Инженерная физика и технологии новых материалов в КБТУ

Описание образовательной программы 6B07113 Инженерная физика и технологии новых материалов (по направлениям) в КБТУ

Целью данной программы является подготовка квалифицированных специалистов в области материаловедения и технологий новых материалов, востребованных на предприятиях добывающей, инженерной и обрабатывающей промышленности, обладающих знаниями в области разработки и модификации современных функциональных макро- и наноразмерных материалов, методов диагностики материалов, программного обеспечения для моделирования свойств материалов в соответствии с актуальными современными тенденциями.

Язык обучения: английский.

Срок обучения: 4 года.

Список дисциплин

Академическое письмо. Курс дает возможность студентам улучшить навыки академического письма до требуемых международных стандартов, начиная от этапа оценки информации, планирования, составления, редактирования и до финального этапа, что поможет улучшить грамотность письма. Использование современных аутентичных материалов поможет освоить весь комплекс навыков академического письма. Семестровый курс позволит студентам овладеть навыками академического письма на уровне, достаточном для подготовки научных статей, презентаций, отчетов и писем.
Введение в предпринимательство. Этот курс дает навыки, необходимые для успеха в качестве предпринимателя. Будут рассмотрены основы открытия и ведения бизнеса, разработки бизнес-плана, получения финансирования, маркетинга продукта или услуги и разработки эффективной системы бухгалтерского учета.
Деловые переговоры и корреспонденция. Курс предназначен для студентов с уровнем владения английским языком Upper-Intermediate/Advanced. Он знакомит студентов с теорией и практикой ведения переговоров и ведения деловой переписки, которая следует, сопровождает и следует за переговорным процессом. Курс предоставляет языковой материал для каждого этапа переговоров и соответствующей переписки. Материалы для самостоятельного изучения включают в себя аутентичные отрывки для прослушивания и чтения, тематические исследования и интерактивные упражнения для дополнительной практики. Студенты также будут работать в команде над семестровым проектом, чтобы провести симуляцию переговоров и обеспечить поддержку деловой переписки.
Основы безопасности жизнедеятельности. Дисциплина посвящена рассмотрению ряда вопросов, касающихся выработки мер по упреждению, фиксированию и устранению существующих угроз и опасностей, связанных с последствиями аварий, катастроф, стихийных бедствий. Курс направлен на приобретение и совершенствование знаний и навыков по организации безвредных и безопасных условий жизнедеятельности на основе знаний о нормативно-допустимых уровнях воздействия негативных факторов на человека и среду обитания.
Патентоведение и защита интеллектуальной собственности. Данный курс формирует у студентов основные понятия и законы о защите прав интеллектуальной собственности. Также, помогает глубже освоить положения о патентах, их применение и роль в научной деятельности.
Введение в специальность. При изучении данной дисциплины студенты будут владеть основными понятиями и терминологией об основных видах и свойствах материалов, которые необходимы в профессиональной деятельности, а также научатся проводить подготовку образцов и последующие механические испытания. Студенты научатся выбирать материал для тех или иных видов деятельности и различать свойства объемных материалов от наноразмерных, а также ознакомятся с понятиями размерных эффектов в материалах, видами наноструктур и нанокластеров и методами получения материалов – сверху вниз и снизу вверх.
Исчисление I. Исчисление 1 является первой составляющей обширной теории математического анализа функции действительной переменной. В курсе изложена теория основных инструментов исследования функций. Изучаются такие аспекты как непрерывность функции, нахождение её производных и их применения к экстремальным задачам, а также нахождение первообразных функции посредством неопределенного интеграла и некоторые техники вычисления интегралов. Также по окончанию курса студенты осваивают некоторые методы применения определенных интегралов к прикладным задачам.
Исчисление II. Данный курс является логическим продолжением составляющей части математического анализа функции действительной переменной. Студентам предлагается освоить теорию бесконечных последовательностей и рядов, наряду с их приложениями для разложения функции в ряды Тейлора и Маклорена. Основной составляющей курса является теория исследования функции нескольких действительных переменных в контексте инструментов дифференциального и интегрального исчислений и их применению к прикладным задачам. По окончанию курса студенты должны уметь решать экстремальные задачи, включающие в себя функции нескольких переменных.
