《無機(jī)材料物理性能與表征》教學(xué)大綱

1、無機(jī)材料物理性能與表征教學(xué)大綱課程編號(hào)：100091217課程名稱：材料科學(xué)基礎(chǔ)高等教育層次：本科課程在培養(yǎng)方案中的地位：課程性質(zhì)：必修對(duì)應(yīng)于材料化學(xué)專業(yè)；屬于：BZ專業(yè)課程基本模塊開課學(xué)年及學(xué)期 非強(qiáng)制先修課程（a必須先修且考試通過的課程，b必須先修過的課程，c 建議先修的課程） a材料科學(xué)基礎(chǔ)，b 大學(xué)物理，c材料物理課程總學(xué)分：3.0，總學(xué)時(shí): 48； 課程教學(xué)形式：0普通課程課程教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)效果評(píng)價(jià)課程教學(xué)目標(biāo)（給出知識(shí)能力素養(yǎng)各方面的的具體教學(xué)結(jié)果）(必填)教學(xué)效果評(píng)價(jià)不及格及格，中良優(yōu)1.知悉和理解晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，X射線衍射技術(shù)，能帶理論基本概念；掌握利用X射線衍射技術(shù)分析材料的

2、相組成的原理和方法。完全不知道，對(duì)晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，X射線衍射技術(shù)，能帶理論基本概念，有碎片化的理解。1.對(duì)晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，X射線衍射技術(shù)，能帶理論基本概念能理解，但不完整。了解材料的X射線衍射物相分析方法。1.對(duì)晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，X射線衍射技術(shù)，能帶理論基本概念能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點(diǎn)。了解材料的X射線衍射物相分析方法。1.對(duì)晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，X射線衍射技術(shù)，能帶理論基本概念能完整系統(tǒng)地理解。掌握材料的X射線衍射物相分析方法。2. 知悉和理解導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體能帶結(jié)構(gòu)，金屬導(dǎo)電行為、半導(dǎo)體光電、電光、熱電效應(yīng)等基本原理，離子導(dǎo)電理論，超導(dǎo)原理；熟悉各種導(dǎo)電材料、電阻元件、高溫加熱元件及各種

3、半導(dǎo)體器件的工作原理與應(yīng)用領(lǐng)域；了解熱敏電阻性能測(cè)試方法。具備根據(jù)不同應(yīng)用需求選擇合適的電功能材料的能力。完全不知道，對(duì)導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體能帶結(jié)構(gòu)，金屬導(dǎo)電行為、半導(dǎo)體光電、電光、熱電效應(yīng)等基本原理，離子導(dǎo)電理論，超導(dǎo)原理；各種導(dǎo)電材料、電阻元件、高溫加熱元件及各種半導(dǎo)體器件的工作原理與應(yīng)用領(lǐng)域，有碎片化的理解。1.對(duì)導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體能帶結(jié)構(gòu)，金屬導(dǎo)電行為、半導(dǎo)體光電、電光、熱電效應(yīng)等基本原理，離子導(dǎo)電理論，超導(dǎo)原理；各種導(dǎo)電材料、電阻元件、高溫加熱元件及各種半導(dǎo)體器件的工作原理與應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)能理解，但不完整。1.對(duì)導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體能帶結(jié)構(gòu)，金屬導(dǎo)電行為、半導(dǎo)體光電、電光、熱電效應(yīng)

4、等基本原理，離子導(dǎo)電理論，超導(dǎo)原理；各種導(dǎo)電材料、電阻元件、高溫加熱元件及各種半導(dǎo)體器件的工作原理與應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點(diǎn)。1.對(duì)導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體能帶結(jié)構(gòu)，金屬導(dǎo)電行為、半導(dǎo)體光電、電光、熱電效應(yīng)等基本原理，離子導(dǎo)電理論，超導(dǎo)原理；各種導(dǎo)電材料、電阻元件、高溫加熱元件及各種半導(dǎo)體器件的工作原理與應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)能完整系統(tǒng)地理解。3. 知悉和理解光的散射、透射、折射原理，材料發(fā)光機(jī)理；激光產(chǎn)生原理，場(chǎng)致發(fā)光原理；熟悉光纖原理及材料和種類，激光材料類型和典型紅外材料；了解紅外光譜分析方法。具備根據(jù)不同應(yīng)用需求選擇合適的光學(xué)材料的能力。1. 完全不知道；2. 對(duì)光的散射、透射

