高分子材料导论
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高分子材料导论范文第1篇
关键字：高分子导论 独立学院 教学
自1920年德国科学家H.Staudinger提出大分子概念以来，高分子科学迅猛发展，现已发展成为一门独立的学科，它是塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料生产的理论基础，在国民经济建设与科学技术发展中占有重要的地位。高分子科学既是一门基础学科，又是一门应用学科，其内容包括高分子物理、高分子化学、高分子加工和高分子材料；课程知识点多，概念多，理论性强，比较抽象，学习难度较大。在独立学院应用化学专业开设高分子导论课程有很重要的意义，但是教学学时数较少（本校为34学时），而且在大学期间只有这一门高分子相关课程。所以如何用较少的时间，引导学生掌握基本的专业知识，为其今后工作或继续深造打下基础，是每个教师都应该思考的问题。
1、独立学院的学生培养目标及特点
独立学院是指实施本科以上学历教育的普通高等学校与国家机构以外的社会组织或者个人合作，利用非国家财政性经费具备的实施本科学历教育的高等学校[1]，在我国的高等教育中起着越来越重要的作用。独立学院也称三本院校，既不同于普通高等教育、又不同于高等职业教育，招生录取线主要介于二者之间。
1.1 培养目标
独立学院的学生属于本科层次，通过大学期间的学习应该成长为既有一定理论基础，又具备较强实践能力的高素质应用型人才，与一本、二本院校培养的研究型人才有着明显区别。
1.2 学生特点
独立学院作为普通高等教育的重要组成部分，学生既有一般大学生的通性，也有自身比较突出的特点[2]。分析我校应用化学专业学生情况，发现存在以下几个特点：
a.入学时对专业知识掌握较少，甚至有部分江苏考生在高中阶段都没有选修化学；
b.对本专业缺乏归属感，很多学生是调剂生，部分学生认为所学知识用处不大；
c.自控能力不强，无故旷课、不交作业、考试突击等现象较多；
d.学习动力不足，积极性不高，课程知识掌握较差，甚至有同学出现挂科现象；
e.动手能力较强，对社会实践的要求比较强烈。
2、教学建议
根据本校应用化学专业开设高分子导论课程几年的情况，结合同行经验[3-4]、自身教学体会和学生意见，对独立学院高分子导论课程的教学提出以下几点建议：
2.1 教师观念转变
由于独立学院的办学及专业建设年限较短，目前师资力量主要依附母体院校。一部分教师是从母体院校外聘的兼职教师，教学经验丰富，但是自身在母体院校已承担较重的教学或科研任务，精力有限，而且多年来形成了一本、二本的教学定势，惯于按照研究型大学或教学科研并重型高校的培养目标进行教学，往往会把内容讲的过深，理论性太强，常常使学生感到学习困难，甚至发出“想把我们培养成科学家”的感慨。另一部分教师是学校自有年轻教师，他们教学经验不足，容易受到自己学习体会或老教师教学经验的影响，短时间内难以很好的根据独立学院“三本”的生源特点进行教学。教师应该明确独立学院培养应用型人才的目标，并且贯彻在整个教学过程中。
2.2 合理选择教材
独立学院的学生学习主动性不够，课后主动复习和预习的情况很少，寻找相关书本文献学习的更少，所得知识大都依赖于课本和课堂，所以参考教材的选用很重要。
高分子导论教材版本较多，主要章节包括概论、链式聚合反应、逐步聚合反应、聚合物的化学反应、聚合物的结构、聚合物的性质、高分子材料、聚合物的成型加工等。这些教材主要是面对普通高等教育，整体内容理论性较强，对学生的学习基础及学习能力有一定的要求。鉴于目前还没有一本专门适用于独立学院的教材，本校目前选用董炎明编著的《高分子科学简明教程》（科学出版社），该教材内容通俗易懂，而且书中有很多小故事，可以提高学生的学习兴趣。教师要随时关注教材信息，寻找更为适合的教材。
2.3 明确教学内容侧重点
应用化学专业开设高分子导论课程的目的，是为了引导学生进入高分子的世界，理解和掌握高分子科学的基本框架、概念和原理，为以后进一步学习或从事相关行业工作提供知识储备，所以在教学的深度上要求相对偏低，但是作为仅有的一门高分子课程，课程内容要有代表性。
高分子科学四个知识板块中，高分子化学和高分子物理是讲解重点，安排28学时左右，而高分子材料和高分子加工则重在与实践结合，以讲座或参观的形式学习。
在高分子化学的学习中，紧紧围绕“如何合成聚合物”这条主线，重点介绍自由基聚合和逐步聚合，离子聚合和聚合物的化学反应作为次重点，而配位聚合则可以安排学生自学。其中涉及到很多公式，比如自由基聚合反应动力学部分，有引发速率方程、链增长速率方程、稳态假设下的自由基浓度方式、聚合总速率方程等[5]，弱化公式的推导，而将关注度放在公式的理解应用上。
高分子物理则围绕着“聚合物结构和性能关系”这条主线，重在二者的对应关系。此部分涉及到较多的曲线，比如线性非晶态聚合物的形变-温度曲线，聚合物的应力-应变曲线，重点介绍曲线各段所代表的意义、对应的结构要求、相互的异同之点，而对精确的曲线函数推导完全忽略，所涉及到的比较前沿的结构模型也适当弱化。
2.4 充分调动学生的积极性
独立学院的学生学习主动性不够，而且在遇到困难时容易产生自卑、畏缩心理，所以要充分利用各种资源，将多媒体教学和板书教学相结合，将理论讲解和实物、模型演示相结合，将课本知识和实际应用相结合，通过多种授课方式，调动学生的学习积极性，提高教学效果。
