功能材料基础实验讲义
仪器介绍
实验指导
物理与材料工程学院
光电子实验中心
目录
第一章CSY-998G光电应用综合实验仪
实验一三棱镜的分光实验
实验二硅光电池实验
实验三光敏二极管的特性实验
实验四颜色检测实验
实验五光敏三极管特性实验
实验六光源及光调制解调实验
实验七液体浊度检测演示实验
实验八太阳能电池追踪实验
实验九光敏电阻实验
实验十热释电红外传感器实验
第二章数字智能化热学综合实验仪（YJ-RZ-4A）实验十一金属线膨胀系数的测定
实验十二非良导体热导率的测量
实验十三热敏电阻温度特性的研究
实验十四金属电阻温度系数的测定
实验十五冷却法测定金属的比热容
实验十六热电偶的定标
第三章温度传感器特性测试实验仪（FB812）
实验十七铂热电阻（Pt100）的温度特性实验
实验十八 PN结温度传感器的温度特性实验
实验十九集成温度传感器（AD590）的温度特性实验第四章太阳能电池特性实验仪（ZKY-SAC-Ⅰ）
实验二十太阳能电池板输出伏安特性测试实验
第五章霍尔效应实验组合仪（ZKY-HS/HC）
实验二十一霍尔效应原理与实验
第六章显微熔点仪（SGW X-4B）
实验二十二物质的熔点测定
第七章自动指示旋光仪（WZZ-1）
实验二十三用旋光仪测量旋光性溶液的浓度
第八章液体表面张力系数测定仪（FB326）
实验二十四用拉脱法测定液体表面张力系数
第九章介电常数测定仪（PCM-1A）
实验二十五介电常数测定
第一章CSY-998G光电应用综合实验仪
（一）CSY-998G光电传感器实验仪主要有主机、传感器与器件、光源等部分组成
一、主机：由大面板、小面板和顶板。供电电源AC220V，50Hz。额定功率200W。
1、大面板：各类实验电路
2、小面板：
1）各种直流稳压电源和恒流源。
0~15V连续可调直流稳压电源。
0~5V连续可调直流稳压电源。
±15V、+5V稳压电源。
AC12V 交流电源
0~20mA连续可调恒流源
2）显示表：
电流表：DC20μA、200μA、20mA 、200mA(量程四档切换)
电压表：DC200mV、2V、20V（量程三档切换）
光照度计：1-1999Lx
3、顶板
顶板：由安装架、支架、滑轨等组成。
二、传感器与器件
光敏电阻（cds 光敏电阻、额定功率：100mW、暗阻≥1MΩ、t r 20mS、t f 30mS、λp：580nm）
光敏二极管（Vr：20v、I D＜0.1μA、I L：50μA、t r t f：10ns λp：880nm）光敏三极管（V CEO：50v、I D＜0.1μA、I L：5mA、t r t f：15ns λp：880nm) 硅光电池（V OC：300mv、I D＜1310-8μA、I SC：5μA、λ：300-1000nm、λp：880nm)
反射式光耦（输入：I FM=20mA、V R=5V、V F=1.3V 输出：V CEO=30V、
I CEO=0.1μA、V CES=0.4V 传输特性：C TR（%）=5、t r t f：5us）
红外热释电探头
光照度计探头
Y型光纤
PSD位置传感器
CCD测径系统（选配）
光栅位移传感器（选配）
普通白炽灯
普通发光二极管
红外发射二极管（V R：5V、V F：1.4V、I R：10uA、P O：2mw）
半导体激光器（波长：635um、功率1-3mw）
三、数据采集系统及软件
四、实验仪器尺寸
实验仪器台尺寸为：520×400×350（mm）。
（二）色标传感器PY10-W58-3E2简介
色标传感器采用同轴光路反射原理，发射光源采用进口特制聚型LED，接收部份采用进口高灵敏接收管，内部采用精密电子元件，反应快。
可用于：各类立式。横式包装机、各类制袋机、分切机、分条机、等印刷机械上。作为色标的识别，精确控制包装袋长短，自动纠偏等领域。
型号： PY10-W58-3E2
检测方式：同轴反射型
电源电压：10-30V直流波10%以下
消耗电流：≤30mA
检测距离：10mm
光点:￠1.5mm--0.5mm可选
开关速度：2K HZ以上
输出电流：≤200mA 输出：
动作指示：LED 红色
1P67防尘、防水
抗外光灯泡10000LUX 太阳光100000LUX
使用温度：工作0-70度保存-25度--80度
耐振动 10--55HZ复振幅1.5mmXYZ三方向各2小时
电线2M长
外壳：塑料灰色：光头26mm 高63mm*宽60mm螺丝3*2
接线：红接直流电源正兰接负黑色接输出信号常开。
实验一三棱镜的分光实验
一、实验目的
通过实验使学生对光源，光源分光原理、光的不同波长等基本概念有具体认识。
二、基本原理
本实验中备有普通光源和激光光源。普通光源（白炽灯）光谱为连续光谱( 白炽灯的另一个特性是做灯丝的钨有正阻特性，工作时的热电阻远大于冷态时的电阻，在灯的启动瞬时有较大的电流 )。利用分光三棱镜后，可以提供红色，黄色，绿色，蓝色等多种波长的光辐射。激光光源是半导体激光器，发射出波长为630纳米的红色光﹙激光特性:①单色性②方向性③相干性等﹚。
三、需用器件与单元：
主机、普通光源、分光装置(三棱镜)、半导体激光器。
四、实验步骤
1．根据图1-1进行组装和接线，用实验线将主机中AC12V交流电源输出与普通光源相连接。合上主机的总电源开关。
2．松开图1－1中光源或三棱镜的升降固定螺钉，调节高度使光束对准三棱镜，转动三棱镜座使三棱镜毛面在后面，二个工作面（光面）的棱在前面。然后调节涡杆角度使折射的投射面（狭缝端盖）上出现清晰的光谱。如果光谱不清晰可轻微旋转光源罩（灯丝方向）和松开升降杆固定螺钉转动一个角度（光束方向）使光束对准三棱镜的工作面﹙要点:光束对准棱镜工作面﹑灯丝方向﹚。
3、关闭主机总电源开关。将图1-1中的普通光源取下，换上半导体激光源（旋下前端盖小孔），将激光源与主机激光电源相应连接﹙注意颜色－极性﹚。打开主机总电源开关，根据步骤2调节观察投射面现象（单色性）。
五、思考题
1．解释实验现象。
2．半导体激光器的特性有哪些？半导体激光器的发散角一般为5o～10o,你如何利用实验装置和直尺完成最简易的发散角测量实验方法。
图1－1分光实验
实验二 硅光电池实验
一、实验目的
了解光电池的光照特性，熟悉其应用。 二、基本原理
光电池是根据光生伏特效应制成的，不需加偏压就能把光能转换成电能的p-n 结的光电器件。当光照射到光电池P-N 结上时，便在P-N 结两端产生电动势。这种现象叫“光生伏特效应”，将光能转化为电能。该效应与材料、光的强度、波长等有关。 三、需用器件与单元
主机、安装架、发光二极管光源、照度计及探头、硅光电池。 四、实验步骤
1、光照特性（开路电压、短路电流）
（1）、光电池在不同的照度下，产生不同的光电流和光生电动势。它们之间的关系就是光照特性。按图5-1安装接线（注意接线孔的颜色相对应），实验
光源罩
遮光筒
光敏元件
三棱镜狭缝端盖(前端盖)
涡轮涡杆棱镜座涡轮涡杆座
升降固定螺钉
升降固定螺钉
V 光敏元件性能实验
-
+Vcc
R
光敏元件
A -
+主机
接主机 AC12v
前端盖后端盖后端盖
时，为了得到光电池的开路电压Voc 和短路电流Is 不能同时（同步）接入电压表和电流表，要错时（异步）接入电路来测量数据。
（2）、打开主机总电源，测出照度为0 Lx 、5 Lx 、10 Lx …….时测量得到的开路电压、短路电流数据（注意为得到开路电压和短路电流不能同时测量电压和电流）填入表5-1，并作出曲线图。
表5—1
强度（Lx ）
0 5 10 15 ………. 95 100 电流（mA ） 电压（mV ）
Voc(mv) Is(mA)
100Lx
硅光电池开路电压、短路电流实验特性
实验三光敏二极管的特性实验
一、实验目的
了解光敏二极管工作原理及光生伏特效应。
二、基本原理
当入射光子在本征半导体的p-n结及其附近产生电子—空穴对时，光生载流子受势垒区电场作用，电子漂移到n区，空穴漂移到p区。电子和空穴分别在n 区和p区积累，两端便产生电动势，这称为光生伏特效应，简称光伏效应。光敏二极管基于这一原理。如果在外电路中把p-n短接，就产生反向的短路电流，光照时反向电流会增加，并且光电流和照度成线性关系。
三、需用器件与单元
主机、安装架、光敏二极管探头、光源、光照度计及探头、分光装置。
四、实验步骤
1、光照特性的测试
根据图2-2安装接线（注意接线孔的颜色相对应），测量光敏二极管的暗电流和亮电流。
