材料科学技术范文

材料科学技术范文第1篇

资源与环境已成为当今世界发展的主题。经济与资源、环境之间的和谐发展日益广泛受到关注。如何合理利用资源、保护环境，同时促进经济的增长，这对相应学科的科学与技术提出了高要求，也已成为全球化的重要议题。2015环境与材料科学技术学术研讨会在武汉理工大学资源与环境工程学院院长宋少先教授的主持下拉开帷幕。出席开幕式的人员包括圣路易斯波多西自治大学校长ManuelVilla、武汉理工大学副校长康灿华、圣路易斯波多西自治大学物理研究所所长JoséLuisArauzLara、武汉理工大学新材料研究所所长余家国教授等，还包括武汉理工大学资环学院、理学院、化生学院、材料复合新技术国家实验室等单位百余名师生参加。研讨会主题是“环境与材料科学技术”，会议旨在为中墨两国合作搭建潜在的平台，为环境、材料、能源等多方领域交流最新研究成果提供一个交流的机会。研讨会主题围绕环境、材料、能源、地理空间科学与技术等领域进行了交流，包括1场大会报告与4组分会场报告，双方与会代表共进行37场次报告，展示了双方各自最新研究成果，探讨了环境、材料与能源等领域的发展趋势，为日后合作发展提供了机会。本研讨会获得了中国教育部、武汉理工大学以及圣路易斯波多西自治大学的大力支持。武汉理工大学康灿华副校长在研讨会开幕式上发言，希望利用本次机会充分展示该校在环境与材料科学技术领域的研究成果和特色，推动该校在该领域学科建设的发展并提升国际影响。ManuelVilla校长介绍了圣路易斯波多西自治大学的学校历史、学科结构及对外合作项目，希望两校在科研合作与学生交流等方面开展深入合作，为双方优秀学者和学生搭建良好的学术交流平台。武汉理工大学余家国教授在大会报告中介绍了用于生产太阳能燃料的石墨烯光催化材料的研究进展与发展趋势。利用太阳能转化制备太阳能燃料目前被认为是解决未来全球能源与环境问题的主要策略之一。其中利用光催化水产氢和还原二氧化碳制甲烷已经成为利用太阳光制备太阳能燃料的重要且有前景的方法，可以实现清洁、经济以及再生等生产。通常基于TiO2光催化产氢强烈依赖于触媒类型与数量，这是因为仅有TiO2不具备很高的光催化性能，需要添加Pt作为触媒，这样才能增强TiO2的光催化产氢性能，然而Pt更是稀有且昂贵的材料。因此，便宜且来源丰富的材料便成了触媒的另外选择。比如基于石墨烯的纳米复合材料作为光催化剂具备增强光催化产氢和二氧化碳还原的能力，能将太阳能转化成化学能。余家国教授对在基于石墨烯的纳米复合材料在光催化产氢和二氧化碳还原方面的设计与制造研究成果进行了介绍与分享。

圣路易斯波多西自治大学的MagdalenoMedi-na-Noyola教授作了题为“StructuralRelaxiationandAgingofGlassesandPhysicalGels:aNon-equilibriumStatisticalThermodynamicTheory的大会报告。有一项关于非均衡液体不可逆过程的非均衡统计热力学理论被用来表述淬火液体结构与动力学的非稳态演变，该理论提出一个方案：演变时间是一个基础的变量。该方案为类玻璃材料在高填充率下的老化行为以及低密度的类凝胶材料的形成过程，方案设计符合通用情况，也符合各系统下的分子内作用过程。比如硬体系和Lennard-Jones简单液体等具体模型体系都能很好地解释这个预计方案。其定性定量准确度可以通过对比模拟和实验结果进行评估。武汉理工大学资源与环境工程学院张一敏教授作了题为“VanadiumExtractionfromVanadium-bearingCarbonaceousShaleinChina”的大会报告。钒作为稀有元素之一，被广泛用于钢铁、合金和化工等行业。含钒碳质页岩是中国重要的含钒资源，总储存量达到钒储备的87%。因此钒提取技术得到很大的发展。传统的高盐焙烧-滤沥技术是最早的提钒技术，对设备要求不高，所以得到很多小型工厂的使用。由于许多腐蚀性气体及超高盐废水的产生，且总钒回收的产率不高，使得该技术逐渐淘汰。虽然空白焙烧-滤沥、钙化焙烧-滤沥和直接酸滤技术比高盐焙烧技术更环保，但是各自有其缺点，并未得到大范围推广应用。低盐焙烧-循环氧化技术同样面临高成本和长周期的问题。一种最新技术———一步焙烧-酸滤技术实现了高达77%的钒回收率。而且废水经过完全处理之后可以全部回收利用，滤沥残留也可以用来生产不同类型的建筑材料，比如土工聚合物、陶粒、高压砖等。尽管提钒技术已经发展了很多年，但从含钒碳质页岩中的提钒工业在国内仍然没得到全面发展，要进行大范围的经济性开发，则需要开展更进一步的研究工作。圣路易斯波多西自治大学物理研究所所长A-rauzLara教授作了题为“PhysicsofConfinedColloids”的大会报告。

胶体体系在天然材料和人造材料中一直都普遍使用，如在生物流体、蛋白质溶液、细胞质、DNA溶液、颜料、化妆品及食品等方面。胶体介质的物理性质已经被广泛研究很长时间，但只是具备某些基础了解，而对于胶体系统处于限制条件下的情况却不明确。本报告介绍了关于胶体颗粒在不同限制条件下的静态结构与动态性质的研究结果。该研究以聚苯乙烯球溶液为系统，限制在①两板之间，②接近墙面，③在球状室。在不同限制形状条件下颗粒间的静态与动态联系通过数字光学显微镜测量和定量结果分析，包括两体关联方程、位移方差和动力结构因素等。武汉理工大学化生学院蔡卫权教授作了题为“PAASAssistedHydrothermalSynthesisofMesoporousMgOCubewithStrongAdsorptionPerformancetowardsAO7fromAqueousSolutions”的报告。介孔氧化镁颗粒具备十分优良的吸附性能，尤其在吸附AO7方面。该报告介绍了通过对PAAS进行水热法和焙烧法制备成介孔氧化镁颗粒吸附剂。制备的样品通过XRD，FE-SEM,TEM,TPD,FTIR等技术表征。该颗粒吸附剂呈现立方形状与大孔分布。实验数据符合郎格缪尔吸附等温线。动力学方程显示二级模型可以更好描述AO7在样品上的吸附行为。另外氧化镁立方颗粒比不添加PASS粉末状的吸附性能更优。该吸附量最高达到3388mg/g。重要的是，该立方状颗粒可以通过简单的焙烧过程进行再生，且再生过程不影响它的吸附性能。圣路易斯波多西自治大学YuriNahmad-Moli-nari教授进行了题为“OpportunitiesinRenewableEnergiesSectorinNexico:ExamplesandProjectsinSanLuisPotosi”的演讲报告。国内电力生产可以在任何范围内通过太阳能辐射收获或者光子采矿实现。由于竞争性的矿物燃料技术带来的经济障碍需要有经济工程师通过对CO2信用点补助金以及退税鼓励或者在生产者的能源固定分配组合里设计方案，而第三世界国家公共政策十分薄弱，响应慢，甚至不存在，因此，城市、大学以及医院等可以在激发能源向再生发现发展方面扮演重要角色。Molinari教授介绍了墨西哥在再生能源领域的发展概况。石油、钢铁、水泥、采矿、食品以及化工厂都需要由矿物燃料产生的热能和电力，而墨西哥的矿物燃料却呈现降低的趋势。干旱和半干旱地区有大范围的太阳能辐射面积，这在很大程度上促进了光热和光电太阳能设备的商业贸易。太阳能在再生能源生产方面的潜力需要创新和发掘，这一点已经在相应能源部门得到了支持，比如一些法律改革。报告里提到了太阳能项目的3个案例，包括：①在墨西哥圣路易斯中心医院楼顶安装太阳能热点系统；②针对师生提供的一项有关国内太阳能辐射收获的微型计划；③满足学校电力需求的光伏电站设计。武汉理工大学资源与环境工程学院张高科教授在分组报告中作了题为“PreparationandApplica-tionofNovelEnvironmentalMaterials”的报告，介绍了B（iGe）光催化剂的合成与表征。表征手段包括XRD,FE-SEM,XPS等。报告揭示了这些光催化剂的催化特性通过降解水体或者空气中的污染物进行评估，讨论了光催化剂形貌与微观结构对催化特性的影响，另外分析了光催化反应中活性自由基及可能的光催化机理。圣路易斯波多西自治大学A.López-Valdivieso教授在分组报告中作了题为“SynthesisofSilverNanostructures”的演讲报告。银纳米结构因其独特的物理化学与生物特性一直受到广泛关注，并在催化剂、传感器、光学器件、杀菌化合物以及电子设备制造方面有很多应用。以氰化银为银源、十二烷基硫酸钠作为聚合物催化剂、亚硫酸根或者柠檬酸根离子作为还原剂的银纳米结构新合成方法得到了发展。这种合成方法制得的银纳米线平均直径9.7±3.8nm，长度为毫米量级。武汉理工大学资源与环境工程学院吴浩教授在分组报告中作了题为“AssessingtheEffectsofLandUseSpatialStructureonUrbanHeatIslandsUsingHJ-1BRemoteSensingImageryinWuhan,China”的报告。城市热岛效应因其对生态多样性和人类健康的影响得到广泛关注。评价该区域土地使用的空间结构的影响对于提高和理解城市化生态进程非常重要。报告指出了利用半径分形维数定量不同土地利用类型的空间变量。通过集成HJ-1B卫星、植被指标、景观指数和分形维数获得的遥感图像，比较并分析了土地利用图形对武汉城市热效应的影响。

