第一篇：東南大學納米材料課程總結

什么是量子點

Ⅱ-Ⅵ族量子點有什么獨特的熒光特性？

與傳統有機染料相比，量子熒光點有什么優勢？ 表征熒光量子點的步驟或注意點？

什么是EPR效應？在腫瘤治療方面有什么作用 斑塊的形成，POCT試紙的機制

靶向藥物按照作用機制可以分為幾類？P157 什么是激子態？針對他的特性有什么應用？

納米材料、一維、二維納米材料定義？納米顆粒？

簡述美羅華單克隆抗體進入人體對腫瘤細胞的主要殺傷機制 膠體金與蛋白質的結合方式？環境pH對二者的結合有何影響? 為何可以用檸檬酸鈉還原氯金酸制備納米金膠體？原理。納米顆粒的粒徑？ 膠體金聚集使溶液變色的原因

納米顆粒進行磁感應熱療時，腫瘤的散熱方式 列舉磁性納米粒子的制備方法以及他們的優缺點 高溫分解法制備磁性納米粒子有什么特點？ 如何讓將沉淀反應控制生成納米顆粒

簡述在成核擴散控制模型中，過飽和度對成和速度和生長速度的影響 影響納米顆粒制備的重要因素、條件

哪幾種方法可以獲得窄粒度分布的納米粒子

Ostwald熟化機制？如何制備粒徑均勻的納米顆粒 使納米顆粒粒徑變大的兩種機制

剩磁，矯頑力，超順磁性，量子尺寸效應 超順磁性與尺寸溫度的關系

能級？比較分子能級和半導體顆粒的能級 表面效應？納米結構？

納米材料的研究意義？特性？（表，小尺，量，宏）納米粒子的表面修飾有哪些方法？ *lamer成核擴散控制模型p54 什么是激子態？針對他的特性有什么應用？

在半導體中，如果一個電子從滿的價帶激發到空的導帶上去，則在價帶內產生一個空穴，而在導帶內產生一個電子，從而形成一個電子-空穴對。空穴帶正電，電子帶負電，它們之間的庫侖互相吸引作用在一定的條件下會使它們在空間上束縛在一起，這樣形成的復合體稱為激子。

四、表征熒光量子點的步驟或注意點？ 然后表征的注意事項就是 1.測紫外吸收光譜

2.選用最大吸收峰位置的波長的光為激發光 3.注意區分倍頻光與真正的熒光

五、什么是EPR效應？在腫瘤治療方面有什么作用

ERP(enhanced permeability and retention effect)效應就是增強滲透滯留效應（增強透過性與保留效應）相對于正常組織，某些尺寸的分子或顆粒更趨向于聚集在腫瘤組織的性質。實體瘤的高通透性和滯留效應（enhanced permeability and retention effect，EPR）

正常組織中的微血管內皮間隙致密、結構完整,大分子和脂質顆粒不易透過血管壁,而實體瘤組織中血管豐富、血管壁間隙較寬、結構完整性差,導致滲透增強，造成大分子類物質和脂質顆粒具有選擇性高通透性

淋巴回流缺失,淋巴循環受限，導致滯留增強

EPR效應促進了大分子類物質在腫瘤組織的選擇性分布,可以增加藥效并減少系統副作用。這種現象現在最多的是用來解釋納米顆粒作為腫瘤治療載體的優勢。

EPR效應要求分子量大于2萬，而為了防止體內蛋白從腎排出，腎的截留分子量是3萬到5萬。所以分子量大于3萬，且為中性電荷的聚合物在血漿內半衰期長。腫瘤對藥物的吸收主要取決于分子量，電荷，構象，疏水性，免疫性。

腫瘤細胞內的一些特性，如內涵體、溶酶體的低PH值，及溶酶體酶均可有助于聚合物偶聯藥物在腫瘤細胞的定點釋放。斑塊的形成

斑塊：血液運輸流動剪切力損傷血管內皮細胞，從而粘附巨噬細胞，而巨噬細胞吞噬易氧化的低密度脂蛋白，脂蛋白刺激斑塊變軟，使斑塊破裂，形成血管堵塞。低密度蛋白膽固醇增高是導致斑塊形成的最主要原因。這類膽固醇被氧化以后會損傷血管內皮，使內皮細胞變性、壞死并脫落，從而影響血管內皮的功能。血管內皮損傷以后，內皮下層組織暴露出來，血液中增高的甘油三酯和低密度蛋白膽固醇等脂質就會通過受損的內皮進入到血管壁，沉積于血管內皮下，使血管內皮增厚、變硬。與此同時，在人體發揮止血功能的血小板也會迅速黏附、聚集于受損處，逐漸形成粥樣硬化斑塊。

斑塊在逐漸形成的過程：脂質條紋，纖維斑塊，造成動脈管腔狹窄，血流不暢，粥樣斑塊，面臨諸多危害巨大的繼發性病變。比如斑塊內出血，在斑塊內形成血腫，血腫會使斑塊的體積進一步變大隆起，嚴重時會將動脈管腔完全堵塞，無法輸送血液，導致相應部位的組織器官急性缺血，功能受損；斑塊破裂形成血栓是更為嚴重的一種繼發性病變，斑塊一旦破裂，斑塊內的脂質等內容物質就會從破裂處流出進入血液，形成血栓，引起栓塞，甚至導致人體器官比如心、腦的梗死，另外，斑塊破裂后，斑塊處會形成潰瘍，潰瘍表面很粗糙又極易促進新的血栓形成，所以說斑塊破裂的危害巨大；斑塊的另一繼發病變是鈣化，會導致動脈血管變硬、變脆，易于破裂；嚴重的粥樣硬化斑塊還會繼發動脈瘤，動脈瘤如果破裂的話會引發大出血。

POCT試紙的機制

即時檢驗技術（POTC）。POTC又稱床邊檢驗技術，能讓患者在第一時間、第一地點內迅速了解自己的病癥狀況，具有“便捷化”、“床邊化”等特點。醫用試紙就是一種典型的POTC技術。醫療模式的發展與演化，從最初的家庭醫生、赤腳醫生，逐漸發展成目前的大型綜合性醫院的治病醫療模式；而人類進入21世紀以來，人們普遍對健康、預防與診治的需求不斷擴大，醫療模式也有回歸家庭保健的趨勢。檢驗技術的發展也是與醫療模式的發展相適應的，POCT技術的不斷發展正好適合這種回歸家庭的趨勢，迎來了發展的最好時機。POCT的基本原理是：把傳統方法中的相關液體試劑浸潤于濾紙和各種微孔膜的吸水材料中，成為整合的干燥試劑塊，然后將其固定于硬質型基質上，成為各種形式的診斷試劑條； 或把傳統分析儀器微型化，操作方法簡單化，使之成為便攜式和手掌式的設備；或將上述兩者整合為統一的系統。主要特點就是，可以迅速地獲得可靠的檢驗結果，從而提高病人的臨床醫療效果。簡單的說，實驗儀器小型化，操作方法簡單化，結果報告即時化。POCT主要技術包括：（1）簡單顯色（干化學法測定）技術顏色反應，用肉眼觀察定性或儀器檢測(半定量)。（2）多層涂膜（干化學法測定）技術片基上，制成干片，用儀器檢測，可以準確定量。（3）免疫金標記技術膠體金顆粒具有高電子密度的特性，金標蛋白結合處，在顯微鏡下可見黑褐色顆粒，當這些標記物在相應的標記處大量聚集時，肉眼可見紅色或粉紅色斑點，這一反應可以通過銀顆粒的沉積被放大。該類技術主要有斑點免疫滲濾法（DIGFA）和免疫層析法（ICA）。（4）免疫熒光技術通過檢測板條上激光激發的熒光，定量檢測=（5）生物傳感器技術利用離子選擇電極，底物特異性電極，電導傳感器等特定的生物檢測器進行分析檢測。（6）生物芯片技術（7）紅外和遠紅外分光光度技術此類技術常用于經皮檢測儀器，用于檢測血液中血紅蛋白、膽紅素、葡萄糖等成分。這類床邊檢驗儀器可連續監測病人血液中的目的成分，無需抽血，可避免抽血可能引起的交叉感染和血液標本的污染。簡述美羅華單克隆抗體進入人體對腫瘤細胞的主要殺傷機制 美羅華是一種人鼠結合的單抗，FC端人源，Fab端鼠源 1.ADCC（抗體依賴的細胞介導的細胞毒性作用），美羅華將CD20標記，FC端招募免疫細胞，如NK（天然殺傷細胞）殺傷腫瘤細胞

