大学生就业观念探析——以北京科技大学2011~2014级材料科学与工程学院学生为样本

当前中国毕业生人数逐年增加,当代工业发展处在深化改革的关键时期,国内就业市场供需矛盾依然突出,而"90后"大学生逐渐成为就业主要群体,"就业"本身就是社会广泛关注的热点问题,这已经成为当下就业大环境的新特征。对于大学中有着较强学科优势的大学生,他们的就业观念特征及内容如何,关系着就业工作的指导思路和具体落实。

课程知识应用、古代钢制兵器检测与北京科技大学科学技术史学科建设

北京科技大学材料科学与工程和科学技术史是学校4个国家一流学科中的2个。科学技术史学科创始人柯俊院士等早年来自金相或金物专业,因此两个学科有着特殊而密切的历史渊源。出土的金属文物是两个学科交流的共同研究载体,也是跨学科思想火花碰撞的交汇点。本文以检测西汉出土钢制兵器为聚焦点,通过带领授课学生并从材料科学基础课程知识为出发点,与考古学学者一同开展检测、分析、研讨,感受由文物展现出的有趣的考古学人文历史故事,同时重温柯先生等老一代材料学家、科技考古学家的经典文献、经典金相法鉴别案例以及学科建设等活动的轨迹,总结了相关活动的经验,整理出了典型的课程思政教学案例,丰富了课程教学资源。

专业教育中本科生导师制的探索实践——以北京科技大学材料学院为例

随着互联网时代的飞速发展,传统加工制造业受到冲击,人们对于材料类专业的好感度下降,在校生对于本专业的认同感和归属感也亟待加强。因此,专业教育在材料学科本科阶段的教育中尤为重要。本科生全程导师制的实施,旨在帮助本科生实现大学生活规划、学习目标制定、创新能力提高,能够很好地帮助本科生认识专业、了解专业并热爱专业。文章从导师制的实施过程中来探索如何推进专业教育。

ChatGPT赋能材料科学基础课程教学

随着人工智能技术的不断发展,ChatGPT借助其强大的文本理解力,有望成为教学中有力的辅助工具。探讨了在本科教学中应用ChatGPT的可行性,结合材料科学基础课程教学内容,梳理了ChatGPT在问答辅导、试题辅助、备课辅助等教学中的应用场景,并进行了案例说明。实践证明,ChatGPT等人工智能技术在本科教学中的应用具有较高的可行性,能够有效提升教师的备课效率和解答学生的专业问题,从而提升教学质量和效率。

3D打印教具在材料科学基础课程教学中的实践

材料科学基础课程的教学内容包括材料的晶体结构与缺陷、热力学和动力学等基础理论,该课程内容容量大、微观概念抽象、课堂趣味性不强、理论教学效果欠佳。其中,晶体结构和三元相图部分涉及三维空间结构,对学生的空间想象能力要求高,学习难度较大。以常见晶体结构和复杂三元相图教具制作为例,邀学生共同参与,将3D打印教具模型与材料科学基础课程教学相结合,既为教师提供了新的教学方式,也提高了学生的学习热情,有利于培养学生的空间想象能力和动手能力,同时还解决了部分现有教具陈旧的问题。此外,创建的三维模型源文件已通过教育部材料科学基础课程虚拟教研室平台实现了开放共享。

材料科学与工程基础实验教学中大学生综合素质培养

实验教学是高等教育的一个重要环节,在理工科专业人才培养中具有非常重要的地位和作用。在材料科学与工程基础实验课程教学中,采取模块化方式设置教学内容,并对实验教学模式和教学方法进行改革,建立科学考评体系,兼顾学生基本实验技能、科学实验方法和自主探究能力培养,逐步拓展和强化学生专业实践能力,为未来专业发展奠定坚实基础。

基于提升解决工程问题能力的材料现代研究方法(材料加工)课程教学

基于新形势下对复合型工程人才的需求,培养既有扎实专业知识又有实践能力的专业人才,促进“新工科”专业建设和学生综合能力提高,在研究生课堂教育教学中加强解决工程问题能力培养,为中国制造培养更多大国工匠。

葛庭燧先生的科学贡献及对材料科学基础课程教学的促进作用

葛庭燧先生是金属物理学家,以其名字命名的葛氏扭摆及葛氏内耗峰进入了物理学词典,并对揭示金属学(现在的材料科学基础)课程讲述的晶体缺陷行为起了重要的作用。葛庭燧的科研活动与我国抗日战争和第二次世界大战直接相关,其科学人生与我国曲折的历史相关联,其信奉的“科学无国界、但科学家有祖国”的名言展示了其高尚的爱国情怀,也激励青年学者报效祖国。其提出的晶界结构模型及与国际材料大师合作的故事成为专业课程生动且令人感叹的案例。其获得Mehl奖的故事不但激励着学生及青年科技工作者,也为课程讲授注入了感人的故事。本文从不同的角度讨论了其丰富人生活动给课程教学带来的帮助和启迪。

