序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇功能材料論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1.1具有光電活性的纖維素復(fù)合材料通過(guò)相關(guān)學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，如果將氫氧化鈉/尿素水溶液作為溶劑制備纖維素或染料復(fù)合膜，那么，這種材料會(huì)顯示出較強(qiáng)的發(fā)光性能或熒光性能。其中，復(fù)合膜還有較強(qiáng)的透明性，透光率能夠達(dá)到90%.試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合膜的力學(xué)性能很高，拉伸強(qiáng)度能夠達(dá)到138MPa。如果將天然纖維素浸泡在發(fā)光溶劑中進(jìn)行離心干燥，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，能夠得到光致發(fā)光紙。這種材料不僅展現(xiàn)了發(fā)光劑的吸附能力，還提供了復(fù)合紙的發(fā)光性能。因此，這些纖維素發(fā)光材料可以用于發(fā)光二極管和包裝等領(lǐng)域。

1.2纖維素/碳納米管復(fù)合材料從纖維素先進(jìn)功能材料的研究、分析中發(fā)現(xiàn)，碳納米管具有非常優(yōu)秀的力學(xué)性能和電性能，受到人們的高度重視，并被廣泛應(yīng)用于電子器件中。隨著科技的不斷發(fā)展，這種材料在生物傳感和復(fù)合材料中占有重要位置。

2化學(xué)法制備纖維素功能材料

因?yàn)樘烊焕w維素很難溶解，所以，不適用于工業(yè)生產(chǎn)中。它作為一種天然高分子，在性能上也有一定的不足，例如，這種纖維素耐化學(xué)腐蝕性很差、強(qiáng)度較低、穩(wěn)定性不高。所以，相關(guān)人員可以通過(guò)化學(xué)方法改善天然纖維素的缺陷，強(qiáng)化其溶解性和強(qiáng)度，并賦予它新的性能，不斷拓展纖維素的應(yīng)用領(lǐng)域。因?yàn)槔w維素分子鏈上有很多羥基，所以，可以利用這種方法制備出各種各樣的纖維素衍生物。近幾年，纖維素衍生物材料被廣泛應(yīng)用于日用化工、涂料和食品等領(lǐng)域。其中，纖維素的制備方法主要有均相法和非均相法。因?yàn)槔w維素很難溶解，所以，在工業(yè)生產(chǎn)中，都是利用非均相法制備纖維素衍生物。但是，在這個(gè)過(guò)程中，纖維素衍生物存在結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一和不可控的缺點(diǎn)，同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，所以，纖維素衍生物的種類較少。相關(guān)人員嘗試?yán)美w維素在不同溶液中的反應(yīng)生產(chǎn)纖維素衍生物。

2.1纖維素酯纖維素酯是纖維素與強(qiáng)酸或羧酸衍生物，通過(guò)酯化反應(yīng)得到的一種纖維素衍生物。這種衍生物的種類較多，并有較高的附加值，能夠在生物、材料、食品中廣泛應(yīng)用。利用這種方式，相關(guān)人員可以合成一些具有新功能性的纖維素酯。相關(guān)人員通過(guò)酯化反應(yīng)將卟啉分子連接在纖維素上，得到了光電轉(zhuǎn)換材料，卟啉分子還給予了纖維素材料全新的抗菌性能。所以，通過(guò)酯化反應(yīng)，能夠在乙基纖維素上連接三苯基胺，然后得到溶致變色的纖維素衍生物，并顯現(xiàn)出藍(lán)-綠熒光。這種衍生物在溶液中的量子效率為65%，所以，它還被應(yīng)用在光電器件領(lǐng)域。

2.2纖維素醚從傳統(tǒng)意義上講，纖維素醚類的種類很多，并有很多性能。這種物質(zhì)被廣泛應(yīng)用于石油開(kāi)采中，還有食品、紡織和日用化學(xué)品等方面，所以，相關(guān)人員可以引進(jìn)新的基因功能，以得到新型的功能性纖維素醚。一些學(xué)者合成了纖維素咔唑醚，它能夠用于存儲(chǔ)信息，并在OLED的空穴中傳輸材料；還有一些學(xué)者利用醚化反應(yīng)，在纖維素上連接聯(lián)苯液晶分子，從而得到對(duì)紫外光吸收能力較強(qiáng)的纖維素材料。近年來(lái)，相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)了一些新型、高效的纖維素溶劑，為纖維素的再生產(chǎn)提供了新介質(zhì)。在纖維素溶液中進(jìn)行衍生化反應(yīng)，能夠得到結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、可調(diào)控的功能性纖維素衍生物，例如纖維素酯、纖維素醚等。這些分子或衍生物的反應(yīng)快速、高效、容易分離，為相關(guān)行業(yè)的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

篇（2）

2003年在國(guó)際和中國(guó)都發(fā)生了具有突發(fā)性的災(zāi)難事件，但中國(guó)的GDP仍以9.1％的高速度在增長(zhǎng)，達(dá)到了人民幣11.6萬(wàn)億元，其中第二產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)4萬(wàn)多億元。中國(guó)現(xiàn)今的第二產(chǎn)業(yè)主要領(lǐng)域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工廠，也是大市場(chǎng)。在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中所以有優(yōu)勢(shì)是中國(guó)的勞動(dòng)力廉價(jià)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)我們能保持多久?我們還注意到與化工有關(guān)的產(chǎn)品中，我們的生產(chǎn)效率是國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家的5％，能耗是3倍，環(huán)境的破壞是9倍。這就是我們所付出的代價(jià)。不論形勢(shì)如何嚴(yán)峻，21世紀(jì)是中華民族振興的機(jī)遇期，制造業(yè)絕對(duì)是一個(gè)極其重要的領(lǐng)域，是個(gè)急速發(fā)展變化的領(lǐng)域。2003年3月國(guó)際真空學(xué)會(huì)執(zhí)委會(huì)在北京舉行，會(huì)議上討論了將原來(lái)的冶金專委會(huì)改名為“表面工程專委會(huì)”，當(dāng)時(shí)也考慮了另一個(gè)名字“涂層專委會(huì)”，我想用涂層材料更合適，含有繼承性和變革性。20世紀(jì)70年代曾經(jīng)說(shuō)成是塑料年代，此后塑料科技和工業(yè)迅速崛起，極大地改變了人類社會(huì)。繼而是信息時(shí)代，通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、萬(wàn)維網(wǎng)、智能網(wǎng)，信息流，日新月異地改變著人類的生活和觀念。我們這個(gè)時(shí)代是高速發(fā)展的時(shí)代，技術(shù)和觀念都在與時(shí)俱進(jìn)地改變著。

本世紀(jì)初興起了納米科技，促進(jìn)其到來(lái)的是由于微電子小型化的發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)科技發(fā)展進(jìn)入納米時(shí)代[1]，不僅電子學(xué)將進(jìn)入納電子學(xué)領(lǐng)域，物理學(xué)進(jìn)入介觀物理領(lǐng)域，各類科技，包括生物醫(yī)學(xué)等都在探索納米結(jié)構(gòu)與特性。涂層和表面改性越來(lái)越多地增加了納米科技的內(nèi)容，這是一種低維材料的制造和加工科技，將是制造技術(shù)的主流，將迅速地改變傳統(tǒng)制造技術(shù)的方法、理論和觀念，作為現(xiàn)今國(guó)際上的制造大國(guó)，世界加工廠，我們更應(yīng)該注意研究制造技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)。

1突破傳統(tǒng)制造技術(shù)的觀念

納米科技研究的內(nèi)容主要是在原子、分子尺度上構(gòu)造材料和器件，測(cè)量表征其結(jié)構(gòu)和特性，探索、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律和應(yīng)用領(lǐng)域。與我們熟悉傳統(tǒng)的相比，納米材料和器件具有顯著的維數(shù)效應(yīng)和尺寸效應(yīng)。近幾年來(lái)，在納米材料制造方面做了大量的研究工作，在納米粒子粉材的制造，以及材料結(jié)構(gòu)和特性測(cè)量、表征上取得了顯著成果[2～7]。接下來(lái)深入到納米線、納米管和納米帶的研究[8～14]，出現(xiàn)了一些成功有效的制造方法，發(fā)現(xiàn)了一些驚人的結(jié)構(gòu)和特性。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了納米復(fù)合材料的研究，展現(xiàn)了非常有希望的應(yīng)用前景[15～17]。近來(lái)人們?cè)诩{米科技初期成果的基礎(chǔ)上挑戰(zhàn)某些產(chǎn)品的傳統(tǒng)加工技術(shù)，比如Al組件的快速加工。

T.B.Sercombe等人報(bào)道了快速加工鋁(Al)組件的新方法[18]，這個(gè)方法的主要特征是用快速成型技術(shù)先形成樹(shù)脂鍵合件，然后在氮?dú)夥罩蟹纸馄滏I和第二次滲入鋁合金。在熱處理過(guò)程中，鋁與氮反應(yīng)形成氮化鋁骨架，在滲透過(guò)程中得到剛體結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)制造工藝相比，這個(gè)過(guò)程是簡(jiǎn)單的快速的，可以制造任何復(fù)雜組件，包括聚合物、陶瓷、金屬。圖1是過(guò)程示意和原型樣品，(a)是尼龍巾鑲嵌鋁粒子的SEM像，中心有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是為還原氧化鋁，它將不是鑄件中的成分。在尼龍被燒去時(shí)，這個(gè)結(jié)構(gòu)基本保持不變。(b)是氮化物骨架，圍繞Al粒子的一些環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微鏡像，再滲入Al時(shí)將形成密實(shí)結(jié)構(gòu)。(c)是燒結(jié)的氮化鋁和滲鋁組件，小柱的厚為0.5mm其密度和強(qiáng)度都達(dá)到了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的水平。他們還制作了公斤重量多種結(jié)構(gòu)的樣品。這是一種冶金技術(shù)的探索，開(kāi)辟了一種新的冶金和制造技術(shù)途徑。

2納米材料的完美定律

描述材料結(jié)構(gòu)的常用術(shù)語(yǔ)是原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。原子結(jié)構(gòu)的主要參量是晶格常數(shù)、鍵長(zhǎng)、鍵角；電子結(jié)構(gòu)的主要參量是能帶、量子態(tài)、分布函數(shù)。對(duì)于我們熟悉的宏觀體系，這些參量多是確定的常數(shù)，但對(duì)于納米體系，多數(shù)參量隨著原子數(shù)量的改變而變化。這是納米材料和器件的典型特征，它決定了納米材料的多樣性。其中有個(gè)重要規(guī)律，我們稱之為納米材料的完美定律，用簡(jiǎn)單語(yǔ)言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。它包括了納米晶粒的魔數(shù)規(guī)則，即含有13、55、147…等數(shù)量原子的原子團(tuán)是穩(wěn)定的，對(duì)于富勒烯碳60和碳70存在的幾率最大，而對(duì)于碳59或碳71等結(jié)構(gòu)體系根本不存在。這就是為什么斯莫利(Smmolley)他們當(dāng)初能在大量的富勒烯中首先發(fā)現(xiàn)碳60和碳70，從而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。對(duì)于一維納米結(jié)構(gòu)，包括納米管和納米線，存在類似的規(guī)則?？梢阅Ｐ蜕险J(rèn)為是由殼層構(gòu)成的，每個(gè)殼層中更精細(xì)的結(jié)構(gòu)稱為股，每一股是一條原子鏈，中心為1股包裹殼層為7股的表示為7-1結(jié)構(gòu)，再外殼層為11股的，表示為11-7-1結(jié)構(gòu)，等等，構(gòu)成最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這是一維納米結(jié)構(gòu)的魔數(shù)規(guī)則。對(duì)二維納米膜存在類似的缺陷熔化規(guī)則，即不容許存在很多缺陷，一旦超過(guò)臨界值，缺陷自發(fā)產(chǎn)生，完全破壞二維晶態(tài)結(jié)構(gòu)。上述這些低維結(jié)構(gòu)特征是完美定律的具體表述，進(jìn)步普遍表述理論是正在研究中的課題。

完美定律是我們討論涂層材料的出發(fā)點(diǎn)，因?yàn)榧{米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造過(guò)程中，方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)額高、成本低是最有競(jìng)爭(zhēng)力的?？梢韵胂?，制造成本很高的材料和器件能有市場(chǎng)，一定是不計(jì)成本的特殊需要，有政治背景或短期的社會(huì)需求。因此在我們探索納米材料制造時(shí)，首先考慮的應(yīng)是滿足完美定律的技術(shù)，如用甲烷電弧法制備納米金剛石粉技術(shù)[1]，電化學(xué)沉積法制備金屬納米線陣列技術(shù)[19]，以及電爐燒結(jié)法制造氧化物納米帶技術(shù)[20]等等。

3涂層納米材料將給我們帶來(lái)什么?

