北 京 大 学
博 士 研 究 生 培 养 方 案
（报表）
一级学科名称
专业名称
专业代码
力学
先进材料与力学
080123
北京大学研究生院制表
填表日期：2014 年 5 月 21 日
一、学科（专业）主要研究方向
序号
研究方向名称
主要研究内容、特色与意义
号
研究生导师
（博导注明）
1
纳米材料与微纳器件


磁电复合材料、磁电器件和磁－弹－
董蜀湘（博导）
电耦合理论
侯仰龙（博导）
压电微马达、空间（低温）超声马达
曹安源（博导）
与驱动器
张艳锋（博导）

磁传感器，压电传感器

碳纳米材料的合成、组装、力学和光
电性能、器件制备，以及在新能源和
环境领域的应用

低维纳米结构在原子尺度的可控生
长、原子分辨的形貌、电子结构、物
理化学特性，以及其在光电器件和透
明导电薄膜等领域的引用
2
3
4
新能源材料与器件
生物医学材料与器械
有机高分子及其复合材

新型储氢材料
孙

太阳能材料材料与器件
夏定国（博导）

环境材料
邹如强（博导）

先进电池材料与器件

新概念纳米结构能源材料和器件

纳米多孔骨架材料

相变储热新技术

新型医用金属材料与器械
韩平畴（博导）

生物医用材料的表面改性
郑玉峰（博导）

新型低模量生物医用钛合金
黄岩谊（博导）

生物纳米技术

航天动力学模型设计

基因测序技术、微流控技术

显示材料：TFT-LCD 用液晶材料；蓝
杨
相液晶显示材料；反射型彩色电子纸
白树林（博导）
智能与可控建筑节能薄膜：红外光屏
占肖卫（博导）
蔽膜；光透过率电场和温度可控薄膜
于海峰（博导）
料


