เทคนิคขั้นสูงในการบ่งลักษณะเฉพาะของวัสดุ
4(3-3-9)
วิชาบังคับก่อน : ไม่มี
การวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับเทคนิคและวิธีการต่าง ๆ ที่ใช้ในการบ่งลักษณะเฉพาะของวัสดุในระดับจุลภาคและอะตอม โดยเน้นพื้นฐานทางทฤษฎีและการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ ทดลองและวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อทำความเข้าใจคุณสมบัติและพฤติกรรมของวัสดุใหม่และวัสดุขั้นสูง หลักการของเทคนิคการวิเคราะห์ขั้นสูง เช่น การส่องกราดด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Scanning Electron Microscopy: SEM) การส่งผ่านด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Transmission Electron Microscopy: TEM) กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (Atomic Force Microscopy: AFM) และการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (X-ray Diffraction: XRD) การวิเคราะห์ในกระบวนการพัฒนาวัสดุนวัตกรรมสำหรับการใช้งานในเทคโนโลยีนาโน อิเล็กทรอนิกส์ วัสดุชีวภาพ และอื่นๆ การวิเคราะห์และการตีความข้อมูล กรณีศึกษาที่แสดงถึงความสำคัญของการวิเคราะห์ขั้นสูงในงานวิจัยและการพัฒนาวัสดุในโลกแห่งความเป็นจริง
ผลสัมฤทธิ์การเรียนรู้
- การแนะนำการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของวัสดุ: ภาพรวมของความสำคัญของการวิเคราะห์วัสดุ ประเภทของวัสดุ เช่น วัสดุโลหะ เซรามิก พอลิเมอร์ และวัสดุผสมรวมถึงการประยุกต์ใช้ (6 ชม.)
- เทคนิคกล้องจุลทรรศน์: การส่องกราดด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM), การส่งผ่านด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (TEM), กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) (12 ชม.)
- เทคนิคการวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์: พื้นฐานของการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (XRD), การระบุเฟสและโครงสร้างผลึก, การวิเคราะห์เรืองรังสีเอกซ์ (XRF), สเปกโทรสโกปีรังสีเอกซ์โฟโตอิเล็กตรอน (XPS), การดูดกลืนรังสีเอกซ์ (XAS) และแสงซินโครตรอน (12 ชม.)
- วิธีการสเปกโทรสโกปี: สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดแบบแปลงฟูเรียร์ (FTIR), รามานสเปกโทรสโกปี, สเปกโทรสโกปีแสงอัลตราไวโอเลต-วิสิเบิล (UV-Vis) (12 ชม.)
- การวิเคราะห์เชิงความร้อน: วิธีการวิเคราะห์ความร้อน (เช่น การวิเคราะห์ความร้อนแบบสแกนดิฟเฟอเรนเชียล (DSC) และการวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก (TGA)) (12 ชม.)
- กรณีศึกษาและการประยุกต์ใช้: ค้นคว้าอิสระกรณีศึกษาในด้านการวิเคราะห์วัสดุที่ใช้งานจริงหรือประยุกต์การวิเคราะห์กับวัสดุในงานวิจัย วิทยานิพนธ์, การวิเคราะห์ผลลัพธ์ การอภิปรายและข้อสรุปเพื่อสำรวจการทดลองถัดไป (18 ชม.)
