《無機材料科學基礎》教學大綱課程代碼：ABCL0301課程中文名稱：無機材料科學基礎課程英文名稱：PhysicalchemistryofInorganicmaterials課程性質：專業必修課課程學時：72學時，其中實驗16學時，實驗部分納入綜合實驗一課程學分：4.5學分授課對象：材料物理專業

本課程的前導課程：基礎化學、物理化學等一、課程簡介《無機材料科學基礎》是無機非金屬材料、材料化學、材料物理等專業的一門重要的基礎理論課程。它闡述了與無機材料的組成、結構、工藝和性能之間密切相關的一系列基礎理論，在基礎課（如大學物理、無機化學、物理化學等）與專業課（日用陶瓷工藝學、建筑陶瓷工藝學、特種陶瓷工藝學、玻璃工藝學等）之間起著承前啟后的橋梁和紐帶作用，是從事無機材料科學研究和工程制造的科技人員必須具備的專業基礎知識。本課程也是無機材料專業碩士研究生入學考試必考科目之一?！稛o機材料科學基礎》是一門專業基礎理論課，是無機材料專業必修的主干課程。其目的和任務是闡述本學科領域中的基本理論、基本概念；揭示材料的組成、結構與性能之間的關系；探討過程變化的規律及如何利用這些規律來分析、解釋基本問題；為學習工藝知識等后續課程及從事無機材料工程技術和科學研究工作打下基礎。因此，通過本課程的學習可掌握無機材料方面的基本理論，基本概念；了解從硅酸鹽原料到成品的物理化學過程及變化規律；了解材料的組成、結構及性能間的相互關系；了解高溫過程對材料結構的影響及材料顯微結構的形成規律。為學習工藝知識等后續課程及從事無機材料工程技術和科學研究工作打下基礎。該課程的教學目標是：1、掌握無機材料方面的基本理論，基本概念；2、了解從硅酸鹽原料到成品的物理化學過程及變化規律；3、了解材料的組成、結構及性能間的相互關系；4、了解高溫過程對材料結構的影響及材料顯微結構的形成規律；5、通過完成規定的作業和實驗，培養學生理論聯系實際和分析、解決問題及動手能力、實踐能力。二、教學基本內容和要求知識單元1.1、物質結構基礎知識點：物質的組成、狀態及材料結構；物質的原子結構（量子力學基礎、原子結構和性質）；原子之間的相互作用和結合（化學鍵結合、物理鍵結合、原子間距和空間排列）。學習目標：(1)掌握物質的結構組成狀態及材料結構。(2)掌握物質的基本組成單位原子之間的相互作用和結合狀態。(3)從原子角度理解材料的結構與性能的關系。知識單元1.2、晶體化學基礎知識點：晶體中的結合鍵，緊密堆積原理，影響離子晶體結構的因素，鮑林規則，同質多晶，晶體場理論和配位場理論學習目標：(1)掌握等徑球的堆積規律；(2)了解影響離子晶體結構的因素；(3)掌握鮑林規則分析離子晶體結構；知識單元1.3、晶體結構知識點：晶體結構（單質晶體結構、金屬晶體結構、無機化合物結構、硅酸鹽晶體結構），晶體結構缺陷（點缺陷、線缺陷、面缺陷、固溶體、非化學計量化合物）學習目標：(1)掌握各種類型晶體結構特點與性能之間的對應關系；(2）掌握缺陷化學反應表示法及熱缺陷濃度計算；(3)掌握固溶體的形成條件、固溶體的類型；(4）掌握非化學計量化合物類型，非化學計量化合物與固溶體的異同。知識單元1.4、非晶態結構知識點：典型非晶態結構（熔體的結構、玻璃的結構）學習目標：(1)掌握熔體結構聚合物理論、聚合物形成過程等。(2）掌握熔體的性質與玻璃形成的結晶化學條件。(3）了解玻璃的通性、玻璃的結構、常見玻璃類型。知識單元2.1、固體表面與界面知識點：表面自由能與表面張力，界面行為，固體表面與吸附膠體分散系，表面活性劑及其應用學習目標：(1）了解固體表面結構特性。(2）掌握晶體表面結構即雙電層的形成對表面性質的影響。(3)掌握粘土水系統的膠體化學，特別是粘土顆粒帶電的原因和陽離子吸附交換特性，以及吸附離子對粘土水系統膠體化學性質的影響規律。知識單元3.1、相平衡及相圖知識點：相平衡及其研究方法，單元系統相圖，二元系統相圖及應用舉例，三元系統相圖及應用舉例三元系統相圖應用舉例，四元系統相圖（選修）學習目標：(1）培養學生掌握分析認讀相圖的知識與能力，重點掌握三元系統分析相圖的規則方法。(2)一元系統主要掌握多晶轉變點的類型與特點及介穩態。(3)二元系統主要掌握凝聚系統相圖的基本類型。(4)元系統重點掌握濃度三角形的性質，分析三元相圖的規則，結晶路程的分析方法及結晶過程中各相量和各相組成的變化。