《功能陶瓷》教学大纲课程编号：B04031200课程名称：功能陶瓷英文名称：Functional Ceramics课程性质：专业任选课学时/学分：32/2考核方式：考试《先进陶瓷工艺学》，刘维良，喻佑华，武汉理工大学出版社，2004选用教材：先修课程：无机材料物理化学，材料科学基础，粉体工程后继课程：无机材料工业设备适用专业及层次：无机非金属材料工程，本科大纲执笔人：于薛刚大纲审核人：李霞一、教学目标本课程着重介绍了功能陶瓷材料的代表性材料包括电容器介质陶瓷、压电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷，以及陶瓷基复合功能材料的组成、微观结构、生产工艺条件与材料性能的关系。介绍了国内外功能陶瓷材料的现状和发展以及新材料、新工艺和新应用。本课程要求学生具备以下能力1、本课程要求学生掌握天然矿物原料、人工合成原料的基本特性和合成方法；2、常用陶瓷成型、烧结工艺及其对材料性能的影响；3、了解功能陶瓷的种类、特性及其应用。4、通过课程的学习，能解决陶瓷材料与制品制备过程中存在的工艺问题。二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标2.问题分析：能够应用数2-1.能够运用数学、自然科学和专2-1.运用数学及专学、自然科学和工程科学的业知识对无机非金属材料设计、成型业知识解决配料成基本原理，识别、表达、并及应用过程中的实际问题进行原理分型等工艺问题通过文献研究分析无机非金析和表达；2-2.学会功能陶瓷制备等工艺的综合属材料领域复杂工程问题，2-2.能够对复杂工程问题进行综合分析。以获得有效结论。分析，有效识别和表达：2-3.通过查阅手册、文献、行业规2-3学会通过查阅范和国家标准等技术资料，为无机非手册、文献及国家金属材料设计、成型和应用中实际问标准分析陶瓷制备题的解决寻求可靠依据；工艺标准及检测性能
《功能陶瓷》教学大纲 课程编号： B04031200 课程名称： 功能陶瓷 英文名称： Functional Ceramics 课程性质： 专业任选课 学时/学分： 32/2 考核方式： 考试 选用教材： 《先进陶瓷工艺学》，刘维良，喻佑华，武汉理工大学出版社，2004 先修课程：无机材料物理化学，材料科学基础，粉体工程 后继课程：无机材料工业设备 适用专业及层次：无机非金属材料工程，本科 大纲执笔人：于薛刚 大纲审核人：李霞 一、教学目标 本课程着重介绍了功能陶瓷材料的代表性材料包括电容器介质陶瓷、压电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、 生物陶瓷、超导陶瓷，以及陶瓷基复合功能材料的组成、微观结构、生产工艺条件与材料性能的关系。介 绍了国内外功能陶瓷材料的现状和发展以及新材料、新工艺和新应用。本课程要求学生具备以下能力： 1、 本课程要求学生掌握天然矿物原料、人工合成原料的基本特性和合成方法； 2、 常用陶瓷成型、烧结工艺及其对材料性能的影响； 3、 了解功能陶瓷的种类、特性及其应用。 4、 通过课程的学习，能解决陶瓷材料与制品制备过程中存在的工艺问题。 二、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 指标点 课程目标 2. 问题分析：能够应用数 学、自然科学和工程科学的 基本原理，识别、表达、并 通过文献研究分析无机非金 属材料领域复杂工程问题， 以获得有效结论。 2-1. 能够运用数学、自然科学和专 业知识对无机非金属材料设计、成型 及应用过程中的实际问题进行原理分 析和表达； 2-2. 能够对复杂工程问题进行综合 分析，有效识别和表达； 2-3. 通过查阅手册、文献、行业规 范和国家标准等技术资料，为无机非 金属材料设计、成型和应用中实际问 题的解决寻求可靠依据； 2-1. 运用数学及专 业知识解决配料成 型等工艺问题 2-2. 学会功能陶瓷 制备等工艺的综合 分析。 2-3 学会通过查阅 手册、文献及国家 标准分析陶瓷制备 工艺标准及检测性 能
