КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. АЛЬ-ФАРАБИ

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. АЛЬ-ФАРАБИ
Утверждено на заседании
Научно-методического совета
КазНУ им. аль-Фараби
протокол №_________
от «_____»_____2012 г.
ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В ДОКТОРАНТУРУ PhD ПО
СПЕЦИАЛЬНОСТИ
«6D071000-Материаловедение и технология новых материалов»
АЛМАТЫ 2012
4. Перечень экзаменационных тем
Дисциплина «Общие проблемы наносистем»
1. Виды наноматериалов и их свойства. Структура наноматериалов.
2. Магнитные свойства наночастиц. Зависимость коэрцитивной силы от
размера частиц.
3. Классическая теория зародышеобразования. Методы синтеза кластеров.
4. Зависимость растворимости от размера наночастиц. Соотношение
Оствальда-Фрейндлиха.
5. Особенности наноматериалов: Квантовые эффекты. Специфическое
перераспределение дефектов.
6. Оптические свойства наноматериалов. Плазменный резонанс.
7. Механические свойства наноматериалов. Закон Холл-Петча. Деформация
углеродных нанотрубок.
8. Нанотрибология. Трение на наноуровне – трение отдельных атомов.
9. Гибридные и супрамолекулярные материалы. Нанопористые материалы
(молекулярные сита).
10. Структура полимерных, биологических и углеродных наноматериалов.
Тубулярные и луковичные структуры. Приведите пример ДНКнаноматериала.
11. Физические свойства наноматериалов. Размерные эффекты.
12. Фононный спектр и тепловые свойства наноматериалов. Функция
распределения энергий и частот фононных спектров.
13. Проводимость
и
оптические
характеристики
наноматериалов.
Температурная
зависимость
электросопротивления
нанообъектов.
Зависимость диэлектрической проницаемости наноматериалов от размера
зерна.
14. Наногетероморфизм аморфных структур. Эффекты наноразмерного
фазового разделения.
15. Магнитные свойства наноструктурных материалов. Диамагнетики,
парамагнетики, ферромагнетики, атиферромагнетикии, ферримагнетики и
ферриты.
16. Механические свойства наноструктурных материалов: твердость,
прочность, пластичность, упругие характеристики наноматериалов.
17. Теоретическое рассмотрение механизмов деформации наноматериалов.
Наноиндентор.
18. Наноматериалы со специальными физическими свойствами: магнитные
наноматериалы,
проводящие
наноматериалы
и
изоляторы,
наноструктурированные полупроводниковые материалы.
19. Наноматериалы со специальными физическими свойствами: эмиттеры,
транзисторы, выключатели; наноматериалы для ядерной энергетики,
наноматериалы
для
медицины
и
биологии;
микрои
наноэлектромеханические системы.
20. Квантовые размерные эффекты. Уравнение Шредингера. Квантовые
точки, проволоки и плоскости.
Дисциплина «Методы расчета фазавых превращений»
1. Правило фаз Гиббса. Химический потенциал и активность компонентов
растворов.
2. Теоретические и экспериментальные основы построения фазовых диаграмм.
Правило рычага. Химический потенциал и активность компонентов растворов.
3. Фазовые диаграммы равновесия систем двух компонентов,
претерпевающих полиморфные превращения. Дальтонидные и бертоллидные
фазы.
4. Фазовые диаграммы равновесия систем двух компонентов, неограниченно
взаимно растворимых в жидком состоянии и образующих химическое
соединение. Диаграммы состояния с эвтектическим превращением.
5. Понятие растворимости. Виды растворимости. Типы твердых растворов.
Фазовые
диаграммы
двухкомпонентных
перитектоидных
систем.
Конгруэнтное и инконгруэнтное превращение.
6. Двухкомпонентные монотектические системы. Предельные случаи
монотектики. Фазовые диаграммы двухкомпонентных перитектических
систем. Диаграммы состояния с эвтектическим превращением.
