材料科学与工程专业实验教学的改革

中国矿业大学(北京)在多年实验教学实践的基础上,总结出的"模块式实验教学"是解决这一问题行之有效的方法。具体的做法是:根据实验教学内容的内在联系,将其分成若干个相互独立的模块。首先集中统一讲授与该模块相关的理论知识,再将学生分成几个小组,实验时不同组的学生做不同的实验,然后轮换。细化分组分别进行实验操作。该种实验教学模式有效解决了实验硬件设施不足、实验教学不系统、设备利用率较低等问题,并能与后续的实习环节很好衔接。

材料专业大学生创新训练的实践与探索

大学生创新训练是国家实施教育质量工程的重要内容之一。针对目前大学生创新训练计划项目实施过程中存在的问题以及材料专业背景,结合在指导大学生创新训练项目过程中的探索与实践,通过积极申请经费、调动学生积极性与参与性以及合理的任务分工等措施,提高了项目实施的效果,使学生的理论知识、实践技能以及团队协作能力均有了较大提高。

材料科学与工程专业科研导论课程的内容设置及教学方法探索

科研导论是中国矿业大学材料科学与工程专业培养计划的创新创业教学环节必修课程之一。文章通过课程内容设置优化和教学方法探索实践,采用互动式、案例式教学方法激发了学生的科研热情,采用开放式讨论和小组合作方式提高了学生的参与积极性。通过理论结合实践,使学生掌握了一定的科研方法和研究技能,培养了学生的科研意识和团队合作能力。该课程取得了良好的教学实践效果,对培养具有创新意识和科研能力的研究型学生具有重要意义。

基于SPOC的材料科学基础线上线下混合式教学模式的改革与实践

在教育部提出的五大金课目标中,线上线下混合式金课凸显了信息时代教学过程的特点。文章首先概述了线上线下混合式教学的意义,结合我校材料科学基础课的改革实践与探索,从构建优质线上资源、设计课堂教学内容、引入在线虚拟实验及优化考核评估体系等四个方面,提出了材料科学基础线上线下混合教学模式的实施措施,期望能提高学生的学习兴趣和学习效果。

材料科学基础一流课程建设

从材料科学基础课程的内容和特点出发,结合国家一流课程建设背景和课程教学改革目标,介绍了材料科学基础一流课程建设过程。通过一流课程建设能有效激发学生学习兴趣,提高学习积极性和主动性,增强对基础理论知识的理解和掌握,培养创新思维。

硼磷烯基二维材料作为离子电池阳极材料的第一性原理研究进展

硼磷烯是由B4P2六元环和B2P4六元环交替组成的一种类石墨烯的新型的二维平面材料。其独特的几何结构和电子性质使其具有优异的电化学性质。硼磷烯基二维材料具有较大的比表面积,自然终止表面无悬挂键,以及较高的吸附能,这为碱金属离子提供大量的吸附位点,从而有望极大地提高离子电池的理论容量。同时,硼磷烯基二维材料通常具有较小的扩散势垒。因此,硼磷烯基二维材料在电化学储能方面有较大的应用前景,有望成为碱金属离子电池的阳极材料。基于第一性原理,本文系统总结了硼磷烯基二维材料作为阳极材料的研究进展,包括其固有的结构、性质、在各种金属离子电池和锂硫电池中的应用性能等。

无机非金属材料学课程互动式实验教学探索

该文针对无机非金属材料学课程的相关实验环节,介绍了互动式教学设计及方法的具体实施情况,并对该实验课程的教学方法和考核方式进行了改革。实践结果表明,学生能够充分投入实验课程,开展团队协作和师生互动。互动式实验教学方法从多角度考察了学生的综合能力,提高了学生对该课程的学习兴趣,取得了较好的教学效果。

互动式与案例式教学模式在复合材料课程教学中的应用探索

阐述了采用互动式案例式教学模式对《复合材料》进行授课的实践与探索。通过教学编写、创新课堂教学模式和考试方法,实现了《复合材料》课程教学的互动式、案例式教学实践,不仅提高了学生自主学习的能力,提高了学生对资料的归纳能力和对科学问题提炼的能力,而且提高了学生的创新思维能力和创新意识。

材料现代分析方法课程教学改革的探索与实践

材料现代分析方法是材料科学与工程专业一门非常重要的专业必修课程。论文从本校培养研究型和应用型人才的目标出发,结合院系实际情况,针对在这门课程讲授过程中遇到的理论性强、知识点分散、具体内容多、学习难度大等实际问题,通过从教学内容、教学模式和教学方法等方面实施教学改革探索以调动学生的学习兴趣,提高课程教学质量。

