东南大学纳米材料课程总结

第一篇：东南大学纳米材料课程总结

什么是量子点

Ⅱ-Ⅵ族量子点有什么独特的荧光特性？

与传统有机染料相比，量子荧光点有什么优势？ 表征荧光量子点的步骤或注意点？

什么是EPR效应？在肿瘤治疗方面有什么作用 斑块的形成，POCT试纸的机制

靶向药物按照作用机制可以分为几类？P157 什么是激子态？针对他的特性有什么应用？

纳米材料、一维、二维纳米材料定义？纳米颗粒？

简述美罗华单克隆抗体进入人体对肿瘤细胞的主要杀伤机制 胶体金与蛋白质的结合方式？环境pH对二者的结合有何影响? 为何可以用柠檬酸钠还原氯金酸制备纳米金胶体？原理。纳米颗粒的粒径？ 胶体金聚集使溶液变色的原因

纳米颗粒进行磁感应热疗时，肿瘤的散热方式 列举磁性纳米粒子的制备方法以及他们的优缺点 高温分解法制备磁性纳米粒子有什么特点？ 如何让将沉淀反应控制生成纳米颗粒

简述在成核扩散控制模型中，过饱和度对成和速度和生长速度的影响 影响纳米颗粒制备的重要因素、条件

哪几种方法可以获得窄粒度分布的纳米粒子

Ostwald熟化机制？如何制备粒径均匀的纳米颗粒 使纳米颗粒粒径变大的两种机制

剩磁，矫顽力，超顺磁性，量子尺寸效应 超顺磁性与尺寸温度的关系

能级？比较分子能级和半导体颗粒的能级 表面效应？纳米结构？

纳米材料的研究意义？特性？（表，小尺，量，宏）纳米粒子的表面修饰有哪些方法？ *lamer成核扩散控制模型p54 什么是激子态？针对他的特性有什么应用？

在半导体中，如果一个电子从满的价带激发到空的导带上去，则在价带内产生一个空穴，而在导带内产生一个电子，从而形成一个电子-空穴对。空穴带正电，电子带负电，它们之间的库仑互相吸引作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起，这样形成的复合体称为激子。

四、表征荧光量子点的步骤或注意点？ 然后表征的注意事项就是 1.测紫外吸收光谱

2.选用最大吸收峰位置的波长的光为激发光 3.注意区分倍频光与真正的荧光

五、什么是EPR效应？在肿瘤治疗方面有什么作用

ERP(enhanced permeability and retention effect)效应就是增强渗透滞留效应（增强透过性与保留效应）相对于正常组织，某些尺寸的分子或颗粒更趋向于聚集在肿瘤组织的性质。实体瘤的高通透性和滞留效应（enhanced permeability and retention effect，EPR）

正常组织中的微血管内皮间隙致密、结构完整,大分子和脂质颗粒不易透过血管壁,而实体瘤组织中血管丰富、血管壁间隙较宽、结构完整性差,导致渗透增强，造成大分子类物质和脂质颗粒具有选择性高通透性

淋巴回流缺失,淋巴循环受限，导致滞留增强

EPR效应促进了大分子类物质在肿瘤组织的选择性分布,可以增加药效并减少系统副作用。这种现象现在最多的是用来解释纳米颗粒作为肿瘤治疗载体的优势。

EPR效应要求分子量大于2万，而为了防止体内蛋白从肾排出，肾的截留分子量是3万到5万。所以分子量大于3万，且为中性电荷的聚合物在血浆内半衰期长。肿瘤对药物的吸收主要取决于分子量，电荷，构象，疏水性，免疫性。

肿瘤细胞内的一些特性，如内涵体、溶酶体的低PH值，及溶酶体酶均可有助于聚合物偶联药物在肿瘤细胞的定点释放。斑块的形成

斑块：血液运输流动剪切力损伤血管内皮细胞，从而粘附巨噬细胞，而巨噬细胞吞噬易氧化的低密度脂蛋白，脂蛋白刺激斑块变软，使斑块破裂，形成血管堵塞。低密度蛋白胆固醇增高是导致斑块形成的最主要原因。这类胆固醇被氧化以后会损伤血管内皮，使内皮细胞变性、坏死并脱落，从而影响血管内皮的功能。血管内皮损伤以后，内皮下层组织暴露出来，血液中增高的甘油三酯和低密度蛋白胆固醇等脂质就会通过受损的内皮进入到血管壁，沉积于血管内皮下，使血管内皮增厚、变硬。与此同时，在人体发挥止血功能的血小板也会迅速黏附、聚集于受损处，逐渐形成粥样硬化斑块。

斑块在逐渐形成的过程：脂质条纹，纤维斑块，造成动脉管腔狭窄，血流不畅，粥样斑块，面临诸多危害巨大的继发性病变。比如斑块内出血，在斑块内形成血肿，血肿会使斑块的体积进一步变大隆起，严重时会将动脉管腔完全堵塞，无法输送血液，导致相应部位的组织器官急性缺血，功能受损；斑块破裂形成血栓是更为严重的一种继发性病变，斑块一旦破裂，斑块内的脂质等内容物质就会从破裂处流出进入血液，形成血栓，引起栓塞，甚至导致人体器官比如心、脑的梗死，另外，斑块破裂后，斑块处会形成溃疡，溃疡表面很粗糙又极易促进新的血栓形成，所以说斑块破裂的危害巨大；斑块的另一继发病变是钙化，会导致动脉血管变硬、变脆，易于破裂；严重的粥样硬化斑块还会继发动脉瘤，动脉瘤如果破裂的话会引发大出血。

POCT试纸的机制

即时检验技术（POTC）。POTC又称床边检验技术，能让患者在第一时间、第一地点内迅速了解自己的病症状况，具有“便捷化”、“床边化”等特点。医用试纸就是一种典型的POTC技术。医疗模式的发展与演化，从最初的家庭医生、赤脚医生，逐渐发展成目前的大型综合性医院的治病医疗模式；而人类进入21世纪以来，人们普遍对健康、预防与诊治的需求不断扩大，医疗模式也有回归家庭保健的趋势。检验技术的发展也是与医疗模式的发展相适应的，POCT技术的不断发展正好适合这种回归家庭的趋势，迎来了发展的最好时机。POCT的基本原理是：把传统方法中的相关液体试剂浸润于滤纸和各种微孔膜的吸水材料中，成为整合的干燥试剂块，然后将其固定于硬质型基质上，成为各种形式的诊断试剂条； 或把传统分析仪器微型化，操作方法简单化，使之成为便携式和手掌式的设备；或将上述两者整合为统一的系统。主要特点就是，可以迅速地获得可靠的检验结果，从而提高病人的临床医疗效果。简单的说，实验仪器小型化，操作方法简单化，结果报告即时化。POCT主要技术包括：（1）简单显色（干化学法测定）技术颜色反应，用肉眼观察定性或仪器检测(半定量)。（2）多层涂膜（干化学法测定）技术片基上，制成干片，用仪器检测，可以准确定量。（3）免疫金标记技术胶体金颗粒具有高电子密度的特性，金标蛋白结合处，在显微镜下可见黑褐色颗粒，当这些标记物在相应的标记处大量聚集时，肉眼可见红色或粉红色斑点，这一反应可以通过银颗粒的沉积被放大。该类技术主要有斑点免疫渗滤法（DIGFA）和免疫层析法（ICA）。（4）免疫荧光技术通过检测板条上激光激发的荧光，定量检测=（5）生物传感器技术利用离子选择电极，底物特异性电极，电导传感器等特定的生物检测器进行分析检测。（6）生物芯片技术（7）红外和远红外分光光度技术此类技术常用于经皮检测仪器，用于检测血液中血红蛋白、胆红素、葡萄糖等成分。这类床边检验仪器可连续监测病人血液中的目的成分，无需抽血，可避免抽血可能引起的交叉感染和血液标本的污染。简述美罗华单克隆抗体进入人体对肿瘤细胞的主要杀伤机制 美罗华是一种人鼠结合的单抗，FC端人源，Fab端鼠源 1.ADCC（抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用），美罗华将CD20标记，FC端招募免疫细胞，如NK（天然杀伤细胞）杀伤肿瘤细胞

