导电高分子材料的研究进展
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导电高分子材料的研究进展范文第1篇
关键词： 民族院校 《高分子材料进展》 教学方法
《高分子材料进展》课程是高分子材料专业的一门知识全面且内容丰富的专业限选课程。该课程以高分子物理、有机化学、聚合物材料研究方法、高分子化学、聚合物合成工艺等课程为基础，涉及面极为广泛[1]。课程总学时为32学时，参考教材为化学工业出版社出版的《高分子材料进展》，为研究生规划教材，全书共分为5章，分别简要地介绍高分子材料合成反应、高分子合成反应实施技术、多组分高分子材料、液晶高分子材料及功能高分子材料方面的研究进展。[2]考虑到《高分子材料进展》课程是高分子专业在大三的上学期开设，而且民族院校学生的专业基础较为薄弱，课程学时短的特点，因此重点讲解高分子材料领域中的发展重点和热点。本课程的教学目的是帮助学生对异彩纷呈的高分子材料发展的热点领域有一个相对完整的了解，达到开阔视野的目的。针对《高分子材料进展》课程涉及知识面广、学生基础差及对考查课不重视的特点，有必要在教学过程中不断改进教学方法和考试模式，以期获得较好的教学效果。[3]
一、本民族院校《高分子材料进展》课程的基本情况
针对我校民族学生基础知识薄弱，而《高分子材料进展》课程“内容多、范围广、课时少”的特点，我们重点介绍高分子材料中发展迅速、发展前景广阔的功能高分子材料，推荐的教材有《高分子材料进展》和《功能高分子材料》[4]等。该课程总学时为32学时，学分为2学分，课程类型为专业限选课，课程以高分子材料的合成方法进展、吸附分离功能高分子材料、高分子分离膜与膜分离技术、导电高分子、感光性高分子和医用高分子材料等功能高分子材料的进展为重点学习内容，同时穿插一些国内外近几年新发表的文献和专利，以及国内相关会议等。本教学采用多媒体教学方式，采用课堂提问和讨论等多种形式进行学习，期末通过考查的方式考核学生，采用写论文与平时成绩相结合的方法，平时成绩包括上课出勤和课堂讨论情况，论文成绩与平时成绩各占70%和30%。表1为《高分子材料进展》教学内容的设置及学时分配情况。
表1 《高分子材料进展》教学内容的设置及学时分配
二、强化基础，突出重点
首先，《高分子材料进展》授课内容看似丰富多彩，千变万化，但是万变不离其宗，归根到底都是由高分子专业的基础知识衍生出来的，比如《高分子物理》、《高分子化学》中的经典理论和概念等。从另一个角度看这些材料的出现印证了基础知识的重要性，它们的诞生是经得起检验的理论和概念的应用和发展的。因此通过介绍高分子材料的前沿进展，既使学生对异彩纷呈的高分子材料世界有一定宽度的了解，又从深度上加强学生对基础知识的理解和掌握，使学生知道这些材料是如何得到的，自己又能通过什么途径得到想要的材料。
其次，因为《高分子材料进展》这门课的每一章都是高分子材料领域中发展迅速、成果颇丰的较大分支，独立出来都能独立设课，而在本课程中必须在几个课时内讲完，所以在授课过程中，什么该讲，什么略过，讲的这些内容是否能激发学生的兴趣，是该课程的一个教学难点，要求教师对这些前沿分支有全面而深入的理解，对它们所涉及的基础知识熟练掌握，这对教师的专业知识和教学方法提出了更高要求。
三、调动学生的学习积极性，启发式教学
《高分子材料进展》是学生在已经掌握高分子化学、高分子物理基础知识的前提下进行的学习。内容除了基本概念之外，有很多设计路线、研究方法，可以引导学生运用已学知识进行思考。比如第3章吸附分离高分子材料和第4章高分子分离膜及膜分离技术中涉及自由体积和渗透压的概念，这些都是《高分子物理》中学过的内容，通过回忆这些知识，使学生加深对这些基础知识的理解，并对基础知识的应用有一定的了解。其次，要注意生活中的实际例子或新闻报道中的最新科技进展中与所讲述内容相关的部分，通过联系生活实际，引出将要介绍的高分子材料。这样既能让学生认识到这类高分子材料的重要性，提高学习的积极性，又能让学生了解到这类材料的最新的研究成果，提高对科学研究的兴趣。如从全球都非常关注的环保问题出发，引出废水和废气处理方面的高分子吸附材料或高分子膜材料，介绍这些高分子材料的设计路线和原理，让学生从理论和实际相结合的角度深入理解所学的功能高分子知识。同时可以提出一些生活中材料的不足，让学生发挥主观能动性，提出解决这些材料不足之处的方法或设计新的功能高分子材料的想法。这样，学生的学习兴趣会大大提高，教学效果也会得到显著增强。
另外，还要有效利用网络资源，紧跟最新研究进展，适当补充新的教学内容。高分子材料进展课程是综述高分子材料领域发展热点的一门课程，所介绍的内容每隔一段时间可能都有新的研究成果诞生，我们应根据情况适当补充那些热门和重要的研究成果到教学内容中。比如该课的学时少，可以在课程快结束的几周时间重点介绍一些最新的前沿进展和相关会议，让学生了解到高分子材料的发展趋势，提高学生对高分子材料的兴趣。互联网资源丰富，内容更新快，是老师补充教学内容的最佳途径。目前，利用网络资源作为课堂教学的辅助手段，是学生喜闻乐见的形式。老师可以提供一些高分子专业的权威网页，方便学生浏览查阅。同时，可以鼓励学生在网上搜索最新的研究成果，再在课堂上以口头报告的形式传达给学生。这样，既能让学生对高分子材料进行全面的了解，又能让学生主动地参与教学，达到较好的教学效果。
四、科研与教学相结合，以科研促进教学
把科研引入本科教学是培养大学生创新能力的重要措施，也是高等教育的显著特点。在《高分子材料进展》课程本科教学过程中，正确有效地将教学与科研相结合，有利于提高教学效率，丰富教学内容，营造学术氛围并提高创新能力，全面提高教学质量。教师在课堂教学中可以介绍自己的科研成果，介绍本专业课题组正在研究探索的科研项目，引导学生参观实验室和课题组，鼓励学生积极参与到教师的科研中。例如，作者介绍自己硕士和博士期间所从事的科学研究，以及科研小组的一些趣闻趣事，激发学生的学习热情和学习兴趣。
总之，在高分子材料进展课程的教学过程中，教师首先应进行教材分析和学情分析，再采用比较适合的教学方法，在知识和技能的传授中针对民族学生基础差的弱点，采取强化基础、突出重点的教学方式，了解学生的情感态度与价值观，做到教学方法灵活多样，教学内容及时更新，这样才能调动学生的学习积极性和主动性。教师还应继续努力提高业务能力，理论联系实际，使学生在这门课程的学习中得到切实的收获。
参考文献：
[1]周立，孙荣欣.科技信息.2010，21，151.
