《功能陶瓷材料》課程教學(xué)大綱

1、功能陶瓷材料Functional ceramic materials一、課程基本情況課程類別：專業(yè)任選課課程學(xué)分：2學(xué)分課程總學(xué)時：32學(xué)時，其中講課：32學(xué)時，實驗（含上機）：0學(xué)時，課外0學(xué)時課程性質(zhì)：選修開課學(xué)期：第5學(xué)期先修課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)適用專業(yè)：材料物理教 材： HYPERLINK /Books/allbook/allauthor.asp?stype=author&sbook=%C7%FA%D4%B6%B7%BD 吳玉勝，功能陶瓷材料及制備工藝， HYPERLINK /publish/5025/ 化學(xué)工業(yè)出版社，2013年。開課單位：物理與光電工程學(xué)院材料物理系二、

2、課程性質(zhì)、教學(xué)目標和任務(wù)功能陶瓷材料主要對國內(nèi)外功能陶瓷材料的現(xiàn)狀和發(fā)展以及新材料、新工藝及其應(yīng)用進行了相應(yīng)的介紹，給學(xué)生關(guān)于材料物理專業(yè)知識進行初步的了解與掌握。著重介紹了代表性功能陶瓷和超導(dǎo)陶瓷、電容器介質(zhì)陶瓷、壓電陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷、陶瓷基復(fù)合功能材料的組成、微觀結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝條件與性能的關(guān)系。本課程教學(xué)目標是學(xué)生掌握典型陶瓷材料的結(jié)構(gòu)、組成及其制備工藝。包括：材料的晶體結(jié)構(gòu)、顯微組織,陶瓷粉末的制備、成型方法及其燒結(jié)技術(shù)等；掌握結(jié)構(gòu)陶瓷、陶瓷纖維和纖維強化陶瓷基復(fù)合材料的力學(xué)性能、制備及性能,重點掌握陶瓷材料及復(fù)合材料的強化、韌化機制；了解先進陶瓷的發(fā)展前沿及

3、其應(yīng)用,包括功能陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、金屬陶瓷等。三、教學(xué)內(nèi)容和要求第1章 概述（2學(xué)時數(shù)）（1）了解功能陶瓷材料的概念、特性； （2）理解功能陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景； （3）掌握掌握傳統(tǒng)粉末冶金、傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷各自的特點和聯(lián)系；重點：掌握功能陶瓷材料的概念，對于傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷的特點和聯(lián)系進行熟悉和了解。難點：對于功能陶瓷材料的種類及特性，突出功能陶瓷材料的現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域第2章 功能陶瓷的化學(xué)鍵和晶體結(jié)構(gòu)（4學(xué)時數(shù)）1.1功能陶瓷的化學(xué)鍵（1學(xué)時數(shù)）（1）了解特種陶瓷的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)與種類； （2）理解功能陶瓷化學(xué)鍵的特性及其典型功能材料性能的影響； （3）掌握典型功能陶瓷的化學(xué)鍵及其特性

4、；重點：化學(xué)鍵種類及特性，以及其對典型功能陶瓷材料性能的影響難點：化學(xué)鍵對于典型功能陶瓷材料性能的影響1.2 功能陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)（3學(xué)時數(shù)）（1）了解固體材料的晶體結(jié)構(gòu)的基本常識以及典型晶體結(jié)構(gòu)； （2）理解功能陶瓷典型化合物硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)； （3）掌握典型陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)；重點：面心立方和密排六方點陣構(gòu)成的典型陶瓷結(jié)構(gòu)、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)、固溶體、間隙相及玻璃相難點：掌握硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)、固溶體、間隙相及玻璃相對于典型功能陶瓷材料性能的影響第3章 結(jié)構(gòu)陶瓷（6學(xué)時數(shù)）1.1結(jié)構(gòu)陶瓷的分類及性能（2學(xué)時數(shù)）（1）了解結(jié)構(gòu)陶瓷的分類及其力學(xué)性能； （2）理解結(jié)構(gòu)陶瓷的組分、結(jié)構(gòu)及性能；

