第一篇：含有CPC的口腔護(hù)理產(chǎn)品的研究進(jìn)展

含有CPC的口腔護(hù)理產(chǎn)品的研究進(jìn)展

口腔健康對(duì)人們來說非常重要，因?yàn)榭谇皇峭ㄏ蛉梭w的大門。而細(xì)菌經(jīng)常在口腔內(nèi)滋生，形成牙菌斑(Dental plaque)。為保持口腔健康，有效清除牙菌斑就顯得非常必要。否則，會(huì)導(dǎo)致齲齒、牙齦炎、牙周病等口腔疾病的發(fā)展。

使用含氟牙膏每日刷牙是去除齦上菌斑最為推薦的清潔方式。然而，總有些地方難以用牙刷接觸到，再加上消費(fèi)者不合適的刷牙技巧，降低了刷牙的清潔功效。所以，使用抗菌漱口液就成為刷牙的一種輔助措施，提高牙菌斑的清除程度[1]。

19世紀(jì)80年代，Willoughby D.Miller(一位研究微生物學(xué)的牙醫(yī))首次提出使用含酚類化合物的抗菌漱口液來抗擊牙齦炎[2]。在過去幾十年中，漱口液逐漸在消費(fèi)者中流行。漱口液是承載清潔物質(zhì)的一種非常好的形式，其易用性和清潔能力使之得到公眾的青睞。

目前，抗菌漱口液中所含有的抗菌劑種類很多，如雙胍類防腐劑(Bisguanide antiseptics)、季銨鹽化合物(Quaternary ammonium compounds)、酚類防腐劑(Phenolic antiseptics)、雙辛氫啶(Hexetidine)、碘伏(Povidone iodine)、三氯生(Triclosan)、地莫匹醇(Delmopinol)、5-正辛酰-3'-三氟甲基苯基水楊酰胺(Salifluor)、金屬離子(Metal ions)、血根堿(Sanguinarine)、蜂膠(Propolis)、補(bǔ)氧劑(Oxygenating agents)等[3]。其中，雙胍類防腐劑中研究最多的為葡萄糖酸氯己定(Chlorhexidine Gluconate, CHX)，有關(guān)該物質(zhì)的毒理學(xué)研究也最多。西吡氯銨(Cetylpyridinium chloride , CPC)是研究較多的季銨類防腐劑，有溫和的防腐抑菌作用。以下簡(jiǎn)要介紹CPC在口腔健康方面的研究。

1.基本介紹

CPC全稱為“氯化十六烷基吡啶”，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

分子量為340，固態(tài)純結(jié)晶形式在室溫下穩(wěn)定。不溶于丙酮，乙酸，乙醇。具有類似嘧啶的氣味，易燃，濃溶液對(duì)粘膜有破壞作用，吞食有害。

2.抑菌功能

CPC是一種抗菌劑，能夠殺死細(xì)菌和其他微生物。其抗菌性原理：CPC作為一種陽離子季銨類化合物，其親水端與細(xì)菌的細(xì)胞膜相互作用，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)流失，干擾細(xì)胞新陳代謝，阻礙細(xì)胞生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡，從而達(dá)到抑菌效果[4]。CPC有較廣的抗菌譜。

因其較好的抑菌功能，CPC常用于某些漱口藥、牙膏、噴喉劑、噴鼻劑、呼吸噴劑的組成成分。它能夠殺死細(xì)菌和其他微生物，能夠有效地預(yù)防牙菌斑和減少齒齦炎[4]。

3.在口腔護(hù)理用品（特別是漱口液）中的應(yīng)用與臨床研究

有關(guān)CPC在口腔健康領(lǐng)域的功效研究有很多。Schroeder et al.最早報(bào)道了CPC具有抑制牙菌斑的功能[5]。Fridus A等人總結(jié)了一些漱口液用抑菌劑的功效對(duì)比，如下表所示[4]。由表可見，CPC只有中等程度的抑菌功效(Moderate plaque inhibitory activity)，比CHX(葡萄糖酸氯己定)的效果要差。CPC用于口腔健康用品的抑菌劑，存在諸多需改進(jìn)的地方：

A.與CHX相比，CPC的抑制牙菌斑(inhibiting plaque)和預(yù)防牙齦炎(preventing gingivitis)的作用稍差[6]。其原因可能與CPC的單陽離子性質(zhì)有關(guān)。CPC的陽離子基團(tuán)與粘膜上受體結(jié)合產(chǎn)生粘膜滯留現(xiàn)象，但由于其單陽離子性質(zhì)，這一過程幾乎沒有留下多余的陽離子以供其發(fā)揮殺菌作用[3]。不僅僅是粘膜，CPC還會(huì)與其它帶負(fù)電荷的化合物結(jié)合，如牙膏中的陰離子表活、甜味劑、摩擦劑等，從而降低其抑菌能力。因此，CPC在很多口腔護(hù)理產(chǎn)品中的抗菌功能都不是很顯著[7]。CPC漱口液不能用于替代刷牙，但可用作刷牙的輔助清潔手段[3]。

B.使用CPC漱口液會(huì)使牙齒著色（棕色）[3,4]。牙齒著色是使用含CHX, CPC, DEL, EO, SnF2等漱口液的共同副作用。當(dāng)同時(shí)食用會(huì)導(dǎo)致著色的產(chǎn)品（茶、咖啡、紅酒、香煙）時(shí)，著色情況會(huì)更嚴(yán)重[4]。(CHX, chlor)exidine;CPC, cetylpyridinium chloride;DEL, delmopinol;EO, essential oils;SnF2, stannous fluoride;)C.CPC的味覺體驗(yàn)不好(taste bitter)[4]。可能需要加入大量的調(diào)味劑遮蓋其味道。

為了研究含CPC的漱口液作為日常刷牙清潔輔助清潔方式在抑制牙菌斑積累和牙齦炎方面的效果，S.Haps等人[8]總結(jié)了近期（2008年1）份之前）的臨床研究文獻(xiàn)。通過在The National Library ofMedicine, Washington, DC(MEDLINE–PubMed)以及 TheCochrane Central Register of Controlled Trials兩個(gè)數(shù)據(jù)庫在線搜索相關(guān)文獻(xiàn)，作者分別得到2496篇和754篇文獻(xiàn)。通過閱讀標(biāo)題與摘要，篩選得到50篇文獻(xiàn)，通過全文閱讀后，篩選得到8篇文獻(xiàn)。作者對(duì)此8篇臨床研究文獻(xiàn)進(jìn)行了總結(jié)，結(jié)果如下：

A.臨床研究持續(xù)時(shí)間：

(II, III, IV)三篇文章中的臨床試驗(yàn)時(shí)間均為6個(gè)月，(VIII)中為4周，(V, VI)均為6周，(I)為8周，(VII)為3個(gè)月。

B.研究對(duì)象的數(shù)量、年齡、性別： 研究人數(shù)從63到258人不等。年齡跨度從18到66歲。性別方面，男女均包含。C.測(cè)試樣品：

所測(cè)試的漱口液來自多個(gè)品牌，分別為：Cepacol;Merrel National Laboratories, Division of Richardson Merrel Inc.Cincinatti, OH, USA(V, VII and VIII)，Crest;Procter & Gamble Company, Cincinatti, OH, USA(III), Warner Lambert;Parke-Davis Division of Warner Lambert, Plentypool Wales, UK(VI)and Procter & Gamble;Procter & Gamble Company, Cincinatti, OH, USA(II)。

D.測(cè)試結(jié)果匯總表：

作者對(duì)八個(gè)臨床研究分別進(jìn)行了總結(jié)：

(I).使用0.1%CPC漱口液作為輔助刷牙的清潔方式，比單純的刷牙在抑制牙菌斑累積方面更加有效。

(II).相較于刷牙和安慰劑漱口，使用0.075%和0.1%CPC漱口液作為輔助刷牙的清潔方式超過6個(gè)月，能顯著提高抗牙菌斑和抗牙齦炎的功效。

(III).相較于刷牙和安慰劑漱口，使用0.07% CPC漱口液作為輔助刷牙的清潔方式能顯著較少牙菌斑、牙齦炎和出血狀況。

(IV).相較于刷牙和對(duì)照漱口劑，使用0.05% CPC漱口液作為輔助刷牙的清潔方式能顯著減少齦上菌斑和牙齦炎。

(V).相較于刷牙和安慰劑漱口，使用0.05% CPC漱口液作為輔助刷牙的清潔方式在控制牙齦炎上只有有限的功效，不能顯著降低牙齦炎狀況。

(VI).使用0.1% CPC漱口液在控制牙菌斑和牙齦炎方面并沒有輔助功效。

(VII).相較于刷牙，使用0.05% CPC漱口液并沒有顯著改善牙齦健康和牙菌斑狀況。(VIII).每天使用CPC漱口液對(duì)于減少牙菌斑累積來說有部分有效。

