材料科学与工程学科建设规划

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1、材料科学与工程学科建设规划1 现有基础1.1 师资队伍 高素质的教师队伍是人才培养的根本保证。近年来，学院十分重视师资队伍建设，通过校内培养、选派、外出进修和从校外引进等手段，在材料学科已经形成了一支知识结构、学缘结构、职称结构较为合理的师资队伍和科研创新学术梯队。本学科现有专任教师15人，其中教授2名，副教授5名，具有博士学位的6名，其余均具有硕士学位。1.2 科研工作 能源、信息和材料是现代国民经济的三大支柱，其中材料更是各行各业的基础。材料学科是当今开展科学研究最为活跃的领域之一。合肥学院材料学科汇集了一批年富力强的中青年学术骨干和一批奋发进取的年轻博士，他们大多来自材料学、材料物理与化

2、学等学科方向，在自己擅长的研究领域积极开展科研活动并取得丰硕的研究成果。经过多年的努力，他们的科研能力和研究水平得到了很大的提高，在材料学科凝炼出了三个主要的研究方向，现分别介绍如下：1.2.1新型功能材料方向（1）新型金属羧酸配位聚合物材料金属-羧酸配位聚合物是当前晶体工程和超分子化学领域研究的热点之一，它在光电、吸附和催化等方面有着广泛的应用。研究这类化合物对超分子化学、晶体工程及材料化学的发展具有重要的意义。利用分子构筑单元来构筑开放型固态结构，一直是金属有机配位聚合物这一研究领域的热点。大量文献报道证明，有多齿连接功能的羧酸配体能够形成更刚性的框架，这得益于羧酸盐具有集结金属离子成为M

3、-O-C团簇的能力，这种团簇通常被称为“次构建单元”(SBU)。SBU在构筑开放型结构类型的化合物中有很多优点。 本研究通过选择合适的合成方法，控制羧酸有机配体与金属离子的组装，合成了具有新颖结构的金属羧酸配位聚合物，根据其结构上的特点有选择地进行导电性能、磁性或气体吸附等方面的研究，实验表明，有些结构表现了强的发光性能、吸附性能或是不对称催化性能；进一步探索化合物的结构与性能之间的关系及应用的可能性。（2）有机/无机纳米复合功能材料有机/无机纳米复合材料是材料科学领域最重要的研究方向之一，聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料是有机/无机纳米复合材料的热点之一。聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料 (PL

4、SN) 是指聚合物以客体的形式插入到层状硅酸盐主体中形成的一类杂化物。与传统的复合材料相比，PLSN具有优异的力学性能、阻隔性能、热稳定性、阻燃性能和光电性能等。PLSN正成为新一代高阻隔性包装材料、高强度轻量化工程材料、高阻燃绝缘电器材料和抗疲劳高性能弹性体材料。六面体倍半硅氧烷（POSS）具有近似立方体的笼型结构，其八个顶点连有机取代基团R。POSS分子的三维尺寸一般在13nm左右，被看成是最小的经过有机改性的氧化硅颗粒。既可以通过共混又可以通过共聚方法，将POSS均匀而稳定地分散在聚合物基体中，显著提高聚合物的热性能、力学性能、抗氧化性和阻燃性等，得到性能优异的聚合物/POSS纳米复合材

5、料。（3）低介电常数材料随着超大规模集成电路（ULSI）进入纳米时代，急需介电常数小于2.2的超低介电常数材料，以解决芯片内连线间和层间的互连延迟及串扰导致的信号传输速度下降和能耗加剧等问题，而目前性能优越的符合ULSI制作要求的材料尚未出现。我们提出以笼型倍半硅氧烷为结构构造基元，通过化学反应，利用线形有机分子将所有POSS笼连接，形成具有交联网络结构的纳米杂化材料。POSS的引入减小了材料的密度，使材料具有较低的介电常数，且成膜性好、力学性能和热稳定性高，是很好的低介电常数材料。再以此杂化分子为模板，通过氧化-裂解去除杂化分子中的有机物，在POSS之间形成孔隙，并可通过调节有机碳链的长度来