5、（3）掌握結(jié)構(gòu)陶瓷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；重點：結(jié)構(gòu)陶瓷的種類及特性，掌握結(jié)構(gòu)對典型結(jié)構(gòu)陶瓷材料性能的影響難點：結(jié)構(gòu)陶瓷的組織、結(jié)構(gòu)特性，及其對于典型結(jié)構(gòu)陶瓷材料力學(xué)性能的影響1.2 典型結(jié)構(gòu)陶瓷的特性（2學(xué)時數(shù)）（1）了解氮化硅、碳化硅、氧化鋯等結(jié)構(gòu)陶瓷的組織、性能、應(yīng)用； （2）理解氮化硅、碳化硅、氧化鋯等結(jié)構(gòu)陶瓷的制備方法； （3）掌握氮化硅、碳化硅、氧化鋯等結(jié)構(gòu)陶瓷的組織、結(jié)構(gòu)及性能，及其典型結(jié)構(gòu)陶瓷的應(yīng)用；重點：典型結(jié)構(gòu)陶瓷的結(jié)構(gòu)、固溶體、間隙相及玻璃相的組分特性；難點：典型結(jié)構(gòu)陶瓷的結(jié)構(gòu)、固溶體、間隙相及玻璃相對于典型結(jié)構(gòu)陶瓷材料性能的影響1.3 典型結(jié)構(gòu)陶瓷的制備方法（2學(xué)時數(shù)）（1）了解

6、典型結(jié)構(gòu)陶瓷的主要原料種類、； （2）理解典型結(jié)構(gòu)陶瓷的制備工藝方法，理解原料備料、成型及燒結(jié)過程等工藝方法； （3）掌握氮化硅、碳化硅、氧化鋯等典型結(jié)構(gòu)陶瓷的制備工藝方法，掌握影響工藝的各種因素；重點：典型結(jié)構(gòu)陶瓷的原料備料、成型及燒結(jié)過程等工藝方法，及制備的典型結(jié)構(gòu)陶瓷的特性；難點：典型結(jié)構(gòu)陶瓷材料的各種工藝方法。第4章 電介質(zhì)陶瓷（6學(xué)時數(shù)）4.1電介質(zhì)陶瓷的分類（1學(xué)時數(shù)）（1）了解電介質(zhì)陶瓷的分類，了解電絕緣陶瓷及電容器介質(zhì)陶瓷的特性、； （2）理解電介質(zhì)極化概念，理解電介質(zhì)陶瓷特性； （3）掌握電介質(zhì)陶瓷的組織、結(jié)構(gòu)及性能；重點：電介質(zhì)的極化概念及電介質(zhì)陶瓷材料的特性；難點：典型電

7、介質(zhì)陶瓷的特性。4.2鐵電電容器介質(zhì)陶瓷（3學(xué)時數(shù)）（1）了解鐵電電容器介質(zhì)陶瓷的概念； （2）理解BaTiO3基鐵電陶瓷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)； （3）掌握BaTiO3基鐵電陶瓷的極化概念，及BaTiO3陶瓷的半導(dǎo)化途徑和機理；重點：典型電介質(zhì)陶瓷的極化特性，掌握BaTiO3基鐵電陶瓷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，及BaTiO3陶瓷的半導(dǎo)化途徑和機理；難點：BaTiO3基鐵電陶瓷的極化及半導(dǎo)化途徑和機理。4.3反鐵電電容器介質(zhì)陶瓷（2學(xué)時數(shù)）（1）了解反鐵電體的概念及基本特性； （2）理解反鐵電介質(zhì)陶瓷的用途及發(fā)展趨勢； （3）掌握反鐵電介質(zhì)陶瓷的的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；重點：反鐵電介質(zhì)陶瓷的特性，掌握反鐵電介質(zhì)陶瓷的結(jié)構(gòu)與性

