《材料科学进展》课程报告小结
时间： 地点： 授课教师：
授课内容：原位复合技术和原位复合材料
今天，XXX教授给我们介绍了原位复合技术与原位复合材料的相关内容。
他首先阐明了复合材料的定义---两种或两种以上异质、异型、异性的材料复合形成，是继高性能热致液晶聚合物之后在材料科学领域内出现的又一类新型材料。
按其性能高低分为：1.常用复材：玻纤+树脂；2.先进复材：以C、芳纶、陶瓷等纤维或晶须为增强体，以耐高温的高聚物、金属、陶瓷和碳素为基体构成的复材。
按用途分为结构复材和功能复材。
复材的应用：信息技术、汽车工业、国防建设、
发展方向：1.多功能、机敏、智能复材。2.纳米复材。3.仿生复材。
原位复合的基本概念:以热塑性树脂为基体，热致液晶高分子为增强剂，，主要特点，形成的一种自增强的微观复合材料。
与传统的纤维增强复合材料相比，原位复合材料具有以下特点，简单概括如下: (1) 增强相TLCP微纤是在加工过程中就地形成的，避免了加入
纤维引起的熔体粘度增加和对设备的严重磨损；
(2) 微纤直径处于亚微米与纳米之间，远小于宏观纤维的直径，且即有更好的界面作用，大大增强复合材料的力学性能； (3) 具有很好的性能价格比，其中TLCP提高性能，基体树脂降低成本。
(4) 与传统的纤维增强不同，TLCP的加入可明显地降低熔体的粘度，从而改善了加工性，同时还可降低能耗，提高效率； (5) 由于液晶高分子收缩性小，使得制品尺寸稳定性好，并有利于形成薄壁制品；
(6) 由于都是热塑性材料，完全可以把废弃制品回收再加工，有利于环境保护。
典型的原位复合技术：放热分散技术、无压金属浸润技术、气液合成技术、反应喷射成型技术、反应机械合金化。
制备陶瓷基复材的原位复合技术、制备聚合物基复合材料的原位复合技术。
接着XXX重点向大家介绍了AIN-BN复合陶瓷材料制备工艺的研究状况，月N、BN粉末的合成制备和AIN-BN复合材料的制备工艺，评述了各种方法和工艺的优缺点。最后指出了粉末制备工艺中的自蔓延高温合成法、电弧等离子体法和烧结工艺中的反应烧结、放电等离子烧结是很有价值的研究方向。
我是学习信息功能材料方向的，很多学习实验中会有很多需要应用到复合材料技术方面的知识，况且学习材料本身就不分彼此，各个
学科间本身就是融会贯通的，多掌握一门技术多以份知识。从这次xxx教授的课我学到了很多自己方向学不到的知识，让我受益匪浅。
《材料科学进展》课程报告小结 时间：2009年5月11日 地点： 授课教师：
授课内容：梯度材料与梯度复合技术
今天XXX教授给我们讲解了有关梯度材料这一方面的知识。主要内容为
1梯度材料的形成与内涵 2梯度复合技术 3 梯度材料的研究举例
上节课我们已经了解了有关复合材料的有关概念。这节课我们从另一角度给复合材料分类，即在复合材料的任一位置上取宏观元，看其不同取向上组成、结构、性能这三要素是否相同，据此，可将复合材料分为均质复合材料和非均质复合材料。
梯度材料便是一种特殊的非均质复合材料。 梯度材料定义：一类通过结
构和组成要素的连续或准连续变化(非突变，“梯度”)，获得性能相应于结构与组成的变化而渐变的的非均质复合材料。
梯度材料的研究内容包括：
1.设计与优化——满足使用要求
2.制备（复合技术和结构控制方法）——实现设计结果 3.特性评价——检验设计与制备结果是否吻合
根据物相状态。气相梯度材料制备法有：化学气相沉积（CVD），物理气相沉积（PV）分子，等离子喷涂（PS），离子注入。其中，气相化学气相沉积具有很多优势：1沉积速度快，沉积率高2沉积层表面光滑致密3成分变化不够精确。等离子喷涂中普通热障涂层界面的热应力会导致热障涂层从基体剥落。我们可以通过梯度热障涂层，采用梯度化分布陶瓷与金属组元，缓和了由于物理性质突变所引起的热应力，有效地提高了界面强度。
