無機非金屬材料工程范文

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1、無機非金屬材料工程專業學生畢業后可在無機非金屬材料結構研究與分析、材料的制備、材料成型與加工等領域從事科學研究、技術開發、工藝和設備設計、生產及經營管理等方面工作。一般就是水泥廠，陶瓷廠，玻璃廠，混凝土行業以及專業的相關部門。

2、無機非金屬材料工程專業學生主要學習無機非金屬材料及復合材料的生產過程、工藝及設備的基礎理論、組成、結構、性能及生產條件間的關系，具有材料測試、生產過程設計、材料改性及研究開發新產品、新技術和設備及技術管理的能力。

（來源：文章屋網 ）

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關鍵詞：無機非金屬材料；建筑節能；應用

Abstract: in modern energy structure found in research and analysis, building energy consumption in energy consumption plays an important proportion. In order to carry out the sustainable development strategy in China and promote our country's energy application structure adjustment, the modern building material in the engineering design of energy-saving technology application increasing. This paper mainly on our modern building energy conservation project in the application of inorganic non-metallic materials are also discussed.

Keywords: inorganic non-metallic materials; Building energy efficiency; application

中圖分類號：TE08文獻標識碼：A 文章編號：

0.序言

隨著我國城市建設的快速發展、房屋建筑的增加、建筑熱舒適性要求的提高等原因,使得我國的建筑耗能也逐年加大,每年房屋建筑總能耗占全國總能耗的45%,如果繼續傳統的建筑設計方式,會造成較大的建筑材料消耗。因此,我們應該廣泛選用建筑節能材料，而在這些材料中無機非金屬材料又具有很強的節能優勢。無機非金屬材料包括除金屬材料、高分子材料以外的幾乎所有材料，這些材料主要由一般陶瓷玻璃、耐火材料、水泥以及特種陶瓷等新型無機工程材料。一般無機非金屬材料具有耐高溫、高硬度和抗腐蝕等優良工程性能，其主要缺點是抗拉強度低、韌性差。無機非金屬材料品種和名目極其繁多,用途各異,因此,還沒有一個統一而完善的分類方法。通常把它們分為普通的(傳統的)和先進的(新型的)無機非金屬材料兩大類。傳統的無機非金屬材料是工業和基本建設所必需的基礎材料。

1無機非金屬材料在建筑工程中的應用優點

傳統的無機非金屬材料材料品種繁多，主要是指大宗無機建筑材料，包括水泥、玻璃、陶瓷與建筑（墻體）材料等。其產量占無機非金屬材料的絕大多數。建筑材料與人們的生活質量息息相關。傳統的無機非金屬材料工業是能源消耗大戶,在世界能源日益短缺的今天,如何生產節能、降耗,以及如何生產出高質量的建筑節能、保溫產品是建材工業發展的重要趨勢。選擇資源節約型、污染最低型、質量效益型、科技先導型的發展方式。新型墻體材料、高質量門窗、中空玻璃將大量應用;向著提高材料性能、使用壽命的方向發展。低壽命設計、大量重復建設已經嚴重制約城市建設的發展。現代化建筑需要高性能建筑材料的支持,而提高建筑的耐久性又對建筑材料的使用壽命提出了更高的要求。在建筑工程中，把用于控制室內熱量外流的材料稱為保溫隔熱材料，把防止室內熱量外流的材料稱為隔熱材料。絕熱材料的優劣主要由材料的傳導性能的高低決定。材料的傳導性能越差，其絕熱性能就好，反之則越差。

在現代社會中已形成了三大類絕熱材料：有機絕熱材料，無機絕熱材料，金屬。而有機絕熱材料相對無機絕熱材料來說受到很多限制，與其它構件的結合性差，耐腐蝕性弱，合成浪費能源，不穩定;而且有機性材料的副產物太多，大多對人體又有害，使用中承載力不強，防火性能差，易老化，耐候性也很差等原因受到許多限制。金屬類絕熱材料的使用相對來說也沒有無機非金屬材料廣，因為金屬材料與無機材料相比來源也要窄得多，與其它材料的結合也沒有無機非金屬材料好，耐腐蝕性也不強，在雷電多發區受到苛刻的技術要求和設計要求。因此，與上述兩種材料相比優勢化較大的就是無機非金屬材料，這類材料基本都有上述兩種材料的優點外還有：材料來源廣，生產工藝簡單，耐熱性強，防火性強，承載力強，而且耐火性也十分好。故無機非金屬材料在現代建筑工程中的運用前景也就強于其他兩種材料。在建筑保溫隔熱運用中，因其多用于建筑維護結構及其外表面，既能使建筑的保溫性能和隔熱性能都得到保證。又能對建筑起到保護作用，使建筑物避免直接暴露于大氣環境中;使其免受大氣環境中的各種腐蝕和破壞作用。

現有的其他保溫隔熱材料中有巖棉、人造輕質硅酸鹽、非連續的絮狀纖維材料，質地松軟，化學穩定性好，耐酸堿，彈性好。

膨脹蛭石，有金云母，黑云母變質而成，是一種復雜的鐵，鎂含水硅酸鹽類礦物；是性能良好的建筑絕熱材料。

硅藻土，由硅藻的硅質的細胞壁的一種生物化學沉積巖組成。質地松軟，多孔而輕，易研磨成粉末，具有吸水性，不溶于酸，堿。是建筑工程中常用的輕質、絕熱和隔聲材料。

木纖維，也稱為工程纖維，是一種天然纖維，成化學惰性，無生理毒性，在建筑保溫隔熱工程以及在內外墻膩子防水涂料和復層涂料中運用，能起到防裂、觸變、憎稠等多種作用。因此對各種粘貼式保溫隔熱有著重要作用。

泡沫玻璃是石英砂礦粉或碎玻璃為基料，加入發泡劑、促進劑等添加劑，經超細粉碎和均勻混合形成配合料，經融化、發泡、退火而形成的內部充滿封閉式氣泡的材料。屬于無機玻璃之和封閉氣孔構成的多孔泡沫類材料。它的密度低、導熱系數小、不透濕、吸水率小、不燃燒、不霉變、機械性能高、加工方便、耐化學腐蝕、本身無毒、性能穩定。既是保溫材料又是隔熱材料，能適應極冷到較高溫度范圍等特性，同時耐久性好、質硬、表面強度高、可切割成型，施工方便，可成彩色材料;因此還具有獨特的裝飾功能。但是氣泡的大小、勻稱度等都會影響其特有的功能。出現凹格、開裂、表面不平等。介于其優點多，在無機非金屬材料中是很有發展潛能的。

2 無機非金屬材料的分類

2.1半導體材料

半導體是指室溫電阻值處于導體(電阻值約10～4Ωm)和絕緣體(≥1010Ωm之間的材料，它已成為當前無線電電子技術、計算機技術和新能源利用技術等高新技術中不可缺少的重要材料。目前大多數半導體材料還是無機半導體材料，它的大致分類為元素半導體、摻雜半導體、化合物半導體、缺陷半導體。

2.2 高技術晶體材料BGO

BGO是Bi2O3-GeO2系化合物鍺酸鉍的總稱，目前往往特指其中的Bi4Ge3O12。這是一種閃鑠晶體，無色透明：當一定能量的電子、γ射線或重帶電粒子進入時，它能發出藍綠色的熒光，記錄熒光的強度和位置，就能計算出入射電子等粒子的能量和位置。

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【關鍵詞】無機非金屬材料；分類；前景

當前我國的建筑行業面臨著嚴峻的能源挑戰，因此必須尋找可以進行利用的節能材料。經過探尋，發現無機非金屬材料在這方面很有優勢，是實現節能的理想材料。無機非金屬材料的涵蓋了除了金屬材料和高分子材料之外的幾乎所有材料領域，通常無機非金屬材料具有抗高溫、硬度強以及耐腐蝕等優點，但也會出現強度差、韌性不良等缺點。