2.补体效应：一旦两个抗体特异性结合到CD20，补体将两个抗体形成桥联，桥联爆发形成毒素

3.直接形成凋亡效应。

（美罗华为一种单克隆抗体，该抗体与CD20抗原特异性结合。该抗原在95%以上的B淋巴细胞型的非何杰氏淋巴瘤中表达。美罗华在与抗体结合后，CD20不被内在化或从细胞膜上脱落,也不以游离抗原形式在血浆中循环，不会与抗体竞争性结合。

美罗华与B淋巴细胞上的CD20结合，从而引起B细胞溶解。细胞溶解的可能机制包括补体依赖性细胞毒性(CDC)和抗体依赖性细胞的细胞毒性(ADCC)。此外，体外研究证明，美罗华可使药物抵抗性的人体淋巴细胞对一些化疗药的细胞毒性敏感。）

十一、胶体金与蛋白质的结合方式？环境pH对二者的结合有何影响? 金纳米粒子，称为胶体金，1-100nm，随粒径的不同呈现不同颜色。能够稳定迅速地吸附蛋白质，且蛋白质的生物活性不变，可作为探针进行细胞表面和内部多糖、蛋白质、多肽、抗原、激素等大分子的精确定位。胶体金在弱碱环境下带负电荷，可与蛋白质分子的正电荷基团形成牢固的结合，由于这种结合是静电结合。

胶体金对蛋白的吸附主要取决于pH值，在接近蛋白质的等电点或偏碱的条件下，二者容易形成牢固的结合物。（此时蛋白质成电中性，二者的静电作用较小，然而蛋白质分子的表面张力最大，出于微弱的水化状态，较易吸附在纳米金表面）如果胶体金的pH值低于蛋白质的等电点时，则会聚集而失去结合能力。除此以外胶体金颗粒的大小、离子强度、蛋白质的分子量等都影响胶体金与蛋白质的结合。

若使溶液正点，则胶体金会聚沉，因此使蛋白质带微弱的负电 胶体金聚集使溶液变色的原因

胶体金显色是由于表面等离子体共振频率与某个可见光的频率相同，当胶体金发生聚集时，在有多个金原子的共振方向上会出现等离子共轭，频率改变，显色改变。波长红移，显示蓝色。

为何可以用柠檬酸钠还原氯金酸制备纳米金胶体？原理。纳米颗粒的粒径？ 柠檬酸的还原性并不强，因此要加热沸腾。

柠檬酸钠要一次快速加入，且搅拌，使反应体系均一。反应浓度，相对浓度，稳定剂，pH 柠檬酸三钠是还原剂也可作保护剂，但该方法值得的纳米金表面吸附柠檬酸根带负电，限制进一步应用。

柠檬酸钠加入得越多，还原法制备的纳米金颗粒粒径越小。出现这个情况的原因可以用胶体金的生长方式来解释，柠檬酸钠多时，由于AuCl4是一定的，爆发性成核的AU越多，剩余用来生长的Au3+的就越少，粒径就会越小。柠檬酸钠分批加时，成核和生长叠加，颗粒不均一。不均一，则大小、表面内部缺陷不同。单分散是指尺寸相对均一，尺寸越小，允许的相对偏差越大。

十四、纳米颗粒进行磁感应热疗时，肿瘤的散热方式 1，通过组织向环境散热 2，血管循环散热

十五、列举磁性纳米粒子的制备方法以及他们的优缺点 物理法：机械球磨法，易操作，尺寸分布宽，耗时长

生物法：细菌、蜜蜂、蚂蚁等，粒径均一，形貌规整，细菌培养难，粒子提取较繁琐，粒径受限制

化学法：均相制备法，共沉淀法均高温分解法

非均相制备法微乳液法溶胶-凝胶法超声化学法激光分解法电化学沉积法 共沉淀法：常采用碱液如NaOH和氨水溶液和二价铁三价铁的盐溶液中加入还原剂，Na2SO3,还原出二价铁，形成二价三价共存的平衡体系再与碱液发生共沉淀反应生成Fe4O3纳米粒子

高温分解法：将反应原料快速注入含有表面活性剂的高温溶剂实现纳米粒子的快速成核，再通过反应温度和时间的控制得到不同的尺寸的同时具有债粒度分布的纳米粒子；另一种方式是将反应原料在低温条件下预先混合，然后缓慢加热至反应开始，在粒子生长过程中通过不断地补加反应材料维持体系中恒定的过饱和浓度，最后得到窄粒度分布的粒子。

特点：粒度分布窄，尺寸形貌可控，在密封，储存，阻尼方面有广阔应用前景，但是疏水性影响应用。

溶胶凝胶法：二价铁与碱液形成Fe(OH)2凝胶，再在胶体陈华过程中用氧化剂如硝酸钾缓慢氧化

超声化学法：利用超声波的空化作用瞬间产生的高温，高压，以及极高的冷却速率等极端条件促使氧化，还原，分解，和水解等反应进行制备纳米粒子。

特点：操作简单，但是由于是非均相方法，粒子的成核和生长过程受活性物种的生成和扩散等因素的影响，因此在纳米粒子的尺寸和形貌控制方面仍有待于进一步提高。

微乳液和反向胶束法：利用水，油，和表面活性剂三元油包水体系形成的微乳液或反相胶束作为微型反应器。再在胶束中发生共沉淀。表面活性剂一方面可以有效地组织纳米粒子聚集和进一步生长，从而实现对粒子尺寸的有效控制；另一方面，可以为粒子提供可溶解性或可分散性。

结晶度，磁响应等方面有待于提高。

高温分解法制备磁性纳米粒子有什么特点？

粒度分布窄，尺寸形貌可控等特点，在密封，阻尼，存储等方面有广阔的应用前景，但是疏水性限制了其应用。

十七、如何让将沉淀反应控制生成纳米颗粒

控制溶液浓度、反应温度、表面活性剂、PH值、反应时间。

为了得到粒径小的粒子, 认为应采取以下措施:(l)提高溶液浓度;(2)降低反应温度;(3)选择添加适当品种和用量的表面活性剂;(4)控制适当的p H 值和反应时间。

十八、简述在成核扩散控制模型中，过饱和度对成和速度和生长速度的影响 在均相反应体系中，纳米粒子的形成过程主要包括成核过程和生长过程。过饱和度即组成粒子物质的浓度c与溶解度s之差。当过饱和度较小时，生长速度大于成核速度，有利于粒子生长；当过饱和度较大时，成核将占主导。影响纳米颗粒制备的重要因素、条件

1、反应物浓度；

2、相对浓度（如：氯金酸与还原剂的比）；

3、稳定剂

二十、哪几种方法可以获得窄粒度分布的纳米粒子 局部过饱和：对于两种物质反应生成的纳米粒子，可以将一种物质的溶液滴加到另一种中造成局部过饱和，促进晶核的快速形成，由于在整个溶液中过饱和度远小于成核浓度因此在晶核生长过程中不再有新的晶核生成

2.引入晶种：在过饱和浓度小于成核浓度的情况下引入晶种，随后的生长中没有晶核生成

3.补加反应原料以维持稳定：在过饱和度很小的情况下，一般粒子的生长均匀缓慢，不断补加反应原料以维持恒定的过饱和度。

二十一、Ostwald熟化机制？如何制备粒径均匀的纳米颗粒

过饱和固溶体析出沉淀相的后期,沉淀相颗粒大小并不相同,由于较小颗粒消溶而较大颗粒继续长大因而颗粒平均尺寸增大,这样一种长大机制,称为Ostwald成熟,或称Ostwald长大.。要制备较小粒径的纳米颗粒,就应该尽量避免晶体生长过度.在晶体长得太大之前停止反应.以遏制Ostwald熟化过程。

需要控制的条件就是：在保证晶体生长的情况下使用尽量低的生长温度；足够快的搅拌；在保证晶体生长的情况下尽量缩短生长时间。二

十二、使纳米颗粒粒径变大的两种机制 聚集熟化

生长的机制：原子在晶格表面的沉积使得晶格不断增大（成核生长）1，聚集：纳米颗粒有很高的表面能 保持聚集体

纳米颗粒之间融合

2，熟化：小颗粒消失，大颗粒生长 Ostward熟化 二

十五、能级？比较分子能级和半导体颗粒的能级

能级指分子或原子的各个能量量子化状态通常是指原子核外电子的量子化能量状态 分子能级包括了转动振动和电子运动所导致的能级比原子能级结构要复杂。二

十三、剩磁，矫顽力，超顺磁性，量子尺寸效应

剩磁：磁化过的物体不再受外部磁场影响时保留的磁化强度。永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后所保留的表面场Br, 称为剩余磁感感应强度。

矫顽力：矫顽力（coercive force）是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其磁感应强度B并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的磁场才能使磁感应强度退回到零，该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽力。超顺磁性：是指铁磁物质的颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构，在较高温度下表现为顺磁性特点，但在外磁场作用下其顺磁性磁化率比一般顺磁材料的大好几十倍，称为超顺磁性。临界尺寸与温度有关，铁磁性转变成超顺磁性的温度常记为TB，称为转变温度。量子尺寸效应：是指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。

饱和磁化强度（saturation magnetization）指磁性材料在外加磁场中被磁化时所能够达到的最大磁化强度叫做饱和磁化强度。二

十四、超顺磁性与尺寸温度的关系

对于磁性集合体来说，有两个量很重要：一是出现超顺磁性的临界尺寸（直径）Dp。如果颗粒系统的温度保持恒定，则只有当颗粒尺寸D≤Dp才有可能呈现超顺磁性，该直径小于单畴颗粒的临界直径。二是截止温度TB，对于足够小的磁性颗粒，存在一特征温度TB，当温度T

1.40nm左右的四氧化三铁是单畴的颗粒，磁矩被固定在晶格的某一个方向，矫顽力巨大，容易留剩磁，团聚

2.<20nm的，呈现超顺磁性，内部磁矩可以随意翻转

磁各向异性能：磁矩翻转所克服的能量E=kV(k各向异性能常数，V体积)，随着粒子减小，让他们翻转更加容易，常温下的热能kT(k玻尔兹曼常数)就能让他翻转 二

十六、表面效应？纳米结构？

表面效应：微球的表面积增大和所包含的表面原数增多的现象。（球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应。）纳米结构：是尺寸介于分子和微米尺度间的物体的结构；有一，二，三维物质。如这些物质的线度都在0.1-100nm范围内，则称为纳米物体。这些物体的结构则称为纳米结构。二

十七、纳米材料的研究意义？特性？（表，小尺，量，宏）（1）表面与界面效应

这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为10纳米时，微粒包含4000个原子，表面原子占40%；粒子直径为1纳米时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。再例如，粒子直径为10纳米和5纳米时，比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体等等。（2）小尺寸效应

当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。（3）量子尺寸效应

当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。例如，有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子，水就会变得完全不透明。（4）宏观量子隧道效应

微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。二

十八、纳米粒子的表面修饰有哪些方法？ 方法：书P64 效果：书P79 纳米粒子有强烈的聚集倾向，可以通过表面修饰降低纳米粒子的表面能，可得到具有可溶性或者可分散性的纳米粒子。同时，适当的表面修饰还可以调节磁性纳米粒子与其他材料的相容性和反应特性，从而赋予特殊功能。

常见方法有：1.采用有机小分子修饰粒子表面；2.采用有机高分子修饰粒子表面。3；采用SiO2修饰粒子表面；4.采用其他无机纳米材料修饰粒子表面 二

十九、*lamer成核扩散控制模型p54

第二篇：东南大学生物医学材料课程总结

《生物医学材料学基础》课程总结

张峰1121112

41.你学习本课程有哪些收获？

答：通过学习这门课程，我有以下几点收获：

 认识到生物医学材料在医疗、保健等领域的重要性，从而对生物医学工程有了一个全新的认识，这个领域对人类的健康、生活以及国家经济都至关重要。

 对生物医学材料有了基本认识，并在老师的引导中在脑海中建立了系统的形式体系，从材料的分类、性能、用途以及安全性标准等都有了一定的认识，有助于以后在此领域内进行的研究。

 找到了自己感兴趣的部分：纳米生物医用材料，其神秘的生物效应特性让我好奇不已。

 最重要的一点，改变了我上课的表现方式，我发现自己喜欢这种上课方式，喜欢抢答问题，也开始听老师讲课了。

2.你对本课程最感/不感兴趣的内容是什么？

答：本课程中我最感兴趣的有两方面内容：

 人体生物学相关基础（第二章）。

我一直对人体结构与生理学抱有热情，而且本学期也在学习人体解剖与生理的相关课程知识。我认为学习生物医学材料是分为两方面的：一方面需要对材料的特性（比如生物安全性、生物相容性）有熟悉了解，另一方面也需要对人体的结构和生理有足够的认知，因为材料最终还是应用与人体，只有熟悉两者特性，才能更好的使两者结合。

 纳米生物医用材料（第九章）。

纳米材料有许多新奇的优良特性，而且我做的SRTP项目中也涉及到纳米级单位的实验，所以对此也很感兴趣。

3.你学习本课程遇到的问题是什么？

答：主要问题如下：

 课堂知识比较偏重理论性讲解，三节课下来，有点枯燥乏味，希望添加更多的例子来加深我们的印象。

 信息量比较多，课堂上讲的只是一部分，难免有不理解的地方，但书本上的东西太浅了，不够深入的讲解。

4.你认为本课程偏难/偏易？量偏大/偏小？

答：

 本学期中，相对于波动理论来讲，本课程还是偏容易的。书本上的内容看了都能理解。量略偏小，有些内容看了意犹未尽。

5.你是否喜欢本课程期中研讨和课堂练习的方式？

答：我表示喜欢，但仍有不足。

 喜欢原因：期中研讨和课堂练习是课程学习的一个延伸。期中研讨让我们有机会和时间去选择自己感兴趣的东西，自己查找、整理资料，向大家展示，这个过程让我们学到了很多书本上没有的知识，扩大了知识面，了解了更多的东西。课堂练习加深了我们对课本重点知识的印象，而且也锻炼了我们演讲发言的能力。

 不足之处：研讨的时间集中在某一次课，这是有缺点的。比如每一组同学都在挂念

自己要讲的PPT，会忽略对别的组的倾听；另外时间上的分配也是问题，有的组会超时，给后面的组留下的时间较少，讲解就不会全面；同时一组同学讲完PPT，老师不会有足够的时间来给予修正和补充等意见，因为现场指出不足产生的效果是最好的。

