材料科学范文
时间：2023-03-03 10:04:11
材料科学范文第1篇
一次枝晶间距模型及在单晶高温合金中的验证何国毛协民(467)
用低压渗流法制备泡沫铝合金张勇舒光冀(473)
弯曲载荷作用下8090Al—Li合金显微裂纹的萌生,扩展和断裂张匀刘玉林(479)
冷轧态Al—Li—Cu—Mg—Zr合金的超塑变形工艺刘振刚黄晓旭(485)
机械合金化能量转换与Ni50Ti50非晶合金的形成梁国宪王尔德(491)
Ti3Sn和Ti3Sn—Nb的电子结构与力学行为徐东生李东(497)
含磷深冲钢板的γ值与织构的关系黄丽明赵骧(502)
溅射Ni3Al微晶涂层的抗氧化性能王福会楼翰一(507)
涂层材料的断裂分析蒋咏秋林瑞阳(513)
B4C陶瓷热压反应烧结及力学性能唐国宏陈昌麒(517)
离子束辅助沉积制备多晶Al2O3薄膜王晨杨杰(521)
激光辐照制备搪瓷涂层喻家庆王茂才(526)
刚性二酐改性HQDEA—MDA型聚醚酰亚胺的透气性能李悦生丁孟贤(531)
温度对聚氯乙烯缺口冲击强度及断面粗糙度的影响于杰金志浩(536)
（Sr,Ca）TiO3系复合功能陶瓷的涂覆离子热扩散邹秦刘阳春(541)
Mullite（w）／TZP陶瓷复合材料的显微结构与力学性能张宗涛黄勇(546)
非晶碳纳米管新型锂离子电池负极材料王振旭魏学东赵廷凯柳永宁(312)
V8C7增强铁基复合材料的制备和性能丁义超王一三王静倪亚辉(317)
材料科学进展 短切纤维增强复合材料拉伸强度的预测孙爱芳刘敏珊董其伍(333)
脉冲激光熔覆制备钛合金的柱状组织涂层王维夫孙凤久王茂才(322)
NZ2合金在不同介质中腐蚀后氧化膜的晶体结构章海霞李中奎张建军郑欣FRUCHARTDanie(327)
热处理对Ti2448合金冷轧板组织和性能的影响崔天成李述军郝玉琳杨锐(225)
Al对GH4169合金冲击性能的影响刘芳孙文儒杨树林赵长虹魏志坚郭守仁杨洪才(230)
P的分布形态对一种低膨胀高温合金持久性能的影响孙雅茹孙文儒孙晓峰郭守仁刘正胡壮麒(235)
Ni／MnO纳米复合粒子的生长机制孙舰鹏董星龙张雪峰吕波(241)
溶胶共沉淀法制备氧化锆氧化铝复合粉体黄红燕邵忠财王国营艾红军(246)
一种光聚合共混树脂抗原子氧侵蚀的机理杨光黄鹏程(251)
PVA／HA复合水凝胶的结构和摩擦学性能沈艳秋张德坤葛世荣(257)
热氢处理对Ti600合金的组织演变和硬度的影响赵敬伟丁桦赵文娟肖宏伟侯红亮李志强(262)
马氏体冷轧-回火制备超细晶钢及其热稳定性蓝慧芳W.J.Liu刘相华(279)
氧杂质致Ti-Si—N薄膜高硬度损失的机理马大衍马胜利徐可为薛其坤S.Veprek(287)
聚硼硅氮烷先驱体的合成及其目标陶瓷SiBNC的性能唐云王军李效东王浩商遥(291)
Fe／Si薄膜中硅化物的形成和氧化张晋敏谢泉梁艳曾武贤(297)
室温ECAP和冷轧复合变形工业纯钛的组织和性能付文杰赵西成杨西荣兰新哲(303)
湿声化学法制备PZT（52／48）压电陶瓷粉体初瑞清徐志军李国荣殷庆瑞(307)
Ti6Al4V合金的低温超塑性拉伸变形行为赵文娟丁桦曹富荣赵敬伟张亚玲侯红亮(269)
自反应喷射成形制备TiC—TiB2复合陶瓷刘宏伟张龙王建江杜心康(274)
回归时间对RRA处理超高强铝合金力学性能的影响宁爱林刘志义冯春曾苏民(357)
波浪型倾斜板振动过程中合金组织的形成机理管仁国李建平陈礼清王超(363)
用行波电磁搅拌制备半固态AlSi7Mg合金浆料赵振铎毛卫民钟荣茂(369)
过共析钢在过冷奥氏体形变过程中的组织超细化陈伟李龙飞杨王玥孙祖庆(374)
真空烧结SiC多孔陶瓷的组织与性能尚俊玲陈维平李元元(411)
NiO纳米晶的制备和电化学性能赵胜利文九巴王红康赵崇军(415)
Ti—Al—Si对SiCp/Al基复合材料等离子弧焊焊缝的组织与性能的影响雷玉成张振聂加俊陈希章(420)
厚度和宽度对连铸板坯轻压下率的影响林启勇朱苗勇(425)
层间韧化的碳纤维复合材料层压板的力学性能益小苏许亚洪程群峰方征平(337)
Zn—55%Al—Si合金镀层钢丝在海水中的耐蚀性能张杰于振花李焰(347)
纳米复合材料TiO2/ZnFe2O4的制备及光催化性能陈雪冰邵忠宝田彦文杨雪(353)
BN包覆Co纳米胶囊的制备和性能史桂梅董阳黄炎材料科学进展 张金虎(379)
金属型微铸造工艺成形微铸件的组织演变任明星李邦盛杨闯傅恒志(384)
钛基复合材料中的微区应力分布原梅妮杨延清罗贤张荣军(389)HttP://
高压烧结AIN陶瓷的微观结构和残余应力李小雷马红安郑友进刘万强左桂鸿李吉刚李尚升(394)
脉冲偏压对矩形平面大弧源离子镀TiN膜层性能的影响林永清巩春志魏永强田修波杨士勤关秉羽于传跃(399)
PNIPAAm共聚水凝胶的微波合成和性能赵祯霞李忠夏启斌徐金芳(405)
PMMA基底含氢非晶碳膜的结构和摩擦学性能蔺增李明吕少波林铁源巴德纯In-SeopLee(429)
BaTiO3—R2O3—MgO系介质的稀土掺杂效应李波张树人钟朝位(433)
一种合成LiFePO4的新方法张俊喜曹小卫徐娜张铃松颜立成张万友(439)
在类仿生溶液中电沉积羟基磷灰石涂层的性能杨灵芳左禹熊金平赵旭辉(444)
《材料研究学报》荣获2008年中国科协精品科技期刊工程项目B类资助
脉冲电流处理对X70管线钢腐蚀性能的影响肖素红韩恩厚郭敬东(1)
半固态AlSi4Mg2铝合金的稳态流变性能周志华毛卫民刘政徐俊石力开(5)
超临界CO2方法制备环氧树脂／纳米介孔MCM-41复合材料王娜李明天张劲松(9)
Al2O3微粉Y2O3改性对Al基复合材料性能的影响于志强武高辉姜龙涛(14)
纳米硫化锌的制备及助燃性能邵忠宝牛盾马国峰陈雪冰王冲冲(19)
2006北京国际材料周即将举行(23)
混凝土损伤自愈的机理姚武钟文慧(24)
《中国材料工程大典》出版(28)
100nm厚铜薄膜的拉伸性能张滨孙恺红宫骏孙超才庆魁张广平(29)
用激光法合成纳米金刚石孙景雷贻文杜希文翟琪杨星(33)
Ti-48Al-8Cr-2Ag纳米晶涂层对TiAlNb合金腐蚀行为的影响席艳君王福会(37)
软骨细胞在聚乳酸支架中的体外生长行为周庆亮龚逸鸿高长有(43)
MgO·nAl2O3透明陶瓷的制备及其物性黄存兵卢铁城雷牧云黄存新林理彬(49)
CrTiAlN镀层对M2基高速钢切削性能的影响白力静蒋百灵肖继明文晓斌李玉庆(54)
振动场作用下聚合物的新型动态塑化熔融模型曾广胜瞿金平冯彦洪(59)
材料科学进展 关于多孔材料的新模型刘培生(64)
梯度结构羟基磷灰石生物活性涂层的性能宁成云王迎军陈晓峰赵娜如(69)
双金属层合板垂直界面裂纹疲劳的扩展过程江峰李丹丹邓志玲孙军(73)
高铁CaO-FeOx-SiO2体系的氧化机理张林楠张力王明玉隋智通(79)
锂离子电池斜方锰酸锂阴极材料的合成与表征李义兵陈白珍李改变金基明(83)
CaCu3Ti4O12多晶块材的巨介电常数任清褒(89)
C60，C180，C60@C180富勒烯分子的压缩力学特性与电子结构沈海军穆先才(93)
天然橡胶／蒙脱土原土纳米复合材料的制备与性能刘岚罗远芳贾德民傅伟文(99)
Nb微合金钢析出行为的热力学计算许云波于永梅吴迪王国栋(104)
材料科学范文第2篇
材料也是社会进步和人类文明的物质基础与先导。人类文明被划分为旧石器时代、新石器时代、铜器时代、铁器时代和现在的硅时代（或者称为电子时代）等，由此可见材料发展对人类社会的影响。目前，材料科学与工程在支撑交通运输、能源动力、资源环境、电子信息、农业和建筑、航空航天、国防军工以及国家重大工程等领域充当着物质基础，发挥着先导作用。在未来时期内，对先进材料需求总体上将呈现如下几个重要趋势：对材料数量和种类的需求在相当长时间内将持续增加；将更加重视材料的质量、可靠性和成本；对能源材料、生物材料、环境材料的需求越来越迫切；在追求更高性能的同时，往往要求材料具有多种功能；更少依赖资源能源，减少对环境的污染和破坏。
