2.实施方案、实施方法、具体实施计划（含年度进展情况）及可行性分析 2.1实施方案 （1）收集文献，准备课件，编写教材； 理论教学部分： 第一章 材料科学与工程综论（2学时） 本章主要内容包括： 1.1材料及其分类； 1.2材料是人类进步的里程碑； 1.3先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导； 1.4材料科学与工程的形成与内涵； 1.5材料的组成、结构、性能与使用效能之间的关系； 1.6新材料研发驱动力和方法及应用路径。 第二章 最有潜力的新材料 2.1石墨烯；2.2碳纳米管；2.3富勒烯（2学时） 石墨烯的突破性：介绍非同寻常的导电性能、极低的电阻率极低和极快的电子迁移的速度、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性。 难点与重点：介绍其在光电显示、半导体、触摸屏、电子器件、储能电池、显示器、传感器、半导体、航天、军工、复合材料、生物医药等领域的应用和原理。 碳纳米管突破性：高电导率、高热导率、高弹性模量、高抗拉强度等。 难点与重点：介绍其在功能器件的电极、催化剂载体、传感器等领域的应用和原理。 富勒烯突破性：具有线性和非线性光学特性，碱金属富勒烯超导性等。 难点与重点：介绍其在生命科学、医学、天体物理等领域有重要前景，有望用在光转换器、信号转换和数据存储等光电子器件等领域的应用和原理。 2.4气凝胶（1学时） 突破性：高吸收能量、高孔隙率、低密度质轻、低热导率，隔热保温特性优异。 难点与重点：介绍其在节能环保、保温隔热电子电器、建筑、防弹装置和体育保护用品等领域的应用和原理。 2.5 液态金属（非晶合金）（1学时） 突破性：高强韧性、优良的导磁性和低的磁损耗、优异的液态流动性。 难点与重点：介绍其在高频低损耗变压器、移动终端设备的结构件等领域的应用和原理。 2.6 泡沫金属（1学时） 突破性：重量轻、密度低、孔隙率高、比表面积大。 难点与重点：在介绍其导电性，可替代无机非金属材料不能导电的应用领域；在隔音降噪和高温污水处理等领域的应用和原理。 2.7 离子液体（1学时） 突破性：具有高热稳定性、宽液态温度范围、可调酸碱性、极性、配位能力等。 介绍其在绿色化工领域，以及生物和催化等领域的应用和原理。 2. 8 纳米纤维素（1学时） 突破性：具有良好的生物相容性、持水性、广范围的pH值稳定性；具有纳米网状结构，和很高的机械特性等。 难点与重点：介绍其在生物医学、增强剂、造纸工业、净化、传导与无机物复合食品、工业磁性复合物等领域的应用和原理。 2. 9 纳米点钙钛矿（1学时） 突破性：具有巨磁阻、高离子导电性、对氧析出和还原起催化作用等。 难点与重点：介绍其在催化、存储、传感器、光吸收等领域的应用和原理。 2. 10 3D打印材料（1学时） 突破性：改变传统工业的加工方法，可快速实现复杂结构单件和特种零件及个性定制成型等。 难点与重点：在革命性成型方法，介绍其在复杂结构成型和快速加工成型领域的应用和原理。 2. 11柔性玻璃（1学时） 突破性：改变传统玻璃刚性、易碎的特点，实现玻璃的柔性革命化创新。 难点与重点：介绍其在未来柔性显示、可折叠设备等领域的应用和原理。 2. 12 自组装（自修复）材料（1学时） 突破性：材料分子自组装，实现材料自身“智能化”，改变以往材料制备方法，实现材料的自身自发形成一定形状和结构。 难点与重点：改变传统材料制备和材料的修复方法，介绍其未来在分子器件、表面工程、纳米技术等领域的应用和原理。 2. 13 可降解生物塑料（1学时） 突破性：可自然降解，原材料来自可再生资源，改变传统塑料对石油、天然气、煤炭等化石资源的依赖，减少环境污染。 难点与重点：介绍其未来替代传统塑料等领域的应用和原理。 2. 