【課程大綱】《納米技術(shù)》

1、納米技術(shù)課程大綱一、課程概述課程名稱（中文）：納米技術(shù) （英文）：Nanotechnology 課程編號：14371073課程學分：2學分課程總學時：32學時課程性質(zhì)：專業(yè)選修課二、課程內(nèi)容簡介（300字以內(nèi)）納米技術(shù)屬于材料科學與工程專業(yè)的專業(yè)選修課，它研究了納米材料的結(jié)構(gòu)和性能及制備方法，納米材料的應用以及納米技術(shù)的新進展。課程的任務在于通過本課程的學習，使學生對納米材料這樣一種新的材料具有一個比較廣泛的了解：能掌握納米材料的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能，掌握納米材料的制備與應用以及了解納米結(jié)構(gòu)的測試儀器和技術(shù)。同時開拓科技視野，并通過相關(guān)資料查詢、閱讀、綜合分析與討論，對納米材料與納米技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最新進

2、展和成果有所了解。三、教學目標與要求要求通過本課程的教學，使學生了解、熟悉和掌握如下知識：1了解納米材料與技術(shù)的基本概述；2掌握納米材料的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能；3掌握納米材料制備；4掌握納米材料的應用；5了解納米測量技術(shù)與儀器；6了解納米科技應用的新結(jié)合點。教學要求：開此課前學生應已學過大學物理、無機、有機及物理化學等基礎課。四、教學內(nèi)容與學時安排 第一章 納米科學與技術(shù)的基本概念 （2學時） 1. 教學目的與要求：了解納米材料的發(fā)展史及重要性 理解納米科學與技術(shù) 掌握納米材料的定義 2. 教學重點與難點：納米科學與技術(shù)、納米材料的定義第一節(jié) 納米科學與技術(shù)（0.5學時）第二節(jié) 納米科學技術(shù)的發(fā)展史

3、（0.5學時）第三節(jié) 納米材料是納米科技的重要組成部分（0.5學時）第四節(jié) 納米材料的定義（0.5學時）第二章 納米材料的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能 （9學時） 1. 教學目的與要求：了解納米材料的表面效應、結(jié)構(gòu)相變及量子效應理解小尺寸效應及結(jié)構(gòu)缺陷掌握納米材料的結(jié)構(gòu) 2. 教學重點與難點：納米材料的結(jié)構(gòu)第一節(jié) 納米材料的結(jié)構(gòu)（2學時）一、納米金屬粒子的結(jié)晶形態(tài)和尺寸分布（1學時）二、富勒烯家族（0.5學時）三、納米粒子尺寸分布的測定（0.5學時）第二節(jié) 納米材料的結(jié)構(gòu)相變（0.5學時）第三節(jié) 表面效應（0.5學時）第四節(jié) 納米材料的結(jié)構(gòu)缺陷（1學時）一、X射線衍射數(shù)據(jù)隨晶粒尺寸、應變和缺陷量的改變（0.

4、5學時）二、應用X射線衍射線形精煉方法和線形分析方法研究納米Cu和Ag的缺陷（0.5學時）第五節(jié) 小尺寸效應（2學時）一、特殊的力學性質(zhì)（0.5學時）二、特殊的熱學效應（0.5學時）三、特殊的光學效應（0.5學時）四、特殊的磁性（0.25學時）五、引人注目的化學性質(zhì)（0.25學時）第六節(jié) 納米相塊體材料（2學時）一、晶粒（0.75學時）二、原子缺陷和位錯（0.25學時）三、微孔（0.25學時）四、晶界（0.25學時）五、穩(wěn)定性（0.25學時）六、納米固體材料的力學性能（0.25學時）第七節(jié) 納米非晶態(tài)材料和納米晶材料（0.5學時）第八節(jié) 量子效應（0.5學時）第三章 納米材料的制備（9學時）

5、1. 教學目的與要求：了解納米材料的一些制備方法，包括濺射法、熱蒸發(fā)法、溶膠-凝膠法、球磨法等。理解制備方法的原理掌握不同制備方法的應用 2. 教學重點與難點：納米材料制備方法第一節(jié) 制備團簇和納米粒子的物理法（2學時）一、團簇成核的經(jīng)典理論（0.5學時）二、團簇或納米粒子制備技術(shù)（0.5學時）三、使用團簇和納米粒子裝配材料（0.5學時）四、團簇的物理和化學性質(zhì)（0.5學時）第二節(jié) 濺射、熱蒸發(fā)方法與激光蒸發(fā)技術(shù)的比較（2學時） 一、概述（0.25學時）二、實現(xiàn)過飽和的方法（0.25學時）三、粒子成核與生長（0.5學時）四、納米粒子的形成和尺寸分布（0.5學時）五、納米粒子制備工藝中對流的影響

