第一篇:選修flash結課報告
《Flash動畫制作》課程設計
動畫短片《我愿做個好小孩》的設計與實現
目錄
《Flash動畫制作》課程設計 ······························································· 1 動畫短片《我愿做個好小孩》的設計與實現 ······ 錯誤!未定義書簽。動畫短片《我愿做個好小孩》的設計與實現 ······································· 1 目錄 ································································································· 2
一、設計任務與要求·············································································· 3 課設目的 ··························································································· 3 課設內容 ··························································································· 3 具體要求 ··························································································· 3 設計環境 ··························································································· 3
二、設計方案 ························································································· 4
三、實現過程 ························································································· 5
四、心得體會 ······················································································· 10
五、參考資料 ······················································································· 10
六、附錄 ······························································································· 11 課設最終作品截圖展示 ·································································· 11
一、設計任務與要求
課設目的
? 進一步學習和鞏固本課程所講解的主要內容;
? 重點掌握新建元件、新建場景等方法,掌握基本動畫制作技巧,掌握鼠繪技巧和方法;
? 拓展練習,掌握完整Flash動畫作品的制作流程、方法和技巧。
課設內容
完成一部Flash動畫作品,題材、內容、風格不限,作品時間長度1—3分鐘。要求獨立完成(團隊合作不超過2人)。
具體要求
1、作品要求:
(1)單人作品時間長度不少于1分鐘,純手繪內容占0.5分鐘以上;兩人合(2)以班級為單位將最終Flash作品,包括源文件與生成文件,統一刻盤。(1)統一《課程設計》封面;(2)按畢業設計格式要求書寫。作作品時間長度不少于2分鐘,純手繪內容占1.5分鐘以上;
2、報告冊要求:
設計環境
Windows XP操作系統,Flash 8或者Flash CS3中文版軟件工具。
二、設計方案
1、我的構思
本故事是根據一個歌曲改編而成,圍繞歌曲展開各種畫面以及動作的完成。講述一個力爭成為好小孩形象的一個小小的過程。
小孩是最容易學人的,然而那些不好的東西也可能會進入孩子的世界,影響了孩子的發展,而小孩最喜歡看的也就是動畫片,它能告訴孩子們一些簡單的道理,和一些基本的常識,我選擇做這個動畫是因為,我每次途徑幼兒園的時候我總能聽到這首歌曲,不僅簡單而且很容易讓小孩明白,音樂也很輕快,歌詞更是積極向上的。于是,我就想用這首歌曲做一個簡單明了的小動畫,也就是MV類型的動畫,畫面內容既要有小孩天真活潑的一面,還要有努力學習的一面,還要有樂于助人的一面等等。這樣做出的動畫,既能聽到好聽的歌曲,還能看到畫面內容,同時滿足了眼睛和耳朵,可謂是一句兩得。最后,我決定將動畫做成一堂音樂課的形式,也就是最開始的畫面是“上課”按鈕,點擊后,你就開始上課了,等畫面內容放完之后就是單獨的一個下課的畫面,表示本堂音樂課結束。也意味著2010年過去,新年的到來。
本則動畫要傳達的意思就是:告訴孩子們,要力爭成為一個好小孩,事事處處都能做到好的表現。積極打掃衛生,聽老師的話,好好學習,熱愛生活,樂于助人等。
2、制作難點
首先,我覺得比較花費時間的就是原件的創作,場景比較多,每一個場景都得自己畫出來,人物的正面、側面、背面等都是需要在元件里面畫出來的,每一個動作,每一個微笑都得畫的清清楚楚的。人物既要看著好看,還要有美感,這讓我也動了不少的腦筋。