知識單元4.1、擴散知識點：擴散動力學方程—Fick定律、Fick定律的應用，固體擴散機構與擴散系數，影響擴散的因素。學習目標：(1)重點掌握擴散的宏觀規律與微觀機構及影響擴散的因素。(2)了解擴散理論及固體中的擴散。知識單元4.2、材料制備中的固相反應知識點：固相反應機理，固相反應動力學，影響固相反應的因素學習目標：(1)了解固相反應的特點、過程及動力學關系。(2)重點掌握擴散動力學方程及影響因素。知識單元4.3、材料中的相變知識點：相變分類、相變條件，液相一固相的轉變，液相一液相的轉變，有序一無序轉變，再結晶和晶粒長大。學習目標：(1)主要掌握液固相相變過程中晶核形成與晶體生長的熱力學與動力學條件以及析晶過程的控制及影響因素。(2)了解相變的分類方法、幾種主要相變類型及液液相變概念與現象。知識單元4.4、燒結知識點：燒結的基本類型、燒結過程及機理，固相燒結，液相燒結，非常規燒結，影響燒結的因素。學習目標：(1)重點掌握燒結的傳質機理以及各種因素對燒結的影響。(2)掌握抑制晶粒生長與防止二次重結晶的措施。(3)了解與燒結相關的基本概念及特種燒結原理。三、實驗教學內容及基本要求本課程實驗部分已納入專業綜合實驗一。四、教學方法與手段1.教學方法本課程以課堂教學為主。教師在教學過程中，針對課程較難理解的概念適時提問，用提問、討論等方法促使學生思維，調動學生積極主動思考的能動性，以加深學生對課程內容的理解，提高學習興趣。在描述物理性能時，盡量避免復雜的數學推導，而注重數學關系式的物理意義，注重理論聯系實際。內容深入淺出、容易理解。當每堂授課結束后，適當設置疑難問題，布置作業或思考題，在下次課前和學生進行交流。2．教學手段采用多媒體教學手段，結合使用課件，以形象化資料激發學生的學習興趣，加強教學效果。在課堂教學中，充分利用多媒體教學手段，結合課件內容設計的有助于理解課程內容的動畫，幫助學生理解概念，提高教學效果。1）討論課因本課程給定的學時少，教學內容較多，在課堂教學中暫不專門安排討論課。教師在教學過程中，針對課程較難理解的概念適時提問，用老師提問、學生解答、老師針對性補充的方法促使學生思維，調動學生積極主動思考的能動性，以加深學生對課程內容的理解，提高學習興趣。2）習題課因課時少，暫不安排習題課。利用課外輔導時間，講解課外作業中的共性問題。3）實驗課材物化課的特點是理論性強，概念多，主要以課堂講授為主，輔以必要的實驗。除開出驗證性實驗外，為加強理論與實踐聯系，培養和訓練學生創新和設計能力，本次修訂開設1項設計性實驗——熔體的非均勻成核與析晶試驗，該實驗內容是綜合了熔體與玻璃體、相平衡、相變等各章內容的理論與實驗要求而提出來的。4）課外作業課外作業是鞏固理論、強化概念及培養分析問題和獨立思考能力的重要環節，是檢驗教與學的手段之一。習題應包括概念題、計算題、綜合分析題等各種類型。例如硅酸鹽晶體結構類型判別，熱缺陷濃度的計算，玻璃結構學說的討論以及三元相圖析晶路程分析等。習題一次不宜過多過難，應由易到難，由淺到深。課外作業以教材上的習題為主，適度增加一些自編習題及思考題。每講授完相關的知識單元后，布置相應的習題與思考題。每次布置3-5道必做作業題，并認真批改。5）自主學習提高學生自學能力和獲取知識能力是重要環節，要適當布置學生自學的內容。本課程的教學課件已掛在校園網上，學生可利用校園網，延伸了課堂教學的時空領域，提供了課外學習服務。學生可以利用網絡課堂進行自學、復習、個性化學習。網站平臺可以提供在線提問，答疑系統、交流平臺，教師可以答疑學生問題。6）課外指導本課程各章節內容既密切相關又相對獨立，涉及面廣，學習難度較大，根據學生的掌握情況還應及時輔導答疑。課外指導主要是切實做好課后對學生輔導答疑和質疑。原則上規定每講授完一章，輔導答疑1次。輔導答疑時間可安排在晚上學生自習時間，解答學生本章學習存在的問題，如有普遍性問題可集體輔導。五、教學學時分配學時講授討論課習題課實驗物質結構基礎22晶體化學基礎44晶體結構16106非晶態結構752固體表面與界面862相平衡及相圖1192擴散44材料制備中的固相反應642材料中的相變862燒結66合計725616六、考核方式與成績評定標準1.考核方式：閉卷考試2.成績評定：成績=考試成績×80%+平時作業成績20%（百分制）七、教學參考資源1、胡志強等編.無機材料科學基礎.化學工業出版社,2003年12