无机非金属材料范文
时间：2023-04-08 18:35:43
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篇1
引言
这些年，干法静电喷涂是一类先进的涂搪技术在搪瓷技艺中广泛的被应用。碳酸钙是一类重要的无机非金属材料，作为工业制品的关键填充剂与助剂。搪瓷性能的好坏直接关系到搪瓷粉末的发展和销量[1]，所以对其性能的测试及置换的配方调配都是需要重点关注的问题。鉴于此，本文对无机非金属材料的研制与性能表征进行分析与探究具有较为深远的意义。
1、无机非金属材料低温静电搪瓷的研制与性能表征
1.1基本研制原理
低温静电搪瓷的研制关键在于新型先进的静电粉末喷涂法。这种方法是根据粉末涂料在高压静电场条件下通过感应起电或者摩擦起电，同时让接地的被涂抹物拥有和粉末涂料相反的电荷[2]。本实验所使用的就是通过电晕放电式荷电静电粉末喷枪。这类喷涂工艺凭借压缩空气把搪瓷粉末利用管道传输到带有负电的高压喷枪例，让它拥有负电荷然后喷射出，被涂抹在带有正电荷的净坯上，从而构成了均衡的瓷粉层，通过烧纸最终得到了瓷器表面光滑、亮度很好的成品。当粉末涂料通过静电粉末喷枪给被涂物进行涂抹时，带电荷的粉末涂料被添加进带相反电荷的被涂物表层，之后被涂物进入烘烤炉例让粉末涂料融化流平或者交联固化成膜状。这是目前国内外使用的最多、最普遍的一种粉末涂料涂装方式。具体操作流程见图1-1、1-2所示
图1-1手动静电喷枪使用经过
a- 静电式喷枪 b-电离出的负氧离子 c-带电搪瓷粉末 d-附带有搪瓷颗粒的部件
图1-2静电喷涂的简单配置
1.流化粉桶 2.喷粉间 3.待涂部件 4.喷枪；Q：粉末流化率 n：沉积效率
1.2静电干粉搪瓷的优势与性能表征
静电干粉涂搪的技艺特征就是需要的粉量不多，瓷粉的使用率可以达到95%以上，工业品的品质较好[3]，底坯提前处理简单方面，属于涂搪技艺的跨越式改进，是以后国内外大、中型搪瓷生产企业发展的重要技术目标。因为这类涂搪技艺是根据基板和瓷釉粉末之间的静电作用而引发粘附的原理，一般需要让瓷釉粉末拥有很好的绝缘电阻率，大概是1014至1016欧姆.厘米。不然粘附于基板处的瓷釉就会因为缺乏电荷而掉落下来。所以，必须在粉末的外层覆盖上一层高电阻的有机聚合物，从而提升瓷釉的绝缘电阻。静电喷涂技艺有着过去的干法、湿法涂搪技艺所没有的显著优点：①在很好的光泽度、匀称的色彩、相一致的瓷壁厚度上，这项工艺都拥有其独特的效果[4]。②它在某些程度很好的降低了能源损耗，节约了一定劳动力。③瓷釉粉的使用率很高，同时可以在密封体系中完成回收再利用，减少了不必要的污染，主要是因为喷粉室利用了回收装备；④瓷壁较薄，材料的使用少，被喷涂的部件没有留下死角部分。⑤有关的金属坯件的前期提前处置需要不多。更加显著的优点是，它能够满足不间断大规模生产工业品制造的需求，和传统工艺比较它的工序更加简单高效。总而言之就是，它有着涂壁厚度匀称、表层品质好、耐酸碱腐蚀性、机械性能好、成品的使用期限长、无污染与生产效率高。具体见图1-3：
图1-3静电喷涂和过去涂搪方式的有关性能对比
静电搪瓷粉末老化的问题一般可以经过以下方式来有效处理：添加固化剂、增添催化剂、提升温度、预水解玻璃料表层。
2、无机非金属材料碳酸钙的研制与性能表征
2.1人工合成高聚物聚乙二醇对于碳酸钙晶体培育的调节
碳酸钙不但是矿物质中关键的一类，而且也是一类非常关键的无机非金属材料，是工业品中的关键填充剂与助剂。它作为一类重要的无机填料，目前已经广泛的应用在橡胶、涂料、油墨、日用化工、医药、食品等行业上。随着以上行业的迅速发展，碳酸钙制品正走向粒径极细化、晶型多样化和表明改性目标发展[5]，让它不仅有填充效果还有很好的补强性。为了适应多用途，调节晶体的培育化学工作已经在国内外开展起来了，拥有一定构造的有机表层包括自组装单分子膜、LB膜、生物大分子和某些离子、蛋白质等被普遍的用来当成模板调控碳酸钙的晶体培育。另外能够阻挡碳酸钙结晶形状相互变化，以此获得亚稳定状态的结晶形状。这些年，人工合成的高聚物在矿化中被普遍的使用，研究证明，拥有低分子量的聚合物添加剂能够有效促进碳酸钙晶体的成长[6]。其中聚乙二醇就属于这种聚合物，无毒，是非离子表面活性剂，有亲水基团与疏水基。碳酸钙的结晶发生在室温条件下，利用直接沉淀的方式完成。先调配实验需要的所有PEG溶液，然后2.22gCaCl2（0.02mol）和2.12gNa2CO3（0.02mol）分别溶于100mL上面的溶液里。然后把Na2CO3（100ml，0.2M）溶液在磁力搅动中慢慢滴进CaCl2（100mL，0.2M）溶液。搅动10分钟后把溶液密封，经过一天后的沉淀抽滤，从而得到碳酸钙沉淀，使用多次蒸馏水与无水乙醇洗涤。然后干燥。
2.2不同分子量的PEG体系中获得的碳酸钙晶体的表征
不同分子量的PEG的浓度调控在0.5%左右[7]。在PEG10000体系中获得的碳酸钙晶体，大部分是斜方六面体形状，颗粒大小不匀称，规模的差距显著，表层相当粗糙，棱角不太分明。而在PEG6000的体系中，不但有方解石的特点吸收峰，还有球霰石的吸收峰。因而得出结论，在PEG10000与PEG20000D的体系引发下，得到的CaCO3晶体是方解石晶型，属于高分子量的PEG体系有助于方解石晶型的稳固。
结语
通过本文探究，认识到无机非金属材料的研制的经过，因此对其性能表征进行加强便显得极为重要。然而，这是一项较为系统的工作，不能一蹴而就，需要从多方面完善，比如人工合成对于碳酸钙晶体培育。相信做好以上这些，无机非金属材料的研制将能够得到有效强化，进一步为无机非金属材料的发展奠定尤为坚实的基础。
参考文献
[1] 徐子阳. 低温无底釉耐酸搪瓷釉的研制[J]. 玻璃与搪瓷. 2005（02）
[2] 徐元萍. 表面活性助剂硅油对搪瓷及陶瓷光泽度的影响[J]. 中国搪瓷. 2003（Z2）
[3] 窦安民. 静电干粉搪瓷[J]. 中国搪瓷. 2002（04）
[4] 戴琦. 耐热高强搪瓷[J]. 玻璃与搪瓷. 2001（05）
[5] 任锁平. 搪瓷制品丝网泡（状）缺陷的成因及对策[J]. 玻璃与搪瓷. 1999（01）
篇2
关键词：无机非金属材料；石墨烯；制备；性能表征
中图分类号： TB321 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（c）-0000-00
无机非金属新材料具有耐高温、耐腐蚀、高强度、多功能等多种优越性能，是高技术产业不可缺少的关键材料，目前在各个工业部门以及空间技术、电子技术、激光技术、光电子技术、红外技术发展方面发挥了重要作用。本文以石墨烯为例，对磷化铜纳米粒子修饰石墨烯复合材料的制备及性能表征进行分析，旨在对石墨烯及其他无机非金属材料的制备和应用有所帮助。
1 石墨烯与磷化铜性能分析：磷化铜存在特殊的电化学嵌锂性能，作为锂离子电池负极材料极具潜力，而且其体积容量几乎是石墨的4倍。作为锂离子电池负极材，磷化铜优点是初始放电容量高，电化学活性高；缺点是在充放电的过程中，由于脱锂/嵌锂产生的应力使得磷化铜活性物质形貌结构发生变化，导致放电容量的迅速衰减。磷化铜纳米粒子与导电性、热稳定性较好的基体材料复合是改善材料电学性能的有效途径。
石墨烯具有很高的柔性、优良的导电性和热稳定性，可以从结构上限制磷化铜在充放电过程中的体积膨胀与收缩，同时石墨烯具有很好的导电性，可以提高电子的传导速率。因此，通过石墨烯复合磷化铜可以有效的提高其电学性能。
2 磷化铜纳米粒子修饰石墨烯复合材料制备
2.1一般材料：氯化铜（CuCl2・2H2O，AR，上海埃彼化学试剂有限公司）；白磷（P4，AR，天津富宇化工有限公司）；石墨粉（国药集团化学试剂有限公司）；十六烷基三甲基溴化铵（CTAB，西安化学试剂厂）；水（二次蒸馏水）。
2.2氧化石墨烯的制备：使用天然的石墨粉，采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯。使用超纯水对粗产品进行洗涤，至pH约为6。最后进行真空冷冻干燥等到固体氧化石墨烯。
2.3复合材料的制备：精确的称量出10mg氧化石墨烯固体与准确量取40mL氨水溶液（28%）加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中，超声分散2h，直到反应釜中的固体物质完全分散，溶液变的均匀。加入50mg十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）超声至CTAB完全溶解，将50mg氯化铜（CuCl2・2H2O）加入反应釜中，磁力搅拌30min。期间超声分散注意水温保持室温。加入100mg黄磷（YP），将内衬密封至不锈钢釜壳中，在140℃恒温干燥箱中连续反应12h。待反应完成后，取釜，自然冷却至室温。得到的黑色粗产物用苯、无水乙醇、蒸馏水依次洗涤数次，来除去副反应生成的杂质。最后将清洗完全后的产物，在60℃真空干燥箱内恒温干燥6h，完成后，收集样品待用。
3 磷化铜纳米粒子修饰石墨烯复合材料性能表征：样品的物相和纯度同样用D/Max-3c型XRD进行检测；样品的形貌分析利用日本HitachiS-4800型场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM，FEITecnaiG2F20S-TWIN）观察。
3.1结构分析
Gr和Cu3P-Gr复合物的XRD图见图1所示。
通过图1可知，GO位于10.4°的（002）特征峰（图1a插图）对应0.850nm的层间距。当溶剂热反应完成后，Gr在大约24.4°处出现一个较宽的峰，其对应的层间距为0.365nm，这说明在该溶剂热体系下GO被还原成Gr。复合物中主要的（112），（202），（211），（300），（113）和（212）晶面分别出现在36.0°，39.1°，41.6°，45.1°，46.2°和47.3°，能够对应Cu3P的标准卡片值（JCPDS号为71-2261）。其中复合物XRD中出现明显的宽峰（图1a黑框标记处），这直接说明Cu3P锚定在石墨烯表面。EDS图分析结果表明在复合物中仅存在Cu、P、O和C四种元素，这点与XRD图分析结果一致。对存在的元素的含量分析发现，复合物中C：O接近11：1，这说明复合物中氧化石墨烯还原的程度较高。
3.2复合物的电学性能：石墨烯作为锚定点保留了其优异的电学性能，同时与纳米Cu3P粒子相互交叠加大了夹层间距和更丰富的微孔结构，两者协同提供更多的储锂空间。有效的提升了复合材料的充放电比容量，解决了单一组分材料的电学性能缺陷。
此外，Cu3P-Gr复合材料和单一组分Cu3P都在0.75V左右出现了明显的充放电平台，这可以归结于Cu3P+3LiLi3P+3Cu这一反应。同时，Cu3P-Gr复合材料比单一组分Cu3P充放电平台更长更平稳，这说明石墨烯的加入有效的减少了纳米Cu3P粒子所带来的体积效应，且石墨烯优异的电学性能提高了复合材料的整体导电能力，缩短了锂离子传输的距离，提高锂离子脱嵌过程的扩散速度。这一显著提高，更加有利于复合材料的实际应用。
4 结论
本文以石墨烯、氯化铜、白磷为原料成功制备出Cu3P修饰的石墨烯复合材料，并对其结构、尺寸和形貌进行了表征。石墨烯复合材料电学性能测试结果表明：复合物的放电容量及循环性能优于单一组分的石墨烯、磷化铜，循环性能突出，具有一定的应用价值。
参考文献
[1]张立彬，王金清，杨生荣，孔祥正.石墨烯-聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能表征[J].高分子学报，2014，11：1472-1478.
[2]白树林，赵云红.石墨烯热学性能及表征技术[J].力学进展，2014，00：236-259.
篇3
关键词：无机非金属材料；专业英语；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）13-0116-02
专业英语是学生、学者和工程技术人员获取科研信息、掌握学科发展动态、参加国际学术交流的重要工具。《无机非金属材料专业英语》课程是针对无机非金属材料工程专业学生在学完公共英语课及必要的专业知识后开设的一门专业基础课。通过该课程的学习，使学生了解专业英语的结构、词汇、写作方法及其与普通英语的异同点；掌握无机非金属材料专业常用的英语词汇，能较顺利的阅读、理解和翻译有关的科技英文文献和资料；掌握科技应用文的书写格式与写作技巧。但是在目前的教学中仍存在一些问题，如教学内容、教学方法、考核手段等。本文针对材料专业英语的教学现状和存在问题，从教学内容、教学进度与模块、教学方法几个方面对无机非金属材料专业英语教学改革进行了初步探讨。
一、针对教学内容的改革：充实教学内容，丰富课文载体形式
目前本课程采用的教材为杜永娟主编的《无机非金属材料专业英语》（化学工业出版社），教材的内容基本覆盖了无机非金属材料专业的重要内容，但课文绝大部分来自20世纪80年代末和90年代以来的出版物，内容略显陈旧。另一方面，课文与阅读材料来自英文原版教科书、专著、国际著名学术期刊和国际学术会议，课文载体的形式略显单一。
经统计，本专业的学生毕业后除35%～45%就读研究生继续深造外，有55%～65%的毕业生直接参加工作，主要从事技术、管理、新产品开发等方面的工作。他们最需要的英语能力不是阅读英文基础理论的教科书，而是能走在无机非金属材料领域的前言，查阅、撰写各种与科技开发、生产实践密切相关的书籍、合同、专利、仪器使用说明书等文献情报，以及其他进行国际学术、科技及经贸交流的资料。因此，在教材的基础上需要对教学内容进行重新设计，对原教材中的课文进行筛选，保留实用性强、较为新颖的课文，同时兼顾课文的范围涵盖无机非金属材料的重要内容，以此作为基本专业知识阶段教学模块。在此基础上，补充其他形式的课文，包括专著文章、论文、专利、文摘、学术会议通讯、经贸合同、各种产品说明书等，丰富课文载体的形式。
二、针对教学进度和教学模块的改革：实施分阶段教学
以往无机非金属材料专业英语的教学主要依照无机非金属材料的类型的划分单元，即分别对各类无机非金属材料进行介绍。从材料的角度来看教学内容覆盖面较广，但从英语教学的角度来看，始终停留学习性阅读的教学层面，没有对教学内容作进一步的深化，难以进一步培养和拓展学生实际英语的应用能力。因此，在教学改革中有必要按照由浅入深、循序渐进的原则，合理安排教材和扩展内容，实施分阶段教学。结合材料专业英语教学的特点，将教学内容分为三个阶段，包括基本专业知识阶段、提高阶段和综合应用阶段。各教学模块的教学内容和重点如下表所示：
其中基本专业知识阶段主要围绕教材中的课文，设置无机材料物理化学、陶瓷、玻璃、水泥与混凝土、耐火材料、宝石、无机材料工程七个单元。在教学中重点对课文中的背景知识及语言点作讲解，结合课文和补充材料，使学生了解专业英语句法、词法、结构的特点，掌握无机非金属材料中常见的英语词汇和短语，培养学生阅读专业资料的能力，为专业英语的实际应用打好基础。本阶段的教学学时占整个学时的60%左右。