6、调控材料的孔隙率，从而达到调控材料介电常数的目的。以上研究得到了国家自然科学基金、安徽省教育厅自然科学研究基金及合肥学院人才基金的资助。发表SCI、EI收录论文20余篇。部分研究成果发表于J. Coord. Chem., J. Chem. Cryst., Acta Cryst. C, Macromolecules, J. Polym. Sci., J. Appl. Polym. Sci., Compo. Sci. and Tech., Polym. Adv. Tech.等国际知名学术刊物。1.2.2粉体工程技术及应用粉体工程技术及应用主要研究粉体材料生产及加工领域的共性内容如颗粒的粒度及粒度分

7、布、力学性能、收尘等的科学技术，是一门涉及到化学、材料、机械等多门学科的新兴边缘学科，和化学工程及技术领域有着紧密的相关性。以我国优势以及非传统非金属矿物资源为对象，以低成本硅酸盐矿物粉体加工技术和应用为重点，进行超细高纯纳米改性粉体研究，以期攻克高效选矿提纯技术、超细化技术、特殊形态硅酸盐矿物的深加工关键技术，在非金属矿精细加工的研究和应用方面具有重要作用。通过“颗粒微观结构与组分的设计，实现粉体材料宏观性能调控”的技术路线，实现颗粒的功能化和复合化，成为构建微纳米级/介观新物质，使功能单一的粉体材料具备期望的功能，制备更具特色的复合粉体产品，为下游产品的设计与生产提供理想的原料。并通过改善

8、无机粉体的界面、物理、化学等性能，提高粉体在聚合物基体中的分散性，研究复合材料体系的组分、结构形态及表面/界面相对材料性能的影响并揭示其内在规律。该方向有三个研究重点：1、特殊微结构（无机非碳管状、层状等）功能性粉体的制备工艺、技术研究：开展基于流类材料的电磁等功能性开发研究，确定无机铁系管状化合物的合成制备技术研究、硫化铁系材料制备及性能研究等具体研究方向。2、粉体表面特性反表面修饰改性与粉体复合技术研究：开展基于相关材料性能与应用开发，确定了透明阻热节能材料粉体的制备与性能研究，硫化钙晶体的制备与应用研究等具体研究内容。3、规模化粉体加工制备过程的传递行为研究，确定了粉体的分离分级技术研究

9、与开发，环保防尘技术等具体研究内容。在该方向上，目前参加1项国家自然科学基金、1项国防科工委预研项目，主持2项安徽省教育厅、1项中国博士后科研基金、1项合肥市人才发展资金及3项合肥学院人才引进基金等项目的资助，申请国家发明专利4项，发表的研究论文中有20多篇被SCI、EI收录，部分研究成果发表在国际学术刊物上。1.2.3能源与环境材料能源事关国民经济的高速发展与环境的有效保护。当今社会，所遇到的共同的难题是：经济发展的同时造成严重的环境污染。燃料电池是目前能有效解决此难题中技术最成熟，也是最先进的途径之一。固体氧化物燃料电池是以氧化陶瓷为材料，被认为是第五代燃料电池，具有转换效率最高，全陶瓷结

10、构等优点，被世界各国广泛重视并投入巨资进行工业化应用研究。本研究方向是以燃料电池的工业化应用为目的，解决电池制备与材料中的关键科学与技术问题。主要研究方向为：（1）高性能陶瓷材料粉体的制备。采用溶胶-凝胶法、溶胶-燃烧法、凝胶浇注法等软化学法合成具有特殊形貌和性能要求的陶瓷材料粉体，获得优异的电、磁性能，同时进行相应的材料成形工艺研究，为新型能源材料及器件的研究奠定基础。（2）以燃料电池的关键材料的研究为基础，着重进行固体氧化物燃料电池关键材料及制备技术的研究。在电解质陶瓷薄膜的制备、单电池的制备、新型电极材料的研究、玻璃-陶瓷封接材料的研究等方面进行深入地探索。近两年内已获得国家发明专利3项

