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材料科学与工程基础教学大纲

课程代码：NANA2058

课程名称：纳米材料科学与工程基础

英文名称：FundamentalsofNanoMaterialsScienceandEngineering

课程性质：大类基础

学分/学时：3学分/54学时

考核方式：闭卷考试

开课学期：第4学期

适用专业：纳米专业

先修课程：普通物理、无机化学、高等数学

后续课程：毕业设计

开课单位：纳米科学技术学院

选用教材：《FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering》WilliamD.Callister,Jr.，

化学工业出版社

一、课程目标

本课程的主要目标旨在培养能够从事材料科学与工程领域的生产、研究与开发等工作，具有扎实的材

料类专业基础、良好的创新素质、较强的工程能力、一定的人文社会科学素养与国际化视野的工程技术人

才。通过本课程的理论教学，使学生具备以下能力：

1.从原理上认识各种类型材料的基本属性，了解其在各种实际应用领域的地位和重要作用。（支撑毕业要求

指标点1-1）

2.对材料的组成、结构、物相、性能以及相互关系进行识别、表达和分析，根据不同种类材料的结构特征

来解释基本物理、化学和光学性质与结构性质的关系和作用。（支撑毕业要求指标点1-2）

3.基于专业知识能够将其综合应用于材料设计、制造、加工、使用及分析，正确和合理地根据不同类型的

材料特点来评价材料的使用性能和应用选择。（支撑毕业要求指标点2-2）

4.能够分析和研究材料制造和工艺开发中的工程问题，具有从事新材料的设计、研发及优化的初步能力。

（支撑毕业要求指标点4-1）

二、教学内容

第一章：绪论

有关材料科学与基础方面的背景介绍

第二章：原子结构与原子间的化学键

1.原子结构与原子键

2.初级原子间成键

3.次级键以及范德华键

第三章：金属与陶瓷结构

1.晶体结构

2.同质多晶和同素异性

3.晶体系统，结晶方向和平面

第五章：晶体缺陷

1.点缺陷

2.线缺陷

3.面缺陷

4.显微技术

第六章：扩散

1.扩散类型和机理

2.稳态扩散

3.非稳态扩散

4.影响扩散的因素

第七章：机械性能

1.弹性形变

2.金属、陶瓷以及聚合物的机械性能

3.硬度及其他机械性能

第十章：相图

1.定义和基本概念

2.平衡相图

3.铁-碳体系相图

第十一章：相转移

1.金属相转移

2.铁-碳合金的微观结构及性质变化

3.析出硬化

4.聚合物中的结晶、熔化和玻璃化现象

第十二章：电子结构

1.电导

2.半导体导电性

3.离子陶瓷和聚合物中的导电性

第十九章：光学性质

1.基本概念

2.折射、反射、吸收和透射

3.光学现象的应用

三、考核方式

课程目标考核内容考核方式

1.能够将数学、自然科学、工程基础和专业知能够运用数学和化学、课堂作业、课

识用于解决纳米科技领域的复杂问题。通过材料学、生物学、物理后作业以及闭

课堂教学，使学生掌握材料科学的基本知学、力学等自然科学基卷考试

识和基本理论，善于分析和解决问题，同时础知识和材料工程专

也培养学生的分析问题能力、验证理论、探业知识的能力。

索新知识的能力。（支撑毕业要求指标点1-

1）

能将数学、自然科学、工程基础和专业知识

用于分析和定量化求解纳米科技领域的复

杂问题。（支撑毕业要求指标点1-2）

2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本

原理，识别、表达、并通过文献研究分析纳

米科技领域的复杂问题，以获得有效结论。文献调研能力，实验设课堂作业、课

在学习本课程中，学生逐