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浅谈方面论文范本 和双电层模型演变在材料腐蚀学科中的应用类论文范本

分类:硕士论文 原创主题:浅谈论文 发表时间: 2024-03-20

双电层模型演变在材料腐蚀学科中的应用,该文是浅谈方面毕业论文格式模板范文和材料腐蚀学科和模型和演变方面论文范本.

王党会,雒设计,许天旱,姚婷珍,宋海洋,王磊,肖美霞

(西安石油大学材料科学与工程学院,陕西西安710065)

摘 要:本文以金属在电解质溶液中的腐蚀行为作为研究内容,结合溶液中腐蚀体系的基础理论———双电层模型的发展、演变、包容等特点,旨在帮助学生进一步理解溶液中腐蚀行为发生的物理与化学过程和离子运动的特点对电势,进而对腐蚀速率等因素的影响.本文提供了一种更加系统化、条理化的方式展现给学生,可提高教师的课堂授课质量,激发学生的学习兴趣.

关键词:双电层模型;腐蚀行为;应用

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)04-0195-02

收稿日期:2016-07-13

课题项目:西安石油大学校级精品课程“管道的腐蚀与控制”;西安石油大学教改项目(基于Venn流程图式的课堂教学模式研究,0309-131010383)

一、引言

腐蚀是自然界中所有物体都要面对的消耗破损现象,它几乎无处不在,以一种几乎无法觉察的方式来完成对材料性能的侵蚀,不仅消耗资源、污染环境,甚至危及人类的安全和健康.任何一种工程材料都使用于一定的介质环境中,在温度、压力、湿度、pH值等因素的共同作用下,与周围环境之间存在着能量与质量之间的交换,材料即在这些外在因素的作用下逐渐丧失了使用的功效.金属因受到周围介质的化学或电化学作用而引起的破坏即为金属的腐蚀.从热力学角度来进行研究,可分为自发反应和非自发反应.因此,自然界中存在着的各种腐蚀行为,均属自发过程.图1为金属腐蚀类型知识结构示意图.

二、讨论

材料腐蚀学是一门对物理和化学知识要求较高的学科,在授课过程中,往往要涉及较多的知识体系和内容,这些内容包括能量最低原理、热力学知识、化学反应、电子转移、扩散与漂移、材料力学等方面的知识.选择一个适合于描述腐蚀体系的物理模型,作为研究材料腐蚀行为的切入点,穿针引线,使原本结构复杂的知识体系变得简单而富有逻辑性,增强学生对知识的理解和掌握能力,并培养学生对知识的总结能力,具有探究式的教学模式,同时可激发学生的学习兴趣,让师生间的互动变得轻松有趣,利于知识的发散性拓展.众所周知,分散系中的双电层模型是研究金属材料腐蚀体系的基础理论之一.溶液中腐蚀体系的特点是,当插入电解质溶液中金属电极的表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷,从而使相间产生电位差.那么,如果在电解液中同时插入两个电极,并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压,这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动,并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层,即双电层,它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似,从而产生电容效应,紧密的双电层近似于平板电容器.但是,由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多,因而具有比普通电容器更大的容量.双电层电容器模型最初(1879年)是由德国物理学家赫姆霍兹提出的,由于假设过于简单和理想,与腐蚀体系中的实际情况矛盾较多,可应用的腐蚀体系很少,后经古依和查普曼的改进和修订,结合了溶液体系中离子扩散的特点,发展提出了扩散的双电层模型,将溶液内部的电势与表面电势之间的关系采用波尔兹曼方程的形式进行了描述.采用扩散双电层理论,虽然拓宽了双电层理论在电化学腐蚀领域内的应用范围,但没有综合考虑靠近界面薄层中溶液的吸附现象,换句话说就是未能反映界面紧密层的特点.1924年,物理学家将溶液一侧的带电层分为紧密层和扩散层两部分,其中紧密层是由于较大的库仑力、分子间的范德华力以及吸附作用力等原因,将溶液中的反离子或者溶剂分子紧密地吸附于固体的表面附近,紧密层厚度的数量级一般约为纳米级.随着时间的推演和腐蚀行为的发展,当紧密层中的这些特点逐渐消失时,双电层模型之间演化为扩散双电层模型,此时,理论之间的相互包容、演化和向下兼容等特点,在这里得到了诠释.