11、，其部分研究成果已在J. Power Sources, Solid State Ionics,等国际专业权威刊物上发表。1.3 教育教学改革合肥学院是在改革中诞生的一所大学，以“地方性、应用型、国际化”为办学定位。通过多年的国际化合作办学，积极引进德国应用科技大学的应用型人才培养的成功经验，结合中国国情及服务于地方经济建设的办学宗旨，基本形成了具有鲜明特色的应用型人才培养模式。其核心在于通过不断深化教育教学改革，推出创新的教育教学方法和措施，着力培养学生的创新思维能力，拓宽思维方式，提高综合素质和能力，使之能够灵活地运用所学的知识创造性地解决在实际工作遇到的各种难题，更好地服务于地方经济建设。

12、合肥学院材料学科下设无机非金属材料工程和粉体材料工程两个专业，其中的粉体材料工程是一个新兴专业，在1999年申报专科专业获批时，是全国第一家，2005年又成功申报获批了粉体材料科学与工程本科专业。对于合肥学院而言，无机非金属材料工程和粉体材料工程都是新办的本科专业，是在合肥学院已经成功引进德国应用科技大学的应用型人才培养模式并已取得阶段性成果的基础上兴办的。因此，在专业创办之初，就按照学院的办学定位，不断推进教育教学改革，主要表现在以下几个方面。1.3.1加强产学研结合，建立双师型教师队伍在配备教师队伍时，注意引进具有企业背景的专业人员，他们既有较高的专业知识和学术水平，又有丰富的工作经验和实

13、践能力。另外，计划把高学历高职称的教师派到企业去锻炼，同时聘请相关企业的高级工程师担任我们的专业教授，讲授一门短课时的课程，并邀请他们参与专业人才培养方案的制定。这些新的尝试旨在打造双师型教学队伍，为培养应用型专门人才奠定基础。无机非金属材料工程和粉体材料工程属于工程学科，与企业的实际生产关系密切。我们积极与企业联系，通过开展广泛的产学研活动，使我们的教师深入生产一线，帮助企业解决实际生产过程遇到的某些困难。体现了学校服务于地方经济，同时又锻炼了我们的师资队伍。1.3.2完善实践教学体系，加强学生动手能力培养近年来，粉体材料科学与工程专业和无机非金属材料专业在学院的关心和指导下，充分发挥广大教

14、师敢于创新、勇于探索的精神，对原有的教学计划进行大胆的修订，推动人才培养模式向应用型转变。通过减少理论教学课时，加大实践教学比重，整合与优化实践教学体系，建立以实验课程、实习与实训课程为主的实践能力训练体系。通过实践课程的强化训练，使实践教学真正成为应用型人才培养的重要环节。1.3.3建立校外实习基地，推动认知实习为进一步加强学生实践能力的培养，充分体现应用型人才培养模式，学院引进德国应用科技大学的认知实践学期的做法，将原人才培养方案的八学期调整为九学期，即在大学二年级后设置了一个为期1012周的短学期认知实习学期。在学院的统一部署下，认知实习已经自2005级学生开始执行，学生进入与专业相关的

15、工厂企业，作为企业的一名员工，与工人同时上下班，参与企业的整个生产过程。认知实习目的是，让学生在与自己相关或相近的岗位上经过认知实习，了解本专业所需要的专业知识、能力、素质。认知实践并不是一种岗位实习，而在于学生经过实地学习了解之后，他们对今后专业课的学习会有更多的思考，有利于他们结合自己的兴趣，规划自己未来的发展，在专业方向的选择、课程模块的选择上会更加主动。为了使认知实习落到实处，使之健康持续的开展下去，我们发动全体教师，积极联系企业，建立长久的校外实习基地。目前，较为大型的企业包括四方集团、氯碱化工集团、国风集团、博西华集团、开尔纳米材料有限公司、普尔德医疗用品有限公司等十余家。1.3.