太阳能电池：准固态染料敏化电池；
液晶性有机高分子薄膜太阳能电池

液晶相沥青基碳纤维；高分子人工晶
体；缓释药物载体材料

导电高分子复合材料；热界面材料；
耐腐蚀涂层材料
注：本表不够可加页。

液晶与微米／纳米材料的有机复合

有机高分子光电功能材料和器件
强（博导）
槐（博导）
二、培养目标、学习年限及应修学分
培养目标：（本表可不填政治标准）
掌握材料合成、加工、表征和性能研究的基础知识，并能运用材料物理和化
学的基础理论对材料的特征和特性进行一定的分析和解释。把握材料科学与工程
学科发展的前沿和动态，通晓计算机应用技术和具有较高的英语水平，能够解决
科学研究或实际工作中的问题，并具有在材料科学与工程学科及相关领域独立工
作的能力。
三、学习年限及应修学分要求
基本学习年限：
博士（硕士起点）
：4 年；博士（本科起点）：5 年；硕博连读：5 年
学分要求：
博士（硕士起点）总学分：18
其中必修学分：6 选修学分：12
博士（本科起点）总学分：42
其中专业必修学分：12 ； 其他（政治、英语、选修）
：30
博士（硕博连读）总学分：42
其中专业必修学分：12 ； 其他（政治、英语、选修）
：30
四、课程设置与课程内容简介
序
课程编号
课 程 名 称
号
课程
学分
类型
开课
任课教师
适用专业
学期
（职称）
（本专业及其它专业）
1
马克思主义理论课
必修
3
本专业及其它专业
2
第一外国语
必修
4
本专业及其它专业
材料科学数学基础
必修
3
秋
孙强（教授）
本专业
先进材料化学
必修
3
秋
于海峰（特聘研究员）
本专业
5
材料科学进展
必修
2
春秋
轮换
本专业
6
超分子工程与新材料设计
必修
3
秋
占肖卫（特聘研究员）
本专业及其它专业
7
实验室安全学
必修
1
秋
张杨飞（高级工程师）
本专业及其它专业
8
能源材料
选修
3
秋
曹安源（教授）
本专业及其它专业
9
材料物理导论
选修
3
春
张艳锋（特聘研究员）
本专业
10
材料力学性能
选修
2
秋
白树林（教授）
本专业及其它专业
11
航空航天材料
选修
2
秋
郑玉峰（教授）
本专业及其它专业
12
材料计算与模拟
选修
2
秋
孙
强（教授）
本专业及其它专业
13
功能材料与器件（I）
选修
3
秋
董蜀湘（教授）
本专业及其它专业
14
纳米技术
选修
2
春
曹安源（教授）
本专业及其它专业
15
生物医用材料学
选修
3
春
郑玉峰（教授）
本专业及其它专业
3
4
16
复合材料设计与性能
选修
3
秋
白树林（教授）
本专业及其它专业
17
芯片实验室
选修
3
春
黄岩谊（教授）
本专业及其它专业
18
功能材料与器件（II）
选修
3
秋
侯仰龙（教授）
本专业及其它专业
19
材料分析与表征技术
选修
3
春
张艳锋（特聘研究员）
本专业
20
材料热力学与动力学
选修
4
春
21
晶体学、结构与缺陷
选修
3
秋
轮换
本专业及其它专业
22
衍射理论
选修
3
春
轮换
本专业及其它专业
23
扩散和非扩散相变动力学
选修
3
春
轮换
本专业及其它专业
24
先进液晶材料
选修
3
春
于海峰（特聘研究员）
本专业及其它专业
注：本表不够可加页。
孙
强（教授）
本专业及其它专业
Program of Ph. D Student Courses
Discipline(一级学科)：Mechanics
N0.
Serial No.
The Title of Courses
Speciality(二级学科) Advanced Materials and Mechanics
The Type of
Credit
Semestre**
courses*
1
Marxism Theory
R
Teacher and his/her
Speciality
Title
Suitable for
3
Engineering Majors
and Other Majors
2
First Foreign Language
R
4
Engineering Majors
and Other Majors
3
Mathmatical foundations in materials
R
3
A
science
4
Advanced Materials Chemistry
Qiang Sun
Engineering Majors
(Professor)
R
3
A
Haifeng Yu
Engineering Majors
(Professor)
5
Progresses of Materials Science
R
2
S&A
in rotation
Engineering Majors
and Other Majors
6
7
8
Supramolecular Engineering&
R
3
A
Materials Design
Safety Knowledge of Laboratory
Energy Materials
R
S
1
3
A
A
Xiaowei Zhan
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
Yangfei Zhang
Engineering Majors
(Senior Engineer)
and Other Majors
Engineering Majors
and Other Majors
Anyuan Cao
(Professor)
9
Introduction to Materials Physics
S
3
S
Yanfeng Zhang
Engineering Majors
(Professor)
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Mechanical Properties of Materials
Aerospace Materials
Materials Calculation and
S
S
S
2
2
2
A
A
A
Simulations
Functional Materials and Devices (I)
Nanotechnology
Biomedical Materials
Design and Properties of Composite
S
S
S
S
3
2
3
3
A
S
S
A
Materials
Lab on a Chip
Functional Materials and Devices
S
S
3
3
S
A
(II)
Materials Analysis and
S
3
S
Characterization
Materials Thermodynamics
Shulin Bai
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
Yufeng Zheng
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
Qiang Sun
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
Shuxiang Dong
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
Anyuan Cao
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
Yufeng Zheng
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
Shulin Bai
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
Yanyi Huang
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
