功能材料論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇功能材料論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關鍵詞：納米涂層；場發(fā)射；電子強關聯(lián)；軟凝聚態(tài)物質

2003年在國際和中國都發(fā)生了具有突發(fā)性的災難事件，但中國的GDP仍以9.1％的高速度在增長，達到了人民幣11.6萬億元，其中第二產業(yè)貢獻4萬多億元。中國現(xiàn)今的第二產業(yè)主要領域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工廠，也是大市場。在國際競爭中所以有優(yōu)勢是中國的勞動力廉價，這個優(yōu)勢我們能保持多久?我們還注意到與化工有關的產品中，我們的生產效率是國際發(fā)達國家的5％，能耗是3倍，環(huán)境的破壞是9倍。這就是我們所付出的代價。不論形勢如何嚴峻，21世紀是中華民族振興的機遇期，制造業(yè)絕對是一個極其重要的領域，是個急速發(fā)展變化的領域。2003年3月國際真空學會執(zhí)委會在北京舉行，會議上討論了將原來的冶金專委會改名為“表面工程專委會”，當時也考慮了另一個名字“涂層專委會”，我想用涂層材料更合適，含有繼承性和變革性。20世紀70年代曾經說成是塑料年代，此后塑料科技和工業(yè)迅速崛起，極大地改變了人類社會。繼而是信息時代，通信網、計算機網、萬維網、智能網，信息流，日新月異地改變著人類的生活和觀念。我們這個時代是高速發(fā)展的時代，技術和觀念都在與時俱進地改變著。

本世紀初興起了納米科技，促進其到來的是由于微電子小型化的發(fā)展趨勢，推動科技發(fā)展進入納米時代[1]，不僅電子學將進入納電子學領域，物理學進入介觀物理領域，各類科技，包括生物醫(yī)學等都在探索納米結構與特性。涂層和表面改性越來越多地增加了納米科技的內容，這是一種低維材料的制造和加工科技，將是制造技術的主流，將迅速地改變傳統(tǒng)制造技術的方法、理論和觀念，作為現(xiàn)今國際上的制造大國，世界加工廠，我們更應該注意研究制造技術的發(fā)展和未來。

1突破傳統(tǒng)制造技術的觀念

納米科技研究的內容主要是在原子、分子尺度上構造材料和器件，測量表征其結構和特性，探索、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律和應用領域。與我們熟悉傳統(tǒng)的相比，納米材料和器件具有顯著的維數(shù)效應和尺寸效應。近幾年來，在納米材料制造方面做了大量的研究工作，在納米粒子粉材的制造，以及材料結構和特性測量、表征上取得了顯著成果[2～7]。接下來深入到納米線、納米管和納米帶的研究[8～14]，出現(xiàn)了一些成功有效的制造方法，發(fā)現(xiàn)了一些驚人的結構和特性。在此基礎上，發(fā)展了納米復合材料的研究，展現(xiàn)了非常有希望的應用前景[15～17]。近來人們在納米科技初期成果的基礎上挑戰(zhàn)某些產品的傳統(tǒng)加工技術，比如Al組件的快速加工。

T.B.Sercombe等人報道了快速加工鋁(Al)組件的新方法[18]，這個方法的主要特征是用快速成型技術先形成樹脂鍵合件，然后在氮氣氛中分解其鍵和第二次滲入鋁合金。在熱處理過程中，鋁與氮反應形成氮化鋁骨架，在滲透過程中得到剛體結構。與傳統(tǒng)制造工藝相比，這個過程是簡單的快速的，可以制造任何復雜組件，包括聚合物、陶瓷、金屬。圖1是過程示意和原型樣品，(a)是尼龍巾鑲嵌鋁粒子的SEM像，中心有結構細節(jié)的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是為還原氧化鋁，它將不是鑄件中的成分。在尼龍被燒去時，這個結構基本保持不變。(b)是氮化物骨架，圍繞Al粒子的一些環(huán)狀結構的光學顯微鏡像，再滲入Al時將形成密實結構。(c)是燒結的氮化鋁和滲鋁組件，小柱的厚為0.5mm其密度和強度都達到了傳統(tǒng)鑄造技術的水平。他們還制作了公斤重量多種結構的樣品。這是一種冶金技術的探索，開辟了一種新的冶金和制造技術途徑。

2納米材料的完美定律

描述材料結構的常用術語是原子結構和電子結構。原子結構的主要參量是晶格常數(shù)、鍵長、鍵角；電子結構的主要參量是能帶、量子態(tài)、分布函數(shù)。對于我們熟悉的宏觀體系，這些參量多是確定的常數(shù)，但對于納米體系，多數(shù)參量隨著原子數(shù)量的改變而變化。這是納米材料和器件的典型特征，它決定了納米材料的多樣性。其中有個重要規(guī)律，我們稱之為納米材料的完美定律，用簡單語言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。它包括了納米晶粒的魔數(shù)規(guī)則，即含有13、55、147…等數(shù)量原子的原子團是穩(wěn)定的，對于富勒烯碳60和碳70存在的幾率最大，而對于碳59或碳71等結構體系根本不存在。這就是為什么斯莫利(Smmolley)他們當初能在大量的富勒烯中首先發(fā)現(xiàn)碳60和碳70，從而獲得了諾貝爾獎。對于一維納米結構，包括納米管和納米線，存在類似的規(guī)則?？梢阅Ｐ蜕险J為是由殼層構成的，每個殼層中更精細的結構稱為股，每一股是一條原子鏈，中心為1股包裹殼層為7股的表示為7-1結構，再外殼層為11股的，表示為11-7-1結構，等等，構成最穩(wěn)定的結構，這是一維納米結構的魔數(shù)規(guī)則。對二維納米膜存在類似的缺陷熔化規(guī)則，即不容許存在很多缺陷，一旦超過臨界值，缺陷自發(fā)產生，完全破壞二維晶態(tài)結構。上述這些低維結構特征是完美定律的具體表述，進步普遍表述理論是正在研究中的課題。

完美定律是我們討論涂層材料的出發(fā)點，因為納米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造過程中，方法簡單、產額高、成本低是最有競爭力的。可以想象，制造成本很高的材料和器件能有市場，一定是不計成本的特殊需要，有政治背景或短期的社會需求。因此在我們探索納米材料制造時，首先考慮的應是滿足完美定律的技術，如用甲烷電弧法制備納米金剛石粉技術[1]，電化學沉積法制備金屬納米線陣列技術[19]，以及電爐燒結法制造氧化物納米帶技術[20]等等。

3涂層納米材料將給我們帶來什么?

