材料化学的特点范文1
东部沿海地区：高端集聚
东部沿海地区，包括环渤海、长三角和珠三角地区。其中，环渤海地区拥有多家大型企业总部和重点科研院校，是国内科技创新资源最为集中的地区；长三角和珠三角地区制造业发达，是新材料产业的重要研发生产基地，也是新材料产品的重要消费市场。
北京——门类齐全的创新中心
北京新材料产业是中国新材料产业的创新中心，拥有清华大学、北京大学、中国科学院等60多家新材料研发科研机构，承担了中国近半的新材料基础研究和科研开发工作，已发展成为全国新材料产业的人才集聚地和科技研发中心。北京形成了南部以北京石化新材料科技产业基地为核心，北部以中关村永丰高新技术产业基地为核心的新材料产业集群。“十二五”期间，北京将重点发展特种金属功能材料、高端金属结构材料、先进高分子材料、新型无机非金属材料、高性能复合材料及前沿新材料等领域。
相关企业：燕山石化、安泰科技、北新建材、蓝星东丽、中科纳新、有研硅股、当升科技、江河幕墙等。
上海——外资活跃的产研基地
上海是中国基础原材料工业基地和新材料研发制造基地，初步建成了宝山精品钢材、金山石油化工及精细化工两个基地，以及青浦、嘉定、奉贤等产业延伸扩展区。上海国际化程度高，是吸引新材料外资研发中心最多的城市之一。“十二五”期间，上海将重点发展特种钢、碳纤维、芳砜纶、特种功能性膜等领域。
相关企业：宝钢、上海石化、高桥石化、华谊、陶氏化学、巴斯夫、亨斯迈、拜耳等。
深圳——电子能源的配套先锋
深圳的新材料产业以支撑配套下游的电子信息产业和新能源产业为主，形成了光明电子信息材料聚集区和坪山动力电池材料聚集区。“十二五”期间，深圳将重点发展电子信息材料、新能源材料、生物材料、无机非金属材料、有色金属材料、改性高分子材料等领域。
相关企业：世纪晶源、比亚迪、光启、长园新材、华瀚管道、南玻、通产丽星、深圳惠程、贝特瑞、中金岭南等。
中西部地区：特色发展
中西部地区资源丰富，传统材料众多，新材料产业的发展将以传统材料的改进升级为主，进行特色发展。
江西省在有色金属材料、新能源材料、稀土材料等领域发展较快，主要分布在新余、赣州、鹰潭、九江、大余等市。赣州的中重稀土、新材料发展迅猛；新余的镍、锂材料、太阳能级硅材料等方面的研发生产在全国乃至全球形成了比较优势；鹰潭铜产业向精深加工发展，形成了从铜拆解回收、冶炼、加工到铜终端产品加工的完整产业链；九江的有机硅单体产能为亚洲最大。 “十二五”期间，江西将重点发展稀土发光材料、电子陶瓷材料、高分子复合材料、铜精深加工材料、多晶硅光伏材料等领域。
相关企业：江铜集团、萍钢、赛维LDK、宏磊铜业、三花集团、星火有机硅等。
河南省的新材料产业主要布局在河南超硬材料产业化基地，和洛阳国家硅材料及光伏高新技术产业化基地。郑州在超硬材料、新型铝镁合金材料、新型耐火和功能材料等领域优势突出；洛阳在多晶硅、钛合金、镁合金以及高分子材料等领域发展较快。“十二五”期间，河南省将重点发展超硬材料、钛合金、镁合金及先进高分子材料等领域。
相关企业：黄河、中南、华晶、富耐克公司、中南杰特公司、远发金刚石公司、卡斯通公司、中硅高科、洛阳单晶硅、扬硅业、洛阳尚德、阿特斯等。
重庆在以铝、镁合金为代表的新型轻合金材料领域基础雄厚，形成了重庆西彭铝产业新型工业化示范基地、重庆国家科技攻关镁合金应用及产业化基地、重庆国家化工新材料高新技术产业化基地和重庆国家功能材料高新技术产业化基地。“十二五”期间，重庆将重点发展高性能铝合金、高性能镁合金、天然气化工新材料、石油化工新材料、精细化学品等领域。
相关企业：重庆镁业、西南铝业、天泰铝业等。
陕西省在钛、钼、铅锌、钒等领域的研发和生产，处于国内领先地位，初步形成以宝鸡高新区、咸阳泾渭新区、西安经开区、西安阎良航空材料产业基地、安康新材料基地、商洛现代材料产业基地、西咸渭商榆光伏产业聚集区为核心的新材料产业聚集带。“十二五”期间，陕西省将重点发展新型金属材料、航空航天材料、电子信息材料、新能源材料、化工新材料、特种复合纤维材料、陶瓷材料、光电新材料等领域。
相关企业：宝钛集团、西北有色金属研究院、航天四院43所、西安航空制动公司等。
Tips：进外企参考
新材料产业在全球的分布较不均衡，美国、日本、俄罗斯等发达国家在新材料产业上处于领先地位，韩国、新加坡等国紧跟其后，除中国、印度、巴西等少数国家之外，大多数发展中国家的新材料产业较为落后。根据各个国家在新材料产业上的发展特点，除了在留学时可以借鉴专业方向外，希望进入外企的大学生可以留意以下外国企业。
美国依靠强大的科技实力，在新材料领域处于世界领先地位，主攻生物医用、信息材料、纳米材料、极端环境材料等。
相关企业：陶氏化学（化工新材料）；康宁公司（特殊玻璃和陶瓷材料）；道-康宁（有机硅新材料）；萨比克创新塑料公司（高分子材料）；美国铝业公司（金属铝材料）；迈图高新材料集团（有机硅材料）；MEMC公司（半导体新材料）；美国亚什兰集团（复合材料）；美国钢铁公司（金属铁材料）；杜邦公司（化工新材料）等。
欧洲在复合材料、化工材料领域优势突出，主要分布在德国、英国和法国等国家。
相关企业：奥斯龙集团（高性能纤维材料）；德国默克集团（液晶材料）；赢创德固赛（化工材料）；拜耳材料科技（高分子材料）；摩根坩埚集团（陶瓷材料、碳材料）、英国GKN宇航公司（复合材料）、圣戈班集团（陶瓷、玻璃材料）、空客集团（复合材料）、巴斯夫集团（化工材料）等。
