第一篇：學科前沿知識講座總結

學科前沿知識講座總結

大學期間，尤其是在一年級和二年級期間我聆聽了十幾次學科前沿知識講座，有關于網絡的、嵌入式的，也有關于創新的、管理的，還有關于IT公司的歷史發展、研究領域以及優秀成果的。在這些學科前沿知識講座中，我受益頗豐，不僅學到了很多相關知識，也在學習之路上找到了方向，更使我在以后的學業和職業發展道路上少走彎路。每次聽完講座之后，我都感到學海無涯我輩需努力。下面我著重談談我對其中幾個印象比較深的講座的感受。

第一個印象比較深的講座是網絡存儲系統知識系統基礎知識講座，是由張冬老師主講的。那時候我還是剛入學的大一新生，對專業知識還沒有太多的了解。第一次在大學里聽講座，我想這對于我來說總是有用的。果然，這次的講座讓我看到了網絡的巨大力量，他居然能將那么多的信息簡簡單單的存儲在那么小的一個叫做“硬盤”的東西上，然后通過網線互相傳輸給不同的人。我記得很清楚當時張冬老師講了關于硬盤里的數據是如何被讀取的，也是在那次講座上我從一個對網絡知識一無所知的人變成了一個對網絡知識學習十分熱忱的人。我感受到了網絡的巨大魅力，也確定了我將要在這條路上走下去。

第二個印象比較深的講座是侯鐵珊教授的關于次貸危機的講座。講座是在圖書館的報告廳舉行的，我記得當時人特別多，大家都很關注次貸危機這個話題。另一方面，侯教授也是我們學校里比較有名的人物，他是我國經濟學界著名專家。侯教授從管理學的發展作為切入點，從思辨哲學革命的獨特視角，通過大量鮮明生動的案例，歷數國內外管理觀念創新沿革，上溯中國五千年文化精粹，將中西方管理思維相互借鑒與融合，以宇宙學的廣度、哲學的深度闡述原理、詮釋真諦。演講風格深入淺出，生動幽默，發人深思，引起了廣大聽眾的強烈共鳴。侯教授這次的演講意味深長，言語之間不時透著對我們這一代年輕人的期待，他期待我們用自己的青春和熱情讓祖國真正繁榮昌盛。

第三個給我深刻印象的講座是王眾托院士的對創新能力培養的一些思考的講座。2010年7月7日下午，我們在圖書館報告廳迎來了全國著名系統科學與管理科學專家王眾托院士。王院士的講座主要針對我國當前發展面臨的問題、創新的含義與對人才的要求、創新對知識和能力的全面理解、目前高校教育無法滿足創新要求以及從學習和思維方式上看創新、如何努力提高創新素質等問題上展開深入細致的剖析。創新是一個民族進步的靈魂。王眾托院士雖然年事已高，但依然為關心并出力于社會發展事業。我還依然清晰地記得王老送給我們的那句話“海到盡頭天作岸，山登絕頂我為峰”。這句話激勵著我們要敢于擁有世界責任感和獨立開拓、勇于奉獻的創新精神。

時代在召喚，我們這一代人既面對著激烈的社會競爭也擔負著推動社會經濟、技術體系改變的責任，我們沒有理由不去肩負這個責任讓祖國真正的繁榮和強大。

第二篇：學科前沿講座總結

學科前沿系列講座

專 業：飛行器適航技術班 級：學 號：姓 名：陳昌浩日 期：小結

01071401 2014300465 月20日 光陰似箭，日月如梭，轉眼之間我已經成為了一名大三的學生。在大一大二充分學習了基礎學科知識以后，終于在大三能接觸到專業相關的課程。

在前兩年的基礎知識學習過程中，我對航空專業的發展方面和前景以及研究方向各方面其實并不十分了解，但是學科前沿講座給了我機會讓我了解到更多本學科的一些先進技術，讓我對航空系統中電子系統的領域有了更多更全面的認識，同時也給了我很大的啟發，讓我燃起了斗志，為航空事業的前沿科學研究貢獻自己的力量，在短短的四周課時時間里，學校為我們先后安排了四位赫赫有名的教授，有姜洪開教授，宋東教授，張安教授和馬存寶教授。由于時間限制和我們有限的知識水平，老師們都從大處著眼，為我們大概介紹了他們的研究方向和內容，同時還簡單向我們介紹這些研究將來的實際意義，以及和我們飛行器適航專業的聯系。在每次短短的兩小節課中我都被他們研究的這些東西深深吸引著。也許理論上邏輯上的很專業的知識，我們沒有學到多少，但老師們利用不到兩個小時的時間，就基本上將一個新的領域在我們的腦海中勾勒了出來，使我們真正了解到與工程實際應用有直接聯系的科學研究。雖然好多東西以我現在的水平還不能弄懂，但卻讓我看到我們航空專業的前景——只要努力學好知識，總有用武之地的。通過這些課程，我收獲頗多。

上課期間，老師們為我們講述了火控系統、航空電子系統、飛機通信導航與雷達系統、飛機結構健康監測與深度學習這四方面的內容，在讓我們大開眼界的同時，也讓我們對這些研究產生了濃厚的興趣。

第一堂課張安老師為我們講了火控系統，張安老師是航空學院綜合技術與控制工程系的教授，張老師對火控系統的了解相當深入，從火控系統的發展歷史給我們講起，武器火控系統是控制武器自動或半自動地實施瞄準與發射的裝備的總稱。武器火力控制系統的簡稱。現代火炮、坦克炮、戰術火箭和導彈、機載武器(航炮、炸彈和導彈)、艦載武器(艦炮、魚雷、導彈和深水炸彈)等大多配有火控系統。非制導武器配備火控系統，可提高瞄準與發射的快速性與準確性，增強對惡劣戰場環境的適應性，以充分地發揮武器的毀傷能力。制導武器配備火控系統，由于發射前進行了較為準確的瞄準，可改善其制導系統的工作條件，提高導彈對機動目標的反應能力，減少制導系統的失誤率。

張老師告訴我們，戰斗機的火控系統主要指的是：機載雷達、探測器、顯示器和火控計算機等。為完成作戰任務，火控系統必須能對機上所攜帶的各種機載武器或其他外掛物進行管理和控制，以實現對敵空中、地面、水上和水下各種運動的或靜止的、可視的或不可視的目標，進行搜索、識別、跟蹤、瞄準與實施各種攻擊方式的武器發射、制導、戰果記錄等整個作戰行動過程的控制和監控。可以說，火控系統直接關系到戰斗的成敗！

經過第一次課的熏陶，我對學科前沿研究產生了濃厚的興趣，抱著期待的心，迎來了宋東老師帶來的航空電子系統的講解。宋東老師是西北工業大學教授、碩導，學科專業是通信與信息系統、載運工具、運用工程，研究方向包含航空電子技術以及飛行器適航性等，可以說是恰好和我在學的專業達成一致。

宋老師為我們講解了航空電子系統發展歷程和發展趨勢以及各個階段的優劣性，航空電子系統走過了漫長的發展道路，至今已經歷了四代，每一代系統結構的不斷演變，都進一步推動航空電子技術的發展，成為劃時代的主要依據。基本上經歷了分立、聯合、綜合到高度綜合這四個階段。

第一代航空電子系統為分立式結構，不存在中心計算機對整個系統的控制并且缺少靈活性，難以實現大量的信息交換；第二代稱為聯合式航空電子系統，其子系統相對獨立，降低了研制經費且便于維護、更改和功能擴充；第三代稱為綜合式航空電子系統，其系統結構層次化，功能標準模塊標準化，數據總線高速化，兼有成本低和維護方便的優點；第四代稱為先進的綜合航空電子系統，采用了綜合核心處理機（ICP）技術，具有更大的綜合范圍和更高的綜合程度，實現了綜合傳感器系統、綜合飛行器管理系統，外掛系統。未來的航空電子系統會進一步朝著綜合化、信息化和智能化的方向發展。

第三次課時馬存寶老師帶來的飛機通信導航與雷達系統的講解，馬存寶老師是我們學校的博士生導師，馬老師的講課方式幽默生動，從自己講師的一次經歷講起，生動的告訴我們，每一堂課都可能是改變人一生的課程，它可能會影響你今后的從事方向和人生軌跡。和之前一樣，老師也為我們講解了機通信導航與雷達系統的發展歷程。航電系統在現代航空和航天工程電子系統中是重要的系統之一，它按功能分為通信、導航、雷達、目標識別、遙測、遙控、遙感、火控、制導、電子對抗等系統。微電子技術和電子計算機技術則是提高各種電子系統性能的基礎。