涂層納米材料是納米科技領域具有代表的材料，或是低維納米材料的有序堆積結構，或者是低維納米材料填充的復合結構。兩者都比傳統(tǒng)材料有驚人的結構和特性。如新型高效光電池[21]、各向異性結構材料[19]、新型面光源材料[22]等，這里舉例介紹基于熱電效應的新型納米熱電變換材料。

熱電效應器件的代表是熱電偶，即利用不同導體接觸的溫差電現(xiàn)象進行溫度測量的器件。基于熱電效應可以制成兩類器件：熱產生電和電產生溫差。前者可以用于制造焦電器件，即用熱直接發(fā)電，如將焦電材料涂于內燃機缸表面，利用缸體溫度高于環(huán)境幾百度的溫差發(fā)電，將余熱變作電能回收。后者可以做成電致冷器件。這類的直接熱電變換器件具有無污染，沒有活動部件，長壽命，高可靠性等優(yōu)點，但塊體材料制成器件的效率低，限制了它的應用。納米科技興起以后，人們探索利用納米晶或納米線結構能否解決熱電效應的效率問題。認為用量子點超晶格材料有希望顯著提高熱電器件的效率，這是由于納米材料顯著的能級分裂，有利于載流子的共振輸運和降低晶格熱傳導，從而提高了器件的效率。T.C.Harman等人[23]報告了量子點超晶格結構的熱-電效應器件，他們制備了PbSeTe／PbTe量子點超晶格(QDSL)結構，用其制造了熱電器件(Thermo-electrics，TE)，圖2(a)是納米超晶格TE致冷器件的結構和電路圖，(b)電流-溫度曲線。將TE超晶格材料，其寬11mm，長5mm，厚0.104mm，n-型的TE片，一端置于熱槽，另一端置于冷槽，為了減小冷槽熱傳導而形成這同結接觸，用一根細金屬線與熱槽連接。當如圖2(a)所示加電流源時，將致冷降溫。對于這種納米線超晶格結構，由于量子限制效應，發(fā)生間隔很大的能級分裂，從而得到很高的熱電轉換效率。圖2(b)是TE器件的電流-溫度曲線，實驗點標明為熱與冷端溫差(T)與電流(I)關系，電流坐標表示相應通過器件的電流?！鰹闊岫藴囟萒h與電流I的關系，其溫度對于流過器件的電流不敏感。為冷端溫度Tc與電流I的關系，其溫度對于電流是敏感的。圖中A是測得的最大溫差，43.7K，B是塊體(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大溫差，30.8K。從圖中可以看出，在較大電流時，冷端溫度趨于飽和。采用這種致冷器件由室溫降至一般冰箱的冷凍溫度是可能的。

電熱效應的逆過程的應用就是焦電器件，即利用熱源與環(huán)境的溫差發(fā)電。對于內燃機、鍋爐、致冷器高溫熱端等設備的熱壁，涂上超晶格納米結構涂層，利用剩余熱能發(fā)電，將是人們利用納米材料和組裝技術研究的重要課題。

類似面致冷、取暖，面光源，面環(huán)境監(jiān)測等涂層功能材料，將給家電產業(yè)帶來革命性的影響，將會極大地改變人類的生活方式和觀念。

4含鐵碳納米管薄膜場發(fā)射

碳納米管陣列或含碳納米管涂層場發(fā)射被廣泛研究，以其為場發(fā)射陰極做成了平板顯示器。研究結果表明碳管的前端有較強的場發(fā)射能力，因此碳管涂層膜中多數(shù)碳管是平放在基底上的，場電子發(fā)射能力很差。我們制備了含有鐵(Fe)納米粒子的碳納米管，它的側向有更大的場發(fā)射能力，有利于用涂層法制造平板場發(fā)射陰極。圖3(a)是含鐵粒子碳納米的TEM像，碳管外形發(fā)生顯著改變。(b)是碳管場發(fā)射I-V特性曲線，I是CVD生長的豎直排列碳納米管的場發(fā)射曲線，II是含鐵粒子碳納米管豎直陣列的場發(fā)射曲線，III是含粒子碳納米管躺在基底上的場發(fā)射曲線，有最強的場發(fā)射能力。根據(jù)此結果，將含鐵的碳納米管用作涂層場發(fā)射陰極，有利于研制平板顯示器。

5電子強關聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質

上面所講到的涂層納米功能材料和器件是當今國際上研究的熱門課題，會很快取得重要成果，甚至有新產品進入市場。當我們在討論這個納米科技中的重要方向時，不能不考慮更深層的理論問題和更長遠的發(fā)展前景。這就涉及到物理學的重要理論問題，即電子強關聯(lián)體系(electronstrongcorrelationsystem)與軟凝聚態(tài)物質(softcondensationmatter)。

