第ｌ３卷 第５期 淮北职业技术学院学报 ２０１４年１Ｏ月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＵＡＩＢＥＩ ＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ Ｖｏ１．１３ ＮＯ．５ ０ｃｔ．２Ｏ１４
《功能材料概论》课程教学内容和方法的思考
李 娟，张永兴，刘忠良，刘亲壮，朱光平，代 凯，李 兵
（淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北２３５０００）
摘要：《功能材料概论》是材料类专业的一门重要基础课程，其教学过程是培养学生的创新意识和创新能力的重要
途径。因此，《功能材料概论》的教学一直是从事材料科学教育者关注的问题。本文就《功能材料概论》课程教材建
设、教学大纲和内容优化以及教学方式改革等方面进行了思考和详细地探讨。
关键词：《功能材料概论》；教材建设；教学内容；教学方式 中图分类号：Ｇ６４２．０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—８２７５（２０１４）０５—００５４—０２
能源、信息和材料被誉为当代文明的三大支柱，其中，
材料是所有技术发展的物质基础，是高新产业进步的核
心。《功能材料概论》课程中所介绍的功能材料是指具有
特定功能特性（这些特定功能主要包括光、电、磁、声、热和
湿等特性）的各类材料，这些具有不同功能的材料在现代
化高新产业技术中有着广泛的应用＿】］。淮北师范大学根
据社会发展需求，开设材料类专业的培养目标就是立足于
安徽，面向皖北地区，培养掌握现代材料科学基础的基本
理论知识和研究方法，具备新材料研究和技术开发能力，
能在材料相关领域，从事新材料的设计、研究和开发的高 素质创新型人才＿２ ］。《功能材料概论》是淮北师范大学材
料类专业一门重要的专业基础课程。本文结合教学实际，
从课程教材建设、教学大纲和内容优化以及教学方式改革
等方面思考，并且进行了有益的探索和实践，取得了良好
的效果。
１课程教材建设
１．１ 采用英语教学与汉语教学内容相结合
本科生教学内容是服务于社会的，必须以时代发展潮
1
【摘要】碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。世界各国均把发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。碳纤维除了在军事领域上的重要应用外，在民品的发展上有着更加广阔的空间，并已经开始深入到国计民生的各个领域。在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域碳纤维有着无可比拟的应用优势。
我国对碳纤维的研究由于起步较晚，技术力量薄弱，虽然碳纤维及其复合材料在我国已被纳入国家“863”和“973”计划，但总体情况不尽理想，我国仍不具备成熟的碳纤维工业化生产技术，国防和民用碳纤维产品基本依赖进口。
【关键词】碳纤维、性能、技术
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。其含碳量随种类不同而异，一般90以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工性好，沿纤维轴方向表现出很高的度，且碳纤维比重小。
1、碳纤维的化学性能
碳纤维是一种纤维状的碳素材料。我们知道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。这是历史上最早就被人类认识的碳素材料的特征之一。除强氧化性酸等特殊物质外，在常温常压附近，几乎为化学惰性。可以认为在普通的工作温度≤250℃环境下使用，很难观察到碳纤维发生化学变化。根据有关资料介绍，从碳素材料的化学性质分析，在≤250℃环境下，碳素材料既没有明显的氧化发生，也没有生成碳化物和层间化合物生成。由于碳素材料具有气孔结构，因此气孔率高达25%左右，在加热过程易产生吸附气体脱气情况，这样的过程更有利于我们稳定电气性能和在电热领域的应用。
1 功能材料概论复习资料
第三章 超导材料
一 .概念
1. 超过临界磁场便立即转变为正常态的超导体，称为第一类超导体。
2. 在绝对零度下，处于能隙下边缘以下的各能态全被占据，而能隙上边缘以上的各能态全空着。这种状态就是超导基态。
3. 引进声子的概念后，可将声子看成一种准粒子，它像真实粒子一样和电子发生相互作用。通常把电子与晶格点阵的相互作用，称为电子-声子相互作用。
4. 产生临界磁场的电流，即超导态允许流动的最大电流，称为临界电流。
5. 在处理与热振动能量相关的一类问题时，往往把晶格点阵的集体振动，等效成若干个不同频率的互相独立的简正振动的叠加。而每一种频率的简正振动的能量都是量子化的，其能量量子 (q)就称为声子。
6. 只要两个电子之间有净的吸引作用，不管这种作用多么微弱，它们都能形成束缚态，两个电子的总能量将低于2EF。此时，这种吸引作用有可能超过电子之间的库仑排斥作用，而表现为净的相互吸引作用，这样的两个电子被称为库柏电子对。
7. 库柏对有一定的尺寸，反映了组成库柏对的两个电子，不像两个正常电于那样，完全互不相关的独立运动，而是存在着一种关联性．库柏对的尺寸正是这种关联效应的空间尺度．称为BCS相于长度。
8. 对处于超导态的超导体施加一个磁场，当磁场强度高于HC时，磁力线将穿人超导体，超导态被破坏。一般把可以破坏超导态的最小磁场强度称为临界磁场。
二 .填空
1. （电子）与（晶格点阵之间）的相互作用，可能是导致超导电性产生的根源。
2. 超导体的三个临界参数为：（临界温度）、（临界磁场）（临界电流）。
3. 超导材料按其化学组成可分为：（元素超导体）、（合金超导体）、（化合物超导体）。
三 .简答
1.请简述第一类超导体与第二类超导体的区别
HC0 为0K时的临界磁场。当T＝TC时，＝0;随温度的降低，HC增加，至0K时达到最大值HC0。HC与材料性质也有关系，上述在临界磁场以下显示超导性，超过临界磁场便立即转变为正常态的超导体，称为第一类超导体。
一、名词解释
1、能源材料：能源开发、转换、运输、储存所需的材料。
2、信息材料：信息的接收、处理、储存和传播所需的材料。
3、结构材料：以力学性能为基础，用以制造各种以受力为主的构件材料。
4、功能材料：主要利用物质独特的物理性质、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。
5、碳素钢：含碳量小于2%，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。
6、合金钢：为了改善钢的某些性能而加入一定量的某种或几种合金元素的钢。
7、调质钢：经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。
8、工具钢：用以制造各种工具用的高~中碳优质钢。
9、铸铁：铸造用生铁经重新熔炼~浇注后铸造机器零件的金属材料。
10、粉末冶金：将金属粉末经过成型和烧结制成金属材料或机械零件的一种工艺方法。
11、灰口铸铁：因其断口的外貌呈暗灰色。
12、蠕墨铸铁：将低碳低硅的铁水经过硅铁或硅钙孕育处理而得。
13、球墨铸铁：用灰口成分的铁水经过球化处理和孕育处理而得。
二、填空
1、从材料的使用性能考虑，将材料分为结构材料和功能材料两类。
2、我国河南安阳殷墟出土的商代晚期的司母戊鼎，是使用锡青铜材料铸造的，主要是Cu和Sn的合金。
3、元素周期表中，有84种元素是金属元素。
4、金属材料通常分为黑色金属和有色金属，其中黑色金属主要指铁及其合金。
5、按化学成分分类，钢分为碳素钢和合金钢。
6、按冶炼设备和方法的不同，工业用钢可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。
7、根据冶炼时脱氧程度的不同，钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。
8、按退火后的金相组织，钢可以分为亚共析钢、共析钢、和过共析钢。
9、按正火后的金相组织，钢可以分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢。
10、低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量分别为0.04%~0.25%C、0.25%~0.60%C和0.60%~1.35%C。
11、强碳化物形成元素有 钒、锆、铌、钛、钽 等。（举三例即可，中文名称或元素符合均得分。）
