《材料合成与制备技术》课程教学大纲.docx

材料合成与制备技术课程教学大纲一、课程基本情况课程代码:101134123204课程名称中/英文）：材料合成与制备技术/SynthesisandPreparationTechno1.ogyofMateria1.s课程类别；专业必修课程学分：2总学时：32理论学时：32实验/实践学时：0适用专业：材料物理专业适用对象；本科先脩课程：材料科学与工程基础,材料研究与测试方法、物理化学教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1 .课程任务与目的£材料合成与制r技术3介绍了21世纪新材料的发展方向和常用的材料合成与制备方法，阐明了材料合成与材料制备之间的联系.本课程掖顾本科素质教有背景下的教学要求.与新材料的先进制备技术的进展相适应具有较强的理论深度以及较高的实际操作能力.本课程重点痢述了湿化学法（主要包括洛胶-青股法.水热合成法和溶剂热合成）的基本原理、工艺方法和技术流程、适用范困及优缺点,结合生产实际，重点概述了电解合成、化学气相沉枳、定向凝固技术的常用设备、工艺流程以及适用范围。深入分析了低热固相合成法、热压烧结、自凌延高温合成和等离子体烧结合成技术的原理、特点以及适用范Ift通过本课程的学习，使学生掌握材料合成与制备的基本途径、方法和技能，培养学生发现、分析和解决问遨的基本能力.在授课环节中，以新材料和新技术的开发作为切入点,将我国材料相关的科研动态、应用实例引入课堂，激发学生的爰困热情和自噪感。通过制备技术发展过程的学习，培养学生执荷坚持、专注、创新的工匠料神及脚独实地、精益求精的职业素养，为国家的工业发展做H1.应有的贡献，2 .对接培养的同位能力着曳培养学生设计材料制备与合成的试验方案的能力，也点掌握影响新能海.材料制备与合成的工艺参数的因素，为今后从事新能源材料与潺件相关生产实践和研发工作打卜坚实的艇础。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑I毕业要求指标点2.3J能师通过文依研咒建立井比较新能源材料制备、加工与应用等发杂工程何感的多种方案.I毕业要求指标点3.1掌握太阳能光伏和押肉干电池等新能源材料制备、加工及应用系统的设计/开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因索.【毕业要求指标点4.2能携%于新材料、新工艺、新技术和新设备的研发现状，计时新能源材料制备及杂工程向SS的特定性能需求,利用材料物理的基本取埋,选择合理技术路?£.设计可行试验方案.I毕业要求指标点6.2）能客观分析和评价太阳能光伏和抑阳干电池等新能源材料生产、设计、研发和服役等更杂工程问他的解决方窠对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，理解社会、法律等相关因素对工程实施的影响及应承担的行任。2 .僵程教学目标本课程教学目玩时应毕业要求2、3、4、6,具体指标点内容如下：1、通过本课程的学习,使学生掌根材料合成方法与制备技术基本概念、相关化学.物理的基本理论,反应基本原理,解样过程中的传质与传热实物现象分析新能就以及新型功能材料的材料合成、制招以及加工中的科学问梗。（支推毕业要求指标点2.3）2,通过本课程的学习，使学生掌握材料合成与制缶过程的影响因素，并获褥影响因素对合成和制备产物的性能时控规律,能肠采用不同方法设计新能源以及新型功能材料的合成与制备方案，并对方案进行比较与评价.（支撑毕业要求指标点3.1）3、通过本课程的学习，使学生掌握材料合成与制符方案设计的原则,工名过程控制方法，根据使用需求，设计可行的新能源以及新鞭功能材料的合成与制瞽方案.（支撑毕业要求指标点4.2）4、掌握新兴的材料合成与制品技术领域的新方法、新理论，考虑社会、健康、安全以及环境等因索，结合发展前沿，考虑“双碳”背景下新能源以及新型功能材料的材料合成与制备实族方案的优化，推进国家材料合成与制备领域的节能减排技术的新发展.