固相主要介绍了自蔓延燃烧法（SHS）和等离子放电烧结法（SPS）。等离
子放电烧结法（SPS）利用脉冲大电流直接施加于模具和样品上，产生体加热，使被烧结样品快速升温；同时脉冲电流引起的颗粒间放电效应，净化颗粒表面，实现快速烧结，有效抑制晶粒长大。特点 反应迅速，效率高，成本低 产物纯度高
限于高放热反应的材料体系（TiC、TiN、AlN） 致密度低，孔隙率高
颗粒共沉降技术依据原理：层流状态下的Stokes自由沉降公式
固体颗粒在静止悬浮液中能够连续沉降。利用不同粒度和不同密度的颗粒在稀悬浮液中连续沉降过程中的速度差异，形成颗粒尺寸的
有序排布和异相颗粒的规律分布，构造出材料组分连续的梯度结构。连续结构的实现（成型体转移与致密化）
最后，我们详细了解了TiC/Ni3Al 系热应力缓和型 FGM注意研究实例及FGM的设计——复合物系，组成结构，统一优化设计---应力,比应力最小,陶瓷应力状态，FGM的性能评价。
梯度材料是在现代材料设计思想的指导下创造出来的,它的出现使传统的金属材料和陶瓷材料成为“可设计的材料”。人们在梯度材料的设计、制备、特性评价技术以及应用领域等方面进行了大量的研究工作，但是作为一种新材料还面临许多研究课题。
XXX的课让我对这方面有了更加深入的了解和兴趣。以后学习中我会更加注意这方面的学习，增加自身的学习水平。 《材料科学进展》课程报告小结 时间：2009年5月18日 地点： 授课教师：
授课内容：一维纳米材料的可控生长、有序构筑与功能性研究
今天，xxx教授的课程内容主要包括一维纳米材料的可控生长、有序构筑与功能性研究。她首先给我们介绍了纳米材料的基本概念，Zn0/Si0纳米电缆的制备、结构和生长机理。其次简单概括了其应用及最新进展，如纳米激光器，可控纳米马达，单分子发光元件，纳米晶体管等。讲了碳纳米管及其应用和纳米材料研究的重要课题。
1.一维纳米材料的基本概念
它是指截面直径为纳米尺度、长度为宏观尺度的新型纳米材料,它包括纳米线、纳米棒、纳米管及纳米电缆。自碳纳米管发现以来,一维纳米材料得到迅速的发展，包括碳、金属、氧化物、合金、半导体和聚合物等,其中聚合物一维纳米材料近年来逐渐引起人们的关注。
2.Zn0/Si0纳米电缆的制备、结构和生长机理
以混合的锌粉和锡粉作为原料，通过热蒸发的方法在沉积有金膜的硅基片上制备出具有“心线-壳层”同轴结构的Zn0/Si0二纳米电缆。扫描和透射电镜
的研究表明这种纳米电缆产量很高，长度达到数个微米，并且确认了其“心线-壳层”的独特结构。不同于以往Zn0一维纳米材料的三种快速生长方向 , 及，其Zn0芯的生长方向为[2021]。锡粉和金膜分别作为抑制剂和催化剂，通过控制锌粉的蒸发速度以及金硅共熔反应使Zn0/Si认纳米电缆在硅基片上得到一维生长。
Zn0材料具有优异的透明导电性能,其室温带隙为337eV,激子结合能高达60 meV ,是一种具有很大潜在应用价值的紫外半导体光电材料。此外，它还具有良好的压电效应、生物安全性。纳米线的化学适应性和一维特性(小尺寸效应、界面效应、量子效应和量子隧道效应)更使一维ZnO纳来材料在磁、光、电、敏感等方面具有更多常规材料不具备的优异的性能。一维Zn0纳米材料的制备和应用目前已在世界范围内受到了人们极大的关注。氧化锌纳米线、纳米带、四针状
纳米棒、纳米管、纳米弹簧、纳米环等多种结构已被人们成功地制备出来，不同的纳米结构会有潜在的不同的用途;目前，基于Zn0一维纳米材料人们已制造出多种纳米器件，如气相传感器、场效应管、纳米悬臂梁等。尽管如此，制备更多具有不同形貌、结构的纳米材料，以及寻求更可靠、稳定的制备方法仍是目前研究的热点。
采用改进的锌粉热蒸发方法制备具有“心线一绝缘层”同轴结构的Zn0/Si0x纳米线，称这种纳米线为Zn0/Si0二纳米电缆。氧化硅同样是一种优异的发光材料，它可以稳定地发射高亮度的蓝光，在电路组装方面被广泛应用于钝化层和绝缘层。按照“自下而上”的组装理念，这种纳米电缆将有可能作为基本元件应用子纳米电路和纳米器件，基于氧化锌的压电效应，可以将其制成力学，光学信号的藕合和转换器件。
通过这次课，让我对一维纳米材料有了新的认识。同时，xxx老师也结合自己的研究为我们讲解了有关这方面的知识。让我感觉到学习知识就应该认认真真的，踏踏实实的学习，这样才能真正学到知识，千万不能急躁，急于求成。 《材料科学进展》课程报告小结 授课时间：2009年5月25号 授课老师：
授课内容：信息功能材料（陶瓷）
xxx教授今天给我们讲解了有关信息功能材料方面的内容，主要就各种陶瓷作了清晰而简明的介绍。
信息功能陶瓷分类：铁电陶瓷、热解电陶瓷、介电陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷、磁性陶瓷。xxx教授对于每一种材料的性能要求和具体的应用实例、研究进展都分别做介绍。
我做的方向就是信息功能陶瓷方面的，对陶瓷已经有了一定的了解。压电陶瓷作为一种应用广泛而且极为普遍的功能陶瓷，现在我对它有了更深的了解及更浓厚的兴趣。
压电效应的原理是：如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。
压电材料的应用领域可以粗略分为两大类：即振动能和超声振动能-电能换能器应用，包括电声换能器，水声换能器和超声换能器等，以及其它传感器和驱动器应用。压电陶瓷材料的新应用
（1）细晶粒压电陶瓷
以往的压电陶瓷是由几微米至几十微米的多畴晶粒组成的多晶材料，尺寸已不能满足需要了。人们更改了传统的掺杂工艺，使细晶粒压电陶瓷压电效应增加到与粗晶粒压电陶瓷相当的水平。近年来，人们用细晶粒压电陶瓷进行了切割研磨研究，并制作出了一些高频换能器、微制动器及薄型蜂鸣器（瓷片20-30um厚），证明了细晶粒压电陶瓷的优越性。随着纳米技术的发展，细晶粒压电陶瓷材料研究和应用开发仍是近期的热点。
（2）PbTiO3系压电材料
PbTiO3系压电陶瓷具最适合制作高频高温压电陶瓷元件。虽然存在PbTiO3陶瓷烧成难、极化难、制作大尺寸产品难的问题，人们通过抑制晶粒长大，从而得到各个晶粒细小、各向异性的改性PbTiO3材料。近几年，它，在金属探伤、高频器件方面得到了广泛应用。
（3）压电陶瓷-高聚物复合材料
无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料，兼备无机和有机压电材料的性能，并能产生两相都没有的特性。因此，可以根据需要，综合二相材料的优点，制作良好性能的换能器和传感器。国内学者目前正致力于压电复合材料产品的开发。
（4）压电性特异的多元单晶压电体
近几年来传统压电陶瓷的压电效应仍不能满足要求。人们为了研究出具有更优异压电性的新压电材料: Pb(A1/3B2/3)PbTiO3单晶（A=Zn2+,Mg2+）。这类单晶的d33最高可达2600pc/N(压电陶瓷d33最大为850pc/N),k33可高达0.95（压电陶瓷K33最高达0.8），其应变>1.7%，几乎比压电陶瓷应变高一个数量级。储能密度高达130J/kg，而压电陶瓷储能密度在10J/kg以内。这类材料的出现是压电材料发展的又一次飞跃。它的批量生产的成功必将带来压电材料应用的飞速发展。
xxx教授上课认真负责并且授课幻灯片条理非常清晰简明。同时具体的实例和图片让我们有了更形象的了解，这让我有一种继续努力，永不松懈的力量。
