Materialwissenschaften
Materials Science

Bei diesem Modul handelt es sich um eines der Spezialisierungsmodule des sechsten Fachsemesters. Die zugehörigen Lehrveranstaltungen werden in der Regel "kompakt" angeboten. Das heißt, dass die für die Lehrveranstaltungen angesetzten Semesterwochenstunden (2V 1Ü) in den Wochen der ersten Semesterhälfte in komprimierter Form (4V 2Ü) dargeboten werden. Die restliche Vorlesungszeit verbleibt somit für die arbeitsintensive Endphase der Bachelor-Arbeit.

In der thematisch strukturierten Vorlesung werden die Lehrinhalte im Vortrag präsentiert und durch anschauliche Beispiele sowie durch Diskussion mit den Studierenden vermittelt. Dabei werden die Studierenden auch zur eigenständigen inhaltlichen Auseinandersetzung mit den behandelten Themen sowie zum Studium der zugehörigen Literatur motiviert. Stetige Querverweise auf die bereits früher vermittelten Grundlagen lassen die universellen Konzepte der Physik mehr und mehr erkennbar werden.

In den Übungen lernen die Studierenden in Kleingruppen nicht nur den Lösungsweg nachzuvollziehen, sondern Aufgaben auch selbstständig zu lösen. Hierzu werden Aufgabenblätter angeboten, die die Studierenden zur selbstständigen Kontrolle sowie zur Vertiefung der gelernten Methoden und Konzepte bearbeiten sollen. In den Übungen werden die unter der Woche gerechneten Aufgaben von den Studierenden und einer/m wissenschaftlichen Mitarbeiter(in) an der Tafel vorgerechnet und besprochen. Die Übung bietet auch die Gelegenheit zur Diskussion und weitergehende Erläuterungen zum Vorlesungsstoff und bereitet konkret auf die Prüfungen vor.

Die verschiedenen Lernformate sind eng verzahnt und befinden sich im ständigen Austausch.

Der Lernstoff wird durch z.B. Powerpoint-Präsentation, Tablet-Anschrieb + Animationen präsentiert. Die Präsentation wird auf die Platform Moodle gestellt. Die Vorlesung wird in deutscher Sprache gehalten. Bildmaterial wird oft mit englischsprachigen Legenden verwendet.

Die Vorlesung richtet sich nach folgenden Büchern:

·         "Materials" von M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Elsevier, 3. Auflage, 2014;

·         "Introduction to Material Science", J.P. Mercier, G. Zambelli, W. Kurz, Elsevier, 2002.

·         W.D. Callister, D.G. Rethwisch "Materialwissenschaften und Werkstofftechnik", Wiley-VCH;

·         D.R. Askeland "Materialwissenschaften", Spektrum Akademischer Verlag;

·         S. Hunklinger "Festkörperphysik", Oldenbourg Verlag;

·         R. Gross/A. Marx "Festkörperphysik", Oldenbourg Verlag.

Weitere Quellen werden in der Vorlesung bekannt gegeben.

Es findet eine mündliche Prüfung von 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• • Nennen Sie verschiedene Materialklassen und ihre Mikrostrukturen!
• • Beschreiben Sie wichtige Bindungsarten in Molekülen!
• • Erklären Sie eine Methode zur Aufklärung von Kristallstrukturen!
• • Beschreiben Sie die Strukturen von Polymeren und Keramiken!
• • Analysieren Sie eine Deformationskurve eines viskoelastischen Materials anhand eines mechanischen Modells!
• • Nennen Sie verschiedene Defektarten im Kristall!
• • Beschreiben Sie ein Phasendiagramm einer binären Legierung!
• • Erklären Sie, welche Effekte zu plastischer Deformation führen können!
• • Erklären Sie das Drude-Modell für die elektrische Leitfähigkeit von Metallen!
• • Beschreiben Sie die Bandstruktur von Halbleitern!
• • Nennen Sie die vier typischen Arten des Magnetismus!
• • Erklären Sie, welche Effekte zur Brechung und zur Absorption von Licht führen!
• • Erklären Sie, welche Effekte zur Korrosion führen!
• • Nennen Sie die wichtigsten Typen faserverstärkter Kunststoffe!
• • Erklären Sie die Bedeutung der Grenzflächen in Nanokompositen!

Während der Prüfung sind folgende Hilfsmittel zugelassen: doppelseitig handgeschriebenes Formelblatt

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.

Auf die Note einer bestandenen Modulprüfung in der Prüfungsperiode direkt im Anschluss an die Vorlesung (nicht auf die Wiederholungsprüfung) wird ein Bonus (eine Zwischennotenstufe "0,3" besser) gewährt (4,3 wird nicht auf 4,0 aufgewertet), wenn die/der Studierende die Mid-Term-Leistung bestanden hat, diese besteht aus Teilnahme an 5 von insgesamt 6 Übungen