Kemiteknik LTH Specialiseringar
2 Femte upplagan, Första tryckningen, Lund 2009
3 Förord Kemiteknikprogrammet avslutas med en specialisering på 75 högskolepoäng (hp), fördelat på 45 hp kurser och 30 hp examensarbete. Begreppet specialisering ersätter det tidigare begreppet kompetensinriktning. För studenter antagna 2006 och tidigare som planerar att ta ut en examen på 270 hp innebär detta inga praktiska förändringar i förhållande till tidigare information. Detta häfte beskriver kurserna på respektive specialisering. Kursbeskrivningarna här är inte identiska med de officiella kursplanerna utan de är framtagna för att underlätta val av specialisering och kurser. Vill du veta mer detaljer om någon kurs, kontakta då kursansvarig lärare. Vem som är kursansvarig får du reda på i kursplanen (leta under programmet/kurser på www.kemiteknik.lth.se). Notera att fr.o.m. läsåret 07/08 mäts kursernas omfattning i högskolepoäng (hp) där 60 hp motsvarar ett års studier. Lund den 9 februari 2009 Marie Wahlgren Programledare Michaël Grimsberg Programansvarig
4 Innehåll 1 Specialiseringarna... 5 1.1 Material...5 1.2 Processdesign...7 1.3 Läkemedel...9 2 Kursbeskrivningar...11 2.1 Aerosolteknologi...11 2.2 Beräkningskemi och strukturanalys...12 2.3 Biofysikalisk kemi...12 2.4 Biokemisk reaktionsteknik...13 2.5 Energi och miljö...13 2.6 Katalys...14 2.7 Kemisk processteknologi...15 2.8 Kemisk reaktionsteknik, fk...16 2.9 Kemometri...17 2.10 Kristalltillväxt och halvledarepitaxi...17 2.11 Kromatografisk analys...18 2.12 Kromatografisk bioanalys...19 2.13 Kvalitet och produktsäkerhet...19 2.14 Läkemedelsformulering...20 2.15 Läkemedelsformulering, projekt...20 2.16 Läkemedelskemi...21 2.17 Läkemedelsyntes...21 2.18 Materialkemi...22 2.19 Mikroskopisk karaktärisering av material...22 2.20 Nanostrukturers fysik och kemi...23 2.21 Molekylspektroskopi...24 2.22 Partikelteknologi...25 2.23 Polymerfysik...25 2.24 Polymerkemi...26 2.25 Polymera material, projekt...27 2.26 Processriskanalys...27 2.27 Processimulering...28 2.28 Projektering...29 2.29 Projektkurs i läkemedelskemi...29 2.30 Separationsprocesser, fk...30 2.31 Yt- och kolloidkemi...31
5 1 Specialiseringarna 1.1 Material 1.1.1 Övergripande beskrivning Den framtida teknologiska utvecklingen inom så vitt skilda områden som nanoteknologi, polymerteknologi, bioteknologi, biomedicin, energiteknologi och mikroelektronik beror till stor del på vår förmåga att syntetisera och funktionalisera oorganiska och polymera material. Elektroaktiva material, katalysatorer, polymerer för frisättning av läkemedel, tunna filmer, bränsleceller, membran, kompositer och polymerblandningar är alla exempel på avancerade material som kräver multidisciplinära kunskaper och arbetssätt. Framgångsrikt arbete inom detta inspirerande område bygger på djupa kunskaper i syntes och karakterisering av olika typer av material. Programmets kurser är inriktade mot förståelse och fördjupning i syntes, karakterisering, egenskaper och tillämpningar hos moderna funktionella oorganiska och polymera material. 1.1.2 Utformning För examen krävs minst 45 högskolepoäng bland nedanstående kurser. Kod Kurs Poäng Se sida Obligatoriska KOO045 Materialkemi 7,5 22 KPO010 Polymerfysik 7,5 25 Valfria inom specialiseringen KTE080 Polymerkemi 7,5 26 FAFN20 Fenomen i nanovetenskap effekter av storlek 15 och självorganisation MAM242 Aerosolteknologi 7,5 11 FAFN15 Kristalltillväxt och halvledarepitaxi 7,5 17 KOO065 Mikroskopisk karakterisering av material 7,5 22 KOK090 Läkemedelssyntes 7,5 21 KFK095 Molekylspektroskopi 7,5 24 FFFN05 Nanomaterial Termodynamik och kinetik 7,5 KPO021 Polymera material, projekt 7,5 27 KTE055 Katalys 7,5 14 KAT080 Partikelteknologi 7,5 25 Kurser från årskurs 3 KFK025 Yt- och kolloidkemi 7,5 31
6 Figur 1.1: Uppläggning av årskurs 4 på materialspecialiseringen. Tonad bakgrund anger att kursen är obligatorisk. Kurser under streckad linje är valbara i årskurs 2 eller 3.
7 1.2 Processdesign 1.2.1 Övergripande beskrivning En effektiv tillverkningsprocess är en förutsättning för framställning av alla konkurrenskraftiga produkter. Detta gäller alla produkter; från färger, specialkemikalier och läkemedel, som framställs i relativt små kvantiteter, till mer storskalig produktion av baskemikalier. Med en effektiv process menas att den skall vara ekonomiskt optimal samtidigt som den ger minimal miljöbelastning. För att uppnå dessa krav måste därför processen vara resurssnål med avseende på råvaror och energi, d.v.s. den skall ge ett minimum av biprodukter och utnyttja effektiv reaktions- och separationsteknik. En fysikalisk förståelse av samspelet mellan transportfenomen och kemiska reaktioner, samt förmåga att modellera och simulera dessa förlopp är nödvändig för att kunna utforma nya processer eller förbättra befintliga processer. De kurser som erbjuds inom specialiseringen processdesign ger goda möjligheter att få de insikter och färdigheter som krävs av en kemitekniker som vill arbeta med t.ex. processfrågor inom drift, produktutveckling, eller design av nya processer. De ger också en grund för den som vill utvecklas vidare mot t.ex. marknadsföring eller försäljning, eller vill fördjupa sig ytterligare genom forskarstudier. Mycket arbete i industrin idag sker i projektarbetsform, dvs. en insats där ett antal personer med olika kompetens söker lösningen på ett problem som är begränsat av tid och resurser. Träning i detta ges i specialiseringens enda obligatoriska kurs, som är en kurs i projektering. För övrigt ges goda möjligheter till en egen profilering. Kemitekniker med processdesignspecialisering har kunskaper som är generellt användbara och efterfrågade såväl nationellt som internationellt - i många olika branscher som kemisk industri, läkemedelsindustri, bioteknikindustri, samt i engineering-företag och konsultföretag.