2.4.1 培养良好的学习习惯
独立学院的学生中课前不预习、上课不听讲或旷课、课后不复习、作业抄袭、考试突击等的现象比较多，反映出学生的学习态度、学习习惯方面存在一定的缺陷，这些都严重影响了教学效果的实现。
针对这些现象，可以采取以下这些引导性的措施：
a.课前布置预习题，并在上课时提问，培养学生的预习习惯；
b.讲课之前列出本堂课主要要解决的问题或知识点，在下课之前以课堂作业的形式解答上交，让学生带着问题学习，提高课堂听讲的效率；
c.课后习题不单要对课堂内容进行检查，还要包括部分拓展性内容，引导学生查阅相关书籍、文献或是网络资源，培养独立学习的习惯；
d.将学生分成若干个小组，选取某种实用的高分子材料，课后查阅相关知识，相互讨论，并选取代表以讲课的形式在课堂上进行十分钟左右的成果展示，培养学生协作精神，锻炼学生的演讲能力。
2.4.2 充分利用多媒体教学
现今多媒体技术非常发达，对其有效利用可以大大提高教学的效果，这方面已经有很多教师进行了探索[6-7]。多媒体教学的重要部分是多媒体课件，课件并不是教材的简单重复，而要突出教学重点和难点，图文并茂、形象生动。充分利用多媒体资源的同时，也不能完全摒弃板书教学，比如对于某些特别重要的理论公式的学习和推导，学生难以在较短的时间内完全理解，这时就应该采用传统的板书教学方式。
多媒体教学中可以利用各种化学软件实现分子结构的模拟、构型的转变等，直观形象，对高分子的链结构、构型转变等抽象知识点的学习很有帮助，还可以将简单高分子实验制作成视频，比如学生在学习自由基聚合中的自动加速效应时，由于没有感官印象而难以掌握，可以通过视频将这一过程直观的展示出来，让学生通过观察去分析理解。
2.4.3 紧密联系生活
教学内容与生产生活紧密联系，能很大程度提高学生学习的积极性。高分子科学支撑着庞大的高分子工业，与生活联系密切，在教学中要将理论与实际结合，提高学生的兴趣。生活中到处都是高分子制品，在讲述高聚物名称和结构时，展示此种聚合物的制品，引导学生通过制品的特点来推断聚合物的特点，加深印象，还可以简单介绍行业内代表性的生产及加工单位。独立学院多有产学研共建平台、学生实训基地，在条件允许的情况下，组织学生参观高分子生产加工基地，了解比较成熟的高分子合成工艺，高分子材料的加工成型过程等。
2.5 改革考核体系
考核是教学成果的主要检测手段之一，传统的考核方式是一张试卷定生死，存在诸多弊端，建议将课程考核方式分为两部分，一部分是平时的课堂表现，包括出勤率、作业完成情况等，这部分的比例可以适当提高，从而使学生更加注重课堂的互动环节；另一部分是期中和期末理论考试，采取开卷与闭卷相结合的形式。
高分子导论的主要理论考核内容是高分子化学和高分子物理，这是两个虽有联系但相互独立的方向，可以分别考试，同比重计入总分。考试可以采取开卷闭卷相结合的方式，高分子化学中反应动力学部分有很多的公式，学生记忆上存在困难，可以适当采取开卷或半开卷的形式，而高分子物理中多是对规律的解释和应用，采取闭卷的形式。
3、结语
高分子导论作为一门知识点多、理论性强、学习难度大的课程，在独立学院学生基础薄弱、课时数少的情况下进行教学，目前尚在探索阶段，还存在不少问题。教师需要不断的改进教学方法，培养学生良好的学习习惯，充分调动学生的学习积极性，这样才能取得令人满意的教学效果。
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部令，第26号：独立学院设置与管理办法，2008年2月22日
[2] 于丽波，本三院校学生特点分析，科技信息，2011，8：69
[3] 方征平 郭正虹，在独立学院开展高分子物理教学的几点思考，高分子通报，2009，8：74-78
[4] 徐晓冬，非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会，高分子通报，2010，5：74-78
[5] 董炎明 张海良，高分子科学简明教程，科学出版社，2008
[6] 李丽，多媒体在高分子教学中的应用，高分子通报，2006，2：64-69
高分子材料导论范文第2篇
本科教学是高等学校人才培养的重要环节，肩负传授知识和技能的重要职能。课程体系构建是本科教学的基础和核心。世界一流研究型大学的课程体系构成具有一些共性，比如：从课程模块来看，都包括通识课和专业课;从课程结构层次来看，都有必修课和选修课;从教学方法来看，都有讲座课程和研讨课程。对于研究型大学来讲，专业课程的设置和教学是构建学生专业知识体系、训练专业认知能力和养成专业思维方式的关键要素，蕴含和体现了高等学校的人才培养理念和特色。
高校人才培养目标和教育思想决定了课程体系设置。近年来，南京大学以“为社会各行各业培养具有创新精神、实践能力和国际视野的未来领军人物和拔尖创新人才”为目标，通过深入探索和实践，提出了“三三制”人才培养模式。南京大学化学化工学院在人才培养思路上一直秉承戴安邦院士的全面化学教育思想，即“全面的科学教育要求教学既传授知识和技术，更训练科学方法和思维，还培养科学精神和品德”。在新的时代背景下，南京大学化学化工学院围绕多元化创新型人才培养，在分析借鉴美国加州大学伯克利分校和英国剑桥大学等世界著名研究型大学化学专业课程设置模式和特点的基础上，对传统的化学专业课程体系进行了一系列调整和改革，构建了“激发兴趣、注重能力、多元培养、个性发展”的专业课程体系。
