K-INFO
HU
EN
Belépés
Tantárgy » BMEVEFAM208
Régebbi verziók TAD letöltése (PDF)

A polimerfizika elméleti alapjai

Theoretical basics of polymer physics
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
Tantárgy neve (magyarul, angolul)
A polimerfizika elméleti alapjai
Theoretical basics of polymer physics
Tantárgykód BMEVEFAM208
Tantárgyjelleg —
Képzési szint —
Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)
Kurzustípus elmélet gyakorlat laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti) 3 0 0
jelleg (kapcsolt/önálló) — — —
Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa vizsga
Tantárgy kreditértéke 4
Tantárgyfelelős
Dr. Imre Balázs
beosztás: adjunktus
Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység
Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
https://www.ch.bme.hu/
Kar Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar
Tantárgy weboldala http://www.mua.bme.hu/hallgatok/letoltesek/jelszoval_vedett/muanyagok_fizikaja_msc/
Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege —
Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram
  1. Bevezetés. Fogalmak, definíciók: monomer, polimer, homo- és kopolimer. Molekulaszerkezet, mólsúly, eloszlás, monomerek kapcsolódása, láncok alakja, sztereo­izo­mé­ria, cisz-transz izoméria, gombolyodottság. A polimerek szerkezete, szegmens, fizikai térháló. Makroszkopikus szerkezet, amorf és kristályos anyagok. Műanyag, elasztomer, gyanta, adalékok, tulajdonságok. Célkitűzések, tartalom. A de­formációk alaptípusai.
  2. Egyedi lánc. Alak, konformáció, konformáció eloszlás. Szabadonkapcsolt láncmodell. Átlagos láncvégtávolság, tehetetlenségi sugár. Korlátozott rotáció, gátló tényezők. Konformáció eloszlási függvények, valószínűségi sűrűségfüggvény, átlagos és leggyakoribb láncvégtávolság, elágazott molekulák gombolyodottsága. Kon­for­má­ci­ó­vál­to­zás, orientáció, gyakorlati jelentőség.
  3. Kölcsönhatások, oldatok. Kölcsönhatások típusai, fizikai, fizikai kémiai, kémiai. Másodlagos, van der Waals erők, H-hidak. Lenard-Jones potenciál, CED, meghatározása, csoportjárulék. Oldatok gyakorlati je­lentősége, tárolás, lakkok, festékek, ragasztók. Frakcionálás, szételegyedés.
  4. Halmaz, fázis, fizikai állapot – termomechanika. Hasonlóságok és különbségek a kismólsúlyú anya­gokhoz viszonyítva. Termomechanikai görbék, amorf és kristályos anyagok, a mólsúly és a szerkezet hatása. Jellemző hőmérsékletek, gyakorlati jelentőség.
  5. Nagyrugalmas állapot – termodinamika. Termodinamikai elemzés, energia és entró­pia­rugalmasság. Az egyensúlyi deformáció statisztikus elmélete. A nagyrugalmas deformáció hálóelmélete. Feszültség-nyúlás görbék mennyiségi leírása egy és kéttengelyű terhelés esetén. Mooney-Rivlin egyenlet, egyéb empirikus összefüggések. Gumik deformációja.
  6. Nagyrugalmas állapot – kinetika. Relaxációs jelenségek, relaxáció és retardáció, hiszterézis. Periodikus terhelés. Komplex dinamikus modulus és érzékenység. Hőmérséklet-idő szuperpozíció. A nagyrugalmas deformáció mennyiségi leírása, fenomenológiai modellek, Maxwell és Voigt-Kelvin, különböző terhelések. Burgers modell. Általánosított modellek, relaxációs és retardációs időspektrum. A fenomenológiai modellek előnye és hátránya, gyakorlati szempontok.
  7. Üveges állapot. A polimer üvegek szerkezetének jellegzetességei, üvegesedés. Az üvegesedés relaxációs és termodinamikai elmélete. Nem-egyen­súlyi jelenségek, fizikai öregedés. Üveges polimerek deformációja, kényszerelasztikus deformáció, kúszás, relaxáció, dinamikus terhelés. A Tg meghatározásának módszerei.
  8. Ömledékállapot, folyás. Folyásgörbék típusai, a folyás mechanizmusa. Az ömledék szerkezete, fizikai térháló. A viszkozitást meghatározó té­nye­zők, nyírás, hőmérséklet, nyomás, molekuláris szerkezet. A látszólagos visz­ko­zitás fogalma. Viszkozitás egyenletek, hatványtörvény, általános viszkozitás egyenlet. Nagyrugalmas hatások, Weissenberg effektus, normálfeszültségek, duzzadás, öm­le­dék­tö­rés. Nyújtási folyás.
  9. Kristályos polimerek, szerkezet. A kristályosodás feltételei, szerkezet, termodinamika, kinetika. Összehasonlítás a kismólsúlyú anyagokkal. Kristályos szerkezet felépítése, elemi cella, egyenes és helikus molekulák, rojtozott micella. Polimorfia. Szfe­ro­li­tos szerkezet. Transz­kristályosodás. A kristályos szerkezet jellemző paraméterei: kristályosság, kristály típus, lamella vastagság, szferolit méret, kötőmolekulák.
  10. Kristályosodás kinetikája, olvadás. Kristályosodás mechanizmusa és kinetikája. Gócképzés és növekedés, homogén és heterogén gócképzés, sajátgócok, mesterséges gócképzők, gyakorlati jelentőség. Bruttó sebesség, Avrami egyenlet, primer és szekunder kristályosodás. Olvadás, egyensúlyi olvadáspont. Olvadási görbék és értelmezésük.
  11. Folyadékkristályos polimerek. Állapotok, típusok.
  12. A polimerek szilárdsága. A törés típusai és meghatározása. Ütésállóság és törésmechanikai modellek. Lineáris törésmechanika. Képlékeny törésmechanika.
megismertetni a szak hallgatóival a polimerek viselkedésével, deformációjával és szerkezet/tulajdonság összefüggéseivel kapcsolatos törvényszerűségeket, legfontosabb információkat. A tárgy részletesen tárgyalja a műanyagok külső igénybevételre adott sajátos válaszának elméleti hátterét és mennyiségileg leírja a legfontosabb jelenségeket, összefüggéseket.

