高等学校材料化学专业规范

高等学校材料化学专业规范（讨论稿）一、本专业教育的历史、现状及发展方向1本专业的主干学科概况及历史沿革本专业的主干学科是材料科学与工程学科。在人类社会的发展过程中，材料的发展水平始终是时代进步和社会文明的标志，人类文明的发展史，就是一部如何更好地利用材料和创造材料的历史。同时，材料的不断创新和发展，也极大地推动了社会经济的发展。在当代，材料和能源、信息是构成社会文明和国民经济的三大支柱，新材料、信息技术、生物技术并列为新技术革命的重要标志，其中新材料更是科学技术发展的物质基础和技术先导。材料科学与工程学科建立于20世纪60年代初期，现已发展成为一门完整的独立学科，它是一门实用的、直接的科学与技术，不同于抽象的衍生的科学。从某种意义上来说，材料科学与工程是以90多种元素为初始原料，从理论研究、应用，到制造成为人类需要的、有价值的新物质的一个科学技术领域。它横跨对微观世界（01MM）的探索到宏观的制造、性质和应用，是连接材料基础研究和工程应用的桥梁。材料教育和人才培养是材料科学研究和生产应用赖以发展进步的基础。材料科学与工程学科的本科专业涵盖金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等二级学科专业，及综合性的材料科学与工程专业。材料科学与工程的定义是研究有关金属、无机非金属、有机高分子等材料的组成/结构、测试/表征、制备/合成、性能/应用四要素及其关系的科学技术与生产。四要素贯穿于每个单一材料之中，也贯穿于材料教育的整个过程中。对材料基本四要素的认识和理解要有动态的观念，四个要素的说明和控制应放在更高、更深的层次，即从原子尺度来阐述和控制。材料的结构与成分着重于研究包括原子的类型及所观察尺度范围内原子的排列组合；材料的合成与加工则使原子（原子团），分子可得到特定的排列组合；而由不同原子（原子团）、分子及其排列组合所得到的材料具有所需的使用性能；对材料性能的各种测试技术和微观层次上的表征技术构成了材料科学的重要组成部分。四要素是一个整体，内部有机联系是其核心与活力所在。我国的材料教育经历了四个发展阶段，材料科学与工程教育的形成和发展过程正遵循着从宽广到细分又从细分到综合的科学发展普遍规律，也体现了社会需求与材料科学与工程学科专业结构、人才素质之间的相互作用关系。新中国成立之前，受当时材料研究和生产水平的限制，我国高等学校材料教育主要是培养矿冶人才。这一时期材料学科教育的突出特点是不划分专业，教学内容包括采矿、选矿、冶金、材料等内容，是一种宽领域培养模式。新中国成立初期，由于工程人才极其缺乏，加之受计划经济体制制约和前苏联高等教育人才培养模式的影响，专业人才的培养目标主要是为行业培养通晓某一专业技术的工程技术人才，培养毕业后能够立即到国营工业领域担任设计、施工、运行等事业性工作的工科人才。在此后20多年里，我国材料类专业划分很细，材料科学技术人才被分割在硅酸盐工程、水泥、玻璃、陶瓷、无机非金属材料、建筑材料、电子材料及元器件、钢铁冶金、有色冶金、粉末冶金、金属材料及热处理、高分子化工、塑料工程、橡胶工程、化学纤维、高分子材料、复合材料、材料物理、材料化学等二十几个专业内培养，在当时计划经济体制下，从招生到分配均由国家统一计划安排，培养的学生多能在对口行业（或工种）工作并能较快适应岗位。改革开放以来，随着我国经济建设和科学研究的飞速发展，材料科学与工程学科的迅速发展和不断完善，几大类材料之间呈现出更多的内在联系和共性，各种新材料的大量涌现和广泛应用，各学科之间相互交叉和渗透，及国外先进的教育模式的影响，推动着我国材料科学技术及人才培养进入了新的发展时期。在以单一材料进行高等专业教育的基础上，出现了材料科学与工程专业。20世纪90年代，随着我国经济体制从计划经济向市场经济转轨，从拓宽专业口径出发，教育部将我国高等学校原20余个工科材料类本科专业整合为冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程和高分子材料与工程等四个二级学科专业，并提出了综合性的材料科学与工程引导性专业，在理科方面则设置了材料物理和材料化学两个专业，进一步推动了我国材料科学与工程教育的改革与发展，为探索与形成有中国特色的材料高等教育培养模式开创了新的局面。