一、美国加州大学伯克利分校化学专业课程体系
美国加州大学伯克利分校(以下简称“伯克利”)是世界著名研究型大学，在学术界享有盛誉，也是美国最自由、最激进的大学之一。化学是伯克利的传统优势学科，在OS世界大学最新排名中，伯克利的化学学科排名第二。
伯克利学制为4年，每学年有3个学期，分别是秋季学期(一般17周)，春季学期(一般17周)以及暑期学校。本科生学位要求的最低学分数为120。
伯克利的化学学院有两个系：化学与生物分子工程系和化学系。化学系的专业课程主要是按知识模块进行构建，由基础课和大量的专业课两大模块组成。根据修读课程的不同，化学系的学生可申请化学理学或者艺术学学士学位，或者化学生物学理学学士学位。本文仅介绍化学理学学士学位要求的专业课程。
上图是典型的化学专业本科生培养方案示意图。可以看出，化学系本科生在第一年主要修读大学化学和定量分析这门课(含实验)，或者根据需要修读与高中课程相衔接的化学课程。二年级主要修读有机化学(含实验)。三年级需修读高等无机化学和物理化学两门课。四年级的专业课较多，包括物理化学实验、仪器分析、无机合成及反应、有机化学.高级实验方法或者原子核技术中的化学方法，这几门课均包含理论课和实验。以上课程构成了化学专业本科生的必修课，这些课程一般为3～5个学分。
伯克利认为本科毕业生应该“熟悉艺术、文学、数学、自然科学和社会科学;能够收集、筛选、综合、评价来自不同领域并以不同形式呈现的信息;理解研究过程和如何创造新的知识;能够与人合作共事;能够创造性地转换其环境;具有解决问题和作出决定所必须的技能，并能考虑决定的广泛的社会和伦理意义;能够处理模糊性，能够灵活思考并具有在职业生涯中不断发展智识的技能”。因此，化学系本科新生需要参加新生导学课。一、二年级必修的课程还包括数学、物理以及15学分的BreadthElective课程(如阅读写作、外语、人文社科类课程)，类似于国内的通识课。除此之外，化学系还开设了培养团队合作(如SupervisedGroup Study和Directed Group Study)和独立工作能力(如Individual Studv forAdvancedUndergraduates)的课程。
对于高年级本科生，除了专业必修课外，还要求完成15学分的专业选修课和跨专业选修课。
伯克利化学系开设的高年级专业选修课有30多门，一般3学分，包括信息化学、生命体系中的无机化学、高等无机化学、无机合成与反应、普通生物化学和分子生物实验、高等有机化学机理、高等有机合成、有机化学一高级实验方法、量子力学和谱学、生物物理化学;物理学原理和生命分子、生物物理化学、化学生物学、伯克利能源讲座;生物质能、原子核化学、原子核技术中的化学方法、材料化学导论、生物化学工程实验、高分子科学与技术、大气化学和物理实验以及量子信息科技等课程。
化学专业建议选修的跨专业课程涉及大气、生物、土木和环境工程、计算机、地球和行星科学、经济、教育、电子工程、政策和管理、力学工程、分子和细胞生物学、营养学和毒理学，物理、植物和微生物学、公共卫生、统计等多个学科分支，多达200余门课程。另外，本科生还可以选修多达50门的研究生专业课。因篇幅有限，本文不一一列出这些课程的名称。
二、英国剑桥大学化学专业课程体系
英国剑桥大学是历史最悠久的世界著名研究型大学之一，素有“诺贝尔奖摇篮”的美誉。剑桥大学崇尚自由、创造性、人文和科技相结合的教育理念，是将传统和现代教育有机结合的典范。剑桥大学化学专业具有很高的学术声誉，在2016 TIMES英国大学优势专业中排名第一，QS世界大学最新排名中名列化学专业第三。
剑桥大学对学生的培养与管理是经典的学院制。该校有31个学院，负责学生的生活和本科生的业余辅导。教学由大学的科系负责，主要科系包括艺术和人文、生物科学、临床医学、人文和社会科学、自然科学、技术等。剑桥大学每学年的授课时间分为三个学期，包括Michaelmas学期(8周)、Lent学期(8周)、Easter学期(5周)。
化学系负责化学专业课程的设置与讲授，修读不同的化学课程前，要求修读相应的数学、物理课程。另外，学生也要学习计算机、语言以及其他人文学科。化学专业课分为三个模块。
第一学年课程为模块IA，主要是介绍化学的基本原理，与预科课程相衔接，课程包括分子形状与结构、有机化学反应与机理、热力学与平衡、化学反应动力学、元素化学。另外，要求学生参加两周一次的实验课程，实验内容安排与理论课程基本同步，实验课程没有单独学分，实验成绩计入相应课程最终成绩。
第二学年课程为模块IB，课程更深入地讲解化学原理。学生有两种化学课程类型可选择，即A类理论与物理化学类课程和B类有机与无机化学类课程。继续修读化学专业的学生要全部完成两个方向的课程。其他专业的学生根据自己以后的专业方向分别修读A或B类课程。
A类课程包括量子力学导论、分子谱学、对称与成键、分子能级与热力学、电子结构与固体性质，B类课程包括重要有机反应、结构解析、配位化学、金属有机化学、无机环化学、形状与有机活性、化学生物学导论。对应于A类与B类课程，学生要求每周参加一次或两次实验，实验成绩计入相应课程最终成绩。
