材料物理自主设计实验教学大纲
附件1：教学大纲的基本格式和内容
（教学大纲封面）
中山大学
本 科 课 程 教 学 大 纲
学院（系） 材料科学与工程
课程名称 材料物理自主设计实验
二〇一九年
材料物理自主设计实验 教学大纲
（编写日期：2019年6月）
一、课程基本说明
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课程名称：（中文）材料物理自主设计实验 （英文）Independently Designed Experiments in Materials Physics |
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课程性质
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专选 |
课程编码
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MSE311 |
学分
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1 |
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授课学时
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36 |
主讲教师 （职称） |
刘璞（副教授） 孙勇（副教授）
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开课单位
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材料科学与工程学院 |
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面向专业
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材料物理 |
授课年级
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大三 |
先修课程
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材料科学基础、材料制备技术、材料分析与表征 |
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教学基本要求
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《材料物理自主设计实验》是面向材料物理专业大三学生开设的专业选修课程，目的在于巩固和加深对材料物理专业知识的理解，培养学生利用专业知识和技术解决实际问题的能力，培养与科研及生产实际相接轨的专业技能。鼓励学生自行制定实验计划、方案及技术路线并独立完成实验内容，使学生成为具有扎实的材料物理基础又有各种实验设计、操作技能的综合性、创新性人才。 注重基础技能训练，培养特长，鼓励学生发挥想象力，自行设计、研究、操作实验项目，通过实施该阶段的实验教学使学生具备如下能力：
熟悉实验研究分析、数据整理和报告攥写全过程，最后要求以论文的形式上交报告。 （请明确基本要求的三个档次，即牢固掌握、一般掌握和一般了解）
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二、课程基本内容
（一）课程内容
（含学时分配，学时分配要落实到“章”或“节”，并对各章节的重点、难点内容加以必要的说明）
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周次 |
内容 |
学时 |
说明 |
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第1周 |
绪论课 |
4 |
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第2-8周 |
实验方案设计 |
0 |
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第9周 |
实验方案论证 |
4 |
开题报告：以ppt形式介绍研究背景、基本原理、仪器设备、实验步骤。待指导老师确定后可行性后方可开展实验。 |
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第10周 |
实验方案实施 |
4 |
第一阶段：材料制备、表征与测试 |
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第11周 |
实验方案实施 |
4 |
第二阶段：材料制备、表征与测试 |
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第12周 |
实验方案实施 |
4 |
第三阶段：材料制备、表征与测试 |
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第13周 |
实验方案实施 |
4 |
第四阶段：材料制备、表征与测试 |
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第14周 |
实验方案实施 |
4 |
第五阶段：材料制备、表征与测试 |
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第15周 |
实验方案实施 |
4 |
第六阶段：材料制备、表征与测试 |
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第16周 |
总结与报告 |
4 |
结题报告 |
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合计 |
36 |
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- 实验地点：东校化学材料综合大楼C栋
- 主要仪器设备
- 原料：
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化学品名称 |
分子式 |
纯度 |
数量 |
品牌/厂家 |
价格/元 |
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注：
- 实验仪器
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仪器名称 |
规格型号 |
参数 |
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磁力搅拌器 |
IKA C-MAG HS 7 control |
转速：50-1500 rpm，温度：室温-500oC |
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集热式磁力搅拌器小型化工搅拌器 |
DF-101S |
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匀胶机 |
EZ4 |
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加热台 |
PZ28-3TD |
室温-600oC；程序控温 |
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切片机 |
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球磨机 |
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压片机 |
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超声振荡清洗机 |
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电化学工作站（包含台式电脑） |
上海辰华CHI600E-660E |
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超声波细胞粉碎机 |
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- 分析测试设备
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设备名称 |
品牌 |
型号 |
功能 |
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材料制备 |
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材料表征（欧阳红群） |
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SEM（含EDS） |
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材料断口观察和分析（SEM）；材料微观成分分布测量（EDS） |
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XRD |
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材料相结构定性分析和标定；测量纳米晶粒尺寸 |
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AFM |
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材料表面原子生长结构观察；薄膜厚度测量 |
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Raman 光谱仪 |
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综合热分析仪 |
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压电测试仪 |
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材料化学成分结构测试分析 |
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X射线光电子能谱仪 |
XPS |
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原子的电子结合能 |
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X射线多晶（粉末）衍射仪 |
XRD |
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相组成、晶体结构 |
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X射线单晶衍射仪 |
XRD |
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相组成、晶体结构 |
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电感耦合等离子体发射光谱仪 |
ICP-AES |
Agilent 725 |
元素定性定量分析 |
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原子荧光光度计 |
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元素定性定量分析 |
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原子吸收分光光度计 |
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紫外/可见/近红外分光光度计 |
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傅里叶变换红外成像光谱仪 |
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X射线荧光光谱分析 |
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激光显微共聚焦拉曼光谱仪 |
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超导核磁共振波谱仪 |
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辉光放电质谱仪 |
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离子色谱仪 |
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液相色谱仪 |
LC |
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气相色谱-质谱联用仪 |
GC-MS |