第二,我覺得令我苦惱的是將做好的元件連成完整的片段,這不僅要將歌詞與畫面配套,還要保證畫面的連貫性,還有每個場景上的畫面內容等,以及每個場景要多少幀,要怎么制作,才能讓畫面看著不是單純的一張張靜止的圖片在不停的播放。最麻煩的就是插幀,要有耐心,要不怕麻煩,一幀一幀的慢慢的插入,一不留神你就會發現你的幀插錯了。
第三,就是歌詞和畫面的融合,隨著音樂的出現,要將每個畫面加入字幕,還得保證畫面內容跟歌詞跟音樂是一樣的,不能太快也不能太慢,不停的加幀減幀,不斷地調試著歌詞跟音樂的一致。
第四,考慮到畫面內容過于單調,于是我又加了幾個場景,幾個內容,也就是小孩幫助老人過馬路的那一幕。于是,我又多了不少的元件,以及重新組合畫面內容和幀的調試等。
最后,在做好一個完整的動畫的時候,少不了對細微之處的調整,小孩的手部的修改是最困難的,因為幾乎每個場景都有小孩的出現,改完所有元件里的手之外,我發現在做好的動畫的個別之處還是能顯示出來之前沒有修改的手部,必須在每一幀之處都再做出修改,這耗費了我不少的時間。
3、基本步驟
我的動畫做的最多的就是元件,每個圖形,每個影片剪輯都需要一步一步有耐心的制作。
一、在元件中畫出與音樂相匹配的每個背景的內容。
二、在元件中畫出小孩的各種形象,包括正面、背面、側面等。
三、在元件中做出各種動作的影片剪輯。
四、在動畫開始的時候做出構思好的逐幀文字和按鈕文字。
五、構思好動畫的先后順序,將做好的元件背景一一排序,配合音樂,確定好幀數,以及補間動畫。
六、創建文字原件,給音樂和畫面配上一致的字幕,調整好幀數。
七、在音樂放完,畫面結束時,插入制作人、指導老師的姓名。
三、實現過程
1、前期準備
主要是根據歌曲構思內容,準備素材,以及畫面內容的豐富性等。
2、中期制作
(1)新建一個FLASH文檔。
(2)在原件中做出小孩的完整的的形象的原件圖形。
(1)做出老人行走的影片剪輯。首先,先做出老人側面的走路的圖形。其次,新建一影片剪輯,將做好的圖形拖入影片剪輯中。
(3)做出老師行走的影片剪輯。首先,先做出老師側面的走路的圖形。其次,新建一影片剪輯,將做好的圖形拖入影片剪輯中。
(4)做出小孩玩木馬影片剪輯。首先,先做出小孩這個側面的人物圖形。其次,再在原件中畫出小木馬。最后,將小孩和木馬都拖入到影片剪輯中,創建幀,使小木馬和小孩看起來在搖動。
(5)做出小孩背著書包跑的影片剪輯。首先,將小孩側面的圖形原件拖入影片剪輯中。其次,畫出一個簡單的書包。最后,將小孩的腳單獨放在一個圖層中,并創建幀,使之能夠動起來。
(6)做出小孩洗澡的影片剪輯。首先,將做好的小孩的頭部形象和手部的原件圖形拖入影片剪輯中畫出包裹的裕帽。其次。將手部放入一個圖層中,添 加幀,使手部能夠動起來。
(7)做出小孩揮別再見的一幕。首先,將完整的小孩的圖形元件拖入影片剪輯中,小孩的右手單獨放入一個圖層中,添加幀使之能夠做出揮手告別的動作。
(8)做老人揮手告別的影片剪輯。同小孩揮手告別的影片剪輯一樣。
3、后期整理 主要是聲音的插入與剪輯,以及字幕的配合等。
四、心得體會
很快的,一個假期又過來了,面對本學期最后一次的校園課設,想著剛剛過去的最后一周,緊張沉默之后更多的是感慨,印在腦海里的每一個足跡都是那么 的深,真的說不出是什么感覺,伴著時間,就像是在和自己的影子賽跑,不可能從真實的兩面去看清它,只是經意不經意的感受著有種東西在過去,也許更適合的只有那句話:時不待我,怎可駐足?兩周,短短的兩周,我學到了很多不知道的東西,實在是感受頗深。
首先我認為老師與同學真正融合在一起,同學們不懂就問,老師也耐心講解,確實實在讓我感動。大家都表現得很積極,不怕課程難,相互幫助一起分析。很多同學甚至沒吃飯就一頭扎在機房中。代課老師也非常認真負責,耐心講解,細心指導,一點一點解答同學們的疑惑,直到同學們理解了為止。在課設中,分析、討論、演示,機房里充滿了濃濃的學習氣氛。
總之,我覺得用Flash動畫制作的課件,能有效地保持學生的學習注意力,更能激發學生學習的興趣,Flash動畫制作的課程有利于培養學生的各種能力。此次課設,我收獲頗豐多,學到了很多知識,特別是提高了動畫制作分析的能力。本次通過對flash動畫的初步學習,我更知道原來我們利用計算機可以做出很多有意思的東西。所以我真誠的感謝老師對我們的幫助,再次說一聲:謝謝。我以后將更加努力。
五、參考資料
1、《FLASH CS3 動畫制作教程》
2、《中國聲音網》
3、《九天音樂網》
4、《閃吧網》
5、《中國素材網》、《Flash MX2004完全自學手冊》
六、附錄
課設最終作品截圖展示
第二篇:大學黃帝內經選修結課論文
不知不覺中,這一學期的選修課已接近尾聲了。這學期的選修課中選了一門叫“《皇帝內經》與養生”的課,開始是受“養生”二字“誘惑”而來的,對于《黃帝內經》這一醫學方面的名著并不太了解,但通過這學期的學習與了解,我了解到了許多有關自身的身理和心理等方面的知識和養生方法,受益匪淺。
《內經》是一本什么書?對這個問題,之前的我并沒有深入的了解,直到選修了黃帝內經這門課程。對于這本書,我以前只是知道它是一部醫學方面的名著,目前存在著各種不同的看法。有的說它是養生寶典,有的說它是醫學理論。其實對于《黃帝內經》這一名著只知道它是我國古代醫書中最早的典籍之一。在醫學方面,是中醫學的奠基之作,更是一部養生寶典,一本關于生命的百科全書。經過一學期的學習,雖然學習的內容不多,但內涵豐富,下面我就從《黃帝內經》聯系我的學習淺談一下心得體會。
《黃帝內經》第一篇《上古天真論》記載了黃帝對于生命的第一個問題——古今健康長壽的重大差異究竟是什么原因?是時代不同了,還是養生之道失傳了?是天道的原因,還是人道的原因?
對于這個問題一般的人都會怪罪于外在的條件,認為肯定是現代社會已經與前大不相同了。實際上世道有沒有變呢?岐伯的回答是世道并沒有變,天道也沒有變,而是我們每一個人的日常生活變化了,生活習慣變了,生活方式變了。
有一句話:“生命就掌握在自己手中。”人是“握拳而來,撒手而去”的,嬰兒握拳是握著精氣神,不讓它外泄,可是我們成年以后卻是千方百計在握錢、握權,握那些有形的東西,絲毫不放松。等到撒手的時候,才意識到手里實際上什么都握不住,可是這已經違背了生命之道,違背了養生之道。所以說生命掌握在自己手中,就是看你手中掌握的是什么。
岐伯回答了八個字:“法于陰陽,和于術數。”這八個字是養生總原則。上古的人都“知道”——了解并掌握天道、地道、人道——人的長壽之道、養生之道。《黃帝內經》養生之道是什么?其實就是這八個字,實際上整部《黃帝內經》都在詮釋這八個字。
“法于陰陽,和于術數”,這個“道”,這個總原則,不是抽象的、虛空的,它就實實在在地表現在我們每一個人普普通通的日常生活當中。養生就是一種健康的生活習慣
養生就是一種生活習慣,一種健康的生活習慣。什么是健康的生活習慣?就是在普普通通的日常生活中處處按照“法于陰陽,和于術數”來做。具體表現在食飲有節。上古的人懂得養生之道,飲食是有規律,有節制的。起居有常,起居——不僅是起床、睡覺,還包括日常的活動。起居要有常規,是不能搞亂的。不妄作勞。就是說勞動、運動應不過分,也就是要守常規,要適度,不要太過,也不要不及。形與神俱。形體和精神是合在一起的。前面主要講的是形,這里主要講神,講形神合一,神離不開形,形也離不開神。形是神的依托,神是形的主導。說句實話,現在的大學生幾乎達不到這四點。學生們天天熬夜,也幾乎不養生。《黃帝內經》它作為中國傳統醫學的理論思想基礎及精髓,在中國浩瀚的歷史長河中,對古人以致現在的人們,在繁衍生息,修身養生方面有著巨大的影響和貢獻。第一 篇“上古天真論”,它一共分為四個部分,而每一個部分又各有一個小的主題。
在古文里歧伯的對曰中我們可以知道:上古時期(即元年之前),的人們洞悉道生方法、法則,能效法“陰陽”的轉換變化規律,生活作息都有正常的規律,即能順著生命的自然生長去生活,不費神勞累,所以能夠身體健康,精神熠熠,輕易活到百歲,這是“上古之人”的養身之道;而“今時之人”恰巧與“上古”之人相反,不注重身體健康,一再放縱自己的內心欲望,生活在各種不好的行為習慣中,為自身欲望所惑,“殫精竭慮”,身心受到破壞,元氣大泄,所以身體不好,壽命不長。如今的多數人隨意揮霍自己的健康,只是求得短暫的快樂,得不償失。在我們身體中的“真、元之氣”呢并不是無窮盡的,在我們的生長過程中,它會慢慢消耗,如果我們不去補充和保養它,讓它繼續消耗,我們的身體會逐漸衰竭,不能處在一個健康的狀態,不能保證身體各個器官的正常運行,生活等各方面都會受到影響。在壽命上就不能長壽,往往才年過半白就已經身心俱損,神行憔悴。所以,養身第一課:注重生活行為習慣各方面,有節有律。
第二個話題:心理層面的養生。
說到心理養身之法,就是由內而外,從身體內部養護身體。養身僅僅在外部行為上是不夠的,心理層面的養生是為了避免一些“虛邪”對身體的傷害。心理養生是為保養元氣而進行養生。在平時多多了解一些人體、十二經脈、奇經八脈等生理功能、病理變化及相互關系和一些滋養方法,對保養我們的身體也是很有用處的,保護好我們的人體功能。人體功能若沒有失去平衡,全面存在,生命和健康就沒有喪失的危險;人體各種功能存在而不喪失的前提又是生命的各種運動能夠不斷進行,因此,保真固元十分重要。
曾看到過這樣一段對話:魏文王問扁鵲說:“你家兄弟三人,都精于醫術,到底誰最好?”扁鵲答說:“長兄最好,中兄次之,我最差。” 文王又問:“那么為什么你最有名呢?”扁鵲答說:“我長兄治病是治病未發作之前,中兄治病是治病情初期,而我治病則是治于病情嚴重之時。因此,一般人都看不到長兄和中兄的治病才能,而只看見我在經脈上針灸,用針管來放血,在軀體上動刀、敷藥等大手術,所以都以為我的醫術高明,因而得名,其實錯矣。”由此可見,扁鵲認為防病或養
生才是最重要,最好的。《黃帝內經》中的“上古天真論”在我看來,實質上也就是通過養護好身體從根本上防病長壽。