涂層納米材料是納米科技領(lǐng)域具有代表的材料，或是低維納米材料的有序堆積結(jié)構(gòu)，或者是低維納米材料填充的復(fù)合結(jié)構(gòu)。兩者都比傳統(tǒng)材料有驚人的結(jié)構(gòu)和特性。如新型高效光電池[21]、各向異性結(jié)構(gòu)材料[19]、新型面光源材料[22]等，這里舉例介紹基于熱電效應(yīng)的新型納米熱電變換材料。

熱電效應(yīng)器件的代表是熱電偶，即利用不同導(dǎo)體接觸的溫差電現(xiàn)象進(jìn)行溫度測(cè)量的器件?；跓犭娦?yīng)可以制成兩類器件：熱產(chǎn)生電和電產(chǎn)生溫差。前者可以用于制造焦電器件，即用熱直接發(fā)電，如將焦電材料涂于內(nèi)燃機(jī)缸表面，利用缸體溫度高于環(huán)境幾百度的溫差發(fā)電，將余熱變作電能回收。后者可以做成電致冷器件。這類的直接熱電變換器件具有無(wú)污染，沒(méi)有活動(dòng)部件，長(zhǎng)壽命，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，但塊體材料制成器件的效率低，限制了它的應(yīng)用。納米科技興起以后，人們探索利用納米晶或納米線結(jié)構(gòu)能否解決熱電效應(yīng)的效率問(wèn)題。認(rèn)為用量子點(diǎn)超晶格材料有希望顯著提高熱電器件的效率，這是由于納米材料顯著的能級(jí)分裂，有利于載流子的共振輸運(yùn)和降低晶格熱傳導(dǎo)，從而提高了器件的效率。T.C.Harman等人[23]報(bào)告了量子點(diǎn)超晶格結(jié)構(gòu)的熱-電效應(yīng)器件，他們制備了PbSeTe／PbTe量子點(diǎn)超晶格(QDSL)結(jié)構(gòu)，用其制造了熱電器件(Thermo-electrics，TE)，圖2(a)是納米超晶格TE致冷器件的結(jié)構(gòu)和電路圖，(b)電流-溫度曲線。將TE超晶格材料，其寬11mm，長(zhǎng)5mm，厚0.104mm，n-型的TE片，一端置于熱槽，另一端置于冷槽，為了減小冷槽熱傳導(dǎo)而形成這同結(jié)接觸，用一根細(xì)金屬線與熱槽連接。當(dāng)如圖2(a)所示加電流源時(shí)，將致冷降溫。對(duì)于這種納米線超晶格結(jié)構(gòu)，由于量子限制效應(yīng)，發(fā)生間隔很大的能級(jí)分裂，從而得到很高的熱電轉(zhuǎn)換效率。圖2(b)是TE器件的電流-溫度曲線，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)標(biāo)明為熱與冷端溫差(T)與電流(I)關(guān)系，電流坐標(biāo)表示相應(yīng)通過(guò)器件的電流?！鰹闊岫藴囟萒h與電流I的關(guān)系，其溫度對(duì)于流過(guò)器件的電流不敏感。為冷端溫度Tc與電流I的關(guān)系，其溫度對(duì)于電流是敏感的。圖中A是測(cè)得的最大溫差，43.7K，B是塊體(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大溫差，30.8K。從圖中可以看出，在較大電流時(shí)，冷端溫度趨于飽和。采用這種致冷器件由室溫降至一般冰箱的冷凍溫度是可能的。

電熱效應(yīng)的逆過(guò)程的應(yīng)用就是焦電器件，即利用熱源與環(huán)境的溫差發(fā)電。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)、鍋爐、致冷器高溫?zé)岫说仍O(shè)備的熱壁，涂上超晶格納米結(jié)構(gòu)涂層，利用剩余熱能發(fā)電，將是人們利用納米材料和組裝技術(shù)研究的重要課題。

類似面致冷、取暖，面光源，面環(huán)境監(jiān)測(cè)等涂層功能材料，將給家電產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性的影響，將會(huì)極大地改變?nèi)祟惖纳罘绞胶陀^念。

4含鐵碳納米管薄膜場(chǎng)發(fā)射

碳納米管陣列或含碳納米管涂層場(chǎng)發(fā)射被廣泛研究，以其為場(chǎng)發(fā)射陰極做成了平板顯示器。研究結(jié)果表明碳管的前端有較強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射能力，因此碳管涂層膜中多數(shù)碳管是平放在基底上的，場(chǎng)電子發(fā)射能力很差。我們制備了含有鐵(Fe)納米粒子的碳納米管，它的側(cè)向有更大的場(chǎng)發(fā)射能力，有利于用涂層法制造平板場(chǎng)發(fā)射陰極。圖3(a)是含鐵粒子碳納米的TEM像，碳管外形發(fā)生顯著改變。(b)是碳管場(chǎng)發(fā)射I-V特性曲線，I是CVD生長(zhǎng)的豎直排列碳納米管的場(chǎng)發(fā)射曲線，II是含鐵粒子碳納米管豎直陣列的場(chǎng)發(fā)射曲線，III是含粒子碳納米管躺在基底上的場(chǎng)發(fā)射曲線，有最強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射能力。根據(jù)此結(jié)果，將含鐵的碳納米管用作涂層場(chǎng)發(fā)射陰極，有利于研制平板顯示器。

5電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)

上面所講到的涂層納米功能材料和器件是當(dāng)今國(guó)際上研究的熱門課題，會(huì)很快取得重要成果，甚至有新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。當(dāng)我們?cè)谟懻撨@個(gè)納米科技中的重要方向時(shí)，不能不考慮更深層的理論問(wèn)題和更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。這就涉及到物理學(xué)的重要理論問(wèn)題，即電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系(electronstrongcorrelationsystem)與軟凝聚態(tài)物質(zhì)(softcondensationmatter)。

在量子力學(xué)出現(xiàn)之前，金屬材料電導(dǎo)的來(lái)源是個(gè)謎，20世紀(jì)初量子力學(xué)誕生后，解決了金屬導(dǎo)電問(wèn)題?；贐loch假設(shè)：晶體中原子的外層電子，適應(yīng)晶格周期調(diào)整它們的波長(zhǎng)，在整個(gè)晶體中傳播；電子-電子間沒(méi)有相互作用。這是量子力學(xué)的簡(jiǎn)化模型，沒(méi)有考慮電子間的相互作用，特別是在局域態(tài)電子的強(qiáng)相互作用。2003年又有人提出了金屬導(dǎo)電問(wèn)題，Phillips和他的同事以“難以琢磨的Bose金屬”為題重新討論了金屬導(dǎo)電問(wèn)題[24]。當(dāng)計(jì)入電子間的相互作用時(shí)，可能產(chǎn)生的多體態(tài)，超導(dǎo)和巨磁阻就是這種狀態(tài)。晶體中的缺陷破壞了完善導(dǎo)體，導(dǎo)致電子局域化。電子與核作用的等效結(jié)果表現(xiàn)為電子間的吸引作用，導(dǎo)致電荷載流子為Cooper對(duì)。但這個(gè)對(duì)的形成，不是超導(dǎo)的充分條件。當(dāng)所有Cooper對(duì)都成為單量子態(tài)時(shí)，才能觀察到超導(dǎo)性。這樣，對(duì)于費(fèi)米子由于包利(Paulii)不相容原則，不可能產(chǎn)生宏觀上的單量子態(tài)。Cooper對(duì)的旋轉(zhuǎn)半徑小于通常兩個(gè)電子相互作用的空間，成為Bose子。宏觀上呈現(xiàn)單量子態(tài)，Bose子的相干防止了局域量子化。在局域化電子范圍內(nèi)，超導(dǎo)性可能認(rèn)為是玻色-愛(ài)因斯坦凝聚，這個(gè)觀點(diǎn)現(xiàn)今被很多人接受。從20世紀(jì)初至今，對(duì)于基本粒子的量子統(tǒng)計(jì)有兩種，一是Fermi統(tǒng)計(jì)，遵從Paulii不相容原理，即每個(gè)能量量子態(tài)上只能容納自旋不同的2個(gè)電子，而B(niǎo)ose子則不受這個(gè)限制。在凝聚態(tài)物質(zhì)中有兩個(gè)基態(tài)：即共有化Bose子呈現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，局域化Bose子呈現(xiàn)絕緣態(tài)。然而，在幾個(gè)薄合金膜的實(shí)驗(yàn)中，觀察到金屬相，破壞了超導(dǎo)體和絕緣體之間直接轉(zhuǎn)換。經(jīng)分析認(rèn)為這是玻色金屬態(tài)，參與導(dǎo)電的是Bose子。推斷這個(gè)金屬相可能是渦流玻璃態(tài)，這個(gè)現(xiàn)象在銅氧化物超導(dǎo)體中得到了驗(yàn)證。

軟凝聚態(tài)物質(zhì)研究的對(duì)象是原子、分子間不僅存在短程作用力，而且存在長(zhǎng)程作用力，表觀上呈現(xiàn)的粘稠物質(zhì)形態(tài)，稱為軟凝聚態(tài)。至今，人類對(duì)于晶體和原子存在強(qiáng)相互作用的固體已經(jīng)知道得相當(dāng)透徹了，但對(duì)軟凝聚態(tài)的很多科學(xué)問(wèn)題還沒(méi)有深入研究，21世紀(jì)以來(lái)，引起了科學(xué)家的極大興趣。軟凝聚態(tài)物質(zhì)包括流體、離子液體、復(fù)合流體、液晶、固體電解、離子導(dǎo)體、有機(jī)粘稠體、有機(jī)柔性材料、有機(jī)復(fù)合體，以及生物活體功能材料等。這其中的液晶由于在顯示器件上的很大市場(chǎng)需求，是被研究得相當(dāng)清楚的一種。其他軟凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和特性的科學(xué)問(wèn)題和應(yīng)用前景是目前被關(guān)注的研究課題。這其中主要有：微流體閥和泵、納米模板、納米陣列透鏡、有機(jī)半導(dǎo)體、有機(jī)陶瓷、流體類導(dǎo)體、表面敏感材料、親水疏水表面、有機(jī)晶體、生物材料(人造骨和牙齒)、柔性集成器件，以及他們的復(fù)合，統(tǒng)稱為分子調(diào)控材料(materialsofmolecularmanipulation)。其主要特征是原子結(jié)構(gòu)的多變性和柔性，研究材料的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)和特性的測(cè)量、表征，追求特殊功能；理論上探討原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定體系，光、電、熱、機(jī)械特性，以及載流子及其輸運(yùn)。關(guān)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)，有些早已為人類所用，電解液、液晶等，但對(duì)其理論研究處于初期階段?？茖W(xué)的發(fā)展和應(yīng)用的需求促進(jìn)深入的理論研究，判斷體系穩(wěn)定存在的依據(jù)是自由能最小，體系自由能可表示為F=E-TS，其中S是熵。對(duì)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)體系，S是重要參量。其中更多的缺陷，原子、分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜行為，更多的電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)，不再是單粒子統(tǒng)計(jì)所能描述，需要研究粒子間存在相互作用的統(tǒng)計(jì)理論。多樣性是這個(gè)體系的突出特征，因此其理論涉及廣泛、復(fù)雜問(wèn)題。

物理學(xué)是探索物態(tài)結(jié)構(gòu)與特性的基礎(chǔ)學(xué)科，是認(rèn)識(shí)自然和發(fā)展科技的基礎(chǔ)，其中以原子間有較強(qiáng)作用的稠密物質(zhì)體系為主要研究對(duì)象的凝聚態(tài)物理近些年有了迅速進(jìn)展，研究范圍不斷擴(kuò)大，從固體結(jié)構(gòu)、相變、光電磁特性擴(kuò)展到液晶、復(fù)雜流體、聚合物和生物體結(jié)構(gòu)等。幾乎每一二十年就有新物質(zhì)狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)了人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)和對(duì)其規(guī)律把握能力，推動(dòng)了科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。21世紀(jì)仍有一些老的科學(xué)問(wèn)題需要深入研究，一些新科學(xué)問(wèn)題已提到人們的面前。特別是低維量子限域體系和極端條件下的基本物理問(wèn)題。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的介觀物理，后來(lái)發(fā)展成為納米科技所涉及的學(xué)科領(lǐng)域。與宏觀體系和原子體系相比，低維量子限域體系，還有很多物理問(wèn)題有待解決，人們熟悉的宏觀體系得到的規(guī)則和結(jié)論有些不再有效，適用于低維量子限域體系的處理方法和理論需要探索，特別是將涉及到多層次多系統(tǒng)問(wèn)題的描述和表征，將會(huì)有更多的新現(xiàn)象、新效應(yīng)、新規(guī)律被發(fā)現(xiàn)。在納米尺度，研究原子、分子組裝、測(cè)量、表征，涉及有機(jī)材料、無(wú)機(jī)／有機(jī)復(fù)合材料和生物材料，這將大大的擴(kuò)展了物理學(xué)研究的范圍和深度。涉及的重大科學(xué)前沿問(wèn)題和重點(diǎn)發(fā)展方向有①?gòu)?qiáng)關(guān)聯(lián)和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，及其他新奇特性凝聚態(tài)物質(zhì)；②低維量子限域體系的結(jié)構(gòu)和量子特性，包括納米尺度功能材料和器件結(jié)構(gòu)和特性；③粒子物理，描述物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和基本相互作用的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型和有關(guān)問(wèn)題，以及復(fù)雜系統(tǒng)物理；④極端條件下的物理問(wèn)題，探索高能過(guò)程、核結(jié)構(gòu)、等離子體、新物理現(xiàn)象和核物質(zhì)新形態(tài)等；⑤生命活動(dòng)中的物理問(wèn)題，物理學(xué)的基本規(guī)律、概念、技術(shù)引入生命科學(xué)中，研究生物大分子體系特征、DNA、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能等，其研究關(guān)鍵將在于定量化和系統(tǒng)性，必然是多學(xué)科的交叉發(fā)展，成為未來(lái)科學(xué)的重要領(lǐng)域。

6結(jié)論

本文討論了納米線涂層的結(jié)構(gòu)和特性，重點(diǎn)是納米線的復(fù)合涂層和其電學(xué)特性、光電特性。其中包括制造技術(shù)新觀念，納米材料的完美定律，納米涂層的熱-電效應(yīng)，碳納米管的側(cè)向場(chǎng)發(fā)射，以及電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，展示了涂層科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展前景。

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篇（3）

TheAdvanceofFunctionallyGradientMaterials

JinliangCui

(Qinghaiuniversity,XiningQinghai810016,china)

Abstract:Thispaperintroducestheconcept，types，capability，preparationmethodsoffunctionallygradedmaterials.Baseduponanalysisofthepresentapplicationsituationsandprospectofthiskindofmaterialssomeproblemsexistedarepresented.ThecurrentstatusoftheresearchofFGMarediscussedandananticipationofitsfuturedevelopmentisalsopresent.

Keywords:FGM；composite；theAdvance

0引言

信息、能源、材料是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的三大支柱?，F(xiàn)代高科技的競(jìng)爭(zhēng)在很大程度上依賴于材料科學(xué)的發(fā)展。對(duì)材料,特別是對(duì)高性能材料的認(rèn)識(shí)水平、掌握和應(yīng)用能力,直接體現(xiàn)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力,也是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和社會(huì)文明進(jìn)步速度的標(biāo)志。因此,新材料的開(kāi)發(fā)與研究是材料科學(xué)發(fā)展的先導(dǎo),是21世紀(jì)高科技領(lǐng)域的基石。

近年來(lái),材料科學(xué)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展[1]。究其原因,一方面是各個(gè)學(xué)科的交叉滲透引入了新理論、新方法及新的實(shí)驗(yàn)技術(shù);另一方面是實(shí)際應(yīng)用的迫切需要對(duì)材料提出了新的要求。而FGM即是為解決實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用問(wèn)題而產(chǎn)生的一種新型復(fù)合材料，這種材料對(duì)新一代航天飛行器突破“小型化”，“輕質(zhì)化”，“高性能化”和“多功能化”具有舉足輕重的作用[2]，并且它也可廣泛用于其它領(lǐng)域，所以它是近年來(lái)在材料科學(xué)中涌現(xiàn)出的研究熱點(diǎn)之一。

1FGM概念的提出

當(dāng)代航天飛機(jī)等高新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料性能的要求越來(lái)越苛刻。例如：當(dāng)航天飛機(jī)往返大氣層，飛行速度超過(guò)25個(gè)馬赫數(shù)，其表面溫度高達(dá)2000℃。而其燃燒室內(nèi)燃燒氣體溫度可超過(guò)2000℃，燃燒室的熱流量大于5MW/m2,其空氣入口的前端熱通量達(dá)5MW/m2.對(duì)于如此大的熱量必須采取冷卻措施，一般將用作燃料的液氫作為強(qiáng)制冷卻的冷卻劑，此時(shí)燃燒室內(nèi)外要承受高達(dá)1000K以上的溫差,傳統(tǒng)的單相均勻材料已無(wú)能為力[1]。若采用多相復(fù)合材料,如金屬基陶瓷涂層材料,由于各相的熱脹系數(shù)和熱應(yīng)力的差別較大,很容易在相界處出現(xiàn)涂層剝落[3]或龜裂[1]現(xiàn)象，其關(guān)鍵在于基底和涂層間存在有一個(gè)物理性能突變的界面。為解決此類極端條件下常規(guī)耐熱材料的不足，日本學(xué)者新野正之、平井敏雄和渡邊龍三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以連續(xù)變化的組分梯度來(lái)代替突變界面,消除物理性能的突變,使熱應(yīng)力降至最小[3],如圖1所示。

隨著研究的不斷深入，梯度功能材料的概念也得到了發(fā)展。目前梯度功能材料(FGM)是指以計(jì)算機(jī)輔助材料設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，采用先進(jìn)復(fù)合技術(shù)，使構(gòu)成材料的要素（組成、結(jié)構(gòu)）沿厚度方向有一側(cè)向另一側(cè)成連續(xù)變化，從而使材料的性質(zhì)和功能呈梯度變化的新型材料[4]。

2FGM的特性和分類

2.1FGM的特殊性能

由于FGM的材料組分是在一定的空間方向上連續(xù)變化的特點(diǎn)如圖2,因此它能有效地克服傳統(tǒng)復(fù)合材料的不足[5]。正如Erdogan在其論文[6]中指出的與傳統(tǒng)復(fù)合材料相比FGM有如下優(yōu)勢(shì):

1)將FGM用作界面層來(lái)連接不相容的兩種材料,可以大大地提高粘結(jié)強(qiáng)度;

2)將FGM用作涂層和界面層可以減小殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力;

3)將FGM用作涂層和界面層可以消除連接材料中界面交叉點(diǎn)以及應(yīng)力自由端點(diǎn)的應(yīng)力奇異性;

4)用FGM代替?zhèn)鹘y(tǒng)的均勻材料涂層,既可以增強(qiáng)連接強(qiáng)度也可以減小裂紋驅(qū)動(dòng)力。

圖2

2.2FGM的分類

根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)FGM有多種分類方式。根據(jù)材料的組合方式，F(xiàn)GM分為金屬/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多種組合方式的材料[1]；根據(jù)其組成變化FGM分為梯度功能整體型（組成從一側(cè)到另一側(cè)呈梯度漸變的結(jié)構(gòu)材料），梯度功能涂敷型（在基體材料上形成組成漸變的涂層），梯度功能連接型（連接兩個(gè)基體間的界面層呈梯度變化）[1]；根據(jù)不同的梯度性質(zhì)變化分為密度FGM，成分FGM，光學(xué)FGM，精細(xì)FGM等[4]；根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域有可分為耐熱FGM，生物、化學(xué)工程FGM，電子工程FGM等[7]。

3FGM的應(yīng)用

FGM最初是從航天領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的。隨著FGM研究的不斷深入,人們發(fā)現(xiàn)利用組分、結(jié)構(gòu)、性能梯度的變化,可制備出具有聲、光、電、磁等特性的FGM,并可望應(yīng)用于許多領(lǐng)域。FGM的應(yīng)用[8]見(jiàn)圖3。

圖3FGM的應(yīng)用

功能

應(yīng)用領(lǐng)域材料組合

緩和熱應(yīng)

力功能及

結(jié)合功能

航天飛機(jī)的超耐熱材料

陶瓷引擎

耐磨耗損性機(jī)械部件

耐熱性機(jī)械部件

耐蝕性機(jī)械部件

加工工具

運(yùn)動(dòng)用具:建材陶瓷金屬

陶瓷金屬

塑料金屬

異種金屬

異種陶瓷

金剛石金屬

碳纖維金屬塑料

核功能

原子爐構(gòu)造材料

核融合爐內(nèi)壁材料

放射性遮避材料輕元素高強(qiáng)度材料

耐熱材料遮避材料

耐熱材料遮避材料

生物相溶性

及醫(yī)學(xué)功能

人工牙齒牙根

人工骨

人工關(guān)節(jié)

人工內(nèi)臟器官:人工血管

補(bǔ)助感覺(jué)器官

生命科學(xué)磷灰石氧化鋁

磷灰石金屬

磷灰石塑料

異種塑料

硅芯片塑料

電磁功能

電磁功能陶瓷過(guò)濾器

超聲波振動(dòng)子

IC

磁盤

磁頭

電磁鐵

長(zhǎng)壽命加熱器

超導(dǎo)材料

電磁屏避材料

高密度封裝基板壓電陶瓷塑料

壓電陶瓷塑料

硅化合物半導(dǎo)體

多層磁性薄膜

金屬鐵磁體

金屬鐵磁體

金屬陶瓷

金屬超導(dǎo)陶瓷

塑料導(dǎo)電性材料

陶瓷陶瓷

光學(xué)功能防反射膜

光纖;透鏡;波選擇器

多色發(fā)光元件

玻璃激光透明材料玻璃

折射率不同的材料

不同的化合物半導(dǎo)體

稀土類元素玻璃

能源轉(zhuǎn)化功能

MHD發(fā)電

電極;池內(nèi)壁

熱電變換發(fā)電

燃料電池

地?zé)岚l(fā)電

太陽(yáng)電池陶瓷高熔點(diǎn)金屬

金屬陶瓷

金屬硅化物

陶瓷固體電解質(zhì)

金屬陶瓷

電池硅、鍺及其化合物

4FGM的研究

FGM研究?jī)?nèi)容包括材料設(shè)計(jì)、材料制備和材料性能評(píng)價(jià)。FGM的研究開(kāi)發(fā)體系如圖4所示[8]。

設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

圖4FGM研究開(kāi)發(fā)體系

4.1FGM設(shè)計(jì)

FGM設(shè)計(jì)是一個(gè)逆向設(shè)計(jì)過(guò)程[7]。

首先確定材料的最終結(jié)構(gòu)和應(yīng)用條件,然后從FGM設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇滿足使用條件的材料組合、過(guò)渡組份的性能及微觀結(jié)構(gòu),以及制備和評(píng)價(jià)方法,最后基于上述結(jié)構(gòu)和材料組合選擇,根據(jù)假定的組成成份分布函數(shù),計(jì)算出體系的溫度分布和熱應(yīng)力分布。如果調(diào)整假定的組成成份分布函數(shù),就有可能計(jì)算出FGM體系中最佳的溫度分布和熱應(yīng)力分布,此時(shí)的組成分布函數(shù)即最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。

FGM設(shè)計(jì)主要構(gòu)成要素有三:

1)確定結(jié)構(gòu)形狀,熱—力學(xué)邊界條件和成分分布函數(shù);

2)確定各種物性數(shù)據(jù)和復(fù)合材料熱物性參數(shù)模型;

3)采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)—力學(xué)計(jì)算方法,包括有限元方法計(jì)算FGM的應(yīng)力分布,采用通用的和自行開(kāi)發(fā)的軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

FGM設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是與材料的制備工藝緊密結(jié)合,借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng),得出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

4.2FGM的制備

FGM制備研究的主要目標(biāo)是通過(guò)合適的手段,實(shí)現(xiàn)FGM組成成份、微觀結(jié)構(gòu)能夠按設(shè)計(jì)分布,從而實(shí)現(xiàn)FGM的設(shè)計(jì)性能?？煞譃榉勰┲旅芊?如粉末冶金法(PM),自蔓延高溫合成法(SHS);涂層法:如等離子噴涂法,激光熔覆法,電沉積法,氣相沉積包含物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)相沉積(CVD);形變與馬氏體相變[10、14]。

4.2.1粉末冶金法(PM)

PM法是先將原料粉末按設(shè)計(jì)的梯度成分成形,然后燒結(jié)。通過(guò)控制和調(diào)節(jié)原料粉末的粒度分布和燒結(jié)收縮的均勻性,可獲得熱應(yīng)力緩和的FGM。粉末冶金法可靠性高,適用于制造形狀比較簡(jiǎn)單的FGM部件,但工藝比較復(fù)雜,制備的FGM有一定的孔隙率,尺寸受模具限制[7]。常用的燒結(jié)法有常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)及反應(yīng)燒結(jié)等。這種工藝比較適合制備大體積的材料。PM法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易于操作和成本低等優(yōu)點(diǎn),但要對(duì)保溫溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度進(jìn)行嚴(yán)格控制。國(guó)內(nèi)外利用粉末冶金方法已制備出的FGM有:MgC/Ni、ZrO2/W、Al2O3/ZrO2[8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7]。

4.2.2自蔓延燃燒高溫合成法(Self-propagatingHigh-temperatureSynthesis簡(jiǎn)稱SHS或CombustionSynthesis)

SHS法是前蘇聯(lián)科學(xué)家Merzhanov等在1967年研究Ti和B的燃燒反應(yīng)時(shí),發(fā)現(xiàn)的一種合成材料的新技術(shù)。其原理是利用外部能量加熱局部粉體引燃化學(xué)反應(yīng),此后化學(xué)反應(yīng)在自身放熱的支持下,自動(dòng)持續(xù)地蔓延下去,利用反應(yīng)熱將粉末燒結(jié)成材，最后合成新的化合物。其反應(yīng)示意圖如圖6所示[16]：

圖6SHS反應(yīng)過(guò)程示意圖

SHS法具有產(chǎn)物純度高、效率高、成本低、工藝相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。并且適合制造大尺寸和形狀復(fù)雜的FGM。但SHS法僅適合存在高放熱反應(yīng)的材料體系,金屬與陶瓷的發(fā)熱量差異大,燒結(jié)程度不同,較難控制,因而影響材料的致密度,孔隙率較大,機(jī)械強(qiáng)度較低。目前利用SHS法己制備出Al/TiB2,Cu/TiB2、Ni/TiC[8]、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。

4.2.3噴涂法

噴涂法主要是指等離子體噴涂工藝,適用于形狀復(fù)雜的材料和部件的制備。通常,將金屬和陶瓷的原料粉末分別通過(guò)不同的管道輸送到等離子噴槍內(nèi),并在熔化的狀態(tài)下將它噴鍍?cè)诨w的表面上形成梯度功能材料涂層。可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制粉料的輸送速度和流量來(lái)得到設(shè)計(jì)所要求的梯度分布函數(shù)。這種工藝已經(jīng)被廣泛地用來(lái)制備耐熱合金發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的熱障涂層上,其成分是部分穩(wěn)定氧化鋯(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。

4.2.3.1等離子噴涂法(PS)

PS法的原理是等離子氣體被電子加熱離解成電子和離子的平衡混合物,形成等離子體,其溫度高達(dá)1500K,同時(shí)處于高度壓縮狀態(tài),所具有的能量極大。等離子體通過(guò)噴嘴時(shí)急劇膨脹形成亞音速或超音速的等離子流,速度可高達(dá)1.5km/s。原料粉末送至等離子射流中,粉末顆粒被加熱熔化,有時(shí)還會(huì)與等離子體發(fā)生復(fù)雜的冶金化學(xué)反應(yīng),隨后被霧化成細(xì)小的熔滴,噴射在基底上,快速冷卻固結(jié),形成沉積層。噴涂過(guò)程中改變陶瓷與金屬的送粉比例,調(diào)節(jié)等離子射流的溫度及流速,即可調(diào)整成分與組織,獲得梯度涂層[8、11]。該法的優(yōu)點(diǎn)是可以方便的控制粉末成分的組成,沉積效率高,無(wú)需燒結(jié),不受基體面積大小的限制,比較容易得到大面積的塊材[10],但梯度涂層與基體間的結(jié)合強(qiáng)度不高,并存在涂層組織不均勻,空洞疏松,表面粗糙等缺陷。采用此法己制備出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7]、NiCrAl/MgO-ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料

圖7PS方法制備FGM涂層示意圖[17]（a）單槍噴涂（b）雙槍噴涂

4.2.3.2激光熔覆法

激光熔覆法是將預(yù)先設(shè)計(jì)好組分配比的混合粉末A放置在基底B上,然后以高功率的激光入射至A并使之熔化,便會(huì)產(chǎn)生用B合金化的A薄涂層,并焊接到B基底表面上,形成第一包覆層。改變注入粉末的組成配比,在上述覆層熔覆的同時(shí)注入,在垂直覆層方向上形成組分的變化。重復(fù)以上過(guò)程,就可以獲得任意多層的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用顆粒陶瓷增強(qiáng)劑熔覆金屬獲得了梯度多層結(jié)構(gòu)。梯度的變化可以通過(guò)控制初始涂層A的數(shù)量和厚度,以及熔區(qū)的深度來(lái)獲得,熔區(qū)的深度本身由激光的功率和移動(dòng)速度來(lái)控制。該工藝可以顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱及電氣特性和生物活性等性能,但由于激光溫度過(guò)高,涂層表面有時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋或孔洞,并且陶瓷顆粒與金屬往往發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[10]。采用此法可制備Ti-Al、WC-Ni、Al-SiC系梯度功能材料[7]。

圖8同步注粉式激光表面熔覆處理示意圖[18]

4.2.3.3熱噴射沉積[10]

與等離子噴涂有些相關(guān)的一種工藝是熱噴涂。用這種工藝把先前熔化的金屬射流霧化,并噴涂到基底上凝固,因此,建立起一層快速凝固的材料。通過(guò)將增強(qiáng)粒子注射到金屬流束中,這種工藝已被推廣到制造復(fù)合材料中。陶瓷增強(qiáng)顆粒,典型的如SiC或Al2O3,一般保持固態(tài),混入金屬液滴而被涂覆在基底,形成近致密的復(fù)合材料。在噴涂沉積過(guò)程中,通過(guò)連續(xù)地改變?cè)鰪?qiáng)顆粒的饋送速率,熱噴涂沉積已被推廣產(chǎn)生梯度6061鋁合金/SiC復(fù)合材料?？梢允褂脽岬褥o壓工序以消除梯度復(fù)合材料中的孔隙。

4.2.3.4電沉積法

電沉積法是一種低溫下制備FGM的化學(xué)方法。該法利用電鍍的原理,將所選材料的懸浮液置于兩電極間的外場(chǎng)中,通過(guò)注入另一相的懸浮液使之混合,并通過(guò)控制鍍液流速、電流密度或粒子濃度,在電場(chǎng)作用下電荷的懸浮顆粒在電極上沉積下來(lái),最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基體材料可以是金屬、塑料、陶瓷或玻璃,涂層的主要材料為TiO2-Ni,Cu-Ni,SiC-Cu,Cu-Al2O3等。此法可以在固體基體材料的表面獲得金屬、合金或陶瓷的沉積層,以改變固體材料的表面特性,提高材料表面的耐磨損性、耐腐蝕性或使材料表面具有特殊的電磁功能、光學(xué)功能、熱物理性能,該工藝由于對(duì)鍍層材料的物理力學(xué)性能破壞小、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、成型壓力和溫度低,精度易控制,生產(chǎn)成本低廉等顯著優(yōu)點(diǎn)而備受材料研究者的關(guān)注。但該法只適合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]

4.2.3.5氣相沉積法

氣相沉積是利用具有活性的氣態(tài)物質(zhì)在基體表面成膜的技術(shù)。通過(guò)控制彌散相濃度,在厚度方向上實(shí)現(xiàn)組分的梯度化,適合于制備薄膜型及平板型FGM[8]。該法可以制備大尺寸的功能梯度材料,但合成速度低,一般不能制備出大厚度的梯度膜,與基體結(jié)合強(qiáng)度低、設(shè)備比較復(fù)雜。采用此法己制備出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。氣相沉積按機(jī)理的不同分為物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)兩類。

化學(xué)氣相沉積法(CVD)是將兩相氣相均質(zhì)源輸送到反應(yīng)器中進(jìn)行均勻混合,在熱基板上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并使反映產(chǎn)物沉積在基板上。通過(guò)控制反應(yīng)氣體的壓力、組成及反應(yīng)溫度,精確地控制材料的組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài),并能使其組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)從一種組分到另一種組分連續(xù)變化,可得到按設(shè)計(jì)要求的FGM。另外,該法無(wú)須燒結(jié)即可制備出致密而性能優(yōu)異的FGM,因而受到人們的重視。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制備過(guò)程包括：氣相反應(yīng)物的形成；氣相反應(yīng)物傳輸?shù)匠练e區(qū)域；固體產(chǎn)物從氣相中沉積與襯底[12]。

物理氣相沉積法(PVD)是通過(guò)加熱固相源物質(zhì),使其蒸發(fā)為氣相,然后沉積于基材上,形成約100μm厚度的致密薄膜。加熱金屬的方法有電阻加熱、電子束轟擊、離子濺射等。PVD法的特點(diǎn)是沉積溫度低,對(duì)基體熱影響小,但沉積速度慢。日本科技廳金屬材料研究所用該法制備出Ti/TiN、Ti/TiC、Cr/CrN系的FGM[7~8、10~11]

4.2.4形變與馬氏體相變[8]

通過(guò)伴隨的應(yīng)變變化,馬氏體相變能在所選擇的材料中提供一個(gè)附加的被稱作“相變塑性”的變形機(jī)制。借助這種機(jī)制在恒溫下形成的馬氏體量隨材料中的應(yīng)力和變形量的增加而增加。因此,在合適的溫度范圍內(nèi),可以通過(guò)施加應(yīng)變(或等價(jià)應(yīng)力)梯度,在這種材料中產(chǎn)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體體積分?jǐn)?shù)梯度。這一方法在順磁奧氏體18-8不銹鋼(Fe-18%,Cr-8%Ni)試樣內(nèi)部獲得了鐵磁馬氏體α體積分?jǐn)?shù)的連續(xù)變化。這種工藝雖然明顯局限于一定的材料范圍,但能提供一個(gè)簡(jiǎn)單的方法,可以一步生產(chǎn)含有飽和磁化強(qiáng)度連續(xù)變化的材料,這種材料對(duì)于位置測(cè)量裝置的制造有潛在的應(yīng)用前景。

4.3FGM的特性評(píng)價(jià)

功能梯度材料的特征評(píng)價(jià)是為了進(jìn)一步優(yōu)化成分設(shè)計(jì),為成分設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),目前已開(kāi)發(fā)出局部熱應(yīng)力試驗(yàn)評(píng)價(jià)、熱屏蔽性能評(píng)價(jià)和熱性能測(cè)定、機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定等四個(gè)方面。這些評(píng)價(jià)技術(shù)還停留在功能梯度材料物性值試驗(yàn)測(cè)定等基礎(chǔ)性的工作上[7]。目前,對(duì)熱壓力緩和型的FGM主要就其隔熱性能、熱疲勞功能、耐熱沖擊特性、熱壓力緩和性能以及機(jī)械性能進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]。目前,日本、美國(guó)正致力于建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)特征評(píng)價(jià)體系[7~8]。

5FGM的研究發(fā)展方向

5.1存在的問(wèn)題

作為一種新型功能材料,梯度功能材料范圍廣泛,性能特殊,用途各異。尚存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步的研究和解決,主要表現(xiàn)在以下一些方面[5、13]:

1）梯度材料設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)（包括材料體系、物性參數(shù)、材料制備和性能評(píng)價(jià)等）還需要補(bǔ)充、收集、歸納、整理和完善；

2）尚需要進(jìn)一步研究和探索統(tǒng)一的、準(zhǔn)確的材料物理性質(zhì)模型，揭示出梯度材料物理性能與成分分布，微觀結(jié)構(gòu)以及制備條件的定量關(guān)系，為準(zhǔn)確、可靠地預(yù)測(cè)梯度材料物理性能奠定基礎(chǔ)；

3）隨著梯度材料除熱應(yīng)力緩和以外用途的日益增加，必須研究更多的物性模型和設(shè)計(jì)體系，為梯度材料在多方面研究和應(yīng)用開(kāi)辟道路；

4）尚需完善連續(xù)介質(zhì)理論、量子（離散）理論、滲流理論及微觀結(jié)構(gòu)模型，并借助計(jì)算機(jī)模擬對(duì)材料性能進(jìn)行理論預(yù)測(cè)，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。

5)已制備的梯度功能材料樣品的體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,還不具有較多的實(shí)用價(jià)值;

6)成本高。

5.2FGM制備技術(shù)總的研究趨勢(shì)[13、15、19-20]

1）開(kāi)發(fā)的低成本、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便的制備技術(shù)；

2）開(kāi)發(fā)大尺寸和復(fù)雜形狀的FGM制備技術(shù)；

3）開(kāi)發(fā)更精確控制梯度組成的制備技術(shù)（高性能材料復(fù)合技術(shù)）；

4）深入研究各種先進(jìn)的制備工藝機(jī)理，特別是其中的光、電、磁特性。

5.3對(duì)FGM的性能評(píng)價(jià)進(jìn)行研究[2、13]

有必要從以下5個(gè)方面進(jìn)行研究：

1）熱穩(wěn)定性，即在溫度梯度下成分分布隨時(shí)間變化關(guān)系問(wèn)題；

2）熱絕緣性能；

3）熱疲勞、熱沖擊和抗震性；

4）抗極端環(huán)境變化能力；

5）其他性能評(píng)價(jià)，如熱電性能、壓電性能、光學(xué)性能和磁學(xué)性能等

6結(jié)束語(yǔ)

FGM的出現(xiàn)標(biāo)志著現(xiàn)代材料的設(shè)計(jì)思想進(jìn)入了高性能新型材料的開(kāi)發(fā)階段[8]。FGM的研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用已成為當(dāng)前材料科學(xué)的前沿課題。目前正在向多學(xué)科交叉,多產(chǎn)業(yè)結(jié)合,國(guó)際化合作的方向發(fā)展。

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篇（4）

1.培養(yǎng)模式不利于專業(yè)碩士科技論文寫作

專業(yè)碩士要求畢業(yè)后能夠承擔(dān)生產(chǎn)、研發(fā)、技術(shù)服務(wù)等的一線工作，與傳統(tǒng)的純學(xué)術(shù)上的研究生教育相比，高校在全日制專業(yè)碩士的培養(yǎng)上更著重于聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)研發(fā)的實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。因此，在專業(yè)碩士的培養(yǎng)上就要求增多實(shí)踐實(shí)習(xí)類教學(xué)。以材料工程專業(yè)碩士為例，他們有一部分時(shí)間是在工廠或企業(yè)中度過(guò)，這種實(shí)踐教學(xué)模式必然會(huì)減少專業(yè)碩士的科技論文寫作時(shí)間和能力。

2.高校對(duì)專業(yè)碩士科技論文寫作課程重視不夠

目前高校雖開(kāi)設(shè)了科技論文寫作課程，但課程主要講解科技論文的寫作要求及內(nèi)容，學(xué)生只能學(xué)到科技論文的寫作格式，缺乏基礎(chǔ)載體，對(duì)于給定的研究對(duì)象，用什么方法加以研究，還是無(wú)從知曉。而且，高校在專業(yè)碩士實(shí)踐教學(xué)和科技論文寫作教學(xué)方面結(jié)合得還不夠，學(xué)生不能很好地將實(shí)踐成果如實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等歸納整理到科技論文中去。

3.學(xué)生寫作能力差，主動(dòng)性不強(qiáng)

目前研究生尤其是理工科學(xué)生寫作水平較低，面對(duì)科技論文感到壓力很大，往往帶著強(qiáng)烈的排斥情緒去完成寫作，更提不上主動(dòng)地開(kāi)展科學(xué)問(wèn)題研究。不少研究生對(duì)科技論文、研究報(bào)告甚至畢業(yè)設(shè)計(jì)都采取應(yīng)付的態(tài)度，缺乏創(chuàng)新思維和能力。學(xué)生還存在實(shí)踐過(guò)程中不知如何把理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，不能很好地閱讀和理解英文文獻(xiàn)等問(wèn)題。

4.缺乏提高學(xué)生科技論文寫作能力的實(shí)踐活動(dòng)

進(jìn)行科技論文的創(chuàng)作，需要大量的寫作經(jīng)驗(yàn)和素材。科技論文寫作活動(dòng)的開(kāi)展，如開(kāi)放高水平科研平臺(tái)資源，開(kāi)展交叉學(xué)科學(xué)術(shù)交流，定期開(kāi)展課題組科研報(bào)告，邀請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的老師和同學(xué)做學(xué)術(shù)交流等活動(dòng)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的寫作積極性，能夠鍛煉學(xué)生快速有效地獲取并分析科研資源和綜合運(yùn)用科研知識(shí)撰寫科技論文的能力。但目前高校在這方面的培養(yǎng)主要停留在理論課程方面，缺乏提高學(xué)生科技論文寫作能力的實(shí)踐活動(dòng)。

二、專業(yè)碩士科技論文寫作能力培養(yǎng)的探索與實(shí)踐

專業(yè)碩士的培養(yǎng)目標(biāo)要求其知識(shí)構(gòu)成既要專業(yè)又要全面。加強(qiáng)專業(yè)碩士的科技論文寫作能力的培養(yǎng)有助于充實(shí)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，也有助于學(xué)生科技創(chuàng)新能力、邏輯思維、語(yǔ)言組織和總結(jié)歸納能力的提高。筆者從專業(yè)碩士的特點(diǎn)入手，針對(duì)這個(gè)新生的研究生群體探索和歸納了如下幾點(diǎn)提高專業(yè)碩士科技論文寫作能力的舉措：

1.提高高校對(duì)專業(yè)碩士科技論文寫作的重視

首先，我國(guó)現(xiàn)有的針對(duì)專業(yè)碩士的科技論文寫作教學(xué)體系還不夠完善，高校各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和老師應(yīng)從制度上重視專業(yè)碩士的科技論文寫作能力培養(yǎng)，采取靈活實(shí)用的教學(xué)方法，制定切實(shí)有效的措施，強(qiáng)化管理和監(jiān)督機(jī)制來(lái)保證論文寫作質(zhì)量。其次，我國(guó)目前研究生教育實(shí)行導(dǎo)師制，導(dǎo)師在提高研究生論文寫作水平中充當(dāng)著重要的角色。為此，各高校需要加大師資力量的投入，打造優(yōu)秀的研究生導(dǎo)師隊(duì)伍，增強(qiáng)導(dǎo)師的工作積極性和使命感，聘請(qǐng)具有豐富寫作經(jīng)驗(yàn)的老師授課。最后，高校應(yīng)重視專業(yè)碩士科技論文寫作教學(xué)，編寫具有針對(duì)性的教材，建設(shè)國(guó)際化的課程體系，設(shè)置合理的課程結(jié)構(gòu)，注重寫作課程的專業(yè)性和實(shí)用性。

2.優(yōu)化科技論文寫作課程教學(xué)

傳統(tǒng)的科技論文寫作教學(xué)主要在理論層面，對(duì)于專業(yè)碩士而言，可以通過(guò)結(jié)合寫作理論課和寫作實(shí)踐課來(lái)達(dá)到優(yōu)化寫作教學(xué)的目的。在專業(yè)碩士的科技論文寫作課程教學(xué)中，除了向?qū)W生講解科技論文的寫作格式、內(nèi)容、要求和創(chuàng)作思路外，還應(yīng)做到：（1）向?qū)W生介紹和演示常用的論文檢索方法。例如對(duì)材料工程碩士而言，要使學(xué)生學(xué)會(huì)利用知網(wǎng)、維普網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)、ISIWebofScience、EIVillage、Springer、Elsevier和Google學(xué)術(shù)搜索等檢索資源查詢文獻(xiàn)。（2）向?qū)W生介紹不同研究方向的中英文專業(yè)詞匯和關(guān)鍵詞，以利于學(xué)生檢索和閱讀文獻(xiàn)。（3）教會(huì)學(xué)生使用Excel、Origin等數(shù)據(jù)處理軟件，現(xiàn)場(chǎng)演示，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的好奇感和積極性，讓學(xué)生學(xué)會(huì)軟件的實(shí)際操作。（4）舉例說(shuō)明寫作過(guò)程，在學(xué)生心中確立參照，激發(fā)其寫作的動(dòng)力。（5）實(shí)時(shí)以作業(yè)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課程的理解，進(jìn)行論文寫作能力的實(shí)踐，以撰寫綜述類論文的方式對(duì)學(xué)生的課程掌握程度進(jìn)行考查。

3.建設(shè)科研平臺(tái)、舉辦科研活動(dòng)

科研平臺(tái)和科研活動(dòng)是提高研究生科技論文寫作能力的有力手段。為此，各高校應(yīng)注重科研平臺(tái)的建設(shè)，如開(kāi)設(shè)研究生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，成立專項(xiàng)創(chuàng)新基金用于學(xué)生科技立項(xiàng)及科學(xué)研究，讓學(xué)生提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及通過(guò)校企結(jié)合和科研孵化搭建研究生科技創(chuàng)新平臺(tái)等為學(xué)生提供良好的科技論文寫作條件。學(xué)生在各種科研平臺(tái)的有力推動(dòng)下可以將其科研成果進(jìn)行歸納和總結(jié)，并結(jié)合項(xiàng)目?jī)?nèi)容撰寫科技論文。同時(shí)，高校應(yīng)注重創(chuàng)造有利于學(xué)生科技發(fā)展的學(xué)術(shù)研討氛圍，利用科研活動(dòng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，如開(kāi)展豐富多彩的課外科技實(shí)踐活動(dòng)，強(qiáng)化研究生課外訓(xùn)練，定期邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家進(jìn)行學(xué)術(shù)專題講座，鼓勵(lì)學(xué)生參與各種各樣的科研競(jìng)賽等，使學(xué)生掌握自己研究領(lǐng)域的最新科研動(dòng)態(tài)，充實(shí)專業(yè)知識(shí)。此外，高校應(yīng)完善研究生創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制，可設(shè)立科研基金對(duì)研究生科技論文等科研成果給予獎(jiǎng)勵(lì)，轉(zhuǎn)化研究生科技創(chuàng)新成果，提高學(xué)生對(duì)科技創(chuàng)新的重視。

