
fotowoltaicznych
1. Synteza nowoczesnych
materiałów wysokoenergetycznych i
formy użytkowe
2. Technologia materiałów
napędowych specjalnych
3. Nowe aspekty związków
wysokoenergetycznych i chemii
związków nitrowych
4. Nowoczesne metody identyfikacji
materiałów wybuchowych
Seminarium specjalnościowe (1 h)
Laboratorium specjalnościowe: Laboratorium materiałów kompozytowych
Laboratorium przeddyplomowe (10 h)
Semestr III
Moduł 1 (P)
Materiały
Polimerowe
Moduł 2 (E)
Materiały
Elektroaktywne
Moduł 3 (W)
Materiały
Wysokoenergetyczne
Wykład specjalnościowy: Materiały kompozytowe
Seminarium dyplomowe (1 h)
Pracownia magisterska
Struktura specjalności:
Katedra Chemii i Technologii Polimerów
Zespoły badawcze:
zespół prof. Zbigniewa Florjańczyka
dr inż. Ewa Zygadło-Monikowska
dr inż. Andrzej Plichta
dr inż. Maciej Dębowski
zespół prof. Adama Pronia
prof. dr hab. Irena Kulszewicz-Bajer
prof. dr hab. Małgorzata Zagórska
dr inż. Ireneusz Wielgus
dr inż. Piotr Bujak
zespół prof. Gabriela Rokickiego
prof. nzw. dr hab. inż. Paweł Parzuchowski
dr inż. Mariusz Tryznowski
dr hab. inż. Wojciech Fabianowski
mgr inż. Piotr Smektała
zespół prof. Zbigniewa Florjańczyka
dr inż. Ewa Zygadło-Monikowska
dr inż. Andrzej Plichta
mgr inż. Norbert Langwald
dr inż. Maciej Dębowski
mgr inż. Anita Frydrych
mgr inż. Anna Kundys
mgr inż. Katarzyna Rucińska
mgr inż. Konrad Żurawski
Obszary zainteresowań:
POLIMERY BIODEGRADOWALNE
NANOKOMPOZYTY POLIMEROWE
POLIMERY JONOWO-PRZEWODZĄCE
Polilaktyd – biodegradowalny poliester
z surowców odnawialnych
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ
ROZWOJU REGIONALNEGO
POIG
60 mln PLN
„LACMAN”
OH
OH
wydobycie
skrobi
H H
O
rośliny
fermentacja
O
O
OH
H H
H
OH
Lactobacilli
HOOC
H
CH3
L-kwas mlekowy
fotosynteza
skrobia
O
CH3
O
O
CH3 O
CO2, H2O, biomasa
L-polilaktyd (PLA)
biodegradacja
w kompoście
n
O
CH3
O
O
CH3
O
L,L-dilaktyd
3,6-dimetylo-1,4-dioksan-2,5-dion
Badania nad immobilizacją i uwalnianiem leków (Kamptotecyna) z bioresorbowalnych
matryc polimerowych na bazie PLA
Kamptotecyna – lek
przeciwnowotworowy
Immobilizowana Kamptotecyna
Otrzymywanie i funkcjonalizacja PLA o różnej taktyczności i topologii
Polimeryzacja akrylowej pochodnej kamptotecyny inicjowana PLA
NANOKOMPOZYTY POLIMEROWE – REALIZOWANE TRENDY
Zwiększenie siły oddziaływań na granicy faz napełniacz-polimer:
1) przejście ze skali mikro do nano;
2) kompatybilizacja układu
fnapełniacz >1 μm
fnapełniacz <100 nm
fnapełniacz <100 nm
kompatybilizacja
składników kompozytu
zmniejszenie rozmiaru
drobin napełniacza
rozwinięcie powierzchni
drobin napełniacza
organofilizacja powierzchni
drobin napełniacza
Wprowadzenie napełniacza
do matrycy polimerowej
+
mikro- / nanokompozyt
fnapełniacz >1 μm
3) synteza cząstek o dużej anizotropii kształtu
reaglomeracja
drobin
napełniacza
–
nanokompozyt
kompatybilizowany
fnapełniacz <100 nm
b
2r
2r
h
Vk= Vw= Vp= const
2r
Pkuli : Pwalca : Ppłytka≈ 1 : 1,16 : 1,25
b
dążenie do syntezy nanonapełniaczy
o strukturze włókien lub płytek
NANOKOMPOZYTY POLIMEROWE
SYNTEZA NANONAPEŁNIACZY O STRUKTURZE WŁÓKIEN
Organiczne fosforany glinu o strukturze typu
catena-Al[(O2P(OR)2)]3:
O
- ROH
R
P
O
RO
R
O
P
DT
n
OH
OH
OR
+ H 2O
O
RO
Al O
+
DT
-
RO
O
H 2O
P
RO
O
P
OR
Al O
RO
O
RO
R= alkil, aryl, oligoeter,
O
OR
P
O
R= Ph
Zasadowe dikarboksylany glinu o strukturze typu
catena-HOAl(O2CR)2:
Al(O)OH
n
+ 2m RC(O)OH
DT
- m H2O
Al(OH)[O(O)CR]2
bemit
m
+ Al(O)OH
(n-m)
H
O
A l ( O H )3
DT
[+ R C O 2 H ]
gibsyt
R= alkil, aryl, oligoeter,
C
A l( O H ) ( O 2 C R ) 2
+
H 2O
Al
ELEKTROLITY POLIMEROWE
Zastosowania elektrolitów polimerowych:
• Baterie litowo-jonowe
Magazynowanie energii
ze źródeł odnawialnych
• Superkondensatory
• Ogniwa paliwowe
• Urządzenia elektrochromowe
Urządzenia elektroniczne
Silniki samochodowe
napęd elektryczny lub
hybrydowy
baterie litowo-jonowe
ELEKTROLITY POLIMEROWE
REALIZOWANE KIERUNKI BADAŃ:
• Synteza nowych typów elektrolitów
O Li O Li O Li
(polielektrolity, elektrolity kompozytowe, „ polimer w soli ”)
B
B
B
• Synteza nowych soli litowych
(stosowanie dużych anionów o zdelokalizowanym ładunku)
O
Sole o właściwościach
cieczy jonowych
O
O
Li
O
B
Sole krystaliczne
O
O
CH2 O
O
O
Al
O
•
+ Li X
Al
Li
Al
+ Li
CH2
B
F F
F
F
CH3 O
Li
O
n
X
X
F
O
X
O
CH2
O
C
(kwasy Lewisa: pochodne glinu i boru)
O
Li
O
O
• Immobilizacja anionów soli za pomocą pułapek
O
CH2
O
B
LiX
CH3 O
O
F
n
Nowe ciecze jonowe jako bezpieczne rozpuszczalniki elektrolitów
C4H9
N
N
CH2
CH3
OCH2CH2
(CF3SO2)2NOH
3
N
N
CH2
BF4OCH2CH2
OH
20
B X Li
F
zespół prof. zespół prof. G. Rokickiego
prof. nzw. dr inż. Paweł Parzuchowski
dr inż. Mariusz Tryznowski
mgr inż.
mgr inż.
mgr inż.
mgr inż.
mgr inż.
