《功能材料》課程教學(xué)大綱（本科）

《功能材料》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：1011239061課程名稱：功能材料/Functionalterials課程類別：專業(yè)選修課學(xué)分：2總學(xué)時(shí)：32理論學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：0適用專業(yè)：金屬材料工程適用對(duì)象：本科先修課程：大學(xué)物理、材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)境：多媒體教室開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡(jiǎn)介.課程任務(wù)與目的本課程是金屬材料工程專業(yè)不可缺少的專業(yè)選修課。介紹功能材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，講述儲(chǔ)氫合金、超導(dǎo)材料、磁性材料、納米材料等常見功能材料的結(jié)構(gòu)、種類、特點(diǎn)、制備以及應(yīng)用。其目的是拓寬學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面，同時(shí)加深對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，適應(yīng)其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的高速發(fā)展對(duì)人才的需要。.對(duì)接培養(yǎng)的崗位能力掌握本專業(yè)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)知識(shí)，具有分析解決問題的能力及實(shí)踐技能，具有良好的身心素質(zhì)和人文科學(xué)素養(yǎng)，安全責(zé)任意識(shí)，職業(yè)道德，社會(huì)責(zé)任感，以及自我學(xué)習(xí)或終身學(xué)習(xí)的能力，能不斷地更新知識(shí)、拓展能力，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求；具有工程創(chuàng)新潛質(zhì)和國(guó)際視野，具有團(tuán)隊(duì)合作與溝通交流能力，能夠在跨學(xué)科的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。三、課程教學(xué)目標(biāo)L掌握功能材料的含義、特點(diǎn)及常見功能材料的基本知識(shí)。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求1）.對(duì)重要的基本概念與基本原理了解其來源、含義與適用范圍。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求2）.熟悉各類功能材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、制備和應(yīng)用。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求3）.實(shí)現(xiàn)學(xué)生專業(yè)能力、實(shí)踐創(chuàng)新精神及人文素養(yǎng)的培養(yǎng)。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求4）四、教學(xué)課時(shí)安排（一）學(xué)時(shí)分配主題或知識(shí)點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)完成課程教學(xué)目標(biāo)講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐主題1緒論22001

五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)主題2章儲(chǔ)氫材料44002、3、4主題3章形狀記憶材料44002、3、4主題4章超導(dǎo)材料44002、3、4主題5章非晶態(tài)材料22002、3、4主題6章磁性材料22002、3、4主題7章納米材料44002、3、4主題8第七章功能陶瓷材料22002、3、4主題9第八章功能轉(zhuǎn)換材料22002、3、4主題10第九章光學(xué)功能材料44002、3、4主題11第十章新型功能材料22002、3、4合計(jì)323200緒論L教學(xué)內(nèi)容：材料的定義、分類及發(fā)展史，功能材料的概念、分類與特點(diǎn)，新型功能材料及研究進(jìn)展，發(fā)展高技術(shù)新材料的建議。.