西安交通大学功能陶瓷与器件课程教学大纲一、课程基本信息功能陶瓷与器件课程名称Functional Ceramics and Devices课程编号MATL502302322总学时课程学分理论：32实验0上机：0课外：0学时分配（课外学时不计入总学时）口公共课程口通识课程课程类型口学科门类基础课口专业大类基础课口专业核心课团专业选修课口集中实践□1-1□1-2□2-1□2-2□3-1□3-2开课学期4-1□4-2□5-1□5-2先修课程材料科学基础，大学物理使用教材：[1]曲远方主编，《功能陶瓷及应用》，化学工业出版社，2014年[2]曲远方主编，《功能陶瓷材料》，化学工业出版社，2003年教材、参考参考教材：书及其他[1]吴玉胜、李明春编著，《功能陶瓷材料及制备工艺》，化学资料工业出版社，2013年[2] Qingrui Yin、Binghe Zhu、Huarong Zeng,《MicrostructureProperty and Processing of Functional Ceramics》,MetallurgicalIndustry Press, 2009[3]张启龙、杨辉等编著，《功能陶瓷与器件》，中国铁道出版社，2017年二、课程目标及学生应达到的能力2.1课程的基本要求本课程系统地阐述了功能陶瓷材料的基本概念、制备工艺、性质特点和应用领域。主要培养学生理解功能陶瓷与器件基本知识，能够分析功能陶瓷成分-工艺-组织-性能之间的关系，及根据影响因素与可持续发展设计功能陶瓷方案的能力。课程教学着重介绍功能陶瓷材料的代表性材料：例如电容器介质陶瓷、压电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷的基本概念，及典型功能陶瓷材料组成、微观结构、生产工艺条件与材料性能的关系。对国内外功能陶瓷材料的现状和发展以及新材料、新器件、新工艺和新应用进行相应介绍
西安交通大学功能陶瓷与器件课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 功能陶瓷与器件 Functional Ceramics and Devices 课程编号 MATL502302 课程学分 2 总学时 32 学时分配 理论: 32 实验: 0 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 材料科学基础，大学物理 教材、参考 书 及 其 他 资料 使用教材： [1]曲远方 主编，《功能陶瓷及应用》，化学工业出版社，2014 年 [2] 曲远方 主编，《功能陶瓷材料》，化学工业出版社，2003 年 参考教材： [1]吴玉胜、李明春 编著，《功能陶瓷材料及制备工艺》，化学 工业出版社，2013 年 [2] Qingrui Yin、Binghe Zhu、Huarong Zeng, 《Microstructure, Property and Processing of Functional Ceramics 》 , Metallurgical Industry Press, 2009 [3] 张启龙、杨辉等 编著，《功能陶瓷与器件》，中国铁道出版 社，2017 年 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 本课程系统地阐述了功能陶瓷材料的基本概念、制备工艺、性质特点和应用 领域。主要培养学生理解功能陶瓷与器件基本知识，能够分析功能陶瓷成分-工 艺-组织-性能之间的关系，及根据影响因素与可持续发展设计功能陶瓷方案的能 力。 课程教学着重介绍功能陶瓷材料的代表性材料：例如电容器介质陶瓷、压电 陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷的基本概念，及 典型功能陶瓷材料组成、微观结构、生产工艺条件与材料性能的关系。对国内外 功能陶瓷材料的现状和发展以及新材料、新器件、新工艺和新应用进行相应介绍
