想必大家在写论文的时候都会遇到烦恼，小编特意整理了一些《材料化学综述论文(精选5篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。摘要：纳米材料由于具有特殊性能而被誉为21世纪的新材料。在新时代的发展中，纳米材料在高耐久性混凝土和高性能混凝土中得到发展，其应用领域也将越来越广泛，随着纳米材料制造成本的降低，必将带来更为广阔的发展前景。本文作者结合相关试验研究，对纳米材料对混凝土的影响进行简单综述。
路面材料发展与研究文献综述
摘要：本文综合归纳介绍了高速公路路面材料的发展及研究，在此基础上，提出了路面存在的问题。概述了传统路用材料及新型路用材料的类型、特点及其适用范围，着重介绍了道路路面材料研究的应用趋势，即功能型路面材料和环保型路面材料，以满足对新型道路路面更舒适、更安全、更环保的要求。以矿料主骨料空隙体积填充法、谢伦堡析漏和肯塔堡飞散试验[1]设计出三种不同基体空隙率下的半柔性路面材料，通过马歇尔试验、车辙试验、冻融劈裂、小梁弯曲、疲劳等室内试验，以评价其综合路用性能。
关 键 词：高速公路;路面材料;发展;路用性能
1. 路面材料的发展
近年来，随着社会交通的日益拥挤，车辆轴重和总量的增加，车辆轮压相应增加，车轮接触面积相应减小，路面应力不断增加。这样，由于担负着个人交通，商业运输和生活方式的改善。因此，各国运输基础设施的总量在不断告诉增长。
1.1我国路面材料的不断发展
我国高等级路面绝大部分使用的是水泥混凝土路面和沥青路面。
水泥混凝土路面悬固应载重大，速度高，密度大的车辆运输需要的高等级路面。[1]具有高强度、较强稳定、使用寿命长、维修养护费用低等优点，因此，在各国公路及城市道路工程中得到广泛应用。
我国沥青路面的修筑，特别是高速公路的沥青路面修筑方面形成以路面结构、材料、设计、施工和检测为核心的成套技术系统。[3]
沥青路面整体路用性能较佳，作为一种无接缝的连续式路面，因其具有足够的力强度，适应各种行车荷载，在行车舒适，降声减噪，维修方便等特点而在公路路面运用越来越多。
1.2世界路面材料的新发展
当前，各国纷纷研究使用沥青玛蹄脂碎石混和料(SMA)，具有优良的抗车辙性能和抗滑性能，用于柔性路面的基层和底基层、用于基层的常为较优质的碎石层。作为减少沥青路面反射裂缝的措施，这类材料和结构，也取得了较好的效果。
2. 路面材料综合分类
2.1路面材料按材料组成分类
路面材料按材料组成可划分为4大类。
(l)松散颗粒型材料及块料：水结碎石路面;泥结碎石路面;泥灰结碎石路面;添隙干压碎石基层;级配砾石路面;块料路面。
(2)无机结合料类：石灰稳定类基层(底基层);水泥稳定类基层;工业废渣稳定基层;水泥混凝土路面。
(3)有机结合料类：沥青混凝土;热拌沥青碎石;乳化沥青碎石混和料沥青贯入式;沥青表面处治。
(4)新型路面材料：乳化沥青;沥青玛蹄脂碎石混合料;超级沥青：半刚性沥青面层。
2.2路面材料的具体应用
沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。它的最基本的组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料两大部分。
半刚性沥青路面面层从工藝上分为两大类。一类是拌和法半刚性面层，另一类是灌浆法半刚性沥青面层。前者是在沥青混凝土拌和物母体中加入适量的水泥沙浆，凝结硬化后兼有白色路面刚性与黑色路面柔性的新型路面结构;后者是以空隙率较大的压实沥青混合料路面为母体，灌入掺加添加剂的水泥浆，凝结硬化后形成兼有刚性与柔比的路面结构。[2]
3. 路面材料存在的问题
3.1路面材料本身的问题
碎砾石路面结构矿料颗粒之间的联结强度，一般要比材料本身的强度小得多;在外力作用下，材料首先将在颗粒之间产生滑动和位移，使其失去承载能力而遭致破坏。因此，这类路面只能适应中低交通量的公路。
块料路面虽然坚固耐久、清洁少尘、养护管理方便，但是这种路面需用手工铺筑，难以实现机械化施工，块料之间容易出现松动，铺饰吏度慢，建筑费用高。