1無機非金屬材料在經濟發展中的作用

1.1為信息技術革命奠基

人類的發展經歷了諸多時代，現在正處于一個信息化高度發展的科技時代，每個時期的發展都與材料有著密切的聯系。從這個角度講，材料貫穿了人類的發展進程，是社會發展的標志性因素。在高科技背景下，無機非金屬材料成為了社會發展的基礎。

1.2支撐現代文明

無機非金屬材料具有體輕、硬度和強度較高、抗高溫、抵制腐蝕等優良特性，因而具有金屬和高分子材料所無法比擬的優勢，在航天、微電子以及海洋事業中大放異彩，在高科技的競爭領域中占據重要地位、起到重要的作用。

1.3可以促進經濟發展

事實證明，每次無機非金屬材料的重大進展都會引發一次重大變革，比如玻璃鋼、芳綸纖維等材料的產生，使得火箭的外部材料發生了革新，這種效應也擴散到汽車和飛機等領域。光學纖維的橫空出世，讓廣播電視、郵電通訊以及醫學等領域出現了飛躍性的進步，這種推動效應還擴散到了印刷和自動檢測等領域當中。

2無機非金屬材料的分類

2.1依據分子結構劃分

無機非金屬材料總體上依據分子結構可以劃分晶體和非晶體兩大類，晶體可以分為單晶和多晶，兩者都可以分為單質和化合物兩個類型。單晶的單質具體有單晶硅、金剛石、集成電路材料以及工具材料；單晶的化合物可以分為碲化鉍、電子器件以及半導體敏感材料。

多晶的單質可以分為多晶硅、燒結金剛石、光電材料以及工具材料。其在化合物方面可以分為傳統陶瓷、新型陶瓷以及自然石料三個方面；傳統陶瓷又可以分為日用陶瓷、建筑陶瓷、美術陶瓷以及耐火材料四個方面；新型陶瓷中的結構陶瓷則可以分為耐高溫材料、耐腐蝕材料、耐磨損材料、耐沖擊材料和硬度材料。其功能陶瓷則可以分為電子功能材料、光學功能材料和生物功能材料；自然石料則可以分為裝飾材料、建筑材料以及日用器皿。

非晶體主要指的是玻璃，玻璃可以分為單質玻璃和化合物玻璃。單質玻璃有無定形硅和生物玻璃兩種；化合物玻璃則分為日用玻璃和功能玻璃；功能玻璃包括導光透光玻璃、電學功能玻璃、熱濕等敏感玻璃以及生物玻璃。

2.2依據化學成分劃分

總體可以分為單質和化合物兩大類。單質分為單晶硅，如金剛石、集成電路以及工具領域等使用；多晶硅如多晶石墨、光電材料和電極等；單質硒玻璃如敏感材料；無定形碳包括生物膜材料和導電材料等。

化合物則包括氧化物、非氧化物以及多元化合物。氧化物分為二氧化鋁和二氧化鋯、非氧化物分為氮化硅和氮化鋁；多元化合物分為生物玻璃和鈦酸鋇。

2.3依據功能劃分

總體可分為工程材料和功能材料。工程材料可以分為高強高韌材料、耐高溫抗熱震材料、耐磨耐腐蝕材料各種界面材料以及其他材料；功能材料分為電學材料、光學材料和生物材料三種；電學材料可以分為壓電材料、磁性材料、電導材料、熱電材料、電子材料以及敏感材料；光學材料可以分為導光材料、透光材料和光信息材料；生物材料則可以分為生物惰性材料、生物體內可控表面活性材料、生物體內可吸收材料。

3無機非金屬材料的分類的展望

按照其類型逐一展望。

3.1新型玻璃

新型玻璃應該在傳統工藝基礎上運用溶膠-凝膠、CVD、超急冷以及失重等工藝，通過各種微觀方法實現新型玻璃領域的突破。

3.1.1新型的激光玻璃

未來會生產出輸出功率更為強悍、性能品質更加優良的摻餌玻璃以及磷酸鹽類型的激光玻璃，還有更新的激光放大纖維等材料。

3.1.2光集成電路玻璃

其制作方法為離子交換法，制成的成品玻璃成分包含Feo、Ce203等，本身能散發出磁光以及熱光等效應。

3.1.3超平玻璃

這種玻璃主要的應用范圍為光存儲器，還可以應用在光磁存儲器和大型液晶顯等基板上面，對于那些大規模以及特大規模類型的光掩用途模板也起到較大作用。

3.2高性能陶瓷

這種陶瓷材料在性能上體現出極強的優點，比如能夠抵抗高溫、強度和硬度系數都很高等，因而在航天和電子領域被廣泛應用。

3.2.1結構陶瓷

制作材料為碳化硅、氧化鋁以及莫來石等，改進措施為增加韌性、改善纖維強度，對材料的內部構成進行調節，使之具有堅硬、耐磨、抗腐蝕等特性，可以對軸承、不銹鋼等材料進行更新換代，可直接制作成發動機和電極材料等進行運用，具有使用延長壽命、節能等效果。

3.2.2功能陶瓷

其在功能方面起到的作用為絕緣、堅硬、光敏和熱敏等，可以用在壓電元件和磁記錄存儲等領域，使其成為促進信息產品容量擴大、密度增大的有力武器。

3.3人工晶體

這個材料的應用范圍很廣，而且前進步伐迅速。晶體原有形態和功能以及用途不斷被刷新，而且新型的晶體也在不斷地取代傳統類型晶體，比如金剛石之所以被廣泛應用就是因為其在硬度方面體現出超高的性能，其實它還具有高導熱的特殊功能，可以利用這個方面將其當做熱沉材料進行應用，使其具有半導體功能，讓其在信息技術領域得到應用。人造水晶原本是用來發揮壓電效能的，但是經過對其功能進行探索，其應用領域也變得開闊，當前還應用在延遲線以及表面波器件之中。另外，可以對輻射產生抵抗功能的水晶還被廣泛地應用在航空航天領域，甚至可以在軍事領域發揮出很大作用。

4總結

無機非金屬材料在高科技領域占有重要地位，是伴隨高科技進步而出現的朝陽產業，具有很強的發展潛力和生命力，必定在將來的競爭中脫穎而出，因此已經受到各方面的重視。本文分（下轉第129頁）（上接第119頁）析了無機非金屬材料在經濟發展中的地位，詳細地對其分類進行解讀，展望了其應用前景。

【參考文獻】

［1］欒志軍.材料的分類及優化檢索系統的研究與設計[D].青島大學,2011.

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摘 要： 所有的零件都是由材料組成的，有的是金屬材料，有的是非金屬材料，還有一些特殊材料，在飛機制造中也是一樣，在整個飛機上需要很多金屬材料和非金屬材料，飛機材料中非金屬材料的分類、特點尤為重要，要通過他們的特點和材料結構進行飛機零部件的設計，保證合理利用它們，同時在飛機制造中還應用了復合材料，通過應用不同的材料，使飛機的性能達到更優越。

關鍵詞： 非金屬材料分類、特點、材料結構、復合材料

1.非金屬材料分類、特點

在工程材料中，對材料的分類是金屬材料、非金屬材料、復合材料（如圖1.1），而對于非金屬材料又可以分為有機聚合物和無機材料，而纖維、橡膠、塑料構成了有機聚合物，無機材料包含水泥、玻璃、陶瓷，以上這些材料都是非金屬材料。

而在飛機的制造中，對于非金屬材料是不單獨使用的，它是通過合成復合材料之后，加工成飛機零件，是復合材料基體或者改性材料之一，對于非金屬材料的性能特點就是硬度比較低，但是韌性和彈性較大，同時它的絕緣性能優秀，導熱性低，耐熱性不好，容易融化。

在飛機機艙內最常見的非金屬材料就是塑料，例如行李架、座椅的把手、一些箱柜，它們都是通過塑料制成的，塑料的組成為樹脂、填料、固化劑、增塑劑、阻燃劑、穩定劑，如果塑料按照樹脂分子結構分類，可以分為熱塑性塑料和熱固性塑料，熱塑性塑料在w機內的有機玻璃就是它的成分。

2材料結構

非金屬材料的結構一般是研究高分子材料的結構，高分子材料的結構是大分子鏈結構，而大分子結構鏈的形態有線型、支化型、網狀型，如圖2.1.

