纳米技术的推进与纳米材料的实际应用_材料工程论文五篇

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尺度是指准绳，分寸，衡量长度的定制，可引申为看待事物的一种标准。从统计学而言，理论上，一切认识的对象均可被量化。而其量化的方法则无外乎四种－－定量、定比、定序、定类。 1、定类尺度：也称类别尺度或名义尺度，是将调查对象分类，标以各种名称，并确定其类别的方法。它实质上是一种分类体系。 2、定序尺度：也称等级尺度或顺序尺度，是按照某种逻辑顺序将调查对象排列出高低或大小，确定其等级及次序的一种尺度。 3、定距尺度：也称等距尺度或区间尺度，是一种不仅能将变量（社会现象）区分类别和等级，而且可以确定变量之间的数量差别和间隔距离的方法。 4、定比尺度：也称比例尺度或等比尺度，是一种除有上述三种尺度的全部性质之外，还有测量不同变量（社会现象）之间的比例或比率关系的方法。

纳米（Nanometer，符号:nm），即为毫微米，是长度的度量单位。1纳米=10的负9次方米。1纳米相当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要小的多。纳米技术的推进与纳米材料的实际应用_材料工程论文五篇感谢来阅览，希望能帮到你！

第一篇 纳米技术的推进与纳米材料的实际应用_材料工程论文

材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。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、材料和能源誉为当代文明的三大支上文库柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。新材料的出现以及材料科学技术的重大突破，都会引起科学技术的重大变革，都会加速社会发展的进程。纳米科技是上世纪末才逐步发展起来的新兴科学领域，它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破都迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。

1 纳米及纳米材料

纳米是物理上的长度单位，用nm表示。1m等于10亿nm。l纳米相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。长度单位主要有；光年、千米、米、分米、厘米、毫米、丝米、忽米、微米、纳米、埃。所以纳米是长度单位中非常小的单位。用肉眼是看不到这么小的长度，所以必须利用显微镜才能观察到。纳米是一个长度单位，本身并没有物理内涵。当物质颗粒大小达，到纳米尺度以后，大约是在lnm~100nm这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既不同于原来的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。WwW.0519news.cOm第一个真正认识判定它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，像铁钴合金，把它做成大约20nm~30nm大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1 000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。

2 纳米材料的种类

纳米材料分为纳米颗粒和纳米固体，纳米颗粒（颗粒的尺寸，一般指直径不超过10nm最大不超过100nm）也称超微粒。纳米固体也称为纳米结构材料，由纳米颗粒凝聚而成的块体、薄膜、多层膜和纤维等统称为纳米固体。

3 纳米材料的制备方法

纳米材料的制备方法很多，一般有物理的、化学的、机械的方法等等。最常见的方法是在惰性气体环境中采用凝聚技术制备纳米材料。制作过程就是将金属原材料置于一个电加热的蒸发皿中，然后将蒸发皿放在充满惰性气体的密闭容器内加热蒸发。在蒸发皿的上部放置一个冷凝系统使得受热蒸发的金属原子（或原子簇）在冷凝器外壁沉积下来，蒸发、冷凝过程结束后，抽出惰性气体，在真空状态下，取下冷凝器上的金属微细颗粒。压制成块，便得到这种金属的纳米固体材料。纳米材料制备技术迫切需要解决的问题是如何提高制备的速度和率，降低成本，尽快使纳米材料的科学技术转化为生产力。

4 纳米材料的奇异特性

在纳米量级内，物质颗粒的尺度已经很接近原子的大小。材料的纯度越来越高，缺陷却越来越少。因而，纳米结构材料与普通结构材料相比，在力学、磁学、光学、声学、电学、热学等方面都有很大差异。第一，强度和硬度都有很大提高。例如，由纳米的铁晶体颗粒压制而成的铁纳米结构材料与普通钢铁材料相比，强度提高12倍，硬度提高超过100倍；第二，熔点降低。例如金的熔点为1 064℃，加工成10nm左右的粉末的熔点降到940℃，加工至2nm左右时，熔点降到327℃；第三，表面活性增强，具有很强的催化作用。因纳米材料是由众多尺度很小的纳米颗粒所制成。表面积显著增大，表面能也相应增加，同时随着颗粒尺度的藏小，颗粒表面的原子数占颗粒的总原子数的比例迅速增大。因此，纳米颗粒的表面活性大大增强，因而使材料具有很强的催化作用，例如：在火箭燃料中添加少量的镍纳米颗粒。可以成倍提高燃料的燃烧效率；第四，纳米颗粒对光有极强的吸收能力。例如，金属纳米颗粒对光的反射率很低，一般低于