目前我国材料生产与科研的整体水平还不高，尚不能完全满足经济和社会发展的需求，同发达国家相比仍具有较大的差距，没有形成比较完整、相对独立的符合国情的材料体系。虽然我国已经是材料大国，特别是传统材料生产能力提高很快，大多基础原材料的产量已经是世界首位，但许多高品质原材料如钢铁、铝、铜、水泥、橡胶、树脂、玻璃等仍需要大量进口。我国传统材料目前都面临提高品质、降低成本、降低能耗和升级换代等问题。新材料跟踪仿制多，拥有自主知识产权尤其是具有原创性的成果少。为此，材料科学与工程领域已成为我国高技术发展的瓶颈。
材料科学与工程是关于材料成分、制备与加工、组织结构、性能及材料使役行为之间相互关系及其应用的学科。材料科学与工程发展至今天，其主要的趋势表现在：纳米材料及纳米结构的研究开发被部署为材料科学研究战略的首位；与信息技术、生物技术、能源技术相关的材料技术得到迅速发展，并日益受到重视；通过不同材料之间的复合化或集成化，优化材料性能或探索高性能新材料体系的研究层出不穷；材料深层次的微结构表征测定、超精细组装加工的新原理、新技术已经成为推动材料科学开拓性发展的重要动力。“材料科学与工程”的任务是研究材料的结构、性能、加工和使用状况四者间的关系。这里所指材料，包括传统材料和各种新型材料；所谓结构，包括用肉眼或低倍放大镜观察到的宏观组织(粗视组织)，用光学或电子显微镜观察到的微观组织，用场离子显微镜观察到的原子象，以及原子的电子结构；所谓性能，包括力学性能、物理性能、化学性能，以及冶金和加工性能等工艺性能；所谓加工，是指包括材料的制备、加工、后处理(再循环处理)在内的各项生产工艺；所谓使用状况，则是指材料的应用效果和反响(例如,有些材料在使用过程中组织结构不稳定，或易受环境的影响，使性能迅速下降)、材料的结构、性能、加工和使用状况这四个因素称为材料科学与工程的四要素。因此，材料科学与工程就是研究四要素之间的关系的一门学科。
当前，人类经济社会发展面临能源、资源、环境等重大挑战，材料研究和使用必须充分关注其全寿命成本，即既要使材料易于制造和加工，具有更好的性能，又要减少对资源和能源的依赖，减少对环境的污染和破坏。因此材料的全寿命成本及其控制技术是材料领域最具广泛性、紧迫性和前瞻性的重大命题。是影响我国未来发展和现代化进程的重大科技问题。目前和未来，围绕材料全寿命成本及其控制技术，其核心科技问题是：①材料使役行为的预测、设计与控制；②材料高效循环利用；③材料结构功能一体化；④材料结构与性能分析检测技术。
材料科学范文第3篇
《炭材料科学与工艺》是一本有较高学术价值的季刊，自创刊以来，选题新奇而不失报道广度，服务大众而不失理论高度。颇受业界和广大读者的关注和好评。
《炭材料科学与工艺》旨在推广炭材料科学与工艺的学术成果和技术进展，促进该领域的学术交流和国际合作。杂志是炭材料行业内的知名刊物，在国内外学术界和工程技术领域具有广泛的影响力和美誉度。
该杂志的内容涉及炭材料领域的最新研究成果和技术进展，包括炭材料的制备技术、结构调控、性能表征、应用前景和市场趋势等方面的文章。该杂志的主要栏目包括炭材料的制备和应用、炭材料的化学和物理性质、炭材料的电化学和催化性能、炭材料在环境保护和能源领域的应用、炭材料的表征和分析等。
《炭材料科学与工艺》编辑部拥有一支由行业内知名专家和学者组成的高水平编辑团队，定期邀请国内外知名学者撰写综述和评论，确保杂志的学术水平和内容质量。同时，该杂志还积极参与国内外学术交流活动和炭材料行业展会，促进国际间的合作和交流，拓展学术影响和合作空间。
材料科学范文第4篇
1新形势下现有毕业设计教学方式存在的问题
1．1教学时间集中。效果不理想
材料科学与工程专业本科毕业设计的内容主要分为研究型设计和工艺型设计。研究型设计围绕指导教师指定的科学技术问题展开试验性或分析性研究，而工艺型设计以指定的条件进行生产工艺流程的设计。这两个过程都涉及到大量的科学技术知识，且所需的知识很多在教学中并未涉及，而大部分学生没有充分的时间进行文献阅读并进行相应知识的积累，因此不了解设计内容的背景和科学问题，在设计过程中处于被动的状态，很难有自己的见解。因而，这一过程对其科学素养与工程技术素质的培养效果大打折扣。
1．2与考研、找工作时间重合，受到冲击
近年来，随着本科毕业生就业难问题的突显，考研和找工作占据了大学高年级学生相当一部分时间和精力。据统计，河南理工大学材料学院近年来的考研率一直维持在35％以上，而且进一步呈现低年级化。许多学生从一年级就关心考研问题，而一部分学生为了增大考研成功率，在三年级上学期开始上考研班。这对本科教学造成了严重冲击。而由于毕业设计的时间集中于四年级下学期，与研究生考试、复试以及单位招聘的时间重合，因此许多学生忙于考研和找工作而在毕业设计中投入精力少。这使毕业设计教学时间集中的问题恶化，进一步降低了教学效果。
1．3教学内容不尽合理，形式单一
近年来大学毕业生工程技术素质的下降使用人单位对大学生的期望降低，而激烈的就业竞争使学生在实现就业的过程中处于弱势。因此，对于选择就业的毕业生，提高其对工作岗位的适应能力，有针对性地拓展其知识结构，对其职业发展有很大的帮助。但是目前的毕业设计教学内容很难达到与工厂对学生的要求一致。因此，增加其他形式的教学内容，丰富毕业设计内容势在必行。
2毕业设计教学改革的内容与措施
2．1打破时间限制。增加教学时限为了使学生有足够时间进行文献阅读和研究工作，毕业设计提前至本科教学的三年级开始。从这一阶段开始，毕业设计教学与专业理论知识的教学相辅相成，科研和设计的实践活动促进学生对理论知识学习的兴趣。对刚刚学过的知识应用，也可以有效地拓展科研或设计的思路。同时，这样的教学方式使学生有充足的时闻进行毕业设计的文献阅读，积累相关的知识，了解设计背景，改变了学生过去“仓促上阵”的状况。在材料科学与工程专业08级本科生中以自愿的形式选择部分学生实施新的教学方式，并以其余的学生进行对照。结果表明，从三年级开始毕业设计的学生毕业论文或设计说明书的质量明显高于对照组，其对研究工作的理解好于对照组，工作量大大超过对照组从答辩成绩分析，实行新教学方式的学生毕业设计成绩普遍高于对照组，优秀率达~1]52．6％，其余为良好，无中或中以下成绩。
2．2结合教师科研项目合理选题让学生在毕业设计中参与教师的科研工作，一方面可以为教师的科研课题增加一支新生力量，另一方面学生通过参与科研可以得到科研能力和其他能力与素质的培养，为今后考研继续深造奠定基础。河南理工大学材料学院材料学系设有水泥、混凝土、玻璃、陶瓷、耐火材料、新型功能材料等研究方向，近几年承担国家、省、市、校级及企业委托1o0多项科研课题，为学生选题提供了较大空间。另外，我们还充分利用新进博士所具有的外联关系，选派优秀本科毕业生到相关知名院校和科研室所进行毕业论文工作，收到了良好效果。据统计，自2005级~1J2006级已毕业的2届250多名学生中，总共有超过80％的人选择与教师科研课题有关的研究题目，且呈增长趋势。
2．3借助外部力量进行工艺性设计的教学毕业设计是一个实践性很强的教学环节，以往这个环节完全与社会、工厂企业脱钩，设计题目由指导教师设定，一般除毕业实习阶段到有关工厂企业去实地考察外，大部分时间完全由教师指导学生在学校关门做设计，存在许多弊端。为此我们从2004级材料科学与工程专业毕业生开始，采用了“由指导教师与焦作千业水泥有限公司有关生产技术人员联合指导毕业设计”的做法，结合水泥工厂的工程实际问题和生产技术难题进行毕业设计的选题。在2005级和2006级毕业生中进一步推广，让学生到即将工作的企业和单位参加实际题目的设计。实践证明，这是工科类大学生进行毕业设计的一条有效途径。
3结语
从目前的效果来看，本科毕业设计的改革取得了初步的成功，这一环节的教学质量有较明显的提高，学生、用人单位的反馈较好。下一步改革的范围将扩展到所有学生，同时在以下方面进行更深入的改革。
