第一篇：材料研究進展與發展趨勢剖析

《材料研究進展與發展趨勢》課程總結報告

（姓名：王永志）（學號：z1505031）

一、高分子材料研究進展

主講人：周志平教授，2016年3月2日，研究生樓305室 報告的主要內容是：

1、世界高分子事業的發展歷史，可以從一些標志性的事件和諾貝爾獎的獲得情況來看，比如1946年JPS在美國創刊，至今仍是高分子學科的最重要期刊之一；1946年世界第一個高分子研究機構布魯克林高分子研究所在紐約建立；1953年《高分子化學原理》在高分子化學領域獲得諾貝爾獎以及2000年艾倫·黑格等人發現和發展了導電聚合物等。

2、中國高分子事業發展歷史，八十年代為第一階段，起步很艱難；九十年代步入第二階段，穩定滿增長的階段；現階段為第三階段，我國學者在各大期刊上發表論文已占很大比例。北京大學陸承勛1980年初在國際期刊上發表第一篇論文，是我國高分子學術界以學術論文走向世界的先驅者之一。

3、功能高分子材料發展趨勢：（1）光功能高分子材料，是指能夠對光吸收儲存轉化的一類高分子材料，在材料領域中占有十分重要的地位。（2）電功能高分子材料，可分為結構型導電高分子和復合型導電高分子類，主要應用于發光電極管等，較無機材料制作種類繁多、可彎曲大面積等優勢。（3）反應型功能高分子，化學和物理穩定性好，實現連續化和自動化操作以及避免副反應和提高產率。（4）吸附分離功能高分子主要利用該類材料對液體或氣體中的某些分子具有選擇性的吸附，從而實現復雜物質體系的分離。（5）生物醫用功能高分子（6）先進復合高分子材料（7）生物降解及環境友好高分子材料（8）隱身材料（9）智能高分子材料 通過周老師的報告，我對高分子材料有了進一步的認識，也了解了一些高分子材料的背景知識及發展趨勢，隨著時代的進步以及對材料的要求不斷地提高，高分子材料的研究與發展也在往生態、功能性方面進步，我國高分子材料領域在世界上的地位也逐步不可替代。

二、強流脈沖電子束作用下304不銹鋼和純銅的微觀結構及腐蝕機理

主講人：關慶豐教授，2016年3月9日，研究生樓305室

報告的主要內容：

HCPEB作用機理（特殊的表面改性效果），作用過程：較高的能量在極短的時間內沉積在材料表層；

作用效果：在材料表層誘發熱應力場從而材料表面快速強烈的塑性變形。優點：HCPEB具有工件變形小、能量效率高、清潔、處理方式靈活等優點。選題依據及研究內容

1、經HCPEB轟擊之后，金屬材料表面往往會形成大量的熔坑形貌，增加材料表層的粗糙度，并且在材料內部誘發大量的結構缺陷，這些一般會導致金屬耐腐蝕性的降低。但許多研究發現HCPEB轟擊之后材料的耐腐蝕性能卻顯著的提高，許多研究者根據此現象進項研究并提出相應的耐腐蝕機制模型。

2、馬欣欣等人與俄羅斯Tomsk研究所合作，利用HCPEB對M50鋼進行改性研究，指出表面成分與組織均勻化是耐腐蝕提高的根本原因。

3、Schmuki等人分析了不銹鋼內部MnS夾雜物附近化學成分的變化并研究了其與點蝕之間的關系。存在問題

1、現存模型卻未考慮到HCPEB轟擊之后微觀結構的形成與演化行為對腐蝕性能的影響。

2、現存模型未研究純金屬的耐腐蝕性能變化，因此實驗體系不完善；

3、現存模型尚不能解釋腐蝕性能隨表層熔坑密度增大而降低的實驗現象。實驗過程

實驗處理參數：密度，持續時間，頻率等

表征手段：表面形貌分析，微觀組織結構分析，顯微硬度測試，腐蝕性能測試：愛用傳統的三電極體系，選用CHI660C電化學工作站。

通過關教授的報告，我對強化脈沖電子束（HCPEB）有了更深的認識，強流脈沖電子束(HCPEB)表面處理是一種新興的高能束表面處理技術。HCPEB利用高能電子束為熱源,瞬間作用使材料表面溫度迅速升高,表層成分和組織結構發生變化，是一種新興的高能束表面處理技術。

三、拓撲絕緣體簡介

主講人：糜建立教授，2016年3月16日，研究生樓305室 報告的主要內容：

1、什么是拓撲絕緣體？

2、拓撲絕緣體有什么應用前景？

3、為什么叫拓撲絕緣體（本質）？有哪些特點？

4、如何獲得拓撲絕緣體材料?

1、拓撲絕緣體是一種內部絕緣，表面允許電荷移動的材料。這樣的表面金屬態是穩定存在的，不受到雜質與無序的影響，是由體內電子態的特殊性質決定的，而不是由表面的性質決定。拓撲絕緣體的發展歷史：第一代：HgTe量子阱，第二代：BiSb合金，第三代：Bi2Se3，Sb2Te3,Bi2Se3等化合物。

2、Moore定律：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，隨著器件的越來越小型化，耗損的功率占比越來越大，摩爾定律能否延續下去？傳統集成電路發展到今天已經趨向于一個瓶頸，而拓撲絕緣體的發展則能突破這種瓶頸。

3、拓撲學：近代發展起來的一個數學分支，主要研究各種“空間”在連續變換下（不通過撕裂，割破等變換）的不變性質和不變量。拓撲絕緣體的“拓撲”不是實空間的拓撲結構，與材料的幾何形貌都沒有關系。拓撲絕緣體是指電子態在動量空間中的拓撲結構，本質上是電子自旋道耦合的結果。自旋軌道耦合引起了能帶反轉。電子移動經過原子核的電場時，會產生電磁作用，電子的自旋與這電磁作用的耦合，形成了自旋-軌道作用。

拓撲絕緣體是一種新的量子物質態，完全不同于傳統意義上的“金屬”和“絕緣體”，這種物質態的體電子態是有能隙的絕緣體，而其表面是無能隙的金屬態。信息的傳遞是通過電子的自旋，而不像傳統材料通過電荷，不涉及耗散過程，不會發熱。表面金屬態的出現是由對稱性所決定的，它的存在非常穩定，基本不受雜質與無序的影響，在未來的電子技術發展中有著巨大的應用潛力。尋找具有足夠大的體能隙并且具有化學穩定性的強拓撲絕緣體材料，成為人們目前關注的重要焦點和難點。

