功能材料綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

《功能材料綜合試驗(yàn)》課程教學(xué)大綱一、課程名稱〔中英文〕中文名稱：功能材料綜合試驗(yàn)英文名稱： ComplexExperimentonFunctionalMaterials二、課程編碼及性質(zhì)課程編碼：0824141課程性質(zhì)：學(xué)科根底課程，必修課三”學(xué)時(shí)學(xué)分總學(xué)時(shí)：32總學(xué)分：2.0四、先修課程材料科學(xué)根底，能源材料，電子材料，固體物理，現(xiàn)代分析測(cè)試五、五、授課對(duì)象本課程面對(duì)功能材料專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)，也可以供材料科學(xué)與工程專業(yè)和電子 生選修。六、課程教學(xué)目的〔對(duì)學(xué)生學(xué)問(wèn)、力量、素養(yǎng)培育的奉獻(xiàn)和作用〕本課程是本專業(yè)的學(xué)科根底課程之一，其教學(xué)目的主要包括：通過(guò)完成太陽(yáng)能電池根本特性測(cè)試、鋰離子電池電極材料制備和性能測(cè)試試驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)能源材料的根本原理及性能表征有較為完整的生疏，把握能源材料相關(guān)的根本理論和實(shí)踐技能；通過(guò)完成陶瓷粉末的制備、陶瓷粉體的測(cè)試、陶瓷材料的成型與燒結(jié)、陶瓷材料的介電性能測(cè)試試驗(yàn)，使學(xué)生生疏功能陶瓷粉體材料的制備方法、成型技術(shù)及燒結(jié)工藝；把握現(xiàn)代常用的功能材料測(cè)試方法。通過(guò)實(shí)踐，培育學(xué)生對(duì)功能材料專業(yè)的興趣、動(dòng)手習(xí)慣和動(dòng)手力量，掌 料制備方法及評(píng)價(jià)方法；教學(xué)重點(diǎn)：隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)展，功能材料快速進(jìn)展，種類繁多，涉及很多學(xué)科和領(lǐng)域。本課程以介紹功能陶瓷材料類專業(yè)典型的共性試驗(yàn)為主體、主要包括陶瓷功能材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、功能材料制備與成形、功能薄膜材料、能源材料、光電材料等專業(yè)主干課程的試驗(yàn)。在試驗(yàn)內(nèi)容的選擇上，盡可能安排以全面提高學(xué)生試驗(yàn)技能為主的常規(guī)根底性試驗(yàn)，并大體依據(jù)功能材料的制備工藝流程及性能表征進(jìn)展試驗(yàn)設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)內(nèi)容的系統(tǒng)性和科學(xué)性。在全面了解與把握功能材料常規(guī)制備方法的根底上，重點(diǎn)學(xué)習(xí)陶瓷材料燒結(jié)工藝、功能陶瓷性能表征技術(shù)、納米陶瓷薄膜的制備技術(shù)；課程還較具體介紹了能源材料中鋰離子電池正極材料的制備、電池組裝及電化學(xué)性能表征。試驗(yàn)中的主要設(shè)備為自動(dòng)化程度較高的型設(shè)備，而對(duì)次要設(shè)備或較舊式設(shè)備只作簡(jiǎn)要介紹或自學(xué)。2項(xiàng)“鋰離子電池正極材料的制備以及電化學(xué)表征試驗(yàn)”〔4學(xué)時(shí)〕3項(xiàng)“變溫霍爾效應(yīng)試驗(yàn)”〔4學(xué)時(shí)〕6項(xiàng)“陶瓷粉體的制備試驗(yàn)”〔4學(xué)時(shí)〕7項(xiàng)“陶瓷粉體的測(cè)試試驗(yàn)”〔4學(xué)時(shí)〕。教學(xué)難點(diǎn)綜合試驗(yàn)課程是實(shí)踐性最強(qiáng)的課程之一，試驗(yàn)內(nèi)容要求系統(tǒng)和嚴(yán)密，各個(gè)試驗(yàn)工程又有相對(duì)的獨(dú)立性和針對(duì)性，親熱結(jié)合學(xué)生的理論課程學(xué)問(wèn)儲(chǔ)藏，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)功能材料制備工藝，性能測(cè)試方法，試驗(yàn)設(shè)備的生疏及實(shí)際操作力量，提高授課質(zhì)量與效果。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，要求把握各功能材料制備工藝中的主要設(shè)備和型設(shè)備的工作原理、構(gòu)造特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、掌握方法等，具備合理選擇及使用相關(guān)設(shè)備制備功能材料實(shí)踐的力量。八、教學(xué)方法與手段：教學(xué)方法：〔1〕 承受現(xiàn)代化教學(xué)方法〔含PPT演示，設(shè)備照片，影像資料等〕，講授 各類功能材料的制備方法、試驗(yàn)相關(guān)設(shè)備構(gòu)造組成及使用方法特點(diǎn)，以提高教學(xué)效果及效率；〔2〕

