無機非金屬材料范文
時間：2023-04-08 18:35:43
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篇1
引言
這些年，干法靜電噴涂是一類先進的涂搪技術在搪瓷技藝中廣泛的被應用。碳酸鈣是一類重要的無機非金屬材料，作為工業制品的關鍵填充劑與助劑。搪瓷性能的好壞直接關系到搪瓷粉末的發展和銷量[1]，所以對其性能的測試及置換的配方調配都是需要重點關注的問題。鑒于此，本文對無機非金屬材料的研制與性能表征進行分析與探究具有較為深遠的意義。
1、無機非金屬材料低溫靜電搪瓷的研制與性能表征
1.1基本研制原理
低溫靜電搪瓷的研制關鍵在于新型先進的靜電粉末噴涂法。這種方法是根據粉末涂料在高壓靜電場條件下通過感應起電或者摩擦起電，同時讓接地的被涂抹物擁有和粉末涂料相反的電荷[2]。本實驗所使用的就是通過電暈放電式荷電靜電粉末噴槍。這類噴涂工藝憑借壓縮空氣把搪瓷粉末利用管道傳輸到帶有負電的高壓噴槍例，讓它擁有負電荷然后噴射出，被涂抹在帶有正電荷的凈坯上，從而構成了均衡的瓷粉層，通過燒紙最終得到了瓷器表面光滑、亮度很好的成品。當粉末涂料通過靜電粉末噴槍給被涂物進行涂抹時，帶電荷的粉末涂料被添加進帶相反電荷的被涂物表層，之后被涂物進入烘烤爐例讓粉末涂料融化流平或者交聯固化成膜狀。這是目前國內外使用的最多、最普遍的一種粉末涂料涂裝方式。具體操作流程見圖1-1、1-2所示
圖1-1手動靜電噴槍使用經過
a- 靜電式噴槍 b-電離出的負氧離子 c-帶電搪瓷粉末 d-附帶有搪瓷顆粒的部件
圖1-2靜電噴涂的簡單配置
1.流化粉桶 2.噴粉間 3.待涂部件 4.噴槍；Q：粉末流化率 n：沉積效率
1.2靜電干粉搪瓷的優勢與性能表征
靜電干粉涂搪的技藝特征就是需要的粉量不多，瓷粉的使用率可以達到95%以上，工業品的品質較好[3]，底坯提前處理簡單方面，屬于涂搪技藝的跨越式改進，是以后國內外大、中型搪瓷生產企業發展的重要技術目標。因為這類涂搪技藝是根據基板和瓷釉粉末之間的靜電作用而引發粘附的原理，一般需要讓瓷釉粉末擁有很好的絕緣電阻率，大概是1014至1016歐姆.厘米。不然粘附于基板處的瓷釉就會因為缺乏電荷而掉落下來。所以，必須在粉末的外層覆蓋上一層高電阻的有機聚合物，從而提升瓷釉的絕緣電阻。靜電噴涂技藝有著過去的干法、濕法涂搪技藝所沒有的顯著優點：①在很好的光澤度、勻稱的色彩、相一致的瓷壁厚度上，這項工藝都擁有其獨特的效果[4]。②它在某些程度很好的降低了能源損耗，節約了一定勞動力。③瓷釉粉的使用率很高，同時可以在密封體系中完成回收再利用，減少了不必要的污染，主要是因為噴粉室利用了回收裝備；④瓷壁較薄，材料的使用少，被噴涂的部件沒有留下死角部分。⑤有關的金屬坯件的前期提前處置需要不多。更加顯著的優點是，它能夠滿足不間斷大規模生產工業品制造的需求，和傳統工藝比較它的工序更加簡單高效。總而言之就是，它有著涂壁厚度勻稱、表層品質好、耐酸堿腐蝕性、機械性能好、成品的使用期限長、無污染與生產效率高。具體見圖1-3：
圖1-3靜電噴涂和過去涂搪方式的有關性能對比
靜電搪瓷粉末老化的問題一般可以經過以下方式來有效處理：添加固化劑、增添催化劑、提升溫度、預水解玻璃料表層。
2、無機非金屬材料碳酸鈣的研制與性能表征
2.1人工合成高聚物聚乙二醇對于碳酸鈣晶體培育的調節
碳酸鈣不但是礦物質中關鍵的一類，而且也是一類非常關鍵的無機非金屬材料，是工業品中的關鍵填充劑與助劑。它作為一類重要的無機填料，目前已經廣泛的應用在橡膠、涂料、油墨、日用化工、醫藥、食品等行業上。隨著以上行業的迅速發展，碳酸鈣制品正走向粒徑極細化、晶型多樣化和表明改性目標發展[5]，讓它不僅有填充效果還有很好的補強性。為了適應多用途，調節晶體的培育化學工作已經在國內外開展起來了，擁有一定構造的有機表層包括自組裝單分子膜、LB膜、生物大分子和某些離子、蛋白質等被普遍的用來當成模板調控碳酸鈣的晶體培育。另外能夠阻擋碳酸鈣結晶形狀相互變化，以此獲得亞穩定狀態的結晶形狀。這些年，人工合成的高聚物在礦化中被普遍的使用，研究證明，擁有低分子量的聚合物添加劑能夠有效促進碳酸鈣晶體的成長[6]。其中聚乙二醇就屬于這種聚合物，無毒，是非離子表面活性劑，有親水基團與疏水基。碳酸鈣的結晶發生在室溫條件下，利用直接沉淀的方式完成。先調配實驗需要的所有PEG溶液，然后2.22gCaCl2（0.02mol）和2.12gNa2CO3（0.02mol）分別溶于100mL上面的溶液里。然后把Na2CO3（100ml，0.2M）溶液在磁力攪動中慢慢滴進CaCl2（100mL，0.2M）溶液。攪動10分鐘后把溶液密封，經過一天后的沉淀抽濾，從而得到碳酸鈣沉淀，使用多次蒸餾水與無水乙醇洗滌。然后干燥。
2.2不同分子量的PEG體系中獲得的碳酸鈣晶體的表征
不同分子量的PEG的濃度調控在0.5%左右[7]。在PEG10000體系中獲得的碳酸鈣晶體，大部分是斜方六面體形狀，顆粒大小不勻稱，規模的差距顯著，表層相當粗糙，棱角不太分明。而在PEG6000的體系中，不但有方解石的特點吸收峰，還有球霰石的吸收峰。因而得出結論，在PEG10000與PEG20000D的體系引發下，得到的CaCO3晶體是方解石晶型，屬于高分子量的PEG體系有助于方解石晶型的穩固。
結語
通過本文探究，認識到無機非金屬材料的研制的經過，因此對其性能表征進行加強便顯得極為重要。然而，這是一項較為系統的工作，不能一蹴而就，需要從多方面完善，比如人工合成對于碳酸鈣晶體培育。相信做好以上這些，無機非金屬材料的研制將能夠得到有效強化，進一步為無機非金屬材料的發展奠定尤為堅實的基礎。
參考文獻
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篇2
關鍵詞：無機非金屬材料；石墨烯；制備；性能表征
中圖分類號： TB321 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（c）-0000-00
無機非金屬新材料具有耐高溫、耐腐蝕、高強度、多功能等多種優越性能，是高技術產業不可缺少的關鍵材料，目前在各個工業部門以及空間技術、電子技術、激光技術、光電子技術、紅外技術發展方面發揮了重要作用。本文以石墨烯為例，對磷化銅納米粒子修飾石墨烯復合材料的制備及性能表征進行分析，旨在對石墨烯及其他無機非金屬材料的制備和應用有所幫助。
1 石墨烯與磷化銅性能分析：磷化銅存在特殊的電化學嵌鋰性能，作為鋰離子電池負極材料極具潛力，而且其體積容量幾乎是石墨的4倍。作為鋰離子電池負極材，磷化銅優點是初始放電容量高，電化學活性高；缺點是在充放電的過程中，由于脫鋰/嵌鋰產生的應力使得磷化銅活性物質形貌結構發生變化，導致放電容量的迅速衰減。磷化銅納米粒子與導電性、熱穩定性較好的基體材料復合是改善材料電學性能的有效途徑。