Magdalena Mazurek
Izabela Steinborn-Rogulska
Marcin Kaczorowski
Paweł Leszczyński
Edyta Wawrzyńska
dr inż. Mariusz Tryznowski
Prof. nzw. dr inż. Paweł Parzuchowski
mgr inż. Magda Mazurek
mgr inż. Iza Steinborn-Rogulska
mgr inż. Edyta Wawrzyńska
Polimery do zastosowań biomedycznych:
nośniki leków, polimery z pamięcią kształtu, żywice stomatologiczne, materiały biozgodne
pamiec ksztaltu1.wmv
Polimery hiperrozgałęzione
Polimery z pamięcią kształtu
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Cementy kostne
O
O
O
Żywice multi-metakrylowe
O
O
O
O
O
O
O
Polimery hiperrozgałęzione
Polikondensacja
O
O
O
CH3
O
Polimeryzacja z
otwarciem pierścienia
O
Polimery hiperrozgałęzione
O
O
O
O
O
O
CH3
O
H3C
H3C
O
O
O
O
O
H3C
O
O
O
O
Modyfikatory udarności
Nowe monomery i polimery hiperrozgałęzione
Wykorzystanie surowców odnawialnych i
recykling
Biozgodne elastomery
poliuretanowe
Automatyczny
reaktor
laboratoryjny
Pianki poliuretanowe z
odpadów produkcji biodiesla
Pianki
izolacyjne PET
z odpadów
Reaktor fluidalny do
produkcji poli(kwasu
mlekowego) metodą SSP
prof. Małgorzata
Zagórska
prof. Adam Proń prof. Irena Kulszewicz-Bajer
dr Ireneusz Wielgus
Doktoranci: Grzegorz Gąbka, Kamil Kotwica, Ewa Kurach, Łukasz Skórka, Renata Rybakiewicz
Profil badawczy pracowni: organiczne materiały półprzewodnikowe,
magnetyczne i hybrydowe dla elektroniki organicznej
OTRZYMANE PRZEZ NAS POLIMERY I ORGANICZNE ZWIĄZKI MAŁOCZĄSTECZKOWE
STOSUJE SIĘ JAKO WARSTWY AKTYWNE W URZĄDZENIACH ELEKTRONICZNYCH
ORGANICZNY TRANZYSTOR POLOWY
SYNTEZA ZWIĄZKÓW
ORGANICZNYCH
O WŁAŚCIWOŚCIACH
PÓŁPRZEWODZĄCYCH
ORGANICZNA
DIODA ELEKTROLUMINESCENCYJNA
WSPÓŁPRACUJEMY Z
WIELOMA OŚRODKAMI
NAUKOWYMI W
POLSCE I ZA GRANICĄ
Polimery i oligomery wysokospinowe
synteza naprzemiennych oligomerów i polimerów wykazujących sprzężenie
ferromagnetyczne
synteza polimerów o dużej gęstości spinowej do zastosowań w spintronice
synteza dendrymerów skoniugowanych jako modeli neuronów
badanie multipletowości układów naprzemiennych
R
N
n
N
R
R
R
N
N
PA1
n
N
R
PA2
Badania właściwości spektroskopowych, elektrochemicznych
i transportowych otrzymanych materiałów
Pomiary spektroskopowe i
spektroelektrochemiczne
(spektrofotometr Varian Cary
z zakresem 200 – 3300 nm)
Pomiary elektrochemiczne
(2 potencjostaty Autolab EcoChemie)
b)
5.5
3.5
Current (μA)
1
Absorbance
0.8
0.6
1.5
-0.5
-2.5
0.4
-4.5
-2.0 -1.6 -1.2 -0.8 -0.4
0.2
0.0
0.4
0.8
E vs Fc/Fc+ (V)
0
250
350
450
550
650
750
Wavelenght (nm)
Pomiary rentgenostrukturalne we
współpracy z CEA Grenoble (Francja)
Pomiary mikroskopowe we współpracy z
IChF PAN (mikroskop tunelowy i mikroskop
sił atomowych)
Wytwarzanie materiałów hybrydowych złożonych z komponentów
organicznych i nanokryształów nieorganicznych
lub nanorurek węglowych
InP
SYNTEZA NANOKRYSZTAŁÓW
PÓŁPRZEWODNIKÓW
InP / L1a
WYTWARZANIE KOMPOZYTÓW
ORGANICZNO-NIEORGANICZNYCH
InP / TOPO
InP / L1
Program TEAM 2012-2015
New solution processable organic and hybrid (organic–inorganic) functional materials
for electronics, optoelectronics and spintronics
Projekt, współfinansowany przez Fundusze Struturalne UE w ramach Programu Operacyjnego
Innowacyjna Gospodarka, koordynuje Fundacja na rzecz Nauki Polskiej.