（支撑毕业要求指标点6.2）四、课程教学内容、学时分配和具体安排学时分配主题或知识点教学内容总学or学时完成课程教学目标讲课实验实践主JS或知识点1结论22OO1、4主题或知识点2溶胶一凝胶法66OO1、2、3、4主题或知识点3水热与溶剂热合成66OO1、2、3、4主题或知识点4化学气相沉积44OO1、2、3、4主题或知识点5定向凝固技术44OO1、2、3、4主国或知识点6热压烧结66OO1、2、3、4主题或知识点7等窗子体烧结合成技术44OO1、2、3、4合计3232OO五、教学内容及教学设计主题1缗论3 .教学内容（I）材料合成与制备的含义：材料及材料科学的柢念、材料合成与材料制需的概念。（2）材料合成与制备的研咒进展：材料合成与制符的目标、材料合成与制备工之的发展与材料的发展之间的关系与材料合成与制备的发展方向，（3）材料合成堪础：热力学基础、动力学M础与影响因索。（4）材料合成制备的表征与分析：表征与分析手段在材料合成与制品中的应用，讲解我国新材料制备与合成技术的新进展以及新材料时先进制造业的促进与发展激发学生的爱国热情和自豪感.4 .教学重点X材料合成与制备的热力学和动力学基础，材料合成与制备的表征与分析，5 .教学玳点材料合成与制法的热力学和动力学基础。4教学方案设计（含教学方法、教学手段主要是讲授法,通过板书和多媒体结合的方式.以展示图片、引用数据等手段配合视颇讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动,促进学生对知识点的掌握”主题2洛股一戳股法1 .教学内容(I)溶胶一凝胶合成方法的发展：化学合成法、化学途/裁剪性能、应用领域以及发展。(2)溶胶一凝胶合成方法原理：册本概念、溶胶一凝胶法的明本过程、溶胶一凝胶法的优点、溶胶一凝胶的稳定机制、溶胶一凝胶法合成方法的基本原埋、溶胶一凝胶合成方法的适用乱附.(3)溶胶一凝胶合成工2：生产设的、溶股一破胶合成工艺过程、工名参数及过程控制。(4)溶胶凝胶合成方法应用实例：气凝胶的制备，ZrO:耐热涂层的制备与生物玻璃制细检体的制备.通过引用文献，讲解国内研究者在溶胶凝胶合成法方面的研究进展与技术创新,激发学生的专业学习兴趣.培养学生的创新工匠相神和精益求精的职业素养.2 .教学重点溶胶一凝胶法的基本过程、溶胶一凝胶法的优点、溶胶一凝胶的检定机制、溶胶一凝胶法合成方法的基本原理、溶枝一凝胶合成方法的适用范用.3 .教学玳点溶胶一凝胶法合成方法的基本原理.4 .教学方案设计(含教学方法、教学手段)主要是讲授法,通过板书和多媒体结合的方式.以展示图片、引川数据等手段配合视版讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动，促进学生对知识点的掌握.主题3水热与溶剂熟合成1 .教学内容(1)水热与溶剂热合成方法的发展：国内外现状与制备的粉体.讲解钱逸泰院士及其团队在水热及溶剂热合成方面的研究进展与技术创新,激发学生的专业学习兴趣以及爱国热情和自豪礴,投身于新材料制符技术的创新发展事业.(2)水热与溶剂热合成方法原理：水热与溶剂热合成方法的概念，溶剂热法优点,水热与溶剂合成的原理，水热与溶剂热合成方法的适用范困，(3)水热与溶剂热合成工艺：水热与溶剂热合成生产设备、水热与溶剂热反应的基本类型与影响因素、水热与溶剂热合成的工艺过程、工艺数及过程控制。(4)水热，溶剂热合成方法应用实例:基于酒石酸时节分散的FcQ,的粒子的水热合成，水热合成CAMCMT1.介孔分子箱.水热合成分等级球状Ti6纳米结构.2 .教学重点溶剂热法优点，水热与溶剂合成的原理，水热与溶剂热合成方法的适用范树，水热与溶剂热反应的册本类型与影响因素，水热与溶剂热合成的工艺过程、工艺舂数及过程控制，3 .教学潍点水热与溶剂合成的原理：水热与溶剂热合成的工艺过程、工艺参数及过程控制.4 .教学方窠设计（含教学方法、教学手段主要是讲授法，通过板书和第媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段配合视频讲授教材内容。采用提问、i寸论的形式进行互动，促诳学生对知识点的掌握。切4化学气相沉积I.教学内容（1）化学气相沉积的发展：化学气相沉枳的概念.CVD技术的分类及发展方向.（2）化学气相沉枳的原理：化学反应沉积的特点，CVD技术的反应原理，CVD技术的热动力学原理，化学反应沉积的使用范国,（3）化学气相沉积合成工艺：合成工艺种类，合成生产装?7.,工艺过程、工艺参数及过程控制.