圣路易斯波多西自治大学FacundoRuiz教授在分组报告中作了题为“MetellicNanoparticles:LargeScaleProductionandAntibacterialProperties”的演讲报告。纳米颗粒最近的新研究使得其在某些产品中的应用显得十分显著。一旦纳米颗粒及其特性的范围可以实现，很多新产品将会出现。纳米颗粒包括制备、表征、动力学、处理及应用等领域，制备也许是其中研究最多的领域。溶液法因其操作简单且容易量化生产而倍受关注。本研究提出利用溶液介质制备金属和半导体等纳米颗粒，这些方法可以实现大范围生产，尤其银、金、氧化锌和氢氧化镁颗粒的结果显示如此。纳米颗粒制备已经应用于很多材料方面，包括塑料、陶瓷和颜料等。研究显示了金属纳米颗粒的杀菌性，特别是银纳米颗粒。研究结果还发现银纳米颗粒的大小与杀菌性存在很强的联系，并找到了银纳米颗粒对抗微生物的主要机制。2015年4月，武汉理工大学与墨西哥圣路易斯波多西自治大学签署了一项学术合作意向，鼓励和支持双方学者及学生进行交流合作。而该研讨会作为协议的第一项议程，取得了圆满成功。今后我们还会定期举办该学术研讨会，促进和提升武汉理工大学在学科建设水平上的国际发展和影响。

作者：刘艳艳 单位：武汉理工大学资源与环境工程学院

材料科学技术范文第2篇

Influence of Nitrogen Flow Rate on the Microstructure and Properties of N and Me （Me=Cr,Zr） Co-doped Diamond-like Carbon Films Zhiyun Han Hongkai Li Guoqian (967)

Properties of ZnO Thin Films Grown on Si （100） Substrates by Pulsed Laser Deposition Young Rae Jang KeomHo Yoo Seu (973)

Optical Properties of Neodymium Substituted Bismuth Titanate Thin Film Grown by Metal-organic Solution Deposition Yuehua Wang Xinyin Zhao Na Zh (977)

Enhanced Ferroelectric Properties of Predominantly （100）-oriented Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15 Thin Films on Pt/Ti/SiO2/Si Substrates Suhue Fan Quande Che Fengqing (981)

Nanostructural Features and Optical Performance of RF Magnetron Sputtered ZnO Thin Films A.K. Srivastava Praveen M. Ar (986)

Thermal Stress in Free-standing Diamond Films with Cr Interlayer Destroyed Zheng Liu Liangxian Chen Chen (991)

Preparation of Oriented Barium Titanate Thin Films by Combination of Electrophoretic Deposition with Hydrothermal TreatmentLihong Xue Youwei Yan (996)

Numerical Study on the Effects of Equi-biaxial Residual Stress on Mechanical Properties of Nickel Film by Means of Nanoindentation Lizeng Ling Shiguo Long Zengs (1001)

Production of ＂Tricalcium Phosphate/Titanium Dioxide＂ Coating Surface on Titanium SubstratesOnder Albayrak Sabri Altintas (1006)

Effect of Heat Treatment on the Microwave Electromagnetic Properties of Carbonyl Iron/Epoxy-Silicone Resin Coatings Yuchang Qing Wancheng Zhou Sh (1011)

Effects of Current Density on the Microstructure and the Corrosion Resistance of Alumina Coatings Embedded with SiC Nano-particles Produced by Micro-arc OxidationYue Yang Yaohui Liu (1016)

Preparation of a SiC/Cristobalite-AlPO4 Multi-layer Protective Coating on Carbon/Carbon Composites and Resultant Oxidation Kinetics and MechanismJianfeng Huang Wendong Yang Li (1021)

Comparison Study of Corrosion Behavior and Biocompatibility of Polyethyleneimine （PEI）/Heparin and Chitosan/Heparin Coatings on NiTi alloy Ping Dong Weichang Hao Yayi X (1027)

Nanomaterials and Nanotechnology

Electrophoretic Deposition of Oxide Nanoparticles for Electron Emission Enhancement Jong Rok Ahn Gil Seon Kang Hw (1032)

A Cost-Effective Co-precipitation Method for Synthesizing Indium Tin Oxide Nanoparticles without Chlorine Contamination Haiwen Wang Xiujuan Xu Jianro (1037)

Factors Affecting the Growth of SiC Nano-whiskersY.F. Chen X.Z. Liu X.W. Deng (1041)

Microstructure Investigation on the Triple Junction with an Adjoining Twin Boundary in Nanocrystalline PalladiumYuchen Wang Zhenxing Su Dehai (1047)

Structure and Magnetic Properties of Boron-oxide and Boron-nitride Coated Iron Nanocapsules W.S. Zhang J.G. Zheng E. Brii (1051)

Effects of Current Frequency on the Microstructure and Wear Resistance of Ceramic Coatings Embedded with SiC Nano-particles Produced by Micro-arc Oxidation on AZ91D Magnesium AlloyYue Yang Hua Wu (865)

ZnO：Al Films Prepared by Reactive Mid-frequency Magnetron Sputtering with Rotating CathodeRuijiang Hong Shuhua Xu (872)

High Strain Rate Deformation Behavior of Zirconium at Elevated Temperatures Dawu Xiao Yinglei Li Shisheng (878)

Recrystallization of Ni_3 Al Base Single Crystal Alloy IC6SX with Different Surface Mechanical ProcessesYanan Li Yafang Han (883)HttP://

Effect of Solidification Parameters on the Microstructure and Creep Property of a Single Crystal Ni-base Superalloy Jian Zhang Jinguo Li Tao Jin (889)

Influence of Pre-oxidation on the Hot Corrosion of DZ68 Superalloy in the Mixture of Na_2SO_4-NaCl Enze Liu Zhi Zheng Xiurong Cu (895)

Changes of Oxygen Content in Molten TiAl Alloys as a Function of Superheat during Vacuum Induction Melting Bo Chen Yingche Ma Ming Gao K (900)

Vickers and Knoop Micro-hardness Behavior of Coarse-and Ultrafine-grained Titanium K.P. Sanosh A. Balakrishnan L (904)

Dynamic Tensile Property of Zr-based Metallic Glass/Porous W Phase Composite Yunfei Xue Lu Wang Huanwu Che (908)

Synthesis of BSCFO Ceramics Membrane Using a Simple Complexing Method and Experimental Study of Sintering ParametersEnsieh Ganji Babakhani Jafar T (914)

Yb3＋-doped Fluorophosphate Glass with High Cross Section and Lifetime Liyan Zhang Yuxin Leng Junjie (921)

Preparation and Photocatalytic Properties of g-C_3N_4 /TiO_2 Hybrid CompositeXifeng Lu Qilong Wang Deliang (925)

Mechanical Properties of C_f/Mg Composites Fabricated by Pressure Infiltration Method Meihui Songt Gaohui Wu Wenshu (931)

Deformation Mechanism and Stabilization of Martensite in TiNi Shape Memory Alloy Shuai Wang Koichi Tsuchiya Le (936)

Cu Ions Dissolution from Cu-bearing Antibacterial Stainless SteelLi Nan Ke Yang (941)

Mechanically Assisted Electroless Barrel-plating Ni-P Coatings Deposited on Carbon SteelZhaoxia Ping Cuoan Cheng Yedon (945)

Effect of Welding Technologies on Decreasing Welding Residual Stress of Francis Turbine Runner Shude Ji Liguo Zhang Xuesong (951)

材料科学技术范文第3篇

人们通常把材料、信息和能源　人们通常把材料、信息和能源并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。

随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把“材料的传导性和磁性”作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有“磁性材料”和“超导材料”两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有“磁性材料”、“金属薄膜材料”、“非晶态金属材料”、“信息材料”、“超导材料”及“智能金属材料”等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把“材料的磁性能”作为一个章节进行讲授。

作为重要的现代信息功能材料的磁性材料，其发展具有悠久的历史，在这方面已经有许多专门的文献资料进行了介绍，在此不再赘述。人类很早就开始了磁学的研究，但直到量子力学创立后，才对磁性的起源有了一个较为清晰的认识，也就是说，磁性本质上起源于物质的量子性质。这就说明要研究与磁性相关的现象，就必须具有《量子力学》的学习背景；要研究大量微观粒子聚集体的磁学性质，就必然要用到《热力学统计物理》的知识；要研究固体的磁学性质，也必然要对《固体物理》有深入的了解。所以，在学习《磁学》课程之前，必须要以这三门课程的学习为先导，而在材料科学与工程专业中作为专业基础课，都会专门开设这三门课程，这也就为磁学课程的开设创造了有利条件。我校的探索实践表明，在讲授中应以《磁性材料》课程为主线来进行讲授，并且适当增加一些必要的磁学知识和磁测量知识，以利于学生的理解，也有利于学生对其他相关课程的学习。我校几年来的实践教学都收到了良好的效果。人们对纳米结构体系与新的量子效应器件的研究已经取得了许多新的进展，有许多成果已经产业化，并由此带动了传统产业的技术升级和技术进步，从而掀起了纳米科技热潮。纳米结构由于具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，这些都属于量子力学现象，现代纳米科技研究也多是以这些效应为出发点来进行的，这些内容也是材料科学与工程学科各门主干课程的重点内容。磁学主要研究物质的磁性及其起源，也就是研究与电子的自旋相关的性质及理论。磁学从创立之初就一直在从事与量子效应有关的知识研究。从量子力学创立至今，磁学从理论上对这些问题的探索已经有将近一个世纪的时间，积累了丰富的知识，对磁学相关知识的学习，必然会大大促进学生对材料科学与工程学科的学习和理解。

