功能材料制備與性能實驗教程

第一章 基礎性實驗
實驗1 燒結電阻爐及熱電偶的認識和使用
實驗2 配料與混合
實驗3 功能陶瓷材料的成型
實驗4 功能陶瓷的燒結
實驗5 固相法合成陶瓷粉體
實驗6 共沉澱法合成陶瓷粉體
實驗7 溶膠凝膠法合成粉體材料
實驗8 水熱法合成粉體材料
實驗9 粉體材料的比表面積測試
實驗10 粉體材料的鐳射細微性分佈測試
實驗11 電子陶瓷元件表面銀電極的製作
實驗12 磁控濺射法製備光電薄膜
實驗13 固體電介質材料介電常數與介電損耗測量
實驗14 壓電陶瓷的極化
實驗15 陶瓷材料壓電係數d33和機電耦合係數Kp的測量
實驗16 鐵電材料的電滯回線測量
實驗17 材料絕緣電阻的測量
實驗18 介電材料的擊穿強度測量
實驗19 微波陶瓷介電常數的測量
實驗20 微波陶瓷品質因數的測量
實驗21 微波陶瓷諧振頻率溫度係數的測量
實驗22 壓敏電阻材料三參數的測量
實驗23 薄膜材料的方塊電阻測量
實驗24 磁性材料磁滯回線的測量
實驗25 磁致伸縮材料的磁致伸縮係數測量
實驗26 材料發光亮度的測定
實驗27 材料色度的測定
實驗28 材料發光光譜的測量
實驗29 電子器件耐老化性能測試
實驗30 負溫度係數熱敏陶瓷的阻溫特性測量
實驗31 正溫度係數熱敏陶瓷的阻溫特性測量
實驗32 超級電容器用氧化錳電極的製備及其電化學性能測試
實驗33 材料熱膨脹係數的測定
實驗34 玻璃材料的製備

第二章 綜合性、設計性實驗
實驗35 壓電陶瓷的製備和性能測試
實驗36 鐵電材料的製備與性能表徵
實驗37 溫度穩定型微波介電陶瓷複合材料的製備
實驗38 磁致伸縮材料的製備與性能分析
實驗39 透明導電納米粉體材料的製備與表徵
實驗40 透明導電薄膜的製備與表徵
實驗41 電子漿料與絲印厚膜電阻的製備技術
實驗42 材料電光轉換效率及發光性能的綜合測試與評價

第三章 創新性實驗
實驗43 高溫無鉛壓電陶瓷的製備
實驗44 鐵電陶瓷介電性能的溫度特性及分析
實驗45 半導體敏感陶瓷的製備及其阻抗分析
實驗46 多鐵性磁電耦合陶瓷的製備與性能表徵
實驗47 電調可變薄膜電容器製備及性能表徵
實驗48 白光LED發光材料的製備及性能表徵
實驗49 低溫共燒陶瓷用低熔點玻璃粉的製備及性能表徵

附錄
附錄1 熱電偶電動勢分度表
附錄2 常用物理量及轉換
附錄3 篩子規格對照表

實驗教學是實現素質教育和創新人才培養的重要環節，也是培養卓越工程師的迫切需要。實驗教學對培養學生實驗技能、創新能力和綜合研究能力及科研素養有著不可替代的作用。材料類專業要求培養的學生既要有深厚扎實的基礎理論知識，又要具備多方面的實驗研究能力，因此實驗教學日益受到重視。近年來，新材料產業作為國家的新興的戰略產業越來越受到重視，因而許多高校的材料類專業大都設置了和新材料產業相關的功能陶瓷材料及薄膜專業方向，也不同程度開設了相關課程的實驗。但總體上而言，實驗內容較為分散且不夠系統，有關與課程相配套的材料製備與性能實驗教程還不多見。為了使實驗教學與專業課程教學緊密聯繫，同時又有相對的獨立性和針對性，並能滿足現代開放實驗室對實驗教學的要求，我們編寫了本書。

本實驗教程以功能陶瓷材料類專業典型的共性實驗為基礎，主要包括現代陶瓷工藝學、先進功能無機材料、薄膜技術與材料、材料物理性能、光電材料、功能材料器件基礎、複合材料學、無機非金屬材料、專業綜合實驗、感測器與自動控制等專業主幹課程的實驗。在實驗內容的選擇上，盡可能安排以全面提高學生實驗技能為主的常規基礎性實驗，並大體按照材料的製備工藝流程及性能表徵進行實驗排序，以實現內容編排的系統性和科學性。此外，根據學科專業發展的需要，還特意編寫了相當數量的主要以培養學生科研素養、綜合實驗研究能力、創新能力為目的的"三性"實驗，即綜合性、設計性和研究創新性實驗。

本實驗教程有以下主要特點：一是根據材料學科發展的最新動態和專業實驗教學的要求，堅持面向一級學科，拓寬專業面，加強常規的基礎性實驗。因此，基礎性實驗編寫的盡可能詳細，以便於學生獨立操作實驗，提高實驗技能。二是注重實驗教學體系新結構的探索。以全面提高學生實驗技能為主的常規基礎實驗為基礎，逐步提升實驗層次和廣度，滿足學生的認知習慣和規律，因此精心編寫了以提高學生的科研素養和綜合研究能力及創新能力為主的"三性"實驗。三是本實驗教程相當部分是編者從近幾年來最新的科研成果轉化過來的實驗，實驗內容和表徵手段新，且實驗內容深度和廣度適中，同時也吸取了國內部分相關實驗教材的精華，增強了該實驗教程的適用性、針對性、科學性和系統性。

本書所列實驗共49個。每個實驗的指導書由實驗目的、實驗基本原理、實驗設備和材料、實驗步驟與方法、資料記錄與處理、實驗內容、實驗組織和程式、實驗注意事項及參考文獻等組成。學生在具體實驗時根據條件，可以有選擇地完成部分內容。建議採用如下的實驗教學方法。
1 基礎性實驗可按照教學大綱要求選擇相關實驗來做，其它實驗可由學生自學。

2 實驗重點應放在材料的合成製備與性能表徵方面。"三性"實驗按組進行，採用輪換或每人做一部分，然後集中討論分析結果的形式共同完成，以利於培養團隊精神。

3 實行實驗室開放制度，學生獨立自選實驗教材內容或自行設計實驗，解決實驗教學內容與實驗時間的矛盾。

本書由桂林電子科技大學陳國華教授任主編，桂林電子科技大學袁昌來、朱歸勝和周昌榮博士任副主編。其中陳國華教授負責策劃和統稿，並負責編寫實驗17，19～22，34，37，49；袁昌來負責編寫實驗29～31，33，41，45,46；朱歸勝負責編寫實驗6～10，39，47,48；周昌榮負責編寫實驗1，3～4，11，13，18，35，44；許積文負責編寫實驗12，16，23，36，40；楊華斌負責編寫實驗2，5，14,15，43；張小文負責編寫26,28，42；江民紅負責編寫實驗24,25，38；顏東亮負責編寫實驗32和附錄。袁昌來博士對書中的圖表格式進行校對，全書由中南大學盧安賢教授主審。

本書在編寫過程中，主要參考了桂林電子科技大學材料科學與工程學院所使用的實驗指導書以及老師們的相關論文、部分兄弟院校的實驗教材。桂林電子科技大學材料科學與工程學院的高原教授和徐華蕊研究員對本書編寫提出了寶貴意見。本書的出版得到了桂林電子科技大學教務處和材料科學與工程學院的大力支持，謹此一併表示感謝。

由於編者水準有限，實踐經驗不足，書中難免存在不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

編者
2012年6月于桂林電子科技大學花江校區