1994年我国高等学校中设有材料类专业的学校为144所；2003年增至200余所，招生人数20300人，在校人数达73300人。其中材料化学专业的招生人数及在校生人数分别为2230、5826，材料物理专业的招生人数及在校生人数分别为1420、4253。2主干学科的方法论介绍材料科学与工程的任务在于针对实际需要，使宏观微观紧密结合，在原子/分子的层次上将成分/组织的设计与合成加工综合起来，通过合成与加工过程的精确控制，有效地安排与控制原子/分子的特定排列组合，达到控制组织结构，控制形状进而达到所需的使用性能。从材料的基本教育来说，今天的材料科学与工程是一个完整的独立的学科，而不是多个学科简单的叠加；它是“材料”，而不仅仅是“金属”、“陶瓷”或“高分子”；它面向材料四要素，尤其是着重于它们之间的关系，而不是某一要素。材料科学与工程的研究领域与纯科学研究领域（如物理、化学、生物等）及与某些专业工程研究领域（如化工、机械、土建电子等）都会有重叠，而且应该鼓励与这些学科的合作和交叉研究。但从学科与基本教育看，与纯科学的区别在于我们倾向于把较大的视野放在真实材料和与工业的相关性上，而且着重于四要素间的关系，最终归于“使用”上；与化工的区别之处在于组织性能关系上的特色及跨越各类材料的广度；与机械工程的区别在于其着眼于材料的内部组织及成分组织性能间的关系。材料的研究要求材料科学家要对材料从合成到服役的全过程进行综合性的研究。除了化学家和物理学家所关心的问题以外，材料科学家还应该特别重视材料在制备过程中的重现性和材料品质的一致性等非常重要的实际问题。一个材料科学家应该既能和化学家一起深入地进行材料的合成与制备方面的研究，又能和物理学家一起进行材料的结构和性能关系的研究。一个好的材料科学家会被物理学家认为是化学家，被化学家认为是物理学家，被科学家认为是工程师，被工程师认为是科学家。由此也决定了材料科学与工程学科综合性人才规格应有厚实的数学、物理、化学及材料学科基础知识，又有工程设计、计算机运用能力，有宽广的专业知识面，具有运用所学知识解决实际问题的能力，不断获取和理解新知识的能力，实验动手能力和创新能力。材料科学与工程学科的形成与发展有着内在的、深刻的原因。材料的研究涉及到多种学科，以往，材料的研究是分散在这些不同的学科中分别进行的，由于各学科本身的限制，以及从事研究的科学家和工程师本身的理论基础、经验和方法的限制，这些研究常常只侧重于某一类材料或材料某一方面的问题，缺少对材料进行多学科、多方面的综合性研究，以致对材料从制备到应用中的许多复杂问题，如材料制备过程中的一致性和重现性，材料在使用中的可靠性等非常重要的问题认识不深，重视不够，长期得不到妥善满意的解决，影响了许多新材科进入实际应用。材料科学与工程学科便是在这一背景下应运而生的。正是由于以上的背景，材料科学与工程自形成独立的学科以来，较为侧重于对新材料或先进材料进行多学科的综合性研究。现在，许多国家和地区的材料研究学会在年会上均选择二三十个材料科学发展前沿方面的专题进行交流，每年吸引了大批不同学科的专家聚集在一起，从多方面、多角度对这些前沿课题发表意见，交换经验，大大促进了这些领域的研究工作。3本专业的相关学科及影响本专业教育的因素从研究基础及与专业应用领域相关联的角度出发，材料物理的相关学科包括化学、物理、机械、电子电工、计算机科学与技术以及生物和生命科学等学科。现代科学技术发展的特点是，一方面学科呈现出多科性，新兴学科不断涌现；另一方面，学科发展又呈现出高度综合的趋势，交叉学科和边缘学科层出不穷。学科交叉的形式可以多种多样，如材料科学与固体物理学、电子学、光学、声学、化学、数学与计算科学等许多基础学科有着不可分割的关系，这些学科的发展，以及现代分析测试技术的发展，对物质结构和物性的深入研究，推动了对材料本质的了解；同时，冶金学、金属学、陶瓷学、高分子等科学的发展也对材料本身的研究大大加强，从而对材料的制备、结构与性能，以及它们之间的相互关系的研究愈来愈深入，为材料科学与工程的形成打下了坚实的基础。另外，材料科学与工程技术也有不可分割的关系。材料科学是研究材料的组织结构与性能之间的关系，从而发展新材料并合理有效地使用材料；但材料要能商品化，需要经过一定经济合理的工艺流程才能制成，这就是材料工程。