6.你认为《生物医学材料学基础》讲义还应该包括哪些章节（如前言中已经提到的内容）

答：

 前言中提到的仿生生物材料章节需要添加，书本中仿生材料只有两小段，不足够让

我们对其有系统的了解。虽然现在的仿生材料学领域窄和待解决的问题很多，但是这才更加有挑战性，可以激励年轻人去学习和开拓，在今后的学习乃至工作中研究，促进该学科的发展。仿生生物材料是指模仿生物的各种特点或特性而研制开发的材料。通常把仿照生命系统的运行模式和生物材料的结构规律而设计制造出来的人工材料称为仿生生物材料。仿生学在材料科学中的分支称为仿生材料学 , 它是指从分子水平上研究生物材料的结构特点、构效关系, 进而研发出类似或优于原生物材料的一门新兴学科, 是化学、材料学、生物学、物理学等学科的交叉。

7.你是否愿意进行更多的自主学习（如参与某部分教学内容、多做课后作业）？

答：

 愿意。参与到某部分教学内容，会使我们对这门课程更加感兴趣，教学效果也会相

应的增强，多自主学习，也会增加我们的学习积极性和主动性。同时，更多的自主学习会接触到更多的相关知识，更好了解这门课程。

8.你对学习本课程有哪些希望和要求？

答：具体如下：

 我觉得这门课应该继续多位教授讲课的模式，因为这样的教学，使该课程的各个方

向都能由相对应的教授进行定向的专业讲解，并能介绍他们领域中的一些最新研究成果和该领域的最前沿的研究进展。

 研讨的形式可以改变一下，就如同我在第五个问题的答案中所提到的不足之处，那

种方式可能会有更好的效果，也最能达到研讨的目标效果。

 再有就是可以提供具体的例子，那样我们可能会理解的更好。

9.其他感想和收获···

答：

 生物医学材料是生物医学工程学的四大支柱之一。这学期通过对这个课程的学习，让我有了更加深入的了解，了解生物医学材料学的概念、主要内容、研究现状及发展趋势，而且还了解生物医学材料学领域所涉及的生物学、医学、材料学的知识。 这门课的教授都有各自的研究领域，教学方式各不相同，这更好地为我们打开了生