第三学年开始时，化学系开设学生化学生涯指导讲座。大三学年学习模块II课程，是在模块I学习的基础上，扩展与深化对化学知识的认知。模块II课程又分为三个层次。第一层次包括5门课程，每门课程1学分。其中，4门为必修课，包括无机化学I：结构与成键、有机合成基础、高分辨分子光谱、理论技术，另外一门课程物理化学中的概念为选修课。第二层次有8门课程，包括无机化学II：过渡金属与金属有机催化、结构与性能、化学生物学I：生物催化、化学中的衍射方法、材料化学、统计力学、对称与微扰理论、有机机理研究。第三层次有7门课程，包括：无机化学III：表征方法、有机化学中的控制、大气化学、高分子导论、电子结构、化学生物学III：核酸、核磁共振中的物理基础。
大三的实验课程包括两个部分：一是现代合成化学中的技术，主要是无机及有机化合物的制备与合成;二是与物理及理论化学有关的实验与计算。两部分实验均为必修。
在大三结束时，学校筛选能进入第四学年学习的学生。第四学年主要包括课程模块III的学习和课题研究。在学期开始时，学生接受实验安全教育及生涯规划指导。模块III课程包括18门化学课程以及3门其他院系课程(篇幅关系，文中不再列出这些课程名称)，要求学生根据兴趣选修8门以上课程。
三、对两校化学专业课程体系共性和差异性分析
从以上对伯克利和剑桥大学这两所具有代表性的研究型大学化学专业课程体系的分析，可以看出以下共性：
(1)课程内容层次和梯度明显。伯克利化学系对本科生实行分阶段培养。课程设置分低年级课程和高年级课程。针对专业基础不同的学生，部分课程设置了引导性或难度较低的课程。如大一年级学生可以先修读层次较低的大学化学、大学化学实验这两门课程，再修读必修的大学化学和定量分析这门课。而剑桥大学的化学专业课程则更多地从学科认知规律来体现课程内容的层次性，学生根据自身发展，也可以选择不同的课程模块。
(2)课程设置具有广泛性和多样性。伯克利基本采用化学四大基础课的模式，但本专业和跨专业选修课程非常丰富，涉及很多相关学科分支，这与化学系对专业人才的培养定位有关，即“化学专业毕业生可从事石油、化工、食品、农业、摄影、制药、生物科技及矿业等相关行业的研发，或者化工贸易、质量控制以及行政管理等工作”。伯克利化学专业学生还可以选修本专业研究生课程。剑桥大学的专业课程体系中，前沿性选修课程多，能让学生充分了解学科前沿。比如大四课程模块III的蛋白质折叠、错误折叠与疾病、磁性材料、化学生物学与药物发现、固体电极等课程，本身已经具有研究生课程的专业性和深度。
(3)设置导学课程。伯克利和剑桥大学都有针对本专业的引导性课程，如伯克利大一新生需要修读的导学课，主要包括面向新生讲解化学系各个课题组的研究工作、学院的图书馆、计算机设备、校友和高年级学生的经验交流，以及学校和学院的资源介绍等。而剑桥大学在大三和大四学期初均设置了生涯指导讲座以及安全教育。这类课程的设置能够更好地帮助学生学习与成长。
(4)重视实验教学。伯克利和剑桥大学除了专门的实验课外，很多课程都有相应的实验内容，并且内容与理论课程基本同步。
两校课程的主要差别在于：
(1)授课时段安排不同。剑桥大学化学专业基础课程不采用平行授课方式，不是从学期的第一周持续到最后一周，而是采取集中连续授课。比如用3周时间集中把A课程讲完，然后再讲授B课程。这种模式的优点是，能够使学生在短时间内集中在1～2个知识模块上学习，课后查阅大量的参考书与文献，对知识的理解更深入。而伯克利则采用的是比较常用的模式，即一门课程贯穿整个学期。
(2)课程内容构建思路有区别。伯克利的化学课程，特别是专业必修课和国内大多数研究型高校的化学专业设置基本相同，是基于二级学科内容划分的传统模式。而剑桥大学的课程设置抛弃了传统的四大化学课程模式，改为按照知识结构和学科认知规律来设置课程，避免了知识点的重复讲授。
四、南京大学化学专业课程体系改革的知与行
对照伯克利和剑桥大学等国外著名研究型大学的化学专业课程体系，我国高校传统的化学专业课程体系存在明显的不足，无法满足科学发展、国家战略以及社会产业对多元化创新型化学人才的需求，具体问题包括：(1)现有课程体系缺少导学与衔接课程，缺少对专业的兴趣培养与认知，造成新生存在较长时间的迷茫期。(2)按传统四大化学设置专业核心课程，部分知识点讲授重复较多，学科前沿内容体现不均衡。(3)在传统课程体系中，交叉课程少，对学生交叉类学科的培养措施不到位。(4)对化学产业人才培养不重视，有关产业素养培养的课程缺失。
针对以上问题，我们对专业课程体系进行了补充和优化。为大一新生设置了衔接课程，开设新生导学课，以解答学生关于化学“学什么，怎么学，去哪儿”等疑惑。为了激发学生对化学的兴趣，开阔学生知识视野，我们围绕不同主题开设了7门新生研讨课：化学与生命、化学与材料、能源与化学、化学与环境、大分子：从材料到生命、原子与分子的量子世界、高分子材料与社会发展等。
专业核心课程涵盖化学科学的基本及核心的理论内容和技能训练，是化学专业学生准出课程的主要组成部分。南京大学化学专业学生通过自主招生及高考两种模式选拔录取，这两类学生的化学知识基础差异明显。对此，我们构建并实施了因材施教的两种核心课程体系。
一是普通核心课程体系。主要针对无化学竞赛经历和专业基础的学生。我们按照从微观到宏观的思路进行了优化，并对课程内容进行调整与更新。主要是：合并无机化学与化学分析内容，设立大学化学课程;结构化学由大三调整到大二开设;增设高分子导论核心课程，形成以大学化学、结构化学、有机化学、物理化学、仪器分析、高分子导论为骨架的核心理论课程体系。
