第一篇：雨量計在鐵路檢測領域的應用資料

一．概述：

雨量傳感器，俗稱：雨量計（ombrometer）。是用于檢測降雨量的重要儀器設備。在我國鐵路沿線，對降雨量的計量，目前普遍使用的還是基于機械原理設計的翻斗式雨量計，有些地方還在使用上個世紀40、50年代研制的虹吸式雨量計。

這些古老的雨量測量儀器，完全靠人工去觀測，既原始又繁瑣，加上這種老式雨量計是靠調節機械平衡來調節計量精度。由于機械構造所固有的、無法消除的慣性和阻力，使得這種雨量計的精確度和分辨率低下：對于細微的降雨它不能記錄，而對于大雨、暴雨它又來不及翻轉，出現降雨記錄漏記或者少記。并且雨量越大、連續降雨的時間越長，記錄就越不準確，所產生的計量偏差也就越大。使得鐵路上對“降雨量”這個氣象和水文上最重要的參數指標，一直停留在“不能真實反映降雨量數據”的低標準計量水平上。

每年，由于暴雨、臺風、洪水、泥石流等自然災害都給我們鐵道的安全造成了巨大威脅和損失。因此，準確、可靠的降雨量檢測對于我們提前做好鐵路的抗災防范工作和救災有著極其重要的意義。

摘自《高速鐵路軌道的安全管理》異常情況下的處理對策

異常情況是指列車運行時，遇到不可抗拒的自然災害或突發事件，其管理體制標準優先級別最高。

4．1 降暴雨時處理對策

在高速鐵路沿線布置雨量計，收集沿線降雨情況，并將相關數據傳輸到管理室。當雨量超過限值時，一方面加強線路巡視，啟動相應的救援體系，另一方面對列車進行限速。當降雨結束后，解除限速，逐級提速，恢復原有行車速度。

4．2 振動超限時處理對策

當司機報告有振動超限時，通過該區段的列車采取慢行措施，進行現場調查，以決定是否能解除慢行。此外，對軌道不平順中高低、方向超限時，也采取慢行措施。

4．3 地震、強風、大雨雪時處理對策

高速鐵路線路走向不同，地質狀況不同，采取措施也有不同。東海道新干線沿海而建，地震頻繁，而在東北新干線，降雨雪對行車的影響也需考慮。因此，都制定了相應處理標準和對策。

第二篇：電化學傳感器法在甲醛檢測領域的應用

電化學傳感器法在甲醛檢測領域的應用

目前用于甲醛的測定方法很多，許多分析方法也是與采樣方法聯合使用，相輔相成。甲醛的檢測方法主要可分為光譜法、色譜法、分光光度法和電化學傳感器法。

隨著現代電子技術的迅速發展，傳感技術已形成一個獨立的新興的高科技領域。傳感器法主要基于電化學原理，具有操作簡便、攜帶方便、快速靈敏等優點，同時還可以直接現場檢測甲醛濃度，檢驗當時顯示出結果，以滿足快速檢測甲醛的要求。根據甲醛氣體傳感器的敏感材料的不同，其類型主要分為氧化物型、聚合物型、金屬納米粒子型以及其他材料甲醛氣體傳感器。1.基于氧化物的甲醛氣體傳感器

金屬氧化物甲醛氣體敏感材料是近年來研究最多，應用也最為廣泛的氣體敏感材料，它具有響應速度快、穩定性高、靈敏度較好、使用方便等優點。其中，基于金屬氧化物的甲醛氣體傳感器主要集中在TiO2，SnO2，NiO，In2O3等氧化物材料上，這些金屬氧化物對甲醛有較高的靈敏度，并且制備的甲醛傳感器也具有良好的性能。除了金屬氧化物之外，一些半導體氧化物也表現出其在甲醛傳感器上的優異性能，如SiO2。2.基于聚合物的甲醛氣體傳感器

隨著研究的深入，利用甲醛與有機化合物之間的化學反應引起的顏色變化，然后通過色譜法進行檢測的聚合物甲醛氣體敏感材料也取得了較大的發展。Srinives S等人以伯胺官能化聚苯胺（PANI）納米薄膜為基體制造了化學電阻傳感器。這種聚合物材料傳感器最低檢測極限400×10-9，并且在丙酮和甲酸氣氛下對甲醛有良好的選擇。3.基于納米材料的甲醛氣體傳感器

金屬納米粒子具有良好的催化性能，對甲醛分子也表現出良好的催化氧化活性。Zhou Z L等人通過電化學沉積法將Pt-Pd納米合金沉積到全氟磺酸薄膜修飾的玻碳電極上。通過該電極的循環伏安法和線性掃描伏安法研究其電催化行為，結果表明，甲醛的氧化和電催化活性在10 μm～1 mm范圍內呈現出線性關系，寬的線性范圍和高靈敏度使得它在甲醛傳感器領域有很大的應用價值。4.基于其他材料的甲醛氣體傳感器

除上述材料之外，石墨烯、碳納米管以及一些生物材料也被用于甲醛氣體敏感材料的制備。納米結構的氧化物、高分子聚合物、金屬納米粒子以及石墨烯具有獨特的電子結構和豐富的形貌結構，這些對提高甲醛氣體檢測的靈敏度和選擇性有明顯的促進作用。但也應該注意到，對于基于金屬氧化物的甲醛氣體傳感器仍然存在響應時間長，電阻溫度系數大等缺點。提高金屬氧化物膜的制備技術和表面修飾技術，以獲得性能良好的氣體敏感材料是制備基于金屬氧化物膜材料甲醛氣體傳感器的核心。

第三篇：碳化硅在其他領域的應用

碳化硅材料的研究在近20年中取得了令人注目的成就,在各種先進設備與工藝技術的推動下,材料的性能得到了充分的發掘與應用,制成了能夠滿足各種極端工況條件的陶瓷構件,為高新技術的發展以及工程陶瓷在未來技術領域的應用打下了堅實的基礎.雖然與其它工程結構陶瓷一樣,使用過程的可靠性、性能可重復性等方面存在的問題仍然是影響碳化硅材料得到廣泛應用的主要障礙

由于碳化硅陶瓷所具有的高硬度、高耐腐蝕性以及較高的高溫強度，使得碳化硅陶瓷得到了廣泛的應用。主要有以下幾個方面：

密封環碳化硅陶瓷的耐化學腐蝕性好、強度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系數小，且耐高溫，因而是制造密封環的理想材料。它與石墨材料組合配對時，其摩擦系數比氧化鋁陶瓷和硬質合金小，因而可用于高PV值，特別是輸送強酸、強堿的工況中使用。

研磨介質（磨介）碳化硅陶瓷,由于其高硬度的特點而廣泛用于耐磨機械零件中，特別是球磨機中的研磨介質（磨介）。球磨機中所用的磨介對研磨效率有著重要的影響，其基本要求是硬度高、韌性好，以保證研磨效率高、摻雜少的要求。SIC-1型碳化硅陶瓷磨介適合于普通球磨機中使用，它具有硬度高、強度高、價格適中的特點。而SIC-2型碳化硅陶瓷磨介則由于強度高、韌性好，適合于振動球磨機和攪動球磨機中使用。合理地選擇磨介可保證你以最低的成本獲得較高的研磨效率和最少的摻雜。

防彈板碳化硅陶瓷由于硬度高、比重小、彈道性能較好、價格較低，而廣泛用于防彈裝甲中，如車輛、艦船的防護以及民用保險柜、運鈔車的防護等。碳化硅陶瓷的彈道性能優于氧化鋁陶瓷，約為碳化硼陶瓷的70-80%，但由于價格較低，特別適合用于用量大，且防護裝甲不能過厚、過重的場合。

噴嘴用作噴嘴的陶瓷材料有多種，常用的是氧化鋁、碳化硅和碳化硼陶瓷等。氧化鋁陶瓷噴嘴的價格低，但由于硬度低，其耐磨性較差，多用于噴砂工作量不大的場合。

碳化硅陶瓷的使用壽命是氧化鋁陶瓷的３－５倍，與硬質合金相當，多用于硬質合金的替代品，特別是在手持噴槍的工況中使用。SIC-２型碳化硅陶瓷的韌性好，可用于有沖擊和振動的噴砂的工況。