(1)进一步丰富教学内容和形式。改变过去过死的教学方法，设计更多的教学内容，让学生自主选择合适的毕业设计内容。
材料科学范文第5篇
[关键词]材料科学与工程专业 材料科学基础 教学
“材料科学基础”是研究材料的成分、结构、性能之间的关系及其变化规律的一门基础学科，是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业基础课。根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路和1997年国务院学位办颁发的新专业目录，材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。为此，各相关高校在材料科学与工程专业主干课程“材料科学基础”的教学上都进行了教学改革。暨南大学材料科学与工程专业自2002年设立以来，就依据教育部的要求，将专业培养目标设定为培养“大材料”科学研究与工程技术所需的人才。故“材料科学基础”课程内容设置为介绍三大材料的基础知识，在教学模式、手段及课程配套方面也具有鲜明的特色。本文阐述了暨南大学材料科学与工程系以“奠定学科专业基础，培养学生科学的思维能力”为宗旨，开展“材料科学基础”教学工作的经验和体会。并以此为契机，进一步优化教学内容，探索新的教学模式和教学手段，进一步提高教学质量。
一、课程发展历史、性质与定位
材料是人类文明发展的基石。人类发展的文明史就是按石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代来划分的，可见材料对人类文明进程的重要贡献。与人类使用材料的漫长历史相比，对材料的研究即材料科学的历史比较短暂。19世纪中叶，开始采用金相显微镜研究钢铁，相平衡热力学和统计热力学则为建立材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代，原子结构和量子力学提供了研究材料微观结构的理论，x射线衍射技术和电子显微技术为探索材料的微观结构提供了手段。20世纪50年代，金属学已初具规模。高校金属材料专业都开设了《金属学》课程。到20世纪60年代，世界经济的腾飞促使陶瓷学和高分子材料学建立，其代表作分别为wg金格瑞的《陶瓷导论》(introduction to ceramics)和pj flory的《高分子化学与物理》(polymer chemistry and physics)。前者，wg金格瑞教授将金属学的原理应用于无机材料的结构、热力学、动力学、相变及性能分析当中，成功地指导了水泥、玻璃和陶瓷材料的生产和科研。而pj flory教授则主要围绕聚合物的合成过程、聚集态结构以及物理、化学等行为特征，阐述了高分子材料的结构及性能。到今天，三大材料的研究相互渗透，研究方法相互借鉴，产生了21世纪的材料科学。
“材料科学基础”着眼于材料基本问题诸如材料的结合键、材料的晶体结构及缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形、材料的亚稳态。从金属材料的基本理论出发，将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。本课程横向融合金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基础理论于一炉，纵向则充分利用学生已经学过的基础知识(包括高等数学、普通物理、物理化学、材料力学等)，并能连接后续的材料的分析与表征、材料物理、材料加工工艺学等必修课程及高分子材料、无机非金属材料、金属材料等模块的选修课程。
二、教学内容的优化和选择
现代材料工业和技术的发展推动材料从组成、结构和功能的单一化向复合化、一体化发展，使培养大材料、宽专业人才的教学改革迫在眉睫。在此形势下，2002年暨南大学材料科学与工程专业设立并开始招收首届本科学生，确定了《材料科学基础》为专业基础课(必修，72学时，4学分)。本课程内容旨在以物质结构和结构形成为主线将三大固体材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料)的基础知识有机结合，构建大材料专业公共性专业基础课教学体系。该课程体系旨在强化对学生重基础的通才教育模式，在教学内容上力求共性教学，突出个性特点。为此。从选择教材着手，优化教学内容，强化基础教学，着重培养学生科学的思维方法、创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力。
目前， “材料科学基础”教材体系可分为两大类。第一类沿袭“金属学”课程的教学内容，增加了少量无机非金属材料、高分子材料和复合材料等内容，往往侧重金属材料。这类教材基本上适合以金属材料为主导的材料科学与工程专业的教学。第二类教材则是在增加非金属材料、高分子材料、复合材料等新材料内容的同时，对该课程的所有内容进行了全新的组合，将它们有机地融入整个教材体系中，形成新的包含各种类型材料的教学体系。由于低年级本科学生的专业知识有限，这类教材在教学中要突出构建整个教学内容的逻辑性和条理性，避免学生掌握了各材料的个性，却忽视了各材料的共性，从而使整个课程陷入一个“材料学概论”的泥潭。为达到突出共性教学的目的，搭建一个合理材料科学与工程的知识平台，根据整个学科的培养方案和教学计划，我们选择上海交通大学出版社出版的面向21世纪新教材《材料科学基础》作为教材，从教学目标出发，该教材最显著的特点是着重于基本概念和基础理论，便于在教学中掌握深度和广度。根据本专业培养目标的要求和培养方案的特点，在确立教材内容、体系与后续课程的相互关联的基础上，在保持课程自身体系的完整性的条件下，兼顾到不同材料的特点及知识体系与要素课程内各个环节之间的逻辑关系，对该教材的内容进行了“扬弃”，将课程教学内容分为三大模块：
1 材料的结构。①微观结构：原子的排列方式、高分子链结构；②结构的完整性：晶体学基础、金属的晶体结构、合金、离子晶体结构规则、共价晶体结构、聚合物的晶态结构；③结构的不完整性：晶体缺陷、表面和界面、非晶态、亚稳态、准晶态。
2 固体中原子及分子的运动。①扩散：菲克第一、第二定律、扩散的热力学分析、扩散原子理论、影响因素；②高分子的分子运动：分子链的运动及其柔顺性、分子的运动方式及影响因素。
3 材料的组织结构变化。①材料的形变和再结晶：单晶和多晶体的塑性变形、回复和再结晶；②相图。单元系相图：凝固、形核和晶体长大；二元系相图：匀晶、共晶和包晶相图、混溶间隙、相图分析；三元系相图：相图基础、三元匀晶和共晶相图。
为了在上述教学内容中力求共性教学，以最大限度地淡化三大材料各自的专业色彩，力求突出共性的内容。例如，相平衡与相图的内容，选择了相律、相平衡热力学理论、一元、两元和三元基本相图类型的阅读等为重点内容，而淡化与此相关的教材中有关金属材料的冶金和铸造
方面的内容。
通过多年的教学实践，上述教学内容的优化既得到了后续课程教师的肯定，又使学生学以致用，达到了奠定学科专业基础、培养科学思维的目的。
三、教学内容组织方式与目的
本课程教学内容的特点是“三多一少”，即叙述性的原理、规律多，需要记忆的概念、定义多，课程内容知识点多。理论计算少。因该课程内容枯燥、抽象，学生感到难学。具体表现在：不能很好地将数学理论应用到材料科学的基础课程、无法判定从而掌握教学内容中的重点、不能将所学的知识点和实际的材料联系起来。所以，我们在教学内容的组织上做了一些探索：
1 突破传统的“一本教科书”的局限性。本课程的教学内容在严格按照教学大纲和教学计划授课的同时，综合多种中文教材、英文教材等，力图做到知识面完整、讲授描述通俗易懂。如针对本专业每年都有数目不等的海外学生的特点，在教学提倡采用台湾晓园出版社出版的《材料科学与工程》作为补充性教材，提升外招学生对学科知识的认同感和认知度。
