《奈米材料與技術》課程教學大綱
課程**：050232005
課程英文名稱：nanocrystalline materials and technology
課程總學時：24 講課：24 實驗：0 上機：0
適用專業：金屬材料工程，粉體材料工程
大綱編寫（修訂）時間：2010.10
一、大綱使用說明
（一）課程的地位及教學目標
（1）課程地位
本課程是金屬材料工程專業和粉體材料工程的專業課，選修。
（2）教學目標
掌握解奈米材料的分類、特點和效能,了解奈米材料的基本製備技術，對國內外奈米材料和技術的發展有基本認識，具有初步閱讀和理解奈米科學和技術領域英語文獻的能力。
（二）知識、能力及技能方面的基本要求
（1）知識方面的基本要求
掌握奈米材料的基本分類和特點；了解奈米材料發展方向。
掌握奈米結構的基本構成；了解奈米結構形成的基本理論。
了解奈米粉體、奈米棒和奈米管的製備方法，對氣相沉積、液相沉積和固態製備技術途徑具有基本認識。
了解物理氣相沉積、化學氣相沉積和噴塗加工技術的特點和基本原理；了解溶膠凝膠法和溼化學法工藝；了解機械合金化和機械化學合成工藝。具備初步選擇工藝，製備奈米材料的知識結構。
初步掌握奈米快體材料製備工藝原理，了解奈米粉體凝聚，嚴重變形和電沉積的基本工藝，
了解奈米材料力學行為特點和一般表徵方法。
了解奈米塗層製備方法和分類，具有熱噴塗塗層、過渡金屬氮化物塗層、超硬塗層和超韌性奈米塗層的基本知識。
初步掌握奈米領域英語文獻常用句型、短語、關鍵詞。
（2）能力方面的基本要求
初步具備閱讀和理解奈米材料和技術領域英語文獻的基本能力，能進行基本的該領域內單詞和句子的英漢互譯。在對奈米材料和技術涉及的主要技術和工藝了解和掌握的基礎上，具有初步選擇典型奈米材料製備方法和表徵手段的的能力。
（三）實施說明
本教學大綱依據金屬材料工程專業、無機非金屬材料工程專業和粉體材料科學與工程專業2010版培養方案制定，結合卓越工程師教育培養計畫和大學生創新創業計畫的具體要求，培養學生了解和重點掌握奈米材料及技術的主要領域和基本理論，並且具備創新和創業意識，為科研和工程中具有國際和前瞻視野奠定基礎。課程主要涉及理論教學環節及其教學過程中的討論和專案訓練等課程內容設計。
教學以課堂講授為主，採用雙語教學模式，以採用多**輔助教學為主。以奈米材料特徵—分類－合成－效能—未來發展為主線，採用英語原版教材，對內容重點、難點問題以漢語和英語形式著重講解。以句型－關鍵單詞－關鍵句－段落呼應邏輯提高學生對內容的理解能力和對知識的掌握。
注意引用例項加深學生對奈米技術現狀及未來發展的理解。
採用啟發式教學；通過適當課堂討論和課後關鍵單詞、句子的翻譯等作業調動學生學習的主觀能動性，培養學生的自學能力。
（四）對先修課的要求
在講授本課前，學生應修完大學英語、金屬熱處理原理及工藝學、材料科學基礎、材料工程基礎等課程。
（五）對習題課、實驗環節的要求
每部分教學內容結束後，結合重點和難點內容，安排適當、適量英漢單詞、句子互譯練習作為課後作業。
（六）課程考核方式
1．考核方式：考查
2．考核目標：在考核學生對奈米材料基本知識、基本原理和方法的基礎上，重點考核學生的基本專業知識和掌握英語專業詞彙及段落翻譯能力。
3．成績構成：本課程的總成績主要由兩部分組成：平時成績佔40%，期末考試成績佔60%。
平時成績由任課教師依據作業、課堂討論等教學內容按平均成績以百分制給出；缺席三次以上，取消期末考試資格，總成績直接以不及格計。
期末考試成績：採用筆試（開卷或閉卷）或口試的方式進行，按百分制計入總成績
總成績：綜合平時和期末考試成績按比例計算後，轉化為優秀、良好、中等、及格和不及格五級制。
（七）主要參考書目:
《奈米材料和奈米結構》，張立德編，科學出版社，出版時間：2023年
《奈米科學與技術》，k robert、h ian、g mark編，科學出版社，出版時間：2023年
二、中文摘要
