材料科学与工程的定义模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇材料科学与工程的定义，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

About the definition of "phase" and "zuzhi-structure"

Zhao Jie， Ye Fei， Wang Qing， Qi Min

Dalian university of technology， Dalian， 116085， China

Abstact： There are two important concepts in the course of fundamentals of materials science： "phase" and what is named as "zuzhi-structure". There are various definitions for these concepts in different textbooks. The current paper discusses the very basic meaning of these two concepts based on some typical Chinese and English textbooks and references. The definition for these two concepts are also proposed for judgement of colleague.

Key words： fundamentals of materials science； phase； zuzhi-structure； definition

“相”与“组织”是材料类课程中非常重要的概念，又是在教师讲授和学生学习过程中常常讲不明白，需要反复举例让学生体会领悟的概念。在目前的材料科学基础和工程材料教材中，相关概念的定义各有千秋。笔者根据目前一些教材中的定义及教学过程中的体会，提出这两个重要概念的定义供大家商榷。

1 “相”的概念

“相”在材料科学基础和其他材料专业课程中是使用最为频繁的概念之一，一些教材中对其有明确的定义，而有些教材中则定义不明确。对于有明确定义的教科书，也没有统一的叙述。例如：

在潘金生、仝健民、田民波编著的《材料科学基础》（清华大学出版社）中，“相”的定义是：人们把具有相同的（或连续变化的）成分、结构和性能的部分（或区域）称为合金相或简称相。

在胡赓祥、蔡、戎咏华编著的《材料科学基础》（上海交通大学出版社）中，“相”的定义是：所谓相，是指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。

在石力开主编的《材料词典》（化学工业出版社）中，词条“相”的定义是：一个由大量原子或分子组成的系统，在一定的外部约束条件的作用下达到平衡时，系统内形成一个或多个相互区别的均匀区域。具有同样结构与性质的均匀区域便构成一个相。

以上定义对“相”从不同角度进行了叙述，但细致分析，应该说不是很准确，仍然存在问题。例如，按照这些概念，“相”是“部分”或者“区域”，这容易让人费解，也是学生学习中容易迷糊的地方。

英文教材中是怎么定义“相”的呢？“相”的英文名称比较确定：“phase”。在一本英文教材中，是这样定义的，“A phase may be defined as a homogenous portion of a system that has uniform physical and chemical characteristics”。翻译成中文：“相可以定义为系统中的一个均匀部分，它具有均匀的物理和化学特性”。很有意思的是，这里用了“may be defined”，说明编者对于这一定义并不满意。

在美国材料学会（ASM）编写的手册中，对“相”的定义有比较详细的解释。其原文为：The term "phase" refers to that region of space occupied by a physically homogeneous material. However， there are two uses of the term： the strict sense normally used by physical scientists and the somewhat looser sense normally used by materials engineers. In the strictest sense， homogeneous means that the physical properties throughout the region of space occupied by the phase are absolutely identical， and any change in condition of state， no matter how small， will result in a different phase. For example， a sample of solid metal with an apparently homogeneous appearance is not truly a single-phase material， because the pressure condition varies in the sample due to its own weight in the gravitational field. In a phase diagram， however， each single-phase field is usually given a single label， and engineers often find it convenient to use this label to refer to all the materials lying within the field， regardless of how much the physical properties of the materials continuously change from one part of the field to another. This means that in engineering practice， the distinction between the terms "phase" and "phase field" is seldom made， and all materials having the same phase name are referred to as the same phase.

根据这一定义，“相”是一个空间区域，并呈现均匀的（或相同的）物理特性。同时，基于此，提出了严格意义和不那么严格意义上的定义。从严格意义上讲，均匀的物理特性意味着“相”所占据空间的物理特性要绝对相同，任何变化都会使其不是一个“相”。例如，一个试样的不同部位所受的重力场有变化，则不是一个“相”。当然，这是从物理学家的角度得到的推论。从材料研究者的角度，需要“不那么严格意义上的定义”。“相”是相图上的一个单相区，“相”允许在一个相区中物理特性的连续变化，“相”实际上与“相区”的概念没有很大的区别。

参照国内外这些描述，“相”的定义中应该叙述以下性质：“相”是一个系统（或称聚集体，或空间区域）；“相”具有相同的晶体结构，或聚集状态（为了说明液相或气相）；在相图中位于一个单相区称为一“相”，允许物理特性的连续变化。基于此，本文试着提出“相”的概念供商榷：“相”是一个由大量原子或分子组成的空间区域（或聚集体、或系统），具有相同的晶体结构或聚集状态，在相图中位于一个单相区中，允许物理特性的连续变化。

2 “组织”的概念

“组织”也是材料学知识中一个很重要的概念，并且经常要求学生掌握“相”与“组织”的区别，要掌握用“相组成物”和“组织组成物”标识相图。而对“组织”有明确定义的教科书较少。在给学生讲述“组织”时，一般需要反复举例，说明在什么情况下可以称为“组织”，在什么情况下称为“相”。似乎“组织”是一个需要学生深刻意会的重要概念。

在潘金生、仝健民、田民波编著的《材料科学基础》中，这样定义“组织”：在一定的外界条件下，一定成分的合金可以由若干不同的相组成，这些相的总体便称为合金的组织。细致思考，这一概念仍然不能准确定义“组织”。例如：单相也可以称为“组织”，并且按照上述定义也不能很好地理解塑形变形后形成的“纤维组织”。在一些教材中，将“组织”与“微观组织”或“显微组织”之间模糊化处理，但“微观组织”体会起来是一个泛指的概念，而“组织”则有具体的对象特征，如“魏氏组织”“共析组织”“带状组织”等。

篇2

“材料工程基础”是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中主干专业基础课程，是材料科学与工程专业的专业基础课程，长期以来，备受学校和院领导的重视，这对材料工程基础课程的改革就提出了更高的要求，如何进行课程改革，培养适应社会发展对材料工程需要的新型人才是材料工程教学团队需要认真思索的关键问题。

1 课程体系

材料学是一门试验性科学，涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四个方向，材料科学与工程专业的学生，毕业后主要从事材料制备与加工的科研与生产工作，材料的多样性，各种材料制备、加工方法千差万别，材料工程问题就显得错综复杂了，这就要求从这多种多样的工程问题中提炼出各种材料制备与加工的共同涉及基础问题，建立材料学学的平台课程—材料工程基础完整的知识体系。

“工程”是科学的某种应用，通过这一应用，使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程，是以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。在现代社会中，“工程”一词有广义和狭义之分。就狭义而言，工程定义为“以某组设想的目标为依据，应用有关的科学知识和技术手段，通过一群人的有组织活动将某个(或某些)现有实体(自然的或人造的)转化为具有预期使用价值的人造产品过程”。就广义而言，工程则定义为由一群人为达到某种目的，在一个较长时间周期内进行协作活动的过程。又根据两院院士师昌绪先生的定义:材料是人类制造生活和生产用的物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。显然，材料工程属狭义工程的范畴，材料工程应为是有组织活动将自然的或人造的物质制造成生活和生产产品的活动或过程。因此，从这个定义出发，凡是材料制备过程中所涉及技术和方法问题都属材料工程问题包括原材料的输送、原材料精制、合成、产品精制、后加工、包装、运输等生产工序原理以及为完成上述工序的一些配套工序如生产过程中的传热问题、三废处理问题。由于材料的多样性，各种材料制备、加工方法千差万别，材料工程问题就显得内容庞大、错综复杂了，避开各种材料的制备的特殊工艺问题，各种材料在制备过程中所涉及的共同的基本原理应成为材料工程课程中的基本问题。我们以自编《材料工程基础》为教学的教材，教授物质输送原理及设备、热量传递、质量传递，并对质量衡算、能量衡算、经济衡算做简单介绍。

2 教学手段

课程改革的目的是提高教学质量，提高教学质量是通过一定的教学手段得以实现的。材料工程基础的教学拟采取小班教学的方式，除在知识点的传授方面如基本公式的推导、理论的讲解仍采用传统的以教师授课为主方式外，在课堂教学中还采用一下的教学手段。

2.1 多媒体课件

当今的学生，从校门到校门，多数学生既没有生活经验，更无工程概念，要学好材料工程基础这一工程类课程，老实说，有一定的难度，充分利用现代化教学手段进行教学，制作了多媒体课件，模拟实际生产工艺和流程，使抽象的概念具体化，复杂的问题简单化，繁琐的内容精炼化，实际问题形象化，为学生生动形象的理解生产原理和过程起了重要的作用。

