時間：2022-03-25 00:53:15
序論：在您撰寫材料化學論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
基于中國計量學院材料化學專業(yè)的教育實踐，在分析目前及今后本專業(yè)的社會需求和用人單位對材料類專業(yè)學生素質、能力等人才規(guī)格要求的基礎上，對照政府和社會加快教學改革、提高高等教育質量的迫切希望，我們充分認識到實踐和創(chuàng)新是專業(yè)人才培養(yǎng)的核心，決定共同搭建分院專業(yè)培養(yǎng)學習能力的課程教學與培養(yǎng)實踐能力的生產實驗(校內綜合性實驗、自主創(chuàng)新型實驗、模擬實驗及校外實習等)兩大平臺，作為學生能力培養(yǎng)的有效載體。通過這兩個平臺的搭建，把材料專業(yè)學生培養(yǎng)為適應社會發(fā)展的應用型人才，提升學生的學習能力、適應能力、知識應用能力和專業(yè)發(fā)展能力。
2教學平臺建設及管理體制
自主學習是新課程改革大力倡導的重要學習方式。學院以“厚基礎、寬口徑、重能力”的指導思想，遵循認知規(guī)律，遵照由提高動手能力到培養(yǎng)創(chuàng)新思維的宗旨，對原有教學課程體系進行了改革。除課堂正常教學外，搭建專業(yè)教學課程平臺，實現教學課程資源網絡化，促進學生獨立自主學習習慣的養(yǎng)成和能力的提高。通過BB平臺的課程建設，實現專業(yè)教學課程資源網絡化。現在中國計量學院材料科學與工程學院推出了多門重點建設課程，例如《應用電化學》《材料表面處理》等，教師在充分掌握學生學習情況的基礎上，針對大多數同學，課上按教學大綱講授基本要求范圍內的內容；對于能夠進行更深度學習、對課程某方面需要進行知識面擴展的學生，在網絡教學平臺上呈現更多的學習資料、相關文獻、實驗視頻、應用軟件、學習網站等，方便他們自主學習、加深知識理解；最終針對學生個體差異，實現分層次教學，促進學生學習能力提高及知識的鞏固。教學網絡平臺的所有課程，將對本專業(yè)所有學生公開，方便他們對教學資源的獲取及問題反饋。
3實驗平臺建設及優(yōu)化
大學本科教育中，實踐科研反哺理論教學是重要研究課題之一。學生只有通過充分的實驗及實踐，才能更有效率地促進理論知識學習，提高教學改革效果。目前，主要在以下方面進行了實驗平臺的搭建及完善。
3.1實驗內容的改革
首先，改變傳統(tǒng)專業(yè)實驗課程設置依附于理論課體系的橫向模式，超越單門課程的范圍，建立實驗課程之間的系統(tǒng)聯系，在原有實驗課程的基礎上設立相對獨立的縱向聯系的課程，形成縱橫交叉的網狀專業(yè)實驗課課程體系，實現專業(yè)實驗課程之間的縱向聯系和貫通。其次，改變實驗教學由單一課程和學生班級為單位的組織形式，形成交叉型的教學指導團隊和興趣型的學生學習團隊。最后，根據實驗教學內容，重新確定了基礎實驗、設計性實驗、綜合性實驗、設計研究型實驗4個層次結構。重點開發(fā)了幾個培養(yǎng)學生綜合設計能力和創(chuàng)新能力的實驗，以及培養(yǎng)學生綜合應用現論和方法的實驗。在實驗教學內容改革中，減少了驗證性、分析性實驗項目，增加了設計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗項目。
3.2依據功能實驗室條件，實現資源共享
高?？蒲衅脚_往往擁有大量貴重實驗設備，根據儀器屬性，可巧妙設計實驗教學內容，綜合利用儀器，充分發(fā)揮儀器能效。部分科研設備課充當實驗教學過程的資源。學生通過學會儀器操作，能掌握儀器基本原理和簡單維護知識，進而提高學生動手能力，為以后從事相關專業(yè)工作打下堅實的基礎。大部分從事教學科研的老師，課余時都有自己的研究課題。對于學生感興趣的實驗，學生可以積極參與教師的科研，甚至儀器設備熟練操作后，獨立自主完成其中的一個實驗環(huán)節(jié)，培養(yǎng)其科研的縝密思維及細致耐心、精確的實驗操作能力等。目前，不少大三及大四的學生在指導教師的幫助下，承擔了省級、校級、院級等科研項目，在綜合利用實驗室資源的條件下，獲得了有效的實驗成果，并在SCI收錄的國際雜志及國內核心雜志發(fā)表數篇論文。
3.3實驗管理網絡實時化
實驗管理過程中，可通過網絡平臺管理，實現學生與教師的實驗前、后的部分互動。對于學生來說，可在網上自主選擇時段并預約感興趣的實驗項目，通過實驗網絡平成預習、學習、復習、提問等各項學習任務；對于教師而言，可以對實驗教學的全過程實時監(jiān)控，實現諸如學生網上分組、網上考勤、數據整理及分析、網上答疑等功能，從而使學生實驗在老師的指導下有效開展。
3.4建設產學研基地，促進學生社會實踐綜合能力培養(yǎng)
中國計量學院材料科學與工程學院材料化學專業(yè)，主要以高性能磁功能材料與器件、先進炭材料、材料表面處理技術、化學電源等為研究對象，解決企業(yè)技術難題及生產中存在的各種關鍵性難題，滿足區(qū)域經濟發(fā)展需求，達到科研為地方經濟服務的目的。我院與企業(yè)共建校內產學研平臺3個、校外產學研基地21個，建立了材料類基礎實驗教學、專業(yè)實驗教學、工程技術實踐教學以及課外創(chuàng)新實驗教學等課外實踐教學平臺。近期我院又與紹興康健精密不銹鋼有限公司全面開展產學研合作，共建“中國計量學院——紹興康健精密不銹鋼有限公司磁性材料研發(fā)中心”，在技術攻關、產品研發(fā)、平臺搭建、獎學金資助等全方位的合作，支持和激勵大學生開展科學研究和創(chuàng)新實踐。在生產科研基地，要加強專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的組織和團隊指導，讓學生參與到協作單位實際的工程項目中，在教師和工程技術人員的指導下承擔實際工程項目的設計和管理，讓學生接觸技術的核心，使學生通過實戰(zhàn)鍛煉掌握工藝創(chuàng)新技能。
4結語
論文關鍵詞：材料化學專業(yè)實驗，實驗教學，探索
材料化學是一個理工結合、學科交叉的新興學科，在信息、能源、環(huán)境、航天等前沿科學領域起到越來越重要的作用。目前, 許多高校設置了材料化學專業(yè)實驗, 我們根據我校辦學經驗和實際條件,并結合蘇州經濟社會發(fā)展對人才的需求，建立了與之相適應的培養(yǎng)目標及專業(yè)實驗內容。為了讓學生了解先進的材料合成與制備方法，掌握高技術材料性能的最佳測試技術，具體設置了材料合成與加工和材料性能測試相結合的專業(yè)實驗教學大綱[1-2]。本文結合我們的教學實踐過程，談一下材料化學專業(yè)實驗教學過程中的一些做法和體會。
重視實驗室建設，保證教學質量。實驗室建設主要包括兩個方面，硬件條件和軟件條件。具體的說，硬件條件包括實驗室基礎設施建設，實驗儀器和大型設備的購置等等；軟件條件包括實驗教學大綱制定優(yōu)化，教師隊伍思想道德素質，教育教學能力等方面的建設。具備優(yōu)良的實驗室硬件條件和優(yōu)秀的教師隊伍是保證教學質量的必要條件。
1．實驗室硬件條件建設
必要的基礎設施和優(yōu)良的實驗條件，是順利開展實驗課程，保障實驗室安全的先決條件。我校材料化學專業(yè)的實驗室面積達到500 m2，實驗室分為材料合成實驗室和材料性能測試實驗室兩部分，主要承擔了材料化學專業(yè)的專業(yè)實驗和本科畢業(yè)論文等教學任務。
隨著現代化儀器技術的高速發(fā)展化學論文，培養(yǎng)掌握現代化測試技術的人才是社會發(fā)展的迫切需要。為此，我?；ù罅庖M了一大批與材料化學專業(yè)有關的先進測試儀器，并為材料化學專業(yè)開設了現代分析與測試實驗課程，主要目的是引導學生全面熟悉和系統(tǒng)掌握測試材料的常規(guī)科研方法，包括紅外光譜、紫外分光光度計、熒光分光光度計、熱分析儀、比表面儀、納米粒度儀、電化學分析儀等儀器多種測試方法的介紹和使用，這些儀器偏向于基礎化學性質研究，它有助于學生掌握材料的各項微觀性能。
同時，我們還開設了用于研究材料電學、硬度、力學等性質測試的實驗。實驗儀器包含了納米Zeta電位測試儀、體積電阻測試儀、簡支梁試驗機、布氏硬度計、電熱平板硫化機、單螺桿擠出機、桌型老化試驗機、氧指數儀等大型儀器。學生在學校里熟悉了這些儀器的操作和使用以后，我們還會積極聯系一些相關的單位，引導學生到企業(yè)進行相關的實習操作，使學生能夠將學到的理論知識和具體實際相結合。
2．實驗室軟件條件建設
軟件條件建設的主要摘要對教學內容深入了解，合理組織編排，采用合適的教育教學手段，與同學多做交流，不斷總結教學過程中發(fā)現的優(yōu)缺點，找到最佳的傳授知識手段。
2.1 緊跟專業(yè)方向特色，制定實驗教學大綱
材料化學專業(yè)實驗從大三開始開設，此時學生以及通過前兩年的基礎實驗課程的學習掌握了實驗的基本操作技術，更容易接受一些較為專業(yè)，相對復雜的實驗項目，同時也要緊跟材料化學專業(yè)的專業(yè)方向特色，這就成了我們在制定實驗教學大綱時的宗旨。
我校的材料化學的專業(yè)實驗分為高分子與無機兩個方向論文格式。我們根據理論課與實驗課相銜接的原則，通過開設一些與高分子物理，高分子化學，無機功能材料等課程相關的典型高分子和無機材料合成實驗、性能表征及加工修飾實驗，加大對學生動手能力的培養(yǎng)力度，使他們對高分子材料研究領域有更深一步的體會，對高分子材料制備工藝、組成、結構與性能之間的相互關系及其規(guī)律有更加明確和深刻的認識。
2.2 精心選擇實驗，合理編排順序
我校根據材料化學的專業(yè)背景和培養(yǎng)目標，對材料化學高分子方向的實驗總共安排8個實驗，其中6個為必修實驗，2個選修實驗從教學大綱中的14個實驗中根據實驗需要選取。8個實驗中有材料的合成實驗，也有材料性能加工測試實驗化學論文，安排實驗順序時我們依據連貫性的原則，盡量使兩個甚至三個實驗能夠串聯起來，形成一條鏈，例如，我們通過“聚乙烯醇縮甲醛(PVF)膠黏劑的制備及性能測定”這個綜合性實驗，學生可以掌握聚乙烯醇與甲醛在酸性條件下發(fā)生縮合反應的基本原理，以及縮合反應的具體實驗技術，最后收集到的產物我們可以作為下一個實驗“GPC法測定聚合物分子量及分子量分布”的一個輔助測試原材料，學生可以進一步了解凝膠滲透色譜的基本原理，掌握GPC法測定聚合物分子量及分子量分布的實驗技術及數據處理。這樣的實驗安排有利于將各自獨立的單個實驗有效的串聯起來，增加實驗的綜合性，更加有利于學生以后從事科學研究思路的培養(yǎng)，提高學生分析、解決問題的能力。
2.3嚴格考核制度，提高學習效果
只有嚴格要求學生，規(guī)范考核制度，才能有效的提高學生的學習效果和學習積極性。我們的教學與考核方式采取實驗預習報告、實驗操作技能和實驗報告綜合評價的辦法，即實驗前，試驗中，試驗后這樣一個辦法。實驗總成績采用百分制記分，預習報告占總成績的30 %，實驗操作技能考核占總成績的30 %，實驗報告占總成績的40 %。只有嚴格要求學生寫實驗預習報告，他們才會去查閱本實驗相關的文獻資料，對實驗機理、實驗步驟有相當程度的熟悉和了解，尤其對于一些設計性實驗，會對實驗的設計方案有更多更好的想法與思路，同時也增加了學生做實驗的樂趣性。在實驗的進行過程中，老師對實驗的過程進行指導和監(jiān)督，對學生提問，考核學生對實驗的認識與理解程度，并予以打分。最后，實驗報告綜合反映了學生對實驗的理解，數據處理等的完成情況化學論文，也是評價學生學習效果的一個重要因素。
2.4 加強師資隊伍建設，提高教師素質
具備一只優(yōu)秀的教師隊伍是保障本科教學質量的基礎和前提。我校材料化學專業(yè)實驗指導教師和實驗專職教師共計5人，其中教授2人，博士3人，碩士2人，已經形成了一支年齡、學歷結構較為合理的實驗教學隊伍。實驗專職教師實行坐班制，負責實驗室相關儀器的日常管理和養(yǎng)護工作，根據實驗教學大綱安排實驗教學進程表。我們嚴格要求實驗教師認真?zhèn)湔n，每個實驗項目開始前都要做預實驗，對實驗中可能出現的各種現象和各種注意點都記錄下來，對于一些實際的樣品，測出準確的數據，做到心中有數。實驗教師在實驗指導過程中要充分調動學生的積極性,激發(fā)學生的潛能。激發(fā)學生的潛能可以有很多方法,比如說改進實驗方法,改變原料配比,改變模具形狀,改變測量方式等等,都是很好的嘗試[3]。教師的業(yè)務水平直接影響到實際的教學效果，所以教師在平時的教學過程中要注重積累，努力提高自身各方面素質。
3. 結語
通過材料化學專業(yè)實驗的教學實踐與探索，我們認識到只有努力加強實驗室各方面條件的建設，在教學過程中不斷培養(yǎng)學生的興趣和分析、解決問題的能力，挖掘學生潛能，使學生的綜合素質得到提高，從而發(fā)揮最佳的教學效果。
參考文獻
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[2]陳桂華,閆瑞強.材料化學專業(yè)實驗教學研究.洛陽師范學院學報[J], 2009, 28(2): 150-151
[3]付一政,李迎春,劉亞清等.高分子材料與工程綜合實驗教學探索與實踐[J ]. 太原科技, 2008 , (3) : 90-91
在無機化學實驗教學考核的過程中，僅憑實驗報告成績和期末考試成績，不能準確地衡量學生的實際實驗能力。為了科學地評估學生的實驗能力，需要優(yōu)化傳統(tǒng)的實驗課程考核體系，建立全面的無機化學實驗綜合考核辦法。將學生的課程成績分為實驗過程成績、實驗報告成績、實驗理論考試成績，單項成績不合格，則總成績不合格。這種考核方式促使學生認真地對待每個實驗環(huán)節(jié)，有效地提高了學生的綜合實驗素養(yǎng)。實驗過程成績是教師在指導學生實驗過程中，根據學生實際操作情況給出的評價;實驗報告成績主要是根據學生的預習實驗報告和實驗報告書寫、數據處理及分析等來評判;在實驗理論考試中，除了常見考題外，還結合材料化學專業(yè)特點，增加了實驗方案設計等考核內容，突出了綜合實驗能力和創(chuàng)新能力的考核，促進學生實驗能力的全面發(fā)展。
2創(chuàng)建適合材料化學專業(yè)發(fā)展需求的無機化學實驗教學模式
進入21世紀以來，材料科學發(fā)展愈加迅速，新材料、新技術、新產品不斷問世，與此相適應，對材料化學人才培養(yǎng)也提出了新的要求。材料化學專業(yè)無機化學實驗授課模式必需緊跟時展步伐，及時調整課程結構與內容，引入學科發(fā)展的最新成果，介紹學科內容中的多種學術觀點及學術背景和發(fā)展動態(tài)，開闊學生學術視野，提高學生的學習興趣。教無定法，教要得法。要使課程教學生動活潑，教師必須不斷更新教學內容，創(chuàng)新教學方法與手段，增強課程教學的趣味性，促使學生積極參與，在實驗中勤于動手、動腦，實現教師教學方式和學生學習方法的轉變。
2.1采用多媒體輔助教學和建設實驗教學網絡平臺
多媒體教學是利用多媒體軟件對文本、聲音、圖像、圖形、動畫等信息進行處理，教師配合多媒體放映進行講解，將教學內容用特技方法顯現出來，能充分創(chuàng)造一個有聲有色、圖文并茂、生動直觀的教學環(huán)境，從視覺、聽覺等多方面給學生留下深刻印象。無機化學實驗教學可以采用多媒體(視頻)教學，它不僅教學信息量大，而且可以非常直觀地演示實驗操作和過程。隨著現代科學技術的發(fā)展，有些實驗可以采用多媒體技術進行輔助教學，如基本操作單元、儀器的使用等。這些實驗項目信息量大，操作細節(jié)多，僅靠教師在課堂教學有限的時間內進行演示和講解往往是不夠的，而且總有學生沒有注意到一些具體操作細節(jié)，因此，可以將這些實驗演示制成多媒體課件或視頻資料，放在課程網絡平臺上，學生可以不受時間、空間的限制，反復觀看，自主地開展預習、復習。這樣不僅增強了課堂教學的可視性，而且增加了教師演示的可再現性，延長了學生的學習時間，從而有益于提高學生操作的規(guī)范性，使實驗教學得到延伸。
2.2將生產生活實例和教師科研項目引入實驗教學課堂
不同專業(yè)對無機化學實驗教學的要求是不一樣的。我院材料化學專業(yè)的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)具備材料化學相關的基本理論知識和基本技能的應用型高級專門人才。因此，學生必須掌握物質的結構與性質、性能的關系，這需要在教學中注意教學內容的層次性。在無機化學實驗教學中，我們盡可能選擇與專業(yè)相關的真實實驗課題和實驗樣品，將生產生活實例引入實驗課堂，營造實戰(zhàn)氛圍，做到知識性、實用性、趣味性的統(tǒng)一。同時，我們還選取了一些與生活息息相關的實驗，如鋰離子電池正極材料的制備、膠囊殼中鉻含量測定等，這樣的實驗學生感興趣，實驗熱情高，有助于學生綜合能力的培養(yǎng)。為了進一步提高實驗課堂教學質量，我們還在課堂教學中引入教師最新科研課題成果，使實驗教學更加貼近科研實際，既豐富了實驗教學內容，又增加了實驗教學的先進性、新穎性，在加深學生對所學知識的理解和實驗技能的熟悉時，還能培養(yǎng)他們的科研興趣，提高理論聯系實際的能力，對科研工作產生感性認識。
2.3實施開放性實驗教學
在傳統(tǒng)的無機化學實驗教學中，學生往往處于被動地位，教師處于主動地位。從實驗項目選擇、實驗方案選擇、實驗儀器與試劑選擇，都由實驗老師預先完成。在這種照方抓藥的實驗教學模式中，學生往往興趣不高，應付了事。在優(yōu)化實驗教學內容結構的前提下，實行開放式實驗教學模式，可以提高學生實驗興趣，強化教學效果。在學生自主的基礎上，利用學生課余自由時間開放實驗室，對于實驗技能較差的同學，讓他加強基本操作單元和基本技能的練習。在學生較好地掌握實驗基本操作技能后，可以讓學生自主選擇一些設計型、綜合型、應用型實驗。在教師的指導下，學生獨立設計實驗方案，獨立完成實驗，并認真進行總結，以全面鍛煉學生的實驗能力和提高綜合素質。
