《功能材料》教学大纲.docx

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1、功能材料课程教学大纲一、课程根本信息1、课程名称中/英文：功能材料 /Functional Materials 2、课程性质：专业限选课3、周学时/学分：4/24、授课对象：应用化学二、课程简介功能材料是一大类具有特别电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要根底材料，同时对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等，起着重要的作用。本课程重点介绍当今各种功能材料的争论进展状况，以及相关构造与性能和应用状况。三、教学目的与根本要求(注：必需明确要到达的学问、力气要求)使学生了解功能材料在材料科学中的地位以及功能材料的特点，把握典型的

2、功能材料的根本原理、材料类型以及主要用途；使学生既有坚实的功能材料物理根底，又有确定的有用材料的根本性能和应用学问。通过本课程学习，使学生对典型功能材料，如能源材料、信息功能材料、梯度功能材料、功能合金和智能材料等研觉察状及其应用有确定的了解，把握各种功能材料构造与性能的根本关 系。要求学生能够在识记的根底上，较好地理解所学内容，全面正确地把握根本概念、根本原理，并且能够进展简洁分析和推断。以学生为中心，在不断扩大奠定学生材料学问根底上，使之具备相关文献查阅、猎取和分析评述的力气，培育他们的学习兴趣，分别以自我和群组的方式不断学习，主动关心生疏四周世界的材料，宠爱材料的世界，有为制造、改进和完

3、善材料而努力的意愿，从而形成一段有意义的学习经受。四、教学进度表章次题目教学时数第一章绪论2 学时其次章储氢材料4 学时第三章外形记忆材料4 学时第四章梯度功能材料2 学时第五章磁记录材料4 学时第六章半导体存储器材料4 学时第七章光纤材料4 学时第八章智能材料4 学时第九章超导材料4 学时总计32 学时五、考核方式和成绩评定方法1、考核方式：资料查阅、专题分组争论报告、开卷考、总结报告、闭卷考2、成绩评定方法：寻常作业及课程参与、资料查阅及分组争论、期中考核、课 程小结报告、期末考核成绩分别为 15%、10%、20%、15%、40%.六、正文第一章绪 论教学时数 2教学目的：本章主要是简要介

4、绍功能材料的进展、分类，以及型功能材料的争论进展。争论分析六大类型功能材料的进呈现状和功能材料的分类。教学重点：功能材料的分类教学难点: 不同的功能材料分类标准，会产生不同的分类，需要说明各种分类的着重点。.主要教学方法：1、PPT 多媒体和板书；102、结合学生背景，给学生启发式的问题进展思考。1.1 材料在人类社会进展中地位1.2 材料的分类1.3 功能材料的特征和分类1.4 功能材料的现状和展望本章根本概念：功能材料、构造材料、分类标准本章思考题:1. 简述功能材料的分类。2. 简述功能材料的特点。3. 分别表达六种型功能材料的特点及应用。其次章 储氢材料教学时数 8教学目的：以LaNi

5、5 为代表，在分析氢能源优缺点和固态储氢原理的根底上，阐述稀土、TiFe、Mg 系和碱金属轻质储氢材料的构造、特性和进展应用的状况， 让学生具备储氢材料性能根本评价的力气。教学重点：各种储氢材料的晶体构造、掺杂改性和吸氢、释氢的原理。教学难点: 依据 P-C-T 曲线对储氢材料性能的分析争论。主要教学方法：1、PPT 多媒体和板书；2、对不同储氢材料的分析比较争论。2.1 能源问题与储氢2.2 不同储氢方式的比较2.3 储氢材料技术现状2.4 储氢合金的评价2.5 储氢合金的其它重要性能本章根本概念：P-C-T 曲线、形成焓、储氢容量、固溶体和氢化物本章思考题1. 依据物理化学原理，表达储氢材