2.2 讨论式教学及设计演练

课堂设置讨论课，引导学生探究各种材料制备过程中所共性问题，生产过程技术经济评价问题，分层次布置工程设计任务，使学生能全面思考工程问题。例如在传热部分，进行板式换热器的设计;在传质的几个章节中，吸收部分设计煤气中苯类物质吸收工艺流程;精馏章节中，进行年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计等。使学生初步了解设计程序与步骤:设计任务下达后，通过资料的收集，流程选择，基本计算，确定工艺路线，确定生产设备大小，进行设备平面布置，完成设计任务。

2.3 双语教学

随着全球一体化进程的加速，在国际交流日夜频繁的今天，语言显得尤为重要。采用原版教材，双语教学无疑能使学生掌握原汁原味的英语，为其日后的交流扫清障碍。更重要的是可以拓宽学生的国际视野、国际交流能力和竞争意识，同时可以吸引更多的留学生优质生源，提高国际化办学能力。

3 能力培养

在互联网时代，全民都面临同样的信息平台，甚至我们的学生比教师有更好的计算机能力，轻点鼠标就可能获得一门学科的基础理论。这就给我们提出新的问题和面临严峻的挑战:在互联网时代，专业课我们应该教学生什么以及如何教，培养学生那些能力。首先是收集信息的能力，现代社会是信息时代，大量信息资源都可以通过网络共享，除此之外，还有大量的数据库可以利用，掌握了信息资源，就是掌握了该学科的发展前沿。然后是自主学习能力，收集到信息，怎样才能转化为自己的知识，建立自己的知识体系这就需要培养学生严谨求实创新的科学思维与人格以及为科学献身的精神和健康向上的学习精神;接下来是合作精神，随着社会分工的越来越细，完成一个工程问题往往是一个系统工程，需要多方面人员的相互合作，因此合作能力就显得十分重要了，在教学中，有意识地培养学生分工合作是教育的一个重要组成部分，对本门课而言可以采用分组进行课程设计，同组同学之间分工协作，共同完成一个课题，已达到培养学生合作能力的目的。

4 评估体系

理论考试不在作为学业成绩的唯一标准，可以从多层面进行评价如理论考试成绩、课程设计成绩、课堂讨论成绩、平时作业成绩等。

5 结论

材料工程基础课程改革是一个系统工程，需要执行者有强烈的社会责任感，从课程的内容体系、教学手段、能力培养目标，评价体系进行研究和探索，真正实现培养合格人才的教育目标。

参考文献：

[1] 王昆林.材料工程基础 [M].北京:清华大学出版，2009，9.

[2] 冯晓云，童树亭，袁华.材料工程基础 [M].北京:化学工业出版社，2007，7.

[3] 徐德龙，谢峻林.材料工程基础 [M].武汉:武汉理工大学出版社，2008，10.

[4] 周美玲，谢建新，朱宝泉.材料工程基础 [M].北京:北京工业大学出版社，2001，1.

[5] 毕大森.材料工程基础[M].北京:机械工业出版社，2011，2.

[6] 谷臣清.材料工程基础[M].北京:机械工业出版社，2004，2.

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“材料工程基础”是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中主干专业基础课程,是材料科学与工程专业的专业基础课程,长期以来,备受学校和院领导的重视,这对材料工程基础课程的改革就提出了更高的要求,如何进行课程改革,培养适应社会发展对材料工程需要的新型人才是材料工程教学团队需要认真思索的关键问题。 

 

1 课程体系 

材料学是一门试验性科学,涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四个方向,材料科学与工程专业的学生,毕业后主要从事材料制备与加工的科研与生产工作,材料的多样性,各种材料制备、加工方法千差万别,材料工程问题就显得错综复杂了,这就要求从这多种多样的工程问题中提炼出各种材料制备与加工的共同涉及基础问题,建立材料学学的平台课程—材料工程基础完整的知识体系。 

“工程”是科学的某种应用,通过这一应用,使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程,是以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。在现代社会中,“工程”一词有广义和狭义之分。就狭义而言,工程定义为“以某组设想的目标为依据,应用有关的科学知识和技术手段,通过一群人的有组织活动将某个(或某些)现有实体(自然的或人造的)转化为具有预期使用价值的人造产品过程”。就广义而言,工程则定义为由一群人为达到某种目的,在一个较长时间周期内进行协作活动的过程。又根据两院院士师昌绪先生的定义:材料是人类制造生活和生产用的物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。显然,材料工程属狭义工程的范畴,材料工程应为是有组织活动将自然的或人造的物质制造成生活和生产产品的活动或过程。因此,从这个定义出发,凡是材料制备过程中所涉及技术和方法问题都属材料工程问题包括原材料的输送、原材料精制、合成、产品精制、后加工、包装、运输等生产工序原理以及为完成上述工序的一些配套工序如生产过程中的传热问题、三废处理问题。由于材料的多样性,各种材料制备、加工方法千差万别,材料工程问题就显得内容庞大、错综复杂了,避开各种材料的制备的特殊工艺问题,各种材料在制备过程中所涉及的共同的基本原理应成为材料工程课程中的基本问题。我们以自编《材料工程基础》为教学的教材,教授物质输送原理及设备、热量传递、质量传递,并对质量衡算、能量衡算、经济衡算做简单介绍。 

 

2 教学手段 

课程改革的目的是提高教学质量,提高教学质量是通过一定的教学手段得以实现的。材料工程基础的教学拟采取小班教学的方式,除在知识点的传授方面如基本公式的推导、理论的讲解仍采用传统的以教师授课为主方式外,在课堂教学中还采用一下的教学手段。 

2.1 多媒体课件 

当今的学生,从校门到校门,多数学生既没有生活经验,更无工程概念,要学好材料工程基础这一工程类课程,老实说,有一定的难度,充分利用现代化教学手段进行教学,制作了多媒体课件,模拟实际生产工艺和流程,使抽象的概念具体化,复杂的问题简单化,繁琐的内容精炼化,实际问题形象化,为学生生动形象的理解生产原理和过程起了重要的作用。 

2.2 讨论式教学及设计演练 

课堂设置讨论课,引导学生探究各种材料制备过程中所共性问题,生产过程技术经济评价问题,分层次布置工程设计任务,使学生能全面思考工程问题。例如在传热部分,进行板式换热器的设计;在传质的几个章节中,吸收部分设计煤气中苯类物质吸收工艺流程;精馏章节中,进行年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计等。使学生初步了解设计程序与步骤:设计任务下达后,通过资料的收集,流程选择,基本计算,确定工艺路线,确定生产设备大小,进行设备平面布置,完成设计任务。 

2.3 双语教学 

随着全球一体化进程的加速,在国际交流日夜频繁的今天,语言显得尤为重要。采用原版教材,双语教学无疑能使学生掌握原汁原味的英语,为其日后的交流扫清障碍。更重要的是可以拓宽学生的国际视野、国际交流能力和竞争意识,同时可以吸引更多的留学生优质生源,提高国际化办学能力。 

3 能力培养 

在互联网时代,全民都面临同样的信息平台,甚至我们的学生比教师有更好的计算机能力,轻点鼠标就可能获得一门学科的基础理论。这就给我们提出新的问题和面临严峻的挑战:在互联网时代,专业课我们应该教学生什么以及如何教,培养学生那些能力。首先是收集信息的能力,现代社会是信息时代,大量信息资源都可以通过网络共享,除此之外,还有大量的数据库可以利用,掌握了信息资源,就是掌握了该学科的发展前沿。然后是自主学习能力,收集到信息,怎样才能转化为自己的知识,建立自己的知识体系这就需要培养学生严谨求实创新的科学思维与人格以及为科学献身的精神和健康向上的学习精神;接下来是合作精神,随着社会分工的越来越细,完成一个工程问题往往是一个系统工程,需要多方面人员的相互合作,因此合作能力就显得十分重要了,在教学中,有意识地培养学生分工合作是教育的一个重要组成部分,对本门课而言可以采用分组进行课程设计,同组同学之间分工协作,共同完成一个课题,已达到培养学生合作能力的目的。 

 

4 评估体系 

理论考试不在作为学业成绩的唯一标准,可以从多层面进行评价如理论考试成绩、课程设计成绩、课堂讨论成绩、平时作业成绩等。 

 

5 结论 

材料工程基础课程改革是一个系统工程,需要执行者有强烈的社会责任感,从课程的内容体系、教学手段、能力培养目标,评价体系进行研究和探索,真正实现培养合格人才的教育目标。 

 

参考文献： 

[1] 王昆林.材料工程基础 [m].北京:清华大学出版,2009,9. 

[2] 冯晓云,童树亭,袁华.材料工程基础 [m].北京:化学工业出版社,2007,7. 