反之，工程要发展，也要研制出新的材料才能实现。因此，材料科学与工程专业与工程技术是相辅相成的。材料科学与工程学科是由过去形成的一些独立学科如冶金、陶瓷、高分子、复合材料等聚合而成，它和物理、化学等一些学科有着非常密切的关系，在许多情况下几乎难以区分，所以材料学科是多学科性的。20世纪后期，由于材料的应用越来越广泛，并渗透到各行业，许多领域都与材料的制备、性质、应用等密切相关，使得材料成为机械、电子、化工、建筑、能源、生物、冶金、交通运输、信息科技等行业的基础，并与这些相关学科交叉发展。所以，材料学科与其他学科的交叉是一个必然趋势，也是材料学科发展的一个重要特征。二、本专业培养目标和规格1本专业培养目标本专业培养具有正确政治思想、良好的道德品质、健康的体魄、健全的心理素质，较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料化学相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及其相关领域从事研究、教学、科研开发及相关管理工作的材料化学高级专门人才。2本专业人才培养规格按研究型规格培养四年制理学学士或工学学士。对于实行弹性学制的学校，学制可以是3至8年。（1）素质结构要求思想道德素质包括政治素质、思想素质、道德品质、法制意识、诚信意识、团体意识；文化素质包括文化素养、文学艺术修养、现代意识、人际交往意识；专业素质具有良好的科学素质和基本工程素质，科学素质包括科学思维方法、科学研究方法、求实创新意识、科学素养，工程素质包括工程意识、综合分析素养、价值效益意识、革新精神；身心素质具有良好的身体素质和心理素质。（2）能力结构要求获取知识的能力包括自学能力、表达能力、社交能力、计算机及信息技术应用能力；应用知识能力包括综合应用知识解决问题能力、综合实验能力、工程实践能力、工程综合能力；创新能力包括创造性思维能力、创新实验能力、科技开发能力、科技研究能力。（3）知识结构要求工具性知识包括外语、计算机及信息技术应用等方面的知识；人文社会科学知识包括哲学、思想道德、政治学、法学、心理学等方面的知识；自然科学知识包括数学、物理学、化学等方面的知识；工程技术知识包括工程制图、工程设计基础、电工电子学等方面的知识；经济管理知识包括经济学、管理学等方面的知识；专业知识包括材料的组成与结构、材料的测试与表征、材料的制备与合成、材料的性能与应用的基本理论、基本方法和基本实验技能。三、本专业教育内容和知识体系1本专业人才培养的教育内容及知识结构的总体框架（1）本专业人才培养的教育内容及知识结构设计的理论依据根据高等院校理工科本科专业人才培养模式，专业人才的培养要体现知识、能力、素质协调发展的原则。要设计适当的知识体系为载体来进行能力培养和素质教育，要强化知识结构的设计与建设，使每一个知识模块构成一个适当的训练系统。（2）本专业人才培养的教育内容及知识结构的总体框架按照顶层设计的方法，理工科本科专业教育内容和知识体系由普通教育（通识教育）内容、专业教育内容和综合教育内容三大部分及15个知识体系构成普通教育内容包括人文社会科学，自然科学，经济管理，外语，计算机信息技术，体育，实践训练等知识体系；专业教育内容包括相关学科基础，本学科专业，专业实践训练等知识体系；综合教育内容包括思想教育，学术与科技活动，文艺活动，体育活动，自选活动等知识体系。2构建知识体系知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一个知识领域可以分解成若干个知识单元，一个知识单元又包括若干个知识点。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。核心知识单元提供的是知识体系的最小集合，是该专业在本科教学中必要的最基本的知识单元；选修知识单元是指不在核心知识单元内的那些知识单元。核心知识单元的选择是最基本的共性的教学规范，选修知识单元的选择体现各校的不同特色。材料科学与工程四大要素的内容分散在以材料为载体的个各知识点中。（1）专业知识体系一览相关学科基础化学、物理、电工与电子、力学；本学科专业材料科学、材料工程、材料表征与测试、材料制备与成型加工；专业实践训练等知识体系专业实验、专业实习、课程设计、毕业论文（毕业设计）。