《材料科学进展》课程报告小结 时间：2009年6月1日 地点： 授课教师：
授课内容：生物技术与生物材料
今天xxx教授给我们讲解了有关生物技术与生物材料方面的知识。他首先讲解了生物医用高分子材料这方面的一些基本概念，然后结合具体的图片就它的应用领域让我们有了非常形象的认知。
课程主要内容包括以下三点：生物技术，生物材料（惰性、活性、细胞－基因－生物可降解三代材料，生物技术与生物材料共同发展。
一、生物技术
对生物材料进行生物学评价是生物材料进入临床前的关键，而生物材料的评价必然向分子生物学水平迈进。我们快速浏览了分子生物学检测进入生物材料评价的历程。分子生物学检测方法在生物材料评价的应用实例有;1.细胞增殖 (BradU 标记法)即使用无放射性的示踪物BradU, 它的摄入量能够通过测定结合了荧光染料的抗BradU单克隆抗体而得出。是研究材料影响细胞代谢状态的重要。2.炎性反应。某些基因表达的影响可以鉴定材料的炎性反应能力。3.致癌性
表面与水的亲和力是影响癌基因和抑癌基因表达的重要因素。这对开发下一代人工器官及生物材料提供了解决植入物是否形成肿瘤问题的方向
生物材料的研究特别是生物材料的评价研究从经典的整体器官水平向细胞和分子水平飞跃，才能改变生物材料评价研究的基本格局。目前，生物材料评价中分子生物学常用检测方法。概括来说，它得通过：定量研究蛋白质表达，mRNA表达，基因的转录水平三方面来实现。细胞生物学的主要实验技术又有：细胞培养技术，SEM观察细胞在材料上形貌，MTT法测试细胞增殖率三种
生物医学材料是生物材料的重点和热点。它是指用于诊断、治疗、修复、替换人体组织或器官，或增进其功能的材料。它趋于仿生制备及多功能化。
二、生物材料
1第一代生物材料：生物惰性材料 在人工关节方面的应用实例有; 高纯Al2O3陶瓷复合型人工髋关节 。另外它还可用于心脏起搏器。
2.第二代生物材料：生物活性材料。目前，它用于生物陶瓷听小骨置换假体，人工心脏瓣膜，人造血管等
3第 三 代 生 物 材 料（仿生制备及多功能化）细胞－基因－生物可降解材料.通过图片及老师的详细讲解我们了解到钙磷生物材料在体内的组成、结构变化及参与生命过程，生物医用复合材料--可降解骨钉的研究，纳米复合神经诱导材料的仿生设计与制备研究，生物医用材料与细胞的相互作用 及生物医用纳米粒子与细胞作用的关系等
这节课对扩宽自己的知识面是一次非常难得的机会。材料如此奇
妙，我真的获益匪浅，颇有感慨 《材料科学进展》课程报告小结 时间：2009年6月15日 地点： 授课教师：
授课内容：能源技术与新材料—半导体热电交换材料
此次课的主要内容是能源技术与新材料—半导体热电交换材料。xxx老师介绍了能源技术的一些概念和其研究背景以及目前比较热门的高效热电转换材料与技术研究发展趋势，热电材料开发与应用研究进展。
今天的演讲我受益匪浅，我听的也很认真，因为xxx老师在单纯的理论中结合了具体的实际，而且还运用了很形象的语言和高质量的PPT，这使我对他所讲的理论留下了深刻的印象。另外，我也了解了目前比较先进的半导体热电交换材料以及在节能方面的应用，虽然我对这方面不是很熟悉，但是我想对我今后从事材料方面的学习和研究是有用的。
它包括以下几点： 1.基本概念
热电材料是一种能将热能和电能直接相互转化的新型功能材料，随着全球工业化进程的加快，世界能源短缺和枯竭已经成为每个国家不容忽视的问题，严重制约着社会长期稳定发展。研究和开发新能源已经成为全球能源发展趋势。热电材料以其独特的性能成为一种很有
发展前途的功能材料，它的应用包括:温差发电和温差制冷。利用热电材料制作的温差发电或制冷器件，可以直接将热能和电能相互转换，而且结构简单、无运动部件、无噪声、可靠性高、无污染等。 2.热电材料的分类及发展现状 （1）半导体合金 （2）Skutterudite （3）氧化物 （4）金属合金固溶体 3.热电材料的研究方向 （1）元素掺杂 （2）低维化 （3）梯度化 （4）热电模块的设计