在量子力學出現(xiàn)之前，金屬材料電導的來源是個謎，20世紀初量子力學誕生后，解決了金屬導電問題?；贐loch假設：晶體中原子的外層電子，適應晶格周期調整它們的波長，在整個晶體中傳播；電子-電子間沒有相互作用。這是量子力學的簡化模型，沒有考慮電子間的相互作用，特別是在局域態(tài)電子的強相互作用。2003年又有人提出了金屬導電問題，Phillips和他的同事以“難以琢磨的Bose金屬”為題重新討論了金屬導電問題[24]。當計入電子間的相互作用時，可能產生的多體態(tài)，超導和巨磁阻就是這種狀態(tài)。晶體中的缺陷破壞了完善導體，導致電子局域化。電子與核作用的等效結果表現(xiàn)為電子間的吸引作用，導致電荷載流子為Cooper對。但這個對的形成，不是超導的充分條件。當所有Cooper對都成為單量子態(tài)時，才能觀察到超導性。這樣，對于費米子由于包利(Paulii)不相容原則，不可能產生宏觀上的單量子態(tài)。Cooper對的旋轉半徑小于通常兩個電子相互作用的空間，成為Bose子。宏觀上呈現(xiàn)單量子態(tài)，Bose子的相干防止了局域量子化。在局域化電子范圍內，超導性可能認為是玻色-愛因斯坦凝聚，這個觀點現(xiàn)今被很多人接受。從20世紀初至今，對于基本粒子的量子統(tǒng)計有兩種，一是Fermi統(tǒng)計，遵從Paulii不相容原理，即每個能量量子態(tài)上只能容納自旋不同的2個電子，而Bose子則不受這個限制。在凝聚態(tài)物質中有兩個基態(tài)：即共有化Bose子呈現(xiàn)超導態(tài)，局域化Bose子呈現(xiàn)絕緣態(tài)。然而，在幾個薄合金膜的實驗中，觀察到金屬相，破壞了超導體和絕緣體之間直接轉換。經分析認為這是玻色金屬態(tài)，參與導電的是Bose子。推斷這個金屬相可能是渦流玻璃態(tài)，這個現(xiàn)象在銅氧化物超導體中得到了驗證。

軟凝聚態(tài)物質研究的對象是原子、分子間不僅存在短程作用力，而且存在長程作用力，表觀上呈現(xiàn)的粘稠物質形態(tài)，稱為軟凝聚態(tài)。至今，人類對于晶體和原子存在強相互作用的固體已經知道得相當透徹了，但對軟凝聚態(tài)的很多科學問題還沒有深入研究，21世紀以來，引起了科學家的極大興趣。軟凝聚態(tài)物質包括流體、離子液體、復合流體、液晶、固體電解、離子導體、有機粘稠體、有機柔性材料、有機復合體，以及生物活體功能材料等。這其中的液晶由于在顯示器件上的很大市場需求，是被研究得相當清楚的一種。其他軟凝聚態(tài)結構和特性的科學問題和應用前景是目前被關注的研究課題。這其中主要有：微流體閥和泵、納米模板、納米陣列透鏡、有機半導體、有機陶瓷、流體類導體、表面敏感材料、親水疏水表面、有機晶體、生物材料(人造骨和牙齒)、柔性集成器件，以及他們的復合，統(tǒng)稱為分子調控材料(materialsofmolecularmanipulation)。其主要特征是原子結構的多變性和柔性，研究材料的設計、制造、結構和特性的測量、表征，追求特殊功能；理論上探討原子結構的穩(wěn)定體系，光、電、熱、機械特性，以及載流子及其輸運。關于軟凝聚態(tài)物質，有些早已為人類所用，電解液、液晶等，但對其理論研究處于初期階段。科學的發(fā)展和應用的需求促進深入的理論研究，判斷體系穩(wěn)定存在的依據(jù)是自由能最小，體系自由能可表示為F=E-TS，其中S是熵。對于軟凝聚態(tài)物質體系，S是重要參量。其中更多的缺陷，原子、分子運動的復雜行為，更多的電子強關聯(lián)，不再是單粒子統(tǒng)計所能描述，需要研究粒子間存在相互作用的統(tǒng)計理論。多樣性是這個體系的突出特征，因此其理論涉及廣泛、復雜問題。

物理學是探索物態(tài)結構與特性的基礎學科，是認識自然和發(fā)展科技的基礎，其中以原子間有較強作用的稠密物質體系為主要研究對象的凝聚態(tài)物理近些年有了迅速進展，研究范圍不斷擴大，從固體結構、相變、光電磁特性擴展到液晶、復雜流體、聚合物和生物體結構等。幾乎每一二十年就有新物質狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)，促進了人類對自然的認識和對其規(guī)律把握能力，推動了科學和技術的發(fā)展。21世紀仍有一些老的科學問題需要深入研究，一些新科學問題已提到人們的面前。特別是低維量子限域體系和極端條件下的基本物理問題。20世紀80年代出現(xiàn)的介觀物理，后來發(fā)展成為納米科技所涉及的學科領域。與宏觀體系和原子體系相比，低維量子限域體系，還有很多物理問題有待解決，人們熟悉的宏觀體系得到的規(guī)則和結論有些不再有效，適用于低維量子限域體系的處理方法和理論需要探索，特別是將涉及到多層次多系統(tǒng)問題的描述和表征，將會有更多的新現(xiàn)象、新效應、新規(guī)律被發(fā)現(xiàn)。在納米尺度，研究原子、分子組裝、測量、表征，涉及有機材料、無機／有機復合材料和生物材料，這將大大的擴展了物理學研究的范圍和深度。涉及的重大科學前沿問題和重點發(fā)展方向有①強關聯(lián)和軟凝聚態(tài)物質，及其他新奇特性凝聚態(tài)物質；②低維量子限域體系的結構和量子特性，包括納米尺度功能材料和器件結構和特性；③粒子物理，描述物質微觀結構和基本相互作用的粒子物理標準模型和有關問題，以及復雜系統(tǒng)物理；④極端條件下的物理問題，探索高能過程、核結構、等離子體、新物理現(xiàn)象和核物質新形態(tài)等；⑤生命活動中的物理問題，物理學的基本規(guī)律、概念、技術引入生命科學中，研究生物大分子體系特征、DNA、蛋白質結構和功能等，其研究關鍵將在于定量化和系統(tǒng)性，必然是多學科的交叉發(fā)展，成為未來科學的重要領域。

