一、課程基本資訊
課程編號：13103106
課程類別：專業核心課程
適應專業：材料物理
總學時：54學時
學分數：3學分
課程簡介：
奈米技術和奈米材料科學是20世紀80年代末發展起來的新興學科。由於奈米材料具有許多傳統材料無法媲美的奇異特性和非凡的特殊功能，因此在各行各業中將有空前的應用前景，它將成為21世紀新技術革命的主導中心。本課程簡單介紹奈米材料和奈米結構，主要論述奈米結構單元、奈米微粒的基本理論、物理特性、化學特性、製備與表面修飾、尺寸評估、奈米固體及其製備、奈米固體材料的微結構、奈米複合材料的結構和效能、奈米粒子和離子團與沸石的組裝體系、奈米結構、測量與應用等。
授課教材：《奈米材料學基礎》，陳翌慶、王瑛編，中南大學出版社，2023年。
參考書目：
[1]《奈米材料和奈米結構——國家重大基礎研究專案新進展》，張立德、解思深編，化學工業出版社，2023年。
[2]《奈米複合材料》，徐國財、張立德編，化學工業出版社，2023年。
[3]《奈米材料分析》，黃惠忠編，化學工業出版社，2023年。
二、課程教育目標
通過這門課程的教學，達到以下目標：
使學生對奈米材料的結構、組織、效能及製備、檢測方法和工藝的基礎理論與知識深入了解和掌握，對奈米材料與金屬、非金屬材料的復合方式，形成的結構組織、改性機理和應用了解，並通過相關資料查詢、閱讀、綜合分析與討論，對奈米材料領域內最新進展和成果有所了解，基本具備具體分析、設計、研究和應用奈米材料基礎知識、基本方法和能力。
三、教學內容與要求
緒論教學重點：奈米科技的基本概念和內涵
教學難點：奈米材料與其他學科的交叉、滲透
教學時數：3學時
教學內容：奈米科技的基本概念和內涵；奈米材料和技術領域研究的物件和發展的歷史；奈米材料與其他學科的交叉、滲透；奈米結構研究的進展和趨勢；奈米家族中的重要成員——奈米半導體；奈米材料在高科技中地位
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 掌握奈米科技的基本概念和內涵；
（2） 了解奈米材料和技術領域研究的物件和發展的歷史；奈米材料與其他學科的交叉、滲透；
（3） 了解奈米結構研究的進展和趨勢以及奈米材料在高科技中地位。
第一章奈米材料的物理學基礎
教學重點：週期奈米結構的物理學；零維納公尺顆粒的基本物理效應
教學難點：週期奈米結構的物理學；零維納公尺顆粒的基本物理效應
教學時數：3學時
教學內容：理想週期結構的能帶；電子能級的不連續性；久保理論
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 了解久保理論
（2） 掌握電子能級的不連續性
第二章奈米微粒的基本理論
教學重點：量子尺寸效應；小尺寸效應；表面效應；巨集觀量子隧道效應；庫侖堵塞與量子隧穿；介電限域效應
教學難點：量子尺寸效應；小尺寸效應；表面效應；巨集觀量子隧道效應；庫侖堵塞與量子隧穿；介電限域效應
教學時數：9學時
教學內容：量子尺寸效應；小尺寸效應；表面效應；巨集觀量子隧道效應；庫侖堵塞與量子隧穿；介電限域效應
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 掌握量子尺寸效應；小尺寸效應；表面效應；巨集觀量子隧道效應；庫侖堵塞與量子隧穿；介電限域效應；
（2） 掌握量子尺寸效應；小尺寸效應；表面效應；巨集觀量子隧道效應；庫侖堵塞與量子隧穿；介電限域效應等在奈米材料中的解釋。
第三章零維奈米材料
教學重點：零維奈米材料的製備技術；零維奈米材料的物理化學性質
教學難點：零維奈米材料的製備技術；零維奈米材料的物理化學性質
教學時數：21學時
教學內容：氣相法；液相法；固相法；熱學效能；光學效能；磁學效能；電學效能；吸附；奈米微粒的分散與團聚