Kierownikiem projektu jest prof. Adam Proń
Tematyka badań: Projektowanie i synteza nowych organicznych półprzewodników, organicznych
materiałów magnetycznych oraz nanokryształów nieorganicznych.
W ramach programu TEAM przewidziane są stypendia naukowe dla studentów.
Nabór do projektu odbywa się na zasadzie konkursu.
Program TEAM 2012-2015
JEDNO Z OSTATNICH OSIĄGNIĘĆ NAUKOWYCH
Otrzymanie nowej generacji nanokryształów półprzewodników
nieorganicznych
Czteroskładnikowe nanokryształy stopowe Ag-In-Zn-S i Cu-In-Zn-S znajdą
zastosowanie w nowoczesnych diodach emitujących światło
APARATURA JAKĄ DYSPONUJE KATEDRA
Instalacja syntezy poliestrów (reaktor 10L)
Reaktor
do kopolimeryzacji CO2
Drukarka 3D (filament)
Nowoczesna wytłaczarka technologiczna dwuślimakowa
Wytłaczarka laboratoryjna
Aparatura do badania struktury i właściwości polimerów
Zestaw do chromatografii żelowej (GPC) z poczwórną detekcją
Spektrometr mas MALDI-TOF
Zestaw do FFF z potrójną detekcją
Spektrometr FTIR
Instron
Konwersja i akumulacja energii elektrycznej
•
•
•
•
•
•
Elektrolity stałe, polimerowe, kompozytowe
Materiały elektrodowe dla chemicznych źródeł prądu, w szczególności ogniw
Li-ion, Na-ion, Mg-ion
Polimery przewodzące, ciecze elektroreologiczne
Zaawansowane materiały nieorganiczne, metody badań strukturalnych
Powłoki galwaniczne funkcjonalne – ochrona przed korozją
Otrzymywanie mono-, mikro- i nanokryształów półprzewodnikowych.
MATERIAŁY ELEKTROAKTYWNE
Techniki badawcze = konkretne umiejętności






Nowoczesny dyfraktometr RTG
Spektrofotometry: FTIR i Raman
Skaningowy mikroskop elektronowy z przystawką EDS
Aparaty do analizy termicznej , w tym b. nowoczesny DSC
Nowoczesny reometr z licznymi opcjami pomiarowymi
Różnorodne zestawy do pomiarów elektrochemicznych : potencjostaty
z opcjami FRA (spektroskopia impedancyjna), wielokanałowe
stanowiska zautomatyzowanych pomiarów elektroanalitycznych i
aplikacyjnych
 Niezbędne do syntez materiałów i montażu układów badanych :
komory rękawicowe, linie próżniowe, piece
MATERIAŁY ELEKTROAKTYWNE
Kadra- Ludzie, których znacie ..i lubicie 
Kadra profesorska:
Prof. Janusz Płocharski – Kierownik Katedry
Prof. Władysław Wieczorek – Rektor ds. Studenckich PW
Prof. Sławomir Podsiadło
Dr hab. prof. PW Janusz Zachara
Adiunkci, asystenci i wykładowcy - 13 (laureaci Konkursu „Złota Kreda” –
prof. J. Zachara, dr hab. Aldona Zalewska , dr Andrzej Królikowski i dr
Izabela Madura)
dr hab. Maciej Siekierski, dr hab. Marek Marcinek, dr hab. Aldona Zalewska,
dr Maciej Marczewski, dr Anna Krztoń-Maziopa, dr Andrzej Królikowski,
dr Regina Borkowska, dr Grażyna Żukowska, dr Leszek Niedzicki,
dr Maciej Dranka, dr Izabela Madura, dr Andrzej Ostrowski, mgr Piotr Guńka
Liczna grupa doktorantów wspomaga nas aktywnie w zajęciach
MATERIAŁY ELEKTROAKTYWNE