3-1.能够针对无机非金属材料应用设计/开发解决方案：能3-1.具有独立设计3.中的实际问题，运用理论知识和技术够设计针对无机非金属材料开发功能陶瓷粉体手段，设计解决方案：领域复杂工程问题的解决方制备，成型，烧结案，设计满足特定需求的系等工艺的能力统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。4.研究：能够基于科学原理4-4.具有一定的分析、综合能力，4-4.具有能够分析陶瓷结构变化及性并采用科学方法对无机非金能够根据科学实验结果及相关数据进属材料领域复杂工程问题进行综合分析，并得到合理、有效的结能变化规律的能力行研究，包括设计实验、分论。析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。三、教学基本内容及教学建议进度第1章特种陶瓷粉体的物理性能（支撑课程目标2-3））（2学时）1.1粉体的基本性质1.2粉体的表征与评价第2章陶瓷粉体的制备方法（支撑课程目标2-1）（2学时）2.1固相法制备粉体2.2液相法制备粉体2.3气相法制备粉体2.4等离子体法合成陶瓷粉体第3章成型（支撑课程目标2-2）（2学时）3.1成型
三、教学基本内容及教学建议进度 第 1 章 特种陶瓷粉体的物理性能（支撑课程目标 2-3）（2 学时） 1.1 粉体的基本性质 1.2 粉体的表征与评价 第 2 章 陶瓷粉体的制备方法（支撑课程目标 2-1）（2 学时） 2.1 固相法制备粉体 2.2 液相法制备粉体 2.3 气相法制备粉体 2.4 等离子体法合成陶瓷粉体 第 3 章 成型（支撑课程目标 2-2）（2 学时） 3.1 成型 3. 设计/开发解决方案：能 够设计针对无机非金属材料 领域复杂工程问题的解决方 案，设计满足特定需求的系 统、单元（部件）或工艺流 程，并能够在设计环节中体 现创新意识，考虑社会、健 康、安全、法律、文化以及 环境等因素。 3-1. 能够针对无机非金属材料应用 中的实际问题，运用理论知识和技术 手段，设计解决方案； 3-1.具有独立设计 开发功能陶瓷粉体 制备，成型，烧结 等工艺的能力 4. 研究：能够基于科学原理 并采用科学方法对无机非金 属材料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。 4-4. 具有一定的分析、综合能力， 能够根据科学实验结果及相关数据进 行综合分析，并得到合理、有效的结 论。 4-4. 具有能够分析 陶瓷结构变化及性 能变化规律的能力
3.2成型技术第4章干燥（支撑课程目标3-1）（2学时）4.1干燥概述4.2干燥方法第5章烧结（支撑课程目标3-1）（2学时）5.1烧结概述5.2烧结方法第6章光学及发光陶瓷（支撑课程目标3-1、4-4）（2学时）6.1激光陶瓷6.2光导纤维6.3发光陶瓷第7章生物陶瓷（支撑课程目标3-1、4-4）（4学时）7.1生物陶瓷的分类7.2生物功能性和生物相容性7.3情性生物医学陶瓷7.4表面活性生物陶瓷7.5多孔质生物陶瓷7.6涂层和复合材料7.7骨组织对生物材料的界面响应第8章导电与超导陶瓷（支撑课程目标3-1、4-4）（4学时）8.1导电陶瓷8.2超导陶瓷8.2.1超导电现象8.2.2超导体的基本性质8.2.3超导陶瓷的种类8.2.4高温超导陶瓷的制备8.2.5高温超导陶瓷的应用第9章电容器介质陶瓷（支撑课程目标3-1、4-4）（2学时）9.1铁电介质陶瓷9.2半导体电介质陶瓷9.3反铁电介质陶瓷9.4高频介质陶瓷9.5微波介质陶瓷第10章压电陶瓷材料（支撑课程目标3-1、4-4）（2学时）10.1压电陶瓷的结构与压电性10.2压电陶瓷的性能参数10.3压电陶瓷的生产工艺