4.聯(lián)合實(shí)踐教學(xué)與科技論文寫作教學(xué)

科研實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展能夠?qū)W(xué)生在課堂中學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去，而科技論文寫作教學(xué)旨在指導(dǎo)學(xué)生有目的地進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，把課內(nèi)教學(xué)、課外科學(xué)研究與實(shí)踐緊密地結(jié)合起來(lái)。專業(yè)碩士的培養(yǎng)目標(biāo)要求學(xué)生較快地承擔(dān)起企業(yè)生產(chǎn)研發(fā)和技術(shù)服務(wù)等的實(shí)際一線工作，這就要求其培養(yǎng)模式中實(shí)踐教學(xué)的比例要高于傳統(tǒng)的研究生教學(xué)。針對(duì)專業(yè)碩士的這一特點(diǎn)，應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，系統(tǒng)地構(gòu)建聯(lián)合專業(yè)碩士實(shí)踐教學(xué)和科技論文寫作教學(xué)來(lái)提高專業(yè)碩士科技創(chuàng)新能力的內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)方法。首先，需要學(xué)校重充分利用現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)資源，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)解決實(shí)踐教學(xué)中暴露的問(wèn)題，利用產(chǎn)學(xué)研的有機(jī)結(jié)合來(lái)推動(dòng)研究生實(shí)踐教學(xué)的順利開(kāi)展。其次，需要強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的理解，增強(qiáng)研究生的科技創(chuàng)新意識(shí)和參與科研活動(dòng)的積極性，使學(xué)生能用科技論文的創(chuàng)作思維去進(jìn)行科研實(shí)踐活動(dòng)，也能將實(shí)踐中的收獲運(yùn)用到科技論文的創(chuàng)作中去，從而提高學(xué)生的寫作能力。我校目前和重慶理工大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)有十六名材料工程碩士，學(xué)校在專業(yè)碩士的培養(yǎng)上給予了高度重視，在培養(yǎng)模式上實(shí)行校內(nèi)和企業(yè)雙導(dǎo)師制，已與華益機(jī)械鑄造有限責(zé)任公司、招商局鋁業(yè)（重慶）有限公司、中船重工重慶紅江機(jī)械有限責(zé)任公司、永紅機(jī)械公司、成量集團(tuán)有限公司、都江堰光明玻璃有限公司等大型企業(yè)簽訂了聯(lián)合培養(yǎng)研究生的合作協(xié)議。課程體系上，學(xué)校為突出專業(yè)碩士特色，形成科學(xué)合理的課程群，開(kāi)設(shè)有材料成型、粉末冶金、微納米材料與器件和薄膜材料四個(gè)研究方向。學(xué)校還實(shí)施專項(xiàng)基金，設(shè)立“材料工程研究生創(chuàng)新基金”鼓勵(lì)教師和學(xué)生參與科研。既利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件，組織學(xué)生開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，同時(shí)也提高了儀器設(shè)備的使用率?；谝陨蟽?yōu)勢(shì)并通過(guò)研究生的寫作課程教學(xué)和工程實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，我校專業(yè)碩士近兩年在國(guó)內(nèi)外知名期刊上發(fā)表了科技論文十余篇，學(xué)生的科技論文寫作水平得到了顯著提高。

篇（5）

一、前言

在建筑施工過(guò)程中隨著新工藝和新技術(shù)的不斷發(fā)展，保溫材料在建筑中的應(yīng)用也越加的廣泛，在建筑施工過(guò)程中相變保溫材料作為一種新的保溫材料正在被廣泛的使用。

二、保溫材料特點(diǎn)

1、真空隔熱板。在以往建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，所用的保溫材料，其厚度相對(duì)比較大，易減少層和層之間的距離，出現(xiàn)窗洞不斷加深等各種問(wèn)題，為有效地解決這些問(wèn)題，出現(xiàn)了一種新的保溫材料，即真空隔熱板，該材料自身較薄，同時(shí)所排放的CO量也較小，在其外表面裹有相應(yīng)的紙質(zhì)與金屬外殼，在殼間形成真空，且填充了纖維、壓縮硅酸鹽與泡沫塑料等，其中所填充的這種纖維為多孔。真空隔熱板作為一種高效且新型的材料，其應(yīng)用前景非常廣泛。

2、復(fù)合型硅酸巖保溫材料。該材料含有硅酸鹽、鋁以及鎂等物質(zhì)，是一種非金屬的礦物基料，通過(guò)添加相應(yīng)的輔助原料與化學(xué)添加劑，借助于新技術(shù)以及新工藝的應(yīng)用制造而成?？v觀我國(guó)當(dāng)前建筑材料市場(chǎng)，這種材料是當(dāng)前最為理想的一種保溫材料，其導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較低、用料厚度也比較少且熱損也比較小，具有無(wú)毒特性，不會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，屬于一種高效保溫且輕質(zhì)性的材料。除此之外，相對(duì)于其他類型的保溫材料而言，該材料還具有無(wú)粉塵與無(wú)刺激等特點(diǎn)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行任意地裁剪，便于施工等。

三、外墻保溫特點(diǎn)

不同的建筑在節(jié)能上的要求不同，根據(jù)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)在施工時(shí)將保溫材料同墻體固定復(fù)合，通過(guò)該種方式降低建筑墻體的導(dǎo)熱系數(shù)，達(dá)到隔熱的目的，使得建筑具有更好的保溫能力。保溫材料大多為導(dǎo)熱系數(shù)較低的塊材或者松散材料，可以通過(guò)直接粘附于墻上的辦法進(jìn)行安裝，也可以將材料同外裝飾一齊掛在墻面上。外墻保溫分為三種：外保溫、夾心保溫以及內(nèi)保溫，就保溫效果而言，外保溫效果最佳。以下就外保溫特點(diǎn)展開(kāi)敘述：

1、外保溫能夠消除熱橋效應(yīng)。

2、建筑采用外保溫的形式后，能夠使得室內(nèi)貯存更多熱量，這是由于保溫材料內(nèi)部實(shí)體墻熱容較大，因而可以達(dá)到保溫的目的。

3、對(duì)外保溫加強(qiáng)后，以室內(nèi)熱環(huán)境保持為前提對(duì)室溫做適當(dāng)?shù)慕档?，不但能夠保證室內(nèi)環(huán)境溫度的適宜，同時(shí)還能夠降低能耗，以此節(jié)約能源減少采暖負(fù)荷。

4、由于墻體外添加了外保溫材料，因此建筑內(nèi)部的主體墻溫度會(huì)相對(duì)較高，從而濕度相對(duì)較低。由于保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小因此主體墻熱應(yīng)力減小，因而裂縫、變形以及破損等主體墻的病害出現(xiàn)幾率就會(huì)相對(duì)降低。

5、外墻保溫優(yōu)點(diǎn)概述：

（1）外墻保溫從技術(shù)結(jié)構(gòu)上分析能夠減少外界環(huán)境（降水、紫外線、溫度等）對(duì)主體結(jié)構(gòu)造成的不良影響。

（2）擴(kuò)大使用空間。由于外墻保溫材料設(shè)置在外部，因此會(huì)節(jié)約內(nèi)部空間。

（3）在舊房改造中能夠發(fā)巨大的優(yōu)勢(shì)，且不會(huì)干擾人們的正常生活。

四、相變保溫材料在建筑工程節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用

1、相變保溫材料在建筑工程中的應(yīng)用特點(diǎn)

在建筑工程的施工建設(shè)中，采用相變保溫材料能夠大大提升工程的施工效率、促進(jìn)工作進(jìn)度和增加工程效益，這也給我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)和諧社會(huì)提供了新的途徑，同時(shí)這也是可持續(xù)發(fā)展觀念和建設(shè)和諧社會(huì)主義目標(biāo)的主要途徑。變形保溫材料在建筑工程中的主要特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。

（1）新型保溫材料

一些性能良好的節(jié)能保溫材料對(duì)于建筑的保溫起到了很好的作用，這也讓現(xiàn)代建筑實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的節(jié)能目標(biāo)。且在國(guó)外，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)在建筑節(jié)能保溫材料方面取得了突破性的成果。

（2）紅外熱反射技術(shù)

紅外熱反射技術(shù)是最近新興保溫技術(shù)，它的工作原理是通過(guò)在建筑物的內(nèi)部或者外表以及護(hù)結(jié)構(gòu)的空氣間層中通過(guò)采用高純度的鋁箔或者其他的一些高效熱反射材料，將絕大部分的紅外線反射回去，從而達(dá)到隔絕建筑物內(nèi)部熱量的散失、提高居住環(huán)境的舒適程度的目的。

2、配制漿料

保溫漿料需要專業(yè)人員來(lái)配制，這樣才不會(huì)出現(xiàn)攪拌不勻而出現(xiàn)保溫效果失常的情況。

3、抹底層相變節(jié)能材料

保溫層應(yīng)當(dāng)分成三次涂抹，且每一次的厚度應(yīng)當(dāng)控制在10～12mm左右。每次涂抹的間隔時(shí)間也不能太短，這樣才能夠保證涂抹層的穩(wěn)定性。

五、相變材料與隔熱材料的具體應(yīng)用

節(jié)能環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，促使人們對(duì)房屋建筑質(zhì)量在節(jié)能環(huán)保方面的要求有所提高，建筑市場(chǎng)對(duì)保溫隔熱型環(huán)保材料的應(yīng)用也變得更加重視。隨著深入探索與實(shí)踐，隔熱保溫材料在墻體中的應(yīng)用理論和技術(shù)日益完善和成熟。外墻保溫材料的應(yīng)用主要分為三類：內(nèi)保溫、外保溫以及空夾心復(fù)合型墻體保溫。外墻保溫材料的應(yīng)用使得建筑節(jié)能環(huán)保效果有了大幅度的提高。由于保溫隔熱材料自身導(dǎo)熱系數(shù)低、構(gòu)成材質(zhì)強(qiáng)，熱穩(wěn)定性極佳，同時(shí)耐火、耐氣候性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此較之一般材料，具有非常顯著的優(yōu)越性。特別是保溫隔熱材料具備良好的抗壓性、耐火性，極其適合現(xiàn)代建筑的實(shí)際需求。目前市場(chǎng)中還有一些玻璃材料，具有非常良好的保溫效果，而且種類日益繁多，比如吸熱玻璃、調(diào)光玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃等，在實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能、降低污染的同時(shí)，還能充分滿足人們的個(gè)性化需求，因此在現(xiàn)代建筑中可以廣泛利用。

基于標(biāo)準(zhǔn)房間熱過(guò)程模擬的非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，并采用專用氣象數(shù)據(jù)對(duì)相變材料的兩種不同應(yīng)以北京的建筑為例，就外墻的保溫節(jié)能工程進(jìn)行闡述。

對(duì)于被動(dòng)式建筑，可充分利用白天太陽(yáng)能和夜間冷風(fēng)自然資源，將相變材料應(yīng)用于被動(dòng)式建筑中，在夏天材料可吸收室內(nèi)多余熱溫，進(jìn)而降低室內(nèi)溫度波動(dòng)幅度，可蓄存夜間冷風(fēng)量，使室內(nèi)始終保持較好的舒適度。通過(guò)對(duì)北京地區(qū)建筑有外保溫和無(wú)外保溫、內(nèi)墻為相變墻體和普通墻體的夏季室內(nèi)溫度變化情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)內(nèi)墻采用相變墻體且墻體熔點(diǎn)合適時(shí)，被動(dòng)式建筑房間的溫度在整個(gè)夏季都會(huì)滿足舒適度要求，而應(yīng)用隔熱材料則不利于夜間散熱，其降低室溫的效果不明顯，在某種情況下甚至?xí)霈F(xiàn)室外溫度較低但室內(nèi)溫度卻較高的情況。通過(guò)對(duì)冬季有外保溫和無(wú)外保溫、內(nèi)墻為相變墻體和普通墻體的室內(nèi)溫度逐時(shí)變化情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被動(dòng)式建筑采用的內(nèi)墻為相變墻體時(shí)對(duì)室內(nèi)溫度的影響較小，只有在室溫接近墻體熔點(diǎn)時(shí)才會(huì)發(fā)生相變，相變材料作用無(wú)法得到有效發(fā)揮，而隔熱材料卻具有良好的保溫效果。綜合考慮冬季、夏季外保溫和相變墻體對(duì)被動(dòng)式建筑室內(nèi)溫度的影響時(shí)，無(wú)法選擇較為合適熔點(diǎn)的相變墻體同時(shí)滿足北京地區(qū)建筑對(duì)冬夏兩季舒適度的要求，雖然外保溫在夏季無(wú)法發(fā)揮作用，但是在冬季具有良好的保溫效果，所以采用隔熱材料來(lái)提高被動(dòng)式建筑舒適度更為合理。

對(duì)于相變材料與隔熱材料在主動(dòng)式建筑中的應(yīng)用則可通過(guò)空調(diào)、采暖運(yùn)行過(guò)程中的耗電量來(lái)對(duì)兩者應(yīng)用效果進(jìn)行比較分析。主動(dòng)式建筑在冬季采暖期間，采用相變蓄能式電加熱地板采暖系統(tǒng)，白天耗電量較低，只是普通房間的20%左右，這有利于緩解白天供電緊張的情況，同時(shí)也可大大節(jié)約采暖費(fèi)，而采用隔熱材料時(shí)不僅耗電量低，采暖費(fèi)的節(jié)約率也更高。在夏季，主動(dòng)式建筑北墻采用相變墻體時(shí)，其單位面積空調(diào)冷耗量最小，相較于普通房間要低約16%，而在墻體內(nèi)設(shè)置保溫層或是添加相變材料空調(diào)降耗效果并不明顯。雖然夏季使用相變墻體能夠降低冷耗量，但是針對(duì)北京地區(qū)氣象條件，其冬季采暖比重更高，由此可以推斷，若綜合考慮全年空調(diào)采暖耗量，選擇外保溫比較合適。

六、結(jié)束語(yǔ)

在建筑設(shè)計(jì)施工過(guò)程中我們要不斷的提高節(jié)能意識(shí)，在建筑施工中應(yīng)用新工藝和新技術(shù)來(lái)提高節(jié)能效果。

篇（6）

中圖分類號(hào)：TU761文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

引言：

節(jié)約能源是我國(guó)刻不容緩的突出問(wèn)題，其中建筑節(jié)能是重中之重，這是因?yàn)榻ㄖ芎牧考s占全國(guó)總用能量的 1/4，居耗能首位。中國(guó)的經(jīng)濟(jì)和能源面對(duì)這種巨大壓力時(shí)，政府已陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)法律文件，實(shí)行具體政策，推動(dòng)建筑節(jié)能是符合中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，建筑領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)展節(jié)能方面的學(xué)術(shù)研究有利于生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，因此建筑節(jié)能保溫材料的研發(fā)是非常有必要的。我們需要對(duì)建筑材料的保溫隔熱性能、實(shí)用價(jià)值、材料的穩(wěn)定性等方面的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行深入剖析，以滿足不同條件下的使用需求。