（4）应用举例：化学气相沉积法制备碳纳米管有序阵列.脓冲等黑子CVD制备多人石墨电极层：制备富勒烬结构.讲解化学气相沉积法在我国太阳能电池制备技术应用方向的研究进展与技术创新，阐明材料制备新技术而国家“双碳战略”实现的支探作用，激发学生的专业学习兴趣，投身于新材料创新技术的创新发展“业，5 .教学彰点CVD技术的热动力学原理,化学反应沉枳的使用范用：工艺过程、工艺参数及过程控制.6 .教学难点CvD技术的热动力学原理：工艺过程、工艺参数及过程控制，7 .教学方案设计（含教学方法、教学手段主要是讲授法，通过板书和把媒体结合的方式，以展示图片、弓I用数据等手段配合视版讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动，促迸学生对知识点的掌握.主s定向凝Ia技术I.教学内容（1）定向凝固的发展历史：定向凝固技术的发展方向.讲解定向凝固法在我国太阳能电池用硅晶体制的技术应用方面的研究进犍与技术创新，闱明材料利的新技术时国家“双碳战略”实现的支校作用，澈发学生的专业学习兴趣以及爱国热情和自豪感，（2）定向凝固基本原理：定向凝固技术的基本定义，定向凝固埋论，绝对稳定性理论.定向凝固技术的适用范阚.（3）定向我同工艺：定向数同技术,定向凝固过程的生产谀备,定向凝固过程的参数.定向凝固织构中的晶体学条件。（4）定向凝固法应用实例：定向凝固制备AIQrAhTiO”通过连续缓冷方法定向凝固多晶硅锭，定向凝固制iCuCr合佥。8 .教学重点定向凝固理论，绝对榜定性理论,定向凝固技术的适用范的，定向凝固过程的参数，过连续缓冷方法定向凝固多晶Mi靛，9 .救学难点定向凝囿埋没，绝对稳定性理论，定向凝固过程的参数，过连续缓冷方法定向凝固多必硅锭。10 教学方案设计(含教学方法、教学手段主要是讲授法，通过板书和多媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段配合视频讲授教材内容。采用提问、讨论的形式进行互动，促诳学生对知识点的掌握。主X1.6热压烧结1 .教学内容(1)热压烧结的发展：热田烧结发展历程.(2)热压烧结的原理：然庆烧结的概念：热压烧结的优点：热田烧结的原理：固体粉末烧结的本征热力学郸动力：固相烧结动力学：热压烧结的适用范围。(3)热压烧结工艺；热压烧结生产工艺种类；热压烧结的生产设备；热压烧结的工艺过程、工艺参数及过程控制，(4)热压烧结应用实例：热压TiCjAI混合扮体合成TiVMC"热压制备AGBN(合材料：热JK制备TiAI-A1.ThG-Aho3-TiC红合材料.讲耨热压烧结在我国航空航天超高温材料制备技术应用方面的研究进展与技术创新,阐明材料制笛新技术对国防军工发展的支撑作用，激发学生的S业学习兴趣以及爱国热情和自家感.2 .教学IR点热压烧结的优点；热压烧结的原理：固体粉末烧结的本征热力学.驱动力；固相烧结动力学：热压烧结的适用范围：热压烧结生产工艺种类：热压烧结的工艺过程、工艺参数及过程控制：热质烧结应用实例.3 .教学难点热压烧结的原理：固体粉末烧结的本征热力学业动力：同相烧结动力学；热压烧结的工艺过程、工艺电数及过程控制；热压烧结应用实例，4 .教学方案设计(含教学方法、教学手段主要是讲授法,通过板书和多媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段也合视频讲授敦材内容.采用提问、讨论的形式进行互动,促进学生对知识点的掌握.5 J7等离子体烧结合成技术1 .教学内容(1等窗子体合成技术发展历史：发展史，(2)等固子体烧结技术潦理；等黑子体烧结技术法的概念：等离子体放电烧结技术的原理：等离f体放电烧结技术的近刖他国.（3）等肉子体烧结技术的工艺：等小干体放电烧结的工艺设备：等离子体放电烧结的工艺流程；等离子体放电烧结的工艺参数拄制。（4）等离子体放电烧结在材料制备中的应用举例：狭过MM型钏铁氧体的放电等离子体烧结合成：等总了体烧结法制备热电材料Fc.C4-,Sb2.通过引用文献.讲解放电等离子烧结法在我国航空航天领域超高温材料以及新型热电功能材料制的技术应用方面的研究进展与技术创新,激发学生的专业学习兴趣以及爱国热情和自豪感.2 .