研究生培养方案北京大学工学院文档格式.docx
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铁电、磁电材料与器件
金属间化合物催化剂
水合物技术
孙强
3
生物医学材料与器械
新型医用金属材料与器械
生物芯片
生物医学材料中的力学行为
磁性多功能材料与分子影像
高分子人工晶体及缓释药物载体
郑玉峰
杨槐
4
有机高分子及其复合材料
液晶显示材料及显示用高分子光学薄膜
智能与可控建筑节能薄膜
功能高分子材料与器件
有机光电材料与器件
液晶材料
功能复合材料
功能复合材料与器件
白树林
注：
本表不够可加页。
二、培养目标、学习年限及应修学分
培养目标：
（本表可不填政治标准）
掌握材料合成、加工、表征和性能研究的基础知识，并能运用材料物理和化学的基础理论对材料的特征和特性进行一定的分析和解释。
把握材料科学与工程学科发展的前沿和动态，通晓计算机应用技术和具有较高的英语水平，能够解决科学研究或实际工作中的问题，并具有在材料科学与工程学科及相关领域独立工作的能力。
学习年限：
五年
应修学分：
共48学分
其中必修：
19学分
选修：
29学分
三、课程设置（包括专题研讨课等）
课程编号
课程名称
课程
类型
学分
开课
学期
任课教师
（职称）
适用专业
（本专业及其它专业）
马克思主义理论课
必修
本专业及其它专业
第一外国语
材料科学数学基础
秋
孙强（教授）
本专业
材料物理导论
张艳锋（特聘研究员）
5
先进材料化学
邹如强（特聘研究员）
6
材料科学前沿（I）
轮换
7
材料科学前沿（II）
春
8
实验室安全学
张杨飞（工程师）
9
新能源材料
选修
曹安源（教授）
10
材料力学性能
白树林（教授）
11
航空航天材料
郑玉峰（教授）
12
材料计算与模拟
孙强（教授）
13
功能材料与器件（I）
董蜀湘（教授）
14
纳米技术
15
生物医用材料学
16
复合材料设计与性能
17
芯片实验室
黄岩谊（教授）
18
功能材料与器件（II）
侯仰龙（教授）
19
材料分析与表征技术
20
材料热力学与动力学
21
晶体学、结构与缺陷
22
衍射理论
23
扩散和非扩散相变动力学
24
材料科学进展
春秋
注：
ProgramofMS/PhDStudentCourses
Discipline（一级学科）：
MechanicsSpeciality（二级学科）AdvancedMaterialsandMechanics
N0.
SerialNo.
TheTitleofCourses
TheTypeofcourses*
Credit
Semestre**
Teacherandhis/herTitle
SpecialitySuitablefor
MarxismTheory
N
EngineeringMajorsandOtherMajors
FirstForeignLanguage
Mathmaticalfoundationsinmaterialsscience
A
QiangSun
（Professor）
EngineeringMajors
IntroductiontoMaterialsPhysics
YanfengZhang（Professor）
AdvancedMaterialsChemistry
RuqiangZou
FrontiersinMaterialsScience（I）
inrotation
FrontiersofMaterialsScience（II）
S
SafetyKnowledgeofLaboratory
YangfeiZhang
（Engineer）
NewEnergyMaterials
C
AnyuanCao（Professor）
MechanicalPropertiesofMaterials
ShulinBai
AerospaceMaterials
YufengZheng
MaterialsCalculationandSimulations
FunctionalMaterialsandDevices（I）
ShuxiangDong
Nanotechnology
BiomedicalMaterials
DesignandPropertiesofCompositeMaterials
LabonaChip
YanyiHuang
FunctionalMaterialsandDevices（II）
YanglongHou
MaterialsAnalysisandCharacterization
YanfengZhang
MaterialsThermodynamics
Crystallography,StructureandDefects
ScatteringTheory
KineticsofDiffusionalandNon-diffusionalPhaseTransfermations
ProgressesofMaterialsScience
S&
*.N—necessary;
C—choosen.**.S—Springsemester;
A—Autumnsemester
3课程内容介绍
开课单位
材料系
课程序号
授课对象
课程名称
周学时
英文名称
MathematicalFoundationsinMaterialsScience
总学时
48
授课教师
孙强
开课学期
秋季
先修课程
教学方式
授课与讨论
考核方式
笔试，口试
课程简介
教学内容（中、英文）
计算材料学是近20年里发展起来的一门边缘学科.它运用固体物理理论,理论化学和计算机算法来研究材料里的一些实验研究有困难的课题.它是材料研究里的"
计算机实验"
.本课程主要介绍计算材料学里的原子和纳米尺度模拟的一些常用方法,如原子相互作用势、最小能量法、分子动力学、蒙特卡洛方法,也简单介绍了电子－原子尺度的模拟方法、微观－介观尺度的模拟方法、介观－宏观尺度的模拟方法和跨尺度模拟方法.本课程还采用材料研究中的实际例子来说明这些方法的运用.