（1）暗电流测试：打开主机电源，将主机中的0～5V可调稳压电源的调节旋钮顺时针方向慢慢旋到底（5V），将0～20mA可调电流源的调节旋钮逆时针方向慢慢旋到底，读取主机上电流表（20μA档）的值即为光敏二极管的暗电流。暗电流基本为0μA，一般光敏二极管小于0.1μA，暗电流越小越好。
（2）光电流测试：
a.关闭主机总电源，撤下光敏二极管探头，换上光照度计探头。
b.打开主机电源，顺时针方向慢慢地调节0～20mA可调电流源（光源），使主机上照度计的读数为100Lx。
c.撤下照度计探头，换上光敏二极管探头，读取电流表值，即为100Lx，一定工作电压5V下的光电流。重复a、b、c实验步骤，把测量值填入表3-1，并作出一定工作电压时I-Lx曲线。
表3-1
照度Lx 5 10 15 ………………. 70 75 80 I（mA）
I(mA
L X
图3-1光敏二极管光照特
特性实验特性
2、光谱特性测试
实验方法与光敏电阻的光谱特性实验方法一样。将数据填入表3-2。表3—2
颜色波长
(nm)
光敏二极管型号2CU2B
电流
红630－760
橙590－630
黄560－590
绿500－560
青470－500
蓝430－470
紫380－430
实验四颜色检测实验
一、实验目的
了解颜色识别的方法，及颜色传感器的应用。
二、基本原理
色标传感器，具有探测距离远、不受可见光干扰、易于装配、使用方便等特点，可以被应用于物品定位、颜色识别等用途，可以用作广告卷帘灯箱、包装机、切割机等多种生活化工产品上。
色标传感器就其原理来说并不是检测颜色，它是通过检测色标对光束的反射或吸收量与周围材料相比的不同而实现检测的。所以，颜色的识别要严格与照射在目标上的光谱成分相对应。
在单色光源中，绿光LED（565mm）和红光LED（660mm）各有所长。绿光在很宽的颜色范围内比红光源灵敏度高。红光LED对有限的颜色组合有响应，但它的检测距离比绿光LED远。通常红光源传感器的检测距离是绿光源传感器的6～8倍。
三、需用器件与单元
公共平台(主机箱：DC ±15V、+5V、0～12V 电源) ；色标传感器PY10-W58-3E2。红、黑、绿纸各一张（自备）
四、实验步骤
1、在主机箱电源开关关闭的前提下，调节传感器的安装高度使传感器检测窗面与被测体（色纸）端面相距10mm左右；传感器接线按传感器引线上的标记接，红接直流电源正兰接负黑色接输出（注意正、负极性）。
2、检查接线（注意正、负极性）无误后，主机箱上的电压表量程开关切换到20V档，合上主机箱电源开关。
3、标定传感器：
3.1 将黑色的纸放置在传感器的下面，调整色标传感器的旋钮使传感器刚好输出。记下此刻旋钮的位置为1。
3.2将绿色的纸放置在工件的上面，调整色标传感器的旋钮使传感器刚好输出。记下此刻旋钮的位置为2。
3.3将黑色的纸放置在传感器的下面，调整色标传感器的旋钮使旋钮在位置1和2之间，观差传感器有没有输出（正常为没有输出）。
3.4将绿色的纸放置在工件的上面，观差传感器有没有输出（正常为有输出）。
如果输出不对，请缓慢调整传感器的旋钮，偏离1靠近2。
注意：在传感器的使用过程中请注意探头和被测物体表面的清洁，根据光的吸收与反射定律，如果被测物体表面有污物，会影响光的反射，也就是影响测量结果。
实验五光敏三极管特性实验
一、实验目的
了解光敏三极管结构、性能和V-I特性。
二、基本原理
在光敏二极管的基础上，为了获得内增益，就利用晶体三极管的电流放大作用，用Ge或Si单晶体制造NPN或PNP型光敏三极管。其结构使用电路及等效电路如图4-1所示。
图4-1光敏三极管结构及等效电路
光敏三极管可以等效一个光电二极管与另一个一般晶体管基极集电极并联：集电极-基极产生的电流，输入到共发三极管的基极在放大。不同之处是，集电极电流（光电流）有集电结上产生的iφ控制。集电极起双重作用；把光信号变成电信号起光电二极管作用；使光电流再放大起一般三极管的集电结作用。一般光敏三极管只引出E、C两个电极，体积小，光电特性是非线性的，广泛应用于光电自动控制作光电开关应用。
三、需用器件与单元
主机、光敏三极管、光源、照度计及探头、分光装置
四、实验步骤
1、光敏三极管伏安特性
光敏三极管在不同的照度下的伏安特性就象一般晶体管在不同的基极电流输出特性一样。光敏三极管把光信号变成电信号。
（1）将图2-2中的光敏元件换成光敏三极管，按图接线（注意接线孔颜色相对应），主机的电流表的量程在实验过程中需要进行切换，从μA到mA档，电压表的量程为20v档。
（2）首先缓慢调节0～20mA电流源（光源电压）,使光源的光照度在某一照度值（2、4、6、8 Lx）,再调节主机0-5v电源改变光敏三极管的电压,测量光敏三极管的输出电流和电压。填入表4-1～表4-4，并作出一定光照度下的光敏三极管的伏安特性曲线（可多做几组族线）
表4—1 在2Lx照度下
(V) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5 U
1
(mA)
I
1
表4—2 在4Lx照度下
(V) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5 U
1
(mA)
I
1
表4—3 在6Lx照度下
(V) 0 0.5 1 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5 U
1
(mA)
I
1
表4—4 在8Lx照度下
(V) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5 U
1
(mA)
I
1
I(mA
外加电压(V)
图4-2光敏三极管伏安特性实验曲线
2、光敏三极管的光照特性测量
实验方法同光敏二极管的特性实验（参照光敏二极管的特性实验中的1．光照特性的测试）。将实验数据填入表4-5，并作出I-Lx特性曲线。
表4-5
照度Lx 5 10 15 20 25 30 35 40 50 60 I（mA）
I(mA)
L X
图4-3光敏三极管光照特性实验曲线
3、光敏三极管的响应波长（光谱特性）
光敏三极管响应波长（光谱特性）的实验方法参照光敏电阻的光谱特性实验。将实验数据列入表4-6，并作出光谱特性曲线。
表4—6
颜色波长
(nm)
光敏三极管型号3DU33
电流
红630－760
橙590－630
黄560－590
绿500－560
青470－500
蓝430－470
紫380－430
五、思考题
光敏二极管、光敏三极管的应用场合？
实验六光源及光调制解调实验
一、实验目的
了解光调制解调的原理。
二、基本原理
光束是一种电磁波，具有振幅、相位、强度和偏振等参量和良好的相干性。如果能够应用某种物理方法改变光波的这些参量之一，使其按照调制信号（如数字信号）的规律变化，那么该光束就受到了调制，达到“运载”信息的目的。
实现光束调制的原理有振幅调制、频率调制、相位调制、强度调制、脉冲调制、脉冲编码调制。从方法来说，即有电光调制、声光调制、磁光调制、直接调制等。本实验用的是脉冲电光调制。
三、需用器件与单元
主机、红外发射二极管、光敏三极管
四、实验步骤
（1）按照图9—1接线
在光脉冲调制实验中，将红外发射二极管探头的两个插孔与光调制实验模板的发射的输入插孔相连，光敏三极管探头的两个插孔与光调制实验模板的接收输入口相连，再引入工作电源。
（2）打开主机电源，将两个探头（发射和接收探头）对准，可以看到实验模板上的输入脉冲指示和输出脉冲指示一起发亮。如果两个探头中间被挡住或没有对准，不同时发光。
实验七液体浊度检测演示实验
一、实验目的
了解浊度传感器的工作原理和性能。
二、工作原理
浊度是由水中的悬浮颗粒引起的，悬浮颗粒会漫反射入射光，通常采用90度那个方向的散射光做为测试信号，这样测试出来的单位称为NTU。散射光与浊度符合多段线性关系，因此传感器需要多点标定。而且光源强度和温度变化均会影响测量结果的准确性。经多次实验研究和理论推算，发现散射光与透射光的比值与浊度符合线性关系。本传感器采用散射光与透射光比值代替单纯的散射光测量浊度，传感器的准确度、可靠性提高，维护更加简单，抗污性增强。
浊度传感器原理
