K-INFO
HU
EN
Login

Colloid chemical approach to nanotechnology

A nanotechnológia kolloidkém. alapjai
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
Subject name (Hungarian, English)
A nanotechnológia kolloidkém. alapjai
Colloid chemical approach to nanotechnology
Subject code BMEVEFAA409
Subject type
Training Level
Course types and hours (weekly/semester)
Course type lecture tutorial laboratory
hours (weekly) 3 0 0
type (linked/independent)
Assessment type félévközi érdemjegy
Credits 3
Subject coordinator
DR. Hórvölgyi Zoltán Dezső
position: egyetemi tanár
Responsible department
Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
Faculty Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar
Subject website http://teams.microsoft.com
Primary curriculum type
Direct prerequisites – Strong prerequisite BMEVEFKA304 (Fizikai kémia I)
Direct prerequisites – Weak prerequisite none
Direct prerequisites – Parallel prerequisite none
Direct prerequisites – Milestone prerequisite none
Direct prerequisites – Exclusion none

Objectives

Programme

            INTRODUCTION – THE MODERN HISTORY OF  COLLOID SCIENCE

2.         CLASSIFICATION OF COLLOID SYSTEMS

2.1. Classification by the quality and structure of colloid particles

2.1.1. Microphases

2.1.2. Macromolecules

2.1.3. Micelles

2.2. Classification of the colloid systems by the network forming ability of the colloid nanoparticles

2.3. Traditional significance of colloid systems

3.         STABILITY OF DISPERSIONS

3.1. Interpretation of the kinetic stability

3.2. Surface electric properties of microphases

3.2.1. Formation of surface electric charge

3.2.2. Formation and description of the electric double layer

3.2.3. Electrokinetic phenomena, zeta potential

3.3.1. Electric double layer repulsion

3.3.2. Dispersion (van der Waals) attraction

3.3.3. Conclusions of the DLVO theory

3.3.4. Coagulation kinetics and mechanism (basic concepts)

3.4. Stabilization – destabilization with macromolecules and surfactants

3.4.1. Macromolecules (polymers)

3.4.2. Surfactants

3.5. Structural colloid interactions

3.6. Peptization

3.7. Sedimentation of suspensions, structured suspensions 

4.         PREPARATION OF DISPERSIONS

4.1. Disintegration of macroscopic material ensembles

4.2. Preparation of dispersions by condensation

4.2.1. Nucleation in solutions (Preparation of lyosols)

4.2.2. Homogeneous vapour phase condensation

5.         CHARACTERIZATION OF SIZE AND SHAPE OF COLLOID PARTICLES          

5.1. Shape of particles

5.2. Size of particles

6.         TECHNIQUES FOR DETERMINING PARTICLE SIZE AND SHAPE          

6.1. Observing individual particles: imaging techniques

6.2. Techniques yielding average particle size

6.2.1. Sedimentation in gravitational field   

6.2.2. Sedimentation in a centripetal field

6.2.3. Osmotic pressure of colloids

6.2.4. Light scattering of colloid particles

7.         RHEOLOGICAL BEHAVIOUR OF COLLOID SYSTEMS

7.1. Basic concepts, types of ideal rheological behaviour, relativity of rheological behaviour

7.2. Viscosity of dilute dispersions

7.3. Intrinsic viscosity, molar mass of linear, neutral macromolecules

7.4. Rheology of concentrated dispersions, pseudoplasticity, dilatancy, thixotropy

8.         INTERFACES

8.1. Liquid-gas interface, surface tension

8.2. Curved liquid surfaces: capillary pressure, ageing of colloidal dispersions

8.3. Liquid-liquid interface, cohesion and adhesion energies, spreading criterion

8.4. Solid-liquid interface, wetting

9.         ADSORPTION

9.1. Adsorption at liquid-vapour interfaces: surface tension of aqueous solutions

9.1.1. Insoluble monomolecular films

9.2. Adsorption at solid-gas interfaces

9.2.1. Characterization of porous adsorbents

9.3. Adsorption at solid-liquid interfaces

9.3.1. Non-electrolyte adsorption, mixture adsorption

9.3.2. Adsorption of electrolytes at solid-liquid

10.       ASSOCIATION COLLOIDS, MICELLES

10.1. Building blocks of micelles: amphiphilic molecules

10.2. Micelle formation, critical micelle concentration

10.3. Greatness of CM, Krafft- and cloud phenomenon, solubilisation

10.4. Types of micelles: small- and large micelles, vesicles, liposomes and reverse micelles

11.       FOAMS AND EMULSIONS         

11.1. Foams

11.2. Emulsions

12.       COLLOID CHEMISTRY IN NANOTECHNOLOGY

12.1. The evolution of nanotechnology

12.2. Nanomaterials and their classification

12.3. Nano-scaled self-assembly and growth

12.4. Nanostructured coatings, nanomorphology, superhydrophobicity

REFERENCES

The main objective of the course is to provide a strong colloid chemical background of preparing, characterizing and application of nanomaterials.