當初學習這門課程的最初目的就是希望從中學到一些實在的,貼近生活的養身方法讓身體得到“改正”,更健康。養身即養護身體,由內而外,避疾防病。到了期末,這門課程的確讓我從中得到了許多養生知識,也讓我重新認識了我們的身體和了解許多生長、生理周期的要點。總之,不枉此行。
第三篇:公共關系選修結課試題+答案
2011公共關系選修結課試題
一.簡答
1.簡述處理危機公共關系原則
承擔責任原則、真誠溝通原則、速度第一原則、系統運行原則、權威證實原則。
2.簡述美國公共關系的發展階段
(1)巴納姆時期
有組織的公共關系活動源自19世紀中葉“美國的報刊宣傳活動”。這時期的公共關系已經帶有一定的組織性、明確的目的性。由此說明,公共關系已不再局限于政治活動和思想宣傳活動,而逐步與謀取利益的愿望緊密結合在一起,為公共關系在其后的發展奠定了基礎。
(2)艾維·李時期
1903年,美國記者艾維·李在美國開辦了第一家正式的公共關系事務所,標志著現代公共關系的問世,公共關系事業由此邁進了一個前所未有的現代發展時期。19世紀末,美國已進入壟斷資本主義時期,階級矛盾日益激化,美國新聞界此時掀起一場所謂揭丑運動
(3)伯納斯時期
真正奠定公共關系理論基礎,使公共關系真正科學化,公共關系的先驅是美國公共關系顧問——愛德華·伯納斯。伯納斯的公共關系思想是一個比較完整的理論體系,為公共關系的科學化做出了積極貢獻。
(4)公共關系的現代時期
50年代以后,公共關系的理論得到了進一步發展。本世紀中期,隨著消費者權利尊重的程度不斷提高,公共關系同資金、設備、人才一起稱為現代企業的四大支柱,公共關系事業得到了迅速發展。1955年,國際公共關系協會在倫敦成立,標志著公共關系已作為一門世界性的行業而獨立存在。
3.如果按一般發展規律,公眾的類別可分為
4.簡述公共關系策劃方案的論證一般程序
① 通過對方案中的目標、主題及活動開展的各要素,如資金、人力、時間等進行分析論證
② 對方案實施過程中可能遇到的問題、補救的措施等進行分析和論證
③ 對預期結果進行綜合效益論證,判斷公共關系活動方案是否值得付諸實施
5.簡述公共關系調查的原則
客觀公正全面系統科學準確定量化時效性
二.綜合試題
1.論述排除干擾公共關系方案目標障礙根本途徑
方案目標障礙指公共關系計劃擬定的不準確、不具體所帶來的實施障礙。有效的開展實施計劃,必須排除各種目標障礙。排除目標障礙的根本途徑應從五個方面檢查公共關系目標是否準確、明確與具體:計劃目標是否可以比較與衡量;計劃目標是否切合實際;計劃目標是否有期望結果;計劃目標的職權范圍與余地;指標完成的日期。
2.作為一個公關公司經理接受客戶業務時應注意哪些問題
① 遵守公共關系從業人員的基本準則:以事實為依據、以誠實守信為根本、以公眾利益為出發點、以科學為指導
② 遵守公共關系職業道德準則
③ 遵守公關公司工作原則:維護客戶利益與互利、自覺遵守國家法律法規與政策、不干涉客戶內部事務、終身為客戶保守秘密、實事求是、合理收費
第四篇:大學語文結課考試講課稿(選修)
大學語文講課稿
主講人:朱江濤
老師、評委以及在座的各位同學大家晚上好,我是主講人朱江濤,很高興能與大家一起分享接下來的十分鐘。
首先,隨我認識一下我們制作團隊里的其他三位,他們分別是王天嬌、屈秀麗和田少東。我們都來自理學院10級信息與計算科學專業。今天,我們將為大家展示一個包含“晴雯相關簡介、論晴雯之美、芙蓉女兒誄(lěi)、經典章節”等主要內容在內的主題講解。
霽月難逢,彩云易散,心比天高,身為下賤,風流靈巧招人怨。我們送給大家這樣一個講題:紅樓夢中的一抹浮云。我將在接下來的介紹中一點一點為大家揭開這個題目的含義。
接下來,讓我們一起走進巨著《紅樓夢》里的那位美麗的女子,一起隨我通過男生的視角欣賞一位頗受爭議的女性人物。
請看晴雯簡介:曹雪芹將晴雯列在“金陵十二釵又副冊”之首,她長得風流靈巧,水蛇腰,削肩膀,眉眼有點像林黛玉,又稱“黛影”。她美麗、她聰明智慧、她機敏直爽、她光明磊落、她具有強烈的反奴性。
晴雯的全部生活是一首詩,是一首充滿著青春生命力的抒情詩。晴雯的形象,是曹雪芹心靈的寵兒,是現實主義與浪漫主義相結合的藝術精品。
我們將從晴雯這個小角色著手,來賞析巨著《紅樓夢》的藝術魅力,來了解曹雪芹如何賦予他筆下這樣一個人物鮮活的形象,來洞察封建社會末世的人性、世態及種種無法調和的矛盾。