本传感器的工作原理是：传感器内部是一个IR958与PT958封装的红外线对管，当光线穿过一定量的水时，光线的透过量取决于该水的污浊程度，水越污浊，透过的光就越少。光接收端把透过的光强度转换为对应的电流大小，透过的光多，电流大，反之透过的光少，电流小。通过测量接收端电流的大小，就可以计算出水的污浊程度。浊度传感器内部原理如图1所示
浊度测量仪采用90°散射光原理，光路原理如下图：
Io——入射光
It——透射光
Is——散射光
D——溶液浑浊度
浊度区分：
小于10NTU为低浊度，
11-100NTU为中浊度，
大于100NTU为高浊度图1
浊度单位换算：1NTU=1度=1mg/L=1ppm
一束特定光谱的平行光通过溶液时，一部分被吸收和散射，一部分透过溶液。与入射光成90°方向的散射光的强度符合雷莱公式：Is= (KNV2)/λ4
Io——入射光强度Is——散射光强度N——单位溶液微粒数
V——微粒体积λ——λ射光波长K——系数
在入射光恒定的条件下，在一定浊度范围内，散射光强度和溶液的浑浊度成
正比。上式可整理改写为: Is/Io=K'N K'表示常数根据这一公式，我们可以通过测定水样中微粒的散射光强度来测量水样的浑浊度。
浊度电流信号经过取样电阻R转换为0 V～5 V电压信号，测量出来的电压值的大小即反应了出了浊度值的大小。
三、需用器件与单元
主机箱(+5V、电压表)、浊度传感器、（小的量杯3个、水、牛奶、针筒用户自己提供）。
四、实验步骤
1、将浊度传感器的上的Vcc、GND、V out和主机箱的的+5V、地、电压表连接。
2、在3个小的量杯中放入30ml的清水，用针筒抽取牛奶在其中2个小的量杯上分别放入1ml和2ml牛奶。
3、将浊度传感器先后放入清水、1ml、2ml的量杯中测量电压值，并记录数据，填入下表（注意：测量不同的浊度值是先要将传感器清洗干浄，以免对下次测量造成影响）
30ml下牛奶的(ml) 1 2 3 4 5 6 7
电压(v)
（当注入多少牛奶时浊度传感器的输出已没有变化，说明浊度传感器已饱和）浊度仪采用双光束光路，有二个高度对称的光学、电学通道，产生相同的感应，测差不变，在除法电路中得以抵消，使仪器具有长期稳定性和抗干扰能力；采用线性化电路，使测量结果成线性显示；采用温度补偿，模拟除法功能等电路，消除噪音等专项技术，保证了仪器的高度灵敏和优良的重现性。
实验八太阳能电池追踪实验
简介：由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年
春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。世界上通用的太阳能跟踪器都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，都要靠计算该固定地点每一时刻的太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新计算参数、设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备都很复杂，非专业人士不能够随便操作。
该太阳能跟踪器采用一体式设计，方位检测与控制输出为一体，采用单片机控制电路，具备如下功能：
1.阴晴白夜判断功能，采用硅晶片检测阳光强度达到。
2.光源方位判断功能，通过四个光敏电阻进行交叉对比判断光源方位，并通过四个继电器做出执行。
3.继电器控制电机正反转可接直流电机
一、需用器件与单元
主控箱、太阳能跟踪装置。
二、实验步骤
1、太阳跟踪装置如下图1-1
图1-1太阳跟踪器
2、太阳能跟踪器的电源输入（比较长引线）和主控箱上的+12V和地连接。(注意+-极性）。
3、将太阳能跟踪器放置在有太阳光的地方（太阳能跟踪器设定为有太阳光
材料工程基础》课程教学大纲 课程代码：050231021 课程英文名称：Fundamentals of Materials Engineering 课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0 适用专业：金属材料工程专业大纲编写（修订）时间：2017.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标材料工程基础是金属材料工程专业学生必修的专业基础课，是学位课，是从事材料科学与工程专业技术领域人员必备的课程。 本课程主要讲授液态金属成形工艺、金属塑性成形工艺、金属连接成形工艺、粉末冶金成形、非金属材料成形工艺及各种材料成形工艺方法的选择原则。通过学习，使学生初步具备为不同零件的生产选择合理的制造方法的能力，为其他相关课程如工程材料学、热处理原理与工艺学以及从事新材料成形研究奠定必要的基础，同时使学生具有对典型的金属材料零件分析讨论使用不同的成形方法制造的能力。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1.掌握液态金属成形的工艺设计、浇注系统、冒口、冷铁等的设计基本原则；掌握顺序凝固的应用，同时凝固的应用；掌握砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造等特种铸造方法的原理、特点和应用；了解3D 打印等先进成形技术； 2．掌握自由锻件图设计和模锻工艺；掌握板料冲压、挤压、拉拔、轧制等工艺特点和应用；了解超塑性成形、液态模锻等先进塑性成形工艺。 3.掌握金属连接成形原理和方法；掌握电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护电阻焊、等离子弧焊与切割、压力焊、钎焊等焊接工艺原理、特点及应用；了解焊接缺陷的检验方法；了解电子束焊接等现代焊接方法。 4.掌握粉末冶金成形工艺的方法、特点和应用。 5.掌握塑料、橡胶、陶瓷成形方法的特点和应用。 6.掌握各种材料成形工艺选用原则和方法。对具体典型的金属材料零件如暖气片、机床床身、大口径地下输水管、黄铜水龙头、发动机缸体、汽车铝轮毂、大型发电子转子、大批量齿轮毛坯、柴油机曲轴、连杆、半轴、硬币、汽车面板、火车钢轨、铜线、钢瓶、船体、硬质合金刀具、显示器壳体等分析讨论使用不同的成形方法制造的合理性。 7.了解国家相关政策，了解“一带一路”政策给材料成形带来的挑战以及机遇。 8.了解各种成形方法的设备。 9.了解各种新的材料成形方法。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握材料成形方法的一般知识，主要掌握金属材料成形的常用方法及特点。 2.基本理论及方法：掌握液态金属各种成形方法及工艺设计，浇注系统、冒口、冷铁的设计基本原则，掌握铸造缺陷及检验方法，掌握特种铸造方法的原理；掌握塑性成形方法的原理及工艺设计，锻件图设计，板料冲压、挤压、拉拔、轧制等工艺，掌握模型锻造的零件结构特点；掌握金属连接成形的方法及工艺设计，电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护电阻焊、等离子弧焊与切割、压力焊、钎焊等工艺，掌握焊接接头的组织和性能，掌握焊接缺陷及检验方法；掌握粉末冶金成形工艺的方法、特点和应用；掌握塑料、橡胶、陶瓷成形方法的特点和应用；
材料化学实验讲义 中国地质大学（北京）材料科学与工程学院 化学教研室 2011年5月北京 2011年春季学期《材料化学实验》安排： 第十三周实验二 第十四周实验三 第十五周实验一 第十六周实验四
实验内容 实验一、阳离子交换性能的研究与测定 (3) 实验二、无机纳M粒子填充的聚合物吸水材料制备 (6) 实验三、13X沸石对废水中总硬度的吸附实验 (9) 实验四、碳酸钙粉体表面改性表面改性研究(初稿-待定)