并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。

随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把“材料的传导性和磁性”作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有“磁性材料”和“超导材料”两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有“磁性材料”、“金属薄膜材料”、“非晶态金属材料”、“信息材料”、“超导材料”及“智能金属材料”等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把“材料的磁性能”作为一个章节进行讲授。

作为重要的现代信息功能材料的磁性材料，其发展具有悠久的历史，在这方面已经有许多专门的文献资料进行了介绍，在此不再赘述。人类很早就开始了磁学的研究，但直到量子力学创立后，才对磁性的起源有了一个较为清晰的认识，也就是说，磁性本质上起源于物质的量子性质。这就说明要研究与磁性相关的现象，就必须具有《量子力学》的学习背景；要研究大量微观粒子聚集体的磁学性质，就必然要用到《热力学统计物理》的知识；要研究固体的磁学性质，也必然要对《固体物理》有深入的了解。所以，在学习《磁学》课程之前，必须要以这三门课程的学习为先导，而在材料科学与工程专业中作为专业基础课，都会专门开设这三门课程，这也就为磁学课程的开设创造了有利条件。我校的探索实践表明，在讲授中应以《磁性材料》课程为主线来进行讲授，并且适当增加一些必要的磁学知识和磁测量知识，以利于学生的理解，也有利于学生对其他相关课程的学习。我校几年来的实践教学都收到了良好的效果。人们对纳米结构体系与新的量子效应器件的研究已经取得了许多新的进展，有许多成果已经产业化，并由此带动了传统产业的技术升级和技术进步，从而掀起了纳米科技热潮。纳米结构由于具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，这些都属于量子力学现象，现代纳米科技研究也多是以这些效应为出发点来进行的，这些内容也是材料科学与工程学科各门主干课程的重点内容。磁学主要研究物质的磁性及其起源，也就是研究与电子的自旋相关的性质及理论。磁学从创立之初就一直在从事与量子效应有关的知识研究。从量子力学创立至今，磁学从理论上对这些问题的探索已经有将近一个世纪的时间，积累了丰富的知识，对磁学相关知识的学习，必然会大大促进学生对材料科学与工程学科的学习和理解。

材料科学技术范文第4篇

关键词 课程设置；材料科学与工程专业；实践教学

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）33-0083-03

1 引言

作为人类文明和社会进步的重要标志，材料科学技术在经济和社会发展中扮演着越来越重要的角色，并与能源、信息技术构成现代科技的三大支柱。高等学校材料科学与工程专业教育在肩负着为国家和社会培养材料类高级专业科技人才的历史使命的同时，也面临着材料科学技术迅猛发展带来的一系列问题和挑战[1]。在材料科学与工程专业高等教育快速发展的今天，探索出符合材料科学与工程专业特色的课程设置体系和方案，是材料科学与工程高等教育的重要任务和目标。本文在分析和总结材料科学与工程专业发展历程及特点的基础之上，提出了符合材料科学与工程专业特色的课程设置方案，为材料科学与工程专业高等教育和改革提供有益的尝试。

众所周知，虽然材料的使用和研究已有非常悠久的历史，但真正将“材料科学与工程”作为一个独立的专业和学科进行人才培养和教育还仅始于20世纪60年代[2]。我国材料科学与工程专业教育经历了由借鉴苏联模式进行严格的专业教育到逐渐学习欧美系统的学科教育的发展历程[3]。从新中国成立到20世纪90年代后期，我国已有144所高校设有材料类专业，涵盖的专业有硅酸盐工程、无机非金属材料、建筑材料、电子材料及元器件、钢铁冶金、有色冶金、粉末冶金、金属材料及热处理、腐蚀与防护、水泥、玻璃、陶瓷、高分子材料、高分子化工、塑料工程、橡胶工程、化学纤维、复合材料、材料物理、材料化学等20余个[4]。严格按照材料的专业方向进行人才培养的缺点是：专业划分过细，基础知识相对薄弱，毕业生就业面窄，工作适应能力差[5]。

为了克服上述缺点，教育部于1998年在“重基础、宽口径”的指导思想下，对材料类本科专业目录进行了调整，将上述20余个专业合并为冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等6个专业，并同时在一级学科专业目录材料科学与工程下进行招生[6]。目前我国设有材料类专业的各高等学校均在此次专业目录调整基础之上更新培养方案和教学内容，并结合自身学科的优势和特色、国家及地区经济发展需求等，确立自身的优势学科方向。截止2009年7月，我国具有材料类二级学科的普通高校已有415所，绝大多数“211工程”大学都设置了材料类专业，可以说我国材料科学与工程专业高等教育正处于蓬勃发展的关键时期[7]。

2 国内外高校材料科学与工程专业课程设置情况对比

目前，我国各高校材料科学与工程专业大多按照教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录》以及《普通高等学校本科专业设置规定》等文件的要求，构建了以公共基础课、专业基础课、专业课和选修课为主的模块化的课程设置体系[7]。其中，公共基础课（包括外语、数学、人文及社会科学、物理、化学等专业平台课程等）按材料科学与工程一级学科所必需的公共基础知识进行设置，约占全部课程的50%；专业基础课按材料科学与工程二级学科进行设置，占全部课程的20%～35%；专业课及选修课则按二级学科以及各高校设置的专业方向和办学特色进行设置，约占全部课程的15%～20%。

和上述我国材料科学与工程专业的课程设置方式相比，国外发达国家对材料专业的课程体系没有设置统一的规定，各高校可以根据自己的学科发展方向和特色等灵活地进行课程体系设置，并体现出特色鲜明、注重交叉学科人才的培养、课程设置涉及面广和突出实践能力培养等特点。

1）突出特色。国外各高校可以根据学科发展方向和特色有侧重地进行课程设置，如美国宾夕法尼亚大学材料科学与工程系在纳米材料和生物材料领域的研究工作相当出色，因此该校在本科生教学计划及课程设置中突出了纳米材料和生物材料等相关课程及最新研究进展。

2）注重交叉学科人才的培养。国外各知名高校大多设置了多层次的课程体系以满足不同学生对知识结构要求的差异，在培养计划中除设置材料学科的主要课程，还可以引导学生学习相关交叉学科的核心课程，如生物学、化学、经济学、管理学等，从而为将来打算从事生物、医药、经济、法律、工商管理等领域工作的学生打下基础。

3）课程设置涉及面广。国外各高校均对理工科学生要求有相当的人文知识背景以及交叉学科的相关知识，很多学校都安排了大量的选修课供学生选修，特别是材料科学与相关学科以及社会科学的交叉课程，如与生物、医药、环境、电子工程、化学工程、土木工程等理工技术学科的交叉课程，以及与经济、法律、艺术、财务、管理等人文社会学科的交叉课程。

4）注重实践教学环节的设计和安排。如英国牛津大学材料系的课程设置，从一年级开始到四年级，每个学年均安排了工矿企业的参观或实习，二年级时就要求有6～8周的工业实习。同时，实验教学时间也非常充足，一年级每周有5～6小时的实验教学安排，二年级则安排了15～18小时的实验教学。另外，国外很多大学均安排了四年级两个学期的时间进行毕业设计或毕业论文撰写[8-10]。

3 材料科学与工程专业的特点及对应的课程设置思路

作为一个蓬勃发展的专业，材料科学与工程专业已表现出如下特点，并对课程体系设置改革带来了重要启示。

专业涵盖面广与模块化的课程设置 如上所述，材料科学与工程专业涵盖了冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程、材料物理和材料化学等6个二级学科，其中每一个二级学科又包含若干专业方向。学科涵盖范围广与专业教育的系统性要求材料科学与工程专业高等教育在贯彻教育部“重基础、宽口径”指导思想、强化基础理论知识学习的同时，也应考虑到各二级学科及专业方向的特色，使学生在拓宽知识面和就业口径的同时，也能完整、系统地掌握自身专业方向的理论体系和精髓，从而在苏联严格的专业教育模式和欧美系统的学科教育模式之间找到平衡点，解决目前材料科学与工程专业教育中存在的广度与深度之间的矛盾。

考虑到材料科学与工程专业教育中存在的上述矛盾，昆明理工大学从2004年开始对材料科学与工程专业培养方案进行改革和调整，不仅强化了公共基础课和学科基础课的基础地位，而且有针对性地提出了专业模块课的概念，即在夯实学科基础的同时，为满足各二级学科方向的特色、知识结构的系统性、完整性以及专业教育深度的要求，设置了金属材料工程、无机非金属材料工程等方向的模块课。通过模块课的设置，使学生能够系统掌握所学专业方向的知识结构和框架，深入地理解本专业方向的特点和精髓，从而在满足教育部提出的“重基础、宽口径”的指导思想的同时，也能够系统深入地掌握本专业的知识和技能，解决目前材料科学与工程专业教育中存在的学科涵盖范围广与专业特色教育系统性和深度之间的矛盾。

学科交叉性强与有针对性的选修课设置 材料科学与工程学科是一门涉及材料科学、物理学、化学、工程科学以及计算科学的综合叉学科，随着科学技术的进步和发展，各个学科之间相互渗透、交叉、复合的程度越来越深，分界线则越来越模糊，新的材料领域层出不穷并不断发展。材料科学与工程学科交叉性强的特点要求在进行课程设置时，应有针对性地在材料物理、材料化学、材料工程技术以及计算材料科学等领域开设相应课程，弥补由于学科交叉性强而带来的某些学科领域的空白，进而引导学生的兴趣，开阔学生的视野。

基于此，昆明理工大学材料科学与工程专业自2004年起就选择在相关教学和科研领域具有丰富实践经验的教师，有针对性地在材料科学与物理学、化学、计算科学、生物科学、能源科学技术等学科领域之间开设生物材料、能源材料、纳米材料、复合材料、计算材料学、材料物理、材料化学等选修课程，利用这些课程的开设填补材料科学与其他相关学科领域之间的空白，使学生掌握材料与其他学科交叉领域的知识，有目的地引导学生的学习兴趣，从而适应材料科学与工程学科交叉性强的特点。