方舱用蜂窝吸波材料的吸波性能研究

采用聚脲弹性体作为抗冲击层,研究了聚脲厚度与抗冲击性能之间的关系。在满足抗冲击性能的前提下,对蜂窝材料的单层和双层吸波性能进行了研究。结果表明,0.5 mm玻璃钢板＋1 mm厚聚脲,可以满足抗冲击要求。双层结构吸波材料的吸波性能明显优于单层结构。厚度9 mm、面密度4 kg·m-2的双层蜂窝吸波材料,4-8 GHz的反射率小于-10 d B,8-18 GHz的发射率小于-20 d B。

新工科背景下能源院校材料类专业的改革与实践

文章从材料科学与工程的专业地位和特点出发,结合国家新工科建设背景和中国矿业大学专业背景与现状,介绍了学校材料科学与工程专业的特点与发展历史和基于新工科的建设目标与实践探索,从优化课程体系、强化实践训练、推进课程建设、改革考核方式、加强师资队伍等入手,旨在解决材料科学与工程专业存在的众多问题,以达到新工科背景下高质量人才培养的要求,为新时代培养合格的社会主义建设者与接班人。

TiO_2/ACF复合光催化材料研究进展

将纳米TiO_2粉末负载于活性炭纤维(activated carbon fibers,ACF)上,可以解决纳米TiO_2颗粒的分离和再生等工业应用难题。通常,活性炭纤维负载TiO_2主要有两种途径;物理法(粉体烧结法、偶联法等)和化学法(溶胶-凝胶法、溶剂热、化学气相沉积法等)。综述了近年来TiO_2/ACF复合光催化材料的制备方法以及该类材料的研究进展,分析TiO_2/ACF复合光催化材料对污染物的降解过程,阐述TiO_2与活性炭纤维之间的协同作用机制,探索制备TiO_2/ACF复合光催化材料的最佳方法。

WC_p增强钢基复合材料淬火后残余应力模拟分析

采用数值模拟的手段,对碳化钨（WC）颗粒增强钢基复合材料的淬火过程进行了弹塑性有限元分析。用X射线衍射的方法测量了复合材料淬火后的表面残余应力,并与模拟数据进行了对比。结果表明：淬火后的WC颗粒增强的钢基复合材料表面受压应力。立方体颗粒增强的复合材料表面应力的模拟值与实验值更接近。在增强颗粒分布形式相同时,立方体颗粒增强的复合材料最大应力幅值比球形颗粒高出约0.5倍,正八面体颗粒增强的复合材料最大应力幅值比球形颗粒高出约0.4倍。球形颗粒增强的复合材料内部产生裂纹的几率和加工硬化程度均小于其他两种形状。

碳纤维FSS应用于蜂窝夹层吸波材料

本试验将用碳纤维制作的频率选择表面(FSS)创造性地应用于蜂窝夹层雷达吸波材料中,研究了碳纤维超表面的尺寸对整体结构材料的吸波性能影响。试验结果表明,加入了碳纤维FSS的蜂窝夹层结构,在4~12 GHz的频率上,吸波能力得到提高,而且不同尺寸的碳纤维FSS对其影响的效果有所差别。在4~12 GHz频率上,随着碳纤维FSS的尺寸增加,材料整体的吸波能力得到提高,到达一定尺寸后,材料整体的吸波性能达到最强,之后碳纤维FSS的尺寸再增加,材料整体的吸波性能不再提高。

水玻璃性能对粉煤灰基矿物聚合物的影响

研究了水玻璃的不同模数和含固量(固相与水的质量比)对粉煤灰基矿物聚合物抗压强度的影响,同时将钠水玻璃和钠钾水玻璃对粉煤灰基矿物聚合物抗压强度的影响也进行了对比。结果表明:随着水玻璃模数的增大,粉煤灰基矿物聚合物的抗压强度增大,但是当模数超过1.4后,其抗压强度降低,且当模数大于2.0以后,其抗压强度显著降低。同时随着水玻璃含固量的增大,粉煤灰基矿物聚合物的抗压强度提高;对于钠水玻璃,水玻璃含固量为32%时,其抗压强度达到最大值,随水玻璃含固量继续提高,其抗压强度降低;而对于钠钾水玻璃,其抗压强度随着水玻璃含固量从16%增大到36%,而一直呈现提高的趋势。比较两种类型水玻璃激发效果发现:随着水玻璃模数和含固量的不同,钠水玻璃和钠钾水玻璃对粉煤灰的激发效果亦不同。在常温标准养护条件下,用模数为1且含固量为32%的钠水玻璃和模数为1.2且含固量为36%的钠钾水玻璃制得抗压强度分别为38.5MPa和42.1MPa的粉煤灰基矿物聚合物。用X射线衍射和红外光谱分析了粉煤灰和粉煤灰基矿物聚合物激发前后的微观结构变化,分析了水玻璃激发作用的机理。

