纳米材料学教案

《纳米材料》教学大纲

一、课程基本信息

课程编号：2

中文名称：纳米材料

英文名称：Nano-materials

适用专业：化学工程与工艺

课程类别：专业选修课

开课时间：第5学期

总学时：32

总学分：2

二、课程简介（字数控制在250以内）

《纳米材料》是化学工程与工艺专业的一门专业选修课，本课程系统地讲授各类纳米材料的概念、制备方法、结构和性能特征以及表征技术和方法，在此基础上，对其发展前景进行了展望。通过本课程的学习，引导大学生对纳米科学和技术进行认知与了解，帮助他们掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状以及未来发展前景，从而启迪大学生的创新思维，拓宽其科学视野，培养他们对纳米科技的学习兴趣。

三、相关课程的衔接

与相关课程的前后续关系。

预修课程（编号）：高等数学B1（210102000913）、高等数学B2（210102000713）、物理化学A1（2）、物理化学A2（2），无机化学（A1）（2）、无机化学（A2）（2）。

并修课程（编号）：无特别要求

四、教学的目的、要求与方法

（一）教学目的

通过本课程的学习，引导大学生对纳米科学和技术进行认知与了解，帮助他们掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状以及未来发展前景，从而启迪大学生的创新思维，拓宽其科学视野，培养他们对纳米科技的学习兴趣。

（二）教学要求

掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状，对未来发展前景有一定的认识。

（三）教学方法

本课程遵循科学性、系统性、循序渐进、少而精和理论联系实际的教学原则，结合最新的研究成果着重讲述有关纳米材料的基本理论、理论知识的应用。本课程以课堂讲授教学为主，教学环节还包括学生课前预习、课后复习，习题，答疑、期末考试等。

五、教学内容（实验内容）及学时分配

（1学时）

第一章绪论（2学时）

1、教学内容

1.1纳米科技的基本内涵

1.2纳米科技的研究意义

1.3纳米材料的研究历史

1.4纳米材料的研究范畴

1.5纳米化的机遇与挑战

2、本章的重点和难点

本章重点是纳米科技与纳米材料的基本概念。

第二章纳米材料的基本效应（2学时）

1、教学内容

2.1 小尺寸效应

2.2 表面效应

2.3 量子尺寸效应

2.4宏观量子隧道效应

2.5 库仑堵塞与量子隧穿效应

2.6 介电限域效应

2.7 量子限域效应

2.8 应用实例

2、本章的重点和难点

重点：纳米材料的表面效应、小尺寸效应及量子尺寸效应。难点：宏观量子隧道效应。

第三章零维纳米结构单元（4学时）

1、教学内容

3.1 原子团簇

3.2人造原子

3.3纳米粒子

3.4纳米脂质体及其靶向制剂

2、本章的重点和难点

重点：与纳米粒子的表面修饰，结构特征与特性。难点：纳米脂质体的形成原理第四章一维纳米结构单元（4学时）

1、教学内容

4.1 碳纳米管

4.2纳米线

4.3同轴纳米电缆

4.4纳米带

4.5纳米环

2、本章的重点和难点

重点：碳纳米管结构与合成

第五章二维纳米结构——纳米薄膜（4学时）

1、教学内容

5.1纳米薄膜的分类

5.2纳米薄膜的制备方法

5.3纳米薄膜的性能

5.4纳米薄膜的应用

2、本章的重点和难点

重点：纳米薄膜的制备方法与性质。

第六章三维纳米结构（6学时）

1、教学内容

6.1纳米玻璃

6.2纳米陶瓷

6.3纳米介孔材料

6.4纳米金属

6.5纳米高分子

6.6 最新研究进展

2、本章的重点和难点

重点：介孔材料分类、结构特征、合成及应用

第九章纳米测量与表征（6学时）

9.1纳米测量技术

9.2纳米材料表征

9.3纳米测量技术的展望

2、本章的重点和难点

重点：纳米材料表征

第十章纳米材料的应用与展望（4学时）

1、教学内容

10.1电子信息领域

10.2生物医学领域

10.3能源与环境领域

10.4军事与航空领域

10.5日常生活领域

10.6 展望

2、本章的重点和难点

重点：各个领域中纳米技术的应用

六、作业（报告）

本课程每章结束后布置若干习题，以巩固所学的知识，提高对所学知识的综合应用能力。

七、课程考核

本课程通过作业练习、平时考核、期末闭卷考试相结合的方式考核学习效果，评定学生的综合成绩。其中学生平时成绩由作业，课程讨论、质疑答问组成。综合成绩=30%平时成绩+ 70%期末成绩。

八、教材及主要参考资料（注明是否规划教材或获奖教材，参考资料控制在10项以内。）（一）建议教材

徐云龙，赵崇军，钱秀珍，《纳米材料学概论》（第一版），上海：华东理工大学出版社，2008。（二）主要参考资料

1. 曹茂盛。《纳米材料导论》，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001。

2. 张立德、牟季美，《纳米材料和纳米结构》，北京：科学出版社，2001。

3. 许并社《纳米材料及应用技术》、，北京：化学工业出版社，2004。