8 1.2.2 Utformning För examen krävs minst 45 poäng bland nedanstående kurser. Kod Kurs Poäng Se sida Obligatorisk KET050 Projektering 15 29 Valfria inom specialiseringen KET040 Kemisk processteknologi 7,5 15 KAT051 Separationsprocesser, fk 7,5 30 KTE071 Biokemisk reaktionsteknik 7,5 13 KET010 Energi och miljö 7,5 13 KTE061 Kemisk reaktionsteknik, fk 7,5 15 KAT061 Processimulering 7,5 28 KTE055 Katalys 7,5 14 KAT080 Partikelteknologi 7,5 25 Kurs från årskurs 3 KTE131 Processriskanalys 7,5 27 Ht1 Läsperioder Ht2 Vt1 Vt2 Separationsprocesser, fk 7.5hp Energi och miljö, 7.5hp Projektering, 15hp Kemisk processteknologi, 7.5hp Kemisk reaktionsteknik fk, 7.5hp Processimulering, 7.5hp Katalys, 7.5hp Biokemisk reaktionsteknik, 7.5hp Partikelteknologi, 7.5hp Processriskanalys, 7.5hp Figur 1.2: Uppläggning av årskurs 4 på processdesignspecialiseringen. Tonad bakgrund anger att kursen är obligatorisk. Kurser under streckad linje är valbara i årskurs 2 eller 3.
9 1.3 Läkemedel 1.3.1 Övergripande beskrivning Specialiseringen skall ge en fördjupad kunskap om arbete med framställning av läkemedel, och därmed jämställd verksamhet. Att utveckla ett nytt läkemedel är en komplicerad och tvärvetenskaplig process, som kräver stor kompetens i såväl kemi som kemiteknik och bioteknik. Den vetenskapliga bredd som finns vid LTH medför att vi kan utbilda civilingenjörer med gedigna kunskaper i både design, syntes och analys av aktiva substanser samt i utveckling av läkemedelsformuleringar och processutveckling. 1.3.2 Utformning För examen krävs minst 45 poäng bland nedanstående kurser. Kod Kurs Högskolepoäng Se sida Obligatoriska KOK085 Läkemedelskemi 7,5 20 KLG027 Läkemedelsformulering 7,5 20 Valfria inom specialiseringen KFK032 Biofysikalisk kemi 7,5 12 KOK090 Läkemedelssysntes 7,5 21 KOK095 Beräkningskemi och strukturanalys 7,5 11 MAM242 Aerosolteknologi 7,5 11 KMB030 Kvalitet och produktsäkerhet 7,5 19 KLG031 Läkemedelsformulering, projekt 15 20 KOK100 Projektkurs i läkemedelskemi 15 29 KPO010 Polymerfysik 7,5 25 KAK050 Kromatografisk analys 7,5 18 KAT080 Partikelteknologi 7,5 25 KAK070 Kromatografisk bioanalys 7,5 19 Kurser från årskurs 3 KFK025 Yt- och kolloidkemi 7,5 31 FMS210 Kemometri 7,5 17
10 Figur 1.3: Uppläggning av årskurs 4 på läkemedelsspecialiseringen. Tonad bakgrund anger att kursen är obligatorisk. Kurser under streckad linje är valbara i årskurs 2 eller 3.
11 2 Kursbeskrivningar 2.1 Aerosolteknologi 2.1.1 Bakgrund Med aerosol menar vi partiklar suspenderade i gaser. Aerosolpartiklar kan ha en diameter från någon nm (ett fåtal molekyler) upp till några tiondels mm. Vår omgivningsluft är ett exempel på en aerosol med en komplex blandning av partiklar med olika storlek och kemiska egenskaper. Intresset för luftburna partiklar har ökat under senare år inom vitt skilda tillämpningsområden. Några exempel är: Hälsoeffekter av partiklar i vår vardag (t ex. partiklar från trafik, energiproduktion, partiklar i inomhusmiljön och biologiska partiklar som virus och pollen) och i arbetsmiljöer (t ex. isocyanater och asbest). Miljöeffekter t ex aerosolpartiklars bidrag till klimatförändringar samt spridning av miljögifter. Deponering av aerosoladministrerade läkemedel i en specifik region av andningsvägarna (t ex Astmainhalatorer ). Tillämpning av nanoteknologi till där aerosolteknologin ofta utgör en viktig del. Aerosolpartiklar kan också ha negativa effekter vid olika tillverkningsprocesser (t ex. elektronik och livsmedel), vilket studeras inom renrumsteknik. I kursen demonstreras att det är samma grundläggande aerosolfysik/kemi som kan förklara vitt skilda fenomen. Hur uppstår moln? Hur bildas partiklar av olika storlek? Vad avgör om en molekyl befinner sig i partikel- resp. gasfas? Vad bestämmer hur långt du kan se? När uppkommer dammexplosioner? Varför består små partiklar från förbränning ofta av kedjeagglomerat? Var i andningsvägarna hamnar inandade partiklar? Varför har små partiklar andra kemiska och fysikaliska egenskaper och vad betyder det för tekniska prestanda hos olika material och för miljö- och hälsoeffekter. 2.1.2 Mål Kursens syfte är att teknologen skall tillägna sig förståelse för mekanismerna bakom luftburna partiklars uppkomst, spridning, transformationer och deponering samt att ge kunskaper om provtagningsstrategi och mätmetodik för luftburna partiklar. Avsikten är att teknologen skall skaffa sig en grund för värdering av hälsorisker, för eliminationsteknik, tillverkningsmetoder, renhetsteknik, samt för hur luftburna partiklar kan användas för administrering av läkemedel. 2.1.3 Innehåll Kursen startar med en genomgång av aerosolfysiken och aerosolkemin. Där behandlas bl a olika mått på partikelstorleken, partikelstorleksfördelningar, transportprocesser, Återstoden av kursen är uppbyggd kring föreläsningsteman som Förbränningskällor, Atmosfärsprocesser, Elimineringstekniker, Aerosolmätteknik, Läkemedelstillämpningar, Renrumsteknik, Elektroniktillämpningar, Bioaerosoler, Inomhusmiljöer, Lungdeponering och hälsoeffekter av partiklar. Under kursen får du under tre laborationer prova på avancerad forskningsutrustning. Kursen är i första hand beskrivande, men under ett antal räkneövningar lär du dig att använda de matematiska modeller som beskrivits under
12 föreläsningarna. Kursen avslutas med ett antal gästföreläsningar där olika tilllämpningar från industrin presenteras. 2.2 Beräkningskemi och strukturanalys 2.2.1 Bakgrund I allt arbete med design och utveckling av nya farmakologiskt aktiva substanser blir utnyttjandet av datormodeller och datorbaserad kemi allt viktigare. På samma sätt har datorer tillsammans med moderna spektroskopiska verktyg möjliggjort en säkrare strukturanalys av allt mindre mängd substans. 2.2.2 Mål Kursen presenterar och ger praktisk erfarenhet av datorbaserade metoder för beräkning av molekylers egenskaper, av utveckling och användning av farmakoformodeller samt av moderna spektroskopiska metoder för strukturanalys. 2.2.3 Innehåll Principiella metoder att beräkna molekylers tredimensionella utseende (konformationsanalys), laddningsfördelning samt reaktivitet kommer att diskuteras, och deras användbarhet kommer att demonstreras vid praktiska övningar. Möjligheten att använda datormodeller för att utveckla och förstå vilka delar av en aktiv molekyl som är viktiga kommer att diskuteras, liksom utnyttjandet av elektroniska substansbibliotek vid sökandet efter nya farmakologiskt aktiva substanser. Tyngdpunkten i den strukturanalytiska delen av kursen ligger på NMR-spektroskopi och masspektrometri (LCMS), och styrkan i kombinationen av NMR-spektroskopi och datorstödd konformationsanalys kommer att demonstreras. Deltagarna får mycket praktisk erfarenhet av de olika metoderna, och det problembaserade inslaget i undervisningen är stort. 2.3 Biofysikalisk kemi 2.3.1 Bakgrund Proteiner utgör cellens maskineri, d v s de ansvarar för praktiskt taget alla biologiska processer. Under senare år har den tredimensionella strukturen för tiotusentals proteiner bestämts med nära nog atomär upplösning. Nästa stora utmaning är att kartlägga hur samverkan mellan olika proteiner i tid och rum ger upphov till biologisk funktion. För detta arbete, samt för att utveckla nya läkemedel och biotekniska tillämpningar, krävs en grundläggande förståelse av de fysikalisk-kemiska principer som bestämmer proteiners konformation, veckning, stabilitet, dynamik och växelverkan med andra molekyler. 2.3.2 Mål Kursen syftar till att ge en fördjupad förståelse av proteiners struktur, stabilitet, växelverkan och dynamik. Kursen behandlar såväl de grundläggande principer som bestämmer dessa egenskaper som de fysikaliska metoder som används för att studera dem.