一、對(duì)保溫材料分析

1、無(wú)機(jī)保溫材料

巖棉、玻璃棉和膨脹珍珠巖都屬于無(wú)機(jī)保溫材料，其中巖棉和玻璃棉有時(shí)統(tǒng)稱礦物棉， 它們是一種優(yōu)質(zhì)的保溫材料，應(yīng)用也最廣泛。

1.1無(wú)機(jī)保溫材料在建筑施工運(yùn)用中的優(yōu)點(diǎn)：耐酸堿，耐腐蝕，不開(kāi)裂，不脫落，穩(wěn)定性高，不會(huì)存在老化問(wèn)題。具有不燃、不霉、不蛀、保溫、隔熱、隔音等性能，能夠做到與結(jié)構(gòu)壽命同步，價(jià)格較低施工簡(jiǎn)便，適用范圍廣，對(duì)各種材質(zhì)各種形狀的墻體均合適。而且沒(méi)有冷熱橋產(chǎn)生，全封閉無(wú)接縫無(wú)空腔。不僅可以做外墻外保溫還可以做外墻內(nèi)保溫，或者外墻內(nèi)外在同時(shí)保溫和屋面的保溫和地?zé)岬母魺釋?。防火等?jí)高阻燃性能好，適用廣泛，大多用于密集的住宅、防火等級(jí)要求嚴(yán)格的公共場(chǎng)所。另外，還可作為防火隔離帶的施工材料，可達(dá)到高級(jí)別防火標(biāo)準(zhǔn)。

1.2無(wú)機(jī)保溫材料存在以下主要缺點(diǎn)：不環(huán)保、保溫性能差、受壓強(qiáng)度低下；吸濕性高、在施工中會(huì)對(duì)人產(chǎn)生有害氣體，如玻璃棉潮濕后會(huì)釋放有毒氣體，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)禁止此類材料的使用。

2、有機(jī)發(fā)泡類保溫材料

聚苯乙烯泡沫保溫材料是一種熱塑性材料（又叫EPS板和XPS板），優(yōu)越于無(wú)機(jī)保溫材料性能。目前膨脹聚苯板EPS、擠塑聚苯板XPS、噴涂聚氨酯SPU和聚苯顆粒等都屬于我國(guó)有機(jī)發(fā)泡類建筑節(jié)能保溫材料，輔助材料有聚合物粘結(jié)砂漿、界面劑和界面砂漿、專用膨脹螺絲、耐堿玻纖網(wǎng)格布和鍍鋅鋼絲網(wǎng)格布等。

2.1有機(jī)保溫材料有以下優(yōu)點(diǎn)：它具有密度小、重量輕、可加工性能好、導(dǎo)熱系數(shù)小、低吸水率、保溫隔熱隔音性能好、結(jié)構(gòu)均勻而且尺寸精度高等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用有聚苯板、鋼絲網(wǎng)架夾芯復(fù)合內(nèi)外墻板、金屬?gòu)?fù)合夾芯板等

2.2他在施工運(yùn)用中的缺點(diǎn)：由于EPS/XPS保溫材料有空腔結(jié)構(gòu)，所以外界空氣容易通過(guò)縫隙影響保溫效果；抗風(fēng)性差：EPS抗拉強(qiáng)度在干燥狀況下僅為0.1M pa，浸水后更低，所以EPS保溫材料一般不用于高層建筑；由于實(shí)際中很難做到EPS/XPS保溫材料必須存放40天后才能用于施工，所以應(yīng)用EPS保溫材料的工程易出現(xiàn)裂縫、墻體透濕和返水現(xiàn)象；EPS/XPS保溫材料大都采用氟利昂發(fā)泡，很容易造成大氣污染，遇火高溫下產(chǎn)生的熔滴易發(fā)生二次燃燒，具有極快的火焰?zhèn)鞑ニ俣?。因此公共?chǎng)所和高層建筑必須謹(jǐn)慎使用；在發(fā)達(dá)的美國(guó)有多個(gè)州禁止使用；在英國(guó)18米以上建筑不允許使用EPS板作外墻保溫材料；歐洲許多板材廠不再生產(chǎn)EPS板；許多保險(xiǎn)公司已禁止給EPS板作保溫建筑保險(xiǎn)。

3、聚氨酯硬泡節(jié)能保溫材料

3.1聚氨酯PU硬泡節(jié)能保溫材料的優(yōu)點(diǎn)：它較無(wú)機(jī)保溫材料和有機(jī)保溫材料的熱導(dǎo)率最低。它使用最小的絕緣材料厚度來(lái)達(dá)到同樣的隔熱效果。硬泡閉孔率高達(dá)95% 以上的閉孔結(jié)構(gòu)，具有很好的防水、隔汽性能，能阻隔水、水蒸氣滲透，使墻體保持穩(wěn)定的絕熱狀態(tài)，這是其他材料不能媲美的優(yōu)點(diǎn)。聚氨酯PU 硬泡節(jié)能保溫材料的韌性很好，不易產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象，耐沖擊具有較強(qiáng)的抵抗外力的能力。

3.2聚氨酯PU硬泡節(jié)能保溫材料的缺點(diǎn)：國(guó)產(chǎn)的環(huán)保、阻燃和消煙性能不過(guò)關(guān)，在燃燒時(shí)易產(chǎn)生大量濃煙，引起人員傷亡，某些地方規(guī)定不許在高層及公共場(chǎng)所建筑使用該材料。

4、復(fù)合型材料

利用處理過(guò)的農(nóng)作物秸桿和經(jīng)過(guò)無(wú)害處理的保溫材質(zhì)的垃圾通過(guò)發(fā)泡等技術(shù)手段生產(chǎn)的空心材料等是復(fù)合型材料。

4.1復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)：保溫隔熱性能好，它兼具無(wú)機(jī)材料的很多優(yōu)點(diǎn)（如防火能力，變形系數(shù)小，抗老化，性能穩(wěn)定，絕緣層，高強(qiáng)度，良好的環(huán)保，壽命長(zhǎng)，施工難度小，成本低），以及其原材料來(lái)源廣泛，節(jié)約資源，提高資源的循環(huán)再利用。

4.2復(fù)合材料缺點(diǎn)：復(fù)合材料在市場(chǎng)上局限正處在研發(fā)發(fā)展中。有一定的保溫隔熱效果，應(yīng)用上也取得了一定進(jìn)展，但其性能和應(yīng)用上存在局限性：成本較高，涂層老化快。

5、發(fā)泡水泥

發(fā)泡水泥是通過(guò)發(fā)泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)利用機(jī)械方式充分泡沫，使泡沫和水泥漿料均勻地混合，然后經(jīng)過(guò)發(fā)泡機(jī)的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)澆施工或模具成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)保溫材料。

5.1發(fā)泡水泥的優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，發(fā)泡水泥絕熱層的強(qiáng)度明顯高于聚苯板絕熱層的強(qiáng)度。經(jīng)適當(dāng)養(yǎng)護(hù)，正常施工的發(fā)泡水泥絕熱層在容重為400kg/cm3時(shí)，其立方抗壓強(qiáng)度可達(dá)2MPa以上，足夠承載各種施工荷載；保溫性能好經(jīng)計(jì)算得知：發(fā)泡水泥保溫效果要明顯優(yōu)于聚苯板保溫效果；穩(wěn)定性發(fā)泡水泥與一般混凝土一樣，都屬于無(wú)機(jī)材料，有著極其穩(wěn)定的化學(xué)性能，在正常情況下，歷經(jīng)百年也不會(huì)老化變質(zhì)，且不燃燒、環(huán)保；施工因素發(fā)泡水泥適合采用機(jī)械化大面積施工，勞動(dòng)強(qiáng)度低，工程進(jìn)度快，且與上、下各構(gòu)造層容易結(jié)合為一體；經(jīng)濟(jì)性由于發(fā)泡水泥的主要材料是水泥，且基本無(wú)廢料，又可省略找平層等多道工序，綜合造價(jià)相對(duì)要低一些。

5.2發(fā)泡水泥的缺點(diǎn)：強(qiáng)度低，吸水率高，無(wú)法與泡沫玻璃、泡沫陶瓷、酚醛泡沫板、聚苯顆粒、聚苯板、擠塑板等墻體保溫材料相比。

6、聚苯顆粒保溫漿料

聚苯顆粒保溫料漿是由聚苯顆粒和保溫膠粉料組成。使用時(shí)按配比加水在攪拌機(jī)中攪拌完成后再加入聚苯顆粒，充分?jǐn)嚢韬笮纬伤苄粤己玫母酄铙w，將其抹于墻體干燥后便形成保溫性能優(yōu)良的隔熱層。

6.1聚苯顆粒保溫漿料優(yōu)點(diǎn)：該材料具有導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫隔熱性能好，抗壓強(qiáng)度高，粘接力強(qiáng)，附著力強(qiáng)，耐凍融等優(yōu)點(diǎn)，而且施工方便施工速度快，施工速度快。對(duì)平整度要求不高的基層施工適應(yīng)好，可以減少大量的剔鑿工序，施工質(zhì)量好。每平米造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)效益好。但聚苯顆粒保溫材料的吸水率高于其他材料，使用時(shí)必須加做抗裂防水層。由抗裂水泥砂漿復(fù)合玻纖網(wǎng)組成抗裂保護(hù)層材料，有效控制裂縫的產(chǎn)生。聚苯顆粒保溫料漿容易成型、可以適應(yīng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑保溫，彌補(bǔ)聚苯乙烯泡沫塑料板的不足，因此它在建筑保溫隔熱材料的應(yīng)用上占有重要地位。

6.2聚苯顆粒保溫漿料在施工運(yùn)用中的缺點(diǎn)：墻體界面的界面砂漿不夠，可能降低附著力。

二、為我國(guó)建筑節(jié)能保溫材料的健康發(fā)展提以下建議

1、增加投入研發(fā)力度，增加產(chǎn)品穩(wěn)定性。

在我國(guó)建筑行業(yè)的應(yīng)用研發(fā)進(jìn)展緩慢，需要加大投入研發(fā)力度，增加產(chǎn)品質(zhì)量和各項(xiàng)性能。

2、完善相關(guān)法規(guī)，強(qiáng)制性節(jié)能環(huán)保。

必須加大建筑節(jié)能的工作研究，制定和頒布相應(yīng)的建筑節(jié)能法規(guī)，加大建筑保溫行業(yè)的執(zhí)法力度，強(qiáng)制建筑企業(yè)使用新型保溫材料。

結(jié)語(yǔ)：

從現(xiàn)在節(jié)能保溫材料的使用，已經(jīng)看到了我們未來(lái)的發(fā)展方向是美好的。是智能化、綠色化、生態(tài)化方向發(fā)展。選擇好的保溫材料，才能有力的發(fā)揮外墻保溫系統(tǒng)的保溫性能。既有利于緩解能源緊張，又能減少溫室氣體。國(guó)家建設(shè)部節(jié)能總體目標(biāo)是：到2020年北方和沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)新建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能65%，所以今后的努力的方向是不斷改善節(jié)能保溫材料的各種不足，不斷提高優(yōu)良性能。未來(lái)建筑將是由專業(yè)建筑師，結(jié)構(gòu)工程師，設(shè)備工程師，建筑物理學(xué)家，能源專家，共同發(fā)展建設(shè)。高效節(jié)能設(shè)施將成為未來(lái)建筑的核心，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能，保護(hù)生態(tài)。

參考文獻(xiàn):

篇（7）

經(jīng)濟(jì)全球化和文化全球化的快速發(fā)展，促進(jìn)了人才的國(guó)際流通性。符合新時(shí)代要求的人才，需要具有國(guó)際視野和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。為了提高工程科學(xué)技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，使工程教育專業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌，我國(guó)于2016年成為《華盛頓協(xié)議》的締約成員，工程教育專業(yè)認(rèn)證不僅可以推動(dòng)和發(fā)展我國(guó)的工程教育專業(yè)質(zhì)量，國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)理念還可以彌補(bǔ)我國(guó)工程科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的教學(xué)不足，優(yōu)化我國(guó)的工程科學(xué)技術(shù)人才隊(duì)伍[1]。功能材料專業(yè)英語(yǔ)是功能材料專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，側(cè)重于功能材料專業(yè)英語(yǔ)知識(shí)、重點(diǎn)詞匯、科技論文寫作和專業(yè)閱讀材料中英互譯的教學(xué)。學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，可以掌握部分專業(yè)英語(yǔ)詞匯，可以獨(dú)立閱讀功能材料專業(yè)相關(guān)的英文文獻(xiàn)，撰寫簡(jiǎn)單的英文專業(yè)論文摘要，為將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作打下專業(yè)英語(yǔ)基礎(chǔ)。但是，一般情況下，該門課程為32學(xué)時(shí)，在較短的時(shí)間內(nèi)提高學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)水平難度較大。并且傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式?jīng)]有辦法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，英語(yǔ)基礎(chǔ)本就薄弱的學(xué)生在接觸難度較大的專業(yè)英語(yǔ)時(shí)，容易產(chǎn)生畏難情緒。結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，就這需要對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行改革。包括對(duì)教學(xué)內(nèi)容的改革，課堂角色的變換以及課程考核方式的改革[2-3]。

1教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

以往的功能材料專業(yè)英語(yǔ)課程主要向?qū)W生介紹功能材料專業(yè)英語(yǔ)的重點(diǎn)詞匯，科技論文的結(jié)構(gòu)和寫作方法。主要培養(yǎng)學(xué)生在閱讀、理解、翻譯和寫作等方面的能力，使學(xué)生能夠閱讀專業(yè)相關(guān)的英文文獻(xiàn)和資料，為后期的深造和工作打下英語(yǔ)基礎(chǔ)。而在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，功能材料專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是將學(xué)生培養(yǎng)成能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，具有社會(huì)責(zé)任感、有團(tuán)隊(duì)精神、有良好的交流能力和國(guó)際視野，能夠使用工程基礎(chǔ)與專業(yè)知識(shí)解決科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理中出現(xiàn)的復(fù)雜工程問(wèn)題的高級(jí)工程技術(shù)型人才[4-5]。對(duì)照工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，在課程的實(shí)施過(guò)程中僅僅培養(yǎng)學(xué)生的讀寫能力顯然是不夠的。要具有國(guó)際視野和良好的交流能力，聽(tīng)和說(shuō)的能力也十分重要。所以在制定教學(xué)大綱時(shí)，統(tǒng)籌考慮學(xué)生聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫能力的培養(yǎng)，合理分配聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫四個(gè)方面的教學(xué)內(nèi)容。在講授專業(yè)知識(shí)的過(guò)程中，使用雙語(yǔ)教學(xué)提高學(xué)生的聽(tīng)力水平，并鼓勵(lì)學(xué)生大膽說(shuō)英文。功能材料專業(yè)的學(xué)生在進(jìn)入本科階段后，只有第一學(xué)年有英語(yǔ)課程，學(xué)生說(shuō)英語(yǔ)的機(jī)會(huì)很少，并且大多數(shù)學(xué)生基于各種原因不敢說(shuō)英語(yǔ)、害怕說(shuō)英語(yǔ)。在教學(xué)的過(guò)程中，要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)英語(yǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)其利用網(wǎng)絡(luò)資源和校內(nèi)圖書館資源獲取最新的音視頻材料，提高學(xué)生的聽(tīng)說(shuō)能力，使其能夠使用英語(yǔ)進(jìn)行簡(jiǎn)單的專業(yè)知識(shí)交流和技術(shù)溝通，為后續(xù)的工作學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