TiO_2含量对镁铝尖晶石烧结性能的影响

以分析纯氧化镁、氧化铝、氧化钛为原料,按氧化镁与氧化铝质量比28.33∶71.67配料,在合成体系中分别引入质量分数为0、0.5%、1%、2%、4%、6%、8%和10%的氧化钛,在钼丝炉中1600℃保温2 h,烧结法合成镁铝尖晶石。用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱对烧后试样进行分析。结果表明:引入适量的TiO_2可显著提高镁铝尖晶石的烧结性能;当TiO_2含量低于4%时,随着TiO_2的含量增加,试样的线变化率减小,显气孔率下降,体积密度增大,常温耐压强度增大。TiO_2的引入提高了镁铝尖晶石晶体空位浓度,活化了晶格,促进镁铝尖晶石的烧结。当TiO_2含量高于4%时,试样的线变化率、显气孔率和体积密度没有显著变化,常温耐压强度有所下降;尖晶石晶粒尺寸没有明显变化,且生成了一定量的Mg0.6Al0.8Ti1.6O_5,阻碍了镁铝尖晶石之间的接触,影响镁铝尖晶石烧结性能的提高。

模数对无机富锌涂料和涂层性能的影响

硅酸钾富锌涂料是目前广泛使用的钢铁防腐蚀涂料。作为涂料粘结剂的高模数硅酸钾溶液对涂料和涂层的性能有重要影响。本研究考察了硅酸钾粘结剂的模数变化对涂料及涂层性能产生的影响。实验结果表明:粘结剂模数的提高可以提高固化后涂层的耐水性能,当粘结剂模数在5.0左右时,所得富锌涂层具有最佳的耐磨性能,但当粘结剂模数超过5.5时会造成涂料施工性能和贮存稳定性下降,涂层柔韧性降低,从而降低涂层的耐磨性能。

不同润滑条件下氧化铝陶瓷衬板的磨损机制

在干摩擦、水润滑、油润滑3种不同润滑条件下对氧化铝陶瓷进行摩擦磨损试验。利用SEM对磨损后的磨痕进行观察并进行显微组织结构分析,探讨不同介质下氧化铝陶瓷的磨损机制。结果表明:氧化铝陶瓷材料干摩擦条件下的磨损机制为大量的脆性剥落和大量的磨粒磨损,在水润滑条件下为较少的脆性剥落和轻微的磨粒磨损,在油润滑条件下为很少的脆性剥落和极微的磨粒磨损;液体润滑剂可使氧化铝陶瓷材料的磨损量大幅度降低,其中油润滑条件的减磨效果最为突出。

不同润滑条件下多孔MgAl_2O_4陶瓷摩擦学性能研究

镁铝尖晶石具有化学稳定性好,耐磨、耐腐蚀、热膨胀系数小,绝缘性能好的特点,利用微磨损试验机在不同润滑条件下对多孔结构镁铝尖晶石的摩擦学性能进行测试,并用扫描电子显微镜及能谱仪对其磨损表面形貌进行观察。结果表明:MgAl_2O_4陶瓷微磨损条件下的磨损机制为脆性剥落和黏着磨损;多孔MgAl_2O_4陶瓷在与氮化硅球对摩过程中发生了元素迁移;多孔MgAl_2O_4陶瓷的孔隙结构可以储存润滑介质,在摩擦磨损过程中起到自润滑作用;与干摩擦相比,聚α烯烃(PAO油)润滑和含有碳纳米管的聚α烯烃(PAO+CNT)润滑介质的加入可以有效起到减磨作用,特别是润滑介质为PAO+CNT膏状润滑剂时,减磨效果更为明显,平均摩擦因数由干摩擦时的0.646下降至0.124,下降幅度达到80.8%。

TiO_2含量对铁铝尖晶石晶体结构影响的研究

以分析纯氧化铁、氧化铝和二氧化钛为原料,按FeO∶Al2O3质量比为40.8∶59.2配料,并于合成体系中分别引入质量分数为0、1%、3%和5%的二氧化钛。在保护气氛(CO2/CO)下于1550℃煅烧4h合成铁铝尖晶石。用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱对烧后试样进行分析。结果表明:在铁铝尖晶石合成过程中,引入的TiO2参与了铁铝尖晶石的结晶、长大;添加TiO2的铁铝尖晶石衍射峰向小角度偏移,晶格常数增大。TiO2加入量小于1%时,各试样的微观结构都比较均匀,引入的TiO2进入了铁铝尖晶石的晶格,且以复合尖晶石的形式存在;TiO2添加量大于3%时,烧后试样的结晶形貌发生明显变化,铁铝尖晶石发生分解。