6結論

本文討論了納米線涂層的結構和特性，重點是納米線的復合涂層和其電學特性、光電特性。其中包括制造技術新觀念，納米材料的完美定律，納米涂層的熱-電效應，碳納米管的側向場發(fā)射，以及電子強關聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質，展示了涂層科學與技術的發(fā)展前景。

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篇(2)

英文名稱：Journal of Functional Materials

主管單位：重慶儀表材料研究所

主辦單位：國家儀表功能材料工程技術研究中心;重慶儀表材料研究所;中國儀器儀表學會儀表材料學會

出版周期：月刊

出版地址：重慶市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1001-9731

國內刊號：50-1099/TH

郵發(fā)代號：78-6

發(fā)行范圍：國內外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時間：1970

期刊收錄：

CA 化學文摘(美)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

期刊榮譽：

中科雙效期刊

聯(lián)系方式

期刊簡介

篇(3)

關鍵詞：《功能材料》；教學改革；創(chuàng)新教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0083-02

研究生教育是我國高等教育的重要組成部分，創(chuàng)新能力培養(yǎng)是研究生教育的核心。教育部早在2003年就開始制定實施“研究生教育創(chuàng)新計劃”，加強研究生培養(yǎng)體系、課程教學和教材等建設工作，逐步建立有利于培養(yǎng)研究生創(chuàng)新精神、研究能力的機制，提高研究生培養(yǎng)質量[1]。近年來，高校也在深入開展以提高研究生創(chuàng)新能力為核心的研究生教育教學改革。

課程學習是我國研究生培養(yǎng)過程的重要環(huán)節(jié)。教育部的《關于改進和加強研究生課程建設的意見》，強調要更好地發(fā)揮課程學習在研究生培養(yǎng)中的作用，研究生課程體系應以能力培養(yǎng)為核心，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為重點。因此，從培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力出發(fā)，課程教學必須注重研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。作為一名研究生課程授課教師，應更新教育觀念和教學內容，開展教學方法改革，探索研究生課程教學的新思路[3]。本文基于研究生專業(yè)課程《功能材料》的教學實踐，分別從教學內容、教學模式及考核方式等方面進行探索。

一、優(yōu)化教學內容，注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)

《功能材料》是材料科學與工程專業(yè)研究生的專業(yè)必修課之一。《功能材料》內容涵蓋面廣，多學科交叉融合，包括電子材料、磁性材料、聲學材料、光學材料、生物材料及各種功能轉換材料。高校材料類本科專業(yè)基本上會開設功能材料及相關專業(yè)課程，教學內容包括各類功能材料的組成、結構、性能及應用這條主線，但以掌握基本知識、基本理論為教學目標。目前，很多高校開設的研究生《功能材料》課程的教學大綱及教學內容，絕大部分是按照金屬功能材料、無機功能材料和功能高分子材料三大類，來講授各類功能材料的組成、結構、性能及應用等內容，只是應用部分的比重略有增加，這在教學內容上容易與本科教學內容造成重復，缺乏研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，優(yōu)化教學內容，講授近年來迅速發(fā)展的新型功能材料，結合科研成果案例教學，將有助于研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.由于本課程的學生是材料專業(yè)的碩士研究生，在前期已經學過如《材料科學基礎》、《現(xiàn)代材料分析方法》、《材料結構與性能》等專業(yè)基礎課程，了解和掌握有關功能材料的組成、結構、性能等基本知識。因此，研究生《功能材料》課程的教學內容應將金屬功能材料、無機功能材料和功能高分子材料中的經典功能材料與當前研究熱點的功能材料相結合，在簡要介紹組成、結構、性能方面的基本知識的基礎上，重點介紹材料選擇與設計、制備技術與功能材料的性能及應用間的相互關系，強調材料的選擇、設計和制備技術對功能材料實際應用的重要性。這樣，課程教學內容既可引導學生把握功能材料領域的學術研究前沿，提高創(chuàng)新意識，同時也會兼顧功能材料的基本知識的鞏固。

2.由于本課程教學課時只有32學時，在教學內容的安排上，針對當前研究熱點，結合本校材料專業(yè)的研究方向，主要聚焦在新能源材料、環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料等，所以重點把新能源材料、環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料等專題分別設章進行介紹，將各專題的最新科研成果和最新進展充實到教學內容中，使學生了解科技前沿，激發(fā)學生科研創(chuàng)新興趣。例如，石墨烯，由于獨特的高導電、高導熱、高強度、輕質等特性，在新能源、環(huán)境、生物醫(yī)學等領域，有重要的應用潛力。此外，功能材料的3D打印，也是目前的研究熱點。因此，在講授石墨烯材料時，結合3D打印技術，對最新發(fā)表的關于3D打印石墨烯及器件制備的文獻進行介紹，引導學生討論石墨烯3D打印技術在電池、電容器等儲能器件制造上的前景及研究思路，有助于培養(yǎng)學生的科研興趣和創(chuàng)新能力。