转贴于上文库 1%，所有的金属在纳米颗粒状态下都呈现为黑色。纳米颗粒尺寸越小，材料颜色越黑。第五，材料的磁学性能和电学性能与常规材料却有很大差别。很多在常规下导电的物质，当制成纳米材料时就不导电了，而不导电的物质在制成纳米材料后却能够导电。

5 纳米材料的神奇妙用

第一，纳米陶瓷发动机。一般材料制成的发动机所能承受的温度比较低，燃料因此不能充分燃烧，不仅效率低，造成能源的浪上文库费，而且会污染环境。陶瓷材料所能经受的温度比金属高得多，因此纳米陶瓷发动机具有耐高温、效率高、燃料能充分燃烧、减少大气污染等优点；

第二，纳米传感器。可用纳米材料制成光传感器、可燃气体泄漏器、湿度传感器等等；

第三，可制成纳米微机械零件与微电子器件，从而使未来的计算机、卫星、电视、机器人等的体积变得越来越小；

第四，纳米催化剂。铜的纳米颗粒是冶金和石油化工中的优良催化剂，在制造高分子聚合物化学工业的反应中，铜的纳米颗粒催化剂有极高的活性和选择性；

第五，纳米光学材料。纳米材料具有普通光学材料不具备的光学特征。因而在现代的光学通讯中有着许多重要的应用。用纳米材料制成的光纤材料可能降低传输光的损耗；

第六，纳米机械—细菌大小的机器人。用纳米技术可以制成比细菌还小的机器人。这种机器人中的发动机，依靠人体细胞中一种叫做磷酸腺苷的物质分子所驱动，这种物质能够给细胞提供能量。可以用这种机器人来治疗心脑疾病；

第七，碳纳米管的妙用。所谓碳纳米管是指一种栅网组成的胶带状的石墨薄片，厚度只有一个碳原子大小，大约在百万分之一毫米到百万分之十毫米之间。它具有极高的强度和柔软性以及极强的导电能力。主要用来制成人工肌肉、航天器的燃料储罐等等。转贴于上文库

第二篇 聚苯胺纳米材料的制备及应用_材料工程论文

聚苯胺具有原料易得，合成简便，掺杂机理独特，优良的环境稳定性、电磁微波吸收性能、电化学性能及光学性能和潜在的溶液和熔上文库融加工性能等优点，被认为是最有希望在实际中得到应用的导电聚合物材料，在日用商品及高科技等方面有着广泛的应用前景。［1，2］因此，自macdiarmid等发现其质子酸掺杂过程后，［3，4］聚苯胺一跃成为当今导电聚合物研究的热点和推动力之一，备受人们的关注。在这30多年期间，国内外相关学者们已对聚苯胺各方面进行了较为深入的研究。

1 聚苯胺的制备方法

聚苯胺通常由苯胺单体的化学氧化聚合或电化学氧化聚合的方法来制备，选择不同的合成方法和合成条件所得聚苯胺的微观形貌和各种物理、化学性质都有较大的差异。

1.1 化学氧化聚合

化学法制备聚苯胺一般是在酸性介质中把氧化剂直接加入到苯胺溶液中，使苯胺发生氧化聚合反应，生成粉末状的聚苯胺。苯胺的化学氧化合成法具有操作简单、反应条件容易控制等优点。研究较多的化学氧化聚合法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合与现场吸附聚合法等。

1.1.1 溶液聚合法

聚苯胺的溶液聚合是指在酸性溶液中用氧化剂使苯胺单体氧化聚合。化学氧化法能够制备大批量的聚苯胺，也是最常用的一种制备聚苯胺的方法。化学氧化法合成聚苯胺主要受到反应介质酸的种类及浓度、氧化剂的种类及浓度、单体浓度和反应温度、反应时间等因素的影响。质子酸是影响苯胺氧化聚合的重要因素，它主要起两方面的作用：提供反应介质所需的ph值和充当掺杂剂。wwW.0519news.cOm苯胺化学氧化聚合常用的氧化剂有：h2o2、k2cr2o8、mno2、（nh4）2s2o8、fecl3等。