A JEŚLI CIĄGNIE MNIE W SZEROKI ŚWIAT…
Możliwość realizacji części studiów za granicą
– programy:
ERI- Alistore
EuroLiion
Sirbatt
Erasmus
Socrates
J. Syzdek- PW, LBNL, Bio-Logic
ERASMUS MUNDUS Master Course
Materials for Energy Storage and Conversion
MATERIAŁY ELEKTROAKTYWNE
Zakład Materiałów Wysokoenergetycznych
Dr hab. inż. Paweł Maksimowski
prof. dr hab. Andrzej Książczak
prof. dr hab. Wincenty Skupiński
dr inż. Wojciech Pawłowski
dr Waldemar Tomaszewski
dr inż. Tomasz Gołofit
mgr inż. Katarzyna Cieślak
doktoranci
mgr inż. Angelika Zygmunt
mgr inż. Katarzyna Gańczyk
mgr inż. Bartosz Zakościelny
mgr inż. Anna Kasztankiewicz
Synteza nowych materiałów
wysokoenergetycznych
Najsilniejszy materiał wybuchowy
2,4,6,8,10,12-heksanitro-2,4,6,8,10,12heksaazaizowurcytan (HNIW, Cl-20)
Małowrażliwy materiał wybuchowy
4,10-dinitro-2,6,8,12-tetraoksa-4,10diazaizowurcytan
Efekt działania ładunków
kumulacyjnych materiału plastycznego
na bazie CL-20
Kryształy TEX-u
Formowanie i badanie paliw rakietowych
Schemat zestawu do
otrzymywania paliwa metodą
„zalewania granulatu”
Stanowisko do odlewania stałych
heterogenicznych paliw rakietowych
Wytwarzanie nowoczesnych i efektywnych prochów
niirocelulozowych
Rozmieszczenie modyfikatora spalania w
procesie modyfikacji:
Doktoranci przy pracy
Ziarna prochu 12/7
Ziarna prochu 12/7 po
impregnacji NG
Pirotechnika
Wulkan
Palnik pirotechniczny do wypalania min
Rakietka
Lont palący się pod wodą
Badania materiałów wysokoenergetycznych
 analiza termiczna związków wysokoenergetycznych, oznaczanie stabilność
termicznej, kinetyki rozkładu i kompatybilności
 badania analityczne (HPLC, GPC, FT-IR, GC, GC-MS)
Synał DSC
 Analiza śladów powybuchowych i kontaktowych
endo
rozkład częściowy
rozkład całkowity
450
480
510
540
T/K
Porównanie analizy DSC
częściowego i całkowitego
rozkładu CL-20
Krzywa DSC rozkładu
CL-20 z różnymi
szybkościami grzania
Krzywa DSC ADN-u
Współpraca z przemysłem
Instalacja doświadczalna do modyfikacji
prochów zbudowana w ramach konsorcjum
ZMW z Zakładami ZPS Pionki
Instalacja doświadczalna do produkcji CL-20
zbudowana w ramach konsorcjum ZMW, WAT z
zakładami NITROCHEM Bydgoszcz
Praktyki
Technologia produkcji materiałów wybuchowych
Uczestnictwo w pracach badawczych
Czynny udział w pracach strzałowych
Prace wyburzeniowe
Potencjalne Miejsca Pracy
Sektor syntezy i przetwórstwa tworzyw sztucznych
liczba firm
Zatrudnienie
138 000 osób
150000
8000
6000
100000
4000
50000
2000
0
0
Synteza
Przetwórstwo
Synteza
Przetwórstwo
Materiały dla budownictwa (PUR, PCW-profile okienne, styropian, silikony)
przemysł meblarski, farb i lakierów, włókienniczy, opakowaniowy
Sektor elektrochemiczny
Przemysł obronny
Produkcja i eksploatacja górniczych MW
Instytuty naukowo-badawcze
Zapraszamy do wyboru
naszej specjalności!!!