为学生从事功能陶瓷的学习、研究、生产和应用奠定专业知识基础。要求学生理解陶瓷的介电、压电、铁电和半导行为的基本概念和原理。初步掌握典型功能陶瓷的性能特点、制备方法和应用领域。具有根据功能陶瓷成分-工艺-组织-性能之间的相互关系分析问题，及根据影响因素与可持续发展设计功能陶瓷材料的能力。2.2课程的自标及学生应该达到的能力1.功能陶瓷与器件基础知识理解能力掌握功能陶瓷材料在成分组成，微观结构及性能上的基本特征，熟悉典型功能陶瓷材料（包括介电，压电，铁电，半导，超导，磁性等）的特征效应及应用领域；了解功能陶瓷材料与器件的制备方法；对比分析不同功能陶瓷的性能特点、制备方法和应用领域。2.设计/开发功能陶瓷解决方案能够根据所学习的功能陶瓷基本知识，针对具体功能材料和器件在特定的服役环境下，掌握功能材料所需关键性能和影响使用寿命的因素，并基于这些关键性能要求，考虑影响因素，完成具体功能材料的或部件的设计。支撑毕业要求指标点3-2：能够针对材料在特定服役环境下对特殊性能、服役寿命或其他需求，完成材料单元、部件的设计，3.正确评价材料影响可持续发展能力通过总结分析能够对功能陶瓷材料生产和使用周期对环境及社会可持续发展的影响作出正确评价，并据此完善设计方案。支撑毕业要求指标点7-2：能够正确评价材料生产和使用周期对环境、社会可持续发展的影响，在设计解决方案的过程中能正确处理二者的关系。表2-1课程目标与专业毕业要求的关联关系毕业要求7345820101112-课程目标课程目标1M课程目标2课程目标3M注：1,2,3..12对应于专业认证毕业要求12条。课程目标与专业毕业要求的关联关系用H/M/L标注。三、教学内容简介参考序号章节名称知识点学时第一章绪论概述功能陶瓷基本知识及重要应11.1功能陶瓷的概念及分类2用1.2功能陶瓷的性能及应用
为学生从事功能陶瓷的学习、研究、生产和应用奠定专业知识基础。 要求学生理解陶瓷的介电、压电、铁电和半导行为的基本概念和原理。初步 掌握典型功能陶瓷的性能特点、制备方法和应用领域。具有根据功能陶瓷成分- 工艺-组织-性能之间的相互关系分析问题，及根据影响因素与可持续发展设计功 能陶瓷材料的能力。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 1.功能陶瓷与器件基础知识理解能力 掌握功能陶瓷材料在成分组成，微观结构及性能上的基本特征，熟悉典型 功能陶瓷材料（包括介电，压电，铁电，半导，超导，磁性等）的特征效应及应 用领域；了解功能陶瓷材料与器件的制备方法；对比分析不同功能陶瓷的性能特 点、制备方法和应用领域。 2.设计/开发功能陶瓷解决方案 能够根据所学习的功能陶瓷基本知识，针对具体功能材料和器件在特定的服 役环境下，掌握功能材料所需关键性能和影响使用寿命的因素，并基于这些关键 性能要求，考虑影响因素，完成具体功能材料的或部件的设计。 支撑毕业要求指标点 3-2：能够针对材料在特定服役环境下对特殊性能、服 役寿命或其他需求，完成材料单元、部件的设计 . 3. 正确评价材料影响可持续发展能力 通过总结分析能够对功能陶瓷材料生产和使用周期对环境及社会可持续发 展的影响作出正确评价，并据此完善设计方案。 支撑毕业要求指标点 7-2：能够正确评价材料生产和使用周期对环境、社会 可持续发展的影响，在设计解决方案的过程中能正确处理二者的关系。 表 2-1 课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求 课程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课程目标 1 课程目标 2 M 课程目标 3 M 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的 关联关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介 序号 章节名称 知识点 参考 学时 1 第一章 绪论 1.1 功能陶瓷的概念及分类 1.2 功能陶瓷的性能及应用 概述功能陶瓷基本知识及重要应 用 2