实践性、应用性强及对应的培养方案改革 材料科学与工程专业同样是一门实践性、应用性很强的专业，只有材料科学的基础知识、基本理论在实践中得到灵活应用，才能体现出学科的真正价值，而且无论传统材料、新兴材料的生产、制备和整个使用过程，均和实际密切联系。因此，在本专业学生的整个培养过程中均应强调知识的灵活运用能力、动手能力、工程实践能力和创新能力的培养。

针对材料科学与工程学科实践性和应用性强并强调知识灵活运用的特点，昆明理工大学自2004年起即有针对性地对实践性教学环节进行了改革，降低了重复性、演示性实验教学环节的比例，提高了探索性、研究性实验教学环节的比例，充分调动学生的积极性、主动性，增强学生对专业的兴趣与学习热情，培养学生的科研方法及分析问题与解决问题的能力。在毕业设计论文改革环节中，积极引导学有余力的学生提前进入导师课题组，鼓励学生参与各类创新、创业大赛，并将其作为毕业设计成绩的一部分，从时间上、制度上保证了毕业设计的质量，使其成为学生灵活运用所学知识进行创新活动的重要环节。在学生实习环节，学院充分利用和挖掘一切资源，与一些科研院所、厂矿企业等合作，共同建立产学研实习基地，使其成为学生了解实际生产情况、综合运用所学知识的场所和日后顺利走向社会的桥梁与纽带。

4 课程设置方案实例

通过学习和借鉴国外大学在材料科学与工程专业课程设置方面的成功经验。与此同时，针对材料学科专业涵盖面广，交叉性、应用性和实践性强的特点，昆明理工大学自2004年起就结合上述学科特点，对材料科学与工程专业本科生培养方案进行了调整和改革，调整后的课程设置体系如表1所示。调整后的课程设置体系不仅符合教育部提出的“重基础、宽口径”的指导思想，而且通过专业模块课的设置较，好地体现了材料科学与工程学科各专业方向对专业教育系统性的要求，而有针对性的任选课的开设则很好地填补了材料学科与其他学科交叉领域的空白。除此之外，还对实践教学环节的形式进行了改革，在认识实习、生产实习和毕业设计环节中突出学生灵活运用知识解决实际问题的能力和创新能力的培养和提高。

5 课程设置方案改革效果

通过上述课程体系改革和实践，昆明理工大学材料科学与工程各专业方向本科毕业生综合素质显著改善，考取研究生比例和就业率均显著提高。根据近年来毕业生就业后的跟踪调查，用人单位普遍认为昆明理工大学材料科学与工程专业毕业生基础知识、专业技能扎实，适应能力、创新能力、分析解决问题的能力强。一批优秀毕业生已经成为国内高校、科研院所及企事业单位的业务骨干和中坚力量，受到了社会的高度评价。学生在参与各类科技创新竞赛中屡获佳绩，已获得获第六届中国青少年科技创新奖一项，第十一届全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖一项，云南省首届大学生“创业计划”大赛金奖一项。

在今后的教学改革和实践活动中，将继续密切结合材料科学与工程专业的特色，不断更新培养方案，为蓬勃发展的材料科学与工程专业高等教育做出新的贡献。

参考文献

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[2]李强，陈文哲.美国和欧洲的材料科学与工程教育（二）[J].高等理科教育，2003（1）：44-49.

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[4]刘豫，管学茂，马小娥.英国材料学科的历史和现状[J].中外教育研究，2009，10（10）：117-120.

[5]宁春花，曾小君，袁荣鑫.材料科学与工程专业教学改革思路[J].中国电力教育，2008（21）：106-109.

[6]佘元冠，杜立辉，彭涛.对我国材料类专业课程设置及就业状况的调查与思考[J].北京科技大学学报：社会科学版，2009，25（3）：140-143.

[7]张华，刘亚云.材料科学与工程专业课程体系的比较[J].理工高教研究，2006，25（4）：52-54.

[8]张晓燕，梁益龙，李远会，等.材料科学与工程专业的实践教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2008，27（11）：98-100.

[9]徐德龙，许启明，兰新哲.试论我国材料科学与工程类本科专业的发展[J].西安建筑科技大学学报：社会科学版，2002，21（2）：1-8.

材料科学技术范文第5篇

【关键词】化工材料科学与工程 发展现状 趋势分析 研究

化工材料科学与工程是社会经济发展的主要驱动力之一，同时能够带动信息技术与生物技术的发展。在以科学技术为主导的当今社会中，无论是高校中还是化工企业中，都需要培养化工材料科学与工程的专业人才，创新材料科学与工程的发展。从化工材料科学与工程的发展中找寻其中存在的问题，以便于后期的工程技术研发。

1 化工材料科学与工程的发展现状分析

1.1 化工材料科学与工程的发展历程

化工材料科学与工程的从个个单一分来的学术系统中，逐渐实现走向了科学之间的相互融合。在社会发展的进程中，材料科学的应用与社会建设步伐息息相关。单一化的材料科学发展不能适应社会发展需求，各个材料学科之间应该实现相互交叉、渗透、移植，从细分最终走向综合化的发展。在20世纪40年代，基础科学与工程之间的相互渗透较差，固体物理学与材料工程学之间的互不融合。从60年代起，材料科学与工程学能够实现交互，材料科学与材料工程之间的大部分内涵能够实现重叠，化工材料科学与工程得到了教育界的广泛认可[1]。

1.2 化工材料科学与工程在教育界的发展

化工材料科学与工程是高校教育中的重点内容，该门学科经过多变的研究与演变，衍生出中诸多的子学科。以美国麻省理工学院材料学科专业演变为例，与化工材料科学与工程相关的专业课程有：地质与采矿工程、采矿与冶金、冶金与材料科学等。欧美等国家将在材料教育方面的认识比较深，将很多高校中的冶金、陶瓷、电子材料等科目统称为材料，材料教学内容逐渐扩大，应用到社会建设中的诸多领域中。目前，我国重点高校相继设立材料科学与工程学院，针对于化工方面的教学改革，在原设置专业的基础上，补充了非金属的工程材料的内容。化工材料科学与工程的发展能够打破原专业设置的界限，加强专业间的渗透和联系，教学内容实现了更新。截止至2003年7月份，具备材料科学与工程的院校占据我国的高校的总数的34%。化工材料科学与工程的教学逐渐展现出了新思路[2]。

2 化工材料科学与工程的发展趋势

2.1 化工材料科学与工程教学中创新性人才培养

化工材料科学与工程的发展，以来社会化工企业的技术研发还远远不够，为了更好的促进化工材料科学的发展，在未来的科技社会中，化工材料科学与工程还需要与教育实现紧密结合。促进化工新材料的研发与应用，需要在高校中培养优秀的材料科学人才，与社会高精尖材料研发机构构成联动机制。对于材料科学的人才培养要求极为严格，一方面需要学生具有较好的结构力学基础，另一方面还要向学生传授学生微系统、纳系统、生物系统。同时还需要进行材料结构、性能、工艺等工程的研究，以计算机技术进行材料科学的模拟研发。高校能够为社会输送创新性的人才，是社会化工企业实现稳步发展的关键。创新性人才的能够促进化工新材料的研发，保障化工材料领域更新[3]。

2.2 化工新材料的研发

在科技信息不断发展的当今社会中，对于化工材料的研发技术越来越先进，我国化工材料科学与工程的未来发展，需要与科技信息技术相互融合，研发出具有更多功能的化工新材料。这些新材料的研发与应用能够在传统材料的优势基础上，为人们的生活提供更多的便利。

2.2.1 纤维材料

化工新材料“十三五”发展规划在即，很多具有高技术含量、高价值知识密集和技术密集的新型材料，在社会建设中能够发挥出无线的潜力。这些新材料与传统的材料相比，在质量上更加的轻便，在性能上的更加的好，在功能上更加的强大，附加值更加的高。那么何为化工新材料，化工新材料是指一些包含高性能纤维复核材料，这些才能够在国防军工、航空航天、新能源及高科技产业中应用广泛，同时化工新材料在建筑、通信、机械、环保以及海洋开发中用途更大。有专家指出，全球纤产量在近十年内的长幅为3%，而高性能的纤维在全球范围内产量增长能够达到30%，也就是说，在未来的几年间是高性能纤维发展的黄金期[4]。

2.2.2 聚酰亚胺

有机高分子材料也是化工新材料的另一类，与传统的高分子材料相比，聚酰亚胺的综合性比较强，特点突出。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、分离膜、纳米、液晶、激光等领域。在物理性质上，耐高温达 400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，熔点特征不明显。并且该种材料绝缘性能极高。通常情况下，103赫下介电常数为4.0；在化学性质上，聚酰亚胺可以被分为脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亚胺三种。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其在微电子领域发挥着重要的作用。

3 结语

综上所述，化工材料科学与工程化工研发领域中的重点内容，提升对于化工材料科学与工程的研发，能够有效的促进化工领域发展。本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析，与社会发展趋势相互结合，研究其在未来的发展方向。在未来，需要对化工材料科学与工程教学中进行创新性人才培养，鼓励化工新材料的研发，实现科技创造未来。

参考文献：

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[3]陈文龙.国内外化工新材料产业发展现状与趋势[J].化工新型材料，2003，02：1-8.