3結語
與圖1不同，鐵有三種固態(tài)，分別是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe為密排面心立方結構，α-Fe和δ-Fe為體心立方結構。并且，圖2中有三個三相點，分別為氣-液-δ-Fe；氣-γ-Fe-δ-Fe和氣-γ-Fe-α-Fe。通常情況下，Fe是磁性的α-Fe，組織類型有鐵素體、珠光體和貝氏體等；通過成分和工藝控制常溫下可得到γ-Fe，如奧氏體不銹鋼304、310等。Fe的p-T相圖的講解，增強學生識別單組分相圖的能力。課堂上通過工業(yè)生產實例，加深了同學們對Fe的認識；并建立了物理化學相圖知識與學生專業(yè)—金屬材料之間的聯系。解決學生“材料專業(yè)為什么學物理化學？”的困惑。
2兩組分液態(tài)完全互溶系統(tǒng)的相圖
雖然二組分系統(tǒng)的氣—液平衡相圖依據組分在液態(tài)的互溶情況各有其特點，但液態(tài)完全互溶系統(tǒng)構成了這部分內容的學習基礎[4]。對于這種相圖，我們除了讓學生掌握相圖中各相區(qū)的組成、相態(tài)和杠桿規(guī)則外，還注重讓學生學習氣相線和液相線的繪制方法和細節(jié)信息。其繪制過程如圖3所示，先配制不同比例的二組分混合物，再升高溫度測試混合物的熔點，通過描點—連線得到相圖。從而培養(yǎng)學生設計實驗繪制相圖讀取相圖細節(jié)信息的全面能力。通過學習繪制相圖，可使學生對相圖的全部信息有較深刻的認識、理解及較好的運用。為了便于學生掌握此類相圖及其應用，在教學中我們通過物相點隨溫度的變化的實例，講解其液相與氣相及組成在該過程的演變情況。重點分析了第一個氣泡點產生的壓力、組成及最后一滴混合液消失的壓力、組成，以及其逆過程這一難點。并將相圖理論與工業(yè)精餾裝置聯系起來，激發(fā)學生對該部分內容的學習興趣。
3具有轉變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)完全互溶的液固平衡相圖
具有轉變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)完全互溶的液固平衡相圖，是學生學習中最難掌握的內容。我們通過講解物相點的降溫過程的物相變化和步冷曲線的繪制，并借助動畫展示具體過程，使該部分內容更加形象和生動，便于理解和掌握。同時，提高了學生的學習興趣和動手能力。
4相圖在金屬材料中的應用
4.1在金屬材料設計中的應用在工業(yè)生產和科研實踐涉及到的金屬材料通常為多組分的平衡系統(tǒng)，所以其相圖更為復雜。為了得到材料的擬服役性能，需要對材料進行設計和加工。相圖在材料設計中起著至關重要的作用，例如，在設計奧氏體不銹鋼時，為了得到單一奧氏體組織，需擴大相圖中奧氏體區(qū)，使其在冷卻過程中不發(fā)生γ-Feα-Fe的轉變。根據相圖，改變系統(tǒng)的組成，增加穩(wěn)定奧氏體元素，如Ni、C等是最常用的方法。當然，為了系統(tǒng)的平衡，其他元素也需做相應的改變。應用相圖時，為了提高設計組織的準確性，需要考慮平衡相圖與實際相圖的差別。
4.2在金屬材料加工中的應用在金屬材料的熱加工過程中，隨著加工溫度的不同，其物相也發(fā)生相應的變化?？赏ㄟ^控制軋制參數和冷卻過程，改變材料的相變溫度和組織類型，得到高性能的金屬材料。例如，在鋼鐵生產中，熱軋鋼板控制軋制與控制冷卻(TMCP)工藝，通過加大壓下量增加累積位錯，為相變過程提供更多的高能量相變形核點，以得到細小晶粒組織，提高鋼的強韌性。通過控制冷卻速率，可改變相變后的組織形態(tài)，在650℃以上發(fā)生相變得到珠光體和鐵素體組織，在450~600℃區(qū)間主要得到貝氏體組織的鋼材，在更低溫度下發(fā)生相變得到馬氏體組織，不同的組織賦予材料的不同的性能[5]。4.3在金屬熱處理中的應用相圖不僅在金屬材料的設計和加工中具有指導下作用，而且在材料的熱處理過程中也具有重要的應用價值。例如，在金屬材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火過程主要是控制冷卻速率，使相變溫度發(fā)生在較低溫度區(qū)，得到低溫轉變組織。正火溫度需在γ-Fe相區(qū)，需要根據相圖和化學成分判斷其奧氏體化溫度，從而確定正火的加熱溫度。嚴格的說，確定熱處理的升溫速率和降溫速率也需要參考相應的相圖。通過相圖在金屬材料領域的應用的介紹，學生對本專業(yè)和學習物理化學的重要性均有了清晰的認識，他們的學習積極性也顯著提高。