无机结合料稳定路面具有稳定性好、抗冻性能强、全舒勾本身自成板体等特点、但其耐磨性差，因此广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。无机结合料稳定路面的重要特点之一是强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。
沥青路面属于柔性路面，其强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。沥青路面的抗弯强度低，因而要求路面的基础具有足够的强度和稳定性。
3.2混合料设计中的不足
由于天然砂砾基层的颗粒组成不属于最佳级配，且缺乏粘结料、故其整体性较差。[2]强度不高。为提高其整体性和强度，可根据交通量和公路线形情况，在其表面嵌入碎石或铺碎石过渡层。
石灰稳定土是由土、石灰和水组成。混合料的组成设计包括：根据强度标准，通过实验取合适的土，确定必须的石灰剂量和混合料的最佳含水量。
石灰剂量对石灰土强度影响显著，随着剂量的增加，强度和稳定性均提高，但剂量超过一定范围时，强度反而降低。
水泥土的强度随水泥稳定土强度影响很大。但过多的水泥用量，虽获得强度的增加，在经济上却不一定合理，在效果上也不一定显著，容易开裂。[3]
3.3路面混合料力学性能及使用性能的不足
碎砾石混合料中细粒过多、塑性指数过低、粘结力不够。
块料路面的强度，主要借基础的承载力和石块与石块之间的摩擦力所构成。
无机结合料稳定路面的耐磨性差。其刚度介于柔性和刚性之间，为半刚性路面。水泥稳定土禁止作为高速公路或一级公路路面面层的基层。
沥青混合料的特点是强度和变形能力随温度的升降而变化。由于这种变化、导致沥青路面稳定性和工作状况变坏，使用性能降低。
水泥混凝土路面有接缝，这些接缝不但增加施工和养护的复杂性，而且容易引起桥头跳动，影响行车的舒适性，接缝又是路面的薄弱点，如处理不当，将导致路面板边和板角处破坏。
3.4路面材料的发展趋势
道路材料发展趋势都可以归纳为以下几个方面：
(1)传统材料既要改善其性能，又要改善其品种。其未来发展趋势是如何更好地发挥各自优势的同时改善其性能相对薄弱的方面，从而扩大其应用范围，
(2)大力优化组合材料。加大组合材料的开发是今后路面材料发展的又一趋势。在目前科技发展越发成熟的年代，一种完全新兴材料的出现是一件非常困难的事情。然而，将现有的材料进行组合，扬长避短，这不失是一种快捷有效的方法。
4. 结语
路面发展的核心是路面材料的发展。随着我国人们生活水平的提高，人们对交通条件的要求也随之有了更高的要求，如要求行车更舒适、更安全、更环保，综合路用性能更加完善。这就给从事于交通战线上的工程技术人员寄予了更高的期望。
参考文献(References)：
[1] 洪 渊，李 浩. 谈道路路面材料发展趋势 [J]. 山西建筑. 2014 (03).
HONG Yuan.，Li Hao.Summary of development tendency on road pavement materials [J]. Shan xi：Shanxi Architecture，2014.
[2] 张海涛. 高速公路路面材料与路面设计施工[J]. 哈尔滨：东北林业大学学报，2001，29(1)：66-69
Zhang Haitao. Pavement Material and Pavement Design and Construction for Freeway[J]. Harbin ：Journal of Northeast Forestry University， 2001，29(1)： 66-69
[3] 李志杰. 瀝青路面材料新技术的发展和应用[J]. 山西：山西建筑，2001，36(5)：66-69
Li Zhijie. On the development and application of new technology of asphalt pavement materials [J]. Shanxi ：Shanxi Architecture，2009，29(5)：32-36
作者：王然
摘 要:功能材料是指具有优良的物理、化学、生物等性能,并且能够完成各种功能之间的相互转化,主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类行业的材料。本文在总结了一定文献的基础上根据功能材料所实现的功能对几种典型的功能材料作以简要介绍。