所以得到結(jié)論：含CPC的漱口液對(duì)于牙菌斑和牙齦炎有比較溫和的抑制作用。

類似的研究還有[9, 10, 11]。John C.等人[10]綜述了7例含CPC漱口液的臨床試驗(yàn)研究，得出結(jié)論：CPC漱口液的功效依配方的不同而不同，且有關(guān)CPC效果的例證較薄弱。

國(guó)內(nèi)關(guān)于西吡氯銨抗菌功效的臨床研究也有很多[12,13,14,15,16]，例如高益群[12]等人采用濃度為0.1%的CPC水溶液作為實(shí)驗(yàn)組，不含CPC成分的水溶液作為對(duì)照組，每人每天含漱2次，共2周。實(shí)驗(yàn)觀察到，2周后，實(shí)驗(yàn)組的菌斑指數(shù)和眼溝出血指數(shù)均明顯下降，而對(duì)照組則無明顯變化。說明CPC含漱劑可抑制、殺滅口腔中的有害細(xì)菌，減少菌斑形成。吳軍正[14]等人研究發(fā)現(xiàn)1 mL/ L 西吡氯銨含漱液可顯著減少單純性牙齦炎患者牙菌斑、唾液中細(xì)菌的種類和數(shù)量，不導(dǎo)致口腔菌群失調(diào)。王建濱等人[15]研究發(fā)現(xiàn)西吡氯銨含漱液對(duì)白色念珠菌感染患者的臨床表現(xiàn)有改善作用, 對(duì)白色念珠菌有一定的抑制作用, 未發(fā)現(xiàn)明顯的副作用。李夢(mèng)華等人[16]研究發(fā)現(xiàn)西吡氯銨含漱液能有效減緩正畸患者早期牙齦炎的發(fā)生。

4.我的一些看法

國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究都表明CPC的抑菌功能確實(shí)能在抗牙菌斑和牙齦炎上起到一定效果。但這種效果并不是常用抑菌劑中最好的[8]。目前，CPC已經(jīng)被用于漱口液商業(yè)產(chǎn)品中，如Scope?和Cepacol?，但抑菌效果是否明顯，與漱口液的配方及CPC的使用濃度有很大關(guān)系。其單陽離子的特質(zhì)是制約抑菌功效的缺陷。為了解決這個(gè)問題，也有專利提出將CPC與瓜爾膠復(fù)合使用[7]。瓜爾膠可以與多種化合物結(jié)合，以防止它們與CPC結(jié)合。CPC的單陽離子不被占據(jù)，就可以附著在牙齒表面，其抗菌功能就不被減弱。

除此之外，CPC還會(huì)有牙齒著色、味覺體驗(yàn)不佳等副作用。所以若將CPC用于口腔護(hù)理產(chǎn)品當(dāng)中，還要克服上述問題。

參考文獻(xiàn)：

【1】Int J Dent Hygiene 6, 2008;290–303 【2】Jackson RJ.Metal salts, essential oils and phenols–old or new? Periodontol 20001997;15:63–73.【3】BRITISH DENTAL JOURNAL, VOLUME 186, NO.6, MARCH 27 1999 【4】Dental Clinics of North America.Volume 59, Issue 4, October 2015, Pages 799–829 【5】Schroeder HE, Marthaler TM, Mu ¨ hlemann HR.Effects of somepotential inhibitors on early calculus formation.Helv Odont Acta1962;6: 6–9.【6】J Clin Periodontol 2000;27 37–40 【7】US6355229B1[P]Mar.12,2002.【8】Int J Dent Hygiene 6, 2008;290–303 【9】J Clin Periodontol 2015;42(Suppl.16)S106–S138 【10】Journal of the American Dental Association.2006;137(12)1649?1657.【11】J Clin Periodontol 2015;42(Suppl.16)S106–S138 【12】0.1%氯化十六烷基吡啶防治牙齦炎臨床效果觀察.高益群[J]廣東牙病防治.2002(04)【13】0.1%西吡氯銨漱口液的體外抗菌試驗(yàn)_李孝權(quán)[J]中國(guó)微生物學(xué)雜質(zhì), 2002,14,6,361 【14】西吡氯銨含漱液對(duì)單純性牙齦炎患者口腔細(xì)菌的抑制作用_吳軍正.[J]牙體牙髓牙周病學(xué)雜質(zhì).2003,13(9)498 【15】西吡氯銨含漱液輔助治療口腔念珠菌感染臨床觀察_王建濱[J]北京口腔醫(yī)學(xué).2005,113(2)115 【16】西吡氯銨含漱液預(yù)防正畸早期牙齦炎的臨床療效_李夢(mèng)華[J]口腔醫(yī)學(xué)研究.2012,28(6)598

第二篇：口腔印模材料消毒研究進(jìn)展

口腔印模材料消毒研究進(jìn)展

【摘要】當(dāng)前，口腔印模消毒的問題在各個(gè)國(guó)家都日益受到了關(guān)注，針對(duì)口腔印模的消毒方法也進(jìn)行了深入研究。由于各研究使用方法不同，學(xué)者們對(duì)含消毒劑印模材料的抗菌效果評(píng)價(jià)不一，對(duì)消毒劑的組成以及消毒劑對(duì)印模質(zhì)量的影響尚待進(jìn)一步研究。要形成一個(gè)可以被口腔專業(yè)界公認(rèn)，并能滿足口腔修復(fù)臨床需要的印模消毒標(biāo)準(zhǔn)性的方案尚需進(jìn)行進(jìn)一步研究。本文擬對(duì)口腔印模消毒研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】口腔印模印模消毒

口腔印模消毒其實(shí)在20世紀(jì)之前并不是一個(gè)必需的過程，直至艾滋病在全球爆發(fā)以后，口腔醫(yī)務(wù)人員才意識(shí)到口腔印模消毒的重要性。直至今日，我們?nèi)匀幻媾R著很大的挑戰(zhàn)，中國(guó)衛(wèi)生部、聯(lián)合國(guó)艾滋病規(guī)劃署和世界衛(wèi)生組織聯(lián)合發(fā)布一份報(bào)道，2011年在中國(guó)艾滋病殺死28，000人，新增HIV感染48，000人，目前有780，000人攜帶HIV病毒； 2011年10第十四界國(guó)際病毒性肝炎肝病大會(huì)上，莊輝院士稱，中國(guó)仍有9300萬乙肝病毒攜帶者，丙肝感染人數(shù)大約為3000萬。而口腔印模在制取過程中會(huì)直接接觸到患者的唾液、牙菌斑、甚至血液，表面可能吸附大量病原微生物，一項(xiàng)研究顯示，201份印模標(biāo)本中19份（9.2%）呈乙肝表面抗原陽性。潛在的病原體通過口腔印模轉(zhuǎn)移至石膏模型，口腔細(xì)菌在石膏上存活的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7天。因此，美國(guó)牙醫(yī)協(xié)會(huì)（ADA）和疾病控制中心要求印模材料在口腔中取出后應(yīng)立即進(jìn)行消毒，以防止傳染性疾病的傳播。我國(guó)2005年頒布的《醫(yī)療機(jī)構(gòu)口腔診療器械消毒技術(shù)操作規(guī)范》中已明確規(guī)定凡接觸病人體液、血液的修復(fù)、正畸模型等物品，送技工室操作前必須消毒?；瘜W(xué)消毒劑的分類