热电材料是一种很有前途的功能材料，对于缓解能源危机带来的压力有很大帮助。热电材料在国内的研究处于起步阶段，一些大学和科研机构正在进行温差发电和温差制冷方面的应用研究。一些公司开始向市场提供热电模块和温差发电、制冷装置，其商业化规模相当小。但材料性能与美国、日本等发达国家相比有较大差距。美国、日本等发达国家在这方面也处于世界领先地位，技术已经比较成熟。相信通过我国广大科学工作者和企业的不懈努力，热电装置的大规模生产不久将得以实现。
xxx在单纯的理论中结合了具体的实际，而且还运用了很形象的
语言和高质量的PPT，这使我对他所讲的理论留下了深刻的印象。另外，我也了解了目前比较先进的半导体热电交换材料以及在节能方面的应用，虽然我对这方面不是很熟悉，但是我想对我今后从事材料方面的学习和研究是有用的。创新—推动人类文明发展的源动力—燃料电池新能源发展与材料技术创新
今天课程主要是围绕燃料电池新能源发展及创新展开的，主要介绍了创新性技术面临的问题和质子传导电解质材料的创新及催化剂材料创新。
燃料电池是便捷、高效、环保的新能源装置，推动后蒸汽机、内燃机时代化石能源向清洁能源转变的革命
质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池以其高比功率、高能量密度、环境友好等优点而越来越引起人们关注。它被认为是替代目前广泛应用的内燃机的最理想动力源。它是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。
它具有如下优点：其发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限制，能量转换率高；发电时不产生污染，发电单元模
块化，可靠性高，组装和维修都很方便，工作时也没有噪音。所以，质子交换膜燃料电池电源是一种清洁、高效的绿色环保电源。
作为燃料电池核心组件之一的关键材料—质子交换膜也成为了燃料电池界研究的热点。
燃料电池发明之初，采用金属Pt片为催化剂，硫酸电解液为电解质。材料科学的创新性技术需要解决以上两大问题：
1.液体电解质无法移动和使用
2.金属Pt片催化剂比表面小，反应能力低
（一）燃料电池质子传导电解质材料创新
创新方向：固定、有序，使质子稳定高速传递 总而言之，它可分以下几步进行创新：
1用高分子固定，获得聚合物磺酸膜为质子传导电解质材料，进一步的创新把这种材料用聚合物网络固定起来或者用无机多孔材料固定起来探索使聚合物中的质子传导基团更有序，提高质子传导能力
2尝试采用无机含氢复合氧化物作为质子传导电解质。将无机氧化物有序化，以提高质子传导能力
3尝试采用高活性的无机酸作为质子传导电解质。高度有序化无机酸质子传导电解质，获得高传导率的质子传导材料 4构建梯度质子传导能力的质子泵尝试
（二） 燃料电池催化剂材料创新
创新方向：高比表面、高稳定性、由Pt材料向非Pt催化发展
同样的，它可分以下几步进行创新
1：尝试采用无机含氢复合氧化物作为质子传导电解质。贵金属Pt资源短缺是质子膜燃料电池产业应用的关键，非Pt催化剂日益成为燃料电池基础研究与技术开发的前沿。
2尝试合金催化剂以减少Pt用量，合金催化剂同时可能改善催化剂的稳定性
3非Pt催化剂是当前创新的重要方向
4提高非Pt催化剂表面积以改善非Pt催化性能
xxx老师上课态度非常认真，内容丰富，讲解的幻灯片图文并茂，易懂并印象深刻，这对于不是学习本专业的同学来说是一个丰富和扩宽自己知识面的好机会。