关键词:材料;功能材料;功能材料分类
一、功能材料及其分类
功能材料的分类非常复杂,主要原因是功能材料的研究,生产和应用宽泛,因此,导致功能材料的种类繁多,存在很多分类依据。
(一)能源材料
为了克服已经不容忽视的环境和能源问题,积极大力开发能源材料已经成为全世界各界人士的共识。目前的新能源主要有太阳能、地热能、风能、海洋能、氢能、生物质能和核聚变能等。广义的说,凡是能源工业及能源技术所需的材料都可称为能源材料。目前从材料研究角度,能源材料可以大致分为新能源材料、节能材料、储能材料。
(二)生态环境材料
生态环境材料是指那些具有良好的使用性能同时又满足环保要求,与环境相互作用能产生优良的环境协调性的材料。环境材料一般需要具有一定的先进性, 环境协调性,舒适性。如平时大家购物使用的方便袋,丢弃后往往会由于材料降解能力差而浮于地表,形成大地的“白色癌症”,对土质有很大伤害。
(三)生物医学材料
生物医学材料指的是一类与生物系统 如人体循环系统等直接接触,并能够发生相互作用,以诊断、治疗或替换生物机体中被疾病或外伤损坏的组织和器官或增进其功能,同时对人体组织不会产生不良影响的材料的统称。
仿生材料也是生物材料的一个分枝。目前关于仿生材料的最新研究成果是一种人造蜘蛛丝纤维,若其得到研发,那么研发出稳定的人造蜘蛛丝纤维将在很多领域得到应用,比如手术缝合材料, 自动化工业使用的纤维,防弹背心等。
(四)隐身材料
隐身技术在军事上的准确术语应该是“低可探测技术”: 即通过技术手段来改变自己本身具有的可探测性信息特征,从而使对方探测系统发现自己的概率降低。在某种程度上讲,隐形技术是传统伪装技术的一种应用和延伸,是伪装技术的技术含量不断增加和发展的结果。隐形技术一般包括雷达隐形、红外隐形、磁隐形、声隐形和可见光隐形等。按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料。
(五)防弹材料
防弹材料是指能够实现防止子弹杀伤而具有保护一定保护能力的材料。在所有防弹材料制备的器件中,防弹衣是典型的实例之一。作为一种重要的个人防护装备,防弹衣材料研究经历了由最初的金属装甲防护板向非金属合成材料的过渡后,又由单纯合成材料向合成材料与金属装甲板、陶瓷护片等复合系统发展的过程。
(六)发光材料
发光材料即在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。发光材料的种类繁多, 按照发光材料的发光方式主要类型有:光致发光、阴极射线发光、电致发光、热释发光、光释发光、辐射发光等。光致发光粉主要制作发光油墨、发光涂料、发光塑料、发光印花浆的理想材料,是发光材料的一个典型应用。
(七)光电材料
光电材料是指应用制造各种光电设备的材料。光电材料主要包括激光材料,红外材料,光纤材料,非线性光学材料等。
1.激光材料:激光材料就是把各种电、光、射线能量转换成激光的材料。
2.红外材料:红外材料一般指与红外线的辐射,吸收和透射和探测等相关的材料。红外材料主要有两类:红外探测材料和红外透波材料。
3.光纤材料:光纤是光导纤维的简写,是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中能够全反射原理而达成的光传导工具。光纤一般是由纤芯、包层和涂敷层构成的多层介质结构的对称圆柱体。
4.非线性光学材料:非线性光学指的是光与物质相互作用时产生的光频率改变等非线性光学效应,之所以叫非线性是因为频率发生改变,而光的出射光强与入射光强不成正比例关系,一般成平方或高次方关系。
(八)杂化材料
“杂化材料”即把两种以上不同种类的有机、无机材料在一定的尺寸级别上杂化,产生具有新结构、新性质、新功能的物质。所以,杂化材料一般指两种以上、不同种类的有机、无机、金属材料在原子、分子水平上杂化,从而产生具有新型原子、分子集合结构的物质,含有这种结构要素的物质称为杂化材料。杂化材料可分为三类:功能杂化材料,结构杂化材料,医用杂化材料,且纳米杂化技术是未来生物材料发展的重要方向和关键技术。
(九)梯度功能材料