提高阶段的教学内容为常用英语科技应用文的阅读与写作。英语科技应用文范围较广，涉及说明书、合同、专利、简历、求职信、图表、科技论文、信函等。在本教学中结合材料专业的特点，选取说明书、专利、科技论文写作三大科技应用文作为主要内容，介绍其基本内容、文体要求和一般格式，在此基础上介绍相关的写作方法与技巧，分析科技英语写作中常见的问题，从而锻炼学生的翻译和写作能力。其中说明书部分包括说明的基本组成、说明与说明书书写的原则、说明与说明书的文体要求、说明书常用句型几个部分；专利部分包括专利基础知识简介、专利文献的结构两大部分。英语科技论文部分由三大检索简介、论文的结构安排与撰写、投稿及与编辑的联系三大部分组成。提高阶段的教学学时占整个学时的30%左右。
为了培养学生的综合能力，在前两个阶段基础上设计了综合应用阶段。在此阶段教学中，让学生根据各自实习、实验内容撰写英文摘要并作专题演讲和进行集体讨论，从而对前期所学到的知识进行灵活应用，锻炼写作、口语能力，使专业英语的实际应用能力进一步提升。综合应用阶段的教学学时占整个学时的10%左右。
按照上述三个阶段进行教学，可使学生由浅入深地掌握无机非金属材料专业英语的知识，既重视基础，又具有培养和拓展学生实际应用英语能力的能力和空间，形成有机关联的一个整体。
三、针对教学方法的改革：采用多样的教学手段
目前专业英语的教学方法仍主要采用以教师讲授为主的教学方法，这种传统的教学方法已不能满足本科教育的需要。因此有必要对教学方法进行改革。
在本教学中，将PBL（Problem-based leaning）教学方法引入专业英语的教学中。PBL教学方法在医学等教学领域已被证明是一种有效的教学方法，该方法能够调动学生的主动性和积极性，培养学生的综合素质。将PBL教学法引入专业英语的教学中，设计一些与专业密切相关的问题，引导学生利用专业英语解决实际问题。例如根据课文内容设定题目，如在“水泥与混凝土”这一单元中，要求学生就“什么是水泥”、“如何生产水泥”、“水泥的机械性质如何”等问题进行回答和讨论；将学生分组，将他们在实习阶段所参与的实习内容写成摘要，再通过专题演讲的形式在课堂上介绍给大家，再引导学生进行提问和讨论；按照本专业实验室某种仪器的英文说明书掌握仪器的使用方法等。在课堂教学中以学生为主体、教师为主导，改变过去以教师为中心的教学模式。
经过以上三方面的改革，整个教学内容的安排更加合理，提高了学生学习的积极性和课堂参与度，在了解理论知识的基础上进行了大量阅读、翻译和写作实践，使学生能真正以英语为工具，熟练地获取和交流本专业所需的信息，为将来在专业工作中使用英语打下良好的基础。
参考文献：
[1]陈洪美.芦笙高等学校材料类专业英语教学现状与改革[J].中国科教创新导刊，2011，（31）.
[2]王能利，柏朝晖，卢利平.无机非金属材料工程专业英语教学改革与实践[J].长春理工大学学报（社会科学版），2009，（03）.
[3]赵锴，罗晓东，董季玲.PBL教学模式在材料加工类专业英语教学改革中的探讨[D].第5届教育教学改革与管理工程学术年会论文集，2012.
[4]要玉宏，王正品.从本科毕业设计看材料类专业英语教学改革[J].新课程研究，2011，（213）.
[5]姚爱华，叶松，林健，王德平.材料专业英语教学的现状及其改革的几点建议[J].教育教学论坛，2013，（16）.
[6]邓雁希.材料专业英语教学改革探讨[J].中国科技信息，2010，（23）.
[7]皮锦红.材料专业英语教学改革初探[J].南京工程学院学报（社会科学版），2008，8（3）.
[8]徐淑珍.材料专业英语教学改革与实践[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2008，2（25）.
篇4
【关键词】质子导电性；无机非金属材料；发展；应用
科技的高速发展，使更多高性能的材料的发现和应用成为可能。无机非金属材料以其优良的耐腐蚀性等特点被应用在防腐工程特别是管道防腐之中，这种材料其实又称陶瓷材料，有传统陶瓷与精细陶瓷之分。无机非金属材料具有其他材料无法比拟的优点，在声、电、光、磁等方面都具有特殊的功能，其中质子导电性无机非金属材料十分具有研究价值。
1 质子导电性的无机非金属材料发展概述
关于质子导体的研究早在20世纪初就已经出现并寻找到了银离子导体，其中还具有现今为止常温下最高的导电率的导体。但是银离子导体在性能上很不稳定，价格又很高，很快就被后来出现的铜离子导体给取代。铜离子导体中存在着迄今为止具有最高导电率的固体电解质，因为其具有与银离子导体相似的性质，价格有比其低很多，故收到了人们普遍关注，之后又发现了其他的离子导体，质子导电体是在20世纪70年代被发现的[1]。最近几年全球都十分关注能源相关的研究领域，具有质子导电性的无机非金属材料在功能上又十分特别，所以对这一领域的研究一直未中断过。
到目前，已经被发现的质子导电性的无机化合物主要包括：水合物型、氢键型、β-Al2O3型、氢嵌入型、晶格缺陷型，下面对这几种类型简单加以介绍。
水合物型的导电体，它的构造之中含有一些结晶水，如果在通电的状态下，水分子之间就会通过质子传递来导电。这一类型的导体如果在室温的条件下，导电率会相当高，而如果温度在此基础上升高，其结构之中的结晶水很容易流失，导电率就会明显的下降。
氢键型的质子导体是通过氢键连接离子团或者分子，使其形成链状或者是骨架类的结构，同样可以在通电的条件下，利用质子传递导电。氢键在高温时容易遭到破坏，使其本来连接在一起的结构分解，导电率会相应的降低。
β-Al2O3类的质子导体可以分为三种类型，而当制备的方法不一样的时候，又可以分成两种不同的类型。这其中的各种类型都具有高低不同的导电率，出现这种不同是由于结构中的质子能量降低，形成低能扩散的途径[2]，所有的类型在温度升高时都会降低其导电的效率。
氢嵌入型的质子导体中H+体积很小，对于部分晶体晶格的间隙可以很轻易的嵌入其中，在通电的条件下，H+会在晶体间隙之中进行定向的移动，从而导电。氢嵌入类型的导电体导电是通过电子进行导电为主，其质子的导电性很低，所以应用的价值也不大。
晶格缺陷型的质子导体，比之前的几种具有质子的导电性质的无机化合物发现的要晚，那些含氢的导体在高温的状态下会降低其导电性或者导电性直接消失，所以不适合在高于300摄氏度的状态下应用。后来发现的氧化物烧结体在一定条件下呈现电子导电性，但是当处于高温状态下，会产生水蒸气或者氢气，这时其电子的导电性就会降低，而质子的导电性反而增加，温度如果达到一定的标准，就能够基本上完全显示质子的导电性[3]。由于这种材料可以在高温状态下导电，所以在应用价值方面很高，也在现实中得到相应的应用，并取得一定成就。
2 质子导电性无机非金属材料的应用
2.1 氢传感器
一些陶瓷以SrCeO3、CaZrO3、BaCeO3作为母体，它们是固体的电解质，其中一端的H2压力较大，是负极，而另外一端的H2压力则较小，就是正极，从而形成了氢浓差电池。可以用测试电池对这种氢传感器进行检验，这样的电池性能稳定，又是固体的电解质，所以使用起来特别方便。
2.2 含有氢化合物的传感器
这种测试电池可以测试氢的含量，特别是可以在高温状态下测试空气中的氢化物，比如空气中的碳氢化合物或者水蒸汽等等。可以通过电动势的计算得出空气中水蒸气的含量，也可以在工业中加以应用，比如在工业烧结的过程中，为了提高熔融金属的品质，去除其中的氢，就可以应用这种传感器测定其中的氢含量。
2.3 燃料电池的应用
燃料电池多采用氧离子导体作为其电解质，现在的燃料电池也会采用质子导体作为固体电解质，后者相比前者而言，在使用上要方便许多。因为质子导体作为电解质的这类燃料电池，它的燃料电极之上根本没有水产生，所以燃料不需要进行循环[4]。而且，如果从热处理的角度来进行考虑，燃料电池中具有碳氢化合物的，如果产生氢气就会当作燃料被消耗，剩下的物质可以产生其他有用的产品。
2.4 可以应用在蒸汽电解产生氢气中
用质子导电性的无机非金属材料方法，可以获取极高纯度的氢气，那是由于这样的电池之中，质子是唯一可以由正极移动到负极去的导电体。
2.5 氢分离与氢泵
可以利用质子导电性的无机非金属材料制作出氢泵，只需要进行一步操作，就可以在高温的状态下将气体的混合物之中的氢气分离出来，而且分离的速度和效率很方便控制。
2.6 应用于蒸汽泵中
常温常态下的水蒸气可以通过在阳极进行放电从而产生质子，这些质子可以移动到阴极那里去，并且在阴极发生反应，通过空气中的氧气生成水或者是氢气等等。可以利用这种蒸汽泵去调节和控制高温封闭环境的湿度，也有人在高放射条件下的同位素浓缩中进行这一方法的应用研究。
2.7 氢化或者脱氢中的应用
用具有质子导电性的无机非金属材料作为固体电解质，与其他化学反应比较，在进行氢化和脱氢时，优势很明显。被进行氢化或者是脱氢反应的化合物，与生成产生的氢气是相互分离的，可以用电流对反应的速率进行有效的控制，电极电势不但可以控制氢的化学性，还可以控制催化性以及选择性。
3 总结
具有质子导电性的无机非金属材料在应用中与其他非质子的材料相比，都具有一定的优势。随着人们对其关注程度的加深，这种材料在今后的前景将更加广阔，相关研究会更全面系统，应用也会更广泛。
【参考文献】
[1]张义顺，李小雷.传统无机材料的现状及新材料的发展趋势[J].焦作工学院学报（自然科学版），2000（6）：471-474.
[2]孟凡桂.材料化学专业无机非金属材料课程教学的实践与探索[J].广州化工，2010（2）：205-207.
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关键词： 无机非金属材料专业 内蒙古高校 教学方向 特点
近几年新型材料迅速发展，无机非金属材料从传统的硅酸盐材料水泥、耐火、玻璃和陶瓷材料，逐渐涵盖了包括由某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料，成为与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一，因此无机非金属材料相关产业成为国民经济中不可或缺的支柱型产业，各工科院校都增设了无机非金属材料专业。随着国家西部大开发政策的推行，内蒙古中西部呼包鄂地区的矿产资源为我国新型材料的发展注入了新的活力，除钢铁产业外，与煤矿资源、黏土矿、稀土矿和沙漠硅砂等相关的无机非产业也得到了蓬勃发展。因此，我国中西部高校无机非专业的学生培养宜与当地资源和就业要求相适应，具备自身的特点。
一、结合当地矿产及企业资源，因地制宜指引学生专业方向
内蒙古地区拥有丰富的矿产资源，除金属资源外，还有大量煤矿资源、黏土矿、稀土矿和沙漠硅砂等，这极大促进了本地区无机非金属材料产业的发展。如内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗三垧梁工业园区，地处蒙、陕、晋三省交汇处，陶瓷生产资源丰富，能源成本优势突出，高速公路、铁路主干线贴近工业园，物流运输十分方便，吸引了大量企业进驻，如陶瓷厂、电厂、氧化锆粉体制备企业、稀土氧化物加工企业等。另外，内蒙古地区地广人稀，太阳能和风能的开发成了热点。这些企业及产业的迅猛发展，需要引入大量高素质无机非金属专业人才。
内蒙古中西部工科院校生源的50%来自内蒙古，学生就业意向留在当地，因此，该地区的无机材料专业应有针对性地进行培养，既满足本地市场要求又解决学生就业问题。目前的主要方向包括水泥生产、建筑用陶瓷生产、稀土矿提取与加工、玻璃生产、耐火材料生产及光伏产业等，因此要根据学生兴趣加强这几方面的专业素质培养。
二、应新技术发展要求，加强创新型人才的培养
在专业人才培养方面，除了要求学生稳扎稳打地掌握基础知识外，还要应新技术的发展要求，全面提高个人能力，增强学生的创新能力。这就要求学生不仅夯实基础学科的知识，如数学、物理学和化学等方面的自然科学知识，以及专业学科知识如无机非金属材料的结构组成、材料的制备、材料的表征、材料的性能与应用的基本理论、基本方法及相关的基本实验技能等，还要增加交流拓展类学科的知识，如外语、计算机及信息技术应用等，工程技术类知识，如工程制图、工程设计基础、电工电子学等方面的知识，从而具备一定的创新能力，在设计、制备、研究新材料等方面展现出一定的素质。与此同时，除专业能力以外，学生还要具有良好的身体心理素质，具备良好的专业品质和与主要面向工作岗位相适应的踏实敬业、吃苦耐劳、团结协作的职业素养。
三、加强应用科学和实践教学，培养“上手快，留得住”的优质专业人才
工科院校的毕业生，普遍的就业对象是工矿企业，工作环境较枯燥和艰苦，很多学生的就业思想比较理想化，真正参加工作后往往觉得与想象差距太大，不能吃苦也不能坚持，对个人发展没有规划和定位，容易频繁跳槽。加强应用科学和实践教学，使学生认识到科学的价值和学习的目的，激发学生的学习兴趣，培养创造精神，使学生改变“眼高手低”的学习态度，增加专业知识，开阔视野，认识到本专业在国民经济和社会生产中的重要性。这就要求在教学环节中，加强实践环节的教育，让学生多进实验室培养动手能力，多进企业和厂区了解现场环境及工作要求、与企业领导接触、与技术人员沟通，有目的有方向地进行专业规划，制订学习计划，增强专业信心，且不好高骛远。这样，学生就业后就可以很快上手工作，并且在企业环境中稳扎稳打，开辟自己的职业生涯。
四、根据社会发展要求，增强学生专业环保意识
随着社会发展，环境保护日益受到人们的关注，经济发展的同时拥有良好的生活环境成为我国发展的新目标。无机非金属材料工业生产大多具有能耗高、排放污染大的缺点，如何保持产业的继续发展，又与环境相协调，成为企业发展的新目标，同时对无机非专业人才的培养提出了新的挑战。近几年，内蒙古中西部的生产企业逐渐在向废物利用和节能减排方面发展。如水泥厂原料采用电石渣和煤矸石取代熟料，陶瓷厂采用粉煤灰和沙漠硅砂取代黏土和石英，并在相关领域取得发明专利。因此，在无机非金属材料专业人才培养过程中加强环境保护教育是一条有效且必要的措施，让学生认识无机非金属材料工业潜在污染的来源和危害，了解污染控制的相关标准，学习污染控制的各种技术手段，掌握个人防护的技能，通过环境教育培养学生的环境意识，使学生树立环境保护和可持续发展的观念。
随着我国“一带一路”发展战略的推进，内蒙古中西部的无机非材料相关产业将进一步持续发展，各学科之间的交互作用越来越强，这对该地区本专业人才培养将提出更高的要求，由对口培养逐渐向适应型教育转变，因此无机非金属材料专业的高校学生培养既要多样化，又要具备地区适应性强的特点，为促进本地区经济发展作出贡献。
参考文献：
[1]吴敏薇.在无机非金属材料教学中实施STS教育的探索[J].希望月报，2007.10：74，29.
[2]卜景龙，梁波.无机非金属材料专业素质教育与培养[J].建材高教理论与实践，2000，3（19）：109-110，112.
篇6
关键词：无机非金属材料;建筑工程;材料应用
中图分类号：TU198+.6文献标识码： A 文章编号：
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
无机非金属材料的概述
无机非金属材料的范畴
当今所谓的无机非金属材料科学是传统硅酸盐材料科学逐渐发展演变而来。自从20世纪40年以来，金属材料、无机非金属才来和有机高分子材料的研究越来越多，使得相关的材料产品也层出不穷，最终使得这三种材料成为社会各行各业的主要构成材料。从一定意义上说，社会物质的不断丰富，很大程度上是不断涌现的无机非金属材料引起的。
无机非金属材料的特性
在建筑行业，无机非金属行业已经有了不少的应用。作为一种固体无机材料，无机非金属材料具有稳定的理化性质，极强的整体性。建筑对整体性和稳定性材料有着很高的需求，这也就为无机非金属材料在建筑行业的应用找到了市场依据。无机非金属材料不易风化，耐久性和有效性上有着突出的表现，并且能够承受一般金属材料不能承受的高温，因此能够作为良好的防火材料。在结构上，无机非金属材料的内部结构紧凑，具有良好防水能力，能够有效地防止雨水或者地表水的渗透。同时，无机非金属材料对酸碱的反应不大敏感，这对于保证其长久的使用有着重要的意义。
国内无机非金属材料的现状
1、高技术陶瓷材料
高技术陶瓷材料的主要原材料是人工合成的超细高纯粉体，使用先进的材料成型方法，结合当代优秀的烧结工艺和加工技术技术而得到的一种具有很高强度的新型无机非金属材料。高技术陶瓷材料的性能好，附加值高，因此主要被应用在顶尖的国防工业材料领域中。高技术陶瓷具有高硬度、高刚度、耐高温、耐磨损的优良特性，能够用在集成电路、传感器和机械零件等诸多领域。在建筑物的易损伤处使用高技术陶瓷材料能够保证建筑整体强度。
2、纳米材料
纳米科学技术的不断发展为纳米材料的研制提供了便利，纳米材料是由极细的晶粒构成的，晶粒的尺寸一般处于纳米的尺度中。同微米晶体对比，纳米材料在材料光学、材料力学和材料地磁学上都表现出了优异的特带你。因此在凝聚态物理材料研究的领域中，纳米材料一直是一个热点。
3、复合氧化物与化学传感器材料
这种新型的无机非金属材料的形态多种多样，性能也各有千秋，功能也各具特色。目前对于这种材料的研究重点放在了一些具有特殊功能的材料上。例如：新型的半导体材料，能够极度灵敏地感知有害气体的材料等。多功能敏感材料有着对各种状况相当敏感的传感元件，并且这些传感元件的结构都比较简单、使用也相当方便，价格一般不高。因此多功能敏感材料在火灾报警、汽车尾气检测等方面有着重要的应用。
无机非金属材料在建筑行业应用的发展方向
节能、降耗的方向发展
传统的无机非金属材料常常是消耗能源的大户，世界资源逐渐枯竭的今天，节能、降耗成为了主体。如何建设处高质量的建筑，在很大程度上都是有材料工业供给的新型材料的决定的。因此新型无机非金属材料在建筑行业会想节能、降耗的方向发展。重视资源节约型、质量效益型、科技引导性的发展。例如：新型的墙体材料能够在保证墙体的稳定性的基础上，其优良的耐久性能够降低维护的费用，实现资源的节约，则中空玻璃的研制成功能够大大减少材料的使用。目前，大量重复的建设和低寿命的设计已经成为严重制约城市建筑建设的关键，因此现代化建筑就需要有高性能的无机非金属材料作为支持，从而较大程度上提高建筑的耐久性和材料的使用寿命。
复合型方向
复合型材料有着单一材料无法比拟的优良特性，拥有某些特殊的性能，这中优良的特性满足了建筑行业对材料的需要，合理使用复合型材料能够保证建筑功能取向多功能化。在当下的许多国家，例如：美国、西欧和日本等经济发达的国家，早已将无机非金属材料技术的研究发展在科学发展战略之中，并且处于有限发展的位置。美国就是这种现象的代表，为了巩固和保持器在高技术局势装备方面的优势，美国先后制定了《国家关键技术报告》和《先进材料与技术计划（AMPP）》，其中将复合型材料技术列为六大关键技术的首列，而日本也发表了相关性质的文件，支持和推动无机非金属新材料的研究。复合型的发展方向使得材料的工业化、产业化成为可能，对于促进无机非金属材料技术的创新和成熟提供了基础的条件。
小 结
在对无机非金属材料进行浅要概述之后，对我国的新型无机非金属材料的研究成果进行了介绍，对有着优良特性的高技术陶瓷材料、纳米材料和复合氧化物与化学传感器材料进行了相关特性的介绍，之后对无机非金属材料在建筑行业的应用进行分析，认为将会向着节能、降耗和复合型的方向发展，并且对于建筑行业的进步和建筑功能多样化前进有着推动作用。
参考文献：
[1]. 申玉芳. 芦令超. 程新. 常钧. 刘福田. Al2O3基纳米复相陶瓷的研究进展[J]. 济南大学学报(自然科学版). 2002年01期.