Yanglong Hou
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
Yanfeng Zhang
Engineering Majors
(Professor)
S
4
S
Qiang Sun
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
21
22
Crystallography, Structure and
3
A
in rotation
Defects
Scattering Theory
Engineering Majors
and Other Majors
S
3
S
in rotation
Engineering Majors
and Other Majors
Kinetics of Diffusional and
23
S
S
3
in rotation
Engineering Majors
and Other Majors
Haifeng Yu
Engineering Majors
(Professor)
and Other Majors
S
Non-diffusional Phase
Transfermations
24
Advanced Liquid-Crystalline
S
3
S
Materials
*.R—Required Courses; S—Selective Courses. **.S—Spring semester; A—Autumn semester
课程内容简介
课程编号：
开课学期：秋季
周学时/总学时： 3/48
学分：3
课程名称：材料科学数学基础
英文名称：Mathematical Foundations in Materials Science
教学方式：授课与讨论
考试方式：笔试、口试
内容提要：
计算材料学是近 20 年里发展起来的一门边缘学科。它运用固体物理理论, 理论化学和计算
机算法来研究材料里的一些实验研究有困难的课题。它是材料研究里的“计算机实验”。本
课程主要介绍计算材料学里的原子和纳米尺度模拟的一些常用方法, 如原子相互作用势、最
小能量法、分子动力学、蒙特卡洛方法, 也简单介绍了电子－原子尺度的模拟方法、微观－
介观尺度的模拟方法、介观－宏观尺度的模拟方法和跨尺度模拟方法。本课程还采用材料研
究中的实际例子来说明这些方法的运用。
教材：佐治亚理工学院教材
参考书：
1． D. 罗伯 编著，
《计算材料学》
，化学工业出版社 2002 年。
2． Dierk Raabe, Computational Materials Science: The Simulation of Materials
Microstructures and Properties, Wiley-VCH, 1998.
3． K. Ohno, K. Esfarjani, Y. Kawazoe, Computational Materials Science: From Ab
Initio to Monte Carlo Methods, Springer ， 1999.
4． Andrew R Leach, Molecular Modeling: Principle and Application, Longman, 1996.
5． 熊家炯主编，
《材料设计》
，天津大学出版社，2000 年。
6． 马文淦编著，
《计算物理学》
，中国科技大学出版社，2001 年。
注：每门课程都须填写此表。本表不够可加页
课程内容简介
课程编号：
开课学期：秋季
周学时/总学时：3/48 学分：3
课程名称：材料物理导论
英文名称：Introduction to Materials Physics
教学方式：授课与讨论
考试方式：笔试，口试
内容摘要：
本课程将从凝聚态物理的角度来对材料的物性加深理解，对材料的机械，热，电，磁，
光等具体的物理性为从原子或分子的结合，晶体结构，电磁结构，微观组织，界面等方面
来进行定性分析或定量计算，以达到在一定的范围内能对材料的物性进行预测，或从观察
到的性能中分析出其内在的支配因素。为了了解材料化学的特点，在材料合成过程中的化
学反应特性以及在材料使用中的化学特性对性能的影响，将分别介绍各种材料组分、结构、
状态、维结构和制备过程对性能影响。
教材：自编教材
参考书：
1．N.F. Mott and H. Jones ，The Theory of the Properties of Metals and Alloys
2．Charles Kittel ，Introduction to Solid State Physics
3．冯端等编，
《材料科学导论》
，化学工业出版社，2002 年
4．宗祥福等，
《材料物理基础》
，复旦大学出版社，2001 年
5．林建华等，
《材料化学导论》
，北京大学内部材料，2003 年
课程内容简介
课程编号
开课学期：秋季 周学时/总学时：3/48
课程名称：先进材料化学
英文名称：Advanced Materials Chemistry
教学方式：授课与讨论
考试方式：笔试，口试
学分：3
内容摘要：
先进材料化学内容包括材料化学结构与性能以及材料的制备化学等，涉及材料、化学、
物理以及生物等多个学科。本课程将从八个方面讲授，涵盖固体化学，金属，半导体，有机
软材料，纳米材料等多个领域。本课程以教师讲授为主，并将发挥学生的能动性，鼓励学生
就特定的专题开展讨论和讲座。
使用教材：
暂时没有指定教材
参考书：
1． B. D. Fahlman, Materials Chemistry, Springer, 2007.
2．C.N.R. Rao, A. Muller, A. K. Cheetham, Nanomaterials Chemistry, 2007
2． C. Bréchignac, P. Houdy, and M. Lahmani, Nanomaterials and Nanochemistry. Springer
2007.
4．C. M. Niemeyer and C. A. Mirkin, Nanobiotechnology, Wiley CH, 2007.
课程内容简介
课程编号
课程名称：
英文名称：
教学方式：
开课学期：春、秋
周学时/总学时：2/16
材料科学进展
Progresses of Materials Science
授课与讨论
考试方式：平时态度和参加报告
学分：2
内容摘要：
本课程将请国内外一些知名专家以及在材料研究领域以及相关领域作出过重要研究成
就的学者介绍他们的工作和材料学科各领域的发展动态；同时也将让博士生本人做专题综述
（讨论班）
。报告内容包括国内外研究动态介绍、文献讲座、新技术与新成果介绍等。
使用教材：
参考书：
课程内容简介
课程编号
开课学期：秋季 周学时/总学时：1/16
课程名称：实验室安全学
英文名称：Safety Knowledge of Laboratory
教学方式：授课与讨论
考试方式：笔试
学分：1
内容摘要：
本课程将系统介绍实验室存在的安全问题，包括物理和化学不安全因素、危险化学品的
处理、微生物和生化材料安全、消防安全、人体工程学在工作场所中的安全事项、个人防护
措施、事故现场处理及急救方法等。了解并熟悉实验室安全知识、基本的安全操作规范，增
强安全防护意识，掌握实验室中各种安全问题的特点、现象、起因以及相应的防止原理和防
范措施。
使用教材：
暂时没有指定教材
参考书：
1. 姜忠良，《实验室安全基础》，清华大学出版社， 2009 年
2. A. Keith Furr，CRC Handbook of Laboratory Safety，CRC Press，2000 年