四、陶瓷復合材料的設計及應用

主講人：喬冠軍教授，2016年3月23日，研究生樓305室

1、先進陶瓷分類及應用：先進陶瓷分為結構陶瓷和功能陶瓷兩大類，結構陶瓷包括氧化物陶瓷、非氧化陶瓷、低膨脹陶瓷、納米陶瓷、陶基復合材料。而功能陶瓷包括電子陶瓷、熱學光學功能陶瓷、生物抗菌陶瓷、多孔化學陶瓷。結構陶瓷優異的特性表現為高強度、高硬度、高彈性模量、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化等優點，因此現在許多合金逐漸取代現在的超高合金鋼，如發動機汽缸套、軸瓦、密封圈等。功能陶瓷材料是具有光、電磁、聲、超導、化學、生物學特性，具有相互轉化功能的一類陶瓷。

2、結構陶瓷的發展：1980年歐美日掀起陶瓷引擎熱潮，1985年中國滿懷信心預言前景，1990年汽車用全陶瓷引擎量產，2000年飛機用上全陶瓷發動機。

3、反應結合的RB-SiC,由針葉、闊葉等樹枝狀的微觀組織，將SiC和C還有樹脂一起反應燒結，最后獲得所需的產品，再由針葉、闊葉延伸到竹子，再到紙張，然后是樹脂，通過工藝條件獲得的納米孔隙結構，這種陶瓷比常規性能提高一倍。

4、可加工的陶瓷材料、尿素和硼酸結合先包覆于SiC表層，經反應后，SiC分散著很多納米級別的BV，這種陶瓷可以加工穿孔、銑工等都可進行。

通過喬冠軍教授的講座，我對陶瓷復合材料有了新的認識和了解，對材料加工有了新的思路，傳統的材料加工方式應在陶瓷材料的帶動下進行新的突破和嘗試，但盡管陶瓷基復合材料的結構部件已用于某些發動機，但陶瓷基復合材料并沒有真正地廣泛應用，在一些方面有待進一步的研究。

五、快速成型制造技術

主講人：王雷剛教授，2016年4月13日，研究生樓305室

1、快速成型制造的基本過程：CAD建模、分層、層面信息處理、層面加工與粘接、層層堆積、后處理。

2、快速成型制造的主要方法：（1）選擇性液體固化（SLA）（2）選擇性層片粘接（LOM）（3）選擇性激光燒結（SLS）(4)熔融沉積成型（FDM）

（1）SLA基本原理：基于液態光敏樹脂的基本原理，將激光聚集到液態光固化材料表面逐點掃描，令其有規律的固化，由點到線到面，完成一個層面的建造，層層迭加成為一個三維實體。SLA方法是目前快速成型技術領域中研究的最多的方法，也是技術上最成熟的方法。

特點：

1、SLA工藝成型的零件精度較高，能達到0.1mm，產品透明美觀，可直接做力學實驗。

2、但這種方法也有自身的局限性，比如需要支撐，樹脂收縮導致精度下降，光固樹脂價格昂貴，有一定的毒性，且產品不能溶解，不利于環保。

（2）LOM基本原理：采用激光或刀具對片材進行切割，首先切割出工藝邊框和原型的邊緣輪廓線，而后將不屬于原型的材料切割成網格狀。片狀表面事先涂覆上一層熱熔膠。通過升降平臺的移動和箔材的送給，并利用熱壓輪碾壓將后鋪的箔材與先前的層片粘接在一起，再切割出新的層片，層層迭加得到下一個塊狀物，最后將不屬于原型的材料小塊剝除，就獲得所需的三維實體。

特點：工藝簡單，成型速度快，精度較高，無需加支撐，成本低，力學性能差。

（3）SLS工藝是利用粉末狀材料成型的，又稱激光熔結（LF）。特點：材料適應面廣，具吸引力，不需加支撐，精度不高，不易做薄壁件。

（4）FDM是將熱熔性材料通過噴頭加熱器融化，噴頭沿輪廓線填充軌跡運動的同時融化材料被擠出，冷卻后形成層面，層面堆積而獲得三維實體。

特點：使用、維護簡單，成本較低，適合做薄壁件，污染小。

3、快速成型的主要特征：高度柔性，可以制造出任意復雜狀的三維實體；CAD模型直接驅動，設計制造高度一體化；成型過程無需專用夾具或工具；無需人員干預或較小干預，是一種自動化的成型過程；成型過程的快速性，適合現在的產品市場。

通過王雷剛教授的報告，對快速成型技術有了大概的了解，快速成型技術的出現也對傳統工業技術產生了很大的沖擊，對制造業產生了革命性意義，但由于發展時間相較于傳統工業技術還相對短暫，技術、設備也有待于完善與提高，因此具有良好的廣闊的發展前景，與傳統工業技術之間的良性競爭也對雙方的發展產生促進作用。

六、專利講解

主講人：，2016年4月22日，材料樓418室

報告的主要內容是：

1、專利的基本知識。專利通常指的是專利權，也可以解釋為授予專利權的技術發明。專利權類型有三種：發明、實用新型和外觀設計。發明：是指對產品、方法或者其改進所提供的新的技術方案。實用新型：是指對產品的形狀、構造或其結合所提供的適于實用的新的技術方案。外觀設計：是指對產品的形狀、圖案或者其結合以及色彩與形狀、圖案的結合所作出的富有美感并適用于工業應用的新設計。不同專利類型的差異很大：發明專利權的保護期限是20年，實用新型權的的保護期限則是10年。發明專利權的授權時間長達2-3年，而實用新型的授權時間僅幾個月。另外，外觀設計更傾向于美術思想美感，而發明、實用新型則更注重技術思想、功能和效果。專利權具有獨占性、地域性和時間性的特點。專利申請程序：按專利法規定，國務院專利行政部門負責全國的專利工作，統一受理和審查專利申請，依法授予專利權。辦理專利申請應當提交必要的申請文件，并按規定繳納費用。專利申請必須采用紙件形式或者電子申請的形式辦理。申請人可以直接面交或通過郵寄的方式向國家知識產權局提交專利申請，也可以通過設在地方的代辦處遞交專利申請。國家知識產權局于2004年3月12日建立了電子申請系統。申請人可通過國家知識產權局政府網站遞交專利申請。

2、專利申請書的寫法。書的文體：專利文體=說明書+議論文+法律文書。1）說明文：客觀地說明事物，以解說或介紹事物的形狀、性質、成因、構造、功用、類別等物理的含義、特點、演變等為主要內容。要求：講清楚、說明白、揭示本質、條理清晰。說明文主要是通過對客觀事物或事理的介紹說明，說明文強調科學性、客觀性。2）議論文：其要素有論點、論據和論證。論點是論文的作者對所論問題的見解和主張。論據是說明論點的材料。論證是運用論據來證明論點的過程和方法。論證的類型有主論和駁論。主論從正面論證，駁論從反面論證。專利申請中只有主論。而論證的基本結構層次：三段論式的結構：提出問題、分析問題、解決問題。3）法律文書，即權利說明書，像法律條文一樣，一個蘿卜一個坑，當人家侵犯你的專利時，就看他是否符合相關條款的表述，如果完全符合，則表示侵犯了你的專利。