化學(xué)消毒劑按作用可分為高效消毒劑、中效消毒劑、低效消毒劑和滅菌劑。高效消毒劑：是指可以殺滅所有細(xì)菌繁殖體（包括分枝桿菌）、病毒、真菌及其孢子等，對(duì)細(xì)菌芽胞也有一定殺滅作用的達(dá)到高水平消毒要求的制劑，有含氯消毒劑、臭氧、雙鏈季銨鹽等。中效消毒劑：是指可殺滅分枝桿菌、真菌及細(xì)菌繁殖體等微生物，達(dá)到消毒要求的制劑，包括含碘消毒劑、醇類消毒劑、酚類消毒劑等。低效消毒劑：指僅可殺滅細(xì)菌繁殖體和親脂病毒，達(dá)到消毒劑要求的制劑。包括季銨鹽類、汞、銀、銅等金屬離子類消毒劑。滅菌劑：可殺滅所有微生物，使被消毒物達(dá)到滅菌要求的制劑，有甲醛、戊二醛、二氧化氯等。

大多數(shù)學(xué)者總結(jié)出，除了印?？赡艿奈饔猛猓瘜W(xué)消毒劑與印模材料之間的化學(xué)作用并不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。然而，有研究利用對(duì)照組和水浸泡組發(fā)現(xiàn)在消毒過程中的化學(xué)反應(yīng)還是會(huì)發(fā)生的。舉個(gè)例子來說，不可逆性水膠體很容易表面季銨鹽所破壞，被乙醇所降解。但還有研究表明竟然還有材料可以從消毒中受益：比如縮合型硅橡膠和聚硫橡膠能夠從消毒中受益，因?yàn)樗鼈兊木酆鲜湛s作用能夠與蒸發(fā)的副產(chǎn)物作用相抵消平衡。

常用的消毒方法

有調(diào)查統(tǒng)計(jì)：國(guó)內(nèi)口腔醫(yī)院中使用碘類、酚類、戊二醛、含氯試劑及過氧化物的使用率占到4.47%；酒精的使用率占13.06%；清水沖洗占30.93%；消毒機(jī)（物理與化學(xué)方法相結(jié)合的設(shè)備消毒）占17.70%；不知道、不消毒的占33.85%。其中不使用消毒方法的口腔印模占到64.78%。百分?jǐn)?shù)之高可見消毒方法的應(yīng)用在口腔印模灌模過程中仍然不普及。常用的消毒方法有噴涂法、浸泡法等。

2.1 浸泡法

浸泡法消毒相對(duì)于其他消毒方法有著很大的優(yōu)勢(shì)，它更為有效、更可靠，且可以保證印模和托盤的各個(gè)面都能與消毒液充分接觸，所以浸泡法是目前最常用的口腔印模消毒方法。消毒液的濃度及浸泡時(shí)間，可根據(jù)不同消毒要求來調(diào)整。根據(jù)Taylor的研究發(fā)現(xiàn)，10分鐘的浸泡吸水對(duì)模型精確度是有利的，因?yàn)樗窒怂z體的脫水收縮作用。李磊等研究實(shí)驗(yàn)表明，用不同消毒劑浸泡被金黃色葡萄球菌、血液鏈球菌、白色念珠菌污染的口腔印模，2%戊二醛消毒5 min對(duì)3種細(xì)菌的消毒效果可達(dá)100%；0.1%碘伏浸泡5min對(duì)3種菌的消毒效果可達(dá)99.99%；0.5%次氯酸鈉消毒10min可達(dá)消毒效果[18]。但其可引起印模形變，破壞表面結(jié)構(gòu)；部分消毒劑如戊二醛、次氯酸鈉可腐蝕金屬托盤且有較強(qiáng)異味，影響診室環(huán)境[19]。如今二氧化氯作為消毒劑已開始被廣泛使用。二氧化氯消毒劑比普通含氯消毒劑有一定優(yōu)越性。在40ms/L濃度下，二氧化氯消毒液能破壞乙型肝炎表面抗原，7.5 ms/L濃度的消毒液對(duì)甲型肝炎病毒滅活率可達(dá)100%。

2.2 噴涂法

在許多文獻(xiàn)但非所有文獻(xiàn)中，建議噴涂法消毒代替浸泡法消毒。因?yàn)閲娡糠ㄏ拗屏擞∧Ｔ诔睗癍h(huán)境中的暴露時(shí)間，從而能制作出更加穩(wěn)定的印模和精確的石膏模型。學(xué)者Wood認(rèn)為，噴涂法對(duì)印模的尺寸穩(wěn)定性影響較小[21]。但是噴涂法減少了消毒劑與印模表面的接觸時(shí)間，可能會(huì)使消毒的效率下降，特別是多孔的親水的水膠體材料。因?yàn)樵谶@樣的材料中細(xì)菌更容易滲透進(jìn)去并存活在材料內(nèi)部而不易被殺滅。

但噴涂法對(duì)于含水量較高的印模材料的凝溢現(xiàn)象，材料水分滲出降低表面消毒劑的濃度，可能影響消毒效果；且因?yàn)閲娡糠ǖ膰姙⒓皳]發(fā)，會(huì)污染周圍空氣，對(duì)人體健康有一定的危害。如戊二醛不宜使用噴涂法，因?yàn)樗臒熿F可以迅速達(dá)到致死量，還可能引起過敏癥以及其他不良反應(yīng)[24]。

對(duì)聚醚橡膠印模材料來說，材料對(duì)水分的吸收會(huì)帶來比對(duì)照組更大的變化，因此，噴涂法和消毒后放置干燥24小時(shí)的方法更加被提倡用來消毒聚醚橡膠印模材料。

2.3 霧化酸性氧化電位水法

霧化酸性氧化電位水是在離子隔膜電解槽內(nèi)將含氯化鈉的軟化自來水電解，在陽極生成HOCl，得到低pH值、高氧化還原電位和低濃度有效氯的酸化水[26]。其殺菌機(jī)理是利用高氧化還原電位的物理作用、較高H離子濃度及溶存氧溶存氯等4種作用，使微生物電位發(fā)生改變，導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性增強(qiáng)和細(xì)胞酶受到破壞，從而殺滅多種病原微生物。它在一定時(shí)間后可自行還原成水，安全性高，環(huán)保意義高。國(guó)內(nèi)已有將酸性氧化電位水用于口腔器械的消毒的報(bào)道。另有學(xué)者認(rèn)為酸性氧化電位水會(huì)引起印模材料的變形不能直接用于口腔印模材料的消毒而是將其霧化后采用噴涂的方法，此方法充分利用這種高效環(huán)保的消毒劑的殺菌作用，既保持了藻酸鹽印模需要的濕度，又避免凝溢反應(yīng)與膨脹反應(yīng)，減少了待消毒物體的損傷，達(dá)到對(duì)口腔印模進(jìn)行消毒的目的。

2.4 射頻輝光放電法

氬氣在射頻輝光放電過程中進(jìn)行電離，產(chǎn)生部分電離的混合氣，可有效去除印模表面細(xì)菌。有研究表明，用射頻輝光放電處理印模材料消毒，在不影響其表面細(xì)節(jié)復(fù)制的前提下，可提高印模材料的表面潤(rùn)濕性，特別是對(duì)乙烯基硅氧烷的印模材料。

2.5 紫外線或臭氧消毒法

紫外線及臭氧對(duì)口腔真菌的消毒效果良好，Ishidah等實(shí)驗(yàn)證明，紫外光照射5min可以殺滅大部分口腔真菌，照射2min即可殺滅大部分白念球菌，但紫外光穿透性弱，復(fù)雜外形表面消毒不全面，消毒需要時(shí)間長(zhǎng)；臭氧對(duì)乙肝病毒無效。鄭宇同以不同時(shí)間、不同強(qiáng)度的紫外線照射，對(duì)藻酸鹽和硅膠印模消毒效果進(jìn)行對(duì)照研究，認(rèn)為紫外線對(duì)印模消毒是一個(gè)值得臨床推廣的方法，其效果在使用硅橡膠印模時(shí)更顯著。

2.6 自身消毒法

自身消毒法是指直接添加消毒劑到印模粉劑中去[36]，其可解決：印模材料在保存和使用過程中的污染問題；傳統(tǒng)消毒劑浸泡或噴涂印模造成的印模變形，破壞表面質(zhì)地，腐蝕金屬托盤，以及消毒劑的揮發(fā)對(duì)人體造成潛在危害等問題。

