材料合成與制備

1、材料合成與制備課程教學大綱 一、課程說明 （一）課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質(zhì)、學分； 課程名稱：材料的合成與制備 所屬專業(yè)：材料化學 課程性質(zhì)：專業(yè)必修課 學分：2學分（36學時） （二）課程簡介、目標與任務(wù)、先修課與后續(xù)相關(guān)課程； 課程簡介： 材料的合成與制備課程是介紹現(xiàn)代材料制備技術(shù)的原理、方法與技能的課程，是材 料化學專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課程。 目標與任務(wù)：通過本課程的學習，使學生掌握材料制備過程中涉及的材料顯微組織 演化的基本概念和基本規(guī)律；掌握材料合成與制備的基本途徑、 方法和技能；掌握目前 幾種常見新材料制備方法的發(fā)展、原理、及制備工藝；培養(yǎng)學生樹立以獲取特定材料組 成與結(jié)構(gòu)為目

2、的材料科學研究核心思想，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的基本能力， 培養(yǎng)創(chuàng)新意識，為今后的材料科學相關(guān)生產(chǎn)實踐和科學研究打下堅實的基礎(chǔ)。 先修相關(guān)課程： 無機化學、有機化學、物理化學、材料科學基礎(chǔ) （三）教材與主要參考書 教材：自編講義 主要參考書： 1. 朱世富，材料制備科學與技術(shù)，高等教育出版社，2006 2. 許春香，材料制備新技術(shù)，化學工業(yè)出版社，2010 3. 李愛東，先進材料合成與制備技術(shù)，科學出版社，2013 、課程內(nèi)容與安排 第一章 引言 1.1 材料科學的內(nèi)涵 1.2 材料科學各組元的關(guān)系 （一）教學方法與學時分配 講授， 2學時。 （二）內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：材料科學學科

3、的產(chǎn)生、發(fā)展、內(nèi)涵；材料科學與工程學科的四個基本組 元：材料的合成與制備、材料的組成與結(jié)構(gòu)、材料的性質(zhì)與性能、材料的使用效能；材 料科學四組元的相互關(guān)系。 【掌握】：材料科學學科的內(nèi)涵、材料科學學科的四組元、四組元間的相互關(guān)系。 【了解】：幾個材料合成與制備導(dǎo)致不同組成與結(jié)構(gòu)并最終決定性質(zhì)與性能的科研 實例。 【難點】：樹立以獲取特定材料組成與結(jié)構(gòu)為核心的學科思想。 第二章 材料合成與制備主要途徑概述 2.1 基于液相 - 固相轉(zhuǎn)變的材料制備 2.3 基于固相 - 固相轉(zhuǎn)變的材料制備 2.4 基于氣相 - 固相轉(zhuǎn)變的材料制備 （一）教學方法與學時分配 講授， 2學時。 （二）內(nèi)容及基本要求 主

4、要內(nèi)容：材料科學學科的產(chǎn)生、發(fā)展、內(nèi)涵；材料科學與工程學科的四個基本組 元：材料的合成與制備、材料的組成與結(jié)構(gòu)、材料的性質(zhì)與性能、材料的使用效能；材 料科學四組元的相互關(guān)系。 【了解】：材料合成與制備的三種主要途徑。 【難點】：三種主要途徑選擇與取舍的依據(jù)。 第三章 材料合成與制備中的主要環(huán)境參量 3.1 溫度 3.2 壓力 3.3 真空 3.4 氣氛 3.5 重力 一）教學方法與學時分配 講授， 4學時。 （二）內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：材料合成與制備中的可供調(diào)控的主要環(huán)境參量， 包括溫度、 壓力、真空、 氣氛、重力等的獲得和測量。 【掌握】：高溫的獲得與測量、真空的獲得與測量、氣氛的獲得與

