（2024版）大学本科新增专业《软物质科学与工程》解读

(2024版)大学本科新增专业《软物质科学与工程》解读目录contents《软物质科学与工程》专业概述与学科特色软物质的基本性质与分类研究软物质科学与工程的理论基础软物质结构与性能关系探索软物质在生物医学领域的应用软物质在智能材料领域的应用与发展目录contents软物质制备技术与工艺研究软物质材料性能测试与评价方法软物质科学与工程领域的创新技术高分子软物质的结构与性能调控软物质在能源领域的应用前景软物质在环保领域的应用与挑战软物质科学与工程的课程设置与教学体系目录contents软物质科学与工程专业的实验教学方法软物质科学与工程专业的师资力量与教学资源软物质科学与工程专业的实践教学与实习实训软物质科学与工程领域的产学研合作软物质科学与工程专业的就业前景与市场需求目录contents软物质科学与工程专业的创新教育与能力培养软物质科学与工程对未来科技发展的推动作用《软物质科学与工程》专业概述与学科特色01

专业概述跨学科性软物质科学与工程是一门融合了物理、化学、生物和工程等多个学科领域知识的交叉学科。研究主线以软物质在化学、化工学科的基本科学问题为主线，涉及软物质的合成、表征、性能调控以及应用等方面。培养方向旨在培养具备扎实理论基础和实验技能，能够从事软物质科学与工程领域研究、开发和应用的高素质人才。前沿性应用性创新性国际化学科特色软物质科学与工程是近年来快速发展的前沿学科领域，涉及众多国际前沿的科学问题和关键技术。鼓励学生开展创新性研究，培养创新思维和实践能力，为未来的科学研究和工程应用奠定坚实基础。该专业的研究成果在信息、能源、绿色化学、可持续工程以及健康医学等领域具有广泛的应用前景。该专业注重与国际接轨，引进国际先进的教学理念和科研方法，培养具有国际视野的人才。软物质的基本性质与分类研究02123软物质在外部扰动下容易产生形变，其内部相互作用较弱，如范德华力、静电力等。弱力作用软物质种类繁多，包括高分子聚合物、液晶、胶体、泡沫等，具有复杂的结构和性质。复杂性与多样性软物质分子间通过相互作用能自组装成有序结构，同时具有一定程度的自修复能力。自组装与自修复能力软物质的基本性质高分子聚合物液晶胶体泡沫与乳液软物质的分类研究01020304研究高分子链结构、聚合反应、加工性能等，广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域。研究液晶分子的排列方式、相变行为等，应用于显示技术、光学器件等。研究胶体粒子的制备、稳定性、相互作用等，应用于涂料、医药、食品等领域。研究泡沫和乳液的稳定性、流变性质等，应用于消防、石油、化妆品等领域。软物质科学与工程的理论基础0303非线性物理软物质系统中的许多现象，如自组织临界性、复杂流动等，需要用到非线性物理的知识。01经典力学与量子力学软物质的行为往往跨越宏观和微观尺度，因此需要理解经典力学和量子力学的基本原理。02热力学与统计物理软物质的自组装、相变等现象与热力学和统计物理密切相关。物理基础软物质中的大分子，如聚合物、生物大分子等，是高分子化学的研究对象。高分子化学胶体与界面化学超分子化学胶体粒子、乳状液、泡沫等软物质体系的行为与胶体与界面化学密切相关。超分子化学研究分子间的非共价相互作用，对于理解软物质的自组装和功能至关重要。030201化学基础软物质科学与工程中的许多应用，如组织工程、生物材料等，需要了解细胞的结构和功能。细胞生物学从分子水平理解生物大分子的结构和功能，对于设计和合成具有生物活性的软材料具有重要意义。分子生物学生物物理学研究生物大分子和细胞的物理性质，为软物质科学与工程提供了独特的视角和方法。生物物理学生物学基础软物质科学与工程涉及的材料种类繁多，需要掌握材料科学与工程的基本原理和方法。材料科学与工程软物质的力学行为和加工技术需要机械工程的知识支持。机械工程软物质的合成、加工和应用往往涉及化学反应和化工过程，需要化学工程的知识背景。化学工程工程基础软物质结构与性能关系探索04分子尺度与宏观性能关联软物质的性能往往与其分子尺度上的结构特征密切相关，如聚合物的分子量、分子量分布、支化度等对其力学性能、热学性能等具有重要影响。多层次结构与自组装行为软物质具有多层次结构，从微观分子到宏观聚集态，不同层次的结构对其性能产生综合影响。