2 探索课堂教学，有所为，有所不为。课堂讲重点、难点，讲思路，留给学生充分的思考时间和空间，以调动他们的主动性和积极性。对难点和重点内容，尽量举出其应用实例，结合学科前沿知识，使学生知道该原理的用处，听课时不感到抽象、空洞，达到了理论联系实际的目的。而且，对重点和难点内容务必做到举一反三，确保学生能够掌握，以达到以点带面，进而掌握所学知识的目的。
3 注重教学内容的连贯性，连通性，提高学生对所学知识点的融会贯通能力。本课程在教学过程中，提倡预习，并将即将讲授的知识点与所学基础知识点的关联告知学生，使其掌握学习的主动性。对部分关联度高的章节，采用课堂讨论、换位讲授等方法，调动课堂气氛，使学生自觉地运用基础知识解决教学过程中的难点，从而提高他们通晓所学知识点的能力，达到全面提升专业素质和人文素质的目的。例如，在相图的学习中，尝试让学生利用所学的物理、化学知识换位讲授一元相图和二元相图的基础，一方面使他们学会对所学知识点进行归纳和演绎，另一方面提升他们的口头表达、演讲技巧。
4 充分、恰当地采用现代化多媒体教学方法，并辅之以动画，实现图、文、声、像的视听一体化教学。特别是对那些教学难点和需要丰富空间想象力的内容，形象、生动地展示在学生面前，既直观又富动感，可明显提高教学效果。
四、教学方法与教学手段
“材料科学基础”课程内容抽象、概念性强，学生在学习时容易感到枯燥难学。因此，在课堂上应常采用启发式教育，常用提问、问答或引而不发方法，调动学生的积极思维能力。在讲授时使用ppt演示文稿，尽量多用教学模型、挂图、照片和曲线图表等形象化语言。涉及部分教学内容如位错运动等，应结合动画生动地用图像演示给学生，以加深他们对课程内容的理解，提高学习兴趣。对于部分与前期知识关联度高的基本理论如单元相图，组织学生进行课堂讨论(seminar)，并以学生发言为主，让他们直接参与教学。对需要运用较多数学知识且理论性较强的内容，如扩散第一、第二定律，应多采用板书推导，加强逻辑性学习。另外，为了提高学生对那些需要有丰富空间想象力的晶体结构、金相组织的转变和识别、位错、位错增殖和缠结过程等知识难点的理解和掌握，将先进的多媒体现代化教学手段引入材料科学基础教学中，并让它们以二维或三维动画形式生动形象地展示在学生面前，弥补传统教学在时间和空间等方面的不足，以提高教学效果。在课外，还可建立qq空间，在群聊中解决课堂中来不及解决的问题，通过师生交流，提高学生探索性自学能力和学习的积极性。
在“宽口径，大平台”培养模式下开展材料科学与工程教学， “材料科学基础”作为专业必修的主干课程，突出共性教学是打好学科专业知识的必备条件。从时代的需要出发，合理选择及组织教学内容、创新教学手段和方法，使其与教学内容相互协调，是构建新时代“材料科学基础”教学体系的关键。今后， “材料科学基础课程”将继续围绕以符合时展、符合教育规律为中心开展课程建设，不断探索和实践，为成功培养宽专业人才奠定基础。
参考文献：
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[11]靳正国等-大材料专业“材料科学基础”课程教改的认识与实践[j]，高等工程教育研究,2005(增刊)：31—35。
材料科学范文第6篇
关键词：美国俄亥俄州立大学；材料科学基础；课程体系
中图分类号：G40-059.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0052-02
美国俄亥俄州立大学（OSU）是一所历史悠久的研究型高等学府，为十大联盟Big Ten Conference成员，被誉为“公立常春藤”大学之一。OSU开设的专业几乎涵盖了所有的学术领域，很多专业在全美名列前茅。
OSU工程学院材料科学与工程系由地质、采矿及冶金系和粘土、陶瓷系合并而成，许多教师在国际相关研究领域享有很高的声誉。系里拥有一栋办公楼和两栋试验楼，拥有很多具有国际先进水平的仪器和设备，其研究方向覆盖了金属、陶瓷等电子、生物、超导、传感器、金属间化合物、先进复合材料、涂层、薄膜材料等的加工、组织及其化学、物理、力学性能的研究。
国内某高校（以下称A高校）是一所以土木建筑、环境市政、材料冶金及其相关学科为特色，以工程技术学科为主体，工、理、文、管、法、经、艺等学科协调发展的多科性大学。该高校冶金工程学院由冶金工程、材料成型与控制工程、金属材料工程、化学工艺与工程4个专业组成。其研究方向覆盖表面纳米化处理、超细晶材料制备、涂层材料、电池材料、钢铁材料、金属间化合物等领域。
OSU的材料科学与工程系和A高校的冶金工程学院都设置有材料科学基础课程，且都立足培养材料加工类专业理论应用型人才。因此，对这两所大学材料科学基础类课程的教学方法进行比较研究是可行的。通过比较研究，对国内高校材料专业乃至其他理工类专业的教育教学改革和课程体系建设具有一定的启示和借鉴作用。
一、课程体系
OSU的本科教育旨在培养学生对专业的学习兴趣，帮助学生获得应对现代社会挑战所需要的知识和能力。OSU将每学年分为Winter、Spring、Summer、Autumn四个学期。除了Summer Quarter，其他学期都安排了材料科学基础的相关课程，其专业课设置均为专业基础课，即精心为学生设计的入门课程，主要目的是给学生展示该学科涉及哪些方面的内容，哪些内容可以在今后的学习中进行深入学习，帮助学生完成从高中向大学阶段的过渡[1]。
OSU材料科学基础相关主要课程有：MSE564――材料微观组织和力学性能、MSE342――材料的微观组织和特性、MSE741――透射电镜、MSE205――材料科学与工程简介、MSE361――材料的力学性能简介、MSE605――材料科学原理、MSE765――材料的力学性能。这些课程共分为三个体系，205、605讲授的是材料科学基础和原理，注重介绍各类材料的组织、结构、性能、加工工艺与其应用之间的关系，讲授金属材料、陶瓷、聚合物、化合物等材料的组织结构对其力学等性能的影响以及分别采取哪种工艺改变材料的结构获得预期性能。361、564、765主要讲授了材料的宏观力学性能，例如陶瓷、金属材料、聚合物、化合物等材料的拉伸、疲劳、断裂、蠕变等宏观力学性能，并阐述了材料组织结构对其变形行为的影响。342和741讲授了材料微观组织结构分析与表征，主要通过XRD、SEM、EBSD、TEM等分析方法对材料的位错、织构等微观组织结构的分析与表征。课程体系安排由浅及深，比如605是205的深化版，对相关理论进行了深入讲解，重点对位错、扩散、钢的热处理部分进行了扩充。765是361、564这两门课程的深化版。学生可以自主的根据自己的掌握程度以及兴趣选择基础课程或者深化课程，完善自己的理论知识体系。
A高校实施以通识教育为基础的专业教育，培养德、智、体、美、劳全面发展的高水平高素质人才。该高校材料科学基础相关课程主要包括金属学、材料化学、材料组织结构的表征、材料性能学、材料加工原理和材料综合实验，体现“组织决定性能，性能决定用途”的知识核心。此外，该高校设有材料塑性力学、凝固理论、轧制技术、冲压成型等课程，旨在帮助学生形成一个从材料合成到后续加工的完整知识体系，但是理论基础课程设置较少，学生对基础理论的掌握程度有待深入。
二、实践教学
实验是课程的重要组成部分，也是学生学习掌握材料组织性能、材料检测方法的重要手段[2]。OSU采用分时段的实验室管理方法，即将每次参与实验的学生分成四组，四组学生在50分钟内交换使用实验仪器，大大提高了实验效率，也能够让每个学生亲自参与到实验环节中，并从中得到锻炼与知识的理解与巩固。学院也会设计一些趣味实验，MSE361课程就设置了一个“Egg Drop”项目，就是让学生开动脑筋，采用奇思妙想确保鸡蛋从5层楼上扔下来而不破裂，要想成功完成这个项目，学生需要发挥团队协作精神，综合运用材料力学知识，选取有效材料对鸡蛋进行保护，并采用有限元进行模拟分析。A高校的材料科学基础课程实验属于验证性技术基础实验，一共包含三个内容，分别为金相样品的制备及显微镜使用，Fe3C-Fe平衡组织分析以及金属塑性变形与再结晶实验。实验采用集中安排的形式，安排在具体的某周某节课，由教师动手操作，学生围在周围学习，然后分组完成实验操，每个学生的亲身经历比较少，通过实验获得的专业知识也会减弱。