教学重点等离子体烧结技术法的概念；等黑子体放电烧结技术的原理；等离子体放电烧结技术的适用苞田：等离子体放电烧结的工艺设备：等离子体放电烧结的工艺流程：等离子体放电烧结的工艺参数控制.3 .教学难点等离子体放电烧结技术的原理：等国干体放电烧结的工艺流程；等离子体放电烧结的工艺参数控制。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段主要是讲授法,通过板书和多媒体结合的方大.以展示图片、引用数据等手段圮合视频讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动，促诳学生对知识点的掌握.六、学生成筑评定本课程为专业必修课程，重点考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问IS能力和创新能力等，考核方式我用阶段测脸、作业测评以及课堂表现等多种形式、多个阶段以及多种类型的全过程考核。I.课程考铁方式及比例本课程考核学生在取知识的能力、应用所学知识分析问SS和好决问题能力和创新能力等：考核方式采用出勤、作业评测、课堂表现、平时阶段测5金等多种形式、多个阶段等全过程的考核使学生成绩评定更加合理多样优化课程评价体系,进一步提升本课程教学效果.学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂在理阶段测验答辩项目小论文其他Q成绩比例202010502.课程考楼方式评价权工本课程教学目标与考核方式评价权$如表表示:课程被学目标支摞毕业要求指标点考核讳价方式权（%）过程性考核期末考试出勤及谭堂表现作业及阶段测验教学目标I指标点23575-1017-22教学目标2指标点3.15915-2529-39教学目标3指标点4.25915-2529-39教学目标4指标点6.2555-1015-20合计203050I（X）3.课程成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核结果及标准优秀（90100分）乩好（8089分）中等（7079分）及格（60-69分）不及格（60分）出勤及课蒙衣现（20%）无迟到、早退、r课现象.积极参加健堂讨论.并有白己独到的见解.f协准确回答”期，并有自己独到的见解偶尔白迟到.早退现象.较为枳极参加深堂讨论,修妙涯的回答何题，并樨出自己的见解有迟到、早退现诙.能绛主动参加课空讨论,能够回答问Ieq遇到、早退、懦尔行旷课现坡.参Ij课堂对论.»*傕回答相关问题退到、早退、旷课校多.不徒仃效教加课堂讨论,回答不出所有问圈作业（20%）能作独立完成作业,作业完成原M优秀,能移灵活运用所学知风和理论解决MJ8井获斛正硝结论fit够物上完成作业,完成境牧岛，能幡运用所学如IR和理论杆决问a并获得正确结论能够独立完成作业.完成册符合要求.能够运阳所学知识和理论解决何a并荻Iy仃效站论毯本能第独立完1*作业.事分恩日解存存在砂袋现象.运用所学知识和理论鲫决何旭的能刀塔木符合要求不健独立完成作业,存在明显抄先现象,不具备运用所学知W和理论IW决“咫的能力阶段测吸（10%）完成所有阶段测验.根据参考答案评分.&许成绩为优秀完成所a附区测.根於参考答案评定分.总评成绩为优良完成所有阶段测验，nu叁考答案评分,电评成镣为中等完成所有阶段测.根於参考答案评分,总评成绩为及格没书完成阶段测试,根掂参考答案评分,总评成绩不及格课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准估目权讦9及优秀（W）100分）良好（8ft-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（v60分）A枚学目标I熟绘求煤材件合成方法与制品技术珞本概念、相关化学、物理的韭本理论.反应基本原理.法曲解传过程中的传颂与传热实的现象,准确分析斜能滁以及新型功能材料的材料合成、M各以及加工中的科学网JS.准确掌探材料合成方法与剖名技术网本幔念、相关化学、物理的恭本理论.反应基本藤原.