ผลสัมฤทธิ์การเรียนรู้
- อธิบายเทคนิคการวิเคราะห์และแสดงความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับเทคนิคการวิเคราะห์วัสดุขั้นสูง รวมถึงการใช้กล้องจุลทรรศน์ สเปกโทรสโกปี และเทคนิคการวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์
- เลือกและใช้วิธีการวิเคราะห์ที่เหมาะสมเพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของวัสดุต่างๆ ในการประยุกต์ใช้ที่หลากหลาย
- วิเคราะห์และตีความข้อมูลที่ซับซ้อนจากวิธีการวิเคราะห์ต่างๆ โดยใช้เครื่องมือสถิติและการคำนวณเพื่อสรุปผลอย่างมีนัยสำคัญ
- ออกแบบและดำเนินการทดลองอย่างเหมาะสม พัฒนาสมมติฐานและวิธีการที่ตอบโจทย์คำถามวิจัยเฉพาะด้านการวิเคราะห์วัสดุ
- ประเมินและอภิปรายกรณีศึกษาจริงหรือการเผยแพร่ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์วัสดุขั้นสูง เพื่อแสดงถึงความเกี่ยวข้องและผลกระทบของเทคนิคเหล่านี้ในเทคโนโลยีและงานวิจัยใหม่ ๆ
- สื่อสารข้อมูลเชิงเทคนิคอย่างมีประสิทธิภาพผ่านรายงานและการนำเสนอด้วยวาจา โดยอธิบายผลการวิเคราะห์และความหมายของผลลัพธ์ให้กับผู้ฟังที่มีทั้งพื้นฐานด้านเทคนิคและไม่ใช่ด้านเทคนิค
ความรับผิดชอบต่อผลลัพธ์การเรียนรู้ของหลักสูตร
- บัณฑิตสามารถประยุกต์ใช้ความรู้ในหัวข้อหลักและทฤษฎีที่เกี่ยวข้องในการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมวัสดุ (PLO2)
- บัณฑิตสามารถทบทวน คิดวิเคราะห์ และอภิปรายทั้งในมุมกว้างและลึกอย่างเชี่ยวชาญในงานทางด้านวิศวกรรมวัสดุที่เกี่ยวข้องกับงานวิจัย สามารถระบุปัญหาหรือประเด็นท้าทายเชิงวิชาการได้ (PLO3)
Advanced Materials Characterization
Prerequisite : None
This advanced course provides an in-depth exploration of the various techniques and methodologies used to characterize materials at the microscopic and atomic levels; Theoretical foundations and practical applications: hands-on experiments and data analysis to understand the properties and behaviors of new and advanced materials; Principles of advanced characterization techniques such as Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Atomic Force Microscopy (AFM), and X-ray Diffraction (XRD); Characterization for the development of innovative materials for applications in nanotechnology, electronics, biomaterials, and more; Data analysis and interpretation; Case studies highlighting the significance of advanced characterization in real-world materials research and development.
Course Outline
- Introduction to Materials Characterization: Overview of the importance of material characterization, Types of materials such as metal, ceramic and polymer materials as well as composite and their applications. (6 hr.)
- Microscopy Techniques: Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Atomic Force Microscopy (AFM). (12 hr.)
- X-ray Techniques: Fundamentals of X-ray diffraction (XRD), Phase identification and crystallography, X-ray fluorescence (XRF), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray absorption spectroscopy (XAS) and Synchrotron light. (12 hr.)
- Spectroscopy Methods: Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Raman Spectroscopy, Ultraviolet-Visible (UV-Vis) Spectroscopy. (12 hr.)
- Thermal characterization: Thermal analysis methods (e.g., Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA)). (12 hr.)
- Case Studies and Applications: Review recent advancements in materials characterization for dissemination, analysis, discuss, and conclusions to explore the next experiments. (18 hr.)
Learning Outcomes
- Explain characterization techniques and demonstrate comprehensive knowledge of advanced materials characterization techniques, including microscopy, spectroscopy and X-ray techniques.
- Select and utilize appropriate characterization methods to analyze the physical and chemical properties of different materials across various applications.
- Analyze and interpret complex data obtained from various characterization methods, utilizing statistical and computational tools to derive meaningful conclusions.
- Design and conduct experiments effectively, develop hypotheses and employ methodologies that address specific research questions related to material characterization.
- Evaluate and discuss real-world case studies or dissemination related to advanced materials characterization, illustrating the relevance and impact of these techniques in emerging
technologies and research areas.
- Communicate technical information effectively through written reported and oral presentations, articulating findings and implications of characterization results to both technical and nontechnical audiences.
Alignment with the following PLO:
- Graduates apply general knowledge of core topics and theory to solve problems in Materials Engineering. (PLO2)
- Graduates are able to critically review, analyze, and give broad and deep critique in Materials Engineering associated with research, identify core problems or find challenging academic issues. (PLO3)