5、測量。 【了解】：其它幾種參量的獲得與測量方法。 【難點】：針對科研與生產(chǎn)需要合理選擇材料合成與制備環(huán)境參量的設(shè)備。 第四章 材料合成與制備過程中的物理化學過程 4.1 固相反應(yīng) 4.2 晶粒長大 4.3 燒結(jié) 4.4 擴散 4.5 相變 （一）教學方法與學時分配 講授， 4學時。 （二）內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：材料合成與制備過程中的主要物理化學過程：固相反應(yīng)、晶粒長大、燒 結(jié)、擴散、相變。 【掌握】：固相反應(yīng)、晶粒長大、燒結(jié)、擴散、相變的概念、主要影響因素。 【難點】：合成與制備工藝與主要物理化學過程的關(guān)系。 第五章 薄膜材料制備工藝 5.1 所用基片及其處理方法 5.2 真空蒸鍍法 5.

6、3 濺射成膜法 5.4 分子束外延生長法 5.5 薄膜的生長過程及分類 5.6 液相外延 5.7 影響薄膜結(jié)構(gòu)的因素 5.8 化學氣相沉積 5.9 溶膠- 凝膠方法 5.10 脈沖激光沉積法 5.11 離化團簇束成膜 5.12 有機薄膜生長 - 朗繆爾 -布洛吉特法 5.13 薄膜材料的設(shè)計 （一）教學方法與學時分配 講授， 6學時。 （二）內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容： 幾種主要的薄膜制備方法、 薄膜結(jié)構(gòu)的形成與演化及影響薄膜結(jié)構(gòu)的主 要因素。 【掌握】：濺射鍍膜的原理、方法和主要類型、薄膜的生長過程及影響薄膜結(jié)構(gòu)的 主要因素。 【了解】：其他薄膜制備工藝的原理、方法。 【難點】：不同薄膜制備工

7、藝間的比較。 第六章 陶瓷材料的合成與制備 6.1 原料粉體的處理 6.2 成型 6.3 坯體的干燥 6.4 燒結(jié) 6.5 文獻閱讀與討論 （一）教學方法與學時分配 講授， 6學時。 （二）內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：介紹陶瓷工藝流程。 【掌握】：幾種主要陶瓷成型工藝及其特點、陶瓷顯微組織的調(diào)控。 【了解】：陶瓷材料合成與制備的完整流程。 【難點】：成型工藝的選取、陶瓷材料顯微組織調(diào)控的主要途徑。初步閱讀英文文 獻。 第七章 粉體材料的合成與制備 7.1 機械粉磨法 7.2 固相合成法 7.3 氣相法 7.4 液相法 7.5 文獻閱讀與討論 （一）教學方法與學時分配 講授， 6學時。 （二）內(nèi)容

8、及基本要求 主要內(nèi)容：介紹主要粉體制備方法。 【掌握】：幾種主要濕化學法（沉淀法、溶膠 - 凝膠法、水熱法等）。 【了解】：其他主要粉體制備工藝。 【難點】：主要粉體制備工藝間的比較；粉體粒徑、形貌、團聚狀況的調(diào)控。初步 閱讀英文文獻。 第八章 納米材料與器件的合成與制備 8.1 納米材料與納米器件 8.2 常見納米材料的合成與制備 8.2 常見納米器件的制備工藝 （一）教學方法與學時分配 講授， 4學時。 （二）內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：介紹常見納米材料及納米器件的制備方法。 【掌握】：石墨烯的主要制備工藝、納米陣列的主要制備工藝。 【了解】：其他主要納米材料與器件的制備工藝。 【難點】：納米材料的形貌控制。 第九章 非晶態(tài)材料合成與制備 9.1 傳統(tǒng)熔體冷卻法 9.2 高速熔體冷卻法 9.3 霧化法 9.4 激光熔凝法 9.5 乳化液滴法 9.6 固態(tài)方法 9.7 電化學方法陽極氧化 9.8 氣相急冷技術(shù) 9.9 其它方法