材料化學(xué) 教學(xué)大綱

1、材料化學(xué) 一、課程說明課程編號： 150203Z10課程名稱：材料化學(xué)/Chemistry of Materials課程類別：專業(yè)選修課學(xué)時/學(xué)分：64/4先修課程：物理化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、化合物表征方法和技術(shù)適用專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝教材、教學(xué)參考書：1、Anthony R. West編著，Basic Solid State Chemistry,John Wiley & Sons,LTD，2006年2、周志華等編著，材料化學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，2006年3、劉光華編著，現(xiàn)代材料化學(xué)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000年二、課程設(shè)置的目的意義材料化學(xué)具有交叉學(xué)科性質(zhì)，主

2、要研究材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用。功能材料化學(xué)是我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)主要特色方向。根據(jù)我校學(xué)科基礎(chǔ)和專業(yè)特色發(fā)展要求，本課程以功能材料為主要對象，介紹材料制備方法、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系、以及主要應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生進(jìn)一步理解結(jié)構(gòu)化學(xué)基本理論，掌握材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，了解材料的制備方法、研究方法與手段及其發(fā)展趨勢，為學(xué)生今后開展材料及相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。三、課程的基本要求1 知識要求：掌握固態(tài)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型（組成與結(jié)合方式）、各原子（或離子、分子等）所處環(huán)境及晶面表示方法；各類缺陷的表示方法、缺陷反應(yīng)方程式的書寫原則以及不同條件下，材料中所含不同種類缺陷的定量計算方法

3、；材料微觀結(jié)構(gòu)與其性能間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系；不同材料的表征方法以及不同表征方法可獲得的基本信息；不同用途固體材料如新型陶瓷材料、磁性材料、分子電子學(xué)材料、功能高分子材料以及薄膜材料等的最新研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢。2 能力要求：從材料的使用要求初步篩選可能滿足的材料的主體結(jié)構(gòu)類型并選擇制備方法與技術(shù)，將所學(xué)知識用于解決材料制備與使用過程出現(xiàn)的相關(guān)問題；具備基本的材料設(shè)計理念并針對具體問題提出有效的解決方案，提高開發(fā)新材料的能力；在化學(xué)與材料學(xué)科的交叉知識的討論中培養(yǎng)創(chuàng)新意識，提高分析、發(fā)現(xiàn)、研究和解決問題的能力。3 素質(zhì)要求：建立結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的材料設(shè)計與開發(fā)理念，將化學(xué)與化工知識貫穿于材料的設(shè)計、制備與

4、應(yīng)用全過程，提升新材料研發(fā)與生產(chǎn)工藝設(shè)計的基本素質(zhì)。通過課外導(dǎo)學(xué)的模式，提升自主學(xué)習(xí)的意識與興趣，形成適應(yīng)發(fā)展的素質(zhì)。四、教學(xué)內(nèi)容、重點難點及教學(xué)設(shè)計章節(jié)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時學(xué)時分配教學(xué)重點教學(xué)難點教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）講課研討實踐第一章緒論材料應(yīng)用與發(fā)展歷史；材料化學(xué)學(xué)科建立及其研究內(nèi)容22材料化學(xué)研究對象及其內(nèi)容；材料化學(xué)研究方法材料與物質(zhì)的異同；材料化學(xué)的研究范疇典型歷史事件結(jié)合身邊事例講解化學(xué)在材料研究中的作用并引出材料化學(xué)研究內(nèi)容第二章固體材料的結(jié)構(gòu)與表征方法固體材料（晶體、非晶及有機(jī)高分子材料）組成、結(jié)構(gòu)及其表征方法與手段；缺陷化學(xué)20182固體材料中的鍵和作用力；缺陷反應(yīng)

5、方程式；本征缺陷濃度計算；非化學(xué)計量化合物；材料結(jié)構(gòu)表征方法與 手段晶體中原子（或離子、分子）的位置關(guān)系；原子（或離子、分子）結(jié)合方式；缺陷反應(yīng)方程式的構(gòu)建及缺陷濃度求解 方法由晶體對稱性引入點群和空間群概念；用分子軌道理論定性說明能帶理論；由缺陷反應(yīng)中熵、焓、反應(yīng)自由能間的關(guān)系推導(dǎo)本征缺陷濃度。第三章材料結(jié)構(gòu)與性能材料的堆積、鍵合方式，缺陷等微觀結(jié)構(gòu)對其力學(xué)性能與光、電、磁、熱等性能的影響862材料結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能、熱、電、光、磁等物理性能以及 化學(xué)性能間的關(guān)系材料電子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和缺陷等與電、磁、熱、光和力學(xué)性能間的關(guān)系；缺陷對反應(yīng)過程活化能的影響以現(xiàn)有鋰離子電池正極材料倍率性能不理想及其

6、改進(jìn)方法引入材料結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能間關(guān)系；課外自學(xué)材料其他性能與結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性，設(shè)計課堂討論。第四章材料制備化學(xué)材料設(shè)計與制備66材料設(shè)計與制備方法；晶體材料制備與晶體生長技術(shù)；高分子材料制備； 材料制備新技術(shù)制備方法與材料性質(zhì)間的關(guān)聯(lián)；不同方法的原理、改進(jìn)與 結(jié)合；以具體事例介紹制備方法的改進(jìn)思路以及新方法的產(chǎn)生背景，引導(dǎo)學(xué)生探索制備方法的創(chuàng)新。第五章新型材料新型結(jié)構(gòu)材料、功能材料、復(fù)合材料的特性及其應(yīng)用24204先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料；分離功能材料；液晶；導(dǎo)電材料；光功能材料；生物醫(yī)用材料材料的功能性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)、組成等性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)以材料特殊性能的認(rèn)識與發(fā)現(xiàn)引入其在新領(lǐng)域的應(yīng)用；以歸納方式介紹新型功能材料第六章材料化學(xué)新進(jìn)展超細(xì)顆粒表面性質(zhì)及其對材料性能與應(yīng)用的影響422材料化學(xué)研究新方法與手段；新材料研究進(jìn)展材料使用壽命評價與循環(huán) 利用以典型器件的使用壽命引入材料壽命概念；從環(huán)保、資源節(jié)約角度介紹材料循環(huán)利用?？荚?閉卷考試注：實踐包括實驗、上機(jī)等五、實踐教學(xué)內(nèi)容和基本要求 無六、考核方式及成績評定成績評定：平時成績占40%，期末進(jìn)行閉卷筆試，期末考試成績占總成績的60%。考核內(nèi)容與方式及其占比分解如下：考核內(nèi)容考核方式成績比例（%）備注學(xué)生參與度平時到課率8如