通過 老師的報告，我了解了一些關于專利的知識，專利屬于知識產權的一部分，是一種無形的財產，與其他財產有不同的特點。像之前所說的，專利具有排他性、事件性和區域性。專利是受法律規范保護的發明創造。另外，授予專利權的發明和實用新型，應當具備新穎性、創造性和實用性。

七、層狀過渡族金屬硫、硒化物納米材料MX2(M?MO,W,Nb,Ta,Ti;X?S,Se)及復合材料的制備

主講人：李長生教授，2016年4月27日，研究生樓306室 報告的主要內容是：

1、研究背景。從結構角度闡述了從Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Re，最終推出了開發新型層狀結構的固體潤滑材料，而MoS2的結構正好符合，于是國外就有人通過氧化—去氧化方法制備了MoS2納米管。

2、納米材料的制備和表征。模板法制備WS2和MoS2，其反應方程式如下所示：

(NH4)2MoS4?H2?MoS2?2NH3?2H2S

(NH4)2WS2?H2?WS2?2NH3?2H2S

MoS2和WS2納米管的表征（SEM）可以看出未用NaOH溶液處理，熱處理前后無明顯變化，用NaOH溶液處理后，管狀結構顯示出來。接著對WS2納米管的TEM表征進行了解釋。對NbS2和TaS2納米線（束）的SEM表征也給出了詳細的講解。MoSe2和WSe2納米片狀結構的XRD、SEM表征也被對比突出地講解。對影響NbS2的納米線形貌因素及生長過程進行了討論。

影響WSe2納米顆粒形貌因素及生長過程討論：隨氫氣流量加大形貌趨近片狀。0.75mol/L時，不規則的片狀結構，片與片重疊在一起，團聚現象明顯。影響WSe2納米線形貌因素及生長過程討論：800℃保溫1h，過硒系數分別為1.1、5.2，過硒系數增加，衍射峰逐漸寬化，粒度減小。

3、摩擦學特性測試。用AFM評價MoS2和WS2 納米管的摩擦性能：與MoS2相比，WS2晶粒細小且均勻摩擦，力分布起伏小。用MS-T3000 評價NbS2和TaS2納米纖維的摩擦性能：f=0.06-0.13，f隨L增加，但平穩。低含量，f隨L增加，高含量，f隨L增加降低，說明承載能力強。先減小后增大，低轉速，10％效果好，高轉速5％效果好，納米顆粒在潤滑油中所起的作用也發生了變化。用UMT-2評價MSe2（使摩擦系數降低約40％-50％）。轉速為50MP時的摩擦系數隨載荷的增加有急劇降低的趨勢。另外，對氧化物超導復合材料也進行了研究，研究Pb/NiAg,Au/Xe；分子動力學軟件做數值模擬得出了同樣的結論。新型固體潤滑劑的設計：石墨+復合氧化物+鈦酸鉀晶須。1000℃時摩擦試驗結果：

1、純石墨：2-石墨+復合氧化物；3-石墨+復合氧化物+鈦酸鉀晶須；4-純復合氧化物。

通過李長生教授的報告，我對納米材料和復合材料的制備和檢測方法有了一定的了解，納米顆粒在材料中的形貌和大小對過渡金屬復合材料的性能有很大的影響，且通過一些數學分析方法可以檢測出來，同時由于納米顆粒的形貌的不同使得其在潤滑油中的作用也產生一定程度的變化，因此也是在進行新型固體潤滑劑的設計時所必須考慮的因素。

第二篇：地下水數值模擬研究進展和發展趨勢

地下水數值模擬研究進展與發展趨勢

摘要：地下水數值模擬的應用研究進展國外對地下水數值模擬的研究和應用較早，且理論、技術等各方面相對成熟，目前已經從“水量問題”的應用研究逐步過渡到“水質問題”的應用研究上，以解決各種更復雜的地下水問題。國內相關研究起步較晚、同國外存在一定的差距，主要應用研究在地下水位預測、地下水資源開發利用、地下水循環機制研究、地下水資源預報評價等水量、水位問題方面，但在加油站滲漏場、石油滲漏場、垃圾填埋場、工業廢料填埋場、礦區、核廢料處置場等污染場地污染物的遷移問題方面的應用研究逐漸增多，并已取得了一定的成果。

關鍵詞： 數值模擬、進展、發展趨勢

隨著計算機技術的快速發展，科學有效的數值計算方法在處理地下水污染、分析地下水資源評估等問題中的應用越來越廣泛;利用數值模擬軟件對地下水流等問題進行模擬，以其有效性、靈活性和相對廉價性逐漸成為地下水研究領域的一種不可缺少的重要方法［1］。尤其針對加油站滲漏場、石油滲漏場、垃圾填埋場、工業廢料填埋場、礦區、核廢料處置場等污染場地污染物的遷移問題，建立準確的數值模型進行預測是查明污染物污染潛水范圍、程度及其分布特征最有效最直觀的方法之一，同時還可以為污染區實施污染防治與修復等優化配置提供科學技術支持［2］。

地下水數值模擬的應用研究進展國外對地下水數值模擬的研究和應用較早，且理論、技術等各方面相對成熟，目前已經從“水量問題”的應用研究逐步過渡到“水質問題”的應用研究上，以解決各種更復雜的地下水問題。國內相關研究起步較晚、同國外存在一定的差距，主要應用研究在地下水位預測、地下水資源開發利用、地下水循環機制研究、地下水資源預報評價等水量、水位問題方面，但在加油站滲漏場、石油滲漏場、垃圾填埋場、工業廢料填埋場、礦區、核廢料處置場等污染場地污染物的遷移問題方面的應用研究逐漸增多，并已取得了一定的成果［4］。

近幾十年來，隨著地下水科學和計算機科學的發展，地下水數值模擬也得到了快速發展，主要體現在：加拿大Borden基地、美國Cape Cod基地與Columbus基地開展的大型野外試驗場研究，大大豐富了地下水溶質運移的理論和方法，取得不少新的認識，并為發展和檢驗溶質運移理論和相應數學模型提供了大量數據（MacKay et al，1986； LeBlanc et al，1991； Bogga et al，1992；Zheng and Gorelick，2003）；隨機方法在非均質介質滲流和溶質運移的模擬中得到比較多的應用，從而加深、甚至改變了人們對此類介質中流體運動和溶質運移的認識（Dagan and Neuman，1997； Zhang D，2002）；通過多孔介質中水流運動、溶質運移和化學反應，甚至生物過程的耦合建立模型來集成地研究這些過程也取得很多進展（van Genuchten and Sudicky，1999； Yeh and Tripathi，1989； Barry et al，2002）。此外，計算方法也取得不少進展，但溶質運移模擬中數值彌散和振蕩問題的解決和地下水模擬逆問題的求解進展比較緩慢（Sun and Yeh，2007）。