晴雯是美麗的,曹雪芹在《紅樓夢》中雖然沒有正面描述晴雯的美麗,但是曹雪芹用鋪墊渲染的手法,運用側面描寫,把晴雯的美麗讓一些反感晴雯的人從口中說出來,這就使得晴雯的美麗更加突兀。這是作品的藝術與技巧性,也是作者對人物更深層次的揣摩。
談晴雯,不得不談《芙蓉女兒誄》。“既忳(tún)幽沉于不盡,復含罔屈于無窮”,寶玉是說晴雯之死既懷著不盡的憂忿,又含著無窮的冤屈。她的秉性能讓一個男人如此了解,能讓一個男人如此悲痛,我想,這何嘗不是一種最大的慰藉。
曹雪芹筆下的《芙蓉女兒誄》就是一篇響亮的討伐封建勢力的檄文。
接下來讓我們一起回味一下《紅樓夢》中涉及到晴雯的那些精彩章節:晴雯倒匣,盡顯她極強的反奴性,“勇晴雯病補孔雀裘”一回,極言其心靈手巧,神情躍然紙上。晴雯的反奴性突出表現在她與賈寶玉的關系中恰比“晴雯撕扇”。我想,有些事情也只有晴雯敢于做出來,一個頑皮、靈巧、任性的美的形象也確實贏得了許許多多讀者的憐愛。
曹雪芹把這一潔白無瑕的雕像,擺在大觀園富麗堂皇的地毯上,使讀者在那封建堡壘的家庭里,感到一點春風和暖的氣息;在那千依百順而又彼此排擠陷害的奴婢中,看到一個坦白、直率、天真、剛強和敢于嬉笑怒罵富有反抗精神的人物。如果上天給讓每個人從林黛玉和晴雯中二選一的機會,我不管別人怎么想,我會義無反顧的珍惜那位敢愛敢恨的晴雯,而與那位淚美人擦肩而過。
我們之所以命題“紅樓夢中那一抹浮云”,是因為晴雯不是絢麗多彩的朝霞,也不是富麗堂皇的晚霞。浮云就像曹雪芹對她章回不多的描寫,但映襯出的是整篇紅樓夢那廣闊無垠的藍天,映襯出的是封建望族榮國府的興衰與當時的社會現實那密不可分的關聯,映襯出的是《紅樓夢》那現實主義與浪漫主義的完美結合以及它龐大的藝術價值。當然,仁者見仁智者見智,在今天的講述中肯定了晴雯在我心中的地位,可能會有眾多不同觀點與我對立。但那又怎樣,喜歡一個人根本不需要理由,講述這樣一個頗受爭議的人物,又一次表明:愛真的需要勇氣。感謝各位的陪伴,講課就此結束,謝謝。
第五篇:納米材料與納米技術選修結課論文
考試序列號__88__
通識教育課程論文
論文題目:納米材料與納米技術的發展及應用
課程名稱: 納米材料與納米技術 學院 外國語學院 專業班級 15級科技英語2班 學 號 3115006865 姓 名 劉輝鷹 聯系方式 *** 任課教師 陶平均
2016年10月31日 摘要:
1、納米是一種幾何尺寸的度量單位,1納米=百萬分之一毫米。
2、納米技術帶動了技術革命。
3、利用納米技術制作的藥物可以阻斷毛細血管,“餓死”癌細胞。
4、如果在衛星上用納米集成器件,衛星將更小,更容易發射。
5、納米技術是多科學綜合,有些目標需要長時間的努力才會實現。
6、納米技術和信息科學技術、生命科學技術是當前的科學發展主流,它們的發展將使人類社會、生存環境和科學技術本身變得更美好。
7、納米技術可以觀察病人身體中的癌細胞病變及情況,可讓醫生對癥下藥。
和生物技術一樣,納米科技也有很多環境和安全問題(比如尺寸小是否會避開生物的自然防御系統,還有是否能生物降解、毒性副作用如何等等)。
1、納米材料與納米技術的定義:
納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料,這大約相當于10~100個原子緊密排列在一起的尺度。
納米科學技術是介于微觀與宏觀之間的介觀物理,關于納米科學技術的定義很多,具有代表性的說法有:如英國科學家阿爾培特.佛朗克斯教授把納米技術定義為“在0.1-100納米尺度范圍起關鍵作用的科學技術領域。”美國“國家納米技術倡議”(NNI)即推薦采用科普作家伊凡.阿莫托在一本小冊子中的提法:“納米科學和納米技術一般是指,在納米尺度上,則從一納米到幾百納米介觀范圍內,所從事的工作范疇”。
2、納米材料與納米技術的現狀
