《纳米材料技术》教学大纲课程名称：纳米材料技术课程类别（必修/选修）：选修课程英文名称：NanomaterialsTechnology总学时/周学时/学分：32/2/2其中实验/实践学时：0先修课程：大学化学、材料科学基础，材料化学后续课程支撑：复合材料学，材料的制备与物性分析实训授课时间：1-16周，周五1-2节授课地点：松山湖校区，6B-303授课对象：2022材科2班开课学院：材料科学与工程学院任课教师姓名/职称：周钢/特聘副研究员答疑时间、地点与方式：课后停留在教室，对有疑问的同学进行答疑：上课学生可自由提问：平时学生可到院楼4B210进行答疑。课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（）使用教材：汪信等编《纳米材料化学简明教程》第一版，化学工业出版社，2021.03。参考教材：徐志军等编《纳米材料与纳米技术》，第一版，化学工业出版社，2020.01课程简介：《纳米材料技术》是材料科学与工程专业及相近学科专业的本专科生生选用教材。在学生完成《大学化学》《材料科学基础》等课程学习的基础上，主要介绍了纳米材料有关的基础知识和理论，涉及无机化学、物理化学、有机化学、生物化学和其应用的场景等的学科，故可称为纳米材料技术。本课程的主要系统性地介绍纳米材料研究中所关注的主要领域：另外，对纳米材料的基础知识点的介绍具有梯度性，既有较多基础性的知识介绍，也有部分科研新进展、新概念等提高性的内容，此外，对知识点的介绍注重趣味性，通过形象化比喻，结合人文科学、美学等方面的知识，来加深学生对纳米材料课程的学习热情和提供学生对前沿科学研究的兴趣。该课程的学习为后续课程《复合材料学》、《材料的制备与物性分析实训》等课程的学习打好必要的基础，也为今后能胜任材料1
1 《纳米材料技术》教学大纲 课程名称：纳米材料技术 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Nanomaterials Technology 总学时/周学时/学分：32/2/2 其中实验/实践学时：0 先修课程：大学化学、材料科学基础，材料化学 后续课程支撑：复合材料学，材料的制备与物性分析实训 授课时间： 1-16 周，周五 1-2 节 授课地点：松山湖校区，6B-303 授课对象： 2022 材科 2 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：周钢/特聘副研究员 答疑时间、地点与方式：课后停留在教室，对有疑问的同学进行答疑；上课学生可自由提问；平时学生可到院楼 4B210 进行答疑。 课程考核方式：开卷（）闭卷（ ）课程论文（√）其它（ ） 使用教材：汪信等编《纳米材料化学简明教程》第一版，化学工业出版社, 2021.03。 参考教材：徐志军等编《纳米材料与纳米技术》，第一版，化学工业出版社，2020.01 课程简介：《纳米材料技术》是材料科学与工程专业及相近学科专业的本专科生生选用教材。在学生完成《大学化学》《材料科学基 础》等课程学习的基础上，主要介绍了纳米材料有关的基础知识和理论，涉及无机化学、物理化学、有机化学、生物化学和其应用的 场景等的学科，故可称为纳米材料技术。本课程的主要系统性地介绍纳米材料研究中所关注的主要领域；另外，对纳米材料的基础知 识点的介绍具有梯度性，既有较多基础性的知识介绍，也有部分科研新进展、新概念等提高性的内容，此外，对知识点的介绍注重趣 味性，通过形象化比喻，结合人文科学、美学等方面的知识，来加深学生对纳米材料课程的学习热情和提供学生对前沿科学研究的兴 趣。该课程的学习为后续课程《复合材料学》、《材料的制备与物性分析实训》等课程的学习打好必要的基础，也为今后能胜任材料
科学领域中相关前沿研究以及开发新型先进功能材料等方面的工作打下必要的材料相关理论基础。课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：毕业要求课程教学目标支撑毕业要求指标点目标1：能够从应用目标出发对相关材料进行成本、标点1.3能够综合运用数学、自然毕业要求1.能够运用数学、自然科学、工科学、工程基础和专业知识对材料工艺、资源与可持续发展、性能和效益的综合评估及程基础和材料科学与工程专业知识用于材料选用。科学与工程领域的复杂工程问题的解决材料科学与工程领域的复杂工程不同解决方法进行比较和综合分问题。析，得出优化方案。目标2：能够运用材料科学与工程等相关学科知识分指标点4.1能够基于科学原理并毕业要求4.能够基于科学原理并采用科析、解决复杂工程问题。采用科学方法对材料科学与工程领学方法对材料科学与工程领域复杂工程域复杂工程问题进行研究，比较和问题进行研究，包括设计实验、分析与解选择研究路线，设计实验方案。释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。理论教学进程表教学模支撑式教学主授课教学时教学方周次作业安排课程教学内容（重点、难点、课程思政融入点）题师数线下/法目标混合式21绪论周钢线下目标1重点：纳米科技与纳米材料。课堂讲课后作业：2
