課程名稱：奈米材料概論
英文名稱：introduction to nanomaterials
課程編號：
課程學時：36
課程學分：2
課程性質：專業選修課
適用專業：應用化工技術、環境監測與治理技術、材料加工技術等
大綱執筆人： 王曉華
一、課程的性質、任務與基本要求
1.本課程的性質與任務
奈米材料學科是近年來興起並受到普遍關注的乙個新的科學領域，它涉及到凝聚態物理、化學、材料、生物等多種學科的知識，對凝聚態物理和材料學科產生了深遠的影響。該課程是材料學、材料物理與化學或材料加工工程等專業學生的一門專業選修課程。本課程的目的是通過課堂教學、課堂討論使學生了解、掌握奈米材料的概念、分類及其特點；了解奈米材料的物理效能和化學效能；了解奈米材料的主要製備方法及其原理、工藝過程和適用範圍；掌握奈米材料粒度、成分、結構、形貌的測試和表徵方法；了解奈米材料在不同領域的應用現狀和應用前景以及研究進展。
培養學生在交叉學科和創新能力等方面的綜合能力。
2.課程的基本內容和要求
本課程主要講授奈米材料的基本概念與性質、製備奈米粒子的物理和化學方法、奈米薄膜材料、奈米固體材料、奈米複合材料等，其目的是使學生掌握各種奈米材料的效能和製備工藝，為正確選擇各種奈米材料的製備工藝提供依據，同時也為研究新材料、新效能、新工藝打下理論基礎。
3.教學環節與學時分配
課堂教學：32學時（包括課堂討論等教改環節）
實驗：4學時
總計：36學時
二、教學內容與教學計畫
緒論1學時
奈米科技的興起、奈米材料的研究歷史、奈米材料的主要研究內容、本課程的特點和學習方法
第一章奈米材料的基本概念與性質7學時
（一）教學內容與學時
1、奈米材料的基本概念1學時
2、奈米微粒的基本性質3學時
（1）電子能級的不連續性
（2）量子尺寸效應
（3）小尺寸效應
（4）表面效應
（5）巨集觀量子隧道效應
3．奈米微粒的物理特性3學時
（1）奈米微粒的結構與形貌
（2）奈米微粒的熱學性質
（3）奈米微粒的磁學性質
（4）奈米微粒的光學性質
（二）重點與難點
1． 重點：物質層次可以分為微觀、介觀和巨集觀三個層次。奈米科技的誕生是以掃瞄隧道顯微鏡和原子力顯微鏡為先導的。
微觀粒子具有二象性，既具有粒子性，又具有波動性。量子效應：原子和分子中的電子等粒子的能量量子化是電子受到原子核和其它電子所產生的力場的束縛而產生的，這些粒子可以存在多種運動狀態，粒子分布呈現波動性。
由n個原子組成的固體材料，當原子間距縮小時，每個原子中的電子就會受到鄰近原子中的電子和原子核的作用，其結果是每個分立的電子能級**成n個彼此相隔很小的能級，形成近似連續的密集的能量範圍叫能帶。k空間：又稱波矢空間，描述微觀粒子運動狀態的空間，k空間中的乙個點對應著乙個確定的狀態。
久保理論。
2．難點：量子尺寸效應、久保理論。
（三）習題：習題1、習題2、習題3
第二章奈米粒子的製備方法8學時
（一）教學內容與學時
1．奈米粒子製備方法評述1學時
2．製備奈米粒子的物理方法3學時
1） 機械粉碎法
2） 蒸發凝聚法
3） 離子濺射法
4） 冷凍乾燥法
5） 其它方法
3．製備奈米粒子的化學方法3.5學時
1） 氣相化學反應法
2） 沉澱法
3） 水熱合成法
4） 噴霧熱解法
5） 溶膠－凝膠法
4．製備奈米粒子的綜合方法0.5學時
（1）雷射誘導氣相化學反應法
（2）其它綜合方法
（二）重點與難點
1．重點：物理方法製備奈米粒子的粉碎法和構築法；蒸發法製備奈米粒子，按加熱蒸發的不同，可以分為電阻蒸發、等離子體蒸發、雷射束加熱蒸發、電子束加熱蒸發、電弧放電加熱蒸發、高頻感應電流加熱蒸發、太陽爐加熱蒸發等；簡述以y(no3) 3、ba(no3) 2和cu(no3) 2為原料用冷凍乾燥法製備y-ba-cu-y體系的超導奈米粒子的工藝過程。比較製備奈米粒子的化學方法，並分析其各自特點。
2．難點：製備奈米粒子的各種方法的比較及應用範圍。
（三）習題：習題1、習題2、習題3
第三章奈米薄膜材料6學時
（一）教學內容與學時
1．概述0.5學時
2．奈米薄膜材料的功能特性1.5學時
（1）薄膜的光學特性
（2）電學特性
（3）磁阻效應
3．奈米薄膜材料製備技術3學時
（1）物理氣相沉積法
（2）化學氣相沉積
（3）溶膠－凝膠法
（4）電化學方法
4．奈米薄膜材料的應用1學時
（二）重點與難點
