功能材料-课程教学大纲

功能材料教学大纲课程编号：030319Z1课程名称：功能材料英文名称：Functional Materials学时与学分:32/2 （其中实验学时：0 ,课内上机学时：0 ）先修课程要求：物理化学、结晶学与岩相学、无机材料科学基础适应专业：无机非金属材料工程参考教材：功能材料概论，殷景华，哈尔滨工业大学出版社，1999课程简介：材料是现代科技发展的基础，功能性制备技术和应用是现代新材料的主要研究内容。

功能材料是为满足高新技术领域的应用要求而发展起来的、具有特殊功能和结构的新材料。

随着无机材料研究的不断深入，人们掌握了更多的材料结构与性能之间的关系，了解了工艺过程的控制和应用，能运用现代手段预测和设计材料的性能，并为尖端科技服务。

课程内容包括超导材料、贮氢材料、形状记忆合金、磁性材料、光学材料、功能高分子材料、功能薄膜和低维功能材料的基本特性和制备方法，以及功能材料制备新技术。

教学大纲：一、课程在培养方案中的地位、目的和任务材料是现代科技发展的基础，功能性制备技术和应用是现代新材料的主要研究内容。

功能材料是为满足高新技术领域的应用要求而发展起来的、具有特殊功能和结构的新材料。

随着无机材料研究的不断深入，人们掌握了更多的材料结构与性能之间的关系，了解了工艺过程的控制和应用，能运用现代手段预测和设计材料的性能，并为尖端科技服务。

本课程是让学生了解功能材料的性能和结构特点，掌握功能材料制备的共性技术和应用要求，了解加工过程的主要设备及各因素对功能材料性能的影响，了解一些得到普遍应用的高性能功能材料的发展方向；拓宽学生的知识面，为学生今后从事新材料的研究和开发奠定基础。

二、课程的基本要求《功能材料》是无机非金属材料工程的专业课程。

要求学生掌握材料功能与结构的关系与表征，掌握超导材料、贮氢材料、形状记忆合金、磁性材料的基本特性和制备方法，以及功能材料制备新技术(水热合成、微波合成、声化学合成)，了解半导体材料、光学材料、功能高分子材料、功能薄膜和低维功能材料的制备、结构表征与应用特性，和功能材料的量子计算与设计基础。

功能材料教学大纲功能材料教学大纲引言：功能材料是一种具有特殊功能的材料，它的研究和应用对于推动科技进步和社会发展具有重要意义。

为了更好地培养学生对功能材料的理解和应用能力，制定一份科学合理的功能材料教学大纲至关重要。

本文将探讨功能材料教学大纲的设计原则、内容和教学方法，以期为相关教育工作者提供一些参考。

一、设计原则1. 综合性原则：功能材料是一门综合性学科，涉及物理、化学、材料科学等多个学科的知识。

因此，功能材料教学大纲应该注重知识的整合和交叉，使学生能够全面、系统地了解功能材料的基本概念、原理和应用。

2. 实践性原则：功能材料的研究和应用都离不开实践。

教学大纲应该注重培养学生的实践能力，通过实验、实训等方式，让学生亲自动手操作、观察和分析，提高他们的实际操作能力和问题解决能力。

3. 创新性原则：功能材料是一个快速发展的领域，教学大纲应该引导学生关注最新的研究进展和应用领域，培养他们的创新意识和创新能力，使他们能够在未来的科技创新中发挥重要作用。

二、内容设置1. 基础知识：功能材料教学大纲应该包括功能材料的基本概念、分类和特性等方面的知识。

学生需要了解不同功能材料的特点和应用领域，如光学材料、电子材料、磁性材料等。

2. 材料制备与表征：学生需要学习功能材料的制备方法和表征技术，如溶胶-凝胶法、磁控溅射法等。

同时，还应该培养学生对材料结构、性能和功能之间关系的理解和分析能力。

3. 功能调控与应用：学生需要学习功能材料的功能调控方法和应用技术，如温度、压力、电场等外界条件对功能材料性能的调控，以及功能材料在能源、环境、医学等领域的应用。

