《纳米材料概论》教学大纲

《纳米材料概论》教学大纲英文名称：Introductiontonanomaterials课程编号：课程学时：36课程学分：2专业选修课应用化工技术、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、任务与根本要求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的科学领域，它涉及到分散态物理、化学、材料、生物等多种学科的学问，对分散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、课堂争论使学生了解、把握纳米材料的概念、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争论进展。培育学生在穿插学科和创力气等方面的综合力气。课程的根本内容和要求本课程主要讲授纳米材料的根本概念与性质、制备纳米粒子的物理和化学方为争论材料、性能、工艺打下理论根底。教学环节与学时安排课堂教学：32学时〔包括课堂争论等教改环节〕试验：4学时总计：36学时二、教学内容与教学打算绪论 1学时特点和学习方法第一章 纳米材料的根本概念与性质 7学时〔一〕教学内容与学时1、纳米材料的根本概念 1学时2、纳米微粒的根本性质 3学时电子能级的不连续性量子尺寸效应小尺寸效应外表效应宏观量子隧道效应纳米微粒的物理特性 3学时纳米微粒的构造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〔二〕重点与难点重点：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N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。难点：量子尺寸效应、久保理论。〔三〕123其次章 纳米粒子的制备方法 8学时〔一〕教学内容与学时纳米粒子制备方法评述 1学时制备纳米粒子的物理方法 3学时机械粉碎法蒸发分散法离子溅射法冷冻枯燥法其它方法制备纳米粒子的化学方法 3.5学时气相化学反响法沉淀法水热合成法喷雾热解法溶胶－凝胶法制备纳米粒子的综合方法 0.5学时激光诱导气相化学反响法其它综合方法〔二〕重点与难点重点：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)Y(NO)3

和Cu(NO32

为原料用冷冻枯燥法制备Y-Ba-Cu-Y体系的超导纳米粒子的工艺过程。比较制备纳米粒子的化学方法，并分析其各自特点。难点：制备纳米粒子的各种方法的比较及应用范围。〔三〕123第三章 纳米薄膜材料 6学时〔一〕教学内容与学时1．概述 0.5学时纳米薄膜材料的功能特性 1.5学时薄膜的光学特性电学特性磁阻效应纳米薄膜材料制备技术 3学时物理气相沉积法化学气相沉积溶胶－凝胶法电化学方法纳米薄膜材料的应用 1学时〔二〕重点与难点重点：陶瓷薄膜；薄膜厚度是薄膜的重要参数之一，它对薄膜的其它物理性能有影响，可以利用天平法、电学法和光学法等方法来测量；铁电薄膜是陶瓷薄膜中很重要的一类，这类薄膜具有压电效应、热释电效应、电光效应和非线性光学效应等多种效应，便于器件的小型化及微电子学和光电子学集成；真空蒸发制备陶瓷薄膜是承受较早、也较简洁的方法，其根本原理是通过蒸发源将原料加热或升华，使气相原子或分子穿过真空空间后分散成膜；多源反响共蒸在此过程中不断向其上吹反响气体；离子束溅射沉积制膜；凝胶-溶胶方法制备陶瓷薄膜的工艺过程。难点：制备陶瓷薄膜与纳米粒子工艺要素的不同及工艺把握。〔三〕1234第四章纳米固体材料 6学时〔一〕教学内容与学时概述 0.5学时纳米固体材料构造特点 1.5学时(1)纳米固体材料的构造特点纳米固体材料的构造模型纳米固体材料的构造缺陷纳米固体材料的性能 1学时纳米固体材料制备方法 2.5学时惰性气体蒸发原位加压法高能球磨法非晶晶化法无压烧结热压烧结微波烧结纳米固体材料的应用 0.5学时〔二〕重点与难点重点：纳米构造材料的根本构成是纳米微粒以及它们之间的界