当前,学生对知识体系和内容进行归纳、总结和展现的能力是素质教育和创新教育中非常重要的内容.教师将授课中所涉及到的知识体系和内容(尤其是教学难点和教学重点)以演变、包容和兼容的方式展现给学生,引导学生掌握和运用这种方法,对学生的学习能力也是一种提高,具有以下的指导意义.

1.挖掘学科中的基础知识,注重基础知识在学科中的发展及应用.《材料腐蚀学》是一门以物理和化学基础知识、概念和思想来阐述并解释环境与物质内部相互作用的一门学科.结合材料腐蚀学科的特点,这些基础的物理过程包括:腐蚀反应自发发生的热力学判据、扩散方程及其描述、玻尔兹曼分布、电场中载流子的漂移等;这些物理现象的特点是,简单而适用领域广泛、具有明确的物理描述,可以进行一定的拓展.因此,重视这方面的思维训练对于提高教师对知识结构、知识体系和专业知识的综合运用能力、驾驭知识、管理知识和课堂授课能力的进一步提高具有重要的意义.

2.重视哲学辩证思想在学科中的应用.哲学是百科之母,是其他学科知识精华的总结,哲学的思想在其他学科中无处不在.在诸多影响材料腐蚀的因素中,不同环境中的腐蚀行为要善于抓住主要矛盾和主要因素对腐蚀行为的影响.例如,在高温环境下的蠕变行为,主要考虑的影响因素是温度对材料力学性能与时间的关系等问题,这需要综合考虑高温下的扩散行为,比较而言,压力、湿度等影响因素则可以忽略.总之,大学的授课方式和学生的学习方式与高中阶段完全不同.目前,教师面临的问题是:大学课堂授课中存在很多问题,如授课中信息量的多少难以把握、专业课程中的基础知识过多以及林林总总的专业术语等现象.学生面临的问题是:涉及专业的相关课程或多或少的存在体系繁杂、知识点多、知识体系条理化不足等现象,往往导致很多学生被动的接受学习,即使采用多媒体授课模式也难以避免.因此,通过挖掘基础知识和基础理论,将知识体系以一种相互包容的逻辑关系重新构建,可作为一种条理化清楚、高度凝练的信息处理工具.

三、结论

本文结合溶液中腐蚀体系的基础理论———双电层模型的发展、演变、包容等特点,分析了溶液中腐蚀行为发生的物理与化学过程和离子运动的特点对电势、进而对腐蚀速率等因素的影响,丰富了大学课堂授课模式,注重学生对知识的接受状况,提高了学生的学习兴趣,从而提高了课堂教学质量,增强了学生掌握知识和运用知识的能力,将学校的人才培养方案中以学生能力形成为核心的应用型人才培养的教学建设体系得到构建和完善.

参考文献:

[1]王荣,杨爱民,雒设计,刘文婷.管道的腐蚀与控制[M].陕西:西北工业大学出版社,2013.

[2]王党会,许天旱,宋海洋,王磊,姚婷珍.基于Venn流程图式的课堂教学模式研究[J].人力资源管理,2015,(8):98.

[3]赵麦群,雷阿丽.金属的腐蚀与防护[M].国防工业出版社,2003.

[4]龚敏.金属腐蚀理论及腐蚀控制[M].化学工业出版社,2009.

综上资料:本文是关于经典浅谈专业范文可作为材料腐蚀学科和模型和演变方面的大学硕士与本科毕业论文浅谈论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.

参考文献:

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