二是针对学科特长生的课程体系。自主招生选拔的学科特长生通常具有较好的无机及有机化学基础。针对这一特点，我们对核心课程进行了调整：融合无机化学与基础物理化学知识，构建了一门全新的化学原理课程;压缩了有机化学授课学时;将结构化学、结晶化学、高阶物理化学内容整合为高等物理化学。通过数理课程学习内容的强化、化学核心专业课程的整合与提升，使学生具有宽厚的数、理、化、生等理科基础，学科视野开阔，专业知识扎实，为在化学以及相关交叉学科领域的发展打下良好的基础。
同时，我们构建并实施了“基础一综合一研究”一体化、多层次、开放式的实验教学新体系，并对相应实验教学内容进行了改革。主要是合并“无机化学实验”和“定量分析化学实验”为“大学化学实验”;取消无机化学、分析化学、有机化学、物理化学和高分子专门化实验，在化学一级学科层面上开设综合化学实验课程，将科研成果及时转化为教学实验，形成了大学化学实验、有机化学实验、仪器分析实验、物理化学实验、综合化学实验这一新的实验教学课程体系：
为满足多元化人才培养需求，我们构建了多元选修课程体系：
(1)专业选修课。我们按科学知识单元组织课程，构建了知识体系完整、前沿性强的专业选修课体系，包括高等无机化学、有机合成、谱学基础、近代仪器分析法、高分子化学、化工原理、计算机与化学、化学文献、结晶化学、配位化学、催化化学、现代材料化学基础、分离科学、波谱分析、等离子化学、高分子物理及物化、胶体与界面化学、高分子材料制备等。另外，我们委托生命科学学院开设了生物化学、分子生物学等课程;选择环境化学、材料加工、药物化学、能源化学、地球化学等相关院系课程为跨院系选修课。
(2)高年级研讨课和研究生课程。高年级研讨课包括化学与纳米材料、先进高分子材料、分子识别与分析、无机交叉领域的前沿发展、有机化学现代进展。另外，我们对本科生开放了部分研究生课程，包括配位磁化学、高分子结构研究法、电分析化学基础、高等有机化学、计算量子化学等。这些课程使本科生能系统了解学科前沿领域，让学生了解并思考科学问题的发掘与解决过程，培养学生的创新意识与能力。
(3)化学产业类课程。针对化学行业对人才培养的需求，我们开设了化学化工行业就业创业指导、化学安全与防护、精细化学品开发与商业化、现代实验测试技术等与企业管理、市场需求、安全生产、环境保护、质量认证等课程。我们聘请企业专家、政府管理人员以及外校师资为学生授课，以体现行业要素，培养学生产业素养和创业能力。
高分子材料导论范文第3篇
[关键词]热分析；聚烯烃；示差扫描量热分析；热重分析；氧化诱导期时间；动态热机械分析
中图分类号：TQ 325.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0112-01
热分析是表征材料的基本方法之一，多年来一直广泛应用于科研和工业中。近年来在各领域，特别是高分子材料领域，都有了长足发展。根据 ISO 9000 标准，热分析仪器已成为质量分析控制、工业试验和研究开发中不可缺少的设备。使用现代化的热分析仪器系统，可以使测量操作快速、简便、可靠。[1]
本工作以PE公司的7系列仪器所测数据为基础，简要叙述了热分析在吉林石化公司乙烯厂聚烯烃树脂开发中的应用。
1 示差扫描量热（DSC）分析
DSC是应用最广泛的热分析技术之一，主要用于表征高聚物的玻璃化转变温度（Tg）、熔融温度（Tm）、结晶温度（Tc）和氧化诱导期时间（OIT），可以给出材料的氧化行为和添加剂影响的信息。[2]
一般在DSC曲线中，凸起的峰值用来表征吸热效应，即熔融焓；反向的峰值表征放热效应，即结晶焓。熔融曲线给出了结晶度的信息，结晶度越大，结晶越完善规整，则熔融焓越大；而结晶焓给出了结晶温度、结晶速率等信息。结晶温度越高，越有利于制品的快速生产，即成型效率高。
1.1 在双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）生产中的应用
结晶是BOPP生产加工过程中的重要影响因素之一，聚丙烯（PP）结晶的速率、结晶的完善程度、结晶的形态、晶体的大小等对生产工艺、薄膜性能都有非常重要的影响。
温度越高或越低（如在Tm附近），越难结晶，在Tc处结晶速率最快，在拉伸过程中要防止预热、拉伸时结晶度急剧增加，因此不要在PP最大结晶速率的温度区域内选择拉伸温度，最好在结晶开始熔融、分子链能够运动的温度下进行拉伸，即Tc与Tm之间。DSC可提供Tc与Tm及结晶速率的信息，可为车间制定拉伸温度提供参考。
BOPP专用料的DSC曲线可看出，BOPP专用料的结晶外推起始温度为119 ℃，则拉伸温度至少达到119 ℃，以保证工艺稳定。
1.2 在三型无规共聚聚丙烯（PPR）产品开发中的应用
在PPR管材的开发中，熔点是一项重要指标。熔点的高低与PPR产品中乙烯的含量相关，决定了产品的质量。为此，在开发PPR产品时，利用DSC技术在线分析了乙烯含量对其熔点的影响，结果可见，随乙烯含量的增加，PPR的熔点降低。由此，在工业生产PPR时，可利用DSC分析监测熔点，掌控乙烯含量，为生产服务。
1.3 在透明PP产品开发中的应用
在透明PP产品的开发中，因透明剂加速了PP的结晶速率，提高了结晶温度，因此利用透明料做制品时，成型周期大大缩短，单位时间制品量增加，降低了生产成本。4种透明剂对结晶温度的影响看出，采用4号透明剂PP的结晶温度最高，即成型最快。
1.4 PP黏料分析