5、、折射原理，材料發(fā)光機(jī)理；激光產(chǎn)生原理，場(chǎng)致發(fā)光原理；光纖原理及材料和種類，激光材料類型和典型紅外材料，有碎片化的理解。1. 對(duì)光的散射、透射、折射原理，材料發(fā)光機(jī)理；激光產(chǎn)生原理，場(chǎng)致發(fā)光原理；光纖原理及材料和種類，激光材料類型和典型紅外材料等知識(shí)能理解，但不完整。1. 對(duì)光的散射、透射、折射原理，材料發(fā)光機(jī)理；激光產(chǎn)生原理，場(chǎng)致發(fā)光原理；光纖原理及材料和種類，激光材料類型和典型紅外材料等知識(shí)能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點(diǎn)。1. 對(duì)光的散射、透射、折射原理，材料發(fā)光機(jī)理；激光產(chǎn)生原理，場(chǎng)致發(fā)光原理；光纖原理及材料和種類，激光材料類型和典型紅外材料等知識(shí)能完整系統(tǒng)地理解。4. 知悉和理解介電性

6、能的物理參數(shù)，介電極化機(jī)制：電子極化、 離子極化、 偶極子轉(zhuǎn)向極化、 空間電荷極化；掌握壓電性、鐵電性的物理機(jī)制；熟悉典型介電、壓電、鐵電材料及其制備方法和功能應(yīng)用原理及應(yīng)用領(lǐng)域；了解電介質(zhì)介電響應(yīng)分析技術(shù)。具備根據(jù)不同應(yīng)用需求選擇合適的介電材料的能力。1. 完全不知道；2. 對(duì)介電性能的物理參數(shù)，介電極化機(jī)制：電子極化、 離子極化、 偶極子轉(zhuǎn)向極化、 空間電荷極化；壓電性、鐵電性的物理機(jī)制；典型介電、壓電、鐵電材料及其制備方法和功能應(yīng)用原理及應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)有碎片化的理解。1. 對(duì)介電性能的物理參數(shù)，介電極化機(jī)制：電子極化、 離子極化、 偶極子轉(zhuǎn)向極化、 空間電荷極化；壓電性、鐵電性的物理機(jī)制

7、；典型介電、壓電、鐵電材料及其制備方法和功能應(yīng)用原理及應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)能理解，但不完整。了解電介質(zhì)介電響應(yīng)分析技術(shù)。1. 對(duì)介電性能的物理參數(shù)，介電極化機(jī)制：電子極化、 離子極化、 偶極子轉(zhuǎn)向極化、 空間電荷極化；壓電性、鐵電性的物理機(jī)制；典型介電、壓電、鐵電材料及其制備方法和功能應(yīng)用原理及應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點(diǎn)。了解電介質(zhì)介電響應(yīng)分析技術(shù)。1. 對(duì)介電性能的物理參數(shù)，介電極化機(jī)制：電子極化、 離子極化、 偶極子轉(zhuǎn)向極化、 空間電荷極化；壓電性、鐵電性的物理機(jī)制；典型介電、壓電、鐵電材料及其制備方法和功能應(yīng)用原理及應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)能完整系統(tǒng)地理解。掌握電介質(zhì)介電響應(yīng)分析技術(shù)。

