《材料表面與界面》課程教學(xué)大綱

《材料表面與界面》課程教學(xué)大綱一、基本信息中文名稱:材料表面與界面英文名稱：MaterialSurfaceandInterface課程代碼：16044205課程性質(zhì)：專業(yè)核心課（復(fù)合材料及加工技術(shù)方向）學(xué)分：2.0總學(xué)時：32（其中理論：32實驗：0上機：0實踐：0）適用學(xué)院及專業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料與工程專業(yè)先修課程：物理化學(xué)、高分子化學(xué)開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料化學(xué)系二、課程地位與作用《材料表面與界面》是高分子材料與工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握材料表面與界面的基本概念、基本理論和基本研究方法，為今后在工作中打下有關(guān)材料研究和材料表面改性的理論基礎(chǔ)，為培養(yǎng)從事材料研究開發(fā)高級專門人才初步奠定基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)目標(biāo)本課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.2、3.1學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，實事求是的科學(xué)態(tài)度，理論知識與工程實踐緊密結(jié)合，將科教興國的思想溶入到理論知識中，從而達到立德樹人的育人目標(biāo)；掌握表面與界面的基本概念，基本的熱力學(xué)知識，了解液體、固體及固-液的表界面，材料表面與界面在材料中的重要性，材料改性的基本原理；具備能夠運用所學(xué)知識初步分析高分子材料、無機非金屬材料和金屬材料表界面性能的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備以下能力：目標(biāo)1：掌握材料表面與界面的科學(xué)知識。包括固體表面分類及結(jié)構(gòu)，固體表面力場；分子材料表面張力與分子量、分子結(jié)構(gòu)、內(nèi)聚能密度的關(guān)系以及成型條件對表面張力的影響；復(fù)合材料界面力學(xué)性能的表征，熟悉復(fù)合材料界面理論。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.2）目標(biāo)2：掌握材料表面與界面設(shè)計的基礎(chǔ)知識。利用材料表界面的知識，構(gòu)建高分子材料，復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)，滿足性能的需求。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點3.1）課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點教學(xué)方式考核方式目標(biāo)11.2掌握自然科學(xué)知識，并能將其用于解釋和分析高分子材料與工程領(lǐng)域復(fù)雜問題的現(xiàn)象和規(guī)律課堂講授、典型案例、課后答疑、課后討論課程期末考試，課程作業(yè)目標(biāo)23.1掌握工程設(shè)計基礎(chǔ)知識，能夠?qū)Ω叻肿硬牧系募庸ぜ皬?fù)合等環(huán)節(jié)提出合理的設(shè)計方案。課堂講授、典型案例課程作業(yè)四、主要教學(xué)內(nèi)容第1章緒論（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.2）教學(xué)要求：了解表界面研究的重要性，表界面科學(xué)發(fā)展簡史；掌握表界面的定義。重點與難點：表界面的定義。第2章液體的表界面與表面活性劑（4學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.2）基本要求：了解表面張力和表面自由能，表面活性劑分類、分子結(jié)構(gòu)特點和基本性能；理解表面張力的熱力學(xué)定義，表面物理化學(xué)的幾個基本關(guān)系式，表面活性劑的表面物理化學(xué)性能；掌握表面活性劑、表面張力、表面過剩自由能、膠束等概念。通過舉例將科學(xué)家的科學(xué)精神融入當(dāng)中，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。重點：表面物理化學(xué)的幾個基本關(guān)系式；表面活性劑、表面張力、表面過剩自由能、膠束等概念。難點：表面活性劑的表面物理化學(xué)性能。第3章固體表面與界面（8學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.2、3.1）教學(xué)要求：了解界面、固體表面分類及結(jié)構(gòu)，固體表面力場，晶界的形貌觀察及化學(xué)成分分析方法，理解晶界電勢及相關(guān)的空間電荷，其影響因素；掌握晶界偏析、晶界遷移以及晶界擴散的基本原理，固體晶界的結(jié)構(gòu)。重點與難點：晶界遷移以及晶界擴散的基本原理。第4章固-液界面（6學(xué)時,支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.2、3.1）教學(xué)要求：理解微粒-液體系統(tǒng)的雙電層結(jié)構(gòu)；掌握固-液界面的基本電性質(zhì)，固-液相之間的接觸角及其測定方法。重點：固-液界面的基本電性質(zhì)、接觸角及其測定方法。難點：微粒-液體系統(tǒng)的雙電層結(jié)構(gòu)。第5章典型材料表面與界面（12學(xué)時,支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點1.2、3.1）教學(xué)要求：了解高分子材料表面張力與分子量、分子結(jié)構(gòu)、內(nèi)聚能密度的關(guān)系以及成型條件對表面張力的影響，金屬的真實表面，陶瓷的表界面的結(jié)構(gòu)，常見復(fù)合材料行為；理解復(fù)合材料界面理論；掌握固體聚合物表面張力的測試方法、臨界表面張力，金屬的表面反應(yīng)、常用氣體在金屬表面上的吸附，陶瓷的表界面的特征與行為，復(fù)合材料界面力學(xué)性能的表征。通過舉例講授中國材料領(lǐng)域的發(fā)展歷程、科學(xué)家為國家繁榮富強做出的努力，將科教興國的理念傳輸給學(xué)生。重點：固體聚合物表面張力的測試方法以及臨界表面張力。難點：相變對表面張力的影響；表面張力對材料性能的影響。五、教學(xué)方法講授法；演示法：課堂討論法，通過典型案例融入思政元素。六、課程考核和成績評定方式課程考核：采用閉卷和平時考核方式結(jié)合，考試成績80%，平時考核（平時作業(yè)）20%。七、教材及參考文獻1、教材[1]胡福增,陳國榮,杜永娟，材料表界面（第二版），上海，華東理工大學(xué)出版社，2007.2、主要參考教材和參考文獻[1]楊彪，聚合物材料的表面與界面,北京