一般的結構都是線型的，它可以伸展成直線，所以它的力學性能好，在外力作用下分子可以流動；支鏈這種結構的非金屬材料在熔點升高時候，黏度會隨之增加；而第三種機構的材料硬度好，但脆性較大。

3.復合材料

復合材料的性能如表3.1.

隨著航空航天事業的發展，復合材料的性能的要求也不斷的越來越高，而要是性能高就必須使樹脂的性能提高，5250-2與5208樹脂的比較如圖3.1，這兩個樹脂型號都是作為戰斗機用復合材料的基體，5250-2碳纖維復合材料就有高的壓縮強度，同時5250-2樹脂的彈性也比較高，在美國YF-22戰斗機上使用。

在國內，通過北京航空工藝研究所得研制，T-300/4211體系，它的性能具有耐熱性好，交聯密度大，已經用機進氣道外側壁版上。

結束語

在飛機的制造中還添加了特殊的材料，對于它們的應用，使飛機在設計上更上一個層次，同時非金屬材料對機內部零件是非常重要的，要根據材料本身的分子結構和性能去應用，航空航天復合材料是現今四大材料之一，它也是衡量一個國家制造水平和科技水平的一個指標，同時它不僅應用在航空航天領域，在電子，運動器材等領域應用也非常廣泛。

參考文獻

1.應榮華主編，材料成型原理與工藝，哈爾濱工業大學出版社，2005。

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[關鍵詞]無機非金屬材料；實習；產學研；考核方式

在現代高等教育中，實習是不可或缺的教學環節[1]。通過實習課程，第一能夠讓學生對本專業的生產設備、車間及工作狀態有一個直觀的認識[2]；第二能夠幫助學生理論聯系實際從而加深對所學理論知識的理解[3]；第三，能夠提升學生的工程實踐能力；第四，能夠培養學生的團隊精神，鍛煉學生的團隊合作能力[4]。重慶科技學院無機非金屬材料專業的實習課程體系包括認識實習、生產實習和畢業實習三部分，經過多年的建設，已取得了很大的成績，實習目標明確，實習方案可行，與一批現代陶瓷、水泥混凝土、新能源材料企業建立了聯系，簽署了實習合作協議，已培養了十余屆合格的本科畢業生。但由于該專業建立時間較短，積淀不足，且行業環境[5]及學生特點也在發生變化，導致該專業的實習教學環節仍然純在或者新出現了一些問題，限制了教學質量的進一步提高。

1實習教學中存在的問題

1.1落實實習企業難

我校是一個二本院校，社會知名度和影響力有限，很難聯系到大型企業實習單位，只能到一些中小型企業去實習，而現在的中小企業大多為民營企業，他們出于安全、技術保密等因素考慮，接納我們實習的意愿往往不高，這導致了我們聯系實習單位非常困難。有些企業雖然也同意我們去實習，但只讓學生走馬觀花的看一遍生產線，從進車間到出車間總共不到兩個小時，這種實習方式很難讓學生有較大的收獲。

1.2學生在實習過程中學習的積極性不高

學生剛進入工廠實習時，由于好奇和新鮮感，還是有一定的興趣的，但實習開始幾天后很大一部分學生就失去了積極性。這是因為，目前的實習方式，大體包括兩類，一類是只能看，不能動手操作的參觀實習，另一類是雖然能夠動手操作，但往往只讓做一些簡單、重復且較繁重的工作；另外，學生在實習過程中只能接觸到車間里的操作工人，這些工人基本都是一些農民工，無法回答學生提出的一些問題。有些企業雖然同意學生在里面實習幾周，但實習三四天以后，學生發現該看的都看完了，剩下的時間再實習不過是重復同樣的事情，無法將實習再深入下去，因此很快失去了熱情。

2解決措施

面對這些存在的問題，我們既要發揚已有的好的方法及模式，又要敢于嘗試改革創新，從而推動無機非專業實習教學質量的提高，為培養高素質的工程應用型人才奠定基礎。筆者有多年帶實習的經歷，結合本專業實習的具體特點，再參考相關文獻資料中報道的提高實習質量的辦法，總結出了以下幾條適應我校無機非專業實習的改革措施。

2.1充分發揮校友的作用來聯系實習企業

我校無機非金屬材料專業已有10余屆的畢業生，很多校友從事于本專業領域的工作，部分優秀友現已成為單位的骨干或領導，這些校友是學校的寶貴財富，通過他們聯系實習企業必然事半功倍。但本專業建立以來，只開過一次校友會，這是不夠的。我們應該通過多種方式加強學校與校友之間的聯系和合作，使校友資源能夠為專業建設發展提供實質性的幫助。首先，校友聚會的頻次應該加大，至少5年一次；第二，每年的畢業答辯，可以請一些校友作為企業老師參與進來，這樣既可以提高答辯的質量，也可以加強同校友之間的聯系；第三，教師的一些科研項目，也可以邀請校友參與進來。

2.2以產學研為紐帶加強與企業的聯系

我校無機非金屬材料專業擁有熱等靜壓爐、高真空鎢絲爐、全自動壓機、原子力顯微鏡、維氏硬度計等先進的儀器設備，同時，還具有一定的人才優勢，如擁有一批本專業領域的博碩士教師，這是一般的中小企業所不具備的；企業熟悉市場，了解市場的需求是什么，同時，企業具有產品規?；I生產的能力，這是高校不具備的。因此，兩者是具有合作基礎的，企業提出需求，學校則以科研課題的方式來協助企業開發新產品或者改進產品。在校企合作中使企業獲得實實在在的好處，那么企業自然愿意接納學校去實習。

2.3改革實習方式與考核方式

本專業現在的實習方式是，進廠前學生先在互聯網上查一下該企業的資料，對該企業有一個簡單的認識，進廠后，分組在各個崗位輪流實習，以參觀實習為主，少數企業允許學生做一些簡單的工作。這種實習方式不能夠激發學生的積極性。可以由提問式生產實習方式[6]來代替傳統的實習方式，進廠前不僅要讓學生通過互聯網查閱實習廠家的資料，老師還要通過PPT或視頻的方式為學生介紹該企業及相應產品的生產工藝及應用等，然后將學生分組，讓每組提出至少十個問題，學生需要在實習的過程中自己去尋找這些問題的答案。對學生進行考核時，他們所提出的問題和對問題的解答，都要作為打分的依據?；谥貞c科技學院為二本院校這一實際情況，我們應該堅定不移的走應用型大學的建設道路，要將辦學與本地區的產業特點相結合，發揮自身的人才優勢和設備優勢，為本地區企業的轉型升級做出的貢獻，切實的做到產學研結合，那么實習單位聯系困難的困境就會迎刃而解。在實習過程中，要讓學生帶著問題去實習，同時力爭做到將實習考核滲透到實習過程中，而不是簡單的只以最后那份實習報告作為評分的唯一依據。

參考文獻

[1]陳平，陳俊，趙艷榮，等．地方高校無機非金屬材料專業實踐教學體系教學改革研究[J]．教育教學論壇，2015，(3)：85-86．

[2]武元鵬，李星，李海敏，等．新能源材料與器件專業生產實習教學探索[J]．廣東化工，2016，43(318)：149-150．

[3]王金香．無機非金屬材料專業生產實習教學模式的改革探討[J]．徽化工，2016，42(2)：107-108．

[4]李穎，王海闊．基于學習成果的認識實習教學模式創新與改革[J]．河南化工，2015，32(7)：61-63．

[5]王慶平，鄭林義，朱金波．無機非金屬材料工程專業生產實習模式的研究[J]．廣東化工，2016，43(317)：125-126．

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【關鍵詞】材料科學與工程專業 新創新型人才 培養模式

【中圖分類號】G647【文獻標識碼】A【文章編號】1006-9682(2010)06-0031-02

一、引 言

現階段我國高等教育從“知識傳授”向“能力培養”轉變,從“精英教育”向“大眾教育”轉型,單一的學科發展很難培養出社會適應性好、厚基礎、寬口徑、高素質復合型創新人才。[1]材料科學與工程專業作為我校的優勢學科,擔負著服務西部地方經濟建設的重任。探索如何培養適應服務西部、面向全國的厚基礎、寬口徑材料類人才是學校人才培養方面的重點研究課題。