Квантовая физика. Курс квантовой физики позволяет изучить законы движения квантово-механических и квантово-полевых систем в рамках квантовой механики и квантовой теории поля. При этом квантовая механика основывается на математическом описании поведения атомных и субатомных частиц. В рамках данного курса для физики конденсированного состояния будут описаны квантовые системы (свободный электрон, электрон в атоме) и квазичастицы (фононы, магноны, электроны и дырки).
Методы электронной спектроскопии в исследовании материалов. Курс содержит теоретические и практические аспекты различных видов и инструментов электронной спектроскопии при анализе вещества; описывает особенности исследования материалов методами Оже электронной, рентгеновской фотоэлектронной, энергодисперсионной, УФ спектроскопий; объясняет интерпретацию электронных спектров методом квантово-механических представлений; обучает навыкам качественного, количественного определения элементного состава материалов.
Механика. Дисциплина способствует формированию знаний о движении материальных тел и взаимодействии между ними. На основе представлений о свойствах пространства, времени и материи в рамках механики выделяют такие разделы как классическая механика, релятивистская механика, квантовая механика. Основными разделами являются кинематика, динамика, 1,2,3 законы Ньютона, работа, энергия, мощность и др.
Молекулярная физика. Курс направлен на изучение основных законов термодинамики и применение их в жизни на примере лабораторных работ. Основными разделами являются – уравнение Клапейрона, понятия идеального и реальных газов, основное уравнение молекулярно-кинетической теории газа, уравнение Ва-дер-Ваальса, термодинамические процессы, энтропия, циклические процессы, 1 и 2 начало термодинамики, теплоемкость и удельная теплоемкость газов.
Начертательная геометрия и инженерная графика. Данная дисциплина формирует знания, которые необходимы для чтения и выполнения объектов и изображений предметов на основе ортогонального проекта, развивает навыки выполнения чертежей по стандартам, развивает у студентов основные представления технических чертежей на графике, а также принципы изображения объекта и восприятие чертежей конструкции технических изделий.
Оптика, колебания и волны. Данный курс позволяет студентам освоить теоретические основы и понятия об образовании и структуре веществ, определяя их значимость в физике. Знания и навыки по микроскопии помогут глубже формировать умение работать с лабораторными установками и проводить аналитические работы. Основные разделы включают в себя понятия интерференции, дифракции, дисперсии, рассеяния, геометрической оптики, диапазона волн, формулы Вульфа-Брегга, теплового излучения, закона Вина, Стефана-Больцмана, комптоновского рассеяния, закона фотоэлектрической эмиссии, формулы Планка.
Основы менеджмента. Данная дисциплина способствует к изучению теоретических основ менеджмента и маркетинга, овладению практическими навыками и формированию комплекса знаний для управления в рыночной среде, во внутренней и внешней среде, основными понятиями о инфраструктуе менеджмента, формах организации, методах и функциях менеджмента, соответствующих отношениях собственности и деловых коммуникациях.
Основы фотовольтаики. Дисциплина знакомит студентов с современными проблемами и разработками в области солнечной фотовольтаики. Курс позволяет студентам изучить основные вопросы физики и технологии фотоэлектрических преобразователей на основе кремниевых, многопереходных органических и неорганических, а также тонкопленочных многокомпонентных солнечных элементов. Студенты приобретут навыки измерения электрических характеристик солнечных элементов, изготовленных с применением физических и химических методов и изучат влияние различных факторов на КПД.
Сопротивление материалов. Данный курс позволяет студентам освоить теоретические основы и практические методы расчетов на прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций и машин, необходимыми как при изучении дальнейших дисциплин, так и в практической деятельности бакалавров и дипломированных специалистов, ознакомление с современными подходами к расчету сложных систем, элементами рационального проектирования конструкций. Является частью механики деформируемого твёрдого тела, которая рассматривает методы инженерных расчётов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость при одновременном удовлетворении требований надежности, экономичности и долговечности.