2.補體效應：一旦兩個抗體特異性結合到CD20，補體將兩個抗體形成橋聯，橋聯爆發形成毒素

3.直接形成凋亡效應。

（美羅華為一種單克隆抗體，該抗體與CD20抗原特異性結合。該抗原在95%以上的B淋巴細胞型的非何杰氏淋巴瘤中表達。美羅華在與抗體結合后，CD20不被內在化或從細胞膜上脫落,也不以游離抗原形式在血漿中循環，不會與抗體競爭性結合。

美羅華與B淋巴細胞上的CD20結合，從而引起B細胞溶解。細胞溶解的可能機制包括補體依賴性細胞毒性(CDC)和抗體依賴性細胞的細胞毒性(ADCC)。此外，體外研究證明，美羅華可使藥物抵抗性的人體淋巴細胞對一些化療藥的細胞毒性敏感。）

十一、膠體金與蛋白質的結合方式？環境pH對二者的結合有何影響? 金納米粒子，稱為膠體金，1-100nm，隨粒徑的不同呈現不同顏色。能夠穩定迅速地吸附蛋白質，且蛋白質的生物活性不變，可作為探針進行細胞表面和內部多糖、蛋白質、多肽、抗原、激素等大分子的精確定位。膠體金在弱堿環境下帶負電荷，可與蛋白質分子的正電荷基團形成牢固的結合，由于這種結合是靜電結合。

膠體金對蛋白的吸附主要取決于pH值，在接近蛋白質的等電點或偏堿的條件下，二者容易形成牢固的結合物。（此時蛋白質成電中性，二者的靜電作用較小，然而蛋白質分子的表面張力最大，出于微弱的水化狀態，較易吸附在納米金表面）如果膠體金的pH值低于蛋白質的等電點時，則會聚集而失去結合能力。除此以外膠體金顆粒的大小、離子強度、蛋白質的分子量等都影響膠體金與蛋白質的結合。

若使溶液正點，則膠體金會聚沉，因此使蛋白質帶微弱的負電 膠體金聚集使溶液變色的原因

膠體金顯色是由于表面等離子體共振頻率與某個可見光的頻率相同，當膠體金發生聚集時，在有多個金原子的共振方向上會出現等離子共軛，頻率改變，顯色改變。波長紅移，顯示藍色。

為何可以用檸檬酸鈉還原氯金酸制備納米金膠體？原理。納米顆粒的粒徑？ 檸檬酸的還原性并不強，因此要加熱沸騰。

檸檬酸鈉要一次快速加入，且攪拌，使反應體系均一。反應濃度，相對濃度，穩定劑，pH 檸檬酸三鈉是還原劑也可作保護劑，但該方法值得的納米金表面吸附檸檬酸根帶負電，限制進一步應用。

檸檬酸鈉加入得越多，還原法制備的納米金顆粒粒徑越小。出現這個情況的原因可以用膠體金的生長方式來解釋，檸檬酸鈉多時，由于AuCl4是一定的，爆發性成核的AU越多，剩余用來生長的Au3+的就越少，粒徑就會越小。檸檬酸鈉分批加時，成核和生長疊加，顆粒不均一。不均一，則大小、表面內部缺陷不同。單分散是指尺寸相對均一，尺寸越小，允許的相對偏差越大。

十四、納米顆粒進行磁感應熱療時，腫瘤的散熱方式 1，通過組織向環境散熱 2，血管循環散熱

十五、列舉磁性納米粒子的制備方法以及他們的優缺點 物理法：機械球磨法，易操作，尺寸分布寬，耗時長

生物法：細菌、蜜蜂、螞蟻等，粒徑均一，形貌規整，細菌培養難，粒子提取較繁瑣，粒徑受限制

化學法：均相制備法，共沉淀法均高溫分解法

非均相制備法微乳液法溶膠-凝膠法超聲化學法激光分解法電化學沉積法 共沉淀法：常采用堿液如NaOH和氨水溶液和二價鐵三價鐵的鹽溶液中加入還原劑，Na2SO3,還原出二價鐵，形成二價三價共存的平衡體系再與堿液發生共沉淀反應生成Fe4O3納米粒子

高溫分解法：將反應原料快速注入含有表面活性劑的高溫溶劑實現納米粒子的快速成核，再通過反應溫度和時間的控制得到不同的尺寸的同時具有債粒度分布的納米粒子；另一種方式是將反應原料在低溫條件下預先混合，然后緩慢加熱至反應開始，在粒子生長過程中通過不斷地補加反應材料維持體系中恒定的過飽和濃度，最后得到窄粒度分布的粒子。

特點：粒度分布窄，尺寸形貌可控，在密封，儲存，阻尼方面有廣闊應用前景，但是疏水性影響應用。

溶膠凝膠法：二價鐵與堿液形成Fe(OH)2凝膠，再在膠體陳華過程中用氧化劑如硝酸鉀緩慢氧化

超聲化學法：利用超聲波的空化作用瞬間產生的高溫，高壓，以及極高的冷卻速率等極端條件促使氧化，還原，分解，和水解等反應進行制備納米粒子。

特點：操作簡單，但是由于是非均相方法，粒子的成核和生長過程受活性物種的生成和擴散等因素的影響，因此在納米粒子的尺寸和形貌控制方面仍有待于進一步提高。

微乳液和反向膠束法：利用水，油，和表面活性劑三元油包水體系形成的微乳液或反相膠束作為微型反應器。再在膠束中發生共沉淀。表面活性劑一方面可以有效地組織納米粒子聚集和進一步生長，從而實現對粒子尺寸的有效控制；另一方面，可以為粒子提供可溶解性或可分散性。

結晶度，磁響應等方面有待于提高。

高溫分解法制備磁性納米粒子有什么特點？

粒度分布窄，尺寸形貌可控等特點，在密封，阻尼，存儲等方面有廣闊的應用前景，但是疏水性限制了其應用。

十七、如何讓將沉淀反應控制生成納米顆粒

控制溶液濃度、反應溫度、表面活性劑、PH值、反應時間。

為了得到粒徑小的粒子, 認為應采取以下措施:(l)提高溶液濃度;(2)降低反應溫度;(3)選擇添加適當品種和用量的表面活性劑;(4)控制適當的p H 值和反應時間。

十八、簡述在成核擴散控制模型中，過飽和度對成和速度和生長速度的影響 在均相反應體系中，納米粒子的形成過程主要包括成核過程和生長過程。過飽和度即組成粒子物質的濃度c與溶解度s之差。當過飽和度較小時，生長速度大于成核速度，有利于粒子生長；當過飽和度較大時，成核將占主導。影響納米顆粒制備的重要因素、條件

1、反應物濃度；

2、相對濃度（如：氯金酸與還原劑的比）；

3、穩定劑

二十、哪幾種方法可以獲得窄粒度分布的納米粒子 局部過飽和：對于兩種物質反應生成的納米粒子，可以將一種物質的溶液滴加到另一種中造成局部過飽和，促進晶核的快速形成，由于在整個溶液中過飽和度遠小于成核濃度因此在晶核生長過程中不再有新的晶核生成

2.引入晶種：在過飽和濃度小于成核濃度的情況下引入晶種，隨后的生長中沒有晶核生成

3.補加反應原料以維持穩定：在過飽和度很小的情況下，一般粒子的生長均勻緩慢，不斷補加反應原料以維持恒定的過飽和度。

二十一、Ostwald熟化機制？如何制備粒徑均勻的納米顆粒

過飽和固溶體析出沉淀相的后期,沉淀相顆粒大小并不相同,由于較小顆粒消溶而較大顆粒繼續長大因而顆粒平均尺寸增大,這樣一種長大機制,稱為Ostwald成熟,或稱Ostwald長大.。要制備較小粒徑的納米顆粒,就應該盡量避免晶體生長過度.在晶體長得太大之前停止反應.以遏制Ostwald熟化過程。