二、融合多元化教學模式，啟發(fā)創(chuàng)新思維

教學方法和手段的改革，是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關鍵。良好的教學效果，不僅與教師的講授技巧有關，更重要的是需要在教學方法和手段上進行多元化融合，激發(fā)學生學習興趣。通過講授功能材料領域的最新科技前沿，將學生學習功能材料的思維推向應用，把新方法、新技術、新熱點、新問題等加入課程教學中，引導學生積極思考和探討，以啟發(fā)思維、訓練能力。因此，為了有效達到教學目的，本課程將多種教學方法和手段進行融合探索。

1.通過科研與教學的有機結合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和科研能力。本課程的教學團隊都是科研第一線的教師，從事功能材料領域的不同研究方向的科研工作。因此，每位教師分別講授各自擅長領域的教學內容，將各自的最新研究成果作為科研案例，穿插在教學中，豐富教學內容。而且，本校每個學期都設有材料創(chuàng)新講壇，邀請國內外在功能材料領域的知名學者來校講座。根據(jù)講座內容，將1～2場材料創(chuàng)新講座納入本課程的教學內容，鼓勵學生積極交流與討論。將科研與教學實現(xiàn)有機結合，通過展示教師的科研創(chuàng)新成果，交流如何提出科研創(chuàng)新課題等，不僅會使學生接觸到功能材料領域的研究前沿和熱點，而且也會激發(fā)學生的科研興趣，引導他們在學習過程中勤于思考，啟發(fā)科研創(chuàng)新思維，為創(chuàng)新能力和科研能力的培養(yǎng)創(chuàng)造良好氛圍。

2.開展以研究熱點為主題的課堂討論。通常，學生對熱點問題和最新研究成果比較關注和感興趣。教師在講授每個專題時，都要適當引入本專題方向的研究熱點和最新研究成果，進行課堂討論。教師在上一堂課結束時，將討論主題布置給學生，讓學生對討論主題提前搜尋資料，有所準備，訓練學生的自主學習能力。通過專題的課堂討論，培養(yǎng)學生獨立思考、分析問題及交流、表達等能力。

3.培養(yǎng)學生自學能力及文獻綜述能力。自學能力的培養(yǎng)，對提高學生獨立思考和創(chuàng)新能力非常重要。研究生可以通過課程學習、導師指導等環(huán)節(jié)提高分析、解決問題的能力，但在獨立開展科研及學習新知識時，往往需要自學。由于本課程的教學內容安排是在課堂教學過程中，重點講授材料選擇與設計、制備技術與應用的相互關系及最新科研成果，其他關于材料結構和性能等知識需要通過自學完成。此外，類似專題的課堂討論等教學互動環(huán)節(jié)，需要學生通過課后進行文獻檢索和自學文獻、資料等來完成。文獻綜述能力是研究生創(chuàng)新思維和科研能力培養(yǎng)的重要方面。通過文獻綜述，學生可以全面了解和掌握某個研究領域或研究方向的現(xiàn)狀，思考發(fā)展趨勢，是開展科學研究最為重要的一步。因此，本課程在學期末設置文獻綜述環(huán)節(jié)，布置文獻綜述任務，要求學生通過文獻查找、閱讀、總結、撰寫等完成綜述小論文，培養(yǎng)自學與文獻綜述能力。

4.全英語教學，培養(yǎng)學生外語學術交流能力。目前，教育部積極鼓勵教師開展雙語和全英語教學活動，培養(yǎng)學生運用外語的能力，提高國際化教學質量[4]。研究生是開展創(chuàng)新研究的主體之一，了解與把握研究領域的發(fā)展，需要通過閱讀大量外文文獻和資料，而且，國際學術交流也是提高科研創(chuàng)新能力的途徑之一。

在國內研究生的培養(yǎng)過程中，學生在外語讀寫方面的訓練較多，而聽說能力相對較弱。因此，為培養(yǎng)學生的全英語學術交流與表達能力，本課程采用全英語教學。全部制作英語PPT課件，講授過程中采取預先發(fā)給學生課件和外文資料，讓學生能夠課前預習，熟悉課堂教學內容及生疏的專業(yè)詞匯，避免學生在課堂上跟不上教師全英語講授的節(jié)奏。但對比較難理解的知識點，適當輔以中文講解。在課堂提問及課堂討論環(huán)節(jié)，鼓勵學生采用英語回答和討論，訓練英語表達能力，培養(yǎng)學生的英語學術交流能力。

三、完善課程教學考核方式，引導學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

本課程比較注重學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)的閉卷考核方式顯然不適合研究生的培養(yǎng)。為此，課程教學考核方式應將教學過程中的提問、專題討論等過程性評價與期末文獻綜述評價相結合，把撰寫文獻綜述、匯報答辯與交流討論作為考核的重要形式。特別是期末文獻綜述評價，在教學過程中，列出若干熱點問題，由學生自主進行文獻檢索、閱讀資料，撰寫綜述。期末采用英語多媒體答辯方式對文獻綜述進行匯報，全面訓練文獻查閱、歸納總結、文字與口頭表達及英語學術交流能力，加強學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

忽視課程教學環(huán)節(jié)中研究生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的訓練，是導致研究生創(chuàng)新能力不足的一個重要原因。專業(yè)課教學是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的主渠道之一，對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)至關重要。因此，本課程在教學內容、教學模式和教學評價方式等方面進行探索，以引導學生自主學習，加強創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同時，提高課程教學質量，教師要不斷學習，提高自身創(chuàng)新能力，在科研第一線開展創(chuàng)新科學研究，讓科研反哺教學。

參考文獻：

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篇(4)

Abstract: The graduation design (paper) is the last link of undergraduate course teaching plan, the reflection of work ability that students use theoretical knowledge in practice innovation work, and early practice of students to work. This paper made preliminary exploration on the combination of "university-industryCinstitute", from the two aspects of topic selection and quality control discussed some experiences and imagine ,hoping to has certain significance for improving the quality of graduation design (paper).