物医学材料学这扇大门，有助于我们选择自己感兴趣的方向学习。

第三篇：东南大学课程

2008年土木工程专业培养计划

附件一：教学安排

课程性质 课程编号 课程名称 考试学期 学分 学时 上机时数 实验时数 A1 031297 形势任务(1)1 0 1 0 0 A1 070373 中国近现代史纲要 1 2 2 0 0 A1 100100 大学计算机基础 1 1.5 1 17 0 A1 112001 大学英语(A)1 1 4 4 0 0 A1 112144 大学英语(三级)1 4 4 0 0 A1 112145 大学英语(四级)1 4 4 0 0 A1 320001 体育(1)1 1 2 0 0 B1 031106 画法几何与工程制图(上)1 2 2 17 0 B1 122004 高等数学(B)上 1 5 5 0 0 B1 123001 普通化学 1 3 3 0 0 B1 123002 普化实验 1 0.5 1 0 0 C1 030190 土木工程概论（E）1 1 1 0 0 A1 031298 形势任务(2)2 0 1 0 0 A1 070374 思想道德修养和法律基础 2 3 2 0 0 A1 112002 大学英语(A)2 2 4 4 0 0 A1 112145 大学英语(四级)2 4 4 0 0 A1 112146 大学英语(五级)2 4 4 0 0 A1 320002 体育(2)2 1 2 0 0 A1 360011 军事理论 2 1 1 0 0 B1 031107 画法几何与工程制图(下)2 2 2 0 0 B1 122005 高等数学(B)下 2 5 5 0 0 B1 122009 线性代数 2 2 2 0 0 B1 124003 普通物理(B)上 2 3 3 0 0 B1 124006 物理实验（上）2 1 2 0 0 B1 124007 物理实验（下）2 0.5 1 0 0 C1 125111 工程力学I 2 4 4 0 8 A1 031299 形势任务(3)3 0 1 0 0 A1 112003 大学英语(A)3 3 4 4 0 0 A1 112147 中级口语 3 3 3 0 0 A1 112148 英语报刊选读 3 3 3 0 0 A1 112149 商务英语 3 3 3 0 0 A1 112154 综合翻译 3 3 3 0 0 A1 112155 实用写作 3 3 3 0 0 A1 320003 体育(3)3 1 2 0 0 A2 030132 C++语言 3 2.5 2 17 0 A2 030133 FORTRAN语言 3 2.5 2 17 0 A2 030191 VB语言 3 2.5 2 17 0 B1 124004 普通物理(B)下 3 3 3 0 0 C1 030130 结构力学Ⅰ 3 4 4 0 0 C1 080075 土木工程材料 3 2 2 0 17 C1 125112 工程力学II 3 3 3 0 6 A1 031300 形势任务(4)4 0 1 0 0 A1 078057 毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想 4 6 3 0 0 A1 112067 大学英语(A)4 4 2 2 0 0 A1 112147 中级口语 4 3 3 0 0 A1 112148 英语报刊选读 4 3 3 0 0 A1 112149 商务英语 4 3 3 0 0 A1 112154 综合翻译 4 3 3 0 0 A1 112155 实用写作 4 3 3 0 0 A1 320004 体育(4)4 1 2 0 0 B1 122012 概率论 4 2 2 0 0 C1 030130 结构力学Ⅰ 4 4 4 0 0 C1 035002 测量学B 4 3 3 0 16 C1 125062 流体力学 4 2 2 0 4 C2 030292 计算机软件开发技术（VB环境）4 2.5 2 34 0 C2 100114 计算机软件开发技术(C/C++环境)4 2.5 2 34 0 C3 031110 计算机绘图程序设计 4 2 2 34 0 E1 030235 结构力学Ⅱ 4 2 2 17 0 E1 031176 工程地质学 4 2 2 0 17 E2 122103 数理方程 4 2 2 0 0 A1 031301 形势任务(5)5 0 1 0 0 A1 070376 马克思主义基本原理 5 3 2 0 0 C1 030158 混凝土结构基本原理 5 4 4 0 8 C1 031175 土力学A 5 2 2 0 17 C2 030192 弹性力学 5 2 2 0 0 C2 100115 多媒体技术与应用 5 2.5 2 34 0 C2 100116 数据库技术与应用 5 2.5 2 34 0 C2 125061 水力学 5 2 2 0 4 D3 030k16 资源与环境 5 2 2 0 0 D3 100k10 信息论基础 5 2 2 0 0 E1 030235 结构力学Ⅱ 5 2 2 0 0 E1 031178 荷载与结构设计原则 5 1 1 0 0 E2 030114 结构稳定性和极限荷载 5 2 2 0 0 E2 122015 数值方法与计算机算法 5 2 2 34 0 A1 031302 形势任务(6)6 0 1 0 0 C1 031181 基础工程设计原理 6 3 3 0 0 C2 030196 弹性力学中的有限元 6 2 2 34 0 C2 030266 计算机辅助设计 6 2 2 34 0 C2 031214 计算结构力学与应用软件 6 2 2 34 0 D3 050k04 环境概论 6 2 2 0 0 E1 031126 钢结构基本原理 6 2.5 3 0 0 E1 031127 土木施工工程学 6 2.5 3 0 0 E2 031219 薄壁杆件力学 6 1.5 2 0 0 E2 040089 工程机电 6 2 2 0 0 F2 021084 房屋建筑学 6 3 3 0 0 F2 021084 房屋建筑学 6 3 3 0 0 F2 030241 工程灾害与防治 6 3 3 0 0 F2 030303 桥梁工程（上）6 4 4 0 0 F2 030306 桥梁概念设计 6 2 2 0 0 F2 031128 建筑混凝土结构设计 6 2.5 3 0 0 F2 031128 建筑混凝土结构设计 6 2.5 3 0 0 F2 031129 原位测试与检测 6 2 2 0 0 F2 031185 砌体结构 6 1 1 0 0 F2 031190 地下建筑结构 6 3 3 0 0 F2 031216 岩体力学 6 2 2 0 8 F2 031216 岩体力学 6 2 2 0 8 F2 031292 地下混凝土结构设计 6 2 2 0 0 F2 031292 地下混凝土结构设计 6 2 2 0 0 F2 150072 道路规划与几何设计 6 2 2 0 0 F2 150084 交通工程 6 2 2 0 0 F2 150133 轨道工程 6 2 2 0 6 F2 150136 铁路路基 6 2 2 0 0 F2 150138 轨道交通工程引论 6 2 2 0 0 F2 150142 路基工程 6 1 1 0 5 F2 150174 轨道交通线路设计 6 2 2 0 0 F2 151007 道路工程材料 6 2 2 0 6 F3 010617 工程经济学 6 2 2 0 0 F3 030044 隧道工程 6 1 1 0 0 F3 030246 结构安全性设计概论 6 1 1 0 0 F3 030309 桥梁结构计算 6 2 2 0 0 F3 030310 桥梁试验与检测 6 2 2 0 0 F3 030311 桥梁动力学概论 6 2 2 0 0 F3 030314 轨道交通桥梁 6 2 2 0 0 F3 031137 建筑结构优化设计原理 6 1 1 0 0 F3 031145 木结构（双语教学）6 1 1 0 0 F3 031354 房屋工程 6 2 2 0 0 F3 031355 地下工程 6 2 2 0 0 F3 031356 岩土工程 6 2 2 0 0 F3 031357 桥梁工程 6 2 2 0 0 F3 031360 水利工程 6 2 2 0 0 F3 150015 机场规划与设计 6 2 2 0 0 F3 150064 桥涵水文 6 2 2 0 0 F3 150082 道路工程I 6 2 2 0 0 F3 150082 道路工程I 6 2 2 0 0 F3 150084 交通工程 6 2 2 0 0 F3 150130 铁道与城市轻轨工程 6 2 2 0 0 F3 150132 运输工程导论 6 2 2 0 0 A1 031303 形势任务(7)7 0 1 0 0 D3 080063 材料概论 7 2 2 0 0 E2 031088 工程概预算和招投标 7 2 2 0 0 F2 030244 工程风险评估与管理 7 2 2 0 0 F2 030285 轨道交通桥梁工程 7 2 2 0 0 F2 030304 桥梁工程（下）7 4 4 0 0 F2 030305 钢与组合结构桥梁 7 2 2 0 0 F2 031152 建筑钢结构设计 7 1.5 2 0 0 F2 031153 建筑施工 7 1.5 2 0 0 F2 031153 建筑施工 7 1.5 2 0 0 F2 031156 混凝土桥（Ⅲ）7 3 3 0 0 F2 031188 建筑结构试验 7 1 1 0 9 F2 031189 地下空间规划与设计 7 2 2 0 0 F2 031191 地下建筑施工 7 2 2 0 0 F2 031192 地下结构工程测试与监测 7 1 1 0 17 F2 031193 地基处理 7 2 2 0 0 F2 031240 高层建筑基础 7 2 2 0 0 F2 031310 建筑结构抗震 7 1.5 2 0 0 F2 031349 土动力学与基础抗震 7 2 2 0 13 F2 150131 铺面工程 7 2 2 0 14 F2 150135 铁路隧道 7 2 2 0 0 F3 030117 建筑结构选型 7 1 1 0 0 F3 030120 房屋结构检测与加固改造 7 1 1 0 0 F3 030120 房屋结构检测与加固改造 7 1 1 0 0 F3 030245 土木工程法规 7 1 1 0 0 F3 030299 人行桥梁设计（双语）7 1 1 0 0 F3 030307 斜弯桥设计 7 2 2 0 0 F3 030308 桥梁工程发展与展望 7 2 2 0 0 F3 030312 桥梁施工与养护 7 2 2 0 0 F3 030313 桥涵水文与基础 7 2 2 0 0 F3 030318 建筑防恐安全 7 1 1 0 0 F3 031115 房屋结构抗火设计 7 1 1 0 0 F3 031117 特种基础工程 7 2 2 0 0 F3 031124 建筑幕墙施工 7 1 1 0 0 F3 031131 建筑幕墙结构 7 1 1 0 0 F3 031136 混凝土特种结构 7 1 1 0 0 F3 031138 高层建筑施工 7 1 1 0 0 F3 031139 塔桅结构 7 1 1 0 0 F3 031142 组合结构（双语教学）7 1 1 0 0 F3 031148 大跨度结构 7 1 1 0 0 F3 031150 高级装饰工程施工 7 1 1 0 0 F3 031193 地基处理 7 2 2 0 0 F3 031194 岩体工程 7 2 2 0 0 F3 031195 土体工程 7 2 2 0 0 F3 031226 地下结构CAD 7 2 2 34 0 F3 031237 地铁与轻轨 7 2 2 0 0 F3 031241 桩基设计与计算 7 2 2 0 0 F3 031250 挡土结构与基坑工程 7 1 1 0 0 F3 031250 挡土结构与基坑工程 7 1 1 0 0 F3 031310 建筑结构抗震 7 1.5 2 0 0 F3 031347 地下结构灾害与防护 7 1 1 0 0 F3 031354 房屋工程 7 2 2 0 0 F3 031355 地下工程 7 2 2 0 0 F3 031356 岩土工程 7 2 2 0 0 F3 031357 桥梁工程 7 2 2 0 0 F3 031360 水利工程 7 2 2 0 0 F3 091075 保险学 7 2 2 0 0 F3 150063 运输经济学 7 2 2 0 0 F3 150063 运输经济学 7 2 2 0 0 F3 150080 道路CAD 7 2 2 34 0 F3 150082 道路工程I 7 2 2 0 0 F3 150129 隧道病害与防治 7 2 2 0 0 F3 150130 铁道与城市轻轨工程 7 2 2 0 0 F3 150137 轨道交通工务管理 7 2 2 0 0 F3 151009 运输设施与管理 7 2 2 0 0 A1 031304 形势任务(8)8 0 1 0 0

附件二：实践环节安排

序号 课程号 课程名称 学分 学期 阶段 时间长度 地点 上机时数 备注 1 125126 工程力学I实验设计 1 2 实践周阶段 1周 0 实践周 2 031276 认识实习1 2 实践周阶段 1周 0 实践周 3 360002 军训 2 2 实践周阶段 3周 0 实践周 4 080157 土木工程材料实验 0 3 教学周阶段 1周 0 031277 地质实习1.5 4 实践周阶段 1.5周 0 实践周 6 035044 测量实习2 4 实践周阶段 2周

0 校内1周,临安1周 7 031121 工程地质实验 0 4 教学周阶段 1周 0 241005 金工实习1 4 教学周阶段 1周 0 031119 土力学实验 0 5 教学周阶段 1周 0 031123 混凝土结构基本原理实验 0 5 教学周阶段 0.5周 0 031362 生产实习4 6 实践周阶段 4周 0 实践周 12 030315 预应力混凝土结构课程设计 3 6 教学周阶段 3周 0 030269 结构防灾实验 2 6 教学周阶段 2周 0 030317 大跨度混凝土桥梁课程设计 1.5 6 实践周阶段 1.5周 0 150164 轨道实习2 6 实践周阶段 2周 0 实践周 16 150162 轨道交通选线与场站课程设计 1 6 实践周阶段 1周 0 实践周 17 150153 路基工程课程设计 1 6 教学周阶段 1周150213 道路规划与几何设计课程设计 2 6 实践周阶段 2周 0 实践周 19 150163 轨道与路基工程课程设计 1 6 实践周阶段 1周 0 实践周 20 031362 生产实习4 6 实践周阶段 4周 0 实践周 21 021082 房屋建筑学课程设计 1 6 实践周阶段 1周 0 实践周 22 031281 建筑混凝土结构课程设计 2 6 教学周阶段 2周031362 生产实习4 6 实践周阶段 4周 0 实践周 24 030237 地下建筑结构课程设计 2 6 实践周阶段 2周 20 实践周 25 031283 地下混凝土结构课程设计 2 6 教学周阶段 2周031120 岩体力学实验 0 6 教学周阶段 0.5周 0 031281 建筑混凝土结构课程设计 2 6 教学周阶段 2周 0 030290 钢结构基本原理实验 0 6 教学周阶段 0.5周