“新工科”建设背景下材料成型及控制工程专业“混合式教学”模式构建策略研究

在新工科建设背景下,以提高教学效果为目的,工科专业课程的“混合式教学”逐步得到了推广应用。然而,当前“混合式教学”依然存在普适性较弱、脱离工程应用实际、形混而实不混等方面问题,极大程度地阻碍了其进一步发展。该文以北京科技大学材料成型及控制工程专业为例,针对工科专业课程的“混合式教学”模式进行探索,通过信息技术构建适应材料成型及控制工程专业的“线上+线下融合”“虚拟+现实融合”“课内+课外融合”“实践+理论融合”的学习环境,由教师、学生、企业协同构成社会网络,打破校企界限,聚焦业内产业链。通过对产业链专业知识需求数据的采集,从知识点关联性角度构建具有普适性特点的“混合式教学”模式,助力高端工科专业人才培养。

材料科学与工程专业“四位一体”育人模式构建

以北京科技大学材料科学与工程专业为例,构建“本科生导师+班主任+辅导员+引航学长”四维度、全方位、立体化的“四位一体”育人模式,建立健全育人功能各有侧重的“学术指导、学业督促、思政育人、朋辈领航”四大抓手,发挥联动均衡作用,推动实现“全覆盖、无盲区、不断线”育人队伍建设。

PEG4000/聚苯胺形状稳定复合相变材料的制备及其储热性能

以聚苯胺气凝胶(PANI)为支撑骨架,聚乙二醇4000(PEG4000)为相变材料,银纳米线(AgNWs)为导热增强填料,采用低温氧化聚合法和真空浸渍法制备得到具有良好形状和循环稳定性的定形相变复合材料PEG4000@Ag/PANI.聚苯胺气凝胶的高孔隙率及PEG4000与基体材料间的氢键作用和毛细作用,使得相变复合材料的最高负载率能够达到94.17%(熔融焓为165.17 J·g^(–1),凝固焓为152.77 J·g^(–1));加入AgNWs与PANI气凝胶共同搭建导热通路,提高了相变复合材料的导热性能(热导率最高为0.45 W·m^(–1)·K^(–1),比纯PEG4000提高80%);借助Ag NWs和聚苯胺优异的光吸收能力,相变复合材料的光–热转换效率达到90.61%.高储能密度、高光热转换能力和高热导率定形相变复合材料的成功制备为新型相变复合材料的合成提供了新思路,为太阳能光–热转换和储能应用提供了新材料,实现对太阳能的高效利用.

《柔性材料与器件》课程思政初探

高校人才的培养需要将专业课的学习与思想政治教育结合起来,并通过课程思政来强化思想政治教育的效果。《柔性材料与器件》蕴含着丰富的思政教育资源,本文以这一课程为例,在重构教学理念,塑造课程思政形态方面,有效融入思政元素,从抓住课程特点、融合思政元素以及运用改变培育模式三个方面,有针对性的提出了课程思政的实施策略,希望对材料类专业选修课课程思政探索与实践有借鉴和指导意义。

耐火材料的抗碱侵蚀性研究进展

碱侵蚀是高炉、回转窑、匣钵等高温装置重要部位损毁的主要原因,不同于熔渣导致的溶解侵蚀和物理冲刷导致的蚀损,碱侵蚀有着其特殊的作用机制。本文首先介绍了碱的物理性质并计算了其与耐火氧化物反应的吉布斯自由能和体积效应,以此为出发点综述了碱对典型高温装置关键部位的侵蚀过程及机制,并概述了碱性耐火材料、铝硅系耐火材料、非氧化物耐火材料、新型合成材料抗碱侵蚀的研究与应用新进展,同时对比了几种国内外抗碱侵蚀标准或方法,最后对耐火材料抗碱侵蚀性研究提出了几点建议。

机器学习在金属材料服役性能预测中的应用

在材料基因工程的背景下,数据驱动的机器学习技术推动着材料研究进入了新的范式.机器学习能够充分利用已有的实验数据,在不明晰机制原理的情况下实现对材料服役性能的准确预测,极大地减少了实验所需的时间与成本.本文以机器学习预测金属材料的典型服役性能为主题,总结并分析了四种预测金属材料服役性能的常用机器学习模型.以疲劳、蠕变、腐蚀这三种常见的服役性能为代表,介绍了机器学习在这三个性能方面的研究情况,并列举了几个具体的案例进行简要分析.最后,总结了机器学习预测金属材料服役性能的特点,分析了当下机器学习预测金属材料服役性能存在的一些科学问题,并对其发展前景进行了讨论和展望.