[2]张留成，闫卫东，王家喜.高分子材料进展[M].北京：化学工业出版社，2005.
导电高分子材料的研究进展范文第2篇
关键词：机械力化学；机械活化；纳米材料；高分子材料；环境保护
文章编号：1005－6629(2008)05－0050－04中图分类号：TQ170文献标识码：E
20世纪20年代~50年代，德国学者W.Osywald从分类学的角度提出了以机械方式诱发化学反应的学科―机械力化学（mechanochemisty）。1962年奥地利学者K.Peters在第一届欧洲粉碎会议上首次发表了题为《机械力化学反应》的论文，把机械力化学定义为：“物质受机械力的作用而发生化学变化或者物理化学变化的现象”。如今，机械力化学被认为是关于施加于固体、液体和气体物质上的各种形式的机械能―如压缩、剪切、冲击、摩擦、拉伸、弯曲等引起的物质物理化学性质变化等一系列的化学现象。如研磨HgCl2时观察到少量Cl2逸出，粉碎碳酸盐时有二氧化碳气体产生，石膏细磨时脱水，石英受冲击后无定形化等，这些都是典型的机械力化学反应。
1 机械力化学效应
机械力化学效应是通过对物质施加机械力而引起物质发生结构及物理化学性质变化的过程。在机械力的不断作用下，起始阶段主要是物质颗粒尺寸的减小和比表面积的增大，但是达到一定程度后，由于小颗粒的聚集而出现粉磨平衡，但并不意味着粉磨过程中粉体的性质不变，事实上它会发生诸多的机械力化学效应。
1．1 晶体结构的变化
在超细粉碎过程中，随着机械力的持续作用，矿物的晶体结构和性质会发生多种变化，如颗粒表面层离子的极化变形与重排，使粉体表面结构产生晶格缺陷、晶格畸变、晶型转变、结晶程度降低甚至无定形化等。例如
γ-Fe2O3α-Fe2O3
石英 硅石
晶型转变是压力和剪切力共同作用的结果。它使物质不断吸收和积累能量，提供了晶型转变所需的热力学条件，产生晶格形变和缺陷，使之向产物结构转变。
1．2 物质物理化学性质的变化
机械力作用引起物质颗粒细化、产生裂纹、比表面积增加等。这些变化最终会引起物质的分散度、溶解度、溶解速率、密度、吸附性、导电性、催化性、烧结性、离子交换能力和置换能力、表面自由能等理化性质的改变。如粘土矿物经过超细磨后，可产生具有非饱和剩余电荷的活性点，导致高岭土的离子交换容量、吸附量、膨胀指数、溶解度、反应能力等都发生了变化。
1．3 机械力化学反应
机械力的作用可引起物质化学键的断裂，生成不饱和基团、自由离子和电子，产生新的表面，造成晶格缺陷，使物质内能增高，处于一种不稳定的化学活性状态，并使许多在常压、室温条件下不能发生的反应成为可能。根据原料的状态可以将反应体系划分为固-固、固-液、固-气三大类。
1．3．1 固-固反应体系
固-固反应体系可以分为以下几种类型
（1）金属与金属氧化物、氯化物之间的固态化学反应。
Me+Me'O(Cl、S)MeO(Cl、S)+ Me'
已研究过的反应体系有：Ag2O/Al，Cr2O3/Zn，ZnS/Al，NiCl2/Mg等。
（2）金属与C、Si、B之间的化学反应，生成高温化合物相。
Me+XMeX
（3）金属与陶瓷之间的化学反应。
Me+X1X2MeX1+MeX2
如Ti+Si3N4TiN+TiSi2
（4）金属氧化物之间的化合反应。
MeO+Me'O MeMe'O
如Fe2O3+MeOMeFe2O3（Me=Zn、Ni、Cu、Mg等）
（5）纯金属间的放热化学反应。如Al/Ni、Al/Ti等反应体系。
（6）化合物之间的固态化学反应。如
ZrCl4+2CaOZrO2+2CaCl2
1．3．2 固-液反应体系
如NiS+H2O=NiO+H2S
固-液反应系统主要是金属与有机溶剂之间的化学反应。液相反应剂一般是含碳或含氮有机物，如庚烷、苯胺等，通过反应可以生成金属碳化物或氮化物粒子。
1．3．3 固-气反应体系
如3SiO2+4N22α-Si3N4+3O2
固-气反应仅适合于活性高、氮化或碳化反应焓很高的体系。一般可选择氮气、分解氨、氨气作为氮源。
2 机械力化学的作用机理
机械力化学反应历程可由图1表示
从图中可看到：无机械力作用时，反应只以很小的速度进行，引入机械作用后，反应迅速增强并随后达到稳态，停止机械作用后，反应速度迅速下降。影响机械力化学反应历程的因素很多，各种因素间的相互作用，加之研究手段不全面，关于机械力化学的机理尚没有一个统一的界定，目前主要有以下几种理论。
（1）等离子体模型。Thiessen等认为，机械力作用导致晶格松弛与结构裂解，激发出高能电子和等离子区。一般的热化学反应温度在高于1000℃时，电子能量也不会超过4eV，即使光化学的紫外电子的能量也不会超过6eV。而机械力作用下，高激发状态诱发的等离子体产生的电子能量可超过10eV，因此机械力化学有可能进行通常情况下热化学所不能进行的反应，使固体物质的热化学反应温度降低，反应速度加快。
（2）固态合成反应模型。席生岐等从扩散理论出发，分析了高能球磨过程中的扩散特点，提出了固态合成反应模型并进行分析计算，结果表明：高能球磨过程中固态反应能否进行，取决于体系在球磨过程中能量升高的程度，而反应完成与否受体系中的扩散过程控制，即受制于晶粒细化程度和粉末碰撞温度。一方面由于颗粒在超细磨过程中，被强烈塑性变形，产生应力和应变，颗粒内产生晶格缺陷和晶形转变、非晶化，能显著降低元素的扩散激活能, 使得组元间在室温下可显著进行原子或离子扩散，颗粒不断冷焊、断裂、组织细化，形成了无数的扩散-反应偶；另一方面，因颗粒表面化学键断裂而产生不饱和键、自由离子和电子等原因，导致晶体内能增高，物质内部迅速发展的裂纹使其顶端温度和压力增高，最终导致物质反应的平衡常数和反应速度常数显著增大。应力、应变、缺陷和大量纳米晶界、相界的产生使系统储能很高，提高了粉末活性，从而有可能引起纳米尺寸下的固相反应，有时甚至可以诱发多相化学反应。
（3）热点理论。机械力作用在固体颗粒上造成的弹性应力是机械力化学效应的重要因素，弹性应力能引起原子水平的应力集中，一般由此而改变原子间的结合常数，从而改变它们本来的振动频率，也改变了原子间距和价键角度，结果改变了化学结合能，使反应能力增大。弹性应力还可引发驰豫，由此形成激化的振动状态可导致化学反应的发生，这种能量在应力点以“热点”的形式出现。虽然宏观温度一般不会超过60℃，但局部碰撞点的温度要远高于60℃，这样的温度将引起纳米尺寸的化学反应，在碰撞点处产生极高的碰撞力，高达3.30GPa~6.18GPa，如此高的碰撞力有助于晶体缺陷和畸变的扩散以及原子的重排，所以局部碰撞点的升温可能是导致机械力化学反应的一个促进因素。