2 科学领域中相关前沿研究以及开发新型先进功能材料等方面的工作打下必要的材料相关理论基础。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1：能够从应用目标出发对相关材料进行成本、 工艺、资源与可持续发展、性能和效益的综合评估及 材料选用。 标点 1.3 能够综合运用数学、自然 科学、工程基础和专业知识对材料 科学与工程领域的复杂工程问题的 不同解决方法进行比较和综合分 析，得出优化方案。 毕业要求 1.能够运用数学、自然科学、工 程基础和材料科学与工程专业知识用于 解决材料科学与工程领域的复杂工程 问题。 目标 2：能够运用材料科学与工程等相关学科知识分 析、解决复杂工程问题。 指标点 4.1 能够基于科学原理并 采用科学方法对材料科学与工程领 域复杂工程问题进行研究，比较和 选择研究路线，设计实 验方案。 毕业要求 4. 能够基于科学原理并采用科 学方法对材料科学与工程领域复杂工程 问题进行研究，包括设计实验、分析与解 释数据、并通过信息综合得到合理有效的 结论。 理论教学进程表 周次 教学主 题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入点） 教学模 式 线下/ 混合式 教学方 法 作业安排 支撑 课程 目标 1 绪论 周钢 2 重点：纳米科技与纳米材料。 线下 课堂讲 课后作业： 目标 1
授与讨难点：理解纳米的定义，纳米材料的独特效应，如无，主要要求论对课程进行表面效应，尺寸效应和宏观量子效应等概念。温习和练习。重点：纳米材料与纳米结构的特点：纳米材料的微课后作业：纳米材课堂讲结构及品质评价。无，纳米材料目标122料的重周钢难点：纳米材料的重要特性如，表面与界面效应，线下授与讨的概念和特论要特性小尺寸效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应：性等。纳米材料的可见光谱学等知识点：。重点：纳米材料的典型制备方法：包括物理方法制备纳米材料：化学方法制备纳米材料：以及纳米材课后作业：不料制备的研究方法。同类型纳米纳米材难点：掌握纳米材料不同制备方法的特点，以及形课堂讲材料的制备目标23-4周钢4线下授与讨料的制成纳米材料尺寸、形貌等控制等内在原理。方法和控制备论课程思政融入点：向学生介绍当代我国科学家在纳因素。米材料研究中所扮演的重要角色，以及通过纳米材料的精准控制制备和应用，培养学生的民族自豪感，以及激发青年学子的追逐科学信心和社会责任感。重点：几种典型的碳纳米材料的型制备方法，结构课后作业：归课堂讲纳米碳特点，物理化学性质，以及表征和应用范畴。纳并总结不目标2周钢45-6线下授与讨材料同类型碳纳难点：掌握几种典型碳纳米材料的结构和性能之间论的内在机理，深刻理解和掌握碳纳米材料应用的关米材料的制3
3 难点：理解纳米的定义，纳米材料的独特效应，如 表面效应，尺寸效应和宏观量子效应等概念。 授与讨 论 无，主要要求 对课程进行 温习和练习。 2 纳米材 料的重 要特性 周钢 2 重点：纳米材料与纳米结构的特点；纳米材料的微 结构及品质评价。 难点：纳米材料的重要特性如，表面与界面效应， 小尺寸效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应； 纳米材料的可见光谱学等知识点；。 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业： 无，纳米材料 的概念和特 性等。 目标 1 3-4 纳米材 料的制 备 周钢 4 重点：纳米材料的典型制备方法；包括物理方法制 备纳米材料；化学方法制备纳米材料；以及纳米材 料制备的研究方法。 难点：掌握纳米材料不同制备方法的特点，以及形 成纳米材料尺寸、形貌等控制等内在原理。 课程思政融入点：向学生介绍当代我国科学家在纳 米材料研究中所扮演的重要角色，以及通过纳米材 料的精准控制制备和应用，培养学生的民族自豪感， 以及激发青年学子的追逐科学信心和社会责任感。 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业：不 同类型纳米 材料的制备 方法和控制 因素。 目标 2 5-6 纳米碳 材料 周钢 4 重点：几种典型的碳纳米材料的型制备方法，结构 特点，物理化学性质，以及表征和应用范畴。 难点：掌握几种典型碳纳米材料的结构和性能之间 的内在机理，深刻理解和掌握碳纳米材料应用的关 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业：归 纳并总结不 同类型碳纳 米材料的制 目标 2