1.1.2 乳液聚合法

乳液聚合有两大类型：①水包油（o/w）型，称为普通乳液聚合；②油包水（w/o）型，即反相乳液聚合。它们的差别主要体现在反应连续相的选择上，o/w型乳液的连续相是水，而w/o型乳液的连续相是有机溶剂。典型的乳液聚合过程为：以表面活性剂（如有机磺酸钠等）为乳化剂，同时加溶剂（如水、二甲苯）及苯胺，再用氧化剂（如过硫酸铵（nh4）2s2o8）引发聚合，反应结束用丙酮破乳，经洗涤、干燥即得产物聚苯胺。［5］乳液聚合所得聚苯胺在溶解性、热稳定性等方面优于溶液聚合法所得产品。

1.1.3 微乳液聚合法

微乳液聚合体系由水、苯胺、表面活性剂、助表面活性剂、有机溶剂等在适当配比下组成，所得微乳液中乳胶粒粒径分布比常规乳液聚合得到的乳胶粒径分布要窄，其分散液滴大小仅10～100 nm。与传统乳液聚合法相比，微乳液聚合法可大大缩短聚合时间，并且所得产物的电导率和产率均优于采用传统乳液聚合法合成的聚苯胺。

1.1.4 现场吸附聚合法

现场吸附聚合法也是化学氧化聚合法中的一种，它是在新配制的过硫酸铵和苯胺的酸性水溶液的混合液中浸入基体材料，使苯胺在基材的表面上直接发生氧化聚合反应，使得聚苯胺可以“吸附”沉积在基材的表面，形成一层致密的膜。［6］

1.2 电化学聚合法

电化学法制备聚苯胺是在含苯胺的酸性电解质溶液中，选择适当的电化学条件，使苯胺在阳极上发生氧化聚合反应，生成粘附于电极表面的聚苯胺薄膜或是沉积在电极表面的聚苯胺粉末。电化学氧化聚合的优点是聚合产物纯度高，反应条件简单且易于控制，没有氧化剂引起的污染，在电极上直接成的膜性能较好等。

2 聚苯胺的应用

聚苯胺具有许多优异的性能，如导电性、氧化还原性、电致变色性、质子交换性质以及光电转换特性等，在传感器、电致变色、抗静电、二次电池、电磁屏蔽、气体分离膜、电催化材料以及金属防腐等方面均有着广泛的应用前景。

2.1 导电性应用

聚苯胺不同于一般的导电聚合物，其导电性主要决定于两个因素：质子化程度（掺杂率）和分子链的氧化还原程度。当氧化还原程度一定时，聚苯胺电导率与溶液ph值、温度、水汽以及其他气体等有关。因此，可制作对ph、温度、湿度或者气体敏感的传感器，［7，8］如nh3、no2、h2s气体指示器及湿度传感器等。

2.2 电化学效应及应用

由于聚苯胺具有多种氧化还原态，在水和非水溶液中都呈现可逆的氧化还原反应，因此具有较高的电

转贴于上文库 荷存储能力，可作为电池或者超级电容器的电极材料。在水溶液中聚苯胺与zn组成的电池电位可达2 v；［9］在非水溶液中聚苯胺与li组成的电池可产生3～4 v的电位。

2.3 防腐性能的应用

聚苯胺具有氧化还原活性，可上文库以与金属表面反应生成致密的钝化层，防止进一步的腐蚀反应。研究表明，聚苯胺保护膜层即使存在针孔缺陷，仍对金属材料具有防腐作用。聚苯胺涂层这种抗点蚀和抗划伤的能力是其他防腐涂层所不具备的。

2.4 其他性质及应用

聚苯胺的颜色可随着氧化态的变化而改变，而且这种颜色变化具有一定的对比度、可逆性和记忆特性，使其作为电致变色材料用于显示器、节能窗及伪装隐身等。聚苯胺还具有较好的电磁波吸收性能，可望用作微波吸收剂。此外，聚苯胺也可应用于电流变、印刷电路板的制作、光学信息存贮材料及电容器等领域。转贴于上文库

第三篇 浅谈纳米材料的化学锂化与电活性_材料工程论文

近年以来，人们对于物质世界研究已经深入到原子、分子等微观领域，纳米技术被研发于上个世纪八十年代末，它指的是上文库人类在纳米单位即0.1至100毫米间对物质特及互相作用进行研究，同时利用它的特性的多学科的技术，目前已经成为主流研究领域。