Tanulmányi eredmények

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

Tudás
Ismeri a polimerfizikai folyamatok matematikai és természettudományos hátterét. Ismeri, érti, és alkalmazza a szerkezet és tulajdonságok közötti összefüggéseket a polimerfizika vonatkozásában
Képességek
Képes a polimerfizika törvényszerűségeinek megértésére., a megszerzett tudás alkalmazására és gyakorlati hasznosítására. Képes a polimerfizika területén rendelkezésére álló információk alapján helytálló vélemény meghozatalára, döntéshozatalra, következtetések levonására.
Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség
Felelősséget vállal szakvéleményében közölt megállapításokért

Oktatási módszertan

konzultáció, egyéni feladat.

Tanulástámogató anyagok

Online források
Flory, P.J.: Principles of Polymer Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, 1953.; Matsuoka, S.: Relaxation Phenomena in Polymers, Hanser, München, 1992.; Ward, I.M.: Structure and Properties of Oriented Polymers, Applied Sci., London, 1975.; Bassett, D.C.: Principles of Polymer Morphology, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1981.; Wunderlich, B.: Macromolecular Physics, Vol.1-3, Academic Press, London, 1973, 1976, 1980.; Strobl, G.: The Physics of Polymers, Springer, 1997; Varga, J.: Műanyagok fizikája, MGT, 2004; Pukánszky, B., Varga, J.: Bevezetés a műanyagok fizikájába, BME FKAT MGL, 2012.

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
fizika, fizikai kémia, műanyagok.
Általános szabályok
Követelmények: a.       A szorgalmi időszakban: részvétel a konzultáción, egyéni feladat kidolgozása és megvédése b.       A vizsgaidőszakban: szóbeli vizsga. A hallgató négy kérdést kap, amely az egész anyagot átfogja: molekuláris elméletek, termomechanika, reológia, üveges és kristályos polimerek szerkezete és deformációja. Pótlási lehetőségek: ismételt vizsga. Konzultációk: előre egyeztetett időpontban a tanszéken.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás
Név: Beosztás: Tanszék, Int.: Pukánszky Béla egyetemi tanár FKAT, Műanyag- és Gumiipari Lab.
Ajánlott tantárgyak
aktív részvétel a konzultációkon és kb. 75 óra/félév otthoni munka.
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Kar Képzés Tanterv Mintatantervi jelleg Elsődleges
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar műanyag- és száltechnológiai mérnöki Műanyag- és száltechnológiai mérnöki mesterképzési szak tanterve kötelező nem
Default Faculty Default Program Default Curriculum — nem
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar műanyag- és száltechnológiai mérnöki Műanyag- és száltechnológiai mérnöki mesterképzési szak tanterve kötelező nem