LFU:online

Anmeldevoraussetzung: keine

Lernergebnisse: Die Studierenden sind in der Lage,
ad a.: physikalische Konzepte und Gesetze aus Mechanik, Elektrostatik, Elektrodynamik, Optik
und Festkörperphysik im Kontext materialwissenschaftlicher Fragestellungen anzuwenden,
quantenmechanische Modellsysteme wie den harmonischen Oszillator und das Teilchen im
Kasten zu analysieren und ihre Bedeutung für Atom-, Molekül- und Festkörperphysik zu erläutern
ad b.: chemische Gesetzmäßigkeiten hinsichtlich Struktur und Eigenschaften von Werkstoffen
zu erklären, strukturelle Anpassungen durch unterschiedliche Syntheseverfahren zu beurteilen
und elektrische, thermische, magnetische und optische Eigenschaften von Materialien wie Keramiken, Metallen, Gläsern und Polymeren vergleichend zu analysieren
ad c.: kristallographische Konzepte wie Fernordnung, Einheitszellen, Bravais-Gitter, Punktund Raumgruppensymmetrie zu beschreiben und diese zur Klassifikation und Analyse der
wichtigsten Mineralklassen unter Einbeziehung der Grundlagen der Röntgenbeugung systematisch anzuwenden
ad d.: Materialeigenschaften mittels mechanischer, thermischer, elektrischer und magnetischer
Charakterisierungsmethoden zu untersuchen, Zusammensetzung und Mikrostruktur von Materialien hinsichtlich ihrer Auswirkung auf funktionale Eigenschaften zu bewerten und die Systematik der Auswahl metallischer, keramischer, polymerer, halbleitender und Verbundwerkstoffe differenziert zu begründen.

Anmeldevoraussetzung: keine

Lernergebnisse: Die Studierenden sind in der Lage:
ad a.: thermodynamische Konzepte zur Beschreibung und Klassifikation von Phasenübergängen anzuwenden, Ordnungsparameter und kritische Phänomene zu analysieren, Prozesse wie
Keimbildung, Wachstum und Glasübergang zu erklären und geeignete experimentelle Methoden zur Beobachtung dieser Übergänge auszuwählen und zu bewerten
ad b.: Phasendiagramme aus der Keramik und Metallurgie zu interpretieren, thermodynamische
Grundlagen zur Berechnung von Phasenbeziehungen anzuwenden und thermodynamische Mischungsmodelle für Festkörper differenziert zu erklären
ad c.: latente Wärme, Wärmekapazitäten, Ausdehnungskoeffizienten und Kompressibilitäten
experimentell zu bestimmen, kritische Phänomene sowie Fest-Flüssig-Übergänge, Glasübergang und Kristallisationsprozesse mithilfe von Verfahren wie Dilatometrie, Kalorimetrie, Raman- und Hochtemperaturdiffraktion, P-V-T-Analyse und Spektroskopie zu analysieren und
deren Eignung zur Untersuchung komplexer Phasenübergänge kritisch zu reflektieren.

Anmeldevoraussetzung: keine

Lernergebnisse: Die Studierenden sind in der Lage:
ad a.: grundlegende Konzepte der Werkstoffmechanik einschließlich Spannungs- und Dehnungstensor sowie konstitutiver Gesetze zur Modellierung elastischer, zeitabhängiger und
inelastischer Materialverhaltensweisen zu erklären und diese mit Prozessen auf atomarer und
molekularer Skala zu verknüpfen
ad b.: mechanische Prüfmethoden zur Charakterisierung elastischen, plastischen und schädigungsrelevanten Verhaltens von Materialien unter statischer, zyklischer und dynamischer Belastung experimentell anzuwenden, Materialparameter aus Testdaten zu bestimmen und die Ergebnisse mithilfe statistischer Verfahren differenziert zu interpretieren.

Anmeldevoraussetzung: keine

Lernergebnisse: Die Studierenden sind in der Lage:
ad a.: die Grundlagen und Anwendungen von Rastersondenmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie und weiteren mikroskopischen Techniken zu verstehen und zu beschreiben, einschließlich
Oberflächen-Potenzial-Mikroskopie, Electric-Force-Mikroskopie, Reibungsmikroskopie und
Transmissionselektronenmikroskopie
ad b.: Oberflächen im nanoskopischen Bereich und mit atomarer Auflösung zu charakterisieren, einschließlich der Verwendung von Rastersondenmethoden, und Untersuchungen von Nanoteilchen und Schichtmaterialien mit Elektronenmikroskopie durchzuführen
ad c.: optische Eigenschaften von Festkörpern anhand der Theorie des Brechungsindex zu analysieren, verschiedene Kontrastverfahren wie Phasenkontrast, Interferenzkontrast und Dunkelfeldmikroskopie anzuwenden sowie Unterschiede im Farbverhalten und in der Richtungsabhängigkeit optischer Phänomene zu erklären
ad d.: die Grundlagen der Polarisationsmikroskopie auf isotrope und anisotrope Medien anzuwenden, die optische Ein- und Zweiachsencharakteristik von Kristallen zu unterscheiden und
mithilfe der Indikatrix darzustellen.