馬老師以馬航失聯為例，為我們講解了通信系統的構成和作用，它實現了飛機與地面的互聯，飛機與飛機的相互通信，機組成員的通話，機艙內的廣播試聽等娛樂，系統一般包括飛行器上的電子系統和相應的地面電子系統兩部分，這兩部分通過電磁波傳輸信號合成為一個系統，實現通訊。發電報的設備實時自動的吧航班運行的數據，包括經緯度、飛行高度以及速度等數據持續不斷的發回航空公司。監控終端設備在飛機起飛后實時接收飛機發出的信息，機載應答設備通過對講機一樣的東西，使得飛行員和地面空管人員建立實時聯系。此外飛機通信系統不僅能用于飛機上，還能用于衛星定位等關鍵地方。飛機上載有的黑匣子能儲存飛機的各方面信息，便于對飛機的搜救和事故的分析。可以說這一套系統不僅在民用上起到很大的作用，在軍事上也起到了至關重要的作用。

最后一堂課由姜洪開老師為我們講解飛機結構健康監測與深度學習，姜洪開老師是西工大教授和博士生導師，研究方向是飛行器故障預測與健康管理，過硬的專業知識使得這節課內容十分充實。

姜老師直擊重點為我們介紹起了飛機結構健康監測與深度學習的知識，結構健康監測技術最早就起源于航空航天領域，最初的目的主要是進行結構的在和監測。隨著結構設計的日益大型化、復雜化和智能化的發展，結構健康監測的內容逐漸豐富起來，不再是單純的在和監測，而是向結構損傷監測、損傷定位、結構壽命預測等方面發展。結構健康監測是一門綜合技術，涉及到結構動力學、信息技術、傳感技術、設計優化等多個學科。、深度學習起源于對人腦視覺神經網絡的研究。科學家通過實驗發現人腦的視覺神經系統對視覺信息的處理是一個不斷抽象、不斷迭代的過程。深度學習可以將復雜的問題層次化，通過對每一個層次的研究使問題簡單化，適合于對復雜函數的表達。如表示函數log(cos(exp(sin3(x))))，普通的淺層學習只能通過原本的表達式表示這個函數，復雜而且容易出現不可更改的錯誤。而深度學習可以將上述函數分為sin(x)，x3，exp(x)，cos(x)，log(x)五層，每一層只表示出該層的關鍵信息，大大減少了每一層的計算量，并且如果其中一層出現錯誤，它之后的層次可以對該層錯誤進行一定程度的彌補[iii]。深度學習這一特點極其適合于運用到計算復雜的航空航天領域的數據分析之中，它的一定程度的糾錯能力也符合航空航天領域的高精確度、低錯誤率的要求。并且，目前為止，世界各國甚至創業公司已經進行了大量的航天器發射、飛行、返回實驗，積累了大量的實驗數據。根據航空航天領域、深度學習及遷移學習的相關知識，深度學習與遷移學習在航空航天領域中的可能應用有如下幾條：航空器航天器各類部件的故障判斷；對航空器航天器實驗數據進行分析；對新研發航空器航天器進行預判、模擬。盡管目前深度學習及遷移學習要實際應用在航空航天領域還十分困難，但是隨著計算機領域的不斷發展以及在各行各業中越來越廣泛的運用，深度學習及遷移學習在將來必將為航空航天領域做出自己的貢獻。

短短的四周時間很快就過去了，這四周時間里不僅讓我見識到了老師如此優秀的研究成果，同時也給迷茫的自己指明了新的方向，這些課程并不像基礎課程那樣聽起來很困難需要自己去理解記憶公式，但是卻給了我更大的啟發和思考的空間，使我更加不忘初心，繼續腳踏實地打好自己的基礎，努力專研專業知識，為今后參與這些優秀先進的研究充分的準備自己，為中國的航空先進研究貢獻出自己的一份力！

第三篇：材料學科前沿講座總結

材料學科前沿講座總結

生物醫用高分子

一.引言

生物醫用功能材料即醫用仿生材料，又稱為生物醫用材料。這類材料是用于與生命系統接觸并發生相互作用，能夠對細胞、組織和器官進行診斷治療、替換修復或誘導再生的天然或人工合成的特殊功能材料。隨著化學工業的發展和醫學科學的進步，生物醫用功能材料的應用越來越廣泛。從高分子醫療器械到具有人體功能的人工器官，從整形材料到現代醫療儀器設備，幾乎涉及到醫學的各個領域，都有使用醫用高分子材料的例子。醫用高分子材料所用的材料種類已由最初的幾種，發展到現在的幾十種，其制品種類已有上千種。

目前，生物醫用功能材料應用很廣泛，幾乎涉及到醫學的各個領域。其大致可分為機體外使用與機體內使用兩大類。機體外用的材料主要是制備醫療用品，如輸液袋、輸液管、注射器等。由于這些高分子材料成本低、使用方便，現已大量使用。機體內用材料又可分為外科用和內科用兩類。外科方面有人工器官、醫用黏合劑、整形材料等。內科用的主要是高分子藥物。所謂高分子藥物，就是具有藥效的低分子與高分子載體相結合的藥物，它具有長效、穩定的特點。二.發展歷史

生物醫用高分子材料的發展經歷了三個階段，第一階段始于1937年，其特點是所用高分子材料都是已有的現成材料，如用丙烯酸甲酯制造義齒的牙床。第二階段始于1953年，其標志是醫用級有機硅橡膠的出現，隨后又發展了聚羥基乙酸酯縫合線以及四種聚酯心血管材料，從此進入了以分子工程研究為基礎的發展時期。該階段的特點是在分子水平上對合成高分子的組成、配方和工藝進行優化設計，有目的地開發所需要的高分子材料。目前的研究焦點已經從尋找替代生物組織的合成材料轉向研究一類具有主動誘導、激發人體組織器官再生修復的新材料，這標志著生物醫用高分子材料的發展進入了第三個階段。其特點是這種材料一般由活體組織和人工材料有機結合而成，在分子設計上以促進周圍組織細胞生長為預想功能，其關鍵在于誘使配合基和組織細胞表面的特殊位點發生作用以提高組織細胞的分裂和生長速度。

三.基本性能要求 1.力學性能穩定

在使用期限內，針對不同的用途，材料的尺寸穩定性、耐磨性、耐疲勞度、強度、模量等應適當。比如，用超高分子量聚乙烯材料做人工關節時，應該用模量高、耐疲勞強度好、耐磨性好的材料。2.化學性能穩定

作為生物材料，化學性能必須穩定，對人體的血液、體液等無影響，不形成血栓等不良影響。人體是一個相當復雜的環境，血液在正常環境下呈現微堿性，胃液呈酸性，且體液與血液中含有大量的鉀、鈉、鎂離子，含有多種生物酶、蛋白質、人體的環境易引起聚合物的降解、交聯及氧化反應；生物酶會引起聚合物的解聚；體液會引起高分子材料中的添加劑析出；血液中的脂類、類固醇以及脂肪等會引起聚合物的溶脹，使得材料的強度降低。例如聚氨酯中含有的酰胺基極易水解，在體內會降解而失去強度，經過嵌段改性后，化學穩定性提高。

3.與人體的組織相容性好

醫用材料必須與人體的組織相容性好，不會引起炎癥或其他排異反應材料，所引起的宿主反應應該能夠控制在一定可以接受的范圍之內。一些含有對人體有毒有害的基團是不能用作生物醫用功能材料的，如有些添加劑對人體有害或有些殘留單體對人體有不良影響等，這都應該引起極度的警惕。有些添加劑會隨時間的變化，從材料內部逐漸遷移到表面與體液和組織發生作用，引起各種急性和慢性的反應。4.無致癌性，耐生物老化

無致癌性，耐生物老化，長期放置體內的材料及物理機械性能不發生明顯的變化。生物醫用藥用功能材料植入人體時，除應該考慮材料的物理性質和化學性質外，另外還應該考慮其形狀因素。引起癌變的因素是多方面的，有化學因素、物理因素以及病毒等。應用高分子材料植入人體后，其本身的性能以及它所包含的雜質、殘余單體等都有可能引起和眾多副反應的發生。研究表明，高分子材料對人體并不存在更多的致癌因素。5.易于加工成型并且來源廣泛

除上述一般要求外，根據用途的不同和植入部位的不同有著各自的特殊要求，如與血液接觸的不能產生凝血，眼科材料應對角膜無刺激，注射整形材料要求注射前流動性好，注射后固化要快等。作為體外時用的材料，要求對皮膚無害，不導致皮膚過敏，耐汗水等侵蝕，耐消毒而不變質。人工器官還要求材料應具有良好的加工性能，易于加工成所需的各種復雜形狀。總而言之，不同的用途有著許多特殊的要求。