研磨盤是半導體行業中超大規模集成電路用硅片生產的重要工藝裝備。通常使用的鑄鐵或碳鋼研磨盤其使用壽命低，熱膨脹系數大。在加工硅片過程中，特別是高速研磨或拋光時，由于研磨盤的磨損和熱變形，使硅片的平面度和平行度難以保證。采用碳化硅陶瓷的研磨盤由于硬度高研磨盤的磨損小，且熱膨脹系數與硅片基本相同因而可以高速研磨、拋光。特別是近幾年來的硅片尺寸越來越大，對硅片研磨的質量和效率提出了更高的要求。碳化硅陶瓷研磨盤的使用將使硅片研磨的質量和效率有很大的提高。同時碳化硅陶瓷研磨盤還可用于研磨、拋光其它材料的片狀或塊狀物體的平面。

磁力泵泵件隨著工業化的發展，特別是ISO14000國際標準的貫徹執行，對不利于環境保護液體的輸運提出了更高的要求。磁力泵由于采用靜密封代替機械密封、填料密封等動密封，因而泄漏更小、可靠性更高、使用壽命更長。對于磁力泵一般要求免維護的時間為八年，即要求連續運轉八年不得拆卸，因而對磁力泵件的選材提出了極為苛刻的要求。如泵中的泵軸、止推盤、軸套等，必須耐磨損、耐腐蝕。而目前能滿足上述條件的材料只有碳化硅陶瓷最適合。

高溫耐蝕部件碳化硅陶瓷最重要的特性之一是它的高溫強度，即在1600°C時強度基本不降低，且抗氧化性能非常好，因而可在高溫結構件中使用。如高溫爐的頂板、支架，以及高溫實驗用的卡具等。

碳化硅制品的用途

一、有色金屬冶煉工業的應用：利用碳化硅具有耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊、作高溫間接加熱材料，如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤、鋁電解槽、銅融化爐內襯、鋅粉爐用弧形板、熱電偶保護管等。常規的鋅粉冶煉需要的塔盤型號有：

一、塔式爐：600、990、1088、1260、1350；

二、臥式爐：1300、1160、928。

二、鋼鐵行業方面的應用：利用碳化硅的耐腐蝕、抗熱沖擊、耐磨損、導熱好的特點，用于大型高爐內襯提高了使用壽命。

三、冶金選礦行業的應用

碳化硅硬度僅次于金剛石，具有較強的耐磨性能，是耐磨管道、葉輪、泵室、旋流器、礦斗內襯的理想材料，其耐磨性能是鑄鐵、橡膠使用壽命的5-20倍，也是航空飛行跑道的理想材料之一。

四、建材陶砂輪工業方面的應用：

利用其導熱系數、熱輻射、高溫強度大的特性，制造薄板窯具，還提高了窯爐的裝容量和產品質量，縮短了生產周期，是陶瓷、搪瓷釉面烘烤燒結理想的間接材料。

五、節能方面的應用

利用其良好的導熱和熱穩定性，作熱交流器，燃耗減少20%，節約燃料35%，使生產率提高20%-30%

摘要：用涂層和其他表面改性處理方法制取的碳化硅／碳復合材料兼有碳化硅的硬度高、耐熱性、抗磨損、耐腐蝕和碳素材料可加工性等優良特性，在滑動摩擦材料，電子元件熱處理用夾具、單晶硅提拉用加熱器、坩堝硅片外延生長用感受器、高溫材料等方面獲得廣泛應用。其應用范圍不斷擴大，被雀為劃時代的新材料。由無機材料和有機高分子所組成的有機-無機雜化材料是近年來國內外研究較多的一種新型復合材料，它同時具有有機高分子和無機材料的優點。SiC陶瓷具有硬度高、高溫強度大、抗蠕變性能好、耐化學腐蝕、抗氧化性能好、熱膨脹系數小及高熱導率等優異性能，是一種在高溫和高能條件下極具應用前景的材料。SiC用于制備金屬基、陶瓷基和聚合物基復合材料，已經表現出優異的性能。此外，SiC在隱身吸波材料方面也有重要的應用。本文綜述了SiC在聚合物中的應用。

近年來研究發現，聚合物基復合材料用少量堅硬的無機物改性就可以顯著地提高其力學性能和熱學性能。SiC有機-無機復合材料就是一類用SiC陶瓷改性的聚合物基復合材料。現在這類復合材料被廠泛地應用在包裝工業、涂料工業電子工業、汽車工業及舫空航天等工業。相信在不久的將來，隨著SiC有機－無機復合材料應用領域的不斷拓寬改性研究的不斷深人,SiC陶瓷將在更多領域發揮更大的作用。

碳化硅半導體材料的應用

碳化硅優越的半導體特性將為眾多的期間所采用，利用其高熱導，高絕緣性目前在電子工業中做大規模集成電路的基片和封裝材料，在冶金工業中做高溫熱交換材料和脫氧劑，碳化硅的用途主要有：

(1)作為磨料，可用來做磨具，如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。(2)作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。碳化硅主要有四大應用領域,即: 功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化硅粗料已能大量供應, 不能算高新技術產品,而技術含量極高 的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。

(3)高純度的單晶，可用于制造半導體、制造碳化硅纖維。

主要用途：用于3—12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產業、半導體產業、壓電晶體產業工程性加工材料。磨料磨具

主要用于制作砂輪、砂紙、砂帶、油石、磨塊、磨頭、研磨膏及光伏產品中單晶硅、多晶硅和電子行業的壓電晶體等方面的研磨、拋光等。化工

可用做煉鋼的脫氧劑和鑄鐵組織的改良劑，可用做制造四氯化硅的原料，是硅樹脂工業的主要原料。碳化硅脫氧劑是一種新型的強復合脫氧劑，取代了傳統的硅粉碳粉進行脫氧，和原工藝相比各項理化性能更加穩定，脫氧效果好，使脫氧時間縮短，節約能源，提高煉鋼效率，提高鋼的質量，降低原輔材料消耗，減少環境污染，改善勞動條件，提高電爐的綜合經濟效益都具有重要價值。耐磨、耐火和耐腐蝕材料

利用碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性，碳化硅一方面可用于各種冶煉爐襯、高溫爐窯構件、碳化硅板、襯板、支撐件、匣缽、碳化硅坩堝等。另一方面可用于有色金屬冶煉工業的高溫間接加熱材料,如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤、鋁電解槽、銅熔化爐內襯、鋅粉爐用弧型板、熱電偶保護管等；用于制作耐磨、耐蝕、耐高溫等高級碳化硅陶瓷材料；還可以制做火箭噴管、燃氣輪機葉片等。此外，碳化硅也是高速公路、航空飛機跑道太陽能熱水器等的理想材料之一。有色金屬

利用碳化硅具有耐高溫&def強度大&def導熱性能良好&def抗沖擊&def作高溫間接加熱材料&def如堅罐蒸餾爐&def精餾爐塔盤&def鋁電解槽&def銅熔化爐內襯&def鋅粉爐用弧型板&def熱電偶保護管等.鋼鐵

利用碳化硅的耐腐蝕&def抗熱沖擊耐磨損&def導熱好的特點&def用于大型高爐內襯提高了使用壽命.冶金選礦

碳化硅硬度僅次于金剛石&def具有較強的耐磨性能&def是耐磨管道&def葉輪.泵室.旋流器&def礦斗內襯的理想材料&def其耐磨性能是鑄鐵.橡膠使用壽命的5--20倍&def也是航空飛行跑道的理想材料之一.建材陶瓷砂輪工業

利用其導熱系數.熱輻射&def高熱強度大的特性&def制造薄板窯具&def不僅能減少窯具容量&def還提高了窯爐的裝容量和產品質量&def縮短了生產周期&def是陶瓷釉面烘烤燒結理想的間接材料.節能

利用良好的導熱和熱穩定性&def作熱交換器&def燃耗減少20%&def節約燃料35%&def使生產率提高20-30%&def特別是礦山選廠用排放輸送管道的內放&def其耐磨程度是普通耐磨材料的6--7倍.②磨料粒度及其組成按GB/T2477--83。磨料粒度組成測定方法按GB/T2481--83。珠寶

合成碳化硅（Synthetic Moissanite）又名合成莫桑石、合成碳硅石（化學成分SiC），色散0.104比鉆石(0.044)大，折射率2.65-2.69(鉆石2.42)，具有與鉆石相同的金剛光澤，“火彩”更強，比以往任何仿制品更接近鉆石。這是由美國北卡羅來那州的C3公司制造生產的，已擁有世界各國生產合成碳化硅的專利，正在向全世界推廣應用。

第四篇：復合材料在軍事領域的應用

復合材料在軍事領域的應用

軍用新材料是軍用高技術的基礎，誰能更快地開發和應用具有特定性能的新材料，誰就擁有最強大的技術潛力。因此世界各國軍事部門都把軍用新材料的研究開發放在特殊的地位，各國的軍用高技術計劃無不以新材料作為其重要的內容之。

當前新材料的發展重點是具有優異性能的結構材料和具有特殊功能的功能材料。結構材料包括金屬材料和復合材料。先進復合材料是指用高性能纖維及編織物增強不同基體所制成的一種高級材料。先進復合材料是結構材料的主要發展方向。這種材料的特點是強度大、比重小、具有良好的氣動彈性性能，并且能大批量生產。

材料的復合化是材料發展的必然趨勢之一。復合材料是人們運用先進的材料制備技術將不同性質的材料組分優化組合而成的新材料。復合材料與其它單質材料相比具有高比強度、高比剛度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等優良的性能，倍受各國技術人員的重視。因復合材料具有可設計性的特點，已成為軍事工業的一支主力軍，復合材料技術是發展高技術武器的物質基礎，是現代精良武器裝備的關鍵。目前軍用復合材料正向高功能化、超高能化、復合輕量和智能化的方向發展，加速復合材料在航空工業、航天工業、兵器工業和艦船工業中的應用是打贏現代高技術局部戰爭的有力保障。

復合材料已經在航空航天工業以及各種武器裝備上得到了廣泛地應用。隨著復合材料技術不斷發展，應用的結構部件已由次承力件發展到主承力件，而巳應用面逐步擴大。先進復合材料已成功地應用在F－－

16、F－－

18、“幻影”2000等軍用飛機、“民兵”、“三叉戟”、“株儒”等戰略導彈，以及M—L、T—72、“豹”－－Ⅱ等坦克上，并取得了良好的效果。為進一步推動復合材料在武器裝備上的應用，美國正在實施“先進設計復合材料飛機”計劃，預計復合材料將占飛機結構質量的68.5％，并使整個結構質量減輕35％。隱形材料是特種功能復合材料的重要發展方向。

功能復合材料在軍事領域的應用功能復合材料是指除力學性能以外還提供其他物理性能并包括化學和生物性能的復合材料。功能復合材料設計自由度大，按功能一多功能一機敏一智能的形式逐步升級。功能復合材料將具有電、聲、光、熱、磁特性的材料，按不同的應用進行組合匹配，得到不僅保持原有特性，還產生一些新特性或具有比原來更優越特性的材料。現代化高技術常規戰爭極大地提高了武器的對抗性、精確性，未來的智能武器、隱形武器、電子戰武器、激光武器以及新概念軟殺傷武器等的設防、跟蹤，使功能材料成為關鍵技術。目前，功能復合材料涉及面寬，下面就軍事領域較常用的功能復合材料做一簡單介紹。

隱身材料

隱身材料是實現武器隱身的物質基礎。武器裝備如飛機、艦船、導彈等使用隱身材料后，可大大減少自身的信號特征，提高生存能力。聲隱身材料包括消聲材料、隔聲材料、吸聲材料及消聲、隔聲、吸聲的復合體，主要用于新一代潛艇。雷達隱身材料能吸收雷達波，使反射波減弱甚至不反射雷達波，從而達到隱身的目的。另外，一些由硅、碳、硼、玻璃纖維，以及某些陶瓷與有機聚合物構成的復合材料，有很高的機械強度，可用于制作部分結構件，如飛機蒙皮、雷達天線罩等，同時又具有隱身功能。紅外隱身材料主要用于車輛、艦艇、軍用飛機及其他軍用設施，使這些裝備和設施的紅外輻射與背景基本達到一致，敵人的紅外探測器難以分辨。用鋁粉及含有二價鐵離子的材料作為填充料，加到能透過紅外線的粘結劑中，可構成紅外隱身涂料。可見光隱身材料通常由鋁粉、多金屬氧化物粉和有機物復合而成，或由摻雜的半導體材料構成，可形成與背景顏色相匹配的迷彩圖案，滿足可見光隱身的要求。激光隱身材料用來對抗激光制導武器、激光雷達和激光測距機，要求這些材料對激光的反射率低可吸收率高。對隱身材料來說，對某種探測手段的隱身性能好，往往對另一種探測手段的隱身性能就不好，即隱身材料的相容性問題。為解決這一問題，研制了兼容型隱身材料，如雷達波、紅外兼容隱身材料，紅外、激光兼容隱身材料，雷達波、紅外、激光等多種兼容的隱身材料，這是當前隱身材料的發展方向。

應用于隱身的現代隱身技術，除了熱紅外線和自身電磁隱身外，主要使用新型吸收波材料，即在飛機表面涂抹能大量吸收雷達波的新型介質材料，將雷達電磁波吸收，使雷達無法發現，納米復合材料是隱身吸波材料研究的重要方向。為應付不同雷達的不同工作方式，現在的隱身飛機已經開始有選擇地使用吸收材料。目前，美、英等國正進行主動抵消技術的研究，即利用吸收材料先吸收大部分雷達波，剩下的少量的反射波再利用主動抵消技術將其全部抵消，雷達就會完全失去作用。美國的F一¨7戰斗機采用6種吸波材料，機身機翼和V型垂尾外表面貼吸波薄板或鐵氧體復合涂層，起到很好的隱身效果，在1991年的海灣戰爭中出動1000多架次而無一受損，在國際上引起了極大的反響，可見隱身材料在高技術戰爭中的地位。

隱形材料可以吸收大量的雷達波信號，從而達到防探測的目的。它可以涂復在飛行器外表上，也可作為飛行器的蒙皮構件。好的吸波材料可以吸收雷達波99％以上的能量。海灣戰爭中使用的F—L17A隱形飛機，除了具有良好的隱形外形和進氣道設計外，主要是涂復了良好吸波材料。美國最新研制的新一代戰斗機F－－22，也大量采用丁吸波材料，因而具有良好的隱形性能。

軍用新材料是軍用高技術的基礎，誰能更快地開發和應用具有特定性能的新材料，誰就擁有最強大的技術潛力。因此世界各國軍事部門都把軍用新材料的研究開發放在特殊的地位，各國的軍用高技術計劃無不以新材料作為其重要的內容之。

智能材料

智能材料是把傳感器、致動器、光電器件和微型處理機等埋在復合材料結構中，具有感知周圍環境變化，針對這種變化具有自診斷功能、自適應功能、自修復自愈合功能，且具有自決策功能的復合材料。智能材料成為當前研究的新熱點。飛機上采用的智能結構是由各種智能材料制成的傳感元件、處理元件和驅動元件組成的，而這3個組成部分相當于人的神經、大腦和肌肉。格魯曼公司將光導纖維埋人樹脂基復合材料制成機翼以提高飛機效率，這些光導纖維能像神經那樣感知機翼上因氣候條件變化而引起的壓力變化，根據光傳輸信號進行處理后發出指令，通過驅動元件驅動機翼前緣和后線自行彎曲。驅動可通過電流由壓電陶瓷變形來實現，也可通過磁場由磁致伸縮材料變形來實現，或通過加熱由形狀記憶合金發生位移來實現，還可應用于無人飛機上。在磁致伸縮材料中，鐵稀土合金具有最大的磁致伸縮效應。智能材料壓電陶瓷制成的傳感器和驅動器可解決機翼和尾翼的顫振問題，例如F／A—JSE／F垂尾的振動試驗表明，振動減少了8O。

智能材料還將在其他領域發揮它的聰明才智，例如美國正在制造一種小型智能炸彈。可使一架重型轟炸機同時精確攻擊數百個獨立目標，還準備給這種炸彈裝上智能引信，巧妙地做到“不見目標不拉弦”。在地面作戰中，若要使坦克不被擊中，除提高機動性能外。更重要的是發展“主動裝甲”，即能預先識別目標。并利用誘餌觸發和物理摧毀方法，破壞來襲兵器的由復合材料制成的合成系統，即在復合裝甲中引入敏感、傳感、微電子等材料和技術而構成的多功能智能材料系統。將新的控爆材料，輕質多孔隔熱、隔音、防火與防沖擊材料用于坦克裝甲車輛，就可以保證這些車輛中彈后能繼續戰斗。總之，智能材料雖然尚處于早期開發階段，但正孕育著新的突破和大的發展。設計和合成智能材料需要解決許多關鍵技術問題，智能材料這一復雜體系的材料復合應能仿照生物模型，確保在設計的結構層次上將多種功能集于一體，建立起傳感、驅動和控制網絡，通過建立數學或力學模型，進一步優化。