以學(xué)生動(dòng)手操作、數(shù)據(jù)收集記錄、處理為主，以教師操作演示為輔，二者有機(jī)結(jié)合；最終以溝通爭(zhēng)論等方式進(jìn)展課堂互動(dòng)，吸引學(xué)生的留意力、激發(fā) 學(xué)生的學(xué)習(xí)熱忱，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。〔3〕

以本平臺(tái)綜合試驗(yàn)與其它綜合試驗(yàn)平臺(tái)〔非金屬材料綜合試驗(yàn)〕試驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)內(nèi)容的融合、操作的連續(xù)；〔4〕

以試驗(yàn)課內(nèi)學(xué)時(shí)與課外學(xué)時(shí)相結(jié)合，提高試驗(yàn)的質(zhì)量與效率。教學(xué)手段：以常見(jiàn)的、典型〔重要〕試驗(yàn)方法為講解對(duì)象，深入分析材料制備及性能測(cè)試的要求、特點(diǎn)，使學(xué)生具備選擇和標(biāo)準(zhǔn)操作使用〔開(kāi)發(fā)〕滿足制備特定功能材料需求的設(shè)備及分析問(wèn)題的力量；盡量承受小組教學(xué)，要求每一位學(xué)生依據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容安排，互助合作，共同完成每個(gè)試驗(yàn)工程，生疏每個(gè)試驗(yàn)的原理及相關(guān)使用設(shè)備的構(gòu)造特點(diǎn)，完整記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獨(dú)立處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出試驗(yàn)結(jié)果，并分析爭(zhēng)論試驗(yàn)誤差。九、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排總體安排教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)的總體安排，如表1所示。1功能材料試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排序 試驗(yàn)工程名號(hào) 稱

內(nèi)容提要

實(shí)實(shí)計(jì)每驗(yàn)驗(yàn)類劃組要 學(xué)人型求 時(shí)數(shù)型

所在主要儀器設(shè)備 室太陽(yáng)能電 太陽(yáng)能電池根本特性池特性測(cè) 如開(kāi)路電壓、短路電流

必 驗(yàn)證

材料太陽(yáng)能電池板， 學(xué)院做性做性鋰離子電通過(guò)固相法合成磷酸池正極材鐵鋰正極材料，并制作料的制備成電極片，組裝成紐扣必綜合以及電化學(xué)表征實(shí)電池測(cè)量其電化學(xué)性能。做性驗(yàn)變溫霍爾測(cè)試禪化姻樣品在液

和填充因子等的測(cè)量

2 2直流穩(wěn)壓電源 試驗(yàn)教學(xué)手套箱、球磨 材料機(jī)、管式爐、 試驗(yàn)4 6 電化學(xué)工作站、藍(lán)電電池 教學(xué)測(cè)試系統(tǒng)等 中心效應(yīng)試驗(yàn)3

氮環(huán)境的霍爾電壓隨溫度的變化關(guān)系。

必 根底材料材料43儀、恒溫器、溫學(xué)院控器、液氮罐試驗(yàn)教學(xué)材料22四探針測(cè)試儀學(xué)院試驗(yàn)教學(xué)探針?lè)y(cè) 四探針測(cè)試圓形硅片半導(dǎo)體電 的電阻率值。阻率試驗(yàn)

必 驗(yàn)證做 性三基色氧 承受溶液燃燒合成法化鈕銷熒 制備氧化鈕銷，測(cè)試已 材料光粉的制 組裝的熒光器件，LED備與 LED 快速光電綜合測(cè)試試驗(yàn)

