四川大学制造科学与工程学院本科课程 教学大纲 课程名称 功能材料及应用 Course name Functional Materials and 课程编号 30284920 Course code 30284920 课程类型 选修课 Course type optional course 适用专业 材料成型及控制工程 Audience Materials Forming and Controlling 开课学期 大三下学期 Course term Junior 学时/学分 32/2 Class hour /Credits 32/2 选用敏材 功能材料及应用 Textbooks 先修课程 材科科学基础 Prerequisite Foundation of material science 授课语言 中文 Teaching Language CHINESE 开课院系 材料成型及控制工程系 Course offered by Department of Materials Forming and Controlling 授课数师 孙兰、莫华强 Teachers SUN LAN、LI NING 大纲执第人孙兰 Edited by SUN LAN 大纲审核人 inspected by 一、课程简介 本课程主要介绍功能材料的组成、结构、性能、制备和应用，着重论述反映当代功能 材料科学发展的主要前沿领域。主要内容包括电、磁、热学性能，纳米材料，生物材料， 储氢材料及其他各种功能材料。该课程的主要任务是使学生理解材料功能特性产生的内在 本质，掌握材料功能特性基本的实验测试方法与分析技术，培养学生综合分析、解决问题 的能力，为今后从事新材料开发与研制工作打下坚实基础。 二、学习目标 1、掌握几种功能材料的基本理论知识，包括储氢材料、超导材料、磁性材料、形状记 忆合金、纳米材料、梯度功能材料、非品态合金： 2、掌握先进材料的制备方法，把握高技术新型功能材料的发展趋势：
四川大学制造科学与工程学院本科课程 教学大纲 课程名称 功能材料及应用 Course name Functional Materials and Application 课程编号 30284920 Course code 30284920 课程类型 选修课 Course type optional course 适用专业 材料成型及控制工程 Audience Materials Forming and Controlling 开课学期 大三下学期 Course term Junior 学时/学分 32/2 Class hour /Credits 32/2 选用教材 功能材料及应用 Textbooks 先修课程 材料科学基础 Prerequisite Foundation of Material Science 授课语言 中文 Teaching Language CHINESE 开课院系 材料成型及控制工程系 Course offered by Department of Materials Forming and Controlling 授课教师 孙兰、莫华强 Teachers SUN LAN、LI NING 大纲执笔人 孙兰 Edited by SUN LAN 大纲审核人 Inspected by 一、课程简介 本课程主要介绍功能材料的组成、结构、性能、制备和应用，着重论述反映当代功能 材料科学发展的主要前沿领域。主要内容包括电、磁、热学性能，纳米材料，生物材料， 储氢材料及其他各种功能材料。该课程的主要任务是使学生理解材料功能特性产生的内在 本质，掌握材料功能特性基本的实验测试方法与分析技术，培养学生综合分析、解决问题 的能力，为今后从事新材料开发与研制工作打下坚实基础。 二、学习目标 1、掌握几种功能材料的基本理论知识，包括储氢材料、超导材料、磁性材料、形状记 忆合金、纳米材料、梯度功能材料、非晶态合金； 2、掌握先进材料的制备方法，把握高技术新型功能材料的发展趋势；
3、了解现有材料的分类、特性、应用范围及其与相关学科领域的关系，包括力学、电 学、光学、磁学等功能材料。 4、能够针对新型功能材料查阅文献，归纳总结，撰写综述性论文。 三、课程目标与毕业要求的对应关系 四川大学材料成型及控制 毕业要求指标分解点 学习目标 工程专业毕业要求 (1)工程知识：能够将数 学、自然科学、材料科学基础红 1.3具有材料成型与控制工程专业知 识和材料成型技术及控制工程 学习目标1 识及其应用能力 的专业知识用于解决材料成国 领域的复杂工程句题。 (3)设计/开发解决方案 针对材料成型过程领域设计、运 3.1熟悉产品、工艺、技术和设备开 行等方面的复杂工程问题，拟定 相应的设计、运行方案，并能够 发的基本流程，掌握基本的创新方法，在 学习目标2 解决材料成型过程复杂的工程问题中具有 综合考虑社会、健康、安全、法 追求创新的态度和意识： 律、文化以及环境因素，体现创 新意识。 (9)个人和团队：能够 识到材料成型及控制工程领域 9.1能够认识到材料成型与控制工稻 的跨学科特征，能够在多学科背方面复杂工程问题的解决涉及多学科的应 学习目标3 景下的团队中承担团队成员以用： 及负责人的职责。 (12)终身学习：了解材 成型与控制工程领域的新理论 12.1具有自主学习的意识，能够针 渐技术及国内外发展动态，具有材料成型及控制工程中的问题主动查阅文 学习目标4 自主学习和终身学习的意识，有献资料并进行相关知识的学习。 不断学习和适应发展的能力。 四、教学基本内容 本课程教学内容包括： 第一章功能材料绪论 1.材料的分类及发展 2。功能材料的概念及特点
3、了解现有材料的分类、特性、应用范围及其与相关学科领域的关系，包括力学、电 学、光学、磁学等功能材料。 4、能够针对新型功能材料查阅文献，归纳总结，撰写综述性论文。 三、课程目标与毕业要求的对应关系 四川大学材料成型及控制 工程专业毕业要求 毕业要求指标分解点 学习目标 （1）工程知识：能够将数 学、自然科学、材料科学基础知 识和材料成型技术及控制工程 的专业知识用于解决材料成型 领域的复杂工程问题。 1.3 具有材料成型与控制工程专业知 识及其应用能力 学习目标 1 （3）设计/开发解决方案： 针对材料成型过程领域设计、运 行等方面的复杂工程问题，拟定 相应的设计、运行方案，并能够 综合考虑社会、健康、安全、法 律、文化以及环境因素，体现创 新意识。 3.1 熟悉产品、工艺、技术和设备开 发的基本流程，掌握基本的创新方法，在 解决材料成型过程复杂的工程问题中具有 追求创新的态度和意识； 学习目标 2 （9）个人和团队：能够认 识到材料成型及控制工程领域 的跨学科特征，能够在多学科背 景下的团队中承担团队成员以 及负责人的职责。 9.1 能够认识到材料成型与控制工程 方面复杂工程问题的解决涉及多学科的应 用； 学习目标 3 （12）终身学习：了解材料 成型与控制工程领域的新理论、 新技术及国内外发展动态，具有 自主学习和终身学习的意识，有 不断学习和适应发展的能力。 12.1 具有自主学习的意识，能够针对 材料成型及控制工程中的问题主动查阅文 献资料并进行相关知识的学习。 学习目标 4 四、教学基本内容 本课程教学内容包括： 第一章 功能材料绪论 1. 材料的分类及发展 2. 功能材料的概念及特点
3.功能材料的分类 4.功能材料发展及展望 教学重点：功能材料的概念、特点与结构材料的区别，金属功能材料的种类和各自 的应用领域和我国的发展趋势。 了解：材料的发展对人类文明发展的作用和材料的分类：功能材料的分类方法及功 能材料在高兴技术领域的重要性： 本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点1.3。 第二章储氢材料 1.能源危机 2.储氢材料介绍 3.储氢材料储氢原理及条件 4。储氢材料种类 a)镁系合金 b)稀土系合金 c)钛系合金 d)锆系合金 e)碳纳米管 5.储氢材料的应用 教学重点：储氢材料概念、储氢原理、相平衡及条件 教学难点：储氢材料元素选择及储氢和放氢过程的相平衡。 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.3,3.1。 第三章磁性材料 1.磁性的基本知识 a)物质的磁性 b)磁性的来源 c)磁学的基本参量 d)磁性的分类 2.磁性材料分类及特点 a)软磁材料 b)硬磁材料 c）矩磁材料 d)压磁材料
3. 功能材料的分类 4. 功能材料发展及展望 教学重点：功能材料的概念、特点与结构材料的区别，金属功能材料的种类和各自 的应用领域和我国的发展趋势。 了解：材料的发展对人类文明发展的作用和材料的分类；功能材料的分类方法及功 能材料在高兴技术领域的重要性； 本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点1.3。 第二章 储氢材料 1. 能源危机 2. 储氢材料介绍 3. 储氢材料储氢原理及条件 4. 储氢材料种类 a) 镁系合金 b) 稀土系合金 c) 钛系合金 d) 锆系合金 e) 碳纳米管 5. 储氢材料的应用 教学重点：储氢材料概念、储氢原理、相平衡及条件； 教学难点：储氢材料元素选择及储氢和放氢过程的相平衡。 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.3,3.1。 第三章 磁性材料 1. 磁性的基本知识 a) 物质的磁性 b) 磁性的来源 c) 磁学的基本参量 d) 磁性的分类 2. 磁性材料分类及特点 a) 软磁材料 b) 硬磁材料 c) 矩磁材料 d) 压磁材料
e）)磁记录材料 3.磁性材料的应用 4.磁性材料的发展及展望 教学重点：磁学的基本参量、磁性的分类、各类磁性材料的特点： 教学难点：磁性的米源及磁性的分类。 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.2,3.1,9.1。 第四章形状记忆材料 1.形状记忆效应及记忆原理 2.形状记忆材料分类 a)Ti-Ni基形状记忆合金 b)Cu基形状记忆合金 )Fe基形状记忆合金 d)Zro2形状记忆陶瓷 3.形状记忆材料应用 4.材料的发展及展 教学重点：形状记忆合金概念、记忆效应及记忆原理： 教学难点：形状记忆原理 木章学习内容对应学习目标1、2，支撞毕业要求指标点1.3.3.1。 第五章纳米材料 1.纳米材料及纳米技术 a)纳米材料 b)纳米材料的特性 c)纳米技术 2。纳米结构单元 3.典型的纳米材料 4.纳米材料的制备方法 )物理方法 b)化学方法 5.纳米材料的性能 a)热学性能 b)磁学性能
e) 磁记录材料 3. 磁性材料的应用 4. 磁性材料的发展及展望 教学重点：磁学的基本参量、磁性的分类、各类磁性材料的特点； 教学难点：磁性的来源及磁性的分类。 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.2,3.1，9.1。 第四章 形状记忆材料 1. 形状记忆效应及记忆原理 2. 形状记忆材料分类 a) Ti-Ni 基形状记忆合金 b) Cu 基形状记忆合金 c) Fe 基形状记忆合金 d) ZrO2形状记忆陶瓷 3. 形状记忆材料应用 4. 材料的发展及展望 教学重点：形状记忆合金概念、记忆效应及记忆原理； 教学难点：形状记忆原理 本章学习内容对应学习目标1、2，支撑毕业要求指标点1.3,3.1。 第五章 纳米材料 1. 纳米材料及纳米技术 a) 纳米材料 b) 纳米材料的特性 c) 纳米技术 2. 纳米结构单元 3. 典型的纳米材料 4. 纳米材料的制备方法 a) 物理方法 b) 化学方法 5. 纳米材料的性能 a) 热学性能 b) 磁学性能
c)光学性能 d)力学性质 )纳米微粒悬浮液和动力学性质 )表面活性及敏感特性 g)光催化性能 6。纳米材料的应用及发展 教学重点：纳米材料的性能及制备方法 教学难点：纳米结构单元、纳米材料性能 课后作业并讨论：材料到纳米尺度后有何危害？ 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.3,3.1,9.1。 第六章梯度功能材料 1.梯度功能材料介绍 2.梯度功能材料的特点及分类 3。梯度功能材料的研究方法 a)材料设计 b)材料合成 c）特性评价 4.梯度功能材料的应用 教学重点：梯度功能材料的特点 教学难点：梯度材料的研究方法 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支掉毕业要求指标点1.3,3.1,9.1。 第七章非晶态合金 1.非晶态合金的发展简史 2。非品态合金制备 3.非品态合金种类 a)金属+金属型 b)金属+类金属型 4,非晶态合金特点及应用 教学重点：非品态合金特点 教学难点：非晶态合金的种类及制备 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支掉毕业要求指标点1.3,3.1,9.1
c) 光学性能 d) 力学性质 e) 纳米微粒悬浮液和动力学性质 f) 表面活性及敏感特性 g) 光催化性能 6. 纳米材料的应用及发展 教学重点：纳米材料的性能及制备方法 教学难点：纳米结构单元、纳米材料性能 课后作业并讨论：材料到纳米尺度后有何危害？ 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.3,3.1，9.1。 第六 章 梯度功能材料 1．梯度功能材料介绍 2．梯度功能材料的特点及分类 3．梯度功能材料的研究方法 a) 材料设计 b) 材料合成 c) 特性评价 4．梯度功能材料的应用 教学重点：梯度功能材料的特点 教学难点：梯度材料的研究方法 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.3,3.1，9.1。 第七章 非晶态合金 1. 非晶态合金的发展简史 2. 非晶态合金制备 3. 非晶态合金种类 a) 金属+金属型 b) 金属+类金属型 4. 非晶态合金特点及应用 教学重点：非晶态合金特点 教学难点：非晶态合金的种类及制备 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.3,3.1，9.1
第八章超导材料 1、超导现象及超导材料的基本性质 超导体的基本特性 超导体的临界参数 超导体的种类 超导体的微观机制 2、超导体的发展及分类 3、超导材料应用 教学重点：超导体的基本性质、超导体的临界参数 教学难点：超导材料的微观机制 课后作业：现有的超导材料及产品有哪些性能和使用方面的不足 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.3,3.1,9.1。 课堂讨论：学生分组。针对课程未涉及的功能材料进行课堂PT讲解 课外作业 查阅文献，选取一种课堂未涉及的功能材料撰写小论文，内容有材料应用、成分、组织、 性能及成本等方面的内容。 本章学习内容对应学习目标2、3、4，支撑毕业要求指标点3.1、9.1、12.1。 五、建议敦学进度 第一章绪论 学时数4 第二章储氢材料 学时数4 第三章磁性材料 学时数4 第四章形状记忆合金 学时数4 第五章纳米材料 学时数4 第六章梯度功能材料 学时数2 第七章非品态合金 学时数2 第八章超导材料 学时数4 课堂讨论 学时数4 六、教学策略与方法 1、阐述各种先进功能材料，理论联系实际，针对材料的发展趋势培养学生分析问题的 能力。 2、通过案例分析，小组讨论，强调材料的不同功能特性，使学生能够认识到不同功能
第八章 超导材料 1、超导现象及超导材料的基本性质 超导体的基本特性 超导体的临界参数 超导体的种类 超导体的微观机制 2、超导体的发展及分类 3、超导材料应用 教学重点：超导体的基本性质、超导体的临界参数 教学难点：超导材料的微观机制 课后作业：现有的超导材料及产品有哪些性能和使用方面的不足 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点1.3,3.1，9.1。 课堂讨论：学生分组。针对课程未涉及的功能材料进行课堂 PPT 讲解 课外作业 查阅文献，选取一种课堂未涉及的功能材料撰写小论文，内容有材料应用、成分、组织、 性能及成本等方面的内容。 本章学习内容对应学习目标2、3、4，支撑毕业要求指标点3.1、9.1、12.1。 五、建议教学进度 第一章 绪 论 学时数 4 第二章 储氢材料 学时数 4 第三章 磁性材料 学时数 4 第四章 形状记忆合金 学时数 4 第五章 纳米材料 学时数 4 第六章 梯度功能材料 学时数 2 第七章 非晶态合金 学时数 2 第八章 超导材料 学时数 4 课堂讨论 学时数 4 六、教学策略与方法 1、阐述各种先进功能材料，理论联系实际，针对材料的发展趋势培养学生分析问题的 能力。 2、通过案例分析，小组讨论，强调材料的不同功能特性，使学生能够认识到不同功能
材料的特点、优势和不足。 3、学生选取一种先进功能材料，撰写小论文，需要包括的内容有材料应用、成分、组 织、性能及成本等方面的内容，理论教学与实验训练相结合，使学生能够在分析、研究和使 用文献检索等方面，得到培养和锻炼。 七、考核方式 闭卷笔试，课程论文，考勒，课堂讨论 八、成绩评定方法 本课程成绩评定方法为： 1、出勤、课程作业占总成绩的30%： 2、课程论文，占总成绩的20%： 3、期末考试，占总成绩的50%。 九、教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等） 教材名称：功能材料及应用，作者：孙兰，出版社：四川大学大学出版社 本课程主要参考资料包括： 功能材料导论，作者：李廷希，张文丽，中南大学出版社 功能材料概论，作者：殷景华等，哈尔滨工业大学出版社 新型功能材料，作者：汪济奎，郭卫红，李秋影，华东理工大学出版社
材料的特点、优势和不足。 3、学生选取一种先进功能材料，撰写小论文，需要包括的内容有材料应用、成分、组 织、性能及成本等方面的内容，理论教学与实验训练相结合，使学生能够在分析、研究和使 用文献检索等方面，得到培养和锻炼。 七、考核方式 闭卷笔试，课程论文，考勤，课堂讨论 八、成绩评定方法 本课程成绩评定方法为： 1、出勤、课程作业占总成绩的 30%； 2、课程论文，占总成绩的 20%； 3、期末考试，占总成绩的 50%。 九、教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等） 教材名称：功能材料及应用，作者：孙兰，出版社：四川大学大学出版社 本课程主要参考资料包括： 功能材料导论，作 者：李廷希，张文丽，中南大学出版社 功能材料概论，作者：殷景华等，哈尔滨工业大学出版社 新型功能材料，作者：汪济奎，郭卫红，李秋影，华东理工大学出版社