《材料物理与化学》课程教学大纲.doc

《材料物理与化学》课程教学大纲

课程编号课程性质：学科基础课

适合专业：新能源科学与工程

先修课程：大学物理、高等数学

开设学期：第三学期

考试方式：考试

总学时数：48-54学时

学分：3

课程教学目标

本课程教学目标如下：①培养学生运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料科学研究和技术开发的基本能力；②通过系统的学习，使学生熟练掌握材料合成技术、材料表征技术、材料应用技术等基本知识;学习有关纳米材料与其他学科交叉融合的研究方法，③强调光电子技术基础和材料微结构与性能之间的相互关系，使学生在先进光电功能材料方面受到全面良好的训练;⑤具备独立从事科学研究工作的能力，培养能胜任在科研单位、生产部门或高等院校从事有关方面的研究、科技开发、教学和管理等工作的专门人才。

（二）课程的目的与任务

《材料物理化学》是材料科学与工程专业必修的重要的专业基础理论课。在材料工程各专业的教学中，起着承上启下，连接基础理论知识和专业技术知识的桥梁作用。是整个材料工程各专业的理论基础。该课程以材料组分、结构与性能之间相互关系及其变化规律为主线，主要研究材料制备过程中的物理现象与化学问题。

本课程的主要任务有四点：

①使学生理解并掌握晶体、非晶体、熔体、胶体、表面、界面等物质形态的结构与性质的相关知识及其相互关系；

②掌握二元、三元体系的相图识别及其应用。通过对材料组织结构的形成与相互转化规律的学习，理解材料的成分、温度、压力对材料组织结构形成的影响，为材料设计及制定材料生产工艺奠定科学基础；

③掌握与材料生产、加工密切相关的高温下的材料动力学过程——扩散、固态反应和烧结等过程相关的物理化学理论；

④了解新材料的组成、结构和性质关系及应用，开阔眼界，提高学习、掌握、开发新材料的兴趣）

（三）理论教学的基本要求

课程教学内容的基本要求分为掌握、理解、了解三个层次：

“了解”是指学生应能辩认的科学事实、概念、原则、术语，知道事物的分类、过程及变化倾向，包括必要的记忆；

“理解”是指学生能用自己的语言把学过的知识加以叙述、解释、归纳，并能把某一事实或概念分解为若干部分，指出它们之间的内在联系或与其他事物的相互关系；

“掌握”是指学生能根据不同情况对某些概念、定律、原理、方法等在正确理解的基础上结合事例加以运用，包括分析和综合。

（四）实践教学要求

无。

（五）教学学时分配数

章次

各章名称

总学时

学时分配

讲课

实验

上机

课外

小计

第一章

晶体结构

6

6

6

第二章

晶体结构缺陷

3

3

3

第三章

熔体和玻璃体

4

4

4

第四章

显微结构

2

2

2

第五章

热力学应用

4

4

4

第六章

表面与界面

4

4

4

第七章

相平衡

3

3

3

第八章

扩散

6

6

6

第九章

固相反应

4

4

4

第十章

相变

6

6

6

第十一章

烧结

6

6

6

习题课与复习

6

6

6

总计

54

54

54

（六）大纲内容

第一章晶体结构

教学内容

晶体概念与基本性质

1、晶体概念

2、晶体的点阵结构

3、晶体的基本性质

晶体的宏观对称性

1、晶体对称的特点

2、晶体的宏观对称要素

3、晶体的对称定律

晶体化学基本原理

1、离子堆积原理

2、结晶化学定律

3、鲍林规则

典型晶体结构

1、单质的晶体结构

2、典型无机化合物晶体结构

硅酸盐晶体结构

1、硅酸盐的结构单元

2、硅酸盐在空间的结合

3、硅酸盐化学式表示方法

4、岛状硅酸盐

5、组群状硅酸盐

6、链状硅酸盐

7、层状结构硅酸盐

8、网状结构硅酸盐

教学要求

（1）掌握：晶体概念；晶体对称定律；晶体对称分类及国际符号；结晶符号；空间群及国际符号；球体最紧密堆积原理和堆积方式；影响离子晶体结构的因素，离子晶体半径、配位数和配位多面体形状的关系；掌握鲍林五个规则的要领特点；无机材料典型晶体结构；硅酸盐晶体结构式的概念和特点。

（2）理解：对称组合定理；对称型的推导；结晶化学定律；离子晶体结构原理和类型离子堆积系数；鲍林规则的组成和意义；鲍林规则对结构的指导作用；无机材料典型晶体结构及性质关系；硅酸盐矿物结构、组成，性质三者之间的关系和规律。

（3）了解：晶体性质、球体堆积的配位数和堆垛顺序。

第二章晶体结构缺陷

教学内容

热力学平衡态点缺陷

1、热缺陷的基本类型

2、平衡态热缺陷浓度

3、点缺陷的运动与输运

非热力学平衡态点缺陷

点缺陷符号与化学方程式

1、点缺陷符号

2、点缺陷化学方程式

离子晶体中的点缺陷与色心

掺杂与非化学计量化合物

1、固溶体的分类

2、置换型固溶体

3、填隙型固溶体

4、固溶体的研究方法

5、非化学计量化合物

晶体的线缺陷——