實(shí)驗(yàn)證明，添加磷酸鋯載銀抗菌劑的藻酸鹽印模在尺寸穩(wěn)定性方面優(yōu)于普通印模消毒液浸泡消毒。此方法即在藻酸鹽印模材料中添加季銨鹽、氯化物等消毒劑對(duì)印模直接消毒。Tobias R.S等報(bào)道這種新型的印模材料雖具有廣譜抗菌作用，但對(duì)鏈球菌及混合菌叢療效差，對(duì)綠膿桿菌無效[39]。另有研究表明，自身消毒法印模材料的尺寸穩(wěn)定性較差，使用2%戊二醛消毒液浸泡消毒后的印模精度變化無顯著性差異，只在縮短消毒時(shí)間上有優(yōu)勢(shì)。但在 Ramer MS的文章中顯示，將消毒劑混到水膠體粉劑中去并用水調(diào)拌，這是個(gè)行之有效的消毒方法，數(shù)據(jù)顯示它并不會(huì)影響印模尺寸的穩(wěn)定性和精確度。田素芝在實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，0.5%戊二醛調(diào)拌牙科石膏陽?？梢杂行У臏p少HBV的傳播。郭華等實(shí)驗(yàn)表明，用不同濃度的次氯酸鈉（0.25%、0.525%）、84消毒液（0.5%、1%）均可完全殺滅大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌和綠膿桿菌。

2.7 微波消毒法

微波消毒已成功用于石膏模型的消毒]，對(duì)印模材料的消毒國(guó)內(nèi)外尚未見報(bào)道。微波消毒有著其特有的優(yōu)勢(shì)，主要利用微波“熱效應(yīng)“達(dá)到消毒滅菌的目的。其特點(diǎn)是殺菌譜廣，可殺滅包括細(xì)菌芽孢、細(xì)菌繁殖體、真菌、病毒等多種微生物，加熱均勻，穿透力強(qiáng)，無毒，作用迅速，無殘留。但是微波消毒所產(chǎn)生的輻射可對(duì)操作人員及附近工作人員的身體造成傷害。曲義章等報(bào)告微波消毒二三分鐘可100%殺滅石膏模型上的一般菌群，5min可100%殺滅有芽孢菌群。蔣旭梅等研究報(bào)告，用家用700W家用微波爐照射7min，可完成對(duì)口腔石膏模型的消毒。

口腔印模消毒技術(shù)隨著口腔材料的發(fā)展以及消毒技術(shù)的更新已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，旨在為醫(yī)護(hù)人員以及病患創(chuàng)造一個(gè)良好的義齒制作與試戴的無菌環(huán)境。但是各種消毒方法仍有其局限性，亟待更新的進(jìn)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃慶豐，張建中.口腔印模的消毒[J].口腔材料器械，2002，11（2）：82-

第三篇：2012年中國(guó)低碳環(huán)保的口腔護(hù)理產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀

2012年中國(guó)低碳環(huán)保的口腔護(hù)理產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀

低碳經(jīng)濟(jì)是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等能源消耗，減少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)保雙贏的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)。以低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展中國(guó)口腔清潔護(hù)理產(chǎn)品是口腔護(hù)理用品十二五規(guī)劃中的重要內(nèi)容之一。我國(guó)是世界上最大的口腔清潔護(hù)理用品生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。據(jù)中國(guó)行業(yè)研究院（http:///）統(tǒng)計(jì)，2010 年，我國(guó)牙膏總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到80 億標(biāo)準(zhǔn)支，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)181 億元，出口國(guó)家和地區(qū)110 多個(gè)。從行業(yè)近百年的發(fā)展中，牙膏軟管經(jīng)歷了有鉛錫管到鋁管，再到鋁塑復(fù)合管、全塑復(fù)合管的發(fā)展過 程，其中的每一個(gè)進(jìn)步和發(fā)展都折射了行業(yè)理念的轉(zhuǎn)變，同時(shí)反映了綠色發(fā)展和低碳經(jīng)濟(jì)的動(dòng)力所在。

我國(guó)目前是世界上人口最多的國(guó)家，按照世界發(fā)達(dá)國(guó)家口腔護(hù)理產(chǎn)品消費(fèi)水平計(jì)算，我國(guó)的口腔清潔護(hù) 理用品還將有近一倍的發(fā)展空間，就牙膏來講，消費(fèi)量將會(huì)達(dá)到90 萬噸以上，同時(shí)牙膏的軟管用料將達(dá) 到5 萬噸，外包裝用紙將達(dá)到13 萬噸，這個(gè)數(shù)字相當(dāng)可觀。所以提高對(duì)低碳發(fā)展的認(rèn)識(shí)，不斷研發(fā)環(huán)保 新材料，如推廣綠色天然的牙膏和原料，修訂包裝標(biāo)準(zhǔn)，限制過度包裝，提倡使用可回收和易降解的新 型材料，推廣新型EVOH 的全塑材料，降低片材厚度，推廣裸裝產(chǎn)品，同時(shí)積極參與“包裝物回收利用管 理辦法”，在環(huán)保的同時(shí)也降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，讓節(jié)能降耗不僅僅是一個(gè)口號(hào)，企業(yè)應(yīng)實(shí)實(shí)在在的投 入科技研發(fā)，達(dá)到雙贏目的。

第四篇：研究進(jìn)展范例

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)過水圍堰的潰決過程和機(jī)理的認(rèn)識(shí)還十分有限。一般認(rèn)為作為散粒材料的填筑體，土石圍堰潰堰與土石壩的潰壩具有一定的相似性，潰決過程屬于逐漸潰。土石壩的潰決研究，多從水流沖刷作用角度建立潰壩過程模型[1,2,3]。通過國(guó)內(nèi)外數(shù)十年的大量物理模型試驗(yàn)[4]和現(xiàn)有土石壩潰壩實(shí)例研究，一般認(rèn)為土石壩潰壩的發(fā)生、發(fā)展和潰決過程受到潰壩原因、壩體結(jié)構(gòu)、尺寸和材料、水庫庫容及下游水位等眾多因素的影響[5,6]。在概化模型的前提下，根據(jù)圣維南方程、水量平衡方程等水流基本規(guī)律，可以建立潰壩過程主要水力指標(biāo)模型。一般認(rèn)為水流對(duì)散粒材料的夾帶運(yùn)移是潰壩的主要機(jī)理，如美國(guó)國(guó)家氣象局開發(fā)的基于經(jīng)驗(yàn)公式模擬潰口發(fā)展的SMPDBK模型和DAMBRK模型[7]，模擬潰壩時(shí)變過程的BREACH模型[8]，Wang和Bowles考慮風(fēng)力和涌浪的潰壩模型[9,10]等。近年，朱勇輝和Hanson等通過對(duì)黏性為主的土質(zhì)材料試驗(yàn)研究指出，“陡坎”沖刷（headcut erosion）才是其主導(dǎo)沖刷機(jī)制[5,11]。

與土石壩相比，土石過水圍堰最顯著的特點(diǎn)是堰面溢流保護(hù)結(jié)構(gòu)。堰面穩(wěn)定性研究可以大致分為兩類：

1、試驗(yàn)指標(biāo)歸納法。一般認(rèn)為過堰水流的流速、單寬流量等指標(biāo)與堰面穩(wěn)定性相關(guān)性很高，通過模型試驗(yàn)觀測(cè)圍堰結(jié)構(gòu)破壞時(shí)的水力指標(biāo)，分析其聯(lián)系，推求簡(jiǎn)便易用的堰面穩(wěn)定判別式。吳文平，張曉宏等用臨界流速和臨界流速水頭作為衡量鉛絲籠護(hù)面過水堆石圍堰失穩(wěn)臨界條件的指標(biāo)，并得出經(jīng)驗(yàn)公式[12]。胡建明等人綜合試驗(yàn)觀察和受力分析，通過土石過水圍堰過水期最不利工況及其流量等水力指標(biāo)分析過水圍堰穩(wěn)定性[13]。

