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《纳米材料与器件》教学大纲

适用范围：202X版本科人才培养方案

课程代码课程性质：专业选修课

学分：2学分

学时：32学时（理论32学时）

先修课程：物理化学、材料科学基础A、材料物理性能A等

后续课程：毕业实习、毕业设计等

适用专业：材料科学与工程

开课单位：材料科学与工程学院

一、课程说明

《纳米材料与器件》是材料科学与工程专业一门专业选修课程。本课程主要介绍目前典型纳米材料及器件的基本概念、原理、规律、特点以及应用情况等。学生通过本课程的学习可以掌握纳米材料的分类及特性、制备和表征、原理及应用等较为成熟的理论知识，提高学生课程相关的知识应用能力、测试分析能力、逻辑推理能力、总结归纳能力及自学新知识的能力，同时为后续课程的学习、创新实践的开展及毕业后的工作学习打下必要的基础。

二、课程目标

通过本课程的学习，使学生达到如下目标：

课程目标1：掌握纳米材料及器件的基本概念、原理、规律、特点以及应用情况；熟悉纳米材料与器件相关材料的设计、制备、性能检测分析和产品质量控制的基础理论和专业知识；了解纳米材料与器件学科的发展现状和趋势。

课程目标2：具备纳米材料的设计和制备、材料性能的提升优化和相关器件制造等方面的基本能力；具有在纳米材料与器件相关领域从事生产、技术研发、工艺设计等工作的能力。

课程目标3：具有良好的纳米材料与器件方面的设计、制备、改性、性能检测与分析等方面的专业素质；具有良好的社会公德和职业道德、较强的社会责任感和团队合作精神；树立正确的是非观念和劳动意识；具有坚定正确的政治方向、科学的世界观、人生观和价值观。

三、课程目标与毕业要求

《纳米材料与器件》课程教学目标对材料科学与工程专业毕业要求的支撑见表1。

表1课程教学目标与毕业要求关系

毕业要求

指标点

课程目标

支撑

强度

1.工程知识：能将数学、自然科学、工程基础和专业知识应用于解决复杂材料工程问题。

1.1能正确使用技术语言表达材料专业相关复杂工程问题。

1.4能运用工程专业知识，解决材料科学和工程专业相关产品的设计、制备、加工、改性、分析、技术开发、应用研究等技术问题。

课程目标1：掌握纳米材料及器件的基本概念、原理、规律、特点以及应用情况；熟悉纳米材料与器件相关材料的设计、制备、性能检测分析和产品质量控制的基础理论和专业知识；了解纳米材料与器件学科的发展现状和趋势。

H

3.设计/开发解决方案：能够设计针对材料科学与工程专业相关复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

3.1能够设计针对材料科学与工程领域复杂工程问题的合理解决方案，设计满足国家和区域经济社会发展需求的系统、单元（部件）或工艺流程。

课程目标2：具备纳米材料的设计和制备、材料性能的提升优化和相关器件制造等方面的基本能力；具有在纳米材料与器件相关领域从事生产、技术研发、工艺设计等工作的能力。

M

注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示课程与相关毕业要求的关联度。

四、教学内容、基本要求与学时分配

理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。

表2教学内容、基本要求与学时分配

教学内容

教学要求，教学重点难点

理论学时

对应的课程目标

1.纳米科技及发展史

1.1纳米科技与纳米材料；

1.2纳米科技发展的轨迹；

1.3纳米材料学科的深厚积淀。

结合时事，进行相关思政主题教育。

教学要求：了解纳米科技发展的轨迹及里程碑事件；掌握纳米科技与纳米材料的基本概念及涉及领域；拓展诺贝尔奖及相关科技期刊所反映出的学科发展信息。

重点：纳米科技与纳米材料的引入和介绍。

难点：纳米材料及科技研究发展的历程及重要人物和事件。

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2.纳米材料的重要特性

2.1纳米材料和纳米结构；

2.2表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、纳米材料的可见光谱学。

教学要求：理解并掌握纳米材料及纳米结构的简介及品质评价基本内容；理解并掌握表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应以及纳米材料的可见光谱学等特殊的效应和现象。

重点：纳米材料及纳米结构的简介及品质评价。

难点：纳米材料相关的特殊效应。

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3.纳米材料的制备

3.1纳米材料制备方法概述；

3.2特殊加热法、气体冷凝法、等离子体法、机械研磨法、等物理方法；

3.3化学沉积法、微乳液法、溶胶凝胶法、等化学制备方法；

3.4一些纳米材料制备的研究进展。

结合时事，进行相关思政主题教育。

教学要求：理解并掌握纳米材料制备方法的基本特点；理解并掌握典型的纳米材料制备物理方法及化学方法；扩展了解一些纳米材料制备的前沿方法及研究进展。

重点：典型