《新型功能材料》课程教学大纲.docx

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1、新型功能材料教学大纲一、说明适用专业化学工程与工艺先修课程高等数学、大学物理、无机化学、分析化学、有机化学、物理化学总学时32总学分2（一）本课程的目的、要求功能材料是具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息 技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料；而新型功能材料是指 新近开展起来和正在开展中的具有优异性能和特殊功能，对科学技术尤其是对高科技的开展 及新产业的形成具有决定意义的新材料。新型功能材料课程是化学工程与工艺专业的一门专 业选修课。课程开设的主旨是向学生介绍常见功能材料的基本知识、种类、特点和应用；使 学生初步了解功能材料在材料科学中的地

2、位、功能材料的研究现状及开展趋势，如能源材料、 信息功能材料、梯度功能材料、功能合金和智能材料等研发现状及其应用；掌握典型功能材 料结构与性能的基本关系；了解各类新型功能材料在实际生产、生活中的应用；拓宽学生专 业知识面，加深对专业的认识和掌握。通过本课程的学习，学生既能了解新型功能材料的分类、特点及应用，又能熟悉各种材 料的分析表征方法，还能把理论知识和实际生产生活紧密结合，全面了解各类功能材料的应 用领域，为将来从事相关工作或深入学习打下良好的基础。本课程以各类型功能材料的特点及应用介绍为重点。教学的基本要求是使学生：1 . 了解新型功能材料的分类、特点、应用（含概念、术语、分析表征方法等

3、）。2 .注重功能材料的应用（含功能材料设计合成、工业化和应用范围等）。（二）内容选取和实施中注意的问题1 .教学内容选取中应注意适当加重与本专业关联度较大内容的份量，所举例如尽量与化 工生产实际相结合。2 .教学实施中注意加强对功能材料基本概念与应用的教学，使学生深刻理解一些典型功 能材料在实际生产中的应用。3 .通过本课程的教学应有意识地培养学生正确的思维方式，使学生认识化学的理论来源 于实践而又高于实践，通过实践反复检验理论并开展理论。4 .在讲授中，精讲基本内容，注意教学方法，采用现代化的教学手段辅助教学。5 .在应用本大纲进行教学时，应保证大纲的基本内容，而对系统安排、课时分配及教学

4、 方法等可根据教学和学生的具体情况灵活掌握，必要时可进行适当的调整。（三）教学方法1 .以课堂讲授为主。授课基本使用多媒体教学，辅助粉笔加黑板的传统教学模式。结 合学生的自学、课堂讨论等环节完成教学任务，以提高教学效果。2 .课堂教学中，要适当的讲解一些实际案例，帮助学生理解和消化课堂教学内容。3 .教学过程中，注重讲授功能材料的开展趋势，让学生了解国内外功能材料的研发现状, 激发学生的学习和研究兴趣。（四）考核方式考试或考查。考试总评成绩根据平时成绩（包括考勤、作业等，占20 %）和期终考试成 绩（占80 %）综合确定；考查形式为提交一篇论文并辩论，考查总成绩为辩论（包括讲述 和回答下列问题

5、等，占30%）和论文质量（占70%）综合确定。（五）教学内容与学时分配教学章节教学内容学时安备注1绪论22超导材料23贮氢材料24形状记忆材料25磁性材料26半导体材料37光学功能材料28功能陶瓷材料39功能转换材料210感光及导电高分子311功能薄膜材料312纳米材料613新型功能材料2二、大纲内容第一章绪论1 .功能材料及其分类2 .功能材料的特征及应用3 ,功能设计的原理和方法4 .功能材料的制备方法5 .材料科学开展简史说明和要求：(1) 了解功能材料的研究范围和开展趋势。(2)掌握功能材料的概念、分类和特点。(3)熟悉功能材料的制备方法。重占(1)功能材料的概念、分类及特点。(2)功

6、能材料的制备方法。第二章超导材料1 .超导材料的基本性质和特征2 .超导的电性理论基础和微观机制3 .超导材料的种类、性能和应用说明和要求：(1)熟悉超导材料的性质、种类和应用。(2)掌握超导材料的基本物理特征、临界参数和BCS微观图像。(3) 了解超导材料的开展现状。重点：超导材料的基本物理特征、临界参数和BCS微观图像。难点：超导的电性理论基础和微观机制。第三章贮氢材料1 .储氢方法及其材料特性2 .金属氢化物储氢原理3 .储氢合金材料4 .储氢合金的应用说明和要求：(1) 了解储氢的目的和方法。(2)掌握储氢合金的储氢原理和要求。(3)熟悉储氢合金的种类、特点和应用。重点：储氢材料的种类

7、、特点和应用。难点：储氢合金的储氢原理和要求。第四章形状记忆材料1 .形状记忆效应；2 .形状记忆合金；3 ,形状记忆陶瓷和聚合物；4 ,形状记忆材料的应用。说明和要求:(1) 了解形状记忆陶瓷、聚合物的形状记忆原理和品种。(2)掌握形状记忆合金的原理。(3)熟悉形状记忆合金的种类、特点和应用。重点：形状记忆合金的种类、特点和应用。难点：形状记忆合金的基本原理。第五章半导体材料1 .半导体材料的结构与物理基础2 .硅、错、化合物和非晶态半导体材料及应用3 .半导体微结构材料说明和要求：(1)了解半导体的微结构，p-结和超晶格。(2)掌握半导体的能带结构、导电性和光吸收特性。(3)熟悉常见元素、