2課堂角色的轉(zhuǎn)變

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)活動(dòng)以教師為中心。工程教育專業(yè)認(rèn)證要求以產(chǎn)出為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心。要求教師在教學(xué)過(guò)程中提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。功能材料專業(yè)英語(yǔ)是一門集專業(yè)知識(shí)和英語(yǔ)于一體的課程，不僅要求學(xué)生掌握扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還要求學(xué)生具有一定的英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)讀寫能力。這就要求學(xué)生課前要對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，課后要進(jìn)行廣泛的英語(yǔ)聽(tīng)力練習(xí)和英文科技論文的閱讀和翻譯。課堂是教學(xué)育人的主渠道，教師要結(jié)合講授法、互動(dòng)教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課堂參與度。在課堂教學(xué)過(guò)程中，要善于利用雨課堂和MOOC學(xué)習(xí)平臺(tái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，采用啟發(fā)式教學(xué)引入知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，突出教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。建立課程學(xué)習(xí)QQ群，及時(shí)和學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題交流，鼓勵(lì)學(xué)生使用萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)、知網(wǎng)和webofscience進(jìn)行專業(yè)資料檢索。組織學(xué)生成立學(xué)習(xí)小組，模擬國(guó)際會(huì)議，開(kāi)展課堂專題報(bào)告和學(xué)術(shù)交流。通過(guò)互換教學(xué)身份提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課堂氛圍，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，增強(qiáng)學(xué)生的交流溝通能力，鍛煉學(xué)生收集材料、篩選材料、總結(jié)材料的能力。同時(shí)提高學(xué)生的英語(yǔ)口語(yǔ)表達(dá)能力，提高學(xué)生的專業(yè)自信。使得學(xué)生通過(guò)該門課程的學(xué)習(xí)，不僅可以掌握功能材料專業(yè)英語(yǔ)的重點(diǎn)詞匯，掌握專業(yè)英語(yǔ)的基本翻譯技巧和寫作技巧，還可以獲取檢索專業(yè)資料的能力，利用所學(xué)專業(yè)英語(yǔ)知識(shí)進(jìn)行學(xué)術(shù)溝通和交流的能力。

3考核方式的調(diào)整

傳統(tǒng)的課程考核總成績(jī)包括期末考試卷面成績(jī)和平時(shí)成績(jī)兩部分，其中平時(shí)成績(jī)占30%，期末考試成績(jī)占70%。平時(shí)成績(jī)主要包括考勤、平時(shí)作業(yè)和課堂表現(xiàn)，期末考試主要考察學(xué)生的讀寫能力，這樣的考核方式?jīng)]有辦法考察學(xué)生的聽(tīng)說(shuō)能力，也不能全面而真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量。并且以期末考試為主的考核方式，容易讓學(xué)生忽略平常的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致考前突擊、臨時(shí)抱佛腳的考前現(xiàn)象。降低期末考試的比重，將課堂英語(yǔ)互動(dòng)、英語(yǔ)專題演講和學(xué)生收集、整理、分析資料的能力納入考察范圍，可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂參與度，從而提高教學(xué)質(zhì)量。幫助學(xué)生克服畏難情緒，成為學(xué)習(xí)的主角，主動(dòng)參與教學(xué)過(guò)程。給學(xué)生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，教學(xué)相長(zhǎng)，讓教學(xué)過(guò)程成為雙方主動(dòng)介入的過(guò)程。

4結(jié)語(yǔ)

工程教育專業(yè)認(rèn)證是我國(guó)高等教育的必然趨勢(shì)，推動(dòng)著工程教育改革的步伐。工程教育專業(yè)認(rèn)證體系以學(xué)生為中心的理念，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，需要教師優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，調(diào)整考核方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的溝通能力和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生求是的科學(xué)態(tài)度和求實(shí)的科學(xué)精神。

參考文獻(xiàn)

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[2]鄭學(xué)晶，徐慎剛，鄭曉莉，等．《高分子材料專業(yè)英語(yǔ)》中的課程思政探索與實(shí)踐[J]．高分子通報(bào)，2020，8：80-85．

[3]朱敏，朱鈺方．《功能材料學(xué)》課程全英語(yǔ)教學(xué)改革初探[J]．教育教學(xué)論壇，2015，3：61-62．

篇（8）

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2011）35－0090－02

一、引言

我國(guó)傳統(tǒng)的通識(shí)教育過(guò)于強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)科學(xué)理論，弱化專業(yè)內(nèi)容和工程實(shí)踐，企業(yè)普遍反映畢業(yè)生缺乏創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。而西方國(guó)家針對(duì)這一問(wèn)題開(kāi)展了大量的研究實(shí)踐，成果豐富，其中尤以工程教育模式更為突出。它是以工程項(xiàng)目為載體，以從科研到運(yùn)行為生命周期，讓學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)踐，以課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程?！白鲋袑W(xué)”是工程教育改革的戰(zhàn)略之一，中國(guó)教育部于2008年開(kāi)始組織課題組進(jìn)行試點(diǎn)。

《功能材料》是一門既有一定的理論基礎(chǔ)知識(shí)，又與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)的多學(xué)科交叉的課程。以教師講解為主的傳統(tǒng)教學(xué)方式無(wú)法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與積極性，解決實(shí)際問(wèn)題的能力得不到體現(xiàn)。本文就是根據(jù)這一實(shí)際需要，適應(yīng)北京石油化工學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）素質(zhì)教育，滿足培養(yǎng)綜合性、創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才的要求，就工程教育模式下《功能材料》課程在教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行探究。

二、工程教育模式應(yīng)用到《功能材料》課程的依據(jù)

將工程教育模式應(yīng)用到《功能材料》課程，符合高等院校工程教育培養(yǎng)的目標(biāo)要求。工程教育模式突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，通過(guò)選取項(xiàng)目創(chuàng)設(shè)情景，協(xié)作學(xué)生學(xué)習(xí)開(kāi)展教學(xué)，通過(guò)完成項(xiàng)目達(dá)到意義建構(gòu)，通過(guò)解決問(wèn)題實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，充分體現(xiàn)我院以研究型和應(yīng)用型人培養(yǎng)為目標(biāo)的教育特點(diǎn)。

功能材料作為能源、計(jì)算機(jī)、通訊、電子等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究的基礎(chǔ)，近年來(lái)已成為材料科學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一。種類繁多、功能各異的新型功能材料正在眾多不同領(lǐng)域?qū)萍嫉倪M(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了越來(lái)越大的影響。目前根據(jù)我院2009版新大綱要求，《功能材料》課程涉及面廣、頭緒多、內(nèi)容繁雜、系統(tǒng)性不強(qiáng)，而且課程的理論教學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)較少。如果還像以前一樣照本宣科，在課堂上根本不能吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不理想。而且，事實(shí)也證明，按照傳統(tǒng)方式培養(yǎng)出來(lái)的畢業(yè)生在今后的工作中的應(yīng)用能力也比較差，不能達(dá)到用人單位對(duì)人才的要求標(biāo)準(zhǔn)。

三、工程教育模式應(yīng)用于《功能材料》教學(xué)的實(shí)踐

以真實(shí)項(xiàng)目為載體開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)，能使學(xué)生親身經(jīng)歷產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)生命周期，在與課程緊密聯(lián)系的項(xiàng)目實(shí)踐中積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生的成就感，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能。

1.構(gòu)思

根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容選取研究項(xiàng)目。課程研究項(xiàng)目是《功能材料》課程學(xué)習(xí)的一個(gè)重要組成部分。通過(guò)實(shí)施課程研究項(xiàng)目，學(xué)生可以深入掌握課程的理論知識(shí)體系，提高綜合應(yīng)用已有知識(shí)解決問(wèn)題的能力，更好地培養(yǎng)材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力和綜合素質(zhì)。

2.課程研究項(xiàng)目設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)，我院設(shè)計(jì)了《功能材料》課程研究項(xiàng)目指導(dǎo)書，主要內(nèi)容包括：①項(xiàng)目的題目；②項(xiàng)目組成員；③項(xiàng)目的研究背景及意義；④項(xiàng)目擬開(kāi)展的主要研究?jī)?nèi)容；⑤擬采用的主要研究方法或研究工具等；⑥項(xiàng)目主要的日程安排或時(shí)間節(jié)點(diǎn)；⑦主要參考文獻(xiàn)。讓學(xué)生在完成研究項(xiàng)目指導(dǎo)計(jì)劃書的過(guò)程中掌握項(xiàng)目所包含的理論知識(shí)，真正實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”。

3.任務(wù)實(shí)現(xiàn)

教師經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的理論介紹和導(dǎo)入之后，帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)施項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生自己選取感興趣的項(xiàng)目。把學(xué)生分成小組（每組最多3個(gè)學(xué)生），每一小組選出一個(gè)組長(zhǎng)，全面負(fù)責(zé)該組的任務(wù)。所有環(huán)節(jié)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)都靠小組成員的共同努力。

研究項(xiàng)目選取的難易程度，研究?jī)?nèi)容的多少，都會(huì)影響到每組的最終成績(jī)。每個(gè)小組要在項(xiàng)目報(bào)告中標(biāo)明每個(gè)人在總體工作中的貢獻(xiàn)和工作比例，或者每個(gè)人負(fù)責(zé)的內(nèi)容。

4.成果展示

所有的項(xiàng)目都要按照規(guī)定的時(shí)間對(duì)教師和全體學(xué)生進(jìn)行演示匯報(bào)。演示匯報(bào)的主要目的是讓教師和其他學(xué)生了解各組的工作和研究成果。小組的學(xué)生都要在臺(tái)前匯報(bào)，匯報(bào)前由教師指定主匯報(bào)人。每個(gè)項(xiàng)目演示匯報(bào)時(shí)間不超過(guò)10分鐘，另外有5分鐘的提問(wèn)時(shí)間。每個(gè)組必須嚴(yán)格控制演示時(shí)間，超過(guò)時(shí)間1分鐘以上要扣分。

不同項(xiàng)目的設(shè)定有利于滿足不同層次學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求，便于開(kāi)展個(gè)性化、差異化教學(xué)。通過(guò)個(gè)體和合作的形式進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)，學(xué)生不僅能培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，而且能培養(yǎng)合作、溝通和組織能力。項(xiàng)目完成后的及時(shí)反饋，又有利于學(xué)生間經(jīng)驗(yàn)的分享。該模式構(gòu)建出一個(gè)開(kāi)放性、研究性的學(xué)習(xí)環(huán)境，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心、以學(xué)生的全面發(fā)展為中心的教育思想。

四、在工程教育模式下教師的角色

將工程教育模式應(yīng)用到“功能材料”課程，有利于教師教學(xué)科研水平的提高。要將工程教育模式應(yīng)用到課程教學(xué)，教師必須結(jié)合院校教學(xué)實(shí)際，以及本校學(xué)生的知識(shí)層次、結(jié)構(gòu)能力，合理制定教學(xué)大綱，優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)教材建設(shè)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法、教學(xué)手段，理論結(jié)合實(shí)踐，設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目，體現(xiàn)以能力培養(yǎng)為主的原則。這個(gè)過(guò)程本身就是一個(gè)學(xué)習(xí)知識(shí)、提高理論層次和教學(xué)水平的過(guò)程，也是工程教育的具體體現(xiàn)。這個(gè)過(guò)程有利于進(jìn)行多種資源的有效整合，不僅要求教師具有良好的專業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)組織能力，而且利于發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，能極大地提高教師的業(yè)務(wù)能力和教學(xué)科研水平。

五、結(jié)語(yǔ)

《功能材料》課程結(jié)合工程教育理念的教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容本質(zhì)性理解，促使學(xué)生結(jié)合課程主動(dòng)考慮并構(gòu)思滿足要求的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的任務(wù)緊扣《功能材料》課程的核心內(nèi)容，并具有豐富的題材和多樣的結(jié)果。注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及系統(tǒng)調(diào)控能力。使學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)查找書籍資料的良好習(xí)慣，讓學(xué)生學(xué)會(huì)關(guān)注科技發(fā)展，極大地提高學(xué)生的系統(tǒng)調(diào)控能力。

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篇（9）

中圖分類號(hào)：G642.0；G642.3；TB34 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）05-0072-02 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是立足廣東，面向珠江三角洲，培養(yǎng)掌握現(xiàn)代化學(xué)與材料學(xué)基礎(chǔ)的基本理論和研究方法，具備新材料研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)能力，能在化學(xué)、材料科學(xué)與工程及其相關(guān)領(lǐng)域，從事新材料的設(shè)計(jì)、檢測(cè)、研究、開(kāi)發(fā)和管理等工作的高素質(zhì)復(fù)合型人才。無(wú)機(jī)功能材料是具有特殊電、磁、光、聲、熱、化學(xué)以及生物功能的新型材料，既是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，又在農(nóng)業(yè)、化工和建材等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造方面起著重要作用。無(wú)機(jī)功能材料是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)際，從教學(xué)內(nèi)容的更新、教學(xué)方法的探索和考核方式的改革等方面進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐，取得了較好的效果。

一、加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容改革與優(yōu)化，建立教學(xué)新體系

無(wú)機(jī)功能材料課程內(nèi)容包括無(wú)機(jī)材料概論、晶態(tài)與非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、超導(dǎo)材料、壓電材料、介電材料、半導(dǎo)體材料、紅外材料、光導(dǎo)材料、變色材料、磁性材料、特種玻璃、生物功能材料、多孔材料等內(nèi)容。在十多年教學(xué)中，通過(guò)精選教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容改革與優(yōu)化，以“制備—結(jié)構(gòu)—特性—應(yīng)用”為主線，注重教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展前沿、現(xiàn)代生活和生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，體現(xiàn)了授課內(nèi)容的先進(jìn)性、趣味性和實(shí)用性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