3. Robert H. Hill，Laboratory Safety for Chemistry Students，Wiley，2010 年
课程内容简介
课程编号
开课学期：秋
周学时/总学时：3/48
学分：3
课程名称：能源材料
英文名称：energy materials
教学方式：授课与讨论（中、英文教学）考试方式：笔试，口试
内容摘要：
新能源和再生清洁能源技术是 21 世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领
域之一，新能源包括太阳能、生物质能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源以及二次电
源中的氢能等。新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到
的关键材料。主要包括储氢电极合金材料为代表的镍氢电池材料、嵌锂碳负极和 LiCoO2 正
极为代表的锂离子电池材料、燃料电池材料、Si 半导体材料为代表的太阳能电池材料以及
铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。
当前的研究热点和技术前沿包括高能储氢材料、聚合物电池材料、中温固体氧化物燃料
电池电解质材料、多晶薄膜太阳能电池材料、纳米材料等。
The new energy and the regeneration clean energy technology is in 21st century
world economics development most has the decisive influence one five technologies
domains, the new energy includes the solar energy, the biology mass energy, the
nuclear power, the wind can, the geothermy, the sea be able and so on in one energy
as well as Mainly includes stores the hydrogen electrode alloy material for
representative's nickel hydrogen battery material, inlays the lithium carbon
cathode and the LiCoO2 positive electrode for representative's lithiumion battery
material, the fuel cell material, the Si-semiconducting material for
representative's solar energy battery material as well as the uranium, the
deuterium, the tritium for representative's reactor nuclear power material and so
on.
The current research hot spot and the technical front includes the high energy
stores the hydrogen material, the polymer battery material, the mesotherm solid
oxide compound fuel cell electrolyte material, the polytropism thin film solar
energy battery material, nanomaterials and so on.
使用教材：
由教师制作讲义
参考书：
1. 李建保、李敬峰，
《新能源材料及其应用技术——锂离子电池、太阳能电池及温差电池》，
清华大学出版社，2005 年
2.
3.
4.
5.
6.
陈军、袁华堂，
《新能源材料》，化学工业出版社，2003 年
Jenny Nelson，The Physics of Solar Cells，Imperial College Press, 2004 年
艾德生，
《新能源材料-基础与应用》
，化学工业出版社，2010 年
郑子樵，
《新材料概论》
，中南大学出版社，2009 年
George Hanson，Fundamentals of Nanoelectronics, Pearson,，2008
课程内容简介
课程编号
开课学期：秋
周学时/总学时：2/32
学分：2
课程名称：材料力学性能
英文名称：Mechanical Properties of Materials
教学方式：授课与讨论
考试方式：笔试，口试
内容摘要：
从介绍材料的微观结构出发，全面讲解材料的弹性、塑性、断裂等力学性能与变
形行为，揭示材料的力学行为与微观结构的内在关系。分 8 章介绍：工程材料的分类；
工程材料的微观结构；工程材料变形与断裂的物理机制基础；真实固体的鉴别和流变
学分类；金属的力学性能；高聚物的力学性能；复合材料的力学性能；工程材料的工
程应用。
使用教材：
参考书：
1. J. Ashybi and M. Jones, Engineering Materials I & II, Pergamon press, 1981, 1988
2. 邢建东主编，
《工程材料基础》，机械工业出版社，2004 年。
3. (法)J. Lemaitre，J.-L. Chaboche 著， 余天庆，吴玉树译，
《固体材料力学》
，国防工
业出版社，1997 年。
4. 刘孝敏编著，
《工程材料的微观结构和力学性能》，中国科学技术大学出版社，2003 年。
课程内容简介
课程编号 开课学期：秋
周学时/总学时：2/36
课程名称：航空航天材料
英文名称：Aerospace Materials
教学方式：授课与讨论
考核方式：笔试，口试
学分：2
内容摘要
航空航天材料是航空航天高技术发展的重要物质基础，许多先进材料及材料科学技术都
是首先从航空航天高技术领域的需求推动而发展出来的。本课程在详细介绍国内外航空航天
材料的发展历史和演化规律基础上，对目前使用的各种典型航空航天材料包括轻质高强金属
材料、高温金属结构材料、聚合物基复合材料、金属基、陶瓷基及碳/碳复合材料和航空航
天功能材料等作深入系统的讲授，为从事航空航天相关领域课题研究的研究生提供相关的材
料科学基础知识，并就未来航空航天材料的发展动向做一些展望，力求体现课程的前瞻性。
航空航天材料科学是材料科学中富有开拓性的一个分支。飞行器及其动力装置、附件、
仪表所用的各类材料，是航空航天工程技术发展的决定性因素之一。航空航天材料是研制现
代航空航天产品的物质基础，是决定产品性能和使用寿命的关键技术，是推动航空航天产品
更新换代的先导和驱动力，因此成为世界各国相互封锁、相互竞争、相互制约的高技术热点。
鉴于航空航天领域的特殊性，课程选取了高温合金、轻金属材料（钛、铝、镁）、复合材料、
先进涂层材料以及智能材料等部分相关的新材料，系统讲授已经取得的科学发现、最新研究
动态和前沿热点科学问题等知识。目的是让学生了解我国航空航天材料的发展方向、国内外
产业现状和发展趋势，并扩大知识面，认识高技术新材料对社会发展的重要性
使用教材：
李成功、博恒志等著，《航空航天材料》
，国防工业出版社，2002
参考书：
1. 益小苏主编，《先进复合材料技术研究与发展》，国防工业出版社， 2006
2. 杨乃宾、章怡宁编著，《复合材料飞机结构设计》，航空工业出版社，2004
3. 曹春晓、郝应其编著，《材料世界的天之骄子—航空材料》，清华大学出版社， 2006
