《材料分析技術》教學大綱一、課程基本信息課程名稱材料分析技術MaterialAnalysisTechnology課程編碼MAT520311020開課院部材料科學與工程學院課程團隊能量轉化材料與器件學分2.0課內學時32講授32實驗0上機0實踐0課外學時32適用專業(yè)新能源材料與器件授課語言中文先修課程高等數學（2-1）、大學化學、高等數學（2-2）、大學物理（2-1）、大學物理（2-2）、材料科學基礎、固體物理課程簡介（必修）《材料分析技術》是新能源材料專業(yè)的必修課程，課程的核心內容是現代材料學研究中所涉及的各類分析技術及相關儀器。通過本課程的學習，要求學生掌握材料成分、結構、形貌等特征的表征及分析技術的基本原理、主要用途及研究對象、樣品的制備方法、以及具體的應用方式。涉及到的分析技術主要包括X-射線衍射分析、X-射線光電子能譜、紅外光譜、拉曼光譜、原子發(fā)射光譜、透射/掃描電子顯微技術、探針顯微技術及材料熱分析等內容。課程的主要目標是使學生建立材料的“成分-結構-性能”三者間聯系，全面系統(tǒng)學習現代材料研究的基本方法和手段，熟悉相關儀器的原理和使用方法，了解其在材料領域中的應用，從而掌握運用相關儀器研究材料成分、結構、性能的能力。ThiscourseisacompulsorycourseforthestudentsmajorinMaterialsandDevicesforNewEnergy.Thekeypointsofthecourseincludetheintroductionofcharacterizationmechanismsandtheapplicationsofvariesmaterialanalysistechnologiesandtherelateddevices.Thestudentswhofinishthecoursewillgraspthebasicknowledgeofvariestechnologiesforanalyzingthecompositions,structures,andmorphologiesofmaterials,includingthefundamentalmechanisms,mainfunctions,studyobjects,samplepreparationmethods,andtheoperations.ThetechnologiesintroducedduringthecoursesincludeX-raydiffraction,X-rayphotoelectronspectroscopy,IRspectroscopy,Ramanspectroscopy,Atomicemissionspectroscopy,Transmission/Scanningelectronmicroscopy,Probemicroscopy,andThermalanalysisformaterials.Themainaimofthecourseistoteachstudentstocomprehendandknowtherelationshipbetween“composition-structure-property”ofmaterialsandtounderstandthebasicmethodsformodernmaterialresearches.Thestudentsarealsorequiredtolearntheprinciplesandoperationsofrelateddevicesandtoknowtheirapplicatiosforgrasptheskillsofstudyingthematerialcompositions,structures,andpropertiesusingpropertechnologies.負責人、大綱執(zhí)筆人、審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標2：明確材料“成分-結構-性能”間的關系及相關分析方法是5.12M2目標3：培養(yǎng)學生運用現代材料分析設備及方法進行分析研究的能力是2.2三、課程內容序號章節(jié)號標題課程內容/重難點支撐課程目標課內學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章緒論材料“成分-性能-結構”間的關系，材料分析的基本手段，材料分析方法的發(fā)展/////21.11.1材料的“成分-結構-性能”間關系物質的構成，原子/分子的排列方式，不同原子/分子類型的排列方式差異，結構的概念，結構對性能的影響M10.5講授0031.21.2材料分析的發(fā)展及基本方法常用材料分析技術，材料分析技術的發(fā)展歷程，化學成分分析，結構測定手段，形貌觀測手段M10.5講授、討論0/4第二章第二章X-射線衍射光譜1.明確晶體結構及倒格子的概念及意義2.了解X-射線衍射原理及相關應用/////52.12.1晶格與晶體結構晶體的概念，常見晶格種類，布拉菲格子與基元，7大晶系與14種格子，晶格的對稱性M2,M31講授0/62.22.2晶面、晶向與倒格子晶格的周期性，晶面與晶向的概念，晶面指數與晶向指數，倒格子的概念及意義M2,M31講授1作業(yè)72.32.3X-射線衍射原理X-射線的產生，X-射線與物質的相互作用，布拉格公式，勞厄公式，原子散射因子與幾何結構因子M2,M31講授0/82.42.4X-射線衍射應用粉末X-射線衍射圖譜，粉末X-射線衍射圖譜分析方法，william-hall方程，單晶X-射線衍射簡介M2,M31講授、討論1作業(yè)9第三章第三章X-射線光電子能譜1.明確光電子發(fā)生機制、結合能、化學位移、自旋軌道耦合的概念2.了解X-射線光電子能譜儀的原理及相關應用/////103.13.1原子核外電子結構原子核外電子方式，主量子數、角量子數及磁量子數，電子的結合能，光電效應，自旋軌道耦合效應，俄歇電子M2,M31講授0/113.23.2X-射線光電子能譜機理化學位移，X-射線譜線裂分機制，X-射線光電子特征峰伴峰，X-射線趨膚深度M2,M31講授1作業(yè)123.33.3X-射線光電子能譜分析及應用元素定性分析，元素化學態(tài)分析，能譜擬合分峰，元素相對濃度定量分析M2,M31講授、討論0/13第四章第七章探針顯微鏡1.