《纳米材料》数学大纲课程名称：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：24/2/2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：材料腐蚀与防护技术，实用橡胶工艺学授课时间：1-12周，周二3-4节授课地点：松山湖校区，6A-307授课对象：2021高材1班：2021高材2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《无机化学》《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《材料腐蚀与防护技术》、《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：24/2/2 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：材料腐蚀与防护技术，实用橡胶工艺学 授课时间： 1-12 周，周二 3-4 节 授课地点：松山湖校区，6A-307 授课对象： 2021 高材 1 班；2021 高材 2 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《无机化学》《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《材料 腐蚀与防护技术》、《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：能够在本专业相关的学术、工程等领域开展1.3能够将高分子材料与工程专业毕业要求1.能够运用数学、自然科学、应用型创新工作，适应独立和团队工作环境。工程基础和高分子材料专业知识用于解相关知识和数学方法用于高分子材料与工程领域复杂工程问题解决方决高分子材料与工程领域的复杂工程问题。案的比较和综合。目标2：能够从应用目标出发对高分子材料进行成本、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工艺、资源与可持续发展、性能和效益的综合评估及品开发的基本设计/开发方法和技成、制备、成型加工过程中所涉及的配方、材料选用，并能够对其中涉及的相关伦理、技术及工术，了解影响设计目标和技术方案工艺、生产流程及设备进行设计并制定开程问题进行分析和管理。的各种因素。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。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）数题师线下/法目标混合式1绪论2线下目标1陈木青重点：纳米科技与纳米材料。课堂讲课后作业：2
2 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： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1：能够在本专业相关的学术、工程等领域开展 应用型创新工作，适应独立和团队工作环境。 1.3 能够将高分子材料与工程专业 相关知识和数学方法用于高分子材 料与工程领域复杂工程问题解决方 案的比较和综合。 毕业要求 1. 能够运用数学、自然科学、 工程基础和高分子材料专业知识用于解 决高分子材料与工程领域的复杂工程问 题。 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。 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。 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 陈木青 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，主要要求论表面效应，尺寸效应和宏观量子效应等概念。对课程进行温习和练习。重点：纳米材料与纳米结构的特点：纳米材料的微结构及纳米材课堂讲品质评价。课后作业：纳目标12料的重陈木青2难点：纳米材料的重要特性如，表面与界面效应，线下授与讨米材料的概论要特性小尺寸效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应：念和特性等。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。同类型纳米纳米材课堂讲难点：掌握纳米材料不同制备方法的特点，以及形材料的制备目标23-4陈木青线下授与讨料的制4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：纳米材料结构表征的几类典型方法，如XRD，课后作业：考纳米材课堂讲BET，和微观形貌表征如SEM，TEM，AFM等。察几类表征目标15-6料结构陈木青4线下授与讨难点：理解不同表征方法的理论，表征结构特点和技术对获得论表征使用范围。的纳米材料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 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 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 目标 1
数据进行分析：以及对几类表征技术总结归纳。课后作业：理重点：纳米材料的晶型、纳米表面缺陷，纳米晶体纳米材课堂讲解和分析纳目标2生长的取向性：纳米材料几类典型晶体结构。7料晶体陈木青2线下授与讨米晶体的成难点：纳米晶体表面缺陷分析：纳米晶体生长取向学论型、取向和点的控制因素等。阵分析。课后作业：如重点：磁学的一些基本概念：如居里温度、磁滞回何测量纳米课堂讲线、磁畴等概念纳米材材料的居里82陈木青难点：理解磁性纳米材料的磁性及其分析，如磁各线下授与讨目标2料磁学温度、分析磁论向异性、磁性长度、磁畴、超顺磁性、交换作用、性材料的磁居里温度等。学性质转变。课后作业：纳重点：纳米材料电子学在信息存贮、单电子输运、纳米材压电效应、纳米尺度集成、纳米光子学。米半导体学课堂讲料电子难点：纳米材料的独特性电子学理论和半导体理论。的概念，不同目标2陈木青线下授与讨2学与光课程思政融入点：向学生介绍当代我国科学家在纳纳米材料的论电子学电子学特性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，做到顶差异的原因
4 数据进行分 析；以及对几 类表征技术 总结归纳。 7 纳米材 料晶体 学 陈木青 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 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 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 目标 2
等。天立地。培养学生的民族自豪感，以及激发青年学子追逐遂科学的信心和社会责任感。重点：生物领域中的纳米材料和纳米结构、核算、课后作业：纳米材课堂讲无。主要要求目标2病毒、动物世界丰富的纳米结构、纳米机器人、生10料生物陈木青2线下授与讨物识别技术等。对课程进行学论温习和练习难点：认识纳米生物材料中的结构和性质特性。重点：纳米组装化学、自组装和超分子的概念和特课后作业：分点、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，和析不同组装自组装组装的规律。课堂讲超分子结构目标211与超分陈木青2课程思政融入点：向学生介绍当代我们科学家在纳线下授与讨的机理和分论子结构析超分子结米材料自组装成超分子结构的进展，以及通过纳米构中实现的材料组装超分子的的精准的控制和应用。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因素。和社会责任感。。重点：单质构建的纳米材料、如碳纳米材料、金属课后作业：纳米粒子包括金、银、铂、钴、镍、钯等。二元无重要的课堂讲机非金属纳米化合物：以及其他类型无机纳米化合无，主要要求12纳米材陈木青线下授与讨目标12物。对课程进行料论难点：不同类型无机纳米化合物的特征结构和性温习和练习质。1n
5 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。 等。 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 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 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：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 12 重要的 纳米材 料 陈木青 2 重点：单质构建的纳米材料、如碳纳米材料、金属 纳米粒子包括金、银、铂、钴、镍、钯等。二元无 机非金属纳米化合物；以及其他类型无机纳米化合 物。难点：不同类型无机纳米化合物的特征结构和性 质。 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