5結語
材料化學工程是由化學工程學科和材料學科交叉滲透所形成的一門分支學科,其研究方向主要有兩個：一是以新材料為基礎，不斷發(fā)展反應過程的反應技術，比如吸附過程、膜過程、催化過程等。該方向主要是通過材料的特征將其分離并進行反應，其目的是揭示材料微觀結構中物質進行傳遞和反應機理，進而總結出適用于材料設計和反應過程優(yōu)化的理論方法和工藝技術。二是在材料制備的過程中，用化學工程的理論方法解決所遇到的關鍵問題,比如如何運用微結構的性能關系來實現對材料微觀結構和性能的控制,從而完成從材料制備到定向制備的轉化。新材料的開發(fā)是材料化學工程發(fā)展的關鍵和先導，直接可以衡量出國家的材料化學發(fā)達與否，因此，開發(fā)新材料對于材料化學工程的發(fā)展至關重要。材料化學包括陶瓷材料、聚合物材料、磁性材料、化學傳感材料、電子材料、超硬材料、無機非金屬材料、催化和吸附材料和薄膜材料等，這些材料很大程度上豐富了材料化學工程的領域，對其發(fā)展做出重要貢獻。
2新材料的開發(fā)
我國在新材料的開發(fā)領域取得了很多亮點，這些新材料的開發(fā)成為分離和反應過程的重要基石。一些研究所和大學正在開發(fā)一種非晶態(tài)的金催化材料,這種材料很有發(fā)展前途，因為它具有非常明顯的催化特性，而且其催化活性還具有特殊的選擇性，具有顯著的催化活性和特殊的選擇性。對這種材料進行流程綜合和技術集成，可以有助于我國新型石油化工技術的構建。石油化工科學研究院也開發(fā)出一種新型的鈦硅分子篩催化材料，這種材料具有定向氧化催化作用，可以實現“原子經濟”，使“零排放”工藝成為可能，而且也具備工業(yè)化生產的可能性。而在新材料的分離技術方面,我國也取得了很大的進步，其中南京工業(yè)大學發(fā)展了以陶瓷膜材料為原料的新單元技術,同時加強了對集成單元技術的開發(fā),這些研究不僅使我國陶瓷技術更加趨于成熟，而且還形成了陶瓷膜新產業(yè),為我國帶來巨大的社會和經濟效益。
3材料化學工程技術的進展
材料化學主要是對產品微結構進行調控，其主要手段是在加工材料時，將化學方法引入進去，這樣我們就可以通過宏觀條件來調控產品的微觀結構，從而為材料的加工和制備提供理論和技術指導。因此，化學工程技術的改進將直接促進材料化學工程的發(fā)展。我國在化學工程技術改進方面已經取得了非常大的進展。清華大學在碳納米粉體材料的制備過程中,引入了傳統(tǒng)的流化床技術，大大降低了生產成本，從而使此生產技術可以用于工業(yè)化生產，帶來巨大的經濟效益。北京化工大學則用超重力場技術來放大納米材料生產過程中的形貌控制問題,這樣就可以通過調節(jié)超重力場的強度來調節(jié)和改變產品的粒徑,。通過這種方法，我國已經成功制備出碳酸鋇、碳酸、碳酸鋰、氫氧化鋁和碳酸鍶等納米粉體,并且形成了工業(yè)化生產的技術體系，為我國帶來巨大的經濟效益。
4展望
材料化學工程作為一門交叉學科，不僅促進了材料工業(yè)的發(fā)展，而且也豐富了傳統(tǒng)化學工程學科的內容，因此，具有非常重大的研究意義。我國材料化學工程的研究已經取得很多可喜的成就，很多成果在世界上都位于領先水平。但是，材料化學工程中仍然有很多問題需要我們解決，因此，我們需要再接再厲，爭取使材料化學工程的研究更加深入，使其更好地為人類服務。
5結語
（一）碳族元素在周期表中的位置
ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA
BCNOF
AlSiPSCl
GaGeAsSeBr
InSnSbTeI
TlPbBiPoAt
（二）碳碳元素及其單質的性質變化規(guī)律
元素名稱元素符號原子半徑
（nm）主要
化合價單質的性質
顏色、狀態(tài)密度
（g·cm—3）熔點
（℃)沸點
（℃）
碳C0.077+2，+4金剛石：無色固體
石墨：
灰黑色固體3.51
2.253550
3652
—3697
（升華）4827
4827
硅Si0．117+2，+4晶體硅：灰黑色固體2.32—2.3414102355
鍺Ge0．122+2，+4銀灰色固體5.35937.42830
錫Sn0．141+2，+4銀白色固體7.28231.92260
鉛Pb0．175+2，+4藍白色固體11.34327.51740