關鍵詞: “產學研”結合;畢業(yè)設計(論文) ;選題;質量控制

Key words: "Industry-university-institute" combined ;graduation design (paper); topic; quality control

中圖分類號:G642.477 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)20-0165-01

0引言

畢業(yè)設計(論文)是高校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),對學生的創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)具有重要作用,是檢驗學生掌握知識程度、分析問題和解決問題基本能力的綜合性訓練,是理論聯(lián)系實際的重要體現(xiàn),在培養(yǎng)大學生探求真理、鍛煉學生社會適應能力、增強社會責任感、進行科學研究基本訓練、提高綜合實踐能力與素質等方面,具有不可替代的作用[1]。

1選題體系的建立

根據(jù)我院稀土工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)情況,并考慮到本專業(yè)學生的未來就業(yè)情況,本校具有的教學優(yōu)勢,合理的設置符合實際的選題,將畢業(yè)設計(論文)的選題偏向于能力訓練和培養(yǎng)目標,充分體現(xiàn)教學計劃中對能力、知識結構的要求,在選題方面要從以下幾方面入手:

1.1 根據(jù)學生擇業(yè)方向、特長,考慮充分發(fā)揮學生的主觀能動性,在四年級上學期末,由學院教學主管部門匯集全院教師申報的畢業(yè)設計(論文)題目,初審通過后,下達給每位畢業(yè)生,學生依據(jù)自己實際興趣、特長自由選擇,下學期始上交所選題目,學院要協(xié)調好研究型、設計型、工程應用型、調研綜述型四個方向選題比例。

1.2 在滿足教學要求的前提下,積極聯(lián)系簽約、實習單位,由單位人力資源部委派中高級職稱技術人員結合本單位生產實際,為學生提供畢業(yè)設計(論文)題目,邊實踐邊做畢業(yè)設計(論文),經過這一特殊的教學模式,實現(xiàn)了畢業(yè)生“上手快,動手強”,提高了解決實際問題的能力。

1.3 選題要與科研相結合,該模式是培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力的最佳模式。具有科研項目的指導教師,要結合該項目研究內容,為學生提供可行的研究內容,這一模式既能提高教師的綜合素質,又能培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力,形成師生的創(chuàng)新意識和能力的良性互動。特別考慮到稀土功能材料開發(fā)與應用,與科研相結合能激發(fā)學生的創(chuàng)新精神,真正培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)造能力。

1.4 難易程度要適當。根據(jù)本專業(yè)的具體教學要求,題目的難度與工作量應以保證一般學生能在規(guī)定時間內完成為宜。同時,對于不同層次的學生,還要有不同的要求,為每位學生提供可行的研究和創(chuàng)新空間,另外,要考慮課題所需的客觀條件,包括可查資料庫、試驗設施和足夠的經費等。

2設計(論文)質量控制

畢業(yè)生確定題目后,是完成了畢業(yè)設計(論文)的第一步,實踐證明,在完成畢業(yè)設計(論文)的過程中,學院、指導教師和實習、簽約單位的過程管理尤為重要。下面針對“產學研”培養(yǎng)模式過程中提出幾點措施,希望能對畢業(yè)設計(論文)教學有所幫助。

2.1 指導老師的正確定位在畢業(yè)設計(論文)過程中指導老師的角色重要而特殊,他對該工作的順利開展、順利完成和設計(論文)深度的把握至關重要。在此過程中老師的任務和責任隨著設計(論文)的不斷開展而變化,指導老師要嚴格把握每一個環(huán)節(jié)。在校指導教師每周必須至少一次不定時的進行過程管理。在初始階段,由于學生是首次進行整體性、綜合性的實際開展工作,常常有一個不適應期,在這一階段老師應著重引導學生制定計劃、如何根據(jù)任務要求順利開展設計(論文),如專著選用、文獻調研、實驗方案等。隨著學生對過程逐漸了解和熟悉,老師的作用應轉入鼓勵學生發(fā)揮主觀能動性方面,發(fā)揮學生的創(chuàng)造力,如對稀土濕法、火法工藝系統(tǒng)設計,稀土功能材料開發(fā)等。而到了設計的后期,指導老師要著重把握設計(論文)的進度和質量,防止“臨時抱佛腳”。

2.2 畢業(yè)設計過程中有效監(jiān)督和師生互動畢業(yè)設計(論文)是在指導老師指導下、學生獨立完成設計(論文)的過程,在這一長時間(一般為15周左右)過程中,指導老師如何有效地對設計(論文)有效監(jiān)督、如何針對過程中出現(xiàn)的問題進行雙向交流是關系到設計(論文)成敗的關鍵。根據(jù)我們的經驗,在學生完成選題后,指導老師和學生一起確定設計的整體安排。每一個階段,指導老師要密切跟蹤,確保完成了上一個階段的任務,才能進入下一個階段的任務。在學生開展畢業(yè)設計(論文)的過程中,老師都要對學生工作進度進行監(jiān)督,適當安排和控制學生參加考研復試、招聘會等,保證設計(論文)所需要的時間。

畢業(yè)設計(論文)過程是老師、工程師和學生密切聯(lián)系和交流的過程,與以往的課程學習不同,學生的主觀能動性和創(chuàng)造性更能發(fā)揮和體現(xiàn),在這一過程中良好的交流和互動非常重要,特別是在中后期。

2.3 建立公正的評價與考核機制評價和考核是畢業(yè)設計(論文)的最后階段,公正的評價與考核機制是促進學生發(fā)揮能動性和創(chuàng)造性的保障,也是對學生勞動成果的認可。畢業(yè)設計(論文)的成績包括平時表現(xiàn)、開題報告、畢業(yè)設計(論文)指導手冊和審閱教師、答辯和外文翻譯幾個部分,為避免指導老師一個人決定學生的成績,還有評閱教師成績和答辯成績。

