罗杰-材料学概论parper(纳米陶瓷)

一、1、纳米科技：研究由尺寸在0.1—100nm之间的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。

2、纳米固体材料：又可称为纳米结构材料或纳米材料，它是由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子凝聚而成的三维块体。

3、量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，以及纳米半导体微粒存在比连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，这些能隙变宽现象。

4、表面效应：表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。

5、宏观量子隧道效应：某些宏观量如颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等具有贯穿势垒的能力，称为宏观量子隧道效应。

6、纳米材料（广义）：晶粒或晶界等显微构造能达到纳米尺寸水平的材料。

7、原子团簇：由多个原子组成的小粒子。

它们比无机分子大，但比具有平移对称性的块体材料小，它们的原子结构(键长、键角和对称性等)和电子结构不同于分子，也不同于块体。

8、Kubo理论：颗粒尺寸进入纳米级时，靠近费米面附近的能级由原来的准连续变为离散能级。

9、小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。

10、纳米结构材料：由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子形成的三维块体称为纳米固体（结构）材料。

其晶粒尺寸、晶界宽度、析出相分布、气孔尺寸和缺陷尺寸都在纳米数量级。

二、简答题1、冷冻干燥法制备纳米颗粒的基本原理。

先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，再通过热处理得到所需的物质。

2、气相合成法制备纳米颗粒的主要过程有哪些？利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成出相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。

可编辑修改精选全文完整版《纳米材料概论》教学大纲课程名称：纳米材料概论英文名称：Introduction to nanomaterials课程编号：课程学时：36课程学分：2课程性质：专业选修课适用专业：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、任务与基本要求1.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新的科学领域，它涉及到凝聚态物理、化学、材料、生物等多种学科的知识，对凝聚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、课堂讨论使学生了解、掌握纳米材料的概念、分类及其特点；了解纳米材料的物理性能和化学性能；了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过程和适用范围；掌握纳米材料粒度、成分、结构、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研究进展。

培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。

2.课程的基本内容和要求本课程主要讲授纳米材料的基本概念与性质、制备纳米粒子的物理和化学方法、纳米薄膜材料、纳米固体材料、纳米复合材料等，其目的是使学生掌握各种纳米材料的性能和制备工艺，为正确选择各种纳米材料的制备工艺提供依据，同时也为研究新材料、新性能、新工艺打下理论基础。

3.教学环节与学时分配课堂教学：32学时（包括课堂讨论等教改环节）实验：4学时总计：36学时二、教学内容与教学计划绪论1学时纳米科技的兴起、纳米材料的研究历史、纳米材料的主要研究内容、本课程的特点和学习方法第一章纳米材料的基本概念与性质7学时（一）教学内容与学时1、纳米材料的基本概念1学时2、纳米微粒的基本性质3学时（1）电子能级的不连续性（2）量子尺寸效应（3）小尺寸效应（4）表面效应（5）宏观量子隧道效应3．纳米微粒的物理特性3学时（1）纳米微粒的结构与形貌（2）纳米微粒的热学性质（3）纳米微粒的磁学性质（4）纳米微粒的光学性质（二）重点与难点1．重点：物质层次可以分为微观、介观和宏观三个层次。