Физика и химия твердого тела. Изучая данную дисциплину, студенты получат навыки формирования физических и химических понятий физики твердого тела и применения полученных знаний в междисциплинарных областях науки и техники. Также после изучения данной дисциплины, студенты будут способны использовать законы физики, химии, математики, а также вычислительную технику для решения практических задач. Основные разделы курса включают в себя понятия кристаллической решетки, структуры, уровня Ферми, зонной структуры тела, видов колебаний в кристаллах, конденсированных состояниях твердого тела, электронном газе и др.
Физика конденсированного состояния. При изучении данного курса студенты осуществляют теоретическое и экспериментальное исследование аморфных, наноразмерных, кристаллических веществ в жидком и твердом состояниях, композиционных материалов и гетероструктур. Также будут рассмотрены различные аспекты влияния внешних воздействий (температуры, давления, облучения, плазмы и пр.) на физические свойства и структуру материи, фазовые переходы в материалах и их фазовые диаграммы состояния.
Физика полупроводников. Дисциплина знакомит студентов с основными идеями физики полупроводников, включая основы зонной теории твердого тела, электронную и дырочную проводимость в полупроводниках, поведение электронов и дырок во внешних полях и их рекомбинацию, p-n переход, эффект Холла, термоэдс и фотопроводимость. После изучения курса студент сможет интерпретировать физические свойства полупроводников.
Химия. Дисциплина способствует формированию знаний по теоретическим основам общей химии, по свойствам элементов и их соединений; выработке химического мышления на основе теоретических представлений, законов и закономерностей периодической системы элементов Д.И.Менделеева, обучению технике обращения с веществом, реактивами, приборами и установками. Основными разделами являются основы органической и неорганической химии. По окончанию курса стденты должны владеть способностью математического мышления и знания методов, интеллектуальных подходов и навыков решения проблем в области естественных наук.
Электричество и магнетизм. Данный курс дает представления об электричестве и магнетизме как области, изучающей природу строения электрических заряженных частиц и магнитных полей. Рассматриваются такие разделы, как закон Кулона, напряженность, электрическое поле, стационарные и движущиеся заряды, постоянный и переменный токи, закон Ома, удельное сопротивление и удельная проводимость, 1 и 2 правило Кирхгофа, магнитное поле, сила Ампера, закон Био-Савара, сила Лоренца, правило правой руки, эффект Холла, теорема Гаусса, электромагнитные колебания, явление сверхпроводимости.
Дискретная математика и математическая логика. После прохождения данного курса студенты смогут решать задачи, применяя правила рекурсивных последовательностей; создавать графики для наглядного представления, опровержения или доказательства утверждения, выбора правильного решения из множества вариантов и расчета вероятности, анализировать языки и регулярные выражения, понимать математические символы и применять их в создании сложных выражений на английском языке, использовать правила высказываний гипотез путем применения правил исчисления предикатов и логики, определять ошибочность или истинность составных высказываний.
Дифференциальные уравнения. MathLab. Данный курс рассматривает основные элементы, необходимые для уверенного использования системы MathLab. После изучения данного курса студенты будут способны решать широкий спектр инженерных и технических проблем. Они смогут работать с файлами моделирования, функциями и скриптами.
Материаловедение и технология конструкционных материалов. Этот курс посвящен основным операциям в черной и цветной металлургии; процессы прямого восстановления, доменные печи, конвертерное и электродуговое производство стали и методы рафинирования стали; электрошлаковое и вакуумно-индукционное рафинирование. Этот курс также будет охватывать научные и инженерные принципы производства керамических изделий, включая синтез порошка и определение характеристик; поверхностная и коллоидная химия; формообразование и изготовление; и уплотнение спеканием.
Неорганическая химия. Курс неорганической химии дает основные понятия о разделе химии, который дает знания о строении, реакционной способности и свойствах всех химических элементов и их неорганических соединениях.