4. 刘业翔、李洪桂、上官正、张永键编著，《飞行的金属》，清华大学出版社， 2002
5. 陶春虎，《航空用钛合金的失效及其预防》，国防工业出版社， 2002
6. 许凤和、邸祥发、过梅丽等编，《航空非金属件失效分析》，科学出版社， 1993
7. 韩广才，《航空材料学》，哈尔滨工程大学出版，2002
课程内容简介
课程编号 学分：2
开课学期：秋 周学时/总学时：3/48
课程名称：材料计算与模拟
英文名称：Materials Computation and Simulation
教学方式：授课与讨论
考核方式：笔试，口试
学分：2
内容摘要：
材料的计算模拟已成为材料科学的一个重要分支,它综合了凝聚态物理、材料物理学、
理论化学、材料力学和工程力学、计算机算法等多个相关学科。通过计算模拟我们不仅可以
从微观机理的角度理解材料的结构与功能， 而且从原理的角度设计新材料。本课程主要介
绍材料计算与模拟的基本原理与方法。
使用教材
暂时没有指定教材
参考书：
C.Trindle and D. Shillady, Electronic Structure Modeling CRC Press (2008)
课程内容简介
课程编号
开课学期：秋
周学时/总学时:3/48
课程名称：功能材料与器件(I）
英文名称:Functional Materials & Devices (I):
教学方式:授课与讨论
考核方式:笔试
学分：3
内容摘要：
铁电材料是一种因具有自发极化电畴而显示出某些重要特性的电子功能材料，已被广泛用来
发展各种声、电信息和机电转换等电子器件，包括高介电电容器、热电传感器、压电声换能
器、光电器件、热敏电阻、铁电存储器和近来发展起来的磁电复合材料和磁电器件等。可以
说，在现代电子器件领域里，铁电器件和半导体器件一样起着不可缺少的重要作用。
本课程主要介绍铁电材料的基础理论与背景，实用的铁电材料，材料物理性能，材料一般制
造方法，各种铁电器件，器件设计和应用等。学习本课程需具备一定的固体物理学和大学数
学知识。学习对象主要为材料科学与工程系、电子系、物理系的研究生。
使用教材：
美国宾州州立大学的教材：Ferroelectric Devices (Kenji Uchino)
参考书：
1. J.A. Gonzalo and B. Jimenez, Ferroelectricity, Wiley-Vch, Germany, 2005.
2. Takuro Ikeda, Fundamentals of Piezoelectricity, Oxford University Press, 1990.
3. Yuhuan Xu，Ferroelectric materials and their applications，Amsterdam，NY, USA
Elsevier Science Pub. Co., 1991.
4. Karin M. Rabe, Charles H. Ahn, Jean-Marc Triscone，Physics of ferroelectrics，
a modern perspective.Berlin; New York: Springer, c2007.
5. Peter K. Davies, David J. Singh，Fundamental physics of ferroelectrics，
Williamsburg, Virginia, Melville, N.Y.，American Institute of Physics, 2003.
6. 钟维烈，
《铁电物理学》
， 科学出版社， 1998。
课程内容简介
课程编号 开课学期：春
周学时/总学时：2/32 学分：2
课程名称:纳米技术
英文名称:Nanotechnology
教学方式:授课与讨论(中、英文教学) 考试方式:笔试，口试
内容摘要：
为学生介绍纳米科技的基本理论、工程应用及最新研究动态。内容包括纳米材料及纳米复合
材料的制备、检测方法、力学/电学/光学等性能测试，以及纳米微机械系统、传感器、致动
器、光电器件原理等。介绍纳米科技在环保、能源、先进材料、集成电路及生物医药等方面
的应用前景。使学生了解纳米科技的基本理论、工程应用及最新动态。需掌握的内容包括纳
米材料及纳米复合材料的制备、检测方法、性能测试、以及纳米微机械、光电器件原理等。
同时介绍纳米科技在环保、能源、集成电路、先进材料及生物医药等方面的应用前景。了解
纳米科技的前沿研究课题及最新成果。
Introduction of basic theory, engineering applications, and recent research developments in the
field of nanoscience and nanotechnology. Main contents include synthesis of nanomaterials and
nanocomposites, characterization instruments, measurements on mechanical/electrical/optical
properties of nanomaterials and nanoelectronic devices. Learn working principles of
nanoelectromechanical systems, sensors, actuators, and optoelectronic devices. Discuss
applications of nanotechnology in various fields such as environmental, energy, advanced
materials, integrated circuits, and biomedical engineering. Introduce cutting-edge research
programs in the field and breakthroughs.
使用教材：
由教师制订课程讲义。
参考书：
1. 与纳米技术有关的在国际期刊上发表的最新研究成果，例如 Nature, Science, Nano
Letters, Nature Nanotechnology, Advanced Materials 等具有影响力的专业期刊，以及本领
域的学术专著（参考书）
。
2. 朱静等编著，
《纳米材料和器件》
，清华大学出版社
3. 张立德等编著，
《纳米材料和纳米结构 》
，科学出版社
4. 崔作林，
《纳米技术与纳米材料》
，国防工业出版社，2000
课程内容简介
课程编号 开课学期：春 周学时/总学时：3/48 学分：3
课程名称:生物医用材料学
英文名称:Biomedical Materials
教学方式:授课与讨论
考试方式：笔试，口试
内容摘要：
本课程首先引入材料科学的基础知识和与人体组织相关的生物学基础知识，然后介绍与人体
组织相关的生物学知识，特别是细胞结构与功能、骨组织生物力学、生物相容性以及判别依
据等；阐述材料的基本结构与基本性能；介绍金属、陶瓷、高分子植入材料，并重点论述材
料制备工艺-材料微观结构-材料性能间相互关系；介绍软组织和硬组织的修复与替代；讨论
器官移植与组织工程新技术；以蛋白质功能区的特点引入生物纳米技术，并介绍纳米材料制
备与表征方法以及纳米药物载体与药物控释。
This course firstly introduces the fundamental knowledge of material science and biology related
with physical tissue, and then introduces the knowledge of biology interrelated with physical