必 根底做 性

LED光電綜合測(cè) 學(xué)院4 3試儀一套 試驗(yàn)教學(xué)中心高溫爐、球磨機(jī) 材陶瓷粉體

分別承受液相法和球

必 根底做 性

料4 3 電子天平、磁力 學(xué)院攪拌器、循環(huán)水 試驗(yàn)泵、烘箱 教電子天平、 材陶瓷粉體 測(cè)試粉體比外表積堆

BT-1000型粉體 料7 的測(cè)試實(shí) 驗(yàn) 能。

必 根底做 性

2 3 綜合特性測(cè)試儀 和JW-004型全 試驗(yàn)自動(dòng)氮吸附比表 面儀 中心爭(zhēng)論陶瓷材料燒結(jié)最材佳工藝條件，學(xué)習(xí)吸水率，外表氣孔率，實(shí)際必做性43型模具料學(xué)院密度，線收縮率的測(cè)定試驗(yàn)方法教學(xué)承受固相反響法制備材鈦酸銳功能陶瓷材料，LCR儀、燒結(jié)料8功能陶瓷8功能陶瓷結(jié)試驗(yàn)功能陶瓷材料的介9電性能測(cè)試LCR儀測(cè)試BaTiO3陶瓷的介電性能與頻率及溫度的關(guān)系。必做根底性43 爐、球磨機(jī)、壓力機(jī)、鍍銀電極學(xué)院教學(xué)中心不同形貌納米銀的10制備與表征利用多元醇法與超聲、微波相結(jié)合制備球形納米銀材料，紫外可見(jiàn)吸取光譜觀看吸取峰。必做根底性23超聲、微波、紫外組合反響器光分光光度計(jì)、低溫冷凍材料教學(xué)中心1項(xiàng)思考題：12、特性參數(shù)中哪個(gè)更能反映電池的性能？2項(xiàng)思考題：12、試寫(xiě)出從中間產(chǎn)品到預(yù)期化合物的反響方程式。3、影響LiFeP04正極材料電化學(xué)性能的因素有哪些？4、為什么電池封裝過(guò)程要在手套箱中進(jìn)展？5、試述鋰離子電池的進(jìn)展前景。3項(xiàng)思考題：1、什么叫做霍爾效應(yīng)?為什么此效應(yīng)在半導(dǎo)體中特別顯著？2、怎樣判定載流子電荷的正負(fù)？3、怎樣利用霍爾效應(yīng)測(cè)定磁場(chǎng)？4、如何測(cè)定霍爾靈敏度？5、如何推斷磁場(chǎng)的方向與霍爾片的法線是否全都?它對(duì)試驗(yàn)有何影響?6、利用霍爾效應(yīng)能測(cè)量交變磁場(chǎng)嗎?畫(huà)出線路圖，并寫(xiě)出測(cè)試方法。4項(xiàng)思考題：1、半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，電阻率和電阻有什么區(qū)分和聯(lián)系？2層電阻時(shí)測(cè)試面可為鏡面？5項(xiàng)思考題：1、低溫燃燒合成分為哪幾類？低溫燃燒合成的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？2、溶液燃燒合成工藝的影響因素有哪些？3、通過(guò)試驗(yàn)簡(jiǎn)述影響光色電性能參數(shù)測(cè)量的因素有哪些？6項(xiàng)思考題：1、了解陶瓷粉體制備的原理、分類，試驗(yàn)報(bào)告要反映試驗(yàn)的過(guò)程、結(jié)果。2、比較液相法和球磨法制備粉體的異同。7項(xiàng)思考題：比較休止角、崩潰角的不同，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)展分析，寫(xiě)出自己的心得體會(huì)。8項(xiàng)思考題：1、原料中不同的成分對(duì)材料燒結(jié)性能有什么影響？2、從結(jié)果上看，吸水率、外表氣孔率、體積密度、線收縮率之間是否有肯定的相關(guān)性？如何解釋？3、查閱資料，說(shuō)明是否燒結(jié)致密的試樣肯定機(jī)械強(qiáng)度、斷裂韌性等力學(xué)性能就肯定很好？9項(xiàng)思考題：12、BaTiOa陶瓷的介電性能隨頻率和溫度的變化該如何解釋？10項(xiàng)思考題：12、NazS在制備納米銀塊和納米銀線中的作用是什么？爭(zhēng)論〔思考題及作業(yè)〕要求：1、每項(xiàng)試驗(yàn)完畢后，學(xué)生都要按上課教師的具體要求以書(shū)面的形式做肯定數(shù)量的思考題，作為尋常的作業(yè)成績(jī)〔按約10%計(jì)入課程總成績(jī)〕。2、每位學(xué)生，依據(jù)自己的興趣，完成1種典型的成形裝備的原理、特點(diǎn)及構(gòu)造進(jìn)展介紹，PPT展現(xiàn)匯報(bào)〔10分鐘〕，其它同學(xué)對(duì)該學(xué)生的匯報(bào)狀況進(jìn)展評(píng)價(jià)與溝通。匯報(bào)10%計(jì)入課程總成績(jī)。3、學(xué)生也可以結(jié)合本課程的內(nèi)容與自