16、4利用第二课堂，加强学生创新能力培养我们意识到，学生创新意识、创新思维和创新能力的培养，不仅仅在于常规的课堂教学，课余时间同样非常重要。因此，我们在课余时间有计划地开展第二课堂创新教育，以参加科技活动为突破口，以参加“挑战杯”为动力，设立大学生科技创新基金，组织学生利用课余时间在教师的指导下，参与各类科技创新活动。邀请企业家来校举办讲座，对大学生开展创业教育。同时鼓励学生参与教师的科研项目，真刀实枪地参加科研创新活动。1.3.5参加社会实践活动，促进学生综合素质和能力的提高大学生参加社会实践活动，对于学生理解社会、认识国情、增长才干、提高能力有极大的帮助。我们利用假期，引导学生走出校园、深入基

17、层，开展形式多样的社会实践活动，包括教学实践、志愿服务、公益活动、社会调查、勤工助学等，把社会实践纳入人才培养方案，作为教学的有机组成部分，贯穿教育教学的全过程，并成为一种长效机制。通过以上教育教学改革活动的开展，使学生的动手能力、创新意识、综合素质和能力得到了普遍提高。我们的毕业生进入社会后能够很快地适应新的环境，在新的工作岗位发挥聪明才干，尽早地为地方经济建设做出贡献。我们的毕业生受到了社会的欢迎和好评，从就业率一直位于新建本科院校的前列可见一斑。1.4 实验室实验室建设历来是学科建设的重要内容，学院对此给予高度重视，特别是2003年学院升格为本科院校以来，在省市地方政府的大力支持下，在学

18、院的重点扶持下，材料学科加大了实验室建设的力度和步伐，无论是规模还是水平都有显著的提高。现有实验室面积约1200 m2，设立了五大模块专业实验室，包括分析测试室、粉体材料制备室、材料工艺实验室、高温烧结室、技术开发实验室。万元以上仪器设备70余台，仪器设备总值达350万元以上。主要仪器设备包括：红外光谱仪、紫外光谱仪、荧光光谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪、激光粒度仪、综合热分析仪、比表面测试仪、电化学工作站、硅酸盐化学成分分析仪、电导率测定仪、燃料电池性能测试装置、粉体综合性能测试仪、光学显微镜、材料万能试验机、色度仪、高温高压反应釜、超临界装置、高温马弗炉和管式炉、球磨机、微型气流磨、成形压机

19、、真空挤出机、练泥机、轧膜机、丝网印刷机、喷雾造粒机等。仪器设备涵盖了粉体材料制备、工艺成形、粉体性能测试和材料结构表征等材料学科的各个方面。现有实验室完全满足了本科教学和科研的需求，也基本达到了培养硕士研究生所需的实验条件。同时，还可以开展工程技术开发、对外服务等工作。在此基础上，学院于2008年批准立项，成立了“合肥学院粉体与能源材料重点实验室”，为实现实验室建设再上一个台阶提供了保障。为了实现实验室的规范管理、科学管理，合理利用现有的实验条件，充分发挥其功能和效益，实验室制定了详细的工作制度，包括：实验室管理委员会工作制度、学术委员会工作制度、项目申请及项目经费管理制度、学术活动条例、研

20、究生培养工作条例、人员管理条例、仪器设备管理条例、实验室管理制度、安全保卫制度等。1.5图书、资料丰富多样、数量充足的图书资料是办好本科教育和研究生教育的必要条件之一。为此，学院每年投入大量的经费用于购买图书资料、订阅专业学术期刊和电子资源。目前，拥有与化学、材料学科有关的图书八万余册，订阅中外文学术期刊27种。学院图书馆拥有中文电子资源包括中文科技期刊数据库、CNKI中国期刊-博硕论文数据库、万方数据库资源系统、万方中国学位论文全文数据库、超星数字化图书馆、Apabi数字图书馆、金图国际外文数字图书等；外文电子资源有Springer Link、EBSCO数据库、WorldSciNet世界科学