綜上,“產學研”結合的畢業(yè)設計(論文)模式,順應了時代的發(fā)展,是校企聯(lián)合,互補雙贏,確保專業(yè)人才培養(yǎng)質量的重要措施。面對當前社會發(fā)展對畢業(yè)論文(設計)質量造成的消極影響,我們應該保持鎮(zhèn)定,通過上述環(huán)節(jié)的嚴格控制,本科畢業(yè)設計(論文)的質量可以得到有效提升,學生也能從中獲益。

篇(5)

英文名稱：Materials for Mechanical Engineering

主管單位：上?？茖W

主辦單位：上海材料研究所

出版周期：月刊

出版地址：上海市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1000-3738

國內刊號：31-1336/TB

郵發(fā)代號：4-221

發(fā)行范圍：國內外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時間：1977

期刊收錄：

CA 化學文摘(美)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

期刊榮譽：

Caj-cd規(guī)范獲獎期刊

聯(lián)系方式

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開創(chuàng)“理”與“據(jù)”

余燈廣是個“雜家”，他本科學習的是化學工程，博士時期學習的是生物醫(yī)學工程，而到了博士后，他則選擇了紡織科學與工程專業(yè)。這期間，余燈廣還在湖北雙環(huán)化工集團公司工作了10年，這段經歷讓他能從一個更寬廣的視角來看待科研。2011年，余燈廣幾經思索，決定踏入材料科學與工程研究領域，上海理工大學則是這段新旅途的起點。一上路，余燈廣就把關注點放在了微納米材料制造技術上。在他眼中，一種新型微納米材料制造技術，往往意味著能創(chuàng)造更多的新型結構微納米材料及實際應用。

極端條件（超高溫、高壓、超磁以及高電壓）下物質的相互作用與理化性能表現(xiàn)，和微觀層次物質之間的相互作用是目前人類認識世界、獲取知識的兩座富礦?！芭c此相應，在極端條件下制備功能物質、于微觀層次操控分子，及用微納米體系制備功能材料是人類改造世界、獲取新方法的先進技術?！痹谠撍悸返闹敢拢鞒至藝易匀豢茖W基金委員會與英國皇家學會合作交流項目――“三級同軸電紡制備零級藥物緩控釋給藥系統(tǒng)研究”，取得了新的突破。

雖然三級同軸電紡在基本原理上與單射流電紡沒有差別，也就是直接應用高壓靜電場力對流體進行單步拉伸固化，從而獲得納米纖維。但實際上其實施難度和涉及的經驗與知識大不相同?！霸趩紊淞麟娂徶?，Taylor錐后的直線射流直接拉伸彎曲或者發(fā)生分裂，對其影響并不大。”余燈廣介紹道，而在同軸電紡和三級同軸電紡過程中，Taylor錐后的直線射流若是發(fā)生分裂，就無法獲得所需要的多層納米結構。此外，在溶劑環(huán)流三級同軸紡的實施過程中，如果外層環(huán)流溶劑發(fā)生分裂，將毀壞纖維收集板上的納米纖維氈。

“要想高效準確地調控三級同軸紡過程，需要對每種流體在高壓電場下的表現(xiàn)與行為，及它們在三級同軸紡的過程中具有的匹配性和協(xié)調性，有一個比較清晰的認識?！币虼?，余燈廣帶領團隊對這些流體的基本理化性能、以及這些理化性能與它們在高壓電場下行為之間的關系進行探究，最終發(fā)現(xiàn)了芯鞘納米纖維的三級同軸電紡成纖機理，使得制備結構特征明確、性能優(yōu)良的三級芯鞘納米纖維“有理可循”。

通過研究，余燈廣還設計了多種應用三級同軸紡制備的多層次納米結構（藥物梯度分布、控釋材料梯度分布、芯鞘納米藥物儲庫、薄層包裹結腸靶向藥物儲庫等），將這些結構特征與納米纖維的理化性能和功能表現(xiàn)進行有效關聯(lián)，對穩(wěn)定可靠地制備出功能高度重現(xiàn)的納米給藥系統(tǒng)尤為關鍵。“這些微觀結構主要特點包括：每層厚度以及彼此之間比率、藥物或材料梯度大小與方向、每層的成分c組成、包裹的厚薄以及致孔劑的用量等?！庇酂魪V介紹說，他將這些特點參數(shù)結合藥物和聚合物基材的理化性能（如極性、水溶性、溶蝕性能、降解性能）進行實驗分析，然后通過大量試驗數(shù)據(jù)對其進行總結歸納和分析演繹，建立了三級芯鞘納米纖維的“微觀結構特點―理化性能狀況―所需功能表現(xiàn)”之間的內在關聯(lián)、使得多層結構型納米纖維狀藥物零級控釋給藥系統(tǒng)的研究開發(fā)“有據(jù)可依”。聚焦“自組裝”

目前，余燈廣正在進行“基于電紡芯鞘納米纖維的分子自組裝原位協(xié)同調控研究”項目研究。在該項目中，他選用了一些藥物活性分子和藥用載體材料，并使用了一些藥學常規(guī)方法，分析表征自組裝納米體系的活性成分包裹率和對活性成分的緩控釋效果，這樣做的目的是應用它們作為自組裝基元物質模型，并通過它們來研究應用電紡芯鞘纖維為模板調控分子自組裝原位構建功能納米體系的可行性、有效性和實用性。