軍用復合材料的可設計性

復合材料已廣泛應用于飛機、火箭、人造衛星和國防等各個領域。但復合材料的設計是一個復雜的系統性問題，它涉及環境載荷、設計要求、材料選材、成型方法及工藝過程、力學分析、檢驗測試、維護與修補、安全性、可靠性及成本等諸多因素。對于飛機、火箭等軍用材料減輕結構重量、提高有效載荷是設計者追求的永恒主題。材料的設計應從最大限度的安全性、可靠性出發來考慮經濟貢獻，同時材料的選擇應該滿足復合材料設計中所提出的要求，符合軍事工業領域的規范和要求；在設計軍用復合材料及其結構時，必須進行系統的實驗工作，了解并掌握復合材料及其結構在靜載荷、動載荷、疲勞載荷及沖擊載荷作用下，在室溫、高溫、低溫、濕熱、輻射和腐蝕等不同使用環境下的各種重要性能數據，為軍用復合材料的設計提供科學的依據。在兵器高技術的迅速發展過程中，先進軍用復合材料是國際兵器高新技術發展的基礎，應是多種學科的綜合，復合材料整體化、優選化、智能化是未來高技術兵器發展的必然趨勢。軍用復合材料正向著低成本、高性能、多功能和智能化方向發展，在未來的軍事高技術領域有著舉足輕重的地位，并具有十分良好的產業化前景。

復合材料在軍用舟橋裝備中的應用

戰時為了保障部隊及兵器的高速機動, 維持前 線和后方的交通暢通, 保證軍事物資的順利補給, 舟 橋裝備對戰爭有決定性的作用。浮橋結合、架設迅 速, 便于撤收和隨軍轉移。它受河流深度、河床地形 和土壤性質等地理特征的影響小, 具有固定橋腳橋 梁無法比擬的優點。按照戰術要求, 還可以靈活地 使用橋腳舟拼組成門橋實施渡河。它適用于寬大江 河和復雜的水文環境[ 1]。現代戰爭對軍用舟橋有很 高的技術要求: 具有足夠的承載能力。現代武器 裝備, 尤其是坦克和自行火炮等主戰兵器, 重量都日 益增加。戰場物資消耗量大, 補給物資的運輸任務 極其繁重。快速架橋。部隊的快速前進往往是爭 分奪秒, 因此要求結構簡單, 技術難度低, 以簡化作 業過程。!機動性好。關鍵在于減輕舟橋器材的自 重, 這往往與承載能力的要求相矛盾。?有足夠的 抗毀傷能力。戰場環境惡劣, 所用材料對火燒及震 動應有抵抗力, 橋腳舟具有良好的抗沉性, 結構能經 受局部破壞。舟橋裝備適用復合材料

我軍的舟橋裝備, 包括帶式舟橋、橋腳分置式舟 橋以及輕型渡河器材(沖鋒舟和汽艇等), 幾乎全部 采用鋼材。鋼材的優點在于強度高, 塑性和韌性好, 彈性模量高, 各向受力均勻, 性能可靠, 設計計算理 論成熟。在舟橋裝備的使用中, 鋼材也暴露出許多 突出的缺點。比如重量大, 嚴重影響裝備的機動性 能和戰場架設速度, 耐腐蝕性差, 維修保養費用高 等。復合材料在舟橋裝備中的應用已開始起步。其 主要優點是比強度高, 可在保證承載能力的前提下 降低裝備自重, 運輸架設輕便, 因而有利于提高機動 性能和架設速度等技術指標。它的可設計性好, 能 夠按照結構的受力要求, 通過選擇組分和結構選型 實現優化設計, 滿足軍事裝備的苛刻要求。戰時軍 用浮橋通載頻繁, 工況復雜, 隨時可能遭受爆炸產生 的沖擊破壞作用。纖維增強復合材料可吸收一定的 沖擊能量, 減震性能和疲勞強度好[ 2]。另一突出優 點是耐腐蝕, 可適應惡劣的工作環境, 在化工建筑和 永久性地下(水下)工程中表現優秀[ 3]。舟橋裝備使 用復合材料能大大增強抗腐蝕性能, 簡化維修保養, 延長使用壽命, 在全壽命期內具有較好的經濟性 能[ 4]。

由此可見, 復合材料在舟橋裝備中的應用乃大 勢所趨。縱觀現有研究工作, 在適用于舟橋裝備的 復合材料中討論最多的有兩種, 玻璃鋼和泡沫塑料。玻璃鋼用做結構材料;泡沫塑料用做飄浮材料, 以提 供浮力。21

玻璃鋼

玻璃鋼在軍事工業上應用十分廣泛, 已經成功 用于制造飛機和導彈上的受力結構件。實際上, 在 二戰期間發明玻璃鋼后, 最早的應用就是軍事工業。全玻璃鋼的偵察艇、登陸艇、掃雷艇早已經問世, 并 已造出1000t 級的玻璃鋼艦艇。1982 年, 北京密云 縣建成一座玻璃鋼蜂窩箱梁公路橋, 跨徑20.7m, 寬 9.2m, 載重80t 左右[ 5]。玻璃鋼在造船和橋梁方面 的應用是玻璃鋼適用于舟橋裝備的有利佐證, 并可 為其提供設計參考。玻璃鋼的主要缺點在于抗沖擊 性能不足, 在潮濕環境中易產生老化, 必須采取一定 的表面防護措施, 才能應用于舟橋裝備。目前普遍 采用有機復合涂層。研究表明, 表面防護層能較大 增強復合材料的耐環境老化能力和抵抗外力對表面 的劃傷。軍用裝備特別關注玻璃鋼的防火性能, 建 筑工業有類似的要求[ 6] , 這一難點已基本解決。玻 璃鋼的工藝方法成熟, 成型簡單方便, 易實現機械化 和自動化生產, 制造成本低, 生產周期短。22

泡沫塑料

以聚氨酯為代表的泡沫塑料, 密度小, 能提供大 的漂浮力, 是理想的漂浮材料。它們的比強度高, 生 產工藝成熟, 發泡方法簡單實用, 成型方便, 廣泛使 用于漂浮、救生和打撈裝置。美軍曾用泡沫塑料制 成靶船, 可供射手連續射擊而不沉沒。聚氨酯泡沫 2002年7月玻璃鋼/ 復合材料45 FRP/ CM

2002No.4 塑料的化學穩定性好, 能耐多種有機溶劑, 若帶有致 密的保護表皮層, 則對復雜環境的適應性更強。實 踐證明, 其性能經得住較長時間的考驗。此外, 泡沫 塑料制品的適應性強, 可通過改變原料和調整配方 得到不同特性的產品, 經濟性能優良[ 3]。

泡沫塑料的力學性能與泡孔特性有密切關系。漂浮器材使用的泡沫塑料均為閉孔結構, 泡孔具有 單胞性。每個泡孔都是一個獨立的漂浮元件, 刺破 或打穿時對整體的漂浮性能影響甚微。漂浮用泡沫 塑料的密度較小, 而表面強度往往偏低。這一缺陷 有兩種解決方法:

在材料表面覆蓋一層玻璃纖維 增強樹脂;利用特殊發泡工藝在高強度蒙皮中整 體成型。兩種方法的增強效果都很好。泡沫塑料的 另一重要指標是阻燃性能, 對于軍事裝備尤為重要。它應具有不易著火, 火焰傳播性小, 發煙量少, 燃燒 時生成的有害氣體少等特性。硬質聚氨酯泡沫塑料 在加入阻燃劑后, 可較好的滿足阻燃性要求。應用實例

(1)網架實心舟。目前軍用舟橋器材的橋腳舟 均為鋼結構形式, 因自重受到嚴格限制, 大多數制式 單舟內部未設水密隔艙。當結構受到局部破壞時, 鋼結構空心舟體的抗沉性能很差, 難以滿足戰時裝 備抗毀傷能力要求。鋼結構舟體的使用壽命因腐蝕 問題受到嚴重影響, 除銹防腐的保養工作耗費大量 的人力物力。考慮到復合材料的諸多優點, 若用輕 質復合材料制成實心舟體, 則可在相當程度上改進 其使用性能。網架作為新型受力結構在承載時內力 分布更為合理。其分析理論和設計制造方法日臻成 熟。隨著化學工業的發展, 泡沫塑料的密度、強度、阻燃和耐老化等性能已具備用于制作承重橋腳舟的 條件。因此, 可以采用以復合材料管材網架作為受 力結構, 并在內部填充發泡材料作為軍用舟橋器材 的舟體(簡稱網架實心舟)[ 4]。網架實心舟的承載能 力與相同尺寸的鋼結構橋腳舟大致相當, 對現有舟 橋裝備配套器材基本無需改動, 卻具有鋼質空心舟 無法比擬的抗沉性能和耐腐蝕性能, 而且自重較輕, 使用壽命更長。與鋼舟相比, 網架實心舟的制作無 需復雜的工藝流程, 生產方法簡單高效。遵循#平戰 結合?的思想, 可以在平時儲存制作網架實心舟所需 的桿件和球節點, 戰時再快速組裝生產。如此即可 節約橋腳舟的貯存場地和費用, 免去平時的保養維 護工作, 延長裝備的使用壽命。