材料科学技术范文第6篇

关键词：人才培养；材料科学与工程；教学改革

材料是人类文明与社会进步的物质基础与先导，是实施可持续发展战略的关键；材料技术是现代高科技与新经济的三大重要组成部分，在以高科技为主要特征的知识经济时代，世界各国在产业政策、科学研究、教育与人才培养等方面都给予了材料科学重点支持、优先发展的政策。随着我国社会经济和科学技术的发展，对材料科学与工程专业人才的知识结构与实践能力提出新的要求，因此，高校材料科学与工程专业人才培养方案需要作出相应的调整，以满足社会经济发展对材料科学与工程专业人才的需求。如何构建满足社会经济发展需求的材料科学与工程专业人才培养体系成为当务之急。

一、材料科学与工程专业人才培养的演变

材料科学与工程教学始于1865年美国Columbia University、英国Sheffield University、Emperical Mining College等设立的矿冶专业，侧重于炼钢、铸铁、冶炼工艺等方面教学，以金属材料为主。20世纪40年代后为适应非金属材料的发展需要，Birmingham、Cambridge等大学开始组建冶金与材料专业，并在教学计划中加入了“广泛材料”基础理论及非金属材料课程。80年代后[1]，欧美等国逐渐将材料类人才培养模式统一到材料科学与工程一级学科上来。

新中国成立前，中国的材料教育主要是培养矿冶人才，这一时期材料学科教育的突出特点是不划分专业，教学内容包括采矿、选矿、冶金、材料等内容，是一种宽领域培养模式[2]。新中国成立以后，由于经济建设的需要，按照苏联的培养模式与教学体系，我国的材料教育先后开设了金相、轧钢、金属材料热处理、腐蚀与防护、有色金属冶金及热处理、有色金属及其合金压力加工、粉末冶金物化、高分子材料（含复合材料）等十几个专业[3]。随着经济、社会和科学的发展，材料科学与材料工程之间的界线开始模糊，几大材料之间有了更多的内在联系和共性。复合材料、陶瓷材料、功能材料等新材料的出现和广泛应用，计算机等先进技术的快速推广，都使各方面的创新更加强调基础及横向与纵向的联系。实际上，各类学科越来越相互交叉、渗透、借鉴和移植，从应用上来说，越来越大规模的相互替用、组合已成为客观事实。

面对国际材料科学技术飞速发展、高新技术发展对材料科学与工程人才培养需求的变化、国外材料科学与工程教育的改革，我国材料科学与工程教育改革迅速发展，几乎全国所有设有材料专业的院校均已不同程度地参与了材料科学与工程教育改革，借鉴欧美诸国材料科学与工程教育模式与体系，培养模式由“专业培养”向“学科培养”发展，从狭窄的专业教育向全面的素质教育转变，从钻研狭窄的单科教育向建立工程意识教育转变；同时，吸收欧美国家的“材料学科共同基础知识”作为重要的教学内容，课程设置从学科式课程向整合式课程转变，专业课程从中心地位向载体地位转变，课程内容从以学科发展为中心向以培养学生为中心转变[4，5]。总体来说，我国高校材料教育正在不断打破旧的专业范围的约束，向其他专业甚至其他一级学科渗透，按材料科学与工程一级学科来构建人才培养体系已经成为必然的趋势。

二、人才培养目标设定

材料科学与工程专业本科人才培养的总目标是培养具有优良的思想政治素质、扎实的科学文化基础、良好的身体心理素质，在材料科学与工程学科及相关专业领域比较系统地掌握基础理论、基本知识、基本技能，能够从事材料科学与工程领域的技术研发、装备使用与维护以及管理工作的专业技术人才。

在思想政治方面，要求掌握马克思主义基本原理和相关的人文社会科学知识；具有必备的政治行为和道德行为能力；政治立场坚定，法纪意识牢固，思想品行端正。

在科学文化方面，要求比较系统地掌握自然科学基本理论和公共工具课程知识；具有较强的思维能力、实践能力、表达能力、交往合作能力和获取知识能力；具备良好的科学素养和文化修养。

在专业业务方面，要求系统掌握材料科学与工程基础理论和实验技能；掌握一定的化学、电工、电子、计算机、力学等方面的知识；初步具备从事材料工程及其它相关专业的科学研究、技术开发、工程设计等的实际工作能力；具备较好的专业素养和较强的创新精神。掌握一门外语，能够较熟练地查阅专业外文文献，初步具备应用外语进行交流的能力。

在身体心理方面，要求掌握体育运动的一般知识和心理学的基本知识；具有体育运动的基本技能、良好的心理适应能力；具备良好的健康意识、强健的体魄和健康的心理。

图1课程体系结构图

三、课程教学体系设置

针对人才培养目标设置课程体系，所有课程按照培养阶段分为公共基础课程、学科基础课程和专业课程3个层次，按照修读要求分为必修课程、选修课程、自修课程和讲座课程4种类别。课程体系结构如图1所示：

公共基础课程由政治理论、人文社科与自然科学系列课程组成，约占总课程教学学时数的60%。政治理论系列课程涵盖马列理论、思想道德修养、历史、社会主义理论等，主要培养学生的价值观和方法论；人文社科系列课程由外语、文学、心理学等组成，主要培养学生的外语应用能力与文学修养；自然科学系列课程涵盖数学、物理、生物等，主要培养学员科学方法和思维。

学科基础课程与专业课程主要培养学生的学科基础、工程素养、技能与方法，服务业务岗位的需要，约占总课程教学学时数的40%。学科基础课程可区分为大类（或相关）学科基础课程（电子与计算机系列、力学系列）和专业学科基础课程（化学系列、材料科学系列），其中大类学科基础课程由电工与电路基础、模拟电子技术、自动控制原理、计算机程序设计、计算机硬件技术基础、工程力学等课程组成，主要培养学生掌握相关学科基础理论，拓宽知识面，适应未来岗位转换的需要；专业学科基础课程由无机化学、物理化学、有机化学、高分子化学及物理、材料科学基础、复合材料原理等课程组成，课程设置跨化学与材料两个一级学科，强调化学与材料学科的交叉。

专业课程从材料体系、工艺、性能与分析四个方面组织课程教学，主要包括工程材料学、功能材料学、先进复合材料概论、材料力学性能、材料物理性能、材料工艺学、材料研究方法、材料失效分析等课程，主要培养学生材料的合成与制备、成型与加工、成分与结构分析表征等专业知识与基本技能，了解材料学科发展前沿、趋势及其在装备中的应用。

三、实践教学体系构建

材料科学与工程属于基础学科，但又具有极强的工程实践性，因此，在构建人才培养体系时，既要突出其基础学科的属性，同时要重视工程实践能力的培养。在人才培养体系中，除公共基础课程所涉及的课程实验外，整个专业教学实践环节包括专业实验课程、工程实践与毕业论文。工程实践集中安排在实习工厂进行，一般为2～3周，主要是强化学生对工程实际的认识；毕业论文是学生对学科基础与专业知识的综合运用，安排在第8学期进行。

材料科学与工程专业实验课程教学贯穿整个专业课程学习，其主要目的是通过科学、合理、规范的实验教学体系，培养学生的专业实验技能与动手能力，进而提高学生创新意识和创新能力。实验课程教学区分为3个层次，即基础型实验、综合设计型实验与研究创新型实验，如表1所示。

基础型实验由3门实验课程构成，强调学生材料科学与工程基本知识和基本技能培养。通过将材料科学与工程实验基本操作、实验基本技能的培养与对应的理论课程的衔接，使两者相辅相承，互相促进；通过将材料科学与工程基本操作、基本技能的培养与实际应用相衔接，做到学以致用。

综合设计型实验开设1门实验课程，属于大材料科学与工程意义下不同实验课程之间的大综合。该平台的实验，从制备加工方法训练到性能测试分析和组织结构表征的深化，培养学生的科研能力与工程意识。

研究创新型实验开设1门课程，由多个模块组成，学员选修其中一个模块，实行导师制。目的是让学生在学习了基础性实验和综合性实验后可以自主设计、自主创新地进行新的实验。逐步建立起学生自主学习为中心的实验教学模式，形成自主式、合作式、研究式为主的学习方式。

四、结束语

我国高校材料教育正在不断打破旧的专业范围的约束，按材料科学与工程一级学科来构建人才培养体系已经成为发展趋势。本文针对设定的材料科学与工程专业人才培养目标，科学合理地设置课程教学体系与实践教学体系，体现出重基础、宽口径，注重实践和创新的特色，较好地满足了全面素质教育的要求。但人才培养的改革是一项长期的工作，需要持续不断地创新与实践，才能永保人才培养方案的科学性与时代性。

表1材料科学与工程专业实验教学体系

[参考文献]

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材料科学技术范文第7篇

关键词　中国 新加坡 材料学科 对比

材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代，随着高技术群的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作为新技术革命的重要标志。现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。材料科学与工程是国民经济发展的重要支撑，是航天、航空、信息、国防等高新技术进步的基础。该专业培养从事金属、无机非金属、高分子材料的制备与加工和电子封装技术领域的高级研究和工程技术人才。以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究的学科。国内外材料科学与工程专业的设置也存在很大差异。

一、新加坡材料科学与工程专业设置特点

材料科学与工程的专业设置一般分为宽口径和窄口径两种模式，新加坡南洋理工大学材料科学与工程专业的设置采取宽口径的模式，专业设置与学院的科研紧密挂钩，材料科学与工程学院只设置材料科学与工程一级专业，不在划分二级专业方向，学生在一二年级进行相应的公共课程学习后，学院根据老师的科研方向，设置不同的课程，课程涉及到聚合物材料与器件、能源材料去器件、电子材料与器件、纳米材料与器件等，学生可根据自己的兴趣选择相应的专业课程。

高校不仅要传授学生专业知识，更应该加强学生动手能力方面的能力培养，新加坡南洋理工大学为了提高学生的动手能力，学校设置不同的研究项目并给与相应的资金资助，让学生提前进入实验室，参与到教授的科研工作中，培养学生对科研的兴趣。