[3] 徐德龙,谢峻林.材料工程基础 [m].武汉:武汉理工大学出版社,2008,10. 

[4] 周美玲,谢建新,朱宝泉.材料工程基础 [m].北京:北京工业大学出版社,2001,1. 

[5] 毕大森.材料工程基础[m].北京:机械工业出版社,2011,2. 

[6] 谷臣清.材料工程基础[m].北京:机械工业出版社,2004,2. 

篇4

人类社会文明发展的历程，是以材料为主要标志的。每一种材料的发现、发明和使用，都会把人类改造自然的能力提高到一个新的水平，把人类文明和社会发展推向一个新的台阶。而自然科学的各种研究方法在材料科学的发展中发挥了很大的作用，掌握材料学科的发展和研究方法对于材料学科研究人员和学生是非常必要的。认识材料科学与工程学科的内在科学规律和发展趋势，对材料的研究开发思路和各种方法有一个科学辩证的概念，能进一步激发学生的学习积极性和创新精神，为今后从事材料的设计和研究工作奠定基础。

一、材料的共性规律

材料主要分金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料，三大材料都具有晶体结构，但是陶瓷和高分子材料的组织结构要比金属的复杂。由于它们的结合键不同，得金属具有较高的强度、刚度、导电、导热性能，无机非金属则具有耐高温、耐腐蚀、具有转变物理性能和脆性，有机高分子具有比强度高、耐磨、耐腐蚀、易老化、刚度小的特点。然而，它们在不同环境介质下有着共同的效应，例如界面效应，在界面处都有分割、不连续、吸热特征；还有材料的动态效应、复合效应、环境效应、纳米效应等。三大材料存在着共同规律，陶瓷的实际晶体中存在着各种缺陷，金属与合金存在同素异构转变、马氏体相变、有序——无序转变，在其他材料中也有这些转变。陶瓷中存在同素异构转变。对于有机固体相变的研究发现，许多由简单分子组成的有机固体也具有复杂的同素异构转变。在外力的作用下都会发生弹、塑性变形和断裂过程，而且它们应用相同力学性能测试技术，具有相似的规律。

二、材料科学发展的重点

材料科学发展的重点是（一）开发新材料，发展高技术产业；（二）纳米材料和纳米技术的开发。先进材料主要包括新能源材料、信息功能材料、生物材料、智能材料、功能复合材料和生态环境材料。

信息功能材料主要用于计算机、通信和控制，其特点是要求高、发展快、种类繁多。例如集成电路所需材料、计算机敏感元件传感器材料、新型半导体材料、存储介质材料和高温超导材料的开发和应用代表了信息功能材料的发展程度。生物材料又称为人造生物类材料，即类生物材料。类生物材料一般包括生物医用材料、仿生材料和生物灵性材料。生物医用材料已经成为人类非常关注的领域，生物仿生陶瓷、生物可降解高分子材料是医用生物材料的重要方向。仿生材料涉及面也很广，以往研究比较多的有珍珠、贝壳、竹子、骨骼、飞鸟等，仿生材料的更长远目标是使生物技术原理用于工业生产，改变高温、高压及耗能高的生产方式。

智能材料是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。如形状记忆材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件在航空上的应用已经取得了大量的创新成果。复合材料的内涵比较丰富，从复合的角度来说，未来的研究与发展重点是发展功能、智能复合材料，由于复合材料的设计自由度大，所以更适合发展多功能复合材料。功能复合材料涉及面比较广，包括电功能材料、磁功能材料、光功能材料、声功能材料、热功能材料、进行功能材料和化学功能材料。

生态环境材料定义是具有良好的使用性能和与环境协调性的材料。生态环境材料主要分为环境相容材料（包括纯天然材料、仿生物材料、绿色包装材料和生态建筑材料）、环境降解材料和环境工程材料（包括环境修复材料、环境净化材料和环境替代材料）。目前生态环境材料主要的研究方向有：生物可降解材料技术，CO2气体的固化技术，SOx、NOx等催化转化技术，废物的再资源化技术，环境污染修复技术、仿生材料、环境保护材料、氟里昂和石棉等有害物质的替代材料和绿色新材料等。

纳米材料及制备技术的开发迫在眉睫，当物质到纳米尺度时，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体不具备的小尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应。材料显示出奇特的物理、化学性能，利用这一效应可大幅度提高结构材料的强度，改善其脆性。纳米研究的主要领域包括金属、陶瓷、玻璃和聚合物方面的纳米材料，目前对纳米材料的应用研究热点主要集中在纳米管、纳米带、纳米薄膜、纳米复合材料和纳米金属材料等几个方面。纳米材料在使用中亟待解决的问题是纳米材料的设计和控制、制备技术与工艺。纳米材料在应用中有很多优点，但在使用和生产的过程中有可能使接触人员吸入纳米颗粒，造成对肺部的伤害，所以纳米材料在研究和应用过程中要考虑对健康、安全和环境的影响。

三、绿色材料科学技术

绿色材料科学技术从广义上来讲，包括的内容较多，例如积极开发新材料、新能源、材料的回收与再利用、改造传统工艺和生产流程等。发展绿色材料科学技术，很重要的措施是积极开发和采用新工艺、新技术，特别是传统材料产品产业。例如，粉末注射成型是制备各种金属和陶瓷高性能零件的高效、节能、环境友好、低成本、大批量生产的工艺，最近20年来发展十分迅速。

四、材料的基本研究方法

对于材料设计和研究采用的自然科学基本方法主要有归纳法、演绎法、分析法、综合法、类比法、移植法、黑箱法、相关法、数学方法、模型法、原型启发法等。

归纳法是从积累大量数据到概括出一般原理的过程，结果具有一定的可靠性，主要用于科学发现，这种方法的局限性是推理具有或然性。演绎法是由一般原理推论出个别结论的方法，可用于预见科学事实，是提出科学假说的重要方法。分析法与综合法相结合是科学发现和技术创新的重要途径。类比法和移植法可以将某一领域的方法和技术应用到其他学科技术领域中，比如螺旋桨技术用在飞机等领域，拉链技术应用在装饰、医学等多个领域。数学方法能揭示研究对象的本质特征和变化规律，是解决科学技术问题常用的也是最重要的方法，是表述系统的结构域行为的一种科学方法。例如谷神星的发现，是意大利科学家观察，高斯计算，被称为“铅笔尖”发现的新行星。原型启发法与仿生法是对自然现象和自然界的动植物进行观察、探索受到启发来进行科学研究和创造发明，例如美国佛罗里达州立大学工程师Rick Lind从海鸥身上得到启发，研制出一种能在高层建筑周围寻找出路，同时又可猛扑向林荫大道的远程遥控侦察机。日本新干线子弹头列车速度可达321公里/h，“取经”于猫头鹰羽毛和翠鸟喙的降噪设计，行驶过程出奇地安静。这是由于猫头鹰的羽毛呈锯齿状排列，可悄无声息地穿过夜空；列车的“鼻子”与翠鸟喙类似，这种形状可帮助列车在穿过隧道时不会产生低水平音爆。

研究材料的结构和性能之间的关系常常采用黑箱法、相关法、过程法和环境法。黑箱法是在无法知道研究对象本质机理的情况下采用的，相关法研究材料组织结构与性能之间有对应关系时采用，得到的关系式有一定的物理意义。过程法是研究对象的本质，又称为分析法，相关法和过程法是相辅相成的，环境法通过各种环境因素来研究材料组织性能的演化规律。

材料科学从经验科学走向理性科学，很重要的发展方向是材料研究的模型化与模拟。模型化是将真实情况简单化处理，建立一个反映真实情况本质特征的模型，并进行公式化描述。模拟是对真实事物或者过程的虚拟，模拟方法是把所求解问题转化为大量微观事件的情况下，提供一种数值解法。目前在国内外材料研究及加工领域中开展了很多模型化和模拟方面的研究工作，为进一步的实验工作提供了可靠的依据。

五、本课程开设的重要意义

这门课程除了具有完整的材料科学知识结构，精致的课件也使得学生在学习过程中受到视觉和听觉的冲击。在掌握理论知识同时，大量实例将理论和实践应用结合起来，引导学生如何去认识材料，去研究材料，去设计材料，让学生在学习过程中真切地体会到知识是如何学以致用的，并且激发他们对于这些知识探索的兴趣。对教师而言，在讲授这门课程的过程中，通过对材料设计、制备、研究方法内容的整合，个人的专业知识得到了极大的丰富，为今后研究方向的选题、方案的设计以及研究方法的应用提供了思路和参考。

