20《纳米材料导论》教学大纲
发布时间:2018年09月28日 09:55 来源: 阅读数:

 

Introduction to Nanometer composites

一、课程基本信息

 时:40

 分:2.5

考核方式:考查 (平时50%+期末50%)

中文简介:纳米材料学科是近年来兴起并受到普遍关注的一个新的科学领域,它涉及到凝聚态物理、化学、材料、生物等多种学科的知识,对凝聚态物理和材料学科产生了深远的影响。该课程是材料化学专业学生的一门专业选修课程。本课程的目的是通过课堂教学、课堂讨论使学生了解、掌握纳米材料的概念、分类及其特点;了解纳米材料的物理性能和化学性能;了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过程和适用范围;掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的测试和表征方法;了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用前景以及研究进展。培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。

 

二、 教学目的与要求

本课程主要讲授纳米材料的基本概念与性质、制备纳米粒子的物理和化学方法、纳米薄膜材料、纳米固体材料、纳米复合材料等,其目的是使学生掌握各种纳米材料的性能和制备工艺,为正确选择各种纳米材料的制备工艺提供依据,同时也为研究新材料、新性能、新工艺打下理论基础。

 

三、教学方法与手段

以多媒体授课为主要形式,采用理论联系实际的教学方法,结合具体的案例来进行教学。为了使学生能更好地掌握纳米材料的相关知识,有必要在教学过程中采用课堂提问、讨论、指定或推荐教学参考书等方法进行教学。

 

四、教学内容及目标

  教学内容

教学目标

学时

分配

  绪论

2

1.纳米科技的兴起

2.纳米材料的研究历史

3.纳米材料的主要研究内容

4.本课程的特点和学习方法

了解

2

 重点与难点:从整体上了解纳米材料

衡量学习是否达到目标的标准:了解纳米材料;独立完成课程论文

第一章 纳米材料的基本概念与性质

8

1、纳米材料的基本概念

2、纳米微粒的基本性质

(1)电子能级的不连续性

(2)量子尺寸效应

(3)小尺寸效应

(4)表面效应

(5)宏观量子隧道效应

3.纳米微粒的物理特性

(1)纳米微粒的结构与形貌

(2)纳米微粒的热学性质

(3)纳米微粒的磁学性质

(4)纳米微粒的光学性质

掌握

了解

 

 

 

 

了解

 

 

 

 

1

5

 

 

 

 

3

 

 

 

 

重点与难点:物质层次可以分为微观、介观和宏观三个层次;量子尺寸效应、久保理论。

衡量学习是否达到目标的标准:了解物质的三个层次;独立完成课程论文

第二章 纳米粒子的制备方法

10

1.纳米粒子制备方法评述

2.制备纳米粒子的物理方法

1)机械粉碎法 2)蒸发凝聚法 3)离子溅射法 4)冷冻干燥法 5)其它方法

3.制备纳米粒子的化学方法

1)气相化学反应法 2)沉淀法

3)水热合成法 4)喷雾热解法 5)溶胶-凝胶法

4.制备纳米粒子的综合方法

1)激光诱导气相化学反应法  2)其它综合方法

了解

理解

 

理解

 

 

了解

 

2

4

 

3

 

 

1

 

重点与难点:制备纳米粒子的各种方法的比较及应用范围。

衡量学习是否达到目标的标准:了解各种制备纳米粒子的方法;独立完成课程论文

第三章 纳米薄膜材料

8

1.概述

2.纳米薄膜材料的功能特性

(1)薄膜的光学特性 (2)电学特性 (3)磁阻效应

3.纳米薄膜材料制备技术

(1)物理气相沉积法

(2)化学气相沉积

(3)溶胶-凝胶法

(4)电化学方法

4.纳米薄膜材料的应用

了解

理解

 

理解

 

 

 

 

了解

1

3

 

3

 

 

 

 

1

 

 

 

 

重点与难点:制备陶瓷薄膜与纳米粒子工艺要素的不同及工艺控制。

衡量学习是否达到目标的标准:理解制备纳米薄膜材料的工艺控制;独立完成课程论文

第四章 纳米固体材料

7

1 概述

2纳米固体材料结构特点

(1) 纳米固体材料的结构特点

(2) 纳米固体材料的结构模型

(3) 纳米固体材料的结构缺陷

3 纳米固体材料的性能

(1)力学性能 (2)磁学性能 (3)电学性能

4 纳米固体材料制备方法

(1) 惰性气体蒸发原位加压法 (2) 高能球磨法 (3) 非晶晶化法 (4) 无压烧结 (5) 热压烧结 (6) 微波烧结

5 纳米固体材料的应用

了解

掌握

 

 

 

理解

 

了解

 

 

了解

1

2

 

 

 

2

 

1

 

 

1

重点与难点:纳米固体材料的基本结构;烧结过程中晶粒长大的机制及控制

衡量学习是否达到目标的标准:了解固体纳米材料烧结过程的机制及控制;独立完成课程论文

第五章 纳米复合材料

5

1 纳米复合材料的分类

2 纳米复合材料的性能

(1)高强度、高韧性

(2)高比强度、高比模量

(3)抗蠕变、抗疲劳

3 陶瓷基纳米复合材料

 (1)反应烧结 (2)原位复合法

了解

了解

 

 

 

了解

 

1

2

 

 

 

2

 

重点与难点:纳米复合材料的组织控制

衡量学习是否达到目标的标准:了解纳米复合材料的组织控制;独立完成课程论文

 

五、推荐教材和教学参考资源

1. 曹茂盛、关长斌、徐甲强. 纳米材料导论. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2007

2.张立德. 纳米材料与纳米结构.北京: 科学出版社,1994

3.高濂,李蔚. 纳米陶瓷. 北京:化学工业出版社,2002

 

 

大纲修订人: 韩红梅                            修订日期:2018.03.15

 

大纲审定人:                                   审定日期:

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