（2）知识体系的知识领域化学无机化学、有机化学、分析化学、物理化学（含结构化学）；物理学力学、热学、电磁学、光学；机械工程图学、机械设计基础；电工与电子电工学、电子学；力学理论力学、材料力学；材料科学材料科学基础、固体物理、材料概论、材料性能学；材料工程三传基础、材料制备与成型加工、材料表征与测试。（3）本专业各知识领域包含的核心知识单元及应选修的知识单元物理化学含结构化学）1气体1理想气体2实际气体实际气体的液化实际气体状态方程2化学热力学1热力学基本概念2热力学第一定律热力学第一定律应用于理想气体热力学第一定律应用于实际气体简单P、V、T变化过程的Q、W、U、H计算相变过程的Q、W、U、H计算化学反应的热效应3热力学第二定律卡诺循环熵判据熵变计算亥姆霍兹自由能判据吉布斯自由能判据组成恒定封闭体系的GIBBS方程组成变化封闭体系的GIBBS方程化学势判据气体的化学势4热力学函数规定值规定焓规定熵热力学第三定律化学反应的标准摩尔GIBBS自由能3统计力学基本原理1预备知识2近独立粒子体系统计规律性3近独立粒子体系的热力学性质4近独立非定域粒子配分函数5理想气体热力学性质的统计力学计算6热力学定律的统计力学解释7晶体统计力学4液体混合物及溶液1偏摩尔量2理想液体混合物3理想稀溶液4非理想非电解质溶液5多组分体系中组分的热力学函数规定值6溶液的依数性5化学平衡1化学反应方向和限度的热力学判据2理想气体的化学平衡3理想气体化学平衡常数的统计力学求算4非理想气体的化学平衡5理想液体混合物中的化学平衡6溶液中的化学平衡6相平衡1相律2单组分体系3二组分体系4三组分体系7化学动力学基础1基本概念和基本定理2具有简单级数的反应3速率方程的确定4温度对速率常数的影响5典型的复合反应6复合反应的近似处理7链反应8拟定反应机理的方法8基元反应速率理论1气相反应刚球碰撞理论2过渡状态理论3分子反应动力学简介9几类特殊反应的动力学1溶液中反应2催化反应3光化学反应10电化学1电解质溶液法拉第定律电解质溶液的导电能力离子的电迁移现象电导测定的应用2原电池电池的图解式可逆电池可逆电极浓差电池及液体接界电势电池电动势的测定及其应用化学电源3不可逆电极过程分解与分解电压极化与超电势金属电沉积金属的腐蚀与防腐11界面现象1表面自由能2润湿现象3弯曲液面4溶液界面吸附5表面活性剂6气体在固体表面的吸附7非均相催化反应12胶体化学1胶体体系的分类2憎液溶胶的性质3憎液溶胶的胶团结构4憎液溶胶的稳定和聚沉5粗分散体系6大分子溶液13量子力学基础1微观粒子的运动特征黑体辐射和能量量子化光电效应与光子实物微粒的波粒二象性光的波粒二象性实物微粒的波粒二象性德布罗意假设电子衍射实验德布罗意波的几率解释测不准原理2量子力学基本假设波函数和微观粒子的状态力学量和算符本征态、本征值SCHRDINGER方程态叠加原理泡利原理3势箱中运动的粒子一维势箱中运动的粒子二、三维势箱中运动的粒子势箱模型的应用14原子的结构和性质1氢原子及类氢离子的SCHRDINGER方程及其精确解2量子数的物理意义3波函数及电子云图形及对称性径向部分图形径向波函数RN,LRR径向密度函数R2N,LRR径向分布函数R2R2N,LRR角度部分图形波函数的角度分布图Y电子云的角度分布图空间分布图波函数的等值线图电子云的等密度曲线图电子云黑点图4多电子原子结构原子单位变分法和微扰法求解HEHATREEFOCK方程和自洽场方法求解5电子的自旋、SLATER行列式6原子光谱项15分子结构1氢分子离子结构BORNOPPENHEIMER近似求解解的讨论2分子轨道理论3双原子分子结构4共轭体系和休克尔分子轨道理论5计算化学简介HATREEFOCKROTHAAN方程半经验方法ABINITIO方法DFT方法应用6分子对称性对称操作和对称元素旋转轴和旋转操作、镜面和反映操作、对称中心和反演操作、映轴和旋转反映操作分子点群单轴群CN、CNH、CNV、双面群DN、DNH、DND、立方群TD、OH、非真轴群SN和CICSCNI、其他分子对称性和分子性质16晶体结构1晶体的点阵结构和晶体的性质晶体结构特征点阵直线点阵、平面点阵、空间点阵、布拉威格子结