Learning outcomes

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Knowledge
Ismeri a nanotechnológiákkal és a hagyományos ipari technológiákkal kapcsolatos kolloidkémiai folyamatok kémiai és fizikai hátterét. Ismeri a vegyiparban leggyakrabban használt kolloidanyagokat, előállításuk alapjait és felhasználásuk feltételeit. Ismeri számos kolloidkémiai folyamat jelentőségét a vegyipari és kémiai folyamatokban, és az ezekkel kapcsolatos alapvető elveket. Ismeretekkel rendelkezik olyan kolloidkémiai és határfelületi folyamatokban használatos mérési-vizsgálati módszerekről, mérőberendezésekről, amelyek a (vegy)iparban jelentőséggel bírnak. Ismeretek szerez a kolloidanyagok felhasználásának egészségvédelmi és környezetvédelmi vonatkozásairól. Ismereteket szerez a kollloidkémiai anyagokról és technológiákról való ismeretszerzés lehetőségeiről.
Skills
Kolloidkémiai ismeretei hozzájárulnak fentiekhez. Képes a kolloidkémiai vonatkozású meghibásodások, technológiai problémák diagnosztizálására, az elhárítási műveletek kiválasztására. Kolloidkémiai ismeretei hozzájárulnak a műszaki dokumentációk és szakirodalmak megértéséhez és aktív felhasználásához. Képes a korábban nem ismert - nano- és kolloidtechnológiai - folyamatok, termékek és rendszerek megismerésére, új módszerek elsajátítására és bevezetésére, valamint a környezetvédelemmel és emberi egészséggel kapcsolatos hatásmechanizmusuk felismerésére. A tárgykörben elsajátított ismeretei hozzájárulnak a laboratóriumi, félüzemi és üzemi szintű mérések elvégzéséhez, értékeléséhez, valamint a fejlesztés részfeladatainak elvégzésére. A tárgykörben elsajátított ismeretei hozzájárulnak az egészségmegőrzéssel kapcsolatos információk teljesebb értelmezéséhez, valamint hasznosításához.
Attitudes
A nanotechnológia fejlődési dinamikájának ismeretében felismeri az önképzés fontosságát, a naprakész tudás megszerzésének jelentőségét. A nanotechnológiai dinamikus fejlődésének eredményeit megismerve késztetést érez új, korszerű és innovatív eljárások alkalmazására. A nanotechnológiai folyamatok példáján fontosnak tartja a fenntarthatósági szempontok érvényesítését az új eljárások bevezetésében. A VA_A_1 - A_3 pontokban megfogalmazottakból következik ez a törekvése.
Autonomy and responsibility
A tárgy ismereteiről való beszámolót (számonkérést) sajátos, felkészülést segítő módszerek alkalmazása segíti elő, amely ösztönöz a tananyag önálló elsajátítására is. Az oktatott tantárgy fő területe a nanotechnológia, amelynek gyors és perspektivikus fejlődését érzékelve a hallgató késztetést érez új, szakmai megoldások kidolgozására és bevezetésére. A tárgy számonkérési rendszerének része egy olyan speciális zárthelyi megtekintési eljárás, amelynek során lehetőség nyílik a kérdések mélyebb, személyre szabott diszkussziójára, az ismeretek mélyebb megértésére. A részvételt többletpontok adományozásával ösztönözzük. Ez példaként szolgál a hallgatók későbbi munkakapcsolatainak kialakításához.

Oktatási módszertan

Lectures and demonstration experiments

Tanulástámogató anyagok

Online források
Colloid Chemical Principles of Nanotechnology (translated version of the Hungarian issue: Hórvölgyi Zoltán: A nanotechnológia kolloidkémiai alapjai, Typotex, Budapest, 2011. ISBN 978-963-279-467-9);  

Recommended preliminary knowledge for completing the subject

Knowledge type competencies
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Skill type competencies
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Recommended (non-compulsory) preliminary competencies
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Basic knowledge in mathematics and physics. Principles of general, physical and organic cemistry. Thermodynamics.
General rules
Requirements: a.       In the semester: writing three tests and participating in lectures b.         In the examination period: Re-takes: No Consultations: Consultation can be at any time on the basis of an appointment by e-mail.
Assessment methods
In-term assessments

No detailed assessments provided.

Weight of in-term assessments

No weights provided.

Exam-period assessments

No detailed assessments provided.

Weight of exam elements

No weights provided.

Grade calculation

No grade thresholds provided.

Attendance requirements

No attendance requirements provided.

Rules for retake and resubmission

Not provided.

Short description

Not provided.

Detailed description
Prof. Dr. Zoltán Hórvölgyi, Department of Physical Chemistry and Materials Science
Recommended courses
contact hours 42 hours study  before classes 14 hour study before tests 34 hours preparing homeworks - study of additional printouts - study for exam - sum 90 hours
Workload to complete the subject

No workload breakdown provided.

Validity of subject requirements
Requirements valid from:
Requirements valid until:
Curriculum placement
Faculty Program Curriculum Curriculum type Primary
Default Faculty vegyészmérnöki Vegyészmérnöki alapképzési szak tanterve kötelező nem
Default Faculty vegyészmérnöki Vegyészmérnöki alapképzési szak tanterve kötelező nem
Default Faculty vegyészmérnöki Vegyészmérnöki alapképzési szak tanterve kötelező nem
Default Faculty biomérnöki Biomérnöki alapképzési szak tanterve kötelező nem
Default Faculty biomérnöki Biomérnöki alapképzési szak tanterve kötelező nem
Default Faculty biomérnöki Biomérnöki alapképzési szak tanterve kötelező nem
Default Faculty Default Program Default Curriculum nem