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SPOC学校专有课程
功能材料
第2次开课
开课时间: 2023年02月23日 ~ 2023年03月18日
学时安排: 2~3小时每周
当前开课已结束 已有 151 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=功能材料课程是为材科方向专业设立的一门专业基础课,在学生完成材料科学基础等课程之后,深入学习材料性能和功能材料的能量转换机理。通过本课程的教学,使学生掌握功能材料学的基本概念、常用分类标准、基本知识和发展历史,了解各类功能材料的组成、制备合成工艺、结构、性能及应用。
功能材料课程是为材科方向专业设立的一门专业基础课,在学生完成材料科学基础等课程之后,深入学习材料性能和功能材料的能量转换机理。通过本课程的教学,使学生掌握功能材料学的基本概念、常用分类标准、基本知识和发展历史,了解各类功能材料的组成、制备合成工艺、结构、性能及应用。
—— 课程团队
课程概述

课程从材料力学性能、电性能、光性能、磁性能和热性能出发,阐述功能材料的功能转换方式及特点,详解能量转换机制,介绍功能材料的组成与结构、制备与加工、性质和使用性能四大要素之间的相互关系。上课内容兼并讲解功能材料学的国际研究热点和发展趋势,使学生了解学科前沿知识并从中学习以培养科研思维及创新能力,为后续专业课程的学习打下基础。

课程教学特点

(1) 新材料、新工艺、新应用的迅猛发展,丰富了材料科学与工程学科研究的内容,扩展了材料应用领域。学习新型材料的相关理论,了解掌握其性能、结构特点,获悉其制备及应用知识,对于材料专业的学生十分必要,可以拓宽知识结构,扩展未来的专业发展。

(2) 课程注重新型材料在物理性能及结构上的共性。基于材料的力学、电、热、磁、光性能,阐述新材料的组成、结构及功能机制,探讨新型陶瓷和复合材料制备、设计理念。

        (3) 可持续发展是当前的首要目标。课程介绍了材料可持续性的概念,分析寿命终止材料的综合管理体系,讨论材料回收再生对可持续性的重要性。有助于材料专业学生建立可持续性理念,从初始的材料设计、制备、使用,到后期对寿命终止材料的处理,重视在材料生命周期各环节的可持续性的综合考量。

授课目标

(1) 使学生学习功能材料的基本概念、常用分类标准和基本知识,学习并掌握材料的五大性能,即力学性能、电性能、热性能、磁性能和光性能,及其实现相互转换的条件;了解功能陶瓷材料的开发和应用前景。

(2) 将功能材料学领域的前沿研发热点引入教学,结合相应授课章节,介绍能源材料、信息材料和环境材料等知识,激发学生的学习热情,培养学生不断探索、终身学习的自觉性,提高其自主学习、创新思维的能力,并能够将工程基础和专业知识用于解决材料研发、设计、生产和应用过程中的复杂工程问题。

       (3) 介绍新材料和新工艺,使学生明确材料的结构、性能、应用之间的关系,掌握材料的性能测试、材料加工、材料结构分析、材料应用方面的知识,了解材料学科的国际研究热点,拓宽学生的专业知识面,培养学生在材料学科方面的专业兴趣,为行业发展储备人才。

成绩 要求

课程成绩采用百分制,其中,40%是线上学习成绩,10%是口语报告成绩,50%是结课考核成绩。

课程成绩= 30%单元测验 + 10%口语报告 + 10%在线讨论 + 50%结课考核

课程大纲
绪论
1.1 功能材料课程
1.2 功能材料的概念及其重要性
1.3 材料的使用
力学性能及力学功能材料
2.1 力学性能及材料增强
2.2 超高性能混凝土的性能特点及其制备
2.3 碳-碳复合材料的性能
2.4 微晶玻璃的结构与制备
单元测验 1
新型陶瓷
3.1 新型陶瓷的分类及制备工艺
3.2 材料的晶体结构
3.3 氧化物陶瓷与非氧化物陶瓷
3.4 陶瓷用于不同行业
电学性能及电功能材料
4.1 半导体材料
4.2 pn结及光电器件
4.3 太阳能电池
4.4 敏感陶瓷
4.5 介电性、压电性及铁电性
4.6 压电陶瓷及压电复合材料
4.7 含铅压电材料对健康和环境的影响
单元测验 2
磁学性能与磁功能材料
5.1 材料的磁性及磁性材料
5.2 机敏磁流变液
5.3 陶瓷铁氧体的结构及类型
5.4 超导性及超导材料
光学性能与光功能材料
6.1 光及光功能材料
6.2 新型玻璃及其与传统玻璃的不同
6.3 光致变色玻璃及光致变色高分子
6.4 光催化材料
6.5 透光混凝土及混凝土的环境影响和可持续性
6.6 光纤及光纤传感器
单元测验 3
热学性能与热功能材料
7.1 材料的热容、热膨胀、热传导及抗热震性
7.2 热功能材料
7.3 气凝胶
7.4 热电效应及半导体热电材料
生物材料及其他新型材料
8.1 生物材料的概念及其性能要求
8.2 生物陶瓷
8.3 生物医用高分子
8.4 纳米材料及石墨烯
单元测验 4
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预备知识

已经完成或正在学习 “材料科学基础” 等专业理论课程,掌握材料学科的基本知识。

参考资料

1.  李延希等. 功能材料导论.中南大学出版社,2011.

2.  张骥华等. 功能材料及其应用. 机械工业出版社, 2017.

3.  王国梅等. 材料物理. 武汉理工大学出版社, 2015.

4.  陈光等. 新材料概论. 国防工业出版社, 2013.

5.  William F. SmithJavad  Hashemi. Foundations of Materials Science and Engineering. McGraw-Hill Higher Education, 6th ed. 2019.


武汉理工大学
1 位授课老师
邢伟宏

邢伟宏

副教授

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