在发展新材料产业方面，俄罗斯的战略是一方面力求继续保持某些材料领域在世界上的领先地位，如航空航天材料、能源材料、化工材料、金属材料、超导材料、聚合材料等；另一方面大力发展对促进国民经济发展和提高国防实力有重要影响的材料领域，如电子信息工业、通讯设施、计算机产业等所用的关键新材料。
相关企业：俄罗斯铝业联合公司（金属铝材料）、谢韦尔钢铁集团（金属铁）、诺里斯克镍业公司（金属镍）、俄罗斯铜业公司（金属铜材料）、俄罗斯纳米技术集团（纳米材料）、VSMPO-AVISMA集团（金属钛）等。
日本的电子信息材料全球领先，重点开发纳米玻璃、纳米金属、纳米涂层和纳米数据库等。
相关企业：TDK公司、住友金属、信越化学、东丽、三井化学和新日本制铁公司等。
材料化学的特点范文2
1.情境体验式教学在装饰材料课程中，实施情境体验式教学就是通过提供真实或模拟的装饰工程项目，围绕项目开展装饰材料与施工的教学和实践，使学生按照项目的真实情境直接参与完成任务。在具体的工作过程中，学生通过真实体验与全情参与，全方位的感受和学习工程项目所需的知识技能，逐步领会和探索独立工作的能力。创设的情境可分为真实情境与模拟情境。真实情境的体验即参与到真实的工程项目中。模拟情境则虚拟一工程项目，让学生分别扮演设计师和客户，现场开展业务的模拟。在此过程中，“设计师”要洞悉“客户”心理，在短时间内捕捉“客户”的需求信息，帮助“客户”分析出房间的基本结构和布局，指出不合理的空间布局并做调整，快速勾勒出所需设计的环境草图，“客户”则在洽谈过程中或配合或设置障碍。情境体验式教学法强调学习内容的综合化和真实化。受个人能力所限，学生在情境中只能扮演极少的岗位角色，获取的职业信息也十分有限。因此，个人学习目的的完成有时只能依靠小组、团队有组织地分工合作来实现。这就需要在项目驱动下，教学组织形式必须从传统的以个体学习为主转变为以小组、团队协作学习为主。
2.研究式教学法这种模式下，教师的首要任务是根据每个学生的特点配置合适的研究课题，例如让学生对玻璃或金属等某一材料进行专题研究。学生独立搜集资料，整理学习知识，摸索形成成果。在此过程中教师要使学生真正成为学习的主人，必须引导他们成为研究课题完成的主导者，使他们越来越多地承担起自主学习的责任。确立学生在教与学活动中的主体地位，让学生自觉学习，把更多的时间交还给学生，把“要我学习”转变成“我要学习”，要求教师做学生学习的组织者、引导者和鼓励者。研究式教学法突破了传统的教学模式，通过学生亲自解决身边的一些实际问题来实现对知识的掌握，大大提高了学习的积极性和主动性。
二、教学手段的现代化探索
1.多媒体课件的制作由于多媒体课件生动、高效的优点，使得它已成为现代化教学中非常重要的手段。“装饰材料与施工”课程多媒体课件的制作要注意以下两点：
（1）要符合独立学院学生的特点。由于独立学院学生基础知识薄弱，学习的主动性不高，装饰材料课程的教学重点是让学生掌握最基本、重要的材料与应用。因此在课件中要体现教学内容中最基本、最重要的知识。
（2）多媒体课件的制作应符合课程特点。不是所有的内容都要由课件展示。例如材料工艺流程由教师在黑板上边讲解边绘制就更能让学生理解工艺的前后过程。
2.视频动画的使用材料的施工工艺如果以视频的形式来动态演示室内构造施工的过程与步骤，能很好地调动学生视觉听觉等不同感官，能激起学生的兴趣并且能更清晰地了解材料的施工工艺。施工工艺视频素材可以从网下载或者购买，也可以由教师到工地有针对性地现场录制然后制作，或用3Dmax、SketchUp等3D动画软件来制作模拟材料结构的层次和施工工艺的过程。讲授过程中重要的工艺流程教师必须辅以黑板绘制来加深学生的印象。
三、调整教学内容，激发学习兴趣
“装饰材料与施工”课程中一再强调技术的学习，让学生能正确运用材料的构造方法，快速进入社会工作角色。职业院校强调这一观点尚可理解，但所有本科高校都强调这一点有失偏颇。对技术的强调可以培养一个好的技术工匠，但出不了一个优秀的设计师。对材料的创造性运用才是设计师成功的法宝。除了使用功能，装饰材料在空间环境设计的形式之中还具有典型的文化意义。首先，各种材料共同参与到空间的表现形式当中，这些零散的材料因为可以依凭人们的文化记忆和生活经验而构成深奥的语句，从而在某一空间形式中获得了语言符号的意义。其次，空间环境依赖于人们的社会生活经验，各种材料平日里所各自扮演的社会角色之间很可能隐涵着某些出人意料的内在联系。它们之间或者存在着反差对比（如粗糙笨重的岩石和光滑洁净的玻璃），或者存在某种类似性（如木板与塑料），或者在某些特定场合碰到一起会具有特定的语意关联（例如在中国传统厅堂摆放的钟、瓶、带镜的插屏等）。因此，材料通过组合的方式能够使观者产生联想与思考，产生各种不同的情绪。无论怎样，一件精致的室内设计作品都无法回避词汇符号——材料，以及表达的语法——设计师对材料的搭配组合这二者之间的紧密关系。根据设计专业的学生普遍具有艺术学习经历这一特点，在教学中，可以侧重从材料的文化艺术层面加强对装饰材料的讲授与讨论。要不断调整教学内容，使其符合时代特点，避免过多枯燥的数据内容，使授课内容能挖掘学生的创造潜力，诱导学生对各种材料有更深层心理的、文化的思考，探索材料的本质特征，而不仅仅是停留在物理特点上。引导学生关注装饰材料的使用历史、象征意义、材料的地域特点、材料的形式意义等，研究不同种材料的组合搭配、同种材料的组合造型、材料的表面加工、材料的连接方式等带给人的不同心理感受。
四、教学实践条件的建设