tissue, especially the structure and function of cells, biomechanics of bone tissue, biocompatibility
and criterion, etc; expatiate the basic structures and properties of materials; introduces metallic,
ceramic and polymer embedded materials, which emphasizes the relationship between preparation
techniques, microstructure of materials and the properties of materials; introduces the
rehabilitation and substitution of soft and hard tissues; discusses the advanced technology of organ
transplantation and organizing engineering; introduces nano-biotechnologies based on the
characteristics of protein functional areas, and introduces the methods of preparation and
characterization of nano-mateirals, as well as nano-drug carrier and degradable drugs.
使用教材：
阮建明，邹俭鹏，黄伯云，普通高等教育“十五”国家级规划教材《生物材料学》，科学出
版社，2004
参考书：
1. 俞耀庭，张兴栋，
《生物医用材料》，天津大学出版社，2000
2. D.F. 威廉姆斯，
《医用与口腔材料》，科学出版社，1999
3.顾汉卿，徐国风著,《生物医学材料学》
，天津科技翻译出版公司，1993
课程内容简介
课程编号 开课学期：秋 周学时/总学时：3/48
学分：3
课程名称：复合材料设计与性能
英文名称:Design and Properties of Composite Materials
教学方式:授课与讨论
考核方式:笔试，口试
内容摘要：
系统介绍复合材料设计、制造和力学性能的基本知识，以及复合材料的发展概况和面临的问
题。讲授的材料体系包括：纤维增强复合材料、粒子填充复合材料和三明治板复合材料。其
中以树脂基复合材料为重点，以纤维增强复合材料为主要内容，从复合材料的微观结构、组
成相的形态和性能、工艺条件和制备方法，一直到宏观力学性能的特点，全面深入地加以介
绍。
使用教材
参考书：
1，
【美】古托夫斯基主编，李宏运等译，
《先进复合材料制造技术》，化学工业出版社，2004
年
2，鲁云等主编，《先进复合材料》，机械工业出版社，2004 年
3，其它参考书
课程内容简介
课程编号
开课学期：春
课程名称：芯片实验室
英文名称：Lab on a Chip
教学方式：授课与讨论
周学时/总学时：2/32 学分：3
考核方式：笔试，口试
内容摘要：
芯片实验室主要针对研究生与高年级，教授芯片实验室技术在材料科学、化学、物理学、生
命科学等领域的应用以及器件制备的基本基础知识。主要介绍：1 微流控发展历史；芯片实
验室概念的形成；芯片实验室所用的材料；芯片实验室的制备过程与基本工艺；芯片实验室
在材料科学上的应用；芯片实验室在生命科学领域的应用；芯片实验室在化学上的应用；芯
片实验室在物理学上的应用。
使用教材：
林炳承、秦建华，
《微流控芯片实验室》，科学出版社，2006.
参考书：
1. 方肇伦，
《微流控分析芯片的制作及应用》
，化学工业出版社，2005.
2. 方肇伦，
《微流控分析芯片》
，科学出版社，2003.
课程内容简介
课程编号 开课学期：秋
周学时/总学时：3/48 学分：3
课程名称:功能材料与器件(II)
英文名称:Functional Materials and Devices(II)
教学方式:授课与讨论
考试方式：笔试，口试
内容摘要：
功能材料与器件(II) 主要包括磁性纳米材料，发光材料的制备与性质， 以及纳米器件的制
造与应用。
教学安排
1. 磁性材料与纳米磁
2. 磁传感器
3. 磁阻效应和磁记录
4. 磁滞伸缩
5. 磁光效应与磁光记录
6. 温度传感器
7. 湿度传感器
8. 化学传感器
9．生物医学传感器
使用教材：
暂时没有指定教材
参考书：
1. Peter Gründler, Chemical Sensors，Springer 2006
2. C. M. Niemeyer and C. A. Mirkin, Nanobiotechnology, Wiley CH, 2007.
3. 姚守拙，《化学与生物传感器》，化学工业出版社，2006
4. Gary Hardiman，Microarrays Methods and Applications, Dna Press, 2003
课程内容简介
课程编号 开课学期：春 周学时/总学时：3/48 学分：3
课程名称:材料分析和表征技术
英文名称:Materials Analysis and Characterization
教学方式:授课与讨论
考试方式：笔试，口试
内容摘要：
本课程将介绍常用的材料物理和化学结构的分析手段：光、电子、离子、中子等（X-光衍
射，俄歇电子分析，卢瑟福背散射分析，中子衍射等），以及由它们衍生出的其他分析手段。
本课程的目的是让学生学会如何选择有效的手段对感兴趣的材料进行分析，而不仅仅是为了
解它们的工作原理。本课程的设想是，（1）简单介绍各种物理和化学分析手段的原理；
（2）
把主要精力放在对各种分析手段的灵活运用上，通过许多分析实例的介绍（包括本人的经
验）
、让学生独立作分析设计、以及在网上搜索有关分析手段信息的方法，加深学生对各种
分析手段的了解，达到掌握和灵活运用各种分析手段的目的。
使用教材
参考书：
1. U. Gonser, Mossbauer Spectroscopy, Springer, 1975
2. 白春礼，
《扫描隧道显微镜及其应用》
，上海科学技术出版社，1992
3. 李恒德，
《核技术在材料科学中的应用》
4. 谢系德，
《表面电子能谱－表面研究的重要工具》
，自然杂志增刊，现代物理第一辑
课程内容简介
课程编号
开课学期：春 周学时/总学时：3/48
学分：4
课程名称：材料热力学与动力学
英文名称：Materials Thermodynamics
教学方式：授课与讨论
考试方式：笔试，口试
内容摘要：
本课程分为热力学基本原理和在材料科学中的一些基本应用两个部分。首先本课程介绍了经
典热力学定律的基本原理、热力学基本关系式，讨论了热力学理论在可压缩系统和不可压缩
系统的应用，主要研究各种系统的热力学性质以及稳定性和相平衡等问题，同时简要介绍了
统计热力学的基本知识。第二部分侧重于把热力学的基本原理应用于相图的分析、表面与界
面效应、固体形变效应，以及电场、磁场、重力场和离心场效应，为材料的制备、热处理过
程，以及材料在服役过程中性能变化的分析提供热力学理论基础。
使用教材：
佐治亚理工学院的教材
参考书目
课程内容简介
课程编号
开课学期：秋
周学时/总学时：3/48
学分：3
课程名称：晶体学、结构和缺陷
英文名称：Crystallography, Structure and Defects
教学方式：授课与讨论
考试方式：笔试，口试
内容摘要：
使学生全面系统地掌握材料固态相变的基本概念、基本原理、研究方法及其主要应用领域，
重点掌握扩散型和非扩散型两大类固态相变，要求能灵活运用固态相变基本原理分析实际材