需要控制的條件就是：在保證晶體生長的情況下使用盡量低的生長溫度；足夠快的攪拌；在保證晶體生長的情況下盡量縮短生長時間。二

十二、使納米顆粒粒徑變大的兩種機制 聚集熟化

生長的機制：原子在晶格表面的沉積使得晶格不斷增大（成核生長）1，聚集：納米顆粒有很高的表面能 保持聚集體

納米顆粒之間融合

2，熟化：小顆粒消失，大顆粒生長 Ostward熟化 二

十五、能級？比較分子能級和半導體顆粒的能級

能級指分子或原子的各個能量量子化狀態通常是指原子核外電子的量子化能量狀態 分子能級包括了轉動振動和電子運動所導致的能級比原子能級結構要復雜。二

十三、剩磁，矯頑力，超順磁性，量子尺寸效應

剩磁：磁化過的物體不再受外部磁場影響時保留的磁化強度。永磁體經磁化至技術飽和，并去掉外磁場后所保留的表面場Br, 稱為剩余磁感感應強度。

矯頑力：矯頑力（coercive force）是指磁性材料在飽和磁化后，當外磁場退回到零時其磁感應強度B并不退到零，只有在原磁化場相反方向加上一定大小的磁場才能使磁感應強度退回到零，該磁場稱為矯頑磁場，又稱矯頑力。超順磁性：是指鐵磁物質的顆粒小于臨界尺寸時具有單疇結構，在較高溫度下表現為順磁性特點，但在外磁場作用下其順磁性磁化率比一般順磁材料的大好幾十倍，稱為超順磁性。臨界尺寸與溫度有關，鐵磁性轉變成超順磁性的溫度常記為TB，稱為轉變溫度。量子尺寸效應：是指當粒子尺寸下降到某一數值時，費米能級附近的電子能級由準連續變為離散能級或者能隙變寬的現象。當能級的變化程度大于熱能、光能、電磁能的變化時，導致了納米微粒磁、光、聲、熱、電及超導特性與常規材料有顯著的不同。

飽和磁化強度（saturation magnetization）指磁性材料在外加磁場中被磁化時所能夠達到的最大磁化強度叫做飽和磁化強度。二

十四、超順磁性與尺寸溫度的關系

對于磁性集合體來說，有兩個量很重要：一是出現超順磁性的臨界尺寸（直徑）Dp。如果顆粒系統的溫度保持恒定，則只有當顆粒尺寸D≤Dp才有可能呈現超順磁性，該直徑小于單疇顆粒的臨界直徑。二是截止溫度TB，對于足夠小的磁性顆粒，存在一特征溫度TB，當溫度T

1.40nm左右的四氧化三鐵是單疇的顆粒，磁矩被固定在晶格的某一個方向，矯頑力巨大，容易留剩磁，團聚

2.<20nm的，呈現超順磁性，內部磁矩可以隨意翻轉

磁各向異性能：磁矩翻轉所克服的能量E=kV(k各向異性能常數，V體積)，隨著粒子減小，讓他們翻轉更加容易，常溫下的熱能kT(k玻爾茲曼常數)就能讓他翻轉 二

十六、表面效應？納米結構？

表面效應：微球的表面積增大和所包含的表面原數增多的現象。（球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積（表面積/體積）與直徑成反比。隨著顆粒直徑的變小，比表面積將會顯著地增加，顆粒表面原子數相對增多，從而使這些表面原子具有很高的活性且極不穩定，致使顆粒表現出不一樣的特性，這就是表面效應。）納米結構：是尺寸介于分子和微米尺度間的物體的結構；有一，二，三維物質。如這些物質的線度都在0.1-100nm范圍內，則稱為納米物體。這些物體的結構則稱為納米結構。二

十七、納米材料的研究意義？特性？（表，小尺，量，宏）（1）表面與界面效應

這是指納米晶體粒表面原子數與總原子數之比隨粒徑變小而急劇增大后所引起的性質上的變化。例如粒子直徑為10納米時，微粒包含4000個原子，表面原子占40%；粒子直徑為1納米時，微粒包含有30個原子，表面原子占99%。主要原因就在于直徑減少，表面原子數量增多。再例如，粒子直徑為10納米和5納米時，比表面積分別為90米2/克和180米2/克。如此高的比表面積會出現一些極為奇特的現象，如金屬納米粒子在空中會燃燒，無機納米粒子會吸附氣體等等。（2）小尺寸效應

當納米微粒尺寸與光波波長，傳導電子的德布羅意波長及超導態的相干長度、透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學等性能呈現出“新奇”的現象。例如，銅顆粒達到納米尺寸時就變得不能導電；絕緣的二氧化硅顆粒在20納米時卻開始導電。再譬如，高分子材料加納米材料制成的刀具比金鋼石制品還要堅硬。利用這些特性，可以高效率地將太陽能轉變為熱能、電能，此外又有可能應用于紅外敏感元件、紅外隱身技術等等。（3）量子尺寸效應

當粒子的尺寸達到納米量級時，費米能級附近的電子能級由連續態分裂成分立能級。當能級間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導態的凝聚能時，會出現納米材料的量子效應，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導電性能變化。例如，有種金屬納米粒子吸收光線能力非常強，在1.1365千克水里只要放入千分之一這種粒子，水就會變得完全不透明。（4）宏觀量子隧道效應

微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。納米粒子的磁化強度等也有隧道效應，它們可以穿過宏觀系統的勢壘而產生變化，這種被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應。二

十八、納米粒子的表面修飾有哪些方法？ 方法：書P64 效果：書P79 納米粒子有強烈的聚集傾向，可以通過表面修飾降低納米粒子的表面能，可得到具有可溶性或者可分散性的納米粒子。同時，適當的表面修飾還可以調節磁性納米粒子與其他材料的相容性和反應特性，從而賦予特殊功能。

常見方法有：1.采用有機小分子修飾粒子表面；2.采用有機高分子修飾粒子表面。3；采用SiO2修飾粒子表面；4.采用其他無機納米材料修飾粒子表面 二

十九、*lamer成核擴散控制模型p54

第二篇：東南大學生物醫學材料課程總結

《生物醫學材料學基礎》課程總結

張峰1121112

41.你學習本課程有哪些收獲？

答：通過學習這門課程，我有以下幾點收獲：

? 認識到生物醫學材料在醫療、保健等領域的重要性，從而對生物醫學工程有了一個全新的認識，這個領域對人類的健康、生活以及國家經濟都至關重要。

? 對生物醫學材料有了基本認識，并在老師的引導中在腦海中建立了系統的形式體系，從材料的分類、性能、用途以及安全性標準等都有了一定的認識，有助于以后在此領域內進行的研究。

? 找到了自己感興趣的部分：納米生物醫用材料，其神秘的生物效應特性讓我好奇不已。

? 最重要的一點，改變了我上課的表現方式，我發現自己喜歡這種上課方式，喜歡搶答問題，也開始聽老師講課了。

2.你對本課程最感/不感興趣的內容是什么？

答：本課程中我最感興趣的有兩方面內容：

? 人體生物學相關基礎（第二章）。

我一直對人體結構與生理學抱有熱情，而且本學期也在學習人體解剖與生理的相關課程知識。我認為學習生物醫學材料是分為兩方面的：一方面需要對材料的特性（比如生物安全性、生物相容性）有熟悉了解，另一方面也需要對人體的結構和生理有足夠的認知，因為材料最終還是應用與人體，只有熟悉兩者特性，才能更好的使兩者結合。