6、料的储氢原理。2. 简述金属氢化物的重要应用。第三章外形记忆材料教学时数 4教学目的：依据外形记忆现象，介绍外形记忆的诱因和现象，让学生把握 TiNi 合金相变的特征温度、典型晶体构造、外形记忆效应分类，对Ti、Fe 和 Cu 基外形记忆合金和外形记忆陶瓷和高聚物作简要的说明，并对其相应的应用状况进展介绍。教学重点：TiNi 温度诱变外形记忆过程中奥氏体和马氏体相互转变的特征温度及相关的构造特征。教学难点: 外形记忆相变过程中的构造温度相图。.主要教学方法：1、PPT 多媒体和板书；2、让学生进展表格归纳比缴，对重要的晶体构造进展文献查阅。3.1 外形记忆效应及分类3.2 外形记忆效应机理与超

7、弹性3.3 外形记忆合金分类3.4 外形记忆陶瓷与聚合物简介3.5 外形记忆材料的应用本章根本概念：外形记忆效应、奥氏体开头和完成温度、马氏体开头和完成温度、外形记忆效应分类、超弹性和伪弹性本章思考题:1. 简述外形记忆效应及其机理。2. 举例说明各种外形记忆材料的应用。第四章梯度功能材料教学时数 2教学目的：在自然梯度材料的根底上，引出梯度功能材料的性能、组成与构造的梯度变化特点，描述梯度功能材料的进展背景、制备技术和应用状况。让学生了解梯度功能材料设计、评价和应用的特点，以及各种关键制备技术的应用范围。教学重点：梯度功能材料的性能、组成和构造梯度变化的特征和相关的制备技术教学难点: 如何依

8、据微观组织构造的各种表征结果和性能测试数据分析实际制备材料的梯度变化特征。.主要教学方法：1、PPT 多媒体和板书；2、课堂分组争论。4.1 梯度功能材料的进展与定义4.2 梯度功能材料的制备技术4.3 梯度功能材料的应用4.4 梯度功能材料的特性评价本章根本概念：梯度功能材料、等离子喷涂、自集中合成 SHS、激光熔敷、粉末冶金本章思考题:1. 梯度功能材料的特点。2. 表达几种主要的梯度功能材料的制备技术。第五章磁记录材料教学时数 4教学目的：本章主要在表达水平记录和垂直记录原理的根底上，介绍磁带、磁盘、磁头等几种典型磁记录材料的组成、构造和性能的特点，并对磁光材料的克尔效应和法拉第效应，以

9、及磁光盘的构造进展介绍。教学重点：不同磁记录材料的读写过程及相关的效应。教学难点: 磁光材料读、写过程的相关机理及应用。.主要教学方法：1、PPT 多媒体和板书；2、在课程沟通区进展争论。5.1 磁性材料在存储材料中的应用5.2 磁记录原理5.3 几种磁介质材料5.4 磁光效应与磁光材料5.5 常用磁光材料。本章根本概念：水平记录、垂直记录、杂化记录、磁光材料、克尔效应本章思考题:1. 水平、垂直和杂化磁记录模式的区分。2. 对磁记录材料的要求。3. 简述磁光记录过程的主要特征。第六章半导体存储器材料教学时数 4 教学目的：本章在介绍ROM、RAM、EPROM、E2PROM 和 Flash 根

10、本器件构造和原理的根底上，着重讲解元素和化合物半导体的衬底材料、介质层材料和金属化材料的应用状况，同时也对相变存储和铁电存储的相关材料存储机理进展介绍。教学重点：半导体存储器 ROM、RAM、EPROM、E2PROM 和 Flash 根本器件构造和原理教学难点: 半导体存储器件不同局部对材料的要求.主要教学方法：1、PPT 多媒体和板书；2、器件微观构造表征图示。6.1 常见只读存储器 ROM 构造和机理6.2 RAM 存储单元构造6.3 当前常见计算机存储器介绍6.4 EPROM、E2PROM 和 Flash 根本器件构造和原理6.5 相变存储和铁电存储特点本章根本概念：ROM、RAM、EP

