提高材料物理化学本科教学效果的探索

材料类专业的物理化学课程教学与化学类等专业有明显的区别,针对其具体的特点,从教材选择、课堂讲授、实验教学等方面探讨了提高教学效果的方法,并在实践中收到了良好的效果。

结晶学与矿物学课程教学的改革与实践

结晶学与矿物学是无机非金属材料工程专业的一门重要的专业基础课,为了提高该课程的教学效果,本文以作者的教学实践为基础,以无机非金属专业培养目标为导向,对课程的教学内容及教学手段进行了改革与实践的探索,同时加强实验实践,并辅以科研促进等方法,显著提高了该课程的教学质量。

Mg：Zn：LiNbO3晶体光损伤和倍频性能的研究

以Czochralski技术生长Mg(3%)∶Zn∶(x%)∶LiNbO3(x=1,2,3)(摩尔分数)。测试晶体光损伤阈值,Mg(3%)∶Zn(3%)∶LiNbO3晶体光损伤阈值比LiNbO3晶体提高了2个数量级以上。测试晶体红外光谱Mg(3%)∶Zn(3%)∶LiNbO3晶体OH-吸收峰位置由LiNbO3的3 482 cm-1移到3 532 cm-1,即晶体掺杂达到阈值浓度。采用角度匹配,测试晶体的倍频转换效率。激光功率密度很高时,晶体出现暗迹,倍频转换效率下降,暗迹是由倍频光引起,与基频光无关。氧化的晶体可以减弱暗迹。对晶体光损伤阈值的增强,OH-吸收峰的移动,暗迹产生的机理进行阐述和研究。

铜包石墨粉体的制备及表征

为简化铜包石墨粉体的制备工艺,提高镀铜质量,选用固定碳质量分数大于99%的天然石墨粉作为原料,在镀液组成确定的前提下,采用自行设计的电镀装置进行超声电镀,制备铜包石墨复合粉体。利用SEM对粉体的微观形貌进行表征。结果表明,超声施镀60 min,能较好地解决石墨颗粒的团聚问题,改善镀铜效果;铜呈细小颗粒状聚集附着在石墨的表面,包覆效果良好。该研究为铜包石墨粉体制备提供了新方法。

Hf：LiNbO3晶体的生长与其抗光损伤性能

同成分LiNbO3(LN)中分别掺入摩尔分数为2%,4%,4.5%的HfO2,用提拉法生长3种Hf:LN晶体。测试了Hf:LN晶体光学均匀性和红外光谱。以质子交换法制备Hf:LN波导基片,采用全息法测量Hf:LN波导基片光损伤阈值。结果表明:Hf:LN晶体具有较高的光学质量;4%Hf:LN晶体和4.5%Hf:LN晶体的OH-吸收峰由LN晶体的3482cm-1移到3488cm-1。4%Hf:LN晶体和4.5%Hf:LN晶体光损伤阈值比LN晶体高1个数量级;掺4%Hf4+在Hf:LN晶体中达到阈值浓度。讨论了OH-吸收峰移动和Hf:LN晶体光损伤阈值提高的机理。

天然鳞片石墨制备纳米石墨片的工艺

为简化纳米石墨的制备工艺流程,以天然鳞片石墨为原料,通过化学法制备膨胀石墨,继而采用球磨法和超声波法制备纳米石墨,同时,研究了球磨时间和超声波时间对制备工艺的影响。结果表明:膨胀石墨的剥离,超声波法优于球磨法。随着超声时间的延长,膨胀石墨片层间剥离的越充分。通过SEM、XRD以及拉曼光谱分析可知,超声波时间超过5 h可制备出纳米石墨。

掺Nd系LiNbO_3晶体的生长及外泵浦位相共轭激光器的特性

用提拉法生长 Nd:LiNbO3(Nd:LN),In:Nd:LN和Ce:Nd:LN晶体。测试晶体的紫外一可见吸收光谱和抗光损伤能力。结果表明:Nd:LN晶体的吸收边相对同成分纯LN晶体向长波方向移动;In:Nd:LN晶体的吸收边相对Nd:LN晶体向短波方向移动;Ce:Nd:LN晶体的吸收边向长波方向移动。 In:Nd:LN晶体的抗光损伤能力比Nd:LN晶体的提高1个数量级以上。以掺Nd系LN光折变晶体为位相共轭镜,He-Ne气体为激活介质,构成外泵浦位相共轭激光器。实验表明:掺Nd系LN晶体外泵浦位相共轭激光器的输出特性稳定,In:Nd:LN晶体的输出光强比Fe:LN晶体的提高了近1个数量级。