? 納米生物醫用材料（第九章）。

納米材料有許多新奇的優良特性，而且我做的SRTP項目中也涉及到納米級單位的實驗，所以對此也很感興趣。

3.你學習本課程遇到的問題是什么？

答：主要問題如下：

? 課堂知識比較偏重理論性講解，三節課下來，有點枯燥乏味，希望添加更多的例子來加深我們的印象。

? 信息量比較多，課堂上講的只是一部分，難免有不理解的地方，但書本上的東西太淺了，不夠深入的講解。

4.你認為本課程偏難/偏易？量偏大/偏小？

答：

? 本學期中，相對于波動理論來講，本課程還是偏容易的。書本上的內容看了都能理解。量略偏小，有些內容看了意猶未盡。

5.你是否喜歡本課程期中研討和課堂練習的方式？

答：我表示喜歡，但仍有不足。

? 喜歡原因：期中研討和課堂練習是課程學習的一個延伸。期中研討讓我們有機會和時間去選擇自己感興趣的東西，自己查找、整理資料，向大家展示，這個過程讓我們學到了很多書本上沒有的知識，擴大了知識面，了解了更多的東西。課堂練習加深了我們對課本重點知識的印象，而且也鍛煉了我們演講發言的能力。

? 不足之處：研討的時間集中在某一次課，這是有缺點的。比如每一組同學都在掛念

自己要講的PPT，會忽略對別的組的傾聽；另外時間上的分配也是問題，有的組會超時，給后面的組留下的時間較少，講解就不會全面；同時一組同學講完PPT，老師不會有足夠的時間來給予修正和補充等意見，因為現場指出不足產生的效果是最好的。

6.你認為《生物醫學材料學基礎》講義還應該包括哪些章節（如前言中已經提到的內容）

答：

? 前言中提到的仿生生物材料章節需要添加，書本中仿生材料只有兩小段，不足夠讓

我們對其有系統的了解。雖然現在的仿生材料學領域窄和待解決的問題很多，但是這才更加有挑戰性，可以激勵年輕人去學習和開拓，在今后的學習乃至工作中研究，促進該學科的發展。仿生生物材料是指模仿生物的各種特點或特性而研制開發的材料。通常把仿照生命系統的運行模式和生物材料的結構規律而設計制造出來的人工材料稱為仿生生物材料。仿生學在材料科學中的分支稱為仿生材料學 , 它是指從分子水平上研究生物材料的結構特點、構效關系, 進而研發出類似或優于原生物材料的一門新興學科, 是化學、材料學、生物學、物理學等學科的交叉。

7.你是否愿意進行更多的自主學習（如參與某部分教學內容、多做課后作業）？

答：

? 愿意。參與到某部分教學內容，會使我們對這門課程更加感興趣，教學效果也會相

應的增強，多自主學習，也會增加我們的學習積極性和主動性。同時，更多的自主學習會接觸到更多的相關知識，更好了解這門課程。

8.你對學習本課程有哪些希望和要求？

答：具體如下：

? 我覺得這門課應該繼續多位教授講課的模式，因為這樣的教學，使該課程的各個方

向都能由相對應的教授進行定向的專業講解，并能介紹他們領域中的一些最新研究成果和該領域的最前沿的研究進展。

? 研討的形式可以改變一下，就如同我在第五個問題的答案中所提到的不足之處，那

種方式可能會有更好的效果，也最能達到研討的目標效果。

? 再有就是可以提供具體的例子，那樣我們可能會理解的更好。

9.其他感想和收獲···

答：

? 生物醫學材料是生物醫學工程學的四大支柱之一。這學期通過對這個課程的學習，讓我有了更加深入的了解，了解生物醫學材料學的概念、主要內容、研究現狀及發展趨勢，而且還了解生物醫學材料學領域所涉及的生物學、醫學、材料學的知識。? 這門課的教授都有各自的研究領域，教學方式各不相同，這更好地為我們打開了生