材料不仅有视觉上的特点，还有各种肌理，要在生活中真切的感受才能对材料有所认识，才能在设计中合理运用，仅课堂讲授这种方式对学生掌握装饰材料显然是不够的。深入开展市场调查是作为装饰材料课程必须进行的教学实践活动，同时也是学生了解市场和消费者需求的重要手段。装饰材料市场类型多样，有综合市场、建材超市以及一些分布在社区的小型建材五金店。调查可以分组分专题进行，了解产品的品种、规格、价格、性能等丰富信息。除了材料市场的调查，多到工地现场考察无疑是最直接的学习实践方式。利用校企合作平台，加强学生和施工人员的课内外交流，多看工人施工，多收集施工图集，这种学习能够最大程度地激发学生的学习热情，提高学生的实践能力。但是，上课的时间有时很难遇到实际的工程，即使遇到，由于实习时间短，而工程工期长，所以也看不到整个施工过程，还是加深不了对课程内容的理解。因此，很有必要建立材料工艺实验室验证课堂教学的理论知识。可以选择工艺较简单，种类较多且具代表性的装饰构造，由老师示范然后安排学生在实验室中进行实物装饰工艺操作。以木地板铺装工艺为例，可根据材料种类（实木、复合、强化及竹地板等）或工艺种类（工字纹、人字纹或拼花等）将学生分组，进行实物操作实验。
五、结束语
材料化学的特点范文3
案例一：由于活动场地有限、班级人数偏多，农村幼儿园教师经常是结合主题开展相关的区域活动，而大多数的区域活动材料来源于与主题配套的操作书上， 材料内容缺乏一定的科学性，层次性，针对性，并且平行班之间的活动材料是一模一样的。
案例二：随着课改的不断深入，以课改精神为基础，通过不断的园本研修，逐步对区域活动材料的针对性，层次性，科学性作了初步的尝试.
（1）利用双凤本土的龙狮文化创设相应的区域活动：小班的“点点龙磷”，让幼儿利用手指蘸颜料点龙鳞；中班的“龙鳞排序”，根据龙鳞的颜色，幼儿自己设计龙鳞排序的方法；大班的“扎绣球”，结合在舞狮中绣球的构造特点，幼儿用简单的包装带编织，完成后涂上鲜艳的红色，玩一玩，体验舞绣球的乡土文化。在不同的年龄层面投放各具特色的乡土文化材料，幼儿在玩的过程中初步了解本土的龙狮文化。
（2）根据幼儿的年龄特点提供相应的常规游戏材料：在语言区提供一个小剧场的道具，用吸管黏贴一些故事的人物图片，幼儿可以在学习故事后，与其他小朋友一起讲一讲，演一演，丰富幼儿的语言环境；在科探区提供一些与幼儿生活想联系的生活用品，例如在班级给幼儿提供了一些饮料瓶盖，幼儿自主创设了以下几种玩法：叠叠高、颜色分类、拼图案、数盖子等游戏，充分调动幼儿主动探索的积极性，材料虽然简单，但是玩法很多，这正体现了区域活动材料“一物多玩”的理念。
材料是幼儿开展区角活动的物质基础，幼儿在主动操作材料的过程中获得信息、积累经验和发展能力，因此材料是促进幼儿发展的载体。
《幼儿园教育指导纲要（试行）》中指出：为幼儿的探索活动创造宽松的环境，让每个幼儿都有机会参与尝试，支持、鼓励他们大胆提出问题，发表不同意见，学会尊重别人的观点和经验。支持和引发幼儿的操作摆弄、探究、实验、制作等活动，引导他们通过自己的发现主动建构有关的知识经验。而区域活动是教师根据教学目标和幼儿的发展目标，有针对性、科学性、层次性地投放活动材料，幼儿根据自己的意愿和能力进行个别化的自主学习活动。
一、随着课改精神的不断深入，幼儿园的区域活动材料投放也发生了明显的变化
（一）在主题背景下，投放较多的活动材料供幼儿选择
在案例一中的区域活动材料是主题配套的操作书上撕下来的，因此每人只有一份操作材料，并且操作材料较少，幼儿只能玩到一种区域活动材料。为了让幼儿主动地选择材料，现在我园每周与主题相配套的区域活动至少10个，在这10个区域活动中投放了大量与主题相关的材料，方便幼儿选择操作。现在孩子们在活动时间内可以玩到2―3种游戏材料。
（二）区域活动材料“一物多玩”，分层递进
在创设区域活动时，提供的区域游戏材料不一定很复杂，越是简单、普通的东西越是能发挥最大的作用。
在案例二中，我们可以看到小小的瓶盖在幼儿的手里是多么的神奇。小小的瓶盖如何发挥出巨大的作用呢？第一层面可以让孩子们认识瓶盖，瓶盖的一些基本的物理特征，例如颜色、形状、大小等；第二层面可以让孩子们探索怎么来玩这些瓶盖，孩子想出了用瓶盖叠高，瓶盖摆造型等玩法；第三层面提供辅助材料，提高孩子玩瓶盖的兴趣。当一些材料觉得没有什么玩法的时候，我们可以适当地提供一些辅助材料，增强材料的挑战性和趣味性。在第四层面上，我们可以把瓶盖与生活紧密联系在一起，让幼儿去寻找这些瓶盖的瓶身，活动材料来源于生活，同时又回到生活中去。
（三）注重常规活动材料的设置
在案例一中区域游戏材料往往局限于时间和地点的约束。而在案例二中，一些活动材料的设置可以弥补这一缺点。例如提供的饮料瓶盖作为一种常规活动材料，增加了幼儿在美术、数学逻辑、动手能力的锻炼机会，而瓶盖又很容易取放，具有一定的灵活性。
（四）家园合作，扩大活动材料的来源
在案例一中活动材料的主要来源仅限于操作书上，而在案例二中瓶盖的收集主要是来源于家长的配合。充分利用家长的资源，请家长与幼儿一起收集材料，丰富区域活动的材料投放。例如生活中剩余的物品外包装（牙膏盒、饼干桶、可乐瓶等）、生活中的用品（毛线、布头等）、农作物……，经过消毒、杀菌，把这些材料用于区域活动，很好地体现了材料投放的生活化。
（五）活动材料与乡土文化紧密联系
