1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura : Introducción a los Nanomateriales Carrera : Ingeniería en Materiales Clave de la asignatura : MAE-1014 SATCA 1 3-1 4 2.- PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. La presente asignatura aporta al ingeniero en materiales los conocimientos básicos necesarios para obtener una mejoría en las propiedades de los materiales manipulando su procesamiento a nivel nanométrico, mediante la aplicando técnicas específicas. Intención didáctica. La nanotecnología como ciencia en auge presente, requiere ser entendida partiendo de un concepto básico para interpretar adecuadamente los cambios que genera en los materiales, por tal motivo el temario se ha desarrollado de tal forma que los conceptos básicos que permiten el entendimiento de dichos cambios se abordan en las primeras unidades, en seguida se abordan temas donde se relacionan la síntesis de los nanomateriales, las técnicas que se utilizan para la caracterización de los mismos, el análisis correspondiente de las propiedades de los mismos y finalmente se abordan algunos ejemplos de materiales nanoestructurados que refuerzan los conceptos plasmados en las unidades anteriores. Actualmente el tema de los nanomateriales ha cobrado un auge importante debido en parte a los mejores resultados experimentales que se han observado, motivo por el cuál la tecnología ha puesto sus ojos en esta nueva ciencia y es responsabilidad de las instituciones educativas proporcionar las herramientas necesarias para colocar a los nuevos ingenieros en este campo que cada vez es mas demandante. 1 Sistema de Asignación y Transferencia de Créditos Académicos
3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: Analizar, evaluar, predecir y entender las diferentes respuestas mecánicas que pueden presentar los materiales desde el punto de vista nanométrico y compararlas con las obtenidas de materiales no nanométricos. Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de análisis y síntesis Conocimiento de lengua extranjera Comunicación oral y escrita Aprendizaje autónomo Habilidades básicas de manejo de la computadora Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas Solución de problemas Toma de decisiones Trabajo en equipo Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) Competencias interpersonales AquHaga clic aquí para escribir texto. Competencias sistémicas
4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec del 9 al 13 de noviembre de 2009. Desarrollo de Programas en Competencias Profesionales por los Institutos Tecnológicos del 16 de noviembre de 2009 al 26 de mayo de 2010. Instituto Tecnológico de Zacatecas del 12 al 16 de abril de 2010. Participantes Representantes de los Institutos Tecnológicos de: Superior de Calkiní, Chihuahua, Superior de Irapuato, Morelia, Saltillo, Superior de Tlaxco y Zacatecas. Academias de Ingeniería en Materiales de los Institutos Tecnológicos de: Chihuahua, Saltillo, Morelia, Zacatecas, Irapuato, Calkiní y Tlaxco. Representantes de los Institutos Tecnológicos de: Superior de Calkiní, Chihuahua, Superior de Irapuato, Morelia, Saltillo, Superior de Tlaxco y Zacatecas. Evento Reunión Nacional de Diseño e Innovación Curricular para el Desarrollo y Formación de Competencias Profesionales de la Carrera de Ingeniería en Materiales. Elaboración del programa de estudio propuesto en la Reunión Nacional de Diseño Curricular de la Carrera de Ingeniería en Materiales. Reunión Nacional de Consolidación de los Programas en Competencias Profesionales de la Carrera de Ingeniería en Materiales.