碳族元素化合價主要有+4和+2，C、Si、Ge、Sn的+4價化合物是穩(wěn)定的，而Pb的+2價化合物是穩(wěn)定的。
例PbO2有強氧化性
閱讀下列材料，回答有關的問題
錫、鉛兩種元素的主要化合價+2價和+4價，其中+2價錫元素和+4價鉛元素的化合物均是不穩(wěn)定的，+2價錫離子有強還原性，+4價鉛元素的化合物有強氧化性。例如Sn2+還原性比Fe2+還原性強。PbO2的氧化性比Cl2氧化性強。
（1）寫出下列反應的化學方程式
①氯氣跟錫共熱__________；②氯氣跟鉛共熱__________；③二氧化鉛跟濃鹽酸共熱__________；
（2）能說明Sn2+還原性比Fe2+還原性強的離子方程式______________。
答案：
（1）
①
②
③
（2）
二．碳族非金屬氧化物比較
COCO2SiO2
類別
酸性
氧化還原性強還原性弱氧化性弱氧化性
毒性有毒無毒無毒
反應實例：
酸性：H2CO3>H2SiO3
與堿反應：CO2+2OH—=CO32—+H2OCO2+H2O+CO32—=2HCO3—CO2+OH—=HCO3—
思考：CO2通入NaOH溶液中生成的鹽是什么？
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
思考：盛放堿液的試劑瓶為什么不能用玻璃塞？
氧化還原性
三、Na2CO3與NaHCO3的比較
Na2CO3NaHCO3
俗稱純堿（蘇打）小蘇打
溶解性易溶易溶
溶液度Na2CO3>NaHCO3
穩(wěn)定性穩(wěn)定不穩(wěn)定
與酸反應出CO2速率慢（分二步）
CO32—+H=HCO3—
HCO3—+H+=H2O+CO2快（一步）
HCO3—+H+=H2O+CO2
相互轉化
方程式如下：
Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
四、知識網絡
（一）碳及其化合物
（二）硅及其化合物
五．硅酸鹽工業(yè)
水泥玻璃陶瓷
原料黏土（CaCO3）純堿、石灰石、石英黏土
一、從天然樹脂到合成樹脂
一些樹木的分泌物常會形成樹脂，不過琥珀卻是樹脂的化石，蟲膠雖然也被看成樹脂，但卻是紫膠蟲分泌在樹上的沉積物。由蟲膠制成的蟲膠漆，最初只用作木材的防腐劑，但隨著電機的發(fā)明又成為最早使用的絕緣漆。然而進入20世紀后，天然產物已無法滿足電氣化的需要，促使人們不得不尋找新的廉價代用品。
早在1872年德國化學家拜耳（A．Bayer）首先發(fā)現苯酚與甲醛在酸性條件下加熱時能迅速結成紅褐色硬塊或粘稠物，但因它們無法用經典方法純化而停止實驗。20世紀以后，苯酚已經能從煤焦油中大量獲得，甲醛也作為防腐劑大量生產，因此二者的反應產物更加引人關注，希望開發(fā)出有用的產品，盡管先后有許多人為之花費了巨大勞動，但都沒有達到預期結果。1904年，貝克蘭和他的助手也開展這項研究，最初目的只是希望能制成代替天然樹脂的絕緣漆，經過三年的艱苦努力，終于在1907年的夏天，不僅制出了絕緣漆，而且還制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite，它就是人們熟知的“電木”、“膠木”或酚醛樹脂。
Bakelite一經問世，很快廠商發(fā)現，它不但可以制造多種電絕緣品，而且還能制日用品，愛迪生（T．Edison）用于制造唱片，不久又在廣告中宣稱：已經用Bakelite制出上千種產品，于是一時間把貝克蘭的發(fā)明譽為20世紀的“煉金術”。
以煤焦油為原粒的酚醛樹脂，在1940年以前一直居各種合成樹脂產量之首，每年達20多萬噸，但此后隨著石油化工的發(fā)展，聚合型的合成樹脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的產量也不斷擴大，隨著眾多年產這類產品10萬噸以上大型廠的建立，它們已成當今產量最多的四類合成樹脂。合成樹脂再加上添加劑，通過各種成型方法即得到塑料制品，到今天塑料的品種有幾十種，世界年產量在1．2億噸左右，我國也在500萬噸以上，它們已經成為生產、生活及國防建設的基礎材料。
二、從天然纖維到合成纖維
人類使用棉、毛、絲、麻等天然纖維的歷史已經有幾千年，但由于全球人口的不斷增加和對紡織品質量的更高要求，從19世紀起，人們就為尋求新的紡織品原料而努力。
1846年制成硝化纖維；1857年制成銅氨纖維；1865年制成醋酸纖維；1891年制成粘膠纖維。由于粘膠纖維的原料是來源豐富的木材漿粕、棉短絨及棉紗下腳料等，再加上制成的纖維性能好，以至它的產量到20世紀50年代已經超過羊毛。