8、化合物及非晶半导体的特点。(4)熟悉半导体的典型应用领域。重点：半导体的能带结构、导电性和光吸收特性；常见的半导体材料。难点：半导体的微结构，PR结和超晶格。第六章磁性材料L材料的磁性和铁磁性理论基础4 .磁性材料的种类和特征5 .典型的磁性材料及应用说明和要求：(1) 了解磁记录材料的原理、种类和要求。(2)掌握铁磁材料磁滞回线，硬磁材料和软磁材料的特点。(3)熟悉硬磁材料和软磁材料的物质种类、特点和应用。重点：铁磁材料磁滞回线，硬磁材料和软磁材料的特点、应用。难点：铁磁性理论基础及磁记录材料的原理。第七章光学功能材料1 .红外光学材料2 .发光材料3 .固体激光材料4 .光纤材料说明和要求

9、：(1) 了解各类光学材料的种类和特点。(2)掌握红外探测原理、发光原理和特点、光纤传输原理和要求以及激光特点和产生 的条件。(3)熟悉光学功能材料的应用。重点：各类光学材料的种类、特点和应用。难点：红外探测原理、发光原理和特点、光纤传输原理和要求以及激光特点和产生的条件。 第八章功能陶瓷材料1 .功能陶瓷材料概述2 .功能陶瓷的分类和特点3 ,功能陶瓷材料说明和要求：(1)了解功能陶瓷的分类和应用。(2)掌握导电陶瓷、半导体陶瓷和介电铁电陶瓷的基本概念及原理。重点：导电陶瓷、半导体陶瓷和介电铁电陶瓷的基本知识。第九章功能转换材料1 .压电材料2 .热释电材料3 .光电材料4 .热电材料5 .

10、电光材料6 .磁光材料7 .声光材料说明和要求：(1)了解功能转换材料的物质种类和应用。(2)掌握压电效应、热释电效应、光电效应、热电效应、电光、磁光和声光效应的原 理。重点：压电效应、热释电效应、光电效应、热电效应、电光、磁光和声光效应的原理。 难点：功能转换材料的工作原理。第十章感光及导电高分子材料L感光高分子材料特点及应用8 .导电高分子材料9 .高分子磁性材料说明和要求：(1) 了解光交联型、光分解型、光致变色等高分子材料的结构和特点。(2)掌握高分子光致变色机理和导电机理。（3）熟悉典型的高分子材料及应用。重点：感光和导电高分子材料的结构特点及应用。难点：高分子光致变色机理和导电机理

11、。第十一章功能薄膜材料1 .功能薄膜材料的特点及应用2 ,功能材料的制备3 .主要的功能薄膜材料说明和要求：（1） 了解功能薄膜材料的特点及应用领域。（2）掌握功能薄膜材料的常规制备方法，如物理、化学气相沉积。（3）熟悉常见的功能薄膜材料。重点：功能材料的制备、典型的功能薄膜材料。第十二章纳米材料1 .纳米材料分类2 .纳米材料的微结构和特性3 ,纳米材料制备4 .纳米材料的性能与应用说明和要求：（1）了解纳米材料的分类及典型的纳米结构材料。（2）熟悉纳米材料的微观结构特征。（3）掌握纳米结构材料的制备方法和表征手段。（4） 了解纳米材料的应用。重点：纳米材料的制备方法和表征手段。难点：纳米材

12、料的微观结构。第十三章新型功能材料1 .智能材料2 .梯度功能材料3 .功能复合材料4 .隐身材料5 .生物医学材料说明和要求：（1）熟悉梯度功能材料的制备方法和应用；了解电学、磁学、光学、热学等功能复合材料的组成和应用。（2）掌握智能材料、功能复合材料、隐身材料和生物医用材料的定义和分类，梯度功 能材料的特点。（3）熟悉功能陶瓷、电流变体、磁流变体、药物控制释放体系、智能凝胶的智能机制 和特征。（4）熟悉智能材料、隐身材料的制备及应用（5） 了解生物医用材料的开展过程。熟悉生物医用材料的特征与应用重点：各类新型功能材料的制备、特征与应用。难点：新型功能材料，如智能材料药物控释体系等的工作原理和机制。三、教材和主要参考书教材：殷景华、王雅珍、鞠刚主编.功能材料概论（第4版）.哈尔滨工业大学出版社，2009. 参考书：1 .贡长生、张克力.新型功能材料.化学工业出版社，2001.2 .马如璋、蒋民华、徐祖雄主编.功能材料学概论.北京冶金工业出版社，1999.3 .郭卫红、汪济奎编著.现代功能材料及其应用,化学工业出版社，2002.4 .周馨我编著,功能材料学.北京理工大学出版社，2005.5 .陈玉安、王必本、廖其龙编现代功能材料.重庆大学出版社，2008.