2、模型受力分析法，基于簡(jiǎn)化的過水圍堰受力模型，建立過水圍堰穩(wěn)定性判別式，推求堰面破壞/穩(wěn)定表達(dá)式。夏明耀等人在多項(xiàng)土石過水圍堰試驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上，對(duì)鉛絲籠護(hù)面的穩(wěn)定性進(jìn)行受力分析，得到圍堰鉛絲籠護(hù)面的穩(wěn)定性判別近似計(jì)算式；胡加木推導(dǎo)了多個(gè)鋼筋石籠整體抗傾安全系數(shù)[14]；肖煥雄等人對(duì)土石過水圍堰下游邊坡護(hù)坡塊石的失穩(wěn)方式進(jìn)行了分析，并推導(dǎo)了失穩(wěn)臨界粒徑[15]。隨著研究的深入，堰體內(nèi)部滲流對(duì)堰面護(hù)板穩(wěn)定的影響逐漸引起重視。胡去劣等人以試驗(yàn)資料為依據(jù)通過雷諾數(shù)與阻力系數(shù)的關(guān)系，提出過水堆石體滲流流速系數(shù)、滲流流速計(jì)算公式[16,17]。肖煥雄，劉建良根據(jù)變分原理，建立堰體非線性滲流數(shù)值模型，分析滲流壓力對(duì)護(hù)板穩(wěn)定的影響。孫志禹等通過混凝土板護(hù)面結(jié)構(gòu)組成特性及溢流時(shí)水力狀態(tài)的分析，給出了描述堆石圍堰過水時(shí)堰體內(nèi)外溢—滲流規(guī)律的控制方程，分析了過水堆石圍堰的護(hù)板下壓強(qiáng)。胡志根，胡建明[18]，李燕群[19]，劉全等人對(duì)土石過水圍堰度汛風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了多年連續(xù)研究，綜合穩(wěn)定性分析與Monte-Carlo方法測(cè)度土石過水圍堰溢流風(fēng)險(xiǎn)。

此外，土石過水圍堰堰體材料級(jí)配較差，密實(shí)度沒有保證，與土石壩相比在力學(xué)指標(biāo)上有很大差距，其沖刷過程機(jī)理也不相同。土石堰潰堰分析，見于工程圍堰潰決資料[20]、滑坡壩（堰塞壩）的治理、潰堰觀測(cè)分析[21,22]和潰堰模型[23]

以及寒冷地區(qū)天然形成的冰泥石混合堰體的穩(wěn)定性分析[24,25]。雖然這些研究涉及內(nèi)容廣泛，但是受到問題復(fù)雜性的制約，研究深度有限，其計(jì)算一般根據(jù)土石壩潰壩模型外推[26,27]，具有一定的局限性。

參考文獻(xiàn)：

[1] Emmett, M.;Moodie, T.B.Dam-break flows with resistance as agents of

sediment transport [J].Physics of Fluids, 2008,(20)8: 086603.[2] Bohorquez, P.;Fernandez-Feria, Ramon.Transport of suspended sediment

under the dam-break flow on an inclined plane bed of arbitrary slope.Hydrological Processes, 2008,(22)14: 2615-2633.[3] Dewals, B.J.;Erpicum, S.;Pirotton, M.Numerical modelling of transient

flows with high sediment concentrations [J].WIT Transactions on Engineering Sciences,Monitoring, Simulation, Prevention and Remediation of Dense and Debris Flows II, 2008,(60):71-80.[4] H?eg K., L?voll, A.and Vaskinn K.A.Stability and breaching of

embankment dams: field tests on 6m high dams [J].International Journal on Hydropower and Dams, 2004, 11(1), 88-92.[5] 朱勇輝，廖鴻志，吳中如．土壩潰決模型及其發(fā)展[J]．水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2003，（2）：31-38．

[6] Liang, Lin;Ni, Jinren;Borthwick, A.G.L.;Rogers, B.D.Simulation of

dike-break processes in the Yellow River[J].Science in China, Series E: Technological Sciences, 2002,(45)6: 606-619.[7] Bozkus, Zafer;Kasap, Ali.Comparison of physical and numerical

dam-break simulations [J].Turkish Journal of Engineering & Environmental Sciences, 1998,(22)5: 429-443.[8] Mohamed, M.;Samuels, P.G.;Morris, M.W.Uncertainties in dam failure

modeling with the US NWS BREACH model [J].Progress in Water Resources, 2001, 129-138.[9] Wang, Zhengang;Bowles, David S.Three-dimensional non-cohesive

earthen dam breach model.Part 1: Theory and methodology [J].Advances in Water Resources, 2006,(29)10: 1528-1545.[10] Wang, Zhengang;Bowles, David S.Dam breach simulations with multiple

breach locations under wind and wave actions.Advances in Water Resources, 2006,(29)8: 1222-1237.[11] Hanson, G.J.(USDA-ARS);Robinson, K.M.;Cook, K.R.Prediction of

headcut migration using a deterministic approach.Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 2001,(44)3: 525-531.[12] 吳文平，張曉宏，劉發(fā)全，李建中．過水堆石圍堰鉛絲籠護(hù)面失穩(wěn)破壞

臨界條件試驗(yàn)研究[J]．西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，（3）：157-160，162．

[13] 胡建明，胡志根，楊學(xué)紅，肖煥雄．土石過水圍堰過水期最不利工況及

其流量確定[J]．水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯，2003，（3）：266-270．

[14] 胡加木．堆石過水圍堰下游護(hù)坡的鋼筋石籠穩(wěn)定分析及其計(jì)算方法

[J]．水利科技，1993，（1）：35-41．

[15] 肖煥雄，李耀美．過水堆石圍堰下游邊坡護(hù)坡塊石的穩(wěn)定性研究[J]．水

利學(xué)報(bào)，1987，（1）：52-60．

[16] 胡去劣．過水堆石體滲流及其模型相似[J]．巖土工程學(xué)報(bào)，1993，（4）：

47-51．

[17] 俞波，胡去劣．過水堆石體的滲流計(jì)算[J]．水利水運(yùn)科學(xué)研究，1996，（1）：64-69．

[18] 胡志根，胡建明，李燕群．過水土石圍堰下游護(hù)坡的溢流設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)率模

型[J]．水科學(xué)進(jìn)展，2003，（5）：622-625．

[19] 劉全，胡志根，李燕群，肖煥雄．過水土石圍堰下游混凝土板護(hù)坡反濾

層的可靠性分析[J]．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2003，36（5）：43-46．

[20] Benmebarek, N.;Benmebarek, S.;Kastner, Richard.Numerical studies of

seepage failure of sand within a cofferdam [J].Computers and Geotechnics, 2005,(32)4: 264-273.[21] Becker, J.S.;Johnston, D.M.;Paton, D.;Hancox, G.T.;Davies, T.R.;

McSaveney, M.J.;Manville, V.R.Response to landslide dam failure emergencies: Issues resulting from the October 1999 Mount Adams landslide and dam-break flood in the Poerua River, Westland, New Zealand

[J].Natural Hazards Review, 2007, 8(2): 35-42.[22] Webby, M.G.;Jennings, D.N.Analysis of dam break flood caused by failure

of Tunawaea landslide dam [C].Hydraulics Working with the Environment, 1994: 163-168.[23] 黃金池．堰塞壩漫頂潰口流量變化過程的數(shù)值模擬[J]．水利學(xué)報(bào)，2008，（10）：1235-1240．

[24] Blackburn, J.;Hicks, F.Suitability of dynamic modeling for flood

forecasting during ice jam release surge events [J].Journal of Cold Regions Engineering, 2003,17(1): 18-36.[25] Korup, Oliver;Tweed, Fiona.Ice, moraine, and landslide dams in

mountainous terrain [J].Quaternary Science Reviews, 2007,(26)25: 3406-3422

[26] 姜治兵，金峰，王才歡．圍堰潰決的數(shù)值模擬[J]．水利水電技術(shù)，2005，（10）：38-41．

[27] 陳輝，郭紅民，車清權(quán)，姜治兵．景洪水電站施工圍堰潰堰模型試驗(yàn)與

數(shù)值計(jì)算[J]．長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2008，（4）：9-13．

第五篇：國(guó)外材料計(jì)算研究進(jìn)展

摘自：先進(jìn)制造與新材料科學(xué)研究動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)快報(bào)2012年第18期