0 030291 土木施工工程学实验 0 6 教学周阶段 0.5周 0 021082 房屋建筑学课程设计 1 6 实践周阶段 1周 0 实践周 31 031362 生产实习4 6 实践周阶段 4周 0 实践周 32 031283 地下混凝土结构课程设计 2 6 教学周阶段 2周33 031367 工程软件应用 2 6 教学周阶段 2周 0

033026 原位测试实习2 6 实践周阶段 2周 0 实践周 35 031366 混凝土桥III课程设计 2 7 教学周阶段 2周 0

031286 岩土工程课程设计 2 7 教学周阶段 2周37 030316 钢与组合结构桥梁课程设计 1.5 7 教学周阶段 1.5周 0

150154 铺面工程课程设计 1 7 教学周阶段 1周 0

031013 钢结构课程设计 1 7 教学周阶段 1周40 150234 铁路隧道课程设计 1 7 教学周阶段 1周 0

031118 建筑结构试验Ⅱ 0 7 教学周阶段 0.5周 0

030286 轨道交通桥梁工程课程设计 1 7 教学周阶段 1周 0

031122 地下结构工程测试与监测实验 0 7 教学周阶段 1周 0

031157 土动力学试验 0 7 教学周阶段 0.75周 0

031284 建筑施工课程设计 0.5 7 教学周阶段 0.5周 0

031284 建筑施工课程设计 0.5 7 教学周阶段 0.5周 0

031296 毕业设计(论文)17 8 教学周阶段 17周 100 道路桥梁含毕业实习

附件三：课外安排

序号 课程名称 周学时 学期 要求 1 大学计算机基础课外上机 1 1 上机操作 2 思想道德修养和法律基础 1 2 工程制图 2 2 上机操作 4 军事理论课外 1 2 5 计算机程序设计语言课外上机 1 2 上机操作 6 土木工程材料 1 3 实验 排试验课时间 7 毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表” 2 4 工程地质试验 1 4 马克思主义基本原理 1 5 弹性力学中的有限元 1 6 上机操作 11 地下结构工程测试与监测 1 7 试验 12 混凝土结构基本原理 1.5 7 试验 上机操作

第四篇：东南大学生物医学材料课程总结

《生物医学材料学基础》课程总结

张峰 11211124

1.你学习本课程有哪些收获？

答：通过学习这门课程，我有以下几点收获：

 认识到生物医学材料在医疗、保健等领域的重要性，从而对生物医学工程有了一个全新的认识，这个领域对人类的健康、生活以及国家经济都至关重要。

 对生物医学材料有了基本认识，并在老师的引导中在脑海中建立了系统的形式体系，从材料的分类、性能、用途以及安全性标准等都有了一定的认识，有助于以后在此领域内进行的研究。

 找到了自己感兴趣的部分：纳米生物医用材料，其神秘的生物效应特性让我好奇不已。

 最重要的一点，改变了我上课的表现方式，我发现自己喜欢这种上课方式，喜欢抢答问题，也开始听老师讲课了。

2.你对本课程最感/不感兴趣的内容是什么？

答：本课程中我最感兴趣的有两方面内容：  人体生物学相关基础（第二章）。

我一直对人体结构与生理学抱有热情，而且本学期也在学习人体解剖与生理的相关课程知识。我认为学习生物医学材料是分为两方面的：一方面需要对材料的特性（比如生物安全性、生物相容性）有熟悉了解，另一方面也需要对人体的结构和生理有足够的认知，因为材料最终还是应用与人体，只有熟悉两者特性，才能更好的使两者结合。

 纳米生物医用材料（第九章）。

纳米材料有许多新奇的优良特性，而且我做的SRTP项目中也涉及到纳米级单位的实验，所以对此也很感兴趣。

3.你学习本课程遇到的问题是什么？

答：主要问题如下：

 课堂知识比较偏重理论性讲解，三节课下来，有点枯燥乏味，希望添加更多的例子来加深我们的印象。

 信息量比较多，课堂上讲的只是一部分，难免有不理解的地方，但书本上的东西太浅了，不够深入的讲解。

4.你认为本课程偏难/偏易？量偏大/偏小？

答：

 本学期中，相对于波动理论来讲，本课程还是偏容易的。书本上的内容看了都能理解。量略偏小，有些内容看了意犹未尽。

5.你是否喜欢本课程期中研讨和课堂练习的方式？

答：我表示喜欢，但仍有不足。 喜欢原因：期中研讨和课堂练习是课程学习的一个延伸。期中研讨让我们有机会和时间去选择自己感兴趣的东西，自己查找、整理资料，向大家展示，这个过程让我们学到了很多书本上没有的知识，扩大了知识面，了解了更多的东西。课堂练习加深了我们对课本重点知识的印象，而且也锻炼了我们演讲发言的能力。

 不足之处：研讨的时间集中在某一次课，这是有缺点的。比如每一组同学都在挂念

第五篇：课程论文 纳米陶瓷

课程论文

学生姓名：

王园园

学号：20130540

学院：材料科学与工程学院

专业年级：材料化学2013级

题目：纳米陶瓷的研究现状及发展趋势

指导教师：李万千老师

评阅教师：

2015年5月

目录

摘要....................................................................................................3 Abstract.............................................................错误！未定义书签。1.前言.............................................................错误！未定义书签。2.纳米陶瓷的概念及其发展..........................................................5 3.纳米陶瓷的制备..........................................................................7 3．1纳米陶瓷粉体的物理法制备.............................................7 3．2纳米陶瓷粉体的化学法制备.............................................8 4.纳米陶瓷粉体的表征................................................................10 4．1化学成分表征...................................................................10 4．2晶态表征...........................................................................11 4．3颗粒度表征.......................................................................11 4．4团聚体表征.......................................................................12 5.纳米陶瓷的性能........................................................................12

5．1纳米陶瓷的致密化...........................................................12 5．2纳米陶瓷的力学性能.......................................................13 6.纳米陶瓷的应用及其展望........................................................13 7.参考文献……………………………………………………… 12 摘要

20世纪80年代中期发展起来的纳米陶瓷，对陶瓷材料的性能产生了重要的影响，为陶瓷材料的利用开拓了一个新的领域，已成为材料科学研究的热点之一。综述了纳米陶瓷材料近年来的发展与应用，重点论述了纳米陶瓷的制备、性能及应用现状，并对纳米陶瓷的未来发展进行了展望。

Abstract Nanometer ceramics which are developed in the mid-eighties of the twentieth century have an important affect on the properties of ceramic materials.They have formed promising fields for the utilization of materials which has been one of the most popular fields of material research.The preparation and characterization of nanometer ceramic powders and the properties and application of nanometer ceramics are summarized.The future developments of nanometer ceramics were discussed.4 1.前言

纳米陶瓷是一类颗粒直径界于1到100nm之间的多晶体烧结体。每个单晶颗粒的直径非常小，例如，当单晶颗粒直径为5nm时，材料中的界面的体积约为总体积的50%，特就是说，组成材料的原子有一半左右分布在界面上，这样就减少了材料内部晶体和晶界的性质差异，使得纳米陶瓷具有许多特殊的性质[1]。纳米功能陶瓷是指通过有效的分散复合而使异质相纳米颗粒均匀弥散地保留于陶瓷基质结构中而得到的复合材料，当其具有某种特殊功能时便称之为纳米功能陶瓷。纳米功能陶瓷的性能是和其特殊的微观结构相对应的，它的性能不仅取决于纳米材料本身的特性，还取决于纳米材料的物质结构和显微结构[2]。