過去在材料類專業人才培養中,按工種(行業)分割專業的單一培養模式已很難適應當前市場經濟發展及畢業學生就業模式發生的變化。[2]國家通過四次專業大調整、四次材料學科專業目錄調整和修訂,在學科領域發展上已從單一的材料物理;材料化學;金屬、非金屬材料;高分子材料領域向交叉融合的方向發展,較大程度的拓寬了專業知識面。[3]隨著材料科學與工程專業規范、專業目錄的制定,學科知識體系趨向多學科、交叉融合發展,新材料的研發和工業化生產與材料的應用管理之間的有機聯系正成為發展的主要趨勢,這些變化將導致材料類專業教學體系、教育手段、教學方法與內容等諸多因素發生變革,勢必導致專業教育模式的重大轉變。

近年來,依托材料工程領域國家級人才培養模式創新實驗區建設,我校材料科學與工程專業在人才培養模式的探索上取得了很大的發展。建立了以材料的結構與成分、合成與加工、服役行為和性能四個基本要素為核心的知識體系,以材料科學與工程一級學科招生,按材料科學、材料工程、材料應用三個專業方向培養的創新型人才培養模式。從培養目標、課程體系設置等方面突出“科工貿并舉,理工管滲透”的辦學特色,體現了各學科間的相互融合和支撐,有利于培養厚基礎、寬口徑、高素質的創新復合型人才。

二、我校材料科學與工程專業發展歷程

我院材料科學與工程專業最早可追溯到1956年開辦的“混凝土及建筑制品”專業,即為后來的“水泥”專業前身,1979年撤銷。1970年增設了西北地區唯一一家“耐火材料”專業,1993年,經原國家教委批準,又增設了“無機非金屬材料”專業。1999年國家專業大調整,將“硅酸鹽工程”專業和“無機非金屬材料”專業合并為“無機非金屬材料工程”專業。學院為了較大程度地擴大學生知識面,結合我院本專業發展歷程,當時的“無機非金屬材料工程專業”按一二年級統一培養,三年級分為“水泥、無機即耐火材料、建材”三個模塊培養,這就成為當前新創新型人才培養模式的前身。2002年“無機非金屬材料工程”專業調整,將其提升為“材料科學與工程”專業一級學科招生。三、新創新型人才培養模式的構建

1.培養模式的確定

全國200多所普通高校都設有材料科學與工程專業,其主要教育模式有三類:①基地班/試點班模式;②一、二年級統一開課,不分專業,三、四年級按二級學科分專業進行教學;③按照一級學科招生,按二級或三級學科進行培養。

結合我校辦學實際,以及我校材料科學與工程專業的專業改革,從2002年開始我校材料科學與工程專業按材料科學與工程一級學科招生,以原有無機非金屬材料工程專業為背景,下設的材料科學、材料工程、材料應用自主設立辦學方向,這是獨立于前三種教育模式之外的,具有我校特色的辦學模式。這一培養模式的建立對其它開設有材料類專業的本科院校具有一定的參考和示范作用。

2.培養目標的定位

依據材料“四要素”,堅持“以無機非金屬材料為主,向金屬材料滲透,與土木建筑學科交叉融合”為特色的辦學思想,在本科培養方案及課程設置制定中,將一級學科分為三個專業方向培養:即材料科學、材料工程與材料應用。

材料科學方向重點培養具有從事材料性質研究和新材料研發方面知識的高級專門人才;材料工程方向重點培養掌握各種材料工業化的生產技術、工藝過程和系統控制等方面知識的高級專門人才;材料應用方向重點培養具有材料的應用推廣、流通中的材料管理、性能檢測、商務活動等能力的高級專業人才。

3.培養方案的修訂

學校在2004版、2008版培養方案的基礎上,圍繞教學改革的主導思想,結合社會人才市場的需要,按照材料科學與工程專業3個方向具體培養目標,對教學計劃進行認真細致的研討與修訂,我校材料科學與工程專業2009版培養計劃更加突出三個辦學方向各自的辦學特色。

(1)材料科學方向以高溫陶瓷材料為背景,注重材料性能及結構表征研究、新材料研發,兼顧材料工藝設計與開發,以高溫陶瓷材料和冶金工程專業的交叉融合為特色。

(2)材料工程方向以無機非金屬材料為背景,注重與材料的規?；I生產相關的理論及技術,以生態建筑材料新工藝、新設備開發為特色。

(3)材料應用方向以建筑材料為背景,注重建筑材料在土木工程中的應用,相關理論和技術以及土建施工過程中建筑材料的物流和管理,以建筑材料與土木工程及工程管理專業交叉融合為特色。

4.課程設置體系的構建

結合學校學分制改革,材料科學與工程專業2009版培養方案對原有培養方案總學分進行了壓縮,課程設置由必修課、選修課(公選課、限選課、任選課)、實踐性教學環節3部分組成,其中適當壓縮必修課(尤其是專業必修課),增加了專業類選修課,提高了實踐環節的比重,更加注重擴大學生知識面,培養學生的實踐、創新能力。2009版培養計劃中必修課、選修課、實踐性教學環節三者比例為53∶22∶25。

課程體系設置在充分滿足三個培養方向所需的共同理論與實踐基礎的同時,還按照三個方向各自的特點處理好各個方向之間的交叉、滲透和融合。三個方向具有相同的基礎課和專業基礎課,如:數理化、制圖、英語以及材料科學基礎、材料工程基礎、材料研究方法等公共基礎及專業基礎課;在專業課模塊中,開設具有各自特色的專業方向課和專業方向選修課,在滿足學生興趣的同時,擴大學生的知識面。

為了規范課程內容及知識體系,學校以材料科學與工程專業規范為依據,結合材料四要素,確定了知識領域、知識單元和知識點三個層次的知識體系。由知識點的任意組合來確定教學大綱,使課程體系更具體,實現課程設置、教學大綱的規范化,克服了任意設課、課程名稱與教學內容不符等弊端。

5.教學手段、方法的改進

隨著現代化教學手段不斷成熟,多媒體課件、各類專業課程網站逐漸走進課堂,多媒體動畫將繁雜的公式、實驗等以動態化的形式向學生講授。通過近幾年的努力,我院《材料工程基礎》、《土木工程材料》已獲評省級精品課程,《材料科學基礎》、《材料物理性能》獲評校級精品課程。并在原有“材料與標本陳列館”的基礎上,結合先進網絡技術和數字技術,建設“材料與礦物數字博物館”網站,提高材料類相關學科及課程的教學質量。在雙語教學方面,2007年開始在專業選修課部分增加雙語內容,為了讓學生更快的了解材料學科的前沿發展,學校在2009版培養方案中將雙語課程提升為專業必修課,極大地促進了雙語教學的開展。

6.創新平臺的搭建

近年來,學校利用多年來在材料科學與工程領域所積累的雄厚的科研實力和完備的科研設施條件,不斷為本科教學搭建平臺。以“產學研”結合的培養模式,科研帶動教學,加強本科生實踐創新能力培養。學院依托“省部共建西部建筑科技重點實驗室”;“國家級材料工程領域人才培養模式創新試驗區”;8個國家級、省部級以上工程中心;10個校企工程中心和12個校外實習基地的建設,聽取來自科研、生產一線的校外專家意見,著力實現理論教學和實踐教學內容與社會的發展需求緊密結合,解決好青年教師和學生實踐能力不強的問題,提高師資總體水平,改進實習基地及實驗室條件。確保既有“科工貿并舉,理工管滲透”的培養方向,又具有培養知識面寬、基礎雄厚、綜合實力、實踐能力較強的復合型、創新型材料類本科專業人才的培養目標。