一、纳米材料概述

（一）纳米材料主要分为：零维纳米材料。即在空间的三维尺度都受到约束，如纳米颗粒、团簇等。一维纳米材料。即在空间中有二维处在纳米的尺度内，包括纳米管、金属、棒和半导体线、纳米带等。二维纳米材料。即在三维空间里有一维处在纳米的尺度内，如超薄膜、超品格等。三维纳米材料。它主要由纳米晶体构成的材料。

在这之中，一维纳米材料具有特殊物理化学性能与可作量子器件的优势而被人们所重视，一维纳米材料之中，电子于两个维度或者两个方向的运动受到约束，只可以在一个方向自动运动，进而为研究在量子的限域之下电子运输、力学、光学等特性均提供了效果极佳的模型系统。

二、纳米带锂化改性

实验的原料：溶胶，纯氧化锂为锂源，分子量42.39。

间接水热法。量取0.2克使用离子交换方法经水热合成的纳米带，放入装30毫升去离子水烧杯中，经超声分散半小时，然后把0.29克纯氧化锂放入已分散好的纳米带中，同时搅拌48小时后，把淡蓝色流变相液体转移到容量50毫升的聚四氟乙烯的内衬不锈钢的反应釜里，反应釜经180摄氏度、24小时的水热后，自然冷却至与室温相当，将所得到的沉淀物分别使用乙醇与去离子水进行数次洗涤，最终在80摄氏度条件下经12小时干燥后得到最终产品。www.0519news.CoM

由相关xrd图谱显示可以得出，锂化并没有对纳米带的晶体结构进行破坏，但是锂离子嵌入已使晶面距稍微扩大，其表现为衍射峰朝角度低处偏移。在锂化前后，纳米带依旧保持着一维纳米的结构，相比之锂化之前，锂化以后纳米带在二次水热的过程中部分断裂，其长度缩短至2至6μm，产生了较多的200至400nm小尺寸纳米片，其表面更为粗糙。

锂化前后的纳米带晶面距均为0.2nm，对纳米带实施选区电子衍射就能清楚看到衍射的斑点，而且锂化前后的纳米带花样一致，也从另一方面说明纳米带结构仍然是单品正交相。

直接水热法。为将实验流程简化，以利用更为简便与直接的方法对纳米带锂化，对间接锂化加以改进。

首先使用双氧水的氧化法制备过氧钼酸溶胶，然后把纯氧化锂直接加入溶胶里，并对其搅拌48小时以后，把溶胶转移容量为50毫升，内衬为聚四氟乙烯制不锈钢反应釜里，后续的工艺和间接锂化方法相同，同样能获得淡蓝色产物。

该产物的xrd图谱峰位一致，表明锂盐的存在对于溶胶产生正交相并没有影响，且与二次水热后得到的锂化纳米带比较，其衍射峰并无明显偏移，说明可能因为层间的锂离子嵌入相较间接锂化的纳米带更少，因此其层间距并没有产生明显变化。

纳米材料与电活性

间接锂化改性。就本文二中所提到锂化改性的纳米带的电化学性能如下：通过得到锂化前后的纳米带初次放电曲线图可知，锂后的纳米带正极材料放电电压的平台仍然是2.75v。引较于纯纳米带的初次放电量301mah/g来说，锂化后纳米带降低至240mah/g，主要是因为在锂化的过程中，锂离子嵌入故占据了一定数量的嵌理位置，使初次放电的电量明显减小，随着循环的持续进行，锂化纳米带便体现出其相当稳定的优势，经15次的循环以后，比容量仍然保持220mah/g，同时容量的保持率达92%。

对纯纳米带循环15次以后180mah/g的比容量进行相对比，容量保持率达60%与3.48的δ数值，可直观发现经锂化后纳米带具备更好的循环稳定性，得益于锂离子嵌入对其层结构起到支撑作用，使得充放电的比容量始终维持于平稳的数值范围之内。

转贴于上文库 （二）纳米器材。采用静电纺丝的技术制备具备“线中棒”的分级结构钒氧化物超长型纳米线，发现该线作为锂离子的电池正极材料具备较高比容量与优良循环性能。相比于常规的纳米材料，这类新颖的分级结构可有效防止纳米材料因高比表面能而发生自团聚的现象，从而提升电池性能，为排除纳米材料的团聚从而对性能造成影响，上文库设计单根纳米线电化学器材，通过原位的表征，建立该纳米线电输运、结构、电极充放电等状态间的直接联系，发现容量的衰减和电导率降低有着关联。为进一步研究出化学锂化后对纳米材料的本征电活性的影响，把锂化前后的单根纳米带装成纳米器件，并对其电输运性能进行测试。