13 2.3.3 Innehåll Kursen består i huvudsak av sex block med integrerade föreläsningar, problemlösning och laborationer: (1) strukturbestämning av proteiner med röntgendiffraktion (med studiebesök på MAX-lab), användning av strukturdatabaser och datorprogram för strukturanalys; (2) proteinveckning (polypeptidkonformation, kooperativitet och stabilitet); (3) fluorescens och cirkulärdikroism spektroskopi; (4) växelverkan som grund för proteiners struktur och stabilitet (solvatisering, packning, elektrostatik); (5) NMR spektroskopi tillämpat på proteiner; (6) proteindynamik (konformationsändringar, veckningsmekanism, protonutbyte, ligandbindningskinetik) och datorsimuleringar. Kursen avslutas med studentpresentationer av aktuell forskning inom proteinområdet. 2.4 Biokemisk reaktionsteknik 2.4.1 Bakgrund Det finns idag ett stort antal produkter som produceras biotekniskt. Stora produkter är proteiner för läkemedelsändamål (ex. vis insulin och tillväxthormon) men även en hel del kemikalier (ex. vis etanol, organiska syror, och aminosyror). Nya potentiella produkter tillkommer i en allt snabbare takt från en intensiv forskningsverksamhet. Det är emellertid ett stort steg från småskaliga försök till en färdig tillverkningsprocess, och det krävs en kombination av många olika kompetenser inkluderande biokemi, mikrobiologi och kemiteknik för att utforma den färdiga processen. Framförallt är det nödvändigt att ta hänsyn till båda reaktorerna, dvs både cellen och den omgivande fermentorn och man måste kunna beskriva både cellen och reaktorn med kvantitativa modeller. 2.4.2 Mål Att ge fördjupad förmåga till kvantitativa beräkningar av mikrobiella processer, på såväl cellnivå som processnivå Att ge förståelse för de faktorer (ex. vis gas-vätske massöverföring och blandning) som är väsentliga för utformning av industriella bioreaktorer. 2.4.3 Innehåll Kursen behandlar följande avsnitt: Metabola reaktioner, stökiometri, C-mol konceptet, reduktionsgrader, termodynamik i mikrobiella system, modellering av metabola nätverk, reaktionskinetik, massöverföring, uppskalning av bioreaktorer. En betydande del av kurstiden ägnas åt kvantitativ problemlösning. Problemlösningen innefattar både kortare exempel och mer omfattande problem som löses med datorhjälpmedel. Examinationen fokuseras på problemlösning. 2.5 Energi och miljö 2.5.1 Bakgrund I ett framtida resurssnålt samhälle behövs kunskap om olika energikällor (vattenkraft, gas, biobränslen etc.) för ett effektivt energiutnyttjande inom transportsektorn, i industriella processer och i förbränningsanläggningar för produk-
14 tion av fjärrvärme och el. Processerna behöver utformas med låg miljöpåverkan och i framtiden i allt större omfattning utnyttja förnybara energiråvaror t.ex. för att ersätta råoljebaserade drivmedel i bilar, lastbilar och bussar. Kopplingar mellan olika energiomvandlingsprocesser blir allt vanligare vilket resulterar i komplexa system där moderna datorverktyg är nödvändiga för systemdesignen. 2.5.2 Mål Kursen avser att ge kunskap om olika energiomvandlingsprocesser, deras kostnader och miljöpåverkan så att optimala processer för elproduktion och industriell energianvändning kan designas. 2.5.3 Innehåll Kursen är uppbyggd kring ett antal tema som var och ett innehåller olika moment som föreläsningar, övningar, gruppdiskussioner och beräkningsuppgifter. Externa föreläsare från industri och energiföretag. Energiråvaror och det svenska energisystemet kommer att presenteras. Olika metoder för elproduktion (vattenkraft, kärnkraft, mottryckskraft, gasturbiner, förgasning, vindkraft etc.) samt deras miljöpåverkan och kostnader kommer att studeras. Aspekter på användning av förnybara energislag inom transportsektorn samt katalytiska processer för avgasrening. Exergibegreppet med tillämpningar samt metoder för energieffektivisering inom industrin. Rökgasrening på kommunala och industriella förbränningsanläggningar. Flow-sheetingprogram används för optimering av energianvändningen i industriella processer. 2.6 Katalys 2.6.1 Bakgrund Katalytiska processer spelar en viktig roll i kemisk industri, där heterogena katalysatorer (fasta faser) används i olika reaktionssteg från råvaror till produkter såsom plaster, fibrer, organiska och oorganiska baskemikalier, intermediat och finkemikalier. Andra kemitekniskt betydelsefulla tillämpningar finns i raffinaderiindustrin, där heterogena katalysatorer används i ett flertal processer för att omvandla råolja till bensin- och dieselfraktioner med önskade egenskaper. Under senare år har heterogen katalys fått allt större betydelse inom miljöområdet för att reducera utsläppen av skadliga ämnen till omgivningen. Katalysatorer är i många fall en förutsättning för syntes i industriell skala och ett effektivt nyttjande av resurser i form av råvaror och energi. För design av katalysatorer fordras insikter om katalysatorers struktur, utformning av aktiva säten med önskad katalytisk funktion, reaktionsmekanismer, samt utformning och tillverkning av katalysatorer i en form som medger användning i industriell skala. Karakterisering med olika fysikaliska metoder spelar en viktig roll vid katalysatorutveckling för att ge information om katalysatorns struktur. 2.6.2 Mål Kursen avser att ge kunskap om heterogena katalysatorers struktur, funktion, framställning och användningsområden, samt karaktärisering av fasta material och ytor med avseende på struktur och aktivitet för kemiska reaktioner.