新加坡是一个以石油化工、船舶制造、电子电器、生物制药等产业为主的国家，相应的学科建设与本国的经济发展紧密结合。新加坡的材料学科专业设置与建设充分结合其经济的发展，为本国的经济发展输送了大量的专业能力扎实，动手能力强的现代化材料科学与工程方面的人才。

二、我国材料科学与工程专业设置特点

我国的材料学科最初沿袭苏联体制，专业划分很细，涉及材料的专业超过20个，如硅酸盐工程、无机非金属材料、建筑材料、电子材料及元器件、钢铁冶金、有色冶金、粉末冶金、金属材料及热处理等。1998年，教育部对本科专业目录进行调整，将上述20余个专业合并为冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等6个专业，同时在引导性专业目录中提出材料科学与工程专业。

“九五”期间，教育部面向21世纪教改计划“工科材料类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践”项目的研究认为，以材料科学与工程一级学科为基础，按二级学科设置工科材料类专业的思路是完全符合中国的国情，切实可行的。不同的学校可根据不同的类型、不同的办学条件按一级学科、二级学科、三级学科设置不同专业并选择确定不同的培养模式。培养模式的选择和确定首先可根据各个学校的教学软件和硬件条件，或是按是否“211工程”重点大学或学科，划分研究型大学和技术型的大学，前者着重培养高层次的研究型人才，后者重点培养工艺工程师和高等职业技术人才。在同一所大学中，通过大二后的分流教育使一部分学生直接面向技术和应用型工作，一部分学生则为继续深造侧重基础科学研究的教育。

三、广西地方高校材料科学与工程专业设置的思考

地方院校是我国高等学校的重要组成部分，已经成为我国实施大众化高等教育的生力军并发挥着越来越重要的作用。正确认识学校所处的社会环境、在高等教育中的角色和自身条件，进行科学合理的学科定位，是地方本科院校健康、稳定和可持续发展的根本保证，也是地方本科院校当前必须迅速解决的重要问题。广西地处岭南有色金属带，铝、铟、锰、锌、锑、钨、铌、钽、重稀土、轻稀土等有色金属矿产具有明显优势，有色金属产业已成为广西国民经济重要的支柱产业。但2009年《有色金属产业调整和振兴规划》指出我国有色金属产业存在的深层次矛盾仍很突出，部分产品产能过剩，产业布局亟待调整，产业集约化程度低，资源保障程度不高，自主创新能力不强，再生利用水平较低，淘汰落后产能任务艰巨。广西有色金属资源目前主要作为金属原材料或初级矿产品外销，资源没有得到科学、高效的利用。因此，广西高校应加强相应的有色金属资源方面的人才培养。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》、《国家十一五科学技术发展规划》已将新材料定为优先发展的领域，加大了对新材料的支持力度，把新材料产业列为支柱产业和重点高新技术产业，予以精心培育和重点支持。随着广西北部湾发展战略一级广西千亿元产业项目的顺利实施，为广西工业的发展提供了巨大的发展机遇，同时也为广西高等院校特色专业建设提供了更广阔的空间。在这一背景下，如何发挥地域优势、密切广西的有色金属产业，建设具有地方特设的材料科学与工程专业是一个需要积极探索的重要课题，具有十分重要的理论和实践意义。因此，探索材料科学与工程特色专业建设的途径，并找到适合我区经济发展与我校学科持续发展的人才培养模式，不仅可为我区新专业的设置提供客观依据，同时对加快新建本科专业的可持续发展具有重要的现实意义。

四、结束语

我国材料科学与工程的专业设置具有自己的优势和特色，但是需要充分借鉴国外的相关经验，取其精华，只有这样，才能培养出适应社会发展的材料科学专业人才。

参考文献：

[1]林金辉，汪　灵，邱克辉，陈善华，叶巧明，沈忠民.材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设.高等教育研究，　2007，　24（2）：　54-56.

[2]天津大学材料科学与工程学院教学改革小组.面向未来的材料科学与工程专业教学改革与实践，.高等工程教育研究，　2005，　增刊，24-30.

[3]陈益兰，　曹德光.无机非金属材料专业教学改革的探索.广西大学学报（自然科学版），　2002，　27（增刊）：46-48.

作者简介：

周焕福，男，1979年9月生，博士，副教授，硕士研究生导师，主要从事功能电介质及器件的研究工作。

材料科学技术范文第8篇

关键词：材料科学基础；课程体系；优化

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0119-03

随着现代科学技术的高速发展，自然科学之间更加相互渗透、融合和交叉。陈旧的基础课教学内容和体系与新的科学前沿理论的矛盾日益突出，因此，有必要对现有的知识体系和专业格局进行调整和重组，建立综合性材料科学与工程专业，以适应未来知识经济的发展对材料类专业人才的需求。“材料科学与工程”专业在教育部1998年正式颁布的本科专业目录中作为引导性专业提出，体现了材料科学与材料工程相互交叉与相互渗透综合的发展趋势，也符合社会所需复合型人才成长的要求。“材料科学基础”是该专业的一门重要的专业基础课程，担负着公共基础课和专业课程之间的衔接作用，也是研究生入学的必考课程。该课程对材料科学与工程专业人才运用理论知识解决实际问题的能力的培养、创新能力的培养、科学的思维方法的培养和整体知识结构的构建具有奠基作用。因此，我们在教学内容方面进行了改革与优化整合。

一、教学内容优化的动因

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及1997年国务院学位办颁发的新专业目录中提出的引导性专业——材料科学与工程专业，部分高校材料类的专业设置不再分为无机非金属材料工程、高分子材料与工程和金属材料，而是按照材料科学与工程一级学科进行重新设置，“材料科学基础”作为材料科学与工程专业的专业基础课，其教学内容和教学体系也进行了相应的改革。安徽建筑工业学院作为建筑类一般本科院校，其材料类专业是按二级学科进行课程设置，设高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术（电子材料方向）三个材料类专业，各成体系。其中关于材料科学基础的教学从各专业课程的安排上看，无机非金属材料工程专业和电子科学与技术（电子材料方向）专业开设“无机材料科学基础”，其重点是无机材料的结构、组成和性能之间的关系及其变化规律，内容相近；而高分子材料与工程专业未单独开设材料科学基础课程，材料科学基础中大部分相关的理论分散在专业基础课程“高分子化学”和“高分子物理”中，其中涉及较多的是制备科学而关于高温烧结、扩散、固相反应和相变过程及晶体结构和缺陷理论则涉及的较少。然而，社会需要的人才正向着复合型人才发展，材料也正在向着功能型和复合型发展，因此为了满足社会对材料类人才的要求，培养人才应具有大材料专业的理论基础，故必须对无机材料科学基础的教学内容进行合理的优化和整合，同时考虑安徽建筑工业学院的特色，构建具有自己特色的“材料科学基础”一级学科平台课程体系。

二、教学内容的优化原则

围绕材料科学与工程专业培养目标和人才培养规格构建具有建筑类一般本科院校办学特色的材料科学基础学科基础平台课程，其重点是“厚基础、宽口径”，夯实学生的学科基础知识，强化实验技能的培养，增强学生对社会的适用能力；加强相关课程的综合，一起考虑高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术（电子材料方向）三个专业的相近课程，根据无机材料科学基础、高分子物理和高分子化学课程在人才培养中的作用，对其重新定位，整体优化课程体系；同时坚持先进性原则，突出高、新、精、实的特点，紧跟学科发展前沿。

三、课程教学内容的优化

材料科学技术范文第9篇

关键词：“工程材料学”；航空航天专业；教学改革

“工程材料学”是航空主机类专业（包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等专业）的学科基础课程。该课程虽然仅有48学时，但承担着为未来的航空工程师构建材料知识体系的重任，对学生今后的发展起着重要作用。本文结合近年的工作实践，对该课程在教学要求、教学内容和教学方法等方面的改革进行研讨。