测试结果表明，锂化之前i-v特性显示纳米带的两端不对称的肖特基势垒，这是半导体氧化钼与金/铂电极间产生的，在大约2v的时候，传输的电流约300pa。锂化之后，i-v的曲线显示欧姆特性，在大约2v的时候，传输的电流约10na，根据测定电阻、有效长与横截面积的计算，纳米带在锂化前后电导率大致分别是10-4与10-2s·cm-1。通过锂化后，电导率相应增加了数量级两个。因为纳米的带沿面生长，所以纳米带的导电性也增加，这意味着八面体层里载流子的浓度增加，表明锂离子被作为填隙的离子而被引入的。

在电化学的循环过程之中，纳米带层间距随锂离子嵌入或脱离而持续扩大或缩小，相比于未锂化的样品，具较宽层距的锂化后纳米带，在其充放电的过程中显示出更小的体积变化。因此锂化能够提高电极在锂离子的嵌入与脱离的过程中结构稳定性，第一次锂化所导入的锂离子始终保留于晶格之中，进而提升导电性，有利于在未来充放电的过程中锂离子嵌入与脱离。

深入研究纳米材料的化学特性，对合理及应用纳米材料有着相关重要的影响，也为我国在各行业、领域推广使用纳米材料打下良好理论基础。

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第四篇 浅论纳米材料的特性_材料工程论文

1963年，uyeda 及其合作者发展了气体蒸发法制备纳米粒子，并对金属纳米微粒的形貌和晶体结构进行了电镀和电子衍射研究，使科学界对纳米技术的概念有了多方面的认识。1974年，taniguchi 最早使用纳米上文库科技（nanotechnology）一词描述精细机械加工。1984 年，德国科学家 gleiter 等人首次采用惰性气体凝聚法制备了具有清洁表面的纳米粒子，然后在真空室中原位加压成纳米固体，并提出纳米材料界面结构模型。到1989年， 纳米固体研究的种类已从由晶态微粒制成的纳米晶体材料（纳米导体、纳米绝缘 体、纳米半导体）发展到纳米非晶体材料，并成功地制造出一些性能异常的复合 纳米固体材料。1990 年7月，在美国巴尔地摩召开的首届国际纳米科学技术会 议（nst）上，正式把纳米材料科学做为材料科学学科的一个新的分支。从此，一个将微观基础理论研究与当代高科技紧密结合起来的新型学科——纳米材料 学正式诞生，并一跃进入当今材料科学的前沿领域。

纳米材料的组成及其分类

1、按照维数，纳米材料的结构单元可以分为三类

（1）零维指在空间有三维处于纳米尺度。如原子团簇、纳米微粒、量子点或人造原子等。原子团簇，是指几个至几百个原子的聚集体，粒径小于 1nm。它可以是由一元或多元原子以化学键结合起来的，也可以是由原子团簇与其它分子以 配位化学键构成的原子簇化合物，如 fen,agn 和 c60,c70 等。www.0519news.CoM纳米颗粒，尺寸在1-100nm 之间，日本名古屋大学的上田良二先生给纳米微粒下的定义是用电子显微镜能看到的微粒。量子点或人造原子，是由一定数量的实际原子组成德聚集体，它们的尺寸小于 100nm。人造原子具有与单个原子相似的离散能及，电荷也是不连续的，电子以轨道的方式运动。不同的是电子间的交互作用要复杂得多，人造原子中电子是处于抛物线型的势阱中，由于库仑排斥作用，部分电子处于势阱上部，弱的结合使它们具有自由电子的特征。

（2）一维指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒和纳米管等；

（3）两维指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。目前，纳米材料的研究除涉及上述纳米材料的三类范围外，还涉及到无实体的纳 米空间材料，如纳米管、微孔和介孔材料，有序纳米结构及自组装体系等。纳米材料按照不同的组成和标准可以有不同的分类。

纳米材料按照组成可分为无机纳米材料、有机纳米材料、无机复合纳米材料、有机/无机复合纳米材料和生物纳米材料等。

纳米材料按照成键形式可以分为金属纳米材料、离子半导体纳米材料、半导体纳米材料以及陶瓷纳米材料等。

纳米材料按照物理性质可以分为半导体纳米材料、磁性纳米材料、导体纳米材料和超硬纳米材料等。按照物理效应可以分为压电纳米材料、热电纳米材料、铁电纳米材料、激光纳米材料、电光纳米材料、声光纳米材料和非线性纳米材料等。