石墨烯具有很高的柔性、優良的導電性和熱穩定性，可以從結構上限制磷化銅在充放電過程中的體積膨脹與收縮，同時石墨烯具有很好的導電性，可以提高電子的傳導速率。因此，通過石墨烯復合磷化銅可以有效的提高其電學性能。
2 磷化銅納米粒子修飾石墨烯復合材料制備
2.1一般材料：氯化銅（CuCl2?2H2O，AR，上海埃彼化學試劑有限公司）；白磷（P4，AR，天津富宇化工有限公司）；石墨粉（國藥集團化學試劑有限公司）；十六烷基三甲基溴化銨（CTAB，西安化學試劑廠）；水（二次蒸餾水）。
2.2氧化石墨烯的制備：使用天然的石墨粉，采用改進的Hummers法合成氧化石墨烯。使用超純水對粗產品進行洗滌，至pH約為6。最后進行真空冷凍干燥等到固體氧化石墨烯。
2.3復合材料的制備：精確的稱量出10mg氧化石墨烯固體與準確量取40mL氨水溶液（28%）加入到50mL的聚四氟乙烯反應釜內襯中，超聲分散2h，直到反應釜中的固體物質完全分散，溶液變的均勻。加入50mg十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）超聲至CTAB完全溶解，將50mg氯化銅（CuCl2?2H2O）加入反應釜中，磁力攪拌30min。期間超聲分散注意水溫保持室溫。加入100mg黃磷（YP），將內襯密封至不銹鋼釜殼中，在140℃恒溫干燥箱中連續反應12h。待反應完成后，取釜，自然冷卻至室溫。得到的黑色粗產物用苯、無水乙醇、蒸餾水依次洗滌數次，來除去副反應生成的雜質。最后將清洗完全后的產物，在60℃真空干燥箱內恒溫干燥6h，完成后，收集樣品待用。
3 磷化銅納米粒子修飾石墨烯復合材料性能表征：樣品的物相和純度同樣用D/Max-3c型XRD進行檢測；樣品的形貌分析利用日本HitachiS-4800型場發射掃描電鏡（FE-SEM）、透射電子顯微鏡（TEM，FEITecnaiG2F20S-TWIN）觀察。
3.1結構分析
Gr和Cu3P-Gr復合物的XRD圖見圖1所示。
通過圖1可知，GO位于10.4°的（002）特征峰（圖1a插圖）對應0.850nm的層間距。當溶劑熱反應完成后，Gr在大約24.4°處出現一個較寬的峰，其對應的層間距為0.365nm，這說明在該溶劑熱體系下GO被還原成Gr。復合物中主要的（112），（202），（211），（300），（113）和（212）晶面分別出現在36.0°，39.1°，41.6°，45.1°，46.2°和47.3°，能夠對應Cu3P的標準卡片值（JCPDS號為71-2261）。其中復合物XRD中出現明顯的寬峰（圖1a黑框標記處），這直接說明Cu3P錨定在石墨烯表面。EDS圖分析結果表明在復合物中僅存在Cu、P、O和C四種元素，這點與XRD圖分析結果一致。對存在的元素的含量分析發現，復合物中C：O接近11：1，這說明復合物中氧化石墨烯還原的程度較高。
3.2復合物的電學性能：石墨烯作為錨定點保留了其優異的電學性能，同時與納米Cu3P粒子相互交疊加大了夾層間距和更豐富的微孔結構，兩者協同提供更多的儲鋰空間。有效的提升了復合材料的充放電比容量，解決了單一組分材料的電學性能缺陷。
此外，Cu3P-Gr復合材料和單一組分Cu3P都在0.75V左右出現了明顯的充放電平臺，這可以歸結于Cu3P+3LiLi3P+3Cu這一反應。同時，Cu3P-Gr復合材料比單一組分Cu3P充放電平臺更長更平穩，這說明石墨烯的加入有效的減少了納米Cu3P粒子所帶來的體積效應，且石墨烯優異的電學性能提高了復合材料的整體導電能力，縮短了鋰離子傳輸的距離，提高鋰離子脫嵌過程的擴散速度。這一顯著提高，更加有利于復合材料的實際應用。
4 結論
本文以石墨烯、氯化銅、白磷為原料成功制備出Cu3P修飾的石墨烯復合材料，并對其結構、尺寸和形貌進行了表征。石墨烯復合材料電學性能測試結果表明：復合物的放電容量及循環性能優于單一組分的石墨烯、磷化銅，循環性能突出，具有一定的應用價值。
參考文獻
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篇3
關鍵詞：無機非金屬材料；專業英語；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）13-0116-02
專業英語是學生、學者和工程技術人員獲取科研信息、掌握學科發展動態、參加國際學術交流的重要工具。《無機非金屬材料專業英語》課程是針對無機非金屬材料工程專業學生在學完公共英語課及必要的專業知識后開設的一門專業基礎課。通過該課程的學習，使學生了解專業英語的結構、詞匯、寫作方法及其與普通英語的異同點；掌握無機非金屬材料專業常用的英語詞匯，能較順利的閱讀、理解和翻譯有關的科技英文文獻和資料；掌握科技應用文的書寫格式與寫作技巧。但是在目前的教學中仍存在一些問題，如教學內容、教學方法、考核手段等。本文針對材料專業英語的教學現狀和存在問題，從教學內容、教學進度與模塊、教學方法幾個方面對無機非金屬材料專業英語教學改革進行了初步探討。
一、針對教學內容的改革：充實教學內容，豐富課文載體形式
目前本課程采用的教材為杜永娟主編的《無機非金屬材料專業英語》（化學工業出版社），教材的內容基本覆蓋了無機非金屬材料專業的重要內容，但課文絕大部分來自20世紀80年代末和90年代以來的出版物，內容略顯陳舊。另一方面，課文與閱讀材料來自英文原版教科書、專著、國際著名學術期刊和國際學術會議，課文載體的形式略顯單一。
經統計，本專業的學生畢業后除35%～45%就讀研究生繼續深造外，有55%～65%的畢業生直接參加工作，主要從事技術、管理、新產品開發等方面的工作。他們最需要的英語能力不是閱讀英文基礎理論的教科書，而是能走在無機非金屬材料領域的前言，查閱、撰寫各種與科技開發、生產實踐密切相關的書籍、合同、專利、儀器使用說明書等文獻情報，以及其他進行國際學術、科技及經貿交流的資料。因此，在教材的基礎上需要對教學內容進行重新設計，對原教材中的課文進行篩選，保留實用性強、較為新穎的課文，同時兼顧課文的范圍涵蓋無機非金屬材料的重要內容，以此作為基本專業知識階段教學模塊。在此基礎上，補充其他形式的課文，包括專著文章、論文、專利、文摘、學術會議通訊、經貿合同、各種產品說明書等，豐富課文載體的形式。
二、針對教學進度和教學模塊的改革：實施分階段教學
以往無機非金屬材料專業英語的教學主要依照無機非金屬材料的類型的劃分單元，即分別對各類無機非金屬材料進行介紹。從材料的角度來看教學內容覆蓋面較廣，但從英語教學的角度來看，始終停留學習性閱讀的教學層面，沒有對教學內容作進一步的深化，難以進一步培養和拓展學生實際英語的應用能力。因此，在教學改革中有必要按照由淺入深、循序漸進的原則，合理安排教材和擴展內容，實施分階段教學。結合材料專業英語教學的特點，將教學內容分為三個階段，包括基本專業知識階段、提高階段和綜合應用階段。各教學模塊的教學內容和重點如下表所示：