15 2.6.3 Innehåll Kursen ges som föreläsningar, seminarier och praktiska övningar. På föreläsningarna behandlas grundläggande avsnitt och på seminarierna redovisas självstudier av ett antal specifika frågeställningar med anknytning till genomgångna teoriavsnitt. Vissa avsnitt inom katalysatorkarakterisering samt katalysatorforskning och utveckling i industrin ges av inbjudna föreläsare. De praktiska övningarna omfattar ett antal korta laborationer som belyser tillämpning av olika karakteriseringsmetoder. Delmoment: Genomgång av olika katalysatortyper, deras struktur, funktioner och tillämpningsområden; katalysatorers morfologi; tillverkning av katalysatorer i liten och stor skala; metoder för katalysatorkarakterisering och deras tillämpningsområden (bl.a. adsorption, kemisorption, TPR, TPRS, XRD, XPS, AES, FT-IR, FT-Raman, mikroskopi och aktivitetsbestämning); deaktivering; sura och basiska säten; dehydrogenering; hydrogenering; förbränning; selektiv oxidation; formselektiv katalys; och tillämpningar inom miljöområdet. 2.7 Kemisk processteknologi 2.7.1 Bakgrund För arbete i kemisk industri fordras kunskap och förståelse om denna industris villkor och dess uppbyggnad från råvaror till slutprodukter. Det fordras också förmåga att tillämpa och integrera de kunskaper som tidigare erhållits i grundläggande teknikämnen. Utvecklingskedjan för en kemisk process omfattar lokalisering, val av lämpliga råvaror, analys och jämförelse av alternativa processer, utformning av reaktor och processbetingelser, integrering av eventuell katalysator i processen, upparbetning och rening av produkten. Det är också viktigt att processen är säker och miljövänlig. Den kemiska industrins framtid är i hög grad beroende av innovativ produkt- och processutveckling dels för att säkerställa tillgång till råvaror och dels i ett långsiktigt omvärldsperspektiv. 2.7.2 Mål Målsättningen med kursen, som är avsedd för ingenjörer som skall verka inom kemisk processindustri, är att ge en helhetssyn på kemiska processer och deras förverkligande samt integration i samhället. Kursen skall också ge en förståelse av principerna för kemiska processers uppbyggnad och vilka faktorer som styr processval och utformning med hänsyn till konkurrenssituationen på råvarusidan, teknikens status, alternativa processer, miljöfaktorer, risker och ekonomi. 2.7.3 Innehåll I kursen ingår följande avsnitt: struktur och lokalisering av kemisk industri, råvaror för kemiproduktion, raffinaderiprocesser, produktion av oorganiska och organiska kemikalier, finkemikalier, polymerer, bioteknisk industri, massa- och papperstillverkning, processutveckling och processutvärdering. För att aktivera teknologerna och befästa kunskaperna sker en del av examinationen genom projektuppgifter och mindre inlämningsuppgifter.
16 2.8 Kemisk reaktionsteknik, fk 2.8.1 Bakgrund En reaktor är enkelt uttryckt den plats där en kemisk (eller biokemisk) reaktion sker. Det finns en mångfald av exempel på olika reaktorutformningar både i tekniska tillämpningar och i naturen. Den kemiska reaktorn är hjärtat i en kemisk tillverkningsprocess, och valet av reaktor definierar i stor utsträckning hela processen. Ett korrekt reaktorval är en förutsättning för att nå ett högt utbyte av önskad produkt, och dessutom en kontrollerbar och säker process. Den grundläggande förutsättningen för en reaktion är att reaktanter träffas, eller att temperaturbetingelserna är sådana att en reaktant sönderfaller. Masstransport, värmetransport och kinetik utgör därför grunderna för en analys av hur en reaktor fungerar eller hur den bör utformas. 2.8.2 Mål Kursens målsättning är att ge fördjupad förmåga att analysera funktion och utformning av kemiska reaktorer. En förutsättning för denna analys är färdighet att formulera modeller av lagom komplexitet för kemiska reaktorer. Uppställda modeller skall baseras på en förståelse för reaktionskinetik och fysikaliska transportsteg. 2.8.3 Innehåll Kursen fokuserar på grunderna för reaktoranalys, och utgör en fortsättning av kursen kemisk process- och reaktionsteknik. Ingående moment: Reaktoranalys Tankreaktorn (instationära förlopp, kopplade material och värmebalanser) Tubreaktorn (adiabatisk, icke-isoterm, dispersion) Icke ideala reaktorer (uppehållstidsfördelning) Flerfasprocesser Heterogen katalys, gas-vätske, gas-fast fas reaktioner) Optimering Processoptimering Kinetikmodellering Kursen har sin tyngdpunkt i träning av problemuppställning och problemlösning. Detta sker främst genom självständiga projektuppgifter, men också handledda övningar förekommer. Industriell relevans och reaktorteori behandlas i föreläsningar. Kursen examineras med hemtentamen.
17 2.9 Kemometri 2.9.1 Bakgrund Kemiskt analysarbete var till en början ett mödosamt arbete som utfördes för hand. Idag finns högt automatiserade instrument som snabbt utför olika typer analyser för ett stort antal prov, och det är inte alltid lätt att ta hand om sådana stora mängder data på ett bra sätt. Kemometri är statistiska tekniker lämpade för, och ibland skräddarsydda för, data från kemiska analyser, kemiska processer mm. Kemometriska metoder ger en vägledande och effektiv användning av analysdata. 2.9.2 Mål Efter genomgången kurs skall du, för ett kemiskt analysproblem hämtat från verkligheten, kunna välja och använda lämplig kemometrisk metod samt kritiskt kunna granska valet av metod och de resultat den ger. 2.9.3 Innehåll Kursen inleds med statistisk försöksplanering. När man kör t ex en kemisk process med många parametrar temperatur, flödeshastighet, sammansättning etc. vill man ofta veta hur alla dessa parametrar påverkar processens utbyte mm. Om antalet parametrar är stort är det i regel omöjligt att göra experiment med alla tänkbara kombinationer av parametrar; det gäller då att välja ett urval av kombinationer på ett bra sätt. Detta kallas ett reducerat försök, och vi lär oss att ställa upp och analysera sådana. Dessutom tittar vi på hur statistiska försöksplaner kan användas för att optimering av processen. Ett andra, liknande, tema i kursen är analys av multivariata data och linjär regression med ett stort antal förklarande variabler. I sådana situationer är det inte självklart att alla variabler verkligen har en effekt på utdata, och det gäller att försöka hitta vilka variabler, eller ibland kombinationer av variabler, som har störst förklaringsgrad. Två vanliga metoder för detta, som vi studerar, är principalkomponentregression och partiell minstakvadrat. Laborativa moment ingår för att stödja och exemplifiera teorin. 2.10 Kristalltillväxt och halvledarepitaxi 2.10.1 Bakgrund Kristalltillväxt är ett mycket fascinerande ämne, där vi studerar hur man med olika parametrar, såsom tryck och temperatur, faktiskt kan kontrollera en fasövergång. Ämnets natur kräver beaktande både av jämvikts- och kinetiska resonemang. Frågor som vi kommer att behandla utifrån dessa båda vinklar är t ex: vilken form kommer den växande kristallen att anta? och hur kommer dess yta att se ut? Med epitaxi menar vi kontrollerad tillväxt av enkristallint material där den växande kristallen får samma kristallstruktur som utgångsmaterialet. Epitaxi är en väl utnyttjad tillverkningsmetod inom nanoteknologin. Med hjälp av denna metod kan vi designa och tillverka materialstrukturer med atomärt skarpa gränsskikt. Sådana strukturer, bestående av tunna skikt av olika halvledare har stor användningspotential inom nanoelektroniken.