所谓梯度功能材料是指材料的组成和结构能够实现连续地变化,使材料的性能和功能也呈现梯度变化的一种新型的功能性材料。从材料的结构角度来看,梯度功能材料与均一材料以及复合材料均不同。梯度功能材料可以存在多种存在组合方式,拥有灵活的梯度变化方式,可以是梯度功能涂覆型,梯度功能连接型,梯度功能整体型。这些特点使材料在不同区域会具有不同的功能。功能梯度材料的应用领域十分广泛。
(十)智能材料
智能材料的构想最初来源于模仿大自然中生物的一些独特功能来制造人类能够使用的"活"工具,如模仿蜻蜓制造飞机等等。智能材料的目标就是想研制出一种材料,使它成为具有类似于生物的各种功能的的材料。目前智能材料一般多由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。 材料一般比较单一,难以满足智能材料的要求,这使智能材料的设计,制造,加工和性能结构特征相关的研究成为材料科学的最活跃和最先进的发展方向。
二、功能材料的发展趋势
功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料,是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料。功能材料种类繁多,用途广泛,正在形成一个规模宏大的高技术产业群,有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。
有专家学者指出,未来功能材料的发展趋势包括如下几个方面:新型功能材料开发,特别是在极端环境下和特殊领域所需要的高性能的功能材料;功能材料的功能性将从单一向复合,低级向高级的方向发展;功能性和结构性能的兼容,即要求功能的优化,同时提高结构的层次;发展功能材料的制备新工艺,新方法,新设计和新概念等;拓展新型功能材料的产业化。
作者：薛智琴
摘要：纳米材料由于具有特殊性能而被誉为21世纪的新材料。在新时代的发展中，纳米材料在高耐久性混凝土和高性能混凝土中得到发展，其应用领域也将越来越广泛，随着纳米材料制造成本的降低，必将带来更为广阔的发展前景。本文作者结合相关试验研究，对纳米材料对混凝土的影响进行简单综述。
关键词：高性能混凝土 纳米材料 应用研究
作者：张远成
摘 要：本文针对国内井盖研究发展情况和市政道路中常出现的城市“黑洞”问题，阐述了井盖的发展现状，结合碳纤维混凝土加固的国内外发展和使用情况，提出碳纤维复合材料的新型井盖研发思路，具有一定研发推广价值，此技术可以从根本上杜绝井盖被盗的问题。
关键词：碳纤维;复合材料;井盖
1 引言
一般按照材料特性将井盖分为铸铁(包括灰口铸铁和球墨铸铁)、复合材料、水泥及菱镁等几种井盖。传统的水泥混凝土井盖具有造价低、制造方便、取材方便等优势，但其脆性大、易老化、易断裂;目前国内常用的井盖还是以铸铁的(含球墨铸铁)[1]为主。铸铁井盖最突出的优点是强度高、使用寿命长、工艺成熟。但其造价高，防盗性差。主要是因其材料可以回收利用，因而容易被盗，这不仅造成巨大的经济损失，还会引发严重的安全问题。通过安装防盗装置会进一步增加井盖的成本，因而，为解决此问题，采用没有回收利用价值的复合材料井盖就是最佳的选择。目前市政工程中的复合材料井盖存在承压能力低、易老化变形等问题，因此在传统的井盖基础上引进高强度新材料开发能够保证承载力、耐久性好且无回收利用价值的复合材料井盖是一个值得关注的研究方向。
2 碳纤维加固混凝土的国内外研究概况
2.1国外研究现状
碳纤维加固技术最初起源于德国和瑞士，接着日本也进入了碳纤维加固行业，并且迅速的推广了碳纤维加固技术，加固范围和加固领域也一直在不断扩大和延伸，而运用碳纤维材料加固的最主要对象为钢筋混凝土结构。欧美及日本的大量研究机构从上个世纪的八十年代开始就通过科研实践，对碳纤维加固技术进行深入研究，现在在全世界都在广泛的使用这项加固技术，此方法已经成为了一种常用的加固方法[2]。
2.1国外研究现状
碳纤维加固技术最初起源于德国和瑞士，接着日本也进入了碳纤维加固行业，并且迅速的推广了碳纤维加固技术，加固范围和加固领域也一直在不断扩大和延伸，而运用碳纤维材料加固的最主要对象为钢筋混凝土结构。欧美及日本的大量研究机构从上个世纪的八十年代开始就通过科研实践，对碳纤维加固技术进行深入研究，现在在全世界都在广泛的使用这项加固技术，此方法已经成为了一种常用的加固方法[2]。
