《功能材料与器件》教学大纲课程编号：B04021900课程名称：功能材料与器件英文名称：FunctionalMaterialsanddevices课程性质：专业选修课学时/学分：40/2.5考核方式：考试选用教材：《功能材料概论》殷景华编著，哈尔滨工业大学出版社，2002年先修课程：《材料性能学》、《结晶化学》、《材料化学研究方法》后继课程：毕业设计适用专业及层次：材料化学专业，大四学生大纲执笔人：单妍大纲审核人：隋凝一、教学目标《功能材料与器件》是材料类专业的一门重要的专业课程，它与许多学科交叉，涉及的领域很广，现已成为材料学科中最活跃的前沿学科之一。本课程重点讲述形状记忆、储氢、超导、发光、磁学、以及生物功能等材料，以及在能源工程、生命科学、光电高技术等现代高技术领域中的应用，有助于学生拓宽专业知识面，同时加深对专业的认识和应用。通过《功能材料与器件》课程的学习，要求学生了解功能材料目前的研究动态和发展趋势，掌握各功能材料的含义、特点及应用领域，熟悉影响各材料性能的因素。1.超导材料、半导体材料、功能电解质陶瓷材料、电子材料的基本特性、性能指标、原理及应用2.软磁材料、硬磁材料、磁性陶瓷、磁存储磁记录等磁性材料的特点、区别、及其应用等3.激光、光纤、发光材料等光学功能材料的概念、特性、应用4.储能合金、太阳能电池材料、各种新型电池材料的特点、应用5.形状记忆合金材料、电致变色材料等材料的特点、应用二、课程自标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展）1
1 《功能材料与器件》教学大纲 课程编号：B04021900 课程名称：功能材料与器件 英文名称：Functional Materials and devices 课程性质：专业选修课 学时/学分：40 / 2.5 考核方式：考试 选用教材：《功能材料概论》 殷景华 编著，哈尔滨工业大学出版社， 2002 年 先修课程：《材料性能学》、《结晶化学》、《材料化学研究方法》 后继课程：毕业设计 适用专业及层次：材料化学专业，大四学生 大纲执笔人：单妍 大纲审核人：隋凝 一、教学目标 《功能材料与器件》是材料类专业的一门重要的专业课程，它与许多学科交 叉，涉及的领域很广，现已成为材料学科中最活跃的前沿学科之一。本课程重点 讲述形状记忆、储氢、超导、发光、磁学、以及生物功能等材料，以及在能源工 程、生命科学、光电高技术等现代高技术领域中的应用，有助于学生拓宽专业知 识面，同时加深对专业的认识和应用。通过《功能材料与器件》课程的学习，要 求学生了解功能材料目前的研究动态和发展趋势，掌握各功能材料的含义、特点 及应用领域，熟悉影响各材料性能的因素。 1. 超导材料、半导体材料、功能电解质陶瓷材料、电子材料的基本特性、性 能指标、原理及应用 2. 软磁材料、硬磁材料、磁性陶瓷、磁存储磁记录等磁性材料的特点、区别、 及其应用等 3. 激光、光纤、发光材料等光学功能材料的概念、特性、应用 4. 储能合金、太阳能电池材料、各种新型电池材料的特点、应用 5. 形状记忆合金材料、电致变色材料等材料的特点、应用 二、课程目标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展）
毕业要求指标点课程目标掌握电学功能材料、磁学功能掌握材料合成与制备的基本1.超导材料、半导体材料、材料、光学功能材料、能源材方法与原理。功能电解质陶瓷材料、电子材料的基本特性、性能料、及功能转换材料的基本知识和基本应用：指标、原理及应用综合运用所学专业理论和技2.软磁材料、硬磁材料、术手段分析并解决材料生产磁性陶瓷、磁存储磁记录等磁性材料的特点、区别、应用中的实际问题及开发新工艺、新技术、新设备和新材及其应用等料的初步能力掌握材料结构及结构表征的3.激光、光纤、发光材料基础知识和基本理论。等光学功能材料的概念、特性、应用4.储能合金、太阳能电池材料、各种新型电池材料的特点、应用初步具有运用材料合成与制5.形状记忆合金材料、电备、材料结构及结构表征的致变色材料等材料的特基本方法、基本理论等分析点、应用具体问题的能力。三、教学基本内容第一章：超导材料（支撑课程目标1）1.超导材料的定义及发展历史2.超导材料的基本特征3.超导材料的临界参数4.超导材料的微观机制5.超导材料的分类6.超导材料的应用第二章：储氢合金（支撑课程目标4）1.绪论一一介绍氢能、储氢的必要性2.储氢方法概述3.金属储氢原理4.储氢合金的分类5.储氢合金的制备6.储氢合金的应用2