高分子材料发展史随着生产和科学技术的发展，人们不断对材料提出各种各样的新要求。

而高分子材料的出现逐渐满足了人们的需要。

并对人类的生产生活产生了巨大的影响。

高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。

高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。

所有的生命体都可以看作是高分子的集合。

高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。

天然高分子是生命起源和进化的基础。

人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。

如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。

19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。

1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。

1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用合成方法有目的的合成高分子材料的开始。

1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。

现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。

并且高分子材料资源丰富、原料广，轻质、高强度，成形工艺简易。

很容易为人所用。

高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。

其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。

尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。

材料学概论重点.doc材料学概论是材料学的入门课程，主要介绍材料科学的基本概念、理论和方法。

本文将重点介绍材料学概论中的一些重要内容。

1. 材料的基本分类材料可以按照其组成、特性及用途等方面进行分类。

从组成角度来看，材料可以分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等。

从特性角度来看，材料可以分为金属材料、陶瓷材料、塑料材料、纤维材料和半导体材料等。

从用途角度来看，材料可以分为结构材料、功能材料和生物材料等。

2. 材料的物理性质材料的物理性质包括密度、热力学性质、光学性质、磁性和导电性等。

密度是指单位体积内的质量，可以反映材料的重量和体积之间的关系。

热力学性质包括热容、热导率、热膨胀系数等，这些指标可以反映材料的热响应能力。

光学性质包括折射率、吸收系数、反射率等，可以反映材料的光传播和吸收能力。

磁性是指材料对磁场的响应能力，主要包括铁磁性、顺磁性和抗磁性。

导电性是指材料对电场的响应，主要包括导电材料和绝缘材料。

材料的化学性质包括化学组成、化学稳定性、反应性等。

化学组成是指材料中元素或化合物的种类和相对量，可以决定材料的性质和用途。

化学稳定性是指材料在不同环境下的稳定性，主要包括氧化性、还原性和腐蚀性等。

反应性是指材料与其他物质发生各种化学反应的能力。

4. 材料的制备和表征材料的制备包括物理制备和化学制备两类。

物理制备包括熔融法、凝固法、沉淀法和气相沉积法等，化学制备包括溶胶-凝胶法、水热法、电化学沉积法等。

材料的表征主要包括物理性质表征和化学性质表征。

物理性质表征主要包括形貌表征、结构表征和力学性质表征等，化学性质表征主要包括元素定量分析、化学反应等。

5. 材料的应用材料的应用涉及到多个领域，主要包括电子材料、光学材料、结构材料、生物材料等。

电子材料包括半导体材料、金属材料和磁性材料等，可以用于电子元件的制造；光学材料包括玻璃、透镜等，可以用于光学仪器和装置等；结构材料包括钢铁、混凝土等，可用于建筑和工程结构；生物材料包括医用材料和食品包装材料等。

材料学概论材料学是一门研究材料的学科，探索材料的结构、性质、制备、加工和应用等方面。

它是工程学、物理学和化学的交叉学科，对于现代科技和工业的发展起到了至关重要的作用。

材料学的研究对象包括金属、陶瓷、聚合物、复合材料等各种种类的材料。

它的研究内容主要包括：材料结构的表征和评价、材料性能的测试和气体快鈬决面，并且程度上，对材料的制备和加工技术，材料退火和热处理等也进行了研究。

材料的结构是研究材料性质的基础，它决定了材料的物理、化学和力学性质。

通过各种手段，如显微镜观察、X射线衍射、电子束衍射等，可以对材料的内部结构进行研究。

材料的性质包括热性能、力学性能、电性能、光学性能等。

通过实验测试和数学模型分析，可以对不同材料的各种性质进行研究和评价，为材料选择和设计提供依据。

在材料的制备和加工方面，可以根据所需材料的特性和应用需求，选择合适的制备方法进行材料的合成。

常见的制备方法有熔炼、溶液法、溅射法等。

而加工方法则包括成型、锻造、热处理等。

这些技术旨在改变材料的形状、结构和性能，使其更符合使用要求。

材料的退火和热处理是改变材料结构和性能的重要方法。

退火是指将金属材料加热到一定温度并保持一段时间，然后缓慢冷却。

退火可以消除应力和缺陷，提高材料的延展性和塑性。

热处理则是对材料进行加热和冷却，以改变其组织结构和性能。

通过合理的退火和热处理工艺，可以提高材料的硬度、强度和耐腐蚀性等。

材料学的应用范围非常广泛。

在工程领域，它可以用来设计和优化材料，以满足不同工程的要求。

在新能源领域，材料学可以用来研究和开发高效的能源材料，如太阳能电池、储能材料等。

在生物医学领域，材料学可以用来研发生物材料，如人工关节、心脏支架等。

在电子领域，材料学可以用来研制新型的导电材料和半导体材料，推动电子技术的发展。

总之，材料学作为一门重要的学科，对于现代科技和工业的发展起到了不可或缺的作用。

通过对材料结构、性质、制备和加工等方面的研究，可以不断提高材料的性能，推动科技进步和社会发展。

《陶瓷材料学》课程大纲课程代码0801161课程名称中文名:陶瓷材料学英文名：ScienceofCeramicsmateria1s课程类别专业课修读类别必修学分 2.0 学时32开课学期第5学期开课单位材料科学系适用专业无机非金属材料工程专业先修课程材料概论、材料科学基础后续有关专业课无机非金属材料工艺学、专业技能训练程和教学环节主讲教师/职称于刚/副教授、吴红亚/副教授、杨治刚/讲师考核方式及各环作业成绩+课堂讨论+实验+期末考试节所占比例（10%）+（10%）+（30%）+（50%）教材及主要参考（1）《陶瓷材料学》周玉编，科学出版社，2004年+ζ（2）《陶瓷材料导论》关长斌、郭英奎、刘玉成编，哈尔滨工程大学出版社，2005（3）《陶瓷导论》（美）金格瑞、（美）鲍恩、（美）乌尔曼编，高等教育出版社，2010（4）《现代陶瓷材料及技术》，曲远方主编，华东理工大学出版社，2002一、课程性质和目标《陶瓷材料学》属于无机非金属材料工程专业科学方向的必修课程。

本课程主要介绍陶瓷材料的类型、结构、合成与制备方法、性能特点及其应用领域等。

注重介绍当前工程行业内广泛应用的典型陶瓷材料（电子陶瓷、多孔陶瓷、高温结构陶瓷等），并以此为基础阐述材料的结构-性能■合成与制备之间的相互关系，结合课程内实验强化基础性实践技能的培养，为解决工程关键问题奠定理论和技术基础。

通过本课程的理论和实验教学，使学生具备基本的知识和能力，课程的具体课程目标如下：知识目标：•解释典型陶瓷材料的构效关系，正确选择合理的陶瓷合成制备加工方法和测试手段。

能力目标：•具备阅读、理解和翻译有关的科技英文文献和资料的能力，认识工程行业内特定陶瓷材料的发展现状和趋势，解释生产工艺对材料结构-性能的影响，认识到解决方案的多样性。