7. Диараммы состояния систем с упорядоченными и неупорядоченными
твердыми растворами. Ордус и дизордус. Точка Курнакова.
8. Химические соединения. Фазы Лавеса. Фазы Юм-Розери. Фазы внедрения.
Принципы соединения элементов на диаграммах фазового равновесия.
9. Эвтектоидное превращение на фазовых диаграммах. Фазовая диаграмма
равновесия перитектического типа системы двух компонентов,
неограниченно взаимно растворимых в жидком и ограниченно
растворимых в твердом состояниях.
10. Тройная точка на фазовых диаграммах. Критическая точка. Фигуративная
точка. Конода. Правила использования на фазовых диаграммахю
11Понятие вариантности системы. Концентрационный треугольник ГиббсаРозебома.
12 Построение конод в концентрационном треугольнике. Тройное
трехфазное равновесие в пространственной модели. Конодные треугольники.
13. Тройное четырехфазное равновесие. Класс I. Тройной эвтектоид.
14. Тройное четырехфазное равновесие. Класс II.
15. Тройное четырехфазное равновесие. Класс III.
16. Деление тройной диаграммы. Ограниченная растворимость в твердом
состоянии. Кривые сольвуса. Диаграмма состояния системы с ретроградной
кривой солидуса.
17. Диаграмма состояния системы с промежуточной фазой, конгруэнтно
плавящейся в промежуточной точке. Диаграммы состояния систем с
упорядоченными промежуточными фазами.
18. Диаграмма состояния трехкомпонентной системы с нонвариантным
перитектическим равновесием. Седловинная точка. Диаграмма плавкости
тройной системы с одним конгруэнтно плавящимся соединением двойного
состава.
19. Компонент А плавится при 10000С, В – при 5000С. Имеется
перитектическая реакция:
 (5% В) + L (75% В)   (50% В) при 8000С и другая перитектическая
реакция:  (55% В) + L (90% В)   (80% В) при 6000С. Построить
диаграмму..
20. Компонент А плавится при 10000С, В при 7000С. Имеются:
перитектическая реакция:  (5% В) +L (50% В) р (30% В) при 8000С;
эвтектическая реакция: L (80% В)   (60% В) +  (95% В) при 6000С и
эвтектоидная реакция:  (50% В)   (2 % В) +  (97 % В) при 4000С.
Построить диаграмму.
21. Компонент А плавится при 8000С; В – при 7000С; -фаза плавится
конгруэнтно при 10000С; ее состав 50% В. Имеются следующие
изотермические реакции:
Монотектика: L (60% В)   (55% В) + LII (80% В), при 9500С.
Перитектика:  (85% В) + LII (95% 5)   (52% В), при 8000С.
Эвтектика: LI (20% В)   (5% В) +  (40% В), при 6500С.
Эвтектоид:  (45% В)   (3% В) +  (90% В), при 5000С.
Перитектоид:  (2% В) +  (95% В)   (50% В), при 3000С.
Построить диаграмму.
22. Изобразить кривые охлаждения для механических смесей 5% Sb и 95%
Pb, 13% Sb и 87% Pb, 30% Sb и 70% Рb. Свинец плавится при температуре
3270С, сурьма имеет температуру плавления 6300С, эвтектическая точка
имеет координаты (13 % Sb, 252 0С).
23. Механизмы распада пересыщенных твердых растворов. Спинодальный
распад.
24. Построить фазовую диаграмму двухкомпонентной системы с
ограниченными твердыми растворами на базе химического соединения,
содержащую эвтектику и перитектику. Указать все фазы и записать
уравнения реакций.
25. Составить фазовую диаграмму из трех перитектических реакций и
записать уравнения фазовых равновесий.
Дисциплина «Фундаментальные проблемы материаловедения»
1. Перспективы создания новых материалов. Новые функциональные
материалы 21 века. Типы связей в материалах: ионные, ковалентные,
металлические. Вторичные и первичные виды связей. Основы
кристаллографии. Типы кристаллических структур в основных классах
материалов.