目前納米材料及技術的應用也越來越廣泛,在專業電子信息產業,納米技術的應用將為電子信息產業的發展克服以強場效應、量子隧穿效應等為代表的物理限制,以功耗、互聯延遲、光刻等為代表的技術限制和制造成本昂貴、用戶難以承受的經濟限制,制造出基于量子效應的新型納米器件和制備技術。具有量子效應的納米信息材料將提供不同于傳統器件的全新功能,從而產生出新的經濟增長點。這將是對信息產業和其他相關產業的一場深刻的革命。這些技術的突破將全面地改變人類的生存方式,它所帶來的經濟價值是難以估量的。正如美國《新技術周刊》指出,納米技術在電子信息產業中的應用,將成為21世紀經濟增長的一個主要發動機,其作用可使微電子學在21世紀對世界的影響相形見絀。納米技術將在生物醫學、藥學、人類健康等生命科學領域有重大應用。在納米生物材料、微細加工、光學顯示、生物信息和分子生物學等技術積累的基礎上,發展生物芯片技術、形成新型生物分子識別的專家系統、臨床疾病檢測系統、藥物篩選系統和生物工業活性監測系統等實用化技術,具有重要的社會與經濟前景。預計到!“-#年,僅納米技術在生物醫藥領域中的應用,全球市場將達到2000億美元。
納米技術的廣義范圍可包括納米材料技術及納米加工技術、納米測量技術、納米應用技術等方面。其中納米材料技術著重于納米功能性材料的生產(超微粉、鍍膜、納米改性材料等),性能檢測技術(化學組成、微結構、表面形態、物、化、電、磁、熱及光學等性能)。納米加工技術包含精密加工技術(能量束加工等)及掃描探針技術。
納米粒子異于大塊物質的理由是在其表面積相對增大,也就是超微粒子的表面布滿了階梯狀結構,此結構代表具有高表面能的不安定原子。這類原子極易與外來原子吸附鍵結,同時因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。
就熔點來說,納米粉末中由于每一粒子組成原子少,表面原子處于不安定狀態,使其表面晶格震動的振幅較大,所以具有較高的表面能量,造成超微粒子特有的熱性質,也就是造成熔點下降,同時納米粉末將比傳統粉末容易在較低溫度燒結,而成為良好的燒結促進材料。
一般常見的磁性物質均屬多磁區之集合體,當粒子尺寸小至無法區分出其磁區時,即形成單磁區之磁性物質。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜時,將成為優異的磁性材料。
納米粒子的粒徑(10納米~100納米)小于光波的長,因此將與入射光產生復雜的交互作用。金屬在適當的蒸發沉積條件下,可得到易吸收光的黑色金屬超微粒子,稱為金屬黑,這與金屬在真空鍍膜形成高反射率光澤面成強烈對比。納米材料因其光吸收率大的特色,可應用于紅外線感測器材料。
3、納米材料與技術的發展趨勢:
自20世紀70年代納米顆粒材料問世以來,從研究內涵和特點大致可劃分為三個階段:
第一階段(1990年以前):主要是在實驗室探索用各種方法制備各種材料的納米顆粒粉體或合成塊體,研究評估表征的方法,探索納米材料不同于普通材料的特殊性能;研究對象一般局限在單一材料和單相材料,國際上通常把這種材料稱為納米晶或納米相材料。
第二階段(1990~1994年):人們關注的熱點是如何利用納米材料已發掘的物理和化學特性,設計納米復合材料,復合材料的合成和物性探索一度成為納米材料研究的主導方向。
第三階段(1994年至今):納米組裝體系、人工組裝合成的納米結構材料體系正在成為納米材料研究的新熱點。國際上把這類材料稱為納米組裝材料體系或者納米尺度的圖案材料。它的基本內涵是以納米顆粒以及它們組成的納米絲、管為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結構的體系。
而今天,從技術創新的發展趨勢來看,需要更精致、環境友好、更具有智能化的技術創新。
納米材料具有一定的獨特性,當物質尺度小到一定程度時,則必須改用量子力學取代傳統力學的觀點來描述它的行為,當粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時,其粒徑雖改變為1000倍,但換算成體積時則將有10的9次方倍之巨,所以二者行為上將產生明顯的差異。
高級納米技術,有時被稱為分子制造,用于描述分子尺度上的納米工程系統(納米機器)。無數例子證明,億萬年的進化能夠產生復雜的、隨機優化的生物機器。在納米領域中,我們希望使用仿生學的方法找到制造納米機器的捷徑。然而,K Eric Drexler和其他研究者提出:高級納米技術雖然最初會使用仿生學輔助手段,最終可能會建立在機械工程的原理上。