2 毕业要求 指标点 课程目标 掌握电学功能材料、磁学功能 材料、光学功能材料、能源材 料、及功能转换材料的基本知 识和基本应用； 综合运用所学专业理论和技 术手段分析并解决材料生产 应用中的实际问题及开发新 工艺、新技术、新设备和新材 料的初步能力 掌握材料合成与制备的基本 方法与原理。 1. 超导材料、半导体材料、 功能电解质陶瓷材料、电 子材料的基本特性、性能 指标、原理及应用 2. 软磁材料、硬磁材料、 磁性陶瓷、磁存储磁记录 等磁性材料的特点、区别、 及其应用等 掌握材料结构及结构表征的 基础知识和基本理论。 3. 激光、光纤、发光材料 等光学功能材料的概念、 特性、应用 4. 储能合金、太阳能电池 材料、各种新型电池材料 的特点、应用 初步具有运用材料合成与制 备、材料结构及结构表征的 基本方法、基本理论等分析 具体问题的能力。 5. 形状记忆合金材料、电 致变色材料等材料的特 点、应用 三、教学基本内容 第一章：超导材料（支撑课程目标1） 1.超导材料的定义及发展历史 2.超导材料的基本特征 3.超导材料的临界参数 4.超导材料的微观机制 5.超导材料的分类 6.超导材料的应用 第二章：储氢合金（支撑课程目标4） 1.绪论——介绍氢能、储氢的必要性 2.储氢方法概述 3.金属储氢原理 4.储氢合金的分类 5.储氢合金的制备 6.储氢合金的应用
第三章：形状记忆合金（支撑课程目标5）1.形状记忆效应2.形状记忆合金一原理及合金种类3.形状记忆陶瓷一原理及种类4.形状记忆聚合物一一原理及种类5.形状记忆材料的应用第四章：非晶态材料（支撑课程目标2）1.非晶态合金的结构2.非晶态合金材料的形成条件3.非晶态合金材料4.非晶态材料的制备5.非晶态合金的性能及应用第五章：磁性材料（支撑课程目标2）1.材料的磁性2.软磁材料3.硬磁材料4.磁性陶瓷材料5.磁信息材料第六章：半导体材料（支撑课程目标1）1.半导体材料的发展2.半导体分类3.典型的半导体材料4.半导体微结构材料5.非晶态半导体材料6.半导体陶瓷材料第七章：微电子器件材料（支撑课程目标1）1.集成电路概述2.衬底材料3.互连材料4.光刻掩膜版材料5.基板材料6.封装材料7.多芯片组件材料第八章：光学材料（支撑课程目标3）en
3 第三章：形状记忆合金（支撑课程目标5） 1.形状记忆效应 2.形状记忆合金——原理及合金种类 3.形状记忆陶瓷——原理及种类 4.形状记忆聚合物——原理及种类 5.形状记忆材料的应用 第四章：非晶态材料（支撑课程目标2） 1.非晶态合金的结构 2.非晶态合金材料的形成条件 3.非晶态合金材料 4.非晶态材料的制备 5.非晶态合金的性能及应用 第五章：磁性材料（支撑课程目标 2） 1.材料的磁性 2.软磁材料 3.硬磁材料 4.磁性陶瓷材料 5.磁信息材料 第六章：半导体材料（支撑课程目标1） 1.半导体材料的发展 2.半导体分类 3.典型的半导体材料 4.半导体微结构材料 5.非晶态半导体材料 6.半导体陶瓷材料 第七章：微电子器件材料（支撑课程目标1） 1．集成电路概述 2．衬底材料 3．互连材料 4．光刻掩膜版材料 5．基板材料 6．封装材料 7．多芯片组件材料 第八章：光学材料（支撑课程目标3）
1.激光材料2.光纤材料3.红外材料4.发光材料5.光色材料6.非线性光学材料7.液晶材料第九章：精细功能材料（支撑课程目标1，2，3）1.导电陶瓷2.介电铁电陶瓷3.气敏和湿敏陶瓷4.铁氧体5.生物陶瓷6.高温超导陶瓷第十章：功能转换材料（支撑课程目标1，2，3）1.压电材料2.热释电材料3.光电材料4.热电材料5.电光材料6.磁光材料7.声光材料四、教学重点与难点第一章：超导材料（支撑课程目标1）教学重点：超导材料的基本性质和特征：超导电性的理论基础和微观机制：超导材料的种类、性能和应用。教学难点：超导电性的理论基础和微观机制第二章：储氢合金（支撑课程目标4）教学重点：储氢方法及其材料特性；金属氢化物储氢原理；储氢合金材料：储氢合金的应用。教学难点：金属氢化物储氢原理，如何控制储氢过程第三章：形状记忆亿合金（支撑课程目标5）教学重点：形状记忆效应；形状记忆合金；形状记忆陶瓷和聚合物：形状记忆材料的应用教学难点：形状记忆合金的原理，形状记忆陶瓷、聚合物的形状记忆原理4