3机械力化学效应的应用
3．1矿物活化与改性
矿物机械活化是指机械作用使矿物局部形成晶格畸变，发生位错，使晶格点阵中粒子排列部分失去周期性，形成晶格缺陷，导致晶格内能增高，表面改性、反应活性增强，以便于矿物浮选富集和提取，从而改善浸出过程。如细磨使铜、铅与锌的分选效率显著提高；氟磷灰石 Ca5F(PO4)3 经机械活化后，氟杂质与混入的SiO2发生机械力化学反应，约有80%的氟以 SiF4 的形式挥发掉，在柠檬酸溶液中的溶解率达到85%，这种脱氟的磷矿石可用作优质的化学肥料。球磨CuFeS2和CuO混合物可形成CuSO4，只要经过水洗，就可以将矿物中的纯铜分离出来。
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机械力化学改性则采用搅拌、冲击、研磨等机械作用使改性剂在被改性的颗粒表面均匀分布包覆，并使颗粒与改性剂之间发生化学作用，以增加它们之间的结合力，从而改变矿物粉体颗粒的表面状态，达到改性的目的。吴辉等以气流磨所产生的超音速气流作为机械力，对硅酸盐矿物硅灰石与硬脂酸进行超细粉碎表面改性。当硅灰石粉碎时,晶体裂开并发生如下变化
2Ca3[Si3O9] Ca3[Si3O9]++Ca3[Si3O9]-
而硬脂酸在粉碎过程中则发生如下变化
CH3(CH2)16COOHCH3(CH2)16COO-
+H+
由于硅灰石与硬脂酸的粉碎、断键是在同一时间同一粉碎腔内进行的，故可能发生如下反应
Ca3[Si3O9]++CH3(CH2)16COO-CH3(CH2)16COOCa3[Si3O9]
经改性后的硅灰石由亲水性变为疏水性，把它添加到高分子材料中，增加矿物与有机高分子材料的相容性，提高矿物粉料在高分子材料中的分散程度，改善工艺加工条件和制品的性能。
3．2 合成纳米材料
机械力化学法制备纳米材料可采用常用的化学原料，具有工艺简单、成本低、易于工业化等特点，是一种具有广阔应用前景的纳米材料制备方法。
如钛酸钡陶瓷具有良好的介电性能，是电子陶瓷领域应用最为广泛的材料之一。传统的钛酸钡合成方法是用BaO或BaCO3和TiO2经高温灼烧（≥900℃）而成， 粒度大、不均匀，难以制备纳米粉体材料。吴其胜等采用高能球磨BaO，锐钛矿型TiO2混合粉体（在氮气保护下），机械力化学法合成了纳米晶BaTiO3，反应式为
BaO+TiO2BaTiO3
反应过程分三个阶段进行：粉磨初期为无定形形成期（0h~15h），混合物颗粒粒度减小，晶格畸变，转变为无定形，并可能形成BaTiO3晶核；粉磨中期为固相反应期（15h~30h）， BaO与TiO2在机械力作用下产生固相反应生成BaTiO3，同时BaTiO3晶粒长大；粉磨后期为动态平衡期（30h以后），此时，固相反应基本结束，晶粒成长与粉磨引起的晶粒减小处于动态平衡，由此得到颗粒尺寸为10nm~30nm的BaTiO3。
采用球磨金属氯化物和Na、Mg等还原剂的方法可制备纯金属纳米材料和合金纳米材料，已制得的体系有Fe、Ni、Co、Cu和Fe-Cu合金。
近几年来，把金属与陶瓷(如纳米氧化物、碳化物等)通过机械力复合在一起，已获得具有特殊性质的新型纳米复合材料。Nicholas 等采用机械力化学原理制备Al2O3基TiC、TiN等纳米复合材料，反应式分别如下
1.5TiO2+2Al+1.5C1.5TiC+Al2O3
1.5TiO2+2Al+0.75N21.5TiN+Al2O3
制得的复合粉末经1000℃退火1h、热压成型制备纳米复合材料，其硬度达19GPa~30GPa，Al2O3晶粒尺寸为30nm~50nm，钛相为25nm~50nm。
3．3 合成高分子材料
机械力化学在有机高分子合成中的应用主要有3个方面：高分子聚合、高分子缩合及无机材料表面接枝高分子聚合物。
（1）高分子聚合。机械力化学在高分子聚合中可代替引发剂引发聚合反应。一般的高分子聚合中往往要加入引发剂，作用是在外因作用下首先发生分解或氧化还原产生自由基或正负离子，引发单体聚合。Oprea等用实验证实不用任何引发剂或催化剂，就可以用振动磨将丙烯腈单体制得聚丙烯腈高聚物。主要原因是在机械力及单体的腐蚀作用下，设备表面的金属产生活化作用并产生金属细末，参与聚合物的合成；另一方面金属活化过程中产生激发电子，使得已被振动磨部分活化的聚丙烯腈生成自由基和负离子，可引发其他丙烯腈高分子的聚合。
（2）高分子缩合。高聚物在机械力作用下，键可发生断裂，生成大分子自由基，这时若遇合适的小分子，可发生高分子缩聚。Christofor Simionescu等用超声波使聚对苯二甲酸乙二酯和乙二胺通过机械力化学缩聚形成聚酯-聚酰胺碎片，然后与三价V3+作用，形成以三价钒为中心的复合物。
（3）高聚物接枝。现代新技术的发展对高分子材料提出了更高的要求，如耐高温、导热导电、防辐射、具有铁磁性等，解决这一问题的方法之一就是在高分子中引入无机物。把无机材料和高聚物一起研磨，通过机械力化学作用，高分子聚合物可发生裂解、环化、离子化、异构化等化学变化，无机材料表面产生晶格畸变和缺陷，表面自由能增大，引起化合键断裂和重组，可以在新鲜断裂表面出现不饱和键和带正电和负电的结构单元，这样聚合物链键断裂产生的游离基或正负离子遇到无机材料经机械力活化产生的新鲜表面，就可能形成接枝高聚物。
无机材料的高聚物接枝改性方法有两种：一种是将无机材料与聚苯乙烯、聚丙烯等高聚物一起研磨；一种是将无机材料与单体研磨共聚，如在苯乙烯单体中研磨碳酸钙。这两种方法都能得到疏水性极好的无机粉体，在涂料与塑料工业中得到广泛应用，效果良好。
3．4有毒废物降解
采用机械力化学方法处理有毒废物，有可能开发出在常温、常压下处理剧毒物的新方法，使有毒废弃物能就地得到及时有效处理，避免其长期堆放污染环境。如难处理的有机氯合物，如PVC、多氯联苯、DDT等。机械力化学法不仅可破坏它们的结构，还可诱发它们和CaO或其他合适的反应剂之间的化学反应，形成无毒的无机氯化物。许多塑料制品经机械力化学处理后，发生机械力化学分解，聚合度可下降80%。通过高能量机械力的作用还可破坏蛋白质的高分子结构，从而使它能从废液中较快地沉降下来，便于焚烧处理。用机械力化学法处理含镉废水可使镉的还原速率加快数倍。
4 展望
机械力化学理论的提出已有数十年时间了，但由于实验条件的不可比性，使得难以归纳总结上升到更高的理论层次；另外，人们的工作多限于针对某一现象或某一应用课题的研究，却少有关于各种机械力化学现象背后普遍规律的探讨；机械力化学法通常需要长时间的机械处理，能量消耗大，研磨介质的磨损，还会造成对物料的污染。因此，设计新的高效机械活化设备，以最小的能耗获得最大活化效果也是值得研究的课题。可以预见，随着研究的深入，机械力化学将具有广阔的工业应用前景。
参考文献：
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导电高分子材料的研究进展范文第3篇
关键词：纳米复合材料；工程材料；光学材料；磁性材料
中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0007-02进入21世纪，各领域对高性能材料的依赖程度越来越高，纳米材料是一种应用性能很高的工程材料，其应用范围非常广泛。2008年，美国举办了材料科学学会，会议指出：“纳米材料工程将成为21世纪工程材料的重要组成部分。”纳米复合材料是纳米工程材料的重要分支，目前，很多企业已纷纷将技术研发目标转向纳米复合材料，并逐渐加大研究力度，扩大技术应用范围。
1 纳米复合材料理论概述
通过对纳米复合材料进行系统分析可知，可以按照材料性质将其划分为三种类型。
1.1 单体复合材料
单体符合材料是不同种类、成分的纳米粒子经过工业处理复合而成的，这种纳米固体的物理结构非常稳定，且化学性质也很可靠。因为组成成分少，所以单体复合材料纳米粒子的复合最完全，其分子结构之间的基团链不会随温度、压力的变化而变化。
1.2 双体复合材料
双体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到二维薄膜材料中，粒子在弥散过程中会产生均匀或不均匀两种分布状态，这两种分布状态的复合结构都具有一定的稳定性。均匀和非均匀弥散状态的薄膜基体表现出的层状结构具有明显的差异性，纳米粒子分散混乱的材料的构成层级种类很多，分散有序、均匀的材料层级种类较少。
1.3 多体复合材料
多体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到三维固体中，纳米粒子会通过外力作用，深入固体组织结构，改变其分子集团的分布情况，进而影响三维固体的物理性能和化学性能。多体复合材料的应用前景非常好，是当今纳米材料科研工作者研究的重点
问题。
2 纳米复合材料发展趋势分析
2.1 纳米复合涂层材料
纳米复合涂层材料的化学性质稳定，并且柔韧性好、硬度高、耐腐蚀性强，在工程材料表面涂抹这种防护材料不仅可以防止工程材料的破损，还能增加工程材料的防护功能。随着现代工业技术的发展，复合涂层材料得到了显著发展，单一纳米结构逐渐转变为多层纳米结构。美国著名纳米工程材料研究专家普修斯于2012年成功研制出了复合涂层纳米材料，这类纳米材料的抗氧化性能非常好，可以在高温条件下保持不褪色、不热化。对其材料进行强度检测可发现，该材料的涂层硬度高达20.SGpa，是碳钢强度的35倍。具体工艺流程如下：首先，用激光蒸发法去除钢表面的纳米结构，将金刚石纳米粒子涂抹在钢表面；之后，重复上述工艺步骤，在钢表面上涂抹两层金刚石纳米粒子；最后，在高温条件下对钢表面材料进行挤压复合。经过多次挤压，纳米复合涂层材料就此形成，经过加工，钢材料的硬度提高了23.4倍。
2.2 高力学性能材料
高力学性能是突出材料的强度、硬度等物理性能，工程材料经过力学改性之后，其物理性质会发生翻天覆地的变化。对原始材料进行改性实验虽然在一定程度可以提高材料的某些力学性能，但这种性能的提升具有很强的局限性，并不能真实的体现出材料的力学极限。经过纳米复合材料改性，高力学性能材料得到了非常显著的研究成果。高力学性能材料发展趋势，主要表现在以下几个方面：
（1）高强度合金。采用晶化法可以大大提升纳米复合合金材料的力学性能，对金属进行纳米复合实验，可以将材料转变成复合型纳米金属，如将铝进行纳米复合实验，铝会转化为过度族金属，这种金属结构的延展性和强度非常高。
（2）陶瓷增韧。纳米粒径很小，所以纳米粒子很容易就可渗透到细小分子结构中，粘合关联性并不紧密的各分子基团。在陶瓷增韧领域纳米复合材料起到了很好的促进作用，在碳化硅粉末中加入粒径为10μm的碳化硅粗粉，在高温高压条件下进行合成，合成之后碳化硅的物理性质会发生很大的改变，煅烧后的陶瓷材料的柔韧性明显增强了，断裂韧性提高了34.23%。
2.3 高分子基纳米复合材料
高分子材料近几年在我国工业领域应用十分广泛，高分子材料的物理性能稳定且可塑性好，所以在装饰行业中的发展前景非常广阔。采用纳米复合方式结合高分子基是我国纳米工程材料正在研究探讨的重要课题，目前我国科研专家已初步完成了部分高分子基纳米复合材料的研制工作。具体表现在：将铁和铜粉末按照4：5的比例进行研磨，研磨均匀后用高粒子显微仪器提取铁铜合金粉体，通过显微镜观察可知这种粉体的晶体结构稳定，晶粒间的距离很短。这种粉体和环氧树脂基团进行复合实验可以研制出高强度的金刚石材料，并且其材料还具有很强的静电屏蔽性能。
2.4 磁性材料
磁性材料是我国工业材料中研究难度最大的课题之一，因为磁性材料的电磁环境不好判断，所以在应用时经常会遇到复合材料因磁性过大导致使用。随着纳米复合材料的研发和投入使用，磁性材料将进入全新的发展阶段。人们在颗粒膜中发现了巨磁阻效应，纳米粒子在空间流动会被周围磁场带入顺磁基体当中，空间中的铜、铁、镍等磁性粒子都会附着在纳米粒子上。经过金属粒子和纳米粒子的复合，颗粒膜材料不仅会拥有强大的电磁感应，还会具有较高的耐热性能。
2.5 光学材料