四、結束語

1.我校材料科學與工程專業本科按照材料科學與工程一級學科招生,按材料科學、材料工程、材料應用三個專業方向培養,從培養目標、課程體系設置等方面突出“科工貿并舉,理工管滲透”的辦學特色,體現了各學科間的相互融合和支撐,有利于培養厚基礎、寬口徑、高素質的創新復合型人才。

2.我校材料科學與工程專業按照材料的四要素確定了合理的專業培養目標及課程教學體系,并按照學科發展不斷完善培養方案、規范課程教學,促進教學質量的提高。

3.學校通過創新平臺的搭建,使教學內容及實踐環節更貼近社會發展的需要,按照“產學研”結合的培養模式,以科研帶動教學,同時促進學生實踐能力及創新能力的提高,有助于培養知識面寬、基礎扎實、實踐能力較強的創新型材料類專業本科人才。

參考文獻

1 張勝利、張小絨.厚基礎寬口徑培養高素質人才――關于高校本科教育培養模式的思考.中國林業教育,2007(4):11～14

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關鍵詞：混凝土工程與技術；課程建設；應用型人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）04-0279-02

在大連交通大學無機非金屬材料專業開設《混凝土工程與技術》課程源自大連交通大學校級教改項目——《優化“無機非金屬材料專業”課程體系，拓寬就業渠道》的教改探索與實踐。多年來學生的就業數據表明，無機非金屬材料專業就業的去向主要為各中鐵局，從事混凝土材料的制備、性能及相關研究工作。例如，2010屆無機非金屬材料專業學生從事混凝土行業的就業率達該專業總就業率的84.6%，2011屆學生從事混凝土行業的就業率達該專業總就業率的79%。由此可見，開展《混凝土工程與技術》課程的教學對于培養服務于混凝土工程的應用型人才具有關鍵作用。只有進一步完善和優化《混凝土工程與技術》課程體系，加強課程建設，方能適應新形勢下對高水平混凝土技術人才的需求。2010年大連市混凝土行業共完成混凝土銷售量1600萬立方米（包括建筑、交通、市政、港口用量），實際產值48億多元人民幣（按現行市場價格計算）。同年，大連市重點項目“地鐵”工程全面開工，預計2013年底竣工。這為無機非金屬材料專業學生的就業提供了前所未有的機遇和挑戰。研發、檢測人才的大量短缺，對《混凝土工程與技術》課程建設提出了新的要求，要求培養出專業知識水平高、理論基礎扎實、能夠學以致用的應用型專業技術人才。因此，必須加強《混凝土工程與技術》的課程建設，一方面使學生提高認識、加強重視；另一方面需要增強課程本身的吸引力，從各個環節進行完善。

一、課程建設

《混凝土工程與技術》是一門無機非金屬材料專業的專業課，是無機非金屬材料專業培養計劃中的核心課程之一?；炷敛牧仙婕懊鎻V，行業范圍寬，通過《混凝土工程與技術》課程的建設，可使學生在畢業后很快熟悉業務，成為混凝土質檢、研發或監理部門的工作技術骨干。在授課時系統闡述了混凝土行業最新的國家標準，例如《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）等，使學生全面掌握混凝土結構設計的關鍵技術內容，進一步加強和規范混凝土工程與技術的先進理念與標準。同時，課程在教學內容更新、課件制作、網絡教學建設、教學方法改革和考核方式改革等方面采取了措施，以加強對學生創新能力與綜合能力的培養。

1.教學內容更新。作為應用型專業課程，課程內容的設置原則為“理論夠用，重在應用”，因此，對《混凝土工程與技術》課程的內容設置做了如下調整：主要介紹混凝土材料組成，混凝土結構及基本性能，混凝土生產技術，包括混凝土配合比設計、預拌混凝土生產工藝、預拌混凝土的運輸，混凝土工程施工技術包括模板工程、混凝土的澆注等。預應力混凝土工程，混凝土制品生產工藝及特殊混凝土技術，混凝土結構維修與加固，混凝土的檢測與測試等內容。其中，在混凝土結構及基本性能、混凝土配合比設計內容上加大理論知識的深度，特別是混凝土配合比設計是本課程的核心及重點，因此應當深入介紹公式的理論推導及例題計算演示。其他理論內容與實際應用銜接不大的，進行略講或刪減。在混凝土施工工程中需使用大量的鋼筋材料，當混凝土發生劣化時，鋼筋銹蝕的危害也較為嚴重。

2.課件制作。《混凝土工程與技術》課程涉及到大量的施工工具、混凝土制品與施工現場的內容，通過制作高質量的多媒體教學課件，合理編排課件內容及添加圖片等方式盡可能把實際施工現場的情況展現在學生面前，結合一些視頻資料，使學生全方位理解課程內容，并在以后真正走向工作崗位時，盡快熟悉業務，勝任相關工作。

3.網絡教學建設。利用學校的網絡教學平臺，為學生提供網絡學習課程的電子資源，如教學課件、教學進度表、教學大綱等。同時，在課程的教學博客中發表了大量與課程相關的行業知識介紹等，學生通過瀏覽網絡課程，可大大開闊眼界，拓寬知識面，激發學習興趣。

二、教學方法與考核方式的改革

為了督促學生深刻理解和牢固掌握專業課的知識，靈活地學以致用，發揮學生在教學活動中的主體地位，激發他們的學習熱情，培養他們發現問題與解決問題的能力，進行了教學方法與考核方式的改革。

1.教學方法改革。①采用啟發式教學。在教學的過程中，多激發學生思考，并鼓勵學生用發散思維思考問題。實踐表明，通過學生自行思考得出的正確結論，往往會使他們印象深刻而加深記憶。采取啟發式教學，可有效調動學生的學習熱情，使其注意力集中，大大提高了教學效果。②采用互動式教學。在混凝土配合比章節涉及大量的計算，通過計算方能確定混凝土的配合比以及抗壓強度等。結合多媒體課件，在課堂上采取互動式教學，通過隨機提問學生、讓學生來黑板前做題等方式，使學生加深對各項公式的理解和記憶，更好地掌握較為復雜的理論知識，讓每個學生都能夠牢固掌握知識點。③采用案例式教學。在講授混凝土工程建設的相關內容時，通過實際案例的講解和剖析，加強學生對規范施工的重視。例如，在介紹混凝土結構維修與加固部分內容時，通過對某樓發生的嚴重混凝土質量事故進行分析，針對事故產生原因采用相應措施進行處理。這些案例都是真實發生的質量事故，有的甚至造成了大量的人員傷亡。通過案例的陳述，使學生牢固樹立安全生產意識，深刻理解嚴格遵守施工規范的重要意義，將各孤立的知識點聯系在一起，從而更好地掌握教學重點和難點內容。④鼓勵學生自學。對于教材中單純描述性的內容，鼓勵學生自學，并通過提交作業的方式進行檢查。學有余力的學生還可以通過網絡查找相關內容最新的動態。通過自學，可鍛煉學生對知識點的概括總結能力。

2.考核方式改革。為了多層次、多角度、全方位地考核學生對知識的掌握運用能力，引導學生認真復習、歸納總結課程的教學內容，促進學生創新能力的提高，本課程的考核方式加強了對知識的運用能力的考核，采用口試、課程論文、文獻綜述等綜合考核方式，多層次、多角度、全方位地考核學生對知識的掌握運用能力，促進學生創新能力的提高。

通過課程建設與教學實踐，《混凝土工程與技術》課程已形成理論與案例相結合的培養體系，結合本專業的生產實習，取得了良好的教學效果。對教學方法與考核方式進行改革后，大大激發了學生的學習興趣，為培養優秀的混凝土技術人才奠定了扎實的基礎。