四、醫用高分子材料分類 1.高分子人造器官

高分子人造器官主要包括人造心臟、人造肺、人造腎臟等內臟器官；人造血管、人造骨骼等體外器官；人造假肢等。由于這些人造器官需要長時間與人體細胞、體液和血液接觸，因此此類材料除了需要具備特殊的功能外，還要求材料安全無毒，穩定性好，具備良好的生物相容性。大多數的高分子本身對生物體并無毒副作用，不產生不良影響，毒副作用往往來自于高分子生產時加入的添加劑，如抗氧劑、增塑劑、催化劑以及聚合不完全產生的低分子聚合物。因此對材料的添加劑需要仔細選擇，對高分子人造器官應進行生物體測定。人造器官在使用前的滅菌也是重要的一個環節。另外，人造器官要求在使用條件下材料不能發生水解、降解和氧化反應等。2.高分子治療材料 用于治療用的功能高分子材料主要包括牙科材料、眼科材料、美容材料和外用治療用材料。對這種材料的基本要求首先也是穩定性和相容性好，無毒副作用；其次才是機械性能和使用性能。例如，人工晶狀體以前多用硅玻璃水晶體，后采用硅橡膠球，也可以用甲基丙稀酸環和甲基丙烯酸丁酯的共聚物來提高其折光性和韌性。20世紀80年代初，聚乙烯醇水凝膠被用來制造人工玻璃體，PVA水凝膠的特性與玻璃體比較接近，注入后可以與玻璃體完全融合。3.高分子包裝材料

用于藥物包裝的高分子材料正逐年增加。包裝藥物的高分子材料大體上可分為軟、硬兩種類型。硬型材料如聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等，由于其強度高、透明性好、尺寸穩定、氣密性好，常用來代替玻璃容器和金屬容器，制造飲片和膠囊等固體制劑的包裝。新型聚酯聚萘二甲酸乙二醇酯除具有優異的力學性能及阻隔性能外，還有較強的耐紫外線性，可用于口服液、糖漿等的熱封裝。軟型材料如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氯乙烯及乙烯-醋酸乙烯共聚物等，常加工成復合薄膜，主要用來包裝固體沖劑、片劑等藥物。而半硬質聚氯乙烯片材則被用作片劑、膠囊的鋁塑泡罩包裝的泡罩材料。至于藥膏、洗劑、酊劑等外用藥液的包裝，則用耐腐蝕性極強且綜合性能優良的聚四氟乙烯來擔任。

五、小結

醫用高分子的發展已經滲透到醫學的各個領域，但離隨心所欲地應用高分子醫用材料的目標尚有許多差距。傳統的醫用高分子材料多采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯作為硬組織材料，但它們的性能還遠遠不夠。醫用高分子材料在許多方面尚有待進一步發展。

迄今為止，許多人工臟器還不能解決凝血問題，異體材料的抗凝血性已成為醫用高分子材料發展的一個重要的問題，制備生物相容性好、具有抗血栓性能的材料已成為目前的一個重要的課題。研究開發混合型人工臟器，將生物酶和生物細胞固定在高分子材料上，制備具有生物活性的人工臟器已取得很大的成就。醫用材料近些年來研究效果顯著，但目前仍然處于經驗和半經驗階段。由于醫用材料與肌體組織在結構、功能、代謝、生物化學行為和生物力學特性方面具有差異，這些材料往往被生物體看作異物，從而不被生物體接受。考慮如何才能使植入材料整合，使得組織重建并建立在分子設計的基礎上以材料的結構與性能關系、材料的化學組成表面性質和生命體組織的相容性之間的關系為依據，從而研究開發新材料才是重要課題。

PVC復合材料

一、引言

二十世紀30年代廣泛發展起來的以塑料為代表的聚合物，已具有越來越重要的地位。塑料工業在當今世界已成為新型的材料工業，塑料已經和鋼材、木材、水泥并列為4大基本材料，而今作為塑料原料的合成樹脂產量多年來始終以高速增長。到上實際90年代中期已經突破一億噸。二十一世紀能源工業、材料工業、信息工業將是世界經濟的三大支柱產業。塑料工業將創造各種各樣性能的材料，為世界經濟的發展注入強大的動力。PVC作為通用樹脂之一，具有價廉、阻燃性能優良、絕緣性能好、耐腐蝕等優良的綜合性能和價格低廉、原材料來源廣泛的優點，已被廣泛的應用于建筑、包裝及汽車工業等領域，其產量僅次于聚乙烯(PE)而居世界樹脂產量的第二位。硬質PVC塑料具有硬度大、剛性和強度大、耐腐蝕、耐老化性優良、電絕緣性好等優點，且價格便宜。近年來硬質品發展迅速，其中硬質擠出制品如管材、板材、異型材等正被用來代替鋼材、木材等制造管道、板材、建筑結構材料、裝飾材料以及各種嵌條。廣泛應用于建筑、化工、醫學、電子、輕工、農業及交通等部門。

我國硬質PVC制品比例甚小，無論在樹脂品級、改性劑的研究、生產、加工設各改良及制品市場開拓諸方面有待發展。作為結構材料，硬質PVC制品面臨的主要技術難點是：材料脆性大、耐熱變形性差及熱穩定性差、加工性能不佳等，這在一定程度上使它的應用受到限制。為了改進這些性能，國內外自上世紀70年代起開始大規模的開展PVC改性的研究，內容涉及增韌、增強、提 高耐熱性能、賦予PVC特種功能等方面，迸一步拓寬了PVC的應用領域。國外常用PVC共混物來替代價格昂貴的工程塑料，大大提高了PVC的使用價值。PVC的增韌增強改性引起了世界各國學者廣泛的關注，并展開了大量的研究工作。

二、PVC的改性 1.共混改性PVC 塑料共混改性是指在一種樹脂中摻入一種或多種其它樹脂(包括塑料和橡膠)。從而達到改變原有樹脂性能的一種改性方法。共混方法是高分子材料改性最常用的方法，共混物中各聚合物組分之間主要是物理結合，共混物的形態結構取決于聚合物之間的熱力學相容性、聚合物的組分特性、實施共混的方法和工藝條件等多方面的因素影響。PVC與其他性能相對優良的材料共混，可以提高PVC的性能。如PVC與ABS共混，能提高PVC的拉伸強度、沖擊強度和加工性能。PVC與ACR或CPE共混，能顯著提高PVC沖擊強度和加工性能.制備共混物的方法主要有：1．機械共混法：將諸聚合物組分在混合設備如高速混合機、雙輥混煉機、擠出機中均勻混合。2．溶液共混法：系將各聚合物組分溶解于共同溶劑中再除去溶劑即得到聚合物共混物。3．乳液共聚法：將不同聚合物的乳液均勻混合再共沉析而得的共混物。溶液共混法適用于易溶聚合物和某些液態聚合物共混物以溶液狀態被應用的情況。4．共聚一共聚法：這是制備共混物的化學方法。該法又有接枝共聚一共混與嵌段共聚一共混之分，在制取聚合物共混物方面，接枝共聚一共混法更為重要。5各種互穿網絡聚合物(IPN)技術,IPN法形成了互穿網絡聚合物，是一種以化學法制備物理共混物的方法。

2.3納米復合技術改性PVC 研究表明，任何材料進入納米尺寸(1～100nm)時都會具有奇異或反常的特性，表面界面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等。這些特性使納米微粒結構表現出奇異的物理、化學特性，具有卓越的光、力、電、熱、放射、吸收等特殊功能。聚合物納米復合材料是以聚合物為基體、填充顆 粒以納米尺度(小于100nm)分散于基體中的新型高分子復合材料。與傳統的復合材料相比，由于納米粒子帶來的納米效應和納米粒子與基體間強的界面相互作用，聚合物納米復合材料具有優于相同組分常規聚合物復合材料的力學、熱學性能，為制各高性能、多功能的新一代復合材料提供了可能。

近年來，利用將納米材料分散于聚合物中以提高聚合物材料性能的研究日趨活躍。研究較多的復合技術主要有：納米粒子增韌增強PVC、納米插層復合物增韌增強PVC、分子復合納米材料增韌增強PVC、原位復合材料增韌增強PVC、納米晶須增韌增強PVC及納米級聚合物微纖增韌增強PVC等。2.4添加改性助劑在PVC中

塑料添加改性是指在聚合物(樹脂)中加入小分子無機物或有機物，通過物理或化學作用，以取得某種預期性能的一種改性方法。塑料的添加改性是開發最早的一種改性方法，它改性效果明顯，工藝簡單，成本低，因而應用十分廣泛.塑料添加改性按添加劑的性質可以分成無機添加改性和有機添加改性兩種。無機添加改性是指在塑料中添加無機添加劑的一類改性，常用的無機添加劑主要有：填充劑、增強劑、阻燃劑、著色劑及成核劑等。有機添加改性是指在塑料中添加有機添加劑的一類改性，常用的有機添加劑主要有：增塑劑、有機錫穩定劑、抗氧劑從有機阻燃劑等。