教學(xué)：功能材料的概念、分類與特點(diǎn)。.教學(xué)難點(diǎn)：新型功能材料。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。章儲(chǔ)氫材料.教學(xué)內(nèi)容：儲(chǔ)氫方法及其儲(chǔ)氫材料的特性，金屬氫化物儲(chǔ)氫原理，鎂系、稀土系、鈦系儲(chǔ)氫合金簡(jiǎn)介，儲(chǔ)氫合金的應(yīng)用。.教學(xué)：稀土系、鎂系儲(chǔ)氫合金。.教學(xué)難點(diǎn)：金屬氫化物儲(chǔ)氫原理。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。章形狀記憶材料.教學(xué)內(nèi)容：熱彈性馬氏體相變、形狀記憶原理、形狀記憶效應(yīng)與偽彈性，Ni-Ti系、Cu系、Fe系等形狀記憶合金的組成、特性及制備，形狀記憶材料的應(yīng)用（工程應(yīng)用、醫(yī)學(xué)應(yīng)用、智能應(yīng)用）。.教學(xué)：常見形狀記憶合金材料的特性及應(yīng)用。.教學(xué)難點(diǎn)：形狀記憶原理、相變偽彈性、超彈性。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。章超導(dǎo)材料.教學(xué)內(nèi)容:超導(dǎo)及超導(dǎo)材料的發(fā)展史，超導(dǎo)現(xiàn)象及超導(dǎo)材料的基本性質(zhì)（零電阻效應(yīng)、完全抗磁性、超導(dǎo)體的臨界參數(shù)、兩類超導(dǎo)體的基本特征），超導(dǎo)體的理論基礎(chǔ)和微觀機(jī)制（唯象理論、超導(dǎo)的微觀圖像與機(jī)制、電子-聲子、超導(dǎo)能隙、BCS理論等），超導(dǎo)材料的種類及其性能（元素超導(dǎo)體、合金超導(dǎo)體、超導(dǎo)化合物、非晶超導(dǎo)體、高溫超導(dǎo)體），超導(dǎo)材料的應(yīng)用。.教學(xué)：超導(dǎo)材料的基本物理特征、臨界參數(shù)等。.教學(xué)難點(diǎn)：超導(dǎo)的微觀機(jī)制（BCS微觀圖像）。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。章非晶態(tài)材料.教學(xué)內(nèi)容：非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)（微晶模型、拓?fù)錈o序模型）。非晶態(tài)材料的制備（非晶態(tài)材料的形成條件、非晶態(tài)合金帶材、線材的制備方法、大塊非晶材料的制備方法），常見非晶態(tài)材料簡(jiǎn)介，非晶態(tài)材料的性能及應(yīng)用。.教學(xué)：常見非晶態(tài)合金的種類、特性及應(yīng)用。.教學(xué)難點(diǎn)：非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。章磁性材料.教學(xué)內(nèi)容：材料的磁性（磁性的產(chǎn)生、磁學(xué)的基本物理量、磁性的分類、鐵磁性物質(zhì)的特性、磁致伸縮與磁彈性能），軟磁材料的分類、特征及應(yīng)用（金屬軟磁材料、鐵氧體磁性材料、非晶態(tài)合金軟磁材料）、硬磁材料及應(yīng)用（鋁銀鉆用此合金、稀土永磁材料、鐵基合金、銅基合金），磁記錄材料及應(yīng)用（磁記錄原理、磁頭材料、磁記錄介質(zhì)材料）。.教學(xué)：材料的磁性，硬磁材料和軟磁材料的物質(zhì)種類和特點(diǎn).教學(xué)難點(diǎn)：鐵磁材料磁滯回線。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。章納米材料.教學(xué)內(nèi)容：納米材料及發(fā)展，納米材料的種類（納米微粒、納米固體、納米組裝體系），納米材料的特性（納米材料的小尺寸效應(yīng)、納米材料的表面效應(yīng)、納米材料的量子尺寸效應(yīng)）,納米材料的制備技術(shù)（納米微粒的制備、納米粉體的制備、納米復(fù)合材料的制備），納米材料的應(yīng)用。.教學(xué)：納米材料的概念與分類，常見納米材料的特性、制備及應(yīng)用。.教學(xué)難點(diǎn)：納米材料的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。第七章功能陶瓷材料.教學(xué)內(nèi)容：導(dǎo)電陶瓷（電子導(dǎo)電陶瓷、離子導(dǎo)電陶瓷），介電鐵電陶瓷（陶瓷的介電和鐵電特性及極化、介電陶瓷、鐵電陶瓷），氣敏陶瓷，濕敏陶瓷，生物陶瓷（生物材料的必要條件、生物陶瓷的特點(diǎn)、常見生物陶瓷），高溫超導(dǎo)陶瓷。.教學(xué)：功能陶瓷的分類和特點(diǎn)，導(dǎo)電、鐵電介電、生物陶瓷。.