《材料表面与界面》课程教学大纲

《材料表面与界面》教学大纲一、课程基本信息课程名称材料表面与界面Materialsurfaceandinterface课程编码MAT120221020开课院部材料科学与工程学院课程团队《材料表面与界面》教学团队学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业材料科学与工程授课语言中文先修课程物理化学、材料科学基础课程简介（限选）《材料表面与界面》是材料科学与工程专业的专业选修课。本课程以课堂讲授、课堂讨论、分组报告、课程大作业为主要教学方式，结合《材料科学基础》、《物理化学》等先修课程知识，讲述表面与界面的基础知识（液体表面、固体表面以及固液界面），并分别讨论金属材料、复合材料表面与界面的特点、分类、处理方法以及应用技术等。通过本课程使学生掌握材料表面与界面的基本概念和基础知识，熟知各类金属材料和复合材料的表界面的特点、加工及应用技术，了解常用的和最新的材料表面与界面观察与分析的方法，对材料表面与界面研究的重要性和发展方向有充足的认识，为后续的专业学习和从事材料科学研究与工程技术工作奠定理论基础。SurfaceandInterfaceofMaterialsisanelectivecourseforthemajorofmaterialscienceandengineering.BasedontheprerequisiteknowledgeofFundamentalsofMaterialScienceandPhysicalChemistry,classroomteaching,discussion,grouppresentationandcourseworkaretakenasthemainteachingmethodstotellthebasicknowledgeofsurfaceandinterfaceofmaterials(liquidsurface,solidsurfaceandsolid-liquidinterface),todiscussthecharacteristics,classification,treatmentmethodsandappliedtechnologyofthesurfaceandinterfaceofmetallicmaterialsandcompositematerialsrespectively.Throughlearningthiscourse,studentsshouldmasterthebasicconceptsandknowledgeofsurfaceandinterfaceofmaterials,knowthefeatures,theprocessingtechnology,theapplicationandthecommonandnovelanalysismethodsofsurfaceandinterfaceofmetallicmaterialsandcompositematerials,andhaveasufficientunderstandingofthesignificanceanddevelopmentdirectionofmaterialsurfaceandinterfaceresearchinordertopossessatheoreticalfoundationforfutureprofessionalstudy,materialscienceresearchandengineeringwork.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握掌握材料表面与界面的基础知识、基本理论以及金属材料和复合材料的表界面特点，具备通过结合文献研究分析和判断工程中材料表界面问题的能力。是2.12.12M2目标2：对材料表面与界面研究的重要性和发展方向有科学的认识，为后续的专业学习和从事材料科学研究与工程技术工作奠定理论基础。是6.16.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1章绪论本章重点难点：表界面的概念以及表界面研究的重要性。/////21.11.1表面与界面的定义表面与界面的定义；物理表面；材料表面。M11讲授1自学31.21.2表面与界面科学的发展概况及重要性表面与界面科学的发展概况；表面与界面科学在材料科学各方面的重要作用。M21讲授1自学4第2章第2章液体表面本章重点难点：液体表面张力产生的原理；毛细现象及毛细管法测定表面张力；表面张力的计算。/////52.12.1表面张力与表面自由能液体表面张力和表面自由能的概念；表面张力产生的原理；表面张力的热力学定义。M12讲授2自学62.22.2Laplace方程球面和任意曲面的Laplace方程。M11讲授1自学72.32.3液体表面张力的测定测定液体表面张力的方法：毛细管法，最大气泡压力法，滴重法，吊环法，吊板法。M11讲授1讲授82.42.4Kelvin公式与Gibbs吸附等温式Kelvin公式；溶液的表面张力；Gibbs吸附等温式及其导出过程与应用。M11讲授2自学、作业9第3章第3章固体表面本章重点难点：固体的表面特性；物理吸附与化学吸附；比表面积的测定。/////103.13.1固体的表面特性固体表面分子（原子）的运动受缚性；固体表面不均一性；固体表面吸附性。M12讲授2自学113.23.2固体的表面自由能固体的表面能和表面应力；固体表面能的实验测定。