《功能陶瓷材料》课程教学大纲

1、功能陶瓷材料Functional ceramic materials一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分：2学分课程总学时：32学时，其中讲课：32学时，实验（含上机）：0学时，课外0学时课程性质：选修开课学期：第5学期先修课程：材料科学基础、材料工程基础适用专业：材料物理教 材： HYPERLINK /Books/allbook/allauthor.asp?stype=author&sbook=%C7%FA%D4%B6%B7%BD 吴玉胜，功能陶瓷材料及制备工艺， HYPERLINK /publish/5025/ 化学工业出版社，2013年。开课单位：物理与光电工程学院材料物理系二、

2、课程性质、教学目标和任务功能陶瓷材料主要对国内外功能陶瓷材料的现状和发展以及新材料、新工艺及其应用进行了相应的介绍，给学生关于材料物理专业知识进行初步的了解与掌握。着重介绍了代表性功能陶瓷和超导陶瓷、电容器介质陶瓷、压电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷、结构陶瓷、陶瓷基复合功能材料的组成、微观结构、生产工艺条件与性能的关系。本课程教学目标是学生掌握典型陶瓷材料的结构、组成及其制备工艺。包括：材料的晶体结构、显微组织,陶瓷粉末的制备、成型方法及其烧结技术等；掌握结构陶瓷、陶瓷纤维和纤维强化陶瓷基复合材料的力学性能、制备及性能,重点掌握陶瓷材料及复合材料的强化、韧化机制；了解先进陶瓷的发展前沿及

3、其应用,包括功能陶瓷、半导体陶瓷、金属陶瓷等。三、教学内容和要求第1章 概述（2学时数）（1）了解功能陶瓷材料的概念、特性； （2）理解功能陶瓷材料的应用领域及发展前景； （3）掌握掌握传统粉末冶金、传统陶瓷和特种陶瓷各自的特点和联系；重点：掌握功能陶瓷材料的概念，对于传统陶瓷和特种陶瓷的特点和联系进行熟悉和了解。难点：对于功能陶瓷材料的种类及特性，突出功能陶瓷材料的现实应用领域第2章 功能陶瓷的化学键和晶体结构（4学时数）1.1功能陶瓷的化学键（1学时数）（1）了解特种陶瓷的化学键结构与种类； （2）理解功能陶瓷化学键的特性及其典型功能材料性能的影响； （3）掌握典型功能陶瓷的化学键及其特性

4、；重点：化学键种类及特性，以及其对典型功能陶瓷材料性能的影响难点：化学键对于典型功能陶瓷材料性能的影响1.2 功能陶瓷的晶体结构（3学时数）（1）了解固体材料的晶体结构的基本常识以及典型晶体结构； （2）理解功能陶瓷典型化合物硅酸盐晶体结构； （3）掌握典型陶瓷的晶体结构、硅酸盐晶体结构；重点：面心立方和密排六方点阵构成的典型陶瓷结构、硅酸盐晶体结构、固溶体、间隙相及玻璃相难点：掌握硅酸盐晶体结构、固溶体、间隙相及玻璃相对于典型功能陶瓷材料性能的影响第3章 结构陶瓷（6学时数）1.1结构陶瓷的分类及性能（2学时数）（1）了解结构陶瓷的分类及其力学性能； （2）理解结构陶瓷的组分、结构及性能；

5、（3）掌握结构陶瓷的结构和性质；重点：结构陶瓷的种类及特性，掌握结构对典型结构陶瓷材料性能的影响难点：结构陶瓷的组织、结构特性，及其对于典型结构陶瓷材料力学性能的影响1.2 典型结构陶瓷的特性（2学时数）（1）了解氮化硅、碳化硅、氧化锆等结构陶瓷的组织、性能、应用； （2）理解氮化硅、碳化硅、氧化锆等结构陶瓷的制备方法； （3）掌握氮化硅、碳化硅、氧化锆等结构陶瓷的组织、结构及性能，及其典型结构陶瓷的应用；重点：典型结构陶瓷的结构、固溶体、间隙相及玻璃相的组分特性；难点：典型结构陶瓷的结构、固溶体、间隙相及玻璃相对于典型结构陶瓷材料性能的影响1.3 典型结构陶瓷的制备方法（2学时数）（1）了解

6、典型结构陶瓷的主要原料种类、； （2）理解典型结构陶瓷的制备工艺方法，理解原料备料、成型及烧结过程等工艺方法； （3）掌握氮化硅、碳化硅、氧化锆等典型结构陶瓷的制备工艺方法，掌握影响工艺的各种因素；重点：典型结构陶瓷的原料备料、成型及烧结过程等工艺方法，及制备的典型结构陶瓷的特性；难点：典型结构陶瓷材料的各种工艺方法。第4章 电介质陶瓷（6学时数）4.1电介质陶瓷的分类（1学时数）（1）了解电介质陶瓷的分类，了解电绝缘陶瓷及电容器介质陶瓷的特性、； （2）理解电介质极化概念，理解电介质陶瓷特性； （3）掌握电介质陶瓷的组织、结构及性能；重点：电介质的极化概念及电介质陶瓷材料的特性；难点：典型电