4. 创新研究与发展趋势：学生需要了解功能材料领域的最新研究进展和发展趋势，如纳米材料、生物材料等新兴领域的研究方向和应用前景。

三、教学方法1. 理论教学：通过课堂讲授，向学生介绍功能材料的基本概念、原理和应用。

教师可以使用案例分析、问题导入等方式，激发学生的学习兴趣和思维能力。

功能材料Functional Materials课程编号：07370330学分：1学时：15（其中：讲课学时：15，实验学时：0，上机学时：0）先修课程：金属学或材料科学基础、适用专业：金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程、复合材料工程等。

教材：《功能材料概论》殷景华等主编,哈尔滨工业大学出版社,2009。

开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：该课程为材料类专业的选修课程,其任务是使学生在学完该课程后,对具有特定光、电、磁、热、声、生物等特性的各类功能材料的基本概念、物理本质、及实际应用有所了解，拓宽学生对材料领域的认识。

二、课程的基本内容及要求：第一章概论1.教学内容（1）了解本课程的性质、研究对象及目的。

(2) 功能材料特征2. 基本要求了解本课程的性质、研究对象及目的，掌握功能材料特征及与结构材料区别第二章超导材料1.教学内容（1）超导体基本性质超导体基本物理现象，临界参数；（2）超导体理论基础唯相理论，超导微观机制（3）超导材料分类与性能低温超导材料，高温超导材料；2.基本要求掌握超导的概念、理论基础，了解低温超导材料、高温超导材料的种类。

第三章贮氢材料1.教学内容（1）金属贮氢原理化学和热力学原理，贮氢材料条件；（2）贮氢合金稀土类贮氢合金，钛系贮氢合金，镁系贮氢合金；（3）贮氢合金应用2.基本要求掌握金属贮氢原理及形成贮氢材料的条件，了解各类贮氢合金材料及其应用。

第四章形状记忆材料1.教学内容（1）形状记忆原理形状记忆材料概念，热弹性马氏体相变，形状记忆原理；（2）形状记忆合金 Ti-Ni系，Cu基形状记忆合金，Fe基形状记忆合金；（3）形状记忆合金应用。

2.基本要求掌握形状记忆的概念及特性；了解形状记忆合金材料及其应用。

第五章非晶态合金1.教学内容（1）非晶态合金的结构非晶态合金的结构特点、结构模型；（2）非晶态合金的制备非晶态合金的形成条件、制备方法，非晶态合金材料，非晶态合金性能及应用；2.基本要求掌握非晶态合金的基本概念，了解非晶态合金材料及其应用。