实验一：阳离子交换性能的研究与测定 一、实验目的 1、了解阳离子交换性能测定的几种方法。 2、掌握甲醛容量法测定膨润土阳离子交换性能。 二、实验原理 膨润土具有吸附某些阳离子和阴离子并把这些离子保持交换状态的性能；在常温常压下，与无机、有机溶剂接触时，可发生明显变化，可以说，离子、水和盐类以及几乎所有有机物，能够出入于蒙脱石矿物的层间，使其形成复杂的蒙脱石矿物无机盐类复合体和蒙脱石矿物有机复合体。蒙脱石是由二层硅氧四面体和夹在中间的一层铝氧八面体及吸附于晶层间的水化阳离子构成的结构单元组成（即2:1型矿物）。结构单元层与层之间的电荷为永久性负电荷，它以静电引力的形式将阳离子吸附于层间，并保持交换状态。而八面体中Al3+被Mg2+置换的程度不同而使其具有不同的层电荷。其层电荷的强弱与吸附金属的量成正比，其吸附的阳离子种类、数量的变化可以形成不同类型的蒙脱石。正是由于蒙脱石矿物的这些特性，使它在应用方面具有很高的实用价值。 可交换的阳离子总量包括交换性盐基（K+、Na+、Ca2+、Mg2+）和晶体边缘破键，两者的总和即为阳离子交换量。交换过程是蒙脱石矿物层间阳离子与溶液中阳离子等物质的量的交换作用。例如：含有离子(A+)的蒙脱石(AC)与含有离子(B+)的提取液(BD)相接触时，蒙脱石(AC)层间阳离子(A+)被提取液中的离子(B+)以等物质的量交换，可表示为：B++AC=A++BD。 阳离子交换容量（CEC）的测定方法很多，如醋酸铵法、氯化铵-醋酸铵法、氯化铵-无水乙醇法、氯化铵-氢氧化铵法等，其中醋酸铵法适用于中性、酸性粘土矿物阳离子交换量的测定，氯化铵-无水乙醇法、氯化铵-氢氧化铵法适用于碱性粘土矿物阳离子交换量的测定。对于中、碱性的蒙脱石来说，采用氯化铵-无水乙醇为提取液更为合适；因无水乙醇溶液能抑制氯化铵溶液对硫酸钠、石膏、碳酸钙等化合物的溶解，可以更准确地测定出蒙脱石的阳离子交换容量。代换总量的测定是根据蒙脱石矿物中可代换性阳离子能被取代液中铵离子所置换，准确地测定取代液中取代前后氯化铵含量之差，来计算交换总量。依据的反应方程式为： 蒙脱石+nNH4Cl=蒙脱石(NH44+)+KCl+NaCl+MgCl2+CaCl2 1．主要仪器设备和试剂 （1）设备 磁力搅拌器、离心机（400~10000r/min），电炉，容量瓶（100 mL, 1个），三角瓶（250 mL,3个），25mL移液管，量筒，碱式滴定管。
《食品工艺学》实验教学大纲 （供药学院食品科学与工程专业使用） 一、制定实验教学大纲的依据 本大纲根据食品工艺学教程教学大纲基本要求编制。 二、实验课程简介 食品工艺学实验是食品科学与工程专业学生在学完《食品工艺学》理论课程基础上的一门专业实践课。本实验课程包括酸奶、乳饮料、果汁饮料、面包、蛋糕、蛋黄酱等产品的加工实验内容。在实验预习中也鼓励学生按组的形式根据基本工艺和基本配方从原料选择、配方制定、工艺优化、理化指标测定及经济核算几方面独立设计实验。 三、实验教学目标及基本要求 通过本课程的学习，学生们把所学的食品工艺学、食品机械、食品微生物、食品营养与卫生、食品分析等本专业开设的多门课程进行综合运用，强调创新，使学生了解和掌握从原料到成品食品产品的设计与开发、不同加工手段或工艺对食品质量和经济技术指标的影响等。 学生通过加工不同类型的食品，使学生在学习过程中感性认识加强，即熟悉了各种食品的工艺，也能学习和掌握有关食品加工设备的知识和操作技能。充分锻炼学生的实践动手能力，培养学生分析问题、解决问题和创新的能力。 四、教学文件及教学形式： 教学文件：自编实验讲义 教学形式：学生操作 五、本课程实验所需主要仪器设备及材料 （一）主要设备 1、电炉 2、家用多功能粉碎机 3、培养箱 4、水浴锅 5、天平 6、粉筛 7、不锈钢桶8、和面机9、冰箱10、烤炉11、打蛋器12、秤13、不 锈钢盆14、蛋糕烤模15、烤盘16、高压灭菌锅 （二）低质易耗品 1、试管 2、移液管 3、皮筋 4、保鲜膜 5、一次性塑料杯 6、小碗
（三）实验材料 1、鲜奶 2、水果 3、面粉 4、鸡蛋 5、糖 6、食品添加剂 7、油脂 六、考核办法 根据实验进行过程中学生实验操作情况，给予具体的评分；结合预习报告以及实验报告的撰写情况确定实验的总成绩。最后在学生的课程实习总成绩中，实验课程成绩占总成绩60%。
材料工程基础实验指导书王连琪X洁徐兴文 材料科学与工程学院
《材料成形工艺》介绍了铸造、锻压、焊接专业等方面的知识，为配合教材达到教学与实际相结合的目的，使学生能理性认识材料成形的方法，拟定了铸造、锻压、焊接实验。 一铸造性能实验 实验1 铸造合金流动性的测定 1.1实验目的： 1）测定铸造合金成分对该合金流动性的影响。 2）测定浇注温度对该合金流动性的影响。 1.2 实验的基本原理 流动性是铸造合金的重要性能之一，它对铸件质量有较大的影响；如补缩、冷隔、浇不足等。为了获得优质铸件就必须对流动性加以研究。 铸造合金流动性的定义为液态金属本身充满铸型的能力，它与合金的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。 合金的流动性与合金的充型能力是两个概念。合金的充型能力是液态合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。由于影响液态金属充型能力的因素很多，很难对各种合金在不同铸造条件下的充型能力进行比较。所以，常常用固定条件下所测得的合金流动性来表示合金的充型能力。 1.3 实验合金与试样 1）纯铝和铸铝102。 2）试样—取一箱一件螺旋形试样如图1.1 通过实验研究成分对流动性的影响。取纯Al和ZL102合金在相同温度下浇注螺旋形试样，进行比较。在实验时，要求铸型相同（透气性、紧实度等）和过热温度相同条件下进行比较。 研究温度对合金流动性的影响，纯Al和ZL102合金分别在不同温度下浇注螺旋形式样，比较螺旋式样的长度。 1.4 实验设备与材料 1）熔化设备：坩埚电阻炉两台或感应电炉石墨坩埚两个 2）合金材料：工业纯Al 铸铝102 3）铸型：三副模板、三副砂箱、造型型砂及制型工具 4）热电偶（镍铬-镍硅）两支及毫伏表 5）去气剂：氯化锌
实验一：粉体真密度的测定 实验二：溶胶-凝胶法制备纳米薄膜材料 实验一 粉体真密度的测定 一、实验原理 粉体真密度是粉体重量与真体积之比，其真体积不包括存在于粉体颗粒内部的封闭空间。所以,测定粉体真密度必须采用无孔材料.根据测定介质的不同,粉体真密度的测定方法也不同。一般可分为气体容积法和浸液法。 A 、气体容积法是以气体取代液体测定样品所排出的体积。此法排除了浸液法对样品溶解的可能性,具有不损坏样品的优点。但测定时易受温度的影响,还需注意漏气问题。气体容积法又分为定容积法与不定容积法。 B 、浸液法是将粉末浸入在易润湿颗粒表面的浸液中, 测定样品所排除液体的体积。此法必须真空脱气以完全排除气泡。真空脱气操作可采用加热煮沸法和减压法,或者两法同时并用。浸液法主要有比重瓶法和悬吊法。其中, 比重瓶法具有仪器简单,操作方便,结果可靠等优点,已成为目前应用较多的测定真密度的方法。 比重瓶测试原理: 比重瓶法测定粉体真密度基于阿基米得原理.将待测粉末浸入对其润湿而不溶解的浸液中, 抽真空除气泡,求出粉末样品从已知容量的容器中排除已知密度的液体,就可计算所测粉末的真密度. 真密度ρ计算公式: 式中：M ——粉尘尘样的质量，g ； W ——比重瓶加液体的总质量，g ； R ——比重瓶加剩余液体加粉尘的总质量，g ； G ——排出液体的质量，g ； V ——粉尘的真体积，cm3； ρL ——液体的密度，g/cm3； ρp ——粉尘的真密度，g/cm3。 二、实验器材 R -W M M R -W M M G M V M L L L P +=+===ρρ ρρ
1、真空装置。由比重瓶、真空干燥器、真空汞、真空压力表、三通阀组成。 2、温度计。0～100 ℃,精度0.1 ℃ 3、分析天平。感量0.001 g 4、烧杯。300 ml 5、烘箱、干燥器。 三、实验步骤 1、将比重瓶洗净（一般需要5个）、编号，放入烘箱中于110℃下烘干，然 后用夹子小心地将比重瓶夹住，快速地放入干燥器中冷却，称各个比重瓶的。 质量m 2、每次测定所需试样为比重瓶容量的1/3，所以要预先用四分法缩分待测试 样。 3、取约300ml浸液倒入烧杯中，再将烧杯放进真空干燥器内预先脱气（有的 浸液可以省略此项操作）。浸液的密度，一般用比重瓶进行测定。 ），装入约为比重瓶容量2/3的粉体试样，精 4、在已干燥比重瓶称质量（m 。 确称量比重瓶和试样的质量m 1 5、将预先脱气的浸液注入装有试样的比重瓶内，到容器容量的2/3入为止， 放入真空干燥器内。 6、启动真空泵，抽气15～20 min,至真空度约750 mmhg时停止抽真空。(1 mmhg=0.133 kPa) 。 7、从真空干燥器内取出一个比重瓶，向瓶内加满浸液并称其其质量m 2 。 8、洗净该比重瓶，然后装满浸液，称其质量m 3 9、重复④、⑤的操作，测定下一个试样。 ①粉体的真密度按上式进行计算，数据应计算到小数点第三位。 ②在计算平均值时，其计算数据的最大值与最小值之差 ③每个试样需进行5次平行测定。 四、文章出处 百度文库： https://www.doczj.com/doc/678518309.html,/view/1358cc14cc7931b765ce1523.html https://www.doczj.com/doc/678518309.html,/view/ddce0289d0d233d4b14e6959.html