18 2.10.2 Mål Kursens syfte är att ge nödvändiga kunskaper för att förstå kristalltillväxt och speciellt epitaxi av halvledarstrukturer. Efter godkänd kurs kommer studenten att kunna förklara kristalltillväxt och epitaxi, samt de nödvändiga begreppen inom termodynamik och kinetik. Studenten kommer även att förstå kopplingen mellan tillväxtparametrar samt tillväxtmetod och resultatets egenskaper och kvalitet. 2.10.3 Innehåll I kursen kommer vi noggrant att gå igenom de fundamentala aspekterna av kristalltillväxt. Vi kommer att behandla de termodynamiska förutsättningarna för kristalltillväxt, såsom kemisk potential, konstruktion av binära fasdiagram, övermättnad och nukleering. Vidare kommer vi att studera ytenergier, ytdiffusion och Wulffs teorem. Inom kursavsnittet om epitaxiell växt kommer vi bland annat att diskutera ytrekonstruktioner, gitteranpassning, dislokationer samt karaktärisering både in- och ex-situ. Vi kommer också att gå igenom tillväxttekniker och reaktormodeller. Under kursens gång kommer de olika delmomenten att belysas med exempel från modern forskning, i synnerhet forskning om epitaxi av nanostrukturer. Kursen innehåller även ett projekt där studenten får möjlighet att fördjupa sig inom någon valfri aspekt av kristalltillväxt. 2.11 Kromatografisk analys 2.11.1 Bakgrund Här får du lära dig mycket mera om kromatografi som du introducerades till under kursen Analytisk kemi i årskurs 3 och dessutom introduceras masspektrometri. Kromatografi och masspektrometri är analysmetoder som är en arbetshästar inom all experimentell kemi, biokemi och bioteknik och utan dem kan man inte analysera, karaktärisera och identifiera alla de ämnen som man använder sig av idag. Vid en syntes behöver man t ex kunna separera biprodukter från huvudprodukten för att mäta utbytet. Inom läkemedelsanalys är det viktigt att mäta olika nedbrytningsprodukter av den aktiva läkemedelssubstansen i t ex tabletter eller i människokroppen. I biotekniken behöver proteiner och peptider analyseras. 2.11.2 Mål Kursen ger en breddning och fördjupning av teori och praktik inom kromatografi och analytisk kemi så att du kan förstå hur metoderna är uppbyggda, och hur man använder dem i laboratoriet. 2.11.3 Innehåll Alla former av modern vätskekromatografi (HPLC) med tillämpningar särskilt inom läkemedelsanalys behandlas. Kapillärgaskromatografi fördjupas. Provbehandling för biologiska prov, grunderna i masspektrometri, kopplingen kromatografi-masspektrometri genom GC-MS och nyare separationsmetoder såsom kapillärelektrofores tas upp. Kraven på läkemedelsanalys behandlas.
19 2.12 Kromatografisk bioanalys 2.12.1 Bakgrund Här får du lära dig mera om masspektrometri och hur läkemedels- och bioteknikindustrin använder detta både för småmolekyler och för makromolekyler. Kopplingen av masspektrometri till vätskekromatografi (LC-MS) införs och avancerade analytiska separationsmetoder för biomakromolekyler behandlas. 2.12.2 Mål Kursen ger kunskap om hur biologiska makromolekyler kan analyseras med kromatografi och masspektrometri, främst proteiner och peptider men även lågmolekylära läkemedelssubstanser. 2.12.3 Innehåll En storlaboration görs på analys av ett protein med många olika metoder: aminosyresekvensering efter tryptisk peptidkartering, kapillärelektrofores, uteslutningskromatografi (SEC), omvändfaskromatografi, affinitetskromatografi, fältflödesfraktionering, och MALDI-TOF masspektrometri. Andra moderna teknologier som behandlas är elektrospray-ms, mikro- och nanoseparationssystem, elektrokromatografi, och proteinkromatografi. 2.13 Kvalitet och produktsäkerhet 2.13.1 Bakgrund Kvalitetssäkring och produktsäkerhet är centralt för all industriell verksamhet, dock är det en stor bristvara på civilingenjörer och andra högskoleutbildade med kompetens i detta område. Målet med denna kvalitetskurs är att på ett översiktligt och generaliserat sätt belysa industrihygieniska frågeställningar med relevans för produktsäkerhet, lagstiftning och ekonomi. Representanter från läkemedels-, livsmedels-, färgförpacknings- och kemiteknisk industri föreläser om olika kvalitetssäkringssystem. 2.13.2 Mål Kursens mål är att ge basala kunskaper i industriella hygienfrågor och kvalitetssäkring. 2.13.3 Innehåll Industrihygieniska frågeställningar med relevans för produktsäkerhet inom läkemedels-, livsmedels-, färg-, förpacknings-, och kemiteknisk industri behandlas. Kursen genomförs i nära samarbete med representanter för industrin. Föreläsningarna omfattar hygien, aseptik, Rena Rum, process design, rengöring (kemiskt/termiska förfaranden, utvärderingsmetoder, validering, gränsvärden), CIP och SIP tekniker, desinfektion, kvalitetssäkring, HACCP, current good manufacturing practice (cgmp), ISO 9000 samt ISO 14000. Kursen omfattar även en fallstudie som genomförs i nära samarbete med industrin.