由于種種原因，國內地下水數值模擬開展得比較晚，始于20世紀70年代初，當時文化大革命還沒有結束，所以從事這項工作困難重重，而且人也不多，主要來自高等學校和研究部門，以后才逐步擴展到產業部門。為了加快我國地下水數值模擬的發展，深切感到有必要

開展相互交流。于是利用一次在水文地質工程地質研究所開會的機會，在張宗祜所長的支持下，以肖樹鐵教授為首的幾個人（肖樹鐵、張蔚榛、薛禹群等）進行了醞釀，考慮到當時文化大革命結束不久，還是不成立什么組織為好，不定期在一起碰個頭，達到交流的目的就行了。參加人不要太多，也不叫誰負責。商定邀請參加的人有：肖樹鐵、謝春紅、孫訥正、陳明佑、楊天行、張蔚榛、薛禹群、張宏仁、崔光中、李文淵、陳雨蓀、許涓銘、劉金山等（少數被邀請人沒有來，未列入名單的來了），水文所當時不好定人員名單，決定每次請張宗祜所長指定。每年輪流在一個成員所在地或由他選定的地方開交流會，交流國內外最新研究內容和進展、以及個人最近研究的心得體會或成果。交流活動按此原則進行之后，效果很好，也得到各方面人士的支持、肯定，有人稱之為“神仙會”。進入80年代中期后，各類學會逐 漸恢復活動，這種最初的交流活動形式也就完成了它的歷史使命，在清華大學數學系舉行最后一次學術交流后就停止了?，F在回想起來，成員有數學家、水文地質學家、水動力學家的這些活動具有鮮明的學科交叉特點，數學家對我國早期地下水模擬的開展起了很好的幫扶、促進作用，可以少走彎路，加快它的健康發展，對國內出現的少數不正確的苗頭也通過交流取得共識。我國地下水模擬所以能夠很快趕上國際先進水平，筆者認為和這個“神仙會”在早期為它奠定良好且正確的基礎是密不可分的。

二、三十年過去了，當年的參加者都已進入古稀之年，個別已作古，不少記憶已經模糊，這段歷史寫在這兒或許有益，也可供后人評述。目前我國地下水數值模擬的應用已遍及與地下水有關的各個領域，各類模型的研制能夠滿足國民經濟建設的需要，國際上出現的各類模型在中國基本上都有了，如各類常系數、變系數水流模型（薛禹等群，2007）、地下水污染模型（林學鈺等，1985；薛禹群等，1997）、海水入侵模型（Xue et al，1995）、高濃度（>100～200 g/L）咸/鹵水入侵模型（張永祥，1997；張勇等，1999）、地下水中某些組分運移行為的模型（如海水入侵條件下，交換陽離子運移行為模型）（Wu et al，1996）、大區域地面沉降模型（面積超過17 000 km2）（薛禹群等，2008）、地下水中熱量運移和含水層貯能模型（Xue et al，1990）、地下水資源管理模型（吳劍鋒等，1999）和井渠合理布局模型（李恩羊，1982；張慧春，1989）、各類壩體滲漏模型（毛昶熙，1999）、渠道滲漏模型、地下水-地表水聯合評價調度模型等等。運移和化學反應耦合模型以及其他一些耦合模型也有人著手考慮了。上述模型中有些水平比較高，和國際高水平模型基本上處于同一水平。它們涉及的地質條件多種多樣，有潛水，也有承壓水，有單個含水層，也有多個含水層存在越流的情況，以及種種復雜的地質構造和巖相變化等。它們有二維的，也有三維的和準三維的。國外各類數值方法國內均有應用，少數數值方法還是將國外數學家的構思加以完善后直接應用于地下水模擬的（Ye et al，2004）、或由中國學者直接構思完成的，因而遠早于國外水文地質學者（Xue，1985；薛禹群等，1980）。隨機水文地質的研究雖然起步較晚，但從無到有，成果比較突出，基本能跟上國外同類研究的步伐。但一般只是跟蹤性研究，僅在個別領域接近國際前沿［3］。

如何考慮在下個十年應該優先發展的領域是值得我們思考的，很多國內外學者已經提出了很好的建議（中國地下水科學戰略研究小組，2009；中國科學院地學部地球科學發展戰略研究組，2008），筆者只是在這兒做些補充或拾遺補漏。要討論這個問題，首先要確定如何來遴選，原則是什么。遴選優先發展領域時先要考慮我國地下水科學的戰略定位是什么。我想應該是：在21世紀的整個地學發展中有所作為，為國家的可持續發展提供科學支持；取得地下水研究重大突破為目標，做出與中國作為世界大國身份相稱的貢獻；為保證國家社會、經濟發展安全供水，提供一定的資源量，實現地下水資源的可持續利用。同時，還要關注和參與當前國際水文地質學界關心的前沿科學問題。這是我們的定位，也是我們的展望。遴選時既要著眼于我國地下水科學需要解決的核心科學問題，又要考慮當前國際前沿科學問題。當前水文地質學需要解決的核心科學問題主要有：（1）地下水環境的演化和發展趨勢；

（2）地下水循環和地下水資源的可持續利用；（3）人類活動與地下水環境。1 期薛禹群：

中國地下水數值模擬的現狀與展望5水文地質學需要解決的核心科學問題找到后，解決其中涉及的地下水模擬問題就是我們需要優先研究的領域。其次，需要關注的就是當前國際前沿科學問題。綜合上述情況，可以遴選出需要優先研究的領域如下。

1）區域尺度不同地域單元地下水循環過程及其演化趨勢的數值模擬

查明區域尺度地下水循環過程及其演化趨勢，在此基礎上開展整個盆地大尺度水流和溶質運移過程的模擬，才有可能正確評估地下水的補給量，合理確定開采量，為整個盆地地下水資源的可持續利用奠定堅實基礎。

2）地下水污染的形成機理，各類污染物（包括微生物、無機、有機）在地下水中的運移行為的模擬

地下水污染問題日益嚴重，查明各類污染物在地下水中運移行為、有機污染物的生物降解過程、金屬污染物及放射性核素的生物修復過程，并在此基礎上賞試通過模擬來再現這些過程，以便找出更有效的修復技術。

3）水文地質參數非平穩場的時空變異性和尺度效應

這是當前國際前沿研究課題，我國還很薄弱，加速這方面的研究不僅是實際需要，也有助于我們追趕國際先進水平。

4）含水層非均質性對地下水流動和污染物運移的影響，隨機理論的研究和應用這也是當前國際前沿研究課題，我國也很薄弱，加速這方面的研究是必要的。

5）地下水開發利用所引起的各類環境問題（地面沉降、地裂縫、海水入侵等）的模擬和預測

我國幅員遼闊，地質情況復雜，現有模型遠不能滿足各地生產實際的需要，何況有些模型，如地裂縫模型、反映生態平衡破壞的模型在我國還屬空白。指望依靠國外商用軟件來解決所有這些問題是要失望的。因此，從各地實際情況出發，研究符合中國國情的各類模型是當務之急，以便為預測和調控提供技術支撐。