在案例二中利用双凤本土的乡土文化―龙狮文化提供相应的活动材料。双凤镇有着悠久的龙狮文化，根据龙狮文化中相关特点结合各个年龄层的特点创设了一系列的区域活动，也自创了一些区域活动材料。在案例二中可以看到每个游戏都具有民俗特色，又符合各个年龄段的孩子们的特点。
二、在提供活动材料时，让材料更好地服务于每个孩子
（一）活动材料的可操作性
艾里克森指出：促进幼儿自主性和主动性的发展，是早期教育的基本任务。而区域活动材料投放的可操作性是促进幼儿主动学习发展的前提。材料的探究性能引发幼儿动手、动脑，支持幼儿与活动环境的积极互动，引导幼儿根据自己的兴趣爱好对客观事物进行动手操作和动脑思考。在提供材料时要考虑这种材料是否具有一定的可操作性。
（二）活动材料的针对性
幼儿的年龄特点决定幼儿的身心发展水平。因此，活动区域中应根据不同年龄段幼儿的身心特点投放不同层次的活动材料，做到有的放矢。
（1）提供适合不同年龄层的不同游戏材料，小班科探区提供的材料应该稍大一些，涉及一些简单的图形配对；而在大班应该提供一些数学逻辑思维较为复杂的材料，例如图形，数字，颜色的整合材料。
（2）平行班之间提供的材料应该各具特色。往往为了应付教学任务，在平行班之间的活动材料是一样的，而这一点恰恰忽视了个体发展的需求，每一个孩子对于活动材料的需求是不一样，因此在制定计划的时候应该在了解本班孩子身心发展特点的基础上对活动内容，材料做一些适当的调整，使材料更具特色。
材料化学的特点范文4
关键词：材料物理性能 教学改革 新材料产业化形式
中图分类号：F240 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2016）09-241-02
材料工业是国民经济的基础产业，新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。近年来，材料工业取得了长足的进步和发展与新材料的发展是密不可分的。在传统工业基础上发展起来一批具有优异性能和特殊功能的材料称为新材料。任何新材料从研发到生产使用过程中都离不开科学的分析检测手段，材料物理性能分析方法是必不可少的方法之一。因此，新时期材料科学研究工作者必须掌握材料物理性能理论，并做到理论与实际相结合。《材料物理性能》课程的学习有助于增强材料类专业学生解决分析材料科学研究中的实际问题的能力，从而适应新时期材料科学发展需求。基于新材料产业化形式与该课程课堂教学特点，我校从教学内容、教学形式以及实践教学各个环节入手对材料物理性能课程的教学进行改革，以期使新材料产业化形式下的材料类大学生具有良好的科研与实践能力。
一、材料物理性能课程性质
材料物理性能课程主要涉及材料的电学、热学、磁学、光学以及热电学等性能。该课程主要研究上述各种物理性能的本质及其随着外界条件改变的变化规律和外界条件对性能的影响机制等。在此基础上，掌握各种物理性能的表征手段和方法。
材料物理性能课程内容抽象，不仅涉及到传统的金属材料、非金属材料，还涉及到功能材料的相关知识。如果仅仅是以讲授原理方面知识为重点或主体，一方面课堂教学内容枯燥，另一方面不利于学生对知识的理解，从而不能充分的调动学生学习的积极性与主动性。因此，我们提出了针对性较强的《材料物理性能》课程教学方法，并对其进行实施与研究。
二、材料物理性能课程教学方法
为了提高新形势下材料类大学生的科学实践与创新能力，材料物理性能教学除了应该具有科学研究方法外，还势必要将具有引导性、实时性、前瞻性的问题引入到教学中，我们将该方法称之为“实事教学法”。该方法的使用将有助于提高学生对该课程学习的积极性和主动性。该方法的具体实施方案如下：
（一）阐明课程主线
该方法实施的前提是学生首先掌握该门课程的学习内容主线，即让学生掌握课程涉及到哪些材料及其相关物理性能分析方法。通过网络期刊等资料的查询，了解新材料的研究动向，例如新能源材料、光电材料、电磁材料、纳米材料等新兴领域研究的成果，并且总结课程学习与新材料研究和开发的相关性。利用4学时介绍课程的总体概况及相关物理性能的特点，让学生对课程有初步的了解，在此基A上设置课外学习小组，每个小组设定一个物理性能研究方法，通过查询资料获得该物理性能方法的应用对象或范畴，然后利用2学时按照小组进行汇报。带着问题有学习课程内容，即可以加强学生对课程的认识，又可以提高获取信息、分析问题和总结问题的能力。
（二）依托于现有的科研环境和条件
在学生对课程有了整体的认识的基础上，充分利用本教学单位的科研资源，将课程的学习与现有的科学研究结合起来，这样让学生做到真正的理论与实践的结合。课程教学中将本教学单位的相关科学研究工作引入到课堂中，通过对现有实例进行分析。
例如在热学性能学习中，各种转变包括熔化、凝固及固态相变产生的热效应，使金属及合金的热函、热容发生了明显的改变。正是利用这一特征，可以研究材料相变过程的热力学和动力学问题。利用本单位的STA409PC示差扫描量热仪对玻璃陶瓷CaO-Al2O3-SiO2-CeO2的相变热力学问题进行研究，通过对该玻璃陶瓷体系进行热分析测定，获得热分析曲线，对数据进行分析，计算该玻璃陶瓷体系的相变活化能，从而确定相变发生的可能性。同时利用热分析技术可以测定材料的相变点，这样可以科学合理的制定新材料的合成或者加工工艺，便于增强学生对课程的认知度。
（三）开展第二课堂
将实验教学与理论教学相结合，有条件的课程在实验室完成，实践操作环节有助于对理论知识的理解。例如在对电学性能中电阻测量的学习中，我们完全可以在物理实验室进行，一边讲解理论，一边让学生进行电路的连接。学生通过直观地数据能够更好地理解单电桥和双电桥电路在测量电阻中的特点及区别，这样能将理论教学与实践教学有机的结合在一起，提高学生的学习兴趣、实践动手能力和分析问题的能力。