20 2.14 Läkemedelsformulering 2.14.1 Beskrivning Den här kursen är tänkt att ge dig en inblick i hur det är att arbeta i läkemedelsindustrin. Framför allt kommer frågor kring hur man utvecklar olika läkemedelsformuleringar att behandlas. Hur gör man egentligen för att utveckla en bra tablett, nässpray, inhalator eller salva? En annan viktig frågeställning är hur läkemedlet i den mänskliga kroppen fungerar och hur vi kan förbättra samspelet mellan läkemedel och patient via beredningsformen. Exempel på detta är hur man gör tabletter som, genom att de släpper ifrån sig den aktiva läkemedelssubstansen långsamt, kommer att vara verksamma hela dagen istället för under några timmar. Du får också en inblick i de regelverk som styr den farmaceutiska industrin 2.14.2 Mål Den här kursen kommer att ge dig grunderna för att arbeta på utvecklings- och produktionsavdelningar inom läkemedelsindustrin. 2.14.3 Innehåll Kursen beskriver de viktigaste läkemedelsformuleringarna och frågeställningar kring dessa. Kursen tar också upp frågor kring biofarmaci (hur läkemedel tas upp i människokroppen), stabilitet på läkemedel, vissa viktiga enhetsoperationer inom läkemedelsindustrin som t ex tablettering. I kursen ingår också två laborationer och ett antal projektarbete. På laborationerna får du prova på att tillverka läkemedel (tabletter och salvor). Projektarbetet skall ge dig insikt om utvecklingen av ett läkemedel från aktiv substans till en färdig process. Vidare ges ett antal föreläsningar som ger insyn inom olika problemställningar för läkemedelsindustrin från utveckling till försäljning och entreprenörskap. 2.15 Läkemedelsformulering, projekt 2.15.1 Bakgrund Under projekteringskursen får du vara med och lösa ett formulerings- och/eller produktionsproblem som är relevant för läkemedelsindustrin. Problemet är uppbyggt av olika moment i utvecklingen av en läkemedelsformulering. I de olika momenten kommer du att få möjlighet att tillämpa vad du lärt dig inom varierande kunskapsområden. 2.15.2 Mål Kursens mål är att träna studenterna i projektinriktat arbete. 2.15.3 Innehåll Innehållet i projekteringskursen styrs av den aktuella problemställningen som kan variera. Ett exempel är formulering av en tablett med ett speciellt mål för leverans av den aktiva substansen. Ett annat exempel är formulering av en salva som bärare för en aktiv substans som skall tas upp via huden. Problemställningarna kommer att tas direkt från läkemedelsindustrin eller
21 åtminstone ligga mycket nära ett industriellt problem. Vi kommer också under kursens gång att göra studiebesök på några lämpliga läkemedelsföretag 2.16 Läkemedelskemi 2.16.1 Bakgrund Ett läkemedel är uppbyggt kring en aktiv substans som interagerar med en molekylär måltavla (normalt en receptor) som är inblandad i ett sjukdomstillstånd. För att kunna skapa en selektiv och potent substans måste man ha en gedigen förståelse för hur molekylära måltavlor fungerar både i den friska och den sjuka vävnaden, och hur de kan påverkas av lågmolekylära ämnen. Detta kallas läkemedelskemi. 2.16.2 Mål Kursen avser att ge en allmän kunskap om och en bred förståelse för läkemedelskemi och farmakologiska principer på det molekylära planet. 2.16.3 Innehåll Kursen behandlar inledningsvis allmänna farmakologiska principer och tar upp olika grupper av läkemedel, deras verkan, användningsområde samt kemiska struktur. Fortsättningen behandlar viktiga delar av läkemedelskemin, som det autonoma nervsystemets läkemedel, hormoner och deras användning som läkemedel, hjärtats läkemedel, läkemedel mot sjukdomar i andningsorganen, bedövnings- och narkosmedel, smärtstillande medel, sömn- och lugnande medel, samt antibiotika och cytostatika. Sökandet efter nya läkemedelskandidater i naturen (naturproduktkemi) samt utvecklingsprocesser för nya läkemedel kommer att genomgås. Datormodeller för uppskattning av farmakologisk effekt samt samband mellan kemisk struktur och effekt (QSAR) kommer att diskuteras. 2.17 Läkemedelsyntes 2.17.1 Bakgrund Att bygga organiska molekyler med hjälp av synteskemi är och kommer att förbli en central del av all läkemedelsutveckling, eftersom tänkbara läkemedelskandidater alltid måste testas i biologiska system. 2.17.2 Mål Kursen ger fördjupade kunskaper i organisk kemi med inriktning mot syntes av relativt komplicerade molekyler, inblick i moderna metoder för planering och genomförande av synteser, samt erfarenhet av effektiv syntesplanering. 2.17.3 Innehåll Kursen inleds med en grundlig genomgång av de basala kunskaperna i organisk kemi, och utvecklar dessa i nya riktningar som kombinatorisk kemi, skyddsgruppskemi samt pericykliska reaktioner. Modern syntesmetodik med syntesrobotar och parallellsyntes samt moderna reagens behandlas utförligt. Retrosyn-
22 tes och planering av flerstegssynteser med optimering av reagensval och betingelser ingår som viktiga moment, och avancerade totalsynteser kommer att diskuteras. Dessutom kommer en introduktion till användandet av beräkningsmetoder för planering och utvärdering av kemiska synteser att ges. 2.18 Materialkemi 2.18.1 Beskrivning Nya material bygger ofta på kombinationer av t ex halvledare, metaller, keramer, polymerer eller biologiska material, vilket kräver tvärvetenskaplig baskunskap samtidigt som ett gediget teknikkunnande. Man utgår ofta från en önskvärd egenskap, som kan vara hårdhet, mjukhet, beständighet i vissa miljöer, färg, kompatibilitet med biologisk vävnad, ljusemission av en viss våglängd, etc., och försöker därifrån designa funktionella föremål genom val och syntes av klassiska och nya material. 2.18.2 Mål Kursen ger en bred bas att stå på vad det gäller val av material och syntesmetoder för nya fasta och mjuka material. 2.18.3 Innehåll Kursen ger en påbyggnad i materialkemi och kompletterat med grundläggande kunskaper i fasta tillståndets kemi, syntesmetoder och karakterisering av kristallina material. Elektriska, magnetiska, optiska och termiska egenskaper behandlas. Tekniskt intressanta egenskaper och material såsom halvledare, elektrooptiska material, silikater, piezoaktiva och nanoporösa material tas upp under kursen. CVD, PVD och andra moderna syntesmetoder för ytbeläggningar, funktionella material och nanostrukturer behandlas. Projektarbete i grupp på viktiga materialklasser med struktur, egenskaper och användning som centrala begrepp. 2.19 Mikroskopisk karaktärisering av material 2.19.1 Bakgrund Kursen orienterar om metoder för mikro- och nanoanalys. Analysmetoder som ger information om strukturer och kemisk sammansättning från atomär nivå och uppåt, är nödvändiga vid den utveckling av nya material som ständigt pågår. 2.19.2 Mål Kursen ger studenten en förståelse av hur ett analysproblem skall angripas, vilka resultat som är de viktiga, val av metod med tanke på tid och kostnad, och hur man utför själva analyserna. Dessutom får studenten träning i presentation i tal och skrift av analysresultat. 2.19.3 Innehåll Översikt över olika mikroskopi- och spektroskopitekniker. Elektronmikrosko-