單純由大到小(top down)的創新思維和方法已經面臨挑戰,納米科學技術的研究方法(approaches),即提出了全新的創新思維和方法,這里有兩種方法:第一是繼續沿著古已有之的”由大到小“(top down)思路和方法干下去,不過這里的”小“可不是原有意義上的毫米、微米的小,而是在納米尺度(0.1-100nm)上的小,在這么”小“的地方出現的景觀同傳統意義上的毫米、微米尺度上的出現的景象根本不同,在這里真正的發生了量子力學上的波粒二像性。現在用這種方法(top down),可以在宏觀塊體材料(如半導體)上利用機械和蝕刻技術制造納米尺度結構。納米材料的制備的種種方法,還是這一方法。估計二十一世紀的前半葉,甚至更長時間,這種方法還起到支柱作用。但是它創造的文明會是非常輝煌的。第二種方法,就是實現量子物理學界的奇才費曼所預言的那樣”物理學的規律不排除一個原子一個原子地制造物品的可能性“。即”由小到大"(bottom up)的方法,人們按需要用一個個原子或一個個分子組裝創造出有機和無機物品。這方面的創新工作已取得一些成果,見諸報端的不少,但離真正的實用還要走很長的路。
4、納米材料與納米技術的應用:
1、天然納米材料
海龜在美國佛羅里達州的海邊產卵,但出生后的幼小海龜為了尋找食物,卻要游到英國附近的海域,才能得以生存和長大。最后,長大的海龜還要再回到佛羅里達州的海邊產卵。如此來回約需5~6年,為什么海龜能夠進行幾萬千米的長途跋涉呢?它們依靠的是頭部內的納米磁性材料,為它們準確無誤地導航。
生物學家在研究鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生物為什么從來不會迷失方向時,也發現這些生物體內同樣存在著納米材料為它們導航。
2、納米磁性材料
在實際中應用的納米材料大多數都是人工制造的。納米磁性材料具有十分特別的磁學性質,納米粒子尺寸小,具有單磁疇結構和矯頑力很高的特性,用它制成的磁記錄材料不僅音質、圖像和信噪比好,而且記錄密度比γ-Fe2O3高幾十倍。超順磁的強磁性納米顆粒還可制成磁性液體,用于電聲器件、阻尼器件、旋轉密封及潤滑和選礦等領域。
3、納米陶瓷材料
傳統的陶瓷材料中晶粒不易滑動,材料質脆,燒結溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小,晶粒容易在其他晶粒上運動,因此,納米陶瓷材料具有極高的強度和高韌性以及良好的延展性,這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進行冷加工。如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒加工成形,然后做表面退火處理,就可以使納米材料成為一種表面保持常規陶瓷材料的硬度和化學穩定性,而內部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。
4、納米傳感器
納米二氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對溫度變化、紅外線以及汽車尾氣都十分敏感。因此,可以用它們制作溫度傳感器、紅外線檢測儀和汽車尾氣檢測儀,檢測靈敏度比普通的同類陶瓷傳感器高得多。
5、納米傾斜功能材料
在航天用的氫氧發動機中,燃燒室的內表面需要耐高溫,其外表面要與冷卻劑接觸。因此,內表面要用陶瓷制作,外表面則要用導熱性良好的金屬制作。但塊狀陶瓷和金屬很難結合在一起。如果制作時在金屬和陶瓷之間使其成分逐漸地連續變化,讓金屬和陶瓷“你中有我、我中有你”,最終便能結合在一起形成傾斜功能材料,它的意思是其中的成分變化像一個傾斜的梯子。當用金屬和陶瓷納米顆粒按其含量逐漸變化的要求混合后燒結成形時,就能達到燃燒室內側耐高溫、外側有良好導熱性的要求。
6、納米半導體材料
將硅、砷化鎵等半導體材料制成納米材料,具有許多優異性能。例如,納米半導體中的量子隧道效應使某些半導體材料的電子輸運反常、導電率降低,電導熱系數也隨顆粒尺寸的減小而下降,甚至出現負值。這些特性在大規模集成電路器件、光電器件等領域發揮重要的作用。
利用半導體納米粒子可以制備出光電轉化效率高的、即使在陰雨天也能正常工作的新型太陽能電池。由于納米半導體粒子受光照射時產生的電子和空穴具有較強的還原和氧化能力,因而它能氧化有毒的無機物,降解大多數有機物,最終生成無毒、無味的二氧化碳、水等,所以,可以借助半導體納米粒子利用太陽能催化分解無機物和有機物。