Shahawy[3]在对CFRP 加固梁的疲劳性能和静力性能研究方面，通过试验结果分析研究得出了混凝土强度等级、碳纤维布加固层数和碳纤维的不通加固方式对梁的静力性能影响较大，尤其是对梁的极限承载力以及混凝土的延性性能方面影响较大。同时此文还研究了加固梁的疲劳性能，通过研究结果得出利用碳纤维加固对混凝土梁的疲劳性能也有显著影响，利用碳纤维加固能使梁具有很好的疲劳性能。得出结论如下：CFRP 加固在很大作用上能够增强梁的疲劳性能和静力性能。他还对整个试验的过程通过运用有限元软件进行了模拟，并对比试验结果，验证了利用有限元分析结构性能具有合理性。
2.2国内研究现状
我国则从1997年才开始对碳纤维复合材料加固混凝土结构进行研究。近几年来对采用粘贴碳纤维布材加固钢筋混凝土梁的抗弯受力性能研究方面较为普遍，相应的研究成果较多。
冯鹏、陆新征等通过实验研究四根不同加固形式的构件，对试验构件的受力全过程进行了分析記录，并对构件纯弯段裂缝状况、荷载挠度曲线、跨中混凝土截面应变分布、弯矩-碳纤维应变关系和同样挠度时的极限弯矩值进行了详细记录研究，并利用试验结果进行了汇总出了开裂弯矩、屈服弯矩、极限弯矩和混凝土、钢筋和碳纤维应变等具体数据，运用公式所得的结果与试验值基本符合。
赵志平等通过试验得出了不同形式加固梁的屈服荷载和极限荷载，再利用ANSYS 有限元分析软件对试验中的梁进行了有限元非线性分析的模拟，得出有限元分析的结果能够与试验所得的值较好的符合，利用ANSYS 建模分析时，只要合理选用模型单元和合理设置计算参数，模型还是较高的实用性和可靠性的。
国内外学者研究表明，碳纤维材料能够有效的加固混凝土，提高混凝土的强度和承载力。
3 复合材料井盖的研究现状
3.1国内研究现状
国内常用的复合材料井盖有以下，这些复合材料井盖各有特点，共同的优势是金属材料含量极小或没有，没有值得回收利用的价值，可以起到适当的防盗作用，能够弥补铸铁井盖最大的缺憾。
(1)钢纤维混凝土井盖
钢纤维混凝土井盖是早期的复合材料井盖，相对混凝土井盖而言，较强的抗裂性能和抗冲击性能是此类井盖的最大特点。可以承受荷载的反复碾压，表现出较好的耐久性能，且加工成本便宜，回收价值不大。但是，该类混凝井盖重量较大，施工检修较费力，井盖边缘容易破损，一般需要通过外加金属边框来改善这种崩边现象。在城市道路、居民小区和工厂的雨水口等处一定程度上取代了铸铁井盖。
3.2国外研究现状
国外设计井盖一般会根据井盖不同部位采用增强材料各异。为保证其承载能力，通常在井盖下部受力较大处使用连续纤维增强。为提高井盖抗变形性能，在井盖中部会大量使用填料;而为保证井盖较好的耐磨性能，硬度较高、耐磨耐候性好的材料会用于井盖上部，同时设计出相应的图案、数字、文字和颜色。通过这一套工艺程序就能够满足耐磨耐候性和外观要求。玻璃钢井盖优势较明显，既能保证井盖的轻质高强和抗疲劳性能好等要求，同时还具有耐腐蚀和外表美观等优点，也可以解决铸铁井盖被盗的缺点，成为其替代产品。
综上所述，国内外学者和业内相关人士对于井盖进行了大量的研究，研究方法包括实验、模型仿真、加工工艺等多种途径，表明井盖技术在城市道路建设和规划中得到越来越广泛的关注和重视，新型材料井盖研究技术也将成为一种新型的技术领域。在不同的使用条件下，可以通过不同的复合材料井盖来代替传统的和常用的铸铁井盖。碳纤维在混凝土领域的应用已经比较广泛，但是，关于新型碳纤维在井盖中的研究非常鲜见，在井盖领域中碳纤维的应用还是空白，有极大的应用潜力和发展空间，未来将成为传统铸铁井盖和水泥混凝土井盖的理想换代产品。
参考文献
[1]邓宗才、吴寅.玻璃钢井盖的研制[J]. 玻璃钢复合材料，2010，123(23)：12-13.
[2]S.Wen， D.D.L.Chung. Seebeck effect in Carbon Fiber Reinforced Cement， Cem.Coner.Res， 1999， 26(7)：15-18.
[3]文斌等.基于界面效应的碳纤维水泥基复合材料压敏性实验研究.重庆科技学院学报，2009，11(6)：65-68.