7、介质陶瓷的特性。4.2铁电电容器介质陶瓷（3学时数）（1）了解铁电电容器介质陶瓷的概念； （2）理解BaTiO3基铁电陶瓷的结构和性质； （3）掌握BaTiO3基铁电陶瓷的极化概念，及BaTiO3陶瓷的半导化途径和机理；重点：典型电介质陶瓷的极化特性，掌握BaTiO3基铁电陶瓷的结构与性质，及BaTiO3陶瓷的半导化途径和机理；难点：BaTiO3基铁电陶瓷的极化及半导化途径和机理。4.3反铁电电容器介质陶瓷（2学时数）（1）了解反铁电体的概念及基本特性； （2）理解反铁电介质陶瓷的用途及发展趋势； （3）掌握反铁电介质陶瓷的的结构与性质；重点：反铁电介质陶瓷的特性，掌握反铁电介质陶瓷的结构与性

8、质；难点：反铁电介质陶瓷的结构与性质。第5章 敏感陶瓷（8学时数）5.1 敏感陶瓷概述（2学时数）（1）了解敏感陶瓷的分类及应用； （2）理解敏感陶瓷的用途及发展趋势； （3）掌握敏感陶瓷的的结构与性质，掌握敏感陶瓷的半导化过程；重点：掌握敏感陶瓷的特性，掌握敏感陶瓷的的结构与性质；难点：敏感陶瓷的特性。5.2 热敏陶瓷（2学时数）（1）了解热敏陶瓷的基本参数以及典型热敏陶瓷的分类； （2）理解PTC、NTC热敏陶瓷材料以及CRT材料的用途及发展趋势； （3）掌握典型热敏陶瓷的的概念，掌握热感陶瓷的结构与性质；重点：掌握PTC、NTC热敏陶瓷材料的特性，掌握热感陶瓷的的结构与性质；难点：典型P

9、TC、NTC热敏陶瓷材料的特性以及结构与性质。5.3 压敏陶瓷（2学时数）（1）了解压敏陶瓷的基本特性以及典型压敏陶瓷ZnO压敏半导瓷的特性； （2）理解典型压敏陶瓷的用途及发展趋势； （3）掌握典型压敏陶瓷的的概念，掌握压敏陶瓷的结构与性质；重点：掌握压敏陶瓷材料的特性，掌握压敏陶瓷的的结构与性质；难点：典型压敏陶瓷ZnO压敏半导瓷材料的特性以及结构与性质。5.4 气敏陶瓷（2学时数）（1）了解气敏陶瓷的分类以及金属氧化半导体气敏传感器的敏感机理； （2）理解半导体气体传感器的用途及发展趋势； （3）掌握典型气敏陶瓷SnO2系气敏元件的主要特性，掌握压敏陶瓷的结构与性质；重点：掌握气敏陶瓷材

10、料的特性，掌握气敏陶瓷的的结构与性质；难点：典型典型气敏陶瓷SnO2系气敏元件的特性以及结构与性质。第6章 超导陶瓷（6学时数）6.1超导电现象（2学时数）（1）了解超导现象和超导体； （2）理解超导体的用途及发展趋势； 重点：掌握超导概念及主要参数，掌握超导体的应用；难点：掌握超导基础指标，及高温超导体的技术特性。6.2超导体的基本性质（2学时数）（1）了解超导体的基本特性； （2）理解超导体的临界参数及超导体分类；（3）掌握超导体的机理，掌握约瑟夫森效应及BCS理论与应用重点：掌握超导体的基本特性及临界参数，掌握超导体的BCS机理；难点：掌握超导基础指标，掌握超导体的BCS机理6.3高温超导陶瓷及其制备工艺（2学时数）（1）了解高温超导陶瓷的概述； （2）理解高温超导陶瓷的制备工艺；（3）掌握提高临界转变温度Tc的制备方法及提高临界电流密度Jc的制备方法重点：掌握高温超导陶瓷的制备工艺，掌握提高临界转变温度Tc的制备方法及提高临界电流密度Jc的制备方法；难点：掌握高温超导陶瓷的制备工艺四、课程考核（1）作业等：作业：8次；（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：（平时成绩、实验成绩、期中考试成绩和期末考试成绩等综合计算）平时成绩20%、期末考试成绩80%综合计算五、参考书目1、曲远方，功能陶瓷及应用，化学工业出版社，2014年。2、李云