三、课堂教学方法
课堂教学方法是在一定的理论指导下，为实现既定教学目标而采用的课堂教学形式。教师应该了解和掌握多种教学方法，根据具体的教学情境和教学目标运用不同的教学方法。
OSU所有的教室基本都配备有投影设施，在讲课过程中，教师可以用电子笔在PPT上勾画、讲解。另外教师在授课过程中，可根据需要设置一些问题，学生通过手中的clicker，按键给出自己的判断，答题结束后，屏幕上很快显示出统计结果，教师会据此了解学生对知识点的掌握情况。
OSU课堂多采用以激发学生潜能为目标的“案例教学”、“交互教学”和“小组讨论”。案例教学通过教师讲解实例向学生介绍材料组织及性能的相关理论知识，然后学生再利用网络、书籍等资料，运用所学的知识对自选材料进行分析；交互式教学方法，构建了一个平等和互相尊重的学习氛围，实现了师生之间的相互沟通和加深对新概念的理解；在小组讨论与汇报过程中，教师对每个学生都十分重视，尽量让每个学生都有表现的机会，强调让每个人都分担一部分工作。在展示成果时，每人都要汇报自己做了什么，并谈谈自己独到的见解。有些课程在课程讲授完之后，会要求学生分小组完成一个项目设计，这样可以培养学生的团队合作意识、创新精神和社会责任感，使其学会如何收集资料，也使概念的记忆和问题的解决迅速化。
A高校目前的课堂以讲述为主导，案例教学和交互教学方法逐渐加以应用，这样的做法对学生自己构建知识体系有重要意义。但是在构建知识体系的过程中，教师相对传统的讲述方式、作业布置等情况，导致对学生知识结构方向的纠偏作用比较小。学生在不知道问题的已知条件的由来的时候，往往难于形成自己的知识体系。课堂互动的效果与美国的课堂气氛差异很大，在美国课堂上，只要教师提出了问题，学生会马上有激烈的反应，若是有讨论的话，教室里马上就会活力四射；但是在中国课堂上，教师提出问题，大多数学生会选择沉默，教师需要用“点将”的方式实现互动。
OSU将更多的时间留给了学生，让学生有更多的作业时间和创新时间。A高校则在课堂教学上花了更多的时间，教师和学生的创新思路和时间将受到限制。
四、考核体系
OSU将考试成绩分散在日常学习中，根据学生的到课率、课堂答题情况、作业完成情况、小测验、期中考试、期末考试、实验（实验表现和出勤）、实验评估和项目等综合决定。所以从头至尾，学生需要认真学习才能取得理想的成绩。
A高校的成绩由期末考试和平时成绩来决定，期中、期末考试占70%，平时成绩占30%。平时成绩包括实验、出勤和作业全部。因此，学生就会只注重最终的学习结果，而不注重期间学习的过程。这对学生人生观，价值观的形成有重要的影响。
五、启示与借鉴
通过对俄亥俄州立大学和国内A高校材料科学基础相关专业的课程设置、实践教学、教学方法和考核体系进行对比，分析了A高校在教育教学过程中存在的问题。为提高材料科学基础课程的教学水平和人才培养质量，一方面要在实施通识教育的基础上加强自然科学、人文社科教育，拓宽学科范围，适当增加选修课程的数量，提高课程的综合性，增加学生学习知识面和课程选择的自主性；另一方面，材料科学基础课程教学内容要紧跟学科前沿，使学生了解到材料领域的高新技术，并应涉及各种材料工艺的计算机模拟[3]；同时，实践教学要从教学计划和实验室管理两方面进行改进，更新实验室管理办法，维护设备的正常运转，使每个学生都可以参与其中。
参考文献：
[1]左治江.中美材料加工类课程的教学方法比较研究[J].国际观察，2014，10（5）：122-126.
[2]张玉平.中美高校材料科学与工程课程体系比较初探[J].高等理科教育，2010，93（5）：73-76.
材料科学范文第7篇
关键词：自媒体；公众平台；材料
科学教学材料是人类用来制造生产工具、器件以及产品的物质。从100万年前的石器时代到青铜器时代再到现在的新材料时代，人类社会的发展历程就是以材料发展为主要标志。在新媒体普及的今天，我院从培养专业应用型人才的目标出发，深入探索了自媒体对材料科学教学的辅助作用，取得了较好的效果，但也有不足之处，需要进一步完善和改进。
一、自媒体应用于材料科学教学的背景和意义
目前，在高等教育教学环节中，基于自媒体的QQ、微信、博客、论坛和电子邮件等工具已被高校教师逐渐采用，成为师生交流的一个重要平台。其中QQ群被广泛用于教学内容的讨论和通知场所，学生可以在QQ群里就课堂疑问进行提问，而教师也能够即时回复，消除学生的课堂疑虑。微信平台具有操作便利、信息即时、内容丰富和消息推送精准等特点，深受大学教师的喜爱，成为信息交流和消息推送的重要工具。而私人博客以及公众论坛则已成为专业知识学习的一种途径，其中专业教师的私人博客中经常会相关行业最新动态以及最新知识。据调查显示，在专业课的教学中使用自媒体可以有效的将传统的课堂教学进一步的延伸到课堂之外，进而发挥大学生的自学能力，使其突破传统课堂学习所需要的时间和地点限制，能够让学生真正做到随时随地对自己进行充电学习。目前，在材料专业的教学过程中，自媒体的使用仅仅是作为一种特有的教学工具来使用来对课堂进行简单延伸，例如通知、布置作业、收作业以及师生间交流等。自媒体应用的不充分，大大削弱了其作为一个学习和交流平台的作用。究其根源，主要在于两个方面：一是教师传统的教学理念和自我学习上的创新不足。在大多数高校中，有较多数量的教师对新事物具有一定的排斥感。在面临新的教学理念和方式采取消极的态度对待，不愿意花时间和精力去充电学习提升自我。二是学生对于自媒体的观念还停留在娱乐层面上。自媒体在日常生活中出现频率最高的功能就体现在娱乐方面，尤其是在智能手机、便携笔记本及平板电脑普及的年代，学生更多的是使用这些工具进行娱乐而非用来学习。在此背景下，探索新媒体在材料专业的教学过程中的应用对材料科学的发展就显得极为有意义。
二、自媒体在材料科学教学中的具体应用
1.自媒体在课前预习中的应用。课前预习在传统科学教学中占据有比较重要的地位，它是对课堂知识学习的一个先前认识。倘若预习不充分，就会导致课堂学习的效率低下，增加了学习的时间和知识的理解难度。目前，在高校课堂教学中，教师很难去把控学生的课前预习情况，从而导致大部分学生课堂掌握知识效率低下。针对这种问题，可以采用自媒体的学习平台对学生的课前预习情况进行掌控。教师可以采用自媒体平台将上课需要掌握的知识列出，并配有一定的课前趣味练习，让学生带着问题在上课之前就通过网络平台查找所需要的知识，为课堂学习打好基础。在此过程中，利用自媒体所具备的电子访问记录来对学生的课前预习情况进行掌控。2.自媒体在课堂教学中的应用。自媒体平台的一大特点就是能够实时交流，基于这个功能，可以将传统课堂教学设计成能够实时互动的新型课堂教学。实时互动课堂教学主要包括了课堂讲授、在线互动讨论以及知识点在线测评这三个模块，其中课堂讲授为教师主导，在线互动讨论为教师引导学生主导，知识点测评则以学生为主导的方式展开。南京工程学院材料工程学院曾就“腐蚀与防护”这门课进行了实时互动课堂探索。在探索过程中，专业授课教师采用多种自媒体手段向材料科学专业的学生介绍了专业课程的相关知识点，并针对相关知识点引导学生结合课前预习的成果，提出自己的见解或者疑问，然后以小组方式讨论解决，最终由每个小组得出一个结论并通过自媒体平台将结论以图文形式传送给教师端，由授课教师收集并展示于投影上进行点评。课堂测验则利用设计好的习题在自媒体终端，由学生打开并完成测试，教师可以实时查看每个学生的测试结果，并对其进行现场点评。3.自媒体在课后复习中的应用。课程复习的目的就是对所学知识进行深化和转化，回忆并理解各部分知识点之间的关系，将知识的点连接起来形成知识链甚至是知识网。高校教学过程中的复习过程是非常难以把控的，学生的复习与否、复习成功与否教师均无从考证。因此，针对上述情况，可以采用自媒体学习平台来辅助学生的课后复习。教师可以在自媒体学习平台上通过布置企业面临的项目问题，让学生以领任务的形式领取问题，然后利用课堂上所学的知识进行分析问题并提出解决方案，这样一方面可以让学生起到复习课堂所学知识的作用，另一方面也可以提升学生对所学知识有一个认同感，让其明白所学的专业课知识与我们的生产生活紧密相连。