传统光学材料的综合应用能力很差，其材料的物理性能大多只能满足导电性和导热性，其硬度和稳定性都很差。纳米复合材料诞生之后，人们逐渐找到了纳米粒子的发光原理。不发光的工程材料当减小到纳米粒子大小时，其粒子周围会因光色折射产生一定的光。在可见光范围内这些粒子会不断产生新的光，虽然这些材料的纳米粒子发出的光并不明显，且稳定度也很差，但是科研专家可以从这方面入手，研究纳米复合材料的发光性能。将具有代表性的工程材料作为可发光体，并对其分子结构转化为纳米粒子大小的发光体系，探讨如何提高其发光强度、完善其结构发光性能。由此可见，纳米复合很可能为开拓新型发光材料提供了一个途径。纳米材料的光吸收和微波吸收的特性也是未来光吸收材料和微波吸收材料设计的一个重要依据。
3 结语
通过上文论述可知，利用纳米粒子超强的附着能力，可以将纳米工艺和传统材料有机的结合在一起，这种复合型纳米材料具有重要发展意义。当今社会纳米复合材料的研究价值最高，其不仅在材料研究领域占有重要地位，在企业的发展中也是不可或缺的重要组成。
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导电高分子材料的研究进展范文第4篇
关键词：智能涂料；制备技术；分类
文章编号：1005－6629(2009)03－0054－03中图分类号：TQ630.1文献标识码：E
涂料发展历史渊源已久，3000多年前我国古代人民就能用桐油和松香等天然油脂、树脂制作油漆。随着近代自然科学的发展和有机化学的建立，涂料的研究开发有了坚实的理论基础。进入21世纪，智能材料异军突起，并向各行业渗透，智能涂料也受到广泛关注。研制涂料的出发点也不仅限于保护性、装饰性，而是逐步朝着生态和智能方向发展。
1智能涂料的概念
智能涂料是能以一种可控的方式和再现的方式来感受并回映环境中的一些变化，并以改变温度、电场、压力、声音、亮度以及颜色等形式显现出来。如电磁干扰屏蔽材料、导电涂料、光催化涂料、自清洁涂料等等[1]。
2智能涂料的制备技术
涂料是由成膜物、颜料、溶剂和助剂组成。其中，成膜物是决定涂膜性能的主要因素，因此涂料的智能化首先从制备刺激/响应膜入手。成膜物包括有机成膜物和无机成膜物，绝大多数成膜物属于聚合物树脂，因此智能高分子的合成技术可应用于制备刺激/响应聚合物膜。要创造具有“开关”性质的刺激/响应聚合物膜，必须根据刺激的形式和特点来选择适宜的原料及合成方法，当然该原料要含有对某种刺激敏感的功能团。
2.1可控自由基聚合技术
活性自由基聚合是一种新型高分子合成技术，解决了传统自由基聚合中聚合物分子大小、结构及分子量分布难以控制的问题，是一类典型的可控聚合。可控自由基聚合方法中典型的有：引发链转移终止剂法、稳定自由基聚合法、可逆加成―裂解链转移聚合及原子转移自由基聚合等方法。由于活性自由基聚合物链末端具有活性基团，在补加同种或异种单体时还能发生进一步的反应，因而能够进行嵌段、接技、星形或超支化聚合。这就为精确设计聚合物分子结构、控制分子量分布，为聚合物端基功能化，为具有响应的可逆胶束、交联网状胶束、微胶囊、稳定的纳米微粒、薄膜、聚合物刷和其他各种定向结构聚合物的合成提供了一个有效的途径[2]。
2.2表面接枝技术
运用接枝技术，在特定的基质表面或界面上精确、高密度地接入功能聚合物链，就可得到聚合物刷，从而使该聚合物智能化。接枝技术有两种形式，即“从表面接枝”和“接枝到表面”。“从表面接枝”方法是指先将引发剂结合到基体表面，再使其引发单体发生原位聚合反应。“接枝到表面”方法是指在合适的反应条件下，使具有功能端的聚合物链与改性后的具有反应性的基体表面活性端发生反应，从而以共价键合方式使聚合物分子结合到基体表面，形成聚合物刷。聚合物薄膜的行为紧紧依赖于链的接枝密度、分子量和化学性质。如几种典型球形刺激/响应聚合物刷，不同聚合物链在不同溶剂中舒展和收缩的情况就不同，根据上述卷缩―舒展行为，可制备具有“开关”能力的智能聚合物膜[3]。
当把具有生物活性的支链引入主链时，则聚合物可能具有生物活性。若一段是药性基团，另一段是刺激控制基团即“开关”，可制备长效环保可控的抗微生物涂料。若引入光敏性基团后，光照时聚合物膨胀，光暗时卷缩。
2.3层层自组装技术
层层自组装膜的制备是通过相反电荷的聚电解质在基片上的交替吸附，交替变化的离子电荷可被邻近层固定，并在每次吸附后要进行必要的水洗和干化，即可制得均匀层状的纳米级薄膜[4]。
利用层层自组装技术，通过静电力、氢键等分子间的相互作用，把具有功能性的小分子、含有功能基团的大分子、功能性的纳米粒子组装在一起，形成分子水平上可控的纳米级超薄膜。
2.4纳米技术
纳米材料应用于涂料有两种情况：一是纳米粒子在传统有机涂料中分散后形成纳米复合涂料；二是完全由纳米粒子组成的纳米涂层材料[5]。不同形状的纳米材料，如纳米胶囊、纳米管、纳米线等，均可用于制作不同响应的聚合物。
2.5以各种功能膜制作技术为基础
涂料的智能化，除涂料各组分的智能化外，还可将涂料技术与其他技术结合。在制作功能膜的过程中，使用生物技术、微电子技术、闪蒸技术、真空等离子喷涂、电化学沉积等技术，可制出各种具有特殊功能的智能涂膜。
3智能涂料的主要类型
从功能性和应用范围分类，智能涂料大致可分为：(1)生物活性类，包括生物催化、光催化净化、防污、自清洁、抗微生物、生物探测/降解敏感类涂料等；(2)光电活性类，包括导电、磁性、形状记忆、色位移、光敏、腐蚀敏感涂料等；(3)温敏类；(4)溶剂敏感类；(5)对外力敏感类。
3.1自清洁涂料
自清洁涂料的主要类型有：利用纳米粒子的活性制作的光催化净化涂料、超亲水性涂料、超疏水性涂料和两亲纳米界面涂料等。
TiO2、ZnO等纳米粒子具有很强的光催化氧化能力，在紫外光照射下，价电子被激发到导带形成电子一孔穴对，进而与吸附在其表面的水和氧气反应形成活性很高的自由基(・OH, ・OOH)和超氧离子(O2-)。它们可破坏有机物中的C―C、C―O、C―H、C―N、N―H等化学键，从而使有机物彻底氧化，故也称之为光触媒涂料。利用这一性质，可将纳米TiO2添加于涂料中，制成光催化生态涂料。在紫外线或光的照射下，它能将甲醛、酚、氨、蒽、苯等有机物氧化为CO2和水，将氮氧化物、二氧化硫、三氯乙烯等转化为无毒无害物质；当其遇到细菌时破坏细胞膜并侵入细胞质，破坏细胞质中的原生质活性酶(如辅酶A)，使细菌死亡，同时还能分解细菌死亡后释放出的内毒素，从而赋予涂料杀菌抑菌的功能[6]。
3.2抗菌、防腐类涂料
3.2.1抗菌涂料
传统抗菌涂料是在涂料体系中添加各种杀菌剂或Ag+、Cu2+等，方法简便易行，但有效期短，对环境污染大。目前发展较快的是利用纳米微粒的超活性，如纳米TiO2，制成纳米抗菌涂料。