其中基本專業知識階段主要圍繞教材中的課文，設置無機材料物理化學、陶瓷、玻璃、水泥與混凝土、耐火材料、寶石、無機材料工程七個單元。在教學中重點對課文中的背景知識及語言點作講解，結合課文和補充材料，使學生了解專業英語句法、詞法、結構的特點，掌握無機非金屬材料中常見的英語詞匯和短語，培養學生閱讀專業資料的能力，為專業英語的實際應用打好基礎。本階段的教學學時占整個學時的60%左右。
提高階段的教學內容為常用英語科技應用文的閱讀與寫作。英語科技應用文范圍較廣，涉及說明書、合同、專利、簡歷、求職信、圖表、科技論文、信函等。在本教學中結合材料專業的特點，選取說明書、專利、科技論文寫作三大科技應用文作為主要內容，介紹其基本內容、文體要求和一般格式，在此基礎上介紹相關的寫作方法與技巧，分析科技英語寫作中常見的問題，從而鍛煉學生的翻譯和寫作能力。其中說明書部分包括說明的基本組成、說明與說明書書寫的原則、說明與說明書的文體要求、說明書常用句型幾個部分；專利部分包括專利基礎知識簡介、專利文獻的結構兩大部分。英語科技論文部分由三大檢索簡介、論文的結構安排與撰寫、投稿及與編輯的聯系三大部分組成。提高階段的教學學時占整個學時的30%左右。
為了培養學生的綜合能力，在前兩個階段基礎上設計了綜合應用階段。在此階段教學中，讓學生根據各自實習、實驗內容撰寫英文摘要并作專題演講和進行集體討論，從而對前期所學到的知識進行靈活應用，鍛煉寫作、口語能力，使專業英語的實際應用能力進一步提升。綜合應用階段的教學學時占整個學時的10%左右。
按照上述三個階段進行教學，可使學生由淺入深地掌握無機非金屬材料專業英語的知識，既重視基礎，又具有培養和拓展學生實際應用英語能力的能力和空間，形成有機關聯的一個整體。
三、針對教學方法的改革：采用多樣的教學手段
目前專業英語的教學方法仍主要采用以教師講授為主的教學方法，這種傳統的教學方法已不能滿足本科教育的需要。因此有必要對教學方法進行改革。
在本教學中，將PBL（Problem-based leaning）教學方法引入專業英語的教學中。PBL教學方法在醫學等教學領域已被證明是一種有效的教學方法，該方法能夠調動學生的主動性和積極性，培養學生的綜合素質。將PBL教學法引入專業英語的教學中，設計一些與專業密切相關的問題，引導學生利用專業英語解決實際問題。例如根據課文內容設定題目，如在“水泥與混凝土”這一單元中，要求學生就“什么是水泥”、“如何生產水泥”、“水泥的機械性質如何”等問題進行回答和討論；將學生分組，將他們在實習階段所參與的實習內容寫成摘要，再通過專題演講的形式在課堂上介紹給大家，再引導學生進行提問和討論；按照本專業實驗室某種儀器的英文說明書掌握儀器的使用方法等。在課堂教學中以學生為主體、教師為主導，改變過去以教師為中心的教學模式。
經過以上三方面的改革，整個教學內容的安排更加合理，提高了學生學習的積極性和課堂參與度，在了解理論知識的基礎上進行了大量閱讀、翻譯和寫作實踐，使學生能真正以英語為工具，熟練地獲取和交流本專業所需的信息，為將來在專業工作中使用英語打下良好的基礎。
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篇4
【關鍵詞】質子導電性；無機非金屬材料；發展；應用
科技的高速發展，使更多高性能的材料的發現和應用成為可能。無機非金屬材料以其優良的耐腐蝕性等特點被應用在防腐工程特別是管道防腐之中，這種材料其實又稱陶瓷材料，有傳統陶瓷與精細陶瓷之分。無機非金屬材料具有其他材料無法比擬的優點，在聲、電、光、磁等方面都具有特殊的功能，其中質子導電性無機非金屬材料十分具有研究價值。
1 質子導電性的無機非金屬材料發展概述
關于質子導體的研究早在20世紀初就已經出現并尋找到了銀離子導體，其中還具有現今為止常溫下最高的導電率的導體。但是銀離子導體在性能上很不穩定，價格又很高，很快就被后來出現的銅離子導體給取代。銅離子導體中存在著迄今為止具有最高導電率的固體電解質，因為其具有與銀離子導體相似的性質，價格有比其低很多，故收到了人們普遍關注，之后又發現了其他的離子導體，質子導電體是在20世紀70年代被發現的[1]。最近幾年全球都十分關注能源相關的研究領域，具有質子導電性的無機非金屬材料在功能上又十分特別，所以對這一領域的研究一直未中斷過。
到目前，已經被發現的質子導電性的無機化合物主要包括：水合物型、氫鍵型、β-Al2O3型、氫嵌入型、晶格缺陷型，下面對這幾種類型簡單加以介紹。
水合物型的導電體，它的構造之中含有一些結晶水，如果在通電的狀態下，水分子之間就會通過質子傳遞來導電。這一類型的導體如果在室溫的條件下，導電率會相當高，而如果溫度在此基礎上升高，其結構之中的結晶水很容易流失，導電率就會明顯的下降。
氫鍵型的質子導體是通過氫鍵連接離子團或者分子，使其形成鏈狀或者是骨架類的結構，同樣可以在通電的條件下，利用質子傳遞導電。氫鍵在高溫時容易遭到破壞，使其本來連接在一起的結構分解，導電率會相應的降低。
β-Al2O3類的質子導體可以分為三種類型，而當制備的方法不一樣的時候，又可以分成兩種不同的類型。這其中的各種類型都具有高低不同的導電率，出現這種不同是由于結構中的質子能量降低，形成低能擴散的途徑[2]，所有的類型在溫度升高時都會降低其導電的效率。
氫嵌入型的質子導體中H+體積很小，對于部分晶體晶格的間隙可以很輕易的嵌入其中，在通電的條件下，H+會在晶體間隙之中進行定向的移動，從而導電。氫嵌入類型的導電體導電是通過電子進行導電為主，其質子的導電性很低，所以應用的價值也不大。
晶格缺陷型的質子導體，比之前的幾種具有質子的導電性質的無機化合物發現的要晚，那些含氫的導體在高溫的狀態下會降低其導電性或者導電性直接消失，所以不適合在高于300攝氏度的狀態下應用。后來發現的氧化物燒結體在一定條件下呈現電子導電性，但是當處于高溫狀態下，會產生水蒸氣或者氫氣，這時其電子的導電性就會降低，而質子的導電性反而增加，溫度如果達到一定的標準，就能夠基本上完全顯示質子的導電性[3]。由于這種材料可以在高溫狀態下導電，所以在應用價值方面很高，也在現實中得到相應的應用，并取得一定成就。
2 質子導電性無機非金屬材料的應用
2.1 氫傳感器
一些陶瓷以SrCeO3、CaZrO3、BaCeO3作為母體，它們是固體的電解質，其中一端的H2壓力較大，是負極，而另外一端的H2壓力則較小，就是正極，從而形成了氫濃差電池。可以用測試電池對這種氫傳感器進行檢驗，這樣的電池性能穩定，又是固體的電解質，所以使用起來特別方便。
2.2 含有氫化合物的傳感器
這種測試電池可以測試氫的含量，特別是可以在高溫狀態下測試空氣中的氫化物，比如空氣中的碳氫化合物或者水蒸汽等等。可以通過電動勢的計算得出空氣中水蒸氣的含量，也可以在工業中加以應用，比如在工業燒結的過程中，為了提高熔融金屬的品質，去除其中的氫，就可以應用這種傳感器測定其中的氫含量。
2.3 燃料電池的應用
