《纳米材料》教学大纲课程名称：纳米材料课程类别（必修/选修）：选修课程英文名称：Nanomaterials总学时/周学时/学分：24/2/1.5其中实验/实践学时：0先修课程：有机化学、材料科学基础后续课程支撑：仿生工程材料、材料腐蚀与防护技术、实用橡胶工艺学授课时间：1-12周，周三1-2节授课地点：松山湖校区，6A-307授课对象：2022高材1班开课学院：材料科学与工程学院任课教师姓名/职称：陈木青/特聘研究员答疑时间、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12F202进行答疑。课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（）注：考试时，学生允许带一张A4纸，可提前在A4纸上手写知识点。夹带其他参考资料或复印其他同学总结的知识点视为作警。使用教材：王信等编《纳米材料化学简明教程》第一版，化学工业出版社，2021.3课程简介：《纳米材料》课程是一门高分子材料与工程专业的学科选修课。在学生完成《大学化学》、《有机化学》、《物理化学》、《材料科学基础》等课程学习的基础上，介绍了一些与纳米材料有关的知识，涉及无机化学、物理化学、有机化学、生物化学和高分子化学等学科，故可称为纳米材料。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《仿生工程材料》、《聚合物材料的表面与界面》《实用橡胶工艺学》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前沿功能材料理论基础。1
1 《纳米材料》教学大纲 课程名称：纳米材料 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Nanomaterials 总学时/周学时/学分：24/2/1.5 其中实验/实践学时：0 先修课程：有机化学、材料科学基础 后续课程支撑：仿生工程材料、材料腐蚀与防护技术、实用橡胶工艺学 授课时间： 1-12 周，周三 1-2 节 授课地点：松山湖校区，6A-307 授课对象： 2022 高材 1 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：陈木青/特聘研究员 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 12F202 进行答疑。 课程考核方式：开卷（）闭卷（ ）课程论文（√）其它（ ）注：考试时，学生允许带一张 A4 纸，可提前在 A4 纸上手写知识点。 夹带其他参考资料或复印其他同学总结的知识点视为作弊。 使用教材：王信等编《纳米材料化学简明教程》第一版，化学工业出版社, 2021.3 课程简介：《纳米材料》课程是一门高分子材料与工程专业的学科选修课。在学生完成《大学化学》、《有机化学》、《物理化 学》、《材料科学基础》等课程学习的基础上，介绍了一些与纳米材料有关的知识，涉及无机化学、物理化学、有机化学、生物化 学和高分子化学等学科，故可称为纳米材料。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《仿生工程材料》、《聚合物材料的表面与界面》《实用橡胶工艺学》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前沿功能材料理论基 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高分子材料进行成3.1掌握高分子材料工程设计和产毕业要求3：能够针对高分子材料的合本、工艺、资源与可持续发展、性能和效益的综合品开发的基本设计/开发方法和技成、制备、成型加工过程中所涉及的配方、工艺、生产流程及设备进行设计并评估及材料选用，并能够对其中涉及的相关伦理、术，了解影响设计目标和技术方案技术及工程问题进行分析和管理。的各种因素。制定开发解决方案，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。。目标2：能够从应用目标出发对高分子材料进行成指标点4.1能够基于科学原理，毕业要求4.能够基于科学原理并采用科通过文献研究或相关方法，调研和本、工艺、资源与可持续发展、性能和效益的综合学方法对高分子材料与工程领域复杂工评估及材料选用，并能够对其中涉及的相关伦理、分析高分子材料与工程领域复杂工程问题进行研究，包括设计实验、技术及工程问题进行分析和管理。程问题的解决方案。分析与解释数据、并通过信息综合得出合理有效的结论。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）师数题线下/法目标混合式2
2 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高分子材料进行成 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，并能够对其中涉及的相关伦理、 技术及工程问题进行分析和管理。 3.1 掌握高分子材料工程设计和产 品开发的基本设计/开发方法和技 术，了解影响设计目标和技术方案 的各种因素。 毕业要求 3： 能够针对高分子材料的合 成、制备、成型加工过程中所涉及的配 方、工艺、生产流程及设备进行设计并 制定开发解决方案，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。 目标 2：能够从应用目标出发对高分子材料进行成 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，并能够对其中涉及的相关伦理、 技术及工程问题进行分析和管理。 指标点 4.1 能够基于科学原理， 通过文献研究或相关方法，调研和 分析高分子材料与工程领域复杂工 程问题的解决方 案。 毕业要求 4．能够基于科学原理并采用科 学方法对高分子材料与工程领域复杂工 程问题进行研究，包括设计实验、 分析与解释数据、并通过信息综合得出 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