了解隧穿效應及隧道電子顯微鏡的基本原理2.了解分子間作用力及原子力顯微鏡的基本原理/////144.14.1電子隧穿效應波粒二象性，薛定諤方程，電子的波函數，一維無限高勢壘中的電子波函數，電子的隧穿效應M1,M21講授0/154.24.2隧道電子顯微鏡隧道電子顯微鏡的原理，隧道電子顯微鏡的工作方式，隧道電子顯微鏡的應用M1,M21講授、討論1作業(yè)164.34.3分子間作用力分子的偶極矩，分子間作用力（范德華力），誘導力、色散力和取向力，倫納德-瓊斯勢M11講授0/174.44.4原子力顯微鏡原子力顯微鏡的原理，原子力顯微鏡工作方式，原子力顯微鏡成像特點，原子力顯微鏡的主要應用M1,M21討論1作業(yè)18第五章第五章多孔材料的表面積分析本章重點難點：多孔材料概述；氣體的表面吸附；氣體吸/脫附曲線；比表面積分析儀應用/////195.15.1多孔材料及表面吸附多孔材料的概念及氣體的表面吸附M1,M21講授1自學資料205.25.2比表面積分析儀及應用氣體吸/脫附曲線；比表面積計算；孔徑分布的計算M21講授1作業(yè)21第六章第六章紅外吸收光譜本章重點難點：紅外光譜和拉曼光譜的基本原理和應用、紅外光譜譜圖的解析/////226.16.1分子振動分子振動的原因，分子振動的量子化，分子振動數，分子振動的簡并M11講授0/236.26.2分子振動與紅外吸收分子振動能級，分子振動能級的躍遷，分子振動與偶極矩，紅外吸收選律，M11講授1作業(yè)246.36.3紅外吸收光譜近、中、遠紅外區(qū)域，紅外吸收光譜的特點，比爾-蘭伯特定律，紅外吸收光譜制樣，紅外吸收光峰分析方法M1,M21講授0/256.46.4紅外吸收光譜的應用介紹紅外吸收光譜的主要應用M1,M21討論1作業(yè)26第七章第七章拉曼光譜分析本章重點難點：拉曼位移；拉曼峰與結構的關系/////277.17.1基本概念瑞利散射與拉曼散射；拉曼位移；拉曼活性M11講授1自學資料287.27.2實驗方法拉曼光譜儀；樣品制備和放置方法M11講授1自學資料297.37.3在材料結構研究中的應用聚合物材料研究；材料表面科學研究；無機材料研究；碳材料研究M22講授2大作業(yè)30第八章第八章電子顯微分析本章重點難點：透射電鏡和掃描電鏡的工作原理及其在材料研究中的應用；透射電鏡和掃描電鏡的像襯度，樣品的制備方法/////318.18.1概述電子顯微技術的發(fā)展，電子與物質的作用/1講授1自學資料328.28.2透射電子顯微鏡透射電鏡的工作原理，透射電鏡的構造，電子衍射，樣品的制備方法，透射電鏡的像襯度M12講授2自學資料338.38.3掃描電子顯微鏡掃描電鏡的工作原理、性能、特點和結構；樣品的制備方法，掃描電鏡的襯度和分辨率；X射線能譜分析M12講授2自學資料348.48.4電子顯微技術在材料研究中的應用透射電鏡在材料研究中的應用；掃描電鏡在材料研究中的應M21講授1作業(yè)35第九章第九章材料熱分析本章重點難點：熱分析的基本原理；影響因素/////369.19.1概述基本概念及熱分析的分類M21講授0自學資料379.29.2熱重分析與差熱分析熱重分析法的基本原理；影響因素；在材料研究中的應用。差熱分析法的基本原理，影響因素及在材料研究中的應用M20.5講授0自學資料389.39.3差示掃描量熱分析差示掃描量熱分析法的的基本原理；影響因素；在材料研究中的應用M20.5講授0大作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道以上，2.成績采用百分制，根據是否按時上交及完成情況評分，3.考核學生對各類分析技術所涉及知識的掌握及綜合運用所學知識分析問題，解決問題的能力20%2大作業(yè)要求學生掌握運用不同分析技術手段進行材料研究的方法，通過查閱文獻設計材料研究思路，給出相關分析方法，并在討論課上進行PPT講解30%3期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制2.主要考核學生對材料分析所涉及只是的掌握能力，以及綜合運用所學知識分析問題，解決問題的能力50%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)20%A-按時提交作業(yè)，對各類材料分析技術方法的原理及應用理解無誤。 B-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在少量錯誤。 C-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在一定量錯誤。 D-不按時提交作業(yè)，或對上述知識點理解存在大量錯誤。2M1大作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，結構設計合理，邏輯清晰，表達流暢，理論分析深入淺出、。 B-按時提交作業(yè)，結構設計合理，邏輯清晰，有理論分析。 C-按時提交作業(yè)，結構設計有一定合理性，有一定的理論分析。 D-不按時提交作業(yè)3M1期末考試50%見試卷評分標準4M2平時作業(yè)20%A-按時提交作業(yè)，能夠在材料研究中合理選擇分析方法并準確分析結果。 B-按時提交作業(yè)，上述能力較不足，理解有少量錯誤。 C-按時提交作業(yè)，上述能力不足，理解有一定錯誤。 D-不按時提交作業(yè)，不具有上述能力，理解有大量錯誤。5M2大作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，結構設計合理，邏輯清晰，表達流暢，理論分析深入淺出、。 B-按時提交作業(yè)，結構設計合理，邏輯清晰，有理論分析。 C-按時提交作業(yè)，結構設計有一定合理性，有一定的理論分析。 D-不按時提交作業(yè)6M2期末考試50%見試卷評分標準評分等級說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];六、教材與參考資料序號教學參考資料明細1圖書|《材料結構表征及應用