國(guó)外材料計(jì)算研究進(jìn)展

編者按：材料計(jì)算學(xué)是一門前沿交叉學(xué)科，在提高材料高級(jí)科學(xué)發(fā)現(xiàn)、縮短材料開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化周期方面發(fā)揮著重要的作用。美國(guó)、歐盟、日本、新加坡等世界主要國(guó)家/地區(qū)都非常注重材料計(jì)算與模擬的發(fā)展，組織實(shí)施了一系列相關(guān)的研究計(jì)劃和項(xiàng)目。特別是2011年6月美國(guó)發(fā)布“材料基因組計(jì)劃”后，引起了各國(guó)對(duì)材料計(jì)算與模擬的進(jìn)一步重視。我國(guó)也于2011年12月召開“材料科學(xué)系統(tǒng)工程”香山會(huì)議，重點(diǎn)研討材料計(jì)算與模擬的發(fā)展。本期專題主要從國(guó)家和主要研究機(jī)構(gòu)的角度對(duì)最新的材料計(jì)算與模擬研究進(jìn)展進(jìn)行分析，以期對(duì)我國(guó)的研究提供有益的參考和建議。前言

隨著計(jì)算科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展，材料科學(xué)與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、工程力學(xué)諸多學(xué)科相互交叉與滲透，產(chǎn)生了一門新興學(xué)科——計(jì)算材料學(xué)。計(jì)算材料學(xué)的內(nèi)涵可以概括為：根據(jù)材料科學(xué)和相關(guān)科學(xué)基本原理，通過模型化與計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)材料制備、加工、結(jié)構(gòu)、性能和使役行為等參量或過程的定量描述，理解材料結(jié)構(gòu)與性能、功能之間的關(guān)系，引導(dǎo)材料發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，縮短材料研制周期，降低材料過程成本。計(jì)算材料學(xué)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：一方面是計(jì)算模擬，即從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出發(fā)，通過建立數(shù)學(xué)模型及數(shù)值計(jì)算，模擬實(shí)際過程；另一方面是材料的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，即直接通過理論模型和計(jì)算，預(yù)測(cè)或設(shè)計(jì)材料結(jié)構(gòu)與性能。材料計(jì)算與模擬在材料性能設(shè)計(jì)、節(jié)約材料與節(jié)能、加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中發(fā)揮著重要的作用。材料計(jì)算與模擬一直以來受到各國(guó)的重視，特別是2011年6月，美國(guó)“材料基因組計(jì)劃”的發(fā)布又引發(fā)了新一輪的研究熱潮，引起了眾多國(guó)家和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。美國(guó)

美國(guó)在材料計(jì)算與模擬領(lǐng)域部署了多個(gè)大型項(xiàng)目。美國(guó)能源部、國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院、國(guó)防部等多個(gè)政府機(jī)構(gòu)都部署了相關(guān)的研究計(jì)劃和項(xiàng)目，并有高級(jí)計(jì)算科學(xué)研究中心、能源前沿研究中心等多個(gè)研究機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施。

2011年6月24日，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布了一項(xiàng)超過5億美元的“推進(jìn)制造業(yè)伙伴關(guān)系”計(jì)劃，通過政府、高校及企業(yè)的合作來強(qiáng)化美國(guó)制造業(yè)，“材料基因組計(jì)劃”(“材料基因組”是一種新提法，其本質(zhì)與材料計(jì)算學(xué)類似)是上述計(jì)劃的重要組成部分，投資超過1億美元?！安牧匣蚪M計(jì)劃”意欲推動(dòng)材料科學(xué)家重視制造環(huán)節(jié)，并通過搜集眾多實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)以及企業(yè)有關(guān)新材料的數(shù)據(jù)、代碼、計(jì)算工具等，構(gòu)建專門的數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)共享，致力于攻克新材料從實(shí)驗(yàn)室到工廠這個(gè)放大過程中的問題?！安牧匣蚪M計(jì)劃”已經(jīng)開始實(shí)施，旨在通過高級(jí)科學(xué)計(jì)算和創(chuàng)新設(shè)計(jì)工具促進(jìn)材料開發(fā)，建立了Materials Explorer、Phase Diagram App、Lithium Battery Explorer、Reaction Calculator、Crystal Toolkit、Structure Predictor等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并不斷地進(jìn)行軟件升級(jí)和數(shù)據(jù)更新。在該計(jì)劃下，麻省理工學(xué)院G.Ceder領(lǐng)導(dǎo)的研究組開展了高通量計(jì)算材料設(shè)計(jì)等研究。

美國(guó)能源部主導(dǎo)的“材料和化學(xué)計(jì)算創(chuàng)新項(xiàng)目”重點(diǎn)關(guān)注以下7個(gè)研究方向：①極端條件材料；②化學(xué)反應(yīng)；③薄膜、表面和界面；④自組裝與軟物質(zhì)；⑤強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)和復(fù)雜材料、超導(dǎo)、鐵電、磁材料；⑥電子動(dòng)力學(xué)、激發(fā)態(tài)、光捕獲材料和工藝；⑦分離和流體工藝等。始于2001年的美國(guó)能源部“高級(jí)計(jì)算科學(xué)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目”，是開發(fā)新一代科學(xué)模擬計(jì)算機(jī)的綜合計(jì)劃。在新材料設(shè)計(jì)、未來能源資源開發(fā)、全球環(huán)境變化研究、改進(jìn)環(huán)境凈化方法以及微觀物理和宏觀物理方面的研究方面發(fā)揮了重要作用。2009年8月，美國(guó)能源部提供3.77億美元在全國(guó)各大學(xué)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、非盈利組織、私營(yíng)企業(yè)建立46個(gè)能源前沿研究中心。旨在利用納米技術(shù)、高強(qiáng)度光源、中子散射源、超級(jí)計(jì)算機(jī)及其他先進(jìn)儀器方面的最新發(fā)展，解決太陽能、生物燃料、交通運(yùn)輸、能源效率、電力存儲(chǔ)和傳輸、潔凈煤和碳捕獲與封存，以及核能源方面的關(guān)鍵問題。材料計(jì)算模擬在該項(xiàng)目中發(fā)揮了重要作用。

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)“21世紀(jì)科學(xué)與工程網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施框架”旨在開發(fā)和部署綜合的、集成的、可持續(xù)的、安全的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，加快計(jì)算和數(shù)據(jù)密集型科學(xué)與工程的研究和教育，解決復(fù)雜科學(xué)和社會(huì)問題。主要的研究方向包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的科學(xué)、研究網(wǎng)絡(luò)社區(qū)、新的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施訪問和鏈接；還包括2個(gè)優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域，納米技術(shù)、納米制造、材料科學(xué)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)科學(xué)、化學(xué)、工程、軟件應(yīng)用等領(lǐng)域的材料(物質(zhì))設(shè)計(jì)；能源、環(huán)境、社會(huì)等領(lǐng)域的研究活動(dòng)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)主導(dǎo)的“計(jì)算納米技術(shù)網(wǎng)絡(luò)”重點(diǎn)的研究方向包括納米生物技術(shù)與器件的計(jì)算和模擬工具、納米制造計(jì)算和模擬軟件、納米工程電子器件模擬等。

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院是美國(guó)從事測(cè)量科學(xué)和標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域研究的最大機(jī)構(gòu)，使美國(guó)具備了領(lǐng)先的測(cè)量水準(zhǔn)以及測(cè)量工具和設(shè)施。該研究院的材料計(jì)量實(shí)驗(yàn)室、納米科技中心從事針對(duì)納米材料、生物材料和能源材料等先進(jìn)材料的標(biāo)準(zhǔn)與科學(xué)計(jì)量研究，并建有參考材料和標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)庫。在2012年的預(yù)算中，納米產(chǎn)品制造相關(guān)的科學(xué)計(jì)量和標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)投入達(dá)到952.6萬美元，產(chǎn)業(yè)相關(guān)新材料的投入達(dá)到1424.2萬美元。在“材料基因組計(jì)劃”中，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院主導(dǎo)的“先進(jìn)材料設(shè)計(jì)”項(xiàng)目將針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施、參考數(shù)據(jù)庫和卓越中心的發(fā)展，使材料的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化計(jì)算建模和仿真更可靠。