真正智能抗菌涂料是用化学方法或吸附作用，将药性基团固定在聚合体上，根据环境温度、湿度、pH值的变化，智能控制药物释放，达到长效杀菌的目的[7]。如聚合物―药物复合膜制成智能涂料对光电、冷热、酸碱很敏感，当遇到这些刺激时，就会智能地控制药物释放，针对性地杀死有害细菌或病毒。还有一种智能药物包覆膜，是由光固化聚丙烯酸涂膜，即聚甲基丙烯酸α-羟乙酯膜制成,对具有不同分子量的药物进行控制释放，对pH值具有响应。这些涂料可用于医院和农用设施等方面。
3.2.2防腐涂料
在金属防腐中，由于环保原因Cr(VI)化合物被严格限制，金属的保护方式逐步改为导电聚合物涂层保护。利用自组装纳米相离子工艺制成的环保防腐涂料能替代六价铬酸盐，用于金属表面防腐涂装[8]。
3.3光、电、磁响应涂料
3.3.1隐身涂料
在军事设施表面涂一层隐身涂料，在可见光、红外光、紫外光、雷达波侦视条件下，能起到伪装自己、迷惑敌人的作用。最初的隐身涂料是单一的保护色伪装，后来发展到变形迷彩伪装，进而发展到纳米隐身涂料伪装，直至智能“变色龙伪装”。
纳米超细金属粒子具有较大的比表面，且具有较好的吸收电磁波的特性，可使红外和雷达探测到的信号大大减弱，达到隐身的效果；并且纳米粒径越小，吸波效能超高[9]。利用此性质可制成性能优异的纳米隐身型涂料，用机、导弹和军舰等武器装备上。目前可选用的纳米材料有金属超细粉末如Al、Co、Ti、Cr、Nd、Mo等，纳米氧化物如TiO2、ZnO、CoO、Cr2O3、FeO、Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、Y2O3、MgO、纳米氧化铟锡、氧化锡锑以及纳米石墨粉、炭黑、陶瓷粉等。
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3.3.2发光涂料
发光涂料属于特种功能涂料，包括荧光、反光、自发光和蓄光型发光涂料，其发光性能主要由发光材料的发光性能决定。目前发光涂料中所用的发光材料主要是光致蓄能长余辉发光材料，即硫化物或硫氧化物系列发光材料和稀土激活碱土金属铝酸盐、碱土硅酸盐和碱土硅铝酸盐系列发光材料。前者亮度低，余辉时间较短；后者亮度高，余辉时间长，无放射性危害，耐环境侵蚀，被称为绿色节能材料[10]。
3.3.3磁性涂料
磁性涂料大多是一种可流动的复合磁性材料，是由成膜物、磁性粉末、助剂及溶剂组成，经高速分散、砂磨而成，涂于基材就形成了磁性聚合物膜，可用于磁带、磁盘、录音录像、各种电子计算机的数据存储(功能性记忆涂层)、磁屏蔽(隐身涂料)及微波通讯等方面。
3.4温度、压力、湿度敏感涂料
3.4.1调温涂料
智能型热敏涂料除“示温”外还可以“调温”。智能调光玻璃涂膜就是用沉积法或其他方法将智能凝胶和导电聚合物等涂在玻璃上形成的。根据光线强度、环境温度或电压高低，自动调节涂膜透光性，从而保持室内光线温度相对稳定。
3.4.2耐高温涂料
金属超徽细粉末，如Al、Co、Cr、Cd、Nd、Mo、In、Ni及其氧化物，通常可用于制耐高温涂料。纳米材料与表面技术相结合的纳米复合涂料结构均匀细致，有更好的力学性能和抗氧性、耐磨性和耐腐蚀性。如铱铝合金制成的新型耐高温抗氧涂料，通过形成自愈连续的阻氧层，即被氧化为IrO2、Al2O3连续氧化物薄膜，耐高温达1673K。
3.4.3溶剂敏感类涂料
用吸湿性很强的硅藻岩可制成对水敏感，即“会喝水”的智能涂料[11]，涂于墙壁后，当湿度大时吸水，反之将吸收的水分重新释放出来，具有“反哺”功能，可调节室内湿度。
3.4.4压敏涂料
压敏涂料可用来测量物体表面上任何一处的压力，这种涂料对评价飞机在着陆或起飞情况下的性能上特别有用。该涂料含有在紫外线照射时会发出可见光的颜料，这一过程称为荧光性过程。紫外线将能量传递给荧光分子中的电子并促使它们跃入激发态的较高能量状态，在该电子回到起始状态时就会发出它们所吸收的能量，其能量比原来来自紫外光的要低。空气中的氧为电子回复到其原来状态提供了第二条路径，但这条路径却不产生光，当涂料表面上的空气压力增加时，对荧光颜料的氧利用可能性就增加，所发出的光线也就减少。
智能型涂料是21世纪涂料工业重要发展目标之一，由于它的功能奇特，兼之具有优异的常规涂料性能，因此必将成为替代现有涂料的新品，并为涂料工业开辟新的应用领域做出贡献。鉴于目前智能型涂料正处于发展新潮阶段，未来的智能型涂料必将为涂料工业增辉生色，成为新世纪涂料工业的宠儿。
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导电高分子材料的研究进展范文第5篇
关键词：化学氧化；阳极氧化；微弧氧化；热喷涂；激光溶覆法
中图分类号：TG178
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）15-0071-02
1 铝合金表面的氧化处理方法
铝合金的抗腐蚀能力不强，容易沾染污迹。因此，铝合金零件通常要进行特殊的氧化处理，从而获得具有耐蚀、耐磨等良好性能的人工膜。常用的氧化处理方法有以下五种：
1.1 阳极氧化法
所谓阳极氧化法，即阳极以电解液中的的铝合金制品作为材料，阴极以铝板作为材料，予以通电，通电后，制品表面会生成一层氧化膜的过程。经过阳极氧化，铝合金表面能生成厚度为几微米至几百微米的氧化膜。此氧化膜的表面为多孔蜂窝状，该膜具有双层结构，即直接与铝合金表面相连接的、较薄的阻挡层和多孔的氧化膜表面层，但阳极氧化法的缺点是：由于对涂层的吸附性差、成本较高以及涂层抗冲击性不理想等原因，在工业生产中使用较少。
1.2 化学氧化法
所谓化学氧化法，即通过化学反应在表面生成一层厚度约在O.5～4?m，具有良好的吸附性的薄的膜层多孔氧化膜，可作为有机涂层的底层。化学氧化法的特点是：操作方便、设备简单、成本低、效率高，多应用于不适合电化学处理的铝及铝合金制品零件。常见的氧化方法分别是碱性铬酸盐氧化法、铬酸盐氧化法、磷酸盐一铬酸盐氧化法。由于化学氧化法形成的膜性能不佳，氧化膜较薄，并且六价铬对环境和人体有严重危害，近年来其应用已逐渐受到限制，所以在工业中用处也不广泛。
1.3 微弧氧化法