在生产共聚PP时，因乙烯加入量不易控制，导致乙烯加入量超高，出现PP在反应器出口时，因软化发黏而堵料的情况。从PP黏料的DSC曲线上的两个熔点及结晶点可初步判断，此料已非无规共聚PP，其中含有长乙烯链段，导致其熔点为127 ℃。因此，该物料与蒸汽接触时，由于蒸汽温度为120 ℃，从而导致物料受热后软化、发黏、堵塞管道。
1.5 氧化诱导期分析
OIT是一种稳定材料抵抗氧化分解的相对度量。用DSC测定OIT被广泛用于研究聚烯烃的稳定性，它可以简便快速地评价聚合物氧化体系抑制氧化的时间。在聚合物氧化过程中，先是消耗掉加入的抗氧剂，待抗氧剂耗尽便开始迅速氧化。相应地，在恒温DSC曲线上便可观察到经历了一段时间（即氧化诱导期）之后，开始明显的热氧化放热效应。
实验的简单过程：试样和参比材料在惰性气体（氮气）环境下以恒定速率加热，达到规定温度后，切换成相同流速的氧气；然后将试样保持在恒定温度下，直至在DSC曲线上显示出氧化反应。OIT就是开始通氧气到开始氧化反应之间的时间间隔。
两种抗氧剂的氧化诱导期可见，1号试样很快消耗完抗氧剂，开始分解，而2号试样仍具有抗氧化能力，据此可判断2号试样的抗氧化性好于1号试样。不同树脂的抗氧化能力以及不同抗氧剂或不同抗氧剂添加量的树脂的抗氧化能力均可用OIT来评价。
2 热重（TG）分析
TG分析是在程序控制温度情况下，测量聚合物试样的质量随温度或时间的变化曲线。根据热失重曲线，可以判断被测聚合物试样作为高分子材料使用时的最高使用温度；通过测量失重程度来表征添加剂的含量；根据共混物中各组分的相对稳定性的差别，来鉴别共混物的成分。一般引起测试试样发生变化的反应是组分的挥发、分解或氧化反应。
2.1 测定树脂的热稳定性
用TG分析测试了3种聚烯烃树脂的热稳定性，结果看出，3号试样的耐热稳定性最强，分解温度最高。如果为同一试样，采用不同或不等量的抗氧剂，还可用于评价抗氧剂的效果。
对于聚合物的长期热稳定性测试不能简单用TG表征，它是各种环境下的综合关系，需要采用热老化箱等其他仪器。
2.2 在降解母料生产中的应用
在降解母料生产中，在基础PP中加入降解剂（过氧化物）后，PP分子链发生断链反应，相对分子质量变小，表现在熔体流动指数（MI）增大，即降解剂含量与MI呈一定的关系。而由TG分析得到的失重量可初步判断降解剂的加入量。因此，该方法为降解母料生产提供了监测手段。如在生产中需要MI（10 min）为50 g的产品，则所测失重量达到3%即可。
3 动态热机械分析（DMA）
DMA是在程序控制温度下，测量物质的力学性能随温度（或时间）变化的一组技术。由于各种物质随温度的改变其力学性能均会发生变化，所以DMA对研究和测量材料的应用温度范围、加工条件、材料的短期和长期力学行为都具有十分重要的意义。
维卡软化点与无规PP中乙烯含量的关系可见，随无规PP中乙烯含量的增加，分子链的规整度降低，导致结晶度下降，耐热性下降。此外，DMA还可用于测试试样的拉伸及弯曲模量、热膨胀系数、蠕变性、黏弹性、悬壁梁冲击强度等。这些项目还需在以后的聚烯烃树脂开发中不断地进行开发应用。
4 结论
热分析在聚烯烃树脂研究尤其是聚烯烃树脂开发中具有极大的应用价值，不但可用于产品的研究开发，而且可用于生产监测、产品质量鉴定等。热分析与其他色谱仪联用，尤其是TG与红外或质谱联用，可以判定产品的组成。由于在热分析测试中，试样用量少，测量快速、准确，因此在聚烯烃开发中必将发挥越来越大的作用。
参考文献
[1] 曾宗强.热分析技术在天然橡胶研究中的应用[J].热带农业工程，2005，12（2）：37-40.
[2] 刘振海.热分析导论[M]. 北京：化学工业出版社，1991：48-65.
作者简介
戴鹏（1981.5-29），男，吉林省吉林市人，助理工程师，办公室主任。2004年大学毕业，获文学士学位，从事过设备管理等工作。
高分子材料导论范文第4篇
【关键词】压电陶瓷;掺杂;锆钛酸钡
Piezoelectric Properties and Modification of 0.9 K0.5Na0.5NbO3-0.1Ba (Zr1-xTix)O3Ceramics
CHENYun
(Department of Chemistry and Material EngineeringHefei UniversityHefei230022China)
【Abstract】Considering the practicality , A new-type a 0.9 K05Na0.5NbO3-0.1 Ba(Zr1-xTix)O3 piezoelectric ceramic were prepared by traditional ceramic sintering technique, and their piezoelectric properties was also studied. These results of research indicate that this new type ceramics sintered at 1165℃ for 4 hours, and when x is 0.50, every properties show the best, d33 is 128 pC/N, kp is 33%, Qm is 117,tanδ is 2.1%, and εr is 1283.