三、以教学方法为背景进行课程设置
课程设置以实现激发学生学习兴趣和创新意识为目标，以掌握新材料研究和应用发展为导向，结合课程的内容及特点和本教学单位情况对课程进行合理化设置。表1是依据“实事教学法”而设置的《材料物理性能》课程方案。
四、材料物理性能课程教学与新材料产业化进程的关系
随着生活质量的提高，低碳生活、清洁能源已经成为人们追求的目标。这就对新材料的性能等提出了更高的要求。新材料主要以功能材料为主体，其研发和应用过程中离不开物理性能分析方法。因此，材料物理性能课程可以利用新材料进行丰富与扩展，拓宽学生视野，增加学生学习的积极性和主动性。大学生是新时期材料研究和生产的后备力量，将会成为新材料产业的主力军。为此，提高材料类大学生对材料物理性能分析方法本质的认识和理解非常重要。材料物理性能课程的学习，有助于加速新材料产业化的进程。新材料产业化必将促进材料类大学生对该课程的理解，并增加学习主动性。
五、结语
我们从《材料物理性能》课程本质和特点出发，结合新材料发展动向，进行了该课程的教学改革，突破了传统的单一讲授形式。“实事教学法”的实施取得了很好的效果，激发了学生的科学研究兴趣。我们虽然在《材料物理性能》课程的教学中获得了一些经验，但是我们还需要继续努力，为新材料的开发提供理论基础。
[佳木斯大学教学研究项目（JYLY2014-01）与佳木斯大学教育科研项目（NO.JKA2013-001）资助。]
参考文献：
[1] 马向东.《材料物理性能》课程建设与教学改革研究[J].科技创新导报，2011（19）
[2] 江民红，张潇燕，陈国华，等.新世纪材料物理性能实验课程的教学平台建设与实践初探[J].高教视窗，2008（3）
[3] 李享成，邓承继.“材料物理性能”课程的教学改革探讨[J].中国冶金教育，2010（5）
[4] Lijie Qu， Bin Li， Jing Wang，Yuemei Gu. Application of DSC Technique in Study of Glass Ceramic. Advanced Materials Research， 2010
（作者单位：佳木斯大学材料科学与工程学院 黑龙江佳木斯 154007）
材料化学的特点范文5
关键词：纳米氧化锆；制备工艺；工业应用
氧化锆是一种十分重要的结构和功能材料，它具有非常优异的物理和化学性能，它的开发研究与应用，引起了世界各国的高度重视，而制备分散均匀的纳米级ZrO2粉体自然成为了一个重要的研究课题，也是保证其特殊性能的关键。本文介绍了纳米氧化锆粉体的性能，讨论了其制备工艺方法的创新与改进，重点介绍了纳米氧化锆的工业生产应用。
一、性能
基于纳米粉体材料的尺寸效应，氧化锆材料在不断的制备研究过程中，呈现出各种优良特性，比如同时具有氧化性和还原性，同时具有酸性和碱性，以及良好的热稳定性和机械稳定性等。它又是p型半导体，易于产生氧空穴，作为催化剂载体可与活性组分产生较强的相互作用。这些性质使得氧化锆在催化以及其它一些领域展现出广阔的应用前景；由于纳米二氧化锆具有抗热震性强、耐高温、化学稳定性好、材料复合性突出等特点，将纳米二氧化锆与其他材料复合，可以极大地提高材料的性能参数，提高其断裂韧性、抗弯曲强度，提高金属材料的表面特性，即热传导性、抗热震性，抗高温氧化等。
二、制备方法
目前，见诸报道的纳米ZrO2的制备方法主要有物理方法（高温喷雾热解法、喷雾感应耦合等离子体法、冷冻干燥法）和化学法（水解法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、尿素低温陈化法、化学气相沉积法等）。目前因物理法对技术和材质要求苛刻、投资大，化学制备法如溶胶-凝胶法和沉淀法，因其生产工艺简单、产品成本低而成为生产纳米材料的主要方法之一，受到了广大材料研究者的重视。但利用这些方法所生产的纳米材料普遍存在团聚、易长大的问题。团聚使纳米材料比表面积大的优势不能充分发挥；长大指纳米材料存放两、三个月后，纳米颗粒发生重结晶长大。“团聚”和“长大”已经成为当前制约纳米材料发展的严重障碍之一。要制备出纯度高、自分散性好和抗老化能力强的纳米ZrO2，必须在已有制备方法基础上不断研究改进或开发新工艺新方法。
（一）共沉淀－水热法
2005年江西微亿高科技材料有限公司攻克了生产污染难题，研发出“共沉淀－水热法”组合工艺制备方法，可大批量生产高纯度的纳米级氧化锆粉体。
（二）反向沉淀法
尹万忠、宋文植等以乙醇为溶剂，应用反向沉淀法，制备出分散性好、粒度均匀的纳米级ZrO2粉体。其性能测试结果，前驱体粉体经600℃煅烧后，得到晶粒平均粒径为D101＝15.39nm的以四方相为主的纳米级ZrO2粉体，经800℃、1000℃煅烧后，分别得到晶粒平均粒径为D111＝27.29nm和D111＝28.86nm的单斜相ZrO2粉体。采用低表面张力的乙醇为溶剂可以很好的抑制纳米氧化锆粉体团聚的产生。
（三）沉淀－乳化法
王和义、傅依备等人采用沉淀―乳化法制备二氧化锆纳米粉末，ZrO2粉末颗粒分布在40nm以下。采用不同的乳化剂，可获得不同晶型的二氧化锆粉末。当以壬二酸二乙酯做乳化剂时，粉末以单斜晶体为主；以乙二醇为乳化剂时，粉末则以四方晶体为主。
（四）相一步法
