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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘捷 谭晓艳 薛亚楠 王建芝 邹璐 喻发全
计算机分子模拟已成为一种必不可少的科研手段，设计分子模拟教学实验可以帮助学生深入了解分子模拟技术的基本原理和操作方法，拓宽学生对科研方法的认知。该教学实验设计基于非平衡动力学算法模拟多孔有机笼膜材料的纳滤机理。通过背景调研、模型构建、算法设定、数据处理、理论分析五个教学板块指导学生了解分子模拟的基本操作流程；以多孔有机笼作为新兴多孔材料的代表，引导学生从分子层面探索纳滤过程的微观机制。该教学实验设计将学科前沿的新材料引入化工分离过程教学实践，紧密结合膜分离热点话题，实现了传统课程与学科前沿的有机结合，提升了学生的理论知识面和科研素养。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
郑凤 王晓岗
从化学及材料前沿领域选取素材，利用现代计算机技术对聚酰亚胺的分子结构进行设计和模拟，比较不同分子构型材料热性能的差异，从分子和原子层面探讨材料单体的分子结构、材料构型以及分子间作用力等对其热性能的影响规律。实验融合了化学、材料、计算机等多学科内容，在培养学生现代材料设计理念，以及对多学科知识的综合运用能力方面取得了良好效果，是“新工科”背景下化学实验改革的一个很好的教学案例。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
徐燕青 沈江南 阮慧敏 廖俊斌
为了使学生更好地理解化工膜分离过程中膜材料设计及其对膜分离性能的影响，设计了自聚微孔聚合物复合膜制备及理论模拟综合实验。实验内容结合了膜制备、膜结构表征、膜性能测试和膜结构模拟等多项内容，覆盖了材料、化工和现代计算机技术的重要知识点。其中，通过计算机可视化模拟，能够使学生直观地从分子尺度认识膜结构对膜性能的影响，建立从微观认知到宏观分析的科学素养和实验技能。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
鲁效庆 魏淑贤 王兆杰 李邵仁
针对当前能源环境材料的研究热点,将新型多孔材料的吸附分离特性内容设计成研究性实验教学项目。实验分析了4种金属有机骨架MFM-300材料孔隙结构和形态,估算了MFM-300中的吸附等温线和选择性,通过分析吸附热及其差异,阐明了4种MFM-300材料中气体的吸附量和选择性变化,确定了气体吸附过程中影响吸附的机理及本质因素。教学实践表明,该实验项目有助于扩展教学思路和增强学生分析问题的能力,为科研成果转化为教学实验提供了借鉴。
关键词：
研究性教学 金属有机骨架 气体吸附与分离
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
袁宁 冯利利 龚宝林
为提升本科实验教学水平,将科学研究与实验教学相融合已成为目前实验课程改革的趋势。多孔材料的制备与表征实验可以全面提高学生的综合素养,因而被许多高校设计为教学实验项目。文章对目前的无机多孔材料、有机多孔材料及金属有机框架材料等多孔材料实验教学研究进行了分类评述,并对该领域的教学研究提出建议。
关键词：
多孔材料 实验教学 教学研究 科教融合
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孙晓丽 张晓云
为了让学生更加了解高分子材料学科的发展前沿,并能综合运用掌握的理论知识和实验技能,以学科前沿为引导,设计了"高分子纳米材料制备"的研究型实验。实验内容包括基础知识准备、材料制备和表征、结果分析讨论。教学实践表明,该实验有助于学生深入理解活性聚合机理和自组装过程,有助于激发学生的自主创新热情,提高学生的科研能力和综合素质。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
郭丹 金剑锋 王明涛 贾楠 蒋敏
根据材料研发模式的发展趋势,在"计算材料学"课程中设计了原子尺度模拟应用的一系列上机实验。学生以小组合作方式完成实验教学案例。教学内容由浅入深设置了三个实验环节:基于MATLAB编程实现简单晶体结构的建模及其可视化;编程构建7大晶系晶体结构、典型晶体缺陷结构及复杂晶体结构;应用分子动力学Lammps软件计算典型晶体材料铜的结合能、空位形成能等材料参数。教学实践表明,该实验教学可有效提升学生对"计算材料学"的学习兴趣,加深对晶体结构、材料缺陷、材料热/物性参数等材料专业基础知识的理解,同时提高团队协作、自主学习、创新思维、科研分析等方面能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
于占军 段向阳 王献立 李明玉