6）地下水可持續利用、科學管理與決策模型

過量開采和不合理開采地下水已給我國地下水造成一系列復雜的環境問題和生態平衡破壞，為保證地下水的長期、穩定的可持續供給以滿足日益增長的國民經濟發展需求已成為非常緊迫的問題，為此盆地尺度地下水資源的可持續性科學管理和決策模型的研究將成為重要的研究方向。

7）隨著石油制品的滲漏，引起人們關注的非飽和帶多相流問題和介質非均質性非飽和帶中的水流和溶質運移過程直接影響與它相通的飽和帶中的水流和溶質運移過程；人類活動則通過非飽和帶間接影響地下水系統；反過來，地下水對地表水和生態系統的影響又要通過非飽和帶傳遞，因而，非飽和帶成為研究地下水必須關注的領域。

8）地下水模擬中逆問題的研究

由于含水層地質結構通常比較復雜、尺度多種多樣，因而給解地下水模擬的逆問題帶來很多困難，甚至成為建立和應用數學模型的瓶頸，需要對模型結構的確定、尺度選擇、參數識別、可靠性分析等問題加強研究，盡快取得突破。

為了中國地下水模擬領域的發展，迎頭趕上國際前進的步伐，有必要積極組織開展以上各方面的研究。很好完成這些項目以后，相信我國的地下水模擬事業必然會更上一層樓，到達一個新的水平，有可能普遍接近，而在一些領域則達到國際先進水平，做出與中國國際地位相應的貢獻［3］。

參考文獻

［1］李思達, 林曼利, 孫瑞.Fellow 在任樓井田第四含水層水流場模擬中的應用[J].工程與建設, 2012, 26(1): 21-23.［2］趙慶輝, 王興潤, 張增強.地下水六價鉻運移的仿真及場地修復限值探討[J].環境工程, 2011, 29(2): 16-19.［3］薛禹群.中國地下水數值模擬的現狀與展望[J].高校地質學報, 2010(1): 1-6.［4］孫從軍, 韓振波, 趙振, 等.地下水數值模擬的研究與應用進展[J].環境工程, 2013, 31(005): 9-13.［5］Winter T C.Numerical simulation of steady state three‐dimensional groundwater flow near lakes[J].Water Resources Research, 1978, 14(2): 245-254.

第三篇：造船門式起重機的研究進展與發展趨勢

造船門式起重機的研究進展與發展趨勢

上海海事大學圖書館 石亮 摘編 2010-08-12

門式起重機是橋式起重機的一種變形。它的金屬結構像門形框架，承載主梁下安裝兩條支腳，可以直接在地面的軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂梁。門式起重機具有場地利用率高、作業范圍大、適應面廣、通用性強等特點，應用非常廣泛。造船龍門起重機是門式起重機的一種，主要用于船臺拼裝船體，常備有兩臺起重小車：一臺有兩個主鉤，在橋架上翼緣的軌道上運行；另一臺有一個主鉤和一個副鉤，在橋架下翼緣的軌道上運行，以便翻轉和吊裝大型的船體分段。起重量一般為100～1500噸；跨度達185米；起升速度為2～15米/分，還有0.1～0.5米/分的微動速度。

一、發展歷程

隨著我國船舶工業的快速發展，所建船舶的噸位也越來越大，各地船廠也大多由船臺造船的船塢造船發展，船塢的主要配套設備––大型造船廠門式起重機的需求也迅速增長。

我國自上世紀80年代起，逐步開展船塢加大型造船門式起重機造船的研究，這種造船型式最早始于大連造船新廠。鑒于當時國內的機械行業總體發展的水平不高，大連造船新廠從國外引進了580t和900t大型造船式起重機各一臺，用于該廠的15萬噸和30萬噸的船塢，并取得了較好的經濟效益。

從上世紀90年代中期開始，國內開始自行研制開發大型造船門式起重機。渤海造船廠480t×122m和南通中遠川崎300t×116m門式起重機的設計建造，使我國在大型造船門式起重機的設計建造領域內逐步走上了自我發展的道路。2010年3月10日下午15時，隨著最后一聲落鉤哨聲響起，北面柔性支腿主管吊裝到位，我國最大的一臺龍門起重機誕生了。該起重機跨度為230米，為國內最大跨度，標準載重為900噸，實際載重可以達到1500噸，由武橋重工總承包制造安裝完成。它的順利制造安裝標志著公司在特大型造船龍門起重機制造領域跨入了領先行列，標志著我國在大型船用門機制造方面有了新跨越，突破了我國大型船舶裝備制造的瓶頸。

進入21世紀以來，我國的造船工業走了快速發展的軌道，各大主力船廠承接的船舶噸位從幾萬噸發展到十幾萬噸，年造船能力也普遍躍上百萬噸水平，造船模式也相繼從船臺造船轉向船塢造船，大型造船門式起重機的需求也大幅度增加。隨關中船長興、中船龍穴、青島海西灣、舟山金海灣、靖江新時代、太平洋集團揚州大洋等大型國營和民營造船基地的建設，大型造船門式起重機也進入了一人大型集中建造的黃金時期，起重機的提升能力從600t上升到900t，跨度從170米增加到239米，已經建成的和在建的大型造船門式起重機有幾十臺。

二、技術動態

從造船門起重機的技術發展來看，主要體現的三個方面。

(1)總體結構

一般采用雙梁結構為主，如南通中遠川崎的300t×116m門式起重機和渤海船廠480t×122m門式起重機。隨著起重機跨度的增加，雙梁門式起重機主梁側向剛度的問題就越來越突出，引起上小車跑偏。所以大跨度的造船門式起重機一般采用單梁的結構型式。從2004年起，在造船用雙梁門式起重機上小車的車架結構上地行了改進，采用類似門架結構的剛柔腿形式，用一剛一柔的車架結構解決了上小車跑偏的問題，并獲得了專利。

目前大型造船門式起重機的總體結構基本上采用雙梁和單梁兩種形式，雙梁的跨度目前達到了208米，單梁的跨度更是達到了239米。這兩種形式各有優缺點：雙梁維修方便，三鉤高度一致，主梁結構簡單，制造方便，但自重相對較重；單梁自重較輕，但下小車維修困難。兩種形式的造船門式起重機，一般根據用戶的要求進行設計。