作者简介：
仲玉侠(1978-)，女，讲师，硕士，主要从事新型建筑材料研究。
王显利(1972-)，男，副教授，博士，硕士生导师，主要从事功能型建材研究。
作者：仲玉侠等
摘 要：《材料化学》是郑州大学材料科学与工程学院材料化学专业本科生的一门重要的专业基础课、主干课，其内容综合了超分子化学、纳米材料等内容，是一门材料科学与现代化学相结合的新兴课程。该课程是在四大化学、生物化学和结构化学的基础上进行的有效延伸，对扩展学生的知识面，改善学生的知识结构具有十分重要的意义。然而，由于该部分内容牵涉知识面广，内容新，知识点间的跨越较大，国内没有合适的配套教材等因素，往往导致学生觉得课程章节间上下联系不紧密、概念理解不透彻、理论枯燥乏味，晦涩难懂以及对所学知识综合运用能力弱等问题。为此，文章作者从多年教学实践出发，围绕着《材料化学》课程教学内容展开创新性的探索，通过优化教学方式和方法，极大增加了学生的学习热情，提高了教学和人才培养的质量，获得了优异的教学效果。
关键词：材料化学;超分子化学;纳米材料;教学改革
鄭州大学材料科学与工程学院成立材料化学专业的初衷是在坚持应用型理科人才培养目标定位的基础上，努力拓展学科专业的生存空间，坚持以高分子材料为特色的办学定位，通过创新的人才培养模式研究、培养机制研究，让学生达到基础扎实、知识面宽、系统掌握化学和材料科学的基本原理和基本实验技能，能在材料科学及相关领域从事研究、科技开发和相关管理工作，最终成为具有创新精神的高端应用型人才。因此，课程除了开设有化学专业和材料专业的一些基础课，高分子材料的一些专业课外，如何进一步拓展该专业学生的化学和材料的相关知识，实现化学和材料课程的紧密结合成为课程设置的一项十分重要的内容。基于此目的，包含了材料化学和纳米材料等内容的《材料化学》课程被定为材料化学专业本科生的一门重要的专业的基础课和主干课。然而，在授课过程中，却发现该部分内容存在着涉及的知识面广、内容新，知识点间的跨越较大[1]、国内没有合适的配套教材以及国内没有成体系的课程值得借鉴等一系列的问题。同时，学生的反馈也是课程章节之间联系不够紧密，概念理解不够透彻、理论枯燥乏味，晦涩难懂以及对所学知识综合运用能力弱等问题。
为了激发学生的学习兴趣，提高该门课程的教学质量和教学效果，提高学生对所学知识的融会贯通能力，我们对《材料化学》课程教学过程中存在的问题进行了分析和总结，从教学内容和教学方法等方面进行了积极的探索和研究。
一、《材料化学》课程的教学现状
（一）缺乏合适的教材
目前，国内很多高校都开设有《材料化学》这门专业课，同时，以《材料化学》命名的教材国内也很常见，但是，不同高校开设的材料化学专业，其《材料化学》课程包含的内容有不同的侧重点[2]。对于郑州大学《材料化学》这门课程来说，由于学生之前已经学习了《无机化学》、《有机化学》、《物理化学》、《分析化学》、《高分子物理》、《高分子化学》和《高分子材料》等课程，在《材料化学》再过多的增加基础化学和材料学的知识不仅在教学内容上会产生重复，同时也会增加学生的厌学情绪，无法达到进一步拓展学生化学和材料相关知识的初衷。而将超分子化学和纳米材料等内容加入到《材料化学》教学内容中，则既可达到最初课程开设的目的，也可拓宽学生的知识面，提高学生的学习兴趣。然而，目前市面上的《材料化学》教材均不含超分子化学的内容，同时，其有关纳米材料的内容也过于简单，无法满足课程开设的需求。
（二）教学内容差异化较大
国内开设《超分子化学》本科生课程的高校并不普遍，另外，在课程内容的选择上各个高校的差异化也较大，这一方面和课程开设的目的息息相关，另一方面也和课程开设的性质有着紧密的关系。有些高校将《超分子化学》作为专业课程，有些将其作为拓展课，因此教学内容上有些偏重于超分子化学的基本概念和基本理论，有些则更多关注超分子化学的最新进展。如吉林大学开设的双语课程《超分子化学》，其在引入超分子化学的基本概念后，更多的内容则倾向于超分子化学在各个领域取得的进展[3]，这与其课程开设的目的是开阔学生的视野，培养学生对科学研究的兴趣息息相关。而郑州大学引入超分子化学内容的主要目的是让学生掌握超分子化学的基本概念、基本原理、能够通过超分子化学的手段设计、合成一些简单的材料，能够分析常见的主客体化学中的作用力类型以及作用力的增强或减弱的原因，拓展其在化学和材料领域方面的基础知识。有关纳米材料教学内容方面，郑州大学材料化学专业坚持高分子材料的办学特色必然要求高分子纳米材料要作为其中的重要内容。因此，如何解决教学内容差异大，同时突出自己的办学特色，成为摆在我们面前的一个重要问题。