8、5. 知悉和理解物質(zhì)的磁性產(chǎn)生的機(jī)理，磁性表征的基本物理參數(shù)，鐵磁材料磁滯回線及磁疇過程；掌握典型的軟磁材料、永磁材料、半硬磁材料、磁性液體的功能特性和工作原理及其應(yīng)用領(lǐng)域。具備根據(jù)不同應(yīng)用需求選擇合適的磁性材料的能力。1. 完全不知道；2. 對(duì)物質(zhì)的磁性產(chǎn)生的機(jī)理，磁性表征的基本物理參數(shù)，鐵磁材料磁滯回線及磁疇過程；典型的軟磁材料、永磁材料、半硬磁材料、磁性液體的功能特性和工作原理及其應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)有碎片化的理解。1. 對(duì)物質(zhì)的磁性產(chǎn)生的機(jī)理，磁性表征的基本物理參數(shù)，鐵磁材料磁滯回線及磁疇過程；典型的軟磁材料、永磁材料、半硬磁材料、磁性液體的功能特性和工作原理及其應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)能理解，但不完

9、整。1. 對(duì)物質(zhì)的磁性產(chǎn)生的機(jī)理，磁性表征的基本物理參數(shù)，鐵磁材料磁滯回線及磁疇過程；典型的軟磁材料、永磁材料、半硬磁材料、磁性液體的功能特性和工作原理及其應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點(diǎn)。1. 對(duì)物質(zhì)的磁性產(chǎn)生的機(jī)理，磁性表征的基本物理參數(shù)，鐵磁材料磁滯回線及磁疇過程；典型的軟磁材料、永磁材料、半硬磁材料、磁性液體的功能特性和工作原理及其應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí)能完整系統(tǒng)地理解。課程教學(xué)目標(biāo)與所支撐的畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求（指標(biāo)點(diǎn)）編號(hào)畢業(yè)要求（指標(biāo)點(diǎn)）內(nèi)容課程教學(xué)目標(biāo)（給出知識(shí)能力素養(yǎng)各方面的的具體教學(xué)結(jié)果）1.掌握扎實(shí)的晶體學(xué)、能帶理論簡(jiǎn)要知識(shí)；材料光、電、磁基本物理現(xiàn)象和原理。1.

10、知悉和理解晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，X射線衍射技術(shù)，能帶理論基本概念；2. 知悉和理解導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體能帶結(jié)構(gòu)，金屬導(dǎo)電行為、半導(dǎo)體光電、電光、熱電效應(yīng)等基本原理，離子導(dǎo)電理論，超導(dǎo)原理；3. 光的散射、透射、折射原理，材料發(fā)光機(jī)理；激光產(chǎn)生原理，場(chǎng)致發(fā)光原理；4. 介電性能的物理參數(shù)，介電極化機(jī)制：電子極化、 離子極化、 偶極子轉(zhuǎn)向極化、 空間電荷極化；掌握壓電性、鐵電性的物理機(jī)制；5. 物質(zhì)的磁性產(chǎn)生的機(jī)理，磁性表征的基本物理參數(shù)，鐵磁材料磁滯回線及磁疇過程。2.掌握典型光、電、磁材料、功能特性及其應(yīng)用領(lǐng)域。2. 掌握典型導(dǎo)電材料、電阻元件、高溫加熱元件及各種半導(dǎo)體器件的工作原理與應(yīng)用領(lǐng)域；3.

11、 掌握光纖原理及材料和種類，不同激光材料類型及機(jī)制和典型紅外材料；4. 掌握典型介電、壓電、鐵電材料及其制備方法和功能應(yīng)用原理及應(yīng)用領(lǐng)域；5. 掌握典型的軟磁材料、永磁材料、半硬磁材料、磁性液體的功能特性和工作原理及其應(yīng)用領(lǐng)域。3.能夠針對(duì)具體社會(huì)需求綜合所學(xué)知識(shí)，合理選擇滿足功能應(yīng)用的材料，并開展宣傳和運(yùn)用。擁有根據(jù)所掌握的無機(jī)材料物理學(xué)知識(shí)，針對(duì)各種社會(huì)需求提出相應(yīng)的滿足功能應(yīng)用選擇方案，具有分析影響特征功能特性的因素的能力，形成對(duì)無機(jī)功能材料的概括性認(rèn)識(shí)。教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配、與進(jìn)度安排教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配所支撐的課程教學(xué)目標(biāo)教學(xué)方法與策略（可結(jié)合教學(xué)形式描述）（選填）第一章 緒 論功能材料的