Основы конструирования деталей машин. Данная дисциплина позволяет формировать знания по следующим направлениям: условия принципы работы, стандартные механизмы и конструктивные соотношения элементов, методы изготовления и сборки, требования к точности базовых элементов и сборочных единиц, базовые принципы выполнения геометрических расчетов, методы упрочнения и выбора конструктивных материалов согласно запасу прочности и возможных напряжений при расчете деталей машин на фоне нагружения, методы составления расчетных таблиц и расчёт действующих нагрузок, формулы проверочных расчетов на прочность, жесткость, износостойкость, усталость, теплостойкость, виброустойчивость при использовании систем автоматизированного проектирования и моделирования этих деталей
Основы научных исследований. Дисциплина позволяет изучить методы обработки экспериментальных данных, методы научного познания, методы математического моделирования, технологии научного труда, методы и техники научного труда, а также подготовку научных отчётов, написания научных публикаций и работ и процедуру научных исследований.
Практические задачи в материаловедении. Курс позволяет приобрести практический опыт в решении проблем использования различных материалов в индустрии и получить практические навыки по выбору необходимых материалов с определенными физико-химическими свойствами.
Принципы программирования 1. Данная дисциплина направлена на знакомство студентов со стратегией программирования и основными концепциями которые для них новы в области программирования. После прохождения курса, студент будет владеть основной терминологией и фундаментальными знаниями программирования и принципами программирования на языке C++, необходимыми для работы в инженерной деятельности.
Принципы программирования 2. Цель этого курса — научить студентов использовать основные принципы программирования для создания консольных и настольных приложений. В этом курсе в качестве основного языка программирования используется C++.
Профессионально ориентированный иностранный язык. Данный курс позволяет студентам овладеть основными языковыми навыками для устного и письменного профессионального общения по специальности с использованием терминологии. После освоения данной дисциплины студенты также смогут читать, понимать тексты из своей профессиональной деятельности, грамотно презентовать информацию на иностранном языке публично с использованием профессиональной терминологии и высказывать свое мнение, а также понимать устную речь и работать со справочниками и с техническими источниками информации.
Физика диэлектрических материалов. Основной целью дисциплины является изучение влияния структуры атомов на физические свойства диэлектриков, нашедших широкое применение в твердотельной электронике и конденсаторах, основные электрофизические процессы в диэлектриках при воздействии электрического поля, а также получение навыков по использованию диэлектриков в электротехнических и радиоэлектронных устройствах.
Физическая химия. После освоения данной дисциплины у студентов формируются знания о процессах, протекающих в природе, связи физических и химических явлений, а также процессов, протекающих в них. Основными разделами курса являются термодинамика, химическая кинетика, фазовое равновесие процессов, электрохимия, катализ, кинетика, химические реакции и др.
Физические и механические свойства материалов и методы их определения. Курс позволит студентам сделать правильный выбор материала. Основными разделами данного курса являются роль выбора материала в процессе проектирования, важность материалов, типы материалов, механические свойства, модуль упругости, пластичность и хрупкость, прочность, твердость, упругость и ударная вязкость, вязкость разрушения, усталость, износ, ползучесть, внутреннее демпфирование — коэффициент потерь , тепловые свойства, электропроводность, тепловое расширение и теплоемкость, особенности различных основных материалов и композитов.
Электротехника. Курс направлен на формирование у обучающихся знаний об основных закономерностях построения электрических цепей, об однофазных и трехфазных цепях. Курс дает студентам такие навыки как анализ схем с синусоидальными сигналами. Фазоры, системные функции и комплексная частота. Частотный отклик. Компьютерный анализ электрических схем. Мощность и энергия. Теория двухпортовой сети, трансформаторах, генераторах и на применение этих знаний для понимания процессов, происходящих при работе с электротехническим оборудованием и правильной его эксплуатации.
Oрганическая химия. Данный курс позволяет студентам изучить и освоить основные понятия об органических соединениях, их химическом составе, свойствах и методиках получения, о различных типах органических реакций. Первоначально ограничиваясь изучением соединений, продуцируемых живыми организмами, органическая химия расширяется за счет включения антропогенных веществ (например, пластмасс).