5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Analizar, evaluar, predecir y entender las diferentes respuestas mecánicas que pueden presentar los materiales desde el punto de vista nanométrico y compararlas con las obtenidas de materiales no nanométricos. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS Conocer, Interpretar y aplicar conceptos básicos de física, química, matemáticas, termodinámica, cinética, polímeros, cerámicos, compuestos, metales y biomateriales y semiconductores. Entender los métodos de fabricación de materiales. Conocer técnicas de caracterización. Conocer la distribución del tamaño de partícula Conocer técnicas de procesamiento, caracterización y aplicación de materiales. Conocer métodos de síntesis de materiales. 7.- TEMARIO Unidad Temas Subtemas 1 Introducción a la nanotecnología 1.1. Definición e Historia de la nanotecnología 1.2. Comparación de materiales y nano-materiales 1.3. Aplicaciones, alcances y proyecciones de la nanotecnología 2 Materiales nanoestructurados 3 Síntesis de nanomateriales 4 Técnicas de caracterización 5 Propiedades de nano- 2.1. Cristales nano-estructurados 2.2. Nano estructuras de desorden sólido 2.3. Materia prima en Nanotecnología (nanoparticulas, nanofibras, nanoplatos, grafenos, fulerenos, etc) 3.1. Deposición de vapor químico 3.2. Molienda de atrición 3.3. Molienda de alta energía (simoloyer-spex) 3.4. Sol-gel 3.5. Hidrólisis 3.6. Condensación, 3.7. Cooprecipitación 3.8. Hidrotermia 3.9. Crecimiento y electrodepositación 3.10. Crecimiento y aglomeración 4.1. Nanometrología 4.2. Equipos con capacidad para observar a escalas nanometricas 5.1. Introducción 5.2. Nano-clúster metálico
partículas individuales 6 Nanoparticulas 5.3. Nano-partículas semiconductoras 5.4. Métodos de Síntesis 5.5. Efectos biológicos de nanopartículas 6.1. Nano-estructuras del carbono 6.1.1. Introducción 6.1.2. Moléculas de carbono 6.1.3. Clúster de carbono 6.1.4. Nanotubos de carbono 6.1.5. Aplicaciones de nanotubos de carbono 6.2. Auto ensamble y catálisis 6.2.1. Autoensamble (proteínas) 6.2.2. Catálisis ( tipos de catalizador, área superficial de nanopartículas en materiales porosos, arcillas, coloides) 6.3. Estructuras supramoleculares 6.3.1. Materiales biológicos 6.3.2. Introducción 6.3.3. Construcción de bloques biológicos 6.3.4. Ácidos nucleícos 6.3.5. Nano-estructuras biológicas
8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Investigar en revistas científicas ejemplos de materiales nanométricos y aplicaciones de los mismos Establecer talleres y foros de discusión en clase Exposición de temas específicos en clase Visitas a centros de investigación
9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Examen de conocimientos Reportes y exposiciones de investigaciones de artículos científicos Ensayo de visitas a centros de investigación Portafolio de evidencias 10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Introducción a la Nanotecnología Ubicar a los nanomateriales en la historia Investigar los recursos tecnológicos usados por el hombre para satisfacer las necesidades tecnológicas a través del tiempo Investigar escalarmente cuál es un material nanométrico Unidad 2: Materiales nanoestructurados Identificar las diferentes morfologías que presenta un material nanométrico Relacionar las morfologías con las diferentes propiedades que pueden presentar los nanomateriales Unidad 3: Síntesis de nanomateriales Identificar las técnicas utilizadas para sintetizar diferentes materiales Identificar las aplicaciones de diferentes técnicas para cada material en particular Unidad 4: Técnicas de caracterización Identificar las técnicas adecuadas para caracterizar cada material nanométrico con diferentes características Identificar las ventajas y limitaciones de cada técnica de caracterización Unidad 5: Propiedades de nano-partículas individuales Entender las ventajas que ofrecen Evaluar y comparar por investigación o práctica algunas propiedades de
los materiales nanométricos sobre los no nanométricos ambos materiales Unidad 6: Nanoparticulas Identificar a los nanomateriales presentes en nuestro entorno Aplicar los conocimientos adquiridos para identificar por investigación de campo los materiales nanométricos que en nuestro quehacer cotidiano utilizamos
11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Nanotechnology for Dummies Richard Booker, 2. Nanostructures and nanomaterials Guozhong Cao 3. Nanotechnology enviromental Implications and solutions Louis Theodore 4. New Topics in Nanotechnology Research Matthew F. Ginobili 5. Focus on Nanotube Research Delores A. Martin 6. Nanotechnology Research Advances Vernon B. King 7. Trends in Nanotechnology Research Dirote Eugene V. 8. Nanotechnology Research Collection - 2009/2010. DVD edition James N. Ling Editor 9. Introducción a la nanotecnología Charles P. Poole,Frank J. Owens Ed. Reverté 10. Fundación española para la ciencia y la tecnología Disponible en: http://www.fecyt.es 12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS Haga clic aquí para escribir texto.