《纳米材料概论》教学大纲.docx
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1、纳米材料概论教学大纲纳米材料概论教学大纲 课程名称:纳米材料概论 英文名称:Introduction to nanomaterials 课程编号: 课程学时:36 课程学分:2 课程性质:专业选修课 适用专业:应用化工技术、环境监测与治理技术、材料加工技术等 大纲执笔人: 王晓华 一、课程的性质、任务与基本要求 1.本课程的性质与任务 纳米材料学科是近年来兴起并受到普遍关注的一个新的科学领域,它涉及到凝聚态物理、化学、材料、生物等多种学科的知识,对凝聚态物理和材料学科产生了深远的影响。该课程是材料学、材料物理与化学或材料加工工程等专业学生的一门专业选修课程。本课程的目的是通过课堂教学、课堂讨论
2、使学生了解、掌握纳米材料的概念、分类及其特点;了解纳米材料的物理性能和化学性能;了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过程和适用范围;掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的测试和表征方法;了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用前景以及研究进展。培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。 2.课程的基本内容和要求 本课程主要讲授纳米材料的基本概念与性质、制备纳米粒子的物理和化学方法、纳米薄膜材料、纳米固体材料、纳米复合材料等,其目的是使学生掌握各种纳米材料的性能和制备工艺,为正确选择各种纳米材料的制备工艺提供依据,同时也为研究新材料、新性能、新工艺打下理论基础。 3.教学环节与学时分配 课堂
3、教学:32学时 实验:4学时 总计:36学时 二、教学内容与教学计划 绪论 1学时 纳米科技的兴起、纳米材料的研究历史、纳米材料的主要研究内容、本课程的特点和学习方法 第一章 纳米材料的基本概念与性质 7学时 教学内容与学时 1、纳米材料的基本概念 1学时 2、纳米微粒的基本性质 3学时 电子能级的不连续性 量子尺寸效应 小尺寸效应 表面效应 宏观量子隧道效应 3纳米微粒的物理特性 3学时 纳米微粒的结构与形貌 纳米微粒的热学性质 纳米微粒的磁学性质 纳米微粒的光学性质 重点与难点 1重点:物质层次可以分为微观、介观和宏观三个层次。纳米科技的诞生是以扫描隧道显微镜和原子力显微镜为先导的。微观粒
4、子具有二象性,既具有粒子性,又具有波动性。量子效应:原子和分子中的电子等粒子的能量量子化是电子受到原子核和其它电子所产生的力场的束缚而产生的,这些粒子可以存在多种运动状态,粒子分布呈现波动性。由N个原子组成的固体材料,当原子间距缩小时,每个原子中的电子就会受到邻近原子中的电子和原子核的作用,其结果是每个分立的电子能级分裂成N个彼此相隔很小的能级,形成近似连续的密集的能量范围叫能带。K空间:又称波矢空间,描述微观粒子运动状态的空间,K空间中的一个点对应着一个确定的状态。久保理论。 2难点:量子尺寸效应、久保理论。 习题:习题1、习题2、习题3 第二章 纳米粒子的制备方法 8学时 教学内容与学时
5、1纳米粒子制备方法评述 1学时 2制备纳米粒子的物理方法 3学时 1)机械粉碎法 2)蒸发凝聚法 3)离子溅射法 4)冷冻干燥法 5)其它方法 3制备纳米粒子的化学方法 3.5学时 1)气相化学反应法 2)沉淀法 3)水热合成法 4)喷雾热解法 5)溶胶凝胶法 4制备纳米粒子的综合方法 0.5学时 激光诱导气相化学反应法 其它综合方法 重点与难点 1重点:物理方法制备纳米粒子的粉碎法和构筑法;蒸发法制备纳米粒子,按加热蒸发的不同,可以分为电阻蒸发、等离子体蒸发、激光束加热蒸发、电子束加热蒸发、电弧放电加热蒸发、高频感应电流加热蒸发、太阳炉加热蒸发等;简述以Y(NO3) 3、Ba(NO3) 2和
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