燃料電池多采用氧離子導體作為其電解質，現在的燃料電池也會采用質子導體作為固體電解質，后者相比前者而言，在使用上要方便許多。因為質子導體作為電解質的這類燃料電池，它的燃料電極之上根本沒有水產生，所以燃料不需要進行循環[4]。而且，如果從熱處理的角度來進行考慮，燃料電池中具有碳氫化合物的，如果產生氫氣就會當作燃料被消耗，剩下的物質可以產生其他有用的產品。
2.4 可以應用在蒸汽電解產生氫氣中
用質子導電性的無機非金屬材料方法，可以獲取極高純度的氫氣，那是由于這樣的電池之中，質子是唯一可以由正極移動到負極去的導電體。
2.5 氫分離與氫泵
可以利用質子導電性的無機非金屬材料制作出氫泵，只需要進行一步操作，就可以在高溫的狀態下將氣體的混合物之中的氫氣分離出來，而且分離的速度和效率很方便控制。
2.6 應用于蒸汽泵中
常溫常態下的水蒸氣可以通過在陽極進行放電從而產生質子，這些質子可以移動到陰極那里去，并且在陰極發生反應，通過空氣中的氧氣生成水或者是氫氣等等。可以利用這種蒸汽泵去調節和控制高溫封閉環境的濕度，也有人在高放射條件下的同位素濃縮中進行這一方法的應用研究。
2.7 氫化或者脫氫中的應用
用具有質子導電性的無機非金屬材料作為固體電解質，與其他化學反應比較，在進行氫化和脫氫時，優勢很明顯。被進行氫化或者是脫氫反應的化合物，與生成產生的氫氣是相互分離的，可以用電流對反應的速率進行有效的控制，電極電勢不但可以控制氫的化學性，還可以控制催化性以及選擇性。
3 總結
具有質子導電性的無機非金屬材料在應用中與其他非質子的材料相比，都具有一定的優勢。隨著人們對其關注程度的加深，這種材料在今后的前景將更加廣闊，相關研究會更全面系統，應用也會更廣泛。
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篇5
關鍵詞： 無機非金屬材料專業 內蒙古高校 教學方向 特點
近幾年新型材料迅速發展，無機非金屬材料從傳統的硅酸鹽材料水泥、耐火、玻璃和陶瓷材料，逐漸涵蓋了包括由某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質組成的材料，成為與有機高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一，因此無機非金屬材料相關產業成為國民經濟中不可或缺的支柱型產業，各工科院校都增設了無機非金屬材料專業。隨著國家西部大開發政策的推行，內蒙古中西部呼包鄂地區的礦產資源為我國新型材料的發展注入了新的活力，除鋼鐵產業外，與煤礦資源、黏土礦、稀土礦和沙漠硅砂等相關的無機非產業也得到了蓬勃發展。因此，我國中西部高校無機非專業的學生培養宜與當地資源和就業要求相適應，具備自身的特點。
一、結合當地礦產及企業資源，因地制宜指引學生專業方向
內蒙古地區擁有豐富的礦產資源，除金屬資源外，還有大量煤礦資源、黏土礦、稀土礦和沙漠硅砂等，這極大促進了本地區無機非金屬材料產業的發展。如內蒙古鄂爾多斯市達拉特旗三坰梁工業園區，地處蒙、陜、晉三省交匯處，陶瓷生產資源豐富，能源成本優勢突出，高速公路、鐵路主干線貼近工業園，物流運輸十分方便，吸引了大量企業進駐，如陶瓷廠、電廠、氧化鋯粉體制備企業、稀土氧化物加工企業等。另外，內蒙古地區地廣人稀，太陽能和風能的開發成了熱點。這些企業及產業的迅猛發展，需要引入大量高素質無機非金屬專業人才。
內蒙古中西部工科院校生源的50%來自內蒙古，學生就業意向留在當地，因此，該地區的無機材料專業應有針對性地進行培養，既滿足本地市場要求又解決學生就業問題。目前的主要方向包括水泥生產、建筑用陶瓷生產、稀土礦提取與加工、玻璃生產、耐火材料生產及光伏產業等，因此要根據學生興趣加強這幾方面的專業素質培養。
二、應新技術發展要求，加強創新型人才的培養
在專業人才培養方面，除了要求學生穩扎穩打地掌握基礎知識外，還要應新技術的發展要求，全面提高個人能力，增強學生的創新能力。這就要求學生不僅夯實基礎學科的知識，如數學、物理學和化學等方面的自然科學知識，以及專業學科知識如無機非金屬材料的結構組成、材料的制備、材料的表征、材料的性能與應用的基本理論、基本方法及相關的基本實驗技能等，還要增加交流拓展類學科的知識，如外語、計算機及信息技術應用等，工程技術類知識，如工程制圖、工程設計基礎、電工電子學等方面的知識，從而具備一定的創新能力，在設計、制備、研究新材料等方面展現出一定的素質。與此同時，除專業能力以外，學生還要具有良好的身體心理素質，具備良好的專業品質和與主要面向工作崗位相適應的踏實敬業、吃苦耐勞、團結協作的職業素養。
三、加強應用科學和實踐教學，培養“上手快，留得住”的優質專業人才
工科院校的畢業生，普遍的就業對象是工礦企業，工作環境較枯燥和艱苦，很多學生的就業思想比較理想化，真正參加工作后往往覺得與想象差距太大，不能吃苦也不能堅持，對個人發展沒有規劃和定位，容易頻繁跳槽。加強應用科學和實踐教學，使學生認識到科學的價值和學習的目的，激發學生的學習興趣，培養創造精神，使學生改變“眼高手低”的學習態度，增加專業知識，開闊視野，認識到本專業在國民經濟和社會生產中的重要性。這就要求在教學環節中，加強實踐環節的教育，讓學生多進實驗室培養動手能力，多進企業和廠區了解現場環境及工作要求、與企業領導接觸、與技術人員溝通，有目的有方向地進行專業規劃，制訂學習計劃，增強專業信心，且不好高騖遠。這樣，學生就業后就可以很快上手工作，并且在企業環境中穩扎穩打，開辟自己的職業生涯。
四、根據社會發展要求，增強學生專業環保意識
隨著社會發展，環境保護日益受到人們的關注，經濟發展的同時擁有良好的生活環境成為我國發展的新目標。無機非金屬材料工業生產大多具有能耗高、排放污染大的缺點，如何保持產業的繼續發展，又與環境相協調，成為企業發展的新目標，同時對無機非專業人才的培養提出了新的挑戰。近幾年，內蒙古中西部的生產企業逐漸在向廢物利用和節能減排方面發展。如水泥廠原料采用電石渣和煤矸石取代熟料，陶瓷廠采用粉煤灰和沙漠硅砂取代黏土和石英，并在相關領域取得發明專利。因此，在無機非金屬材料專業人才培養過程中加強環境保護教育是一條有效且必要的措施，讓學生認識無機非金屬材料工業潛在污染的來源和危害，了解污染控制的相關標準，學習污染控制的各種技術手段，掌握個人防護的技能，通過環境教育培養學生的環境意識，使學生樹立環境保護和可持續發展的觀念。
隨著我國“一帶一路”發展戰略的推進，內蒙古中西部的無機非材料相關產業將進一步持續發展，各學科之間的交互作用越來越強，這對該地區本專業人才培養將提出更高的要求，由對口培養逐漸向適應型教育轉變，因此無機非金屬材料專業的高校學生培養既要多樣化，又要具備地區適應性強的特點，為促進本地區經濟發展作出貢獻。
參考文獻：
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[2]卜景龍，梁波.無機非金屬材料專業素質教育與培養[J].建材高教理論與實踐，2000，3（19）：109-110，112.