三、自媒体在材料科学教学中的具体分析
我校材料工程学院对材料学科的学生利用自媒体学习专业课程的情况进行了分析。图1为一个学期的自媒体形式使用率的分布情况。从图1中可以看出，学生对于自媒体平台学习方式已然有了较大的认同感，能够主动采用不同的自媒体平台进行自我学习。在这几种自媒体平台上，学生采用最多的是QQ和微信这两个自媒体平台，说明类似于QQ和微信这样能够实现即时通讯的自媒体平台容易让年轻学生接受，这也得益于智能手机的普及。另一方面也说明了学生越来越习惯于在自媒体平台上与教师进行互动沟通。仅次于QQ和微信之后是BBS自媒体平台，其最大的缺点就是无法获得即时回复，进而造成学生对其使用率比QQ和微信低了很多。电子邮件自媒体平台主要用于任务的过程以及各种通知的发放。飞聊作为移动的一款聊天软件具有兼容于PC机和智能手机的功能，学生在学习过程中使用频率也较高。使用频率最低的为微博，主要是由于微博传播知识面过于专业和狭窄，并且沟通非常不及时。综合上述分析，在自媒体平台中，具有实时交流的平台最受学生和教师的欢迎，而实时交流性越差的平台使用频率也相对越低。
四、结语
21世纪是新“互联网+”的时代，高校课堂教育也在这个科技突飞猛进的时代面临着巨大的变革。高等学校的教育使命促使高校课堂教育发展的大趋势是从传统学校教学的教室中“走出来”，解放掉传统课堂教育的时间和空间限制。利用新媒体来实现师生之间随时随地的互动沟通，使学生在学的过程中产生兴趣，更能使学生在实践中体会到知识的力量，这对于材料科学领域的教学来说有着重要的意义，也对其他学科教学改革有着一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]吴浪,廖其龙,李玉香,曹林洪.材料专业研究生学位课程的教学改革探索[J].大学教育,2016,(1):138-139.
[2]李俊键,姜汉桥,韩国庆,梁彬.自媒体在油藏工程教学中的应用[J].石油教育,2016,(2):71-73.
材料科学范文第8篇
【关键词】计算机 材料科学 应用
计算机作为电子信息时代的基本工具，在我们生活的各个领域均起着极为重要的作用，在材料科学的相关研究中发挥的作用也越来越重要，例如钢铁行业的测量高炉内的温度、监控高炉内流体的运动以及对高炉使用寿命的推测等都依赖于计算机的操控。现如今我国各产业大多向精细化和完整化的趋势发展，对计算机的需求不断提高。由此，不难看出计算机在材料科学中的应用有着广阔的前景。那么，如何充分利用计算机使材料科学的研究发展达到一个新的高度呢？这就要求我们对计算机、材料科学以及二者关系有充分的认知，并认真分析探索计算机在材料科学研究领域的应用方向，结合计算机的优势，更好地发展材料科学。
1 计算机在材料科学中的应用领域
1.1 计算机用于新材料的设计
通常情况下，新材料的设计与制作是通过理论分析和计算，对新材料的组成成分、结构外观及性能等方面进行预报，然后结合材料设计方案制作具有特定性能或结构的新材料。材料设计主要通过多次重复实验，进行大面积筛选的方式来完成的，时间周期较长，且大量消耗人力、物力。因此，运用人工智能方法识别计算机中预先建立的知识库、数据库，归纳大批量的物理化学理论和实验资料，并以此作为理论辅助，再结合实验验证的手段进行材料设计的方法受到人们的青睐，是材料科学领域内进行研究探索的主要方向。材料设计按照空间尺寸以及设计的对象，通常分为微观设计层次、介观设计层次、宏观设计层级三个层级。其中，微观设计层次的尺度大致为1nm数量级，属于电子、原子或分子层次的微观结构设计；介观设计层次的尺度大致为1um数量级；宏观设计层级的尺度与宏观材料相对应。
1.2 材料科学中的计算机模拟
现今，在许多新颖算法的模拟技术基础上，利用具有强大计算能力的计算机，能够大幅度提高材料科学中的细致程度和精确程度，可对物质内部情况有更深层次的研究。因此，计算机在材料科学研究中的应用越来越受到重视，并衍生出计算材料科学这一学科。材料科学相关研究人员常应用计算机对真实系统进行相关模拟实验，并利用计算机所提供的模拟实验结果，以展开新材料的研究工作。另一方面，计算机模拟在材料科学中的应用十分广泛，模拟对象涉及材料研制到材料使用的各个过程，例如材料合成、材料结构、材料性能以及制备和使用等。计算机模拟技术应用于材料科学研究中具有极大优势，不但可进行各类实验的模拟，还可对材料内部微观性质、宏观力学行为均有跟深层次的了解，且可在制备前提前预测新材料的性能，提供强大的理论指导。
1.3 材料与工艺过程的优化及自动控制
在材料科学研究中，相关加工技术的发展主要通过控制技术的发展进步来体现，由电子计算机和可编程控制器等电子设备在材料加工过程中应用越来越广泛便可明显看出这一发展趋势。在材料的加工制作过程中，充分使用计算机技术可有效降低劳动强度，提高材料产品的精度和质量，同时增加产量。除此之外，还可通过计算机来优化控制材料加工制备的工艺过程，例如，建立有关材料的工艺数学模型后，利用计算机对其进行模拟，可通过计算机精确有效地控制渗碳渗氮的全过程。在材料制备过程中，可通过计算机精确控制相关制备过程，如在对材料表面进行热处理过程中，对炉温进行精确的自动控制等。
1.4 计算机用于数据与图像处理
材料科学因其本身的特性，借助计算机的存储功能、数据和图像处理功能，可以在大量保存数据基础上，对这些数据进行高效的归纳、整理，例如计算、绘图等。另外，可进行快速查询，如材料的性能与其聚集状态的关系十分密切，通常需利用光学显微镜和电子显微镜技术，以二维图像的形式显示材料的凝聚结构状态。在此过程中，可利用计算机的图像分析处理功能进行材料功能的相关研究，获取晶体大小、聚集方式等有效的结构信息，并将其与涉及的性能相联系，对材料的结构研究具有指导意义。目前，存在大量进行材料数据处理的软件，如X衍射数据处理、最小二乘法数据处理、DPS数据处理、Origin、Excel等。
2 计算机在材料科学中的实际应用
2.1 有效差分法
有限差分法是利用泰勒级数展开等方式，用网格节点上的函数值的差商来代替控制方程中的导数，并利用此方法实现连续函数的离散化，并利用有限的、离散的数值代替原有的连续函数分布。
2.2 材料数据库与知识库
因工程材料种类多且特性强的特点，材料的组成成分、结构特点及特殊性能等信息共同构成了一个极为庞大的体系，给材料研究人员的查询和研究工作带来极大不便，因此利用计算机建立不同类型的材料数据库就显得尤为重要。数据库储存具体的数据值，有智能查询功能，便于材料工作者进行查询；知识库主要存储规则、规律等信息，可通过相应的数理模型进行推理、运算，提供材料的性能等方面的数据，便于工作者对材料性能的把控。
2.3 材料科学研究中主要物理场的数值模拟
利用计算机可结合材料加工过程中的传热、力学问题和内部原子的迁移等方面内容，进行模拟场设计；并采用模拟场的方式，利用有限元分析法进行“传热传质过程”的数值模拟。
3 结语
综上所述，材料科学作为发展尚未成熟的新兴学科，目前其研究大多依靠事实及经验的积累，没有较为完备的系统。而计算机在材料科学中的充分应用，可使材料科学的研究发展更为系统化，达到一个新的高度。因此，科学研究工作者应提高对计算机、材料科学以及二者关系的认知，并认真分析探索计算机在材料科学研究领域的应用方向，结合计算机的优势，更好地发展材料科学。
参考文献
[1]张志涌.精通Matlab6.5版[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[2]卢百平，钟仁显.分子动力学在材料科学中的应用[J].铸造技术，2007，28（1）：146-148.
