Περιγραφή Μαθήματος

Το μεταπτυχιακό μάθημα καλύπτει τα σημαντικότερα βασικά στοιχεία των φαινομένων και των μεθόδων μελέτης των θερμικών και θερμοηλεκτρικών ιδιοτήτων υλικών και νανοδομών και νανοδομημένων υλικών. Το μάθημα στοχεύει στον υπολογισμό ή πρόβλεψη θερμικών και θερμοηλεκτρικών ιδιοτήτων είτε από ατομιστικές προσομοιώσεις στη νανοκλίμακα είτε από πειραματικές μεθόδους και δεύτερον, στην εισαγωγή ενός ενοποιημένου πλαισίου για την κατανόηση της βασικής φυσικής της μεταφοράς θερμότητας στη νανοκλίμακα και τη μετατροπή θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Δεδομένου ότι το μάθημα προσφέρεται τόσο σε φυσικούς όσο και σε μηχανικούς, θα εξεταστεί η σημασία της μεταφοράς θερμότητας και της θερμοηλεκτρικής μετατροπής σε διάφορες εφαρμογές καθώς και οι τάσεις της έρευνας, παρουσιάζοντας κάποιες πειραματικές, πρακτικές τεχνολογικές θεωρήσεις και θεμελιώδη όρια.

Ο πρώτος στόχος αυτού του μαθήματος είναι να παρέχει στους/στις μεταπτυχιακούς/ές φοιτητές/τριες γνώση και κατανόηση των θεμελιωδών στοιχείων της φυσικής στερεάς κατάστασης που σχετίζονται με τη μεταφορά θερμότητας και θερμοηλεκτρικής μετατροπής. Το μάθημα θα επικεντρωθεί κυρίως στα φωνόνια (δονήσεις πλέγματος) και ηλεκτρόνια, στα χαρακτηριστικά τους και στη στατιστική τους ανάλυση (Φωτονική πυκνότητα καταστάσεων, καμπύλες διασποράς Φωνονίων κλπ.), τους φορμαλισμούς τους, τη σύνδεσή τους με τις βασικές θερμικές και θερμοηλεκτρικές ιδιότητες καθώς και τις διαδικασίες σκέδασής τους.

Δεύτερος στόχος του μαθήματος θα είναι η εισαγωγή των μεταπτυχιακών φοιτητών/τριών στις πειραματικές μεθόδους αποτίμησης της θερμοκρασιακής εξάρτησης και συμπεριφοράς των υλικών. Η μελέτη των μετρούμενων θερμικών ιδιοτήτων των νανοδομών, των φυσικών παραμέτρων που επηρεάζουν τις μεταβολές φάσης καθώς και μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την ανάλυση και επεξήγηση των αποτελεσμάτων θα παρουσιαστούν αναλυτικά. Επίσης, περιλαμβάνεται και η μελέτη των σημαντικών ιδιοτήτων για τη μελέτη τη απόδοσης της θερμοηλεκτρικής μετατροπής.

Ο τρίτος στόχος είναι να δοθεί στους/στις φοιτητές/τριες η κατανόηση των βασικών προσεγγίσεων προσομοίωσης σε ατομιστικό ή συνεχούς μέσου επίπεδο και η ανάπτυξη δεξιοτήτων μοντελοποίησης και προσομοίωσης για τον υπολογισμό των θερμικών ιδιοτήτων των νανοδομών ή των νανοδομημένων υλικών εφαρμόζοντας τις μεθόδους της Μοριακής Δυναμικής. Θα δοθεί μια συγκεκριμένη μελέτη σε LAMMPS και θα μελετηθεί ένα συγκεκριμένο παράδειγμα.

 

 

Στοιχεία Μαθήματος

Κωδικός Μαθήματος:  ΠΥΕ204

Μάθημα:  Ειδίκευσης Επιλογής

Εξάμηνο:  Δεύτερο Εξάμηνο

Ώρες / Εβδομάδα:   2

Πιστ. Μονάδες (ECTS):  4

Διδάσκοντες:  Θ. Κυράτση, Κ. Τερμεντζίδης