12、基本概念，功能材料的分類，命名，發(fā)展歷史，未來趨勢(shì)。11-5講授、應(yīng)用圖片展示，輔助網(wǎng)絡(luò)課程資源補(bǔ)充相關(guān)拓展知識(shí)。第二章 基礎(chǔ)理論入門1. 晶體學(xué)基礎(chǔ)2. X射線衍射技術(shù)3. 能帶論概述固體物理基礎(chǔ)4. X射線衍射實(shí)驗(yàn) 8（實(shí)驗(yàn)課3學(xué)時(shí)）1-5講授，提問，推導(dǎo)演算，輔助網(wǎng)絡(luò)課程資源補(bǔ)充相關(guān)拓展知識(shí)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)。完成首次作業(yè)評(píng)判。第三章 無機(jī)材料的電導(dǎo)1. 金屬導(dǎo)電行為和導(dǎo)電材料2. 離子導(dǎo)電理論和快離子導(dǎo)體3. 超導(dǎo)材料4 導(dǎo)電陶瓷材料5. 熱敏電阻變溫電學(xué)特性實(shí)驗(yàn)9（實(shí)驗(yàn)課1學(xué)時(shí)）2講授，課堂討論，輔助網(wǎng)絡(luò)課程資源補(bǔ)充相關(guān)拓展知識(shí)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)。完成首次作業(yè)評(píng)判。第四章 無機(jī)材料的光學(xué)性能1. 光

13、的性質(zhì)2. 透光材料和光纖3. 場(chǎng)致發(fā)光：電光、磁光、聲光材料4. 激光和激光材料5. 紅外材料6. 紅外光譜分析12（實(shí)驗(yàn)課2學(xué)時(shí)）3講授，課堂討論，輔助網(wǎng)絡(luò)課程資源補(bǔ)充相關(guān)拓展知識(shí)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)。完成第二次作業(yè)評(píng)判。第五章無機(jī)材料的介電性能1. 電介質(zhì)的極化2. 壓電性、熱釋電性、鐵電性3. 介電、鐵電、壓電材料4. 電介質(zhì)介電響應(yīng)分析 10（實(shí)驗(yàn)課2學(xué)時(shí)）4講授，課堂討論，輔助網(wǎng)絡(luò)課程資源補(bǔ)充相關(guān)拓展知識(shí)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)。完成第三次作業(yè)評(píng)判。第六章無機(jī)材料的磁學(xué)性能1. 物質(zhì)的磁性-基本概念2. 磁性材料基本性能與應(yīng)用3. 磁信息材料4. 磁性液體85講授，實(shí)物展示，課堂討論，輔助網(wǎng)絡(luò)課程資源補(bǔ)充

14、相關(guān)拓展知識(shí)。完成第四次作業(yè)評(píng)判。考核與成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)成績(jī)、期末考試在總成績(jī)中的比例，平時(shí)成績(jī)的記錄方法?？己朔绞剑洪]卷考試成績(jī)構(gòu)成：平時(shí)考查：原則上4次作業(yè)，每次7.5分，（課堂及網(wǎng)絡(luò)課堂提問、研討可適度獎(jiǎng)勵(lì)加分，每次1分，不能超過此項(xiàng)上限）共30分；期末考試：70分教材，參考書:教科書： 關(guān)振鐸，張中太，焦金生編著.無機(jī)材料物理性能M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2005.參考書：1 周馨我主編，功能材料學(xué)M. 北京: 北京理工大學(xué)出版社, 2002.2 蔡珣等編著，材料科學(xué)基礎(chǔ)M.上海: 上海交通大學(xué)出版社, 2003.3 C. 基泰爾著，項(xiàng)金鐘，吳興惠譯，固體物理導(dǎo)論M.北京：化學(xué)工業(yè)