Материаловедение для электроники. Курс разработан, чтобы предоставить возможность студентам с разным уровнем подготовки проводить обучение и исследования в области твердотельной техники и электронных материалов. Для тех студентов, которые после окончания учебы стремятся занять производственную позицию, этот курс разработан, чтобы расширить знания в области инженерии материалов и помочь им удовлетворить потребности отрасли. Также этот курс дает прекрасную возможность подготовиться к углубленному изучению различных областей твердотельной инженерии и материаловедения: металлов, полупроводников, сверхпроводников, оптических, магнитных и аморфных материалов. Курс предназначен для создания фона, необходимого для понимания физики работы устройств, а также для подготовки студентов к углубленным курсам твердотельной и квантовой электроники.
Материалы для альтернативной энергетики. Данный курс изучает материалы и покрытия для применения в области альтернативной энергетики, рассматривает перспективы применения различных материалов для конкретных видов альтернативной энергетики, синтез материалов, анализ, а также преимущества и недостатки выбранных материалов в том или ином случае.
Оценка экологического риска. Данный курс позволяет освоить студентам теоретические основы общей экологии, охраны окружающей среды и современные методы защиты природных ресурсов. В ходе обучения студенты научатся выполнять расчеты по оценке экологических рисков на фундаментальном уровне. Основные разделы данного курса включают особенности конкретных экологических проблем, анализ источников риска, оценка вероятности загрязнения окружающей среды, факторы и причины влияющих на уровень экологического риска.
Стандартизация, сертификация и технические измерения. Дисциплина дает основные понятия об основах стандартизации, средствах контроля, методах измерения и процедуре проведения подтверждения соответствия продукции определенному качеству. Курс включает следующие основные разделы: определения и термины в законодательстве технического регулирования, техническом регулировании, соответствии качества в Казахстане, средствах и методах контроля и измерения, управлении качеством и др.
Физика атомного ядра и элементарных частиц. Данная дисциплина формирует у студента базовые понятия в области физики, изучающей основные блоки материи (нейтроны и протоны) и взаимодействия между ними. Современная ядерная физика содержит физику элементарных частиц, которая тесно переплетается с ядерной физикой. После прохождения данной дисциплины, студент освоит такие ключевые понятия как: состав физического мира из комбинаций различных элементарных или субатомных частиц, стандартная модель как обобщение взаимодействия фундаментальных частиц в теоретической модели, состав атомов, электронное облако и атомное ядро, ядерные свойства, ядерная стабильность, Изотопы, стабильность изотопов, ядерный распад (радиоактивный распад), ядерная реакция и др.
Защитные покрытия для материалов. Данный курс направлен на формирование у студентов знаний о механизме коррозионных процессов и правильного выбора способов защиты материалов, а также на изучение теоретических основ коррозии металлов и методов защиты конструкционных материалов.
Инженерная и компьютерная графика. Данная дисциплина способствует изучению: — стандартов разработки графических и инженерных систем. — инструментов компьютерной графики. — способам создания и форматирования, ввода, вывода и хранения графической информации в 2D и 3D формате. — типов трансформации графической информации и систем координат. — компьютерной графики, тенденции обзору и построению графических систем. — функциональным возможностям и основным принципам графических систем современного формата. — геометрическим преобразованиям над моделями. — алгоритмам визуализации: удаления невидимых линий и поверхностей, закраски, отсечения, развертки и др. -типам геометрических моделей и их свойств, геометрическим преобразованиям над моделями и параметризации моделей.
Конструирование микро и наносистем. Курс предоставляет студентам возможность приобрести знания о физических аспектах технологий производства устройств микро- и наноэлектроники, процессах самоорганизации молекул при формировании наноструктур, нанотрубок, квантовых точек, нанопроволок и других микро- и наносистем, и приобрести практические навыки по конструированию и исследованию устройств микро- и наноэлектроники.
Коррозионная стойкость материалов. Данный курс позволяет освоить студентам основные понятия о проблемах коррозии в индустрии, выборе и применения материалов на практике. Студенты могут изучать ресурсосберегающие технологии для изготовления и переработки антикоррозионных покрытий и лакокрасочных материалов.