11、ROM、E2PROM 和 Flash 存储器、相变存储、铁电存储本章思考题:1表达不同半导体存储器材料的特点。第七章光纤材料教学时数 4教学目的：在讲解光纤光导原理的根底上，本章进一步介绍了光纤的分类与特征，以及不同的玻璃光纤和高聚物光纤的制备方法及组成特征。结合学科前沿阐述了光子晶体光纤的根本概念。教学重点：不同类型光纤的光传导模式，以及光纤组分、构造对光纤窗口吸取光谱的影响。教学难点: 光传导原理以及光纤损耗及改善主要教学方法：1、PPT 多媒体和板书；2、动画说明光纤原理。7.1 光导原理与光纤7.2 光纤种类与特征7.3 不同玻璃光纤的制备方法7.4 高聚物光纤的进展与应用7.5 光子

12、晶体光纤简介本章根本概念：光传导原理、单模光纤、多模光纤、光子晶体、全反射、周期性介质本章思考题:1. 比较不同种类光纤的特征。2. 简述光子晶体根本原理。第八章智能材料教学时数 4教学目的：本章主要表达智能材料的定义、特征、分类和争论现状及应用。强调了目前智能材料主要的争论方向，并对金属、电流和磁流变体、电致变色、智能凝胶和外形记忆高分子等智能材料的特征进展了介绍。让学生在几类智能材料的根底上，把握智能材料的根本特点。教学重点：把握智能材料分类的根本状况和几类智能材料的特征。教学难点: 智能材料分类的特征和典型智能材料的构造和性能特征。主要教学方法：1、PPT 多媒体和板书；2、查阅文献作分

13、组报告。8.1 智能材料的定义和生命特征8.2 智能材料的争论方向和分类8.3 金属与非金属系智能材料8.4 纳米技术与智能材料本章根本概念：智能材料、生命特征、智能材料分类、智能诱因和特征本章思考题:1. 说明智能材料的生命功能特征表现的几个方面。2. 简述几种智能材料的机理。第九章超导材料教学时数 4教学目的：本章主要表达超导材料的性质、微观机制及其应用。在根本超导体物理现象介绍的根底上，让学生进一步了解超导体的临界参数和第 I、II 类超导体， 并根本把握二流体模型、伦敦方程、金茨堡朗道模型和 BCS 理论的微观机制， 进一步对高温超导机制进展了解。教学重点：把握超导材料的根本物理现象和

14、微观机制。教学难点: 超导材料的微观机制。主要教学方法：1、PPT 多媒体和板书；2、查阅文献作分组报告。9.1 超导体的根本物理现象9.2 超导体的临界参数9.3 第 I 类和第 II 类超导体9.4 超导的微观机制9.5 常规超导体的分类9.6 高温超导体及一些格外规超导体9.7 关于高温超导机制本章根本概念：零电阻现象和迈斯纳效应、临界温度和临界磁场、二流体模型、金茨堡朗道模型、BCS 理论本章思考题:1. 简述超导体根本物理现象的特征。2. 以 BCS 理论和二流体模型简述超导电性的微观机制。3. 说明第 I 类和第 II 类超导体的区分。七、参考文献1 贡长生、张克力，型功能材料，化学工业出版社，2023-12 马如璋、蒋民华、徐祖雄主编，功能材料学概论，北京冶金工业出版社，1999-23 郭卫红、汪济奎编著，现代功能材料及其应用，化学工业出版社 ，2023-84 殷景华、王雅珍、鞠刚主编，功能材料概论，哈尔滨工业大学出版社，2023-2.5 Z.L.Wang, Z.C.Kang, Functional and Smart Materials, A Division of Plenum Publishing Corporation, 1998.6 陈玉安、王必本、廖其龙 编，现代功能材料，重庆大学出版社，2023-6.执笔人：张硕