《材料化學基礎(chǔ)實驗指導》包括基本操作實驗、材料制備實驗和綜合實驗等三個部分,共45個實驗;静僮鲗嶒灢糠稚婕安牧匣瘜W實驗常識、實驗基本操作與技能等14個實驗;材料制備實驗部分是以高分子材料、無機非金屬材料和納米材料的化學制備實驗作為基本內(nèi)容,共包括25個實驗;綜合實驗部分側(cè)重實驗的綜合性、研究性,包括新型生物材料和反映近代科學技術(shù)發(fā)展的前沿材料等6個綜合性化學制備實驗。全書注重從化學檢測角度闡述各種材料制備及性能測試,同時書末附有材料常用簡稱、常見聚合物溶劑及其他常用數(shù)據(jù)。
隨著現(xiàn)代社會對創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)越來越重視,實驗教學在人才培養(yǎng)模式中的作用表現(xiàn)得越來越突出。各高等學校都加強了實驗課程的教學改革工作,整合和優(yōu)化優(yōu)質(zhì)實驗教學資源,并對實驗的內(nèi)容進行了革新。近年來的新教材更加注重實驗與科研及生產(chǎn)實際應(yīng)用的結(jié)合,符合現(xiàn)代實驗教學的新要求。
自從國務(wù)院將新材料確定為戰(zhàn)略性新興支柱產(chǎn)業(yè)之一,越來越多的高校開設(shè)了金屬材料、無機非金屬材料、功能材料等專業(yè)。材料化學是材料科學的三大基石之一,而且材料化學的科技進步與實踐密切相關(guān),新材料的合成需要突破傳統(tǒng)觀念的束縛,反復實驗才能獲得。因此,材料化學實驗對材料科學與材料工程學科的發(fā)展至關(guān)重要,也是提高大學生的實踐技能和創(chuàng)新能力必不可少的實踐教學環(huán)節(jié)。
材料化學實驗是繼材料化學之后開設(shè)的獨立實驗課程,是理論教學的深化和補充,也是一門重要的實驗技術(shù)基礎(chǔ)課。本教材取材于生產(chǎn)和科研實例,同時融入了現(xiàn)代新功能材料的技術(shù)方法以及編者近年來的科研成果。本教材包括三部分內(nèi)容:基本操作實驗、材料制備實驗和綜合實驗。基本操作實驗包括14個實驗,以實驗室基本操作和溶液配制為主,主要對學生進行基礎(chǔ)化學實驗操作訓練,以及練習各種常用儀器的使用方法。材料制備實驗包括25個實驗,涉及各種常用功能材料的制備,如生物大分子、有機合成高分子、功能陶瓷、支架材料等,旨在培養(yǎng)學生熟悉不同材料的性能,并掌握基本的材料合成方法,逐步建立對材料科學的興趣。綜合實驗包括6個實驗,引入了新材料領(lǐng)域的前沿技術(shù),如光刻蝕法、靜電紡絲、納米薄膜材料制備等,目的在于擴展學生知識領(lǐng)域,加強自主性和獨立分析能力,并提高創(chuàng)新能力。
本書由重慶科技學院冶金與材料工程學院廖曉玲教授和徐文峰教授主編,第一部分由廖曉玲和徐文峰編寫;第二部分由徐文峰、李波和楊曉玲共同編寫;第三部分由李波和楊曉玲編寫;全書由廖曉玲教授審定統(tǒng)稿,劉雪和賈碧負責校稿。每個實驗都給出基本原理、實驗步驟和復習思考題,以幫助讀者深入理解與掌握實驗內(nèi)容,并有所拓展。在編寫過程中,參考了國內(nèi)外相關(guān)文獻資料,并得到了重慶科技學院與冶金工業(yè)出版社的大力支持和幫助,在此深表感謝!