1．重點：陶瓷薄膜；薄膜厚度是薄膜的重要引數之一，它對薄膜的其它物理效能有影響，可以利用天平法、電學法和光學法等方法來測量；鐵電薄膜是陶瓷薄膜中很重要的一類，這類薄膜具有壓電效應、熱釋電效應、電光效應和非線性光學效應等多種效應，便於器件的小型化及微電子學和光電子學整合；真空蒸發製備陶瓷薄膜是採用較早、也較簡單的方法，其基本原理是通過蒸發源將原料加熱或昇華，使氣相原子或分子穿過真空空間後凝結成膜；多源反應共蒸發是指在高真空條件下，由幾個蒸發源同時將所需金屬組分蒸發到加熱襯底上，在此過程中不斷向其上吹反應氣體；離子束濺射沉積製膜；凝膠-溶膠方法製備陶瓷薄膜的工藝過程。
2．難點：製備陶瓷薄膜與奈米粒子工藝要素的不同及工藝控制。
（三）習題：習題1、習題2、習題3、習題4
第四章奈米固體材料6學時
（一）教學內容與學時
1 概述0.5學時
2奈米固體材料結構特點1.5學時
(1) 奈米固體材料的結構特點
(2) 奈米固體材料的結構模型
(3) 奈米固體材料的結構缺陷
3 奈米固體材料的效能1學時
(1)力學效能
(2)磁學效能
(3)電學效能
(1)4 奈米固體材料製備方法2.5學時
(1) 惰性氣體蒸發原位加壓法
(2) 高能球磨法
(3) 非晶晶化法
(4) 無壓燒結
(5) 熱壓燒結
(6) 微波燒結
5 奈米固體材料的應用0.5學時
（二）重點與難點
1．重點：奈米結構材料的基本構成是奈米微粒以及它們之間的介面，後者所佔的體積分數幾乎可與奈米微粒所佔的體積分數相當；三叉晶界；奈米材料的緻密化問題有兩種觀點；對各種奈米固體材料，可能偏離hall-petch關係；從介面特點分析超塑性的產生；高能球磨製備奈米粒子；非晶晶化化；試比較無壓燒結、熱壓燒結和微波燒結的工藝特點，並比較其優缺點。
2．難點：奈米固體材料燒結過程中晶粒長大的機制及控制
（三）習題：
習題1，習題2
第五章奈米複合材料4 學時
（一）教學內容與學時
1 奈米複合材料的分類2 學時
2 奈米複合材料的效能
（1）高強度、高韌性
（2）高比強度、高比模量
（3）抗蠕變、抗疲勞
2 陶瓷基奈米複合材料2.5 學時
(1)反應燒結
(2)原位復合法
（二）重點與難點
1 重點：複合材料的奈米級增強體包括奈米顆粒、奈米晶元、奈米晶須、奈米纖維等；0-0奈米複合材料；複合材料的基體和增強體的介面粘結形式有機械粘結和化學粘結兩種，介面結合的強弱對陶瓷韌性的影響；反應燒結和原位復合法製備陶瓷基複合材料的異同之處。
2 難點複合材料的組織控制
（三）習題
習題1，習題2
三、實驗
本課程共安排1個實驗，4學時。
1. 奈米氧化鐵材料的製備及材料的表徵4學時
四、教材與參考書
1.教材：哈爾濱工業大學出版社曹茂盛、關長斌、徐甲強等編著《奈米材料導論》
2.主要參考書
（1）．科學出版社張立德著《奈米材料與奈米結構》
（2）化學工業出版社，高濂，奈米陶瓷
五 、教學改革
在教學過程中，結合課程內容，列出4－5個學術問題向選修同學公布，學生根據興趣自願報名參加相應的題目，指導學生廣泛查閱國內外文獻，了解國內外最新進展，撰寫文獻閱讀報告，並在材料液態結構及其遺傳性教育部重點實驗室展開實驗。
工程管理概論教學大綱
一 課程基本資訊 1 課程 2 英文名稱 introduction to project management 3 學時學分 24學時 1.5學分 4 課程性質 學科基礎必修課 5 先修課程 高等數學i 6 授課物件 2013級工程管理專業 二 教學方法 課堂講授和討論相結合。通過閱讀主要參考書目 ...
《飯店管理概論》教學大綱
課程教學大綱 山西資訊職業技術學院 資訊管理系 2014年 一 課程教學目的 3 二 課程教學要求 3 三 先修課程 4 四 課程教學重 難點 4 五 課程教學方法與教學手段 4 六 課程教學內容 4 第一章 飯店管理職能 5 第二章 飯店管理的理論基礎 5 第三章飯店營銷 6 第四章飯店服務質量管...
《廣播電視概論》教學大綱
廣播電視概論 教學大綱 本科 一 課程 二 課程名稱 1 中文名 廣播電視概論 2 英文名 introductiontoradioandtelevision 三 課程管理院 系 及教研室 文學與新聞學系漢語言文學教研室 四 大綱說明 1 適用專業 層次 文新系新聞和廣告專業，本科層次。2 學時與學分...