纳米材料学教案
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《纳米材料》教学大纲
一、课程基本信息
课程编号:213103024413
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(213103007613)、物理化学A2(213103007913),无机化学(A1)(213103001713)、无机化学(A2)(213103002413)。
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。