Introduction to Nanometer composites
一、课程基本信息
学 时:40
学 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 |
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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 |
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重点与难点:从整体上了解纳米材料 |
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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 |
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第一章 纳米材料的基本概念与性质 |
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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。 |
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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 |
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第二章 纳米粒子的制备方法 |
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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。 |
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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 |
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第三章 纳米薄膜材料 |
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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。 |
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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 |
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第四章 纳米固体材料 |
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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 |
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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 |
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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 |
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第五章 纳米复合材料 |
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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 |
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重点与难点:纳米复合材料的组织控制 |
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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 |
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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: