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1、材料科学与工程学院本科课程教学大纲无机材料科学基础课程教学大纲课程名称：无机材料科学基础 课程编码：02100040英文名称：Foundation of Material Science 学 时：56学时 学 分：3.5学分开课学期：第五学期适用专业：无机非金属材料工程专业课程类别：必修课程性质：专业基础课先修课程：无机化学，分析化学，物理化学教 材：无机材料科学基础教程 胡志强主编 化学工业出版社一、课程的性质及任务本课程是无机非金属材料专业的主要专业技术基础课，它所包含的内容组成了一个以固体的结构、化学反应、物理性能和材料为顶点的四面体，是具有立体性质的一个科学领域。把物理化学、结构化学、
2、结晶化学、固体物理中的基本理论，具体应用到无机非金属材料的制备和性能研究上，成为介于基础科学和专业技术之间的一门重要的专业基础课。本专业的学生是未来的材料研究与生产的工程技术人才，掌握上述的基础理论并了解材料的结构、物性和化学反应的规律及相互关系是及其必要的。二、课程的基本内容及学习方法材料科学基础主要讲述无机材料的凝聚状态及各状态下的基本性质，主要内容包括：1、晶体几何基础，主要内容为：晶体的基本概念；晶体的对称与分类；晶体的理想形态；晶体定向与晶面指数；晶体结构的基本特征。2、晶体化学基础，主要内容为：晶体结构的键合；球体的紧密堆积原理；影响离子晶体结构的因素。3、晶体结构，主要内容为：典
3、型无机化合物晶体结构；硅酸盐晶体结构。4、晶体缺陷，主要内容为：晶体的点缺陷类型及特性；位错的基本类型及性质；面缺陷的形成及基本性质。5、固溶体，主要内容为：固溶体的基本类型及影响因素。6、熔体和玻璃体，主要内容为：硅酸盐熔体形成的理论基础；硅酸盐熔体的基本性质；玻璃态物质的通性和玻璃的转变；玻璃结构理论；玻璃形成的热力学、动力学及结晶化学条件。7、胶体，主要内容为：粘土颗粒的带电机理及粘土水系统的胶体性质；粘土颗粒的离子交换和胶团结构的建立。8、固体表面与界面，主要内容为：固体的表面结构及特性；界面行为及弯曲表面效应；晶界和相界构型。三、课程的教学要求1、晶体几何基础讲授晶体的基本概念和特征
4、，使学生了解掌握晶体结构中内部质点的分布规律，通过对晶体的对称操作和对称要素的学习，使学生在头脑中建立使晶体质点周期性和对称性排布的空间格子构造模型。2、晶体化学基础和晶体结构讲授晶体结构的键合，并由此使学生深一步了解化学键的本质。通过由浅入深的晶体结构的分析，使学生建立起晶体结构的空间概念。对晶体中的配位数、配位多面体、晶格能和离子极化、晶体中的间隙等进行系统学习，掌握典型的离子化合物、共价化合物、金属和硅酸盐晶体的晶体结构。3、晶体缺陷了解并掌握晶体中的点缺陷类型及特点、位错的形成及性质、各种小角度晶界的形成和特性。4、熔体和玻璃体研究熔体结构及性质，在系统学习晶体的形核及长大理论的基础上
5、，分析熔体的冷却过程。对玻璃的形成机制进行系统学习，了解玻璃的结构。5、胶体胶体是材料的一种独特的体系，具有特有的特性。通过对胶体的带电理论及离子交换的规律的学习，深入理解无机材料中的泥浆流动性、稳定性和可塑性的原理及影响规律。6、固体表面与界面表面的质点由于受到不均衡作用力的作用而处于较高的能级，使材料表面呈现一系列特殊的性质。通过对材料的表面现象、固体表面特性和晶界及界面行为的学习，使学生充分了解材料的界面及其特性和在材料中的作用。四、课程学时分配讲 课 内 容学 时1、晶体几何基础62、晶体化学基础63、晶体结构84、晶体缺陷65、固溶体46、熔体和玻璃体107、固体表面与界面68、胶体
6、4机 动2实 验4合 计56五、课程习题的要求本课程习题的基本要求是：巩固课堂讲授的理论知识和基本概念。锻炼独立思考和分析问题的能力。习题的分量占自学时间的三分之一到四分之一，具体数量视习题难易程度而定。六、课程的实验内容与要求1、运用Materials Studio 软件的Materials Visulizer子模块搭建面心立方晶体结构模型2、运用Materials Studio 软件的Castep子模块研究晶体材料的性质实验目的：巩固和加深理解所学的理论知识，训练运用科学软件对材料结构和性质进行研究的实验技能，培养学生的空间思维能力，巩固学生对基本晶体结构的理解和记忆。使学生能独立进行实验。实验要求：能够了解Materials Studio材料模拟软件各子模块基本的研究内容，能够学会运用Materials Studio软件的两个主要子模块Materials Visulizer、Castep子模块构建晶体结构模型，研究晶体材料性质，如点缺陷性质，表面重构性质等。七、课程主要参考书浙大、武工大等 硅酸盐物理化学 国建工出版社 1987年 制定人：于凤荣 审定人：赵玉成批准者：杨庆祥2005年4月 3