物醫學材料學這扇大門，有助于我們選擇自己感興趣的方向學習。

第三篇：東南大學課程

2008年土木工程專業培養計劃

附件一：教學安排

課程性質 課程編號 課程名稱 考試學期 學分 學時 上機時數 實驗時數 A1 031297 形勢任務(1)1 0 1 0 0 A1 070373 中國近現代史綱要 1 2 2 0 0 A1 100100 大學計算機基礎 1 1.5 1 17 0 A1 112001 大學英語(A)1 1 4 4 0 0 A1 112144 大學英語(三級)1 4 4 0 0 A1 112145 大學英語(四級)1 4 4 0 0 A1 320001 體育(1)1 1 2 0 0 B1 031106 畫法幾何與工程制圖(上)1 2 2 17 0 B1 122004 高等數學(B)上 1 5 5 0 0 B1 123001 普通化學 1 3 3 0 0 B1 123002 普化實驗 1 0.5 1 0 0 C1 030190 土木工程概論（E）1 1 1 0 0 A1 031298 形勢任務(2)2 0 1 0 0 A1 070374 思想道德修養和法律基礎 2 3 2 0 0 A1 112002 大學英語(A)2 2 4 4 0 0 A1 112145 大學英語(四級)2 4 4 0 0 A1 112146 大學英語(五級)2 4 4 0 0 A1 320002 體育(2)2 1 2 0 0 A1 360011 軍事理論 2 1 1 0 0 B1 031107 畫法幾何與工程制圖(下)2 2 2 0 0 B1 122005 高等數學(B)下 2 5 5 0 0 B1 122009 線性代數 2 2 2 0 0 B1 124003 普通物理(B)上 2 3 3 0 0 B1 124006 物理實驗（上）2 1 2 0 0 B1 124007 物理實驗（下）2 0.5 1 0 0 C1 125111 工程力學I 2 4 4 0 8 A1 031299 形勢任務(3)3 0 1 0 0 A1 112003 大學英語(A)3 3 4 4 0 0 A1 112147 中級口語 3 3 3 0 0 A1 112148 英語報刊選讀 3 3 3 0 0 A1 112149 商務英語 3 3 3 0 0 A1 112154 綜合翻譯 3 3 3 0 0 A1 112155 實用寫作 3 3 3 0 0 A1 320003 體育(3)3 1 2 0 0 A2 030132 C++語言 3 2.5 2 17 0 A2 030133 FORTRAN語言 3 2.5 2 17 0 A2 030191 VB語言 3 2.5 2 17 0 B1 124004 普通物理(B)下 3 3 3 0 0 C1 030130 結構力學Ⅰ 3 4 4 0 0 C1 080075 土木工程材料 3 2 2 0 17 C1 125112 工程力學II 3 3 3 0 6 A1 031300 形勢任務(4)4 0 1 0 0 A1 078057 毛澤東思想、鄧小平理論和“三個代表”重要思想 4 6 3 0 0 A1 112067 大學英語(A)4 4 2 2 0 0 A1 112147 中級口語 4 3 3 0 0 A1 112148 英語報刊選讀 4 3 3 0 0 A1 112149 商務英語 4 3 3 0 0 A1 112154 綜合翻譯 4 3 3 0 0 A1 112155 實用寫作 4 3 3 0 0 A1 320004 體育(4)4 1 2 0 0 B1 122012 概率論 4 2 2 0 0 C1 030130 結構力學Ⅰ 4 4 4 0 0 C1 035002 測量學B 4 3 3 0 16 C1 125062 流體力學 4 2 2 0 4 C2 030292 計算機軟件開發技術（VB環境）4 2.5 2 34 0 C2 100114 計算機軟件開發技術(C/C++環境)4 2.5 2 34 0 C3 031110 計算機繪圖程序設計 4 2 2 34 0 E1 030235 結構力學Ⅱ 4 2 2 17 0 E1 031176 工程地質學 4 2 2 0 17 E2 122103 數理方程 4 2 2 0 0 A1 031301 形勢任務(5)5 0 1 0 0 A1 070376 馬克思主義基本原理 5 3 2 0 0 C1 030158 混凝土結構基本原理 5 4 4 0 8 C1 031175 土力學A 5 2 2 0 17 C2 030192 彈性力學 5 2 2 0 0 C2 100115 多媒體技術與應用 5 2.5 2 34 0 C2 100116 數據庫技術與應用 5 2.5 2 34 0 C2 125061 水力學 5 2 2 0 4 D3 030k16 資源與環境 5 2 2 0 0 D3 100k10 信息論基礎 5 2 2 0 0 E1 030235 結構力學Ⅱ 5 2 2 0 0 E1 031178 荷載與結構設計原則 5 1 1 0 0 E2 030114 結構穩定性和極限荷載 5 2 2 0 0 E2 122015 數值方法與計算機算法 5 2 2 34 0 A1 031302 形勢任務(6)6 0 1 0 0 C1 031181 基礎工程設計原理 6 3 3 0 0 C2 030196 彈性力學中的有限元 6 2 2 34 0 C2 030266 計算機輔助設計 6 2 2 34 0 C2 031214 計算結構力學與應用軟件 6 2 2 34 0 D3 050k04 環境概論 6 2 2 0 0 E1 031126 鋼結構基本原理 6 2.5 3 0 0 E1 031127 土木施工工程學 6 2.5 3 0 0 E2 031219 薄壁桿件力學 6 1.5 2 0 0 E2 040089 工程機電 6 2 2 0 0 F2 021084 房屋建筑學 6 3 3 0 0 F2 021084 房屋建筑學 6 3 3 0 0 F2 030241 工程災害與防治 6 3 3 0 0 F2 030303 橋梁工程（上）6 4 4 0 0 F2 030306 橋梁概念設計 6 2 2 0 0 F2 031128 建筑混凝土結構設計 6 2.5 3 0 0 F2 031128 建筑混凝土結構設計 6 2.5 3 0 0 F2 031129 原位測試與檢測 6 2 2 0 0 F2 031185 砌體結構 6 1 1 0 0 F2 031190 地下建筑結構 6 3 3 0 0 F2 031216 巖體力學 6 2 2 0 8 F2 031216 巖體力學 6 2 2 0 8 F2 031292 地下混凝土結構設計 6 2 2 0 0 F2 031292 地下混凝土結構設計 6 2 2 0 0 F2 150072 道路規劃與幾何設計 6 2 2 0 0 F2 150084 交通工程 6 2 2 0 0 F2 150133 軌道工程 6 2 2 0 6 F2 150136 鐵路路基 6 2 2 0 0 F2 150138 軌道交通工程引論 6 2 2 0 0 F2 150142 路基工程 6 1 1 0 5 F2 150174 軌道交通線路設計 6 2 2 0 0 F2 151007 道路工程材料 6 2 2 0 6 F3 010617 工程經濟學 6 2 2 0 0 F3 030044 隧道工程 6 1 1 0 0 F3 030246 結構安全性設計概論 6 1 1 0 0 F3 030309 橋梁結構計算 6 2 2 0 0 F3 030310 橋梁試驗與檢測 6 2 2 0 0 F3 030311 橋梁動力學概論 6 2 2 0 0 F3 030314 軌道交通橋梁 6 2 2 0 0 F3 031137 建筑結構優化設計原理 6 1 1 0 0 F3 031145 木結構（雙語教學）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 巖土工程 6 2 2 0 0 F3 031357 橋梁工程 6 2 2 0 0 F3 031360 水利工程 6 2 2 0 0 F3 150015 機場規劃與設計 6 2 2 0 0 F3 150064 橋涵水文 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 鐵道與城市輕軌工程 6 2 2 0 0 F3 150132 運輸工程導論 6 2 2 0 0 A1 031303 形勢任務(7)7 0 1 0 0 D3 080063 材料概論 7 2 2 0 0 E2 031088 工程概預算和招投標 7 2 2 0 0 F2 030244 工程風險評估與管理 7 2 2 0 0 F2 030285 軌道交通橋梁工程 7 2 2 0 0 F2 030304 橋梁工程（下）7 4 4 0 0 F2 030305 鋼與組合結構橋梁 7 2 2 0 0 F2 031152 建筑鋼結構設計 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 混凝土橋（Ⅲ）7 3 3 0 0 F2 031188 建筑結構試驗 7 1 1 0 9 F2 031189 地下空間規劃與設計 7 2 2 0 0 F2 031191 地下建筑施工 7 2 2 0 0 F2 031192 地下結構工程測試與監測 7 1 1 0 17 F2 031193 地基處理 7 2 2 0 0 F2 031240 高層建筑基礎 7 2 2 0 0 F2 031310 建筑結構抗震 7 1.5 2 0 0 F2 031349 土動力學與基礎抗震 7 2 2 0 13 F2 150131 鋪面工程 7 2 2 0 14 F2 150135 鐵路隧道 7 2 2 0 0 F3 030117 建筑結構選型 7 1 1 0 0 F3 030120 房屋結構檢測與加固改造 7 1 1 0 0 F3 030120 房屋結構檢測與加固改造 7 1 1 0 0 F3 030245 土木工程法規 7 1 1 0 0 F3 030299 人行橋梁設計（雙語）7 1 1 0 0 F3 030307 斜彎橋設計 7 2 2 0 0 F3 030308 橋梁工程發展與展望 7 2 2 0 0 F3 030312 橋梁施工與養護 7 2 2 0 0 F3 030313 橋涵水文與基礎 7 2 2 0 0 F3 030318 建筑防恐安全 7 1 1 0 0 F3 031115 房屋結構抗火設計 7 1 1 0 0 F3 031117 特種基礎工程 7 2 2 0 0 F3 031124 建筑幕墻施工 7 1 1 0 0 F3 031131 建筑幕墻結構 7 1 1 0 0 F3 031136 混凝土特種結構 7 1 1 0 0 F3 031138 高層建筑施工 7 1 1 0 0 F3 031139 塔桅結構 7 1 1 0 0 F3 031142 組合結構（雙語教學）7 1 1 0 0 F3 031148 大跨度結構 7 1 1 0 0 F3 031150 高級裝飾工程施工 7 1 1 0 0 F3 031193 地基處理 7 2 2 0 0 F3 031194 巖體工程 7 2 2 0 0 F3 031195 土體工程 7 2 2 0 0 F3 031226 地下結構CAD 7 2 2 34 0 F3 031237 地鐵與輕軌 7 2 2 0 0 F3 031241 樁基設計與計算 7 2 2 0 0 F3 031250 擋土結構與基坑工程 7 1 1 0 0 F3 031250 擋土結構與基坑工程 7 1 1 0 0 F3 031310 建筑結構抗震 7 1.5 2 0 0 F3 031347 地下結構災害與防護 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 巖土工程 7 2 2 0 0 F3 031357 橋梁工程 7 2 2 0 0 F3 031360 水利工程 7 2 2 0 0 F3 091075 保險學 7 2 2 0 0 F3 150063 運輸經濟學 7 2 2 0 0 F3 150063 運輸經濟學 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 隧道病害與防治 7 2 2 0 0 F3 150130 鐵道與城市輕軌工程 7 2 2 0 0 F3 150137 軌道交通工務管理 7 2 2 0 0 F3 151009 運輸設施與管理 7 2 2 0 0 A1 031304 形勢任務(8)8 0 1 0 0

附件二：實踐環節安排

序號 課程號 課程名稱 學分 學期 階段 時間長度 地點 上機時數 備注 1 125126 工程力學I實驗設計 1 2 實踐周階段 1周 0 實踐周 2 031276 認識實習1 2 實踐周階段 1周 0 實踐周 3 360002 軍訓 2 2 實踐周階段 3周 0 實踐周 4 080157 土木工程材料實驗 0 3 教學周階段 1周 0 031277 地質實習1.5 4 實踐周階段 1.5周 0 實踐周 6 035044 測量實習2 4 實踐周階段 2周

