材料结构表征及应用课程教学大纲

《材料结构表征及应用》课程教学大纲

一、《材料结构表征及应用》课程说明

（一）课程代码：08131016

（二）课程英文名称：Characterization and Application of Material structure （三）开课对象：物理系材料物理专业

（四）课程性质：

本课程是材料物理专业的一门专业必修课。

（五）教学目的

全面理解材料的结构与性能之间的关系，掌握材料结构表征的基本方法，从材料的成分分析、结构测定和形貌观察等方面出发探寻结构与性能之间的内在关系，从而实现材料设计的功能。

（六）教学内容：

介绍一些目前比较流行的基本的材料研究方法，从材料的成分分析、结构测定和形貌观察等方面出发探寻结构与性能之间的内在关系。

（七）学时数、学分数及学时数具体分配

学时数：72

学分数：4

（八）教学方式：

课堂教学

（九）考核方式和成绩记载说明：

考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格，综合成绩根据出勤情况、平时成绩和期末成绩评定，出勤情况占20％，平时成绩占20％，期末成绩占60％。

二、讲授大纲与各章的基本要求

第一章绪论

教学要点：

通过本章的教学使学生初步了解表征材料结构的几种方法及其基本特点，概略的介绍本书将要介绍的内容。

1．了解材料的内在结构决定了材料的外在性能。

2．了解材料表征的基本方法

教学时数：2

教学内容：

第一节材料结构与材料性能的关系

第二节材料结构表征的基本方法

一、化学成分分析

二、结构测定

三、形貌观察

考核要求：

1．材料的结构决定材料的性能（领会）

2．材料结构表征的基本方法（识记）

第二章红外光谱及激光拉曼光谱

教学要点：

了解红外光谱的基本原理，掌握红外光谱实验的制样技术和结果分析方法，了解红外光谱实验的应用范围和前景，了解激光拉曼光谱的基本概念、实验原理和应用范围。

教学时数：16

教学内容：

第一节：红外光谱的基本原理

一、双原子分子的振动——谐报子和非谐振

二、多原子分子的简正振动

三、红外光谱的吸收和强度

第二节：红外光谱与分子结构

一、基团振动与红外光谱区域的关系

二、影响基团频率的因素

第三节：红外光谱图的解析方法

一、谱带的三个重要特征

二、解析技术

三、影响谱图质量的因素

第四节：红外光谱仪及制样技术

一、红外光谱仪的进展

二、傅里叶变换红外光谱仪原理

三、傅里叶变换红外光谱法的主要优点

四、红外光谱的表示方法

五、样品的制备技术

第五节：红外光谱在材料研究领域中的应用

一、高分子材料的研究

二、材料表面的研究

三、无机材料的研究

四、有机金属化合物的研究

第六节：红外光谱新技术及其应用

一、时间分辨光谱

二、红外光热光声光谱技术

三、气相色谱—红外光谱及热重分析－红外光谱联用技术

四、傅里叶变换红外光谱显微技术

五、傅里叶变换红外发射光谱技木

第七节：激光拉曼光谱

一、基本概念

二、实验方法

三、在材料结构研究中的应用

考核要求：

1．红外光谱的原理（领会）

2．红外光谱图的解析方法（应用）

3．傅里叶变换红外光谱仪原理及主要优点（领会）

4．样品的制备技术（识记）

5．红外光谱的应用（识记）

6．激光拉曼光谱（领会）

第三章核磁共振波谱

教学要点：

一、核磁共振的基本原理

二、几种不同核磁共振实验的区别

三、核磁共振波谱的应用

教学时数：10

教学内容：

第一节：核磁共振的基本原理和谱线的精细结构

一、核磁共振的基本原理

二、原子核的弛豫

三、化学位移

四、偶合常数

第二节：脉冲傅里叶变换核磁共振实验

一、脉冲博里叶变换核磁共振原理

二、13C核磁共振谱

三、脉冲傅里叶变换核磁共振实验方法

四、解析核磁共振时的注意事项

第三节：二维核磁共振波谱

一、二维核磁共振的概述

二、二维谱的实验过程

三、二维核磁共振的分类

四、二维NMR谱的类型

第四节：高分辨固体核磁共振

一、高分辨固体的NMR基本原理

二、高分辨固体NMR的基本实验

第五节：核磁共振在材料科学研究中的应用

一、宽谱线核磁共振

二、溶液高分辨NMR波谱的应用

三、固体高分辨NMR谱在材料结构研究中的应用

四、核磁共振波谱在无机和金属化合物方面的应用

考核要求：

1．核磁共振的基本原理（领会）

2．几种不同的核磁共振实验的区别（识记）

3．核磁共振的应用（领会）

第四章质谱

教学要点：

一、质谱的基本原理（领会）

二、离子的主要类型（识记）

三、质谱碎裂的几种机制（领会）

四、质谱的辅助技术（领会）

五、质谱的应用（识记）

教学时数：10

教学内容：

第一节：质谱的基本知识

一、质谱仪的基本原理

二、质谱的表示法

第二节：离子的主要类型

一、分子离子

二、同位素离子

三、碎片离子

四、亚稳离子

五、多电荷离子

第三节：质谱碎裂的一般机制

一、α与σ碎裂

二、i碎裂

三、γH重排

四、γd过程

第四节：质谱的辅助技术

一、常见的几种“软电离的方法”

二、气相色谱—质谱及液相色谱－质谱联用(GC/MS，LC/MS) 第五节：质谱的应用

一、分子式的确定

二、质谱技术在高聚物分析中的应用

三、质谱学在无机材料分析中的应用

四、质谱的新进展

考核要求：

1．质谱的基本原理（领会）

2．离子的主要类型（识记）

3．质谱的碎裂机制及辅助技术（领会）

4．质谱的应用（识记）

第五章 X射线衍射分析