篇7
材料学专业毕业生的就业面比较广，主要就业方向包括计算机、金融、教育和科技咨询等领域。材料专业的毕业生可以从事高分子材料加工、高分子材料合成、信息材料、医用材料、新型建筑材料、电子电器、汽车、航空航天、贸易等工作，还可以进入研究院所、高等院校和海关、商检等部门工作。
材料学专业的分类
通常来讲，材料分为高分子、无机非金属、金属三大种类。从学科的角度来讲，不同的学校所开设的材料学专业也不相同。除了传统意义上的材料科学专业、有机高分子材料专业、无机非金属材料专业、金属材料专业之外，一些学校还增设了高分子复合材料专业、机械材料专业等。以北京航空航天大学的材料科学与工程学院为例，材料科学与工程学科为国家一级重点学科，下设材料科学系、材料物理与化学系、材料加工工程与自动化系、高分子及复合材料系等。
材料学专业就业知多少
从就业角度来讲，金属材料专业作为一门基础学科，应用面广，就业面也相对较广。复合材料因为博采众长，在性能上结合了各种材料的优势，作为一种新型材料广泛应用于生物、航天领域，就业前景也很好。
总体就业前景分析
其一，材料学专业性强，受国家重视，高技术人才供不应求。现代材料学科更注重研究各类材料及它们之间相互渗透的交叉性和综合性特点。经历近半个世纪对材料微观结构和宏观性质相关机制的探索和认识，材料学研究的范围得到巨大拓展，一些具有特殊功能的材料日益受到重视并快速发展，也为材料学的发展提供了前所未有的机遇和空间。这就需要有一定专业知识的人才投入到科研工作中，攀登材料科学的高峰。
其二，随着时代的进步，新型材料运用更加广泛，现代技术的发展也需要很多新型材料的支持。根据我国当前及未来发展的实际情况，材料学专业人才在各个行业需求量的增加为此专业的学生提供了很好的就业机会。
研究生阶段课题方向的选择很重要
据中国科学院学高分子材料专业研究生的王芬（化名）同学介绍，全班40个人，男多女少。虽然传统意义上是要去中石油、中海油等对口单位，但目前她投简历的对象主要是民营企业，这些企业对研究方向没有特别硬性的规定。
找工作的这段时间以来，王芬觉得材料学所有的专业中，金属材料学专业的就业面还比较宽。找工作时，用人单位会看重求职者的教育背景、研究方向以及课题方向，尤其当面试岗位是专职科研人员时，单位对专业方面的考量会针对毕业设计提出，因此研究生阶段的课题选择非常重要。她建议大家认真对待毕业设计。
脚踏实地的研究精神不可少
航天某院工作人员高女士建议，在学校期间，材料学专业的学生应该扎实学好专业基础知识。她认为专业理论基础扎实与否，一方面决定了就业面的宽窄，更重要的是决定了未来工作发展潜力大小。因为大家毕业后的工作与生活是比较忙碌的，很少再有机会系统学习。
以高女士的就业经历为例，她认为就业前应该事先做好以下准备：充分利用师兄师姐的经验、经历了解可能的工作方向，了解具体工作单位及岗位情况；面试前一定先尽可能了解面试的单位及岗位需求，做到有的放矢。
据哈尔滨玻璃钢研究院人事部一名负责人介绍，材料学专业的学生，要具备适应艰苦的工作条件的素质，因为做复合材料研究工作要经常去实验室，更重要的是搞科研一定要坐得下来，能够经得起反复失败和挫折的考验。
此外，在面试中，还应该积极锻炼个人表达能力，为自己增光。
走进材料学专业
高分子材料——性能优异，不可替代
高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具有不可取代的优异性能，广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域。很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。然而，一些高分子材料会含有毒性，使用、实验时要注意。
中科院高分子材料学研究方向的研究生王芬（化名）说：“我在本科时读的是无机非金属材料学，在研究生时根据导师的研究方向，选择了高分子材料学，即有机无机复合材料学，重点研究塑料、橡胶等，应用到现实生活中，为钻井平台进行驱油。平日里我们大部分时间在实验室度过，研究对象为甲醛、乙醇、乙烷等化学物质，一些化学物质如甲醛会有毒性，因此要做好防毒设施。”
无机非金属材料——基础学科，必不可少
无机非金属材料是与有机高分子材料和金属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。目前比较受到关注的纳米材料也属于无机非金属行列。
无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异，通常把它们分为普通的（传统的）和先进的（新型的）无机非金属材料两大类。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的，具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。常见的无机非金属材料有水泥、 玻璃、 陶瓷等。
篇8
关键词：环境；材料；可持续
为了保护环境，各国都在努力，然而，珍稀物种的灭绝、淡水资源的匮乏、全球气温的升高等环境污染问题依然存在，而且愈演愈烈，如何保证经济发展与环境的合理利用依然是世界性难题。为经济与环境协调发展，国际材料界出现了一个新的领域——生态环境材料。
1环境材料的分类
生态环境的发展是从上世纪初才得到发展的，由于人们工业化的发展，造成了人们对环境的巨大破坏，因此人们逐渐认识到环境保护的重要性，开始兴起了生态环境材料的发展，逐渐的成为现在的重要课题。(1)金属材料金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造及金属包装容器制造、不锈钢及类似日用金属制品制造，船舶及海洋工程制造等。金属材料作为使用最为广泛的一种材料，人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。目前最有效的方法是开发其特殊功能，优化使用，即低合金化，较宽的使用范围，促进金属材料的环境协调性。(2)无机非金属材料无机非金属材料也简称无机材料，无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。无机非金属材料是20世纪40年代后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的，已与高分子材料和金属材料并列为经济建设中的三大材料。包括先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。(3)高分子材料高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂(助剂)所构成的材料。天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质，可分为天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料，此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所没有的或较为优越的性能——较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等。新型高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。现代工程技术的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。(4)天然资源环境材料在自然界中存在许多天然材料与自然环境具有极好的环境协调性，主要包括无机类的天然矿物环境材料和有机类的天然生物资源高分子环境材料。天然矿物环境材料对环境功能作用主要体现在矿物表面吸附性作用与矿物吸附剂、矿物孔道过滤性作用与矿物过滤剂和分子筛、矿物层间离子交换作用与矿物交换剂、矿物热效脱硫除尘作用与矿物添加剂等方面。天然金属矿物具有在水介质中的微溶性化学活性作用与矿物反应剂，也能在污染治理领域发挥独特的作用。(5)环境治理功能材料随着人类生产活动和社会活动的增加，环境质量日趋恶化，自工业革命以来，由于大量燃料的燃烧、工业废弃物和汽车尾气的排放等原因，曾发生多起与环境污染有关的公害事件，已经引起了世界各国的重视。积极开发治理环境污染，恢复生态平衡是环境材料发展的重要方向之一。当前材料领域普遍采用天然材料改性的新型环境功能材料和以废治废及资源化技术来解决日益严峻的资源短缺及环境污染等难题。
2环境协调性评价(LCA)
(1)环境负荷评估方法是LCA(LifeCycleAssessment)。LCA主要包括三个方面：①通过确定和量化与评估对象相关的能源、物质消耗，废弃物排放，评估其造成的环境负担，具有良好的环境协调性。②评估能源、物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响，零排放是不可能的，要在环境的允许范围内，可开发可不可发的尽量不开发。③辨别和评估改善环境的机会，用最小的投入保证最大的收获。(2)材料的环境协调性评价(MLAC)材料的环境协调性评价是将LCA的基本概念、原则和方法应用到材料的环境负荷评价中，与材料或产品的设计相结合。由于与材料相关的环境污染占的比重大，对材料进行环境协调性评价就显得非常重要。典型材料的评价，是众多产品评价的基础，对典型材料进行MLAC可以减少评价的重复。评价材料的优劣要根据这一背景，建立新的评价体系，补充新的评价内容。其研究范围不断扩大，从传统的包装材料，容器等产品领域转向各种金属、高分子、无机非金属和生物材料，从传统侧重于结构材料的评价转向对功能材料的评价。
3结语
21世纪是经济与环境协调发展的世界，世界经济的可持续发展必须以自然资源和环境协调性为基础。人类社会面临能源、资源危机和环境污染，这些问题严重威胁着人类及生物的生存环境，甚至关系到生物世界的生存。所以，我们必须充分考虑其环境协调性，加强材料的协调性设计，广泛应用环境材料。
参考文献：
[1]王天民.生态环境材料[M].天津大学出版社,2000.