“我們的策略為先通過top-down同軸電紡制備聚合物基芯鞘納米纖維，再以纖維為模板、利用其直徑的納米尺度限定作用和芯鞘結構的模板作用、在一個微觀區(qū)域內調控自組裝基元分子的轉運與接觸，實現(xiàn)一個相對可控的bottom-up分子聚集組裝過程。”余燈廣介紹說，其具體的研究內容包括：發(fā)展同軸電紡工藝（溶劑環(huán)流三級同軸紡、稀溶液環(huán)流同軸紡、升溫同軸紡）；制備新型人工自組裝材料，即具有成分空間分布特征、多組分復合的水溶性聚合物基芯鞘纖維；通過“溶解―疏水”作用啟動分子自組裝構建納米體系；研究芯鞘結構纖維電紡成型機理及其對分子自組裝的調控機制；闡明復合纖維組成成分、結構特征和環(huán)境因素等對分子聚集組裝的原位協(xié)同調控機理。若是項目研究成功，將為建立多組分可控自組裝提供新方法，為構建新型人工自組裝功能納米材料開發(fā)新途徑，并會發(fā)展出功能導向的自組裝新體系和新技術。

至今為止，該在研項目已經發(fā)表SCI研究論文25篇，獲得中國發(fā)明專利授權8項。他說：“等這個項目完成后，我將在此基礎上開發(fā)一系列新型人工自組裝功能納米材料，和相關新型納米給藥系統(tǒng)，那時候將會進行相關對比研究以及動物試驗?！?/p>

篇(7)

關鍵詞：ZnSe晶體；熔體生長法；氣相輸運法

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.035

1 引言

ZnSe具有較高的發(fā)光效率以及較低的吸收系數(shù)，是一種很好的發(fā)光材料。它具有直接躍遷型能帶結構，在室溫下其禁帶寬度為2.67eV，當溫度降至4.2K時其禁帶寬度可達2.828eV。透光范圍隨溫度變化較小，一般在0.5μm～22μm范圍內。近年來，廣泛應用于藍光半導體激光器件、非線性光熱器件和紅外器件等領域[1-3]。因此。制備高性能ZnSe晶體成為目前一項主要研究任務。

近些年來，制備ZnSe晶體的方法有很多種，如Bridgman法、區(qū)熔法、水熱法、化學氣相輸運法（CVT）、物理氣相輸運法（ PVT ）。國內外專家學者不斷改進這些方法和工藝，努力制備出高質量的ZnSe晶體。

2 ZnSe晶體的制備方法

2.1 溶液生長法

從溶液中生長晶體的主要方法是水熱法，其又稱為高溫溶液法，其中包括溫差法、降溫法、升溫法及等溫法。目前主要采用溫差水熱結晶，依靠容器內的溶液維持溫差對流形成飽和狀態(tài)[4，5]。

2.2 熔體生長法

ZnSe是淡黃色的面心立方閃鋅礦型結構。常壓下1000℃左右升華，約在9.8MPa高壓的惰性保護氣氛下熔點為1515℃。由于其在常壓下升華，只有在高壓高溫條件下才能得到ZnSe熔體，其一般通過使用電阻加熱方式獲得高溫。主要包括布里奇曼法和區(qū)熔生長。

（1）布里奇曼法 該法是一種常用的晶體生長方法。首先將用于晶體生長用的材料裝在圓柱型的坩堝中，然后緩慢地下降，并通過一個具有一定溫度梯度的加熱爐，爐溫控制在略高于材料的熔點附近。

（2）區(qū)熔生長 區(qū)熔法又稱Fz法，即懸浮區(qū)熔法。區(qū)熔法是利用熱能在半導體棒料的一端產生一熔區(qū)，再熔接晶體籽晶。調節(jié)溫度使熔區(qū)緩慢地向棒的另一端移動，通過整根棒料，生長成一根晶體，晶向與籽晶的相同。

2.3 氣相輸運法

氣相輸運法一般分為化學氣相輸運法和物理氣相輸運法兩種。此法一般是通過加熱等使物質揮發(fā)或分解出氣體，通過輸運至溫度較低的位置并與其他物質發(fā)生反應的材料合成方法。氣相生長分為單組分體系和多組分體系生長兩種。單組分氣相生長要求氣相具備足夠高的蒸氣壓，利用在高溫區(qū)汽化升華、在低溫區(qū)凝結生長的原理進行生長所生長的大多為針狀、片狀的晶體體。多組分氣相生長一般多用于薄膜生長，其中外延生長是一種晶體浮生于另一種晶體上。其制備工藝具有反應效率高、純度高和合成溫度低等特點。

3 ZnSe晶體基本性質

ZnSe晶體的生長技術還需要進一步的改進，急需解決的問題是晶體生長過程中溫度場的控制、物質傳輸控制、工藝條件控制以及晶體質量等，這些問題的解決都需要深刻理解ZnSe晶體的性質[7]。ZnSe的熔點是1530℃，它在常壓下1000℃直接從固體升華，只有在高溫高壓下才可以將其從固體變?yōu)槿垠w，因而給制備加工ZnSe晶體帶來很大的困難。ZnSe作為一種典型的紅外材料與光電功能材料，其分子式為ZnSe，分子量為144.33，其主要有常溫穩(wěn)定相立方閃鋅礦結構和高溫穩(wěn)定相六方纖鋅礦結構兩種晶型，兩者大約在1425°溫度下會發(fā)生相轉變。其中比較常見的閃鋅礦ZnSe結構屬于立方晶系。

4 結論

為了獲得高質量的ZnSe晶體，需要針對ZnSe的基本性質，根據(jù)各種制備方法的優(yōu)缺點，針對熔體法制備的ZnSe晶體，可以獲得大尺寸工業(yè)生產，但其純度有待改進。針對氣相法制備的ZnSe晶體，純度較高，但尺寸有待于進一步增加，如果能解決這兩個關鍵的純度和尺寸的問題，即降低了成本，又獲得了高質量的ZnSe晶體，滿足了工業(yè)化需求，將會解決這里材料的關鍵問題。

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