《纳米材料》课程教学大纲

《纳米材料》课程教学大纲课程名称（中文/英文）：纳米材料/Nano-materials课程类别：专业课课程性质：任选 适用专业：无机非金属材料工程学时数：24 其中：实验/上机学时：0学分数：1.5 考核方式：考查预修课程：材料物理化学教学参考书：李群.纳米材料的制备与应用技术.化学工业出版社.2010.6丁秉钧编.纳米材料.机械工业出版社.2004.7张立德、牟继美编.纳米材料和纳米结构.科学出版社出版社.2002.2张立德编.超细粉体制备与应用技术.中国石化出版社.2001.4纳米材料与应用技术丛书编写组编.纳米材料制备技术.纳米复合材料.国外纳米材料技术进展与应用等分册.化学工业出版社.2002.6开课单位：纺织与材料工程学院无机非金属材料工程系课程简介：纳米技术和纳米材料科学是20世纪80年代末发展起来的新兴学科。由于纳米材料具有许多传统材料无法媲美的奇异特性和非凡的特殊功能，因此在各行各业和各个领域中将会有广阔的应用前景，它将成为21世纪新技术革命的主导中心。本课程全面系统地介绍纳米材料和纳米结构的理论知识，制备方法，研究现状与应用前景。本课程以丁张立德，牟继美编写的《纳米材料和纳米结构》和秉钧编写的《纳米材料》为参考教材，主要学习纳米材料与纳米结构的基本理论与研究进展情况，包括纳米结构单元、纳米微粒的基本理论、物理特性、化学特性、制备方法，表面修饰与改性，尺寸评估；纳米固体及其制备与性能；纳米复合材料的结构与性能；纳米结构的合成、特征与性能等；最后系统地介绍纳米结构和纳米材料的研究进展和应用等。本门课程对学生知识、能力和素质的培养目标：掌握材料领域最前沿的纳米科技最基本知识，了解纳米材料的研究现状与应用前景。培养学生自学能力、分析问题与解决问题的能力。绪论（2学时）教学目的和要求让学生掌握纳米科技的基本概念和内涵、纳米材料和技术领域研究的对象和发展的历史等基本知识；了解纳米结构研究的进展和趋势及其纳米材料在高科技中的地位。教学重点和难点本章重点纳米科技的基本概念和内涵。教学内容一、纳米科技的基本概念和内涵二、纳米材料和技术领域研究的对象和发展的历史三、纳米材料与其他学科的交叉、渗透四、纳米结构研究的进展和趋势五、纳米家族中的重要成员 纳米半导体六、纳米材料在高科技中的地位第一章 纳米结构单元（3学时）教学目的和要求让学生掌握纳米结构的基本知识，了解现在发现的各种纳米结构单元的结构和特性。教学重点和难点本章重点纳米管、纳米棒、纳米丝和同轴纳米电缆。教学内容一、团簇二、纳米微粒三、人造原子四、纳米管、纳米棒、纳米丝和同轴纳米电缆第二章 纳米微粒的基本理论（2学时）教学目的和要求让学生掌握纳米微粒基本理论，要求学生能了解纳米材料和纳米结构的新奇特性。教学重点和难点本章重点是量子尺寸效应、尺寸效应和表面效应；难点是久保理论。教学内容一、电子能级的不连续性二、量子尺寸效应三、尺寸效应四、表面效应五、宏观量子隧道效应六、库仑堵塞与量子隧穿七、介电限域效应第三章 纳米微粒的结构与特性（2学时）教学目的和要求了解纳米微粒的结构特点与物理和化学特性。教学重点和难点纳米微粒的物理特性。教学内容一、纳米微粒的结构与形貌二、纳米微粒的物理特性三、纳米微粒的化学特性第四章 纳米微粒的制备与修饰（4学时）教学目的和要求了解现行纳米微粒制备技术的现状，掌握纳米微粒的制备方法和原理。掌握纳米微粒修饰的目的和方法。教学重点和难点重点是液相法制备纳米微粒的各种方法和原理。教学内容一、相法制备纳米微粒二、液相法制备纳米微粒三、纳米微粒表面修饰第五章 纳米微粒尺寸的评估（1学时）教学目的和要求了解现行纳米微粒尺寸评估的各种方法，掌握各种方法的优点与局限性。教学重点和难点重点是透射电镜观察法和比表面积法。教学内容一、透射电镜观察法二、X射线衍射线宽法（谢乐公式法）三、比表面积法四、X射线小角散射法五、拉曼散射法六、光子相关谱法第六章 纳米固体制备及其性能（2学时）教学目的和要求了解纳米固体的种类及其制备方法以及纳米固体的一些特性。教学重点和难点重点是纳米金属与合金及纳米陶瓷的制备。教学内容一、纳米固体的分类及其基本结构二、纳米固体的制备三、纳米固体的性能第七章 纳米复合材料结构和性能（2学时）教学目的和要求了解纳米复合材料的种类，掌握纳米复合材料的结构特点。教学重点和难点重点是复合涂层材料和高分子基纳米复合材料。教学内容一、复合涂层材料二、高力学性能材料三、高分子基纳米复合材料四、磁性材料五、光学材料六、高介电材料七、仿生材料第八章 纳米结构（2学时）教学目的和要求了解纳米结构的合成方法及其性能特点。教学重点和难点重点是纳米结构的性能，难点是单电子晶体管。教学内容一、纳米结构自组织和分子自组织合成和性能二、厚膜模板合成纳米列阵三、介孔固体和介孔复合体的合成和特征四、单电子晶体管五、碳纳米管有序列阵体系的化学气相发合成六、MCM-41合成与物性第九章 纳米