21、出版社全文电子期刊以及国家科技图书文献中心(NSTL)订购的国外网络版期刊。以上图书资料基本满足了本科教学科研的需求，随着硕士授予单位的申报进展，更多的专业电子资源将陆续补充。2 材料科学与工程学科对化学工程与技术学科的作用化学工程与技术与材料科学与工程是两个密不可分的相关学科，两者相互依存、互为支持。随着经济的发展、科技的进步，化工与材料学科的交叉正在进一步扩大和深入，材料学科的建设必将促进化学工程与技术学科的建设和发展。合肥学院设立粉体科学与工程和无机非金属材料工程这两个材料专业，主要进行粉体合成过程中的科学与工程问题的研究，以及合成特殊性能材料并进行材料器件的成形及应用研究。化工与材料两

22、个学科的结合，可以实现从材料的合成、器件制备到应用这一全过程的统一。材料学科的发展对促进化工学科的建设必将起到积极的推动作用。具体体现在：（1）促进化学工程与技术学科形成特色的研究方向。化学工程与技术学科是研究化工过程的科学与工程问题。当它与材料学科的结合，研究特殊属性的材料粉体（如粒度均匀，形貌规则、化学计量比等的粉体）制备，并以特定属性的化工产品为目标，研究其过程中的科学与工程问题，这将促进化学工程与技术学科形成特色的研究方向，同时促进新材料的应用与材料学科的发展。（2）促进学科间的优势互补。材料学科设定的三个研究方向，与化学工程与技术学科的四个方向在很大程度上是相互依存，相互补充，相互促

23、进。材料学科是以粉体属性的测定和材料性能的测试为实验基础，拥有与之相对应的实验仪器，如差热分析，微结构分析，电、磁性能测试等，形成对化工学科的四个研究方向相关的材料性能测试进行补充。同时，化工过程特定属性的材料合成技术与实验条件将促进材料合成技术的发展。（3）促进应用型人才的培养。根据我院地方性、应用型和国际化的办学定位，在提升本科学生专业核心知识与能力的同时，开设与化工学科相关的材料方面课程和实验，满足对化工选材料和化工产品方面的材料知识要求；进一步进行系统的材料学科实验体系构建，为培养应用型的化工学科研究生做准备。3 建设目标3.1学术方向根据学科前沿动态、发展趋势以及现存的条件，确立稳定

24、的、相对独立又相互联系、相互依托的三个学术方向，分别是：新型功能材料、粉体工程技术与应用和能源与环境材料。在学科建设过程中，紧紧地盯住学科的发展趋势与前沿动态，适时地调整学科建设内容，使学术方向在学科中更加清晰、更具特色，不断创新。3.2 学术团队建设通过引进、在职培养以及企业合作等形式，培养造就一支知识结构、学缘结构、职称结构合理的师资队伍和科技创新的学术梯队。在3-5年内拥有教授4-6人，副教授6-8人，其中具有博士学位的比例达到40%以上。采取各种手段并创造条件，使学术骨干能承担省、国家级的科研项目，鼓励教师参加国际、国内学术会议，建立与我院合作的德国、韩国、日本等高校的正常联系机制与合

25、作方式，完善与清华大学等国内其它高校和研究院（所）的合作及联系机制，促进并提升教师的学术研究水平，形成高水平的创新科研团队，力争建立为省级科研创新团队。3.3 实验室建设及其它建设实验室、文献资料、信息网络等学科建设的硬件条件和学科建设管理、学术氛围等学科建设的软件条件。硬件条件建设中以实验室为主，以形成学科研究的基本实验平台。在建设必要的公共实验平台的同时，以院重点实验室（粉体及新能源材料重点实验室）为依托，着力在学术方向上重点投入，形成具有特色的、省内领先的粉体及制备、新能源材料及器件等学术方向。积极开展产学研活动，服务经济建设。3.4 人才培养深化教育教学改革，培养高水平的应用型人才。创

26、新课程体系，拓宽知识面，改革课堂教学模式，创新教学评价模式和手段。改革实验教学模式，以培养学生专业技能、经验和创新能力为目的，通过实验项目的设计和实验过程的控制，促进并提高学生的专业素质，以及分析问题和解决问题的能力。建立完善、有效的教学质量评价体系，确保教学质量。以院重点实验室为依托，建立大学生科技创新基地，全面提升学生的科技创新能力。3.5 科学研究通过知识创新、科技创新，全面提升科学研究的水平，包括：主持国家项目12项，主持省级项目23项，获省级科技成果12项，年平均科技论文35篇（EI、SCI收录）、专利12项。加强产学研合作，力争和企业共同研究开发3-5项科研课题，实现科研成果的转化