二、教材和教学内容的选择
（一）教材的选择
超分子化学和纳米材料在本科教学方面基本没有现成的教材，没有成体系的教学模式和内容可以参考，很多院校都是在引入基本概念后，结合国内外研究的最新进展开展拓展性的教学[4]。这种教学模式比较适合在研究生教学中开展，但对于材料化学专业的本科生，源于以下几个方面的考虑，该方法就不太适合。1. 课程所涉及的概念、理论和方法要成熟，进展类的内容尽量少涉及;2. 《材料化学》仅安排了48学时，教学内容要重点要放在了基本概念、基本理论和基本方法上;3. 本科生对知识理解的广度和深度和研究生有一定的差距，过于复杂的理论和实验不利于其理解和吸收。基于以上几点考虑，在参考教材的选择上，我们针对不同内容采取了不同的方案。对于超分子化学，我们主要选择了国外的原版英文教材的译著，如化学工业出版社出版的国外优秀化学著作译丛《超分子化学》和北京大学出版社出版的《超分子化学-概念和展望》等。而对于纳米材料，我们主要选择的是在国内纳米材料领域的一些代表著作，如白春礼主编，四川教育出版社出版的《纳米科技-现在与未来》和施利毅主编的华东理工大学出版社出版的《纳米科技基础等》。同时，为了更加适应我们专业的教学，我们成立了材料化学编写小组，在参考了国内外大量书籍的基础上，自编了《材料化学》教材，更加方便了学生的学习和参考。
（二）教学内容
根据本科生知识结构的特点，结合我们课程自身的实际情况，我们在超分子化学和纳米材料授课内容的选择上重点放在了基本概念、基本理论和基本方法的讲解上。在超分子化学的教学内容上，我们主要讲解了超分子化学的相关概念、生命中的超分子化学与生物模拟、阳离子的络合、阴离子的键合、中性分子的络合以及自组装和模板等内容。在纳米材料部分，我们主要讲解纳米材料概述、纳米材料的化学制备方法、无机纳米材料、高分子纳米材料等。教学内容的选择上除了突出重点，突出基础外，更加注重章节间的联系和逻辑关系，提高了课程的系统性和关联性。具体来说，在超分子化学内容的选择上，我们沿着什么是超分子化学-超分子化学是怎么发展起来的-超分子化学和普通化学有什么异同-超分子化学为什么是一门重要的值得学习的课程这条主线。而在纳米材料内容的选择上，我们则沿着什么是纳米材料-纳米材料和体相材料相比具有哪些优异的性质-纳米材料具有独特性质的原因是什么-纳米材料的常规制备手段有哪些-常见的高分子纳米材料的制备方法-常见的无机纳米材料的制备方法这条主线。沿着这些主线，极大提高了课程章节之间的逻辑性、系统性以及内容的关联性，提高了学生的学习效率，增强了教学效果。同时为了增加学生的实验能力，我们还开设了48学时的《材料化学实验》课程，这在增强学生动手能力的同时，还可进一步提高学生对所学理论知识的理解。
三、教學方法探讨
（一）激发式教学
针对该专业学生读研和出国率较高的特点，在课堂上给他们简单规划科研成长的道路，告诉他们在科研的成长道路上选题的重要性，列举了近些年在超分子化学领域和纳米材料领域的重要研究成果和诺贝奖获得者，让学生深刻认识到学好超分子化学和纳米材料的相关知识，可以在今后他们的学术成长道路上帮助他们易出成果、多出成果，出好成果，从而激励学生发自内心去学习这两个方向的知识的热情。同时，鼓励学生多思考，多用自己而非书上的文字来发表自己的观点，并对他们进行启迪和鼓励，让学生在回答问题的过程中去思考，让其他学生对其观点进行评述和补充，从而调动他们的积极性、能动性和创造性，达到激发式教学的效果。
（二）归纳对比式教学