【Key words】Piezoelectric ceramics;Doped;Barium zirconate titanate
1946年，在美国麻省理工学院绝缘研究室发现，在钛酸钡铁电陶瓷上施加直流高压电场，使其自发极化沿电场方向择优取向国家,除去电场后仍能保持一定的剩余极化,它便具有压电效应，从此诞生了压电陶瓷。现在提倡和支持研发和使用高新材料，在近年来，压电陶瓷和压电器件的原材料和制造工艺有了很大的发展。压电陶瓷目前已在高科技信息、航空航天和生物化学等诸多高新科技领域具有不可代替的地位，这是因为压电陶瓷具有稳定的化学特性、优异的物理性能、易于制备成各种形状和具有任意极化方向的特性。 [1-3]
然而，当前使用的压电陶瓷的生产原料都含有大量的重金属铅，陶瓷中的PbO(或Pb3O4)的含量约占原材料总重量的70%，不仅难以制备紧密的压电陶瓷，还会对环境造成污染，因为目前还没有大规模回收留在地面和游离于空气中的铅。随着环保已经成为世界发展的主要前提，无铅压电陶瓷的研发已经迎来最有力的契机，现在已经出现了许多具有实用价值的陶瓷体系，钛酸盐系压电陶瓷成为此领域许多科学家与学者实验课题。虽然无铅压电陶瓷可以缓解环境污染，但是目前的无铅压电陶瓷的性能与PZT基压电陶瓷相比还有一定的距离，但是无铅压电陶瓷已经获得众多科学家和学者的青睐，相信不久的将来无铅压电陶瓷取代PZT基压电陶瓷[1-3]。
本实验考虑到实用性，因此采用传统陶瓷制备技术和电子陶瓷工业用原料，制备了0.9 K0.5Na0.5NbO3-0.1Ba (Zr1-xTix)O3 压电陶瓷，并研究了该体系压电陶瓷的介电压电性能。
1．实验
本着实用化的目的，采用传统的陶瓷制备工艺技术，以Na2CO3、K2CO3、Nb2O5、BaCO3、ZrO2、TiO2为起始原料，根据0.9K0.5Na0.5NbO3-0.1Ba(Zr1-xTix)O3（简记为KNN-BZT）,陶瓷体系的化学计量进行配料，其中x分别为0.20，0.50，0.80，0.95，并依次简记为BZT20, BZT50, BZT80, BZT95。首先将原料混合加入无水乙醇混合、振动球磨48小时，充分研磨后进行干燥，然后在800～860°C下，经2小时的预烧生成陶瓷粉体；生成后的陶瓷粉末球磨12小时并60目分样筛后，加入粉末质量的10%～15%粘结剂再次球磨12小时，得到流动性好的陶瓷颗粒；在80MPa压力下干压成型，获得厚度为1.2～1.7 mm、直径为 12.0 mm的生坯片；然后在1100°C下、烧结4小时得到致密的陶瓷片并清洗其表面杂质；将清洗干净的陶瓷片用真空溅射仪镀上银电极，再在硅油温度为90°C～100°C、极化直流电压为4.0 Kv/mm～4.5 Kv/mm的条件下极化30～40分钟，放置24小时后，测试各项性能。用LCR数字电桥（TH2816A）在常温下测得1kHz时陶瓷样品的介电常数εr和介电损耗tanδ；用ZJ-3A准静态测量仪测量d33；采用HP4294A阻抗分析仪测量陶瓷样品的谐振频率、反谐振频率、谐振阻抗和电容，根据以上数据计算出陶瓷的机械品质因素Qm和机电耦合系数kp。
2.结果与讨论
2.1 KNN-BZT陶瓷的压电性能
图2给出了KNN-BZT系压电陶瓷的压电性能随Ti元素摩尔分数的变化规律。图2(a)、(b)和(c)分别显示随着Ti4+ 含量的不断升高，其压电性能也随之增强，在Ti4+含量为0.50（摩尔分数）时，压电性能达到最强，根据图表所示：此时压电常数d33为128pC/N，机电耦合系数kp为33%，机械品质因数Qm为117；而当Ti元素含量继续升高时，压电性能迅速减弱。
(a) (b)
(c)
图2 组成x与陶瓷样品的d33、kp和Qm的关系
2.2 KNN-BZT陶瓷的介电性能
图3给出了KNN-BZT系压电陶瓷1KHz频率下的介电性能随Ti元素的摩尔分数x的变化规律。从图3可以看出，介电常数和介质损耗先随x的增加而增大并在x为0.50处出现达到最高峰，二者达到最大，此时经测量与计算得介质损耗tanδ为2.1%，介电常数εr为1283。然后随x的增加，介电常数和介质损耗逐渐下降，这主要由于电导和驰豫过程引起的损耗最大，而且电畴的极化反转变得更为容易，于是介电常数也达到最大。
（a） （b）
图3 组成x对陶瓷样品的tanδ和εr的关系
3.结论
x为0.50时性能达到最佳，其压电常数d33为128 pC/N，机电耦合系数kp为33%，机械品质因素Qm为117，tanδ为2.1%，介电常数εr为1283。■
【参考文献】
［1］励抗全.材料导论――高分子材料与工程专业系列教材.北京:中国轻工业出版社,2000.
［2］曾汉民.高技术新材料要览.北京:中国科学技术出版社，1993.
［3］理查德J.布鲁克.陶瓷工艺(第一部分).见:卡恩RW,哈森P,克雷默EJ主编.材料科学与技术丛书.第17A卷.清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室译.北京:科学出版社,1999.
［4］Tomaszewski H,Boniecki M,Weglarz H.Effect of grain size and residual stresses on R-curve behavior of alumina based composites. J.Eurp.Ceram.Soc.2001,21:1021-1026.
［5］Casellas D,Cumbrera F L,Sanchez F,Forsling W.On the transformation toughening of Y-ZrO2 ceramics with mixed Y-TZP/PSZ mierostructures.J.Euro.Ceram.Soc,2001,21:765-777.
［6］Heuer A H.Transformation toughening in ZrO2containing ceramics,J.Am.Ceram.Soc,1987,70(10):689-698.
［7］Du H L, Tang F S, Luo F, et al. Effect of Poling Condition on Piezoelectric Properties of (Na0.5K0.5)NbO3-LiNbO3 Lead-Free Piezoelectric Ceramics[J].Materials Science and Engineering,2007,137(2):175-179.
［8］Leon A B,Morikawa Y,Kawahara M,Mayo M J.Fracture toughness of nanocrystalline tetragonal zirconia with low yttria content.Acta.Materialia,2002,50:4555-4562.