23 pet som analysinstrument. Identifiering av faser med hjälp av morfologi, elektrondiffraktion och högupplösande avbildning. Tredimensionell avbildning av mjuka och fasta material med svepprobsmikroskop (AFM, STM m fl). Tapping mode AFM. Svepelektronmikroskopet. Enkel provpreparering för biologiska och fasta prov. Kryoanalys av vätskor. Energifiltrering av bilder för elementanalys och bakgrundseliminering. Mikroskopisk kartläggning av grundämnens förekomst i biologiska, polymera och oorganiska material genom spektroskopisk analys av inducerad röntgenemission (XEDS) och energiförlust hos elektroner (EELS). Kvantifiering av kemisk information. Kursen innehåller inslag av PBL-pedagogik (problembaserat lärande). Laborationsövningarna tar upp de olika analysmetoder som behandlas teoretiskt under föreläsningarna, samt ger träning i analysteknik. Slutmoment i kursen är praktisk analys av några självvalda, okända prov där angreppssätt, preparering och analysmetod diskuteras fram i samråd med en handledare. Resultaten redovisas i skriftlig och muntlig form, där också feedback från presentationstekniken erhålles. 2.20 Nanostrukturers fysik och kemi 2.20.1 Bakgrund Fundamental kunskap om fysikaliska och kemiska egenskaperna hos nanostrukturer ökar i betydelse inom så vitt skilda fält som molekylär biologi och mikroelektronik. Kursen introducerar nyckelkoncept inom fabrikation, analys och applikation av nanostrukturer, och föreläsningarna ges av inbjudna experter från olika fält. 2.20.2 Mål Efter genomgången kurs kommer studenterna att ha förståelse för koncept och frågeställningar vad gäller framställning och manipulering av nanostrukturer, metoder för analys av struktur och funktion samt dess tillämpningar inom vitt skilda fält. Studenterna kommer också att kunna: självständigt söka information utöver kurslitteraturen tillgodogöra sig och sammanfatta vetenskapliga artiklar skriva välstrukturerade projektrapporter som sammanfattar, förklarar och analyserar experimentellt och/eller teoretiskt arbete presentera egna resultat i ett muntligt föredrag och aktivt delta i argumenterande vetenskapliga diskussioner Efter kursen ska studenten ha tillgodosett sig kunskap om grundläggande teori, metoder samt de vetenskapliga frågor som adresseras inom Nanovetenskap i ett brett perspektiv. 2.20.3 Innehåll Kursen kommer att behandla: Mesoskopisk fysik och supramolekylär kemi Framställning av nanostrukturer Karaktärisering av nanostukturer Elektriska egenskaper
24 Magnetiska egenskaper Optiska egenskaper Tillämpningar inom t ex medicin I kursen ingår presentationer av framstående vetenskapliga arbeten. Dessa är valda för att illustrera genomgångna teorimoment, befästa kunskaper och ge exempel på tillämpningar. Varje elev ska delta aktivt i presentationen av ett sådant arbete och opponera på åtminstone en annan presentation. Stor vikt läggs vid studenternas skriftliga och muntliga redogörelser av dessa uppgifter, och examinationen består av ett skriftligt prov och en skriftlig fördjupningsuppgift. Kursen ges delvis utanför LTH och undervisningsspråk är engelska. Den löper över två läsperioder och antalet platser är begränsat. Material som består av föreläsningsanteckningar och vetenskapliga artiklar och distribueras i samband med föreläsningarna. 2.21 Molekylspektroskopi 2.21.1 Bakgrund Spektroskopiska metoder används bland annat för att detektera, kvantifiera och strukturbestämma molekyler i gasfas, lösning eller fast tillstånd. Den teoretiska grunden för all spektroskopi är den kvantmekaniska beskrivningen av molekylers växelverkan med elektromagnetisk strålning. Beroende på vilken del av det elektromagnetiska spektrat som utnyttjas skiljer sig de olika metodernas mätteknik, tillämpbarhet och informationsinnehåll. Enskilda molekyler och extremt snabba (10-15 s) processer kan således studeras med optisk spektroskopi, medan makromolekylers struktur, dynamik och växelverkan kan kartläggas radiofrekvensspektroskopi. Molekylers växelverkan med strålning är också grundläggande för atmosfärskemi, fotosyntes och energiomvandling. 2.21.2 Mål Kursen syftar till att ge en fördjupad förståelse av den kvantmekaniska grunden för molekylspektroskopin samt kunskaper om och praktisk erfarenhet av några moderna spektroskopiska metoder. Tonvikten ligger på optisk och kärnmagnetisk spektroskopi samt fotokemi. 2.21.3 Innehåll Kursen består av tre delar. Den första delen ger en grundläggande och generell kvantmekanisk beskrivning av molekylspektroskopi och växelverkan mellan strålning och materia med enkla tillämpningar inom optisk (IR, UV/VIS och fluorescens) och kärnmagnetisk (proton) spektroskopi. Den andra delen behandlar moderna spektroskopiska tekniker, såsom Fouriertranformspektroskopi, tidsupplöst spektroskopi på femtosekund-tidsskalan, konfokal fluorescens-spektroskopi och enmolekyl-spektroskopi. Vidare behandlas olika exempel på ljus-materia växelverkan, t ex fotokemiska reaktioner, atmosfärskemi, fotosyntes och energiomvandling. Den tredje delen, som utgör drygt 40 % av kursen, behandlar modern NMR-spektroskopi. Detta moment omfattar såväl grundläggande (kvantmekanisk och klassisk) teori som moderna tillämpningar inom multidimensionell spektroskopi och spinn-relaxation för analys av
25 molekylers struktur och dynamik. 2.22 Partikelteknologi 2.22.1 Bakgrund Kunskaper inom partikelteknologi eller pulverteknik är väsentliga för stora delar av den kemiska industrin. Detta gäller inte bara läkemedelsindustrin utan också industrier verksamma inom oorganisk och organisk baskemi. Ämnesområdet behandlas traditionellt inom ämnet kemiteknik (Chemical Engineering) där enhetsoperationer såsom sedimentering, filtrering, fluidisering, kristallisation etc. kräver kunskaper inom partikelteknologi. 2.22.2 Mål Kursen skall ge kunskaper inom partikelteknologiområdet så att man kan identifiera och bearbeta problem som uppstår i samband med hantering av partikulära material. Inom något av de områden som kursen behandlar skall en fördjupning av kunskaperna ske i ett projekt, som presenteras skriftligt och muntligt vid ett avslutande seminarium. 