(2)門橋增浮材料。門橋是武器裝備渡河的主 要方式之一。由于大量主戰兵器的噸位顯著增加, 部分級別的制式門橋噸位偏低, 因此迫切需要研制 出相應器材, 能在不改變門橋原有結構、不影響原有 操作的前提下快速提高門橋的承載力并適當提高其 抗沉性。用泡沫塑料制成浮塊單元, 作為增浮器材 通過適當方式加掛于門橋橋腳舟舷外, 即可達到提 高門橋承載力的目的。增浮器材的應用方便靈活, 無需對現有的舟體做任何改動, 也不影響拼組和結 合漕渡門橋的其他操作, 而且較好地滿足了浮性、穩 性和拖航性等方面的要求。泡沫塑料浮塊上的連接 結構適用于浮塊之間的相互連接, 因此可根據需要 將浮塊單獨拼組為渡人浮筏、輕型浮橋和渡送輕型 車輛的浮筏, 達到了一物多用的目的[ 7]。泡沫塑料 價格低廉, 生產工藝成熟, 提高舟橋裝備承載力的效 果顯著[ 8] , 免去了研制新型裝備的繁瑣過程和巨額 費用, 體現了復合材料優良的經濟性能。

(3)軍用船艇。玻璃鋼船體自重輕, 可增加有效 裝載, 減少阻力, 增加航速, 節省燃料, 提高經濟效 益。復合材料不同于金屬材料, 它是在制造材料的 過程中即形成構件, 免去了鋼材所需的復雜加工工 藝, 可設計性好, 加工成型方便, 尤其受船舶工業的 歡迎。玻璃鋼具有良好的抗磁、隔音、電絕緣性能和 不反射雷達波等特點, 特別適合軍事裝備, 廣泛用于 掃雷艇和巡邏艇等[ 8]。玻璃鋼船艇的制造已不存在 任何實質性的問題, 開發重點是如何在性能與穩定 性方面、經濟與安全方面取得優化協調[ 9]。秦皇島 玻璃鋼廠曾生產過班用沖鋒舟, 但仍處于試生產階 段, 與定型生產和大量裝備部隊的要求尚有差距。結束語

復合材料用于軍事裝備的優異性能是毋庸置疑 的。從長遠考慮, 其應用大有前途。發展復合材料 并不是要丟棄傳統材料。傳統材料的應用已有數百 年的歷史, 它有自己獨特的優勢, 短期內不可能被完 全代替。近年來, 傳統材料領域在積極發展新工藝、新理論, 以充分發掘材料性能的潛力。應用復合材 料時應考慮與傳統材料的混合使用, 仔細研究它們 的連接方式, 求得性能的最佳結合。參考文獻

洪修和.浮橋結構與計算.南京: 解放軍理工大學工程兵工程學 院, 1982 2

崔金泰.航空工程材料學.北京: 國防工業出版社, 1990 3

錢志屏.泡沫塑料[ M].北京: 中國石化出版社, 1998 新材料在軍事工業中的應用與發展

合作單位－西南證券研發中心

王鋒

一

前言

新材料，又稱先進材料（Advanced Materials），是指新近研究成功的和正在研制中的具有優異特性和功能，能滿足高技術需求的新型材料。人類歷史的發展表明，材料是社會發展的物質基礎和先導，而新材料則是社會進步的里程碑。

材料技術一直是世界各國科技發展規劃之中的一個十分重要的領域，它與信息技術、生物技術、能源技術一起，被公認為是當今社會及今后相當長時間內總攬人類全局的高技術。材料高技術還是支撐當今人類文明的現代工業關鍵技術，也是一個國家國防力量最重要的物質基礎。國防工業往往是新材料技術成果的優先使用者，新材料技術的研究和開發對國防工業和武器裝備的發展起著決定性的作用。二

軍用新材料的戰略意義

軍用新材料是新一代武器裝備的物質基礎，也是當今世界軍事領域的關鍵技術。而軍用新材料技術則是用于軍事領域的新材料技術，是現代精良武器裝備的關鍵，是軍用高技術的重要組成部分。世界各國對軍用新材料技術的發展給予了高度重視，加速發展軍用新材料技術是保持軍事領先的重要前提。

三

軍用新材料的現狀與發展

軍用新材料按其用途可分為結構材料和功能材料兩大類，主要應用于航空工業、航天工業、兵器工業和船艦工業中。

軍用結構材料

1.1

鋁合金

鋁合金一直是軍事工業中應用最廣泛的金屬結構材料。鋁合金具有密度低、強度高、加工性能好等特點，作為結構材料，因其加工性能優良，可制成各種截面的型材、管材、高筋板材等，以充分發揮材料的潛力，提高構件剛、強度。所以，鋁合金是武器輕量化首選的輕質結構材料。

鋁合金在航空工業中主要用于制造飛機的蒙皮、隔框、長梁和珩條等；在航天工業中，鋁合金是運載火箭和宇宙飛行器結構件的重要材料，在兵器領域，鋁合金已成功地用于步兵戰車和裝甲運輸車上，最近研制的榴彈炮炮架也大量采用了新型鋁合金材料。

近年來，鋁合金在航空航天業中的用量有所減少，但它仍是軍事工業中主要的結構材料之一。鋁合金的發展趨勢是追求高純、高強、高韌和耐高溫，在軍事工業中應用的鋁合金主要有鋁鋰合金、鋁銅合金（2000系列）和鋁鋅鎂合金（7000系列）。

新型鋁鋰合金應用于航空工業中，預測飛機重量將下降8~15%；鋁鋰合金同樣也將成為航天飛行器和薄壁導彈殼體的候選結構材料。隨著航空航天業的迅速發展，鋁鋰合金的研究重點仍然是解決厚度方向的韌性差和降低成本的問題。

1.2

鈦合金

鈦合金具有較高的抗拉強度（441~1470兆帕），較低的密度（4.5g/cm3），優良的抗腐蝕性能和在300~550oC溫度下有一定的高溫持久強度和很好的低溫沖擊韌性，是一種理想的輕質結構材料。鈦合金具有超塑性的功能特點，采用超塑成形－擴散連接技術，可以以很少的能量消耗和材料消耗將合金制成形狀復雜和尺寸精密的制品。

鈦合金在航空工業中的應用主要是制作飛機的機身結構件、起落架、支撐梁、發動機壓氣機盤、葉片和接頭等；在航天工業中，鈦合金主要用來制作承力構件、框架、氣瓶、壓力容器、渦輪泵殼、固體火箭發動機殼體及噴管等零部件。50年代初，在一些軍用飛機上開始使用工業純鈦制造后機身的隔熱板、機尾罩、減速板等結構件；60年代，鈦合金在飛機結構上的應用擴大到襟翼滑軋、承力隔框、起落架梁等主要受力結構中；70年代以來，鈦合金在軍用飛機和發動機中的用量迅速增加，從戰斗機擴大到軍用大型轟炸機和運輸機，它在F14和F15飛機上的用量占結構重量的25%，在F100和TF39發動機上的用量分別達到25%和33%；80年代以后，鈦合金材料和工藝技術達到了進一步發展，一架B1B飛機需要90402公斤鈦材。現有的航空航天用鈦合金中，應用最廣泛的是多用途的a+b型Ti-6Al-4V合金。近年來，西方和俄羅斯相繼研究出兩種新型鈦合金，它們分別是高強高韌可焊及成形性良好的鈦合金和高溫高強阻燃鈦合金，這兩種先進鈦合金在未來的航空航天業中具有良好的應用前景。