7、納米催化材料
納米粒子是一種極好的催化劑,這是由于納米粒子尺寸小、表面的體積分數較大、表面的化學鍵狀態和電子態與顆粒內部不同、表面原子配位不全,導致表面的活性位置增加,使它具備了作為催化劑的基本條件。
鎳或銅鋅化合物的納米粒子對某些有機物的氫化反應是極好的催化劑,可替代昂貴的鉑或鈀催化劑。納米鉑黑催化劑可以使乙烯的氧化反應的溫度從600 ℃降低到室溫。
8、醫療上的應用
血液中紅血球的大小為6 000~9 000 nm,而納米粒子只有幾個納米大小,實際上比紅血球小得多,因此它可以在血液中自由活動。如果把各種有治療作用的納米粒子注入到人體各個部位,便可以檢查病變和進行治療,其作用要比傳統的打針、吃藥的效果好。碳材料的血液相溶性非常好,21世紀的人工心瓣都是在材料基底上沉積一層熱解碳或類金剛石碳。但是這種沉積工藝比較復雜,而且一般只適用于制備硬材料。
介入性氣囊和導管一般是用高彈性的聚氨酯材料制備,通過把具有高長徑比和純碳原子組成的碳納米管材料引入到高彈性的聚氨酯中,我們可以使這種聚合物材料一方面保持其優異的力學性質和容易加工成型的特性,一方面獲得更好的血液相溶性。
實驗結果顯示,這種納米復合材料引起血液溶血的程度會降低,激活血小板的程度也會降低。
使用納米技術能使藥品生產過程越來越精細,并在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品。納米材料粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便,用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體后可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用納米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液,就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病。通過納米粒子的特殊性能在納米粒子表面進行修飾形成一些具有靶向,可控釋放,便于檢測的藥物傳輸載體,為身體的局部病變的治療提供新的方法,為藥物開發開辟了新的方向。
9、納米碳管
1991年,日本的專家制備出了一種稱為“納米碳管”的材料,它是由許多六邊形的環狀碳原子組合而成的一種管狀物,也可以是由同軸的幾根管狀物套在一起組成的。這種單層和多層的管狀物的兩端常常都是封死的,如圖所示。
這種由碳原子組成的管狀物的直徑和管長的尺寸都是納米量級的,因此被稱為納米碳管。它的抗張強度比鋼高出100倍,導電率比銅還要高。
在空氣中將納米碳管加熱到700 ℃左右,使管子頂部封口處的碳原子因被氧化而破壞,成了開口的納米碳管。然后用電子束將低熔點金屬(如鉛)蒸發后凝聚在開口的納米碳管上,由于虹吸作用,金屬便進入納米碳管中空的芯部。由于納米碳管的直徑極小,因此管內形成的金屬絲也特別細,被稱為納米絲,它產生的尺寸效應是具有超導性。因此,納米碳管加上納米絲可能成為新型的超導體。
納米技術在世界各國尚處于萌芽階段,美、日、德等少數國家,雖然已經初具基礎,但是尚在研究之中,新理論和技術的出現仍然方興未艾。我國已努力趕上先進國家水平,研究隊伍也在日漸壯大。
5、納米材料與納米技術存在的問題:
盡管納米材料在生物醫學領域產生的革命性的變化,但是納米材料的安全性問題同時也非常值得我們關注。任何一門技術都具有雙面性,即有有利的一面也會存在有害的一面,納米材料也不例外。
對納米材料安全性的研究工作最早的是英國牛津大學和蒙特利爾大學的科學家在1997年發現防曬霜中的TiO2和ZnO納米顆粒會破壞皮膚細胞的DNA。直到2003年3月,美國化學會年會上的有關納米顆粒對生物可能存在危害的報告才引起了世界對納米材料安全性的廣泛關注。紐約羅切斯特大學的研究者讓大鼠在含有粒徑為20nm的聚四氟乙烯(特氟龍)顆粒的空氣中生活15分鐘,大多數實驗大鼠在隨后4小時內死亡;而另一組生活在含120nm特氟龍顆粒的空氣中的大鼠,則安然無恙。
參考文獻:
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