4 1.激光材料 2.光纤材料 3.红外材料 4.发光材料 5.光色材料 6.非线性光学材料 7.液晶材料 第九章：精细功能材料（支撑课程目标1，2，3） 1.导电陶瓷 2.介电铁电陶瓷 3.气敏和湿敏陶瓷 4.铁氧体 5.生物陶瓷 6.高温超导陶瓷 第十章：功能转换材料（支撑课程目标1，2，3） 1.压电材料 2.热释电材料 3.光电材料 4.热电材料 5.电光材料 6.磁光材料 7.声光材料 四、教学重点与难点 第一章：超导材料（支撑课程目标1） 教学重点：超导材料的基本性质和特征；超导电性的理论基础和微观机制； 超导材料的种类、性能和应用。 教学难点：超导电性的理论基础和微观机制 第二章：储氢合金（支撑课程目标4） 教学重点：储氢方法及其材料特性；金属氢化物储氢原理；储氢合金材料； 储氢合金的应用。 教学难点：金属氢化物储氢原理，如何控制储氢过程 第三章：形状记忆合金（支撑课程目标5） 教学重点：形状记忆效应；形状记忆合金；形状记忆陶瓷和聚合物；形状记 忆材料的应用 教学难点：形状记忆合金的原理，形状记忆陶瓷、聚合物的形状记忆原理
第四章：非晶态材料（支撑课程目标2）教学重点：非晶态合金的结构、制备、性能及应用教学难点：非晶态合金的结构及其表征、性能第五章：磁性材料（支撑课程目标2）教学重点：材料的磁性：磁性材料的种类和特征：硬磁材料和软磁材料的特点：硬磁材料和软磁材料的物质种类和特点：磁记录材料的原理、种类和要求：磁性材料的应用。教学难点：材料的磁性起因、磁记录材料的原理第六章：半导体材料（支撑课程目标1）教学重点：半导体材料的物理基础：硅、锗、化合物和非晶态半导体材料：半导体微结构材料：pn结和超晶格：半导体的能带结构、导电性和光吸收特性。教学难点：半导体的能带结构、导电性和光吸收特性，半导体微结构材料第七章：微电子器件材料（支撑课程目标1）教学重点：集成电路的各个组成材料教学难点：集成电路的制备工艺第八章：光学材料（支撑课程目标3）教学重点：各类光学材料（红外光学材料，发光材料，固体激光材料，光纤材料）的种类和特点教学难点：红外探测原理、发光原理和特点、光纤传输原理和要求以及激光特点和产生的条件第九章：精细功能材料（支撑课程目标1，2，3）教学重点：导电陶瓷、半导体、介电铁电陶瓷、生物陶瓷、铁氧体的基本性能、分类和特点教学难点：各类陶瓷的原理及应用第十章：功能转换材料（支撑课程目标1，2，3）教学重点：各类功能转换材料的物质种类和应用教学难点：压电效应、热释电效应、光电效应、热电效应、电光、磁光和声光效应五、教学建议进度（学时数40）第一章超导材料（4学时）第二章储氢合金（4学时）第三章形状记忆合金（2学时）第四章非晶态合金（2学时）第五章磁性材料（6学时）第六章半导体材料（6学时）5
5 第四章：非晶态材料（支撑课程目标2） 教学重点：非晶态合金的结构、制备、性能及应用 教学难点：非晶态合金的结构及其表征、性能 第五章：磁性材料（支撑课程目标 2） 教学重点：材料的磁性；磁性材料的种类和特征；硬磁材料和软磁材料的特 点；硬磁材料和软磁材料的物质种类和特点；磁记录材料的原理、种类和要求； 磁性材料的应用。 教学难点：材料的磁性起因、 磁记录材料的原理 第六章：半导体材料（支撑课程目标1） 教学重点：半导体材料的物理基础；硅、锗、化合物和非晶态半导体材料； 半导体微结构材料；pn 结和超晶格；半导体的能带结构、导电性和光吸收特性。 教学难点：半导体的能带结构、导电性和光吸收特性，半导体微结构材料 第七章：微电子器件材料（支撑课程目标1） 教学重点：集成电路的各个组成材料 教学难点：集成电路的制备工艺 第八章：光学材料（支撑课程目标3） 教学重点：各类光学材料（红外光学材料，发光材料，固体激光材料，光纤 材料）的种类和特点 教学难点：红外探测原理、发光原理和特点、光纤传输原理和要求以及激光 特点和产生的条件 第九章：精细功能材料（支撑课程目标1，2，3） 教学重点：导电陶瓷、半导体、介电铁电陶瓷、生物陶瓷、铁氧体的基本性 能、分类和特点 教学难点：各类陶瓷的原理及应用 第十章：功能转换材料（支撑课程目标1，2，3） 教学重点：各类功能转换材料的物质种类和应用 教学难点：压电效应、热释电效应、光电效应、热电效应、电光、磁光和声 光效应 五、教学建议进度（学时数40） 第一章 超导材料（4学时） 第二章 储氢合金（4学时） 第三章 形状记忆合金（2学时） 第四章 非晶态合金（2学时） 第五章 磁性材料（6学时） 第六章 半导体材料（6学时）