由于編者水平所限,書中疏漏之處,懇請讀者批評指正。
廖曉玲,西北大學化學專業(yè)理學碩士,西北工業(yè)大學材料學專業(yè)工學博士,重慶大學生物工程學院出站博士后,美國UIUC工程學院訪問學者,現(xiàn)任重慶科技學院生物材料與活細胞影像技術(shù)研究所所長、納微復合材料與器件重慶市重點實驗室常務(wù)副主任,功能材料學科專業(yè)負責人,重慶科技學院首屆材料學科學術(shù)技術(shù)帶頭人。在科研方面:一直從事生物材料與活細胞影像技術(shù)方面的研究,主持國家自然科學基金面上項目、重慶市科委自然科學基金重點項目以及973合作項目等;先后在國內(nèi)外知名期刊發(fā)表文章40余篇,授權(quán)國家發(fā)明及實用新型專利10余份,出版專著《現(xiàn)代骨組織修復材料及其評價》一部。在教書育人方面:主持重慶市教委高等教育教學改革研究項目、重慶市教育科學“十一五”規(guī)劃高等院校重點項目、重慶市教育科學“十二五”規(guī)劃項目以及校級各類教學研究項目6項,發(fā)表教改論文9篇,主編出版了十二五規(guī)劃教材《材料現(xiàn)代測試技術(shù)》一部,帶領(lǐng)團隊成員成功申報“功能材料”新專業(yè),已于2012年開始招生;帶領(lǐng)學生申報國家級、省部級、校內(nèi)科研項目8項,指導學生發(fā)表論文4篇,帶領(lǐng)申報并獲權(quán)3項實用新型專利、1項發(fā)明專利,帶領(lǐng)學生積極參加全國“挑戰(zhàn)杯”科技競賽、“創(chuàng)青春”創(chuàng)業(yè)競賽,已經(jīng)獲得國家2等獎1項、省部級特等獎1項,省部級金獎1項,主持的“材料托起明天的輝煌”精品視頻公開課課程,已獲批重慶市精品視頻公開課課程建設(shè)項目。
第一部分基本操作實驗
實驗1實驗室安全教育及實驗程序、規(guī)則學習
實驗2實驗儀器與設(shè)備的認識
實驗3玻璃儀器的洗滌和干燥
實驗4玻工操作
實驗5試劑的取用、試管操作和分離技術(shù)
實驗6分析天平的使用-稱量技術(shù)(I)
實驗7分析天平的使用-稱量技術(shù)(II)
實驗8溶液的配制
實驗9移液管的使用及訓練
實驗10滴定管的使用及訓練
實驗11酸堿中和滴定操作-溶液的標定
實驗12蒸餾、回流裝置的安裝
實驗13重結(jié)晶提純法
實驗14硫酸銅的制備
第二部分材料制備實驗
實驗15天然生物材料甲殼素的制備獲取
實驗16高性能綠色降解生物復合膜的合成
實驗17淀粉的交聯(lián)改性研究
實驗18共沉淀法納米磷酸鈣粉體的制備
實驗19溶膠-凝膠法合成納米鋁酸鍶長余輝發(fā)光材料前驅(qū)體
實驗20玻璃材料化學穩(wěn)定性的測定
實驗21甲基丙烯酸甲酯的本體聚合
實驗22苯乙烯的懸浮聚合
實驗23乙酸乙烯酯的乳液聚合-白乳膠的制備
實驗24丙烯酰胺的溶液聚合
實驗25明膠的化學改性及改性度的測定
實驗26光交聯(lián)聚乙二醇水凝膠的合成及性能研究
實驗27明膠-POSS梯度水凝膠的制備
實驗28肝素修飾的明膠梯度水凝膠的制備
實驗29乳化法制備明膠微球
實驗30致孔劑法制備PLGA多孔支架
實驗31新型殼聚糖原位水凝膠的合成
實驗32環(huán)保型氯丁膠黏劑的合成工藝
實驗33水熱法制備棒狀羥基磷灰石納米粒子
實驗34羥基磷灰石球珠的制備
實驗35試劑盒的方法測定磷酸鈣陶瓷材料Ca2+釋放濃度
實驗36TiO2納米粉體的制備與表征
實驗37硅納米微球的制備
實驗38超順磁性Fe3O4納米粒子的制備
實驗39碳納米管的修飾改性及表征
第三部分綜合實驗
實驗40自組裝單層膜技術(shù)(SAMs)合成BiFeO3圖案化薄膜
實驗41光刻蝕法制備水凝膠微圖案
實驗42靜電紡絲工藝制備PLGA纖維材料
實驗43微波水熱法制備Fe2O3超微粒子
實驗44溶膠-凝膠法制備TiO2納米薄膜材料
實驗45BCA的方法測定蛋白濃度及蛋白釋放曲線
附錄
附錄1國際單位制基本單位及專門名稱
附錄2常見聚合物中英文對照及簡稱
附錄3常見聚合物的溶劑和沉淀劑
附錄4一些常見聚合物的玻璃化溫度及熔點