参考文献：

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（一）理论教学环节跨学科人才培养的新课程体系。即指，受体学科（材料科学与工程学科、机械工程学科）从供体学科（力学学科、控制科学与工程学科等）中借用知识、理论的各种形式，通过受体学科板块和供体学科板块组合而形成的课程体系，也是理论教学环节的核心课程体系。1.受体学科板块。材料成型及控制工程专业是一个具有典型材料特征的机械学科，材料科学与工程学科和机械工程学科的相关课程是该专业的学科基础课。该课程板块主要是使学生对本专业所研究的对象（材料）和加工方法（成形）有比较透彻的认识。主干课程包括：材料科学基础、材料近代分析方法、材料成形技术基础、高分子材料概论等。这类课程涉及到加工对象的性能、材质，加工的原理，是否适合加工，如何选择最合适的加工方法，如何控制加工的过程，等等。2.供体学科板块。计算机科学是该课程体系最重要的供体学科之一。近年来，计算机技术在模具设计及制造、焊接、锻压等方面的应用非常广泛，相关课程主要有微机原理及应用、材料成型CAD/CAM、主流CAE软件概论、逆向工程等。自动化涉及到成形工艺的四大类设备：金属液态成形设备、金属塑性成形设备、金属连接成行设备及塑料成形设备。为此，学校开设了电工电子技术、材料成型设备及自动化等课程。力学也是材料成型及控制工程专业主要的供体学科之一，作为一门研究宏观物质运动规律的科学，一直被运用于材料成形的各个环节。通过设置弹塑性力学基础、工程力学、材料力学性能等课程，运用力学的计算方法、法则等研究成果来解决材料加工过程中的受力、变形及传质等问题，从而完成材料的模拟计算、实际测量、优化选择等诸多相关任务。材料成型及控制工程专业跨学科人才培养课程体系还应该包含信息管理学、经济学和人文艺术类的课程。

（二）实践教学环节材料成型及控制工程专业是一个传统的工科，所培养的学生不仅要具备坚实的专业知识，还必须具备较强的动手实践能力。1.注重创新能力培养。实验课是课堂教学的延伸，也是培养学生观察能力、分析能力、操作能力、思维能力和创新能力的主要途径。除了在实验课的教学内容上注意学科交叉外，更多的是在教学过程中培养学生的创新能力。2.加强专业实习基地建设。为了满足跨学科人才培养要求，结合本专业特色，并充分利用地域优势，我校选择专业技术实力雄厚、管理水平高的几家公司作为材料成型及控制工程专业的校外实习基地。在生产实习过程中，强调充分利用企业生产实践的优势，弥补学校教育动手实践机会少的不足。3.强化“本科生创新计划”训练。为扩大跨学科人才培养的途径和时空范围，学校积极鼓励学生从大二起就参与院、校、省及国家级的各类社团活动、课外科技竞赛、“模具拆装”大赛、“本科生创新计划”等课外活动。同时，激励学生通过本科生导师制主动、连贯、系统地参加教师的科研课题研究，并通过多学科交融，参加江苏省和全国大学生“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、大学生创业计划竞赛，取得了优异的成绩。

二、跨学科人才培养质量评价

跨学科人才培养的质量评价是人才培养的关键，贯穿了整个人才培养过程。而收集和分析人才培养过程中各方面的信息，是对人才培养目标、培养要求和培养模式等工作进行监控和调节的依据。

（一）跨学科人才培养质量的评价原则1.导向性原则。这是跨学科人才培养质量评价最基本的原则，希望通过对人才培养质量的评价，发挥评价的导向和甄别功能，以提高人才培养的质量，实现高校为社会培养人才的功能。2.多元性原则。要打破以“知识掌握的多少”作为评价的唯一标准，多侧面、多角度检查学生对所学知识的理解、掌握和创新程度，避免评价“重知识轻能力、重理论轻实践、重模仿轻创新”等问题。3.差异性原则。充分尊重学生的个性发展。学生是具有不同个性的个体，应鼓励教师在考核时减少客观题型，加大对非智力因素考核的比重，给学生更多发挥想象力和创造力的空间，以适应创新人才的培养。4.实践性原则。提倡让考试“走出”教室，“走进”实验室，“走进”工厂，让考试不拘泥于传统形式，不局限于理论知识，通过实践操作，考察学生分析问题和解决问题的能力。5.操作性原则。评价要注意定性与定量相结合。对人才的实践能力和创新程度很难量化评价，只能靠实际观察，并用描述性的语言加以定义，最后形成结论，必要时也可以用一定的评价等级来表示。

（二）跨学科人才培养质量的评价体系构建结合材料成型及控制工程专业跨学科人才培养的目标和可操作性，我们在培养质量方面主要从横向和纵向两个维度来进行评价。综合评价，是一种横向评价的模式，即对学生毕业时的相关数据进行评价，包括毕业率、学位授予率、协议就业率、就业对口率、考研率等。进步度评价和追踪评价是纵向评价的模式，主要是对连续几届毕业生毕业后各方面情况进行追踪评价，通过比较，不断对专业人才培养模式和方法进行改进。评价的内容主要包括就业单位层次的比较、学生就业满意度调查、用人单位对人才的满意度、职业稳定率、职业晋升率等。

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保障并提高研究生的培养质量，成为高校对国家、社会和学生应尽的责任。近年来，随着我国研究生教育规模的迅速扩大，研究生教育质量问题逐渐凸现出来。同时，时展与进步对培养创新型人才的要求与当前研究生创新能力严重不足的现实矛盾，也使得研究生教育管理人员和众多学者对研究生教育质量格外关注。但是在我国目前的研究生教育质量保障机制中，政府在质量评价和保障中发挥着主导性作用，而高校自身始终处于一种被动地位，这导致了“以评促改，以评促建，评建结合，重在建设”的质量评估原则没有得到充分体现，质量评价的重要功能也没有得到充分发挥。我校2008年经批准设立材料科学与工程一级学科硕士点，自承办研究生教育以来取得了长足的发展，实现了历史性的突破，但面对新的挑战，肩上的任务更加沉重。本文就如何构建材料科学与工程类研究生的培养质量保障机制，从切实可行的几个方面加以阐述。

一、研究生教育质量保障的概念与特征

质量保障（quality assurance，又称为“质量保证”），是管理学中的一个重要概念，在上世纪80年代中期首先由英国的教育部门引入到本国的高等教育管理领域，并由此兴起了一场教育质量保障运动。质量保障在管理学中的涵义是“质量管理中致力于对达到质量要求提供信任的部分”。质量保障并不是一般意义上的保证质量，而是具有特殊含义。它强调对用户负责，即为了使用户或者相关方能够相信组织的产品、过程和体系的质量能够满足规定的要求，必须提供充足的证据，以证明组织有足够的能力满足相应的质量要求。因此，质量保障是指为提供某实体达到质量要求的适当信赖程度，在质量体系内部实施的，并且按照需要进行证实的有策划的系统性活动。

高校研究生教育管理不同于企业管理，它具有自身的特殊性，而且学术界对教育质量保障体系的研究与理解也未形成共识。陈伟等人将高校内部研究生教育质量保障定义为：旨在提高研究生教育质量，并为有关人员提供质量证明和担保的全部政策和过程。因此，建立研究生教育质量保障体系的主要目的在两个方面：第一是向高等教育的利益关系人提供充分的质量证据，证明高校自身提供的产品与服务质量是值得信赖的，并由此增强利益关系人对研究生教育质量的信心；第二是促进教育质量的稳步。为了达到上述目的，需要通过一系列配套政策和过程的实施，以保证成功达到培养目标。已有文献对设立独立的质量保障机构、制定ISO教育质量标准、建立教育质量评价程序等配套政策和过程进行了报道。因此，“全过程管理”与“全员参与”是研究生教育质量保障体系建立的原则。全面质量管理是研究生教育质量保障机制建立的指导思想。构建一整套体现现代教育理念，适应当代科技进步与市场经济迅速发展所要求的研究生教育管理体系，有助于提高究生教育的整体质量。

二、材料科学与工程类研究生质量保障存在的问题

高校研究生教育属于国家事业，因此政府直接管理与调节其教育行为。研究生教育质量保障活动作为高等教育管理的重要组成部分，必须接受政府部门的直接领导。由于我国高校管理体制的局限性，研究生教育由校、院二级共同管理，而以二级学院管理为主。地方一般高校对于研究生招生相对很是被动，在教学质量、培养质量和制度建设等方面还存在不少问题亟待解决。因此，本文结合太原科技大学材料科学与工程这一特色学科的研究生教育质量保障的实际情况，指出材料科学与工程类研究生教育质量保障存在的问题，期待能为保障增强研究生教育质量提供新的思路。