核工业二九研究所高级工程师李玉成2006年研究出一种高纯氧化锆粉新方法，即锆粒(粉、屑)（99.995%）与硝酸铵（99.9%）固相一步法生产高纯氧化锆粉ZrO299.99%。
根据研究报道，华中师范大学纳米科技中心利用“压力―热晶”法初步探讨过纳米CuO的抗老化性能，得到的纳米CuO自分散性和抗老化性能都很好。“压力-热晶”法是结合溶胶－凝胶法，并从水热法制备氧化物纳米材料的思路出发，利用空压机或高压气瓶，人为施加压力，开发出的一种新的纳米材料制备方法，核心是通过控制化学反应的动力学条件(温度、压力、浓度和pH值)，保证在液体介质中合成纳米材料，使纳米晶粒自由生长。这一思路，可以尝试在纳米氧化锆粉体的制备工艺上加以利用。
三、应用
（一）相变增韧材料
利用氧化锆的相变可以用来增韧A12O3，CeO2和羟基磷灰石等陶瓷材料，它的引入不仅抑制了基体相颗粒的长大，使晶粒细小而均匀，而且高弹性模量的增强颗粒使得ZrO2相变增韧陶瓷的相变应力明显提高，使得实际贡献在裂纹尖端部位的作用加强，断裂韧性增加。
如氧化钇稳定的立方相氧化锆（简称YSZ）具有优良的氧离子导电性能，是固体氧化物燃料电池和电化学氧传感器的核心材料；氧化钇部分稳定的四方相氧化锆（简称Y-TZP）具有相变增韧特性，作为高强、耐磨、耐腐和高介电损耗等陶瓷构件材料已形成非常广泛的市场，特别是用于制做光纤连接器插针和套管，由于信息产业的飞速发展，其需求量将日益增加。
（二）耐火材料
由于氧化锆的熔点高、导热系数低、化学性能稳定，所以常用做耐火材料。在重工业领域特别是汽车行业有着举足轻重的作用。中钢集团洛阳耐火材料研究院研究制备的ZrO2空心球砖，ZrO2+稳定剂含量不小于99％，其特点是耐高温（使用温度可达到2200℃）、强度大、绝热性能好、化学稳定性优，主要用于操作温度在2000℃以上的超高温设备，如硬质合金的中频感应炉内衬。ZrO2重质砖运用于操作温度在2100℃的超高温新工艺炭黑反应炉工作衬，也用于熔融石英炉内衬。已在全国20多个厂家大面积推广应用，并有相当数量出口美国、巴基斯坦等国，年生产500吨。
（三）精细陶瓷
纳米ZrO2明显提高陶瓷的室温强度和应力强度因子，从而使陶瓷的韧性成倍提高。研究结果表明：复合生物陶瓷材料具有较好的力学性能、化学稳定性、生物相容性，是一种很有应用前景的复合型生物陶瓷材料。现在国外已制备出含有ZrO2的纳米羟基磷灰石复合材料，其强度、韧性等综合性能可达到甚至超过致密骨骼相应性能。在情报通信领域光纤连接器、电子产品、厨房用陶瓷等领域，都有不错的应用前景。河北鹏达新材料有限公司年生产氧化锆粉300吨，ZrO2粉纯度可高达99.95%，各种性能参数波动范围小，质量稳定。生产的部分稳定和全稳定氧化锆陶瓷粉体，已先后批发往台湾、日本，均以A级粉验收，并同国多家企业建立了供需关系，主要应用于结构陶瓷、生物陶瓷和功能陶瓷，超细氧化锆粉广泛应用于高技术陶瓷领域。生产的纳米氧化锆陶瓷CPU散热风扇轴承系列及各类微特电机陶瓷轴承系列。产品广泛地应用于计算机CPU散热风扇、显卡散热风扇及电机制造行业等。该产品特别适用于较恶劣的环境，如高温、强腐蚀等环境。景德镇新纪元精密陶瓷有限公司研发的三项纳米陶瓷新产品“纳米环保陶瓷刀”、“氧化锆基陶瓷内螺旋轴衬”“氧化锆复相陶瓷外螺旋轴套”均列入江西省2006年度重点新产品项目计划。“纳米环保陶瓷刀”可以做到永不生锈，比金属刀硬度更高、耐磨性更好，能解决切削食物的表面氧化，真正体现了现代人的健康环保、时尚新理念。“氧化锆基陶瓷内螺旋轴衬”在污水处理设备上替代硬质合金材料应用，具有比硬质合金材料更耐腐蚀、更耐磨、不生锈、使用寿命长、设备效率大幅度提高的特点。“氧化锆复相陶瓷外螺旋轴套”应用于火力发电和燃油锅炉等离子点火器配套产品，可以实现煤粉锅炉无油点火和稳定燃烧，大幅度节省能源，具有可观的经济效益和巨大的社会效益。
（四）触媒
由于全世界都在对汽车尾气排放进行限制，因此各厂家都在竞相开发排气净化触媒，对二氧化锆提出了高质量、低成本的要求，从而促使二氧化锆在汽车用触媒方面的需求大幅增加；由于使用固体酸二氧化锆材料，在环境触媒方面需求增加；在工业触媒方面，用于石油精炼和制氢的二氧化锆的需求也在增加。
此外纳米氧化锆在传感器材料、电子材料、刀具材料、燃料电池材料、光学材料、催化材料等方面也有着广泛的应用和研究[10]。二氧化锆在数码相机、硬盘基板方面的需求很大，利用其光学特性的液晶显示器和等离子显示器方面的需求也不断增加[11]；利用ZrO2固体电解质性质，可制成第3代燃料电池，它可以将燃料气体与氧气反应时所生成的能量转化成电能。由于其硬度大、熔点高，更重要的是它有优良的抗热震性，广泛应用于制备各类切削工具、工业纺织中的剪刀等。但是氧化锆陶瓷的可加工性能不好，提高氧化锆陶瓷的可加工性是目前的一个研究热点。
山东中舜科技发展有限公司新建了年产300吨规模的生产线，其氧化锆基产品，具有独特的优异性能，主要应用范围：1.高强度、高韧性耐磨制品：磨球、磨机内衬、切削刀具、拉丝模、热挤压模、喷嘴、阀门、滚珠、泵零件、多种滑动部件等；2.耐火材料：电子陶瓷烧支承垫板，熔化玻璃、冶金金属用耐火材料；3.电子材料：测氧探头。具有氧离子导体特性的氧化锆可制造氧传感器材料。