一、高度重视航空和材料领域发展对“工程材料学”课程教学的影响

材料学既是基础科学，也是应用科学。材料科学与技术的发展，解决了很多工程领域的关键问题，有力地推进了相关科学和技术的进步，使得材料科学成为最活跃的科学领域，材料产业也成为国民经济发展的重要支柱产业。“工程材料学”以物理学、化学等理论为知识基础，系统介绍材料科学的基础理论和实验技能，着重培养学生把这些知识应用于解决工程实际中提出的对材料结构、性能等方面问题的能力。作为一门重要的学科基础课程，“工程材料学”具有较长的开设历史，在人才培养中发挥了重要的作用。航空航天领域的发展对工程技术人员的能力素质提出了更高的要求，特别是“卓越工程师”教育培养计划的实施，对工程类课程建设的需求更加迫切，有必要以新的形势为背景反思该课程的教学改革。航空以众多学科知识、先进研究成果为基础，已发展成为一个由多个分系统组成的大系统，需要工程技术人员采用系统工程的方法进行综合设计。现代航空技术一百多年的发展，使得人们可以在更大的范围内探索天空，也使得飞行器的工作条件更加恶劣，工作环境更加严苛。现代飞行器不仅要具有速度快、航程大、载重多等特点，还要满足节能低碳等要求。材料科学技术的发展，为解决航空航天领域的诸多难题提供了可能，“一代材料，一代飞机”已成为飞行器发展公认的规律。这对航空航天工程技术人员的材料知识提出了更高的要求。在飞行器及其主要部件的设计、制造和维护工作中，要全面认识材料的性质和特点，才能挖掘材料的潜能，充分利用材料的特性，满足工作需要。面对航空航天迅猛的发展形势，仅了解和掌握已有材料的知识是不够的。具有创新素质的工程技术人员，要了解材料科学与工程的发展方向和趋势，分析材料领域的发展对航空航天领域的影响，同时要认真研究具体工作对新材料、新工艺的要求，明确材料发展的需求。在新型飞行器的研发过程中，要综合考虑用户对飞行器总体性能的多种要求，对各项技术参数进行统一的优化。在落实对飞行器性能的要求时可以发现，很多要求是相互矛盾的，比如飞机的航程和机动性就存在着较大的矛盾。为了获得较好的综合性能，需要对飞机进行一体化设计，要及时掌握各种设计方案对飞机主要材料和工艺的要求，对飞机整体结构进行综合优化。在此过程中，各部门工程师都需要和材料系统密切配合，才能实现信息和资源共享，降低全系统的风险，提高系统的可靠性和综合性能。材料科学技术的迅速发展也对课程教学提出了新的要求。材料科学与技术是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。在现代科学技术中，材料科学是发展最快速的学科之一，在金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等主要方向上的发展日新月异，促使“工程材料学”课程内容的不断充实。“工程材料学”课程要系统讲授材料科学与技术的基础理论和实验技能，使得学生掌握工程材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面的知识。早期的航空工程结构以自然材料为主，如在美国莱特兄弟制造出第一架飞机上，木材占47%，普通钢占35%，布占18%。随后，以德国科学家发明具有时效强化功能的硬铝为代表，很多优质金属材料被开发出来，使得大量采用金属材料制造飞机结构成为可能，也使得研究者们投入了更多的精力于金属材料的探索。相应地，这一时期“工程材料学”课程内容也以金属材料为主。上世纪70年代以后，复合材料开始在航空领域应用。复合材料具有较高比强度和比刚度的优点使得工程技术人员对其抱有很大的希望。航空工程师首先采用复合材料制造舱门、整流罩、安定面等次承力结构，而现在复合材料已广泛应用于机翼、机身等部位，向主承力结构过渡。复合材料因其良好的制造性能被大量应用在复杂曲面构件上。复合材料构件共固化、整体成型工艺能够成型大型整体部件，减少零件、紧固件和模具的数量，降低成本，减少装配，减轻重量。复合材料的用量已成为先进飞行器的重要标志。相应地，复合材料必然要在“工程材料学”课程中占重要地位。钛合金的开发和应用使得飞行器具有更好的耐热能力，提高了发动机、蒙皮等结构的性能，有效解决了防热问题。“工程材料学”课程的教学内容应该及时反映材料科学在提高飞行器性能方面的新应用与新进展。与此同时，其他相关学科也取得了长足的发展，使得主机专业教学内容大幅度增加，“工程材料学”课程的教学内容和学时之间的矛盾愈加突出。

二、认真分析专业教学对“工程材料学”课程的不同要求

“工程材料学”课程是一门重要的学科基础课，是基础课与专业课间的桥梁和纽带，在航空航天主机类专业培养学生实践动手和创新创造能力，提高学生综合素质等方面具有重要作用。在多年的教学实践中，该课程对主机类各专业采用同一标准教学。虽然主机类各专业人才培养有其共性要求，但随着航空航天事业的发展，专业分工越来越细，差异化特征也越来越明显，因此“工程材料学”课程应该充分考虑不同专业的具体需求，结合各专业的课程体系安排教学。飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等主机类专业根据航空领域中的分工培养学生，毕业学生的工作要求有所不同，对知识结构的要求也不一样。就材料方面知识而言，不同专业学生也会有所区别，应按照专业特点纵向划分对“工程材料学”课程的要求。不同专业主要服务对象的材料特点是确定课程要求的主要依据。飞行器设计与工程专业要全面统筹飞行器产品及各部件的设计和制造，主要从事飞行器总体设计、结构设计、飞机外形设计、飞机性能计算与分析、结构受力与分析、飞机故障诊断及维修等工作，要求了解材料科学与工程的发展对现代飞行器设计技术的影响，因此要较全面地掌握主要航空材料的性能、制造等方面的知识，了解轻质高强材料的发展动态和发展趋势。飞行器动力工程专业要求学生学习飞行器动力装置或飞行器动力装置控制系统等方面的知识，主要培养能从事飞行器动力装置及其他热动力机械的设计、研究、生产、实验、运行维护和技术管理等方面工作的高级工程技术人才。飞行器动力的重要部件对抗氧化性能和抗热腐蚀性能要求较高，要求材料和结构具有在高温下长期工作的组织结构稳定性。因此，材料在高温下的行为、性能和分析、选择方法应该是该专业“工程材料学”课程的重点。飞行器制造工程和机械工程等专业要针对现代飞行器工作条件严酷、构造复杂的特点，采用先进制造技术，实现设计要求，并为飞行器维护提供便利。该专业要求学生理解飞行器各部件的选材要求，掌握材料的制造工艺。飞行器零部件形状复杂，所用材料品种繁多，加工方法多样，工艺要求精细。很多新材料首先在航空航天领域得到应用，其制造技术具有新颖性的特征，设计、材料与制造工艺互相融合、相互促进的特点非常明显，这就要求学生在“工程材料学”课程中把材料基础打好，适应工艺和材料不断发展的要求。虽然各专业对“工程材料学”课程的要求有所不同，但课程基础一致。该课程名称为“工程材料学”，即明确其重点在于将材料科学与技术的成果运用于航空航天工程，把材料基本知识转化为生产力。“工程材料学”是相关专业材料学科的基本课程，学生要通过该课程了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料等微观和宏观基础知识，学习材料研究、分析的基本方法，掌握材料结构与性能等基础理论，研究主要材料的制备、加工成型等技术，为更好地学习专业课程创造条件，为将来从事技术开发、工艺和设备设计等打下基础。由此可见，在明确了各专业对该课程的个性化要求的基础上，更要明确共性要求。“工程材料学”课程要培养学生材料方面的科学概念，提升材料方面的科学素质，扎实的材料科学与技术知识基础是学生学习专业课程、提高综合素质、培养创新能力的必备条件，是进一步发展的基础。因此，“工程材料学”课程采用“公共知识+方向知识”的模式比较合适，即把教学内容划分为每个专业均要求了解的材料领域知识和根据各个专业特色需要重点介绍的知识两部分，既满足了宽口径、厚基础的教学需要，又注重了后续专业课程学习和能力培养的要求，促进了基础理论和专业应用的融合渗透，较好地满足了材料、设计、制造、维护一体化发展的需要，增强了跨学科、跨专业认识问题、思考问题和研讨问题的能力。

三、多管齐下建设丰富的教学环境

作为一门学科基础课程，“工程材料学”课程要根据学校人才培养创新目标和相关专业的人才培养标准、方案，结合卓越工程师教育培养的要求，注重与专业课程体系的融合，注重与工程实践教育的结合，注重对学生创新意识、创业能力及综合运用知识能力的培养。在充分调研与分析专业人才培养对课程教学要求的基础上，要对课程的教学大纲和内容进行修订，与相关教学环节有效整合，拓展教学活动的空间，营造良好的学习环境和氛围，加强与后续课程及实践活动的联系，解决学科基础课的教学与专业人才培养需求的脱节或不衔接等问题。“工程材料学”在第四学期开设，是一门承前启后的课程。在前期开设的课程中，“大学物理”和“航空航天概论”是两门直接相关的课程。“大学物理”提供了学习“工程材料学”的科学基础，认真分析“大学物理”知识点在“工程材料学”中的应用，有助于学生更好地理解相关概念。“航空航天概论”以航空航天领域的发展为主线，介绍飞行器的组成及工作原理。如果在“工程材料学”课程讲授之初让学生重新回到机库，从材料发展的角度再次审视航空航天的进步，结合材料学的概念研究飞行器的组成及工作原理，会使得学生对该课程有比较全面的认识。在相关专业的后续课程中，有好多课程与“工程材料学”密切相关，如“飞行器总体设计”、“发动机原理”、“先进制造技术”等，如果在“工程材料学”中对有关知识点作简单介绍，可以使学生更好地综合分析相关概念，加深理解。在主机类专业培养方案中，“工程训练”是集中式的工程能力培养环节，其教学内容与“工程材料学”密切相关。“工程训练”教学内容以机械制造工艺和方法为主，包括热处理、铸造、锻造、焊接、车削加工、铣削加工、刨削加工、磨削加工、钳工、数控加工、特种加工、塑性成型等，每一种制造工艺和方法都与工程材料密切相关。在以前的教学工作中，材料是加工对象，对材料的性能等的介绍很简单，学生的认识较浅。如果在“工程训练”教学过程中，针对不同的加工工艺和方法对材料作较深入的介绍，从应用的角度分析不同材料加工工艺和方法的适应性，可以促进学生把材料理论知识的学习和工程实际联系起来。通过让学生分析研究实际材料在加工过程中的表现来认识材料的性能，通过感性认识来体会材料变化的规律，把深奥的材料科学理论知识和生动形象的加工过程结合起来。这样不仅强化了工程训练效果，还能让学生把材料的知识学活，留下更深刻的影响，更好地发挥学生的潜力。航空航天主机类专业的课程设计是重要的综合学习环节。课程设计任务一般是完成一项涉及本专业一门或多门主要课程内容的综合性、应用性的设计工作，通过一系列设计图纸、技术方案等文件体现工作成果。很多主机类专业的课程设计涉及材料的选用、处理等方面的问题。按照教学计划，“工程材料学”先行开设。因此，在相关课程设计中，有目的地提出材料问题，引导学生在更广的范围里选材，在更加深入的层面上分析材料性能，可以更好地调动学生自主探究材料科学的积极性，帮助学生把材料知识转化为初步的工作能力，克服课程知识的碎片化倾向。

四、结语

航空航天是现代科学技术的集大成者，该领域发展很大程度上取决于材料科学技术的进步。材料学是航空航天工程技术人员知识结构的重要组成部分。“工程材料学”要按照现代大工程观的要求组织教学，才能实现教学目标，提高培养质量。航空航天领域和材料科学技术发展，极大地丰富了“工程材料学”的教学内容。要根据学科领域的发展需要选择教学内容，按照理论实践结合、突出工程应用的要求构建知识体系。在教学工作中，应根据不同专业的培养要求，深入研究材料学的基本要求和各专业的发展方向，形成“公共知识+方向知识”的“工程材料学”课程结构，提高教学效率。统筹考虑专业教学与其他课程的联系，以及课程设计、工程训练、毕业设计等教学环节，以“工程材料学”课程为中心，注重课程的纵向推进和知识的横向联系，不断加深对材料学的理解和掌握，培养多角度研究分析、跨专业交流合作、多学科解决问题的能力。

作者:汪涛 周克印 单位:南京航空航天大学材料科学与技术学院

参考文献：

[1]朱张校,姚可夫.工程材料[M].北京:清华大学出版社,2011.

