《先進材料實驗》是浙江大學提供的慕課課程，授課老師是劉芙、李雷、程繼鵬、肖學章、喬旭升、杜寧等。
基本介紹
- 中文名：先進材料實驗
- 類別：慕課
- 提供院校：浙江大學
- 授課老師：劉芙、李雷、程繼鵬、肖學章、喬旭升、杜寧等
課程簡介,課程大綱,
課程簡介
本課程包括12個材料實驗項目及2個測試實驗項目。課程突出功能材料特色，選擇多種新型功能材料，如壓電陶瓷、碳納米管、半導體薄膜、微晶玻璃、環保催化劑、儲氫材料、高性能合金、軟磁材料等作為實驗主題，所有材料實驗項目均包含製備、表征及測試幾部分。以材料製備-成分/結構分析-性能測試-套用開發以及它們之間的關係為主線，採用大量現代分析測試儀器及手段表征材料的形貌、結構、成分、組織，測試材料特殊的功能，學生通過實驗可以掌握這些功能材料在電子器件、新型能源、信息儲存、環境保護等方面的套用。通過這種多層次、全面系統的實驗訓練，應達到以下要求：
1) 了解多種功能材料的製備方法，通過對材料製備工藝進行科學分析，能對材料各方面性能做出初步預判。熟悉多種先進功能材料的合成、表征及性能測試手段。
2) 學會並掌握實驗現象的觀察和記錄、實驗條件的判斷和選擇、實驗數據的測量和處理、實驗結果的分析和歸納等一套嚴謹的科學實驗方法。
3) 掌握常用儀器的構造、原理及其使用方法，熟悉多種材料現代分析儀器的操作使用，規範實驗操作和技能，了解大型精密儀器的性能及其在材料和高新技術中的套用。
課程大綱
01
實驗一 功能陶瓷的固相反應法製備及介電性能測試
了解製備功能陶瓷材料的固相反應法的步驟、介電性能的測量及數據的處理和分析。通過本課程的學習，使學生了解和掌握功能陶瓷材料的製備工藝、流程及介電性能的評價原理和方法，拓展和鞏固學生對已學課程內容的認識和理解。
課時
1、功能陶瓷是原理及套用
2、功能陶瓷的固相反應法製備
3、功能陶瓷介電性能測試
02
實驗二 碳納米管/高分子材料的製備、表征及熱性能分析
了解化學法製備碳納米材料的工藝，掌握相關方法的理論基礎和實驗原理。從實驗過程總結工藝條件對碳納米/高分子材料材料形態和組織的影響，掌握改變碳納米/高分子材料材料製備工藝的方法，並對其熱性能進行表征。通過實驗理解微觀分析原理，能夠分析微觀結構測試結果，了解碳納米/高分子材料材料熱性能測試方法的原理。
課時
1、碳納米管及其複合材料介紹
2、碳納米管/高分子材料的製備
3、碳納米管/高分子材料的熱性能分析
4、碳納米管/高分子材料的結構表征
03
實驗三 儲氫材料製備及吸放氫性能測試
了解儲氫材料的基本理論及其研究方法，正確掌握儲氫材料的設計與製備技術、微觀結構分析和吸放氫性能測試方法，並把實驗結果與所學課程的基本知識結合起來，通過實驗使學生初步掌握儲氫材料的合成、表征，增強對儲氫材料的成分、組織結構與儲氫性能之間關係的了解。
課時
1、儲氫材料基本原理及套用
2、儲氫材料製備
3、儲氫材料吸放氫性能測試
4、儲氫材料物相分析
04
實驗四 發光功能玻璃的製備與光譜學性能分析
開展包括玻璃製備、加工、熱處理、微觀結構分析及光譜性能測試等的綜合性實驗。要求學生在指導教師的協助下自選材料合成方法工藝參數、結構分析手段和性能測試儀器設備, 並且設計出能夠分析結構成分、合成工藝、光譜學性能三者之間關係的實驗方案。
課時
1、發光功能玻璃原理及套用
2、發光功能玻璃的製備
3、發光功能玻璃光譜學性能分析
4、發光功能玻璃熱分析
05
實驗五 多孔矽的製備及其作為鋰離子電池負極材料研究
利用簡單的氧化和後續酸洗的過程製備多孔矽粉，結合後續球磨包碳技術製備多孔矽/碳核殼結構，主要解決矽材料作為鋰電池負極材料的循環性能差和高倍率充放電性能差等問題。