四方晶系、立方晶系的氧化锆可加工成致密烧结零件，为了稳定这些晶体的形态，需要加入一些稳定剂如氧化镁（MgO）、氧化钙（CaO）或者氧化钇（Y2O3）。世泰科（H.C.Starck）的产品系列包括了氧化锆粉末和氧化锆加工零件及成品，具备极高的抗弯曲断裂性、高断裂韧性、高耐摩擦性和耐腐蚀性、低导热性、热膨胀系数与铸铁相近、弹性模量与钢相近、氧离子电导性、极好的摩擦学特性等优点。
江西晶安高科技股份有限公司锆业：公司锆系列产品总年生产规模为30000吨。其中氧氯化锆18000吨，氧化锆2000吨，硫酸锆3000吨，碳酸锆5000吨、其它2000吨。主要用于精密陶瓷、压电元件、电子材料、陶瓷材料、无线电元件、光学透镜、玻璃添加剂、电熔锆砖、陶瓷颜料、瓷釉、光学玻璃、传感器、人造宝石、耐火材料、研磨抛光等行业。
合肥健坤化工有限公司生产的高纯氧化锆ZrO2含量≥99.99％。
深圳市忠正纳米科技有限公司的纳米氧化锆产品，其中HTZr-01为单斜晶型，HTZr-02为四方晶型。03～09型号表示采用不同的表面处理形式。HTZr-01纯度99.9，平均粒径20nm；HTZr-02纯度99.8，平均粒径40nm。可用于功能陶瓷和结构陶瓷，以及宝石材料。
总之，纳米氧化锆粉体材料各方面的优良性能，使其在陶瓷、光学、催化、触媒、耐火、电子、传感器等方面有着重要的应用，因此要以纳米氧化锆材料的各种有效制备方法为基础，不断地研究、改进工艺，开发新工艺新方法，减少晶体缺陷，获得自分散性好、抗老化能力强的氧化锆纳米粉体材料，充分发挥其特殊功能，进一步拓宽其工业化生产和应用的范围。
参考文献：
1、卢瑶，赵同广.纳米氧化锆的液相制备方法及其应用[J].现代技术陶瓷，2004，25(4).
2、Ma Tian(马天)et a1．Rare Metal Materials and Engineering(稀有金属材料与工程)[J].2002，31(Supp．1).
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4、江丽都.二氧化锫陶瓷的现状与展望[J].国外稀有金属，1989，6(3).
5、王焕英，宋秀芹.低温陈化法制备纳米氧化锆及其机理研究[J].人工晶体学报，2004，33(1):130-132.
材料化学的特点范文6
关键词：材料性能学；课程改革；实践
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）29-0085-02
一、课程现状与发展趋势
《材料性能学》是为适应科学技术发展对知识交叉融合的需要，综合和优化了《金属力学性能》、《金属物理性能分析》、《无机材料物理性能》、《高分子力学性能》、《金属腐蚀与防护》等课程的相关内容，诞生的一门材料科学与工程专业基础课程。随着高等教育改革与发展的深化，材料科学与工程专业迫切需要一本兼顾三大材料共性及各自材料特性的“材料性能学”课程教材及其实验指导书，以适应材料科学与工程专业教学的需要。目前国内多所高等院校如哈尔滨工业大学、西安交通大学、西北工业大学等单位都相继编写出相关教材或讲义。我院本着“体现材料性能共性，突出石油特色”的原则，选用由北京工业大学王从曾教授主编的“面向21世纪”优秀教材――《材料性能学》为主要教材，增加具有石油特色材料的辅助教材，比如油气井水泥、石油管杆材料、油田腐蚀行为等方面的性能指标的物理意义、工程意义以及测试标准、测试装备的介绍，自编了实验指导书。
二、改革思路与实践
按照高等教育改革与发展的基本要求，对材料科学与工程一级学科专业本着加强基础、拓宽专业面的原则，我们在分析三大材料结构与性能的基础上，试图总结归纳出它们之间力学性能的共性与个性，实现多学科知识的交叉与渗透。具体的做法如下：
1.调整教学体系，优化教学内容。材料性能学是学生在学完“材料科学概论”、“材料科学基础”等有关课程之后的一门专业主干课程，通过“材料性能学”的学习，让学生将材料工程理论与实践相结合，充分理解材料化学成分、组织结构及性能之间的关系。因此在本课程的开始部分增加了一个学时绪论的内容，主要介绍材料的性能在材料的发展历史、材料科学、材料工程、工程材料中的作用与地位；该门课程在整个专业课程学习中承前启后的作用，以及在本门课程中将要学到哪些内容，让学生对材料的性能有一个整体的了解，引起学生的兴趣，为后面课程的学习打下良好的基础。传统的材料性能学教材由于专业的不同而分散在不同的课程中，如《金属材料力学性能》、《金属材料物理性能》、《无机材料物理性能》、《高分子物理》、《高分子材料力学性能》、《材料的腐蚀与老化》等课程，这些关于金属材料、陶瓷材料和高分子材料各自性能方面的教学内容对象单一、知识零碎割裂，缺少不同材料性能间的相互联系，对同一性能的产生机理不同专业也会出现不同的解释。在新的教学体系中，我们力求有较广的知识涵盖面、足够的信息量和适当的理论深度，在满足教学要求的基础上，给学生提供必要的自学素材，为学生毕业后在专业岗位上的再学习打好基础。因此在本门课的教学内容上，我们主要讲述三大材料力学性能的基本原理及共性，保留部分特性，同时将三大材料有机结合起来。比如在讲材料拉伸应力应变曲线时，突出以塑性特征为主的金属材料、脆性特征为主的陶瓷材料和以弹性特征为主的高分子材料间的联系与区别；在讲材料的硬度时通过高分子材料、金属材料、陶瓷材料硬度顺序递增的事实，要求学生理解材料的键合特征对材料性能的影响；根据三大材料间性能的互补性特点，使学生认识到现代材料的发展趋势。不管是单一材料的改性还是不同材料的复合，都力争发挥材料各自的优势而又避免其缺点，由此而产生了各种新材料、新工艺。但最终都离不开各种材料性能的重新调整和匹配，从这个思路出发，引起学生的研究兴趣，激发他们的创新思维[1]。另外，结合本院石油特色，增加了部分油气井水泥、管杆材料的力学性能以及管杆材料腐蚀行为的内容。由于课程内容繁多、课时有限，在前期课程中学过的内容在本课程中跳过，避免重复讲解；采取学术报告的方式将新材料、新技术融入课堂教学，扩大学生的知识面又使教学内容更加新颖，激发学生学习兴趣；开发网络课件《材料性能学》，完善课后学习延伸环节，使一部分教学内容转移到课外进行，加强学生个性化培养，适应学生对信息量需求增加的要求。通过这些内容的调整，使本课程真正成为公共基础课与材料学专业课程的桥梁与纽带，达到用较少的课时获得最佳教学效果的目的。
