无机非金属材料概论

无机非金属材料概论（共9篇）

无机非金属材料概论 篇1

无机玻璃材料的思考题

1.试述晶态物质与非晶态物质的区别与联系，如何鉴别它们？2.什么是玻璃？它有哪些通性？3.什么是玻璃结构？典型的玻璃结构有哪几种？其主要结构特征是什

么？4.玻璃的结构模型有哪几种？试分析各种模型的优缺点（参考书目《玻璃科学》 邱关明等著 兵器工业出版社）5.什么是网络形成体、网络修饰体和网络中间体？试述它们在玻璃中的作用。6.玻璃的生成规律有哪些？其生成条件有哪些？7.什么是相变？试述相变在玻璃生产中的作用。8.典型玻璃着色剂有哪几类？其着色机理有哪些？9.什么是澄清剂？它有哪几类？其澄清机制是什么？10.试简述玻璃的熔制过程。11.什么是玻璃的退火？什么是玻璃的淬火？试述它们在玻璃生产加工中的作用。12.什么是热钢化？什么是化学钢化？了解其钢化原理与作用。13.什么微晶玻璃？试述晶化热处理的作用

《无机非金属材料概论》课程思考题之一授课老师：邓福铭

无机非金属材料概论 篇2

(1) 在教学观念上重理论、轻实验。把实验教学放在从属于理论教学的地位, 导致对实验教学重视不够, 就从课时上来说, 我校制定的教学计划无机非金属材料专业的无机化学实验只安排一学期来设, 总学时仅有30课时, 应用化学专业开设两学期的无机化学实验, 总学时达到56学时, 所以说要在如此短的教学时间培养学生的各方面实验素质相当困难, 也影响了实验教学效果。

(2) 在实验教学内容上, 仍以“理论验证、性质验证”或“仪器的使用和操作方法训练”为主要实验内容, 且部分内容为了实验而实验, 这样的教学模式中教师通常是把实验目的、原理和实验步骤以及仪器设备的使用方法通通灌输给学生, 学生接受知识的方式很被动, 按部就班按照老师说得做。具有一定的重复性, 学生在实验中缺乏必要的思考, 导致学生实验的兴趣不高, 造成实验中态度较差, 实验准备不足等问题, 影响了实验效果。

(3) 在实验操作过程中, 实验过程中, 学生协作精神较差, 部分无机化学实验是2人一组, 需要2个学生进行协作才能完成, 但实际上一般都是1个人操作, 另一个无所事事, 缺乏协作的精神。

针对以上的各种问题, 我们提出以开放性实验为平台, 来培养学生C3H3素质, 打造合格的无机非金属材料专业人才。

1 在开放性实验中培养学生良好的实验习惯

C3H3中Clean Habit (整洁的习惯) 是良好的实验习惯, 简单地说就是做实验时要保持实验仪器的清洁、实验台的整洁;复杂地说即是做实验过程中要有条不紊, 做到心中有数。学生良好实验习惯的养成, 并非一朝一夕可以形成的, 要在实验中不断强调, 实验过程中长期锻炼。那么也就是说要养成良好的实验习惯, 只是在上无机化学实验课的时候养成似乎是不可能, 因为我们的实验课程课时太短, 长期以来各高校都存在重理论、轻实验的现象, 尽管各高校老师已经意识到实验课程在人才培养中所具有的作用, 各高校纷纷采取了一定的措施力图提高对实验教学的重视, 但是, 与理论课相比, 实验课的重视程度始终达不到[2]。这在潜移默化中也影响学生对于实验课的重视, 学生也认为理论课比实验课重要。学生做实验时会经常出现仪器药品到处乱放, 试剂取完不盖瓶盖, 试剂瓶的滴管胡乱放置, 实验后仪器药品乱摆, 玻璃仪器清洗不到位, 实验台不及时整理等等;还有一些学生做实验没有预习、毫无条理, 要么忘记做某项实验内容, 要么重复某项实验内容, 浪费人力物力。

教育的目的是培养好习惯。在无机化学实验教学中, 要训练学生养成良好的实验习惯, 我们的大多数高校教育工作者首先是思想上对实验教学引起重视, 譬如配备专职有经验的实验教师, 年轻教师在老教师指导下逐步开展实验教学, 实行传帮带[3]等教学制度, 实验教师在学生实验过程中不断巡视, 发现问题及时纠正, 使学生逐步养成整洁的习惯。除了以上的措施以外, 我们希望通过开放性实验教学来约束和改善学生的实验习惯。

开放性实验, 是指将实验室为实验教学、科学研究所提供的条件 (时间、设备、场所、经费、指导教师等) 部分或全部向实验对象有目的地开放。提高学生的动手能力, 掌握基本无机仪器的使用及基本实验操作技能。开放实验室基本是老师仅仅提供必要的药品和适度的监管, 所有的实验包括试剂的配制和仪器的调试都是学生自己动手, 在实验的过程中, 学生掌握许多关于实验的细节, 这些细节是在平时实验中无法遇到的, 可以帮助教师参与实验准备工作, 规划实验的操作, 了解实验的整个过程, 避免现有实验都由教师准备好, 学生在基础实验课只参与其中一个阶段的弊端, 学生在自己动手的过程中更能体会有良好的实验习惯的重要性。

2 在开放性实验中训练学生规范的实验操作

C3H3中Clever Hand (灵巧的双手) 指的是动手能力强, 会动手最起码的标准是实验基本操作的规范性。实验基本操作的规范性是保障实验安全的必要, 也是实验成功的基础, 只有熟练掌握实验基本操作, 才能做到动作娴熟、规范、准确, 才能保证实验的成功[4,5]。对于在高中时没有时间和条件做化学实验的同学, 无机化学实验应该算是化学实验的“启蒙”课, 训练学生形成规范性的实验操作既是无机化学实验宗旨之一。对于化学实验基本操作, 通常是指导教师在讲台上边讲述边操作, 下面围着一圈学生, 教师在进行操作演示时, 难以保证实验操作中每一个细节学生都清楚明白, 因此很难使学生形成规范性的实验操作。比如移液管的使用, 总会有学生注意不到左右手的分工、食指的使用以及食指离管的距离, 结果无法准确快速地移取液体, 而且操作不规范;再如抽滤操作, 总有一些学生由于没有注意到真空泵的开关顺序导致倒吸的发生。为了改善这样的状况, 可以采取的措施有多配备实验教师, 因为人的精力有限, 一个教师如果同时指导三十多名学生工作量太大而且效果很不好, 如果3~4个老师同时指导, 肯定效果明显。其次可以采用多媒体教学, 在实验室中配备多媒体设备, 对于本次实验的规范操作不间断播放, 让这位“不知疲倦”的老师来反复指导。

当然, 在规范学生的操作中学习的主体仍然是学生, 所以最主要还是发挥学生的主观能动性, 我们都知道在教学过程中, 教学是相辅相成的, 对无机化学实验这样实践性较强的课程, 没有学生的主动动手能力, 教师的教自然是无用的, 开放性实验恰能调动学生的积极性, 只有学生自己想学了, 想动手了, 而非在老师的逼迫下被动动手, 才能真正的学到东西。实验室开放提供了发挥个人潜能的实验环境, 并适应不同水平和能力的学生的个性要求, 从而使学生由被动转为主动, 激发学生的主观能动性, 调动学生积极参与实践活动, 只有这样学生才能真正掌握实验的规范操作。当学生开始进入开放实验室, 就要严格遵守实验室的各项规章制度。损坏仪器设备的须按学校有关规定处理[6], 这就强调学生必须掌握基本规范的实验操作, 即使没有掌握也不敢擅自行事, 指导教师会注意从旁协助, 加强对学生实验素质和技能的培养;更要做好安全和开放情况的记录。在开放性实验实践中, 还可以提高学生协作能力, 从设计实验开始, 到实验审核, 实验准备, 实验操作, 都是学生自愿组合, 合作人数根据实验难度不同而变化, 学生需要互相配合才能完成实验工作, 这样没有协作精神的学生或者不愿意做事的学生是没法进行实验的。

3 在开放性实验中训练学生的创新思维

C3H3中Clear Head (清醒的头脑) 指的是勤于思考, 善于思考, 有创新思维。学生创新精神、创新能力的培养是素质教育的要求, 也是实验教学的宗旨。实验教学过程中, 教师不断地激励、启发、引导学生开动脑筋, 勤于思考, 善于思考, 进行创造性思维。众所周知, 在无机化学实验中, 较大的比例都是元素及其化合物的性质实验, 当然这是由它的课程特点决定的。但是这类实验通常只是简单的试管实验, 而且可以“照方抓药”, 现象和结论自然也是千篇一律, 肯定不利于学生勤于思考—善于思考—创新思维的培养, 也不利于学生C3H3素质的培养。通常学校采取的办法是减少性质验证性实验, 增开设计性、综合性实验, 无可厚非, 这样的改变对于学生勤于思考—善于思考—创新思维的培养具有很好的作用[7,8,9]。

我们还是想利用开放性实验来加强学生的创新思维能力, 通过开放实验来激发与引导学生的兴趣、训练和改进他们的思维方法、培养与端正他们的态度, 进而培养他们的创新思维, 实验室开放使学生对于实验的学习态度由被动转为主动, 激发学生的主观能动性, 调动学生积极参与实践活动, 在实验和创新的过程中提高分析问题和解决问题的能力, 培养创新意识和创新能力。在开放性实验中, 教师不可能像平时的实验课将步骤和结果都告知学生, 更多的是向学生渗透研究意识, 让学生以探索者的身份, 认真实验, 仔细观察, 勤于思考, 碰到偏离预期结论的“意外”现象时, 开动脑筋进行寻根溯源, 同时鼓励学生有自己的“小发现”和“延伸”, 这将会在很大程度上提高学生的创新意识。

4 结语

C3H3素质的培养是化学类人才素质教育的要求, 强化实验教学中学生C3H3素质的培养, 是我们每个化学实验教师义不容辞的责任, 应该贯穿于整个实验教学活动中。开放无机化学实验作为无机非金属材料专业无机实验的一种新形式, 既具有实验的趣味性、主动性、灵活性和创造性等特点, 又有开放性本身所特有的条件不完备性、结论不确定性、内涵可发展性、思维不约束性等特点, 受到越来越多的学生的欢迎, 也得到了越来越多的教师的肯定, 其在培养学生良好的实验习惯、规范的实验操作和提高学生创新思维发挥的C3H3素质中发挥特殊的作用。我们会不断总结经验, 始终围绕如何提高大学生素质展开工作, 已取得了初步的成效。在此基础上, 要不断总结教学经验, 开拓教学思路, 改革实验教学, 相信在我们的共同努力下, 一定能培养出合格的应用型无机非金属材料专业人才。

摘要：分析了应用型本科高校无机非金属材料学专业无机化学实验课的特点和教学中存在的问题, 提出相应的改革措施, 探讨如何采用开放性实验的方式培养学生形成良好的实验习惯, 掌握规范的实验操作, 养成创新的实验思维, 逐步培养学生的C3H3素质。

关键词：无机化学实验,无机非金属材料专业,开放性实验,C3H3素质

参考文献

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[4]曹小华, 张康华, 徐常龙, 等.强化C3H3元素培养提升学生综合素质[J].化学教育, 2008 (12) :58-60.

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[6]欧阳玉祝, 李佑稷, 石爱华.深化实验教学改革构建多层次实验教学体系[J].实验室研究与探索, 2009, 28 (10) :111-113.

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[8]李小昱, 王为, 胡波.研究型实验教学改革的探索与思考[J].实验室研究与探索, 2008, 27 (6) :105-107.

无机非金属材料概论 篇3

关键词：材料物理性能微课；无机非金属专业；教学内容

引言

21 世纪科学技术高度发达和经济快速发展，材料的发展和应用水平已成为衡量一个国家国力强弱的重要指标。新材料的发展与应用，依赖于材料的物理性能的应用，因此要深入掌握材料的物理性能。材料物理性能课程是无机非金属材料专业平台重要的基础课，它从材料的组成、结构的角度阐述材料的物理性能及本质，包括力学、热学、电学、光学、磁学等性能，这些性能基本上都是各个领域在研制和应用无机非金属材料中对材料提出的基本技术要求，在实际工作中具有重要的意义 [1 ]。通过教学，让学生掌握无机非金属材料的关键物理性能及本质，以及无机材料物理性能的研究方法。对于这门课，学生普遍认为内容抽象、理论性强，难于理解掌握，作为教师授课难度较大。本文结合笔者多年的教学实践及经验，就如何提高无机非金属材料专业材料物理性能教学效果而采用微课教学进行了探索。

对于微课的发展，首先发起于国外，微课程（ Micro-lecture） 的雏形最早见于英国纳皮尔大学T.P.Kee 提出的一分钟演讲（The One Minute Lecture，简称OML ）和美国北爱荷华大学LeRoy A. McGrew 教授所提出的60秒课程（ 60-Second Course） [2 ]。美国理查德·沃曼在1984 年发起创办了TED（指technology、entertainment、design在英语中的缩写，即技术、娱乐、设计），该机构为私有非盈利机构。特别从2006年起，TED演讲视频上传到网络上，短短几年时间就获取了大量的点击率 [3 ]。在国内，2011年佛山市教育局胡铁生率先提出了以微视频为中心的新型教学资源“微课”。他认为，“微课”是指按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源的组合 [2，4 ]。因此基于微课的平台，本文探讨了针对材料物理性能微课教学的探讨。

1 材料物理性能微课选题

材料物理性能“微课”主要针相应的教学大纲展开教学，所以在“微课”的选题上严格扣住教学重点，并致力于将重要知识点分解清晰。

1.1 材料物理性能微课编写

材料物理性能“微课”不是简单的一段段的视频，还应包括材料物理性能教案、教学课件等其他资源要素，所以在选好题后，着手电子教案的编写。材料物理性能教案编写一般包括本门课教学背景、教学目标、教学方法和教学总结等方面内容。

1.2 材料物理性能课件制作

材料物理性能“微课”课件通常采用PPT联合视频等多媒体格式，针对选定的知识点设计PPT。而多媒体技术是利用各种多媒体软件对文本、声音、图形、图像、动画等信息进行综合处理。而多媒体的制作通常采用PowerPoint、Moviemaker、屏幕录像专家等软件，即操作方便，电脑操作系统一般自带PowerPoint、Moviemaker软件，另外软件屏幕录像专家也非常容易操作。

1.3 材料物理性能微视频制作

对于材料物理性能课程的视频制作，主要是针对于课程相关的实验和性能及设备的演示。由于在课堂上的板书信息量有限，必须借助这些视频等手段来增加信息量，如在电子理论部分讲解电子的导电、热运动以及费米面的特征等等。理论上讲解非常抽象，采用这些微视频手段就容易讲解清楚。微视频的制作主要采用现场设备的录制、网络资源下载等等手段来实现。

2 创新材料物理性能微课教学方法和手段

材料物理性能课程属于理论性较强的课程，要想让学生主动地认真地听讲，不仅作为老师要努力的做好充分的备课，更要创新微课教学的方法和手段。作为多媒体的手段，不仅仅体现在PPT的制作上，更应该穿插更多的符合教学内容的教学视频及动画等内容，把学生的注意力牢牢的控制在屏幕上，达到事半功倍的效果。

2.1理论与实践相结合

材料物理性能在理论上对于材料的性能的分析较深入，因此相关的实践教学也具有重要的地位。在理论学时极为有限的状态下，仍然开设了一定量的实验课程，主要是针对于设计型、综合型实验课。例如在材料的磁性这段内容里，开设了一个居里点的测定。学生在学生磁性材料这段内容时，总是感觉磁性性质直观性不强，对于居里点的概念也停留在概念上。采用实验设备居里点测定仪，让学生从实验指导书联合教材的磁能内容，能够理解实验设备的基本原理及测试方法，并结合磁性的一个重要参数χ与温度关系曲线能够用数学的理论判断出居里点，这样使学生不仅仅懂得怎样测定居里点，更懂得居里点的真正的物理意义。

2.2 理论与实际相结合

材料物理性能内容范围较宽，相应的知识点较多，与实际上情况联系紧密。如在热膨胀的部分，课堂上会引申出什么是热力管路的膨胀节，它的功能是什么？在提出这个问题后，让学生思考一下，给予讨论的时间，学生们也能够积极的回答，极大地活跃了教学气氛。

2.3启发互动式教学

材料物理性能课程内容较深，所以完全把书本上的内容在课堂上讲完，在学时上也是完成不了的。为了能够使学生能够把相关内容都学习完整，在本课程内容偏重于扩张方面的知识，让学生课下自己来完成。例如我们在讲解磁性方面的知识时，联系到地球的大磁场，让学生分析为什么地球的南北极能够产生极光，并分析极光对于我们人类的作用。

3 充实材料物理性能微课教学内容

材料物理性能课程体系也是随着科技的快速发展而更新其内容，以满足不断发展的社会要求。对于21世纪快速发展的科技时代来说，材料物理性能微课教学内容体系在保持原有的内容体系上，也要紧跟时代的发展。并根据内容的需要适当调整课程的内容及结构，增添学科的前沿知识，激发了学生的学习兴趣，开拓了学生的视野。

因此作为教师本身就要搜索大量的材料物理性能的前沿信息，使学生在学习材料物理性能的理论的同时，也能了解材料物理性能发展的前沿，使学生的学习兴趣大大提高，知识面也大大拓宽，从而为将来从事的研究工作岗位奠定了坚实的基础。

4 更新材料物理性能微课实践方法

材料物理性能微课是通过材料物理性能的相关的知识网络表现的，对某个教学环节的教学内容及实施的其教学活动的总和。但这还不能体现“材料物理性能微课”的独特之处和完整内涵， 因为材料物理性能微课的核心资源或最重要的载体是“材料物理性能微视频”（不是一般的文本、PPT 课件或图片等其它媒体资源）， 而材料物理性能视频是所有资源类型中情境最真实、信息量最丰富的一种资源，因为视频是直观形象的。材料物理性能微课应该是以“材料物理性能微型视频”为主要内容和呈现方式的一种新型微型网络课程——“材料物理性能微型视频网络课程”。

结语

通过材料物理性能微课的探索研究，探索了一套是指可行的方法，较好地满足了材料学科无机非金属材料专业教学的要求，取得了良好的效果。面对21 世纪科学技术的飞速发展，无材料物理性能微课还必须不断推陈出新，积极吸收新的科技成果作为教学内容，以适应社会需求。在教学过程中，还要不断创新教学方法、教学手段、考评方式，努力提高学生素质，重视学生创新能力和科研能力的培养，充分发挥学生的主动性，为社会培养更多材料类优秀人才。

参考文献：

[1]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，2010，38（2）：205～207.

[2]胡铁生. “微课”：区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011，（10）：61～65.

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[4]梁乐明，曹俏俏，张宝辉. 微课程设计模式研究——基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究，2013，（1）：65～73.

无机非金属材料1 篇4

1.无机非金属材料：是以某些元素的氧化物，碳化物，10.石英在陶瓷生产中发挥的主要作用。7.试述陶瓷三大原料之一的长石的化学式、结构式氮化物，卤素化合物，硼化物以及硅酸盐，铝酸盐，答：①在烧成前是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作及作用。

磷酸盐，硼酸盐等物质组成的材料，是除有机高分用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变答：化学式子材料和金属材料以外的所有材料的统称。形。结构式

2.熔块釉：在制釉过程中，把一些毒性原料或易溶于②在烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消坯体收缩的影响，钾长石K2O·Al2O3·6SiO2水的原料预先制成不溶于水或微溶于水、无毒的硅当玻璃质大量出现时，在高温下石英能部分熔解于液相中，K[AlSi3O8]

酸盐熔块。增加熔体的粘度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯体的骨钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2

3.生料釉：直接以釉料配方称料混合磨细的釉料。架，可防止坯体发生软化变形等缺陷。Na[AlSi3O8]

4.二次烧成：分两种，一种是“高温素烧，低温釉烧”，③在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很大的影响，合钙长石CaO·Al2O3·2SiO2一种是“低温素烧，高温釉烧”，目的是为了减少釉理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度，否则效果相反，Ca[Al2Si2O8]

面和产品的其他缺陷。同时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。钡长石BaO·Al2O3·6SiO2

5.开始烧结温度：粘土在加热过程中，体积开始剧烈④在釉料中二氧化硅是生成玻璃质的主要成分，增加釉料Ba[Al2Si2O8]

变化气孔率明显减少时的温度。中石英含量能提高釉的熔融温度，并减少釉的热膨胀系数。①长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，是

6.示性矿物组成：坯料配方组成以纯理论的粘土，石同时它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学坯料中碱金属氧化物（K2O、Na2O）的主要来源，英，长石等矿物来表示的方法。侵蚀性的主要因素。能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和

7.耐火度：材料在高温下，虽已发生软化而没有全部

三、问答题 降低烧成温度 ②熔融后的长石熔体能溶解部分熔融，在使用中所能承受的最高温度。1.试述坯—釉中间层对坯釉适应性的影响。高岭土分解产物和石英颗粒 ③长石熔体能填充

8.触变性：粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变稠或凝答：①降低了釉的膨胀系数，消除釉裂②若中间层生成了于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙 固，当受到搅拌或振动时，粘度降低而流动性增加，与坯体性质相近的晶相，则有利于坯釉结合；反之，则不④在釉料中长石是主要的熔剂 ⑤长石作为瘠性再放置一段时间后又能恢复原来状态，这种性质称利于坯釉结合③有熔解了部分坯体表面，并渗入坯体，坯原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间，减少为触变性。釉接触面积增大，有利于釉的粘附，增加了坯釉适应性。坯体的干燥收缩和变形等。

9.混凝土：是由胶凝材料，水和粗，细骨料按适当比2.试述陶瓷工业用二氧化硅原料主要结晶矿物—石英随温8.试述提高坯料可塑性的措施。

例配合拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的具有度变化发生晶型转化的情况。答： 提高坯料可塑性的措施有：①将粘土原料进所需形状，强度和耐久度的人造石材。答：石英类原料在加热过程中会发生复杂的多晶转变，同行淘洗或长期风化 ②将润湿的粘土或坯料长期

10.水泥：加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空时伴随体积变化，这是使用石英类原料时必须注意的一个陈腐 ③将泥料进行真空连泥 ④加入无机或有机气中硬化又能在水中硬化，并能将砂，石等材料牢重要性质。具体见书无非材料22页 塑化剂。

固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料。3.试述我国传统细瓷生产的主要原料—瓷石的主要成分及9.试述陶瓷配料的主要依据。

二、简答题 其作用。答：①充分考虑产品的物理化学性能和使用性能

1.简述釉的组成（按其在釉中所起的作用）。答：绢云母、石英为主要成分或未风化岩石状矿物是多种要求 ②参考前人的经验和数据 ③了解各种原料答：① 网络形成剂：作用是氧化物在釉层中以四面状物的集合体，石英40~40%；长石 5~30%；绢云母15~30%；对产品性能的影响 ④应满足生产工艺的要求⑤ 体的形式相互结合的不规则网络 高岭石 0~10%。可塑性不高，结合强度大，但干燥速度了解原料的品味、来源和到厂价格。

②助熔剂：这类成分能促进高温分化反应，加速高快，一般玻化温度在1150~1350C之间，烧成温度较宽。烧10.试述釉料配方常用的助熔剂并给出使用注意事熔点晶体化学键的断裂和生成共熔物。成时能生成莫来石及玻璃相，起促进成瓷及烧结作用，还项。

2.在陶瓷生产中对坯料质量有哪些基本要求？ 可以用于配制釉果。答：① CaO主要由方解石、大理石、白云石、答：要求有：配方准确，组分均匀，细度合理，气4.试述玻璃的两大结构学说，并比较两者的不同。石灰石、白垩、硅石灰、钙长石等引入。一般用孔少。答：玻璃的两大结构学说，是晶子学说和无规则网络学说。量不超过18%，否则导致釉层湿透，形成无光釉 ②

3.简述真空练泥的作用。晶子学说认为玻璃是由无数“晶子”所组成。晶子是具有MgO主要由菱镁矿、白云石、滑石等引入。以菱答：可排除泥饼中的残留空气，提高泥料的致密度晶格变形的有序排列区域，分散在无定形介质中，从“晶镁矿引入时，MgO用量一般不超过3%，否则釉面和可塑性，并使泥料组织均匀，改善成形性能，提子”部分到无定形部分是逐步过渡的，两者之间并无明显难以控制，与CaO同时引入时，对于高温瓷来说高干燥强度和成瓷后的力学强度。界限。无规则网络学说认为像石英晶体一样，熔融石英玻一般应使CaO/MgO摩尔比小于1 ③ Li2O、Na2O、4.简述耐火材料的使用性质。璃的基本结果单元也是硅氧四面体[SiO4]，石英玻璃是由K2O来源于锂云母、锂辉石、钛酸锂、硅酸锂、答：耐火度，荷重软化温度，高温体积稳定性，耐[SiO4]作为结构单元，相互连接而成的三度空间网络，但锆酸锂、碳酸锂等。Li2O引入少量效果就很好，热震性，抗渣性，耐真空性，制品形状规整性和尺[SiO4]的排列是无序的，缺乏对称性和周期性的重复，故Na2O与K2O一般同时引入，其最佳摩尔比为2~4寸的准确性。不同于晶态石英结构。前者强调了不连续性、微不均匀性④ZnO直接以氧化锌或碳酸锌引入，一般用量

05.简述陈化的作用。和有序性；后者强调了玻璃中多面体间排列的连续性、均不宜过多，且ZnO在使用前，要经过1250~1280C

答：陈化即陈腐，作用有：使坯料中水分更加均匀，匀性和无序性。的高温煅烧⑤PbO其有毒，且易挥发，对提高坯料的可塑性，5.试述粘土在陶瓷生产中的主要作用。生铅釉，如果操作不当，易被还原，使釉面呈现

6.玻璃退火和淬火的目的是什么？各包括几个阶答：粘土在陶瓷中的作用：①粘土可塑性是陶瓷坯泥赖以灰黑色。一般做熔块釉使用⑥ B2O3 由硼砂、段？ 形成的基础②粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性硼酸、硼钙石、硼镁石、方硼石引入。用量适当答：退火的目的是为了减小和消除玻璃的永久应力③粘土一般是细分散颗粒，同时具有结合性，这可在坯料否则热膨胀增大，并降低釉的耐酸和抗水侵蚀能

0和提高玻璃的光学均匀性，包括加热，保温，慢冷，中结合其它瘠性原料使坯料具有一定干燥强度，有利于坯力。B2O3在1000C左右时挥发加快，故在配方设

快冷四个阶段。淬火的目的是？ 体的成形，另细分散度颗料与较细瘠性原料相结合，且可计时，需要考虑此项损失⑦BaO 有碳酸钡、7.粘土矿物的按照成因分类。得到较大堆积密度而有利于烧结④Al2O3 形成莫来石，决定硫酸钡、氯化钡引入。钡的化合物大部分有毒，答：可分为：①原生粘土：是母岩风化崩解在原地烧成程度⑤粘土形成陶瓷主体原料。使用时注意。

残留下来的粘土②次生粘土：是由风化形成的粘土，6.试述轻质耐火材料的优缺点，并列举至少三个生产轻质耐

经雨水河流的冲刷与漂流及有时外加风力的作用以火材料的方法。

后，迁移到盆地或水流缓慢的湖泊沼泽地沉积下来，答 ：轻质耐火材料优点是，热导率低，可节省材料消耗；

而形成的粘土层。可以快速升温和冷却，提高设备生产效率；减轻炉体质量；

8.坯料的类型有哪些？ 降低环境温度，改善劳动条件。缺点是，气孔率较大，组

答：有长石瓷，绢云母瓷，骨灰瓷，滑石瓷。织疏松，抗渣性能差，熔渣会很快地侵入砖体气孔内，使

9.玻璃的通性是什么？ 之碎裂；力学强度低，耐磨性能差；热稳定性不好。生产

无机非金属材料专业毕业论文 篇5

金属材料、高分子合成材料、无机非金属材料与人们的衣、食、住、行关系非常密切。材料是人类生活必不可少的物质基础。没有感光材料，我们就无法留下青春的回忆；没有特殊的荧光材料，就没有彩色电视；没有高纯的单晶硅，就没有今天的“奔腾IV”；没有特殊的新型材料，“神舟号”宇宙飞船就无法上天。随着科学和生产技术的发展以及人们生活的需要，一些具有特殊结构、特殊功能的新材料相继研制出来，如半导体材料：超硬材料、耐高温材料、发光材料等，我们称这些材料为新型无机非金属材料。水泥、玻璃、陶瓷等都属于传统的非金属材料，像玻璃刀上的人造金刚石、作为手表轴承的人造红宝石、煤气炉中用于电子打火的压电陶瓷、传输信息的光导纤维都属于新型无机非金属材料。

在材料中，有一类叫结构材料主要制利用其强度、硬度韧性等机械性能制成的各种材料。金属作为结构材料，一直被广泛使用。但是，由于金属易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。高温结构材料的出现，弥补了金属材料的弱点。这类材料具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料，非常适合。

氧化铝陶瓷（人造刚玉）是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点很高，可作高级耐火材料，如坩埚、高温炉管等。利用氧化铝硬度大的优点，可以制造在实验室中使用的刚玉磨球机，用来研磨比它硬度小的材料。用高纯度的原料，使用先进工艺，还可以使氧化铝陶瓷变得透明，可制作高压钠灯的灯管。

高温氧化物结构陶瓷

指熔点高于1728℃的氧化物（如氧化硅晶体）或某些复合氧化物（如氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙和氧化钍等）。它们的重要特点是高温下的化学稳定性好，尤其是抗氧化性能好。但弱点是脆性较大，耐机械冲击性差。利用氧化锆相变作用增韧氧化物陶瓷在20世纪70年代末获较大进展，氧化锆增韧氧化铝，断裂韧性参数由2.9MPa/m2提高到 15MPa/m2，抗折强度由 350MPa提高到1200MPa。加有氧化钇的半稳定氧化锆，断裂韧性参数也高达 9～16MPa/m2。增韧氧化物陶瓷可用于制造锤子、水果刀、剪刀、轴和发动机部件等，可以承受一定冲击而不碎裂。高温氧化物陶瓷可用作高温炉衬，熔炼稀有金属和纯金属的坩埚，以及磁流体发电装置的高温电极材料和热机材料。

氧化铝结构陶瓷的生产，采用γ－氧化铝（见氧化铝）为原料与少量添加剂（如MgΟ等），经粉碎和混合后按产品的形状，尺寸及用途，采用不同的方法成型。干压成型时需先将混合后的坯料造粒，然后用油压机压制成坯样。采用注浆成型时，则将混合后的粉料制成悬浮料浆，注入石膏模中成型。采用热压注时，用适量石蜡与混合料制成料浆，用热压注机成型。烧成的坯体需按使用的要求，进行机械加工或研磨。

高温非氧化物结构陶瓷

包括氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等。其中有发展前途的是氮化硅、碳化硅和氮化硼等材料。与氧化物比较，难熔化合物的热导率较高，热膨胀系数较低，因此具有良好的抗热震性。氮化硅与碳化硅还具有较高强度，硬度仅次于金刚石，耐磨性好，是很好的热机材料。采用氮化硅或碳化硅作为燃气轮机和陶瓷发动机的高温部件，与金属部件比较，可承受较高的工作温度，省去水冷却系统，减轻自重，因而节能效果显著。由于氮化硼具有优良的热稳定性，而且对金属熔体有很好的耐蚀性，用它作为水平连续铸钢的分离环，可较氮化硅有更长的使用寿命。

氮化硅结构陶瓷的烧成，按氮化硅合成的方式可分为反应烧结法和烧结法。反应烧结法是将硅粉预先成型，然后在通氮的情况下烧结，使氮化硅(Si3N4)的形成和烧结同时完成。烧结法是将预先合成的氮化硅粉末在高温与压力同时作用下热压烧结，或是将氮化硅粉末压成坯体后，在高温下无压烧结。

近20年来，世界各工业发达国家对于发动机用高温结构陶瓷复合材料的研究与开发—直十分重视，相继制定了各自的国家发展计划，并投人了大量的人力、物力和财力，对这一新型材料寄予厚望。如美国NASA制定的先进高温热机材料计划（HITEMP）、DOE／NAsA的先进涡轮技术应用计划、美国国家宇航计划（NASP）、美国国防关键技术计划以及日本的月光计划等都把高温结构陶瓷基复合材料作为重点研究对象，其研制目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650℃或更高，从而提高发动机涡轮进口温度，达到节能、减重、提高推重比和延长寿命的目的，满足军事和民用热机的需要。由于陶瓷材料具有高耐磨性、耐高温和抗侵蚀能力，国外目前已将其应用于发动机高速轴承、活塞、密封环阀门导轨等要求转速高和配合精度高的部件。在航空发动机高温构件的应用上，到目前为止已报道有的法国将CVI法SiC／Cr用于狂风战斗机M88发动机的喷嘴瓣以及将SiC／SiCr用于幻影2000战斗机涡轮风扇发动机的喷管内调节片。此外，有许多陶瓷基复合材料的发动机高温构件正在研制之中。如美国格鲁曼公司正研究跨大气层高超音速飞机发动机的陶瓷材料进口、喷管和喷口等部件；美国碳化硅公司用Si34N／SiCw制造导弹发动机燃气喷管； 杜邦公司研制出能承受1200－1300℃、使用寿命2000h的陶瓷基复合材料发动机部件等。目前导弹、无人驾驶 飞机以及其它短寿命的陶瓷涡轮发动机正处在最后研制阶段，美国空军材料实验室的研究人员认为，12O4-1371℃发动机陶瓷基复合材料已经研制成功。由于提高了燃烧温度，取消或减少了冷却系统，预计发动机热效率可从目前的26%提高到46%。英国罗—罗公司认为，未来航空发动机高压压气机叶片和机匣、高压与低压涡轮盘及叶片、燃烧室、加大燃烧室、火焰稳定器及排气喷管等都将采用陶瓷基复合材料。预计在21世纪初，陶瓷基复合材料的使用温度可提高到1650℃或更高。

氮化硅陶瓷陶瓷也是一种重要的结构材料，它是一种超硬物质，密度小、本身具有润滑性，并且耐磨损，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强；高温时也能抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是氮化硅具有如此良好的特性，人们常常用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。

外观与性状:润滑,易吸潮.氮化硼是白色、难溶、耐高温的物质。将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼。这种氮化硼中B－N键长（156pm）与金刚石在C－C键长（154pm）相似，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材料，用于制作钻头、磨具和切割工具。

高温结构陶瓷除了氮化硅外，还有碳化硅（SiC）、二氧化锆（ZrO2）、氧化铝等。

透明陶瓷一般陶瓷是不透明的，但光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者使光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓（GaAs）、硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、氟化镁（MgF2）、氟化钙（CaF2）等。这些透明陶瓷不仅有优异的光学性能，而且耐高温，一般它们的熔点都在2 000 ℃以上。如氧化钍-氧化钇透明陶瓷的熔点高达3 100 ℃，比普通硼酸盐玻璃高1 500 ℃。透明陶瓷的重要用途是制造高压钠灯，它的发光效率比高压汞灯提高一倍，使用寿命达2万小时，是使用寿命最长的高效电光源。高压钠灯的工作温度高达1 200 ℃，压力大、腐蚀性强，选用氧化铝透明陶瓷为材料成功地制造出高压钠灯。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃，它们耐磨损、耐划伤，用透明陶瓷可以制造防弹汽车的窗、坦克的观察窗、轰炸机的轰炸瞄准器和高级防护眼镜等。

光导纤维从高纯度的二氧化硅或称石英玻璃熔融体中，拉出直径约100 μm的细丝，称为石英玻璃纤维。玻璃可以透光，但在传输过程中光损耗很大，用石英玻璃纤维光损耗大为降低，故这种纤维称为光导纤维，是精细陶瓷中的一种。

利用光导纤维可进行光纤通信。激光的方向性强、频率高，是进行光纤通信的理想光源。光纤通信与电波通信相比，光纤通信能提供更多的通信通路，可满足大容量通信系统的需要。

光导纤维一般由两层组成，里面一层称为内芯，直径几十微米，但折射率较高；外面一层称包层，折射率较低。从光导纤维一端入射的光线，经内芯反复折射而传到末端，由于两层折射率的差别，使进入内芯的光始终保持在内芯中传输着。光的传输距离与光导纤维的光损耗大小有关，光损耗小，传输距离就长，否则就需要用中继器把衰减的信号放大。用最新的氟玻璃制成的光导纤维，可以把光信号传输到太平洋彼岸而不需任何中继站。

在实际使用时，常把千百根光导纤维组合在一起并加以增强处理，制成像电缆一样的光缆，这样既提高了光导纤维的强度，又大大增加了通信容量。

用光缆代替通信电缆，可以节省大量有色金属，每公里可节省铜1.1 t、铅2～3 t。光缆有质量轻、体积小、结构紧凑、绝缘性能好、寿命长、输送距离长、保密性好、成本低等优点。光纤通信与数字技术及计算机结合起来，可以用于传送电话、图像、数据、控制电子设备和智能终端等，起到部分取代通信卫星的作用。

光损耗大的光导纤维可在短距离使用，特别适合制作各种人体内窥镜，如胃镜、膀胱镜、直肠镜、子宫镜等，对诊断、医治各种疾病极为有利。

生物陶瓷人体器官和组织由于种种原因需要修复或再造时，选用的材料要求生物相容性好，对肌体无免疫排异反应；血液相容性好，无溶血、凝血反应；不会引起代谢作用异常现象；对人体无毒，不会致癌。目前已发展起来的生物合金、生物高分子和生物陶瓷基本上能满足这些要求。利用这些材料制造了许多人工器官，在临床上得到广泛的应用。但是这类人工器官一旦植入体内，要经受体内复杂的生理环境的长期考验。例如，不锈钢在常温下是非常稳定的材料，但把它做成人工关节植入体内，三五年后便会出现腐蚀斑，并且还会有微量金属离子析出，这是生物合金的缺点。有机高分子材料做成的人工器官容易老化，相比之下，生物陶瓷是惰性材料，耐腐蚀，更适合植入体内。

纳米陶瓷

从陶瓷材料发展的历史来看，经历了三次飞跃。由陶器进入瓷器这是第一次飞跃；由传统陶瓷发展到精细陶瓷是第二次飞跃，在这个期间，不论是原材料，还是制备工艺、产品性能和应用等许多方面都有长足的进展和提高，然而对于陶瓷材料的致命弱点──脆性问题没有得到根本的解决。精细陶瓷粉体的颗粒较大，属微米级（10 m），有人用新的制备方法把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级

（10 m），用这种超细微粉体粒子来制造陶瓷材料，得到新一代纳米陶瓷，这是陶瓷材料的第三次飞跃。纳米陶瓷具有延性，有的甚至出现超塑性。如室温下合成的TiO2陶瓷，它可以弯曲，其塑性变形高达100%，韧性极好。因此人们寄希望于发展纳米技术去解决陶瓷材料的脆性问题。纳米陶瓷被称为21世纪陶瓷

红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。现在，已经 能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。

综上所述是集中高温结构材料的简介，而这仅仅是无机非金属材料的一小部分而已。所以我们可以清楚的明白无机非金属材料领域是一个覆盖面极广、科学含量极高的一个学科。

我知道如果想在无机非金属材料领域有一番作为并非易事。因为科学在发展，科技在进步，各种新兴的材料不断被研发出来，所以必须时时刻刻关心当今世界材料科学的最新动态。现在，而我所能做的就是认认真真的学好所学的基础知识为将来的发展打下坚实的基础。此外，材料科学并不是理论上的，更重要的是实践上的！所以，提高自己的动手能力，创新实验能力也是必不可少的。

既然无机非金属材料是一个前沿学科，那么单单的本科学历显然是不够的，是无法满足社会对此领域的需求的，因此，考研成为了我们继续深造的基本要求。研究生会有更多的机会参与科学的研究，会有更多的机会学习的最新的理论知识，会有更多的机会进行高水平的实验，而且研究生再就业方面更具有竞争力，所以考研势在必行！

此外，我国的材料水平还没有达到世界顶尖，我国是一个材料大国，但是我们不是一个材料强国，虽然我国每年的材料需求都是巨大的，各个领域都依靠材料，但是我国的一些先进材料基本都是进口的，所以我们要赶上其他发达国家比如美国还需要国人的不断努力，不断去奋斗。如果可能的话我想我会去国外继续深造，学习更先进的理论知识，将来能为祖国贡献自己的一份力量！！

高中化学无机非金属材料教案 篇6

高中化学无机非金属材料教案

高中化学无机非金属材料教案 知识目标： 1．对无机非金属材料有一个大致的印象； 2．认识到化学在现代社会、现代科技中的.重要作用。 能力目标：培养阅读、归纳、总结的自学能力。 教学重点：新型无机非金属材料的特点。 教学过程： 展示玻璃刀 [提问]：玻璃刀为什么能切割玻璃？它的刀头是什么材料制作的？ 因为天然金刚石很少，一般用人造金刚石。 人造金刚石、人造红宝石、光导纤维都是新型无机非金属材料。 [讲述]：无机非金属材料 传统无机非金属材料：硅酸盐材料 新型无机非金属材料：半导体、发光材料等   下载地址：www.huaxuefudao.com/DatumInfo-2570.aspx

无机非金属材料概论 篇7

伴随人类社会的不断发展, 能源已然转变成制约经济有序发展的关键因素。我国常规能源资源并不丰富, 能源形势不容乐观, 因此务必要很好地发挥一系列材料在促进我国国民经济建设中的有效作用。无机非金属材料不管是在科研研究领域、建筑工程领域, 还是在信息技术领域均扮演着十分重要的角色, 面对新一轮的研发, 对无机非金属材料发展趋势在经济建设中的作用、地位还是我国在无机非金属材料中的问题及无机非金属材料工业发展的建议, 对无机非金属材料及其相关能源行业展开研究有着十分重要的现实意义[1]。

1 无机非金属材料

1.1 起源与发展

作为除金属材料、有机高分子材料之外所有材料的统称, 无机非金属材料在18世纪工业革命之后, 伴随钢铁、机械、运输等工业的兴起得到了迅速的发展, 相继诞生了金属陶瓷、化工陶瓷、水泥、光学玻璃等材料。20世纪以来, 伴随航天、电子、通信、能源等技术的发展, 材料被提出了进一步严苛的要求, 有效推动了无机非金属材料的飞快发展。近年来, 陆续研发出了光导纤维、变色玻璃即电光效应等一系列新型无机非金属材料。

1.2 特点与应用

无机非金属材料与金属材料、有机高分子材料一起构成了当代完整的材料体系。就晶体结构而言, 无机非金属材料要比金属材料复杂的多, 且不存在自由电子。无机非金属材料的混合键、离子键相较于金属键、纯共价键要更强, 由此使得无机非金属材料有着强抗氧化性、高硬度、高熔点及高强度等特点, 此外还具有压电性、透光性及导电性等属性。无机非金属材料有着各式各样的品种, 用途广泛, 所以对其尚未有一致健全的分类。大多时候只是将其划分成普通无机非金属材料及先进非金属材料两种类型。

2 无机非金属材料能源行业

伴随人类社会的不断发展, 能源已然转变成制约经济有序发展的关键因素。我国常规能源资源并不丰富, 能源形势不容乐观, 因此务必要很好地发挥一系列材料在促进我国国民经济建设中的有效作用。全面无机非金属材料行业在时代发展新形势下, 要与时俱进, 大力进行改革创新, 运用先进的科学技术不断优化自身行业发展。如何进一步促进无机非金属材料的有效应用可以从以下相关内容展开:

2.1 陶瓷工业

在陶瓷工业方面, 即便人类早期社会便有了诸多间隙式的陶瓷窑型, 然而伴随技术的成熟、完善, 此类窑型逐步被后来发展的窑型或取代。以高技术陶瓷为例, 其是经由人工合成超细高纯粉体制成的一类新型无机非金属材料, 其制作环节引入了一系列先进材料成型方法及当代优质的烧结工艺等。高技术陶瓷凭借自身高附加值、高性能等特征, 现阶段在国防材料、高端技术等领域得到广泛推广。高技术陶瓷还有着高刚度、高硬度及耐高温等特性, 可应用于集成电路、陶瓷机械零件、不同种类传感器等领域。高技术陶瓷可算得上是新世纪国家经济、科技发展水平的重要表现[2]。

2.2 水泥工业

就水泥工业而言, 自其出现至今已有数百年的历史, 工艺、设备逐步成熟完善, 由机械化立窑代替间隙式土立窑, 再到经由自动控制、现代科学管理技术的干法回转窑, 积极推动着水泥生产不断朝低消耗、高质量、低污染等方向发展。伴随近年来水泥窑单机生产工艺的不断扩大, 干法水泥回转窑生产在水泥工业中起到更为重要的作用, 生产效率不断改善, 生产消耗逐步降低, 切实满足低耗、高增长、低污染的发展要求。

2.3 玻璃工业

就玻璃工业而言, 过去的生产工艺包括平拉法、无槽法及有槽法等, 20世纪50年代末英国发明家研发出了浮法工艺, 基于此, 世界各国迅速构建起了自身国家的浮法玻璃生产线。后来, 伴随生产成本的逐步下降, 生产种类增多, 浮法玻璃生产线全面取代了过去工艺玻璃生产线, 并转变成最先进的工艺手段。近年来, 浮法玻璃生产线生产管理自动化水平显著提升, 原本浮法线已很大程度达成了计算机、监视设备操作的自动化生产线, 进一步极大程度低缩减了能源的消耗, 改善了产品质量, 优化了作业环境[3]。

3 结束语

总而言之, 现如今无机非金属材料在我国国民经济建设中扮演着越来越重要的角色。相关人员务必要清楚认识无机非金属材料、无机非金属材料能源行业, 不断钻研研究、总结经验, 积极促进无机非金属材料的有效应用。

参考文献

[1]胡刚.对无机非金属材料行业发展方向多大探讨[J].建材与装饰, 2013, (2) :138-139.

[2]刘波, 徐顺建, 廖卫兵, 钟炜, 李水根.无机非金属新材料科技与产业概况及发展趋势[J].新余学院学报, 2010, 15 (5) :84-86.

无机非金属材料概论 篇8

关键词：技能训练；石墨；改革

石墨作为一种不可再生的重要战略资源，目前已引起国家有关部门的高度重视。我国石墨的探明储量20亿吨左右，而黑龙江省石墨资源的储量占国内总储量的60%以上，约11.72亿吨，居全国之首。近年来，省委、省政府对石墨新材料高度重视，省政府已经将其纳为省“十二五”规划，将其作为全省十大产业之一。我校作为黑龙江省石墨技术创新服务平台的研发主体和“石墨产业发展战略联盟”的骨干单位，已承担国家级、省部级及企业横向科研项目十余项。我校已成为石墨方向人才的培养基地，在无机非金属专业开设石墨相关的课程。为了培养学生探索石墨材料本质，巩固专业知识和解决实际生产问题的综合素质，在专业技能训练中增加石墨方向的实验是必要的。

一、 无机非金属材料专业技能训练的改革思路

（一）原有专业技能训练的设置及存在问题

原有专业技能训练的实验主要是水泥方向，包括水泥安定性的测定，水泥熟料中不溶物的测定，水泥细度的测定，水泥密度的测定，水泥比表面积的测定，水泥标准稠度用水量的测定，水泥凝结时间的测定，水泥生料易烧性的测定，水泥胶砂强度的测定。经过5年的实践，我校无机非金属材料专业水泥方向的专业技能训练已经成型，并且为中铁中建和水泥厂输送大批优秀人才。然而，随着无机非金属材料专业的发展，单一的水泥方向已经不能满足社会的需要，同时也限制了学生的就业方向。水泥方向技能训练的验证性实验比较多，只是通过实验验证理论知识，不适合21世纪材料专业综合性的应用型创新人才的培养。并且，水泥方向也不能较好地结合地区文化和我校的办学特色。

（二）结合地区文化和我校办学特色对技能训练进行改革

我国石墨的探明储量20亿吨左右，而黑龙江省石墨资源的储量占国内总储量的60%以上，约11.72亿吨，居全国之首。黑龙江省作为探明石墨资源的储量大省，已经引起全国的关注，黑龙江省委、省政府也高度重视石墨资源的开采和深加工。作为黑龙江省唯一一所和矿业相关的大学，我校已成为石墨方向人才的培养基地，并且在无机非金属材料专业开设了石墨相关的课程。同时，为了培养石墨方向人才的实践能力，在专业技能训练方面增加了石墨方向的实验。

二、无机非金属材料专业技能训练改革方案

（一）石墨方向技能训练内容

结合实验室具体情况制定石墨方向技能训练的实验方案，然后拿到院里进行讨论、修改，最后，安排具体教师负责此体系技能训练的实施。石墨方向的实验包括两方面内容，一是以石墨为原料制备新材料，一是炭石墨的生产工艺。

新材料制备方面的实验主要是石墨提纯、氧化石墨的制备、膨胀石墨的制备、石墨烯的制备、石墨复合材料以及石墨烯复合材料的制备。图1-6分别给出了新材料制备的工艺流程图，石墨复合材料和石墨烯复合材料分别以复合二氧化钛为例。

炭石墨生产工艺方面的实验，主要是结合工厂实践，主要包括炭石墨材料的生产配方原理与计算、混合与混捏、成形、焙烧、机械加工以及炭石墨材料的力学、化学、电磁等性能测试。

（二）石墨方向技能训练所需实验硬件

技能训练前，石墨方向技能训练所需药品和实验设备要保证完好。尤其是实验设备方面，尽量保证实验设备的台数满足石墨系列技能训练的要求。对实验室已有的设备要进行检修，不够或缺少的重新采购。

（三）石墨方向技能训练的总结与交流

在技能训练过程中，指导教师、实验室教师全程跟踪，提供指导。每天技能训练结束后，指导教师都要作出总结和点评，并让学生之间进行交流。这样，除了巩固学生所学的专业知识外，也调动了学生专业技能训练的积极性。

三、无机非金属材料专业技能训练改革的效果

（一）巩固学生的专业知识，提高学生毕业设计水平

通过石墨方向技能训练的设置，学生进一步掌握炭石墨的生产工艺和产品检测。同时也了解了新产品开发方面的知识和要求，尤其是对天然鳞片石墨、膨胀石墨、氧化石墨、石墨烯及其复合材料的掌握更为深刻。培养学生探索材料本质，巩固专业知识和解决实际生产问题的综合素质。

经过专业技能训练的锻炼后，学生受到全面、正规的综合训练，科研能力也有提高。在毕业设计期间，学生能够比较快地着手查阅文献，设计最佳实验方案，仪器的使用和实验操作也熟练自如，毕业论文的质量有了显著提高。

（二） 为学生拓宽就业领域

无机非金属材料专业开设石墨方向的专业课和技能训练，为学生的就业开创了新领域。目前，2010届毕业生已有10人从事和石墨相关的工作，主要在哈尔滨电炭厂工作。其中，两人从事技术研发，一人在生产半成品的生产车间，其余人在生产成品的车间工作。

（三）提升教师的教学水平

学生在专业技能训练过程中会遇到各种各样的理论和实际问题，有些问题也因指导教师的专长不同而一时难以解答，须要查阅文献及相关资料或向其他教师请教，以及指导教师自己深入思考加以解决，提高了教师的知识水平。

无机非金属材料概论 篇9

无机非金属材料工程专业实践教学探讨 作者：邓建国 刘东亮

来源：《科技创新导报》2011年第15期

摘 要:培养工程应用型人才是21世纪普通高校发展的方向,而实践教学是其重要环节。四川理工学院材化学院从实践教学体系的构建和实施两方面进行了细致的探讨,为普通高校结合自身特点,培养具有工程能力的应用型人才进行了探索。

关键词:无机非金属材料实践教学探讨

中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0132-02

四川理工学院材化学院无机非金属材料专业建于1993年,依托材料科学与工程一级学科。一直以来无机非金属材料专业设置各本科院校都存在同质的办学模式,为了形成竞争力,必须走特色办学之路。实践教学是高等学校根据专业培养目标的要求,有计划地组织学生以获取感性知识,进行基本技能训练,提高实践能力,培养创新精神,增强独立工作能力和科研能力的各种教学形式的统称,包括实验、工程实训、课程设计、科研活动、专业实习、毕业论文(设计)等形式的实践课程。对于以培养应用性人才为主的一般本科院校,实践教学在整个教学过程中有着非常重要的地位,起着其他教学形式不可替代的作用。为此,结合我院材料科学与工程的学科优势,注重构建和优化无机非金属材料专业实践教学体系,依托“材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室”这一有利平台,建立具有本校特色的实践教学体系。实践教学体系构建

地方工科类院校主要培养应用型人才,应用型人才主要从事将科学理论转化为可操作应用的工程方案或设计图纸,注重工程技术的素质培养,也就是说更重视工程技术能力的培养。培养学生能将理论与实际结合,应用所掌握的知识和技术解决实际问题和一定的创新能力。因此,我们将无机非金属材料应用型人才实践教学体系目标定位为:“具备基本理论、基本技能和专业知识,能在无机非金属材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事技术开发、工艺和设备设计、技术改造及生产经营管理,适应社会主义市场经济需要的、具有创新精神和实践能力的高素质应用型人才”。要满足应用型人才的培养目标,科学的实践教学体系的构建是完成这个目标的重要保证。我校实践教学体系的构建,采用顶层设计,整体优化的方法。实践教学由人文课程的研讨和实验教学、课程设计、实习和毕业设计等环节构成。体系包括两个并行的子系统:人文课程的学习、研讨与社会实践内容构成社会人文系统;工程训练、实验、实习、课程设计、毕业设计构成工程技术系统。两个子系统分别构成两条并行的连续培养路线。体系明确教学要求和考核办法,教学内容前后衔接、循序渐进、由简单到复杂、层次分明,并且有很强的连接性和完整性。结合我校特点构建工程技术系统涵盖四部分,如图1示。实践教学体系的实施

我校无机非金属材料专业实践教学由通识教育平台实践教学课程、理工学科基础教育实践平台课程和专业教育实践平台三个部分构成,专业实践、毕业实践与基础实践、通识实践各占47%和53%。为使实践教学体系得以充分实施,我们从教师队伍建设、实践教学教材建设、实践教学环节着手,为应用型人才培养奠定坚实的理论基础和物质保障。

2.1 教师队伍建设

实践教学环节的教师既要具备扎实的理论知识和较高的教学水平,又要有丰富的实践经验和很强的专业实践能力。因而建设一支“双师型”的教师队伍,是实践教学教育提高质量、办出特色的基本保证。本专业在十多年的办学实践中,有40%教师来自企业第一线,具备“双师型”资格,有丰富的实践经验。而其余60%的教师,特别是中青年教师强化专业实践锻炼,一是安排到企业第一线进行一年挂职锻炼;二是在生产实习和毕业实习环节安排带队实习,丰富生产现场知识。另外,聘请既有实践技能又有理论水平的企业专家担任客座教授。通过以上措施95%的教师具有了丰富的实践教学经验。

2.2 实践教学教材建设

根据我校本专业以“应用型人才”为培养目的特点,我们强化了实践环节的教学内容。原所用实践教材大多为上世纪九十年代前后出版,随着科学技术的进步,新材料、新理论、新工艺不断产生,而教材由于编写、出版有一个过程,且内容往往滞后于科学技术的发展。同时,为充分利用“材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室”平台资源,体现我校无机非金属材料专业特色,培养出切合时代和市场需求的应用型人才,因此教材的建设变得尤为重要。基于此编写了《粉体材料》、《无机非金属材料工程专业实验》、《工厂设计概论》等系列教材建设。在教材的编写中重点突出基础性、宽口径、前沿性、工程应用性,如:《无机非金属材料专业实验》教材由专业基础实验平台和专业实验平台两部分构成。前者重点突出材料科学与工程一级学科各专业实验的共性,依托四川省高校腐蚀与防腐重点实验室平台,以材料科学与工程专业一级学科编写了“利用DFM扫描模式对粉体材料的形貌进行观察”、“SPM图像的定性及定量分析”、“用X射线荧光光谱仪分析无机材料样品成分”、“差示扫描量热仪测无机材料的热失重”等十二个通识型实验,拓宽实验平台;后者调整本专业的主要理论、材料制备、工艺、工程设计等诸方面的实验内容,以综合性、创新性实验:“陶瓷工艺综合性实验”、“玻璃的彩饰综合实验”、“纳米粉体的制备及其表征”等编入教材,重点突出创新性实验平台特色,融入无机非金属材料最新技术、成果于实验指导书。而《工厂设计概论》采用大量工厂设计实例,一从理论上强化工程实践性,同时结合教学过程每章布置课后设计练习,通过学习学生对工厂设计从全局到局部有详细的掌握,提升同学们的工程设计应用能力。

2.3 实践教学环节建设与管理

建立符合现代工程教育的无机非金属材料专业人才培养体系是专业改革目标,现代工程由“研究→开发→设计→制造→运行→管理”等环节组成工程链,每个环节都存在大量的技术、经济和社会等问题。应用型人才是具有专业基本知识和基本技能实际应用能力的人才,熟悉工程链中所涉及的基本技术。这就要求培养学生掌握基本的专业实践技能,关键是要具有综合职业能力和全面素质。为此我们建立了校内实践教学和校外实习结合的实践教学模式。

2.3.1 校内实践教学建设与管理

校内实践教学包括实验教学、课程设计和毕业设计（论文）。实验教学是培养应用型高级专门人才的基本实践环节,包括基础课实验教学和专业课实验教学,基础课实验教学除本专业常规设置实验《物理化学实验B》、《工程制图C上机》等9门实践课程外,本专业充分利用“材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室”的平台优势,综合材料科学与工程相关课程实验于《无机非金属实验》专业基础实验平台中,丰富学生在金属材料和高分子材料专业的基本实验技能。近几年为了强化实践教学,在实验室建设方面进行了大量投入,新增建5000m2实验楼,购置了扫描探针、透射电子显微镜、差热分析仪、X荧光衍射仪等先进仪器设备1000余万元。在专业基础实验课和专业实验培养方向课中,设置涵盖无机非金属材料工程专业基本理论的验证实验、基本技能培养的综合实验、提高创新能力的开放性实验,同时,改革实验课时,使专业实验课时由原来的45学时增加至75学时,强化专业实验学时数。在实验教学管理上,采取由专职实验教师和专业老师共同指导实验模式,由专职实验教师进行实验前准备与平常开放实验的管理,由具有丰富专业知识教师负责实验的具体指导,教师间分工协作,大大强化实验过程的管理,同学们加深了对专业知识的认识。

课程设计是实践教学中重要的一个环节,是对大学四年学习的专业知识的综合能力的考察,尤其是对专业平台课程知识的一次很好的检验。为了强化课程设计实践教学环节,在第六学期设置“无机材料配方及工艺设计”、第七学期设置“无机材料热工设备设计”课程设计,结合信息技术、计算机技术等先进技术开展课程设计,使学生在整个设计过程中学到最新最实用知识。另外,在“无机材料配方及工艺设计”设计中充分应用CAD设计技术和计算机辅助计算技术,简化传统过程中配方计算的繁复性,提高配方计算的准确性和效率。同时,课程设计选题多样化,灵活化,紧贴时代特色,根据无机非金属材料专业的人才培养目标,结合涵盖的专业方向进行立题,如:透明陶瓷配方与工艺设计等。在开展课程设计教学时,授课方法应科学、合理、恰当,采用启发式,讨论式,研究式的指导思路。在设计过程中,加强对设计环节的检查与监督,一般问题个别纠正,普遍问题及时通报,引导全体同学进行修正。通过采取以上措施,同学们锻炼了动手、动脑能力,工程素养得到提高,理论和实践得以紧密地结合。

毕业设计(论文)实践教学是学生大学四年的最后环节,是实践教学的重要一环。毕业设计(论文)题目的选择必须符合专业培养目标。设计(论文)内容涵盖大学四年所学课程的基本内容,设计(论文)尤其是要突出考虑专业平台课程的内容,使学生经毕业设计(论文)实践环节后,其综合运用所学知识解决工程实际问题的能力得到锻炼和提高。毕业设计(论文)在选题的类型上采用理论课题、实际课题、教师的科研课题、厂校合作课题,或者与就业去向相关的课题等,指导教师根据学生的不同情况和特点,安排不同的设计题目。在毕业设计(论文)实践教学的管理上,指

导教师的方法应科学、切实、有针对性,从思想上确立学生的主体地位,放手让学生独立完成。当题目确定后,指导教师要根据学生的不同情况和特点,制定不同的毕业设计(论文)进度和指导方案,并进行全程质量跟踪。具体可分为几个阶段:第一,资料查阅调研阶段,要求学生以书面的形式完成不少于3000字的综述性报告,对课题涉及的领域现状、水平、发展态势,本课题的设计思路,涉及的相关理论等进行论述,了解学生对该课题理解的深度和设计思路,方案是否可行;第二,实验阶段,监督学生对实验原料的选购、配方的设计、实验进行情况、设备使用的熟练程度、实验结果、实验数据的真实性及处理手段是否合理;第三,论文撰写的检查,对论文写作内容安排是否合理、书写格式是否正确、采用的理论是否恰当、实验结果的分析是否准确等内容进行监督检查,及时发现问题,及时解决。由于采取了全程监督检查,从而保证了毕业设计的效果和质量。

2.3.2 校外实习基地建设与实习管理

校外实习是本科生在校四年学习的一个重要的、必不可少的教学内容,是学生将理论知识联系实际的一个纽带,也是学生在校的唯一一次时间最长、接触面最广的实践活动,对学生认识社会、转化思想、具有十分重要的意义。按照应用型人才培养的途径,由于我校该专业平台课程涵盖面广、涉及知识多,因此,在选择实习企业时充分考虑这一点。我校该专业一开始就建立了稳定的具有行业代表性的实习实训基地,如:乐电天威硅业科技有限责任公司、自贡红星电瓷有限公司等企业单位,现我校的校外实习实训基地已达20余个。选择多样化实习基地,可拓宽专业知识面,加深对专业平台课程知识的理解,同时,校外基地为学生提供了在实际生产和工作中进行应用能力培养的机会,也有利于学生毕业后尽快胜任工作岗位。为达到预期的实习效果,由具有丰富生产实践经验教师担任指导老师,在实习管理上采取:在校内首先由指导教师讲解实习安全要求,进入工厂后由工厂安全员强调本厂实习安全注意事项,保证实习正常进行;其次,针对实习企业指导教师向同学提出具体要求,包括了解企业概况,熟悉工厂布局、车间布局、企业管理,掌握生产工艺、产品规格种类及质量要求等方面内容,上述内容记入实习日志。另外,在实习期间以实习内容组织形式丰富多样的知识竞赛,提高同学们实习兴趣,巩固实习内容,几年来实习效果明显,在乐电天威毕业实习后公司一次性招聘本专业学生达15人。

通过实施上述两方面的实践教学,可以提高人才培养的质量,达到应用型人才培养的要求。2008年涵盖无机非金属材料工程专业的材料科学与工程专业获得了“四川省高等学校省级教学团队”称号。结语

加强无机非金属材料专业工程应用型人才培养是适应市场,满足21世纪人才的需求。经上述实践教学的探索,我校该专业毕业生每年就业率在95%以上,显示了借助重点实验平台,合理构建实践教学体系培养工程应用型人才的优势。

参考文献

[1] 张联盟.材料科学与工程专业教学改革研究与实践[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003.[2] 张长森.应用型本科无机非金属材料专业教学改革探索[J].边疆经济与文