1.高校没有明确的定位理念，质量保障意识缺乏。高校进行人才培养的前提是解决学校自身的定位问题和研究生教育质量观的问题。学校管理者关于学校的定位理念直接影响管理者发展研究生教育的决策理性、制度理性、管理理性和文化理性。进而对研究生培养质量产生巨大影响。首先，它影响到管理者决定发展本科教育、研究生教育等哪一层次作为学校发展的重点；第二，影响高校决策者决定把哪些学科门类作为本校的特色学科和新的学术增长点，即把哪些学科作为重点学科，并把其作为硕士或博士层次学科的优先发展对象；最后，影响高校管理者对于研究生教育质量文化的培育。目前全国有近200个材料类研究生招生单位，材料类研究生的培养和招生竞争激烈。一些学位授权点少的院校寻求更多的授权点，有硕士学位授权点的院校则追求博士学位授权点，似乎数量越多越好，层次越高越好，从而把学位授权点的数量和层次作为吸引高水平生源的一个硬件条件，这实际上偏离了研究生教育的本质，影响了研究生教育质量的提高。高校为了提高声誉，吸引更多学生，投入大量财力、物力、人力到国家重点学科、省级重点学科的资格争取上；投入到重点实验室和科学研究中心的建设上；把大量精力投入到教师科研立项、科研成果上和学校所能获得的荣誉上；而没有把研究生教育质量放到第一位。在研究生培养环节和管理环节都缺乏质量意识。

2.研究生教育质量评估主体单一。研究生教育质量评估是保障研究生教育质量的基本手段之一，在研究生教育质量保障体系中有举足轻重的地位。我国在“十五”和“十一五”期间，进一步制定和完善了研究生教育质量评估制度，逐步建立了科学的研究生教育质量评估机制和指标体系。目前，我国的研究生教育质量评估属于行政教育评价，其最突出的特点在于行政主管部门是唯一的评价主体，评价过程由政府部门主导，这样就造成了教育质量保障的重心过于向中央政府层面倾斜，而高校、市场与社会力量等保障主体可以发挥其自身保障能力的空间不大，自然也没有足够的积极性，因此高等学校只是被动的参加教育质量评估。教育行政对高校研究生培养过程干预过多，极大束缚了学校的自主发展，造成学校内部结构失调，严重影响了高校的办学效益与水平。

3.教育质量管理制度建设不健全。管理部门比较注重过程管理和目标管理，这是表面上的有序化管理。而实际情况是，管理文件出台后，管理人员就照章办事，缺乏对实时过程的监控和管理，缺乏灵活性。不能及时把握研究生教育的最新动态的问题，对于教育质量的保障实效性和及时性很薄弱。从管理队伍来看，由于研究生招生规模的不断扩大及培养类别的增多，管理工作非常繁重，而管理人员未能及时更新管理观念、缺乏管理艺术与创新能力，管理水平亟待提高。 同时，由于高等院校没有明确的定位理念，造成了个别高校对自身的培养目标、培养方案、学科发展等一系列问题的认识相对模糊，研究生教育质量得不到切实保障。材料科学与工程作为一类紧跟当代科技进步与发展的学科门类，在其研究生培养的课程体系中，研究生的课程内容显得陈旧，前沿性不足。不能反映本学科最新研究成果，不能及时跟上经济建设和社会发展更新的步伐。在课程结构上，专业课与公共基础课之间的关系问题一直是棘手问题。以太原科技大学为例，要求硕士研究生毕业之前通过大学英语六级考试，学生不得不将很多精力投入到英语课和英语等级考试上，专业课就相对被忽视。而且公共课占培养方案中总课程很大的比例。根据太原科技大学材料科学与工程一级学科硕士研究生课程设置，最低要求学生修满26学分，其中公共课就占到了11学分。另外，在专业课程的教学方式上，仍以授课方式为主，小组讨论、辩论、沙龙等体验式教学方式运用较少，有时甚至沦于形式，很难启发学生的思考能力和培养学生的创新能力。

4.校企合作缺乏应有的措施保障。材料科学与工程专业要求学生具有独立开展有关材料合成、材料结构性能研究、材料制备与加工、材料改性与应用等方面的科学技术研发能力，具有较好的管理工作的能力。因此，本学科具有很强的工程应用背景，而且随着研究生招生规模的扩大以及培养模式的多样化，走“校企合作、工学结合”之路是研究生教育发展的必然要求。研究生教育的发展需要企业的深度参与，可以说，企业参与硕士研究生教育的程度决定了研究生教育是否能真正承担起为社会培养高素质的生产、管理和服务一线的技术技能型人才的教育使命。但是，目前校企合作缺乏长效机制，不少企业没有认清自身在研究生培养环节中担当角色的重要性，企业也没有过高的积极性。理论上讲，企业会由于参与研究生教育而更好地促进自身的发展，但在现实中，由于存在政府、企业、学校、学生等多重主体、多方力量，在利益的博弈过程中，企业倾向于将参与人才培养的成本和风险转嫁至其他企业。所以，需要有相应的约束机制来督促和规范企业的参与行为。

三、材料科学与工程硕士研究生培养质量保障的有效性策略

1.转变政府教育管理职能。着研究生教育体制改革的深化，政府自上而下对教学活动的控制职能逐渐弱化，转而通过政策、评估、制订教学质量标准等方式对高校进行教学质量管理。在实践中，政府部门应通过制度创新完善管理研究生教育质量的相关职能，从直接性、事务性的管理转变为间接性、宏观性的管理。并通过立法及制定教学质量标准来指导、统筹、协调、检查和监督教育质量。政府应进一步扩大高校办学自，增大研究生教育的投入力度，在经费拨款方面向办学质量高、办学特色明显的培养单位倾斜，适时建立绩效拨款制度等，采用竞争手段和淘汰机制有效配置稀缺教育资源。

2.支持社会组织和用人单位参与教育质量评估与保障。在研究生教育质量保障的实践中，应该鼓励和支持社会团体、工商业界代表和毕业生代表等多元主体参与教育质量评估与保障，将各方利益人的意见纳入到实践中来，这样做有助于使教育产品满足社会多方面的要求，同时形成校外机构共同监督教育质量的良好氛围。为了提高研究生教育的国际竞争力，还可以考虑吸收国际教育专家参与到评估过程，例如荷兰等西欧国家正积极推进高等教育认证制度的国际多元化，促进国际交流达成一致。研究生教育的根本任务是向社会输送高层次人才，用人单位对研究生教育质量的高低具有评价权。因此，高校要从需求的角度重视用人单位对毕业生的监控与评价意见，并建立起常态化、规范化、全面化的机制，使之能收集、分析和处理用人单位对学生评价的反馈信息，形成完善的研究生情况追踪和定期反馈机制。

3.强化教育质量保障意识，营造良好质量保障氛围。政府主管部门和高校共同通过宣传和引导、激励等机制，宣传教育质量保障的重要性，奖励在教育质量保障方面有成就的集体与个人，以此营造良好的教育质量保障氛围，使管理者、教育者、受教育者认识到研究生教育质量是学校的“生命线”。只有当教育质量成为所有参与主体共同信奉的核心价值，成为所有主体的内在追求时，才能增强个人工作的自觉性。例如太原科技大学为了强化研究生质量保障意识，出台了《太原科技大学研究生教学督导管理办法》、《太原科技大学研究生课程教学网络评价办法》等规章制度，实施教学质量评价，加强对研究生培养过程的监控和指导。围绕拔尖创新人才的培养目标设立科学合理的评价指标，对研究生教学的课程结构、内容、课程教学、教学管理等培养过程进行规范，建立了研究生评价、第三方督导、学院及学校考核的教学质量监督和评价体系。

4.加强全过程质量监控与管理。在管理学中，全面质量管理（即TQM）是指一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，目的在于通过顾客满意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。在全面质量管理中，质量这个概念和全部管理目标的实现有关。因此，将TQM管理理念引入到研究生培养质量保障体系中，学校应树立全面的质量观，进行全方位、全过程的质量监控与管理。在实际管理工作中，学校要坚持统筹考虑输入、培养、输出等各个环节，将质量意识贯穿到招生、培养、学位论文、学位授予等研究生培养的全过程，让所有涉及到研究生培养的主体和学生本人都积极参与到研究生培养的各个环节，实现教育质量的提高和学校的可持续发展。例如，太原科技大学材料科学与工程学院形成了学院、研究所、系三级教学质量监控系统，研究生学院起全程监督作用，在这样一个全方位、多层次的闭合管理体系中，研究生的科研能力和教学质量都得到了大幅度的提高。