2.加强教法改革，突出启发式、讨论式教学方法的应用。兴趣是学习一门课程最好的老师，在介绍新内容之前激发学生的兴趣，使之达到最佳的学习状态，需要有精彩的导入方法，对枯燥乏味工科专业课来说尤为重要[2，3]。所以在教学设计过程中，我们重视案例式教学[4，5]，以灵活多样的方式导入新内容，引发学生浓厚的学习兴趣，为新课程内容的教学奠定良好的基础。如讲到应变硬化时，我们可以提问：为什么一根细铁丝你不可能把它拉断，但你却可以用很小的力把它折断？由此引发学生思考材料内部组织与性能之间的关系。如在讲到材料的低温脆性时，可介绍比利时阿尔拜特运河上威廉德式桥梁的断裂，引发学生思考环境温度对材料性能的影响。总之，要使每节课都有一个良好的导入，给予学生启发式的思考，还必须依据教学内容、教学目的和要求及学生的实际情况选择适应的导入方式。如果导的恰到好处，就会激起千层浪，不仅使学生能够化难为易，还能使学生终身难忘。另一方面，课堂上重在对基础理论的讲解，课后要求学生收集、整理相应资料，找到各种评价方法的工程示例，举出相应的解决方案。教学中积极鼓励学生参与讨论，一方面在有限的课堂上提出讨论主题，引发学生思考，另一方面以网络课程以及精品课程提供的平台开展大讨论，学生将收集的资料共享，通过讨论认清课本知识的工程意义。
3.注重理论联系实际，学以致用。书本上所学的知识大多是理论知识，对材料的各种性能有什么用，用在什么地方学生学完了也并不是很清楚。所以在上课时需要把抽象的理论知识具体化，找到一个学生熟悉的实际列子作为切入点，使深奥的道理通俗化，帮助他们对知识的理解与掌握，引发他们的学习兴趣和求知欲。如课程中讲到缺口材料的三个缺口效应，由于缺口造成材料应力、应变集中，应力状态发生改变，缺口得到强化，此时列举生活中的例子，包装袋上制作缺口，方面开启；讲到应力松弛时，让学生思考自来水管接头处时间久了为何会渗水；讲到疲劳损伤时，对比分析人体的疲劳特点与材料的疲劳特性等等。这样，把抽象、枯燥的理论同实践联系起来，不仅提高了学生的学习兴趣，还有助于学生对知识的理解、消化、提高及应用。
4.理论教学与实践教学相结合，提高学生实践动手能力。材料的性能是需要用一个具体的指标来评价，而这个指标的大小是需要实验来测量的，因此在讲授材学性能理论的同时，必须重视材料性能的测试技术，让学生学会操作相应的仪器设备、培养他们的观察、研究能力。因此《材料性能学》的一个重要教学内容是材料性能的测试方法，故实践教学是其重要的教学环节，通过实验教学可以将教学中重点、难点进一步讲解，让学生实践与理论部分相结合，加深对课程认识，提高学习的积极性；让学生了解实验各种原理，认识各种实验设备，拓展学生知识面；提高学生自主动手能力，培养实验能力，为以后走上工作岗位奠定基础。在课堂实验的基础上，单独开课的56学时《专业基础实验》以及32学时的《专业方向实验》，内容涵盖三大材料的组织结构和性能的典型测试和表征方法。另外课程建设队伍的教师将自身科研课题与实践教学融合，开设出开放实验项目，让学生有更多的实践和动手机会，以培养学生实践技能和创新能力。
5.采用多媒体课件、网络课堂进行辅助教学。本门课程教学总课时为48学时，由于课程知识点较多、内容涉及面较广，并且很多知识点需要用图、表来描述，如低碳钢拉伸过程的变化、断口形貌、金相组织等，这些内容很难通过语言来描述，因此我们制作出了课程配套的多媒体课件。上课过程中利用多媒体课件不仅增加了教学内容、减少授课学时还丰富了教学过程、提高教学效果。另外，还建立网络课堂。在网络课堂上有上课用的多媒体课件，学生可在课后在网络课堂上复习或完成上课时没完成的笔记，给学生提供了很大的方便，还可完成课后答疑、问题讨论、网络实验、布置作业、提交作业、批改作业、在线测试等工作。学生对于这种新的教学方式都表现了较为欢迎的态度。
三、效果与体会
通过本门课程的学习，学生对三大材料的力学性能有一个基本的整体认识，不仅掌握了材料共有的力学行为及机理，而且理解了各类材料特有的力学性能特点，培养了学生的动手能力和创新能力，对后续课程也产生了浓厚的兴趣。在课程讲授的过程中，坚持采用启发式、讨论式的教学方式、理论知识与实际联系、理论课与实验课相结合、多媒体与网络课堂辅助教学等形式和原则，学生的学习兴趣与热情得到大大提高。
参考文献：
[1]王吉会，等.材料力学性能课程的教学改革与实践[J].高等工程教育，2005，（增刊）：79-81.
[2]熊红彦，等.工科基础课教学法改革的探索[J].河北建筑科技学院学报（社科版），2005，（2）：74-75.
[3]杨炳儒，张桃红.理工科课堂KM教学法研究[J].现代大学教育，2006，（4）：83-85）.