0 校內1周,臨安1周 7 031121 工程地質實驗 0 4 教學周階段 1周 0 241005 金工實習1 4 教學周階段 1周 0 031119 土力學實驗 0 5 教學周階段 1周 0 031123 混凝土結構基本原理實驗 0 5 教學周階段 0.5周 0 031362 生產實習4 6 實踐周階段 4周 0 實踐周 12 030315 預應力混凝土結構課程設計 3 6 教學周階段 3周 0 030269 結構防災實驗 2 6 教學周階段 2周 0 030317 大跨度混凝土橋梁課程設計 1.5 6 實踐周階段 1.5周 0 150164 軌道實習2 6 實踐周階段 2周 0 實踐周 16 150162 軌道交通選線與場站課程設計 1 6 實踐周階段 1周 0 實踐周 17 150153 路基工程課程設計 1 6 教學周階段 1周150213 道路規劃與幾何設計課程設計 2 6 實踐周階段 2周 0 實踐周 19 150163 軌道與路基工程課程設計 1 6 實踐周階段 1周 0 實踐周 20 031362 生產實習4 6 實踐周階段 4周 0 實踐周 21 021082 房屋建筑學課程設計 1 6 實踐周階段 1周 0 實踐周 22 031281 建筑混凝土結構課程設計 2 6 教學周階段 2周031362 生產實習4 6 實踐周階段 4周 0 實踐周 24 030237 地下建筑結構課程設計 2 6 實踐周階段 2周 20 實踐周 25 031283 地下混凝土結構課程設計 2 6 教學周階段 2周031120 巖體力學實驗 0 6 教學周階段 0.5周 0 031281 建筑混凝土結構課程設計 2 6 教學周階段 2周 0 030290 鋼結構基本原理實驗 0 6 教學周階段 0.5周

0 030291 土木施工工程學實驗 0 6 教學周階段 0.5周 0 021082 房屋建筑學課程設計 1 6 實踐周階段 1周 0 實踐周 31 031362 生產實習4 6 實踐周階段 4周 0 實踐周 32 031283 地下混凝土結構課程設計 2 6 教學周階段 2周33 031367 工程軟件應用 2 6 教學周階段 2周 0

033026 原位測試實習2 6 實踐周階段 2周 0 實踐周 35 031366 混凝土橋III課程設計 2 7 教學周階段 2周 0

031286 巖土工程課程設計 2 7 教學周階段 2周37 030316 鋼與組合結構橋梁課程設計 1.5 7 教學周階段 1.5周 0

150154 鋪面工程課程設計 1 7 教學周階段 1周 0

031013 鋼結構課程設計 1 7 教學周階段 1周40 150234 鐵路隧道課程設計 1 7 教學周階段 1周 0

031118 建筑結構試驗Ⅱ 0 7 教學周階段 0.5周 0

030286 軌道交通橋梁工程課程設計 1 7 教學周階段 1周 0

031122 地下結構工程測試與監測實驗 0 7 教學周階段 1周 0

031157 土動力學試驗 0 7 教學周階段 0.75周 0

031284 建筑施工課程設計 0.5 7 教學周階段 0.5周 0

031284 建筑施工課程設計 0.5 7 教學周階段 0.5周 0

031296 畢業設計(論文)17 8 教學周階段 17周 100 道路橋梁含畢業實習

附件三：課外安排

序號 課程名稱 周學時 學期 要求 1 大學計算機基礎課外上機 1 1 上機操作 2 思想道德修養和法律基礎 1 2 工程制圖 2 2 上機操作 4 軍事理論課外 1 2 5 計算機程序設計語言課外上機 1 2 上機操作 6 土木工程材料 1 3 實驗 排試驗課時間 7 毛澤東思想、鄧小平理論和“三個代表” 2 4 工程地質試驗 1 4 馬克思主義基本原理 1 5 彈性力學中的有限元 1 6 上機操作 11 地下結構工程測試與監測 1 7 試驗 12 混凝土結構基本原理 1.5 7 試驗 上機操作

第四篇：東南大學生物醫學材料課程總結

《生物醫學材料學基礎》課程總結

張峰 11211124

1.你學習本課程有哪些收獲？

答：通過學習這門課程，我有以下幾點收獲：

? 認識到生物醫學材料在醫療、保健等領域的重要性，從而對生物醫學工程有了一個全新的認識，這個領域對人類的健康、生活以及國家經濟都至關重要。

? 對生物醫學材料有了基本認識，并在老師的引導中在腦海中建立了系統的形式體系，從材料的分類、性能、用途以及安全性標準等都有了一定的認識，有助于以后在此領域內進行的研究。

? 找到了自己感興趣的部分：納米生物醫用材料，其神秘的生物效應特性讓我好奇不已。

? 最重要的一點，改變了我上課的表現方式，我發現自己喜歡這種上課方式，喜歡搶答問題，也開始聽老師講課了。

2.你對本課程最感/不感興趣的內容是什么？

答：本課程中我最感興趣的有兩方面內容： ? 人體生物學相關基礎（第二章）。

我一直對人體結構與生理學抱有熱情，而且本學期也在學習人體解剖與生理的相關課程知識。我認為學習生物醫學材料是分為兩方面的：一方面需要對材料的特性（比如生物安全性、生物相容性）有熟悉了解，另一方面也需要對人體的結構和生理有足夠的認知，因為材料最終還是應用與人體，只有熟悉兩者特性，才能更好的使兩者結合。

? 納米生物醫用材料（第九章）。

納米材料有許多新奇的優良特性，而且我做的SRTP項目中也涉及到納米級單位的實驗，所以對此也很感興趣。

3.你學習本課程遇到的問題是什么？

答：主要問題如下：

? 課堂知識比較偏重理論性講解，三節課下來，有點枯燥乏味，希望添加更多的例子來加深我們的印象。

? 信息量比較多，課堂上講的只是一部分，難免有不理解的地方，但書本上的東西太淺了，不夠深入的講解。

4.你認為本課程偏難/偏易？量偏大/偏小？

答：

? 本學期中，相對于波動理論來講，本課程還是偏容易的。書本上的內容看了都能理解。量略偏小，有些內容看了意猶未盡。

5.你是否喜歡本課程期中研討和課堂練習的方式？

答：我表示喜歡，但仍有不足。? 喜歡原因：期中研討和課堂練習是課程學習的一個延伸。期中研討讓我們有機會和時間去選擇自己感興趣的東西，自己查找、整理資料，向大家展示，這個過程讓我們學到了很多書本上沒有的知識，擴大了知識面，了解了更多的東西。課堂練習加深了我們對課本重點知識的印象，而且也鍛煉了我們演講發言的能力。

? 不足之處：研討的時間集中在某一次課，這是有缺點的。比如每一組同學都在掛念

第五篇：課程論文 納米陶瓷

課程論文

學生姓名：

王園園

學號：20130540

學院：材料科學與工程學院

專業年級：材料化學2013級

題目：納米陶瓷的研究現狀及發展趨勢

指導教師：李萬千老師

評閱教師：

2015年5月

目錄

摘要....................................................................................................3 Abstract.............................................................錯誤！未定義書簽。1.前言.............................................................錯誤！未定義書簽。2.納米陶瓷的概念及其發展..........................................................5 3.納米陶瓷的制備..........................................................................7 3．1納米陶瓷粉體的物理法制備.............................................7 3．2納米陶瓷粉體的化學法制備.............................................8 4.納米陶瓷粉體的表征................................................................10 4．1化學成分表征...................................................................10 4．2晶態表征...........................................................................11 4．3顆粒度表征.......................................................................11 4．4團聚體表征.......................................................................12 5.納米陶瓷的性能........................................................................12

5．1納米陶瓷的致密化...........................................................12 5．2納米陶瓷的力學性能.......................................................13 6.納米陶瓷的應用及其展望........................................................13 7.參考文獻……………………………………………………… 12 摘要

20世紀80年代中期發展起來的納米陶瓷，對陶瓷材料的性能產生了重要的影響，為陶瓷材料的利用開拓了一個新的領域，已成為材料科學研究的熱點之一。綜述了納米陶瓷材料近年來的發展與應用，重點論述了納米陶瓷的制備、性能及應用現狀，并對納米陶瓷的未來發展進行了展望。