盡管上述幾種稱為“纖維素纖維”或“人造纖維”的出現是繼紡織機械發(fā)明之后的又一次紡織革命，但它仍意味著人只是用化學方法，對天然植物纖維的再加工，而通過化學方法，制取全合成的、性能更為優(yōu)異的紡織纖維階段，才迎來了第三次紡織革命。
1928年32歲的美國化學家卡羅塞斯（W．H．Carothers）博士從大學崗位上應聘到杜邦公司，負責對不久前才興起的高分子化學的基礎研究，他們研究了多種脂肪族二元酸與二醇或二元胺的縮合反應，由于保證了反應物料的嚴格配比，從而獲得分子量很高的縮聚物，但大多數產物的熔點偏低、不耐水，雖然有的可以抽絲，但不適于用做紡織纖維。反復不斷地失敗使卡羅塞斯在精神上受到很大打擊，以至身上經常攜帶著一小瓶準備自殺的氰化鉀。一直到工作6年后的1934年，終于在合成的數百種產品中，找到有希望成為優(yōu)良紡織纖維的聚酰胺－66，尼龍（Nylon）是它在投產時公司使用的商品名。
杜邦公司為了使它工業(yè)化，動員了230多名各方面專家，花費2200萬美元，到1939年始正式投產。這一成功不僅是合成纖維的第一次重大突破，也是高分子科學的重要進展。
尼龍投產后，杜邦公司馬上宣布他們生產了比蜘蛛絲還細，比鋼還結實的全新有機纖維。盡管當時第二次世界大戰(zhàn)已經開始，仍然引起各方面關注。用它織成的女絲襪，銷售第一天就賣出400萬雙，報紙上還報道了當時許多銷售店曾引起“尼龍騷動”的場面，可惜的是卡羅塞斯本人卻沒有看到這種情況。41歲的他，雖然知道尼龍的研究已經取得突破性進展，但卻總感到心力交瘁地被失敗所纏繞，終于在1937年服毒自殺，留下深深的遺憾。
1938年德國研制出聚酰胺－6，即聚己內酰胺；1941年英國制出了聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，商品名Dacron、“的確涼”、或滌綸；1939年德國人又研制出聚丙烯腈纖維，但到1949年才在美國投產，商品名Orlon，我國稱腈綸，此又出現多種新型合成纖維，滿足了多種需要，但從應用范圍和技術成熟等方面看，仍以上述幾種為主，其產量約占總量的90％。
三、從天然橡膠到合成橡膠
自然界中雖然含有橡膠的植物很多，但能大量采膠的主要是生長在熱帶雨區(qū)的巴西橡膠樹。從樹中流出的膠乳，經過凝膠等工藝制成的生橡膠，最初只用于制造一些防水織物、手套、水壺等，但它受溫度的影響很大，熱時變粘，冷時變硬、變脆，因而用途很少。
1839年美國一家小型橡膠廠的廠主古德易（Goodyear）經過反復摸索，發(fā)現生橡膠與硫黃混合加熱后能成為一種彈性好、不發(fā)粘的彈性體，這一發(fā)現推進了橡膠工業(yè)迅速發(fā)展。在這之前，橡膠的年產量只有388噸，但到1937年已增加到100萬噸，即100年間增加了2000倍，這在天然物質利用史上是十分罕見的，尤其是1920年以后，由于汽車工業(yè)興起，進一步擴大需求，以致世界各國開始把天然橡膠作為軍用戰(zhàn)略物資加以控制，這就迫使美、德等汽車大國，但卻是天然橡膠的窮國開展合成橡膠的研究，這種研究是以制造與天然橡膠相同物質為目的開始的，因為人們已知它是由多個異戊二烯分子通過順式加成形成的聚合體。
1914年爆發(fā)第一次世界大戰(zhàn)，德國由于受到海上封鎖，開展了強制性的合成橡膠研制和生產，終于實現了以電石為原料合成甲基橡膠的工作，到終戰(zhàn)的1918年，共生產出2350噸。
戰(zhàn)后，由于暫時性天然橡膠過剩，使合成橡膠的生產也告中止，但其研究工作仍在進行。先后研制成聚硫橡膠（1931年投產）、氯丁橡膠（1932年）、丁苯橡膠（1934年）、丁腈橡膠（1937年）等。
第二次世界大戰(zhàn)期間，尤其是日本偷襲珍珠港、占領東南亞后，美國開始擴大合成橡膠生產，并納入國防計劃，1942年產量達84．5萬噸，其中丁苯橡膠為70．5萬噸。1950年以后，由于出現了齊格勒納塔催化劑，在這種催化劑的作用下，生產出三種新型的定向聚合橡膠，其中的順丁橡膠，由于它的優(yōu)異性能，到20世紀80年代產量已上升到僅次于丁苯橡膠的第二位。此后又有熱塑性橡膠、粉末橡膠和液體橡膠等問世，進一步滿足了尖端科技發(fā)展的需要。
回顧過去，展望未來，在新世紀里新技術將更加迅猛發(fā)展，與此同時，作為技術革命物質基礎的，以合成高分子為代表的新材料的研制和開發(fā)，也將越來越起著重要作用。
參考文獻