參考文獻：

篇8

[關鍵詞]無機非金屬材料工程；卓越計劃；生產實習

“卓越工程師教育培養計劃”(“卓越計劃”)是為貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010年至2020年)》而提出的高等教育重大改革計劃。旨在培養具有較強工程實踐能力、創新能力和良好綜合素質的優秀工程應用型人才，提高我國工程教育的質量，進而努力提升我國產業的國際競爭力，對我國經濟建設事業有著至關重要的意義。該計劃強調培養學生的現場工作能力、設計能力、工程項目實施能力以及新產品開發與技術改造能力，這就要求有強有力的專業實踐教學作為支撐。無機非金屬材料工程是實踐性很強的工科專業，實踐教學方面要求較高，傳統的無機非金屬材料專業的實踐教學主要是學生在校外集中進行的認識實習和生產實習。由于實習時間較短、經費緊張等原因，兩者在形式和內容安排上不可避免地出現交叉和重合，影響實習與實踐教學效果。因此需要探索新型的適應“卓越計劃”要求的無機非金屬材料工程專業生產實習模式，以保證實習效果。

1生產實習常規開展方式與新需求分析[1]

在科學技術飛速發展、經濟社會不斷變化的大背景下，無機非金屬材料工程專業涉及領域不斷拓寬及作為實踐教學重要組成部分的生產現場發生了翻天覆地的變化。如專業涉及領域由傳統的水泥、玻璃、陶瓷和特種材料拓展到光伏玻璃、膜材料、復合材料等多種新型功能復合材料；而生產現場自動化程度越來越高、場地越來越小、密封性越來越好。同時，企業對技術的保密意識越來越強。顯然傳統的實踐教學無論是教學內容、教學方式都不利于符合生產現場要求的高素質工程技術人才。因而在專業教學學時不斷減少的現狀下，進行無機非金屬材料工程卓越計劃教學與實踐的改革與創新勢在必行。

2生產實習的重要性[2,3]

實踐是工程的靈魂和根本，產學研結合是工程教育的重要特征和本質要求，“卓越計劃”創立了高校與企業聯合培養人才的新機制，以期從根本上解決工程人才培養中校企脫節的現象。

2.1企業參與“卓越計劃”的重要性

企業參與“卓越計劃”的重要性主要體現在2個方面。(1)企業在工程人才培養方面有著重要的指導作用。企業在激烈的市場競爭中，對本行業的現狀和發展趨勢最了解，也就最清楚當今社會和未來世界對工程人才的需求，包括人才層次、類型、規格等方面。因此企業參與卓越工程師的培養，使它們由單純的用人單位變成共同培養單位，充分發揮了企業在整個工程人才培養過程中不可替代的指導作用，使校企合作培養出來的工程人才能夠達到“卓越計劃”的培養目標。(2)企業擁有高校所不具備的真實的工程環境，這對于卓越工程師的培養至關重要。為了生存、發展和競爭，企業必須擁有最先進的生產設備和制造技術，這些是作為教學單位的高校所無法達到的；企業所需要解決的生產、技術、研發、市場、管理方面的問題，是訓練和培養工程人才能力的最好題材；企業所擁有的一批經驗豐富的工程師，他們的工程經歷和實踐能力正是高校工程教育專業教師所不及的；企業所擁有的研發設計、生產制造和市場營銷的場地和機構，是工程人才未來發揮作用的場所。因此，只有開展校企合作，發揮各自優勢，實現資源、設備、師資的最佳組合，才能在知識、能力和素質方面培養出滿足“卓越計劃”培養標準要求的卓越工程師?？傊髽I的參與是“卓越計劃”成敗的關鍵。這就要求實踐指導教師必須具有扎實的基礎理論知識及基本操作技能，培養實事求是、科學嚴謹的工作作風，從自身做起，嚴格要求自己，并且關注相關學科理論的新進展，豐富更新自己的知識體系，同時積極參加相關工作，把科研與教學緊密結合起來，提高教學質量，借著帶領學生進行工程實踐的機會，真正地深入到企業、車間、班組中去，本著與學生共同學習的態度，帶著問題去學習，以彌補自身偏重理論教育而工程實踐較少的不足。

2.2企業實踐

我們聘請有較豐富實踐經驗的企業工程技術人員擔任企業導師，采取校內導師＋企業導師的雙導師制度，原則上每7名學生聘請1名企業導師，同時配備1名校內導師。校內導師將學生帶到企業后，首先接受企業的進廠安全培訓以及各車間、生產線的工藝流程培訓。然后，學生要深入企業生產一線，進入實驗室、車間、班組，在企業導師、工藝人員、師傅的帶領下，認真學習每一個生產工藝中設備布置、工藝制度、操作制度等細節部分。在對崗位較為熟悉后，可助崗或頂崗工作一段時間，與工程實踐親密接觸，豐富專業知識，進而探究現有工藝過程的優缺點，幫助企業進行調研，同時較早接觸社會，學會與人相處，增長人生閱歷。實踐對于學生來說是一個非常重要的環節。學生在第7學期熟悉所在企業、車間的原料準備、成型工藝、燒成工藝、窯爐制度、檢選包裝等工藝流程，做到理論知識與實踐相結合。第8學期，雙導師與學生共同研究實踐題目，指導學生完成畢業論文(設計)，畢業論文(設計)題目，可以是產品的研發、制品的使用跟蹤，也可以是幾種原料的性能比較、原料不同含量對制品性能的影響，各工藝、制度研究，或是對企業某項產品質量及市場需求進行調研，不拘泥于題目類別與研究形式，只要是在這其中學生學習到了知識，提高了實踐能力及發現、分析、解決問題的能力，為學生的進一步深造、更好地勝任工作打下堅實的基礎就是最好的。

3與企業合作生產實習模式[4,5]

在當今社會經濟發展大環境下，校企合作成為衡量高校人才培養模式的參考點，是高校教育發展的流行趨勢，也是企業獲取新的發展和參與社會競爭的主要選擇。近年來，我校堅持“厚基礎、重實踐、求創新、高素質”的辦學方向，堅持以服務社會為導向，以教學為中心，以特色求發展，突出創新型應用型的人才培養模式，以鮮明的專業特色帶動校企合作，合作模式不斷創新，取得了較好的效果。主要采取的校企合作模式有如下幾點：

(1)“企業引入”模式。

由學院提供場地及其他各種服務，將企業引入學校，建成校內生產性實訓基地，為學生提供生產性實訓崗位。通過合作方式，企業得到了學校在廠房、技術及技術工人等方面的支持，降低了生產成本，而學校獲得了學生頂崗實習、教師參與技術開發等機會，取得了生產與教學雙贏的效果。

(2)“設備共享”模式。

由企業和學校共同提供設備，建立生產性實訓基地，企業進行生產的同時，為學生提供生產性實訓崗位。這種合作模式實現了校企資源的互補和共享，使雙方的設備兼具教學和生產功能，大大提高了設備利用率。

(3“)技術推廣”模式。

由企業提供先進的生產設備(企業產品)，以學院教師為主體針對本院學生及社會人員開展的新設備、新技術應用培訓。通過這種合作，學生獲得了最新的技術培訓，掌握了先進設備的操作技能，而企業則達到了發展潛在客戶的目的。

(4)“崗位承包”模式。

學院承接企業生產流程外包業務，在企業技術人員的支持下開展生產活動，教師成為生產過程中的技術與管理人員，學生交替進行頂崗工作。通過這種合作，企業降低了生產成本和人力成本，而學院的師生都得到了真實生產的鍛煉。

(5)“校企共訓”模式。

將企業的內訓機構引入到學院，學院免費提供場地和設備，雙方共同組建“捆綁”式培訓團隊，為企業員工和學院的學生進行專業技能培訓。這種直接引入企業培訓課程和培訓師資的模式，使學院的課程能緊跟企業要求和技術發展，同時擴充了兼職教師隊伍。

(6)“培訓移植”模式。

移植跨國公司的員工培訓項目，由企業提供設備及教師培訓，教師取得企業的資格證書后，為企業培訓員工，同時面向學生實施“訂單式”培訓。通過這種合作模式，學校不僅在設備、技術上獲益，學生的就業質量也得到了保證。

(7)“實訓承包”模式。

由學院提供場地，企業提供設備和師資，在校內建設仿真實習場所，對企業員工進行培訓，同時承包學院的相關實訓課程。

4結束語[6]