隨著現代戰爭的發展，陸軍部隊需求具有威力大、射程遠、精度高、有快速反應能力的多功能的先進加榴炮系統。先進加榴炮系統的關鍵技術之一是新材料技術。自行火炮炮塔、構件、輕金屬裝甲車用材料的輕量化是武器發展的必然趨勢。在保證動態與防護的前提下，鈦合金在陸軍武器上有著廣泛的應用。155火炮制退器采用鈦合金后不僅可以減輕重量，還可以減少火炮身管因重力引起的變形，有效地提高了射擊精度；在主戰坦克及直升機－反坦克多用途導彈上的一些形狀復雜的構件可用鈦合金制造，這既能滿足產品的性能要求又可減少部件的加工費用。

在過去相當長的時間里，鈦合金由于制造成本昂貴，應用受到了極大的限制。近年來，世界各國正在積極開發低成本的鈦合金，在降低成本的同時，還要提高鈦合金的性能。在我國，鈦合金的制造成本還比較高，隨著鈦合金用量的逐漸增大，尋求較低的制造成本是發展鈦合金的必然趨勢。圖1為鈦合金、鋁合金和鋼的強度對比。

MPa

圖1 鈦合金、鋁合金和鋼的強度對比

1.3

復合材料

先進復合材料是比通用復合材料有更高綜合性能的新型材料，它包括樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料和碳基復合材料等，它在軍事工業的發展中起著舉足輕重的作用。先進復合材料具有高的比強度、高的比模量、耐燒蝕、抗侵蝕、抗核、抗粒子云、透波、吸波、隱身、抗高速撞擊等一系列優點，是國防工業發展中最重要的一類工程材料。

1.3.1

樹脂基復合材料

樹脂基復合材料具有良好的成形工藝性、高的比強度、高的比模量、低的密度、抗疲勞性、減震性、耐化學腐蝕性、良好的介電性能、較低的熱導率等特點，廣泛應用于軍事工業中。樹脂基復合材料可分為熱固性和熱塑性兩類。熱固性樹脂基復合材料是以各種熱固性樹脂為基體，加入各種增強纖維復合而成的一類復合材料；而熱塑性樹脂則是一類線性高分子化合物，它可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后硬化成為固體。樹脂基復合材料具有優異的綜合性能，制備工藝容易實現，原料豐富。在航空工業中，樹脂基復合材料用于制造飛機機翼、機身、鴨翼、平尾和發動機外涵道；在航天領域，樹脂基復合材料不僅是方向舵、雷達、進氣道的重要材料，而且可以制造固體火箭發動機燃燒室的絕熱殼體，也可用作發動機噴管的燒蝕防熱材料。近年來研制的新型氰酸樹脂復合材料具有耐濕性強，微波介電性能佳，尺寸穩定性好等優點，廣泛用于制作宇航結構件、飛機的主次承力結構件和雷達天線罩。

1.3.2

金屬基復合材料

金屬基復合材料具有高的比強度、高的比模量、良好的高溫性能、低的熱膨脹系數、良好的尺寸穩定性、優異的導電導熱性在軍事工業中得到了廣泛的應用。鋁、鎂、鈦是金屬基復合材料的主要基體，而增強材料一般可分為纖維、顆粒和晶須三類，其中顆粒增強鋁基復合材料已進入型號驗證，如用于F－16戰斗機作為腹鰭代替鋁合金，其剛度和壽命大幅度提高。碳纖維增強鋁、鎂基復合材料在具有高比強度的同時，還有接近于零的熱膨脹系數和良好的尺寸穩定性，成功地用于制作人造衛星支架、L頻帶平面天線、空間望遠鏡、人造衛星拋物面天線等；碳化硅顆粒增強鋁基復合材料具有良好的高溫性能和抗磨損的特點，可用于制作火箭、導彈構件，紅外及激光制導系統構件，精密航空電子器件等；碳化硅纖維增強鈦基復合材料具有良好的耐高溫和抗氧化性能，是高推重比發動機的理想結構材料，目前已進入先進發動機的試車階段。在兵器工業領域，金屬基復合材料可用于大口徑尾翼穩定脫殼穿甲彈彈托，反直升機 / 反坦克多用途導彈固體發動機殼體等零部件，以此來減輕戰斗部重量，提高作戰能力。

1.3.3

陶瓷基復合材料

陶瓷基復合材料是以纖維、晶須或顆粒為增強體，與陶瓷基體通過一定的復合工藝結合在一起組成的材料的總稱，由此可見，陶瓷基復合材料是在陶瓷基體中引入第二相組元構成的多相材料，它克服了陶瓷材料固有的脆性，已成為當前材料科學研究中最為活躍的一個方面。陶瓷基復合材料具有密度低、比強度高、熱機械性能和抗熱震沖擊性能好的特點，是未來軍事工業發展的關鍵支撐材料之一。陶瓷材料的高溫性能雖好，但其脆性大。改善陶瓷材料脆性的方法包括相變增韌、微裂紋增韌、彌散金屬增韌和連續纖維增韌等。陶瓷基復合材料主要用于制作飛機燃氣渦輪發動機噴嘴閥，它在提高發動機的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。

1.3.4

碳－碳復合材料

碳－碳復合材料是由碳纖維增強劑與碳基體組成的復合材料。碳－碳復合材料具有比強度高、抗熱震性好、耐燒蝕性強、性能可設計等一系列優點。碳－碳復合材料的發展是和航空航天技術所提出的苛刻要求緊密相關。80年代以來，碳－碳復合材料的研究進入了提高性能和擴大應用的階段。在軍事工業中，碳－碳復合材料最引人注目的應用是航天飛機的抗氧化碳－碳鼻錐帽和機翼前緣，用量最大的碳－碳產品是超音速飛機的剎車片。碳－碳復合材料在宇航方面主要用作燒蝕材料和熱結構材料，具體而言，它是用作洲際導彈彈頭的鼻錐帽、固體火箭噴管和航天飛機的機翼前緣。目前先進的碳－碳噴管材料密度為1.87~1.97克/厘米3，環向拉伸強度為75~115兆帕。近期研制的遠程洲際導彈端頭帽幾乎都采用了碳－碳復合材料。

隨著現代航空技術的發展，飛機裝載質量不斷增加，飛行著陸速度不斷提高，對飛機的緊急制動提出了更高的要求。碳－碳復合材料質量輕、耐高溫、吸收能量大、摩擦性能好，用它制作剎車片廣泛用于高速軍用飛機中。

1.4

超高強度鋼和先進高溫合金

超高強度鋼是屈服強度和抗拉強度分別超過1200兆帕和1400兆帕的鋼，它是為了滿足飛機結構上要求高比強度的材料而研究和開發的。超高強度鋼大量用于制造火箭發動機外殼，飛機機身骨架、蒙皮和著陸部件以及高壓容器和一些常規武器。由于鈦合金和復合材料在飛機上應用的擴大，鋼在飛機上用量有所減少，但是飛機上的關鍵承力構件仍采用超高強度鋼制造。目前，在國際上有代表性的低合金超高強度鋼300M，是典型的飛機起落架用鋼。此外，低合金超高強度鋼D6AC是典型的固體火箭發動機殼體材料。超高強度鋼的發展趨勢是在保證超高強度的同時，不斷提高韌性和抗應力腐蝕能力。

高溫合金是航空航天動力系統的關鍵材料。高溫合金是在600~1200oC高溫下能承受一定應力并具有抗氧化和抗腐蝕能力的合金，它是航空航天發動機渦輪盤的首選材料。按照基體組元的不同，高溫合金分為鐵基、鎳基和鈷基三大類。發動機渦輪盤在60 年代前一直是用鍛造高溫合金制造，典型的牌號有A286和Inconel 718。70年代，美國GE公司采用快速凝固粉末Rene95合金制作了CFM56發動機渦輪盤，大大增加了它的推重比，使用溫度顯著提高。從此，粉末冶金渦輪盤得以迅速發展。最近美國采用噴射沉積快速凝固工藝制造的高溫合金渦輪盤，與粉末高溫合金相比，工序簡單，成本降低，具有良好的鍛造加工性能，是一種有極大發展潛力的制備技術。圖2為美國戰斗機各種材料結構的重量比。

圖2

美國戰斗機各種材料結構重量比

1.5

鎢合金

鎢的熔點在金屬中最高，其突出的優點是高熔點帶來材料良好的高溫強度與耐蝕性，在軍事工業特別是武器制造方面表現出了優異的特性。在兵器工業中它主要用于制作各種穿甲彈的戰斗部。鎢合金通過粉末預處理技術和大變形強化技術，細化了材料的晶粒，拉長了晶粒的取向，以此提高材料的強韌性和侵徹威力。我國研制的主戰坦克125Ⅱ型穿甲彈鎢芯材料為閱讀全文(24)