纳米材料按照用途可分为光学纳米材料、感光纳米材料、光/电纳米材料等。

2、纳米材料的性质

纳米材料具有大的比表面积、表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等将导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同与常规粒子，另外，粒子集合体的形态（离散态、链状、网络状、聚合状）也迥然不同，这将导致粒子最终物理性能变化多端。

2.1磁力学性质

纳米微粒的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等使得它具有常规粗晶粒材料所不具有的磁特性，纳米微粒的磁特性主要有如下几点:

（l）超顺磁性在小尺寸下，当各向异性能减小到与热运动能可相比拟时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，易磁化方向作无规律的变化，结果导致超顺磁性的出现。纳米微粒尺寸小到一定临界值时

转贴于上文库 进入超顺磁状态，不同种类的纳米磁性微粒显现超顺磁的临界尺寸是不相同的。

（2）矫顽力纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力 。

（3）磁化率纳米微粒的磁性和它所含的总电子数的奇偶性密切相关。每个微粒的电子可以看成一个体系，电子数的宇称可为奇或偶。

2.2光学性能

纳米粒子上文库的一个最重要的标志是尺寸与物理的特征量相差不多。与此同时，大的比表面使处于表面态的原子，电子与处于内部的原子、电子的行为有很大的区别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒的光学特征有很大的影响。甚至使纳米微粒具有同样材质的宏观大块物体不具有的新的光学特征。如宽频带强吸收、蓝移和红移现象、量子限域效应、纳米微粉的发光等。如纳米zno中量子限域引起载流空间局域化及通过特殊表面处理后，其发射光谱结构及发射强度会改善且产生紫外激光发射。

2.3 表面活性及敏感特性

随纳米微粒粒径减小，比表面积增大，表面原子数增多及表面原子配位不饱和性导致大量的悬键和不饱和键等，这使得纳米微粒具有高的表面活性，同时还会提高反应的选择性。由于纳米微粒具有大的比表面积，高的表面活性，以及表面与气氛气体相互作用强等原因，纳米微粒对周围环境十分敏感，如光、温气氛、湿度等，可用于传感器。

2.4 光催化性能

光催化是纳米半导体的独特性能之一。当半导体氧化物纳米粒子受到大于禁 带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到导带，产生了电子-空穴对，电子 具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与氧化物半导体纳米粒子表面的 oh-反应生 成氧化性很高oh·自由基，活泼的自由基可以把许多难降解的有机物氧化为二氧化碳和水。目前广泛研究的半导体光催化剂大都属于宽带的 n 型半导体氧化物。

2.5 微波吸收特征

改性后的纳米 zno 是一种很好的紫外吸收材料，而且纳米 zno 具有吸收峰的等离子共振频移，这种共振频移与量子尺寸有关，随量子尺寸的变化而变化。转贴于上文库

第五篇 材料科学工程专业教学改革研究_材料工程论文

高等教育的职能是培养人才上文库、发展科技、服务社会，对于大多数高校来说培养人才是首要的和主要的职能。高等教育在人才培养上可以归结为两大方面的问题：“培养什么样的人”和“怎么样培养”，即人才培养模式问题。[1]对于不同类型的高校，其人才培养模式的建立是不相同的，[2]如研究型大学侧重于培养基础知识宽厚、创新意识强烈、具有良好自学、自主研究能力和动手能力的通识性人才，实施通识教育基础上的宽口径专业教育，而教学研究型大学则以通识教育为基础，以传授知识、培养能力和提高素质作为构建人才培养模式的基准。同时对于不同专业又有着不同的人才培养模式，材料科学工程专业的人才培养应以培养应用型、复合型人才为出发点，以适应社会经济和科学发展为要求，以扎实的专业理论基础、突出的创新思维与动手实践能力为手段，以人为本，并结合各高校的自身优势，充分体现国家“十二五”规划对于材料科学领域作出的明确要求。基于这一认识，为了提高材料科学工程专业人才培养质量，提出了“大材料”（material）教育背景下开放式（open）个性化（individuation）人才培养模式（简称为moi人才培养模式），通过该培养模式的实行旨在以学生为本，因材施教，为国家培养高素质的材料工程专业人才。