6、（0.25學時）六、納米粒子的收集（0.25學時）第三節(jié) 氫電弧等離子體法制備納米粒子（1學時）第四節(jié) 納米粒子的化學合成（2學時）一、簡述（0.5學時）二、納米粒子的液相成核及長大（0.5學時）三、超細粒子的穩(wěn)定性（0.5學時）四、納米材料的制備（0.5學時）第五節(jié) 溶膠-凝膠法（1學時）一、簡介（0.125學時）二、氧化物的合成（0.125學時）三、凝膠形成的無粉工藝（0.125學時）四、凝膠制備工藝中的時效和脫水（0.125學時）五、凝膠的燒結(jié)成型（0.125學時）六、可以制備納米結(jié)構(gòu)材料的基材（0.125學時）七、溶膠-凝膠方法的展望（0.25學時）第六節(jié) 球磨法（1學時）一、簡述（0

7、.125學時）二、機械合金化技術(shù)發(fā)展概況（0.125學時）三、機械合金化工藝過程分析（0.25學時）四、機械合金化技術(shù)在新材料開發(fā)上的應用（0.25學時）五、球磨法在制備納米晶材料中的應用（0.25學時）第四章 納米材料的應用（5學時） 1. 教學目的與要求：了解納米材料的一些基本應用理解納米催化的原理及超細非晶態(tài)合金催化掌握納米材料應用的形式 2. 教學重點與難點：納米材料在不同領(lǐng)域中的應用第一節(jié) 在化工產(chǎn)品中的應用（0.5學時）第二節(jié) 在環(huán)保健康方法的應用（1學時） 一、簡述（0.25學時）二、半導體光催化（0.25學時）三、反應率、表面反應和量子效應（0. 5學時）第三節(jié) 在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域

8、的應用（0.5學時）第四節(jié) 在電子工業(yè)產(chǎn)品中的應用（1學時）一、在電子功能材料中的應用（0.5學時）二、在微電子加工、生物分子器件和分子電子器件中的應用（0.5學時）第五節(jié) 納米催化（1.5學時）一、物理法制備納米金屬催化（0.5學時）二、納米金屬催化劑的結(jié)構(gòu)設計及制備表征（0.25學時）三、納米催化劑的制備（0.5學時）四、納米金屬催化劑的反應特性評估（0.25學時）第六節(jié) 超細非晶態(tài)合金催化（0.5學時）第五章 納米結(jié)構(gòu)的測試技術(shù)和儀器（4學時） 1. 教學目的與要求：了解納米結(jié)構(gòu)的測試儀器理解納米結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的應用掌握掃描隧道顯微鏡的基本原理 2. 教學重點與難點：掃描隧道顯微鏡的基本原

9、理第一節(jié) 掃描隧道顯微鏡的基本原理（1學時）第二節(jié) 其他類似的檢測儀器（2.5學時） 一、原子力顯微鏡（AFM）（0.5學時）二、激光檢測原子力顯微鏡（AFM）（0.5學時）三、低溫掃描隧道顯微鏡（STM）（0.5學時）四、真空掃描隧道顯微鏡（STM）（0.5學時）五、彈道電子發(fā)射顯微鏡（BEEM）（0.5學時）第三節(jié) 納米結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的應用研究（0.5學時） 一、實現(xiàn)原子操縱（0.125學時）二、實驗和樣品的準備（0.25學時）三、應用實例（0.125學時）第六章 納米科技應用的新結(jié)合點（3學時） 1. 教學目的與要求：了解納米科技應用的新思路理解納米科學發(fā)展動向掌握納米催化劑制備新思路 2

10、. 教學重點與難點：納米科技應用的新思路第一節(jié) 納米催化劑制備新思路（0.5學時）一、真空噴鍍法制備納米催化劑（0.25學時）二、高分子穩(wěn)定金屬簇催化劑（0.125學時）三、溫控相轉(zhuǎn)移催化劑（0.125學時）第二節(jié) 納米組裝和納米微球（0.5學時） 納米電子器件（0.5學時）一、分子開關(guān)（0.25學時）二、使用固態(tài)工作物質(zhì)的磁冰箱（0.25學時）第四節(jié) 納米線生長的新機理（0.5學時）第五節(jié) 納米技術(shù)發(fā)展動向（0.5學時）一、光刻技術(shù)將發(fā)生革命（0.25學時）二、改進和擴大硅芯片的應用（0.125學時）三、納米技術(shù)促進配套技術(shù)發(fā)展（0.125學時）第六節(jié) 納米科學與技術(shù)要在應用中求得發(fā)展（0.5學時）五、考核方式與成績評定 本課程