化学实验教学计划 化学是一门以实验为基础的学科。实验教学可以激发学生学习化学的兴趣，帮助学生形成概念，获得知识和技能，培养观察和实验能力，还有助于培养实事求是、严肃认真的科学态度和科学的学习方法。因此，加强实验教学是提高化学教学质量的重要一环。组织和指导学生开展化学课外活动，对于提高学生学习化学的兴趣，开阔知识视野，培养和发展能力，发挥他们的聪明才智等都是很有益的。 因此，特制定本年度九年级化学实验教学计划。 一、指导思想： 积极投入到新课程改革的浪潮中去，将新课程的理念贯彻到教学实践中去，注重实验教学，提高学生动手操作能力，要使得学生能在实验中用探究的方法去学习，领会知识的内涵，同时在一定程度上能够学会去发明创造。争取将实验教学工作推上一个新的台阶。 二、教学措施 第一、认真备课。备课是教学的前期工程，是完成教学任务的基础，备课的质量直接影响教学质量。备课将按照以下步骤和要求进行。 1．备课标。明确：（1）实验教学的任务；（2）实验教学的目的；（3）实验教学的要求；（4）实验教学规定的内容。 2．备教材。（1）熟悉教材中实验的分布体系。（2）掌握教材中的实验和丰富实验教学内容。 3．备教法。教有法而无定法，实验教学的教法应牢固树立准确、示范、讲解与操作协调一致的原则。 4．备学生。学生是教学的主体，对学生年龄特征、心理特点、认识和思维水平以及对不同年级、不同阶段的实验进行分析、研究，对实验教学将起着积极的促进作用。 5．实验教学前的准备。（1）演示实验：a、掌握实验原理。b、熟悉实验仪器。c、选择实验方法。d、设计实验程序e、实验效果的试做。（2）学生实验：a、制定学生实验计划。b、实验环境的准备。c、实验器材的准备 d、指导学生准备。6．编写教案。 第二、仔细组织教学。一节课的成功与否，课堂调控是关键的一个环节。因此，教学的开始强化课堂纪律很有必要，其次是引入新课题，让学生明确实验的目的和要求、原理、方法步骤，使学生了解观察的重点。教师在引导指点学生观察时，讲解要与演示恰当配合，讲解要抓住重点、难点和关键，语言要精辟、简要、准确，操作要熟练、规范。注意随时调控课堂的方方面面，保持课堂充满教与学协调和谐的运转机制。学生实验课的教学：实验前进行指导、实验中巡回指导、实验后总结和作业布置。 第三、组织和开展课外科技活动。组织和开展课外科技活动是实验教学的延伸，能促进师生动手动脑，发挥学生特长，又能开阔学生视野、丰富学生课余生活。组织和开展课外科技活动从这几方面入手。1．组织学生改进、制作教具，既可弥补教具不足，解决教学中的困难，又培养了学生的动手能力。2．组织学生进行模型、标本等科技作品的制作活动。举办科普知识技法介绍或讲座，鼓励学生进行科技创作、发明及小论文的撰写活动等。充分利用实验室仪器、器材，组织学生为当地科技致富开辟门路，发展经济。
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实验一金相试样制备与组织观察综合实验 实验学时：6h 实验性质：综合性 一、实验目的 1了解金相显微镜的结构及主要零部件的作用；学会正确使用显微镜，提高物像的质量；了解显微镜的维护方法。 2学习金相试样的制备方法；了解金相试样质量对金相分析的影响。 3掌握二元铸态合金的固溶体，共晶（包括亚共晶和过共晶）和包晶组织的特征，能识别这些组织；掌握Fe—C合金平衡和非平衡组织的特征。 二、实验内容 本次实验为综合实验，要求综合运用金相显微镜和各种金相制样设备学会各种不同试样的金相制样要点，并能分析合金尤其是铁碳合金的典型组织。 实验分三阶段进行，首先熟悉金相显微镜的结构、操作方法和维护要求，再进行具体试样的金相试样制备，第三步观察分析常见二元合金和铁碳合金的组织。实验中各阶段每位同学独立完成。通过预习了解显微镜结构、维护要求以及金相制样方法和不同合金的组织特征，写出实验步骤，然后到实验室通过自己的操作体会各个过程。 三、实验仪器、设备及材料 3.1实验仪器、设备 砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜 3.2实验材料试样：铁碳合金试样及有色金属合金试样（用于组织观察）；制备试样材料选用碳 钢。制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、3-4%硝酸酒精、滤纸 四实验原理 4.1 金相显微镜结构与使用 4.1.1成像原理 简单地说，成像原理就是将物像两级放大。如图1—1 所示。物AB 经物镜放大成一倒立的实像 A ′ B′，再经目镜放大成虚像A ″B″。 1）显微镜的放大倍数 显微镜的放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积： 1 250 M M物?M目 f 物f目 f 物，f 目——物镜和目镜的焦距；l——显微镜的光镜筒长度放大倍数的选择决定于组织的粗细和观察的目的。放大倍数大，则组织清晰，但视域小，不能观察全貌，代表性受局限，放大倍数低，则效果完全相反，如图1-2 所示。在金相分析时，根据需要，往往高、低倍变换使用。
实验一 线性极化法测定金属Fe 在稀H 2SO 4中的腐蚀速度 一、基本要求 1. 掌握动电位扫描法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe 在 0.1M 硫酸溶液中的极化曲线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流。 2. 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。 二、实验原理 当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。以金属铁在盐酸体系中为例： 阳极反应： Fe-2e=Fe 2+ 阴极反应： H ++2e=H 2 阳极反应的电流密度以 i a 表示， 阴极反应的速度以 i k 表示， 当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c ?。根据法拉第定律，体系通过的电流和电极上发生反应的物质的量存在严格的一一对应关系，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。 金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。 极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。极化曲线在金属腐蚀研究中有重要的意义。测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。还可以通过极化曲线的测量获得阴极保护和阳极保护的主要参数。 在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为： 其中 I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数 )]ex p()[ex p( k c a c corr k a i i i I β? ?β??---=-=