高分子材料导论范文第5篇
关键词：国际化；全英文；教学实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）29-0216-02
随着我国社会经济的发展，我国在国际事务中发挥越来越重要的作用，需要越来越多的国际化人才，同时也有越来越多的外国学生来中国学习，作为国际化语言的英语逐步引入到教学中是大势所趋。但是我们的人才培养体系无论从国内学生的专业英语教育还是针对外国留学生的专业英语教学，距离国际化要求还相距甚远。国际化教育至少包括以下三方面[1]：①人才培养理念的国际化；②人才培养体系的国际化；③人才培养环境的国际化。培养理念方面，无论各国的文化如何，人才培养的核心首先是激发学生的探索精神和热情，其次是使学生掌握认识世界的方法、学会发现问题和解决问题的能力，能及时把握本领域国际前沿科学与技术，以综合性、创新性思维，解决本领域国际前沿问题。培养体系方面，则涉及具体的培养方案的制定，教学环节的探索与创新；培养环境方面涉及人员的国际交流、国际网络公开课程的普及及课堂国际环境的建立等。本论文以装备制造专业本科生二年级《机械工程材料》课程为例，介绍我们在国际化教学的思考与实践探索。
一、装备制造专业本科生的国际化教学思考
我国是装备制造大国，但还不是装备制造强国，距离发达国家还有相当的差距。这种差距不仅体现在原始创新设计及制造技术上，更重要的是体现在高素质人才队伍、人才培养体系上。为适应建设国际一流装备制造产业的需求，我校2011年开始在机械学院试点开办国际班。在原来英语强化班的基础上，招收英语基础好的中国学生，与留学生一起组成混合班，全部用英文教学。为实现培养具有国际化视野的创新型装备设计与制造人才，以期实现与国际接轨。在教育过程中要树立以学生为本的理念，在教学的过程中要注意激发学生的潜能，培养学生发现问题和解决问题的能力，在教学内容方面要使学生熟悉掌握本专业的国际化知识和国际惯例。
二、装备制造专业本科生材料课程的国际化教学实践
《机械工程材料》课程是装备制造专业本科生重要基础课程，但不是核心课程。课程设置的目的是使学生掌握工程材料的基本理论知识及其性能特点，建立起材料性能与其化学成分、组织结构及加工工艺之间的联系，了解常用工程材料的应用范围和加工工艺，为装备制造专业本科生在设计各种机构及零件的过程中对材料的选择和加工工艺制定提供基本的参考，使学生初步了解选材及材料加工工艺背后的科学依据。针对课程内容多、概念多、学时少、实践性强的特点，我们在以下几方面进行了改革实践。
1.全面进行教材改革。在国际班教学阶段，我们选用原版教材《The Science and Design of Engineering Materials》作为主教材[2]。该教材总体内容可以满足课程要求，但是内容太多，篇幅太长，部分内容对非材料专业又显太深。现有学时只能教授其三分之一的内容，价格也偏高。针对上述情况，我们于2011年编写出版了一本《Mechanical Engineering Materials》[3]教材。①该教材以英文为主，每章后面辅助以中文摘要，同时将主要概念的中英文对照表列在书后。②该教材主要依据双语课程的教学大纲，参考了很多国外原版书并加以浓缩，形成约30万字，260页的教学参考书。③该教材内容上分为两部分，第一部分为基础部分，重点在于让学生建立材料的宏观性能与材料的成分、微观结构及加工工艺之间的关系。第二部分为应用部分，分别介绍了工业中常用的材料如金属材料、陶瓷材料、高分子材料及复合材料的成分特点、微观结构特点、性能特点及应用。重点剖析了机械行业应用最多的金属材料中的钢和铸铁，应成分改变而带来的工艺变化及性能变化。④基础部分将宏观与微观的关联的哲学思想贯穿在每一章中。⑤应用部分介绍各种材料时，引入了国外的标准，以使学生了解国外标准的特点。
2.精心设计教学环节。（1）精心准备第一节课。引言不属于课程主内容，但却有着非常重要的作用。要通过这一部分内容的讲解，使学生充分认识课程的重要性并产生对学习本课程的兴趣。从纵向维度，以人类社会发展的石器时代、青铜器时代、铁器时代、信息时代为线索，介绍了材料对社会发展的重要作用；从横向维度，以对材料的宏观、微观、纳观等结构的观察与表征为线索，介绍了人类对材料认识的深化，进而使材料的性能得到不断的改善，使学生建立材料从经验到科学的发展历程。（2）以联系的观点贯穿始终，使学生建立宏观与微观的联系。课程始终将宏观与微观的联系作为核心，使学生们在纷繁浩瀚的众多材料选择中能把握住基本的线索。①基础部分紧紧围绕材料的性能―成分―结构―工艺之间的关系，每一次课开始都以材料科学与工程涉及的四要素构成的四面体作为开端[4]，以使学生首先知道本次课程在材料科学与工程中的位置及与其他部分的联系；以相图和等、变温转变图为重点，深化材料的性能―成分―结构―工艺之间的动态关系。②应用部分考虑不同成分对材料转变的影响及相应的工艺变化，性能变化及主要的应用。重点围绕钢的应用，以碳含量由低向高为线索，使学生能对纷繁复杂的各类钢材有一个比较系统的认识与掌握。（3）以激发学生主动学习为目标，提高学习效果。为激发学生的学习兴趣，每一章总是以一个实际例子开始；对每个知识点，总是以问题开始，引导学生思考，注意启发式教学；每次课后留一道思考题，使学生深入消化讲授的内容。每章留一个扩展知识题，请学生自己课外查资料，同时作为下次课的开始。（4）以语言表达引导认识提高，增进学生对知识理解。
三、实践效果
通过一个学习周期的探索和实践，学生的反馈良好。通过对上课学生的问卷调查，认为教材内容覆盖全面和比较全面的占92%，对教材总体评价优良以上的占76%。对课堂讲授内容认为适中的占76%，对教学过程总体评价优良以上的占92%。同时，通过学生的反馈，也提出了今后要注意的问题：①增加学生用自己语言表达概念的机会。②增加学生讨论的机会。③增加学生自己找参考资料的机会。④探索改变考核方式。
培养国际化人才不仅要有国际化的教育理念，还要依靠具体的教学体系和教学过程才能保证教学质量。通过对装备制造专业本科生国际班《机械工程材料》课程的教学探索与实践，获得了一些宝贵经验，也更明确了今后的努力方向。
参考文献：
[1]连泽纯.浅议全球化环境下高校的国际化人才培养[J].牡丹江教育学院学报，2011，130（6）：74-76.
[2]Schaffer et al edited，2nd edition，The Science and Design of Engineering Materials[Z].高等教育出版社影印本，2003.
[3]齐民.Mechanical Engineering Materials（机械工程材料）[M].大连理工大学出版社，2011.
[4]冯端，师昌绪，刘治国.材料科学导论[M].北京：化学工业出版社，2002：6.
