《无机材料》课程教学大纲

无机材料课程介绍《无机材料》是材料科学的重要分支之一，它是材料科学与工程专业本科生需要开设的专业必修课之一。本课程内容主要有两大部分，一方面涉及无机材料合成的基本理论与技术，通过此方面的学习，学生能够掌握无机材料的先进合成技术并能尝试着设计科学实验；另一方面涉及到典型无机材料的晶体结构类型、键合特点和物理性质，通过此方面的学习，学生能够从化学键及结构的角度解释无机材料的力学、电学和光学性质并能尝试设计具有特殊性质的新型无机材料。这门课程可以为学生未来开展无机材料的专业研究奠定基础。IntroductionThiscourseprovidesacomprehensivereviewincludingboththesynthesisofinorganicmaterialsandthestudyoftheirstructuralandphysicalproperties.Inthiscourse,thenovelsynthetictechniquessuchashigh-temperatureandvacuumsynthesiswillbeemphasized.Theconstituentatoms,thecrystalandelectronicstructurefortypicalinorganicmaterialswillbehighlighted.Somespecificmechanical,electronicandopticalpropertiesofinorganicmaterialswillbediscussedandunderstoodbasedontheirchemicalbondsandstructures.Thiscoursewillprovidethebackgroundforstudentsinanyengineeringorsciencemajorforfuturecourseandresearchworkininorganicmaterials.课程基本信息课程名称无机材料课程编码431105英文名称InorganicMaterials课程学时40课程学分2.5课程类别专业教育课程课程性质选修课开课学期第5学期课内实验学时适用专业材料物理专业开课单位材料科学与工程学院材料科学系选用教材《无机材料化学》.北京大学出版社，2006年2月第一版.主要参考书1.《无机材料物理性能》.清华大学出版社.关振铎，张中太，焦金生编著.

2.《薄膜材料与薄膜技术》.化学工业出版社.郑伟涛编著.

3.《材料合成与制备技术》.哈尔滨工业大学出版社.曹茂盛，徐群，杨郦，王学东主编.二、教学大纲1、教学目的“无机材料”是一门材料物理专业本科生的专业课程，通过本课程的学习，能够使学生对无机材料的发展概况和当前研究热点、合成制备的基本理论和工艺等有一定的了解和掌握。通过理论讲解和引入当前热点材料，使学生对材料的合成机理进行深入的分析和了解，培养学生理论联系实际能力，使他们能从结构、键合的角度解释无机材料的物理性质，并注重学生科研能力的培养，使他们具备一定的材料设计和材料合成的能力。2、教学要求按照习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上的指示，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人。结合思想政治教育，帮助大学生形成正确的世界观、人生观和价值观，一方面要增强学生的专业自豪感，另一方面要培养学生的“工匠精神”。教师要积极备课，对课程内容要融会贯通，切忌照本宣科。授课时结合当前热点材料和教师自己的研究方向，将理论知识与新材料的制备、分析表征相结合。做到授课内容与大纲相符，注重平时成绩积累，成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。3、预备知识需要预先掌握《材料科学基础》、《结晶学》、《普通化学》和《物理学》等课程中的一些基本理论及基础知识。4、教学方式本课程主要以课堂理论讲授为主，教师适当结合热点材料的合成与性质分析以促进学生对相关概念的理解，教师讲授与课堂讨论相结合。5、课程教学内容及学时分配第1章绪论（3学时）1.1材料的定义及分类1.1.1材料的定义1.1.2材料的分类1.2材料的发展历史、现状及趋势1.2.1材料的发展历史1.2.2材料的研究现状1.2.3材料的发展趋势1.3本课程的主要内容1.3.1材料科学与工程的四要素1.3.2本课程的主要内容第2章无机材料合成的条件（5学时）2.1材料合成与加工的含义2.1.1材料合成的含义2.1.2材料加工的含义2.2真空的获取与测量方法2.2.1真空的基础知识2.2.2真空的获取方法2.2.3真空的测量方法2.3高温的获取与测量方法2.3.1高温的获取方法2.3.2高温的测量方法2.4低温的获取与测量方法2.4.1低温的获取方法2.4.2低温的测量方法第3章无机材料的合成技术（14学时）3.1基于固相-固相转变的无机材料的合成技术3.1.1基本概念及原理3.1.2高温固相反应3.1.3陶瓷成型和烧结3.1.4固相外延3.1.5高压合成3.2基于液相-固相转变的无机材料的合成技术3.2.1基本概念及原理3.2.2熔体制备3.2.3水热法和溶剂热法3.2.4溶胶凝胶法3.2.5电化学法3.3基于气相-固相转变的无机材料的合成技术3.3.1基本概念及原理3.3.2各种物理气相沉积技术的特点及原理3.3.3各种化学气相沉积技术的特点及原理第4章无机材料的晶体结构（2学时）4.1与晶体结构相关的基本概念4.1.1晶体与非晶体4.1.2金属键、离子键和共价键4.2金属和非金属单质的晶体结构4.2.1金属单质的结构4.2.2非金属单质的结构4.3无机非金属化合物的晶体结构4.3.1NaCl结构4.3.2闪锌矿结构4.3.3CaF2结构4.3.4钙钛矿结构4.3.5尖晶石结构第5章无机材料的力学性质（4学时）5.1与力学性质相关的基本概念5.1.1应力与应变5.1.2弹性变形和塑性变形5.1.3模量、强度和硬度5.2金属材料、无机材料和聚合物材料的变形行为5.2.1典型金属材料的应力-应变曲线5.2.2典型无机材料的应力-应变曲线5.2.3典型聚合物材料的应力-应变曲线5.2.4金属材料、无机材料和聚合物材料变形行为的差异及原因5.3无机材料的脆性断裂5.3.1脆性断裂现象5.3.2裂纹的起源与快速扩展5.3.3显微结构对无机材料脆性断裂的影响第6章无机材料的导电性质（4学时）6.1与导电性质相关的基本概念6.1.1电导率与电阻率6.1.2载流子和迁移率6.1.3离子电导和电子电导6.2金属、半导体和绝缘体的能带结构及导电性质6.2.1金属6.2.2半导体6.2.3绝缘体6.3本征半导体及掺杂半导体的能带结构及特性6.3.1本征半导体及掺杂半导体的定义及能带结构6.3.2p-N结的形成及其整流特性和光生伏特效应第7章无机材料的光学性质（6学时）7.1光通过介质的现象7.1.1折射7.1.2色散7.1.3反射7.2无机材料的透光特性7.2.1介质对光的吸收7.2.2介质对光的散射7.2.3影响无机材料透光性的因素7.2.4提高无机材料透光性的途径7.3无机材料的颜色第8章玻璃材料、纳