15、出版社，2012.4 近角聰信著，葛世慧譯，鐵磁性物理 M . 蘭州：蘭州大學(xué)出版社，2002.5 梁敬魁編著，粉末衍射法測(cè)定晶體結(jié)構(gòu) M . 北京：科學(xué)出版社，2003.6 胡賡祥, 蔡珣, 戎詠華，材料科學(xué)基礎(chǔ) M. 上海:上海交通大學(xué)出版社，2010.7 李景德, 雷德銘主編，電介質(zhì)材料物理和應(yīng)用 M . 廣州：中山大學(xué)出版社，1992.8 馮端，師昌緒，劉治國(guó)，材料科學(xué)導(dǎo)論 M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.大綱說明：本課程是材料科學(xué)與工程各專業(yè)的一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程，通過學(xué)習(xí)可以使該專業(yè)學(xué)生形成材料物理基本概念，了解功能各異的先進(jìn)功能材料的基本原理和應(yīng)用等基礎(chǔ)知識(shí)。該課程的學(xué)習(xí)

16、為后繼專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、同時(shí)為將來從事材料的研究與開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)。為他們走上工作崗位從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。通過課程對(duì)本課程對(duì)光、電、磁相關(guān)的新理論、新功能、新器件及表征技術(shù)的介紹，還可以使學(xué)生了解本學(xué)科的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)和技術(shù)前沿。課程主要介紹光、電、磁相關(guān)材料和器件的基本工作原理和性能表征及材料制備技術(shù)。課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握無機(jī)光、電、磁功能材料的基礎(chǔ)理論和功能應(yīng)用的基本原理，完成知識(shí)綜合的教育和系統(tǒng)應(yīng)用的教育。課程強(qiáng)調(diào)應(yīng)用所學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論深入理解各種功能材料及器件的物理過程和功能特性實(shí)現(xiàn)技術(shù)，掌握無機(jī)功能材料的基本理論和思想方法等。編寫教師： 編寫教師簽名： 責(zé)任教授簽名： 開課學(xué)院教

17、學(xué)副院長(zhǎng)簽名： Physical properties and characterization of inorganic functional materials Course code: 100091217Course name:Physical properties and characterization of inorganic functional materials Lecture Hours: 48Laboratory Hours: 8Credits: 3Term(If necessary):Prerequisite(s): General Physics, Materials

18、 Science, Semiconductor Physics.Course Description:This course is to explain the basic concepts of inorganic functional materials and to introduce the latest research results of engineering application and characterization technology.Course Outcomes:After completing this course, a student should be

19、able to:Understand the knowledge of crystallography and energy band theory;Analyze the basic physical phenomena of light, electricity and magnetism in materials.Know the typical optical, electrical and magnetic materials and their applications.Select functional materials that meet specific applicati

20、on demands with comprehensive knowledge.Course Content:Lectures and Lecture Hours: Introduction 6- Basic crystallography- X-ray diffraction- Overview of energy band theory in solid state physics foundationElectrical conductivity of inorganic materials 8- Metal conductivity and conductive materials-

21、Theory of ionic conductivity and fast ion conductor- Superconducting materials- Conductive ceramic materialsOptical properties of inorganic materials 10 - Properties of light - Translucent materials and optical fiber - Electroluminescence: electro-optical, magneto-optical, acoustic-optical materials

22、 - Lasers and laser materials - IR materialsDielectric properties of inorganic materials 8 - Dielectric polarization - Piezoelectric, Pyroelectric and ferroelectric properties - Dielectric, piezoelectric and ferroelectric materialsMagnetic properties of inorganic materials 8 - Basic concept of magnetic properties of materials - Basic properties of magnetic materials and applications - Magnetic recording materia