功能材料教学大纲功能材料教学大纲随着科技的不断发展，功能材料作为一种重要的材料类别，逐渐引起了人们的广泛关注。

功能材料具有特殊的物理、化学或生物学性质，能够在特定条件下实现特定的功能。

为了提高学生对功能材料的理解和应用能力，制定一份全面而系统的功能材料教学大纲是非常必要的。

一、功能材料的基本概念和分类功能材料是指具有特殊功能的材料，其功能可以通过物理、化学或生物学手段实现。

在功能材料的分类上，可以分为电子功能材料、光学功能材料、磁性功能材料、生物功能材料等。

通过对这些不同类型的功能材料的特点和应用进行介绍，可以帮助学生对功能材料有一个全面的认识。

二、功能材料的制备方法和表征技术功能材料的制备方法多种多样，包括溶液法、气相法、固相法等。

不同的制备方法对功能材料的性质和应用有着重要的影响。

同时，为了对功能材料进行表征和评估，需要运用一系列的表征技术，如X射线衍射、扫描电子显微镜等。

在教学中，可以通过实验和案例分析等方式，让学生了解不同制备方法和表征技术的原理和应用。

三、功能材料的应用领域和前景功能材料在各个领域都有着广泛的应用。

例如，电子功能材料可以应用于电子器件、传感器等领域；光学功能材料可以应用于光学器件、光催化等领域；生物功能材料可以应用于生物医学、组织工程等领域。

通过介绍功能材料在不同领域的应用案例，可以激发学生对功能材料的兴趣，并了解其未来的发展前景。

四、功能材料的性能调控和设计原则功能材料的性能调控是实现其特定功能的关键。

通过调控材料的结构、形貌、组分等，可以改变其物理、化学或生物学性质，从而实现特定的功能。

在教学中，可以通过案例分析和实践操作等方式，让学生了解功能材料的性能调控方法和设计原则，培养其解决实际问题的能力。

五、功能材料的发展与挑战功能材料作为一个新兴领域，面临着许多挑战和机遇。

在功能材料的发展过程中，需要解决材料的可持续性、安全性、可制备性等问题。

同时，功能材料的发展也为解决环境、能源、医疗等方面的问题提供了新的途径。

功能材料概论一、课程说明课程编号: 070117Z10课程名称: 功能材料概论/ Introduction to Functional Materials课程类别: 专业选修课学时/学分: 24/1.5先修课程: 材料科学基础、材料性能学、金属材料及热处理适用专业: 粉体材料科学与工程、材料化学教材、教学参考书:二、课程设置的目的意义通过本课程的学习, 使学生掌握几类重要的功能材料相关知识, 包括能源材料、电功能材料、磁性材料、精细功能陶瓷、多孔材料及形状记忆材料等。

了解各种粉体功能材料的功能性原理、材料的基本特性, 掌握材料的制备方法及工艺, 了解材料的应用及最新发展动态, 培养分析与解决实际问题的能力。

为以后从事粉末冶金、材料科学与工程研究、以及相关教学、生产的能力培养打下基础。

三、课程的基本要求知识要求: 使学生了解功能材料在材料科学中的地位以及功能材料的特点, 掌握典型的功能材料的基本原理、材料类型以及主要用途；使学生既有坚实的功能材料物理基础, 又有一定的实用材料的基本性能和应用知识。

使学生既有坚实的功能材料物理基础, 又有一定的实用材料的基本性能和应用知识。

通过本课程学习, 使学生对典型功能材料, 如能源材料、信息功能材料、梯度功能材料、功能合金和智能材料等研发现状及其应用有一定的了解, 掌握各种功能材料结构与性能的基本关系。

能力要求: 要求学生能够在识记的基础上, 较好地理解所学内容, 全面正确地掌握基本概念、基本原理, 并且能够进行简单分析和判断。

以学生为中心, 在不断扩充奠定学生材料知识基础上, 使之具备相关文献查阅、获取和分析评述的能力。

素质要求：培养学习兴趣, 分别以自主和群组的方式不断学习, 培养团队合作素质, 主动关心认识周围世界的材料, 喜欢材料的世界, 有为创造、改良和完善材料而努力的意愿, 从而形成一段有意义的学习经历。

四、教学内容、重点难点及教学设计五、实践教学内容和基本要求本课程不含实践学时。

功能材料一、课程说明课程编号：140321Z10课程名称（中/英文）：功能材料/Functional Materials课程类别：专业课学时/学分：48/3先修课程：普通物理，理论物理，固体物理适用专业：应用物理教材、教学参考书：殷景华，功能材料概论，哈尔滨工业大学出版社；周馨我，功能材料学，北京理工大学出版社；李言荣，材料物理学概论，清华大学出版社。

二、课程设置的目的意义该课程是为应用物理专业开设的一门重要专业选修课。

通过学习，使学生掌握和理解各类功能材料的基本知识、原理及应用，理解各种功能材料的物理效应机制，了解功能材料在实际中的各种应用背景和功能材料器件的工作原理，学习将物理学原理用于解决材料科学研究的基础问题，拓宽凝聚态物理的应用范围。

材料尤其是功能材料是21世纪支柱产业之一，是高新技术赖以发展的物质基础。

功能材料属于物理、化学、材料多学科交叉研究领域，其许多重要的关键性的研究成果充分体现了凝聚态物理原理在材料科学中的具体应用。

因而，功能材料是物理学的一个重要研究领域。

学生通过学习功能材料课程，能把所学物理知识运用于实际，提高自身的科学研究基本素质，为以后从事科学技术研究打下良好的专业基础。

三、课程的基本要求本课程的基本要求是，了解功能材料的特点、发展趋势，掌握功能材料的凝聚态物理基础及各类基本凝聚态材料知识，熟悉功能材料的应用领域，能运用凝聚态物理理论去分析功能材料的物理机理、解决功能材料及器件设计中的一些基础物理问题。

课程的基本知识包括：基础篇（功能材料绪论，固体结构，凝聚态材料简介，材料的表面与界面）；应用篇（电功能材料，半导体功能材料，磁性功能材料，光功能材料，陶瓷功能材料，功能转换材料，高分子功能材料，特种功能合金，智能材料）；专题篇（薄膜功能材料，磁电功能材料，电磁波吸收功能材料，稀土在功能材料中的应用等）四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求无六、考核方式及成绩评定七、大纲主撰人：大纲审核人：。