微弧氧化法是依据阳极氧化法的基础开发出来一种新型铝合金表面陶瓷化技术。该技术运用高能密度的微等离子弧，氧化后形成的膜层和硬度大大提高，而且工艺简单、生产效率高、低污染、处理能力强，是一项前景相对看好的表面处理新技术，较普通的阳极氧化法，其工作电压更高、工作电流更大，得到的陶瓷膜与阳极氧化膜结构一样，但是它的膜空隙小、孔隙率低、与基体结合紧密、摩擦因数小、分布均匀，从而具有更高的耐蚀性和耐磨性。
1.4 激光熔覆法
指在激光表面熔敷技术是在高能光束的作用下将合金粉末或陶瓷粉末与集体表面迅速加热并融化，光束移开后自然冷却的一种表面强化方法。该方法的优点是经济效益很高，它可以在廉价金属基材上之辈出高性能的合金表面而不影响基体的性质，可以降低成本和节省材料。缺点是界面上容易形成裂纹，实际应用中对基体复杂形状的容许度、涂层的尺寸精度、表面粗糙度等问题较难解决。
1.5 稀土转化膜法
此法兴起于20世纪80年代中期，直至今日，已经有很多研究机构和个人对稀土元素在铝合金转化膜中的应用做了大量的研究和报道在众多的稀土化合物中，目前被研究较多的是铈的可溶性盐类。稀土转化膜法的优点是工艺简单，生产成本低。缺点是稀土盐溶液需长期浸泡，并且需要在较高的温度中，工艺处理的时间长。
2 涂层处理
2.1 化学镀处理
化学镀是一种新型的金属表面树立技术，该技术以其工艺简便，节能环保日益受到人们的关注，化学镀使用范围很广，镀层均匀，装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命，在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个新发展。铝合金活跃性很强，容易形成氧化膜，妨碍金属键的形成，故在其表面进行电镀或化学镀比较困难。一般都会先在铝合金表面预镀镍，然后再在此基础上镀其他金属。化学镀镍工艺中应用最广的是化学镀Ni-P，分为两种方法：浸锌—预镀层法、直接化学镀镍。浸锌—预镀层法的主要缺点是在潮湿的腐蚀环境中，锌相对于镍镀层是阳极，将受到横向腐蚀，最终导致镍层剥落。另外，过渡锌层熔点低，限制了它的应用范围，而且两次浸锌之间还有一次硝酸退锌程序，会污染生产环境，并且浸锌层还对化学镀镍溶液造成污染。
2.2 热喷涂处理
热喷涂是以某种形式的热源将喷涂材料加热，受热的材料形成熔融货半熔融状态的微粒，这些微粒以一定的速度冲击并沉积在基体表面上，形成具有一定特性的喷涂层。针对铝合金零件表面的涂层处理，热喷涂方法是一种较成熟有效的表面处理方法。热喷涂技术的优点有：设备轻便、可现场施工、工艺灵活、操作程序少、可快捷修复、减少加工时间；涂层厚度可以控制等。热喷涂材料根据材料性质可分为金属与合金、陶瓷、有机高分子材料、复合材料等。喷涂工艺主要包括火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、低压等离子喷涂、水稳等离子喷涂等。
由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金，陶瓷，塑料，及非金属等大多数固态工程材料，因此能制成具备各种性能的功能涂层，并且施工灵活，适应性强。但热喷涂方式得到的涂层对基体的结合力较低，涂层孔隙多，还需要进一步改善。目前针对热喷涂所形成的涂层的后处理技术，如激光熔覆，密封处理、热压、阳极电镀等都可以进一步提高喷涂后铝合金的耐蚀性能。
3 铝合金防腐涂料的选择及发展趋势
铝合金防腐经表面处理后性能得到很大提高，但是除此之外还要进行涂装涂料，才能进一步满足防腐的要求。铝合金防腐底漆通常是将具有防腐功能的颜料加入在氯化橡胶、醇酸树脂、聚氨酯、环氧树脂等基料树脂中，传统的防腐颜料大都使用铬酸盐可达到防腐蚀的目的。随着社会的进步和人民生活水平的不断提高，环保意识也逐渐加强，国外的涂料正在朝着环保型发展，目前国外普遍采用的是无机惰性填料或环氧树脂添加锌黄类颜料的涂层体系来实现防腐目的。一些国家已经开始研究选用磷酸盐系颜料和有机防锈颜料来取代铬酸盐，在我国环保型涂料也得到了进一步的重视和发展，对基料和防锈颜料的要求越来越高，朝着无污染或低污染的方向发展，随着各种铝合金制品的发展，涂料在朝着更经济、更环保、防腐性能更好的方向发展。由于铝合金在各行业的广泛应用，一些特殊条件、极端条件的特殊性要求，使得铝合金表面防腐处理有更高的要求，今后无毒、通用化、高性能将成为铝合金防腐技术发展的重点。
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导电高分子材料的研究进展范文第6篇
关键词：材料物理性能；教学方法；实验教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）33-0264-02
《材料物理性能》课程是山东科技大学金属材料工程专业的一门专业基础课，要求学生通过该课程的学习，了解并掌握材料物理性能的基本知识、理论、概念和应用，了解本专业方向的前沿领域和最新研究动态，同时培养学生感知、分析和解决问题的能力，为后继课程如功能材料、无损检测原理与技术等课程的学习、进行新型材料的研究和为将来参加社会生产实践打下良好的基础。该课程是理论与应用相结合的课程，内容非常多而且很抽象，大三学生学习起来比较困难。为提高学生学习的主动性和学习兴趣，我们对该课程从教学内容、教学方法与手段、实验教学等方面进行了改革。
一、教学内容的建设
《材料物理性能》课程主要讲授材料物理性能（电、介电、光、热、磁、弹性和内耗性能）的基本参数的物理意义及其本质；材料物理性能参数与成分、结构的关系及影响因素；材料物理性能的测量方法及其在材料科学研究中的应用。并且简单介绍与各种物理性能相关的一些重要功能材料。我们选用北京航空航天大学出版社出版的田莳主编的材料物理性能为主要教材，中南大学出版社出版的龙毅主编的材料物理性能及上海交通大学出版社出版的陈树川主编的材料物理性能为辅助教材。在课程的第一章介绍固体中电子能量结构和状态的三个理论即经典自由电子学说、金属的费密-索末菲电子理论、晶体能带理论的基本知识，为以后的电学、热学、磁学等物理性能的学习打好基础，然后依次介绍电、介电、光、热、磁、弹性和内耗性能。在讲授该门课程的时候，既兼顾到金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料的物理性能，又要突出重点内容。对于金属材料工程专业的学生，重点讲授材料的导电性能、热学性能、磁学性能及弹性和内耗性能，对于光学性能和介电性能，内容减少一些，学时也相应少一些。重点讲清楚各种材料物理性能的微观本质、表征参数、影响因素、材料物理性能在材料科学研究尤其是相变研究中的应用。