•具备操作关键实验设备的能力，以及使用现代软件对实验数据处进行采集、处理与分析的能力，并通过信息综合得到合理有效的结论。

《材料学概论》课程教学大纲课程编号：MMEN2032课程类别：学科根底课程授课对象：高分子材料科学与工程、材料科学与工程专业开课学期：秋季学分：2 学分指定教材：许并社《材料科学概论》，北京工业大学出版社，2023年一、教学目的：材料学概论是一门专业的根底课。

通过本课程的学习，使学生把握确定的根本概念，初步生疏材料世界的概貌，对金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料的组成、构造、合成加工与性能特点有确定的生疏，为后面的专业根底课及专业课的学习奠定基础。

二、课程内容第一章绪论1、教学内容一、材料的定义材料与物质的关系二、材料的重要性材料与人类的日常生活、材料的进展概况、材料是高技术的基石三、材料的分类金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料2、教学要点材料定义，材料按化学组成、构造及性能特点分类其次章材料学纲要1、教学内容第一节材料的成分与组织构造一、成分与构造结合键、固溶体与化合物二、材料的组织材料组织、组织构造分析工具其次节材料的合成与加工材料的成型方法、自由流淌成型、受力流淌成型、受力塑性成型等第三节材料的性质与使用性能一、材料的物理和化学性质及其使用性能物理性质、化学性质二、材料力学性能材料的静载力学性能、材料的动载力学性能第四节构造材料的失效脆性断裂、韧性断裂2、教学要点（1）材料成分、材料构造、材料组织的定义。

（2）材料的性质与使用性能如金属晶体可以经受较大的塑性形变的缘由。

第三章金属材料1、教学内容第一节铁及铁基合金概述一、纯铁纯铁特点、铁的同素异构体二、碳钢碳在铁碳合金中的作用〔共晶转变线、共析转变线、珠光体〕、碳钢分类、碳钢的牌号及用途其次节钢的热处理一、钢的热处理根本原理钢在加热时的组织转变、钢冷却时的组织转变二、钢的常规热处理退火、正火、淬火、回火第三节合金钢一、概述合金钢的分类、合金钢的编号、合金元素在钢中的作用二、工程构件用钢工程构件用钢的化学成分特点三、合金渗碳钢钢的渗碳、渗碳钢应具有的性能、渗碳钢的化学成分特点四、不锈钢合金化〔成分〕的特点第四节铸铁一、概述铸铁的石墨化过程、影响铸铁石墨化的因素、铸铁的组织和分类、铸铁的性能特点二、灰(口)铸铁灰(口)铸铁的成分三、球墨铸铁球墨铸铁的成分和球化处理、球墨铸铁的组织与性能四、蠕墨铸铁、可锻铸铁蠕墨铸铁的组织与性能、黑心可锻铸铁第五节非铁金属及其合金一、铝及其合金纯铝、铝合金二、钛及钛合金纯钛、钛合金、钛合金的进展三、轴承合金轴承合金的性能、常用轴承合金2、教学要点（1）了解铁碳合金相图分析。

读《纳米材料概论》笔记管理学院信管112 XX在学完纳米材料与纳米技术这门选修课后，读了《纳米材料概论》，这本书是化学工业出版社出版的由卫英慧主编。

全书主要从纳米材料的结构，制备方法，结构表征，物理化学特性，力学性能，应用，未来发展等几个方面进行了系统的论述。

所谓纳米材料，从狭义上说，就是有关原子团簇，纳米颗粒，纳米线，纳米薄膜，纳米碳管和纳米固体材料的总称。

从广义上看，纳米材料应该是三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成纳米尺寸水平的材料。

纳米微粒的制备方法分为物理和化学方法。

其中物理方法又分五种。

一为机械粉碎法，适用于无机矿物和脆性金属或合金的纳米粉体制备，在纳米粉碎加工中，由于粒子微细，且又承受反复强烈的机械应力作用，表面积首先发生变化，同时温度升高，表面积变化还会导致表面能变化。

二为蒸发凝聚法，是制备纳米粒子的一种早期的物理方法，所得粒子一般在5~100nm之间。

蒸发法是将纳米粒子的原料加热，蒸发，使之成为原子或分子；再使许多原子或分子凝聚，生成极微细的纳米粒子。

蒸发法制备纳米粒子属于纯粹的物理制备方法。

三为离子溅射法，一般用于物理制模。

四为冷冻干燥法，其基本原理是，先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，即可得到相应物理的纳米粒子。

五为球磨法，用于加工油限制的或相对硬的，脆性的材料。

化学方法分为四种。

一为气相化学反应法，是利用挥发性的金属化合物的蒸气，通过化学反应生成所需要的化合物，在保护气体环境下快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。

基本原理：1 气相分解法A(气)—>B(固)+C(气)↑，如Fe(CO)5(g)—>Fe(s)+5CO(g)↑。

2 气相合成法A(气)+ B(气)—>C(固)+D(气)↑,如 3SiH4(g)+4NH3(g)—>Si3N4(s)+12H2(g)。

3 气固反应法。

二为沉淀法。