《纳米材料导论》教学大纲

《纳米材料导论》教学大纲

IntroductiontoNanometercomposites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21.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81、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

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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101．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

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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81．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13

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71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12

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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51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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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