1．绪论（2学时）
1.1计算材料学的发展概况
1.2计算材料学的范围与层次
2．原子相互作用势（4学时）
2.1原子相互作用势的一般形式
2.2
经验性对势
2.3多体势
2.4壳模型
2.5键级势
3．最小能量法（6学时）
3.1完整晶体结构模拟
3.2缺陷模拟
3.3自由能最小能量法
3.4表面结构模拟
4．分子动力学方法（6学时）
4.1原子系统的运动方程
4.2运动方程的积分
4.3边界条件
4.4分子动力学方法在材料科学中的应用
5．蒙特卡洛方法（6学时）
5.1随机数
5.2蒙特卡洛积分
5.3Metropolis蒙特卡洛方法
5.4蒙特卡洛方法的误差
5.5蒙特卡洛方法在材料科学中的应用
6．电子－原子尺度的模拟方法简介（3学时）
6.1
Hartree-Fock方法
6.2
分子轨道理论
6.3
从头计算法
6.4
紧束缚势方法
6.5
局域电子密度泛函理论
7．微观－介观尺度的模拟方法简介（3学时）
7.1离散位错静力学和动力学
7.2Ginzburg-Landau相场动力学模型
7.3元胞自动机（CA）方法
7.4介观尺度动力学蒙特卡洛和波茨模型
8．介观-宏观尺度的模拟方法简介（2学时）
8.1
介观-宏观尺度上的有限元方法
8.2
在宏观尺度上的有限差分方法
8.3
多晶体弹性及塑性模型
8.4
模型化与模拟的集成化
课程特色
以老师教学为主，辅助一定量的课外作业练习。
预期的教学目的
使用教材
佐治亚理工学院的教材
参考书目
1．
D.罗伯编著《计算材料学》，化学工业出版社2002年。
2．
DierkRaabe,ComputationalMaterialsScience:
TheSimulationofMaterialsMicrostructuresandProperties,Wiley-VCH,1998.
3．
K.Ohno,K.Esfarjani,Y.Kawazoe,ComputationalMaterialsScience:
FromAbInitiotoMonteCarloMethods,Springer,1999.
4．
AndrewRLeach,MolecularModeling:
PrincipleandApplication,Longman,1996.
5．
熊家炯主编《材料设计》，天津大学出版社，2000年。
6．
马文淦编著，《计算物理学》，中国科技大学出版社，2001年。
课程网页
4课程内容介绍
秋季
本课程将从凝聚态物理的角度来对材料的物性加深理解，对材料的机械，热，电，磁，光等具体的物理性为从原子或分子的结合，晶体结构，电磁结构，微观组织，界面等方面来进行定性分析或定量计算，以达到在一定的范围内能对材料的物性进行预测，或从观察到的性能中分析出其内在的支配因素。
为了了解材料化学的特点，在材料合成过程中的化学反应特性以及在材料使用中的化学特性对性能的影响，将分别介绍各种材料组分、结构、状态、维结构和制备过程对性能影响。
教学安排
第1章原子结合与晶体结构
第2章晶体缺陷，微观组织
第3章力学性能
第4章能带理论
第5章晶格振动
第6章晶体热容
第7章热膨胀和热传导
第8章固体物质的介电特性
第9章电导特性
第10章超电导
第11章磁学性能和磁性材料
第12章光学特性
第13章新能源材料
第14章纳米材料
综合考虑北京大学工学院研究生的知识水平和专业需要，老师以教学为主，也会让学生掺入讨论。
以基础教学为主，同时介绍本领域的发展动态，讲课与实验相结合。
使学生掌握本课程的基础概念、实验方法、理论分析方法、能够用所学的知识分析和解决于本课程相关的科学与工程问题。
自编教材
N.F.MottandH.JonesTheTheoryofthePropertiesofMetalsandAlloys
CharlesKittelIntroductiontoSolidStatePhysics
冯端等编材料科学导论化学工业出版社2002