超分子化学和纳米材料教学内容点多面散，如何让学生能够在短暂的课堂上掌握这些教学内容中的基本概念和基本理论，学会用这些概念和理论分析和解决一些实验中遇到的问题，理解文献中报道的最新内容，是摆在任课教师面前一个十分现实的问题。为此，我们对这部分教学内容进行了归纳，同时将相近的内容进行了对比，这样不仅能够加深加快学生对教学内容的理解和掌握，还有利于学生学会思考，掌握分析问题的方法和技巧。例如，在超分子化学的教学上，我们就如何分析主客体之间键合的稳定性进行了归纳，得出如下分析和解决问题的技巧：1. 主体的空腔和客体在空间尺寸上越匹配，主客体间的键合越强;2. 主体的空腔和客体在形状上越类似，主客体间的键合越强;3. 主体和客体在电荷上要互补，相同条件下电荷密度越大，主客体结合越强;4. 相同条件下，主体的刚性越强，主客体间的结合力越强;5. 相同条件下，主体的预组织性越强，主客体间的结合力越强;6. 溶剂对主客体间的结合力影响很大，因此可利用亲疏水性增强主客体间的结合;7. 利用大环效应、大二环效应可放大键合位点间的弱相互作用，增强主客体间的键合;8. 主客体和溶剂间的溶剂化自由能越大，主客体间的键合能力越弱。另外，为了对比分子化学和超分子化学的不同，我们采用图像和表格两种方式对他们进行了详细的对比。其从结构和功能上形象地对比了超分子化学和分子化学之间的差异和联系，阐明了分子化学是合成新物质，而超分子化学是形成分子组装体。而表1则从结构单元、单元名称、结合力、结构实现方式、结构以及性能等多方面对分子化学和超分子化学进行了多层次的对比，这在加深学生的理解和掌握的同时，也方便学生记忆。
（三）化抽象为形象式教学
超分子化学中的弱相互作用力的种类很多，包括氢键、离子-偶极、偶极-偶极、阳离子-π、π-π堆积、范德华力以及疏水效应等。在主客体的结合过程中通过将这些弱的相互作用力放大，可形成稳定的主客体化合物，并且这些主客体化合物和主体与客体在适当的条件下可实现快速的转换。如果只是讲解这些抽象的理论，学生很容易困惑和迷茫。为了便于学生的理解，我们采取了化抽象为形象的教学方式。例如在讲解冠醚，我们将冠醚比作一顶可伸缩的带有几个魔术贴粘接点的简易柔性帽子，将碱金属阳离子比作不同的人的头。冠醚和阳离子络合时，就好比不同人选择不同帽子，只有帽子的尺寸和人头的大小匹配时，其戴在头上才会比较牢固和舒适，否则就容易脱落。而固定在冠醚环上的氧原子好比帽子上的魔术贴粘接点，只有帽子尺寸和头的大小比较合适时，这些粘接点才能同时和头部比较好的作用上，实现冠醚和阳离子的稳定络合。同时由于冠醚具有一定的柔性，就像有一顶伸缩性的帽子，其在尺寸不太匹配时，仍可通过帽子的伸缩不太舒服的戴在头上，具有一定的结合性，就像冠醚尺寸和碱金属离子不太匹配时，依然呈现出平台选择性相似。
四、结束语
本文针对郑州大学材料科学与工程学院现有的《材料化学》课程中超分子化学和纳米材料两部分的教学内容的特点、现状以及存在的问题，分析了教学改革的必要性，并从教材和教学内容的选择、教学方法的改进等方面进行了该门课程的教学与实践改革，取得了理想的教学效果。但是由于这门课程中涉及的教学内容庞杂，新的概念和理論不断完善和替代旧者，新的研究成果不断涌现，其和其它学科间的交叉也日益密切，因此课程的教学改革和实践必定是一个长期的过程。在随后的教学过程中，我们还需对《材料化学》课程在实践中不断地进行探索和总结，以使该课程的教学效果得到不断的完善和提高。
参考文献：
[1]刘东青，余金山，祖梅.《纳米材料》本科课程教学探讨[J].高教学刊，2017（11）：84-85.
[2]王学雷，周晓谦，洪晓东，等.《材料化学》课程设置与教学改革初探[J].广州化工，2018（46）：135-136.
[3]杜建周.以培养学生创新实践能力为导向的《纳米材料》课程教学改革与实践[J].教育教学论坛，2018（10）：125-126.
[4]陈晓欣，孙俊奇，王力彦.超分子化学课程建设与教学实践[J]. 化学教育，2018（39）：7-11.
作者：陈志民
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