铁铜基粉末冶金材料制动工况下的摩擦磨损性能

采用MM3000型摩擦磨损试验机,在7种连续制动工况下分别测试铁铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦性能和耐热性能,利用扫描电镜和能谱仪分析研究两种转速(等效半径线速度)下摩擦材料的磨损机理。结果表明:在线速度为19.40 m·s^(-1)时,随着面压增加,摩擦材料的动摩擦系数略有降低。在0.44 MPa面压下,动摩擦系数为0.267~0.312;在0.80 MPa面压下,动摩擦系数为0.258~0.308。在线速度19.40 m·s^(-1)、面压0.44 MPa、单位面积制动能量268 J·cm^(-2)的连续制动工况条件下,动摩擦系数波动较大,在其他工况条件下,动摩擦系数波动较小。随着制动能量的增加,7种连续制动工况下平均动摩擦系数在0.300~0.334之间,动摩擦系数均在0.250以上,无明显衰退现象,表明铁铜基粉末冶金摩擦材料具有较好的耐热性能。在线速度为19.40 m·s^(-1)工况下,铁铜基摩擦材料的摩擦磨损机理主要为磨料磨损及氧化磨损;在线速度为30.00 m·s^(-1)工况下,铁铜基摩擦材料的摩擦磨损机理主要为疲劳磨损及氧化磨损。

含氟阻燃透明聚碳酸酯材料的制备及性能

为了获得具有良好阻燃性、透明性及热老化稳定性的聚碳酸酯(PC)材料,将聚四氟乙烯(PTFE)和八苯基倍半硅氧烷(OPS)分别加入含全氟丁基磺酸钾(PPFBS)的PC中制备了含氟阻燃透明PC复合材料,研究了PTFE/PPFBS和OPS/PPFBS对PC阻燃和物理力学性能的影响规律及量效关系,探究了热老化处理对PC复合材料阻燃性能的影响。结果表明,PTFE和OPS的引入提高了PC材料的阻燃性能,添加质量分数0.1%PTFE和OPS的PC复合材料均可在垂直燃烧测试中达到UL 94 V-0级,添加质量分数0.2%的PTFE和OPS后,PC复合材料的极限氧指数分别达到了40.6%和42.2%。与PTFE相比,添加OPS的PC复合材料表现出更好的透明性。PTFE和OPS的引入对PC复合材料拉伸强度的影响较小;当PTFE和OPS质量分数分别为0.2%和0.1%时,PC复合材料可以保持较好的韧性。热老化处理后添加PTFE和OPS的PC复合材料在垂直燃烧测试中均可达到UL 94 V-0级;热老化处理后的锥形量热法测试结果表明OPS与PPFBS可以更好地发挥协同阻燃作用,有效抑制PC材料的热释放,提高残炭率。具有优异阻燃性和热老化稳定性的含氟透明PC复合材料在高端制造业领域具有广阔的应用前景。

镁铝合金添加剂对SiC-MgAl_(2)O_(4)材料显微结构和性能的影响

为探索煤气化用耐火材料的无铬化,本研究采用碳化硅颗粒和镁铝尖晶石细粉为主要原料制备SiC-MgAl_(2)O_(4)复合耐火材料,于流动氮气中500~1450℃热处理,对比未添加和添加4%(质量分数)镁铝合金粉的复合材料在热处理升温过程中的微观结构及性能变化,探究镁铝合金氮化烧成中形成的低维相对SiC-MgAl_(2)O_(4)复合材料性能的改善效果。结果表明,镁铝合金与热处理环境中的N 2、O_(2)的反应温度区间为650~800℃,主要反应产物为AlN和MgO。添加镁铝合金后的试样在700℃形成蜂窝状MgAl_(2)O_(4)尖晶石,增强了SiC骨料和MgAl_(2)O_(4)基质间的结合,此时试样的常温力学强度达到最高;900~1300℃时,MgAl_(2)O_(4)尖晶石由蜂窝状转变为棒状,1300~1500℃时,其再转变为片状、粒状的MgAlON尖晶石,这些形貌和物相的转变伴随体积膨胀,导致试样的强度小幅下降。镁铝合金的添加能使SiC-MgAl_(2)O_(4)在较低温度热处理下原位形成尖晶石,从而提高材料的力学性能。