构基元点阵结构晶胞晶胞参数分数坐标晶面和晶面指标2晶体结构的对称性晶体的宏观对称性及32点群晶体的宏观对称元素及对称操作、晶体的七个晶系及特征对称元素、晶体的宏观对称类型,即32点群晶体的微观对称性及230个空间群简介微观对称元素及相应的对称操作、点阵、螺旋轴、滑移面230个空间群3金属晶体结构金属键的本质和一般性质等径园球密堆积密置层立方最密堆积CCP,A1、六方最密堆积HCP,A3、体心立方堆积BCP,A2、金刚石堆积A4金属单质晶体结构合金的结构4离子晶体结构离子键二元离子晶体的若干典型结构型式NACL型、CSCL型、立方ZNS型、六方ZNS型、CAF2型、金红石型、NIAS型离子半径离子晶体的结晶化学规律离子晶体结构的PAULING规则5其他键型的晶体结构共价型晶体结构分子晶体和分子间作用力混合键型晶体材料结构分析1光学分析法导论1光学分析法及其分类发射光谱法吸收光谱法2光谱仪器2原子发射光谱法1基本原理原子发射光谱的产生原子能级与能级图谱线强度谱线的自吸与自蚀2仪器光源分光仪检测器光谱仪3分析方法光谱定性分析光谱半定量分析光谱定量分析3原子吸收光谱法1基本原理原子吸收光谱轮廓原子吸收光谱的测量2仪器光源原子化器单色器检测器仪器的类型3干扰及消除方法物理干扰化学干扰电离干扰光谱干扰背景干扰4分析方法测量条件的选择分析方法5灵敏度与检出限6原子荧光光谱法4紫外可见分光光度法1紫外见吸收光谱分子吸收光谱的产生分子吸收光谱类型光谱吸收曲线2化合物紫外见光谱的产生有机化合物的紫外见吸收光谱无机化合物的紫外可见吸收光谱溶剂对紫外、可见吸收光谱的影响3紫外可见分光光度计组成部件紫外可见分光光度计的类型分光光度计的校正4紫外可见分光光度法的应用定性分析结构分析定量分析其他方面应用5红外光谱分析1概述红外光区的划分红外光谱法的特点2基本原理产生红外吸收的条件双原子分子的振动多原子分子的振动吸收谱带的强度2基团频率和特征吸收峰3基团频率区和指纹区影响基团频率的因素4红外光谱仪色散型红外光谱仪傅里叶（FOURIER）变换红外光谱仪（FTIR）5试样的处理和制备红外光谱法对试样的要求制样的方法6红外光谱法的应用定性分析定量分析原位红外（INSITUFTIR）6分子发光分析简介1分子荧光和磷光分析2化学发光分析7核磁共振波谱法1NMR基本原理2化学位移和核磁共振谱3简单自旋耦合和自旋分裂4复杂谱图的简化方法5核磁共振波谱仪6核磁共振谱的应用其他核磁共振谱的研究8X射线物理学基础1X射线的本质2X射线谱3X射线与物质相互作用9X射线荧光光谱法1X荧光的产生2X射线荧光光谱仪波长色散型X射线荧光光谱仪能量色散型X射线荧光光谱仪3X射线荧光分析方法及应用定性分析定量分析应用10X射线衍射法1X射线衍射方向2布拉格方程的讨论X射线衍射强度4X射线衍射仪衍射仪的组成测角仪记录系统实验条件选择及试样制备典型的衍射图附件与其他配套技术5多晶体的物相分析物相的定性分析物相的定量分析晶粒尺寸的测定6单晶衍射法11X射线光电子能谱1X射线光电子能谱分析的基本原理光电效应原子能级的划分电子结合能EBXPS信息深度化学位移2光电子能谱实验技术光电子能谱仪待测样品制备方法XPS谱图解释XPS谱图的校正XPS谱图定性和定量分析电子与物质的交互作用散射3高能电子与样品物质交互作用产生的电子信息12透射电子显微分析1透射电镜的成像原理电子波长磁透镜聚焦原理理想成像理想分辨率电磁透镜的分辨本领放大倍率和像的衬度2透射电镜的结构电子光学部分真空系统电源系统3电子衍射电子衍射基本公式选区电子衍射电子衍射谱4试样的制备方法粉末试样的制备金属材料和非金属材料超薄膜的制备透射电镜的复型技术5透射电镜在材料科学研究中的应用扫描电子显微分析扫描电镜的工作原理扫描电镜的结构扫描电镜的主要参数放大倍数,分辨率,景深样品的制备扫描电镜的几种电子像分析二次电子像,背射电子像,吸收电子像扫描电镜在材料研究中的应用材料物理性能1材料科学简介1材料的分类及其在现代科学技术及生活中的重要作用2材料科学研究内容3材料物理的研究内容及其重要性2材料的受力形变1内力、应力、应变和弹性形变内力及其特点正应力、剪应力及其表示法材料的弹性形变正应变和切应变虎克定律虎克定律和泊松比虎克定律的通用表示法弹性模量及其影响因素弹性