8、質(zhì)；難點：反鐵電介質(zhì)陶瓷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。第5章 敏感陶瓷（8學(xué)時數(shù)）5.1 敏感陶瓷概述（2學(xué)時數(shù)）（1）了解敏感陶瓷的分類及應(yīng)用； （2）理解敏感陶瓷的用途及發(fā)展趨勢； （3）掌握敏感陶瓷的的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，掌握敏感陶瓷的半導(dǎo)化過程；重點：掌握敏感陶瓷的特性，掌握敏感陶瓷的的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；難點：敏感陶瓷的特性。5.2 熱敏陶瓷（2學(xué)時數(shù)）（1）了解熱敏陶瓷的基本參數(shù)以及典型熱敏陶瓷的分類； （2）理解PTC、NTC熱敏陶瓷材料以及CRT材料的用途及發(fā)展趨勢； （3）掌握典型熱敏陶瓷的的概念，掌握熱感陶瓷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；重點：掌握PTC、NTC熱敏陶瓷材料的特性，掌握熱感陶瓷的的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；難點：典型P

9、TC、NTC熱敏陶瓷材料的特性以及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。5.3 壓敏陶瓷（2學(xué)時數(shù)）（1）了解壓敏陶瓷的基本特性以及典型壓敏陶瓷ZnO壓敏半導(dǎo)瓷的特性； （2）理解典型壓敏陶瓷的用途及發(fā)展趨勢； （3）掌握典型壓敏陶瓷的的概念，掌握壓敏陶瓷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；重點：掌握壓敏陶瓷材料的特性，掌握壓敏陶瓷的的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；難點：典型壓敏陶瓷ZnO壓敏半導(dǎo)瓷材料的特性以及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。5.4 氣敏陶瓷（2學(xué)時數(shù)）（1）了解氣敏陶瓷的分類以及金屬氧化半導(dǎo)體氣敏傳感器的敏感機理； （2）理解半導(dǎo)體氣體傳感器的用途及發(fā)展趨勢； （3）掌握典型氣敏陶瓷SnO2系氣敏元件的主要特性，掌握壓敏陶瓷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；重點：掌握氣敏陶瓷材

10、料的特性，掌握氣敏陶瓷的的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；難點：典型典型氣敏陶瓷SnO2系氣敏元件的特性以及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。第6章 超導(dǎo)陶瓷（6學(xué)時數(shù)）6.1超導(dǎo)電現(xiàn)象（2學(xué)時數(shù)）（1）了解超導(dǎo)現(xiàn)象和超導(dǎo)體； （2）理解超導(dǎo)體的用途及發(fā)展趨勢； 重點：掌握超導(dǎo)概念及主要參數(shù)，掌握超導(dǎo)體的應(yīng)用；難點：掌握超導(dǎo)基礎(chǔ)指標，及高溫超導(dǎo)體的技術(shù)特性。6.2超導(dǎo)體的基本性質(zhì)（2學(xué)時數(shù)）（1）了解超導(dǎo)體的基本特性； （2）理解超導(dǎo)體的臨界參數(shù)及超導(dǎo)體分類；（3）掌握超導(dǎo)體的機理，掌握約瑟夫森效應(yīng)及BCS理論與應(yīng)用重點：掌握超導(dǎo)體的基本特性及臨界參數(shù)，掌握超導(dǎo)體的BCS機理；難點：掌握超導(dǎo)基礎(chǔ)指標，掌握超導(dǎo)體的BCS機理6.3高溫超導(dǎo)陶瓷及其制備工藝（2學(xué)時數(shù)）（1）了解高溫超導(dǎo)陶瓷的概述； （2）理解高溫超導(dǎo)陶瓷的制備工藝；（3）掌握提高臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc的制備方法及提高臨界電流密度Jc的制備方法重點：掌握高溫超導(dǎo)陶瓷的制備工藝，掌握提高臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc的制備方法及提高臨界電流密度Jc的制備方法；難點：掌握高溫超導(dǎo)陶瓷的制備工藝四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)：8次；（2）考核方式：閉卷考試（3）總評成績計算方式：（平時成績、實驗成績、期中考試成績和期末考試成績等綜合計算）平時成績20%、期末考試成績80%綜合計算五、參考書目1、曲遠方，功能陶瓷及應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2014年。2、李云