一、moi人才培养模式的由来

目前，国内绝大多数高校材料科学工程专业人才培养主要遵循小专业模式，即按材料的特性和用途进行细致的具体分类（如金属、非金属、高分子材料等），分别学习材料结构、性能、加工、使用等方面的专业知识。WWW.0519news.Com由于不同专业间的彼此界限分明，知识体系缺乏相互联系，致使学生除了对本专业领域的知识有相当了解外，对其他材料领域知之甚少，特别是在涉及学科领域交叉或新材料开发方面倍感吃力，这样培养出来的学生学科基础知识薄弱，知识面狭窄，并不能顺应时代发展的潮流。显然，“小材料”人才培养模式已经不能适应当前的社会经济和当代科技发展对本科人才的需求。因此，在“大材料”学科教育背景下，实施开放式个性化的人才培养模式势在必行。

二、moi人才培养模式的思路及培养理念

为培养材料工程专业的优秀人才，在“大材料”教育背景下，结合江西理工大学（以下简称“我校”）区位优势与学科特色，形成了“开放式、个性化”、“以生为本、因材施教”的教育理念，即以学生个体差异为出发点，以教学科研平台建设为切入点、以企业需求和学科发展为导向、以课程体系改革为手段、以能力培养为关键，以多元化人才培养为目标，全面开展材料工程专业人才培养模式的改革。改革的总体思路是通过构建学科基础教育平台，消除单一专业烙印；注重“大材料”各专业之间的内在联系和共性，从社会需求、学科发展和学生个性出发，实施人才分流培养机制；重构基本核心课程体系，“量身订制”专业课程并完善实践教学环节；推行教师培养导航制，优化师资队伍；实现“共性培养与个性培养、理论与实践、学校与企业”的紧密结合，全面提高人才的培养质量。

三、moi人才培养模式的基本举措

1.实施人才分流培养机制

从社会需求、学科发展和学生个性差异出发，以生为本，为充分实现因材施教，moi人才培养模式拟对学生进行分流培养，即在通识教育和学科基础教育之后，结合学生兴趣及特长分方向、分层次进行个性化培养。

首先，实施“工科专业+人文管理”教学，培养通用型的复合人才，即对学生进行工程素质培养的同时，加强外语、法学、管理等人文素质的培养，以满足社会对既懂工程又会外语、掌握法律和管理知识的复合型人才的需求。在“大材料”教育背景下，以全面系统的知识学习和综合思考能力培养为主，加强基础教育、学科知识横向与纵向间的联系，允许学生在学科基础教育平台上根据自我兴趣、自主选择专业导师，淡化专业界限，打破专业壁垒，真正做到以生为本，培养具有更宽专业视野而且对材料科学领域适应性强的通用型人才。

其次，在完成了通识教育及学科基本专业课程学习的基础上，根据自愿报名和专业考核相结合的方式，从中选拔出数理基础扎实、外语水平较高、对科研有浓厚兴趣的学生组建材料学科“试点班”，突破常规意义的导师制，实行本科生导师制管理，由导师“量身订制”培养方案，在导师指导下以科研项目为驱动，培养具有相当创新能力的学术型精英人才。并且对于优秀人才直接推免，进入研究生学习。

最后，根据企业的特殊人才需求，建立“工程应用型”人才的“定单式”培养模式。企业、学生、学校通过签订三方培养协议，实行定向培养机制。学生前三年在校以学习为主，即理论教学和部分实践教学环节由学校组织完成，专业实习、毕业实习、毕业设计等实践教学环节由学位和企业共同组织完成，实行学校和企业共同培养模式。学生毕业后签订劳动合同、正式上岗。该人才培养机制具有岗位针对性和实用性。

2.理论课程体系改革

理论课程体系的改革总体上需按照“材料科学基础”、“材料制备”、“材料结构及性能表征”及“应用”等四要素原则重构“大材料”基本核心课程体系，夯实学科基础，突出学科基础教育的平台性，并结合不同类型人才的培养，专业课程的设置需突出个性化，进行“量身订制”。对于复合型人才培养而言，在夯实学科基础之上，引导学生选择性修习法学、经管、外语等人文素质课程；对于工程应用型人才培养，要加大职业操守的培养和职业拓展训练，重视生产技能实训，促进学生就业时与企业“无缝对接”；对于研究创新型人才培养而言，将基于材料学科已形成的特色方向（如钨、稀土及铜合金新材料、锂电池材料材料、光伏材料等），通过强化“固体物理”、“高等化学”、“材料热力学”等基础知识，开展科研方法训练和创新能力培养。