第五篇：計算機在中藥領域的應用

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計算機技術是本世紀的卓越科技成就之一。近年來，隨著計算機技術的發展和普及，在中藥研究中的應用研究報遭不斷增多，有力地促進了中藥學研究方法的發展，計算機技術已成為中藥研究的重要手段之一，在計算機技術人員和中藥工作者的共同努力下，近年來，中藥領域的計算機技術發展取得了一定成果，但仍待進一步開發，使目前取得的成果完善，并積極應用最新計算機技術，提高中藥研究水平。現就近年來中藥領域計算機技術應用進展概述于后。

1.計算機在中藥材真偽鑒別方面的應用

成都中醫學院研制的“中藥顯微電腦識別專家系統”，該系統與顯微電視錄像系統配套使用，具有圖像真實，操作靈活、方便、檢驗快速、準確的效果；濟南山東省新藥藥理研究中心根據中藥玉竹及其混淆品的生藥性狀，組織構造及粉末特征，結合計算機技術編制了一個中藥玉竹及其混淆品鑒別的系統，該系統具有鑒別、檢索、修改及打印等功能，按照屏幕提示信息輸入待鑒標本的特征代碼或實測數值，在幾秒鐘內即可完成鑒別；廣州廣東藥學院26個細辛樣品為訓練集，以19個細辛樣品為試驗集，采用化學模式識別技術對3 種細辛(北細辛、漢城細辛、華細辛)進行鑒別，該項研究從細辛揮發油GC—MS中獲得數量化分類特征，經PRIMA法處理，實現了計算機對所有樣品的鑒別分類，所得結果與實際相符；第二軍醫大學藥學院運用計算機圖像定量分析技術建立了測定黃連類中藥組織細胞的顯微鑒定模式識別系統，為中藥混亂品種與多源道地藥材鑒定提供了新的三維定量研究技術和資料；第二軍醫大學藥學院運用計算機圖像處理的技術實現郁金類連續切片組織形態的計算機三維重建與動態顯示，他們還利用計算機技術實現了麥冬類中藥組織連續切片三維重建與動態顯示，為計算機輔助生藥學鑒定和教學提供了新的三維圖像技術和研究資料；重慶四川省中藥研究所實現了道地藥材附了連續切片三維重建與動態顯示，為計算機輔助生藥學教學和鑒定提供了具有生動性和立體感的三維圖像技術和資料；麗水地區藥品檢驗所先根據直偽黃芪紫外光譜峰位賦值量化，然后用計算機求得相似系數進行聚類分析，以判別黃芪的真偽；麗水地區藥品檢驗所將數量分類學中的聚類分析引用到紫外線光譜分析中，用微機求出比較值及聚類，然后根據其聚類譜系來量化研究系列中藥的真偽優劣，以4類藥材為例，證明其結果可反映出各試樣之間的親疏遠近關系。如友好醫院科技開發部提出一種揮發油生藥的模糊模式識別方法，剛氣相色譜法獲得樣品信息，由計算機進行檢索，結果顯示其品種符臺率為93．75%；品種、產地符臺率為75%。檢索過程僅數秒鐘；江西中醫學院用紫外分光光度計測定清開靈注射液的吸收度，采用初均速法研究了其中主要成分黃芩甙和綠原酸的含量變化，將實驗數據輸人計算機處理，預測出該制劑中黃芩甙和綠原酸的穩定性；北京總后衛生部藥品儀器檢驗所為了對枸杞子藥材及其有關制劑的質量進行控制，對不同產地的枸杞子進行了比較分析，收集其色譜、質譜圖、實驗結果認為其離子流圖有較大的共同點，可作為定性的依據，但亦存在不同之處，各組分的相對百分含量不盡相同，所占成分亦有區別，利用計算機譜庫檢索并核對有關資料，個別組分還利用對照品進行對照，共鑒定出33種化合物； 第二軍醫大學藥學院生藥學教研室對15種葉類生藥氣孔進行計算機圖像分忻； 第二軍醫大學藥學院經過對4種蛇床的果實、芬粉粒、維管束，氣孔和內胚乳細胞的大小進行體視學研究和計算機圖像分析測定，結果表明，果實和維管束的大小順序為興安蛇床>堿蛇床>濱蛇床>蛇床；花粉粒大小為堿蛇床>興安蛇床>濱蛇床>蛇床；內胚乳細胞則興安蛇床>濱蛇床>堿蛇床>蛇床；中國藥科大學研制的“金銀花藥材品種鑒定計算機輔助咨詢系統”；南京軍區后勤部藥品檢驗所研制的“中國藥典中藥及其相關品種粉末顯微智能鑒定系統”，該系統收載了668種中藥材(含混偽品287種)可以模擬專家在實際工作中的思維方式進行鑒定；中國藥科大學測試中心應用計算帆輔助模式識別技術鑒別中藥材重樓；第二軍醫大學藥學院生藥學教研室將圖像分析技術探索性地應用于仙茅屬植物花粉的鑒別，發現該屬植物花粉體

積相有效期很大，種問兩兩比較均有顯著性差異，提示圖像分析技術在生藥學領域具有廣闊的應用前景；山東醫科太學應用計算機鑒定、檢索藥用植物標本；江西中醫學院根據常見中藥材及其混淆品的性狀特征，制定了操作性強、規范度高的性狀鑒別客觀標準，建立了判別的數學模型和判別指數計算方法及中藥材電腦代碼，實現了125種中藥材及數百種偽品的性狀鑒別電腦模擬；中國科學院沈陽應用生態研究所應用計算機進行植物自動分類；四川省中藥學校應用微機對中藥材紫外光譜的鑒別特征進行管理；沈陽藥科大學藥物分析研究室用對稱的三層BP人工神經網絡處理中藥化學模式識別數據，既達到了提取特征和降維映射的目的，又減少了每引人一個樣本重新計算各樣本空問距離和分布的麻煩，提取的特征及相應誤差用三維圖形表示，可直接用于中藥的化學模式識別；遼寧中醫學院研制的“中藥性狀鑒別微機管理系統”；廣州廣東藥學院藥學系以“南藥”砂仁及其偽品為研究對象，從砂仁及其偽品的紫外光譜中蕕取數量化特征，通過聚類分析，在計算機上實現了樣品的鑒別分類。

2.在探索中藥化學成分的應用

成都中國科學院成都生物研究所利用毛細管氣相色譜保留指數定性、標準樣品疊加和色譜一質譜一計算機聯用技術，對淡黃杜鵑植物揮發油的化學成分進行了分離和鑒定，共鑒定出單萜烴18個，倍半萜烴41個，并測得了各化合物的相對含量，其主要成分是：β一蒎烯、α 一蒎烯、乙酸冰片酯、檸檬烯、β一橫香烯、香檜烯、香茅醇和月桂烯；福州福建師范大學生物工程學院應用毛細管氣相色譜一質譜一計算機聯用系統對閩產石香蔫揮發油的化學成分進行研究；上海第二軍醫大學藥學院采用計算機圖像分析技術對20種細小種子類生藥進行分析測定，報道了種子的最大直徑、周長、截面積、體積和不規則參數，鄭州河南省中醫藥研究院利用毛細管氣相色譜一質譜一計算機聯用拄術來分析懷菊花揮發油的化學成分；中國科學院長春應用化學研究所利用氣相色譜一質譜一計算機聯用裝置分析了吉林栽培西洋參揮發油中的化學成分及相對含量；濟南山東省中醫藥研究所采用GC--MS計算機聯用儀，對蔓荊予不同炮制品的揮發油進行了分析研究，結果表明，炮制后揮發汕含量減少，質量發生變化，共分離鑒定出26個化臺物，生品和微炒品檢出26個炒焦品檢出20個，炒炭品檢出16個；南京市中醫院運用氣相色譜一質譜一計算機聯用研究巴戟天的化學成分。