PVC的改性助劑主要包括增塑劑、抗沖劑、熱穩定劑、潤滑劑等幾大類。

三、小結

PVC是一種通用塑料，價格低廉，應用廣泛，但其韌性差、穩定性差，通過不同的方式對其進行改性復合，不僅可以使PVC達到增強、增韌的目的，還會賦予PVC一些特殊性能（如高阻隔性、高導電性、高阻燃、抑氧、尺寸穩定性、優良的光學性能等）。隨著復合材料技術的發展，PVC改性復合材料的市場前景非常看好，在高性能化和功能化方面具有潛在的市場。

航空航天材料

一、簡介

航空航天材料是指飛行器及其動力裝置、附件、儀表所用的各類材料，是航空航天工程技術發展的決定性因素之一。也是航空航天材料科學是材料科學中富有開拓性的一個分支。18世紀60年代發生的歐洲工業革命使紡織工業、冶金工業、機器制造工業得到很大的發展，從而結束了人類只能利用自然材料向天空挑戰的時代。1903年美國萊特兄弟制造出第一架裝有活塞式航空發動機的飛機,當時使用的材料有木材(占47%),鋼（占35%）和布（占18%）,飛機的飛行速度只有16公里/時。1906年德國冶金學家發明了可以時效強化的硬鋁，使制造全金屬結構的飛機成為可能。40年代出現的全金屬結構飛機的承載能力已大大增加，飛行速度超過了600公里/時。在合金強化理論的基礎上發展起來的一系列高溫合金使得噴氣式發動機的性能得以不斷提高。50年代鈦合金的研制成功和應用對克服機翼蒙皮的“熱障”問題起了重大作用，飛機的性能大幅度提高,最大飛行速度達到了3倍音速。40年代初期出現的德國 V-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后，材料燒蝕防熱理論的出現以及燒蝕材料的研制成功，解決了彈道導彈彈頭的再入防熱問題。60年代以來,航空航天材料性能的不斷提高,一些飛行器部件使用了更先進的復合材料，如碳纖維或硼纖維增強的環氧樹脂基復合材料、金屬基復合材料等，以減輕結構重量。返回型航天器和航天飛機在再入大氣層時會遇到比彈道導彈彈頭再入時間長得多的空氣動力加熱過程，但加熱速度較慢，熱流較小。采用抗氧化性能更好的碳-碳復合材料、陶瓷隔熱瓦等特殊材料可以解決防熱問題。

二、基本性能要求 1.高的比強度和比剛度

對飛行器材料的基本要求是：材質輕、強度高、剛度好。減輕飛行器本身的結構重量就意味著增加運載能力，提高機動性能，加大飛行距離或射程，減少燃油或推進劑的消耗。因此比強度和比剛度是衡量航空航天材料力學性能優劣的重要參數。同時飛行器除了受靜載荷的作用外還要經受由于起飛和降落、發動機振動、轉動件的高速旋轉、機動飛行和突風等因素產生的交變載荷，因此材料的疲勞性能也受到人們極大的重視。2.優良的耐高溫性質

航空材料要能耐受較高的工作溫度。對機身材料，氣動力加熱效應使表面溫度升高，需要結構材料具有好的高溫強度；對發動機材料，要求渦輪盤和渦輪葉片材料要有好的高溫強度和耐高溫腐蝕性能。3.耐老化、耐腐蝕

各種介質和大氣環境對材料的作用表現為腐蝕和老化。航空航天材料接觸的介質是飛機用燃料(如汽油、煤油)、火箭用推進劑（如濃硝酸、四氧化二氮、肼類）和各種潤滑劑、液壓油等。其中多數對金屬和非金屬材料都有強烈的腐蝕作用或溶脹作用。在大氣中受太陽的輻照、風雨的侵蝕、地下潮濕環境中長期貯存時產生的霉菌會加速高分子材料的老化過程。所以耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能也是航空航天材料應該具備的良好特性。4.壽命長以及安全性高

作為載人技術的支撐材料，安全因素是必須考慮在內的。同時要注意的是，在不斷減少飛機質量的同時，更加不能忽視因質量減少而導致安全性減小現象的產生。5.成本要低

新型號的先進飛機價格不斷攀升，各航空技術領先的國家和地區都先后對航空產品提出了“買得起”的要求。而材料在航空產品的成本和價格構成中占有相當份額，所以科學地選材和努力發展低成本材料技術是航空材料發展的重要方向。同時很多民航飛機，作為普通民眾所要使用的交通工具，努力降低成本也是實現“以人為本”的一項要求。

三、材料分類 1.鋁合金 鋁合金因其技術成熟、成本低、使用經驗豐富等優勢，在相當長的時期內，仍將是亞音速飛機和低超音速飛機的主要結構用材之一。2.結構鋼

一些新型超高強度鋼在今后仍然還會是起落架、主要接頭、隔框等一些主要承力構件的備選材料。3.鈦合金

鈦合金在飛機結構用材中所占的重要地位已確定無疑，但是鈦合金的較貴的價格和較差的工藝性，是影響使用的很大因素。4.先進復合材料

由于先進復合材料具有比鋼、鋁、鈦高得多的比強度、比模量和耐疲勞等優點，在未來高性能的飛機結構材料中，先進復合材料將會占據越來越重要的地位，甚至完全有可能出現全復合材料結構的飛機。

光纖通信

一、光纖通信的發展史

1966年，英籍華人高餛指出：如果能夠減少玻璃中的雜質含量，就可以制造出損耗低于 20dB/km 的光纖。1970 年是使光纖通信發展出現跨越的一年，美國康寧公司研制出了損耗系數為 20dB / km 的光纖。同年，美貝爾公司研制出使用壽命長達幾小時的半導體激光器，光纖通信從此進入飛速發展。通過以上的發展時期可以把光纖通信的發展歸納為三個階段： 1966～1976 年：從基礎研究到商業應用的開發時期；1976～1986 年：以提高傳輸速率和增加傳輸距離為目的和大力推廣的發展階段；1986～1996 年：以實現超大容量超長距離為目標，全面深入開展新技術的援救階段。

二、光纖通信的特點 目前光纖通信己經成為通信中的最主要的傳輸技術，以下優點： 1.傳輸頻帶寬，通信容量大

由信氨論知道，載波頻率越高，通信容量越大。它與其他通信傳輸系統相比，具有目前光纖通信使用的光載波頻率在 1014Hz ～1015Hz 數量級，比常用的微波頻率高 104倍～105倍，因而，通信容量原則上比微披通信高 104倍～105 倍。

2.傳輸衰減小，傳輸距離長

普通傳輸線的傳輸損耗，主要是由銅線的電阻以及導線間電容的漏電引起的，要想降低損耗，就得增大傳輸線的尺寸。而光纖傳輸損耗不同于普通傳輸線，其損耗幾乎與光纖尺寸無關，且在使用的光波段內，光纖對每一頻率的損耗幾乎是相同的，提高純度可以降低損耗。目前，通信用的普通石英光纖損耗一般都低于l0dB/k m。使用 1.55 波長時，損耗可以降為 0.2dB/km。3.抗電磁十擾，傳輸質量好

制造光纖的材料石英是絕緣介質，它不受輸電線、電氣化鐵路的饋電線和高壓設備等電器干擾的影響，不會在光纖中產生感應電磁干擾，也可避免雷電等自然因素產生的損害和危險。4.體積小、重量輕、便于施

光纖真正傳光的是線芯，多模光纖的線芯直徑為 50 m～85 m，單模光纖的線芯直徑為 5 m～10 m，國際上規定通信光纖的包層自徑為 125 m，當然，外面還要有保護層，再將若干光纖制成光纜。與電纜相比，無論是尺寸還是重量都少得多，由于光纜線徑細，重量輕，可以節約地下管道建設投資，而且便于敷設、運輸和施工。

5.原材料豐富，節約有色金屬

有利于環保制造光纖的原材料是石英，材料豐富，并且可以代替光纜的銅線或鋁線，節約有色金屬，也有利于環保。光纖本身也有缺點：如光纖質地脆，機械強度低；光纖的切斷和接續需要一定的工具設備和技術，光纜的歪曲半徑不能過小等等。但總的說來，光纖技術比其他通信方式優越，大力發展光纖通信己成趨勢。