食品工艺学实验 实验一糖水桔子罐头的制作 1 实验目的 通过实验加深理解水果类酸性食品的罐藏原理，同时掌握一定的操作技能。 通过实验认识各种不同的去囊衣方法对食品品质的影响。 通过实验观察糖液浓度对成品固形物重量及制品形态的影响，同时观察杀菌时间长短不同与罐头品质的关系。 2 实验仪器设备及原辅材料 2.1 实验仪器设备 不锈钢盘及锅、夹层锅、酸碱处理池、排气箱、封罐机、高压杀菌锅、空气压缩机、电锅炉、阿贝折光仪、电子秤、四旋盖玻璃瓶 2.2 原辅材料 桔子、白砂糖、盐酸、氢氧化钠、羧甲基纤维素（CMC） 3 实验内容与步骤 3.1 基本工艺流程及操作要点 原料验收→选果分级→热烫→去皮、去络分瓣→去囊衣→漂洗→整理→配汤装罐→ 排气、密封→杀菌→冷却成品 原料要求：要求桔子形态完整，色泽均一，成熟度在8~9成左右，桔子无畸形无虫斑，不腐烂。 选果分级：按果实横径每隔10mm分成一级 热烫：95℃—100℃水中浸烫25—45s 去皮、去络分瓣：趁热剥去橘皮、橘络，并按大小瓣分放 去囊衣：分全去囊衣及半去囊衣两种，采用酸碱处理法。全去囊衣用0.15~0.2%HCL溶液常温浸泡40—50分钟，再用0.05%的NaOH30℃—58℃浸泡5分钟以后以清水漂洗2小时。全去囊衣用0.09%—0.12%HCL溶液常温浸泡20分钟，再用0.07%~0.09%NaOH 45℃浸泡5分钟以后以清水漂洗30分钟。 整理：全去囊衣：橘片装于带水盒中逐瓣去除残余囊衣、橘络及橘核，并洗涤一次。半去囊衣：橘片用弧形剪心刀去心并去核，按片形分大中小径灯光检核后以流动水洗涤一次。 配汤罐装：四旋盖玻璃瓶净重260克，加桔子160克，加糖水190克；汤汁配比：糖水浓度30%，将水煮沸后加白砂糖过滤，温度不低于75℃。 排气密封：热排气采用罐中心温度65—75℃（全），30—70℃，真空排气对真空度控制在300—400毫米汞柱，封罐后检查封罐质量。 杀菌：采用5—14~15min/100℃（水）冷却。 3.2 去囊衣实验要求： （1）取适量原料按上述工艺流程，加工至去皮这一步，采用酸法去囊衣，以10%的HCL 溶液80℃浸泡40~50min后取出漂洗再转入碳酸钠溶液中和再漂洗后作至成品。 （2）取适量原料按上述工艺流程，加工至去皮这一步，采用家碱法去囊衣，以1%的NaOH之沸腾液中放入橘片浸泡30—40s，至橘瓣凹入部变为白色取出放入流动水漂洗，可先用1%柠檬酸中和，而后以原流程做制成成品。 （3）取适量原料按上述工艺流程加工，但工艺参数用下面所述： ①0.2%HCL45℃溶液浸泡10分钟再用0.14%NaOH45℃处理3min。 ②0.09%—0.12%HCL溶液45℃浸泡20分钟再用0.07%—0.09%NaOH45℃浸泡5min 以上基本工艺流程及（1）（2）（3）分别作成全去及半去囊衣，每种至少三罐，标上记号。
化学实验试题集锦（2007.4） 1、（2000全国23）（6分）某学生课外活动小组利用右图所示装置 分别做如下实验： （1）在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅， 冷却后恢复红色，则原溶液可能是_______溶液：加热时溶液由红 色逐渐变浅的原因是：______________________。 （2）在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液变为红色，冷 却后恢复无色，则此溶液可能是________溶液；加热时溶液由无 色变为红色的原因是：________________________。 答案： （1）稀氨水和酚酞（2分） 稀氨水中的NH3气逸出，所以溶液的颜色变浅（1分） （2）溶有SO2的品红（2分） 图1 图2 SO2气体逸出，品红溶液恢复红色（1分） 2、（2002全国理综29）Ⅱ．（20分）制取氨气并完成喷 泉实验（图中夹持装置均已略去）。 （1）写出实验室制取氨气前化学方程式：。 （2）收集氨气应使用法，要得到干燥的氨气可 选用做干燥剂。 （3）用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干 燥氨气，引发水上喷的操作是。 该实验的原理是。 （4）如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的 方法。 答案：Ⅱ．（20分）（1）2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O（2）向下排空气碱石灰（3）打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。 氢气极易溶解于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小。 （4）打开夹子，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氢气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉。 3、（2003全国理综33）（22分）用下面两种方法可以制得白色的 Fe(OH)2沉淀。 方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH 溶液反应制备。 （1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入。 （2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。 （3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶 液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由 是。
华南农业大学材料与能源学院 现代材料科学与工程基础实验讲义 供材料科学专业本科生使用 胡航 2016-02-30
实验一 金属纳米颗粒的化学法制备 一、实验容与目的 1. 了解并掌握金属纳米颗粒的化学法制备过程并制备Au 或Ag 纳米颗粒。 2. 了解金属纳米颗粒的光学特征。 二、实验原理概述 化学制备法是制备金属纳米微粒的一种重要方法，在基础研究和实际应用中被广泛采用。贵金属纳米颗粒的化学法制备主要有溶胶凝胶法、电镀法、氧化还原法等。其中氧化还原法又包括热分解和辐照分解等。贵金属纳米颗粒具有广泛的应用，如生物医学领域的杀菌，物理化学领域的催化等。本实验以金胶为例介绍交替法制备贵金属纳米颗粒，并以硝酸银在烷基胺中的热分解为例介绍表面活性剂中氧化还原法制备贵金属纳米颗粒。 1. 胶体金属（Au 、Ag ）的成核与生长 总的来说，化学法制备金属纳米粒子都是让还原剂提供电子给溶液中带正电荷的金属离子形成金属原子。如，对于制备胶体金，如果采用柠檬酸三钠作为还原剂，其反应过程如下： 2H O -42223222222Δ HAuCl + HOC(CH )(CO )Au +Cl +CO +HCO H+CO(CH )(CO )+......??→粒子 2. 硝酸银热分解法制备银纳米粒子 热分解法制备金属纳米颗粒原理简单，实验过程易操作。对制备数纳米到数十纳米尺寸围的纳米颗粒有较大优势。硝酸银在烷基胺中加热搅拌可形成澄清透明溶液。温度上升到150~200 °C 时，溶液颜色由浅色到深色快速变化，生成的银纳米颗粒被烷基胺包裹，稳定在溶液中。通过对样品洗涤、离心沉淀，可获得烷基胺包裹的银纳米粒子。 三、实验方法与步骤 （一）实验仪器与材料 硝酸银，柠檬酸三钠，油胺或十八胺，十八烯（ODE ），无水乙醇，配有温度调控和磁力搅拌的油浴加热器，三颈瓶，抽气头，滤膜，温度计套管，10 mL 量筒，分析天平，玻璃滴管，离心管，离心机，电热干燥箱 （二）实验方法与操作步骤