早在2003年，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)針對(duì)美國(guó)國(guó)防部對(duì)材料與制造研究的需求進(jìn)行了研究，并推薦將計(jì)算材料設(shè)計(jì)研究作為投資的主要方向。2010年春季，美國(guó)國(guó)防部確定了6個(gè)基礎(chǔ)研究子領(lǐng)域用于服務(wù)軍隊(duì)，其中計(jì)算材料科學(xué)是其中之一。而在“材料基因組計(jì)劃”中提出，美國(guó)國(guó)防部將重點(diǎn)投資計(jì)算材料的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，提高材料性能滿足廣泛的國(guó)家安全需求，在材料防御系統(tǒng)保持技術(shù)優(yōu)勢(shì)。陸軍研究實(shí)驗(yàn)室、海軍研究辦公室和空軍研究實(shí)驗(yàn)室將共同進(jìn)行該項(xiàng)目研究。美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部設(shè)有材料設(shè)計(jì)計(jì)劃，旨在對(duì)材料行為進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制，并對(duì)其性能和穩(wěn)定性予以優(yōu)化。計(jì)劃的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域是表面和界面工程，另一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域是適合維度下材料的原地和異地分析方法開發(fā)。海軍研究辦公室下屬的材料科學(xué)與技術(shù)部成立有計(jì)算材料科學(xué)中心，目前針對(duì)計(jì)算生物物理、計(jì)算方法、能源存儲(chǔ)、磁性材料、磁性半導(dǎo)體材料、材料機(jī)械性能、量子信息、輻射材料、超導(dǎo)材料、界面和表面展開研究。

美國(guó)的其他研究機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施還包括美國(guó)能源部的高級(jí)計(jì)算科學(xué)研究中心、能源前沿研究中心、能源科學(xué)網(wǎng)、橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家計(jì)算科學(xué)中心及橡樹嶺領(lǐng)先計(jì)算設(shè)施(OLCF)、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)先計(jì)算設(shè)施(ALCF)、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家能源研究科學(xué)計(jì)算中心、麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程院材料科學(xué)計(jì)算與分析組、北卡羅來納州立大學(xué)、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、康奈爾大學(xué)先進(jìn)計(jì)算中心計(jì)算材料研究所等。歐盟及其成員國(guó)

歐盟第七框架計(jì)劃下的“納米科學(xué)、納米技術(shù)、材料與新制造技術(shù)”(NMP)主題研究領(lǐng)域，在其最新工作計(jì)劃“Work Programme 2012”中并沒有將材料的計(jì)算、模擬等技術(shù)單獨(dú)列出，但是，該計(jì)劃仍然認(rèn)為，無論納米科技還是其他材料，表征、設(shè)計(jì)、建模與模擬等技術(shù)對(duì)于理解和控制材料性質(zhì)都非常重要，并在工程納米粒子的毒性研究、納米材料的精確合成、多材料復(fù)合、自修復(fù)材料、高溫電廠用先進(jìn)材料、離岸風(fēng)渦輪機(jī)葉片材料等領(lǐng)域提到了材料的設(shè)計(jì)和建模概念。

歐洲科學(xué)基金會(huì)下的“研究網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃”中，有關(guān)材料模擬的計(jì)劃有“材料從頭計(jì)算模擬先進(jìn)概念計(jì)劃”、“生物系統(tǒng)與材料科學(xué)的分子模擬”計(jì)劃等。前者致力于開發(fā)凝聚態(tài)材料在原子層級(jí)的“從頭計(jì)算”計(jì)算方法；后者關(guān)注開發(fā)計(jì)算工具，用于了解生物系統(tǒng)以及人工納米材料的介觀結(jié)構(gòu)。

歐盟的研究機(jī)構(gòu)包括英國(guó)科學(xué)與技術(shù)設(shè)施委員會(huì)計(jì)算科學(xué)工程部、英國(guó)愛丁堡大學(xué)凝聚態(tài)物理研究組、英國(guó)蘇塞克斯大學(xué)理論化學(xué)與計(jì)算材料研究組、法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心、德國(guó)馬普鋼鐵研究所等。

英國(guó)科學(xué)與技術(shù)設(shè)施委員會(huì)計(jì)算科學(xué)工程部主要研究計(jì)算生物學(xué)、計(jì)算化學(xué)、計(jì)算工程、計(jì)算材料等，在材料性能的計(jì)算機(jī)模擬方面，重點(diǎn)是第一性原理計(jì)算模擬方法，與英國(guó)工程和自然科學(xué)研究委員會(huì)開展了表面界面合作計(jì)算項(xiàng)目、全球同步加速器研究理論網(wǎng)絡(luò)開發(fā)方法、平面波贗勢(shì)方法與高性能計(jì)算機(jī)等。英國(guó)愛丁堡大學(xué)凝聚態(tài)物理研究組下設(shè)統(tǒng)計(jì)力學(xué)與計(jì)算材料物理方向，其主要研究領(lǐng)域有材料缺陷和納米結(jié)構(gòu)、分子物理、非平衡相變等。英國(guó)蘇塞克斯大學(xué)理論化學(xué)與計(jì)算材料研究小組主要進(jìn)行富勒烯等大分子的密度泛函模擬、金屬離子系統(tǒng)、原子與分子碰撞理論等研究。

法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心提出位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)方法用于實(shí)際材料的變形，如疲勞、蠕變等，并對(duì)大量位錯(cuò)的自組織結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制及其對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響進(jìn)行了細(xì)致研究，給出整體位錯(cuò)群的結(jié)構(gòu)演化，可同時(shí)處理大量位錯(cuò)的集體行為。該方法已成功應(yīng)用于研究晶體輻射損傷缺陷對(duì)材料強(qiáng)度的影響，塑性形變局域化等的形成機(jī)制。通過這類位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)模型，人們對(duì)位錯(cuò)集體行為獲得了更深入的了解。

德國(guó)馬普鋼鐵研究所在計(jì)算材料設(shè)計(jì)方面的主要研究有：多尺度從頭計(jì)算，半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)電子和光學(xué)性能多尺度模擬，金屬儲(chǔ)氫第一性原理研究，表面和相圖中被吸附相的從頭計(jì)算研究，鐵鋁合金第一性原理研究，生物鈦合金相穩(wěn)定和機(jī)械性能研究，鐵結(jié)構(gòu)與磁性的從頭計(jì)算，鐵材料中C-C相互作用的第一性原理研究，形狀記憶合金溫度效應(yīng)的從頭計(jì)算研究等。日本

日本的材料計(jì)算模擬研究與材料開發(fā)相結(jié)合的特色突出，日本文部科學(xué)省和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省均部署了相關(guān)的戰(zhàn)略和計(jì)劃。日本國(guó)立材料科學(xué)研究所、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、東京大學(xué)、東北大學(xué)等各研究機(jī)構(gòu)均有專門研究中心和團(tuán)隊(duì)。

日本文部科學(xué)省2002年啟動(dòng)了“生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)仿真軟件”的開發(fā)，目的是在納米生物技術(shù)、能源和環(huán)境領(lǐng)域開發(fā)出世界一流的軟件。研究課題包括：(1)下一代量子化學(xué)模擬；(2)量子分子相互作用分析；(3)納米級(jí)器件模擬；(4)下一代流體動(dòng)力學(xué)模擬；(5)下一代結(jié)構(gòu)分析；(6)問題解決環(huán)境平臺(tái)；(7)中間件高性能計(jì)算。2009年文部科學(xué)省和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省聯(lián)合推行“分子技術(shù)戰(zhàn)略”，主要研究課題包括電子狀態(tài)控制、形態(tài)結(jié)構(gòu)控制、集成和合成控制、分子離子傳輸控制、分子變換技術(shù)、分子設(shè)計(jì)與創(chuàng)造技術(shù)等。

日本科學(xué)技術(shù)未來戰(zhàn)略研討會(huì)提議的“間隙控制材料利用技術(shù)”研究于2009年10月26日起實(shí)施?！伴g隙控制材料設(shè)計(jì)和利用技術(shù)”是本計(jì)劃的重要研究課題，主要有3項(xiàng)研究?jī)?nèi)容：(1)間隙控制材料設(shè)計(jì)與合成：優(yōu)化性能；(2)間隙技術(shù)的實(shí)現(xiàn)差距：促進(jìn)應(yīng)用；(3)通用平臺(tái)技術(shù)：觀察分析技術(shù)、原理。文部科學(xué)省“實(shí)現(xiàn)能源安全的納米結(jié)構(gòu)控制材料研究和開發(fā)”戰(zhàn)略、“柔性、大面積、輕量、薄型器件基礎(chǔ)技術(shù)研究開發(fā)”等項(xiàng)目都涉及材料計(jì)算設(shè)計(jì)和模擬。