二、教学方法与手段的改革
1.多媒体授课与板书相结合。该课程内容非常多，包括导电、介电、光学、热学、磁学、弹性及内耗等性能，而且十分抽象，尤其电学、热学等物理性能的微观本质，学生很难理解。所以我们采用了多媒体教学。教师在教学过程中充分运用现代多媒体教学手段，可以将原本抽象、枯燥的物理知识和概念形象化，使学生易于理解和掌握，同时还增加了教学信息量，；有些微观结构看不见、摸不到，教师感到难教、学生感到难学的知识，借助多媒体辅助手段是切实可行的教学方法和手段[1]。我们认真制作了自己的课件，课件内容丰富，条理清晰，并配上大量的图片、适量的动画及视频，力争让学生牢固掌握所学知识。
采用多媒体教学，虽然增大了课堂信息量，采用了大量的图片及视频帮助学生理解所学知识，但是教学中发现，只采用多媒体授课，不运用板书，老师讲课速度快而且内容多，学生很难跟上老师的讲解。所以采用多媒体的同时配合适量的板书，老师将讲授的重点内容、重要概念、公式等写在黑板上，以引起学生的注意，加强学生的理解和记忆。
2.突出重点。对于工科学生来说，应用比理论推导更为重要，所以我们在授课过程中简化繁琐的数学推导，强调了物理性能的重要概念和物理模型，强化了物理性能表征参数的物理意义、影响因素和测试方法，补充了物理性能实际应用方面的介绍，使学生能够将理论与应用结合起来。同时教给学生一些学习方法、记忆方法，如谐音记忆法、联想记忆法等，帮助学生掌握所学知识。
3.启发式、讨论式教学。启发式教学是提高教学效果的手段，即在学生学习的关键环节或遇到问题时不直接告诉他们答案，而是予以点拨和诱导，这样有利于发挥学生学习的主观能动性，提高其分析思维能力[2]。如在讲解材料的光学性能时，提出金属为什么不透明？玻璃为什么是透明的？光纤为什么可以传输光信号？让学生带着问题听课，提高学生的学习兴趣。
19世纪后期，一些美国教育家提出了新的教育思想，即要从教师中心转向学生中心，大学教学要让学生得到发展，让学生主动地去学习、去发展，学生应当自己学，在做中学；美国大学在班级授课中融入了研讨的形式，学生学习的内容，从教材扩展到与该课程相关的全部知识体系和实践领域；学生因此在课堂上得到的发展，也超越了一般的知识的接受，而实现全面发展；学生的学习不再是一种现成知识的选择和存储以及现成技术的模仿，更多的时候是问题的探索[3]。我们在教学中也引入了讨论式教学法。如在讲解磁性材料的自发磁化和技术磁化这一节之前，给学生提出问题：铁磁性材料的磁性是自发产生的还是外界向物质提供的磁性？如果是自发产生的为什么没有外磁场的时候磁性材料不显示磁性？为什么磁场强度增加到一定值以后再增加外磁场，磁化强度不再增加？让学生课下查阅文献资料。在课堂上，让学生自由发表见解、讨论，老师做出归纳总结。这样，不仅提高了学生的学习主动性和学习兴趣，也锻炼了学生的表达能力。
4.案例教学法。案例教学法是根据教学目的和培养目标的要求，教师在教学过程中，以案例为基本素材，把学生带入到特定的事件情境中进行分析问题和解决问题，培养学生运用理论知识并形成技能技巧的一种教学方法；与知识为导向的讲授式课堂教学模式相比，案例教学法更注重学生知识的运用能力，以学生实际能力的提高为最终教育目的[4]。例如在讲授材料的热性能这一章时，我们通过美国“911”事件中两座超高层钢结构建筑的坍塌引导学生探讨该事件中涉及的热传导、热膨胀、热容等问题，并引出日常生活中的其他有关热学问题的例子，例如夏天架设电线不能绷得太直，水泥路面要预留出缝隙等等，用大量生活、生产中的案例，提高学生的学习兴趣。
5.布置作业与撰写小论文。讲完每节课后布置适量的作业让学生练习，巩固课上所学知识；讲完一两章后布置小论文，让学生自己查阅文献资料，了解相关问题的研究进展，同时也锻炼了学生查阅文献和撰写论文的能力。为了学生更好地查阅外文文献，在授课过程中适当引入一些英语专业词汇，在每章复习的时候用英语复习本章内容，提高学生的英语阅读能力。
6.教学与科研相结合。材料物理性能是一门基础理论和工程应用紧密结合的课程。因此，注重学生科研能力的培养，对基础理论的学习、工程应用能力的提高都具有非常重要的作用。在授课时，把自己的科研工作讲给学生，将提高学生的学习兴趣，而且可以培养学生的科研素质。例如：在讲授材料的电性能时，就和我们所研究的高强度高导电铜基复合材料联系起来，向同学们介绍了高强度高导电铜基复合材料的制备方法，如何在保证高电导率的前提下提高强度，以及除此以外该复合材料还需要哪些其他性能，各种性能如何来测，如何观察组织等等。
三、改革实验教学内容
实验课是材料物理性能课程的一个重要教学实践环节，可以帮助学生巩固和加深课堂所学的理论知识，掌握各种材料物理性能的测试方法和在材料科学研究中的应用。传统的材料物理性能实验教学多为演示性、验证性实验，学生实践能力培养方面的实验较少，学生做实验的兴趣不高。为了提高学生的学习兴趣、实践能力，我们对该门课程的实验课进行了改革。例如，我们设计了用双电桥研究钢的组织与电阻的关系实验，让学生自己设计钢的热处理工艺，包括选择淬火、回火等热处理工艺，自己制定加热温度和保温时间，然后学生自己来测试各种热处理后钢的电阻，得出钢的组织与电阻的关系，并分析其原因。
四、结论
《材料物理性能》课程是理论与应用相结合的课程，内容非常多而且很抽象，学生学习起来比较困难。我们从教学内容、教学方法与手段、实验教学等方面进行了改革和实践。通过这些改革以后，明显提高了学生的学习主动性和学习兴趣，提高了学生分析问题、解决问题的能力，扩大了学生的知识面，提高了学生的专业技能，取得了良好效果。
参考文献：
[1]王文芳，陈小丽，吴玉程.材料物理性能教学改革的探讨[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2008，22（5）：98-100
[2]邓永和.工科大学物理启发式教学与学生自主创新能力培养[J].湖南工程学院学报（社会科学版），2009，（4）：98-100.3