篇6
關鍵詞：無機非金屬材料;建筑工程;材料應用
中圖分類號：TU198+.6文獻標識碼： A 文章編號：
Abstract: inorganic non-metallic materials due to its good material properties, has been widely used in China's building project. With the rapid development of science, people continuously improve the quality and performance requirements for building works. This article, based on the development of inorganic non-metallic materials, combined with its material properties, contact the characteristics of China's construction work, to explore the application of inorganic non-metallic materials in the construction works, want to be able to inorganic non-metallic materials in construction play a guiding effect.Keywords: inorganic non-metallic materials; construction; material application
無機非金屬材料的概述
無機非金屬材料的范疇
當今所謂的無機非金屬材料科學是傳統硅酸鹽材料科學逐漸發展演變而來。自從20世紀40年以來，金屬材料、無機非金屬才來和有機高分子材料的研究越來越多，使得相關的材料產品也層出不窮，最終使得這三種材料成為社會各行各業的主要構成材料。從一定意義上說，社會物質的不斷豐富，很大程度上是不斷涌現的無機非金屬材料引起的。
無機非金屬材料的特性
在建筑行業，無機非金屬行業已經有了不少的應用。作為一種固體無機材料，無機非金屬材料具有穩定的理化性質，極強的整體性。建筑對整體性和穩定性材料有著很高的需求，這也就為無機非金屬材料在建筑行業的應用找到了市場依據。無機非金屬材料不易風化，耐久性和有效性上有著突出的表現，并且能夠承受一般金屬材料不能承受的高溫，因此能夠作為良好的防火材料。在結構上，無機非金屬材料的內部結構緊湊，具有良好防水能力，能夠有效地防止雨水或者地表水的滲透。同時，無機非金屬材料對酸堿的反應不大敏感，這對于保證其長久的使用有著重要的意義。
國內無機非金屬材料的現狀
1、高技術陶瓷材料
高技術陶瓷材料的主要原材料是人工合成的超細高純粉體，使用先進的材料成型方法，結合當代優秀的燒結工藝和加工技術技術而得到的一種具有很高強度的新型無機非金屬材料。高技術陶瓷材料的性能好，附加值高，因此主要被應用在頂尖的國防工業材料領域中。高技術陶瓷具有高硬度、高剛度、耐高溫、耐磨損的優良特性，能夠用在集成電路、傳感器和機械零件等諸多領域。在建筑物的易損傷處使用高技術陶瓷材料能夠保證建筑整體強度。
2、納米材料
納米科學技術的不斷發展為納米材料的研制提供了便利，納米材料是由極細的晶粒構成的，晶粒的尺寸一般處于納米的尺度中。同微米晶體對比，納米材料在材料光學、材料力學和材料地磁學上都表現出了優異的特帶你。因此在凝聚態物理材料研究的領域中，納米材料一直是一個熱點。
3、復合氧化物與化學傳感器材料
這種新型的無機非金屬材料的形態多種多樣，性能也各有千秋，功能也各具特色。目前對于這種材料的研究重點放在了一些具有特殊功能的材料上。例如：新型的半導體材料，能夠極度靈敏地感知有害氣體的材料等。多功能敏感材料有著對各種狀況相當敏感的傳感元件，并且這些傳感元件的結構都比較簡單、使用也相當方便，價格一般不高。因此多功能敏感材料在火災報警、汽車尾氣檢測等方面有著重要的應用。
無機非金屬材料在建筑行業應用的發展方向
節能、降耗的方向發展
傳統的無機非金屬材料常常是消耗能源的大戶，世界資源逐漸枯竭的今天，節能、降耗成為了主體。如何建設處高質量的建筑，在很大程度上都是有材料工業供給的新型材料的決定的。因此新型無機非金屬材料在建筑行業會想節能、降耗的方向發展。重視資源節約型、質量效益型、科技引導性的發展。例如：新型的墻體材料能夠在保證墻體的穩定性的基礎上，其優良的耐久性能夠降低維護的費用，實現資源的節約，則中空玻璃的研制成功能夠大大減少材料的使用。目前，大量重復的建設和低壽命的設計已經成為嚴重制約城市建筑建設的關鍵，因此現代化建筑就需要有高性能的無機非金屬材料作為支持，從而較大程度上提高建筑的耐久性和材料的使用壽命。
復合型方向
復合型材料有著單一材料無法比擬的優良特性，擁有某些特殊的性能，這中優良的特性滿足了建筑行業對材料的需要，合理使用復合型材料能夠保證建筑功能取向多功能化。在當下的許多國家，例如：美國、西歐和日本等經濟發達的國家，早已將無機非金屬材料技術的研究發展在科學發展戰略之中，并且處于有限發展的位置。美國就是這種現象的代表，為了鞏固和保持器在高技術局勢裝備方面的優勢，美國先后制定了《國家關鍵技術報告》和《先進材料與技術計劃（AMPP）》，其中將復合型材料技術列為六大關鍵技術的首列，而日本也發表了相關性質的文件，支持和推動無機非金屬新材料的研究。復合型的發展方向使得材料的工業化、產業化成為可能，對于促進無機非金屬材料技術的創新和成熟提供了基礎的條件。
小 結
在對無機非金屬材料進行淺要概述之后，對我國的新型無機非金屬材料的研究成果進行了介紹，對有著優良特性的高技術陶瓷材料、納米材料和復合氧化物與化學傳感器材料進行了相關特性的介紹，之后對無機非金屬材料在建筑行業的應用進行分析，認為將會向著節能、降耗和復合型的方向發展，并且對于建筑行業的進步和建筑功能多樣化前進有著推動作用。
參考文獻：
[1]. 申玉芳. 蘆令超. 程新. 常鈞. 劉福田. Al2O3基納米復相陶瓷的研究進展[J]. 濟南大學學報(自然科學版). 2002年01期.
篇7
材料學專業畢業生的就業面比較廣，主要就業方向包括計算機、金融、教育和科技咨詢等領域。材料專業的畢業生可以從事高分子材料加工、高分子材料合成、信息材料、醫用材料、新型建筑材料、電子電器、汽車、航空航天、貿易等工作，還可以進入研究院所、高等院校和海關、商檢等部門工作。
材料學專業的分類
通常來講，材料分為高分子、無機非金屬、金屬三大種類。從學科的角度來講，不同的學校所開設的材料學專業也不相同。除了傳統意義上的材料科學專業、有機高分子材料專業、無機非金屬材料專業、金屬材料專業之外，一些學校還增設了高分子復合材料專業、機械材料專業等。以北京航空航天大學的材料科學與工程學院為例，材料科學與工程學科為國家一級重點學科，下設材料科學系、材料物理與化學系、材料加工工程與自動化系、高分子及復合材料系等。
材料學專業就業知多少
從就業角度來講，金屬材料專業作為一門基礎學科，應用面廣，就業面也相對較廣。復合材料因為博采眾長，在性能上結合了各種材料的優勢，作為一種新型材料廣泛應用于生物、航天領域，就業前景也很好。
總體就業前景分析
其一，材料學專業性強，受國家重視，高技術人才供不應求。現代材料學科更注重研究各類材料及它們之間相互滲透的交叉性和綜合性特點。經歷近半個世紀對材料微觀結構和宏觀性質相關機制的探索和認識，材料學研究的范圍得到巨大拓展，一些具有特殊功能的材料日益受到重視并快速發展，也為材料學的發展提供了前所未有的機遇和空間。這就需要有一定專業知識的人才投入到科研工作中，攀登材料科學的高峰。
其二，隨著時代的進步，新型材料運用更加廣泛，現代技術的發展也需要很多新型材料的支持。根據我國當前及未來發展的實際情況，材料學專業人才在各個行業需求量的增加為此專業的學生提供了很好的就業機會。
研究生階段課題方向的選擇很重要