27、。通过建设目标的实施，提高学术水平和高层次的应用型人才培养能力，达到提高学科的整体水平的目的。4 建设内容及措施4.1 加强教师队伍建设，努力构筑人才高地按照教育部的要求，加强教师队伍建设，优化教师队伍职称、学科、年龄、知识结构，提高学历层次，开阔视野；通过引进、出国访问进修、产学研合作、晋职提级等方式努力构筑人才高地，增加教授、博士数量；为创造和适应应用型人才培养的模式，要突出双师型教师的作用，采取下企业锻炼、产学研合作等手段，使有企业工作经历的专业教师要达到教师总数 45% 以上。将继续鼓励不同研究领域的教师在提高材料学科知识水平和跟踪学科前沿同时，进一步加强新兴研究方向的系统知识储备和科

28、研能力。 4.2 加强教育理论、教育规律研究，深化教育教学改革 强化“应用型、地方性、国际化”的办学特色，进一步开展课程体系建设，加强现代教育思想、教学理论、规律的研究，积极追踪国内外高等教育教学改革的动态；用先进的教育思想、理念武装教师头脑，确定教育改革目标，推进教学现代化建设进程。 积极推进教学改革，努力构建高层次人才培养的课程和知识体系。强化教学内容，提高教学起点；充分发挥教师的主导作用，增强学生的主体意识，始终把学生在学习过程中的独立性、主体性、创造性、开拓性和创新精神、创新能力培养摆在突出地位；强化素质教育、加强实践教学，加大对大学生、研究生课外科技活动的指导、支持，努力丰富第二课堂

29、，把课外活动与人才培养系统设计，强化学生的科学研究训练。4.3 强化科研工作，使人才培养、科学研究、科技合作、成果转化等有机结合加强学科团队建设，整合教师资源，构建34个科研团队；积极申报各级各类项目，努力在3年内使省级以上项目数量达到34项；积极发表科研论文，争取在国内外某一科研领域内形成鲜明的特色和一定的影响；要努力申请各类专利，将科技成果尽快与技术服务有机结合起来。要加强与地方联合办学的力度，组织教师走出校门，调研地方政府、企业之所需，积极为它们提供技术、人才支持，努力解决地方经济建设和发展中遇到的科技、人才等问题，进一步完善产学研基地建设，实现真正意义上的互惠互利、共同发展；4.4 加

30、强实验室建设，提高应用型人才培养质量 切实加强专业实验室、院重点实验室的制度建设和管理，用好、管好实验室各类设备、仪器，使其充分发挥对应用型人才培养的作用；要加大图书文献资源建设力度，增加图书、报刊订购数量，加强实验室网站建设，建立数字化的现代管理信息系统，实现实验室管理数字化，以促进资源共享，提高实验室服务水平。加大实验室建设资金投入，新增一批先进、大型的相关设备，扩大实验室面积并新建相关实验室，同时强化“合肥学院粉体与能源材料重点实验室”建设，切实提高其水平，使它们成为培养高层次人才和进行高水平科学研究的基地，为学科建设与发展提供切实保障。4.5 积极扩大国际、国内合作与交流 积极利用我校对外开放的良好科研环境，扩大与德、韩、日、美以及清华大学、中国科技大学、合肥工业大学、中科院等国内外著名高等院校和学术机构的合作与交流，拓宽合作的领域和范围，深入开展相互间的科研、教育、管理合作与交流，努力营造国际化氛围，强化我校的国际化办学特色。积极与国外著名学术机构联合申请国内外重大科研课题，扩大各种深层次的、实质性的合作；加强与国际学术机构的联系，积极参与本领域的重大国际学术活动；邀请更多的国内外著名专家学者来校合作研究、讲学。根据学科建设的需要，选派更多教师到国内外大学、科研机构、学术组织学习、进修。