篇9
【关键词】材料科学与工程专业 新创新型人才 培养模式
【中图分类号】G647【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2010)06-0031-02
一、引 言
现阶段我国高等教育从“知识传授”向“能力培养”转变,从“精英教育”向“大众教育”转型,单一的学科发展很难培养出社会适应性好、厚基础、宽口径、高素质复合型创新人才。[1]材料科学与工程专业作为我校的优势学科,担负着服务西部地方经济建设的重任。探索如何培养适应服务西部、面向全国的厚基础、宽口径材料类人才是学校人才培养方面的重点研究课题。
过去在材料类专业人才培养中,按工种(行业)分割专业的单一培养模式已很难适应当前市场经济发展及毕业学生就业模式发生的变化。[2]国家通过四次专业大调整、四次材料学科专业目录调整和修订,在学科领域发展上已从单一的材料物理;材料化学;金属、非金属材料;高分子材料领域向交叉融合的方向发展,较大程度的拓宽了专业知识面。[3]随着材料科学与工程专业规范、专业目录的制定,学科知识体系趋向多学科、交叉融合发展,新材料的研发和工业化生产与材料的应用管理之间的有机联系正成为发展的主要趋势,这些变化将导致材料类专业教学体系、教育手段、教学方法与内容等诸多因素发生变革,势必导致专业教育模式的重大转变。
近年来,依托材料工程领域国家级人才培养模式创新实验区建设,我校材料科学与工程专业在人才培养模式的探索上取得了很大的发展。建立了以材料的结构与成分、合成与加工、服役行为和性能四个基本要素为核心的知识体系,以材料科学与工程一级学科招生,按材料科学、材料工程、材料应用三个专业方向培养的创新型人才培养模式。从培养目标、课程体系设置等方面突出“科工贸并举,理工管渗透”的办学特色,体现了各学科间的相互融合和支撑,有利于培养厚基础、宽口径、高素质的创新复合型人才。
二、我校材料科学与工程专业发展历程
我院材料科学与工程专业最早可追溯到1956年开办的“混凝土及建筑制品”专业,即为后来的“水泥”专业前身,1979年撤销。1970年增设了西北地区唯一一家“耐火材料”专业,1993年,经原国家教委批准,又增设了“无机非金属材料”专业。1999年国家专业大调整,将“硅酸盐工程”专业和“无机非金属材料”专业合并为“无机非金属材料工程”专业。学院为了较大程度地扩大学生知识面,结合我院本专业发展历程,当时的“无机非金属材料工程专业”按一二年级统一培养,三年级分为“水泥、无机即耐火材料、建材”三个模块培养,这就成为当前新创新型人才培养模式的前身。2002年“无机非金属材料工程”专业调整,将其提升为“材料科学与工程”专业一级学科招生。三、新创新型人才培养模式的构建
1.培养模式的确定
全国200多所普通高校都设有材料科学与工程专业,其主要教育模式有三类:①基地班/试点班模式;②一、二年级统一开课,不分专业,三、四年级按二级学科分专业进行教学;③按照一级学科招生,按二级或三级学科进行培养。
结合我校办学实际,以及我校材料科学与工程专业的专业改革,从2002年开始我校材料科学与工程专业按材料科学与工程一级学科招生,以原有无机非金属材料工程专业为背景,下设的材料科学、材料工程、材料应用自主设立办学方向,这是独立于前三种教育模式之外的,具有我校特色的办学模式。这一培养模式的建立对其它开设有材料类专业的本科院校具有一定的参考和示范作用。
2.培养目标的定位
依据材料“四要素”,坚持“以无机非金属材料为主,向金属材料渗透,与土木建筑学科交叉融合”为特色的办学思想,在本科培养方案及课程设置制定中,将一级学科分为三个专业方向培养:即材料科学、材料工程与材料应用。
材料科学方向重点培养具有从事材料性质研究和新材料研发方面知识的高级专门人才;材料工程方向重点培养掌握各种材料工业化的生产技术、工艺过程和系统控制等方面知识的高级专门人才;材料应用方向重点培养具有材料的应用推广、流通中的材料管理、性能检测、商务活动等能力的高级专业人才。
3.培养方案的修订
学校在2004版、2008版培养方案的基础上,围绕教学改革的主导思想,结合社会人才市场的需要,按照材料科学与工程专业3个方向具体培养目标,对教学计划进行认真细致的研讨与修订,我校材料科学与工程专业2009版培养计划更加突出三个办学方向各自的办学特色。
(1)材料科学方向以高温陶瓷材料为背景,注重材料性能及结构表征研究、新材料研发,兼顾材料工艺设计与开发,以高温陶瓷材料和冶金工程专业的交叉融合为特色。
(2)材料工程方向以无机非金属材料为背景,注重与材料的规模化工业生产相关的理论及技术,以生态建筑材料新工艺、新设备开发为特色。
(3)材料应用方向以建筑材料为背景,注重建筑材料在土木工程中的应用,相关理论和技术以及土建施工过程中建筑材料的物流和管理,以建筑材料与土木工程及工程管理专业交叉融合为特色。
4.课程设置体系的构建
结合学校学分制改革,材料科学与工程专业2009版培养方案对原有培养方案总学分进行了压缩,课程设置由必修课、选修课(公选课、限选课、任选课)、实践性教学环节3部分组成,其中适当压缩必修课(尤其是专业必修课),增加了专业类选修课,提高了实践环节的比重,更加注重扩大学生知识面,培养学生的实践、创新能力。2009版培养计划中必修课、选修课、实践性教学环节三者比例为53∶22∶25。
课程体系设置在充分满足三个培养方向所需的共同理论与实践基础的同时,还按照三个方向各自的特点处理好各个方向之间的交叉、渗透和融合。三个方向具有相同的基础课和专业基础课,如:数理化、制图、英语以及材料科学基础、材料工程基础、材料研究方法等公共基础及专业基础课;在专业课模块中,开设具有各自特色的专业方向课和专业方向选修课,在满足学生兴趣的同时,扩大学生的知识面。
为了规范课程内容及知识体系,学校以材料科学与工程专业规范为依据,结合材料四要素,确定了知识领域、知识单元和知识点三个层次的知识体系。由知识点的任意组合来确定教学大纲,使课程体系更具体,实现课程设置、教学大纲的规范化,克服了任意设课、课程名称与教学内容不符等弊端。
5.教学手段、方法的改进
随着现代化教学手段不断成熟,多媒体课件、各类专业课程网站逐渐走进课堂,多媒体动画将繁杂的公式、实验等以动态化的形式向学生讲授。通过近几年的努力,我院《材料工程基础》、《土木工程材料》已获评省级精品课程,《材料科学基础》、《材料物理性能》获评校级精品课程。并在原有“材料与标本陈列馆”的基础上,结合先进网络技术和数字技术,建设“材料与矿物数字博物馆”网站,提高材料类相关学科及课程的教学质量。在双语教学方面,2007年开始在专业选修课部分增加双语内容,为了让学生更快的了解材料学科的前沿发展,学校在2009版培养方案中将双语课程提升为专业必修课,极大地促进了双语教学的开展。
6.创新平台的搭建
近年来,学校利用多年来在材料科学与工程领域所积累的雄厚的科研实力和完备的科研设施条件,不断为本科教学搭建平台。以“产学研”结合的培养模式,科研带动教学,加强本科生实践创新能力培养。学院依托“省部共建西部建筑科技重点实验室”;“国家级材料工程领域人才培养模式创新试验区”;8个国家级、省部级以上工程中心;10个校企工程中心和12个校外实习基地的建设,听取来自科研、生产一线的校外专家意见,着力实现理论教学和实践教学内容与社会的发展需求紧密结合,解决好青年教师和学生实践能力不强的问题,提高师资总体水平,改进实习基地及实验室条件。确保既有“科工贸并举,理工管渗透”的培养方向,又具有培养知识面宽、基础雄厚、综合实力、实践能力较强的复合型、创新型材料类本科专业人才的培养目标。