（2）機構形式

大型造船門式起重機的機構形式的改進較大。由于這種形式的門式起重機，起升高度一般在八、九十米左右，單鉤的起升重量300t到500t。如何合理的配置起升絞車的形式，降低小車的重量，是設計所追求的主要目標之一。由于起重量大，起升高度高，在前期設計的門式起重機，起升絞車一般采用雙卷筒形式。卷筒布置在上小車的兩側，鋼絲繩由卷筒直接下放至吊鉤滑輪組，由于部件重量和載荷重量均處于上小車的懸臂端，造成上小車自重較重。

目前在小車的起升機構的布置形式上，一般采用單卷筒的起升絞車，運用鏈條驅動的絞車排繩機構，絞車布置在小車的中部，不僅減輕了絞車的自重，并利用絞車的重量平衡了部分起升載荷的重量，從而減輕了小車的自重。隨著我國機械行業整體制造水平的提升，硬齒面減速器代替了中硬齒面減速器，新型結構的鋼絲繩代替了傳統的鋼絲強，也使得機構的重量得到了進一步的降低。新型小車的自重與傳統小車的自重相比大約可減輕重量1/3左右。

（3）電氣控制

大型造船門式起重機的電氣控制系統，對各機構的速度控制、安全保護一般要求都較高。最初一般采用直流調速系統，而隨著變頻控制技術的日趨完善，目前大都采用交流變頻控制系統，降低了投資成本，提高了控制的可靠性，方便了日常的維修保養。

大型造船門式起重機對上下小車的起升、行走，大車剛性腿側和柔性腿側的行走機構、以及兩機聯吊時的的同步要求一般較高。目前在起升結構的同步上，采用絕對值編碼器進行檢測和控制，行走機構（包括上下小車和大車的剛柔性腿）上，采用加裝在檢測輪上的絕對值編碼器進行行走距離的檢測的控制，對于大車行走機構，增加地面感應開關對編碼器可能出現的誤差進行校正，同時在柔性鉸處安裝超差限位開關，以防止出現的極端情況。大型造船門式起重機的裝機容量較大，大都在2~4千千瓦左右，所以對于節能的要求也是設計需要考慮的因素之一。目前的節能設計一般采用AFE（IGPT）公共直流母線，能量再生反饋的傳動系統，在實際運行中可以節省大量的能源（大約可節省20~50%）。

大型造船門式起重機的安全保護，較一般的起重機顯得更為突出。除常規的安全保護功能外，在這種起重機上我們還加裝了工業視頻系統、激光防撞系統、起重機管理系統等。

為了及時了解設備的使用情況，設備發生故障時，能及時分析故障的原因和指導維修工作，在某些起重機上我們還增加了遠程監控系統，利用因特網能及時了解設備的使用情況、指導故障的處理。

三、發展趨勢

隨著造船工業的發展，1萬標準箱以上的大型集裝箱船舶和大型液化氣船舶建造需求也越來越多。為了縮短船舶的建造周期，大量的舾裝工作在分段總組前完成，使得分段總組的重量和尺度也越來越重和越來越大，所以客戶要求造船門式起重機的跨度越來越大，提升重量也越來越重。

隨著管理現代化的要求，這類起重機的管理系統與車間、廠級管理系統的聯網，也將提上議事日程。目前我們在設計時，一般預留了用于通訊聯網的光纜接口裝置，但目前尚無一家投入使用。相信在不久的將來，這一管理系統將會逐步實現。

由于這類起重機工作的特殊性，吊車司機和地面指揮人員很難全面顧及到被吊物品的周圍。為避免出現機毀人亡的嚴重事故，更完善的安全防護措施，將被用于這類起重機上。參考文獻

[1]門式起重機簡介，http://jd108.cn/news/jszx/msqcjjg.aspx，西安機電網，2009-12-28 [2]國內最大900t×230m

龍門起重機安裝完成, 中國機經網, http:// 提供本文相關主題文獻

型門式起重機專利技術介紹

上海海事大學圖書館 石亮 摘編 2010-08-12

門式起重機，或稱龍門起重機，這種起重機最大的特點就是使用場合均為室外，它是在固定跨間內搬運和裝卸物料的機械設備，被廣泛應用于車間、倉庫或露天場地。它在主梁的兩端有兩個高大的支撐腿，大車行走車輪就裝在支撐腿的底梁上，沿著鋪設在地面上的軌道做縱向運行。一般可以分為普通龍門起重機、水電站龍門起重機、造船龍門起重機、集裝箱龍門起重機等。目前，門式起重機的功能越來越健全，結構越來越新穎。下面介紹幾種新型門式起重機的專利技術。

1.折疊式門式起重機

[技術目的]：提供一種工作效率高、適應性好、機動性強、方便拆裝運輸的折疊式門式起重機。

[技術方案]：該折疊式門式起重機，包括軌道總成、走行機構、門架總成、起升機構、電控及供電設備，圖1為該裝置當門架支腿打開時側向結構示意圖。軌道總成為輕型結構，包括軌道、調平機構和基礎聯結裝置，軌道為折疊式或多段拼接式，軌道上間隔均勻的分段設置有調平機構，調平機構固定在基礎聯結裝置上，基礎聯結裝置間隔均勻的分段設置在軌道底部，門架總成包括折疊式的門架支腿、折疊驅動機構和可折疊或分段拼接的門架上主梁組成，門架支腿為連軒結構，折疊驅動機構設置在走行機構的臺車架上并與門架支腿連接，門架上主梁為輕型結構且與門架支腿上部連接。調平機構為一套棋形體或折疊連桿的頂升結構，棋形體或折疊連桿通過螺栓或液壓缸推動，調平機構采用手動、電動、液壓或氣動方式驅動。基礎聯結裝置為伸縮箱式結構，箱體內部填充沙石骨料，基礎聯結裝置的高度方向有級可調，底部與地面通過錨桿或錨栓固定，頂部與調平機構通過螺栓連接。輕型結構為衍架結構或空腹結構。圖1 門架支腿打開時側向結構示意圖

[技術效果]：該裝置能在相對較短的時間內在一個固定的場所進行小型物料搬運，完成后，可以方便地轉移到另一個固定的場所進行同樣的工作。解決了那些作業面相對分散、大型施工設備不易進出或施工空間條件有限的小型住宅項目及其它構建筑物等施工場所的起吊運輸，以及臨時貨場、應急儲運場地的物料搬運。軌道底部設置有基礎聯結裝置，因此門機軌道敷設簡便、快捷，無需進行復雜的地基處理:適應性強，對場地無過高要求:由于軌道總成和門架總成都采用折疊設計，因此在沒有大型起吊安裝設備的條件下，可在較短的時間內實現門機的組裝和拆卸，設備的機動性強。門機的跨度和高度可調，可適應不同的工作環境和場地的需要，工作效率高，門機整機重量輕，分解單元少，方便運輸。（CN200820086410.2）