MAX相材料的耐铅铋腐蚀性能研究进展

铅冷快堆(LFR)以具有良好的热物理特性和化学稳定性的液态铅或铅铋合金(LBE)作为冷却剂,但是高温下LBE与结构材料长期接触带来的腐蚀问题会导致材料失效并带来安全隐患。MAX相材料因其优异的力学性能、高温耐腐蚀性能和抗辐照性能,成为铅冷快堆的重要结构材料之一。Ti-Si-C、Ti-Al-C和Zr-Al-C是目前被用于进行LBE腐蚀研究的三种常见MAX相材料体系。近年来,有越来越多的研究者们在不同腐蚀条件下的LBE中开展了腐蚀实验,但是对于MAX相材料的LBE腐蚀机理的分析仍不够系统和深入,也少有提高耐腐蚀性能的改性方法被提出。本文在简要介绍MAX相材料的结构、化学组成和制备方法之后,归纳综述了MAX相材料在高温液态LBE中的腐蚀行为及腐蚀机理的研究进展,提到了温度、氧浓度、时间和流速等不同因素对腐蚀层结构的影响。最后,探讨将用于提升MAX相材料在其他高温介质中耐腐蚀性能的改性方法,引入到针对耐LBE腐蚀性能研究的可能性。

相变储热材料强化催化反应过程的研究进展

催化过程在化工生产中起着至关重要的作用,开发高性能催化材料是提升催化效率的有效策略之一.然而,多数催化过程伴随的强烈放热或吸热效应往往影响材料的催化效率,甚至可能导致失活.近年来,相变储热材料(PCMs)因具有较好的热管理和能量存储性能,在热催化、光催化、生物催化和电化学领域展现出广阔的应用潜力.将PCMs与催化材料相结合,形成PCMs@Catalysts复合材料,可以提升能源利用效率和强化催化反应过程.利用微胶囊技术,可以实现这种复合材料的储热区及催化区的分区组装及功能集成,其中催化材料壳层不仅增强了PCMs热导率和稳定性,还能够有效防止PCMs相变过程的泄漏.同时,PCMs芯材通过吸收/释放反应过程的热量和控制壳层催化材料的温度达到提升催化效率的目的.本综述旨在深入介绍相变材料在强化催化反应方面的最新进展,并为PCMs@Catalysts复合材料的理性设计和可控制备提出见解.本文系统地总结了PCMs@Catalysts复合材料的制备方法及其在热催化、光催化、生物催化和电化学领域的应用进展.PCMs@Catalysts的制备方法主要包括物理法和化学法.物理法,如喷雾干燥法和空气悬浮法,主要通过物理手段将外壳溶液均匀地包覆在PCMs内核表面,形成厚度适中的外壳.而化学法,如原位聚合法、原位沉淀法、悬浮聚合法、诱导氧化法和溶胶-凝胶法等,则通过在PCMs表面原位生长致密的氧化物壳层来实现复合材料的构筑.在应用方面,PCMs组分提升催化反应性能的作用机制主要包括以下三种.(1)自蓄热驱动催化效应:PCMs材料在催化反应中高效储存来自环境余热或太阳能等外界热源的热能,并在移除热源后持续稳定地释放潜热以驱动催化反应的进行.(2)原位温度调节效应:由PCMs芯材存储反应过程中的热量以调节催化材料壳层微环境温度,进而调控催化剂床层温度,防止催化过程热失控并延长催化剂使用寿命.(3)热流/电子协同效应:PCMs释放的热流能够加速催化材料表面底物分子的热运动和光生电子/空穴的迁移,进而克服反应物转化的能量势垒;热流和光生电荷的协同效应有助于提高太阳能的利用率和反应物的转化率.综上,本文系统地总结了PCMs@Catalysts复合材料的合成制备方法、协同作用机制及其在不同催化领域的应用进展.展望未来,PCMs@Catalysts复合材料研究应在保证其综合力学性能的基础上,进一步提高催化性能和储/放热效率.本文旨在为PCMs@Catalysts的理性设计和精准构筑提供参考,也为其在工业领域的规模化应用提供借鉴.

可降解锌合金骨植入材料的研究进展

由于创伤、感染和骨肿瘤切除以及先天性疾病等因素导致的骨缺损患者逐年增多,部分骨质丧失造成的骨不连、骨萎缩甚至畸形等并发症,是临床常见且较难治疗的疾病之一。目前对大段骨缺损的治疗主要是应用来源有限的自体骨或异体骨,以及应用不锈钢、钛合金等骨替代材料进行移植,以填充骨缺损并促进其修复和重建,虽然金属填充材料的力学性能较好,但在人体内不能降解,长时间滞留体内所产生的金属离子对周围组织造成一定的损害,因为其弹性模量远大于人骨骼的弹性模量,所以会产生应力遮挡效应等问题。