《材料化学基础实验指导》包括基本操作实验、材料制备实验和综合实验等三个部分,共45个实验。基本操作实验部分涉及材料化学实验常识、实验基本操作与技能等14个实验;材料制备实验部分是以高分子材料、无机非金属材料和纳米材料的化学制备实验作为基本内容,共包括25个实验;综合实验部分侧重实验的综合性、研究性,包括新型生物材料和反映近代科学技术发展的前沿材料等6个综合性化学制备实验。全书注重从化学检测角度阐述各种材料制备及性能测试,同时书末附有材料常用简称、常见聚合物溶剂及其他常用数据。
随着现代社会对创新型应用人才培养越来越重视,实验教学在人才培养模式中的作用表现得越来越突出。各高等学校都加强了实验课程的教学改革工作,整合和优化优质实验教学资源,并对实验的内容进行了革新。近年来的新教材更加注重实验与科研及生产实际应用的结合,符合现代实验教学的新要求。
自从国务院将新材料确定为战略性新兴支柱产业之一,越来越多的高校开设了金属材料、无机非金属材料、功能材料等专业。材料化学是材料科学的三大基石之一,而且材料化学的科技进步与实践密切相关,新材料的合成需要突破传统观念的束缚,反复实验才能获得。因此,材料化学实验对材料科学与材料工程学科的发展至关重要,也是提高大学生的实践技能和创新能力必不可少的实践教学环节。
材料化学实验是继材料化学之后开设的独立实验课程,是理论教学的深化和补充,也是一门重要的实验技术基础课。本教材取材于生产和科研实例,同时融入了现代新功能材料的技术方法以及编者近年来的科研成果。本教材包括三部分内容:基本操作实验、材料制备实验和综合实验。基本操作实验包括14个实验,以实验室基本操作和溶液配制为主,主要对学生进行基础化学实验操作训练,以及练习各种常用仪器的使用方法。材料制备实验包括25个实验,涉及各种常用功能材料的制备,如生物大分子、有机合成高分子、功能陶瓷、支架材料等,旨在培养学生熟悉不同材料的性能,并掌握基本的材料合成方法,逐步建立对材料科学的兴趣。综合实验包括6个实验,引入了新材料领域的前沿技术,如光刻蚀法、静电纺丝、纳米薄膜材料制备等,目的在于扩展学生知识领域,加强自主性和独立分析能力,并提高创新能力。
本书由重庆科技学院冶金与材料工程学院廖晓玲教授和徐文峰教授主编,第一部分由廖晓玲和徐文峰编写;第二部分由徐文峰、李波和杨晓玲共同编写;第三部分由李波和杨晓玲编写;全书由廖晓玲教授审定统稿,刘雪和贾碧负责校稿。每个实验都给出基本原理、实验步骤和复习思考题,以帮助读者深入理解与掌握实验内容,并有所拓展。在编写过程中,参考了国内外相关文献资料,并得到了重庆科技学院与冶金工业出版社的大力支持和帮助,在此深表感谢!
由于编者水平所限,书中疏漏之处,恳请读者批评指正。
廖晓玲,西北大学化学专业理学硕士,西北工业大学材料学专业工学博士,重庆大学生物工程学院出站博士后,美国UIUC工程学院访问学者,现任重庆科技学院生物材料与活细胞影像技术研究所所长、纳微复合材料与器件重庆市重点实验室常务副主任,功能材料学科专业负责人,重庆科技学院首届材料学科学术技术带头人。在科研方面:一直从事生物材料与活细胞影像技术方面的研究,主持国家自然科学基金面上项目、重庆市科委自然科学基金重点项目以及973合作项目等;先后在国内外知名期刊发表文章40余篇,授权国家发明及实用新型专利10余份,出版专着《现代骨组织修复材料及其评价》一部。在教书育人方面:主持重庆市教委高等教育教学改革研究项目、重庆市教育科学“十一五”规划高等院校重点项目、重庆市教育科学“十二五”规划项目以及校级各类教学研究项目6项,发表教改论文9篇,主编出版了十二五规划教材《材料现代测试技术》一部,带领团队成员成功申报“功能材料”新专业,已于2012年开始招生;带领学生申报国家级、省部级、校内科研项目8项,指导学生发表论文4篇,带领申报并获权3项实用新型专利、1项发明专利,带领学生积极参加全国“挑战杯”科技竞赛、“创青春”创业竞赛,已经获得国家2等奖1项、省部级特等奖1项,省部级金奖1项,主持的“材料托起明天的辉煌”精品视频公开课课程,已获批重庆市精品视频公开课课程建设项目。
第一部分基本操作实验
实验1实验室安全教育及实验程序、规则学习
实验2实验仪器与设备的认识
实验3玻璃仪器的洗涤和干燥
实验4玻工操作
实验5试剂的取用、试管操作和分离技术
实验6分析天平的使用-称量技术(I)
实验7分析天平的使用-称量技术(II)
实验8溶液的配制
实验9移液管的使用及训练
实验10滴定管的使用及训练
实验11酸碱中和滴定操作-溶液的标定
实验12蒸馏、回流装置的安装
实验13重结晶提纯法
实验14硫酸铜的制备
第二部分材料制备实验
实验15天然生物材料甲壳素的制备获取
实验16高性能绿色降解生物复合膜的合成
实验17淀粉的交联改性研究
实验18共沉淀法纳米磷酸钙粉体的制备
实验19溶胶-凝胶法合成纳米铝酸锶长余辉发光材料前驱体
实验20玻璃材料化学稳定性的测定
实验21甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
实验22苯乙烯的悬浮聚合
实验23乙酸乙烯酯的乳液聚合-白乳胶的制备
实验24丙烯酰胺的溶液聚合
实验25明胶的化学改性及改性度的测定
实验26光交联聚乙二醇水凝胶的合成及性能研究
实验27明胶-POSS梯度水凝胶的制备
实验28肝素修饰的明胶梯度水凝胶的制备
实验29乳化法制备明胶微球
实验30致孔剂法制备PLGA多孔支架
实验31新型壳聚糖原位水凝胶的合成
实验32环保型氯丁胶黏剂的合成工艺
实验33水热法制备棒状羟基磷灰石纳米粒子
实验34羟基磷灰石球珠的制备
实验35试剂盒的方法测定磷酸钙陶瓷材料Ca2+释放浓度
实验36TiO2纳米粉体的制备与表征
实验37硅纳米微球的制备
实验38超顺磁性Fe3O4纳米粒子的制备
实验39碳纳米管的修饰改性及表征
第三部分综合实验
实验40自组装单层膜技术(SAMs)合成BiFeO3图案化薄膜
实验41光刻蚀法制备水凝胶微图案
实验42静电纺丝工艺制备PLGA纤维材料
实验43微波水热法制备Fe2O3超微粒子
实验44溶胶-凝胶法制备TiO2纳米薄膜材料
实验45BCA的方法测定蛋白浓度及蛋白释放曲线
附录
附录1国际单位制基本单位及专门名称
附录2常见聚合物中英文对照及简称
附录3常见聚合物的溶剂和沉淀剂
附录4一些常见聚合物的玻璃化温度及熔点