纳米陶瓷是纳米科学技术的重要分支,是纳米材料科学的一个重要领域。纳米陶瓷的研究是当前陶瓷材料发展的重大课题之一。陶瓷是一种多晶体材料,是由晶粒和晶界所组成的烧结体,由于工艺上的原因,很难避免材料中存在气孔和微小裂纹。决定陶瓷材料性能的主要因素有:组成和显微结构,即晶粒、晶界、气孔或裂纹的组合性状,其中最主要的是晶粒尺寸问题,晶粒尺寸的减小将对陶瓷材料的力学性能产生重大影响。图1是陶瓷晶粒尺寸强度的关系图。

图1中的实线部分是现在已经达到的,而延伸的虚线部分是希望达到的。从图1中可见,晶粒尺寸的减小将使材料的力学性能有数量级的提高,同时由于晶界数量的大大增加,使可能分布于晶界处的第二相物质的数量减小,晶界变薄使晶界物质对材料性能的负影响减少到最低程度;其次晶粒的细化使材料不易造成穿晶断裂,有利于提高材料的断裂韧性；再次,晶粒的细化将有助于晶粒间的滑移,使材料具有塑性行为。纳米材料的问世将使材料的强度、韧性和超塑性大大提高。纳米陶瓷由于是介于宏观和微观原子、分子的中间研究领域,它的出现开拓了人们认识物质世界的新层次,将给传统陶瓷工艺、性能及陶瓷学的研究带来更多更新的科学内涵。

2.纳米陶瓷的概念及其发展

所谓纳米陶瓷,是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材

料,也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上。陶瓷材料的脆性大、不耐热冲击、不均匀、强度差、可靠性低、加工困难等缺点大大地限制了陶瓷的应用。随着纳米技术的广泛应用,希望以纳米技术来克服陶瓷材料的这些缺点,如降低陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。因此纳米陶瓷被认为是解决陶瓷脆性的战略途径[3]。同时,纳米陶瓷也为改善陶瓷材料的烧结性和可加工性提供了一条崭新的途径。

正是由于纳米科学和陶瓷工艺学的发展与完善,使纳米陶瓷概念的提出有了理论基础。再加之研究手段和设备的进步,比如电子显微镜,透射电子显微镜以及高分辨电镜和分析电镜等现代表征技术的发展,使纳米陶瓷的研究、分析成为可能。另外由于纳米材料的特殊性能,其与陶瓷材料结合不仅可以提高陶瓷本身一些重要的性能,而且也克服了陶瓷的缺点——脆性、热冲低等,使纳米陶瓷有了发展的空间与必要。在这种情况下,科研工作者在20世纪80年代中期开始了纳米陶瓷的研究,并且逐步取得了一些重要得成果。1987年,德国的Karch等首次报道了所研制得纳米陶瓷具有高韧性与低温超塑性行为。目前,各国都相继加大了对纳米陶瓷研究的力度,以便能使传统的性能优良的陶瓷材料与新兴的纳米科技结合,从而产生“1+1>2”的效果,使纳米陶瓷具有更高的特殊的使用性能,将其应用到工业生产、国防保护等领域必然会取得巨大的经济效益。虽然纳米陶瓷的研究时间还不长,许多理论尚未清楚,但经过各国工作者的辛勤努力,在纳米陶瓷研究方面还有许多成果,无论是对纳米陶瓷的制备工艺还是性能都有

很大的提高。例如,美国的“Morton International's Advanced Materials Group”公司开发了一条生产SiC陶瓷的革命性工艺——CVD原位一步合成纳米陶瓷工艺。我国的科研工作者对该工艺进行了研究,也取得了一些成果[4]。

3.纳米陶瓷的制备

3．1纳米陶瓷粉体的物理法制备

目前物理方法制备清洁界面的纳米粉体及固体的主要方法之一是惰性气体冷凝法[5]。制备过程为:在真空蒸发室内充入低压惰性气体，加热金属或化合物蒸发源，由此产生的原子雾与惰性气体原子碰撞而失去能量，凝聚而成纳米尺寸的团簇并，在液氮冷却棒上聚集起来，最后得到纳米粉体。其优点是可在体系中加置原位压实装置，即可直接得到纳米陶瓷材料。1987年美国Argonne实验室的Siegles采用此方法成功地制备了TiO2纳米陶瓷粉体，粉体粒径为5～20nm。此方法的缺点是装备巨大，设备投资昂贵不，能制备高熔点的氮化物和碳化物粉体，所得粉体粒径分布范围宽[5，6]。

还有一种方法叫高能机械球磨法，就是通过无外部热能供给，干的高球磨过程制备纳米粉体。它除了可用来制备单质金属纳米粉体外，还可通过颗粒间的固相反应直接合成化合物粉体，如金属碳化物、氟化物、氮化物、金属-氧化物复合粉体等。近年来通过对高能机械球磨过程中的气氛控制和外部磁场的引入，使得这一技术有了进一步发

展。该方法操作简单、成本低。中科院上海硅酸盐研究所的姜继森等报导了在高性能球磨的作用下，通过α-Fe2O3和ZnO及NiO粉体之间的机械化学反应合成Ni-Zn铁氧体纳米晶的结果[7]。此外还有机械粉碎、火花爆炸等其它物理制备方法。

3．2纳米陶瓷粉体的化学法制备

湿化学法制备工艺主要适用于纳米氧化物粉体，它主要通过液相来合成粉体。这种方法具有苛刻的物理条件、易中试放大、产物组分含量可精确控制，可实现分子/原子尺度水平上的混合等特点，可制得粒度分布窄、形貌规整的粉体。但采用液相法合成的粉体可能形成严重的团聚，直接从液相合成的粉体的化学组成和相组成往往不同于设计要求，因此需要采取一定形式的后处理。

它包括沉淀法。该法是在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂来得到陶瓷前驱体沉淀物，再将此沉淀物煅烧成纳米陶瓷粉体。根据沉淀的方式可分为直接沉淀法、共沉淀法和均匀沉淀法。为了避免沉淀法制备粉体过程中形成严重的硬团聚，往往在其过程中引入冷冻干燥、超临界干燥、共沸蒸馏等技术手段,取得了较好的效果。沉淀法操作简单，成本低，但易引进杂质，难以制得粒径小的纳米粉体。上海硅酸盐研究所以共沉淀-共沸蒸馏法制得了纳米氧化锆粉体，试验中的共沸蒸馏技术有效地防止了硬团聚的形成，制得的氧化锆粉体具有很高的烧结活性[8]。

溶胶-凝胶法。该法是指在水溶液中加入有机配体与金属离子形

成配合物，通过控制pH值、反应温度等条件让其水解、聚合，历经溶胶-凝胶途径而形成一种空间骨架结构，经过脱水焙烧得到目的产物的一种方法。溶胶-凝胶工艺被广泛应用于制备均匀高活性超细粉体，起始材料通常都是金属醇盐。图2为溶胶-凝胶法的制备流程图。

图2 溶胶-凝胶法制备流程

图2中用金属醇盐溶胶-凝胶制备PZT系列超微粉[9]。也有不用醇盐的，哈尔滨工业大学以硝酸氧锆代替锆的醇盐用溶胶-凝胶法同样合成了PZT纳米粉[10]。另外，以廉价的无机盐为原料，采用溶胶-凝胶法结合超临界流体干燥制备了纳米级的TiO2[11]。