参考文献

[1]管祎，夏品奇.基于全面质量管理的研究生教育质量管理[J].江苏高教，2009（2）：103-104

[2]王军.工程硕士研究生教育质量保障研究[D].天津大学，2009

[3]温彦娇.地方高校硕士研究生教育质量保障研究——以辽宁省高校为例[D].沈阳师范大学，2010

[4]陈伟，石磊，裴旭.高校内部研究生教育质量保证体系构建的探讨[J].人力资源管理（学术版），2009，（2）：90-91

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中图分类号：TQ54 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0255-01

神华宁煤集团煤基烯烃项目是宁东化工基地规划建设的重点项目，总占地面积192公顷，总投资约195亿元。完善、系统、高效、及时、准确的的物资管理和材料控制成为提升烯烃项目建设管理水平的重要途径之一。项目建设材料是指管道材料，如钢管、阀门、管件、垫片及管道支撑材料等。因此，要求每位材料管理人员只有真正的掌握材料控制管理的精髓，才能满足现场项目建设需求。

1 材料控制的定义与职责

材料控制是检查和监督材料的进度计划和材料的估（预）算执行情况，通过不间断地监测和报告，力争使实际执行情况与控制基准之间的偏差减少到最低限度，以确保材料按工程的实际需要在规定的期限内请购、订货并运抵现场，为工程项目的建设目标服务。它来源于工程项目设计、专业材料科学，应用于采购和现场施工材料管理，并对其工作过程加以综合处理，依据专业材料编码及管道材料编码库的有效管理对数据信息进行分析和评价。

材料控制是一项贯穿于项目建设公司多个部门和专业、项目全过程的管理工作，包括各专业设计（手工或借助专业软件）、材料科学、数据校验、材料MTO、请购文件、以及采买、催交（校验）、运输交货、现场接收、储存保管（转移、预制）、预测预留、发放乃至上线后的材料追溯等，伴随着项目材料应用的整个生命周期。只有做好材料控制，才能实现进度和费用等方面的合理有效控制。

2 材料控制的理想和原则

2.1 材料控制的理想

烯烃项目建设中材料控制管理理想是在正确的时间将正确的材料发放到正确的地点。

2.2 材料控制的原则

烯烃项目建设中材料控制管理人员在工作中的原则是全员化、代码化、信息化、标准化。有效的管理，所以在提报采购计划时应该要严格按标准、规范及项目建设程序认真执行。

3 材料控制管理流程

材料控制管理是一项综合性管理工作，由材料控制、设计、采购、施工、施工分包商等共同完成。其中，材料控制管理人员处于主导地位，是材料管理和控制的关键。对采购材料的有关信息、资料和数据进行接收、输入、分析、处理，形成材料的请购单、发给采购部门订货，并协调进行订单录入、入库、出库及材料统计等工作。如图所示。

4 材料控制管理工作的优化及改进

4.1 计划错误问题

设计人员所提出的设计是材料控制管理人员的依据，其精准性直接影响着材料控制的效果，现场检修及技改中出现的问题看来，“买了不该买的，而该买的没买”的现象屡见不鲜，现场施工人员反馈的信息就是某些材料过剩、某些材料不足。要解决上述，关键是提高设计和设计材料的质量，建议从两个方面考虑：（1）加强设计管理，提高设计质量。（2）提高设计图纸的精度，使材料的汇总达到自动化，这样就能达到提高工作效率的目的。

由于现场的不确定性，紧急采购之后的材料却长期搁置不使用，这就要求专业技术人员将现场所有因素考虑到位，达到计划的准确。

4.2 材质错误问题

现场施工时为了保证进度，将材料的材质忽略考虑，致使现场出现许多漏点更有甚者会导致事故的发生。建议从两个方面给与解决：（1）在任何情况下使用正确材质的材料，如现场找不到相同材质的材料，应请教相关技术人员找可以代用的材料使用；（2）施工人员须掌握常用材料材质基本知识。

4.3 材料发放的问题

材料的发放在材料控制管理中是非常重要的环节，在发放过程中必须依照以下原则进行发放：（1）根据材料表和需求计划的数量进行发放；（2）根据批准的施工计划需求时间发放；（3）据管道材料根据动态调配结果发放；（4）据工程管理部制定管道施工耗损量发放；（5）部分大型设备材料直达施工现场。只有遵从上述原则，才能从根本上解决材料发放混乱、材料发放不及时等问题，以保证现场检修、技改的施工进度。

5 结语

材料控制管理目前在化工行业中得到了较大范围的推广及使用，通过不断的实践，在取得经济效益的同时大家还获得了许多宝贵的经验，相关工程技术及管理人员对材料控制的认识、掌握的程度与之前已无法比拟。根据近工作实际，我认为应该在现有的可借鉴的相关资料的基础上，建立一套更加完善、更加适合的材料控制管理体系，才能将烯烃项目物资及材料控制管理的井井有条。

参考文献

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关键词 电子科学与技术；电子材料与器件；教学方法

电子材料与器件课程是电子科学技术相关专业的基础性课程，对于学生巩固基础知识和提高专业技能是极为重要的。而提高电子材料与器件课程教学的质量，使课程与社会需求相结合，是高校教师探索的重中之重。笔者承担着我校电子材料与器件课程的教学任务，在总结教学经验的基础上，笔者在教学内容、课程安排和教学形式等方面进行了尝试，并取得了一定的教学成果。

1.电子材料与器件简介

处于电子科学技术产业链前端的电子材料和元器件是众多核心基础产业的重要组成部分，是计算机网络、通讯、数字音频等系统和相关产品发展的基础。电子材料与器件是指在电子技术和微电子技术中使用的材料和器件，包括半导体材料与器件、介电材料与器件、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料光电子材料和磁性材料、电磁波屏蔽材料以及其他相关材料与器件。电子材料与器件是现代电子产业和科学技术发展的重要物质基础，同时又是科技领域中技术导向型学科。它涉及到物理化学、电子技术、固体物理学和工艺基础等多学科知识。根据材料的化学性质，可以分为金属电子材料,电子陶瓷，高分子电子、玻璃电介质、气体绝缘介质材料，电感器、绝缘材料、磁性材料、电子五金件、电工陶瓷材料、屏蔽材料、压电晶体材料、电子精细化工材料、电子轻建纺材料、电子锡焊料材料、PCB制作材料、其它电子材料。

2.电子材料与器件课程教学模式

2.1电子材料与器件课程教学形式

电子材料与器件课程既包含电子材料的物理特性和电子器件的工作原理，还包含丰富的电子材料与器件的理论知识，并且与实践应用紧密结合。为了更好的培养学生的时间能力，增强实践意识，达到学以致用的目标。因此，电子材料与器件的课程教学应采取实验教学和理论教学相结合的教学形式，教师安排合理的实验活动，将理论教学与实验教学有机结合，达到学生巩固理论知识、增强实践技能的教学目标。

2.2电子材料与器件教学课时安排

教学采用教材《电子材料与器件原理》。在电子材料与器件教学的课时安排上，该课程作为电子科学与技术专业的核心课程，电子材料与器件课程的总课时应不少于80学时，理论课学时设计应在64学时左右，实验课学时应在16学时左右，任课教师可以根据教学过程中的实际情况增加或减少某一章节的课时安排。

2.3电子材料与器件课程教材选择

在电子材料与器件课程的教材选择方面，由于电子材料与器件是电子科学技术的一部分内容，目前我国关于电子科学技术的参考书籍很多，其中也不乏经典教材，但考虑到本科生对于该课程接触时间段、基础知识薄弱等特点，笔者认为任课教师可以自行编写课件和讲义，以便学生更好的理解教学内容。除此之外，由加拿大萨斯喀彻温大学电气工程系教授、加拿大电子材料与器件首席科学家萨法·卡萨普编写的《电子材料与器件原理（第3版）》也是业界公认的电子材料与器件教学的参考书籍。

3.电子材料与器件课程的理论教学

在新时期素质教育的背景下，电子材料与器件课程的理论教学更侧重于加强学生的实践能力，因此需要对传统的电子科学技术教学中重视原理、定律和规律的模式进行调整，在教学内容的设置方面，为了便于学生更好的理解知识体系，以笔者讲授电子材料与器件理论课程（共80学时）为例，该理论课程共被划分为材料科学的基本概念、固体中的电导和热导、量子物理基础、现代固体理论等四个章节，这四个章节阐述了电子材料与器件涉及的基础理论，内容包括材料科学基础理论、固体中的电导和热导、量子物理基础和现代固体理论，以及对各种功能材料与器件的原理与性能的讨论。另外，在讲授每章内容时，任课教师应注意弱化理论知识，增加实践知识。