《物理化学》课程多媒体课件的研究与开发

为适应现代教育发展的要求,多媒体教学以其独特的优势,成为高校教学工作中的主要教学手段,在教学中扮演着愈来愈重要的角色。物理化学课程是理工科高校的主干课程,充分利用了多媒体课件集文本、图像、声音、视频为一体的特点,开展交互性CAI辅助教学,发挥学生的主体作用,调动广大学生学习的主动性和积极性,对提高教学质量会产生极大的推动作用。

石墨烯负载多酸化合物的制备研究

制备了氧化石墨(GO),并以此为载体,利用光催化反应制备了POM/GO复合材料,达到分散氧化石墨烯的目的,避免氧化石墨烯的重新石墨化,为氧化石墨烯有效负载多酸化合物的研究提供了新的思路.以氧化石墨为基础,依据不同负载前躯体的特性,分别制备了不同多酸化合物负载的石墨烯-H3PW12O40、石墨烯-H3PMo12O42材料.采用X射线粉末衍射、透射电镜等多种现代化测试仪器和方法对样品进行了结构和形貌表征.

材料物理性能微课教学浅析

材料物理性能是材料学科的重要的课程之一,为了改善材料物理性能教学效果,针对本门课程采用了微课教学方法,根据作者的教学实践,分析了产生该微课的背景,探讨了该微课的设计,说明了该微课的制作,并对该微课进行了评价,总结了该微课确实可行的方案。

工程教育专业认证背景下《材料物理化学》教学改革的研究

本论文以黑龙江科技大学金属材料工程专业的教学改革为例探讨了应用型本科专业在工程教育专业认证背景下《材料物理化学》教学改革的研究。提出了以支撑毕业要求达成为目的确定《材料物理化学》的课程目标,围绕课程目标设计教学内容、引入思维导图等教学方法、采用多样化教学方式以及优化及考核方式以促进课程目标的达成,并坚持持续改进等方法从而实现培养应用型人才的培养目标。

Hf：Fe：LiNbO3晶体的全息图像热固定及存储寿命

在生长LiNbO3溶体中掺入2%（摩尔分数） HfO2和0.05%（质量分数）Fe2O3,采用提拉法技术生长2%Hf·0.05%Fe：LiNbO3晶体。对晶体进行极化后切割成片,再进行氧化和还原处理。进行了Hf：Fe：LiNbO3晶体全息图像热固定实验,加热温度为120℃,加热时间为40min,经过显影,在热定影实验中获得200h的无损读出结果。以Hf：Fe：LiNbO3晶体作为存储介质,进行热固定衰减时间、存储寿命τ0测试。结果表明：Hf：Fe：LiNbO3晶体中Fe离子激活能Ea=1.125 eV;τ0=6.1×10~9S：20℃下衰减时间为115年,比Fe：LiNbO3的衰减时间（5.2年）长20倍。

Mg∶Er∶LiNbO_3晶体的生长和抗光损伤性能

在1%(摩尔分数,下同)Er∶LiNbO3中分别掺入2%,4%,6%的MgO,用提拉法生长Mg∶Er∶LiNbO3晶体。用X射线荧光光谱仪 测试Mg∶Er∶LiNbO3晶体中Mg和Er的分凝系数。采用m线法研究Mg∶Er∶LiNbO3晶体波导基片光损伤阈值。结果表明:随着Mg2+浓 度的增加,Er3+在LiNbO3中的分凝系数下降。6%Mg∶l%Er∶LiNbO3晶体波导基片光损伤阈值比l%Er∶LiNbO3基片提高2个数量级以 上。采用锂空位模型讨论Mg∶Er∶LiNbO3晶体光损伤阈值提高的机理。

Ce:Fe:LiNbO3晶体光栅热固定的研究

在LiNbO3晶体中掺进CeO2和Fe2O3,以Czchralski法生长Ce:Fe:LiNbO3晶体,对晶体进行氧化还原处理.测试Ce:Fe:LiNbO3晶体的吸收光谱,发现Ce:Fe:LiNbO3晶体的吸收边相对LiNbO3晶体发生红移.氧化态的Ce:Fe:LiNbO3晶体的吸收边相对还原态的Ce:Fe:LiNbO3晶体发生紫移.采用热固定法测试Ce:Fe:LiNbO3晶体(氧化,生长,还原)的显影效率.Ce:Fe:LiNbO3晶体(还原)的显影效率低于Ce:Fe:LiNbO3晶体(氧化)的显影效率.测算并推导出热固定光栅在常温下的寿命.