喷雾热解法。该法是将金属盐溶液以雾状喷入高温气氛中，此时立即引起溶剂的蒸发和金属盐的热分解，随后因过饱和而析出固相，从而直接得到氧化物纳米陶瓷粉体，或者是将溶液喷入高温气氛中干燥，然后再进行热处理形成粉体。形成的颗粒大小与喷雾工况参数有很大的关系。采用此方法制得的颗粒，通常情况下是空心的。通过仔

细选择前驱物种类、溶液的浓度及加热速度，也可制得实心颗粒。水热法。该法是指在密闭的压力窗口容器中，以水为溶剂制备材料的一种方法。近十几年来在陶瓷粉体制备方面取得了相当好的成果[12]。同时，水热法陶瓷粉体制备技术也有了新的改进和发展。如将微波技术引入水热制备系统的微波水热法。反应电极埋弧也是水热法制备纳米陶瓷粉体的新技术，这种方法是将两块金属电极浸入到能与金属反应的电解质流体中，电解质一般采用去离子水，借助低电压、大电流在电极间产生电火花提供局部区域内短暂的、极高的温度和压力，导致电级和周围电解质流体的蒸发，并沉淀在周围的电解质溶液中。此外，用有机溶剂代替水作为反应介质的溶剂热反应，在陶瓷粉体制备中也表现出良好的前景。

此外，还有化学气相法，它又包括化学气相沉积法(CVD)，激光诱导气相沉积法(LICVD)，等离子体气相合成法(PCVD法)等方法，在此不一一介绍。

4.纳米陶瓷粉体的表征

4．1化学成分表征

化学组成是决定粉体及其制品性质的最基本因素，除了主要成分外，次要成分、添加剂、杂质等对其烧结及制品性能往往也有很大关系，因而对粉体化学组成的种类、含量，特别是微量添加剂、杂质的含量级别及分布进行检测，是十分重要和必要的。化学组成的表征方

法有许多种，主要可分为化学反应分析法和仪器分析法。化学分析法具有足够的准确性和可靠性。对于化学稳定性好的粉体材料来说，经典化学分析方法则受到限制。相比之下，仪器分析则显示出独特的优越性。如采用X射线荧光(XPFS)和电子探针微区分析法(EPMA)，可对粉体的整体及微区的化学成分进行测试，而且还可与扫描电子光谱(AES)、原子发射光谱(AAS)结合对粉体的化学成分进行定性及定量分析;采用X光电子能谱法(XPS)分析粉体的化学组成并分析结构、原子价态等与化学键有关的性质[13]。

4．2晶态表征

X射线衍射(XRD)仍是目前应用最广、最为成熟的一种粉体晶态的测试方法。此外，电子衍射(ED)法还可用于粉体物相、粉体中个别颗粒直至颗粒中某一区域的结构分析;用高分辨率电子显微分析(HREM)、扫描隧道显微镜(STM)分析粉体的空间结构和表面微观结构。

4．3颗粒度表征

在纳米陶瓷粉体颗粒度测试中,透射电子显微镜是最常用、最直观的手段。但是,如粉体颗粒不规则或选区受到局限等,均会给测量造成较大的误差。常见的粉体颗粒测试手段还有X射线离心沉降法(测量范围为0.01～5μm)、气体吸附法(测量范围0.01～10μm)、X射线小角度散射法(测量范围为0.001～0.2μm)、激光光散射法(测量范围0.002～2μm)等[14]。

4．4团聚体表征

团聚体的性质可分为团聚体的尺寸、形状、分布、含量,气孔率、气孔尺寸及分布,密度,内部显微结构,强度,团聚体内一次颗粒之间的键和性质等。目前常用的团聚体表征方法主要有显微结构观察法、素坯密度-压力法以及压汞法等。

5.纳米陶瓷的性能

5．1纳米陶瓷的致密化

超细粉末的应用引起了烧结过程中的新问题，纳米粉末的巨大表面积，使得材料的烧结驱动力亦随之剧增，扩散速率的增加以及扩散路径的缩短，大大加速了整个烧结过程，使得烧结温度大幅度降低。例如:1nm的纳米颗粒与1μm的微米级颗粒相比，其致密化速率将提高108。目前，上海硅酸盐研究所通过对含Y2O3(3mol%)ZrO2纳米粉末的致密化和晶粒生长这两个高温动力学过程的研究发现:对颗粒大小为10～15nm的细粉末，其烧结温度仅需1200～1250℃，密度达理论密度的98.5%，比传统的烧结温度降低近400℃。进一步的研究表明:由于晶粒尺寸小，分布窄，晶界与气孔的分离区减小以及烧结温度的降低使得烧结过程中不易出现晶粒的异常生长。控制烧结的条件，已能获得晶粒分布均匀，大小为120nm的Y-TZP陶瓷体。

用激光法所制的15～25nm Si3N4粉末比一般陶瓷烧结温度降低了200～300℃，所得晶粒大小为150nm Si3N4陶瓷，其弯曲变形为微

米级陶瓷的2倍[15]。

5．2纳米陶瓷的力学性能

大量研究表明,纳米陶瓷材料具有超塑性性能,所谓超塑性是指材料在一定的应变速率下产生较大的拉伸应变。纳米TiO2陶瓷在室温下就能发生塑性形变,在180℃下塑性变形可达100%。若试样中存在微裂纹,在180℃下进行弯曲时,也不会发生裂纹扩展[16]。对晶粒尺寸为350nm的3Y-TZD陶瓷进行循环拉伸试验发现,在室温下就已出现形变现象。纳米Si3N4陶瓷在1300℃下即可产生200%以上的形变。关于纳米陶瓷生产超塑性的原因,一般认为是扩散蠕变引起晶界滑移所致。扩散蠕变速率与扩散系数成正比,与晶粒尺寸的三次方成反比,当纳米粒子尺寸减小时,扩散系数非常高,从而造成扩散蠕变异常。因此在较低温度下,因材料具有很高的扩散蠕变速率,当受到外力后能迅速作出反应,造成晶界方向的平移,从而表现出超塑性,塑性的提高也使其韧性大为提高。纳米陶瓷的硬度和强度也明显高于普通材料。在陶瓷基体中引入纳米分散相进行复合,对材料的断裂强度、断裂韧性会有大幅度的提高,还能提高材料的硬度、弹性模量、抗热震性以及耐高温性能。

6.纳米陶瓷的应用及其展望

纳米陶瓷在力学、化学、光吸收、磁性、烧结等方面具有很多优异的性能,因此,在今后的新材料与新技术方面将会起到重要的作用。

随着纳米陶瓷制备技术的提高和精密技术对粉体微细化的要求,纳米陶瓷将在许多领域得到应用(如纳米陶瓷在结构陶瓷、功能陶瓷、电子陶瓷、生物陶瓷等领域)。不过从目前的研究来看,纳米陶瓷获得应用的性能有以下几个方面: 1)室温超塑性是纳米陶瓷最具应用前景的性能之一。纳米陶瓷克服了普通陶瓷的脆性,使陶瓷的锻造、积压、拉拔等加工工艺成为可能,从而能够制得各种特殊的部件,应用到精密设备中去。

2）高韧性是纳米陶瓷另一个具有很高应用的性能。陶瓷韧性的提高使得陶瓷的应用领域极度的扩大,因为今后纳米陶瓷就可以像钢铁、塑料等主流材料一样的应用,而不是人们心目中的“易碎品”。

3)纳米陶瓷的应用还可以节约能源、减少环境污染(传统的陶瓷工业能耗高、污染重)。纳米陶瓷的烧结温度比普通陶瓷的低几百度,而且还可能继续下降,这样不仅可节省大量能源,还有利于环境的净化。

7.参考文献

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