1.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展前沿結(jié)合，體現(xiàn)先進(jìn)性。緊跟學(xué)科發(fā)展前沿、瞄準(zhǔn)研究熱點(diǎn)是更新課堂教學(xué)內(nèi)容的有效途徑。在授課過(guò)程中，注重從國(guó)際和國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊中獲得無(wú)機(jī)功能材料研究的相關(guān)信息，把研究熱點(diǎn)與最具代表性的研究成果制成課件，展示給學(xué)生，使學(xué)生及時(shí)了解到最新的前沿知識(shí)，接觸學(xué)術(shù)前沿領(lǐng)域，激發(fā)學(xué)生的求知欲望[1，2]。例如，在講授壓電陶瓷材料時(shí)，首先講授傳統(tǒng)的壓電陶瓷，以PZT為基的二元系、三元系鉛基壓電陶瓷的制備、性能以及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)等方面應(yīng)用；其次向?qū)W生介紹這類壓電陶瓷中大量的鉛在制備、使用和廢棄處理過(guò)程中都會(huì)污染環(huán)境；最后介紹當(dāng)前無(wú)鉛壓電陶瓷研究進(jìn)展，包括BaTiO3基、BNT基和鈮酸鹽系等無(wú)鉛壓電陶瓷。講授無(wú)機(jī)超導(dǎo)材料時(shí)，先介紹物質(zhì)磁性的分類、磁性材料種類、特性和應(yīng)用，再介紹當(dāng)前磁性材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)——磁性半導(dǎo)體、分子基磁體以及同時(shí)具有鐵電和鐵磁雙重性質(zhì)的磁電復(fù)合材料。在講授無(wú)機(jī)多孔材料時(shí)，介紹2012年發(fā)表在《Nature Materials》上的吸附二氧化碳的新材料NOTT-202a的結(jié)構(gòu)、特性和應(yīng)用前景[3]。通過(guò)學(xué)科研究前沿知識(shí)的講授，體現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性。

2.教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代生活實(shí)際結(jié)合，體現(xiàn)實(shí)用性。無(wú)機(jī)功能材料在日常生活中應(yīng)用廣泛。在課堂教學(xué)中，將教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代生活實(shí)際相結(jié)合，提高了學(xué)生的興趣。例如熱致變色材料是一種能對(duì)外界環(huán)境變化產(chǎn)生響應(yīng)的新型智能材料，其中的無(wú)機(jī)低溫?zé)嶙兩牧暇哂须S溫度變化顏色改變的特性，可將在商標(biāo)、封簽和票據(jù)上作特殊的標(biāo)記進(jìn)行化學(xué)防偽，用于冷凍食品、蔬菜和水果等各類食品適宜保存溫度的指示，制作熱變色家具、茶具和玩具，用于繪畫、美術(shù)作品和廣告中產(chǎn)生一些奇特的效果等[4]。變溫磁性材料與家用電飯鍋，壓電材料與煤氣灶和倒車報(bào)警器，變色玻璃與太陽(yáng)鏡，氣敏陶瓷與煤氣報(bào)警器，熒光材料與彩色電視機(jī)，紅外材料與節(jié)水龍頭，形狀記憶合金與兒童矯牙，多孔材料與飲水機(jī)，無(wú)機(jī)納米抗菌材料與保健鞋墊，超導(dǎo)材料與磁懸浮列車，吸波材料與隱身飛機(jī)，泡沫玻璃與新型節(jié)能建筑材料等知識(shí)的介紹，使學(xué)生感受到無(wú)機(jī)功能材料在生活中無(wú)處不在。這種理論聯(lián)系生活實(shí)際的教學(xué)，增強(qiáng)理論課的實(shí)用性和趣味性。

二、加強(qiáng)教學(xué)方法和手段的更新，增強(qiáng)課堂教學(xué)效果

1.講授與討論相結(jié)合。在教師講授的同時(shí)，開(kāi)展課堂討論式教學(xué)，既可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和分析問(wèn)題的能力，又可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，從而有效地提高課堂教學(xué)質(zhì)量[5，6]。本課程在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)選課學(xué)生人數(shù)安排討論課次數(shù)，采用方式為：首先教師提出若干個(gè)課題，如金剛砂的制備、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，無(wú)機(jī)超導(dǎo)體的種類、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，寶石中的化學(xué)以及氣敏陶瓷的種類、特性和應(yīng)用等；其次學(xué)生自由組合成2～3人小組，查閱文獻(xiàn)和制作PPT；最后每個(gè)小組推薦一名成員上臺(tái)講授。從實(shí)施效果來(lái)看，這種課堂討論教學(xué)改變了傳統(tǒng)的以教師講授為主和學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、PPT制作、語(yǔ)言表達(dá)和綜合分析問(wèn)題的能力，促進(jìn)了教與學(xué)之間的互動(dòng)，活躍了課堂教學(xué)氣氛。

2.傳統(tǒng)授課方式與現(xiàn)代教育手段相結(jié)合。將多媒體引入傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，是對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式的繼承、揚(yáng)棄和補(bǔ)充，將抽象的知識(shí)直觀化和形象化，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[5]。例如在講授超導(dǎo)材料時(shí)，先讓學(xué)生觀看磁懸浮現(xiàn)象的視頻，通過(guò)提出問(wèn)題“為什么磁性圓片在低溫下會(huì)在金屬圓片的上方懸浮起來(lái)？”引入講授內(nèi)容——超導(dǎo)材料，然后從超導(dǎo)現(xiàn)象，超導(dǎo)特性，超導(dǎo)材料的種類、結(jié)構(gòu)及其在輸電、電機(jī)、交通運(yùn)輸、微電子、電子計(jì)算機(jī)、生物工程、醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行講授。在講授發(fā)光材料時(shí)，先利用中山大學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程《綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)》網(wǎng)絡(luò)資源，讓學(xué)生觀看“化學(xué)發(fā)光材料制備”視頻，了解化學(xué)發(fā)光材料制備過(guò)程、結(jié)構(gòu)表征的方法和手段，觀察發(fā)光現(xiàn)象。在講授激光材料和壓電陶瓷前，播放一段激光雕刻機(jī)制作葫蘆工藝品和壓電陶瓷的有關(guān)應(yīng)用的視頻。在講授激光產(chǎn)生的機(jī)理時(shí)，采用動(dòng)畫展現(xiàn)“三能級(jí)系統(tǒng)”、“四能級(jí)系統(tǒng)”、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和激光形成的過(guò)程。這種講授與動(dòng)畫和視頻的有機(jī)結(jié)合，收到良好的教學(xué)效果。

3.理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合。近幾年來(lái)，通過(guò)以下四個(gè)方面的實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合：（1）設(shè)置無(wú)機(jī)功能材料課程的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要手段與途徑[7]，利用華南農(nóng)業(yè)大學(xué)省級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的有利條件，開(kāi)設(shè)了溶膠—凝膠法制備納米BaTiO3陶瓷粉體，微波輻射法合成磷酸鋅，稀土發(fā)光材料的制備與發(fā)光性能等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。（2）組織學(xué)生參觀相關(guān)企業(yè)。與深圳寶嘉能源有限公司，中山東晨磁性電子制品有限公司，佛山安億納米材料有限公司、東莞長(zhǎng)發(fā)光電科技有限公司和廣州臺(tái)實(shí)防水補(bǔ)強(qiáng)有限公司等10余家企業(yè)建立了長(zhǎng)期的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，通過(guò)組織學(xué)生參觀，了解鎳鋅軟磁鐵氧體材料及器件、鋰離子電池等無(wú)機(jī)功能材料的生產(chǎn)工藝和過(guò)程，增加了感性認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。（3）鼓勵(lì)學(xué)生參與教師研究課題。近幾年來(lái)，學(xué)生參與教師主持的含氮共軛聚合物與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體雜化光催化劑的設(shè)計(jì)、制備與催化機(jī)理研究，雙功能光轉(zhuǎn)換劑的制備及其在棚膜中的應(yīng)用研究，一維二氧化鈦納米管裝載恩諾沙星納米囊研制及緩釋特性研究，季鏻鹽類復(fù)合抗菌材料的制備和性能等多項(xiàng)省、部級(jí)及以上科研項(xiàng)目。學(xué)生通過(guò)參與教師的科研，了解無(wú)機(jī)功能材料研究的發(fā)展動(dòng)態(tài)，開(kāi)闊知識(shí)視野，增強(qiáng)學(xué)習(xí)和研究的興趣。（4）指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目。課外創(chuàng)新活動(dòng)是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑[8]，近幾年來(lái)，材料化學(xué)專業(yè)的學(xué)生獲得了碳納米管/聚N-異丙基丙烯酰胺智能復(fù)合材料的制備與性能研究，橄欖石納米LiFePO4正極材料的模板法制備及性能研究，稀性二氧化鈦納米管的制備及其對(duì)農(nóng)藥降解的研究，水熱法制備鈥摻雜二氧化鈦納米管及其光催化性能研究，GeS簇/MOFs復(fù)合多孔納米材料可見(jiàn)光催化還原CO2和H2O合成甲醇的研究，金屬氧化物改性多孔碳球的制備、表征及其用于直接甲醇燃料電池的研究和竹炭為模板制備納米鈦酸鋰負(fù)極材料及其性能研究等科技創(chuàng)新項(xiàng)目，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

三、加強(qiáng)考核方式的改革，體現(xiàn)考核客觀性和公正性

為了體現(xiàn)客觀性和和公平性，無(wú)機(jī)功能材料課程考核采取平時(shí)考核和期末考試結(jié)合辦法。平時(shí)成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的40%，主要考查平時(shí)作業(yè)、課堂教學(xué)參與、小論文撰寫、PPT制作和課堂討論講授效果等。期末考試成績(jī)總評(píng)成60%，題型包括單項(xiàng)選擇、不定項(xiàng)選擇題、填空題、專業(yè)名詞英漢互譯和簡(jiǎn)答題。其中前三項(xiàng)主要考核學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)功能材料基本知識(shí)的掌握情況，后二者考核學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力。

綜上所述，通過(guò)10多年的探索和實(shí)踐，無(wú)機(jī)功能材料的課堂教學(xué)取得了良好的效果。從學(xué)生評(píng)教結(jié)果看，2008～2012年得分均92分以上，位居學(xué)院專業(yè)課前列。學(xué)生主持與課程相關(guān)的大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目24項(xiàng)，公開(kāi)發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文50余篇，其中SCI和EI收錄32篇。在今后的工作中，將不斷深化課堂教學(xué)改革，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)，使無(wú)機(jī)功能材料課程的教學(xué)在培養(yǎng)適應(yīng)珠江三角洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展的材料化學(xué)方面高素質(zhì)復(fù)合型人才發(fā)揮更大作用。

參考文獻(xiàn)：

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篇（10）

項(xiàng)目背景

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，納米材料與納米技術(shù)的發(fā)展形成了基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并行發(fā)展的格局。納米材料的研發(fā)涉及到有機(jī)、無(wú)機(jī)、高分子等各個(gè)方面，納米材料結(jié)構(gòu)功能的復(fù)合化已成為其應(yīng)用研究極具生命力的方向之一；同時(shí)，與人們生活息息相關(guān)的化學(xué)纖維，從原料、技術(shù)、產(chǎn)品到應(yīng)用都在迅速發(fā)展，傳統(tǒng)功能材料已難以滿足細(xì)旦化功能性化學(xué)纖維開(kāi)發(fā)的技術(shù)要求，聚丙烯纖維的可染化、功能化、細(xì)旦化技術(shù)成為聚丙烯纖維新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主導(dǎo)方向。

然而，功能材料的納米化，又為其在高粘度、復(fù)雜流場(chǎng)(溫度場(chǎng)、剪切力場(chǎng)和速度場(chǎng))作用下的高聚物熔體中的應(yīng)用帶來(lái)了新的難題，納米功能材料在熱塑性高聚物基體中的納米尺度分散成為功能細(xì)旦化學(xué)纖維開(kāi)發(fā)的核心問(wèn)題。其具體難點(diǎn)表現(xiàn)在：(1)無(wú)機(jī)納米粉體制備使用過(guò)程中的易團(tuán)聚與難分散：(2)纖維成形過(guò)程中納米結(jié)構(gòu)有機(jī)分散相的形成機(jī)理與結(jié)構(gòu)控制；(3)納米復(fù)合材料功能纖維工業(yè)化推廣的技術(shù)可行性與成本控制。針對(duì)目前可染聚丙烯及功能聚丙烯纖維材料研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，該項(xiàng)目將前沿納米技術(shù)與新型雜化技術(shù)、功能組裝技術(shù)以及纖維加工技術(shù)有機(jī)結(jié)合，深入系統(tǒng)研究有機(jī)分散相原位納米尺度生成、有機(jī)一無(wú)機(jī)雜化材料制備及成纖用納米功能材料制備、修飾及纖維生產(chǎn)加工等一系列關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了新型可染細(xì)旦聚丙烯和納米復(fù)合功能聚丙烯纖維及制品。

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

1、通過(guò)調(diào)控改性聚烯烴(MPO)與基體(PP)兩組分配比和特性(粘度比、相容性等)配伍，控制纖維成形過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)參數(shù)(時(shí)間、壓力等)和熱力學(xué)參數(shù)(溫度)，自主開(kāi)發(fā)了聚丙烯成纖過(guò)程中有機(jī)納米分散相原位生成技術(shù)，首次研制出具有納米級(jí)染座的常壓可染細(xì)旦(纖維直徑小于10 μm)聚丙烯纖維。

2、采用有機(jī)一無(wú)機(jī)及有機(jī)一有機(jī)雜化技術(shù)在聚丙烯基體中引入有機(jī)和無(wú)機(jī)納米相，通過(guò)對(duì)聚丙烯基雜化材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首次研制出鮮艷度明顯提高的可染細(xì)旦聚丙烯纖維。

3、首次建立了聚丙烯基納米復(fù)合材料紡絲動(dòng)力學(xué)模型，揭示了無(wú)機(jī)納米功能材料與聚丙烯基體在外場(chǎng)作用下的相互作用機(jī)理，開(kāi)發(fā)了高壓和高剪切紡絲成形工藝，解決了功能纖維細(xì)旦化難、可加工性差和納米材料的“二次團(tuán)聚”等系列關(guān)鍵問(wèn)題，為生產(chǎn)推廣中成纖過(guò)程工藝參數(shù)的制定提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

4、研制出色牢度4～5級(jí)的可染至中偏深色的細(xì)旦聚丙烯纖維以及負(fù)氧離子發(fā)生率＞5000個(gè)/cm3的系列負(fù)離子細(xì)旦聚丙烯纖維和遠(yuǎn)紅外發(fā)射率＞87％的系列遠(yuǎn)紅外細(xì)旦聚丙烯纖維和抑菌率＞99％的系列抗菌細(xì)旦聚丙烯纖維。

推廣應(yīng)用

該成果首次實(shí)現(xiàn)了通用纖維功能性、舒適性與可加工性的有效統(tǒng)一。產(chǎn)業(yè)化效果顯著，聚丙烯纖維在可染基礎(chǔ)上鮮艷度明顯提高，功能組分加入量減少50％以上，可紡性好，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)任何氣固液廢物排放，不會(huì)增加能源消耗，產(chǎn)品的加工成本低。