3.2 成型技术 第 4 章 干燥（支撑课程目标 3-1）（2 学时） 4.1 干燥概述 4.2 干燥方法 第 5 章 烧结（支撑课程目标 3-1）（2 学时） 5.1 烧结概述 5.2 烧结方法 第 6 章 光学及发光陶瓷（支撑课程目标 3-1、4-4）（2 学时） 6.1 激光陶瓷 6.2 光导纤维 6.3 发光陶瓷 第 7 章 生物陶瓷（支撑课程目标 3-1、4-4）（4 学时） 7.1 生物陶瓷的分类 7.2 生物功能性和生物相容性 7.3 惰性生物医学陶瓷 7.4 表面活性生物陶瓷 7.5 多孔质生物陶瓷 7.6 涂层和复合材料 7.7 骨组织对生物材料的界面响应 第 8 章 导电与超导陶瓷（支撑课程目标 3-1、4-4）（4 学时） 8.1 导电陶瓷 8.2 超导陶瓷 8.2.1 超导电现象 8.2.2 超导体的基本性质 8.2.3 超导陶瓷的种类 8.2.4 高温超导陶瓷的制备 8.2.5 高温超导陶瓷的应用 第 9 章 电容器介质陶瓷（支撑课程目标 3-1、4-4）（2 学时） 9.1 铁电介质陶瓷 9.2 半导体电介质陶瓷 9.3 反铁电介质陶瓷 9.4 高频介质陶瓷 9.5 微波介质陶瓷 第 10 章 压电陶瓷材料（支撑课程目标 3-1、4-4）（2 学时） 10.1 压电陶瓷的结构与压电性 10.2 压电陶瓷的性能参数 10.3 压电陶瓷的生产工艺
10.4压电陶瓷的应用第11章敏感陶瓷（支撑课程目标3-1、4-4）（4学时）11.1敏感陶瓷的分类及应用11.2敏感陶瓷的结构与性能11.3敏感陶瓷的半导体化11.4热敏陶瓷11.5压敏陶瓷11.6气敏陶瓷11.7湿敏陶瓷11.8光敏陶瓷第12章磁性陶瓷材料（支撑课程目标3-1、4-4）（4学时）12.1材料的磁性12.2软磁材料12.3硬磁材料12.4磁性陶瓷材料12.4.1铁氧体磁性材料概况12.4.2铁氧体的晶体结构和化学组成12.4.3铁氧体陶瓷材料的制备工艺12.4.4铁氧体陶瓷材料的新发展四、教学重点与难点第1章：（支撑课程目标2-3）重点：特种陶瓷粉体的基本特性难点：特种陶瓷粉体的基本特性第2章：（支撑课程目标2-1）重点：陶瓷粉体的制备方法难点：陶瓷粉体的制备方法第3章：（支撑课程目标2-2）重点：成型方法和成型机理难点：成型机理第4章：（支撑课程目标3-1)重点：了解干燥方法，掌握干燥机理难点：掌握干燥机理第5章：（支撑课程目标3-1）重点：了解烧结方法，掌握烧结机理难点：掌握烧结机理第6章：（支撑课程目标3-1、4-4）重点：光学陶瓷种类、发光陶瓷的原理、应用难点：发光陶瓷的原理第7章：（支撑课程目标3）重点：生物材料应满足的条件，生物陶瓷的种类、特性、应用
10.4 压电陶瓷的应用 第 11 章 敏感陶瓷（支撑课程目标 3-1、4-4）（4 学时） 11.1 敏感陶瓷的分类及应用 11.2 敏感陶瓷的结构与性能 11.3 敏感陶瓷的半导体化 11.4 热敏陶瓷 11.5 压敏陶瓷 11.6 气敏陶瓷 11.7 湿敏陶瓷 11.8 光敏陶瓷 第 12 章 磁性陶瓷材料（支撑课程目标 3-1、4-4）（4 学时） 12.1 材料的磁性 12.2 软磁材料 12.3 硬磁材料 12.4 磁性陶瓷材料 12.4.1 铁氧体磁性材料概况 12.4.2 铁氧体的晶体结构和化学组成 12.4.3 铁氧体陶瓷材料的制备工艺 12.4.4 铁氧体陶瓷材料的新发展 四、教学重点与难点 第 1 章：（支撑课程目标 2-3） 重点： 特种陶瓷粉体的基本特性 难点： 特种陶瓷粉体的基本特性 第 2 章：（支撑课程目标 2-1） 