本課程是金屬材料工程專業、無機非金屬材料工程專業和粉體材料工程專業的雙語課，為選修課。課程內容主要有奈米粉體、奈米棒和奈米管、奈米塊體材料、奈米膜的分類、特點和製備方法；奈米材料氣相沉積、液相沉積和固態製備技術；奈米塊體材料的力學效能和奈米膜層的製備和效能等。系統介紹了物理氣相沉積、化學氣相沉積和噴塗工藝；溶膠凝膠法和溼化學法工藝；機械合金化和機械化學合成工藝；奈米粉體燒結，嚴重變形和電沉積本工藝。
並對氮化物過渡金屬膜層的製備和效能進行了典型論述。
三、課程學時總體分配表
四、大綱內容
第01部分緒論
總學時（單位：學時）4學時講課 4學時實驗0學時上機0學時
第1.1部分奈米材料概念及發展 （講課2學時）
具體內容：
1. 奈米、奈米科技及奈米材料的概念；
2. 奈米材料的研究歷史；
3. 奈米材料研究熱點；
第1.2部分奈米材料研究現狀 （講課2學時）
具體內容：
1．奈米材料最新發展方向；
2．奈米材料研究內容。
3. 奈米材料分析測試技術的發展
重點：奈米材料概念及研究內容
難點：奈米材料分析測試技術
習題內容：
奈米材料的概念和發展部分的英漢互譯練習
第02部分奈米結構
總學時6學時講課 6學時實驗0學時上機0學時
第2.1部分奈米粉體的特性（講課2學時）
具體內容：
1．小尺寸效應；
2．量子效應；
3. 表面效應。
第2.2部分奈米材料的分類及性質 （講課4學時）
具體內容：
1. 奈米材料的分類
2. 奈米材料光、聲、電、磁性質
3.奈米材料的穩定性和奈米晶粒長大機理
重點：奈米材料的分類和特點
難點：奈米晶體的長大機理
習題內容：
奈米粉體和奈米材料特性和分類方面英漢互譯練習
第03部分奈米材料製備方法
總學時8學時講課 8學時實驗0學時上機0學時
第3.1部分氣相製備方法（講課4學時）
具體內容：
1．物理氣相沉積方法；
2．化學氣相沉積方法；
3.氧焰噴塗方法。
第3.2部分液相製備方法（講課2學時）
具體內容：
1. 溶膠-凝膠方法
2. 濕法化學法
第3.3部分固相製備方法（講課2學時）
具體內容：
1. 機械球磨；
2. 機械化學方法。
重點：掌握奈米材料製備的氣相沉積方法，液相方法中的溶膠凝膠法
難點：了解機械化學方法製備奈米材料
習題內容：
關鍵單詞和製備方法及特點的英漢互譯練習
第04部分奈米塊體材料的製備
總學時2學時講課 2學時實驗0學時上機0學時
具體內容：
1.壓制聚結技術
2.塑性變形技術
3.電沉積技術
重點：掌握奈米晶粉體的聚結技術
難點：了解奈米晶粉體的聚結方法的工藝控制
習題內容：
塊體製備技術方面的關鍵詞、重要段落的英漢互譯
第05部分奈米塊體材料力學性質
總學時2學時講課 2學時實驗0學時上機0學時
具體內容：
1. 奈米材料的基本力學行為
2. 奈米材料的基本力學行為表徵
重點：奈米材料的逆hall-petch效應
難點：掌握奈米材料力學行為的表徵手段
習題內容：
力學行為和主要表徵手段的英漢互譯
第06部分奈米晶塗層
總學時4學時講課 4學時實驗0學時上機0學時
第6.1部分奈米晶塗層的製備（講課2學時）
具體內容：
1．熱解技術；
2．噴炬工藝；
3. 噴塗熱解工藝。
第6.2部分奈米晶塗層的效能 （講課2學時）
具體內容：
1. 過渡金屬氮化物塗層的效能；
2. 超硬和超韌性奈米塗層的效能。
重點： 掌握過渡金屬氮化物塗層
難點：了解過渡金屬氮化物塗層的效能表徵
習題內容：
塗層的型別和特點及主要表徵技術的英漢互譯
第07部分奈米材料的創新發展
總學時4學時講課4學時實驗0學時上機0學時
第7.1部分奈米材料理論和技術的創新基礎及討論（講課及課堂討論2學時）
具體內容：
1．奈米材料設計-工藝-效能的關係
2．奈米材料應用背景選擇
第7.2部分奈米材料的創新設想及訓練（講課討論2學時，課下大作業或設計10學時）
具體內容：
1. 選擇奈米材料創新的設計思路
2、確定奈米材料製備方法及工藝
3、**奈米材料的效能及表徵手段
4、提出明確應用及環境經濟論證。
編寫人：張罡
安玉良呂逍審核人： 婁長勝
批准人： 張罡
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