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实验一 金相试样制备与组织观察综合实验 实验学时：6h 实验性质：综合性 一、实验目的 1 了解金相显微镜的结构及主要零部件的作用；学会正确使用显微镜，提高物像的质量；了解显微镜的维护方法。 2 学习金相试样的制备方法；了解金相试样质量对金相分析的影响。 3 掌握二元铸态合金的固溶体，共晶(包括亚共晶和过共晶)和包晶组织的特征，能识别这些组织；掌握Fe —C 合金平衡和非平衡组织的特征。 二、 实验内容 本次实验为综合实验，要求综合运用金相显微镜和各种金相制样设备学会各种不同试样的金相制样要点，并能分析合金尤其是铁碳合金的典型组织。 实验分三阶段进行，首先熟悉金相显微镜的结构、操作方法和维护要求，再进行具体试样的金相试样制备，第三步观察分析常见二元合金和铁碳合金的组织。实验中各阶段每位同学独立完成。通过预习了解显微镜结构、维护要求以及金相制样方法和不同合金的组织特征，写出实验步骤，然后到实验室通过自己的操作体会各个过程。 三、 实验仪器、设备及材料 3.1实验仪器、设备 砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜 3.2 实验材料 试样：铁碳合金试样及有色金属合金试样（用于组织观察）；制备试样材料选用碳钢。 制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、3-4%硝酸酒精、滤纸 四 实验原理 4.1 金相显微镜结构与使用 4.1.1成像原理 简单地说，成像原理就是将物像两级放大。如图1—1所示。物AB 经物镜放大成一倒立的实像A ′B ′，再经目镜放大成虚像A ″B ″。 1） 显微镜的放大倍数 显微镜的放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积： 目 物目物f f M M M 2501=?= f 物，f 目——物镜和目镜的焦距；l ——显微镜的光镜筒长度 放大倍数的选择决定于组织的粗细和观察的目的。放大倍数大，则组织清晰，但视域小，不能观察全貌，代表性受局限，放大倍数低，则效果完全相反，如图1-2所示。在金相分析时，根据需要，往往高、低倍变换使用。
材料化学实验课程体系改革建设化学作为一门实验性科学，其主要任务是创造新物质、制备新材料。而上述任务的实现迫切需要高层次化学人才。在高层次化学人才的培养过程中，科学的教学课程体系的设置显得十分重要，而实验课程体系的建设是高层次人才培养的重中之重。实验课程、实验项目、实验教学，关系高层次人才培养的成败［１－３］。近年来，随着高等学校教学体系改革和学科交叉融合，使得材料化学实验作为独立课程纳入教学计划。材料化学实验是吉林大学化学学院材料化学专业的主要课程之一，开设在第４学年，是在完成化学基础课的教学任务之后的高年级课程，是衔接本科生教学与研究生教学的桥梁。材料化学实验包括材料的合成和对材料多种物理化学性质分析２个方面，教学内容非常丰富。由于材料化学实验同时涉及化学和物理２个学科，使得材料化学实验课程具有课程难度大、广度宽、层次深的特点，学生容易产生厌学情绪。因此，如何提高任课教师的学术水平，改革材料化学实验的教学体系，合理设置课程内容，紧跟材料化学前沿，提高学生学习兴趣，完成教学任务，是值得每位材料化学实验任课教师深思的问题［４－６］。 １改革目标与措施 １．１建立高效的教学管理制度
改革并完善教学管理制度，构筑以质量和贡献为导向的评价机制：以完成教学工作量的质量和贡献为判定标准的评价体系，建立并完善综合评价机制和退出机制。在执行吉林大学相关管理制度的基础上，根据材料化学实验课的自身特点，学院制定系列措施和管理办法，具体方案表现在以下几个方面：（１）建立并完善材料化学实验任课教师基本工作量要求，保证教学工作的有序建立以完成进行；（２）建立并完善综合评价机制，以完成教学工作量的质量和贡献为判定标准的评价体系，实行学生、督学和学院三级联动教学评价机制；（３）优化资源配置，鼓励竞争，建立退出机制，制定优秀教师奖励政策，实行备课组制，鼓励教学帮扶，全面提升教学管理水平，保障教学工作的高效进行。 １．２构建具有学科交叉特色的材料化学实验课程体系 材料化学是一门充满活力的新兴学科，是通过化学、物理及生物等多学科不断交叉、融合形成的，知识内容非常丰富，理论性强。在前期建设成果的基础上，整合并优化材料化学专业实验的结构设计，制定新的教学大纲，对教材进行多层次、多角度的立体化建设，不断优化更新教学内容，充分体现材料化学专业实验课的内涵，深化实践性、创新性教学环节改革，建设新的实验教学课程体系，增强对学生创新思想和创新能力的培养。调整不同类型材料化学实验的比重，减少验
《食品工艺学实验》实验指导书
合肥工业大学化工与食品加工系 2015年11月
实验目录 实验一食用胶凝胶条件对果冻品质的影响实验二牛肉干的加工 实验三原料乳的分析与检验 实验四糖水梨罐头制作 实验五蛋糕的制作及质量检验 实验六酥性饼干的制作与质量检验 实验七内酯豆腐的制作
实验一食用胶凝胶条件对果冻品质的影响 一、目的与要求 本实验综合了果汁的制作、调配与浓缩；食用胶的凝胶形成机理；果冻的感官评价等方面的知识。要求学生通过实验掌握果冻的一般加工工艺和操作技能；了解食用胶的凝胶作用；掌握不同凝胶条件对果冻品质的影响。 二、制作原理 水果经洗涤、破碎、加热软化、榨汁后，利用天然增稠剂的凝胶性形成果冻凝胶。 卡拉胶是一种天然高分子化合物，主要成分是由半乳糖及脱水半乳糖组成的多糖类硫酸酯的钙、钠、铵盐。用蔗糖水溶液浸湿，易分散于水中，在加热至沸时融化成溶胶，放冷后则形成凝胶。 三、实验器具与材料 仪器与工具：手持糖量计、pH计、电子天平、台秤、水浴锅、砧板、刀、烧杯、玻棒、纱布、80目不锈钢滤网等。 材料：市售新鲜水果、白砂糖、柠檬酸、卡拉胶等。 四、实验主要内容 1. 果汁的制作 清洗：摘除蒂、柄，充分清洗干净。 破碎：将果实切成碎片，称重并测定果实的糖度。 加热软化：原料放入大烧杯，按果实重量添加0.2%的柠檬酸，然后置于水浴锅中，在80℃下加热15～20 min。 榨汁过滤：用滤布将果汁滤出，将滤渣加入适量水再次加热、过滤，滤液合并。 2. 果冻凝胶
测定滤液的pH值，将滤液煮沸待用； 添加卡拉胶：卡拉胶与白砂糖（果汁量的15～20%）在固态下混合，以防止在溶解时结团。卡拉胶的添加量：建议从果汁量的0.5%～1.2%之间取三个值进行试验。 将混合物料投入等量冷水中，浸泡5～10min，使卡拉胶充分吸水均匀分散，再边搅拌边加热至沸腾，并保持沸腾状态5-10min，除去表面的泡沫； 趁热用80目不锈钢网过滤，以除去杂质并加入经煮沸的果汁（可加0.02%KCL），搅拌均匀； 罐装后进行巴氏杀菌，条件为85-90℃热水浸泡15min，杀菌之后，尽快降至40℃左右即为成品。 五、实验记录 六、实验结果与讨论
材料工程基础实验指导书王连琪郑洁徐兴文 材料科学与工程学院
《材料成形工艺》介绍了铸造、锻压、焊接专业等方面的知识，为配合教材达到教学与实际相结合的目的，使学生能理性认识材料成形的方法，拟定了铸造、锻压、焊接实验。 一铸造性能实验 实验1 铸造合金流动性的测定 1.1 实验目的： 1）测定铸造合金成分对该合金流动性的影响。 2）测定浇注温度对该合金流动性的影响。 1.2 实验的基本原理 流动性是铸造合金的重要性能之一，它对铸件质量有较大的影响；如补缩、冷隔、浇不足等。为了获得优质铸件就必须对流动性加以研究。 铸造合金流动性的定义为液态金属本身充满铸型的能力，它与合金的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。 合金的流动性与合金的充型能力是两个概念。合金的充型能力是液态合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。由于影响液态金属充型能力的因素很多，很难对各种合金在不同铸造条件下的充型能力进行比较。所以，常常用固定条件下所测得的合金流动性来表示合金的充型能力。 1.3 实验合金与试样 1）纯铝和铸铝102。 2）试样—取一箱一件螺旋形试样如图1.1 通过实验研究成分对流动性的影响。取纯Al和ZL102合金在相同温度下浇注螺旋形试样，进行比较。在实验时，要求铸型相同（透气性、紧实度等）和过热温度相同条件下进行比较。 研究温度对合金流动性的影响，纯Al和ZL102合金分别在不同温度下浇注螺旋形式样，比较螺旋式样的长度。 1.4 实验设备与材料 1）熔化设备：坩埚电阻炉两台或感应电炉石墨坩埚两个 2）合金材料：工业纯Al 铸铝102 3）铸型：三副模板、三副砂箱、造型型砂及制型工具 4）热电偶（镍铬-镍硅）两支及毫伏表 5）去气剂：氯化锌
趣味化学实验材料 分组安排表： 1 【实验原理】 钴的水合物在加热逐步失水时，会呈现不同的颜色，因此可以根据温度的变化而呈现的颜色变化做成温度计。 【实验步骤及现象】 在试管中加入半试管95％乙醇和少量红色氯化钴晶体（CoCl2·6H2O），振荡使其溶解，在常温下呈紫红色，加热时随温度升高颜色呈蓝紫色至纯蓝。 2、滴水点火(滴水点灯) 水能灭火，难道还能点火？ 实验：取干燥的蔗糖粉末5克与氯酸钾粉末5克在石棉网上混合，用玻璃棒搅匀，堆成小丘，加入过氧化钠3克，滴水，半分钟后，小丘冒出白烟，很快起火燃烧。 3、魔棒点灯 你能不用火柴，而是用一根玻璃棒将酒精灯点燃么？ 实验：取少量高锰酸钾晶体放在表面皿（或玻璃片）上，在高锰酸钾上滴2、3滴浓硫酸，用玻璃棒蘸取后，去接触酒精灯的灯芯，酒精灯立刻就被点着了。 用品：玻棒、玻璃片、酒精灯。98％浓硫酸、高锰酸钾。 原理：高锰酸钾和浓硫酸反应产生氧化能力极强的棕色油状液体七氧化二锰。它一碰到酒精立即发生强烈的氧化-还原反应，放出的热量使酒精达到着火点而燃烧。