三、光纖的結構與分類

目前通信用的光纖大多采用石英玻璃（SiO2）制成的橫截面很小的雙層同心圓柱體，未經涂覆和套塑時稱為裸光纖，如圖1所示。從圖1中可以看出，光纖由纖芯和包層兩部分組成，纖芯的材料是SiO2，摻雜微量的其他材料，摻雜的作用是為了提高材料的光折射率。包層的材料一般用純 SiO2，也有摻雜的，摻雜的作用是降低材料的光折射率。所以纖芯的折射率略高于包層的折射率，目的在于使進入光纖的光有可能全部限制在纖芯內部傳輸。由于石英玻璃質地脆、易斷裂，為保護光纖不受損害，提高抗拉度，一般需要在裸光纖外面指經過兩次涂敷。它的剖面結構如圖2 所示。

圖一 光纖的結構圖圖

從圖 2 中可以看出：纖芯位于光纖中心，直徑（2a）為 5 m～75 m，作用是傳輸光波。包層位于纖芯外層，直徑（2b）為 100 m ～150 m，作用是將光波限制在纖芯中。為了使光波在纖芯中傳送，包層材料折射率 n2比纖芯材料折射率 n l 小，即光纖導光的條件是 n l > n2。一次涂敷層是為了保護裸纖而在其表面涂上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮樹脂層，厚度一般為30 m ～150 m。套層又稱二次涂覆或被覆層，多采用聚乙烯塑料或聚丙烯塑料、尼龍等材料。經過二次涂敷的裸光纖稱為光纖芯線。

圖二 光纖剖向結構圖

光纜一般由纜芯、加強元件和護層三部分組成。(a)纜芯：由單根或多根光纖芯線組成，有緊套和松套兩種結構。緊套光纖有二層和三層結構。(b)加強元件：用于增強光纜敷設時可承受的負荷，一般是用金屬絲或非金屬纖維制作。（c）護層：具有阻燃、防潮、耐壓、耐腐蝕等特性，主要是對己成纜的光纖芯線進行保護。根據敷設條件可由鋁帶／聚乙烯綜合粘接外護層（LAP），鋼帶（或鋼絲）銷裝和聚乙烯護層等組成。

實際使用的光纜分類如表 1 所示：

表一 實際使用的光纜分類

吸附材料

一、簡介 吸附法是利用吸附劑吸附廢水中某種或幾種污染物，以便回收或去除它們，從而使廢水得到凈化的方法。利用吸附法進行物質分離已有漫長的歷史，國內外的科研工作者在這方面作了大量的研究工作，目前吸附法已廣泛應用于化工、環境保護、醫藥衛生和生物工程等領域。在化工和環境保護方面，吸附法主要用于凈化廢氣、回收溶劑（特別適用于腐蝕性的氯化烴類化合物、反應性溶劑和低沸點溶劑）和脫除水中的微量污染物。后者的應用范圍包括脫色、除臭味、脫除重金屬、除去各種溶解性有機物和放射性元素等。在處理流程中，吸附法可作為離子交換、膜分離等方法的預處理，以去除有機物、膠體及余氯等，也可作為二級處理后的深度處理手段，以便保證回用水質量。利用吸附法進行水處理，具有適應范圍廣、處理效果好、可回收有用物料以及吸附劑可重復使用等優點，隨著現有吸附劑性能的不斷完善以及新型吸附劑的研制成功，吸附法在水處理中的應用前景將更加廣闊。

二、基本性能要求

吸附劑是決定高效能的吸附處理過程的關鍵因素，廣義而言，一切固體都具有吸附能力，但是只有多孔物質或磨得極細的物質由于具有很大的表面積，才能作為吸附劑。工業上常用的吸附劑有：活性氧化鋁、硅膠、活性炭、分子篩等，另外還有針對某種組分選擇性吸附而研制的吸附材料。氣體吸附分離成功與否，極大程度上依賴于吸附劑的性能，因此選擇吸附劑是確定吸附操作的首要問題。工業吸附劑還必須滿足下列要求：（1）吸附能力強；（2）吸附選擇性好；（3）吸附平衡濃度低；（4）容易再生和再利用；（5）機械強度好；（6）化學性質穩定；（7）來源廣；（8）價廉。

三、常見吸附材料種類 1.活性氧化鋁

活性氧化鋁是由鋁的水合物加熱脫水制成，它的性質取決于最初氫氧化物的結構狀態，一般都不是純粹的Al2O3,而是部分水合無定形的多孔結構物質，其中不僅有無定形的凝膠，還有氫氧化物的晶體。由于它的毛細孔通道表面具有較高的活性，故又稱活性氧化鋁。它對水有較強的親和力，是一種對微量水 深度干燥用的吸附劑。在一定操作條件下，它的干燥深度可達露點‐７０℃以下。市售的層析用氧化鋁有堿性、中性和酸性三種類型，粒度規格大多為100～150目。2.硅膠

硅膠是硅酸的部分脫水后的產物，其成分是SiO2·xH2O，又叫縮水硅酸。是一種堅硬、無定形鏈狀和網狀結構的硅酸聚合物顆粒，為一種親水性的極性吸附劑。它是用硫酸處理硅酸鈉的水溶液，生成凝膠，并將其水洗除去硫酸鈉后經干燥，便得到玻璃狀的硅膠，它主要用于干燥、氣體混合物及石油組分的分離等。工業上用的硅膠分成粗孔和細孔兩種。粗孔硅膠在相對濕度飽和的條件下，吸附量可達吸附劑重量的８０％以上，而在低濕度條件下，吸附量大大低于細孔硅膠。

3、活性炭

吸附劑中活性炭應用于水處理已有幾十年的歷史。60 年代后有很大發展，國內外的科研工作者已在活性炭的研制以及應用研究方面作了大量的工作。制作活性炭的原料種類多、來源豐富，包括動植物(如木材、鋸木屑、木炭、谷殼、椰子殼、稻麥桿、堅果殼、脫脂牛骨、魚骨等)、煤(泥煤、褐煤、瀝青煤、無煙煤等)、石油副產物(石油殘渣、石油焦等)、紙漿廢物、合成樹脂以及其他有機物(如廢輪胎)等。是將木炭、果殼、煤等含碳原料經炭化、活化后制成的。活化方法可分為兩大類，即藥劑活化法和氣體活化法。藥劑活化法就是在原料里加入氯化鋅、硫化鉀等化學藥品，在非活性氣氛中加熱進行炭化和活化。氣體活化法是把活性炭原料在非活性氣氛中加熱，通常在700℃以下除去揮發組分以后，通入水蒸氣、二氧化碳、煙道氣、空氣等，并在700~1200℃溫度范圍內進行反應使其活化。活性炭含有很多毛細孔構造所以具有優異的吸附能力。3.分子篩

又包括沸石分子篩和碳分子篩。分子篩與其他吸附劑相比, 還具有特殊的吸附性能, 即在低分壓(或低濃度)及較高溫度的吸附情況下, 分子篩與其他吸附劑 有顯著的差別。如對于水, 即使在低分壓或低濃度、高溫度下仍有很高的吸附容量, 是其他吸附劑所不及的。

多孔金屬材料的制備及應用

一、介紹

多孔材料可分為金屬和非金屬兩大類,也可細分為多孔陶瓷材料、高分子多孔材料和多孔金屬材料3 種不同的類型。多孔金屬材料又稱為泡沫金屬,作為結構材料,它具有密度小、孔隙率高、比表面積大等特點;作為功能材料,它具有多孔、減振、阻尼、吸音、隔音、散熱、吸收沖擊能、電磁屏蔽等多種性能。而且,多孔金屬材料往往兼有結構材料和功能材料的雙重作用,是一類性能優異的多用途材料。目前,多孔金屬材料已經在冶金、石油、化工、紡織、醫藥、釀造等國民經濟部門以及國防軍事等部門得到了廣泛的應用。

二、制備方法

多孔金屬材料作為多孔材料的重要組成部分,在材料學領域具有不可取代的地位。從20 世紀中葉開始,世界各國競相投入到多孔金屬材料的研究與開發之中,并相繼提出了各種不同的制備工藝。根據制備過程中金屬所處的狀態可以將這些制備方法劃分為以下幾種:(1)液相法,(2)氣相法,(3)金屬沉積法。1 液相法 1.1 直接發泡法

早在19 世紀六七十年代,以直接發泡法制備多孔金屬就已經獲得了成功。相關實驗主要集中在Al、Mg、Zn 等低熔點金屬及其合金的閉孔金屬材料的制備方面。經過研究者多年的實驗和研究,直接發泡法制備多孔金屬材料的工藝日漸成熟,目前已廣泛應用于工業生產領域。直接發泡法包括兩類不同的工藝:(1)直接吹氣法發泡法;(2)金屬氫化物分解發泡法。(1)直接吹氣法發泡法 對于制備泡沫金屬,直接吹氣法是一種簡便、快速且低耗能的金屬發泡方法。該方法的工藝是首先向金屬液中加入SiC、Al2O3等以提高金屬液的粘度,然后使用特制的旋轉噴頭向熔體中吹入氣體(如空氣、氬氣、氮氣)。該法制備泡沫金屬的工藝流程如圖1 所示。