作者单位
材料科学范文第9篇
关键词 材料科学；计算机；应用
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0216-02
现代高新产业技术的不断发展，对我们所需材料的性能等方面也提出了较高的要求，同样的，对于材料科学研究领域本身来说，要求也是越来越高了，那么，材料科学研究的发展又是怎样与计算机建立起了密不可分的联系呢？这就需要我们在充分了解计算机与材料科学关系的基础上来具体地分析计算机在材料科学中的几个应用。
现在，材料科学领域已经有了一个较好地发展，这就需要我们在充分利用计算机的前提下把对材料科学的研究推向一个全新的高度，同时，这个新发展将大大提高研究领域的使用效能。
1 常用计算方法和数据处理
常用计算方法和数据处理：常用数值分析方法；线性方程组解法；最小二乘法曲线拟合；三次样条插值函数；数值分析软件及应用举例；材料科学研究中的数据处理；材料科学研究的数据类型；材料研究中的数据分析；材料研究的实验设计；图象处理在材料领域的应用；数据分析软件介绍及应用举例；
2 材料科学研究中数值模拟方法基础
材料科学研究中数值模拟方法基础：有限差分法，差分方程的建立；差分方程的求解方法；有限元法的基本概念；有限元法的基本理论；现代有限元分析软件简介及在各专业方向应用举例；
3 材料科学与工程中的物理场计算机分析
材料科学与工程中的物理场计算机分析：温度场计算机分析；温度场及传热学问题；导热微分方程；导热问题的数值解析；非稳态导热问题的有限差分格式；温度场计算机分析举例；浓度扩散场计算机分析；扩散方程；扩散方程初始条件和边界条件；扩散方程的数值解析及针对物理场和温度场在各专业方向实际过程介绍；
4材料相关学科和计算机学科的相互交叉
4.1材料学和计算机学科的相互学习和使用
从一定程度上，计算机科学与材料科学之间没有明确的界限，也就是说，当我们在学习材料科学的时候，需要间歇式地学习一些计算机相关知识。计算机和材料相关学科是结合在一起的，它们的交叉体现在要通过计算机的高技术手段来研究材料的性质、仿制材料的构成。
材料科学的研究少不了要对计算机进行使用，并且计算机对材料科学的作用还是极为重要的。它们两者在相互交叉中也可以来共同促进对对方的研究发展。
4.2在材料科学研究中使用计算机不可缺少
在材料科学的研究过程中，分析材料的性能、分析材料的组成、新性能材料的设计以及制备方法、加工工艺等等都需要用到计算机；材料科学研究的每一个领域倘若离开计算机就无法正常完成任务，因此说，计算机在材料科学研究领域中起着不可忽视的重要作用，更是材料科学研究中的高科技工具。
通过对计算机的运用，材料科学的研究才能更趋向自动化与集成化。
5 利用计算机更好为材料科学使用
5.1方便研究人员进行知识交流和查阅
运用计算机网络的强大功能可以为材料科学行业的研究人员提供更加便捷的服务，通过计算机网络，研究人员可以查阅自己所需要的科研资料、及时关注材料科学研究领域的最新动态、了解材料科学研究的发展方向、并且可以发表自己的论文以供广大阅读者学习，同时还可以建立自己的网页来专门介绍自己的研究成果，以此通过计算机网络实现了科研人员之间的交流研究，也可以进一步推进材料科学的巨大发展。
5.2用于材料的开发加工和构造的理论等方面的分析
在材料科学的开发设计过程中，计算机的作用尤为重要，新材料研究开发中，需在结合理论的基础上运用计算机来实现预报材料的组成、结构以及性能，而且，通过理论设计来定做新材料的时候更是离不开对计算机的使用，因此说，计算机在设计新材料领域中发挥着不可替代的作用。它促进材料科学的向前发展，同时也为材料科学的开发设计做出了一定的贡献。
5.3可以发挥出计算机在数值模型等方面分析的功能
在对材料分析和研究中，很多时候要利用计算机软件对真实地操作系统进行一定的仿真模拟操作，同时提供模拟的结果来有效地促进材料科学研究的发展；通过计算机模拟可以把真实的操作结果与仿真模拟的结果相比较，从而来检验数据模型的准确性和正确性；对于计算机模拟系统的应用遍及材料科学的整个环节中，对材料科学的研究可谓是起着非常重要的作用，通过对材料的合成、研究性能设备等方面来更好地促进材料科学领域的发展。例如可以使用ansys对钢管进行网格划分并分析其压力场等。
5.4强大图像分析功能在材料学当中的应用
在材料微观构造的分析中，会出现大量的数据以及需要对图像进行必要的处理。在这种时候，充分借助计算机的存储处理功能不仅仅可以保存大量的数据，而且在一定程度上可以减少对人力的使用，节省我们宝贵的时间；同时，计算机在计算存储方面标准正确，我们就不用再担心对数据处理出错的问题了；对于材料研究过程中的图像处理也会方便得多，利用计算机的图像处理功能来研究材料的结构组成则会更加方便快捷。例如用matlab分析碳素的ct图像可以得知其碳素成分或比例。
通过以上分析可以看出，材料科学作为一门新型的学科不仅涉及面广，而且发展还不是那么的成熟，当前对于它的研究仍需要一个过程去努力进行探索，我们仍需要一个很长的阶段去探讨。作为高科技之一的计算机，在当今社会各个领域的发展中都起着极为关键的作用，同样，在材料科学研究过程中的作用也是不可忽视的，计算机为材料科学的发展提供了重要的工具，以此来推进材料科学领域的发展，并成为了材料科学研究领域中的重要工具。
参考文献
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材料科学范文第10篇
(一)简介材料计算模拟软件Materialsstudio是美国Accelrys公司为材料科学领域开发的一款科学研究软件，用于帮助用户解决当今材料科学中的一些重要问题。MaterialsStudio软件包集成了Visual-izer、CASTEP、Dmol3、Reflex等二十几个计算模拟模块，是一款强有力的计算模拟工具。用户可以通过Visualizer可视化模块进行一些简单的界面操作来建立材料分子的三维结构模型，之后通过软件包中相应的计算模块，对材料分子的构型优化、性质预测、X射线衍射分析及量子力学方面进行计算。通过计算得到的结果可以对各种晶体、无定型与高分子材料的性质及相关过程进行深入的分析和研究，其计算的结果精确可靠。CASTEP是CambridgeSequentialTotalEnergyPackage的缩写，最早由英国剑桥大学的一个凝聚态理论小组开发，是广泛用于计算周期性体系性质的一个先进量子力学程序。它可用于金属、半导体、陶瓷等多种材料的相关计算，可研究晶体材料的光学性质（折射率，反射率，吸收及发射光谱等）、缺陷性质（如空位、间隙或取代掺杂）、电子结构（能带及态密度）、体系的三维电荷密度及波函数等。