2. Классификация дефектов кристаллической структуры (равновесные и
неравновесные дефекты, радиационные дефекты).
3. Дифрактометры 21 века (классификация, принцип работы). Современные
методы исследования структуры (их классификация).
4. Возможности электронной микроскопии (примеры работы на
электронном, атомно-силовом микроскопах).
5. Классификация тугоплавких металлов и их сплавов. Характеристика
титана и его сплавов. Номенклатура и обозначения. Области их применения.
Получение тугоплавких металлов и их сплавов.
6. Металлические сверхпроводящие материалы (классификация, основные
свойства, области их применения).
7. Инструменты из сверхтвердых материалов (классификация, основные
свойства, области их применения). Эффект памяти формы металлов и
полимеров.
8. Сплавы редкоземельных и щелочноземельных металлов. Основные
понятия и термины: сплав, компонент, фаза, структура, равновесное и
неравновесное состояния.
9. Упрочнение материалов (классификация, основные свойства, области их
применения).
10. Силикатная керамика, микроструктура. Огнеупорная керамика.
Магнитная и электротехническая керамика.
11. Применение биокерамики. Биоматериалы. Классификация биокерамики
по отношению к живой ткани.
12. Материалы из керамики и стекла. Методы получения керамики.
Некоторые технические особенности синтеза. Биокерамические материалы.
13. Оптическое
волокно
(материалы,
конструкция,
класификация,
преимущества, применение). Материалы для оптоэлектроники.
14. Полимеры
и
их
характеристики.
Методы
получения.
Жидкокристаллические полимеры (определение, классификация, свойства).
15. Основные классы полимеров. Водорастворимые полимеры. «Умные» или
интеллектуальные полимеры, проводящие полимеры.
16. Виды полупроводниковых материалов. Новые полупроводниковые
материалы. Применение полупроводниковых материалов в электронной
технике
17. Новые композиционные материалы. Матрицы и упрочнители
композиционных материалов. Области их применения. Карбоволокниты.
18. Антифрикционные сплавы. Высокотемпературные композиционные
материалы.
19. Светоизлучающие
полупроводниковые
диоды
(определение,
классификация, свойства и применение). Светодиоды и их разновидности.
Полупроводниковые лазеры.
20. Перспективные конструкционные материалы. Материалы для космоса,
спорта. Как создаются материалы с заданными свойствами.
21. Перспективные керамические композиты. Керметы, керамические пены
(определение, классификация, свойства и применение).
22. Механические
свойства
материалов
(основные
понятия,
классифицировать свойства по типу материалов).
23. Оптические свойства материалов (основные понятия, классифицировать
свойства по типу материалов).
24. Электрические
свойства
материалов
(основные
понятия,
классифицировать свойства по типу материалов).
25. Радиационное повреждение материалов (основные понятия, влияние на
основные свойства материалов).
26. Новые технологии получения материалов. Порошковая индустрия и
нанотехнологии.
27. Наноматериалы и нанотехнологии (определение, классификация,
свойства и применение).
28. Углеродные
наноструктурированные
материалы
(определение,
классификация, свойства и применение).
5. Список рекомендуемой литературы
Дисциплина «Современное материаловедение»
Основная литература:
1.Коробова Н.Е., Сарсембинов Ш.Ш. “Introduction to the material science”
(Введение в материаловедение)/ N. Korobova, Sh. Sarsembinov. – Алматы:
Казак университетi, 2006. – 325c.
Дополнительная литература:
1. Modern Physical Metallurgy and Materials Engineering, /Ed. R. E. Smallman, R
J Bishop.- 1999.