[2]周风云.工程材料及应用[M].武汉:华中科技大学出版社,2002.

[3]王少刚,郑勇,汪涛.工程材料与成形技术基础[M].国防科技出版社,2016.

[4]闫康平.工程材料[M].化学工业出版社,2008.

材料科学技术范文第10篇

关键词：共性规律 先进材料 研究方法

人类社会文明发展的历程，是以材料为主要标志的。每一种材料的发现、发明和使用，都会把人类改造自然的能力提高到一个新的水平，把人类文明和社会发展推向一个新的台阶。而自然科学的各种研究方法在材料科学的发展中发挥了很大的作用，掌握材料学科的发展和研究方法对于材料学科研究人员和学生是非常必要的。认识材料科学与工程学科的内在科学规律和发展趋势，对材料的研究开发思路和各种方法有一个科学辩证的概念，能进一步激发学生的学习积极性和创新精神，为今后从事材料的设计和研究工作奠定基础。

一、材料的共性规律

材料主要分金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料，三大材料都具有晶体结构，但是陶瓷和高分子材料的组织结构要比金属的复杂。由于它们的结合键不同，得金属具有较高的强度、刚度、导电、导热性能，无机非金属则具有耐高温、耐腐蚀、具有转变物理性能和脆性，有机高分子具有比强度高、耐磨、耐腐蚀、易老化、刚度小的特点。然而，它们在不同环境介质下有着共同的效应，例如界面效应，在界面处都有分割、不连续、吸热特征；还有材料的动态效应、复合效应、环境效应、纳米效应等。三大材料存在着共同规律，陶瓷的实际晶体中存在着各种缺陷，金属与合金存在同素异构转变、马氏体相变、有序——无序转变，在其他材料中也有这些转变。陶瓷中存在同素异构转变。对于有机固体相变的研究发现，许多由简单分子组成的有机固体也具有复杂的同素异构转变。在外力的作用下都会发生弹、塑性变形和断裂过程，而且它们应用相同力学性能测试技术，具有相似的规律。

二、材料科学发展的重点

材料科学发展的重点是（一）开发新材料，发展高技术产业；（二）纳米材料和纳米技术的开发。先进材料主要包括新能源材料、信息功能材料、生物材料、智能材料、功能复合材料和生态环境材料。

信息功能材料主要用于计算机、通信和控制，其特点是要求高、发展快、种类繁多。例如集成电路所需材料、计算机敏感元件传感器材料、新型半导体材料、存储介质材料和高温超导材料的开发和应用代表了信息功能材料的发展程度。生物材料又称为人造生物类材料，即类生物材料。类生物材料一般包括生物医用材料、仿生材料和生物灵性材料。生物医用材料已经成为人类非常关注的领域，生物仿生陶瓷、生物可降解高分子材料是医用生物材料的重要方向。仿生材料涉及面也很广，以往研究比较多的有珍珠、贝壳、竹子、骨骼、飞鸟等，仿生材料的更长远目标是使生物技术原理用于工业生产，改变高温、高压及耗能高的生产方式。

智能材料是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。如形状记忆材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件在航空上的应用已经取得了大量的创新成果。复合材料的内涵比较丰富，从复合的角度来说，未来的研究与发展重点是发展功能、智能复合材料，由于复合材料的设计自由度大，所以更适合发展多功能复合材料。功能复合材料涉及面比较广，包括电功能材料、磁功能材料、光功能材料、声功能材料、热功能材料、进行功能材料和化学功能材料。

生态环境材料定义是具有良好的使用性能和与环境协调性的材料。生态环境材料主要分为环境相容材料（包括纯天然材料、仿生物材料、绿色包装材料和生态建筑材料）、环境降解材料和环境工程材料（包括环境修复材料、环境净化材料和环境替代材料）。目前生态环境材料主要的研究方向有：生物可降解材料技术，CO2气体的固化技术，SOx、NOx等催化转化技术，废物的再资源化技术，环境污染修复技术、仿生材料、环境保护材料、氟里昂和石棉等有害物质的替代材料和绿色新材料等。

纳米材料及制备技术的开发迫在眉睫，当物质到纳米尺度时，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体不具备的小尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应。材料显示出奇特的物理、化学性能，利用这一效应可大幅度提高结构材料的强度，改善其脆性。纳米研究的主要领域包括金属、陶瓷、玻璃和聚合物方面的纳米材料，目前对纳米材料的应用研究热点主要集中在纳米管、纳米带、纳米薄膜、纳米复合材料和纳米金属材料等几个方面。纳米材料在使用中亟待解决的问题是纳米材料的设计和控制、制备技术与工艺。纳米材料在应用中有很多优点，但在使用和生产的过程中有可能使接触人员吸入纳米颗粒，造成对肺部的伤害，所以纳米材料在研究和应用过程中要考虑对健康、安全和环境的影响。

三、绿色材料科学技术

绿色材料科学技术从广义上来讲，包括的内容较多，例如积极开发新材料、新能源、材料的回收与再利用、改造传统工艺和生产流程等。发展绿色材料科学技术，很重要的措施是积极开发和采用新工艺、新技术，特别是传统材料产品产业。例如，粉末注射成型是制备各种金属和陶瓷高性能零件的高效、节能、环境友好、低成本、大批量生产的工艺，最近20年来发展十分迅速。

四、材料的基本研究方法

对于材料设计和研究采用的自然科学基本方法主要有归纳法、演绎法、分析法、综合法、类比法、移植法、黑箱法、相关法、数学方法、模型法、原型启发法等。

归纳法是从积累大量数据到概括出一般原理的过程，结果具有一定的可靠性，主要用于科学发现，这种方法的局限性是推理具有或然性。演绎法是由一般原理推论出个别结论的方法，可用于预见科学事实，是提出科学假说的重要方法。分析法与综合法相结合是科学发现和技术创新的重要途径。类比法和移植法可以将某一领域的方法和技术应用到其他学科技术领域中，比如螺旋桨技术用在飞机等领域，拉链技术应用在装饰、医学等多个领域。数学方法能揭示研究对象的本质特征和变化规律，是解决科学技术问题常用的也是最重要的方法，是表述系统的结构域行为的一种科学方法。例如谷神星的发现，是意大利科学家观察，高斯计算，被称为“铅笔尖”发现的新行星。原型启发法与仿生法是对自然现象和自然界的动植物进行观察、探索受到启发来进行科学研究和创造发明，例如美国佛罗里达州立大学工程师Rick Lind从海鸥身上得到启发，研制出一种能在高层建筑周围寻找出路，同时又可猛扑向林荫大道的远程遥控侦察机。日本新干线子弹头列车速度可达321公里/h，“取经”于猫头鹰羽毛和翠鸟喙的降噪设计，行驶过程出奇地安静。这是由于猫头鹰的羽毛呈锯齿状排列，可悄无声息地穿过夜空；列车的“鼻子”与翠鸟喙类似，这种形状可帮助列车在穿过隧道时不会产生低水平音爆。

研究材料的结构和性能之间的关系常常采用黑箱法、相关法、过程法和环境法。黑箱法是在无法知道研究对象本质机理的情况下采用的，相关法研究材料组织结构与性能之间有对应关系时采用，得到的关系式有一定的物理意义。过程法是研究对象的本质，又称为分析法，相关法和过程法是相辅相成的，环境法通过各种环境因素来研究材料组织性能的演化规律。

材料科学从经验科学走向理性科学，很重要的发展方向是材料研究的模型化与模拟。模型化是将真实情况简单化处理，建立一个反映真实情况本质特征的模型，并进行公式化描述。模拟是对真实事物或者过程的虚拟，模拟方法是把所求解问题转化为大量微观事件的情况下，提供一种数值解法。目前在国内外材料研究及加工领域中开展了很多模型化和模拟方面的研究工作，为进一步的实验工作提供了可靠的依据。

五、本课程开设的重要意义

这门课程除了具有完整的材料科学知识结构，精致的课件也使得学生在学习过程中受到视觉和听觉的冲击。在掌握理论知识同时，大量实例将理论和实践应用结合起来，引导学生如何去认识材料，去研究材料，去设计材料，让学生在学习过程中真切地体会到知识是如何学以致用的，并且激发他们对于这些知识探索的兴趣。对教师而言，在讲授这门课程的过程中，通过对材料设计、制备、研究方法内容的整合，个人的专业知识得到了极大的丰富，为今后研究方向的选题、方案的设计以及研究方法的应用提供了思路和参考。

参考文献：

[1]戴起勋，赵玉涛.材料科学研究方法（第2版）.国防工业出版社，2008

[2]翁端，冉瑞，王蕾.环境材料学（第二版）.清华大学出版社，2011