Anmeldevoraussetzung: keine

Lernergebnisse: Die Studierenden sind in der Lage:
ad a.: elektrochemische Grundlagen wie Potentiale, Ströme, elektrochemische Doppelschichten, Leitfähigkeit, Phasengrenzen und Wechselwirkungen in ionischen Systemen zu analysie-
ren, elektrochemische Untersuchungsmethoden und die Konzepte der Passivität und der Elektrodenkinetik zu erklären sowie Pourbaix-Diagramme zur Beschreibung der Korrosionsthermodynamik anzuwenden
ad b.: Korrosionsprozesse auf atomarer und molekularer Ebene zu analysieren, korrodierende
Grenzflächen unter thermodynamischen und kinetischen Aspekten zu bewerten, Schutzstrategien zu begründen und die Mechanismen der Hochtemperaturkorrosion differenziert zu erklären
ad c.: elektrochemische und mikroskopische Methoden zur Charakterisierung von Oxidschichten und Korrosionsphänomenen experimentell anzuwenden, Impedanzspektroskopie sowie
Korrosions- und Brennstoffzellmessungen durchzuführen und chemische wie elektronische Eigenschaften komplexer Oxidelektrolyte im Hinblick auf deren Funktion zu interpretieren.

Anmeldevoraussetzung: keine

Lernergebnisse: Die Studierenden sind in der Lage:
ad a.: Konzepte der Gruppentheorie einschließlich Darstellungstheorie, Charaktertafeln, Symmetriegruppen, Punkt- und Raumgruppen, Symmetriebrechung und Projektionsoperator-Methoden auf optische, elektronische und schwingungsspektroskopische Phänomene sowie auf
Phasenübergänge und elektronische Struktur anzuwenden und deren Bedeutung für die Materialcharakterisierung zu analysieren
ad b.: die Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Materie unter Berücksichtigung
von Wellen- und Teilchennatur, Aufbau der Materie und Atomspektren zu erklären, Rotations-
, Schwingungs- und Rotation-Schwingungsspektren sowie elektronische Übergänge in Molekülen und Festkörpern zu interpretieren und spektroskopische Methoden gezielt zur materialspezifischen Analyse einzusetzen

Anmeldevoraussetzung: keine

Lernergebnisse: Die Studierenden sind in der Lage:
ad a.: die Struktur, Gitterschwingungen, elektronischen Eigenschaften und Transportphänomene von Metallen, Isolatoren und Halbleitern unter Einbeziehung von Magnetismus und Korrelationseffekten zu erklären und diese auf technologische Fragestellungen in der Festkörpermaterialtechnologie anzuwenden
ad b.: experimentelle Methoden zur Bestimmung von Materialgrößen wie elektrischer Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Hall-Leitfähigkeit, Beweglichkeit, Ladungsträgerkonzentration,
Anregungsenergie und Bandlücke durchzuführen und deren Bedeutung für den Ladungs-,
Wärme- und Materialtransport in Festkörpern zu bewerten
ad c.: die Struktur und Eigenschaften amorpher Materialien wie Gläsern, Polymeren und metallischen Gläsern zu analysieren, deren Herstellung, Phasenübergänge und Abgrenzung zu
kristallinen Phasen zu beschreiben, sowie historische und moderne Anwendungen einschließlich technischer Gläser, Glasverarbeitung und funktionaler Spezialgläser systematisch darzustellen.
ad d.: die Struktur polymerer Materialien sowie deren physikalisch-chemische Eigenschaften
einschließlich Polymerreaktivität, technischer Anwendungseigenschaften und ökologischer
Aspekte wie LCA, Recycling und Entsorgung zu analysieren, technische Polymere als Werkstoffe, Verbund- und Leichtbaumaterialien sowie funktionale Polymere im Kontext aktueller
Anwendungen systematisch zu beurteilen
ad e.: analytische Verfahren wie thermische Analyse, Sorptionsmethoden, Porositäts- und Kristallinitätsbestimmung, IR-, NMR- und Massenspektrometrie, Endgruppenbestimmung, Molekulargewichtsverteilungen und Mikroskopie auf polymere Materialien anzuwenden und deren
Eignung zur strukturellen und funktionellen Charakterisierung fundiert zu bewerten.

Anmeldevoraussetzung: keine

Lernergebnisse: Die Studierenden sind in der Lage:
ad a.: die Grundlagen computergestützter Modellierung in der Materialwissenschaft einschließlich Polarisierbarkeit, Mehrkörpereffekte, reaktiver Kraftfelder, periodischer Quantensysteme und der Dichtefunktionaltheorie zu erklären und diese Konzepte anhand geeigneter Anwendungsbeispiele kritisch zu reflektieren
ad b.: diverse numerische Codes zur Berechnung physikalisch-chemischer Materialeigenschaften praktisch anzuwenden, deren Eignung zur Beschreibung komplexer Materialsysteme zu bewerten und Ergebnisse im Hinblick auf Genauigkeit und Aussagekraft methodisch fundiert zu interpretieren.