2.單腿行走的門式起重機

[技術目的]：提供一種占用的操作空間和施工場地較小、適應狹窄施工場地施工需要、采用弧線運動的單腿行走的門式起重機。

[技術方案]：圖2為單腿行走的門式起重機結構示意圖，包括起重機本體1，起重機本體1，包括現有起重機的電路控制裝置、行走動力裝置等；起重機本體1主要由行車主梁

2、活動支撐腿3和固定支撐腿5組成，門式起重機主梁2的兩端分別設置在活動支撐腿3和固定支撐腿5上，門式起重機主梁2與活動支撐腿3之間是緊固連接，主門式起重機梁2與固定支撐腿5之間是活動連接活動支撐腿3的下端設置有行走輪4，行走輪4在行走軌道7上或其內移動，行走軌道7是整個封閉的水平圓環狀或不封閉的水平圓弧狀。固定支撐腿5通過固定基礎牢固設置在適宜位置，門式起重機主梁2與固定支撐腿5之間通過活動轉軸8活動連接:在起重機的電路控制裝置、行走動力裝置作用下，活動支撐腿3帶動行車主梁2圍繞固定支撐腿5轉動，活動支撐腿3的行走輪4在行走軌道7上或其內移動，其運動軌跡是水平圓弧或整圓，在扇形或圓形范圍內進行起重作業。

圖2 單腿行走的門式起重機結構示意圖

[技術效果]：該單腿行走的門式起重機由于其中一個支撐腿固定、另一個支撐腿圍繞該固定的支撐腿旋轉作水平圓弧運動，不需要作平行直線運動，需要的操作空間和施工場地較小，特別適合狹窄施工場地施工需要；結構簡單、控制操作容易。（CN200920126386.5）

3.易裝卸門式起重機

[技術目的]：提供一種易裝卸門式起重機。

[技術方案]：該易裝卸門式起重機（圖3），包括橋架、支腿、行走梁、起重小車和電動葫蘆。橋架1通過設置在橋架1兩端的支腿2支撐形成門式結構，行走梁3和大車運行機構4設置在支腿2的下方，起重小車設置在橋架1上，橋架1采用三根主弦管5焊接組成管和結構，三根主弦管5之間相互平行，橋架1的橫截面呈倒置的三角結構。為便于拆卸，橋架1采用分段式結構，各段橋架的上部主弦管51之間采用法蘭或銷軸連接，各段橋架的下部主弦管52之間采用法蘭連接。支腿2采取對稱結構，支腿2 的左、右支撐腳之間、支腿2的上部與橋架1之間以及支腿2的下部與行走梁3之間均采用法蘭連接。在橋架1的下部主弦管的下方設置有電動葫蘆運行導軌6。

[技術效果]：通過將橋架改為多段式結構，不但可以滿足不同跨度的工作場合的安裝使用要求，而且各段橋架之間以及橋架與支腿之間均采用可拆卸式固定連接，滿足了快速拆卸和組裝的需要，便于安裝和運輸。通過采用管和結構，減輕了設備自身的重量，同時由于采用三角形布置，減小了迎風面，降低了風阻，同時結構緊湊，增加了設備運行的壽命。（CN200920128671.0）

圖3 易裝卸門式起重機(a)橋架連接結構(b)橋架橫截面結構(c)支腳結構的示意圖

4.帶減速防撞裝置的門式起重機

[技術目的]：提供一種帶減速防撞裝置的門式起重機，通過采用三級減速防撞裝置，能夠在小車快接近終點的時候，實現三級調速、平穩停車。

[技術方案]：圖4為帶減速防撞裝置的門式起重機結構示意圖，包括水平主梁、可在水平主梁上行走的小車、用于驅動小車行走的驅動馬達和用于支撐水平主梁的支腿，門式起重機還包括小車減速防撞裝置，小車減速防撞裝置包括紅外線發射裝置、紅外線接收裝置和紅外控制電路，紅外線發射裝置設置在水平主梁上的小車終點處，紅外線接收裝置設置在小車上，且與紅外控制電路電連接，紅外控制電路設置在小車上并與驅動馬達的控制器電路連接。根據紅外線發射裝置于紅外線接收裝置之間的距離長短，小車減速防撞裝置通過驅動馬達的控制器對驅動馬達實現三級變速控制。

圖4 帶減速防撞裝置的門式起重機結構示意圖

[技術效果]：通過在小車上加裝減速防撞裝置，能夠在小車在接近終點的設定位置觸發，根據紅外線發射裝置與紅外線接收裝置之間的距離長短，小車減速防撞裝置通過驅動馬達的控制器對驅動馬達實現三級變速控制，實現減速一檔一減速二檔一停止的三級調速效果，從而保證小車不會以很大的速度在極限位置撞車止檔，不僅避免了小車出軌翻車的風險，對于小車本體也是一種很好的保護，延長了小車的使用壽命。（CN200920128670.6）

門式起重機簡介，西安機電網，2009-12-28，http://jd108.cn/news/jszx/msqcjjg.aspx 浙江華東機電工程有限公司，折疊式門式起重機，CN200820086410.2[P]，2009-03-18 中冶建工有限公司，單腿行走的門式起重機，CN200920126386.5[P]，2009-11-11，江蘇萬富安機械有限公司，易裝卸門式起重機，CN200920128671.0[P]，2010-05-12，江蘇萬富安機械有限公司，帶減速防撞裝置的門式起重機，CN200920128670.6[P]，2010-05-12 參考文獻[1]門式起重機簡介，西安機電網，2009-12-28，http://jd108.cn/news/jszx/msqcjjg.aspx [2]浙江華東機電工程有限公司，折疊式門式起重機，CN200820086410.2[P]，2009-03-18 [3]中冶建工有限公司，單腿行走的門式起重機，CN200920126386.5[P]，2009-11-11，[4]江蘇萬富安機械有限公司，易裝卸門式起重機，CN200920128671.0[P]，2010-05-12，[5]江蘇萬富安機械有限公司，帶減速防撞裝置的門式起重機，CN200920128670.6[P]，2010-05-12 提供本文相關主題文

第四篇：銀杏的開發利用與研究進展

銀杏科植物的開發利用與研究進展 摘要：本文主要就銀杏類植物的各個部分的作用及其價值進行綜合闡述，對其研究進展進行簡單說明，指明其發展趨勢, 給人們在以后的銀杏栽培及開發利用方面以啟迪。

銀杏(Ginkgo)是一種多年生木本植物.又名白果樹、公孫樹。銀杏是目前世界上珍稀裸子植物之一其生存歷史可追溯到2 億年前.樹齡達千余年, 素有‘活化石’之稱。這種古老樹種早在地質史第四世紀冰川期就大批滅絕而僅存于中國、朝鮮半島和日本。我國大部分地區諸如江蘇、浙江、山東、廣西、貴州、河南、湖北、江西、安徽、四川等省均產銀杏。銀杏是一種孑遺植物。和它同門的所有其他植物都已滅絕。銀杏是現存種子植物中最古老的孑遺植物。變種及品種有：黃葉銀杏、塔狀銀杏、裂銀杏、垂枝銀杏、斑葉銀杏。主要分布在中國中部肥沃的砂質土壤，陽光充足的隱蔽處。