同时，软物质分子具有自组装能力，可以形成各种有序或无序的结构。软物质的基本结构特征通过各种实验手段，如光谱、显微镜、散射技术等，对软物质的微观结构和性能进行表征，获取相关参数和信息。实验表征技术利用计算机模拟和理论计算方法，从分子尺度到宏观尺度对软物质的结构和性能进行预测和分析，揭示其内在规律和机制。理论模拟与计算软物质性能的研究方法通过改变软物质的化学组成、分子结构、聚集态结构等，实现对其性能的调控和优化，满足不同应用场景的需求。结构调控与性能优化软物质在能源、信息、生物医学等领域具有广泛的应用前景。例如，高分子材料在太阳能电池、燃料电池等能源领域的应用，生物医用高分子材料在药物控释、组织工程等方面的应用等。应用领域拓展软物质结构与性能的调控与应用软物质在生物医学领域的应用05软物质材料在生物医用材料领域具有广泛应用，如生物相容性高分子、水凝胶、生物降解材料等。这些材料可用于制造医疗器械、人工器官、药物载体等，为生物医学领域的发展提供了有力支持。软物质材料的独特性质使其在生物医学应用中具有优势，如良好的生物相容性、可降解性、柔韧性等。这些特性使得软物质材料能够更好地适应生物体环境，减少排异反应，提高治疗效果。生物医用材料软物质材料在药物传递系统方面具有重要应用，如纳米药物载体、智能水凝胶药物控释系统等。这些系统能够实现药物的精准传递和控释，提高药物疗效，降低副作用。软物质材料在药物传递系统中的优势在于其可调控的物理化学性质，如粒径、形状、表面性质等。这些性质可以通过改变制备条件或引入功能性基团进行调控，以满足不同药物传递需求。药物传递系统软物质材料在组织工程和再生医学领域具有广泛应用，如生物支架材料、细胞培养基质等。这些材料能够模拟天然细胞外基质环境，为细胞提供适宜的生长条件，促进组织修复和再生。软物质材料在组织工程和再生医学中的优势在于其良好的生物相容性和可降解性。这些特性使得软物质材料能够与细胞和组织良好地相互作用，促进细胞增殖和分化，最终实现组织修复和再生。组织工程与再生医学软物质在智能材料领域的应用与发展06能够感知外部刺激，如温度、光、电场等，并作出相应响应的材料。根据响应方式和机理的不同，智能材料可分为形状记忆合金、压电材料、光导纤维等。智能材料的定义与分类智能材料的分类智能材料的定义软物质在智能材料中的作用软物质的特性易变形、可塑性强、对外界刺激敏感等，这些特性使得软物质在智能材料中发挥着重要作用。软物质的应用利用软物质的特性，可以制备出具有感知、响应和自适应功能的智能材料，如智能凝胶、智能塑料等。多元化发展随着科技的进步，软物质智能材料的应用领域将不断扩大，涉及医疗、环保、航空航天等多个领域。跨学科融合软物质科学与工程将与物理、化学、生物等多个学科进行深度融合，推动智能材料的创新与发展。软物质智能材料的发展趋势软物质制备技术与工艺研究07掌握软物质材料的基本合成方法，如溶液法、溶胶-凝胶法、自组装等。了解软物质材料的制备工艺，包括原料选择、配比、反应条件控制等。熟悉软物质材料的表征技术，如光谱分析、显微镜观察、热分析等。软物质材料的合成与制备理解软物质材料的结构特点，如分子结构、聚集态结构等。掌握软物质材料的性能调控方法，如改变组成、添加助剂、优化工艺等。了解软物质材料结构与性能之间的关系，为材料设计提供理论支持。软物质材料的结构与性能调控

软物质材料的应用与拓展熟悉软物质材料在化学、化工、信息、能源等领域的应用。了解软物质材料在绿色化学、可持续工程中的重要作用。探索软物质材料在健康及医学相关领域的潜在应用价值。软物质材料性能测试与评价方法08力学性能利用拉伸、压缩、弯曲等试验方法，获取软物质的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等力学性能指标。粘度与流动性通过粘度计、流变仪等设备测量软物质在不同条件下的粘度与流动性，分析其流变特性。热学性能通过热重分析、差热分析等手段，研究软物质的热稳定性、热传导性等热学性能。物理性能测试成分分析采用光谱、色谱等分析方法，定性定量分析软物质中的化学成分及其含量。化学反应性通过化学反应试验，探究软物质在不同环境下的化学稳定性、反应活性等特性。耐腐蚀性测试软物质在酸、碱、盐等腐蚀性介质中的耐腐蚀性能，评估其使用寿命。