實踐是檢驗真理的唯一標準，實踐也是培養學生掌握知識和提高能力的最有效方法。經學生和實習基地反饋，此培養方法效果較好，學生熟悉了專業、企業，培養了能力，企業較早培訓了有就業意向的學生，學校真正完成了對人才的培養，實現學生、用人單位、學校的三贏。高等教育應面向國家發展需要和市場需求，培養具備較高工程實踐能力的卓越工程師，實現高等教育和有志青年的價值。

參考文獻

[1]李書偉，劉紹娜．“卓越工程師培養計劃”下實踐教育的思考[J]．中國現代教育裝備，2011(11)：138-140．

[2]焦寶祥．卓越工程師教育與應用型本科實踐教學體系的設計[J]．考試周刊，2012(75)：147-148．

[3]林健．卓越工程師創新能力的培養[J]．高等工程教育研究，2012(5)：15-17．

[4]李娜，王武，王紅玲．實習基地外延拓展與校企合作內涵建設研究[J]．實驗技術與管理，2012，29(10)：185-187．

[5]魏宏波．校企合作培養卓越工程師模式的探索[J]．中國現代教育裝備，2012(17)：35-37

篇9

1建筑非金屬材料腐蝕及一般性機理

建筑工程中的無機非金屬材料，通常包括水泥、玻璃、陶瓷等。無機非金屬材料通常具有良好的耐腐蝕性能，但因其化學成分，結晶狀態，結構以及腐蝕介質的性質等原因，在任何情況下都耐蝕的無機非金屬材料是不存在的。無機非金屬材料除墨以外，在與電解質溶液接觸時不像金屬那樣形成原電池，其腐蝕往往是由于化學作用或物理因素產生，而不是由電化學過程引起的。無機非金屬材料作為建筑工程中的結構和功能材料應用極其廣泛，但對其腐蝕機理的研究還很不夠，一般認為下列因素是決定腐蝕狀況的因素。

1．1材料的化學成分和礦物組成

硅酸鹽材料成分中以酸性SiO為主，它們耐酸而不耐堿，當SjO：(尤其是無定型sj0：)與堿液接觸時會發生如下反應而受到腐蝕。Si02+2NaOH——}Na2SiO3+H20所生成的硅酸鈉易溶于水及堿液中。Sj0是較高的耐酸材料，除氫氟酸和高溫磷酸外，它能耐所有無機酸的腐蝕。任何濃度的氫氟酸，溫度高于300℃的磷酸都會與Si0發生反應。硅酸鹽材料的耐酸性不僅與化學組成有關，而且與礦物組成有關。一般而言，材料中SiO的含量越高耐酸性越強，Si0質量分數低于55％的天然及人造硅酸鹽材料是不耐酸的，但也有例外，例如鑄石中的SiO與AlO，FeO，等在高溫下形成耐腐蝕性很強的礦物質一普通輝石，所以雖然SiO的質量分數低于55％卻有很強的耐腐蝕性；而紅磚中SiO2的含量盡管高達6O％一80％，但是SiO以無定型狀態存在，故沒有耐酸性，如將紅磚在較高的溫度下Si0與AlO。形成具有高度耐酸性的新礦物一硅線石(Al：O。、2SiO)與莫來石(3Al0、2SiO：)，并且其密度也增大了。含有大量堿性氧化物(CaO、MgO)的材料屬于耐堿材料。它們與耐酸材料相反，完全不能抵抗酸類的作用。例如由鈣硅酸鹽組成的硅酸鹽水泥，可被所有的無機酸腐蝕，而在一般的堿液(濃的燒堿液除外)中卻是耐腐蝕的。

1．2材料孔隙和結構

除熔融制品(如玻璃、鑄石)外，硅酸鹽材料或多或少總具有一定的孔隙率，孔隙會降低材料的耐腐蝕性，因為孔隙的存在會使材料受腐蝕作用的面積增大，侵蝕作用明顯，腐蝕不僅發生在表面上而且也發生在材料內部。當化學反應生成物出現結晶時還會造成物理性的破壞，例如制堿車間的水泥地面，當間歇地受到荷性鈉溶液的浸潤時，由于滲透到孔隙里的荷性鈉吸收二氧化碳后變成含水碳酸鹽結晶，體積增大，在水泥內部膨脹，使材料產生內應力而遭到破壞。如果在材料的表面及孔隙中腐蝕生成的化合物為不溶性的，則在某些場合它們能保護材料不再受到破壞，水玻璃耐酸膠泥的酸化處理就是一例。當孑L隙互不相通而封閉時，材料受腐蝕性介質的影響要比開口的孔隙小，因為當孔隙為開口時，腐蝕性液體容易透人材料內部。硅酸鹽材料的耐蝕性還與其結構有關。晶體結構的化學穩定性較無定型結構高，例如結晶二氧化硅(石英)雖屬耐酸材料但也有一定的耐堿性；而無定型的二氧化硅就易溶于堿性溶液中。具有晶體結構的熔鑄綠巖也是如此，它比同一組的無定型化合物具有更高的化學穩定性。

1．3腐蝕介質

環境中的水、酸、堿、鹽、大氣等介質對無機非金屬材料的腐蝕都有一定影響，但影響的大小不同。

2水泥基材料的腐蝕與防護

一般硅酸鹽水泥硬化后，在通常的使用條件下有較好的耐久性，但在外界侵蝕性介質作用的環境中，引起水泥石發生一系列化學，物理變化，而逐漸受到侵蝕，嚴重時會使水泥石強度降低，甚至會破裂、破壞、故有必要全面而深入地研究水泥遭受腐蝕的過程及其實質。水泥基材料的腐蝕有多種分類方法。如按腐蝕機理分類，可分為化學腐蝕、溶析腐蝕、吸附腐蝕等；按腐蝕的形態分類，可分為溶出腐蝕、分解型腐蝕、膨脹型腐蝕(或稱結晶型腐蝕)。因對于水泥及混凝土產生侵蝕的介質主要有大氣、河水、海水、土壤、酸和酸水、硫酸鹽溶液和堿性溶液等，故按腐蝕介質分類，可分為酸腐蝕、堿腐蝕、鹽腐蝕、海水腐蝕、淡水腐蝕、土壤腐蝕等。如果混凝土結構在地下或陰暗的場所，比如排污水的混凝土管道，還有微生物腐蝕。影響水泥石腐蝕的因素有很多，除了水泥的品種和熟料的礦物組成外，集料的性質，混凝土的致密度、抗滲性以及侵蝕介質的種類、壓力與水位的變化、流速、溫度的變化等多種因素都會對侵蝕過程產生嚴重的影響。往往有數種腐蝕作用同時并存，相互影響，少數情況下是單一型腐蝕，但是大多數情況下是多種類型的復合腐蝕，因此必須針對腐蝕的具體情況加以綜合分析，制定出切合實際的防腐措施。

3預防腐蝕措施

(1)提高混凝土致密度與表面處理混凝土越致密，侵蝕介質就越難滲人，被腐蝕的可能性就越小。密實混凝土的獲得，可通過正確設計混凝土配合比、降低水灰比、仔細選擇集料級配、采用振搗致密、養護、燒結、抽真空等施工方法。也可以用化學方法對混凝土進行表面處理，使水泥石中的氫氧化鈣變成難容的致密物質如碳酸鈣、草酸鈣等。考慮成本問題，常用碳酸化，即在混凝土構件使用前，先在空氣中碳化成一致密的碳酸鈣外殼。在混凝土表面用硅酸鈉或氟硅酸鹽(如氟硅酸鎂、氟硅酸鋅)水溶液處理，使在水泥表面的孔隙中生成難溶的致密物，提高抗滲耐蝕能力。用亞麻仁油或桐油涂刷混凝土表面亦能對一些酸和鹽的稀溶液侵蝕有一定的防護作用。