4.电子材料与器件课程的实验教学

电子材料与器件的实验教学要与理论教学紧密结合，并重点介绍理论课上讲过的电子材料与器件，实验课程学时不能偏少，开设实在要安排在理论教学完成之后，使学生能够充分将理论知识应用于实践中。在实验开始前，教师要要求学生充分掌握理论知识，实验结束后，学生要写实验报告，使实验切实产生作用，而不是走马观花。在实验课程的设定方面，要尽量避免与其其它验课程的重复，还要确保理论与实践相辅相成，充分利用实验资源。

5.电子材料与器件课程的学生评价体系

素质教育的电子材料与器件课程的学生评价标准应区别于传统的考试评价方式，教师要将学生的平时表现、理论知识掌握、实践能力等纳入对学生的评价体系中。促使学生不再局限于对电子材料与器件规律、定义等知识的僵化掌握，而是将学习重点偏向于实践和应用。这种评价方式的转变，有利于学生积极主动的掌握知识，在实践中巩固理论知识，在理论中深化实践知识，全面提高电子材料与器件的课程教学效率和质量。

电子材料与器件在信息产业的发展与科学技术的研究中的重要性与日俱增。它既是电子科学技术体系专业知识中的重要环节，更为电子科学专业的学生提供了良好的科研基础和就业竞争力。本文通过对电子科学与技术专业特点与电子材料与元器件课程内容的分析，探讨了电子材料和元器件在电子科学专业领域的重要性，笔者还结合自身多年电子科学专业的教学经验，对电子材料与元器件教学的教学形式、课时安排、教材选择进行了新的探索，对电子材料和元器件的理论和实践课程提出了新的意见和建议，以便于提高教学质量，提升学生专业素养。

参考文献

[1]萨法·卡萨普.《电子材料与器件原理（第3版）》.西安交通大学出版社.2009年6月

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The Present Status of Quasi-crystalline Researching

Xiongtao1，Wsangshisen1，Lidefa1，Hongjun3，Liangbaozhu3

（1.Reseach and Development Center of Wuhan Iron and Steel （Group） Corp，Wuhan City 430081，Hubei Province；2.Wuhan University of Science and technology， Wuhan City 430082，Hubei Province；3.Reseach and Development Center of Echeng Iron and Steel Corp，Ezhou City 436002，Hubei Province）

It was a thermal dam of researching and noticing in material science field after quasi-crystalline had been discovered. As a newly material， the exploring value of quasi-crystalline will be tremendous. It will be momentous significant for scientific personnel of quasi-crystalline researching that you should know the latest status of quasi-crystalline researching. This article mainly introduced comprehensively the sort and the structure of quasi-crystalline，described systemically the present status of formed machine-made of quasi-crystalline and illuminated detailedly the present preparation method of quasi-crystalline through consulting all kinds of literature .

Abstract： quasi-crystalline； formed machine-made； newly material.

1引言

准晶于1984年被以色列材料科学家谢切曼（Shechtman）等人[1]在急冷凝固A1-Mn合金中首次发现，是周期结构与无序结构之间的一类金属间化合物；准晶同超导体一道被列为20世纪80年代凝聚态物理两大重大进展，至今仍然被认为是该领域的科学前沿，它们不仅带来了传统晶体学的一场革命，而且对材料科学的各个领域产生深远影响[2]。准晶兼有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性的特殊结构，具有低表面能[3]、高硬度[4]、低摩擦系数[5]、低热导率[2]、抗氧化[6]、耐腐蚀[7]等特殊性能。但是，准晶材料固有的高脆性，使其难以加工成形，不适合作为结构材料使用。因此，准晶材料的应用必须首先考虑如何克服脆性和疏松，不外乎采取在基体材料上镀准晶膜和做成复合材料两种方法[2]，而其的应用方向也是呼之欲出。

2.1准晶的结构[8]

准晶的概念是相对于晶体提出的，在准晶发现之前，人们通常认为固态物质仅有两种形态，即晶体和非晶体。前者的结构可用一个结构单元的周期性排列来描述；后者则结构无长程有序，不存在任何对称性，仅有近程有序性。晶体的周期性限制了可能的对称操作。

如图1．1所示[2]，作用于A点的对称操作将B移到B’， 转角为a，再次施加该操作又生成B’’点。A、B、B’和B’’均为等效点，它们位于同一个周期点阵上。如以A为原点，矢量■为一个基轴，即■，则有■。后者可以表述为■，因为A、B、B’和B’’为位于晶体中同一个周期点阵上的等效点，所以必须满足2cosα为一个整数m，那么m/2的取值只能为-1、-1/2、0、1/2和1，对应的α为π、2π/3、π/2、π/3和0，因此晶体点阵可能的对称轴次依次为二次、三次、四次、六次和一次。五次对称和高于六次的对称性不可能在晶体点阵中存在。

但是，Shechtrnan等人[l]从急冷凝固的A1-Mn合金组织中观察到具有五次对称的单晶电子衍射图谱，并且衍射点呈非周期排布，如图1．2所示。

图1.2中五次、三次和二次对称的电子衍射图清楚地表明了这种相的空间二十面体对称性，而且斑点明锐，反映出结构的长程有序性；但五次对称的结构又与传统的晶体学理论相悖，因此可知，它既不是晶体，也不是非晶体，必须用全新的概念来描述。这种结构被称为准周期晶体，译自英文Quasi-periodic Crystal，简称为准晶体（Quasicrystal）。其定义为：准晶是同时具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性的固态有序相。准周期性和非晶体学对称性构成了准晶定义的两个核心。

准晶的基本特征是准周期性和非晶体学对称性。但是准周期性并非准晶所独有，非晶体学对称性实际上是准晶最典型的特征。非晶体学对称性要求非周期性结构，但非周期性结构不一定是准晶。这在本质上反映了取向序，即联系相邻原子或原子团的键有长距离取向一致性，准晶的特殊结构引起了人们的注意[9]。

3 准晶材料的性能特点

3.1 导电特性。

1）相对于普通的金属间化合物而言，热力学稳定的准晶材料的电阻率异常的高。如对于全部由非过渡元素族组成的准晶相 A1-Cu-U，其在液氮温度时的电阻率为 900μΩcm。相比之下，对于含有过渡元素族的准晶相，其电阻率则更高。如Al-Cu-Ru准晶在相同温度下的电阻 率为1000～30000μΩcm，A1-Cu-Fe准晶为1300—11000μΩcm，A1-Pd-Mn为1000—9500μΩcm。 A1-Pd-Re甚 至 高 达 4000～2800μΩcm。

2）准晶材料的电阻率随着温度的升高而下降，即具有负的温度系数。

3）电阻率对准晶合金成分和结构完整程度十分敏感。样品的质量越好 ，电阻率就越大。

4）对于二维的十次准晶，其周期方向的电阻率，比准周期方向的电阻率要小75％～95％，显示出很强的各向异性[13]。

3.2 热传导性能

准晶的热传导性能与导电性能有些类似，即低的导热率和负温度系数，接近陶瓷的隔热性能，与普通合金的性能截然不同。由于准晶的电子传输过程与组成它的金属原子不一样，准晶的热导系数很小，比不锈钢低一个数量级。准晶的热传导性随温度的上升而增加，例如 Al-Cu-Fe准晶在800℃的热扩散系数为 1.2mm2/s，但这仍然很低，接近常见的隔热材料氧化锆，可以用做隔热材料，如热障涂层。与传统的隔热材料相比较，准晶材料具有密度低、耐摩擦、耐腐蚀和抗氧化等优点，很适合作为保温材料，在飞机和汽车的发动机部件上，有潜在的应用价值[14]。

3.3 光传导特性

1）与普通的金属材料相比，结构完好的准晶样品的光传导特性，显得非常特殊，在较低的频率范围内，准晶的光导率很小，且在104cm-1时有很宽的峰值。

2）在二维的准晶材料中，光导率对其结构的各向异性很敏感。

4 准晶的应用

准晶被誉为20世纪80年代凝聚态物理的两大重大进展之一（另一为超导），曾经耀眼一时，但准品的知名度远不如同一时期发现的超导材料，关键在于其直用前景远不及当设想的那 么光明。准晶室温下硬而脆，不能用作结构材料。这在很大程度上限制了其在工程上的应用。但准品具有优异的表而性能、高硬度、高温稳定等性能，如果能够利用准晶的这些独特性能，将其用于表面材料、合金增强相等，为准晶材料的应用开辟新途径。