14钛炭复合材料（1学时） 突破性：具有高强度、低密度，以及耐腐蚀性优异等性能； 难点与重点：未来在轻量化、高强度、耐腐蚀等环境应用，在航空及民用等领域的应用和原理。 2. 15 超材料；2. 16超导材料（1学时） 突破性：具有常规材料不具有的物理特性，如负磁导率、负介电常数等性能； 难点与重点：改变传统根据材料的性质进行加工的理念，未来可根据需要来设计材料的特性。 突破性：超导状态下，材料零电阻，电流不损耗，材料在磁场中表现抗磁性等性能 难点与重点：未来如突破高温超导技术，有望解决电力传输损耗、电子器件发热等难题，以及绿色新型传输磁悬技术。 2. 17形状记忆合金（1学时） 突破性：预成型后，在受外界条件强制变形后，再经一定条件处理，恢复为原来形状，实现材料的变形可逆性设计和应用； 难点与重点：介绍其在空间技术、医疗器械、机械电子设备等领域等领域的应用和原理。 2. 18 磁致伸缩材料和2. 19 磁（电）流体材料（1学时） 突破性：在磁场作用下，可产生伸长或压缩的性能，实现材料变形与磁场的相互作用； 难点与重点：介绍其在智能结构器件、减震装置、换能结构、高精度电机等领域的应用和原理。 突破性：液态状，兼具固体磁性材料的磁性，和液体的流动性，具有传统磁性块体材料不具备的特性 难点与重点：介绍在磁密封、磁制冷、磁热泵等领域的应用和原理。 2. 20智能高分子凝胶（1学时） 突破性：能感知周围环境变化，并能做出响应，具有类似生物的反应特性。 难点与重点：智能高分子凝胶的膨胀-收缩循环可用于化学阀、吸附分离、传感器和记忆材料；循环提供的动力用来设计“化学发动机”; 网孔的可控性适用于智能药物释放体系等领域的应用和原理。 以期通过该课程的学习使非材料类学生能够认识了解新材料特性，并把该材料应用到所学行业，为其进行科技创新打下坚实基础。 第三章 其他新材料 （1学时） 纳米银线、隐身材料等新材料特性及应用，总结应用于行业的路径。 （2）实验准备和编写实验指导书； 实验教学部分 拍摄实验视频，开展科普型的实验提高学生的兴趣，初步掌握新材料的从实验室到应用过程。 实验一：掺杂石墨烯橡胶制备及其力学和导热性能测定（2学时） 在橡胶中掺杂不同比例的石墨烯制备出橡胶基石墨烯增强材料，测试其力学和导热性能，基于测试结果探讨石墨烯对橡胶性能的影响，让学生体会到石墨烯的特殊性能，并让其探索石墨烯应用领域。 实验二：黄铜形状记忆合金（2学时） 通过让学生对黄铜丝进行塑性变形，然后置于不同温度下的水中，观察和测定黄铜丝恢复温度，基于实验结果的基础上探讨黄铜形状记忆合金的应用思路。 （3）教学网站建设、应用视频收集和拍摄； 设计建设教学网站，把课件和相关实验视频等放入到网站，并连接各材料相关的科技网站。 （4）小班试讲授和教学研究，开设校公选课； 进行小班试讲，得到反馈意见并进行修订相关内容，在广州大学城广东工业大学校区开设校公选课。 （5）网站上线，对外开放服务； 经学校和相关部门同意网站上线对外开放。 2.2实施方法 （1）收集文献，准备课件，编写教材； 在国外内知名相关杂志、网站和教材（《Nature》、《Science》等国内top杂志、中国知网CNKI等中文数据库、环球科学网站（《科学美国人》中文版）http://www.huanqiukexue.com/）收集文献和参考资料，使用powerpoint等如何准备课件，编写教材。 （2）实验准备和编写实验指导书； 设计实验，编写实验指导书； （3）教学网站建设、应用视频收集和拍摄； 聘请专业公司网站设计和建设，进行实验拍摄，从各知名视频站点和公司下载新材料应用宣传片。 （4）小班试讲授和教学研究，开设校公选课； 在广东工业大学内招募志愿者进行小班教课，请同学提供依据，修订课件等材料，并开设校公选课。 （5）网站上线，对外开放服务； 经学校和相关部门同意网站上线对外开放。 |