據中國科學院學高分子材料專業研究生的王芬（化名）同學介紹，全班40個人，男多女少。雖然傳統意義上是要去中石油、中海油等對口單位，但目前她投簡歷的對象主要是民營企業，這些企業對研究方向沒有特別硬性的規定。
找工作的這段時間以來，王芬覺得材料學所有的專業中，金屬材料學專業的就業面還比較寬。找工作時，用人單位會看重求職者的教育背景、研究方向以及課題方向，尤其當面試崗位是專職科研人員時，單位對專業方面的考量會針對畢業設計提出，因此研究生階段的課題選擇非常重要。她建議大家認真對待畢業設計。
腳踏實地的研究精神不可少
航天某院工作人員高女士建議，在學校期間，材料學專業的學生應該扎實學好專業基礎知識。她認為專業理論基礎扎實與否，一方面決定了就業面的寬窄，更重要的是決定了未來工作發展潛力大小。因為大家畢業后的工作與生活是比較忙碌的，很少再有機會系統學習。
以高女士的就業經歷為例，她認為就業前應該事先做好以下準備：充分利用師兄師姐的經驗、經歷了解可能的工作方向，了解具體工作單位及崗位情況；面試前一定先盡可能了解面試的單位及崗位需求，做到有的放矢。
據哈爾濱玻璃鋼研究院人事部一名負責人介紹，材料學專業的學生，要具備適應艱苦的工作條件的素質，因為做復合材料研究工作要經常去實驗室，更重要的是搞科研一定要坐得下來，能夠經得起反復失敗和挫折的考驗。
此外，在面試中，還應該積極鍛煉個人表達能力，為自己增光。
走進材料學專業
高分子材料——性能優異，不可替代
高分子材料獨特的結構和易改性、易加工特點，使其具有不可取代的優異性能，廣泛用于科學技術、國防建設和國民經濟各個領域。很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。人工合成的化學纖維、塑料和橡膠等也是如此。然而，一些高分子材料會含有毒性，使用、實驗時要注意。
中科院高分子材料學研究方向的研究生王芬（化名）說：“我在本科時讀的是無機非金屬材料學，在研究生時根據導師的研究方向，選擇了高分子材料學，即有機無機復合材料學，重點研究塑料、橡膠等，應用到現實生活中，為鉆井平臺進行驅油。平日里我們大部分時間在實驗室度過，研究對象為甲醛、乙醇、乙烷等化學物質，一些化學物質如甲醛會有毒性，因此要做好防毒設施。”
無機非金屬材料——基礎學科，必不可少
無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一，主要研究建筑、水泥、陶瓷、玻璃等材料。目前比較受到關注的納米材料也屬于無機非金屬行列。
無機非金屬材料品種和名目極其繁多，用途各異，通常把它們分為普通的（傳統的）和先進的（新型的）無機非金屬材料兩大類。新型無機非金屬材料是20世紀中期以后發展起來的，具有特殊性能和用途的材料。它們是現代新技術、新產業、傳統工業技術改造、現代國防和生物醫學所不可缺少的物質基礎。常見的無機非金屬材料有水泥、 玻璃、 陶瓷等。
篇8
關鍵詞：環境；材料；可持續
為了保護環境，各國都在努力，然而，珍稀物種的滅絕、淡水資源的匱乏、全球氣溫的升高等環境污染問題依然存在，而且愈演愈烈，如何保證經濟發展與環境的合理利用依然是世界性難題。為經濟與環境協調發展，國際材料界出現了一個新的領域——生態環境材料。
1環境材料的分類
生態環境的發展是從上世紀初才得到發展的，由于人們工業化的發展，造成了人們對環境的巨大破壞，因此人們逐漸認識到環境保護的重要性，開始興起了生態環境材料的發展，逐漸的成為現在的重要課題。(1)金屬材料金屬制品行業包括結構性金屬制品制造、金屬工具制造及金屬包裝容器制造、不銹鋼及類似日用金屬制品制造，船舶及海洋工程制造等。金屬材料作為使用最為廣泛的一種材料，人類文明的發展和社會的進步同金屬材料關系十分密切。繼石器時代之后出現的銅器時代、鐵器時代，均以金屬材料的應用為其時代的顯著標志。現代，種類繁多的金屬材料已成為人類社會發展的重要物質基礎。目前最有效的方法是開發其特殊功能，優化使用，即低合金化，較寬的使用范圍，促進金屬材料的環境協調性。(2)無機非金屬材料無機非金屬材料也簡稱無機材料，無機非金屬材料品種和名目極其繁多,用途各異,因此,還沒有一個統一而完善的分類方法。通常把它們分為普通的(傳統的)和先進的(新型的)無機非金屬材料兩大類。傳統的無機非金屬材料是工業和基本建設所必需的基礎材料。無機非金屬材料是20世紀40年代后，隨著現代科學技術的發展從傳統的硅酸鹽材料演變而來的，已與高分子材料和金屬材料并列為經濟建設中的三大材料。包括先進陶瓷、非晶態材料、人工晶體、無機涂層、無機纖維等。(3)高分子材料高分子材料也稱為聚合物材料，是以高分子化合物為基體，再配有其他添加劑(助劑)所構成的材料。天然高分子是存在于動物、植物及生物體內的高分子物質，可分為天然纖維、天然樹脂、天然橡膠、動物膠等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料，此外還包括膠黏劑、涂料以及各種功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所沒有的或較為優越的性能——較小的密度、較高的力學、耐磨性、耐腐蝕性、電絕緣性等。新型高分子材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。其中，被稱為現代高分子三大合成材料的塑料、合成纖維和合成橡膠已經成為國民經濟建設與人民日常生活所必不可少的重要材料。現代工程技術的發展，則向高分子材料提出了更高的要求，因而推動了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發展，這樣就出現了許多產量低、價格高、性能優異的新型高分子材料。(4)天然資源環境材料在自然界中存在許多天然材料與自然環境具有極好的環境協調性，主要包括無機類的天然礦物環境材料和有機類的天然生物資源高分子環境材料。天然礦物環境材料對環境功能作用主要體現在礦物表面吸附性作用與礦物吸附劑、礦物孔道過濾性作用與礦物過濾劑和分子篩、礦物層間離子交換作用與礦物交換劑、礦物熱效脫硫除塵作用與礦物添加劑等方面。天然金屬礦物具有在水介質中的微溶性化學活性作用與礦物反應劑，也能在污染治理領域發揮獨特的作用。(5)環境治理功能材料隨著人類生產活動和社會活動的增加，環境質量日趨惡化，自工業革命以來，由于大量燃料的燃燒、工業廢棄物和汽車尾氣的排放等原因，曾發生多起與環境污染有關的公害事件，已經引起了世界各國的重視。積極開發治理環境污染，恢復生態平衡是環境材料發展的重要方向之一。當前材料領域普遍采用天然材料改性的新型環境功能材料和以廢治廢及資源化技術來解決日益嚴峻的資源短缺及環境污染等難題。
2環境協調性評價(LCA)
(1)環境負荷評估方法是LCA(LifeCycleAssessment)。LCA主要包括三個方面：①通過確定和量化與評估對象相關的能源、物質消耗，廢棄物排放，評估其造成的環境負擔，具有良好的環境協調性。②評估能源、物質消耗和廢棄物排放所造成的環境影響，零排放是不可能的，要在環境的允許范圍內，可開發可不可發的盡量不開發。③辨別和評估改善環境的機會，用最小的投入保證最大的收獲。(2)材料的環境協調性評價(MLAC)材料的環境協調性評價是將LCA的基本概念、原則和方法應用到材料的環境負荷評價中，與材料或產品的設計相結合。由于與材料相關的環境污染占的比重大，對材料進行環境協調性評價就顯得非常重要。典型材料的評價，是眾多產品評價的基礎，對典型材料進行MLAC可以減少評價的重復。評價材料的優劣要根據這一背景，建立新的評價體系，補充新的評價內容。其研究范圍不斷擴大，從傳統的包裝材料，容器等產品領域轉向各種金屬、高分子、無機非金屬和生物材料，從傳統側重于結構材料的評價轉向對功能材料的評價。
3結語
21世紀是經濟與環境協調發展的世界，世界經濟的可持續發展必須以自然資源和環境協調性為基礎。人類社會面臨能源、資源危機和環境污染，這些問題嚴重威脅著人類及生物的生存環境，甚至關系到生物世界的生存。所以，我們必須充分考慮其環境協調性，加強材料的協調性設計，廣泛應用環境材料。
參考文獻：
[1]王天民.生態環境材料[M].天津大學出版社,2000.