教學(xué)難點(diǎn)：介電和鐵電特性及極化。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。第八章功能轉(zhuǎn)換材料L教學(xué)內(nèi)容：壓電材料（壓電效應(yīng)、壓電材料的工程參數(shù)、壓電陶瓷、壓電材料的應(yīng)用），熱釋電材料（熱釋電效應(yīng)、熱釋電晶體、熱釋電陶瓷），光電材料（光電效應(yīng)、常見光電材料），熱電材料（熱電效應(yīng)、常見熱電材料），電光材料（電光效應(yīng)、常見電光材料及應(yīng)用），磁光材料（磁光效應(yīng)、常見磁光材料），聲光材料（聲光效應(yīng)、常見聲光材料）。.教學(xué)：壓電材料、熱釋電材料、光電材料、熱電材料。.教學(xué)難點(diǎn)：壓電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)、光電效應(yīng)、熱電效應(yīng)。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。第九章光學(xué)功能材料.教學(xué)內(nèi)容：激光材料（激光的產(chǎn)生、固體激光材料）光纖材料（光纖的結(jié)構(gòu)及分類、光在光纖中傳輸?shù)幕驹?、保偏光纖、光纖材料及制造），紅外材料（紅外線的基本性質(zhì)、常見紅外材料），發(fā)光材料（發(fā)光的特征、電子束激光發(fā)光、場(chǎng)致發(fā)光、發(fā)光二極管、X射線激發(fā)發(fā)光），光色材料（光色玻璃、光色晶體，光存儲(chǔ)材料），非線性光學(xué)材料（二階非線性光學(xué)效應(yīng)、非線性光學(xué)晶體性質(zhì)及制備、非線性光學(xué)晶體及應(yīng)用），液晶材料（液晶的結(jié)構(gòu)、液晶材料物理性能、液晶的效應(yīng)、液晶材料及應(yīng)用）。.教學(xué)：激光材料、光纖材料、紅外材料和發(fā)光材料。.教學(xué)難點(diǎn)：紅外探測(cè)原理、發(fā)光原理、光纖傳輸原理。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。第十章新型功能材料.教學(xué)內(nèi)容：智能材料（智能材料簡(jiǎn)介、金屬系智能材料、無機(jī)非金屬系智能材料，高分子系智能材料），梯度功能材料的概念、制備方法及應(yīng)用，功能復(fù)合材料（樹脂基功能復(fù)合材料、金屬基功能復(fù)合材料、陶瓷基功能復(fù)合材料），多孔硅材料（多孔硅的結(jié)構(gòu)、發(fā)光機(jī)理、形成機(jī)理）。.教學(xué)：智能材料和梯度功能材料。.教學(xué)難點(diǎn)：多孔硅的發(fā)光機(jī)理和形成機(jī)理。.教學(xué)方案設(shè)計(jì)：采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。六、學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定根據(jù)課程特點(diǎn)，采取靈活多樣的考核，如課堂測(cè)驗(yàn)、拓展學(xué)習(xí)報(bào)告、文獻(xiàn)評(píng)述等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)力。成績(jī)考核評(píng)定：考查。以期末考試（開卷）或以小文章（綜述的形式）（占70%）；參考平時(shí)考勤及作業(yè)成績(jī)（占20%）,課堂測(cè)驗(yàn)、拓展學(xué)習(xí)報(bào)告等（占10%）為輔。學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定注:考核平時(shí)成績(jī)期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測(cè)驗(yàn)答辯項(xiàng)目小文章其他VVVV成績(jī)比例％51051070.過程考核包括平時(shí)成績(jī)和期中考試，根據(jù)本課程要求在所采取的考核下方打“J”;.期末考試為必修選，且占總成績(jī)的比例不低于40%；.采用“其他”考核的要寫明具體形式。七、教材、參考書目、重要文獻(xiàn)以及課程網(wǎng)絡(luò)資源建議教材：(1)殷景華主編.功能材料概論,哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2017.8(2)孫蘭主編.功能材料及應(yīng)用.成都：四川大學(xué)，2015.2參考書：(1)于洪全主編.功能材料.北京：北京交通大學(xué)，2014.6(2)李長(zhǎng)青主編.功能材料.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.6