Современная действительность в свете развития новых тенденций в области науки и образования и, в частности, внедерения в различные сферы жизни нанотехнологий, требует повышения фундаментализации знаний обучающихся за счёт совершенствования уже имеющихся и внедрения новых методов обучения.
Создание и исследование свойств новых материалов с улучшенными качествами является необходимостью в связи с интенсивным развитием самых различных отраслей промышленности и экономики. Одним из достижений такого рода явилось создание и использование композиционных материалов.
Кафедрой химии нашего вуза успешно проводились работы в этой области под руководством Хлыстуновой Э.В. [1] и Хорошилова А.А. [2]. Внесён определённый вклад в исследование способов получения, структуры и свойств электропроводящих композиционных материалов, содержащих наночастицы [3, 4].
Развитие современной химической науки создаёт необходимость включения в учебный процесс и в исследовательскую деятельность бакалавров и магистров новых методов и технологий получения и исследования композиционных материалов.
Сотрудниками кафедры были разработаны методические рекомендации для студентов к практическим занятиям по химической технологии. В настоящее время возможно успешное использование уже существующих наработок в этой области, дополненных результатами новых исследований и достижений в этой области науки.
Семинарским занятиям и практическим работам предшествует теоретическая подготовка, которая включает следующие вопросы:
- определение композиционных материалов и их классификация;
- необходимость создания новых композиционных материалов, их совершенствования и исследования свойств;
- структура и свойства электропроводящих композиционных материалов;
- способы получения электропроводящих композиционных материалов;
- применение композиционных материалов.
На данном этапе работы целесообразно рекомендовать студентам самостоятельный поиск дополнительной информации с использованием интернет-ресурсов, в том числе, самой современной, с последующим предоставлением материала в виде презентаций, сопутствующих докладов, видеоматериалов, рефератов. Современные информационные технологии позволяют и в данном случае получать более наглядное представление о новых материалах, проводить обсуждение результатов и оценивать качество выполненной работы.
Дальнейшая работа – практическая и экспериментальная часть, может проводиться различными путями. Здесь возможны варианты её проведения в зависимости от специфики изучаемой дисциплины, в рамках которой она проводится, а также направления, если речь идет о научных исследованиях.
Например, в химической технологии, в разделе материаловедение, предлагается изучение методик получения композиционных материалов и работы по изготовлению таблетированных образцов металл-полимерных композитов. Эти работы включают в себя собственно синтез композитов, причём разными методами и с различными металлами и полимерами, затем изготовление образцов горячим прессованием и исследование их электропроводящих свойств.
Для дисциплин с направлением подготовки аналитическая химия, таких как, собственно аналитическая химия, химия окружающей среды, химический мониторинг и др. целесообразно изучение следующих вопросов:
электрохимические свойства металл-полимерных композиционных материалов;
применение композиционных металл-полимерных электродных материалов для определения содержания ионов некоторых металлов в водных растворах.
Использование электродного материала, полученного при изучении раздела материаловедения химической технологии, успешно используется для аналитических исследований и служит хорошей иллюстрацией междисциплинарных связей, помогает осознать студентам, что исследования в одной научной области оптимизируют исследования в смежных науках.
Исследование структуры и особенностей внутренних взаимодействий между металлом и полимером возможно в неорганической и физической химии при изучении строения вещества, физико-химических свойств полимеров. Здесь есть возможность использования в работе современного оборудования, в частности сканирующего зонного микроскопа. Это расширяет спектр освоения студентами приборного парка вуза.
Прикладная составляющая исследований композиционных материалов реализуется в рамках курсовых и выпускных квалификационных работ.
Во всех случаях работы с композитами: поиск информации с помощью баз данных, электронных библиотек, обработка результатов эксперимента, проводится с использованием современных компьютерных программ, что также является дополнительным плюсом, так как позволяет изучать такого рода электронные ресурсы и получать навыки их использования.