4.1 不粘锅涂层

准晶坚硬与不粘的特性最早被利用于烹饪器具的涂层，第一个准晶应用的专利——不粘锅涂层于1988年在法国诞生。不粘锅涂层通常是利用喷涂技术将Al-Cu-Fe准晶颗粒沉积到基体上，并形成一个均匀薄膜。由于同时加入了Cr等合金元素，因此该薄膜除具有较低的表面能，即具有优良的不粘性能外，还具有优良的耐蚀性、耐高温性（可承受750℃高温）、高的硬度（是不锈钢硬度的2倍以上）和高的耐磨性。准晶涂层导热性差，在升温的初期涂层犹如一层绝热层，使底部积聚的热量均匀地扩散至整个表面而不会产生局部过热，烹饪结束又能使热量在锅中均匀地保持一段时间，完全符合食品烹饪要求。所以，准晶涂层不粘锅的出现 ，显示了取代传统的耐磨性差、使用寿命短的聚四氟乙烯涂层 （Teflon）不粘锅的趋势。据《中国对外贸易》2000年9月的报道，至20世纪末仅法国SNMI公司每月就要生产3万件准晶不粘涂层产品 （以煎锅为主），且随着生产技术的提高和市场的不断扩大，产量将会进一步提高 ，并不断推出新产品（如烤肉架等）。

4.2 热障涂层

与航空发动机常用的隔热材料锆钇氧化物及其它隔热材料相比，准晶涂层具有密度低、硬度高、耐磨、耐蚀、耐氧化、使用温度高及易于制造等优点，因而能满足多种场合下的隔热要求。其形成方法也是利用喷涂技术在基体表面形成 一层准晶薄膜。目前准晶热障涂层已在飞机和汽车发动机等部件中得到应用。

4.3 太阳能选择吸收薄膜

准晶本身并不具备光的选择吸收特性，但准晶薄膜与高反射材料组成的多层结构材料，如“铜/绝缘体/准晶/绝缘体”对太阳光却具有选择吸收的特性。由此构成的绝缘体/准 晶/绝缘体多层膜具有很高的热吸收率和很低的热发射率，与现有的工业化材料相比，虽然它们的热吸收率略有降低，但热发射率却要低得多。这些理论和实验的结果，使人们对准晶制作太阳能选择吸收装置产生了极大的兴趣。

4.4 准晶复合材料

准晶弥散强化的特性，正在逐渐走向实用。本文前面提及的AI-Cu-Fe准晶颗粒/Al基复合材料已被用作轻质中温高强、高韧结构材料；由准晶弥散强化的低碳马氏体时效超高强度 钢（硬度730HV，抗拉强度接近3000MPa），则可望应用于医疗器械材料。Inoue等获得的由纳米尺度的AI-Mn-La、AI-Cr-La准晶颗粒增强的Al基合金，因具有优良的弯曲性能和高达 l200～1400MPa的弯曲强度，而有望应用于航空工业[15]。

5 结论与展望

准晶和其类似相是一群极特殊的Hume-Rothery相，其伪Brillouin区为接近Fermi球面的多面体，因而产生强烈的相互作用，这种特性影响到该种材料的各种行为，如形成过程、与类似相的关系等等。因此，这方面理论和实验研究仍然是热点之一更重要的发展趋势是应用研究。同普通Al基金属间化合物相比，准晶材料（包括类似相合金）同时具有良好的力学和电、热性能。以高硬度、不粘和弱导电导热为代表的性能指标为准晶的应用开辟了广阔前景。关 键是要克服脆性大的弱点。可采取制成表面膜或整体复合材料两个途径来克服这个困难。从上述准晶应用可以看到准晶涂层已经成功地被用在不粘锅上而取代了不耐用的Telfon。此外 ，它作 为热障膜而为汽车。航空业所重视，是近期内最可能有突破性进展的方向之一。 日前进行中的项目还有：发动机内壁涂层和塑料模具等等。对整体准晶复合材料的应用研究 尚在起步阶段，前景广阔，如作为活塞材料等。准晶，正如上面所介绍的特殊的结构和性能，作为一种新兴材料，具有较好的应用前景。

参考文献

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[13] 李雪辰，邓辉，迟志艳，王鹏，孙占红. 准晶材料的结构特征和材料特征的研究[J]. 装备制造技术. 2009，No.3.

[14] 张瑜. 准晶材料的研究进展[J].

篇10

从单纯的纳米材料结构来看，纳米材料主要在微观分子、原子和宏观物质中间的领域，我们只有详细的认识什么是纳米材料以及现阶段纳米技术发展的成果，才能更好的去分析和探究纳米技术在机械工程领域的实际应用。我们可以简单的认为纳米材料科学是材料学的分支之一，我们也不能否认纳米技术在人们日常生活中的广泛应用和重要地位。这一科技突破成果的广泛应用，改变了我国传统机械工程的生产模式，为我国的机械工程发展和进步带来了翻天覆地的变化。

1.1纳米技术的定义

首先，我们必须明确的一点是，纳米是一个长度单位，它的原称是“毫微米”。我们通常所指的纳米科技就是指研究结构尺寸在一至一百纳米范围内材料的性质和应用。这门学科不是独立的、单一的存在，纳米科学与技术和众多的科学学科有着十分密切的关系，可以说，纳米技术一直走在学科交叉领域的前沿。我们通常将纳米科技分为三个研究方向，即纳米材料、纳米器件和纳米尺度，这三个研究领域都是进行科技研究的重要领域。纳米科技的根本目的就是利用纳米的特殊性能去制造具有特殊功能的产品。纳米技术在机械工程方面的应用意义重大，微型机械技术已经成为二十一世纪纳米技术运用的核心，很多国家开始对纳米技术进行了更深入的研究，旨在为机械工程的发展做出更大的贡献。

1.2纳米技术的主要内容

首先，纳米材料主要包括制备和表征。我们通常希望通过利用纳米尺度的结构，在不改变物质化学成分的前提下，去实现对材料基本性质的控制。其次，纳米动力学主要是微型电动机械系统，它的英文简称是MEMS，即主要包括微机械和微电机。这种技术实际上是一种类似于集成电器设计和制造的新型工艺。它的最主要特点就是部件很小，虽然刻蚀的深度要求范围在数十至数百微米，但是它的宽度误差很小。这种技术有着很强的科研潜力，一旦研究的更加成熟，就会在实际的应用中带来更好的经济价值和利用价值。第三，纳米生物学和纳米药物学，这种纳米技术的应用也很广泛，可以用自组装的方法在细胞内放入零件以构成新的材料。最后，还有纳米电子学，它主要包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光或者电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。这项技术可以满足当前电子技术发展的主要趋势。

1.3纳米技术在机械行业中的发展前景

我们认为，纳米技术作为科学研究中一项很重要的突破性成果，如果合理加以利用，能够在机械行业中展示出很强的利用潜力，为企业的生产带来更高的经济价值。纳米技术在机械行业中的应用范围和应用程度有待扩大和加深，它的发展前景是十分广阔的，我们必须看到纳米技术的科研潜力和经济价值，结合当前我国机械行业发展的现状和在实际利用中出现的问题，不断的进行研究和创新，深入的促进纳米技术和机械行业的紧密结合。我们可以在机械行业的各个领域去应用纳米技术，如：机械及汽车工业的滑配原件、射出成型时发生的粘模以及塑胶流道的低粘应用等。

2纳米技术在机械工程中的应用

随着科学技术的发展和社会经济的不断进步，纳米技术在机械方面的应用最重要的一方面就是微型机械技术，许多国家对此进行了深入的研究，我们可以看到，纳米技术在机械工程中的应用主要存在于微型纳米轴承方面。这种技术深深的改变了传统机械工程的发展模式。由于传统轴承的体积较大，它的摩擦力只能够靠来进行减少，但是这种方式并不能够从根本上避免摩擦力带来的问题。美国科学家通过研究，利用纳米技术很好的解决了这一问题，他们研制出了一种微型纳米轴承，这种轴承最大的优势就是几乎没有摩擦并且其直径仅仅是一个头发直径的万分之一。安徽的合肥大学通过研制，成功发明了纳米材料刀具，这标志着运用纳米材料制作的新型金属陶瓷刀具问世，这种刀具不仅仅品质十分优化，并且使用寿命也得到了极大的提高。另外，纳米耐磨符合图层的运用也是十分广泛的，实际上，这种微型化的大力运用已经从根本上改变了传统机械生产的模式，颠覆了传统机械的概念和范畴，这种微型机械的基础是现代科学技术，这种创新性的思维方式也是时展的重要产物。除此之外，纳米技术马达、纳米磁性液体以及纳米技术在食品机械领域的应用，都展示了纳米技术给机械工程带来的重大改变。