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

納米陶瓷是一類顆粒直徑界于1到100nm之間的多晶體燒結體。每個單晶顆粒的直徑非常小，例如，當單晶顆粒直徑為5nm時，材料中的界面的體積約為總體積的50%，特就是說，組成材料的原子有一半左右分布在界面上，這樣就減少了材料內部晶體和晶界的性質差異，使得納米陶瓷具有許多特殊的性質[1]。納米功能陶瓷是指通過有效的分散復合而使異質相納米顆粒均勻彌散地保留于陶瓷基質結構中而得到的復合材料，當其具有某種特殊功能時便稱之為納米功能陶瓷。納米功能陶瓷的性能是和其特殊的微觀結構相對應的，它的性能不僅取決于納米材料本身的特性，還取決于納米材料的物質結構和顯微結構[2]。

納米陶瓷是納米科學技術的重要分支,是納米材料科學的一個重要領域。納米陶瓷的研究是當前陶瓷材料發展的重大課題之一。陶瓷是一種多晶體材料,是由晶粒和晶界所組成的燒結體,由于工藝上的原因,很難避免材料中存在氣孔和微小裂紋。決定陶瓷材料性能的主要因素有:組成和顯微結構,即晶粒、晶界、氣孔或裂紋的組合性狀,其中最主要的是晶粒尺寸問題,晶粒尺寸的減小將對陶瓷材料的力學性能產生重大影響。圖1是陶瓷晶粒尺寸強度的關系圖。

圖1中的實線部分是現在已經達到的,而延伸的虛線部分是希望達到的。從圖1中可見,晶粒尺寸的減小將使材料的力學性能有數量級的提高,同時由于晶界數量的大大增加,使可能分布于晶界處的第二相物質的數量減小,晶界變薄使晶界物質對材料性能的負影響減少到最低程度;其次晶粒的細化使材料不易造成穿晶斷裂,有利于提高材料的斷裂韌性；再次,晶粒的細化將有助于晶粒間的滑移,使材料具有塑性行為。納米材料的問世將使材料的強度、韌性和超塑性大大提高。納米陶瓷由于是介于宏觀和微觀原子、分子的中間研究領域,它的出現開拓了人們認識物質世界的新層次,將給傳統陶瓷工藝、性能及陶瓷學的研究帶來更多更新的科學內涵。

2.納米陶瓷的概念及其發展

所謂納米陶瓷,是指顯微結構中的物相具有納米級尺度的陶瓷材

料,也就是說晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級的水平上。陶瓷材料的脆性大、不耐熱沖擊、不均勻、強度差、可靠性低、加工困難等缺點大大地限制了陶瓷的應用。隨著納米技術的廣泛應用,希望以納米技術來克服陶瓷材料的這些缺點,如降低陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。因此納米陶瓷被認為是解決陶瓷脆性的戰略途徑[3]。同時,納米陶瓷也為改善陶瓷材料的燒結性和可加工性提供了一條嶄新的途徑。

正是由于納米科學和陶瓷工藝學的發展與完善,使納米陶瓷概念的提出有了理論基礎。再加之研究手段和設備的進步,比如電子顯微鏡,透射電子顯微鏡以及高分辨電鏡和分析電鏡等現代表征技術的發展,使納米陶瓷的研究、分析成為可能。另外由于納米材料的特殊性能,其與陶瓷材料結合不僅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點——脆性、熱沖低等,使納米陶瓷有了發展的空間與必要。在這種情況下,科研工作者在20世紀80年代中期開始了納米陶瓷的研究,并且逐步取得了一些重要得成果。1987年,德國的Karch等首次報道了所研制得納米陶瓷具有高韌性與低溫超塑性行為。目前,各國都相繼加大了對納米陶瓷研究的力度,以便能使傳統的性能優良的陶瓷材料與新興的納米科技結合,從而產生“1+1>2”的效果,使納米陶瓷具有更高的特殊的使用性能,將其應用到工業生產、國防保護等領域必然會取得巨大的經濟效益。雖然納米陶瓷的研究時間還不長,許多理論尚未清楚,但經過各國工作者的辛勤努力,在納米陶瓷研究方面還有許多成果,無論是對納米陶瓷的制備工藝還是性能都有

很大的提高。例如,美國的“Morton International's Advanced Materials Group”公司開發了一條生產SiC陶瓷的革命性工藝——CVD原位一步合成納米陶瓷工藝。我國的科研工作者對該工藝進行了研究,也取得了一些成果[4]。

3.納米陶瓷的制備

3．1納米陶瓷粉體的物理法制備

目前物理方法制備清潔界面的納米粉體及固體的主要方法之一是惰性氣體冷凝法[5]。制備過程為:在真空蒸發室內充入低壓惰性氣體，加熱金屬或化合物蒸發源，由此產生的原子霧與惰性氣體原子碰撞而失去能量，凝聚而成納米尺寸的團簇并，在液氮冷卻棒上聚集起來，最后得到納米粉體。其優點是可在體系中加置原位壓實裝置，即可直接得到納米陶瓷材料。1987年美國Argonne實驗室的Siegles采用此方法成功地制備了TiO2納米陶瓷粉體，粉體粒徑為5～20nm。此方法的缺點是裝備巨大，設備投資昂貴不，能制備高熔點的氮化物和碳化物粉體，所得粉體粒徑分布范圍寬[5，6]。

還有一種方法叫高能機械球磨法，就是通過無外部熱能供給，干的高球磨過程制備納米粉體。它除了可用來制備單質金屬納米粉體外，還可通過顆粒間的固相反應直接合成化合物粉體，如金屬碳化物、氟化物、氮化物、金屬-氧化物復合粉體等。近年來通過對高能機械球磨過程中的氣氛控制和外部磁場的引入，使得這一技術有了進一步發

展。該方法操作簡單、成本低。中科院上海硅酸鹽研究所的姜繼森等報導了在高性能球磨的作用下，通過α-Fe2O3和ZnO及NiO粉體之間的機械化學反應合成Ni-Zn鐵氧體納米晶的結果[7]。此外還有機械粉碎、火花爆炸等其它物理制備方法。

3．2納米陶瓷粉體的化學法制備

濕化學法制備工藝主要適用于納米氧化物粉體，它主要通過液相來合成粉體。這種方法具有苛刻的物理條件、易中試放大、產物組分含量可精確控制，可實現分子/原子尺度水平上的混合等特點，可制得粒度分布窄、形貌規整的粉體。但采用液相法合成的粉體可能形成嚴重的團聚，直接從液相合成的粉體的化學組成和相組成往往不同于設計要求，因此需要采取一定形式的后處理。

它包括沉淀法。該法是在金屬鹽溶液中加入適當的沉淀劑來得到陶瓷前驅體沉淀物，再將此沉淀物煅燒成納米陶瓷粉體。根據沉淀的方式可分為直接沉淀法、共沉淀法和均勻沉淀法。為了避免沉淀法制備粉體過程中形成嚴重的硬團聚，往往在其過程中引入冷凍干燥、超臨界干燥、共沸蒸餾等技術手段,取得了較好的效果。沉淀法操作簡單，成本低，但易引進雜質，難以制得粒徑小的納米粉體。上海硅酸鹽研究所以共沉淀-共沸蒸餾法制得了納米氧化鋯粉體，試驗中的共沸蒸餾技術有效地防止了硬團聚的形成，制得的氧化鋯粉體具有很高的燒結活性[8]。

溶膠-凝膠法。該法是指在水溶液中加入有機配體與金屬離子形

成配合物，通過控制pH值、反應溫度等條件讓其水解、聚合，歷經溶膠-凝膠途徑而形成一種空間骨架結構，經過脫水焙燒得到目的產物的一種方法。溶膠-凝膠工藝被廣泛應用于制備均勻高活性超細粉體，起始材料通常都是金屬醇鹽。圖2為溶膠-凝膠法的制備流程圖。

圖2 溶膠-凝膠法制備流程

圖2中用金屬醇鹽溶膠-凝膠制備PZT系列超微粉[9]。也有不用醇鹽的，哈爾濱工業大學以硝酸氧鋯代替鋯的醇鹽用溶膠-凝膠法同樣合成了PZT納米粉[10]。另外，以廉價的無機鹽為原料，采用溶膠-凝膠法結合超臨界流體干燥制備了納米級的TiO2[11]。