Методология выбора материалов. Данные курс дает понятия о современных критериях объективности, выборе материала на основании работ отечественных и зарубежных ученых. Рассказывается о рекомендуемых методах анализа, которые позволяют объективно оценить написанную работу и правильно интерпретировать полученные данные для успешного выбора подходящих материалов.
Моделирование и регулирование процессов коррозии. Данная дисциплина позволяет изучить системы электрохимической коррозии и разработать модель, которая позволяет математическим методом выявить условия возникновения питгингов и пассивации на нержавеющих сталях в сплошных средах, применять программное обеспечение и расчитывать циклы коррозионного процесса для построения математической модели, а также провести методический расчет глубины коррозионного повреждения в сталях.
Наноматериалы и методы их получения. Данный курс позволяет студентам получить теоретические знания о наноматериалах и наноструктурах, нанокристаллических материалах, нанотрубках, фуллеренах, освоить практические навыки и умения по синтезу наноструктур, нанослоев и покрытий. Будут изучены особенности физических процессов формирования наноматериалов и наноструктур, а также основные достижения современных нанотехнологий по синтезу наноматериалов.
Полупроводниковые материалы и приборы. Данный курс охватывает основные понятия о полупроводниковых материалах, в том числе, их физико-химических свойствах, основных понятиях зонной теории, видах носителей заряда, электронно-дырочные прямые и непрямые переходы, фотоэлементах, лазерах и их практическом применении и значимости в современной индустрии.
Рентгенография и электронная микроскопия. В данном курсе рассматриваются понятия рентгеновских спектров, рентгенотехники, рассеяния рентгеновских лучей кристаллом, основные уравнения дифракции, дифракция электронов, методы рентгеноструктурного анализа и исследований. Студент приобретает компетенции по принципам работы электронных микроскопов, учится применять электронную микроскопию. Основными разделами являются виды кристаллических решеток и структур, симметрии, дефекты кристаллов, понятие обратной решетки, дифракция тонких пленок и объемных материалов. Рентгеновские пленки, микроденситометрия, закон Вульфа-Брегга, формула Шерера, определение размеров нано- и микрокристаллитов.
Солнечная энергия и энергия ветра – принципы преобразования энергии. Данный курс дает основные понятия о солнечной и ветровой энергетике, преобразовании энергии солнца и ветра в электрическую энергию, p-n переходах, аэродинамике и других важных деталях в данных видах энергии, которые могут быть применимы для данной специальности.
Технологические основы получения перспективных материалов и покрытий. Курс направлен на развитие фундаментальных знаний о методах получения материалов нано- и микромасштабов, эпитаксии, понятиях 1Д, 2Д и 3Д материалов, нанопорошков, композиционных материалов, конструкционных сталей, а также о покрытиях для предотвращения коррозии, а также на улучшение коррозионной стойкости материалов. Содержание курса позволяет обучающемуся обрести нужный объем знаний для прогнозирования процессов коррозии и применения защитных покрытий для материалов.
Технология физико-химической обработки материалов. Данный курс позволяет освоить студентам основы физико-химической обработки материалов, их практическое применение для различного назначения. Курс охватывает различные виды и методы обработки материалов с использованием современной технологии. Использование правильно выбранного метода обработки материалов позволяет в дальнейшем усовершенствовать их с использованием современных технологий.
Физика ускорителей заряженных частиц. При освоении курса студентами будут изучены различные виды ускорителей, а также основы физики и техники ускорителей, являющихся базовыми установками по воздействию заряженных частиц на структуру материалов и изменению их свойств; будут изучены устройства и основные узлы ускорителей, включая магнитную, ускоряющую, вакуумную системы, систему инжекции и вывода частиц, а также каналы транспортировки ускоренных частиц к образцам.
Физические основы альтернативной энергетики. Данная дисциплина изучает физико-технические основы альтернативной энергетики; основные источники научно-технической информации по альтернативной энергетике; основы технологии производства, виды альтернативной энергии, основные принципы и технологии, энергосистемы, а также преимущества и недостатки при выборе энергоисточников.