《纳米材料和技术》课程教学大纲.doc

纳米材料和技术课程教学大纲课程英文名称：Nanomaterials and Nanotechnology课程编号：61107323学时数：32学分数：2适用专业：金属材料工程专业 一、课程的性质、目的和任务 纳米材料和纳米技术是金属材料工程专业四个层次教学的第四个层次，是材料系的专业选修主干课。本课程主要任务是介绍纳米材料的历史、现状和未来发展、纳米材料结构、原子/分子键合基础固体物理化学理论、纳米材料的制备、工艺技术、表征手段、性能测试与应用的理论、知识和技能。通过本课程的教与学，并通过相关教学参考资料，使学生全面了解国际现代纳米材料的全新发展与未来、全面掌握制备、研究、检测和应用纳米材料和技术的基础与最新方法，开阔学生的眼界、知识面、技能并与当今国际世界的发展接拍,全面而深层次提高大学生的科学理念、素养、人文素质、综合能力和创新精神，成为满足当代科技、经济、文化理念、社会发展和国际竞争需要的中国社会基本元素。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点掌握纳米材料的渊源、发展的里程碑、和对人类未来发展可能的冲击与影响；把材料和技术的基础理论与纳米材料的制备方法、工艺、表征技术、性能与测试、应用与发展紧密结合，建立科学、技术、与实际应用一体化、密切相关、不可分割、相互支撑的现代科技思维、理念、和研究行为规范，达到能够处于当代科技、社会、文化发展主流，因应世界发展和变化需要、身怀现代知识、技能、科技理念和素养、具有科研行为高度职业化、规范化与创新精神的现代大学生，并在社会中能够真实有效的应用和发挥自己的所学，正确地解决实际问题。第1章 纳米材料和技术绪论1.1 纳米材料和纳米技术的基本定义、概念、和研究范畴1.2 纳米材料和纳米技术的历史、发展、重要里程碑、关键性概念、未来趋势。1.3 纳米材料和纳米技术研究领域的实质和相互关系、所渗透的科学与技术领域。本章要求全面了解纳米科学的发展历史和它的研究范畴；理解科学、技术、和其在人类社会中的实际应用和作用密切不可分割、相互支持、共同发展的事实和理念；掌握纳米科学发展中的重要里程碑和事件，从而重点把握这些重要事件对人类社会发展的作用和冲击，进而预测和判断未来发展趋势、里程和可能发生的重要理论、实际和事件。其难点就是培养科学、技术、社会实际为一体的科学覌和理念，尖锐瞄准和判定科学发展中的重要事件和对人类的冲击与作用；并由此树立敏锐预断未来可能的重大科技发现和对准这一目标而奋进的创新思维和科研攻关素养。第2章 基础固体物理理论 2.1 晶体结构2.2 倒易点阵2.3 晶体衍射理论、技术、和计算分析2.4 固体键合理论、技术、和计算分析本章要求了解最基础的固体理论；理解固体的晶体构造和价合理论并把理论计算与实际的科学测试统一起来；掌握理论计算晶体的衍射和键合，重点同实验测试相结合，达到培养和应用科学理论与技术测试相互验证的素养和能力。其难点是把理论和实验相结合。第3章 纳米材料制备和技术3.1 零维纳米材料的制备和技术纳米颗粒（粉体） 3.2 一维纳米材料的制备和技术纳米线、纳米晶须、纳米管、纳米棒3.3 二维和三维纳米材料、结构的制备和技术纳米阵和纳米器械 本章要求了解纳米材料的类型和各种制备技术与方法，理解纳米材料的制备的科学原理和技术原理，掌握最基本和最新发展的制备技术，重点放在纳米技术的发展和纳米科技的应用上。其难点是把纳米技术、发展和应用前途统一起来。第4章 纳米材料的表征与技术4.1电镜 （TEM, AFM, STM, SEM） 4.2 能谱 (XPS-Auger, Raman, UV-Infra-red，EPR)4.3 衍射 （XRD，neutron, electron diffraction） 4.4 其它技术本章要求了解表征纳米材料的各种技术与方法，理解表征纳米材料科学原理和技术设备构造，掌握最基本和最通用的表征技术，重点放在表征纳米技术的三个方面，即形貌、成分和结构。其难点是明确界定表征技术的种类和范畴、全面掌握各种分析技术的原理和目的，达到能够熟练明了使用各种技术解决具体实际问题的能力。第5章 纳米材料与结构的性能和应用 5.1 纳米颗粒单体 5.2 宏观纳米材料 5.3 纳米器械 5.4 碳纳米管本章要求了解各种形态纳米材料的特殊属性，理解各种形态纳米材料所表现出特有属性的科学原理，掌握最基本和最新发展的各种形态纳米材料、特点、性能和应用，重点放在俩个方面，即纳米材料和纳米器械。其难点是明确各种形态纳米材料和纳米器械的性能、制备、表征、和应用，达到综合理解和能够全面统一应用并解决实际问题的能力。三、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例1第一章 绪论讲授22第二章 基础固体物理讲授82：13第三章 纳米材料制备方法讲授102：14第四章 纳米材料表征与技术讲授62：15第五章 纳米材料的性能与应用讲授62：1四、课程各教学环节的要求主动查阅相关文献资料，认真独立完成作业，积极参加课堂讨论，严格遵守考勤制度。按要求书写专题综述报告。五、本课程与其它课程的联系本课程先修课程为材料科学基础（1）、材料科学基础（2）、金属材料学、材料性能学。六、考核方式20%课堂出席和问答30作业和小考50%专题综述报告和期末考试七、教学参考书目1. Introduction to Nanotechnology, John Wiley & Sons INC. 2003.2. Introduction to Solid State Physics, John Wiley & Sons INC. 2004.3. Nanomaterials Handbook, CRC Taylor & Francis Group. 2006.4. Transmission Electron Microscop