篇9
【關鍵詞】材料科學與工程專業 新創新型人才 培養模式
【中圖分類號】G647【文獻標識碼】A【文章編號】1006-9682(2010)06-0031-02
一、引 言
現階段我國高等教育從“知識傳授”向“能力培養”轉變,從“精英教育”向“大眾教育”轉型,單一的學科發展很難培養出社會適應性好、厚基礎、寬口徑、高素質復合型創新人才。[1]材料科學與工程專業作為我校的優勢學科,擔負著服務西部地方經濟建設的重任。探索如何培養適應服務西部、面向全國的厚基礎、寬口徑材料類人才是學校人才培養方面的重點研究課題。
過去在材料類專業人才培養中,按工種(行業)分割專業的單一培養模式已很難適應當前市場經濟發展及畢業學生就業模式發生的變化。[2]國家通過四次專業大調整、四次材料學科專業目錄調整和修訂,在學科領域發展上已從單一的材料物理;材料化學;金屬、非金屬材料;高分子材料領域向交叉融合的方向發展,較大程度的拓寬了專業知識面。[3]隨著材料科學與工程專業規范、專業目錄的制定,學科知識體系趨向多學科、交叉融合發展,新材料的研發和工業化生產與材料的應用管理之間的有機聯系正成為發展的主要趨勢,這些變化將導致材料類專業教學體系、教育手段、教學方法與內容等諸多因素發生變革,勢必導致專業教育模式的重大轉變。
近年來,依托材料工程領域國家級人才培養模式創新實驗區建設,我校材料科學與工程專業在人才培養模式的探索上取得了很大的發展。建立了以材料的結構與成分、合成與加工、服役行為和性能四個基本要素為核心的知識體系,以材料科學與工程一級學科招生,按材料科學、材料工程、材料應用三個專業方向培養的創新型人才培養模式。從培養目標、課程體系設置等方面突出“科工貿并舉,理工管滲透”的辦學特色,體現了各學科間的相互融合和支撐,有利于培養厚基礎、寬口徑、高素質的創新復合型人才。
二、我校材料科學與工程專業發展歷程
我院材料科學與工程專業最早可追溯到1956年開辦的“混凝土及建筑制品”專業,即為后來的“水泥”專業前身,1979年撤銷。1970年增設了西北地區唯一一家“耐火材料”專業,1993年,經原國家教委批準,又增設了“無機非金屬材料”專業。1999年國家專業大調整,將“硅酸鹽工程”專業和“無機非金屬材料”專業合并為“無機非金屬材料工程”專業。學院為了較大程度地擴大學生知識面,結合我院本專業發展歷程,當時的“無機非金屬材料工程專業”按一二年級統一培養,三年級分為“水泥、無機即耐火材料、建材”三個模塊培養,這就成為當前新創新型人才培養模式的前身。2002年“無機非金屬材料工程”專業調整,將其提升為“材料科學與工程”專業一級學科招生。三、新創新型人才培養模式的構建
1.培養模式的確定
全國200多所普通高校都設有材料科學與工程專業,其主要教育模式有三類:①基地班/試點班模式;②一、二年級統一開課,不分專業,三、四年級按二級學科分專業進行教學;③按照一級學科招生,按二級或三級學科進行培養。
結合我校辦學實際,以及我校材料科學與工程專業的專業改革,從2002年開始我校材料科學與工程專業按材料科學與工程一級學科招生,以原有無機非金屬材料工程專業為背景,下設的材料科學、材料工程、材料應用自主設立辦學方向,這是獨立于前三種教育模式之外的,具有我校特色的辦學模式。這一培養模式的建立對其它開設有材料類專業的本科院校具有一定的參考和示范作用。
2.培養目標的定位
依據材料“四要素”,堅持“以無機非金屬材料為主,向金屬材料滲透,與土木建筑學科交叉融合”為特色的辦學思想,在本科培養方案及課程設置制定中,將一級學科分為三個專業方向培養:即材料科學、材料工程與材料應用。
材料科學方向重點培養具有從事材料性質研究和新材料研發方面知識的高級專門人才;材料工程方向重點培養掌握各種材料工業化的生產技術、工藝過程和系統控制等方面知識的高級專門人才;材料應用方向重點培養具有材料的應用推廣、流通中的材料管理、性能檢測、商務活動等能力的高級專業人才。
3.培養方案的修訂
學校在2004版、2008版培養方案的基礎上,圍繞教學改革的主導思想,結合社會人才市場的需要,按照材料科學與工程專業3個方向具體培養目標,對教學計劃進行認真細致的研討與修訂,我校材料科學與工程專業2009版培養計劃更加突出三個辦學方向各自的辦學特色。
(1)材料科學方向以高溫陶瓷材料為背景,注重材料性能及結構表征研究、新材料研發,兼顧材料工藝設計與開發,以高溫陶瓷材料和冶金工程專業的交叉融合為特色。
(2)材料工程方向以無機非金屬材料為背景,注重與材料的規模化工業生產相關的理論及技術,以生態建筑材料新工藝、新設備開發為特色。
(3)材料應用方向以建筑材料為背景,注重建筑材料在土木工程中的應用,相關理論和技術以及土建施工過程中建筑材料的物流和管理,以建筑材料與土木工程及工程管理專業交叉融合為特色。
4.課程設置體系的構建
結合學校學分制改革,材料科學與工程專業2009版培養方案對原有培養方案總學分進行了壓縮,課程設置由必修課、選修課(公選課、限選課、任選課)、實踐性教學環節3部分組成,其中適當壓縮必修課(尤其是專業必修課),增加了專業類選修課,提高了實踐環節的比重,更加注重擴大學生知識面,培養學生的實踐、創新能力。2009版培養計劃中必修課、選修課、實踐性教學環節三者比例為53∶22∶25。
課程體系設置在充分滿足三個培養方向所需的共同理論與實踐基礎的同時,還按照三個方向各自的特點處理好各個方向之間的交叉、滲透和融合。三個方向具有相同的基礎課和專業基礎課,如:數理化、制圖、英語以及材料科學基礎、材料工程基礎、材料研究方法等公共基礎及專業基礎課;在專業課模塊中,開設具有各自特色的專業方向課和專業方向選修課,在滿足學生興趣的同時,擴大學生的知識面。
為了規范課程內容及知識體系,學校以材料科學與工程專業規范為依據,結合材料四要素,確定了知識領域、知識單元和知識點三個層次的知識體系。由知識點的任意組合來確定教學大綱,使課程體系更具體,實現課程設置、教學大綱的規范化,克服了任意設課、課程名稱與教學內容不符等弊端。
5.教學手段、方法的改進
隨著現代化教學手段不斷成熟,多媒體課件、各類專業課程網站逐漸走進課堂,多媒體動畫將繁雜的公式、實驗等以動態化的形式向學生講授。通過近幾年的努力,我院《材料工程基礎》、《土木工程材料》已獲評省級精品課程,《材料科學基礎》、《材料物理性能》獲評校級精品課程。并在原有“材料與標本陳列館”的基礎上,結合先進網絡技術和數字技術,建設“材料與礦物數字博物館”網站,提高材料類相關學科及課程的教學質量。在雙語教學方面,2007年開始在專業選修課部分增加雙語內容,為了讓學生更快的了解材料學科的前沿發展,學校在2009版培養方案中將雙語課程提升為專業必修課,極大地促進了雙語教學的開展。
6.創新平臺的搭建
近年來,學校利用多年來在材料科學與工程領域所積累的雄厚的科研實力和完備的科研設施條件,不斷為本科教學搭建平臺。以“產學研”結合的培養模式,科研帶動教學,加強本科生實踐創新能力培養。學院依托“省部共建西部建筑科技重點實驗室”;“國家級材料工程領域人才培養模式創新試驗區”;8個國家級、省部級以上工程中心;10個校企工程中心和12個校外實習基地的建設,聽取來自科研、生產一線的校外專家意見,著力實現理論教學和實踐教學內容與社會的發展需求緊密結合,解決好青年教師和學生實踐能力不強的問題,提高師資總體水平,改進實習基地及實驗室條件。確保既有“科工貿并舉,理工管滲透”的培養方向,又具有培養知識面寬、基礎雄厚、綜合實力、實踐能力較強的復合型、創新型材料類本科專業人才的培養目標。