2. Smallman R.E., Ngan A.H.W. «Physical Metallurgy and Advanced Materials»,
http://www.twirpx.com/file/432338/
3. http://swiat-zaproszen.pl/materials-science&page=2
4. Barett C.R., Nix W.D., Tetelman A. S. “ The principles of engineering
materials”, 1998.
Дисциплина «Основы нанотехнологий»
Основная литература:
1. Кобояси Н. Введение в нанотехнологию. М.: БИНОМ. 2005, -134 с.
2. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию. М.: Машиностроение.
2007, -496 с.
3. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров,
наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига, 2006, -592 с. (Синергетика:
от прошлого к будущему).
4. Пул-мл. Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии, (Мир материалов и технологий).
М.: Техносфера, 2006, -336 с.
5. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. М.:
«Академия», 2005, -192 с.
6. Миронов В. Основы сканирующей зондовой микроскопии. М.:
«Техносфера», 2005, 144 с.
7. Сб. под ред. Мальцева П.П. Наноматериалы. Нанотехнологии.
Наносистемная техника. Мир материалов и технологий. М.: Техносфера,
2006, -152 с.
Дополнительная литература:
1. Неволин В.К. Зондовые нанотехнологии в электронике, (Мир
электроники). М.: Техносфера, 2006, -160 с.
2. Сборник под ред. Мальцева П.П. Наноматериалы. Нанотехнологии.
Наносистемная техника, (Мир материалов и технологий. Мировые
достижения за 2005 год). М.: Техносфера, 2006, -152 с.
3. Под ред. Чаплыгина Ю.А. Нанотехнологии в электронике. М.:
Техносфера, 2005, -448с.
4. Андриевский Р.А. Наноматериалы: концепция и современные
проблемы // Российский химический журнал. - 2002. - Т. 46. - № 5. - С. 50-56.
5. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления
исследований / Под ред. М. Роко, Р.С. Вильямса, П. Аливисатоса; Пер. С
англ. под ред. Р.А. Андриевского. -М.: Мир, 2002. - 292 с.
6. Фейнман Р. Внизу полным полно места: приглашение в новый мир
физики // Химия и жизнь. 2002. № 12. - С. 20-26.
7. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые
материалы XXI века / Пер. с англ. под ред. Л.А.Чернозатонского. М.:
Техносфера, 2003. - 336 с.
8. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в
полимерах. М.: Химия, 2000, -672 с.
9. Сарсембинов Ш.Ш., Приходько О.Ю., Максимова С.Я. Физические
основы
модификации
электронных
свойств
некристаллических
полупроводников. Гл. Х. Модификация электронных свойств пленок
аморфного алмазоподобного углерода. Алматы: Казак университетi, 2005, 341 с.
Дисциплина «Физические основы оптоэлектроники и возобновляемые
источники энергии»
Основная литература:
1. Твайделл Дж., Уэйр А. «Возобновляемые источники энергии»
«Энергоатомиздат»,1990. 392 стр
2. С. Н. Удалов, «Возобновляемые источники энергии», Новосибирский
государственный технический университет (НГТУ), 2009, 444 стр.
3. Т. Мосс, Г. Баррел, Б. Эллис " Полупроводниковая оптоэлектроника" М.,
"Мир", 1976 г. 431 стр.
Дополнительная литература:
1. С.Зи "Физика полупроводниковых приборов" т.1. М., "Миp", 1984.
453стр.
2. С.Зи "Физика полупроводниковых приборов" т.2. М., "Мир" , 1984.
455стр.
3. Я.Суэмацу и др. пер. с яп. Э.Г.Азербаева и др. "Основы оптоэлектроники"
М., "Мир", 1988 г. 296стр.
4. А.Фаренбаух, P.Бьюб пер. с англ. под ред. М.М.Колтуна "Солнечные
элементы. Теория и эксперимент" М., "Энергоатомиздат",1987. 178 стр.
5. Гонда С., Сакко Д. Оптоэлектроника в вопросах и ответах: Л.
«Энергоатомиздат",1989. 184 стр