日本的主要研究機(jī)構(gòu)包括日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所計(jì)算科學(xué)研究所、日本理化學(xué)研究所、日本國(guó)立材料科學(xué)研究所、東京大學(xué)計(jì)算材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、東北大學(xué)材料計(jì)算中心等。

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所下設(shè)計(jì)算科學(xué)研究所，主要研究方向有納米科學(xué)與技術(shù)的模擬技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助材料設(shè)計(jì)、能源與環(huán)境模擬技術(shù)、生物模擬技術(shù)、模擬技術(shù)基礎(chǔ)理論以及集成模擬系統(tǒng)。

日本理化學(xué)研究所設(shè)有先進(jìn)計(jì)算科學(xué)研究所、仁科加速器研究中心、下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)研發(fā)中心等。計(jì)算材料科學(xué)中心重點(diǎn)開展納米材料等新型材料的合成與模擬研究，主要有第一原理模擬、材料性能理論、熱力學(xué)模擬等研究小組。

日本國(guó)立材料科學(xué)研究所結(jié)合高溫鈦合金、貴金屬耐熱合金、超級(jí)鋼、納米結(jié)構(gòu)與分子開關(guān)等實(shí)驗(yàn)研究計(jì)劃開展了深入、持續(xù)的計(jì)算材料設(shè)計(jì)研究。研究所設(shè)有計(jì)算材料科學(xué)中心，主要研究目標(biāo)通過計(jì)算機(jī)模擬分析和預(yù)測(cè)材料的現(xiàn)象，多尺度分析裂紋擴(kuò)展，納米材料的仿真技術(shù)，材料超導(dǎo)電性和磁性等現(xiàn)象的理論認(rèn)識(shí)，計(jì)算機(jī)模擬材料的輻射損傷，晶界和界面的分子動(dòng)力學(xué)研究，材料設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)。涉及金屬間化合物，材料的表面/界面科學(xué)，納米材料，材料科學(xué)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與仿真，分子動(dòng)力學(xué)，新材料的超導(dǎo)性理論，納米器件材料，超高頻波裝置，發(fā)展先進(jìn)的仿真技術(shù)，高溫超導(dǎo)體，計(jì)算機(jī)模擬方法，納米技術(shù)材料，熱障涂層材料，材料設(shè)計(jì)系統(tǒng)的顯微結(jié)構(gòu)和性能，計(jì)算機(jī)模擬的微觀組織形成等。

東京大學(xué)計(jì)算材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的主要研究領(lǐng)域包括計(jì)算材料科學(xué)、計(jì)算材料工程、計(jì)算凝聚態(tài)物理、計(jì)算化學(xué)等。使用的材料計(jì)算方法主要有從頭計(jì)算、分子動(dòng)力學(xué)和緊束縛方法等。東京大學(xué)物性研究所的材料設(shè)計(jì)與表征研究室也主要進(jìn)行新材料材料的設(shè)計(jì)、合成與表征。主要包括兩個(gè)研究部門：材料設(shè)計(jì)部和材料合成與表征部。

東北大學(xué)材料計(jì)算中心改進(jìn)計(jì)算精度和新型納米結(jié)構(gòu)與分子器件設(shè)計(jì)等方面開展了深入的研究工作。金屬材料研究所下設(shè)材料設(shè)計(jì)研究部，有晶體缺陷物理、高純金屬材料、材料計(jì)算模擬、核輻射效應(yīng)及相關(guān)材料、核材料科學(xué)、核材料工程、電子材料物理、先進(jìn)電子材料科學(xué)等研究組。其中材料計(jì)算模擬研究組由川添(Kawazoe)教授領(lǐng)導(dǎo)，該小組主要進(jìn)行凝聚態(tài)物理、量子化學(xué)、材料科學(xué)領(lǐng)域軟件的開發(fā)和應(yīng)用。新加坡

新加坡的材料計(jì)算與模擬主要研究機(jī)構(gòu)有新加坡高性能計(jì)算研究院、南洋理工大學(xué)計(jì)算材料科學(xué)研究等。

計(jì)算材料科學(xué)與工程是新加坡高性能計(jì)算研究院的主要研究領(lǐng)域。主要任務(wù)是預(yù)測(cè)、探索和認(rèn)識(shí)材料的根本性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，通過采用新的計(jì)算辦法，開展原子建模、分子模擬、材料信息學(xué)等基礎(chǔ)研究，以開發(fā)先進(jìn)的電子產(chǎn)品、綠色能源和材料。其開發(fā)的APEX(Advanced Process Expert)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)已被用于解決工業(yè)問題。研究?jī)?nèi)容包括：計(jì)算化學(xué)、多尺度建模、固態(tài)電子學(xué)和納米結(jié)構(gòu)等。具體研究方向包括：(1)固體氧化物燃料電池集流器；(2)貯氫(鋰離子氮化)；(3)生化過程模擬；(4)微生物燃料電池的過程建模與設(shè)計(jì)；(5)燃料電池系統(tǒng)與新燃料的模型開發(fā)；(6)紫外/藍(lán)光發(fā)光二極管；(7)多鐵性材料；(8)硅納米線；(9)自旋電子學(xué)；(10)界面研究；(11)鐵電聚合物的多尺度建模模擬；(12)InxGa1-xN合金的熱力學(xué)研究；(13)分子電子學(xué)研究；(14)光催化劑；(15)固體氧化物燃料電池。

南洋理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院計(jì)算材料科學(xué)研究組主要開發(fā)和利用模擬軟件來預(yù)測(cè)、解釋和探索材料的特性、結(jié)構(gòu)和行為，研究的材料包括自組裝體系、半導(dǎo)體、形狀記憶合金、金屬間化合物等，研究的過程和現(xiàn)象包括薄膜沉積、熱處理、擴(kuò)散、塑性變形、裂紋、孿晶和晶粒生長(zhǎng)。具體領(lǐng)域研究領(lǐng)域包括：(1)功能材料的多尺度建模；(2)自組裝系統(tǒng)的形態(tài)預(yù)測(cè)；(3)基于蒙特卡羅模擬的晶粒生長(zhǎng)計(jì)算機(jī)建模；(4)形狀記憶合金孿晶的孿生和去孿生過程計(jì)算機(jī)模擬；(5)半導(dǎo)體內(nèi)部和表面擴(kuò)散；(6)硅外延生長(zhǎng)分子動(dòng)力學(xué)模擬；(7)半導(dǎo)體和金屬中的裂紋擴(kuò)展；(8)半導(dǎo)體位錯(cuò)的動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅模擬；(9)開發(fā)新型液晶高分子材料作為工程熱塑料的加工助劑。對(duì)我國(guó)的啟示和建議

許多國(guó)家都加大了材料理論與計(jì)算設(shè)計(jì)方面研究的人力和財(cái)力的投入，都在爭(zhēng)奪該領(lǐng)域某個(gè)方面的領(lǐng)先地位和知識(shí)產(chǎn)權(quán)。計(jì)算和模擬對(duì)材料研究具有兩方面的重要作用：(1)為高技術(shù)新材料研制提供理論基礎(chǔ)和優(yōu)選方案，對(duì)新型材料與新技術(shù)的發(fā)明產(chǎn)生先導(dǎo)性和前瞻性的重大影響；(2)促進(jìn)材料科學(xué)與工程由定性描述跨入到定量預(yù)測(cè)階段，提高材料性能和質(zhì)量，大幅縮短從研究到應(yīng)用的周期，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)。

概括來說，國(guó)外的材料計(jì)算與模擬研究進(jìn)展對(duì)我國(guó)的啟示和建議有以下幾點(diǎn)：(1)重視前瞻布局，大型、高性能計(jì)算設(shè)施，包括軟件、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)管理工具的開發(fā)，以及智能/功能材料、結(jié)構(gòu)材料、電子材料、納米結(jié)構(gòu)材料、生物材料等數(shù)據(jù)庫的建設(shè)；(2)開發(fā)材料集成計(jì)算與模擬工具、計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，助力高級(jí)科學(xué)發(fā)現(xiàn)；(3)建立服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略和需求的學(xué)科領(lǐng)域項(xiàng)目計(jì)劃，解決社會(huì)重大問題；(4)借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)國(guó)際和國(guó)內(nèi)合作等。

馮瑞華 姜 山 萬 勇 編寫