圖1 直接吹氣法發泡法制備泡沫金屬材料的流程圖

該方法主要應用于泡沫鋁的生產中。用這種工藝來生產泡沫鋁,首先應在熔融鋁液中加入一種高熔點材料的細小顆粒,這種難熔顆粒在鋁液中既可以增加鋁液粘度,又可以在氣體和金屬的界面上形成一層表面活性劑,從而保證氣體能穩定地滯留在鋁液中,并在凝固過程中不會導致泡沫塌陷。盡管有多種符合應用條件的難熔材料,但在實際生產中常選用碳化硅作為增加鋁液粘度的增粘劑。在這一過程中,碳化硅可與鋁液反應形成碳硅鋁的合成物,并使鋁液保持在相對較低的攪拌溫度。

(2)金屬氫化物分解發泡法

這種方法是在熔融的金屬液中加入發泡劑(金屬氫化物粉末),氫化物被加熱后分解出H2 ,并且發生體積膨脹,使得液體金屬發泡,冷卻后得到泡沫金屬材料。在制備過程中,為了防止不均勻現象的發生,也可以加入固體Ca來增加粘度,以避免氣泡逸出。1.2 鑄造法(1)熔模鑄造法 熔模鑄造法是先將已經發泡的塑料填充入一定幾何形狀的容器內,在其周圍倒入液態耐火材料,在耐火材料硬化后,升溫加熱使發泡塑料氣化,此時模具就具有原發泡塑料的形狀,將液態金屬澆注到模具內,在冷卻后把耐火材料與金屬分開,可得到與原發泡塑料的形狀一致的金屬泡沫。采用這種方法制備多孔金屬的成本較高,以多孔鋅為例,每立方厘米的成本在10美元以上。(2)滲流鑄造法

該原理是先把填料放于鑄模之內,在其周圍澆鑄金屬,然后把填料去除掉,得到泡沫金屬材料。滲流鑄造法可根據滲透壓力的不同分為高壓滲流法和低壓滲流法。高壓滲流法是將填料和調節性載體(均可燃)按一定的比例混合均勻,把這種混合物在模子內壓實,烘干后得到一定尺寸的預制塊,將預制塊放入高壓滲流模內,加入熔融金屬液,在一定的高壓下,金屬液體快速滲入預制塊的孔隙之中,冷卻后將可燃性預制塊在一定溫度下燃燒去除,就得到了三維網絡狀的金屬泡沫金屬。低壓滲流法則是將可溶性填料放置于預熱爐的上部,通過進氣口加壓,使金屬液體沿著型腔內壁上升至預熱爐內并與填料顆粒混合,冷卻后將顆粒溶解去除即可。填料有許多種,它可以是有機的或無機的顆粒,也可以是低密度的空心球。可溶性鹽、泡沫玻璃球、氧化鋁空心球可以作為無機填料顆粒。如果熔融的金屬液凝固的速度足夠快,高分子聚合物也可以作為有機填料顆粒。為了避免金屬液提前凝固而不能充分的滲入,填料顆粒必須經過預熱。1.3 濺射法

濺射法可以制備多孔金屬(合金)材料。該方法的原理是在反應器內維持可控的惰性氣體壓力,在等離子的作用下,通過電場的作用將金屬沉積在基體上,與此同時,惰性氣體的原子也一并沉積,升高溫度,金屬熔化時惰性氣體發生膨脹形成一個個的空穴,冷卻后即為泡沫金屬。2 固相法

2.1 粉末冶金(PM)法 該方法的原理是將金屬粉末與造孔劑按一定的配比混合均勻后,在一定的壓力下壓制成具有一定致密度的預制品。將預制品在真空燒結爐中進行燒結,制得復合材料燒結坯,將燒結坯以一定方法去除造孔劑,最后制得了多孔金屬材料。2.2 粉末發泡法

該方法的基本工藝是將金屬或非金屬粉末與發泡劑按一定的比例混合均勻,然后在一定的壓力下壓制成具有一定致密度的預制品。將預制品經過進一步加工,如軋制、模鍛等,使之成為半成品,然后將半成品放入一定的鋼模中加熱,使得發泡劑分解放出氣體發泡,最后得到多孔泡沫金屬材料。2.3 金屬空心球法

該方法是將一個個的金屬空心球通過燒結粘結到一起而形成多孔結構。目前所用的金屬空心球原料是以銅、鎳、鋼或者鈦為基體的。金屬空心球可以通過化學合成和電沉積的方法在高分子球的表面鍍上一層金屬,然后把高分子球去除而得到;通常金屬空心球的直徑在0.8～8mm ,壁的厚度在10～100μm。金屬空心球可以用來制備通孔或閉孔、排列規則或不規則的多孔金屬材料。2.4 金屬粉末纖維燒結法

燒結金屬粉末多孔材料是采用金屬或合金粉末為原料,通過壓制成型和高溫燒結而制得具有剛性結構的多孔材料。其孔隙結構由規則和不規則的粉末顆粒堆垛而成,孔隙的大小和分布以及孔隙率大小取決于粉末粒度組成和加工工藝。3 金屬沉積法

金屬沉積法就是采用化學的或物理的方法把欲得泡沫金屬的金屬物沉積在易分解的有機物上,可分為電沉積和氣相沉積兩種。3.1 電沉積法

電沉積是用電化學的方法實現制備,它主要由4個步驟組成:(1)以泡沫有機物為基體,由于它不導電,故須在酸性條件下用強氧化劑對有機物進行腐蝕,使其表面變得易于被水潤濕并產生微痕,常用的氧化劑為H2Cr2O7、H2SO4、H3PO4的混合物,這一步驟常稱為粗化；(2)粗化后用PdCl2 溶液中的Pd2+對表面進行催化,稱為活化；(3)放入鍍液進行化學鍍,得到均勻地附著于與有機物表面導電的金屬層,鍍液中含有金屬離子和還原劑,常見的鍍層有Cu、Ni、Fe、Co、Ag、Au和Pd；(4)最后將經過化學鍍處理的有機物進行電鍍得到所需要種類的金屬和厚度。必要時可把有機物在高溫下進行處理使其分解。Pd 較為昂貴,活化時加入PdCl2 會導致泡沫金屬的生產成本較高,此外Pd2 + 離子吸附在高分子材料表面又具有催化作用,會加速化學鍍液的分解使穩定性變差,故可采用Pd 的代用品或進行無Pd 活化工藝的研究,有的已取得了較為理想的效果。3.2 氣相沉積法

泡沫金屬也可以由氣態的金屬或金屬復合體來制得。固態的基體是必須的,因為它可以說明泡沫金屬產生的幾何學。以泡沫鎳的制備為例,通過Ni+4CO→Ni(CO)4 的反應。當加熱到120℃以上時,Ni(CO)4 分解為金屬Ni和CO,在分解過程中,Ni沉積在泡沫體表面上即為所要制備的產物。4 多孔金屬材料的應用

由于多孔金屬材料具有輕質、比表面積大等特點,又集結構材料和功能材料的特點于一身,所以多孔金屬材料的應用范圍很廣。4.1 多孔金屬材料作為結構材料的應用

多孔金屬材料作為結構材料的應用領域主要集中在汽車行業、船舶行業、鐵路行業三大行業。而在這三大行業中,多孔金屬材料主要扮演著能量吸收材料和減振材料的角色。此外,多孔金屬材料在生物醫學領域也有應用。(1)能量吸收材料

多孔金屬材料可用作能量吸收材料。例如，泡沫鋁材作為能量吸收材料已廣泛應用于汽車行業，它在汽車制造中的應用多為三明治式的三夾板,即芯層為泡沫鋁或泡沫鋁合金,上下層為鋁板或其他金屬薄板。(2)減振材料 多孔金屬材料具有優良的抗沖擊性能,因此它可作為減振材料。超輕質泡沫鎂是密度最低的輕質金屬材料,并且具有很高的減振能力。此外,在發生碰撞時,泡沫鎂合金能有效地吸收沖擊能。(3)生物材料

因為多孔材料具有開放多孔狀結構,允許新骨細胞組織在內生長及體液的傳統。尤其是多孔材料的強度及楊氏模量可以通過對孔隙率的調整同自然骨相匹配。多孔鈦對人體無害且具有優良的力學性能和生物相容性,已被用作植入骨用生物材料。多孔鎂因具有生物降解及生物吸收特性也被列入植入骨用生物材料的行列。