重点： 陶瓷粉体的制备方法 难点： 陶瓷粉体的制备方法 第 3 章：（支撑课程目标 2-2） 重点： 成型方法和成型机理 难点： 成型机理 第 4 章：（支撑课程目标 3-1） 重点： 了解干燥方法，掌握干燥机理 难点： 掌握干燥机理 第 5 章：（支撑课程目标 3-1） 重点： 了解烧结方法，掌握烧结机理 难点： 掌握烧结机理 第 6 章：（支撑课程目标 3-1、4-4） 重点： 光学陶瓷种类、发光陶瓷的原理、应用 难点： 发光陶瓷的原理 第 7 章：（支撑课程目标 3） 重点： 生物材料应满足的条件，生物陶瓷的种类、特性、应用
难点：生物陶瓷的种类、特性第8章：（支撑课程目标3-1、4-4）重点：导电陶瓷的种类、原理：超导陶瓷的种类、应用难点：超导陶瓷的原理第9章：（支撑课程目标3-1、4-4）重点：介电、铁电陶瓷的基本性能、分类、特点及应用难点：介电、铁电陶瓷的原理第10章：（支撑课程目标3-1、4-4）重点：压电陶瓷的种类、原理、性质及应用难点：正、逆压电效应的基本原理第11章：（支撑课程目标3-1、4-4）重点：半导体材料的敏感特性、热敏、压敏、光敏、磁敏、湿敏陶瓷的种类、特性难点：敏感陶瓷的应用第12章：（支撑课程目标3-1、4-4）重点：磁性的种类，特性，磁性陶瓷的种类、应用难点：磁性铁氧体的结构五、教学方法课堂讲授（多媒体及板书)。六、典型作业练习（1）、特种陶瓷粉体的基本特性有哪些？用在哪些方面？（2）、特种陶瓷粉体的制备方法有哪些？（3）、特种陶瓷粉体的成型机理是什么？（4）、特种陶瓷粉体的干燥机理？（5）、特种陶瓷粉体的烧结机理是什么（6）、无机发光晶体材料发光的物理本质是什么？（7）、超导体的基本特征是什么？（8）、半导体PTC，NTC，CTR及压敏陶瓷特征性能曲线有何差异？（9）、铁磁材料的技术磁化过程是什么？画图说明七、考核方式考试八、成绩评定方法综合考评卷面成绩九、教学参考书：1.先进陶瓷材料的注凝技术与应用，陈大明，国防工业出版社，2011.112.高温结构陶瓷研究浅论，郭景坤，科学出版社，2011.53.先进光功能透明陶瓷，潘裕柏，科学出版社，2013.6
难点：生物陶瓷的种类、特性 第 8 章：（支撑课程目标 3-1、4-4） 重点： 导电陶瓷的种类、原理；超导陶瓷的种类、应用 难点： 超导陶瓷的原理 第 9 章：（支撑课程目标 3-1、4-4） 重点：介电、铁电陶瓷的基本性能、分类、特点及应用 难点：介电、铁电陶瓷的原理 第 10 章：（支撑课程目标 3-1、4-4） 重点： 压电陶瓷的种类、原理、性质及应用 难点： 正、逆压电效应的基本原理 第 11 章：（支撑课程目标 3-1、4-4） 重点： 半导体材料的敏感特性、热敏、压敏、光敏、磁敏、湿敏陶瓷的种类、特性 难点： 敏感陶瓷的应用 第 12 章：（支撑课程目标 3-1、4-4） 重点： 磁性的种类，特性，磁性陶瓷的种类、应用 难点： 磁性铁氧体的结构 五、教学方法 课堂讲授（多媒体及板书）。 六、典型作业练习 （1）、特种陶瓷粉体的基本特性有哪些？用在哪些方面？ （2）、特种陶瓷粉体的制备方法有哪些？ （3）、特种陶瓷粉体的成型机理是什么？ （4）、特种陶瓷粉体的干燥机理？ （5）、特种陶瓷粉体的烧结机理是什么？ （6）、无机发光晶体材料发光的物理本质是什么？ （7）、超导体的基本特征是什么？ （8）、半导体 PTC，NTC，CTR 及压敏陶瓷特征性能曲线有何差异？ （9）、铁磁材料的技术磁化过程是什么？画图说明 七、考核方式 考试 八、成绩评定方法 综合考评卷面成绩 九、教学参考书： 1. 先进陶瓷材料的注凝技术与应用，陈大明，国防工业出版社，2011.11 2. 高温结构陶瓷研究浅论，郭景坤，科学出版社，2011.5 3. 先进光功能透明陶瓷，潘裕柏，科学出版社，2013.6