模量的测定方法材料的滞弹性和粘弹性滞弹性和粘弹性粘形体及牛顿流体定律应变蠕变和应力弛豫粘弹性体力学模型及弛豫时间2晶体及多晶体的塑性形变各种材料的受力变形行为无机晶体材料的形变特点晶面滑移塑性形变的理论解释晶体缺陷和位错位错运动理论影响位错产生及其滑移的因素3材料的高温蠕变材料的高温蠕变现象高温蠕变的特点高温蠕变的理论解释位错运动理论扩散蠕变理论晶界蠕变理论4影响蠕变的因素3材料的断裂与强度1材料的脆性断裂及高温蠕变断裂2理论结合强度理论3GRIFFITH微裂纹理论材料应变的弹性理论材料强度的弹性应变能理论影响材料强度的几种因素4断裂力学简介裂纹扩展的方式及材料强度经验公式裂纹尖端应力场分析裂纹尖端应力场应力场强度因子和几何形状因子临界应力场强度因子和断裂韧性裂纹扩展的动力和阻力断裂韧性的测定方法及对试件尺寸的要求5裂纹的起源、亚临界生长与快速扩展裂纹的起源裂纹的亚临界生长应力腐蚀理论高温应力空腔作用裂纹的亚临界生长速率和应力场强度指数应力场强度指数的测定方法材料使用寿命预测裂纹的快速扩展及阻止措施6显微结构对材料脆性断裂的影响7无机材料的强度统计法强度的统计分析韦伯函数及其求解方法8提高材料强度的方法影响材料强度的因素提高材料强度的几种重要方法热韧化和化学强化利用相变提高强度弥散增韧和复合材料4材料的热学性能1声频支振动和光频支振动2材料的热容热容及经验定律材料热容的理论解释热容的经典理论热容的量子理论影响材料热容的因素3材料的热膨胀线膨胀系数和体膨胀系数固体热膨胀机理影响热膨胀系数的因素多晶体和复合材料的热膨胀膨胀系数对相连接材料的稳定性的影响4材料的热传导固体热传导的规律固体热传导的机理声子和声子传热光子传热影响热传导的因素某些材料的热传导5材料的热稳定性稳定性及其表示方法热应力材料的抗热冲击性能第一应力断裂抵抗因第二应力断裂抵抗因子第三应力断裂抵抗因子抗热冲击损伤性6提高材料抵抗热冲击断裂的措施5材料的光学性能1材料的透光性能折射色散反射材料对光的吸收材料对光的散射材料的透光性界面的镜反射和漫反射及对材料透光性的影响提高材料透光性的措施2材料的发光性能缺陷化学简介点缺陷及其表示法缺陷化学方程式本征缺陷弗伦克尔缺陷肖特基缺陷错位非本征缺陷影响缺陷生成的因素局域能级电子和空穴缺陷的电子能级局域能级在光的吸收和发射、导电中的应用材料的几种重要的发光机理激光简介自发辐射光的受激吸收和受激辐受激吸收、自发辐射和受激辐射的关系激光器的组成激光器的激励方式粒子束反转分布的激励条件3材料非线性光学性能简介6材料的磁学性能1材料磁性的来源电子的轨道磁矩和自旋磁矩材料的磁性分类交换作用和铁磁性2强磁性材料的磁畴和磁化磁畴磁化曲线和磁滞回归线3强磁性材料及其应用强磁性材料的分类软磁性材料及其应用硬磁性材料及其应用矩磁材料及其应用4巨磁电子效应和磁电子学简介5铁氧体的磁性和结构简介尖晶石型铁氧体石榴石型铁氧体磁铅石型铁氧体7电子论1电子的波粒二象性波函数薛定谔（SCHRDINGER）方程霍尔效应2经典自由电子学说直流电导维德曼弗兰茨定律经典自由电子学说的不足3量子自由电子学说驻波边界条件周期性边界条件态密度电子在允许状态上的分布索末菲量子自由电子模型对金属导电、导热性的解释4能带理论布洛赫函数与单电子能带理论K空间的等能线和等能面准自由电子近似电子能级密度能带和原子能级有效质量8材料的电性能1导体电阻率和电导率体积电阻和表面电阻迁移率和电导率的一般表达式电子电导离子电导导电聚合物2绝缘体能带理论对导体、绝缘体和半导体的本质解释3半导体本征半导体杂质半导体能带理论对半导体电阻率与温度关系的解释PN结PNJUNCTION金属半导体结（METALSEMICONDUCTORJUNCTION）量子阱与超晶格共振隧道晶体管和负电阻4超导体超导体的特性超导体性能的评价指标超导体的分类超导的微观理论约瑟夫森（JOSEPHSON）效应高温超导的研究超导体的应用9材料的介电性能1电介质及其极化电介质极化的各种机制2交变电场下的电介质复介电常数和介质损耗电介质弛豫和频率响应介电损耗分析3介电击穿本征击穿机制热击穿机制雪崩式击穿机制4压电、热电与铁电材料压电性（PIEZOELECTRICITY）热（释）电性（PYROELECTRICITY）铁电性（FERROELECTRICITY）压电、热电、铁电材料的关系无机及分析化学1原子结构原子能级波粒二象性核外电子运动量子数波函数的图形电子云图像近似能级图屏蔽效应钻穿效应能级交错能级组周期表原子半径电子亲合能电负性2化学键与分子结构化学键离子键离子的特征价建理论共价键的特点价电子对互斥理论杂化轨道理论分子轨道理论金属键能带理论分子间作用力氢键3化学反应速率与反应动力学的初步概念化学反应速率平均速率瞬时速率碰撞理论过渡状态理论反应速率与温度、浓度的关系元反应质量作用定律速率方程活化能催化剂阿仑尼乌斯公式反应级数反应分子数一级反应的特征二级反应的特征4化学热力学的初步概念与化学平衡功热热力学能焓和焓变热化学化学反应热恒容反应热恒压反应热盖斯定律熵和熵变绝对熵吉布斯自由能和自由能变热力学第一、第二、第三定律吉布斯亥姆霍茨方程反应自发性的判据标准状态平衡状态标准平衡常数平衡的移动5定量分析概论定量分析过程法定计量单位滴定分析步骤化学计量点终点指示剂标准溶液基准物质6酸碱平衡和酸碱滴定布朗斯特酸碱路易斯酸碱和软硬酸碱理论离解平衡质子条件分析浓度平衡浓度缓冲溶液缓冲范围缓冲容量酸碱滴定曲线滴定突跃准确滴定分别滴定滴定误差基准酸基准碱7配位化合物和配位滴定配合物的组成内界外界中心原子离子配位原子配位数单齿多齿螯合物命名价键理论磁矩顺磁性反磁性铁磁性外轨内轨反馈键晶体场理论D轨道分裂及分裂能电子成对能晶体场稳定化能光谱化学序列高自旋低自旋配合单元空间结构顺反异构旋光异构配合物的稳定常数副反应系数条件稳定常数配位滴定指示剂变色范围变色点配位滴定曲线终点金属离子浓度计量点金属离子浓度滴定突跃最高酸度最低酸度选择性滴定滴定误差8氧化还原反应与氧化还原滴定能斯特公式标准电极电势条件电势对称电对不对称电对可逆电对不可逆电对氧化还原指示剂滴定突跃化学计量点电位高锰酸钾滴定法、重铬酸钾滴定法、碘量法结果计算。9沉淀平衡、沉淀滴定与重量分析法溶解度溶度积溶度积规则沉淀溶解平衡影响沉淀溶解度的因素沉淀的形式及影响因素共沉淀后沉淀减少沉淀沾污的方法沉淀条件的选择换算因素莫尔法佛尔哈德法法扬司法10分析数据处理有效数字及其运算规则数字修约规计算规则精密度准确度系统误差随机误差平均偏差标准偏差平均值的标准偏差随机误差的正态分布少量数据的统计处理随机误差的区间概率提高分析结果准确度的方法11S区元素IA、IIA族元素及其化合物12P区元素一硼、碳、硅、氮、磷单质制备化合物三中心二电子键硼烷碳纤维高能燃料人造金刚石半导体硅硅烷分子筛惰性电子对效应13P区元素二氧、臭氧、过氧化氢单质制备硫、卤素稀有气体14D区元素D区元素通性钛铬锰铁钴镍铜锌镉汞单质性质和制备化合物15F区元素镧系元素稀土元素镧系收缩特征氧化态氧化物氢氧化物配合物溶剂萃取法离子交换法锕系元素16氢氢制备用途同位素氢化物分类氢能源有机化学L有机化合物的同分异构、结构、命名和物理性质1有机化合物的同分异构现象2有机化合物结构的各种表示方法3有机化合物的命名IUPAC命名原则和中国化学会命名原则4有机化合物的物理性质及其与结构的关系2有机化学反应1重要官能团化合物的典型反应及相互转换的常用方法重要官能团化合物烷烃烯烃炔烃脂环烃卤代烃芳烃醇酚醚醛酮醌羧酸及其衍生物胺及其他含氮化合物基本杂环化合物2主要有机反应取代反应加成反应消除反应重排反应缩合反应氧化还原反应自由基反应周环反应3有机化学的基本理论及反应机理1诱导效应共轭效应超共轭效应立体效应2共振论简介3碳正离子碳负离子自由基卡宾苯炔等活性中间体4有机反应机理的表述4有机合成1官能团导入转换保护2碳碳键形成及断裂的基本方法3合成子分析的基本要点及其在有机合成中的应用5有机立体化学1几何异构对映异构构象异构等静态立体化学的基本概念2构型的标识D/LR/S3主要有机反应的立体化学4外消旋体的拆分方法不对称合成简介6有机化合物常用的化学、物理鉴定方法1常见官能团的特征化学鉴别方法2常见有机化合物的核磁共振谱红外光谱紫外光谱质谱的谱学特征3运用化学方法及谱学方法对简单有机化合物进行结构鉴定7元素有机化学和生物有机化学简介材料科学基础1材料引言1材料种类2结构性质工艺过程之间的关系3材料的选择2数学序言（选讲）1材料科学中的数学2唯象理论3组合4STIRLING近似法3晶体结构1晶体结构基础知识2质点