2KMnO4＋H2SO4＝K2SO4＋Mn2O7＋H2O 2Mn2O7＝4MnO2＋3O2↑ C2H5OH＋3O2→2CO2＋3H2O 操作：用药匙的小端取少许研细的高锰酸钾粉末，放在玻璃片上并堆成小堆。将玻棒先蘸一下浓硫酸，再粘一些高锰酸钾粉末。跟着接触一下酒精灯的灯芯，灯芯就立即燃烧起来，一次可点燃四、五盏酒精灯。 注意事项：七氧化二锰很不稳定，在0℃时就可分解为二氧化锰和氧气。因此玻棒蘸浓硫酸和高锰酸钾后，要立即点燃酒精灯。否则时间一长，七氧化二锰分解完，就点不着酒精灯了。 4、喷泉实验 浓氨水、碱石灰 5、喷雾作画 实验原理 FeCl3溶液遇到硫氰化钾(KSCN)溶液显血红色,遇到亚铁氰化钾〔K4[Fe(CN)6]〕溶液显蓝色,遇到铁氰化钾〔K3[Fe(CN)6]〕溶液显绿色,遇苯酚显紫色。FeCl3溶液喷在白纸上显黄色。 实验用品 白纸、毛笔、喷雾器、木架、摁钉。 FeCl3溶液、硫氰化钾溶液、亚铁氰化钾浓溶液、铁氰化钾浓溶液、苯酚浓溶液。实验步骤 1. 用毛笔分别蘸取硫氰化钾溶液、亚铁氰化钾浓溶液、 铁氰化钾浓溶液、苯酚浓溶液在白纸上绘画。 2. 把纸晾干, 钉在木架上。 3. 用装有FeCl3溶液的喷雾器在绘有图画的白纸上喷上FeCl3溶液。 6、木器或竹器上刻花（字）法 反应原理：稀硫酸在加热时成为浓硫酸，具有强烈的脱水性，使纤维素 (C6H10O5)n失水而碳化，故呈现黑色或褐色。洗去多余的硫酸，在木（竹）器上就得到黑色或褐色的花或字。 实验步骤：用毛笔蘸取质量分数为5％的稀硫酸在木器（或竹器）上画花或写字。晾干后把木（竹）器放在小火上烘烤一段时间，用水洗净，在木（竹）器上就得到黑色或褐色的花样或字迹。 6、烧不坏的手帕 用火烧过的手帕居然完好无损？
食食品品工工艺艺学学实实验验 钟 瑞 敏 朱定和 刘健南 编著 韶韶关关学学院院 食食品品科科学学与与工工程程系系 二二O O O O 八八年年八八月月 目 录
实验一罐头排气、密封与高温杀菌( 综合性基础实验) (3) 实验二调味鱼罐头的加工( 设计性工艺实 验) (11) 实验三二次发酵法面包工艺( 设计性工艺实 验) (13) 实验四奶油裱花蛋糕的制作( 设计性工艺实 验) (15) 实验五饮用纯净水生产工艺( 综合性工艺实 验) (17) 实验六混浊型果蔬汁生产工艺( 设计性工艺实 验) (20) 实验七冰淇淋的加工( 设计性工艺实 验) (22) 实验八活菌型发酵乳加工( 设计性工艺实 验) (26)
实训一罐头排气、密封与高温杀菌 一.实训目的要求 1、掌握金属罐二重卷边、玻璃罐旋转式和软罐头热封的原理; 2、了解金属封罐机和塑料真空封口机的主要部件的作用和密封的基本过程; 3、掌握金属封罐机和塑料真空封口机的操作方法和维护; 4、掌握沸水杀菌与冷却的基本原理及其操作方法; 5、了解工业用常压杀菌设备的结构与维护。 参考实验教学时数: 5学时。 二.实验原理 ( 一) 排气密封原理
1、 金属罐 金属罐的封罐采用二重卷边的方 法。在卷封过程中, 由于封罐机主要 部件的作用和配合, 使罐身钩与罐盖 钩牢固严密地卷合而成二重卷边, 罐 盖钩内已衬垫有密封胶膜, 保证了卷 封后的二重卷边具有良好的密封状态, 防止了微生物的第二次污染, 确保了罐藏食品的保藏性。 二重卷边是由封罐机完成的, 不论何种类型的封罐机, 完成二重卷边的主要部件是托盘、 压头和卷边滚轮三个部分组成, 一般称为卷边三要素。卷边滚轮由头道卷边滚轮和二道卷边滚轮组成。压头和滚轮的机械部分统称为封罐机头。三个部件相关位置示意图见图1。托盘是搁置罐身用的, 与压头配合使罐身和罐盖夹紧, 滚轮进行卷封作业时, 罐身与罐盖能始终保持固定不变状态。对于罐身转动式封罐机, 则在托盘下面装有平面滚珠轴承, 使转动灵活。压头的主要作用是与托盘配合固定罐身与罐盖的位置。压头凸缘向上倾斜4o角, 使卷封后的罐头容易下落, 压头的平面必须和中心线成直角, 托盘与压头必须在同一中心线上, 托盘平面与压头平面呈水平状态互相平行, 才能夹紧罐头保持四周高低一致, 压力均匀。卷封滚轮分头道滚轮和二道滚轮,两者外形和尺寸基本相同, 但滚轮槽形有差别。头道滚轮的槽形狭而深, 其作用是使罐盖钩逐步弯曲到罐身钩里, 进而连同罐身钩一起进行卷曲, 相互钩合, 使二重卷边图1 封罐机主要工作部件示意图[1]
北京工业大学 “材料工程基础综合实验”——教学大纲 英文名称：Systematic Experiment on Fundamental of Materials Engineering 课程编号：***** 课程类型：学科基础必修课 学时：64 学分：2.0 适用对象：材料类本科生 先修课程：大学物理、材料科学基础、材料工程基础、材料性能学、材料现代分析方法 使用教材及参考书： [1] 许并社，材料工程基础综合实验指导书，北京工业大学出版社，2010 [2] 张廷楷、高家诚、冯大碧，金属学及热处理实验指导书，重庆大学出版社，1998 [3] 葛春霖、盖雨聆，机械工程材料及材料成型技术基础实验指导书，冶金工业 出版社，2001 [4] 王祥生，铸造实验技术，东南大学出版社，1990 [5] 吕立华，金属塑性变化与轧制原理，化学工业出版社，2007 [6] 刘军、佘正国，粉末冶金与陶瓷成型技术，化学工业出版社，2005 [7] 果世驹，粉末烧结理论，冶金工业出版社，1998 [8] 廖寄乔，粉体材料科学与工程实验技术原理及应用，中南大学出版社，2001 [9] 刘新年、赵彦钊，玻璃工艺综合实验，化学工业出版社，2005 [10] 赵彦钊、殷海荣，玻璃工艺学，化学工业出版社，2006 [11] 张文钺，焊接工艺与失效分析，机械工业出版社，1989 [12] 吴林，焊接手册/ 第1卷/ 焊接方法及设备，机械工业出版社，2001 [13] 左铁镛、聂祚仁，环境材料基础，科学出版社，2003 [14] 聂祚仁，生态环境材料学，机械工业出版社，2004 一、课程性质、目的和任务
《材料工程基础综合实验》是面向北京工业大学材料学院三年级本科生开设的专业基础必修课。课程内容以学生的创新能力及环境友好意识的培养为核心，目的是提高学生的实践能力、知识运用能力及团队合作能力，培养综合能力强、具有环境责任感的人才。为此，以材料四要素（成分、制备加工、组织及性能）为主线，结合我院在国内外具有广泛影响的特色优势学科（环境材料）的重要科研成果--自行研发的材料环境评估系统，开设了六类综合实验。本门课程属于实验教学类课程，集中安排在两周之内完成，共64学时。 实践教学内容 实践教学地点在北京工业大学材料学院中的各个实验中心、实践教学基地内进行，主要包括了新材料开发中心、药芯焊丝生产中心、材料分析中心、材料力性检测室、焊接实验室、轧制实验室、高分子材料研究室及环境材料评价中心。主要内容是进行金属材料、无机非金属材料、高分子材料等典型材料的生产加工过程实验。通过实践教学，使学生认识到材料四要素中“合成与加工”与“成分结构”、“性质与使用性能”各要素间的关系，强化课堂教学内容。此外通过环境评价了解材料生产的环境负荷主要环节，并提出降低其环境负荷的方法和途径，培养学生的环境意识和作为材料科学工作者的环境责任。 理论教学内容 主要讲解材料四要素之间的内在联系，将课程的宏观结构及内容大纲进行介绍。系统地讲解本课程的基本理论、基本方法、主要实验内容及与所学课程的关系。 二、课程教学内容及要求 材料工程基础综合实验绪论（4学时） 综合实验一铝合金制备、加工及改性（10学时） 1.1 铝合金的熔炼、铸锭与固溶-时效处理实验（3学时） 1.2 铝合金轧制工艺实验（3学时） 1.3 铝合金铸锭、轧制、改性的金相组织的检验及力学性能实验（4学时）综合实验二铝材料及其产品的环境协调性评价（3学时） 2.1 铝合金材料制备工艺流程（0.5学时） 2.2 功能单位的数据收集与计算（1学时） 2.3 清单分析，材料环境影响评价（1学时）