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 掌握氣相法和液相法製備零維奈米材料的方法；
（2） 了解氣相法和液相法各種製備方法的優缺點；
（3） 掌握奈米粒子不同於常規材料的熱、磁、光、電、磁性能；
（4） 掌握吸附、奈米微粒的分散與團聚。
第四章一維奈米材料
教學重點：一維奈米材料的合成製備；一維奈米材料的物性；碳奈米管
教學難點：一維奈米材料的物性
教學時數：9學時
教學內容：氣相法；液相法；模板法；單根奈米線的電學傳輸和光學性質
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 了解氣相法和液相法製備一維奈米材料的方法；
（2） 掌握模板法製備一維奈米材料的方法；
（3） 掌握單根奈米線的電學傳輸和光學性質；
（4） 了解碳奈米管的製備及應用。
第五章有序奈米結構及其應用
教學重點：碳奈米管有序陣列體系的化學氣相法合成
教學難點：厚膜模板合成奈米陣列
教學時數：6學時
教學內容：奈米結構自組織和分子自組織合成和效能；厚膜模板合成奈米陣列；介孔固體和介孔複合體的合成和特性；單電子電晶體；碳奈米管有序陣列體系的化學氣相法合成；mcm-41合成與物性；有序奈米結構的應用
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 了解奈米結構自組織和分子自組織合成和效能；
（2） 初步了解厚膜模板法在合成奈米陣列中的應用；
（3） 了解介孔固體和介孔複合體的合成和特性；
（4） 掌握碳奈米管有序陣列體系的化學氣相法合成；
（5） 了解單電子電晶體合成及其應用；
（6） 了解mcm-41合成與物性；
（7） 了解有序奈米結構的應用。
第六章奈米固體及其製備
教學重點：奈米陶瓷的製備；奈米金屬與合金材料的製備；奈米固體材料的效能。
教學難點：奈米固體材料的效能
教學時數：3學時
教學內容：奈米陶瓷的製備；奈米金屬與合金材料的製備；奈米固體材料的效能。
教學方式：課堂講授
教學要求：
（1） 了解奈米陶瓷的製備；
（2） 了解奈米金屬與合金材料的製備；
（3） 掌握奈米固體材料的效能。
四、作業
該課程原則上每次課都布置作業，除了教材中的習題，也可以補充一些典型習題。
五、考核方式與成績評定
考核方式：考試。
成績評定：總評成績= 平時成績（30%）+期末考試（70%），其中平時成績是平時作業與出勤情況，視具體情況而定。
執筆人：
負責人：
2023年8月
奈米材料與奈米結構複習內容 答案
1 簡單論述奈米材料的定義與分類。答 最初奈米材料是指奈米顆粒和由它們構成的奈米薄膜和固體。現在廣義 奈米材料是指在三維空間中至少有一維處在奈米尺度範圍，或由他們作為基本單元構成的材料。如果按維數，奈米材料可分為三大類 零維 指在空間三維尺度均在奈米尺度，如 奈米顆粒，原子團簇等。一維 指在空間有兩...
奈米材料結構與效能
摘要奈米材料具有的獨特的物理和化學性質，使人們意識到它的發展可能給物理 化學 材料 生物 醫藥等學科的研究帶來新的機遇。奈米材料的應用前景十分廣闊。本文簡要介紹了奈米材料在結構與效能方面的一些獨特的性質，包括其物理效應以及物理化學性質。關鍵字 奈米材料，效應，特性 奈米材料是指特徵尺寸在奈米數量級 ...
奈米科技與奈米材料課程總結
西南科技大學 告報告人 理學院光資訊1102班楊星 時間 2012.4.9 早在1959年，美國著名的物理學家，諾貝爾獎金獲得者費曼就設想 如果有朝一日人們能把百科全書儲存在乙個針尖大小的空間內並能移動原子，那麼這將給科學帶來什麼！這正是對奈米科技的預言，也就是人們常說的小尺寸大世界。奈米科技是研究...