3.在中藥臨床及實驗研究方面的應用

蚌埠醫學院藥理學教研室在研究白芍總苷對缺血心的保護作用方面，運用計算機檢測心功能變化；上海醫科大學病理生理教研室在研究靈芝合并降壓藥治療難治療性高血壓時血壓、血糖、NO、微循環及血液流變性的改變的臨床實驗中，運用顯微電視電腦測量系統定量測定用藥前后甲鹱微循環的變化；上海中醫學院附屬龍華醫院應用電子計算機對結晶天花粉蛋白抗早孕進行分析研究；南京醫科大學第一附屬醫院皮膚科對中醫治療白癜風74首方劑進行計算機拆方排序，從中選出高頻砍出現的中藥89珠，再觀察這些中藥乙醇提取物對蘑茹酪 氨酸酶和無細胞系統多巴色素自動氧化生長黑素量的影響，發現有19味中藥乙醇提取物存 3個不同濃度對酪氨酸酶活性、黑素生成量呈劑量依賴性激活和上調；杭州浙江醫科大學淋巴學研究室應用中醫中藥治療肝硬化腹水的藥物，進行動物實驗通過掃描電鏡和計算機聯機的圖像處理系統，對藥物的腹膜孔調控和促腹水轉日作用，作了觀察和定量分析。沈陽中國醫科太學生物教研室根據Beeler--Reuter方程，對Ca2+通道電流結合膜片鉗實驗數據進行計算機重建，并研究了中藥白花前胡有效成份Pd--Ia(a)+通道的作用模式，為研究Ca2一通道電流及聯因子的動態過程提供了一個新方法，為定量研究心臟藥物作用機制及判斷其療效提供了理論依據。中周醫學科學院藥用植物研究所利用計算機自動控制、圖像分析處理和多媒體視頻等多種技術，將小鼠在圓形水迷宮的學習記憶行為表現轉移為活動圖像井顯示其實時運動軌跡路線，利用計算機獲得的信息資源進行綜合分析，優化組臺后，建立了出運動距離、速度、尋找平臺時間、運動軌跡組成的評價指標。從而為益智中草藥研究提供了一種自動化程度高、獲取信息量大、符合國際標準的圓形水進宮計算機自動控制和圖像分析處理系

統及相應的指標評價體系。杭州浙江省中醫藥研究院自術、黨參腹腔注射經掃描電鏡和計算機圖像處理與定量分析結果表明能使小鼠腹膜孔平均孔徑及開放密度明顯增加，黃芪無顯著作用，表明白術、黨參對腹膜孔調控作用較強、是治療腹水的有效藥物；北京中醫藥大學以 3 H一梔子甙為示蹤劑，采用整體放射自顯影及圖像分析技術，觀察梔子的有數成分梔子甙在小鼠休內定量分布的動態變化，并探討與梔子歸經理論的關系，結果顯示同一器官的不同示蹤時相和同一示蹤時相膽、肝、腎上腺、小腸、大腸、心臟和胃等器官，其分布特點同梔子歸經于心、肝、肺、胃經以及贓腑的絡屬關系基本相符、首次為梔子傳統的歸經理論提供了形態學依據；浙江省中醫藥研究院通過對健脾益氣的白術、黨參黃芪對小鼠腹膜孔調控作用的觀察，通過掃描電鏡和計算機圖像處理與定量分析，提示白術、黨參是治療腹水的有效藥物；廣州廣東藥學院藥學系借助計算機，對中藥的性、虛、月經進行量化處理，建立了尋找藥材替代品的數量化方法：南昌江西中醫學院用原了吸收光譜法檢測，10種辛溫解表藥和7種溫里藥的15種生命元素含量，采用微機對其藥效與各元素含量進行逐步判別分析，結果表明兩者功效與Mn、Cn、Ba、Pb 5種元素含量有關，并建立了辛溫解表藥與溫里 藥的判別模型，該模型具有顯著的判別效能。

4.在中藥及方劑數據庫方面的應用

南京中醫藥大學研制的“中華本草名錄檢索系統”，“圖經本草檢索系統”，其中“《圖經本草》計算機檢索系統”可瀏覽《本草圖經》的全部原文，也可查閱某殊中藥的原文進行統計分析；中國中醫研究院中藥研究所研制的“電腦檢索全國中草藥名鑒數據庫”，該數據庫收錄了我國中草藥13268條(722科)，每條記錄包括類科、拉丁學名、植、動、礦物名，藥材名、文獻名、地方名、功效、備考八項基本信息。其中除備考外，全部數據均可以關鍵詞進入儉索；昆明云南省藥材公司建立的“云南中藥資源評價體系和計算機數據庫”，協助對云南中藥資源的現狀進行了解及合理開發利用當地的中藥材資源；內蒙古中蒙醫研究所研制的“內蒙古中蒙藥用植物資源數據庫系統”，該系統不僅可提供查詢，還可以對內蒙古地區中蒙藥用植物作整體的綜臺性定量分析及提供決策方案。黑龍江中醫學院和東北林業大學聯臺研制的“中藥通用文獻檢索系統”，該系統按照設計要求可適用于中醫學各學科的小型文獻的檢索與管理；福建省中醫藥研究所研制的“中國草藥數據庫檢索系統”；貴州省中醫研究所研制的“中國苗旗藥物現代文獻數據庫”；中國中醫研究院中藥所的“萬方中藥信息處理系統”；南京中醫藥大學研制的“中醫方劑編碼及文獻數據庫系統，該系統于2001年3月通過鑒定，系統收錄了古今方劑101903首，可進行方名、書名，處方藥物、功能、主治等的檢索。“中醫歷代常用方劑數據庫檢索系統”，該系統于1994年12月通過鑒定，系統收錄了中醫歷代常用方劑1萬條首，該系統除了縱向可方劑名檢索異名、方振、作者、藥物組成、功用、主治、藥理作用、用法外，還可以橫向根據組成考察方劑的沿革、變化、比較方 劑的配伍關系，根據功用查詢同類方劑，根據主治查詢相應的方劑，根據藥理作用查詢相應的方劑等；江蘇缸皋市中醫院研制的“實用方劑數據庫及檢索系統”，該系統以實用方劑辭典》為藍本，收錄方劑10310首，數據內容包括拼音、方名、異名、方源、組成、功能、用法、宜忌、加減、主治、實例、方考等；廣州廣東藥學院研制的“中藥方劑的計算機輔助分析系統”；江西中醫學院運用數據庫技術探索中醫方劑配伍的統計規律；遼寧省中醫研究院研制的“《苷濟方》數據庫”；安徽中醫學院運用計算機對《各醫類案》的方藥進行分析，發現全書共用方416首、用藥465種、方劑以補中益氣湯、四物湯、六君子湯、小柴胡湯等23方為“核心方劑”，藥物以甘草、人參、白術、當歸、茯苓等13味藥為“核心藥物”，這些結果顯示了江氏在選案時重溫補，也從測面反映溫益脾胃、滋補氣血在歷代醫家臨床中占有重要的地位；中國醫科大學運用計算機對《方劑學》中常用藥物進行統計分析；云南省醫學信息研究所研制的“中藥不良反應文獻題錄庫計算機管理系統”，該系統收集了1990~199 7年國內文獻振中有關中藥不良反應文獻等等。

5.在中藥領域其他方面的應用

北京醫學院運用計算機對常用中藥的歸經進行分析；北京大學化學與分子工程學院運用計算機對中藥復方進行模擬研究；錦州醫學院應用計算機對中藥進行綜合評價；北京同仁堂制藥二廠利用計算機解決中成藥工藝設計中正交試驗法數據處理的問題；貴陽中醫學院研制中藥制劑均勻試驗設計；中國醫學科學院藥用植物資源開發研究所研制的“中國藥用植物系統療效計算機統計分析系統”；江西中醫學院采用紫外分光光度法測定了銀黃注射蔽的吸收度，根據初均速法預測了其中主要成分綠原酸與黃芩甙的穩定性，均實驗數據輸入了計算機進行運算，預測出銀黃注射被的有效期；黑龍江中醫學院研制的“中藥科研方案、生產工藝優化設計軟件，該系統將傳統的正交試驗與正態擬臺相配臺，并編制了T檢驗、方差分析、回歸及 LD50等組成程序包相佐。

廣州廣東藥學院將計算機模式分類技術推廣應用于兩個中藥研制方童康片、腦得生片的解析，計算機模式分類結果與中醫理論相吻合；重慶四川省中藥研究所應用二次正交回歸旋轉組合設計進行田間試驗，經計算機運算，獲得藥用紅花施肥量的數學模型，通過對此模型進行分析、模擬、優化和篩選得藥用紅花的面施肥量公式，按此方案實施，可獲得高產；無錫輕工大學生物工程學院在探索靈芝胞外多糖分批發酵非結構動力學模型時，通過計算機模擬，證明模型預測值與變際實驗值具有良好的擬臺性等等。