键策略和技术。备方法和控程思政融入点：向学生介绍当代我国科学家在碳纳制因素。米能源领域所扮演的重要角色，以及通过碳纳米材料的精准控制制备和应用，开创下一代能源，做到顶天立地。培养学生的民族自豪感，以及激发青年学子追逐科学的信心和社会责任感。课后作业：重点：纳米复合材料结构表征的几类典型方法：纳无，温习不同课堂讲纳米复纳米复合材目标1米复合材料的性能与特点。周钢线下72授与讨料的概念，应合材料难点：纳米复合材料的制备方法，以及制备高性能论用场景选择纳米复合材料的一般原则和机理等。等。课后作业：总重点：纳米复合材料的分类：纳米复合材料的性能纳米材课堂讲结不同纳米与特点。目标1线下89料结构周钢4授与讨表征技术的难点：理解不同表征方法的理论，表征结构特点和论表征特点，使用范使用范围。围等重点：纳米材料（包括有有机和无机材料）的晶型课后作业：分纳米材课堂讲纳米表面缺陷，纳米晶体生长的取向性：纳米材料析，理解纳米目标210-11料晶体周钢2线下授与讨晶体的成型、几类典型晶体结构，应用性能特点等。学论难点：纳米晶体表面缺陷分析：纳米晶体生长取向取向和点阵
4 键策略和技术。 程思政融入点：向学生介绍当代我国科学家在碳纳 米能源领域所扮演的重要角色，以及通过碳纳米材 料的精准控制制备和应用，开创下一代能源，做到 顶天立地。培养学生的民族自豪感，以及激发青年 学子追逐科学的信心和社会责任感。 备方法和控 制因素。 7 纳米复 合材料 周钢 2 重点：纳米复合材料结构表征的几类典型方法；纳 米复合材料的性能与特点。 难点：纳米复合材料的制备方法，以及制备高性能 纳米复合材料的一般原则和机理等。 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业： 无，温习不同 纳米复合材 料的概念，应 用场景选择 等。 目标 1 8-9 纳米材 料结构 表征 周钢 4 重点：纳米复合材料的分类；纳米复合材料的性能 与特点。 难点：理解不同表征方法的理论，表征结构特点和 使用范围。 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业：总 结不同纳米 表征技术的 特点，使用范 围等 目标 1 10-11 纳米材 料晶体 学 周钢 2 重点：纳米材料（包括有有机和无机材料）的晶型、 纳米表面缺陷，纳米晶体生长的取向性；纳米材料 几类典型晶体结构，应用性能特点等。 难点：纳米晶体表面缺陷分析；纳米晶体生长取向 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业：分 析，理解纳米 晶体的成型、 取向和点阵 目标 2
分析。的控制因素等。课后作业：重点：磁学的一些基本概念：如居里温度、磁滞回无，温习纳米线、磁畴等概念课堂讲材料的居里纳米材12周钢2线下授与讨难点：理解磁性纳米材料的磁性及其分析，如磁各温度、分析磁目标2料磁学论向异性、磁性长度、磁畴、超顺磁性、交换作用、性材料的磁学性质等内居里温度等。容。重点：纳米材料电子学在信息存忙、单电子输运、课后作业：纳压电效应、纳米尺度集成、纳米光子学。米半导体学纳米材难点：纳米材料的独特性电子学理论和半导体理论。课堂讲的概念，不同料电子目标2课程思政融入点：向学生介绍当代我国科学家在纳13线下周钢4授与讨纳米材料的学与光米能源领域所扮演的重要角色，以及通过纳米材料论电子学特性电子学的精准控制制备和应用，开创下一代能源，做到顶差异的原因天立地。培养学生的民族自豪感，以及激发青年学等。子追逐科学的信心和社会责任感。课后作业：重点：生物领域中的纳米材料和纳米结构、核算、纳米材课堂讲病毒、动物世界丰富的纳米结构、纳米机器人、生无。主要要求目标214周钢料生物2线下授与讨对课程进行物识别技术等。学论难点：认识纳米生物材料中的结构和性质特性。温习和练习215自组装周钢课堂讲课后作业：分目标2重点：纳米组装化学、自组装和超分子的概念和特线下5
5 的控制因素等。 分析。 12 纳米材 料磁学 周钢 2 重点：磁学的一些基本概念；如居里温度、磁滞回 线、磁畴等概念 难点：理解磁性纳米材料的磁性及其分析，如磁各 向异性、磁性长度、磁畴、超顺磁性、交换作用、 居里温度等。 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业： 无，温习纳米 材料的居里 温度、分析磁 性材料的磁 学性质等内 容。 目标 2 13 纳米材 料电子 学与光 电子学 周钢 4 重点：纳米材料电子学在信息存贮、单电子输运、 压电效应、纳米尺度集成、纳米光子学。 难点：纳米材料的独特性电子学理论和半导体理论。 课程思政融入点：向学生介绍当代我国科学家在纳 米能源领域所扮演的重要角色，以及通过纳米材料 的精准控制制备和应用，开创下一代能源，做到顶 天立地。培养学生的民族自豪感，以及激发青年学 子追逐科学的信心和社会责任感。 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业：纳 米半导体学 的概念，不同 纳米材料的 电子学特性 差异的原因 等。 目标 2 14 纳米材 料生物 学 周钢 2 重点：生物领域中的纳米材料和纳米结构、核算、 病毒、动物世界丰富的纳米结构、纳米机器人、生 物识别技术等。 难点：认识纳米生物材料中的结构和性质特性。 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业： 无。主要要求 对课程进行 温习和练习 目标 2 15 自组装 周钢 2 重点：纳米组装化学、自组装和超分子的概念和特 线下 课堂讲 课后作业：分 目标 2