噴霧熱解法。該法是將金屬鹽溶液以霧狀噴入高溫氣氛中，此時立即引起溶劑的蒸發和金屬鹽的熱分解，隨后因過飽和而析出固相，從而直接得到氧化物納米陶瓷粉體，或者是將溶液噴入高溫氣氛中干燥，然后再進行熱處理形成粉體。形成的顆粒大小與噴霧工況參數有很大的關系。采用此方法制得的顆粒，通常情況下是空心的。通過仔

細選擇前驅物種類、溶液的濃度及加熱速度，也可制得實心顆粒。水熱法。該法是指在密閉的壓力窗口容器中，以水為溶劑制備材料的一種方法。近十幾年來在陶瓷粉體制備方面取得了相當好的成果[12]。同時，水熱法陶瓷粉體制備技術也有了新的改進和發展。如將微波技術引入水熱制備系統的微波水熱法。反應電極埋弧也是水熱法制備納米陶瓷粉體的新技術，這種方法是將兩塊金屬電極浸入到能與金屬反應的電解質流體中，電解質一般采用去離子水，借助低電壓、大電流在電極間產生電火花提供局部區域內短暫的、極高的溫度和壓力，導致電級和周圍電解質流體的蒸發，并沉淀在周圍的電解質溶液中。此外，用有機溶劑代替水作為反應介質的溶劑熱反應，在陶瓷粉體制備中也表現出良好的前景。

此外，還有化學氣相法，它又包括化學氣相沉積法(CVD)，激光誘導氣相沉積法(LICVD)，等離子體氣相合成法(PCVD法)等方法，在此不一一介紹。

4.納米陶瓷粉體的表征

4．1化學成分表征

化學組成是決定粉體及其制品性質的最基本因素，除了主要成分外，次要成分、添加劑、雜質等對其燒結及制品性能往往也有很大關系，因而對粉體化學組成的種類、含量，特別是微量添加劑、雜質的含量級別及分布進行檢測，是十分重要和必要的。化學組成的表征方

法有許多種，主要可分為化學反應分析法和儀器分析法。化學分析法具有足夠的準確性和可靠性。對于化學穩定性好的粉體材料來說，經典化學分析方法則受到限制。相比之下，儀器分析則顯示出獨特的優越性。如采用X射線熒光(XPFS)和電子探針微區分析法(EPMA)，可對粉體的整體及微區的化學成分進行測試，而且還可與掃描電子光譜(AES)、原子發射光譜(AAS)結合對粉體的化學成分進行定性及定量分析;采用X光電子能譜法(XPS)分析粉體的化學組成并分析結構、原子價態等與化學鍵有關的性質[13]。

4．2晶態表征

X射線衍射(XRD)仍是目前應用最廣、最為成熟的一種粉體晶態的測試方法。此外，電子衍射(ED)法還可用于粉體物相、粉體中個別顆粒直至顆粒中某一區域的結構分析;用高分辨率電子顯微分析(HREM)、掃描隧道顯微鏡(STM)分析粉體的空間結構和表面微觀結構。

4．3顆粒度表征

在納米陶瓷粉體顆粒度測試中,透射電子顯微鏡是最常用、最直觀的手段。但是,如粉體顆粒不規則或選區受到局限等,均會給測量造成較大的誤差。常見的粉體顆粒測試手段還有X射線離心沉降法(測量范圍為0.01～5μm)、氣體吸附法(測量范圍0.01～10μm)、X射線小角度散射法(測量范圍為0.001～0.2μm)、激光光散射法(測量范圍0.002～2μm)等[14]。

4．4團聚體表征

團聚體的性質可分為團聚體的尺寸、形狀、分布、含量,氣孔率、氣孔尺寸及分布,密度,內部顯微結構,強度,團聚體內一次顆粒之間的鍵和性質等。目前常用的團聚體表征方法主要有顯微結構觀察法、素坯密度-壓力法以及壓汞法等。

5.納米陶瓷的性能

5．1納米陶瓷的致密化

超細粉末的應用引起了燒結過程中的新問題，納米粉末的巨大表面積，使得材料的燒結驅動力亦隨之劇增，擴散速率的增加以及擴散路徑的縮短，大大加速了整個燒結過程，使得燒結溫度大幅度降低。例如:1nm的納米顆粒與1μm的微米級顆粒相比，其致密化速率將提高108。目前，上海硅酸鹽研究所通過對含Y2O3(3mol%)ZrO2納米粉末的致密化和晶粒生長這兩個高溫動力學過程的研究發現:對顆粒大小為10～15nm的細粉末，其燒結溫度僅需1200～1250℃，密度達理論密度的98.5%，比傳統的燒結溫度降低近400℃。進一步的研究表明:由于晶粒尺寸小，分布窄，晶界與氣孔的分離區減小以及燒結溫度的降低使得燒結過程中不易出現晶粒的異常生長。控制燒結的條件，已能獲得晶粒分布均勻，大小為120nm的Y-TZP陶瓷體。

用激光法所制的15～25nm Si3N4粉末比一般陶瓷燒結溫度降低了200～300℃，所得晶粒大小為150nm Si3N4陶瓷，其彎曲變形為微

米級陶瓷的2倍[15]。

5．2納米陶瓷的力學性能

大量研究表明,納米陶瓷材料具有超塑性性能,所謂超塑性是指材料在一定的應變速率下產生較大的拉伸應變。納米TiO2陶瓷在室溫下就能發生塑性形變,在180℃下塑性變形可達100%。若試樣中存在微裂紋,在180℃下進行彎曲時,也不會發生裂紋擴展[16]。對晶粒尺寸為350nm的3Y-TZD陶瓷進行循環拉伸試驗發現,在室溫下就已出現形變現象。納米Si3N4陶瓷在1300℃下即可產生200%以上的形變。關于納米陶瓷生產超塑性的原因,一般認為是擴散蠕變引起晶界滑移所致。擴散蠕變速率與擴散系數成正比,與晶粒尺寸的三次方成反比,當納米粒子尺寸減小時,擴散系數非常高,從而造成擴散蠕變異常。因此在較低溫度下,因材料具有很高的擴散蠕變速率,當受到外力后能迅速作出反應,造成晶界方向的平移,從而表現出超塑性,塑性的提高也使其韌性大為提高。納米陶瓷的硬度和強度也明顯高于普通材料。在陶瓷基體中引入納米分散相進行復合,對材料的斷裂強度、斷裂韌性會有大幅度的提高,還能提高材料的硬度、彈性模量、抗熱震性以及耐高溫性能。

6.納米陶瓷的應用及其展望

納米陶瓷在力學、化學、光吸收、磁性、燒結等方面具有很多優異的性能,因此,在今后的新材料與新技術方面將會起到重要的作用。

隨著納米陶瓷制備技術的提高和精密技術對粉體微細化的要求,納米陶瓷將在許多領域得到應用(如納米陶瓷在結構陶瓷、功能陶瓷、電子陶瓷、生物陶瓷等領域)。不過從目前的研究來看,納米陶瓷獲得應用的性能有以下幾個方面: 1)室溫超塑性是納米陶瓷最具應用前景的性能之一。納米陶瓷克服了普通陶瓷的脆性,使陶瓷的鍛造、積壓、拉拔等加工工藝成為可能,從而能夠制得各種特殊的部件,應用到精密設備中去。

2）高韌性是納米陶瓷另一個具有很高應用的性能。陶瓷韌性的提高使得陶瓷的應用領域極度的擴大,因為今后納米陶瓷就可以像鋼鐵、塑料等主流材料一樣的應用,而不是人們心目中的“易碎品”。

3)納米陶瓷的應用還可以節約能源、減少環境污染(傳統的陶瓷工業能耗高、污染重)。納米陶瓷的燒結溫度比普通陶瓷的低幾百度,而且還可能繼續下降,這樣不僅可節省大量能源,還有利于環境的凈化。

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