功能材料学习计划

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功能材料学习计划

篇一：功能材料,详案

功能材料概论

【教学目标】：

知识目标：

1.大体介绍功能材料学在本学期的教学安排、学习方法；

2.引领学生站在较高的高度，鸟瞰本门课程的各个章节，以及各章节与实际应用的联系，激发学生的对本门课的兴趣；

技能目标：培养学生自主利用网络，图书资源进行学习，深入自学的能力。情感目标：引导学生明白自己身边的每一门学科不仅对自己未来，还对国防、国家民族未来息息相关。

【教学重点】：激发学生(:功能材料学习计划)对本门课的学习兴趣，培养学生自主学习的能力

【教学难点】：激发学生对本门课的学习兴趣

【课时安排】：二课时

【教学方法】：

1.在教学中引入大量国防和工业应用中的例子，说明本门课程的重要性；

2.组织讨论，让学生举例，激发学生的学习兴趣。

【教学用具】：略

【教学过程】：

〔引言〕

自我介绍，点名，选科代表。

1986年，我国制定了《高技术发展计划纲要》，被评选列入的七个技术群是生物技术、信息技术、激光技术、航天技术、自动化技术、新能源技术和新材料技术。一般认为，新材料有晶须材料、非晶材料、超塑性合金、形状记忆材料、功能陶瓷、功能有机材料、超导材料、碳纤维、能量转换材料等。新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。功能材料被誉为－－2l世纪人类文明的重要支柱

〔板书〕第一章功能材料概论

〔讲解〕随着时代的发展，人类将进入一个信息时代。为了解决生产高速发展以及由此所产生的能源、环境等一系列的问题，更需要用高科技的方法和手段来生产新型的、功能性的产品，以获得各种优良的综合性能。近年来新型功能材料层出不穷，得到了突破性的进展。日本和欧美各国对新型功能材料的研究十分注意，这是因为功能材料是能源、计

算机、通讯、电子、激光等现代科学的基础，功能材料在未来的社会发展中具有重大战略意义。近10年来，功能材料成为材料科学和工程领域中最为活跃的部分。每年以5％以上的速度增长，相当于每年有1.25万种新材料问世。未来世界需要更多的性能优异的功能材料，功能材料正在渗透到现代生活的各个领域。

〔板书〕一、功能材料的概念与分类

〔讲解〕材料的种类很多，如：建筑材料、薄膜材料，复合材料、高分子材料等，什么叫功能材料呢？

〔回答〕功能材料是指具有一种或几种特定功能的材料，如通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。

〔提问〕功能材料的种类有多少？

〔回答〕功能材料涉及面较广，具体包括光、电功能，磁功能，分离功能，形状记忆功能等

〔讲解〕随着技术的发展和人类认识的扩展，新型的功能材料不断被开发出来，因此对其也产生了许多不同的分类方法。从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下四类。

(1)力学功能：主要是指强化功能材料和弹性功能材料，如高结晶材料、超高强材料等

(2)化学功能：

①分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络

合物；

②反应功能材料；如高分子试剂、高分子催化剂；

③生物功能材料：如固定化菌，生物反应器等。

（3）物理化学功能

①电学功能材料：如超导体，导电高分子等；

②光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等；

③能量转换材料：如压电材料、光电材料。

(4)生物化学功能

①医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，可降解的医用缝合线、骨钉、骨板等；

②功能性药物：如缓释性高分子，药物活性高分子，高分子农药等；

③生物降解材料

〔板书〕1.功能材料概念

2.功能材料分类：(1)力学功能

(2)化学功能

（3）物理化学功能

(4)生物化学功能

〔讲解〕功能材料设计的原理和方法输入材料输出材料的功能显示过程是指向材料输入某种能量，经过材料的传输或转换等过程，再作为输出而提供给外部的一种作用。

〔板书〕二、

功能材料设计的原理和方法

〔讲解〕功能材料按其功能的显示过程又可分为一次功能材料和二次功能材料

Ａ、一次功能

当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于同一种

形式时，材料起到能量传输部件的作用。材料的这种功能称为一次功能。以一次功能为使用目的的材料又称为载体材料。

种类：力学功能、声功能、热功能、电功能、磁功能、光功能、化学功能、其他功能

Ｂ、二次功能

当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于不同形

式时，材料起能量的转换部件作用，材料的这种功能称为二次功能或高次功能。有人认为这种材料才是真正的功能材料。

种类：①光能与其他形式能量的转换；

②电能与其他形式能量的转换；

③磁能与其他形式能量的转换；

④机械能与其他形式能量的转换。

〔板书〕1.功能材料设计的原理

Ａ、一次功能

Ｂ、二次功能

〔讲解〕所谓功能设计，就是赋予材料以一次功能或二

次功能特性的科学方法。

材料科学与工程一般都认为由四要素组成，即结构/成分、合成/流程、性能与效能。但考虑到结构与成分并非同义词，相同成分通过不同制备方法可以得到不同结构，从而使材料出现不同性能，所以材料科学与工程应为五要素，即成分、合成/流程、结构、性能与效能。根据材料所要求的性能不同，材料设计可以从电子、光子出发．也可从原子、原子集团出发，可以从微观、显微到宏观。

〔板书〕2.材料设计

〔讲解〕材料设计的实现是一个长期过程，其最终应达到提出一个需求目标就可设计出成分、制造流程并做出合乎要求的工程材料以至零件、器件或构件。为实现材料设计，必须开展深入的基础研究，以了解物质结构与性能的关系；要建立完整的精确的数据库；建立正确的物理模型；需要有大容量计算机；更重要的是要不同学科科学家与工程技术人员的通力合作。

〔板书〕a、金属功能材料设计

〔讲解〕金属功能材料按性能分主要包括磁性、电性、力学、热学、光学、化学、生物功能材料和特种功能材料。

金属功能材料的功能设计主要有以下两个方面。

(１)寻找具有特定功能的金属材料。

(２)利用各种金属材料的特性，制备符合使用要求的合