课后作业：重点：纳米科技与纳米材料。课堂讲无，主要要目标11绪论陈木青2难点：理解纳米的定义，纳米材料的独特效应，如线下授与讨求对课程进论行温习和练表面效应，尺寸效应和宏观量子效应等概念。习。重点：纳米材料与纳米结构的特点：纳米材料的微结构及课后作业：纳米材课堂讲品质评价。目标1纳米材料的2陈木青2难点：纳米材料的重要特性如，表面与界面效应，线下授与讨料的重概念和特性论要特性小尺寸效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应：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：料制备的研究方法。不同类型纳难点：掌握纳米材料不同制备方法的特点，以及形纳米材课堂讲米材料的制目标2成纳米材料尺寸、形貌等控制等内在原理。3-4料的制陈木青线下授与讨4课程思政融入点：向学生介绍当代我国科学家在纳备方法和控备论米材料研究中所扮演的重要角色，以及通过纳米材制因素。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。3
3 1 绪论 陈木青 2 重点：纳米科技与纳米材料。 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。 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 1 2 纳米材 料的重 要特性 陈木青 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： 纳米材料的 概念和特性 等。 目标 1 3-4 纳米材 料的制 备 陈木青 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
课后作业：考察几类表重点：纳米材料结构表征的几类典型方法，如征技术对获纳米材课堂讲XRD，BET，和微观形貌表征如SEM，TEM，AFM得的纳米材目标1等。5-6陈木青4线下授与讨料结构料数据进行论表征难点：理解不同表征方法的理论，表征结构特点和分析：以及对几类表征使用范围。技术总结归纳。课后作业：重点：纳米材料的晶型、纳米表面缺陷，纳米晶体理解和分析纳米材课堂讲纳米晶体的目标2生长的取向性：纳米材料几类典型晶体结构。7料晶体邱永福2线下授与讨成型、取向难点：纳米晶体表面缺陷分析：纳米晶体生长取向学论和点阵分的控制因素等。析。课后作业：重点：磁学的一些基本概念：如居里温度、磁滞回如何测量纳课堂讲线、磁畴等概念米材料的居纳米材线下8陈木青2难点：理解磁性纳米材料的磁性及其分析，如磁各授与讨里温度、分目标2料磁学论向异性、磁性长度、磁畴、超顺磁性、交换作用、析磁性材料的磁学性质居里温度等。转变
4 5-6 纳米材 料结构 表征 陈木青 4 重点：纳米材料结构表征的几类典型方法，如 XRD，BET， 和微观形貌表征如 SEM, TEM, AFM 等。 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： 考察几类表 征技术对获 得的纳米材 料数据进行 分析；以及 对几类表征 技术总结归 纳。 目标 1 7 纳米材 料晶体 学 邱永福 2 重点：纳米材料的晶型、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。 难点：纳米晶体表面缺陷分析；纳米晶体生长取向 的控制因素等。 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业： 理解和分析 纳米晶体的 成型、取向 和点阵分 析。 目标 2 8 纳米材 料磁学 陈木青 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： 如何测量纳 米材料的居 里温度、分 析磁性材料 的磁学性质 转变。 目标 2
重点：纳米材料电子学在信息存贮、单电子输运、课后作业：压电效应、纳米尺度集成、纳米光子学。纳米半导体难点：纳米材料的独特性电子学理论和半导体理纳米材论。课堂讲学的概念，目标2料电子9陈木青2线下授与讨课程思政融入点：向学生介绍当代我国科学家在纳不同纳米材学与光论料的电子学米能源领域所扮演的重要角色，以及通过纳米材料电子学特性差异的的精准控制制备和应用，开创下一代能源，做到顶原因等。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：生物领域中的纳米材料和纳米结构、核酸、纳米材课堂讲无。主要要目标2病毒、动物世界丰富的纳米结构、纳米机器人、生10线下料生物陈木青2授与讨求对课程进物识别技术等。学论行温习和练难点：认识纳米生物材料中的结构和性质特性。习重点：纳米组装化学、自组装和超分子的概念和特课后作业：点、不同维度的纳米组装结构。分析不同组自组装难点：纳米结构组装和超分子作用的内在要素，和课堂讲装超分子结目标211陈木青2组装的规律。线下与超分授与讨构的机理和论子结构课程思政融入点：向学生介绍当代我们科学家在纳分析超分子结构中实现米材料自组装成超分子结构的进展，以及通过纳米材料组装超分子的的精准的控制和应用。培养学生的因素。5
5 9 纳米材 料电子 学与光 电子学 陈木青 2 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 10 纳米材 料生物 学 陈木青 2 重点：生物领域中的纳米材料和纳米结构、核酸、 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 11 自组装 与超分 子结构 陈木青 2 重点：纳米组装化学、自组装和超分子的概念和特 点、不同维度的纳米组装结构。 难点：纳米结构组装和超分子作用的内在要素，和 组装的规律。 课程思政融入点：向学生介绍当代我们科学家在纳 米材料自组装成超分子结构的进展，以及通过纳米 材料组装超分子的的精准的控制和应用。培养学生 线下 课堂讲 授与讨 论 课后作业： 分析不同组 装超分子结 构的机理和 分析超分子 结构中实现 的因素。 目标 2