《功能材料概论》课程教学大纲课程名称：功能材料概论课程类别：必修课适用专业：材料化学考核方式：考试总学时、学分：48 学时、3学分一、课程教学目的《功能材料概论》是材料化学专业的必修课。

课程的主要目的是进一步拓宽材料化学专业学生的知识视野，对各种功能材料的知识体系有更深入的了解。

通过本课程的学习，使学生掌握典型功能材料的基本原理、制备方法及应用领域，了解各种材料的一系列优异性能。

使学生进一步掌握各种功能材料的结构、组成和性能之间的基本关系。

同时使学生对典型功能材料，如能源材料、信息功能材料和智能材料等国内外研究现状有一定的了解。

二、课程教学要求通过本课程的学习，要求学生能够在识记的基础上，较好地理解所学内容，全面正确地掌握基本概念、基本原理；基本掌握功能材料的制备方法和工艺、功能材料的设计方法和性能研究方法，使学生在生产实践和研究工作中能够准确灵活运用所学到的知识和技能。

三、先修课程学生学习完《无机化学》、《分析化学》、《有机化学》和《纳米材料化学》以后开设本课程。

四、课程教学重、难点本课程重点介绍当今各种功能材料的研究发展状况，以及相关结构与性能和应用情况。

本课程难点是各种功能材料的基本原理，以及功能材料的制备、组成、结构和性能之间的关系。

五、课程教学方法与教学手段教学方法：课程讲授中采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。

教学手段：在教学中采用板书、电子教案及多媒体教学等相结合的教学手段，以确保全面、高质量地完成课程教学任务。

六、课程教学内容第1章绪论（1学时）1．教学内容(1)功能材料发展概说；(2)功能材料的分类及特点；(3)功能材料的制备方法简介：溶胶-凝胶法；快淬快凝技术；复合与杂化；无机非金属功能材料的典型制备方法；功能高分子材料的制备；(4)功能材料的表征方法简介：材料组成表征；材料结构表征：材料性能表征。

《功能材料》课程简介课程编号：02014925课程名称：功能材料/Functional Materials学分：2学时:32先修课程：物理化学、材料科学基础考核方式：开卷笔试主要教材：功能材料概论，殷景华等主编，哈尔滨工业大学出版社，2002.9.参考书目：现代功能材料，陈玉安等编，重庆大学出版社，2008.6.课程简介：《功能材料》是材料科学与工程等材料类专业的一门专业课，重点介绍具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型功能材料发展状况、基本原理以及应用情况。

通过本课程学习，使学生对特种功能材料，如新能源材料、形状记忆合金、非晶态合金、磁性材料、纳米材料、半导体材料、超导材料等的研究现状及其应用有一定的了解，掌握各种特种功能材料的基本原理。

《功能材料》教学大纲课程编号：02014925课程名称：功能材料/Functional Materials学分：2学时：32开课单位：材料科学与工程学院金属材料系适用专业：材料科学与工程等材料类专业先修课程：物理化学、材料科学基础一、课程性质、目的与任务《功能材料》是金属材料工程专业选修课,重点介绍当今各种特种功能材料的发展状况、基本原理以及应用情况。

通过本课程学习，使学生对特种功能材料，如新能源贮氢材料、形状记忆合金、非晶态合金、磁性材料、纳米材料、半导体材料、超导材料等的研究现状及其应用有一定的了解，掌握各种特种功能材料性能的基本原理。

二、教学内容、基本要求及学时分配（按章节列出内容要求学时等，实验上机项目要列在课程内容一栏）（教学基本要求：A-熟练掌握；B・掌握；C-了解）三、能力培养要求了解各种功能材料的基本原理、用途和制备方法，开阔学生视野，拓宽知识面。

四、教学方法与教学手段以课堂讲授为主，采用多媒体教学手段进行教学。

五、教材与主要参考书目1.功能材料概论，殷景华等主编，哈尔滨工业大学出版社，2002.9.2.现代功能材料，陈玉安等编，重庆大学出版社，2008.6.六、考核方式开卷笔试。