M11讲授1自学123.33.3固-气表面吸附吸附等温线，Langmuir等温式；BET多分子层吸附理论；固体比表面积测量。M11讲授1自学、作业13第4章第4章固液表面本章重点难点：Young方程与Young-Dupre公式的应用；接触角的测定；三种润湿过程。/////144.14.1Young方程与Young-Dupre公式Young方程和接触角；粘附功和内聚能；Young-Dupre公式。M12讲授2自学154.24.2接触角的测定方法与滞后现象停滴法；吊片法；电子天平法；接触角的滞后现象。M11讲授1自学164.34.3固体表面的润湿润湿过程的三种类型；固体表面的润湿性质；动润湿与动接触角。M12讲授2自学、作业17第5章第5章金属材料的表面与界面本章重点难点：表面反应；典型金属晶界与相界的特性；金属常见表面改性的方式与原理。/////185.15.1金属的真实表面及表面反应金属的真实表面与清洁表面；金属的表面反应：超点阵、吸附与扩散等。M11讲授1自学195.25.2常用气体在金属表面的吸附氢、氮、氧、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物在金属表面的吸附。M11讲授1自学205.35.3金属表面活性剂表面活性剂的定义、特点、分类、物理化学性能；常用的金属表面活性剂。M11讲授1自学215.45.4金属的内部界面典型金属材料的晶界与相界。M11讲授1自学225.55.5金属的表面改性激光表面改性；离子束表面改性；气相沉积；原位生长强韧化；表面纳米化。M25讲授、讨论5自学、作业23第6章第6章复合材料的界面本章重点难点：金属基复合材料的界面；复合材料界面力学性能的表征。/////246.16.1金属基复合材料的界面金属基复合材料的发展；纤维增强金属基复合材料的界面；颗粒增强金属基复合材料的界面。M25讲授、讨论5自学、作业256.26.2复合材料界面的力学性能的表征单丝拔脱试验；断片试验；界面粘接能测试；层间剪切强度。M12讲授2自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.对学生进行分组，根据平时作业的性质，要求以个人为单位提交手写作业，或以小组为单位提交PPT，并选代表汇报小组作业PPT。2.考核学生对材料表面与界面基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，学生运用文献的归纳能力，学生的团队协作能力等。40%2大作业1.要求每名学生基于本门课所涉及的内容范畴，自选题目，根据教师给定格式，完成一篇综述性论文（中文），以电子版提交。教师负责对论文进行查重，以避免学术不端。2.根据论文的前沿性、科学性、准确性、凝练性、逻辑性、流畅性进行评分。50%3课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题等情况。10%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业30%A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，解题思路混乱。2M1大作业50%A-论文选题紧贴学术前沿，论文内容科学性强，表述与引用准确，具备高度凝练性，逻辑性强，行文流畅，格式规范。B-论文选题靠近学术前沿，论文内容有较强的科学性，表述与引用比较准确，凝练性和逻辑性较好，行文比较流畅，格式比较规范。C-论文选题与学术前沿相关，论文内容具备一定的科学性，表述与引用基本准确，具备一定的凝练性逻辑性，行文基本顺畅，有个别病句错字，格式基本规范。D-论文选题远离学术前沿，论文内容科学性差，表述与引用不准确，凝练性和逻辑性差，行文不畅，病句错字较多，格式不规范。3M1课堂表现20%A-精神状态饱满，回答问题准确，团队讨论积极主动。B-精神状态良好，问题回答较好，团队讨论比较积极。C-精神状态一般，问题回答一般，团队讨论主动性一般。D-精神状态较差，回答问题有误，基本不参与团队讨论。4M2平时作业40%A-按时完成PPT汇报，素材（ppt）饱满，陈述流畅、准确，内容科学性强，选题新颖，回答问题正确。B-按时完成PPT汇报，素材（ppt）比较丰富，陈述比较流畅、准确，内容科学性较强，选题比较新颖，回答问题正确。C-按时完成PPT汇报，素材（ppt）满足基本工作量要求，陈述流畅性一般，有多处表述不准确，内容有一定的科学性，选题新意一般，回答问题基本正确。B-未能按时完成PPT汇报，素材（ppt）贫瘠，陈述不畅，准确性差，内容科学性差，选题陈旧，回答问题不正确。5M2大作业50%A-论文选题紧贴学术前沿，论文内容科学性强，表述与引用准确，具备高度凝练性，逻辑性强，行文流畅，格式规范。B-论文选题靠近学术前沿，论文内容有较强的科学性，表述与引用比较准确，凝练性和逻辑性较好，行文比较流畅，格式比较规范。C-论文选题与学术前沿相关，论文内容具备一定的科学性，表述与引用基本准确，具备一定的凝练性逻辑性，行文基本顺畅，有个别病句错字，格式基本规范。D-论文选题远离学术前沿，论文内容科学性差，表述与引用不准确，凝练性和逻辑性差，行文不畅，病句错字较多，格式不规范。6M2课堂表现10%A-精神状态饱满，回答问题准确，团队讨论积极主动。B-精神状态良好，问题回答较好，团队讨论比较积极。C-精神状态一般，问题回答一般，团队讨论主动性一般。D-精神状态较差，回答问题有误，基本不参与团队讨论。评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=