化学性能测试利用细胞培养技术，观察软物质对细胞生长、增殖的影响，评价其细胞毒性。细胞毒性试验通过血液接触试验，检测软物质对血液成分的影响，评估其血液相容性。血液相容性试验将软物质植入动物体内，观察其与周围组织的相容性，评价其组织相容性。组织相容性试验生物相容性评价将物理性能、化学性能、生物相容性等多个指标进行综合评价，全面评估软物质材料的性能。多指标综合评价运用模糊数学理论，将定性评价与定量评价相结合，对软物质材料的性能进行综合评价。模糊综合评价法利用灰色系统理论，分析各性能指标之间的关联程度，确定影响软物质材料性能的主要因素。灰色关联分析法综合评价方法软物质科学与工程领域的创新技术090102先进功能材料的设计与制备发展绿色、高效的制备工艺，实现功能材料的大规模生产和应用。利用软物质自组装、相分离等特性，设计并制备具有特定功能的新型材料，如智能水凝胶、高分子纳米复合材料等。高性能杂化材料的开发与应用通过有机-无机杂化、生物-非生物杂化等方式，开发高性能杂化材料，如生物传感器、光电器件等。探索杂化材料在新能源、环保、医疗等领域的应用前景。软物质在生物医学工程中的应用利用软物质的生物相容性和可降解性，开发新型生物医用材料，如组织工程支架、药物载体等。研究软物质与生物大分子之间的相互作用，为疾病诊断和治疗提供新思路和新方法。利用软物质的刺激响应性，开发智能材料与器件，如形状记忆合金、智能传感器等。探索智能材料与器件在航空航天、机器人等领域的潜在应用。软物质在智能材料与器件中的应用高分子软物质的结构与性能调控10高分子链的远程结构分子量及其分布、链的柔顺性等。高分子链的构象统计无规线团、折叠链、螺旋链等。高分子链的近程结构键接结构、支化、交联等。高分子链结构与构象高分子的非晶态无定形结构、取向态结构等。高分子液晶态液晶类型、液晶行为等。高分子的结晶态结晶过程、晶胞结构、结晶度等。高分子聚集态结构与性能强度、韧性、硬度等。高分子软物质的力学性能热稳定性、热传导性等。高分子软物质的热性能透明度、折射率等。高分子软物质的光学性能导电性、介电性等。高分子软物质的电学性能高分子软物质的性能调控软物质在能源领域的应用前景11软物质材料在电池、超级电容器等能源储存器件中有广泛应用，如聚合物电解质、电极材料等，能够提高能量密度、功率密度和循环稳定性。软物质材料在太阳能电池、燃料电池等能源转换器件中也有重要应用，如光敏染料、催化剂载体等，能够提高光电转换效率和燃料利用率。能源储存与转换VS软物质材料在能源传输过程中具有优异的性能，如热导率、电导率等，可用于制造高效的热管、电缆等传输器件。软物质材料在节能领域也有广泛应用，如智能窗、热反射涂层等，能够调节室内外温度、降低能耗。能源传输与节能软物质材料在可再生能源领域具有广阔的应用前景，如生物质能、地热能等，可用于制造高效的生物质燃料、地热换热器等器件。软物质材料在风能、太阳能等可再生能源的收集和利用中也有重要应用，如风力发电机叶片、太阳能电池板等，能够提高能源利用效率和稳定性。可再生能源利用软物质在环保领域的应用与挑战12污水处理软物质材料可用于大气污染治理，如利用吸附剂、催化剂等降低有害气体排放，改善空气质量。大气治理固体废弃物处理软物质材料在固体废弃物处理方面也有应用，如生物降解塑料等可降解材料能够减少垃圾产生，降低环境压力。软物质材料如高分子吸附剂、膜分离技术等在污水处理中有广泛应用，能够有效去除污染物，提高水质。应用领域软物质材料在环保领域应用时，需要不断提高其性能，如增强吸附能力、提高分离效率等，以满足更严格的环保要求。材料性能提升软物质材料的制备成本较高，如何在保证性能的前提下降低成本，是其在环保领域大规模应用需要解决的问题。成本控制软物质材料在环保领域应用时，需要对其环境影响进行评估，确保其在使用过程中不会对环境造成二次污染。环境影响评估挑战与问题软物质科学与工程的课程设置与教学体系13课程设置基础课程包括物理学、化学、生物学等基础学科的相关课程，为学生打下坚实的理论基础。专业核心课程涵盖软物质的基本概念、理论、实验方法以及应用领域，如高分子物理、胶体与界面科学、生物大分子等。拓展课程根据研究方向的不同，设置相应的拓展课程，如先进功能材料、绿色化学、可持续工程等。理论教学与实践相结合01注重理论知识的同时，加强实验教学和课程设计等实践环节，提高学生的实践能力和创新能力。