设计了薄膜电极材料的制备及超级电容性能研究的综合性实验。运用电化学沉积的方法制备Co(OH)2薄膜电极材料,采用FESEM对基底与薄膜进行形貌表征,通过差热-热重对薄膜的热稳定性进行分析,重点考察了两种沉积温度对薄膜超级电容性能的影响。结果表明,50℃沉积温度下电流密度为4 A/g时,比容量可达2780 F/g,且分散阻抗较低。该实验原材料简单,过程容易实现,且涵盖薄膜材料制备、表征、性能分析等多个知识点。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
司聪慧 刘金华 卢启芳 郭恩言 姚书山
为了帮助学生构建、观察分子结构,从原子尺度分析表面/界面发生的现象,设计了基于Materials Studio(MS)分子模拟软件的实验教学项目。以氧气在贵金属Pt(111)表面发生的4步还原反应为例,较详细地介绍了使用MS软件建模、模拟分子动力学过程以及进行结果分析的完整实验流程。该类型实验教学项目能够帮助学生深入了解表面化学反应中的分子动力学过程,使他们从分子或原子尺度理解化学反应的本质,拓展表面化学认知领域,提高学习兴趣和学习效率。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孙霜青 贺润娜 王志坤 李春玲 胡松青 王秀民
为拓展分子模拟实验课程内容，设计了该实验教学项目。实验包括泡排体系基础学习、计算模型构建及任务提交、计算结果分析等内容。文章介绍了泡沫体系模型的设计和模拟方法，分别利用CO_2响应型表面活性剂分子十二烷基叔胺（C12A）以及耐盐改性后的分子构建泡排剂体系，对其稳定机理与响应消泡机理进行了分析，并通过不同无机盐研究了高矿化度条件下泡沫体系的各种性能。
关键词：
CO_2智能响应 分子模拟 泡排体系
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
于树玲 许宁宁 刘宇 郑岩 石家华 袁金涛
将科研课题和功能纳米材料实验教学有机融合，依托校仪器共享平台，设计了光热抗肿瘤综合实验。实验课前以视频、文献和课件等形式介绍背景知识，课堂上进行纳米材料光热抗肿瘤机制讲解，并结合实验目的启发学生自行设计实验方案。实验通过多元评价考核体系，促进学生综合能力提升；将大型仪器使用纳入实验教学，激发学生科研热情；在以科研带教学、以教学促科研方面取得了良好效果。
关键词：
教研融合 光热抗肿瘤 金纳米棒
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孙霜青 胡松青 李春玲 王秀民
为拓展计算材料学实验课程的内容,将科研成果转化为实验教学内容,设计了"基于分子模拟技术多孔材料反渗透性能研究"的实验教学项目。实验设计包括基础知识回顾、计算模型构建及任务提交、计算结果与讨论和实验内容拓展4部分。介绍了模型设计和模拟方法,分别对不同亲水性孔反渗透膜和不同亲水性表面反渗透膜进行了透水性与脱盐率实验,对渗透机理进行了分析。该实验取得了较好的实验教学效果。
关键词：
反渗透实验 分子模拟 计算材料实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
卢小辉 谢小鹏 杨正亮 薛程雄
为了提高学生学习摩擦学课程的兴趣,加深学生对润滑脂性能参数的理解,参照科学研究过程,设计了含纳米材料润滑脂性能测试综合实验。在润滑脂中添加不同质量分数的氧化石墨烯纳米颗粒,测试其理化性能和摩擦磨损性能,分析氧化石墨烯对润滑脂性能的影响。该实验内容丰富,性能测试项目典型,设备操作性强,有利于增强学生的综合实验能力,培养学生的科研能力和创新思维。
关键词：
润滑脂 氧化石墨烯 综合实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
范黎黎 于丽婷 康子曦
天然气是当今最重要的清洁能源之一，为了满足天然气纯化的需求，该文设计了一项综合研究方案，包括孔材料构筑、主-客体组装、薄膜制备、结构表征和性能分析等，实现了新型混合基质膜的创新研究。该实验以多孔有机笼为填料，通过离子液体在其内部的组装来调控孔道尺寸。分离结果表明：经离子液体组装的混合基质膜展现出优异的CO_2/CH_4分离性能，与聚合物膜和未经离子液体组装的混合基质膜相比，分离性能分别提升了50.4%和245.3%，且具有出色的压力和时间稳定性，为多孔有机笼在分离膜中的应用提供了新的思路，也为天然气纯化膜材料的设计提供了新的方向。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
高玉坤 赵焕娟 冯芊 康会峰 王秋香
由于氢气具有点火能低、燃烧范围宽的特性，因此其爆轰产生的破坏力巨大，在氢气输送管道中安装多孔材料，可阻碍氢气爆轰产生的爆轰波的传播。该文搭建了预混气爆轰实验系统，在圆形光滑管道中改变初始压力、多孔材料的孔隙度及材料类型，研究多孔材料抑制氢气爆轰的性能。使用压力传感器、烟膜和数据采集系统采集爆轰波数据，分析爆轰波的传播速度、侧壁烟膜结果、胞格线与传播方向的夹角以及胞格结构等，得到了多孔材料对氢气爆轰抑制作用的规律，对减轻氢气爆炸事故造成的危害具有理论意义和工程应用价值，有助于推动氢能源的大规模利用。
关键词：
预混气爆轰 多孔材料 侧壁烟膜 胞格结构
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