料中的相变问题。
1.固态相变概论
固态相变一般特征及其分类方法；固态相变热力学基础；固态相变经典形核理论：均匀形核
与非均匀形核；固态相变长大机制：协同型与非协同型、扩散控制与界面控制；固态相变动
力学：Johnson-Mehl-Avrami 方程、TTT 图；固态相变产物的粗化：Gibbs-Thomson 效应与
弥散沉淀相的粗化。
2.扩散型相变
脱溶沉淀：沉淀驱动力、沉淀序列及其影响因素；胞状沉淀；相间析出。
调幅分解：热力学条件与动力学机制、调幅分解组织与性能特点。
共析分解：共析分解热力学、珠光体相变机制与动力学。
贝氏体转变：贝氏体形态及晶体学、转变机制、热力学与动力学、主要争议问题。
块状转变：块状转变条件、本质及特征。
有序-无序转变：热力学条件与转变类型、有序度参量、有序化机制及动力学。
3.无扩散型相变
位移型相变概念与分类：调位型与点阵畸变型相变。
位移型相变一般特征：结构关系、转变机制、显微组织特征、形状变化等。
调位型相变：铁性转变、 转变。
马氏体型相变：马氏体相变基本特征、热力学与动力学特点、晶体学特点与马氏体相变晶体
学唯象理论。
其它点阵畸变型相变：膨胀主导型相变、赝马氏体相变。
4. 相变的统计理论
相变统计理论的基本思路：范德瓦尔斯对理想气体状态方程的修正与平均场似。
朗道连续相变理论：序参量与朗道理论的基本思路及其局限性。
标度律与普适性：临界指数的标度关系、标度假定与普适类；重正化群方法与软模相变基本
概念。
5. 固态相变研究实例及应用
调幅分解强韧化；形状记忆合金；ZrO2 陶瓷相变增韧；钙钛矿铁电相变及应用
使用教材：佐治亚理工学院的教材
参考书：
1. D．A．波特等著，李长海等译，《金属和合金中的相变》，冶金工业出版社，1988 年
2.冯端，《金属物理学》(第二卷), 科学出版社, 1990 年
3. 戚正风，《固态金属中的扩散与相变》，机械工业出版社，1998 年
课程内容简介
课程编号
开课学期：春 周学时/总学时：3/48
课程名称：衍射理论
英文名称：Scattering Theory
教学方式：授课与讨论
考试方式：笔试、口试
学分：3
内容摘要：
通过本课程的教学，帮助学生掌握晶体学的基本知识，从光学衍射开始了解衍射现象和原理，
然后重点介绍 X 射线衍射以及电子衍射现象和理论，以及它们在材料分析和研究上的作用。
对于晶体 X 射线衍射，将介绍不同形式的衍射几何理论、劳厄方程、布拉格方程与埃瓦尔德
作图法,讨论了它们之间的异同之处。还将介绍了运动学衍射理论和不同形式的动力学衍射
理论。对于晶体电子衍射，将系统介绍了电子衍射和电镜高分辨像以及衍射衬度像成像的物
理过程和数学表述，具体阐述了物理光学基础和信息传递过程的基本数学处理方法，电子衍
射运动学理论，成像系统相位衬度成像的物理过程和数学表述。
使用教材
佐治亚理工学院的教材
参考书目
课程内容简介
课程编号：开课学期：秋
周学时/总学时：3/48
学分：3
课程名称：扩散和非扩散相变动力学
英 文 名 称 ： Kinetics of Diffusional and Non-Diffusional Phase
Transformations
教学方式：授课与讨论
考试方式：笔试，口试
内容摘要：
本课程介绍材料中扩散的微观机制、扩散定律、扩散激活能及扩散系数，固态相变的热力学、
相变驱动力、阻力、形核、长大的基础理论。在此基础上对各种类型的扩散型相变和非扩散
型相变进行分析和讨论。同时也将介绍扩散与材料的生产和使用中的物理过程之间的相关
性，例如：凝固、偏析、均匀化退火、冷变形后的回复和再结晶、固态相变、化学热处理、
烧结、氧化、蠕变等等。
教学安排：
第一章 相变热力学
热力学函数与相平衡 ；混合晗的 Midema 半经验计算方法 ；相变驱动力及表面张力的影响；
相变的阻力：应变能和界面能
第二章 扩散基础
连续介质中的质量扩散、扩散的驱动力；2.扩散的微观机制：间隙原子扩散机理、置换原子
的扩散机理； 自扩散、互扩散的基本概念；扩散系数、Fick 第一定律、第二定律；科肯达
尔效应； 快速扩散通道；扩散系数与温度关系的理论
第三章 固态中的扩散型相变
有色合金中的时效析出硬化 ；胞状脱溶（不连续脱溶） ；黑色合金中的共析转变 ；块状
转变 ；有序转变
第四章 固态中的无扩散型相变
Bain 应变模型和相变晶体学表象理论 ；马氏体的形核、生长、稳定化 ；相变浮凸的 AFM
定量研究 ；外场（应力、磁场、电场）的作用 ；形状记忆合金 Nitinol
第五章 微结构的变化
晶粒生长和晶粒粗化；2 二维、三维方向的晶粒生长动力学；Spinodal 分解：具有 Spinodal
区域的相图； .烧结
使用教材：
佐治亚理工学院的教材
参考书：
1、刘宗昌、任慧平、宋义全编著，
《金属固态相变教程》，冶金工业出版社，2003
2、戚正风主编，
《固态金属中的扩散与相变》
，机械工业出版社，1998
3、陈景榕、李承基编著, 《金属与合金中的固态相变》,冶金工业出版社，1997
4、D. A. 波特、K. E. 伊斯特林著，李长海、余永宁译，《金属和合金中的相变》，冶金工
业出版社，1988
课程内容简介
课程编号：08613270 开课学期：秋
周学时/总学时：3/48
课程名称：超分子工程与新材料设计
英文名称：Supramolecular Engineering & Materials Design
教学方式：多媒体
考试方式：考试
学分：3
内容摘要：
超分子化学是一门新兴的交叉性学科，它涉及无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、
材料化学、生物化学、纳米化学等领域。《超分子工程与新材料设计》涉及的内容包括设计
和构造由一些相互作用的个体分子所构建的新材料体系。它遵循这样一条主线：分子单元（分
子工程）→分子材料（超分子工程）→物理化学性质→器件→功能系统，实质上是一个多尺
度材料设计的思想。它集化学、物理学、材料科学以及微纳电子科学于一体。
本课程从基本概念入手，全面介绍分子自组装及超分子化学基本原理及在新材料设计和
功能系统方面的应用。主要包括：分子自组装基本概念和原理、超分子化学基本概念和原理、
超分子体系中的主客体分子和相互作用、超分子合成和表征方法、晶体工程、有序薄膜及图
案化、纳米材料和器件、分子器件、薄膜器件等。还邀请本领域知名专家就分子自组装、超
分子化学、新材料设计和微纳器件的最新进展做前沿讲座。
本课程特点是强调概念和科学原理，避免繁杂公式的推导，集思想性、知识性、趣味性、
前沿性和应用性于一体。这门课程的开设能使学生开阔视野，领略新兴的超分子化学的科学
研究前沿，学习材料设计的新思路，了解超分子结构的新应用。本课程适合于材料、化学、
物理学有关专业的研究生。
使用教材：
雅克.西蒙. 分子材料设计：超分子工程.化学工业出版社, 2006 年第一版
参考书：
1.徐筱杰，
《超分子建筑——从分子到材料》
，科学技术文献出版社，2000 年
2.刘育,《超分子化学——合成受体的分子识别与组装》
，南开大学出版社，2001 年。
3．J.W.斯蒂德、J.L.阿特伍德，
《超分子化学》
，化学工业出版社，2006 年。
4．Jean-Marie Lehn 著，沈兴海等译，
《超分子化学——概念和展望》
，北京大学出版社，
2002 年。
5．孙小强、孟启、阎海波，
《超分子化学导论》
，中国石化出版社，1997 年。
课程内容简介
课程编号：L1200517 开课学期：春
周学时/总学时：3/48
学分：3
课程名称：先进液晶材料
英文名称：Advanced Liquid-Crystalline Materials
教学方式：授课与讨论
考试方式：笔试
内容摘要：
随着信息社会的发展，人们对于信息载体（如显示和存储等）高性能化提出了更高的要