3.完善实践教学环节

（1）moi人才培养模式要求在人才培养的过程中合理设置实验教学进程，突出实验教学的全过程化，使教学内容分层次、分模块，并通过综合性、设计性实验开设，不断提高学生实验技能水平。具体而言，实验教学进程分割成体验期、学习期和创新期，相应地，在各期设置不同要求的实验模块。例如在体验期，开出普通化学实验之类的公共基础实验；在学习期，主要开出专业基础课程实验（如样品制备及金相显微镜使用实验等）及专业课程实验（如有色金属显微组织观察实验等）；在创新期，由学生自主选择方向、设计实验内容并开出实验（如有色金属压力加工实验等）。通过不同阶段开出不同类型的实验，使实验全过程化、层次化、模块化，引导学生顺利实现“知识迁移”，最终做到对基础理论知识的融会贯通，活学活用。

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（3）在金工实习、认识专业等公共实习的基础上，针对不同类型人才培养规格，个性化地制订专业实习内容。在成绩评定时，注重对实际效果的考核评价。

对于研究创新型人才专业实习以科研团队为实习基地，通过结合导师的研究方向，积极参与导师的科研课题来完成。在专业实习过程中实施本科生导师制，通过提交学术报告或以发表论文的形式进行成绩评定考核；对于工程应用型人才，其专业实习依托于企业并服务于企业，以工厂为实习基地，紧密结合企业对应用型人才的实际需求，跟踪行业技术发展现状，广泛调研，在理论与生产实践相结合中进行定向式学习，将依据企方的评价结果和意见进行成绩评定；相对工程应用型而言，复合型人才的专业实习环节设置更为灵活，可以在本行业的相关工厂，也可以在有色冶金行业相关公司从事实习，遵从“宽口径”原则，对实践效果的评价也主要是基于企方评价结果和意见。

（4）人文实习是moi人才培养模式对于提高本科生人文素质、丰富大学生精神世界所提出的重要举措。通过人文素质拓展，可以进一步健全大学生人格，陶冶大学生情操，同时营造良好的人文素质环境和氛围，从而成为课堂教育的有机延伸和必要补充。

4.优化师资队伍

（1）moi人才培养模式对于师资队伍的规划遵循导航制，即结合我校“育人为本、质量立校、特色强校、和谐兴校”的办学方针，紧抓江西省有色金属行业的区域优势和我校学科特色，根据材料科学领域长期发展所凝练出的教学科研方向，教师进行培养规划的统筹兼顾、发展方向的灵活修饰，因势诱导，通过师资梯队建设和教师队伍锤炼促进学科发展。

（2）大力推行“青年教师导师制”，即确定青年教师队伍建设目标，制定《青年教师教育教学指导教师职责》，成立“青年教师导师制”领导小组，提高认识，统一思想，协调行动，使青年教师培养工作日常化、制度化。在导师制的大前提下，大力开展各种教育教学促进活动，通过专家讲座、名师辅导、交流研讨、参与互动、合作学习、案例、示范模仿、反思构建等方法，不断提高青年教师教育教学的整体水平。

（3）教学科研团队在moi人才培养模式上承担着本科生导师的重要职责，团队的教学水平将直接影响到人才的培养质量。通过推行教学科研团队首席讲师制，由首席讲师来负责本科生人才培养计划，并通过首席讲师在科研教学方面的领军作用，以点带面，进而促进团队的科研教学水平整体提高。

（4）为突出开放式实践型教学，弥补课堂理论教学与生产实践脱节的不足，并进一步充实实践教学内容，通过引进教师充实师资队伍，通过定期邀请企方高级技术人员及管理高层进入本科生讲堂，对本科生进行工程实践知识培训和职业操守教育。

四、结束语

综上所述，材料科学工程专业moi人才培养模式是结合当代高校教育改革的总体趋势，顺应当今社会经济和科学发展对高素质人才需求而提出的一种全新的人才培养模式。经过多年实践证明：moi人才培养模式的创建对拓宽材料科学工程专业学生的知识面，培养学生的创新精神，提高学生的创新能力是行之有效的。通过moi人才培养模式的实施，促进了教学、科研和实验室建设工作的完善和发展，在新形势下为高校培养高素质、创新型材料专业人才作出了突出贡献。 转贴于上文库

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