(2)改變硅酸鹽水泥熟料礦物和水化產物的組成和形態從腐蝕機理可以得出：減少水泥熟料中c，s的含量，即可以提高抵抗軟水溶析能力，也有利于它的抗硫酸鹽性能。因為鐵鋁酸四鈣的水化產物為水化鋁酸鈣的固溶體C(A，F)H鐵酸鈣的抗硫酸鹽性能比c，AH好。此外，鐵酸鈣能在水化鋁酸鈣周圍生成薄膜，提高硫酸鹽性能。冷卻條件對水泥熟料的耐蝕性也有影響，對于鋁酸三鈣含量高的熟料，采用急冷形成較多的玻璃體，可提高抗硫酸鹽性能；對于含鐵高的熟料，急冷對抗硫酸鹽侵蝕反而不利，因為CAF晶體比高鐵玻璃更耐蝕。將硅酸鹽水泥構件在loo℃以上高溫下壓蒸處理，亦能明顯改善其抗蝕性能，特別是對硫酸鈣、硫酸鈉溶液的侵蝕。

(3)在硅酸鹽水泥中摻加混合材料除采用特種硅酸鹽水泥一抗硫酸鹽水泥外，在硅酸鹽水泥中摻加火山灰質混合材料(即采用火山灰水泥)亦有較好抗蝕性，因摻人火山灰質混合材料能提高混凝土的致密程度，減少侵蝕介質的滲透。另外火山灰混合材料中活性氧化鈣與水泥水化時析出的氫氧化鈣作用，生成低堿水化硅酸鈣，從而消耗了水泥中的ca(OH)：，使其在軟水中的溶析速度顯著降低，并使鈣礬石結晶在液相氧化鈣濃度很低的條件下形成，因此膨脹特性緩和，除非生成的鈣礬石數量很多，否則不易引起硫鋁酸鈣的膨脹破壞。但火山灰水泥的抗凍性及大氣穩定性不好，在有反復凍融和干濕交替的情況下，容易產生微裂紋，再加上侵蝕介質的作用，就會使混凝土的耐久性降低?；鹕交宜嘁嗖贿m用于有酸類與鎂鹽腐蝕的介質中，因為酸類與鎂離子也能直接與水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣起作用。這些情況下宜于采用抗硫酸鹽酸水泥。

(4)在混凝土外部加覆蓋層和貼面材料在侵蝕強烈的情況下，可將混凝土表面加一覆蓋層或貼面材料，使它與侵蝕介質隔絕。但是這些貼面層應有較好的黏結力和彈性，否則會產生裂縫并脫落。覆蓋層和貼面材料可以用瀝青層，瀝青氈、浸清混凝土、合成樹脂漆、煤焦油、石蠟涂層、瓷磚、塑料等，可以根據使用要求與材料的主要耐蝕特性，經濟價值加以選擇。

篇10

關鍵詞：無機非金屬材料；石墨烯；制備；性能表征

中圖分類號： TB321 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

無機非金屬新材料具有耐高溫、耐腐蝕、高強度、多功能等多種優越性能，是高技術產業不可缺少的關鍵材料，目前在各個工業部門以及空間技術、電子技術、激光技術、光電子技術、紅外技術發展方面發揮了重要作用。本文以石墨烯為例，對磷化銅納米粒子修飾石墨烯復合材料的制備及性能表征進行分析，旨在對石墨烯及其他無機非金屬材料的制備和應用有所幫助。

1 石墨烯與磷化銅性能分析：磷化銅存在特殊的電化學嵌鋰性能，作為鋰離子電池負極材料極具潛力，而且其體積容量幾乎是石墨的4倍。作為鋰離子電池負極材，磷化銅優點是初始放電容量高，電化學活性高；缺點是在充放電的過程中，由于脫鋰/嵌鋰產生的應力使得磷化銅活性物質形貌結構發生變化，導致放電容量的迅速衰減。磷化銅納米粒子與導電性、熱穩定性較好的基體材料復合是改善材料電學性能的有效途徑。

石墨烯具有很高的柔性、優良的導電性和熱穩定性，可以從結構上限制磷化銅在充放電過程中的體積膨脹與收縮，同時石墨烯具有很好的導電性，可以提高電子的傳導速率。因此，通過石墨烯復合磷化銅可以有效的提高其電學性能。

2 磷化銅納米粒子修飾石墨烯復合材料制備

2.1一般材料：氯化銅（CuCl2?2H2O，AR，上海埃彼化學試劑有限公司）；白磷（P4，AR，天津富宇化工有限公司）；石墨粉（國藥集團化學試劑有限公司）；十六烷基三甲基溴化銨（CTAB，西安化學試劑廠）；水（二次蒸餾水）。

2.2氧化石墨烯的制備：使用天然的石墨粉，采用改進的Hummers法合成氧化石墨烯。使用超純水對粗產品進行洗滌，至pH約為6。最后進行真空冷凍干燥等到固體氧化石墨烯。

2.3復合材料的制備：精確的稱量出10mg氧化石墨烯固體與準確量取40mL氨水溶液（28%）加入到50mL的聚四氟乙烯反應釜內襯中，超聲分散2h，直到反應釜中的固體物質完全分散，溶液變的均勻。加入50mg十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）超聲至CTAB完全溶解，將50mg氯化銅（CuCl2?2H2O）加入反應釜中，磁力攪拌30min。期間超聲分散注意水溫保持室溫。加入100mg黃磷（YP），將內襯密封至不銹鋼釜殼中，在140℃恒溫干燥箱中連續反應12h。待反應完成后，取釜，自然冷卻至室溫。得到的黑色粗產物用苯、無水乙醇、蒸餾水依次洗滌數次，來除去副反應生成的雜質。最后將清洗完全后的產物，在60℃真空干燥箱內恒溫干燥6h，完成后，收集樣品待用。

3 磷化銅納米粒子修飾石墨烯復合材料性能表征：樣品的物相和純度同樣用D/Max-3c型XRD進行檢測；樣品的形貌分析利用日本HitachiS-4800型場發射掃描電鏡（FE-SEM）、透射電子顯微鏡（TEM，FEITecnaiG2F20S-TWIN）觀察。

3.1結構分析

Gr和Cu3P-Gr復合物的XRD圖見圖1所示。

通過圖1可知，GO位于10.4°的（002）特征峰（圖1a插圖）對應0.850nm的層間距。當溶劑熱反應完成后，Gr在大約24.4°處出現一個較寬的峰，其對應的層間距為0.365nm，這說明在該溶劑熱體系下GO被還原成Gr。復合物中主要的（112），（202），（211），（300），（113）和（212）晶面分別出現在36.0°，39.1°，41.6°，45.1°，46.2°和47.3°，能夠對應Cu3P的標準卡片值（JCPDS號為71-2261）。其中復合物XRD中出現明顯的寬峰（圖1a黑框標記處），這直接說明Cu3P錨定在石墨烯表面。EDS圖分析結果表明在復合物中僅存在Cu、P、O和C四種元素，這點與XRD圖分析結果一致。對存在的元素的含量分析發現，復合物中C：O接近11：1，這說明復合物中氧化石墨烯還原的程度較高。

3.2復合物的電學性能：石墨烯作為錨定點保留了其優異的電學性能，同時與納米Cu3P粒子相互交疊加大了夾層間距和更豐富的微孔結構，兩者協同提供更多的儲鋰空間。有效的提升了復合材料的充放電比容量，解決了單一組分材料的電學性能缺陷。

此外，Cu3P-Gr復合材料和單一組分Cu3P都在0.75V左右出現了明顯的充放電平臺，這可以歸結于Cu3P+3LiLi3P+3Cu這一反應。同時，Cu3P-Gr復合材料比單一組分Cu3P充放電平臺更長更平穩，這說明石墨烯的加入有效的減少了納米Cu3P粒子所帶來的體積效應，且石墨烯優異的電學性能提高了復合材料的整體導電能力，縮短了鋰離子傳輸的距離，提高鋰離子脫嵌過程的擴散速度。這一顯著提高，更加有利于復合材料的實際應用。

4 結論

本文以石墨烯、氯化銅、白磷為原料成功制備出Cu3P修飾的石墨烯復合材料，并對其結構、尺寸和形貌進行了表征。石墨烯復合材料電學性能測試結果表明：復合物的放電容量及循環性能優于單一組分的石墨烯、磷化銅，循環性能突出，具有一定的應用價值。

參考文獻

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