双掺铈锰铌酸钾锂晶体的生长及光折变性能的研究

在铌酸钾锂(KLN)中掺进CeO2和MnCO3,采用Czchralski法首次生长Ce:Mn:KLN晶体,测试晶体的晶格常数,Ce:Mn:KLN晶体的晶格常数变小.测试晶体的吸收光谱,它的吸收边相对KLN晶体发生红移.研究晶体吸收边发生红移的原因.以二波耦合光路测试Ce:Mn:KLN晶体的指数增益系数Γ.它的指数增益系数最大值Γmax=9.2cm-1,大于KLN晶体的Γ值.

超声波辅助机械搅拌法制备纳米石墨片的工艺

纳米石墨以其众多的优异性能,受到研究者们的广泛关注。以0.074 mm天然鳞片石墨为原料,首先制备膨胀石墨,而后分别采用机械搅拌法、超声波法和超声波辅助机械搅拌法进行纳米石墨片的制备,并分析不同时间对三种制备工艺的影响。利用SEM、拉曼光谱对制备出的纳米石墨片进行表征。实验结果表明:采用机械搅拌法制备不出纳米石墨片,超声波法5 h可制备出纳米石墨片;超声波辅助机械搅拌1 h即可制备出纳米石墨片,随着时间的延长,效果逐渐变弱,当时间达到7 h,其效果又变好。

Cu:Fe:LN晶体光折变性能的研究

在Fe∶LN晶体中掺进不同质量分数(0.08%、0.12%、0.16%)的CuO以提拉法生长Cu∶Fe∶LN晶体,对晶体进行极化,还原或氧化处理后,对晶体的抗光致散射能力,衍射效率,写入时间和擦除时间进行了测试,计算光折变灵敏度和动态范围。结果表明,Cu∶Fe∶LN晶体全息存储性能优于Fe∶LN晶体。以Cu∶Fe∶LN晶体中Cu作为深能级,Fe作为浅能级,可实现双光子全息存储,且衍射效率不随时间发生变化。

双掺铜锰铌酸钾锂晶体的高光折变增益

在铌酸钾锂(potassium lithium niobate,KLN)中掺入CuO和MnCO3,以提拉法首次生长了Cu:Mn:KLN晶体。用X射线衍射测试并计算了晶体的晶格常数,并以二波耦合实验光路测试了晶体的指数增益系数和响应时间。结果表明:Cu:Mn:KLN晶体的3个晶格常数均比KLN晶体的小;Cu离子和Mn离子在KLN晶体中取代了K+并占据K+位,两种掺杂离子掺入晶体后,减少了晶体的开裂程度。Cu:Mn:KLN晶体的指数增益系数比KLN晶体要提高约2倍,其响应速度比KLN晶体快一个数量级。Cu:Mn:KLN晶体指数增益系数有薄晶片效应,即:晶片厚度变薄时,指数增益系数增加,用光爬行效应对该效应进行了解释。

无机非金属材料专业材料物理性能微课教学的探索

材料物理性能是无机非金属专业的必修课之一,为了探索材料物理性能微课的教学,结合作者的教学实践,提出了材料物理性能微课的选题,创新其教学手段,充实其教学内容,更新其实践方法的四个途径来提高该课程的教学质量。

Er:LN晶体的生长和激光性能研究

在LiNbO3中掺进(0、0.5、1.0、1.5mol%) Er2O3,以Czochrals技术生长LiNbO3、Er(1mol%):LiNbO3、Er(2mol%):LiNbO3、Er(3mol%):LiNbO3晶体。测试Er:LiNbO3晶体的吸收光谱,确定晶体的泵浦波长,Er:LiNbO3晶体的吸收变相对LiNbO3晶体发生红移,红移的程度随Er3+浓度的增加而增大。测试Er:LiNbO3晶体的荧光光谱,Er:LiNbO3晶体易实现激光震荡的波长4I13/2→4I15/2(～1.5μm),是制作波导激光器的最合适的波长。测试Er:LiNbO3晶体的光损伤阈值,其结果高于LiNbO3晶体。Er(3mol%):LiNbO3晶体的光损伤阈值比LiNbO3晶体高一个数量级。