间键合与晶体结构3晶体结构与性质4硅酸盐晶体结构与性质4晶体结构缺陷1缺陷种类2点缺陷与材料的光电性质3线缺陷与材料的力学性质4面缺陷与材料韧性5组成缺陷与固溶体6非化学计量化合物与半导体5非晶态结构与性质1熔体结构2熔体性质3玻璃形成4玻璃结构6表面结构与性质1固体表面结构2单晶表面结构3非单晶表面结构4吸附与粘附5摩擦7相平衡与相图1相律及相平衡研究方法2单元系统3二元系统4三元系统5三元交互系统6四元系统8基本动力学过程扩散1扩散动力学方程FICK定律2FICK定律的应用3固体扩散机构与扩散系数4扩散系数与浓度的关系俣野方法5影响扩散的因素9材料中的相变1相变热力学2成核生长相变3旋节分解4马氏体相变5有序无序转变6相变与弥散强化10材料制备中固相反应1固相反应概论2固相反应机理3固相反应动力学4影响固相反应的因素11材料制备中的烧结与显微结构的控制1烧结概论2烧结机理3固相烧结4再结晶与晶粒长大5液相烧结6特种烧结7影响烧结的因素12腐蚀与磨损1腐蚀2氧化3辐射损伤13疲劳与断裂1疲劳2断裂起源与评价3构建课程体系知识体系给出了本专业的知识框架，但这些知识要通过课程教学来传授给学生。因此，构建相应的课程和课程体系十分重要。各校既可以可按照本专业的特色构建课程体系（例如，以某一类材料为主线、融合知识体系内容构建专业课体系），各学校也可按照本校的特色构建课程体系。课程教学包括理论课程教学和实验课程教学。课程可以按知识领域进行设置，也可以由一、两个知识领域构成一门课程，还可以从各知识领域中抽取相关的知识单元组成课程，但最后形成的课程体系应覆盖知识体系的知识单元尤其是核心知识单元。专业课程体系由核心课程和选修课程组成。核心课程应该覆盖知识体系中的全部核心单元及部分选修知识单元。同时，各高校可选择一些选修知识单元、反映学科前沿和反映学校特色的知识单元组织到选修课程中。4构建实践教学内容及体系为提高学生的实践能力和创新精神，材料化学专业必须加强实性践环节的教学，采用顶层设计的方法，总体构建实践性环节教学体系，着重培养以下能力（1）实验技能；（2）工艺操作能力；（3）工程设计能力；（4）科学研究能力；（5）社会实践能力等。实践教学包括独立设置的实验课程、课程设计、教学实习、社会实践、科技训练、综合论文训练等多种形式。除表1中所列实验和实践教学内容外，基础课程和理论课程均应有相应的实验环节和课程。这包括基础化学实验、基础物理实验、计算机上机实验等。表1实验和实践教学体系课程名称至少周数至少学分备注军事训练33入学教育11了解大学学习方法及专业基本内涵认识实习11一般专业课开始前完成，对材料生产和加工过程及应用的感性认识生产实习33对材料生产及加工过程中设备工作原理及工艺过程控制的了解专业实验33材料合成、制备与性能综合实验等毕业环节实践1616毕业前的综合训练，完成研究论文或工程设计根据各校实际增设实践环节55小计3232不少于32周。专业基础实验（如基础化学实验等）为单独的实验课程，未列入表一中。其具体要求见表二。化学实验是材料化学教学中一门独立课程，其目的不仅是传授化学知识，更重要的是培养学生的能力和优良的素质。通过化学实验课学生应受到下列训练掌握基本操作，正确使用仪器，取得正确实验数据；正确记录、处理数据和表达实验结果的能力；认真观察现象进而分析判断、逻辑推理、作出结论的能力；正确设计实验选择实验方法、实验条件、仪器和试剂等解决实际问题的能力；通过查阅手册、工具书及其他信息源获得信息的能力。而培养学生实事求是的科学态度、勤俭节约的优良作风、相互协作的团队精神、勇于开拓的创新意识，应该始终贯穿整个实验教学。表2材料化学专业化学实验教学基本内容操作及技术玻璃仪器的洗涤及干燥滴定管、移液管及容量瓶的使用校正台式天平、分析天平、电子天平的使用溶液的配制滤纸和滤器的使用加热方法直接加热水浴加热油浴加热煤气灯和喷灯酒精或煤气喷灯的使用冷却方法冷凝管水浴冰盐浴搅拌方法机械搅拌电磁搅拌固液分离倾析常压过滤减压过滤离心分离沉淀转移洗涤烘干灼烧结晶和重结晶气体制备、净化和吸收溶剂萃取试样的干燥烘干真空干燥和干燥剂的选择回流蒸馏简单蒸馏分馏和精馏减压蒸馏水蒸气蒸馏共沸蒸馏高压钢瓶的识别和使用压力的控制与测量包括真空的获得和检漏压力计的使用包括真空计温度的控