三、多孔金屬材料作為功能材料的應用

用傳統的粉末冶金法制備的多孔金屬材料作為功能材料的應用很廣泛,就目前來看,其應用主要有以下幾個方面。1.電池電極材料

利用高孔隙率的多孔金屬材料作電極是電池電極行業的一大發展。例如，泡沫鎳可以作為電化學反應堆中的電極材料還可以作可充電的NiCd 電池。2.過濾與分離

多孔金屬材料具有優良的滲透性,因此過濾與分離又是其應用的一大熱點。多孔金屬材料的孔道對液體有阻礙作用,從而能從液體中過濾分離出固體或懸浮物。目前使用最廣的金屬過濾器材料是多孔青銅和多孔不銹鋼。3.催化載體材料

泡沫金屬在韌性和熱導率方面的優勢,是催化載體材料的又一選擇。如將催化劑漿料涂于薄的泡沫金屬片表面,然后通過成型(如軋制)和高溫處理, 可以用于電廠廢氣氮氧化物(NOX)等的處理。4.消音材料 多孔金屬材料具有如此好的能量吸收的性能,因此它也是一種很好的消音材料。泡沫鋁由鋁質骨架和氣孔組成,它質輕并具有一定的強度,具有吸聲、耐火、防火、減震、防潮、無毒等優良的特性。因此,泡沫鋁是一種綜合性能良好的多孔性吸聲材料。5.裝飾材料

泡沫金屬材料作為一種新材料,不僅被工業界的人士所重視,而且也受到了設計師和藝術家們的重視。與普通材料相比,在裝飾領域,泡沫金屬材料可以給人們一種獨特的視覺效果。以金、銀為基體的泡沫材料被認為是一種有很大潛力的珠寶材料,它可以給人們帶來意想不到的利潤。泡沫鋁已被用來制作奇特的家具、鐘表、燈具等。6.其他用途

多孔金屬材料的孔道對電磁波有很好的吸收能力,因此可以用作電磁屏蔽材料。在石油化工、冶金等工業中,青銅、鎳、蒙乃爾合金、不銹鋼等粉末燒結多孔材料應用于流體分布板。多孔金屬材料還用于流體控制。最近大量應用的是在自動化系統中作為信號的控制延時器。用多孔金屬材料作為燈芯材料,用多孔青銅作鑄模中的排氣塞,可提高鑄錠質量。用多孔鈦作為海水釣魚魚餌。在日本,多孔鐵已被用作一種去臭材料。泡沫材料已經成為建筑物、高速列車電機室、無線電錄音室等建筑內經常使用的吸音材料、裝飾材料。由于具有質量輕和能量吸收的特點,多孔金屬材料還可以應用在運動器械等領域。具有開孔結構的多孔金屬材料還可以起到凈化水的作用,因此被用于污水處理行業中。

鋰離子電池

一、介紹

鋰離子電池：是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則 相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現代高性能電池的代表。鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池，而真正的鋰電池由于危險性大，很少應用于日常電子產品。

二、發展歷史

1970年，埃克森的M.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成首個鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓，不需充電。鋰離子電池(Li-ion Batteries)是鋰電池發展而來。

1982年伊利諾伊理工大學(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，并且可逆。與此同時，采用金屬鋰制成的鋰電池，其安全隱患備受關注，因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。

1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料，具有低價、穩定和優良的導電、導鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠低于鈷酸鋰，即使出現短路、過充電，也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。

1989年，A.Manthiram和J.Goodenough發現采用聚合陰離子的正極將產生更高的電壓。

1992年日本索尼公司發明了以炭材料為負極，以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。隨后，鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌。此類以鈷酸鋰作為正極材料的電池，至今仍是便攜電子器件的主要電源。

1996年Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽，如磷酸鐵鋰(LiFePO4)，比傳統的正極材料更具安全性，尤其耐高溫，耐過充電性能遠超過傳統鋰離子電池材料。因此已成為當前主流的大電流放電的動力鋰電池的正極材料。縱觀電池發展的歷史，可以看出當前世界電池工業發展的三個特點，一是綠色環保電池迅猛發展，包括鋰離子蓄電池、氫鎳電池等；二是一次電池向蓄電池轉化，這符合可持續發展戰略；三是電池進一步向小、輕、薄方向發展。在商品化的可充電池中，鋰離子電池的比能量最高，特別是聚合物鋰離子電池，可以實現可充電池的薄形化。正因為鋰離子電池的體積比能量和質量比能量高，可充且無污染，具備當前電池工業發展的三大特點，因此在發達國家中有較快的增長。電信、信息市場的發展，特別是移動電話和筆記本電腦的大量使用，給鋰離子電池帶來了市場機遇。而鋰離子電池中的聚合物鋰離子電池以其在安全性的獨特優勢，將逐步取代液體電解質鋰離子電池，而成為鋰離子電池的主流。聚合物鋰離子電池被譽為 “21世紀的電池”，將開辟蓄電池的新時代，發展前景十分樂觀。

2015年3月，日本夏普與京都大學的田中功教授聯手成功研發出了使用壽命可達70年之久的鋰離子電池。此次試制出的長壽鋰離子電池，體積為8立方厘米，充放電次數可達2.5萬次。并且夏普方面表示，此長壽鋰離子電池實際充放電1萬次之后，其性能依舊穩定。

三、組成部分

鋰離子電池雖然形狀各不相同，但其組成部分主要為以下幾個部分： 1.正極

活性物質一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰材料，電動自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰（俗稱三元）或者三元+少量錳酸鋰，純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導電極流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。2.隔膜

一種經特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結構，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。3.負極 活性物質為石墨，或近似石墨結構的碳，導電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。4.有機電解液

溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液。5.電池外殼

分為鋼殼（方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負極引出端。

參考文獻

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第四篇：學科前沿

過程裝備與控制工程專業主要以過程工業為專業背景。過程工業是指以流程性物料（如氣體、液體、粉體等）為主要對象，以改變物料的狀態和性質為主要目的的工業，它包括化工、石油化工、生物化工、化學、煉油、制藥、食品、冶金、環保、能源、動力等諸多行業與部門。過程工業所涉及的一些物理、化學過程，主要有傳質過程、傳熱過程、流動過程、反應過程、機械過程、熱力學過程等。正是這些物理、化學過程，構成了過程工業的生產過程。然而，要使這些過程得到實現，達到工業生產的目的，必需要有相應的過程設備。

過程裝備與控制工程的主要研究內容包括：過程裝備設計與制造，高效節能裝備的開發，成套裝置的開發與設計，成套工程，設備結構及強度理論，過程安全理論、技術與裝備，流程參數控制理論與技術，制冷技術與裝備，粉體理論與技術等。

“過程裝備與控制工程專業”的前身是“化工機械專業”。我們的前輩嘔心瀝血，把我國的化工機械專業辦得初具規模、培養了一大批化工機械專業教學、科研、設計、制造與使用的中堅力量。隨著全球現代化的需要和發展，在化工機械里面逐漸應用到了越來越多的自動控制。因此，為了符合我國現代化發展需要，順應科技時代的潮流，1998年3月教育部應上屆教學指導委員會的建議將專業改名為過程裝備與控制工程。從此，一個更加具有發展潛力的新專業誕生了。20多年來，我國先后在60多個高校開設了這一個專業，使得該專業得到了很大的發展。

什么是過程裝備？了解了過程裝備與控制工程的歷史后我們不難以知道，它也和化工機械一樣，分為兩大類：①化工機器。指主要作用部件為運動的機械，如各種過濾機，破碎機，離心分離機、旋轉窯、攪拌機等。②化工設備。指主要作用部件是靜止的或者只有很少運動的機械，如各種容器（槽、罐、釜等）、普通窯、塔器、反應器、換熱器、普通干燥器、蒸發器，反應爐、電解槽、結晶設備、傳質設備、吸附設備、流態化設備、普通分離設備以及等離子交換設備等。化工機械的劃分是不嚴格的，一些流體輸送機械（如泵、風機和壓縮機等）

控制工程

指對過程裝備和及其系統的狀態和工況進行監測，控制，以確保生產工藝有序穩定運行，提高過程裝備的可靠度和功能可利用度。控制工程是結合現代自動化技術，是現代自動化先進技術與化工機械相結合的，提高了設備的效率

本專業培養具備機械熱加工基礎知識與應用能力，能在工業生產第一線從事熱加工領域內的設計制造、試驗研究、運行管理和經營銷售等方面工作的高級工程技術人才。

業務培養要求

本專業學生主要學習材料科學及各類熱加工工藝的基礎理論與技術和有關設備的設計方法，受到現代機械工程師的基本訓練，具有從事各類熱加工工藝及設備設計、生產組織管理的基本能力。

畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力：

1．具有較扎實的自然科學基礎，較好的人文、藝術和社會科學基礎及正確運用本國語言、文字的表達能力；

2．較系統地掌握本專業領域寬廣的技術理論基礎知識，主要包括力學、機械學、電工與電子技術、加熱工藝基礎、自動化基礎、市場經濟及企業管理等基礎知識；

3．具有本專業必需的制圖、計算、測試、文獻檢索和基本工藝操作等基本技能及較強的計算機和外語應用能力；

4．具有本專業領域內某個專業方向所必需的專業知識，了解科學前沿及發展趨勢；

5．具有較強的自學能力、創新意識和較高的綜合素質。

主干學科

機械工程、材料科學與工程。

主要課程

工程力學、機械原理及機械零件、電工與電子技術、熱加工工藝基礎、熱加工工藝設備及設計、檢測技術及控制工程、CAD/CAM基礎。

主要實踐性教學環節

包括軍訓，金工、電工、電子實習，認識實習，生產實習，社會實踐，課程設計，畢業設計(論文)等，一般應安排40周以上。

修業年限

四年

授予學位

工學學士

本學科是機械大學科的一個分支，它自己是屬于機械領域，同時又服務于過程工業，自身的發展又需要機電控制。所謂過程工業，是指通過化學和物理的方法以達到改變物料性能的加工業，它涵蓋了化學、化工、石油化工、食品、制藥，甚至于冶金等眾多行業部門。過程工業所涉及的對象是流程性物料，從原料到產品需經過復雜的工藝過程，因而整個過程需要由為數眾多的單元構成。而每一個單元均需要由能實現這一功能的設備來完成，將這些單元設備連在一起便構成過程裝備。動力工程及工程熱物

理學科是研究能量以熱、功及其他相關的形式在轉化、傳遞過程中的基本規律，以及按此規律有效地實現這些過程的設備及系統的應用科學及應用基礎科學。動力工程及工程熱物理學科在整個國民經濟和工程技術領域內起著支持和促進的作用，在工學門類中占有不可替代的地位。在長期發展的過程中，它不斷升華和擴展，容納了物理學的多個分支及近代進展，應用了數學、力學、機械工程、儀器科學、材料科學、電子技術、控制科學等學科的理論、方法和已有成果，形成自身獨立的理論體系和實踐范疇，為國民經濟的可持續發展提供了良好的基礎和前提。它不斷在冶金、電子、交通運輸、船舶與海洋工程、航空宇航工程、土木工程、水利工程、化學工程、礦業工程、農業工程、兵工科學、核科學、環境科學和生物醫學工程等各個學科獲得越來越廣泛的應用。

化學工程基礎學科主要研究化工、石油化工、煉油與天然氣加工、輕工、核電與火電、冶金、環境工程、食品及制藥等過程工業中處理氣、液和粉體等流程性材料必需的設備與技術。例如，過程工業中的傳熱設備及節能技術的研究；化工單元傳質設備和相分離設備研究；化工過程用泵、壓縮機等流體機械的研究與監控；壓力容器及管道的設計、制造和安全保障的技術研究；過程設備的腐蝕、損傷與延壽技術的研究；非金屬材料成型加工技術與設備的研究，等等。本學科是一個專業面廣，為國民經濟多個行業服務的、涵蓋多種學科的交叉型二級學科。流體力學、熱力學、粉體力學、燃燒學、傳熱學、傳質學等工程熱物理和化工過程原理的科學基礎為本學科的重要理論基礎。

二級學科——過程裝備與控制工程，是在化工機械專業基礎上發展起來的，后相繼并入煉油機械、輕工與食品機械，又增加了生物化工、精細化工和核電工業等方面的內容，使學科的內涵和深度有了很大的發展。過程裝備與控制工程專業主要以過程工業為專業背景。過程工業是指以流程性物料（如氣體、液體、粉體等）為主要對象，以改變物料的狀態和性質為主要目的的工業，它包括化工、石油化工、生物化工、化學、煉油、制藥、食品、冶金、環保、能源、動力等諸多行業與部門。過程工業所涉及的一些物理、化學過程，主要有傳質過程、傳熱過程、流動過程、反應過程、機械過程、熱力學過程等。正是這些物理、化學過程，構成了過程工業的生產過程。然而，要使這些過程得到實現，達到工業生產的目的，必需要有相應的過程設備。

過程裝備與控制工程的主要研究內容包括：過程裝備設計與制造，高效節能裝備的開發，成套裝置的開發與設計，成套工程，設備結構及強度理論，過程安全理論、技術與裝備，流程參數控制理論與技術，制冷技術與裝備，粉體理論與技術等。

過程裝備與控制工程專業的應用領域非常廣泛，例如化工、石油化工、能源、輕工、制藥、制冷、動力、環保、生物、食品、機械、勞動安全，等等。

化工機械是搞關于化工設備方面的設計，安裝，制造都可以就業的，就業面很廣的，很好找工作，這么說把，只要有化工設備的地方我們都可以去工作的，在大學里面把專業知識多學一點，專業英語也很重要，尤其值得說的是，在這一行是越老越值錢，起點是要熬，起碼要三年，拿到中級職稱就好了，剛開始畢業一個月都是基本上是1000多點，在哪兒都差不多，我有同學在石油系統的，就是獎金比我們在外面的高一些，基本工資都差不多的，要是進國企業，主要是進中石化，中石油，中海油的企業，還有中石化，中石油，中化工的一些化建企業，主要是搞化工安裝，化建企業好一點的有中石化南京二建，三建（好象在珠海），五建（蘭州），四建（天津），進石油系統只要是進幾個大一點的油田，比如大慶油田（黑龍江大慶），大港油田（天津），現在中石化在新疆獨山子開了一個很大的石化企業-獨山子石化，專門從哈撒克斯坦進油，有很大的發展前途（據說是除了老婆，什么都發），要是搞設計，主要是在江，浙一帶，比如，江蘇的無錫，有一個區都是搞壓力容器的，常州，蘇州的張家港，上海金山區是一個石化區，還有浙江的一些地方，說了這么多主要就是告訴大家，過程裝備與控制工程專業（以前叫做化工機械）是很好找工作的一個專業，當初我也不知道什么東東，在大學里面混過來了，沒有好好學一點東西，建議大家把握大學的時間，少玩一點，把CAD（這個是吃飯的家伙）要學得很好，還有專業的知識，課程設計，畢業設計最好是自己做，能夠學到不少的東西，對以后在這行工作很有用的，即使抄別人的也最好是搞清楚怎么來的，英語，最好過4級水平，當然沒過也照樣找工作，只是待遇比人家過4級的要少，畢竟全國有這個專業的學校不多，也就80幾所吧

第五篇：學科前沿講座總結體會

學科前沿講座總結體會

在科學技術和信息技術高速發展的今天，唯有不斷學習、努力探索，我們才能跟上時代發展的腳步。這學期學校為我們開設了“學科前沿講座”這門課，主講老師們向我們講述了有關創新、生物計算機、物聯網工程、Linux環境編譯、Linux內核等等科技前沿的內容，讓我對這些知識有了一定的了解，獲益匪淺。其中，有關物聯網工程的內容給我留下了深刻的印象。

物聯網（The Internet of things)是新一代信息技術的重要組成部分，它的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和通信，但是它的用戶端擴展到了任何物品和物品之間。我們知道，科技的發展在某種程度上是為了方便人類的生活，因此用戶體驗很重要，而應用創新正是物聯網發展的核心，不得不說，物聯網是繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。

老師向我們介紹到，物聯網的應用主要分為三種基本模式：對象的智能標簽，環境監控和對象跟蹤，對象的智能控制。它把新一代IT技術充分運用在各行各業之中，實現人類社會與物理系統的整合，在此基礎上，人類可以以更加精細和動態的方式管理生產和生活，達到“智慧”狀態，提高資源利用率和生產力水平，改善人與自然間的關系。這些內容在我看來都充滿了實際意義但又極具技術含量，我真真感受到了自身知識的嚴重缺乏，不斷學習、大膽創新確實很重要。科學前沿講座旨在引導大家了解相關領域的學科前沿知識，更好地學習、思考。所以要想進一步認識有關知識，我們必須靠主動學習。

我們可以根據自己感興趣的課題，去查閱相關資料，來提高自己對該理論、該知識的認識。

通過這門課的學習，我的視野更加開闊了，我也明顯感受到了自己現有知識多么的局限，自己在看待問題，分析、解決問題方面也存在很大的不足。首先必須端正的是學習態度，其次是改進學習方法，了解創新，學會創新。即使是一個點，也還有很多方面值得拓展和探索，作為新時代的大學生，學習與創新是我們的主要任務，想要取得滿意的結果，我們所要做的就是倍加努力，不斷汲取知識，積極探索，永不止步。