四、结束语
1.我校材料科学与工程专业本科按照材料科学与工程一级学科招生,按材料科学、材料工程、材料应用三个专业方向培养,从培养目标、课程体系设置等方面突出“科工贸并举,理工管渗透”的办学特色,体现了各学科间的相互融合和支撑,有利于培养厚基础、宽口径、高素质的创新复合型人才。
2.我校材料科学与工程专业按照材料的四要素确定了合理的专业培养目标及课程教学体系,并按照学科发展不断完善培养方案、规范课程教学,促进教学质量的提高。
3.学校通过创新平台的搭建,使教学内容及实践环节更贴近社会发展的需要,按照“产学研”结合的培养模式,以科研带动教学,同时促进学生实践能力及创新能力的提高,有助于培养知识面宽、基础扎实、实践能力较强的创新型材料类专业本科人才。
参考文献
1 张胜利、张小绒.厚基础宽口径培养高素质人才――关于高校本科教育培养模式的思考.中国林业教育,2007(4):11～14
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关键词：材料科学，综合实验，教学改革，实践能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）38-0036-02
近年来，我国高等院校办学规模不断扩大。为适应经济社会发展需要，如何培养基础扎实、综合能力强的高素质人才已成为高等院校培养学生的新要求。材料测试综合实验是我校无机非金属材料专业本科生的必修专业课，其主要目标是使学生系统学习和掌握各种测试仪器的基本原理、实验技术及其在无机非金属材料中的应用。本课程实践教学环节是材料测试方法学习的重要组成部分。通过本门课程的学习能够使学生掌握偏光显微镜和部分大型仪器设备的操作方法、样品制备、晶体的镜下特征、图谱解释、数据处理等；学会利用X射线衍射仪、红外光谱仪、热分析仪等大型仪器设备解决材料的物相组成及结构鉴定等问题，培养学生的动手能力和综合分析能力。高等教育经历了十多年的大众化发展，如何创新教育教学方法、强化实践教学环节、构建完善的课程体系，以提高高等学校教学质量、培养高质量创新型人才是目前我国高等教育的教学改革重点[1]。材料测试综合实验教学正是基于上述宗旨，不仅要为学生提供将材料测试方法理论教学付诸实践的机会，同时还要在实践教学的过程中提升学生动手能力以及分析问题、解决问题的综合能力[2]。针对以上目标，为了让学生能够更好地掌握无机材料的测试分析方法并形成系统化的认识，我们着重从以下几方面入手对材料测试实验教学改革进行探讨。
一、材料测试实验教学改革的设想
高层次应用型人才培养是高等教育适应科学技术进步和社会经济发展与转型的必然要求，因此在材料测试实验教学改革的设计与实施过程中，我们确立了以高素质综合型人才为目标的培养模式[3，4]。根据我校无机非金属材料专业设置情况，首先结合材料测试方法理论课教学内容，令实验教学与理论教学内容紧密结合，进一步巩固学生对各种测试方法理论的掌握；针对无机非金属专业的特点制定相应的实验内容，如加大对矿物材料的测试分析环节比例，设计建立多层次的实验教学体系，加大综合性、研究性实验比例；着重培养学生分析问题、解决问题的综合能力。对于一些实验程序复杂、耗时较长的实验可以开展多个小组的学生合作完成注重学生协同合作精神的培养。
二、材料测试实验教学改革具体措施
1.实验内容的更新与优化。由于材料测试方法内容广泛，新仪器、新方法层出不穷，发展迅速，因此在内容选择上更要突出重点，增设研究性实验、分析方案设计实验和综合性实验，把材料测试实验教学由让学生学会使用仪器和测定数据，上升到让其学会如何运用仪器设备对材料进行深入分析的新高度。加大综合性、专业性强的实验比例，综合性实验课时占到总实验课时的65%～75%。此外，针对我校无机非金属材料专业办学特点，我们在测试仪器的基本操作实验教学外，还增设了许多针对无机矿物材料的研究性实验。这样的实验课程设置不仅能够确保学生掌握仪器基本操作方法，而且体现了专业特点，增强了课程与生产实际的联系，有利于培养高层次应用型人才以适应行业发展的需要。只有持续不断地更新与优化，方可令材料测试实践教学在培养高层次综合型人才方面发挥更大的作用。
2.强化实验教学环节。实验指导教师应重视实验测试前的专项讲解。在实验前的讲解过程中，应从以教授知识为主的传统被动教学方法向启发思维、探索知识的主动教学方法逐渐转变，形成“实践引导、自主思考”的教学模式。在激发学生对实践教学环节的兴趣的基础上，阐明实验的目的与意义、操作要点以及在现实生活、工业、科研等领域的应用及国内外的相关前沿知识。让学生在对仪器设备有了充分认识的基础上，了解当前的先进技术，以拓宽学生的知识面。同时还要清楚地了解相应理论课的授课内容。这样方可令实验前仅有的10～15分钟讲解过程对整体实验起到有效的指导作用，学生在实验过程中的学习、操作效率也会随之提高。
3.重视学生基础实验能力的培养。学生基础实践能力的欠缺往往会成为综合型人才培养的阻碍，而实验教学是培养学生实践动手能力最直接、最有效的方法，是培养学生实际应用能力的主要途径。我们在教授每种仪器使用的实验环节，都应有意识地保留一次培养学生基本操作能力的基础性实验和验证性实验，课时大约占实验总课时的1/4～1/3。在基础性实验课教学过程中，不单让学生熟练掌握仪器的基本操作方法、使用流程，同时要让学生能够准确记录实验数据、处理数据，并通过对实验数据的记录，督促学生认真思考、分析相应的实验结果，巩固和加深对不同材料测试方法原理的理解。
4.重视实验后的分析讨论。每次实验结束后，必须带领学生对本次实验进行总结，对实验中出现的各类实验现象以及科学问题加以分析讨论，探讨实验现象的理论解释以加深学生对实验内容的理解，训练学生从多层次、多角度、多方位思考、分析和解决问题。加深学生对各种材料测试方法的认识，让学生自己思考、讨论，结合实际数据与结果使学生更有效地掌握知识。逐渐构建学生的从现象认识本质、从规律探索抽象的主动学习思维，增强学生的综合分析能力。这样的教学过程不仅能提高学生的自学能力、知识迁移能力，而且还能培养学生发散思维能力、分析和解决问题能力等，是培养高层次综合型工程技术人才的重要手段。
学生综合能力的培养是我国目前高等院校人才培养过程中关注的重点。本文针对无机非金属材料专业本科生的材料测试综合实验教学改革进行了探讨，分别从实验内容的更新与优化、实验教学环节强化、学生基础实验能力的培养以及实验后的分析讨论四方面对进行了阐述，旨在通过这些改进措施使学生更好地掌握实验基础方法，提升学生的实践动手能力及综合素质，进而为培养、造就高层次、高质量、综合型的无机非金属材料领域人才提供培训手段。
参考文献：
[1]吴其胜，张长森，焦宝祥，等.材料科学与工程专业实施卓越工程师计划培养模式的研究与实践[J].化工高等教育，2012，（03）：14-17.
[2]姜德立，陈敏，谢吉民，等.大学化学教学中培养学生创新能力的探索[J]，教育教学论坛，2013，（10）：198.