求，传统的材料很难满足低碳环保和绿色制备过程的需要。由于液晶既具有固体物质的有序
性，又具有液体的流动性与可控性，在电场、磁场等外场作用下可以发生规则地取向排列等，
因此液晶显示技术已经成为目前平板显示领域的主流与发展趋势。同时，液晶材料还兼具自
组装和协同作用的特点，能够自发形成超分子和纳米级别的有序地结构，这已经被广泛地应
用于先进功能材料的优异性能的开发。此外，溶致液晶是生物组织（特别是细胞）中重要的
组成部分，对于研究生物体的新陈代谢具有重要的意义。目前，液晶材料应用已经不局限于
显示领域，被广泛的应用于光学开关、数据存储、信号放大、光学调制、高强度纤维、光驱
动器件等等。从液晶显示到光先进功能材料和生命科学是跨世纪的发展。我们的生活也越来
越享受到现代液晶科学与技术所带来的便利与快捷。液晶科学已经成为横跨化学、材料、物
理、生命科学等多领域的交叉学科，先进液晶材料相关的科学技术已与国家科技、经济和军
事竞争力的息息相关。
使用教材：
Handbook of Liquid Crystals, D. Demus, J. Goodby, G. W. Gray, H.-W. Spiess, V. Vill,
WILEY-VCH, 3-527-29296-9, 1998 年出版
参考书目
四、前沿讲座课（含讨论班）的基本要求
1. 讲座课或讨论班的基本范围或基本形式：
听取国内外本学科或相关学科做出杰出成绩的专家做前沿系列报告；参加所
在课题组组织的学术讨论会；博士生本人做专题综述（讨论班）。报告内容包括
国内外研究动态介绍、文献讲座、新技术与新成果介绍等。可以有讲授、讨论和
对话等多种形式。力求生动、活泼、多样。
2. 讲课次数、考核方式及基本要求：
研究生参加前沿讲座的次数不得少于 15 次，其中主讲不得少于 2 次。主讲
者要写出讲稿，讲稿内容要充实，要有个人见解，能够反映所研究领域进展的新
态势。
六、需阅读的主要经典著作和专业学术期刊目录
序
号
著作或期刊的名称
作者或出版单位
1
太阳能电池 -- 从原理到新概念
彼得.乌夫尔著，陈红雨，匡代彬，
郭长娟译，化学工业出版社，2009
2
Understanding Carbon Nanotubes: from
Basics to Application
A. Loiseau, P. Launois, P. Petit,
S.
Roche,
J.-P.
Salvetat.
Springer-Verlag
Berlin
Heidelberg ，2006.
3
Introduction to Magnetic Materials [精装]
B. D. Cullity, C. D. Graham ，
Wiley-IEEE Press，2008
4
磁性物理学
宛德福，马兴隆编著 ，电子科技大
学社，1994
5
Ferroelectric Devices
Kenji Uchino, CRC Press Inc
6
《有机纳米与分子器件》
科学出版社，2010
7
Liquid Crystals: Nature's Delicate Phase of
Peter J. Collings,
University Press
Princeton
Matter
8
Mechanical Properties of Polymers and
Robert F. Landel, Lawrence E.
Nielsen ，CRC press 1993
Composites
9
Biomaterials : An Introduction
Park.Joon,Lakes.R.S.,
Springer-Verlag New York Inc.;
3rd ed. 2007
10
生物医用材料学
郑玉峰，李莉编著，西北工业大学出
版社，2009
11
Materials Chemistry
Bradley D. Fahlman,科学出版社
12
Organic Optoelectronics
Wiley-VCH, 2013
13
Nature Nanotechnology
Nature
14
Nature Materials
Nature
15
Advanced Materials
Wiley
16
Nano Letters
American Chemical Society
17
Energy and Environmental Science
Royal Society of Chemistry
18
Advanced Energy Materials
Wiley
19
Advanced Fucntional Materials
Wiley
20
Applied Physics Letters
美国物理联合会
21
Journal of the American Ceramic Society
Wiley
22
Angew Chem.
Wiley
23
Nature Photonics
Nature
24
Liquid Crystals
Taylor & Francis
25
Biomaterials
Elsevier
注：本表不够可加页
七、综合考试的基本要求
学科综合考试的要求：（时间、方式、内容、评分标准及考试委员会组成等
博士（硕士起点）综合考试时间定在第 2 学期最后 1 周举行，博士（本科起点）综合考试时
间定在第 4 学期最后 1 周举行。综合考试采取 PPT 报告和读书报告相结合的方式。综合考试
评分标准分合格与不合格两种，由具有博导资格的教师组成 5 人考试委员会，根据学生的
PPT 报告、读书报告等情况，评定学生是否通过综合考试，博士生没有修完学分，综合考试
一律视为不合格。
八、科研能力与水平的基本要求
列出可证明其科研能力与水平的检验标志：
先进材料与力学学科博士研究生在入学一年到一年半时间内，应按照培养方
案修完除讨论班与前沿讲座课程以外的其它所有必修课、选修课，并完成学位论
文选题报告，用三年半到四年的时间从事与其专业研究方向相关的科学研究与学
位论文工作。科学研究与学位论文工作可大致分为三个阶段：学位论文选题报告，
科学研究工作的开展，学术论文的写作和学位论文写作与申请答辩。
需要在国内外各自领域的重要杂志上以第一作者发表 SCI 论文 3 篇，或第一
作者累积影响因子大于 7。
注：本表不够可加页。
九、学位论文的基本要求
（包括学术水平、创造性成果及工作量等方面的要求）
学位论文应表明作者掌握本学科相关研究领域的基础理论和专业知识，具有
从事科学研究工作或独立担负专业技术工作的能力，对所研究的课题有新的见
解、新的成果。
学位论文必须是一篇完整的学术论文，要用规范的语言。严格按《北京大学
研究手册》中“北京大学研究生学位论文及论文摘要的基本要求与书写格式”的
规定撰写，并打印。
学位论文包括：题目、摘要、关键词、目录、引言、正文、参考文献等。
注：本表不够可加页。
十、对新生能力、水平的基本要求及入学考试科目设置
对新生能力、水平的基本要求：
1、遵守纪律，品行端正；有良好的团队精神
2、学习目的明确，学风严谨；
3、对本学科有浓厚兴趣，有较好的专门训练，掌握本学科的基础理论，并能较
熟练地阅读本学科外文资料；
4、身体健康。
入学考试科目设置与录取方式：
1. 招生对象
理科、工科类大学本科毕业生或同等学力者，以及具备较好相关知识背景的其它
学科的大学本科毕业生。
2. 入学考试
参加全国研究生招生统一考试。考试科目为政治理论课（理）、外语、专业基础
课和专业课（专业基础课和专业课考试科目，可根据报考者的学历背景及其报考
导师的专业领域等情况进行选择）。
其它说明：
本学科（二级学科）负责人（签名）：
年
月
日
负责人（签名）
：
年
月
日
年
月
日
年
月
日
所在院（系、所、中心）意见：
学位评定分委会验收意见：
负责人（签名）
：
研究生院审核意见：
院长（签名）