2.22.3 Innehåll Inledningsvis kommer delar av grundkurserna i transportprocesser och separationsprocesser som berör partikelteknologi att behandlas, dvs beskrivning och beräkning av hur partiklar och partikelsamlingar uppför sig i strömningsfält. Detta utgör basen för en mer ingående behandling av partikelteknologin. Exempel på frågeställningar som vi tar upp under kursen: Hur kan partiklar göras större eller mindre? Hur tillverkas tabletter? Vilka problem uppstår i samband med blandning av olika stora partiklar? Hur bestäms en partikels storlek och en partikelsamlings storleksfördelning? Hur transporteras små och stora partiklar? Hur tillverkas granuler, pellets, briketter och dragerade partiklar? Kursen är i första hand teoretisk och beskrivande med vissa beräkningsavsnitt. En del praktiska övningar ingår, t.ex. tablettillverkning, partikelstorleksmätning och blandning av segregerande partikelblandningar. Vid ett antal studiebesök kommer industriella partikelproblem att studeras. I ett avslutande projektarbete studeras ett valfritt område inom partikelteknologin. 2.23 Polymerfysik 2.23.1 Bakgrund Polymera material bidrar i allra högsta grad till vår livskvalité och spelar också en viktig roll för alla våra industriella aktiviteter. Funktionen hos en polymer är ofta baserad på väl avvägda fysikaliska egenskaper, exempelvis gaspermeabilitet, dielektrisk konstant, mekanisk styvhet, styrka och dämpning, slagtålighet, samt dynamiken hos molekylära segmentrörelser. Det är nödvändigt att ha en mycket god förståelse för relationerna mellan molekylär struktur och olika egenskaper är för att dra full nytta av, och vidareutveckla, den stora potentialen som polymermaterial har i olika applikationer. Denna kurs är fokuserad på den fysikaliska strukturen hos polymera material vid olika längdskalor - från molekylär,
26 via nanoskopisk, till mikroskopisk skala. 2.23.2 Mål Kursen skall ge de specialkunskaper som fordras för at kunna tillgodogöra sig modern polymerteknologisk litteratur och för at kunna delta i teknologiskt inriktat forsknings- och utvecklingsarbete inom polymerframställande och polymeranvändande verksamheter. 2.23.3 Innehåll I kursen kommer vi att gå i detalj med fysikaliska egenskaper hos polymerer i fast och smält tillstånd. De olika fasövergångar som polymerer uppvisar, från väldigt låga temperaturer till temperaturer nära deras nedbrytningstemperaturer, kommer att diskuteras och förklaras med ändringar i rörlighet hos olika enheter av de makromolekylära kedjorna. Glasövergången kommer att behandlas i relation till egenskaper som beror av fri volym vid Ångström-nivå. Kristallisation och smältning, samt visko- och gummielasticitet, kommer att förklaras på såväl makroskopisk som mikroskopisk skala. Kursen innehåller även en grundläggande introduktion till reologi, och extrudering, formsprutning och andra polymerbearbetningsprocesser kommer att gås igenom. Den laborativa delen inkluderar tillverkning av polymerblandningar, bestämning av dynamiska egenskaper i smälta och fast fas som funktion av temperaturen, samt studier av olika kristallisationsfenomen. Förmågan till problemlösning tränas under räkneövningar. Dessutom genomförs två studiebesök till polymerindustrin i regionen för att belysa polymera tillämpningar. 2.24 Polymerkemi 2.24.1 Bakgrund Olika polymerer och polymermaterial används idag inom ett nästan oöverskådligt antal olika områden, både i det dagliga livet och inom industrin. Ett av huvudskälen till varför antalet applikationer för polymerer ständigt ökar är att man hela tiden finner nya vägar att designa och tillverka polymerer med unika molekylära strukturer och egenskaper. Exempel på detta är utvecklingen av proton-, jonledande polymerer som möjliggjort nya effektiva miljövänliga batterier och bränsleceller, samt inte minst den kontinuerliga utvecklingen av "skräddarsydda" polymerer för olika medicinska användningsområden, från emballage- och separationsmaterial för läkemedel, till applikationer som proteser och sk. drug-release. 2.24.2 Mål Kursen skall ge de specialkunskaper som fordras för att kunna tillgodogöra sig modern polymerkemisk litteratur och för att kunna delta i kemiskt inriktat forsknings- och utvecklingsarbete inom polymerframställande och polymeranvändande verksamheter. 2.24.3 Innehåll I kursen fördjupar vi oss i olika moderna metoder och processer för att tillverka polymerer. Speciellt behandlas polymerisationskinetik, samt olika strategier för att kontrollera den molekylära strukturen och molekylvikten för att styra po-
27 lymerernas materialegenskaper. Även (bio)nedbrytning och stabilisering av polymermaterial tas upp i kursen. I en del av kursen fokuserar vi på polymerers beteende i lösning, och behandlar bland annat karakterisering av löslighet och viskositet. Den laborativa delen av kursen är integrerad med den teoretiska och belyser polymerisationsreaktioner och molekylär strukturkarakterisering. Förmågan till problemlösning tränas under räkneövningar. Dessutom görs två studiebesök hos polymerindustrin i regionen. 2.25 Polymera material, projekt 2.25.1 Bakgrund I denna kurs får du lära dig hur utvecklingsprojekt drivs inom industrin. Projekten genomförs som grupparbeten i nära samverkan med företag i regionen och är ofta inriktade mot produktutveckling. Exempel på projektområden är polymerer för barriärmaterial i förpackningar, gummimaterial, biomedicinska applikationer och polymera material för färg- och lacktillämpningar. 2.25.2 Innehåll En bakgrund till projekten och till allmän produktutveckling ges i form av orienterande specialföreläsningar inom olika tillämpningsområden. Dessa föreläsningar ges både av personer från industrin och från högskolan. De praktiska momenten utförs ute på företagens utvecklingsavdelningar. Projekten rapporteras skriftligt som tekniska rapporter och muntligt vid seminarier inför lärare, doktorander och företagsrepresentanter. 2.25.3 Mål Kursen skall ge studenterna möjligheten att tillämpa deras praktiska och teoretiska kunskaper från kurserna i Polymerkemi och Polymerfysik, och bringa dem i kontakt med den dynamiska och multidisciplinära karaktären hos produktutveckling inom industrin. 2.26 Processriskanalys 2.26.1 Bakgrund Processanläggningar och kemiska produkter är ofta förenade med risker för brand, explosion eller toxiska utsläpp. Riskerna kan bottna i felaktig processdesign, dåligt underhåll eller mänskligt felhandlande. Processriskanalysen behandlar skadeförlopp och riskminimering, dvs. arbetsmetoder för att kartlägga hur ett fel kan fortplanta sig i de olika delstegen i en processanläggning samt hur risker på ett sytematiskt sätt kan elimineras. 2.26.2 Mål Kursen skall ge arbetsmetoder och modeller för riskhantering inom processindustrin. 2.26.3 Innehåll Kursen belyser moderna arbetsmetoder och beräkningsprocedurer för identifie-