四、結束語
1.我校材料科學與工程專業本科按照材料科學與工程一級學科招生,按材料科學、材料工程、材料應用三個專業方向培養,從培養目標、課程體系設置等方面突出“科工貿并舉,理工管滲透”的辦學特色,體現了各學科間的相互融合和支撐,有利于培養厚基礎、寬口徑、高素質的創新復合型人才。
2.我校材料科學與工程專業按照材料的四要素確定了合理的專業培養目標及課程教學體系,并按照學科發展不斷完善培養方案、規范課程教學,促進教學質量的提高。
3.學校通過創新平臺的搭建,使教學內容及實踐環節更貼近社會發展的需要,按照“產學研”結合的培養模式,以科研帶動教學,同時促進學生實踐能力及創新能力的提高,有助于培養知識面寬、基礎扎實、實踐能力較強的創新型材料類專業本科人才。
參考文獻
1 張勝利、張小絨.厚基礎寬口徑培養高素質人才――關于高校本科教育培養模式的思考.中國林業教育,2007(4):11～14
篇10
關鍵詞：材料科學，綜合實驗，教學改革，實踐能力
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）38-0036-02
近年來，我國高等院校辦學規模不斷擴大。為適應經濟社會發展需要，如何培養基礎扎實、綜合能力強的高素質人才已成為高等院校培養學生的新要求。材料測試綜合實驗是我校無機非金屬材料專業本科生的必修專業課，其主要目標是使學生系統學習和掌握各種測試儀器的基本原理、實驗技術及其在無機非金屬材料中的應用。本課程實踐教學環節是材料測試方法學習的重要組成部分。通過本門課程的學習能夠使學生掌握偏光顯微鏡和部分大型儀器設備的操作方法、樣品制備、晶體的鏡下特征、圖譜解釋、數據處理等；學會利用X射線衍射儀、紅外光譜儀、熱分析儀等大型儀器設備解決材料的物相組成及結構鑒定等問題，培養學生的動手能力和綜合分析能力。高等教育經歷了十多年的大眾化發展，如何創新教育教學方法、強化實踐教學環節、構建完善的課程體系，以提高高等學校教學質量、培養高質量創新型人才是目前我國高等教育的教學改革重點[1]。材料測試綜合實驗教學正是基于上述宗旨，不僅要為學生提供將材料測試方法理論教學付諸實踐的機會，同時還要在實踐教學的過程中提升學生動手能力以及分析問題、解決問題的綜合能力[2]。針對以上目標，為了讓學生能夠更好地掌握無機材料的測試分析方法并形成系統化的認識，我們著重從以下幾方面入手對材料測試實驗教學改革進行探討。
一、材料測試實驗教學改革的設想
高層次應用型人才培養是高等教育適應科學技術進步和社會經濟發展與轉型的必然要求，因此在材料測試實驗教學改革的設計與實施過程中，我們確立了以高素質綜合型人才為目標的培養模式[3，4]。根據我校無機非金屬材料專業設置情況，首先結合材料測試方法理論課教學內容，令實驗教學與理論教學內容緊密結合，進一步鞏固學生對各種測試方法理論的掌握；針對無機非金屬專業的特點制定相應的實驗內容，如加大對礦物材料的測試分析環節比例，設計建立多層次的實驗教學體系，加大綜合性、研究性實驗比例；著重培養學生分析問題、解決問題的綜合能力。對于一些實驗程序復雜、耗時較長的實驗可以開展多個小組的學生合作完成注重學生協同合作精神的培養。
二、材料測試實驗教學改革具體措施
1.實驗內容的更新與優化。由于材料測試方法內容廣泛，新儀器、新方法層出不窮，發展迅速，因此在內容選擇上更要突出重點，增設研究性實驗、分析方案設計實驗和綜合性實驗，把材料測試實驗教學由讓學生學會使用儀器和測定數據，上升到讓其學會如何運用儀器設備對材料進行深入分析的新高度。加大綜合性、專業性強的實驗比例，綜合性實驗課時占到總實驗課時的65%～75%。此外，針對我校無機非金屬材料專業辦學特點，我們在測試儀器的基本操作實驗教學外，還增設了許多針對無機礦物材料的研究性實驗。這樣的實驗課程設置不僅能夠確保學生掌握儀器基本操作方法，而且體現了專業特點，增強了課程與生產實際的聯系，有利于培養高層次應用型人才以適應行業發展的需要。只有持續不斷地更新與優化，方可令材料測試實踐教學在培養高層次綜合型人才方面發揮更大的作用。
2.強化實驗教學環節。實驗指導教師應重視實驗測試前的專項講解。在實驗前的講解過程中，應從以教授知識為主的傳統被動教學方法向啟發思維、探索知識的主動教學方法逐漸轉變，形成“實踐引導、自主思考”的教學模式。在激發學生對實踐教學環節的興趣的基礎上，闡明實驗的目的與意義、操作要點以及在現實生活、工業、科研等領域的應用及國內外的相關前沿知識。讓學生在對儀器設備有了充分認識的基礎上，了解當前的先進技術，以拓寬學生的知識面。同時還要清楚地了解相應理論課的授課內容。這樣方可令實驗前僅有的10～15分鐘講解過程對整體實驗起到有效的指導作用，學生在實驗過程中的學習、操作效率也會隨之提高。
3.重視學生基礎實驗能力的培養。學生基礎實踐能力的欠缺往往會成為綜合型人才培養的阻礙，而實驗教學是培養學生實踐動手能力最直接、最有效的方法，是培養學生實際應用能力的主要途徑。我們在教授每種儀器使用的實驗環節，都應有意識地保留一次培養學生基本操作能力的基礎性實驗和驗證性實驗，課時大約占實驗總課時的1/4～1/3。在基礎性實驗課教學過程中，不單讓學生熟練掌握儀器的基本操作方法、使用流程，同時要讓學生能夠準確記錄實驗數據、處理數據，并通過對實驗數據的記錄，督促學生認真思考、分析相應的實驗結果，鞏固和加深對不同材料測試方法原理的理解。
4.重視實驗后的分析討論。每次實驗結束后，必須帶領學生對本次實驗進行總結，對實驗中出現的各類實驗現象以及科學問題加以分析討論，探討實驗現象的理論解釋以加深學生對實驗內容的理解，訓練學生從多層次、多角度、多方位思考、分析和解決問題。加深學生對各種材料測試方法的認識，讓學生自己思考、討論，結合實際數據與結果使學生更有效地掌握知識。逐漸構建學生的從現象認識本質、從規律探索抽象的主動學習思維，增強學生的綜合分析能力。這樣的教學過程不僅能提高學生的自學能力、知識遷移能力，而且還能培養學生發散思維能力、分析和解決問題能力等，是培養高層次綜合型工程技術人才的重要手段。
學生綜合能力的培養是我國目前高等院校人才培養過程中關注的重點。本文針對無機非金屬材料專業本科生的材料測試綜合實驗教學改革進行了探討，分別從實驗內容的更新與優化、實驗教學環節強化、學生基礎實驗能力的培養以及實驗后的分析討論四方面對進行了闡述，旨在通過這些改進措施使學生更好地掌握實驗基礎方法，提升學生的實踐動手能力及綜合素質，進而為培養、造就高層次、高質量、綜合型的無機非金屬材料領域人才提供培訓手段。
參考文獻：
[1]吳其勝，張長森，焦寶祥，等.材料科學與工程專業實施卓越工程師計劃培養模式的研究與實踐[J].化工高等教育，2012，（03）：14-17.
[2]姜德立，陳敏，謝吉民，等.大學化學教學中培養學生創新能力的探索[J]，教育教學論壇，2013，（10）：198.