跨学科教学02鼓励学生选修其他相关学科的课程，拓宽知识面，培养跨学科的综合能力。国际化教学03引进国外先进的教学理念和教材，邀请国际知名学者来校授课或开展合作研究，提高学生的国际视野和竞争力。教学体系软物质科学与工程专业的实验教学方法14开设软物质基础实验课程，如高分子合成、胶体与界面科学等，培养学生基本实验技能。引入现代实验技术手段，如光学显微镜、扫描探针显微镜等，提高实验教学效果。鼓励学生自主设计实验方案，培养创新能力和解决问题的能力。基础实验教学引导学生综合运用所学知识解决实际问题，提高综合实验能力。鼓励学生参与教师科研项目，接触前沿科学研究，培养科研素养。开设涉及多个知识领域的综合性实验课程，如生物医用高分子材料、智能高分子材料等。综合性实验教学开设创新性实验课程，鼓励学生自主选题、自主设计实验方案。提供实验室开放时间和经费支持，鼓励学生开展课外科技创新活动。引入企业合作项目，让学生在实践中了解软物质科学与工程的应用前景。创新性实验教学软物质科学与工程专业的师资力量与教学资源15学术背景教师团队拥有物理学、化学、生物学和工程学等多学科背景，具备丰富的科研经验和教学能力。教授队伍包括多位国内外知名学者和专家，他们在软物质科学领域取得了显著的研究成果。青年教师青年教师具备博士学位和海外留学经历，为专业注入新的活力和创新思维。师资力量教学资源实验室设施配备先进的软物质合成与表征实验室、材料性能测试实验室等，满足学生实验和实践需求。科研平台与国内外多个科研机构和高校建立合作关系，共享科研资源和成果，为学生提供更广阔的学术视野。学术交流定期举办学术讲座、研讨会和国际会议等，邀请国内外知名学者和专家进行学术交流，为学生提供与大师面对面交流的机会。校企合作与多家企业和行业建立紧密的合作关系，为学生提供实习、就业和创新创业的机会。软物质科学与工程专业的实践教学与实习实训16基础实验课程包括软物质合成、表征、性能测试等基础实验，培养学生实验技能和动手能力。专业实验课程针对软物质在化学、化工、生物、材料等领域的应用，设计综合性、设计性实验，提高学生解决复杂问题的能力。创新实践项目鼓励学生参与科研项目、创新实践项目，培养学生的创新能力和团队协作精神。实践教学企业实习安排学生到相关企业实习，了解软物质在工业生产中的应用，提高学生的工程实践能力。科研实训组织学生参与教师的科研项目，培养学生的科研素养和独立解决问题的能力。社会实践鼓励学生参加社会实践活动，了解软物质在社会生活中的应用，提高学生的社会责任感。实习实训030201软物质科学与工程领域的产学研合作17共建实验室产业界与学术界共同建立实验室，共享资源，开展前沿技术研究。联合研发项目针对产业界的需求，学术界提供技术支持和解决方案，共同研发新产品或技术。人才交流与培养产业界为学术界提供实践基地和资金支持，学术界为产业界培养专业人才。产业界与学术界的紧密合作将科研成果转化为实际产品，推动产业升级和技术进步。科研成果的产业化学术界将研发出的新技术转让给产业界，或授予产业界使用新技术的许可。技术转让与许可鼓励和支持学术界和产业界人士进行创新创业，推动科技成果转化。创新创业支持科研成果的转化与应用促进科技创新产学研合作能够整合各方资源，推动科技创新和技术进步。推动经济发展产学研合作能够促进科技成果转化，推动产业升级和经济发展。加速人才培养产学研合作为人才培养提供了更广阔的实践平台和学习机会。产学研合作的意义与影响软物质科学与工程专业的就业前景与市场需求18就业前景随着新材料、新能源等领域的快速发展，企业对软物质科学与工程人才的需求不断增加，毕业生可在相关企业的研发部门发挥重要作用。企业研发毕业生可在各类科研机构从事软物质科学与工程领域的研究工作，为科技进步做出贡献。科研机构可在高等院校、职业院校等教育机构从事相关专业的教学工作，培养更多专业人才。教育领域新材料领域软物质科学与工程在新材料领域具有广泛应用，如高分子材料、纳米材料、生物材料等，市场需求持续增长。医疗健康领域软物质科学与工程在医疗健康领域的应用也日益广泛，如生物医用材料、药物载体、医疗器械等，为医疗健康事业的发展提供了有力支持。环保与可持续发展领域随着环保意识的提高和可持续发展的需求，软物质科学与工程在环保材料、绿色化学等方面的应用也逐渐增多，市场需求不断扩大。010203市场需求软物质科学与工程专