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材料物理性能测试仪器 |
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激光导热分析仪 |
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热流法导热分析仪 |
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热膨胀分析谱仪 |
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同步热分析仪 |
TG-DSC |
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差式扫描量热分析仪 |
DSC |
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激光粒度仪 |
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|
BET比表面和孔径分析仪 |
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压汞仪 |
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全自动真密度分析仪 |
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Zeta电位测试仪 |
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|
粘度计 |
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|
高级旋转流变仪 |
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|
卡尔费休水分测定仪 |
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粉体综合性能测试仪 |
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粉末压制性能、流动性、安息角 |
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材料力学测试分析仪器 |
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电子万能材料试验机 |
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热机械控制测试系统 |
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高温蠕变持久试验机 |
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摆锤冲击试验机 |
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落球冲击试验机 |
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里氏硬度计 |
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洛氏硬度计 |
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|
显微维氏硬度仪 |
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|
布氏硬度计 |
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|
高温硬度仪 |
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纳米压痕仪 |
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|
微划痕测试仪 |
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动态力学测试仪DMA |
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摩擦材料试验机 |
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XRD测薄膜残余应力 |
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X射线探伤仪 |
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低频超声检测仪 |
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材料光电性能测试分析仪器 |
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动态接触角测量仪 |
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光学接触角测定仪 |
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全自动张力仪 |
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振动样品磁强计 |
VSM |
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矢量网络分析仪 |
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微/小电流测试系统 |
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热激电流测试 TSC |
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热电效应测试 TEES |
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霍尔效应测试系统 |
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Lakeshore |
半导体 |
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飞行时间测试系统 |
TOF |
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载流子迁移率 |
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半导体参数测试仪 |
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Agilent 4155C |
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Keithley 静电计 |
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光致发光 PL |
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椭偏仪 |
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薄膜厚度 |
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荧光分光光度计 |
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四探针测试仪 |
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材料可靠性性能测试分析仪器 |
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高温老化试验箱 |
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温度冲击试验箱 |
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高低温交变湿热试验箱 |
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高压加速老化试验箱 |
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快速高低温交变试验箱 |
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电动振动试验台 |
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垂直冲击试验台 |
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盐雾试验箱 |
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高温热处理炉 |
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材料特种性能测试分析仪器 |
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热重-红外-气质联用仪 |
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原子力显微镜 |
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化学仪器分析（化学学院教学实验平台，肖敏联系） |
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电化学工作站 |
CHI750A |
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线性扫描伏安法 |
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库仑仪 |
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pH/mV计 |
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原子荧光光谱 |
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微波消解 |
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火焰原子吸收光谱 |
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电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES） |
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气相色谱-质谱联用仪（GC-MS） |
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高效液相色谱仪（） |
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- 实验方案设计：
- 材料制备：粉末（sol-gel、固相反应、机械粉碎）、陶瓷、薄膜、单晶
- 材料表征：
- 实验方案论证：学生准备ppt，在课堂上做开题报告，每人10分钟（讲述5-7分钟，问答5-3分钟），实验方案未通过的学生，需要单独与老师讨论，并修改实验方案。要求学生至少与一位该领域的老师讨论实验方案，并得到老师的推荐意见。
- 实验方案实施：实验前，须认真阅读仪器的操作步骤说明，遵守实验室规则，服从教师指导，按规定和步骤正确进行实验操作，认真观察和分析实验现象，如实记录实验数据，不得抄袭他人的实验结果。实验过程中要注意安全和防护，严格遵守操作规程，爱护仪器设备，在实验过程中如仪器设备发生故障，应立即报告指导教师及时处理。凡违反操作规程或不听从指导而造成仪器设备损坏等事故者，必须写出书面检查，并按学校有关规定赔偿损失。实验完毕后，需将仪器设备按原样整理完毕，清洁实验台，整理实验室，在得到教师允许后方可离去。
- 总结与报告：学生完成实验之后，要完成一份实验报告，实验报告要求写成论文的形式。参考文献不少于10篇，其中英文文献不少于5篇。学生应按要求认真撰写并按时提交实验报告，不得抄袭。一经发现，将按考试作弊处理，成绩记零分，并上报学院。
（三）教学方法
（包括课堂讲授、提问研讨，课后习题和答疑等情况）
- 课程教材
- 主讲教材
张曰理编，《材料物理专业实验讲义》，内部资料。
- 辅助材料
- 报告模板
- 论文模板
（五）主要参考书目
（要求推荐若干参考书，并注明书名、作者、出版社、版本、出版日期等）
- 潘春旭主编，《材料物理与化学实验》，长沙，中南大学出版社，2008
（六）成绩评定方式