比较准娴地解修过程中的传旗与代热实验现双，准确分析新位湿以及新里功能材料的材樽合成、制品以及加工中的科学“网,案出材料合成方法与制备技术其本1含、相关化学、物理的延本理论.反应携本朦理.可就料过程中的化原与位热实验现象,能版:分析野能海以及然量功能材料的材料合成、制备以及加工中的科学问S3.施本凝确装包村料合成方法,J制各技术基本默比、相关化学、物理的些本理论,反应坛本原«.可舒轩部分过JS中的传质与传热实验现象,可分析部分新能涡I以及然电功能材料的材料合成、备以及加工中的科学何圆.不能箪出村计合成方法与制每技术基本耍.含、相关化学、物理的柴木理论.反应基本原理,不能解林部分过程中的传质与传热实验现象，不能分析新能源以及新型必傥材料的材料合成.制的以及加工中的科学日理.教学目标2熟炼然捉而料合成。制品过程的影响因素.井精确狭得影响因案对合成和M备产物的性能调控规律.准曲徒第采用不同方法电计新能淞以及新型功健材料的合成与制备方案,井对方案进行准a比较与科学评价.粘绒辛秀材村合成与制备方案设计的ISiW1.工艺过程控M方法,根据怯川需求,相碉设计可行的新能源以及新5!功俺材科的合成I1.W备方案.掌握材料合成与别备过程的影响因«并可耗得影啊因素对育成和制备产物的性（危调杈胡僮缈设计新能源以及於3!功能材科的合成与制备方案.并对方案进行比较母评价.旗本上掌握U科合成与制品过程的影科因素，并在一定程度上获得影响因案对合成和M缶产物的性能避控视律,能够简单2计新能源以及新型动能材料的自成与IM备方案并对方案进行比较.不健挈根树料合成与SW备过程的影响因素.不能获砂影响因点对合成和制备产物的性能调控堪律,不能设计薪能源以及新型功能材村的合成与制备方案.不能对方案进行比较和评价.教学目标3熟炼笊泥材料合成与制翁方案设计的JSKW.工艺过程控制方法,根据使用新求特强设计可行的新低源以及新型功能村料的合成与制备方案.准确拿畀材料分成与制稿方案设计的原则.工艺过程控制方法.根据使川需求,准确谀计可行的新能湿以及新5!动如材料的合成与制善方案.常板材料合成与削备方案母计的原»1.工艺过程拉刚方法根据使用需求,设计可行的新毓源以及新型功能材林的合成、制的方案.毯本学我材料合成与制品方窠设计的通则，工艺过程控IW方法根粼使用需求设计延本可忏的新能源以及斜型功能材料的合成与制备方案不能军界材料合成'J制备方案设计的恢则,工艺过程控制方法,不能设计可行的新能源以及新室功能材料的合成与制得方窠数学目标4热炫掌握新兴的材料合成与制;技术过域的新方法'新理论.砧令“双碟”背皴下.准确制定好新能源和新型动施材料的材料合成与制备实地方案的优化.准确竽赤新兴的机科合成与制备技术领域的新方法、然理论,结令“双«"TT景下，合理制定好新能该知新型功能材料的材料介成与制备实¢6方案的优化.簟梃新兴的材料合成与：W各技术领域的新方法、新理论.用ft"双碳”背第T.能够比较合理地给出新能源和新型功能材料的材料合成与制备实用方案的优化.a掌齐事兴的材科合成与制备技术领域的新方法'm理论,结合"««r背景下.对新能源和新型功能材料的材料合成与制备实地方案的提出优化捺值.不能蒙&新元的材料分成与制备技术例域的新方法、新理论.结合,，双碟”育景下,不使制定新能源和新型功能忖料的材料合成与制备实施方案的优化七、教材、参考书目、襄文献以及修程网络责M建议教材：乔英杰等主编.材料合成与制备.国防工业出版社,2010年主要参考书：(I)崔春翔等主编.材料合成与制备.华东理工大学出版社、2010年(2)陈岩.铝基更合辄化物的水热合成及性质表征D.吉林大学博士论文.2007年(3)宋字.水热能剂热组合合成技术在无机微孔化合物合成中的应用ID1.吉林大学博上论文.20OS年(4)李荣久等主编.陶究金属复合材料.冶金工业出版社,2004年(5)朱世福等主编.材料制备科学与技术.高等教育出版社,2006年(6)尹衍升等主编.氧化铝网点及其复合材料.化学工业出板社,2001年重要文献：(1)材料导报(2)中国材料进展(3>材料工程课程网络资源；(I)中国知河，htmWX,ki.nc”(2) SdCnCedinXt数据库.http:，'/WWw.S,(3) ACS数据库，http>'pub$.acs.org，'(4) RSC数据库，hux"pubs.r”>11;,'