（二）教学环节设计1.知识点的设置。在材料科学的专业课中，如晶体物理、固体物理、半导体物理学、硅材料科学与技术等课程中,都会涉及材料的晶体结构，能带结构，带隙的分类，X射线衍射、缺陷，掺杂等知识点，也会涉及到材料的反射率、折射率、介电常数等材料的光学或化学性质。在完成这些基础知识点的讲解后，可以利用Mate-rialsStudio软件进行计算和演示，为这些基础理论给出直观形象的解释，把材料的宏观性质与微观机理衔接上，这样学生对材料科学的知识体系就会有一个整体的认识和了解。2.密度泛函理论及波函数的介绍。密度泛函理论是一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法，其本质是以电子密度分布函数为变量代替波函数中的自变量来求解薛定谔方程，使求解复杂体系波函数的本征值成为可能。目前，密度泛函理论已广泛应用于物理、化学及材料相关领域，特别是用来研究分子和凝聚态的性质。目前密度泛函理论DFT（DensityFunctionalTheory缩写）被广泛应用到计算模拟软件中来求解薛定谔方程，可对材料的结构、性质、光谱、能量、过渡态结构和活化势垒等方面的进行计算研究。在与分子动力学结合后，在材料设计、合成、模拟计算等方面有明显进展，成为计算材料科学的重要基础和核心技术。3.软件的操作及相关内容的演示。MaterialsStudio程序包中的二十多个计算模块是通过Visualizer这个可视化核心模块整合在一起的，用户可以很方便地应用Visualizer模块构建有机、无极、聚合物、金属等材料分子、及周期性的晶体材料、表面、层结构等模型，通过鼠标控制这些分子构型，可从不同角度查看并分析体系结构，容易形成直观的概念。MaterialsStudio自带的数据库中的晶体结构可以用于教学演示，如在硅材料科学与技术和半导体物理等课程的教学过程中，需要用到单晶硅的晶体结构，可以很方便地从MaterialsStudio软件的Structures/semiconductors数据库文件夹中导入Si这个晶体数据文件，在课堂上为学生们演示，从（100）、（110）、（111）不同的晶面来进行展示（如图1），以说明硅单晶的晶体结构。也可以通过Visualizer模块中的菜单选项Build->Sym-metry->Supercell建立n×n超胞结构，通过调整角度，可以从不同晶向观察晶体的晶面，通过超胞结构也可以演示各种晶体的密堆积结构。这样就给学生一个生动、形象、直观动态的概念，使其易于在头脑中建立空间模型，理解所学知识点。通过Visualizer模块对硅单晶的元胞进行演示，我们可以知道每个硅原子至多与另外四个硅原子相连，借此可以说明硅原子的共价键取向及硅晶体属于金刚石型结构，源于硅原子的sp3杂化，形成了四个共价键。通过CASTEP模块对硅单晶的元胞进行计算，可以得出其能带结构和态密度，通过对计算结果的分析，可以得出硅单晶材料的带隙特点。在稀土化学的教学过程中，可以通过CCDC英国剑桥晶体数据库及WebofScience网站来获取稀土配合物的晶体结构，然后通过MaterialsStudioVisualizer读出晶体结构，用于课堂演示，有助于学生理解复杂的稀土配合物结构。在固体物理教学过程中，可以利用MaterialsStudio中的Re-flex模块模拟粉晶体材料的X光、中子以及电子等多种衍射图谱,可用于验证实验结果及演示教学。4.知识点的拓展。对于缺陷、杂质掺杂、空位等对晶体材料的影响，可以通过MaterialsStudio中Visualizer模块建立相应的模型，然后通过CASTEP计算模块进行计算。通过对计算结果的分析，说明这些因素对半导体材料性质的影响。MaterialsStudio软件同样可以计算材料的折射率、反射率、介电常数等性质。其计算的结果数据和图表可以与教科书或文献上的数据图表进行对比，来说明计算方法的正确性，以此为支点，采用同样的计算方法，我们可以尝试设计更多的新型材料并进行计算。通过这些详实的计算实例我们可以更生动地说明教学中的知识点，学生可以根据自己的兴趣爱好，尝试进行材料分子模型的设计并进行模拟计算。通过计算结果的对比，可以初步探讨晶体中缺陷、杂质、空位等因素对材料性质的影响，在此过程中增加了学生的学习自主性和兴趣。
二、GaussianView和Gaussian软件在教学中的应用
（一）简介Gaussian是一个功能强大的量子化学综合软件包。应用它可以计算分子能量和结构、过渡态的能量和结构、化学键以及反应能量、分子轨道、热力学性质、反应路径等等，功能非常强大。计算可以模拟气相和溶液中的体系,模拟基态和激发态，进而通过含时密度泛函研究材料分子体系的激发态，算出吸收和发射光谱。Gaussian扩展了化学体系的研究范围，可以对周期边界体系进行计算，例如聚合物和晶体。周期性边界条件的方法(PBC)技术把体系作为重复的单元进行模拟，以确定化合物的结构和整体性质。而GaussianView是一款为Gaussian设计的配套软件，其主要作用有两个：1.构建Gaussian的输入分子模型，2.以图形显示Gaussian程序的运算结果。
（二）知识点的设置1.在材料科学有机电致发光材料及稀土化学课程的教学过程中，会涉及到有机或稀土发光材料的吸收及发射机理。通过把Gaussian软件教学过程，我们可以很好结合这些算例讲解三重态，单重态发射过程，给出与发射过程相关的分子最高占据轨道HOMO和最低非占据轨道LUMO的电子密度图，这样就可以很形象地解释发射过程中的电子转移过程，对低能吸收和发射过程的电子跃迁性质进行判断。2.软件的操作及相关内容的演示。(1)通过CCDC晶体数据库或者WebofScience网站获得相应的配合物或者稀土配合物晶体的晶体结构（通常为cif文件）。(2)应用Mercury软件或者MaterialsStudio软件读取相应的晶体结构，转存为GaussianView程序可以读取的格式（一般选用*.cif、*.pdb、*.mol2格式）,通过Gaussian-View转存为Gaussian输入程序（*.gif-Gaussianinputfile)。(3)采用Gaussian程序进行计算。(4)通过GaussianView程序读入Gaussian03/09计算结果，通常为log文件，或者fchk文件，GaussianView可以很方便地读取Gaussian的计算结果并且以图形的形式显示出来，并可应用它对计算结果进行分析。(5)通过GaussianView对计算结果的进行处理，通过它显示出发光材料的分子轨道电子云密度分布情况，吸收光谱，发射光谱等情况，结合这些图形信息，我们可以对有机电致发光材料或者稀土发光材料的发光机理进行教学。3.知识点的拓展。GaussianView是由Gaussian公司开发的一款非常好的分子建模及显示工具，学生可以通过对它的使用，很方便地进行分子设计并输入到高斯程序中进行计算。可以安排学生在基础发光材料分子的基础上，在分子配体的添加取代基或者改变配体，进行尝试，进行配合物分子的设计，增强其动手能力，为今后走进实验室进行有机合成做准备。
三、预期的效果
计算模拟软件所用的计算资源可以采用多媒体教学中的电脑和学生自带的笔记本电脑。通过对软件进行简单的操作讲解，学生可以很方便进行建模和计算。在此教学过程中，可以培养学生的学习主动性、动手能力、以及一些基本的科学研究技能，增加其对材料科学的兴趣，对科研领域的了解。