宗祥福等材料物理基础复旦大学出版社2001
林建华等材料化学导论北京大学内部材料2003
5课程内容介绍
邹如强
先进材料化学内容包括材料化学结构与性能以及材料的制备化学等，涉及材料、化学、物理以及生物等多个学科。
本课程将从八个方面讲授，涵盖固体化学，金属，半导体，有机软材料，纳米材料等多个领域。
第1章概论
1．1材料化学的历史、现状和未来及重要性
1．2新材料设计中考虑的因素
1．3考虑关键因素下新材料的设计
第2章固体化学
2.1无定形与结晶材料
2.2固体中化学键的种类
2.3晶态
2.4无定形态
第3章金属
3．1金属的开采与加工
3．2金属结构与性质
3．3金属的表面处理与抗腐蚀
3．4金属与合金的磁性
3．5可再生氢能存储
第4章半导体材料
4．1半导体的种类与性质
4．2硅基材料的应用
4．3光发射二极管
4．4热电材料金属的表面处理与抗腐蚀
第5章有机软材料
5．1半高分子材料的种类
5．2软材料的应用与结构
第6章纳米材料的最新进展
6．1纳米技术的定义
6．2球形纳米晶
6．3不同形貌的纳米晶
6．4纳米晶的选择生长
6．5纳米晶的性质
6．6纳米晶的有序组装
6．7纳米晶应用
6．3Top－down纳米技术
第7章纳米晶的液相生长
7．1引言
7．2生长理论
7．3实验研究
第8章纳米管与纳米线的研究进展
8．1引言
8．2碳纳米管
8．3无机纳米管
8．4无机纳米线
本课程以教师讲授为主，并将发挥学生的能动性，鼓励学生就特定的专题开展讨论和讲座。
掌握先进材料的设计和制备的基础知识，为新材料的开发及材料制备准备理论基础。
暂时没有指定教材
（1）B.D.Fahlman,MaterialsChemistry,Springer,2007.
（2）C.N.R.Rao,A.Muller,A.K.Cheetham,NanomaterialsChemistry,2007
（3）C.Bré
chignac,P.Houdy,andM.Lahmani,NanomaterialsandNanochemistry.Springer2007.
（4）C.M.NiemeyerandC.A.Mirkin,Nanobiotechnology,WileyCH,2007.
6&
7课程内容介绍
材料科学前沿（I），（II）
ProgressesinMaterialsScience
42
本院或外来教师
春、秋
平时态度和参加报告
本课程将请国内外一些知名专家以及在材料研究领域以及相关领域作出过重要研究成就的学者介绍他们的工作和材料学科各领域的发展动态；
同时也将让博士生本人做专题综述（讨论班）。
报告内容包括国内外研究动态介绍、文献讲座、新技术与新成果介绍等。
每星期邀请一位专家授课或请一个同学作专题综述报告。
授课内容包括材料各个领域以及其它相关领域。
可以有讲授、讨论和对话等多种形式。
力求生动、活泼、多样。
使学生们能有机会与有成就的研究者进行交流，同时了解材料领域研究的前沿状况，存在的问题，重要的课题和将来发展趋势。
使学生们学习材料研究的特点，学习他们对科学研究的热情、吃苦精神和认真的态度。
8课程内容介绍
张杨飞
笔试
本课程将介绍一些实验室安全问题，包括物理和化学的安全，以及危险废物的处理，微生物和生化材料安全，消防安全，人体工程学在工作场所中的安全事项，个人防护设备，应急程序。
同时，考虑到纳米技术在科研中的广泛应用，教材将提供基本的纳米技术的安全认知教育。
1.实验室安全问题概况
2.燃烧、爆炸基本理论及防火措施
3.电气、电击伤害源及防范措施
4.气瓶、压力容器的安全防护
5.化学试剂的使用安全
6.电磁辐射的安全防护
7.机械、噪声、微生物等的安全防护
8.颗粒粉尘的安全防护
9.纳米技术的安全认知
让学生了解并熟悉实验室安全的一般知识、基本的安全程序操作，掌握科研和教学实验室中各种安全问题的特点、现象、起因以及相应的防止原理和防范措施。
升级会员 