《功能材料》教学大纲二、课程目的和任务《功能材料》课程是应用化学专业的学科基础选修课程。

功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料。

同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等，起着非常重要作用。

本课程的教学目的和任务是重点介绍当今各种功能材料的研究发展状况及其应用情况。

包括功能材料概述、功能材料研发和产业化现状、功能材料的应用三个部分。

通过本课程学习，使学生对各种功能材料，如功能高分子材料、生物与仿生材料、功能复合材料、功能玻璃、智能材料、储氢材料、超导材料等功能材料的研发、现状及其应用有一定的了解，掌握各种功能材料性能的基本表征与分析方法。

三、本课程与其它课程的关系学生已经学习了《无机化学》、《分析化学》、《有机化学》、《物理化学》和《高分子化学》等基础课，对化学专业的基础知识已经有了较深入的了解。

通过本门课程的学习，使学生获得较广泛的功能材料的基础知识以及应用范围。

四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）功能材料概论（2学时）1、主要内容功能材料的概念与分类；功能材料设计的原理和方法；功能材料的特点。

2、重点现代功能材料的概念、特点与分类。

3、教学要求了解功能材料的概念、分类及特点；了解功能材料设计的原理与方法。

（二）纳米材料(4学时)1、主要内容概述；纳米材料的特性；纳米材料的制备方法；纳米材料的应用。

2、重点纳米材料的特性及应用3、教学要求了解纳米材料的特点与分类；了解各类纳米材料的性能及应用。

（三）催化新材料(4学时)1、主要内容概述；固体酸催化剂；纳米催化剂；手性催化剂；生物催化剂；2、重点各类新型催化剂的种类及其应用。

3、教学要求了解几种新型催化剂材料及其应用。

（四）有机硅材料(4学时)1、主要内容有机硅材料的分类；有机硅聚合物的通性；有机硅表面活性剂；有机硅胶黏剂；有机硅压敏胶黏剂；无溶剂型有机硅防粘剂；有机硅密封胶；有机硅消泡剂；有机硅在医药和农药上的应用；有机硅在纺织行业的应用；有机硅在皮革工业中的应用；有机硅在涂料工业中的应用；有机硅在造纸上的应用。

本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：本课程是针对材料专业高年级学生开设的一门专业选修课程，是学生在学完了材料科学基础等主要专业基础课程之后，进一步拓宽专业知识而开设的课程。

功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等，起着重要的作用。

本课程重点介绍当今各种功能材料的研究发展状况，以及相关结构与性能和应用情况，涉及高分子、金属、陶瓷及复合材料等多类功能材料，功能领域包括电功能、磁功能、能源材料、信息功能、智能材料、生物医学材料、分离材料等。

通过本课程的学习，使学生熟悉功能材料的分类方法和种类，掌握典型功能材料及其性质和功能原理，熟悉功能材料的典型制备方法，了解功能材料的前言应用及产业发展状况，从而使得学生掌握功能材料的基本知识和技能，开拓学生在功能材料领域的知识面。

2.设计思路：本课程以尽可能全面地向学生介绍各类常见功能材料为主要目的，因此在教学内容的安排上尽可能地将每一种功能材料作为一个章节向学生进行讲授，除了第一章作为绪论主要介绍功能材料基本概念、分类、设计原理与方法、发展现状与展望之外，其它十四章总计共介绍了十五类功能材料，内容全面涵盖了常见功能材料，包括这些- 1 -功能材料的分类、制备方法、功能特点以及具体应用实例。

3. 课程与其他课程的关系学生在选修本课程之前，除了需要具备基本的数学、物理、化学的知识之外，还需要具备材料科学基础这门课程的知识。

只有充分掌握了基本的数、理、化以及材料科学基础知识，学生对本门课程的学习才能达到较好的效果。

二、课程目标本课程通过教师课堂讲授与学生课下资料调研相结合的教学方式，使学生能够较为全面地了解常见新型功能材料，功能材料的种类多达十五种，主要的目标包括：（1）掌握常见各类功能材料发挥相应功能的原理；（2）熟悉常见各类功能材料的名称及分类；（3）熟悉常见各类功能材料的制备方法；（4）熟悉常见各类功能材料的性能特点；（5）通过课堂学习和课外资料调研了解各类功能材料的前沿应用。