第二章功能陶瓷基本性质和制备工艺2.1功能陶瓷导电性、介电性、磁、热、功能陶瓷基本的电，磁、热及光学24光性能性质和制备工艺流程2.2功能陶瓷制备工艺第三章超导陶瓷3.1超导材料历史发展超导陶瓷的性能特点、超导相变3.2超导材料基本性质3基本材料体系、制备方法和应用领43.3超导材料基本体系及超导晶相性质域3.4超导陶瓷的制备3.5超导陶瓷的应用第四章电介质陶瓷介电陶瓷的基本概念和原理、电介4.1电介质陶瓷的一般特性质陶瓷的分类、电绝缘陶瓷及非铁-4.2电介质陶瓷的性能及分类电电容器陶瓷的工艺、材料体系及4.3电绝缘陶瓷生产工艺、性能及应用应用4.4非铁电电容器陶瓷第五章压电陶瓷和铁电陶瓷压电，铁电陶瓷的基本概念和原5.1压电陶瓷的压电效应及应用理、压电陶瓷的性能特点及应用、55.2压电陶瓷的性能参数典型的压电陶瓷体系及环境友好65.3压电陶瓷材料压电陶瓷的研发，铁电陶瓷的特点5.4铁电陶瓷材料及在压电及电容器领域的应用半导陶瓷的基本概念和原理，敏感第六章敏感陶瓷陶瓷的分类，热敏，压敏，湿敏，66.1敏感陶瓷分类A气敏，光敏陶瓷的性能特点，代表6.2敏感陶瓷的结构与性能体系及应用第七章磁性陶瓷材料7.1材料的磁性磁性陶瓷的性能特点、制备方法和7.2磁性陶瓷的结构类型应用领域，典型的铁氧体材料体系7.3铁氧体材料第八章光学陶瓷8.1光学陶瓷概述和分类透明陶瓷的性能特点、制备方法和88.2透明陶瓷应用领域，典型的透明、激光及发38.3激光材料光陶瓷材料体系8.4发光材料第九章生物陶瓷材料生物陶瓷的性能特点、制备方法和929.1生物陶瓷材料应用领域
2 第二章功能陶瓷基本性质和制备工艺 2.1 功能陶瓷导电性、介电性、磁、热、 光性能 2.2 功能陶瓷制备工艺 功能陶瓷基本的电，磁、热及光学 性质和制备工艺流程 4 3 第三章 超导陶瓷 3.1 超导材料历史发展 3.2 超导材料基本性质 3.3 超导材料基本体系及超导晶相性质 3.4 超导陶瓷的制备 3.5 超导陶瓷的应用 超导陶瓷的性能特点、超导相变、 基本材料体系、制备方法和应用领 域 4 4 第四章电介质陶瓷 4.1 电介质陶瓷的一般特性 4.2 电介质陶瓷的性能及分类 4.3 电绝缘陶瓷生产工艺、性能及应用 4.4 非铁电电容器陶瓷 介电陶瓷的基本概念和原理、电介 质陶瓷的分类、电绝缘陶瓷及非铁 电电容器陶瓷的工艺、材料体系及 应用 4 5 第五章压电陶瓷和铁电陶瓷 5.1 压电陶瓷的压电效应及应用 5.2 压电陶瓷的性能参数 5.3 压电陶瓷材料 5.4 铁电陶瓷材料 压电，铁电陶瓷的基本概念和原 理、压电陶瓷的性能特点及应用、 典型的压电陶瓷体系及环境友好 压电陶瓷的研发，铁电陶瓷的特点 及在压电及电容器领域的应用 6 6 第六章 敏感陶瓷 6.1 敏感陶瓷分类 6.2 敏感陶瓷的结构与性能 半导陶瓷的基本概念和原理，敏感 陶瓷的分类，热敏，压敏，湿敏， 气敏，光敏陶瓷的性能特点，代表 体系及应用 4 7 第七章磁性陶瓷材料 7.1 材料的磁性 7.2 磁性陶瓷的结构类型 7.3 铁氧体材料 磁性陶瓷的性能特点、制备方法和 应用领域，典型的铁氧体材料体系 3 8 第八章 光学陶瓷 8.1 光学陶瓷概述和分类 8.2 透明陶瓷 8.3 激光材料 8.4 发光材料 透明陶瓷的性能特点、制备方法和 应用领域，典型的透明、激光及发 光陶瓷材料体系 3 9 第九章 生物陶瓷材料 9.1 生物陶瓷材料 生物陶瓷的性能特点、制备方法和 应用领域 2
四、教学安排详表教学方式章节学时教学要求对课程目标的教学内容（授课、实验、顺序分配支撑关系（知识要求及能力要求）上机、讨论）课程日标1掌握功能陶瓷基本知识，了解功能陶瓷陶瓷在社第一章授课讲述功能陶瓷的概念及分类、性能及应用2会发展中的重要作用课程目标3讲述功能陶瓷导电性、介电性、磁、热、光掌握功能陶瓷基本性质和制备工艺，了解各类功第二章授课课程目标14性能及基本制备工艺能购瓷的成分-工艺。组织-性能之间的相互关系掌握超导陶瓷的性能特点、制备方法和应用领课程目标1讲述超导材料历史发展，基本性质，基本体第三章授课系及超导品相性质，超导陶瓷的制备及应用城，了解影响超导陶瓷设计方案的因素课程目标2讲述电介质陶瓷的一般特性、性能及分类，课程目标1掌握介电陶瓷的基本概念和原理，了解介电陶瓷第四章授课电绝缘陶瓷及非铁电电容器陶瓷的生产工4的服役条件及对社会发展的影响课程目标3艺、性能及应用讲述压电陶瓷的压电效应及应用，性能参数掌握压电，铁电陶瓷的基本概念和原理，了解压课程目标1第五章及典型压电陶瓷材料，铁电陶瓷材料特点及授课电，铁电陶瓷的成分-工艺-组织-性能之间的关课程目标26应用课程目标3系，设计方案及对环境与社会发展的影响掌握半导陶瓷的基本概念和原理，了解敏感陶瓷课程日标1第六章授课讲敏感陶瓷分类，敏感陶瓷的结构与性能x的成分-工艺-组织-性能之间的关系，及对社会发课程日标3展的影响
四、教学安排详表 章节 顺序 教学内容 学时 分配 教学方式 （授课、实验、 上机、讨论） 教学要求 （知识要求及能力要求） 对课程目标的 支撑关系 第一章 讲述功能陶瓷的概念及分类、性能及应用 2 授课 掌握功能陶瓷基本知识，了解功能陶瓷陶瓷在社 会发展中的重要作用 课程目标 1 课程目标 3 第二章 讲述功能陶瓷导电性、介电性、磁、热、光 性能及基本制备工艺 4 授课 掌握功能陶瓷基本性质和制备工艺，了解各类功 能陶瓷的成分-工艺-组织-性能之间的相互关系 课程目标 1 第三章 讲述超导材料历史发展，基本性质，基本体 系及超导晶相性质，超导陶瓷的制备及应用 4 授课 掌握超导陶瓷的性能特点、制备方法和应用领 域，了解影响超导陶瓷设计方案的因素 课程目标 1 课程目标 2 第四章 讲述电介质陶瓷的一般特性、性能及分类， 电绝缘陶瓷及非铁电电容器陶瓷的生产工 艺、性能及应用 4 授课 掌握介电陶瓷的基本概念和原理，了解介电陶瓷 的服役条件及对社会发展的影响 课程目标 1 课程目标 3 第五章 讲述压电陶瓷的压电效应及应用，性能参数 及典型压电陶瓷材料，铁电陶瓷材料特点及 应用 6 授课 掌握压电，铁电陶瓷的基本概念和原理，了解压 电，铁电陶瓷的成分-工艺-组织-性能之间的关 系，设计方案及对环境与社会发展的影响 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 第六章 讲述敏感陶瓷分类，敏感陶瓷的结构与性能 4 授课 掌握半导陶瓷的基本概念和原理，了解敏感陶瓷 的成分-工艺-组织-性能之间的关系，及对社会发 展的影响 课程目标 1 课程目标 3
掌握磁性陶瓷的性能特点、制备方法和应用领课程目标1讲述材料的磁性，磁性陶瓷的结构类型，典第七幸授课rn域，了解磁性陶瓷的服役条件及影响磁性材料设型铁氧体材料特点及应用课程目标2计方案的因素掌握透明陶瓷的性能特点、制备方法和应用领讲述光学陶瓷概述和分类，透明陶瓷，激光课程目标1第八章3授课域，了解透明陶瓷的服役条件及影响透明材料设课程目标2及发光材料特点计方案的因素掌握生物陶瓷的性能特点、制备方法和应用领课程目标1第九章2授课讲述生物陶瓷材料特点及应用域，了解生物陶瓷的服役条件及影响生物材料设课程目标2计方案的因素
第七章 讲述材料的磁性，磁性陶瓷的结构类型，典 型铁氧体材料特点及应用 3 授课 掌握磁性陶瓷的性能特点、制备方法和应用领 域，了解磁性陶瓷的服役条件及影响磁性材料设 计方案的因素 课程目标 1 课程目标 2 第八章 讲述光学陶瓷概述和分类，透明陶瓷，激光 及发光材料特点 3 授课 掌握透明陶瓷的性能特点、制备方法和应用领 域，了解透明陶瓷的服役条件及影响透明材料设 计方案的因素 课程目标 1 课程目标 2 第九章 讲述生物陶瓷材料特点及应用 2 授课 掌握生物陶瓷的性能特点、制备方法和应用领 域，了解生物陶瓷的服役条件及影响生物材料设 计方案的因素 课程目标 1 课程目标 2