課時
1、多孔矽材料的套用
2、多孔矽材料的製備
3、鋰離子電池裝配
4、鋰離子電池電化學性能研究
06
實驗六 選擇性催化還原技術脫硝和脫除實驗
掌握選擇性催化還原技術的基本原理以及中低溫脫硝和脫除揮發性有機化合物的反應歷程；熟悉採用溶膠凝膠、共沉澱、水熱法、機械力化學法製備納米複合金屬氧化物催化劑，通過實驗掌握選擇性催化劑的製備和結構組分的表征方法。初步學會選擇性催化劑的性能表征和數據處理，了解用於脫硝和低溫脫除揮發性有機化合物的催化劑的製備工藝流程。
課時
1、選擇性催化還原材料的原理及套用
2、選擇性催化還原材料製備
3、脫硝和脫除實驗
4、催化劑中毒實驗
07
實驗七 半導體薄膜製備及光電性能表征
掌握半導體材料薄膜材料的基本性質，了解磁控濺射、化學氣相沉積等半導體薄膜外延生長過程和基本原理，學習半導體薄膜結構、光學和電學性能的測試和表征方法，熟悉其套用領域。通過實驗環節，使學生對半導體薄膜材料有一個較好的認識，初步掌握其製備方法及光電性能表征手段，學會對數據的分析和處理。
課時
1、半導體薄膜材料原理及套用
2、半導體薄膜材料製備
3、半導體薄膜材料光電性能表征
08
實驗八 生物複合材料製備及其生物相容性測試
採用鈦基板，通過打磨處理、酸蝕處理以及鹼熱處理獲得具有不同的表面粗糙度、表面羥基狀態等表面特性的鈦基板，通過表面細胞培養評估其表面細胞附著等生物相容性性能。
課時
1、生物複合材料原理及套用
2、生物複合材料製備
3、生物相容性測試
4、生物複合材料微觀結構觀察
09
實驗九 納米電催化劑的結構與電化學性能
了解電催化劑的基本理論及其實驗方法，正確掌握電催化劑的設計、常規製備技術與電化學性能測試方法，增強對材料的成分、結構與電化學性能之間關係的認識。
課時
1、納米電催化劑的原理及套用
2、納米電催化劑製備
3、納米電催化劑結構表征
4、納米電催化劑電化學性能測試
10
實驗十 鑄造鋁合金的製備及其機械性能表征
了解鑄造鋁合金的製備和熱加工工藝，製備高性能鋁合金。對熱加工過程中材料的組織結構變化和機械性能進行測試。通過合金的製備、表征及性能測試，熟悉和掌握高性能金屬材料的製備工藝及熱加工方法，學會金屬材料結構分析的方法，了解金屬材料組織結構、熱加工工藝與其機械性能的關係。
課時
1、鑄造鋁合金原理
2、鑄造鋁合金的製備
3、鑄造鋁合金機械性能表征
4、鑄造鋁合金微觀組織觀察
11
實驗十一 金屬軟磁複合材料的製備與表征
掌握金屬軟磁複合材料的製備方法，探索包覆及熱處理工藝參數對於複合材料磁導率及損耗的影響，了解複合材料高頻損耗的組成並進行分析。
課時
1、金屬軟磁複合材料原理及套用
2、金屬軟磁複合材料的製備
3、金屬軟磁複合材料磁性能表征
12
實驗十二 高強高導銅合金真空熔煉製備及結構、性能表征
了解高強高導銅合金的真空熔煉製備和熱加工工藝，對材料的組織結構及性能進行測試。通過合金的製備、表征及性能測試，熟悉和掌握銅合金材料的製備工藝及熱加工方法，了解金屬材料組織結構、熱加工工藝與其性能的關係。
課時
1、高強高導銅合金原理及套用
2、銅合金真空熔煉製備
3、銅合金金相組織觀察
4、銅合金導電性能表征
13
實驗十三 光電子能譜儀原理及分析
了解光電子能譜儀的原理及儀器構造，學會儀器基本操作，利用所學原理進行圖譜分析。
課時
1、光電子能譜儀原理
2、儀器操作
3、圖譜分析原理
4、示例
14
實驗十四 掃描電鏡及能譜儀
了解掃描電子顯微鏡樣品製備過程，學會掃描電鏡及附帶的能譜儀的基本操作及分析
課時
1、掃描電鏡樣品製備及觀察
2、能譜操作及使用