1我國銀杏栽培發展狀況

改革開放以來, 我國銀杏栽培發展速度突飛猛進?，F在人們不再是只有走進寺廟或名勝古跡地, 才可看到稀有的幾株老銀杏樹, 銀杏的千萬個子后代都紛紛離開寺廟, 到城市的街道旁、公園里、校園及其他庭院內扎根落戶, 到農村的田地時、山坡上和宅邊路旁安了家。據不完全統計, 現在全國銀杏栽培面積約13 萬hm2, 僅江蘇、山東兩省栽植銀杏就達2500 萬株左右(不包括正在培育的數億株苗木)。通過科學研究的深入開展和科學知識的普及, 越來越多的人對銀杏的生長發育特點有了一定的了解,掌握了銀杏豐產栽培新技術。從而打破了過去那種把銀杏說成是30年而生, 300年而興, 以及桃三杏四梨五年, 無兒不栽白果園等舊的觀念。現在可以達到一年播種, 二年嫁接, 三年見花, 四年見果, 五年果實產量形成一定規模。若是以收獲銀杏葉作為主要栽培目的, 則見效更快。

2銀杏的價值和用途

銀杏科植物，不管是原種還是變種的價值之高, 效益之大, 用途之廣, 是一般樹種難以比擬。

2.1銀杏樹的環境價值

銀杏樹高大挺拔，葉似扇形。冠大蔭狀，具有降溫作用。葉形古雅，壽命綿長。無病蟲害，不污染環境，樹干光潔，是著名的無公害樹種、有利于銀杏的繁殖和增添風景。適應性強，銀杏對氣候土壤要求都很寬范。抗煙塵、抗火災、抗有毒氣體。銀杏樹體高大，樹干通直，姿態優美，春夏翠綠，深秋金黃，是理想的園林綠化、行道樹種。可用于園林綠化、行道、公路、田間林網、防風林帶的理想栽培樹種。被列為中國四大長壽觀賞樹種（松、柏、槐、銀杏）。

2.2銀杏果的食用價值

銀杏果俗稱白果，它由肉質外種皮、骨質中種皮、膜質內種皮、種仁組成。白果養生延年，銀杏在宋代被列為皇家貢品。日本有每日食用白果的習慣。西方人圣誕節必備白果。就食用方式來看，銀杏主要有炒食、烤食、煮食、配菜、糕點、蜜餞、罐頭、飲料和酒類。有祛痰、止咳、潤肺、定喘等功效，但大量進食后可引起中毒。白果中含有的白果酸、白果酚，有抑菌和殺菌作用，可用于治療呼吸道感染性疾病。白果水浸劑對各種真菌有不同程度的抑制作用，可止癢療癬。白果外種皮中所含的白果酸及白果酚等，有抗結核桿菌的作用。白果用油浸對結核桿菌有很強的抑制作用，用生菜油浸演的新鮮果實，對改善肺結核病所致的發熱、盜汗、咳嗽咯血、食欲不振等癥狀有一定作用。

2.3銀杏果和銀杏樹的經濟價值

又名白果，屬于干果類，其經濟結果年限可達數千年之久。在諸多的干果中，銀杏的經濟價值排名第三。白果的價值主要體現在食用和藥用。中國白果產量占世界總產量的90%，銀杏葉、果是出口創匯的重要產品，尤其是防治高血壓、心臟病重要的醫藥原料，銀杏葉中提取物可以“捍衛心臟，保護大腦”。已知其化學成分的銀杏葉化學提取物多達160余種。主要有黃酮類、萜類、酚類、生物堿、聚異戊烯、奎寧酸、亞油酸、蟒草酸、抗壞血酸、a-已烯醛、白果醇、白果酮等。白果的藥用主要體現在醫藥、農藥和獸藥3個方面。銀杏的外種皮提取物對蘋果炭疽病等11種植物病菌的抑制率達88%～100%。醇提取物對絲棉金尺蠖3天內防治率達100%，同時可防治葉螨、桃蚜、二化螟等害蟲。此外，銀杏樹干通直，木材是制樂器，家具的高級材料。銀杏木材優質，價格昂貴，素有“銀香木”或“銀木”之稱。銀杏木材質具光澤、紋理直、結構細、易加工、不翹裂、耐腐性強、易著漆、掘釘力小，并有特殊的藥香味，抗蛀性強。銀杏木除可制作雕刻匾及木魚等工藝品，也可制作成立櫥、書桌等高級家具。銀杏木具共鳴性、導音性和富彈性，是制作樂器的理想材料。

2.4銀杏的藝術價值

銀杏氣勢雄偉，樹干虬曲、蔥郁莊重。在中國的名山大川、古剎寺庵、無不有高大挺拔的古銀杏，它們歷盡滄桑、遙溯古今，給人以神秘莫測之感，歷代騷人墨客涉足寺院留下了許多詩文辭賦，鐫碑以書風景之美妙，文載功德以自傲。選取姿勢優美的銀杏，加工制成盆景，將大自然中銀杏的雄姿濃縮在盆盎之中，古特幽雅、野趣橫生，清供案頭，令人怡情怡目。

銀杏樹是著名的長壽樹種，生命力強，葉形奇特，易于嫁接繁殖和整形修剪，是制作盆景的優質材料，用銀杏樹奶制作的銀杏盆景更是一絕，具有很高的觀賞價值和經濟價值。銀杏是中國盆景中常用的樹種，銀杏盆景干粗、枝曲、根露、造型獨特、蒼勁瀟灑、妙趣橫生，是中國盆景中的一絕。夏天遒勁蔥綠，秋季金黃可掬，給人以峻峭雄奇、華貴雅之感，近年來日益受到重視，被譽為“有生命的藝雕”。按照人們不同的欣賞要求，主要有觀實盆景、觀葉盆景和樹樁盆景幾種類型。

2.5銀杏葉的價值

銀杏葉為銀杏科銀杏屬植物銀杏 的葉子。銀杏中含有豐富的黃酮類物質。此外, 還含有銀杏內醋、銀杏多糖等。其提取物(E G B)具有多種保健功能, 廣泛應用于食品及化妝品。

銀杏葉中含有多種黃酮類化合物(如蕓香甙、山奈素-3-鼠李糖甙、山奈酚、槲皮素、異鼠李素等),葉蠟中含有白果醇, 秋季黃葉中還可提取銀杏素和異銀杏黃素等。就目前所知, 銀杏葉片中含有180 余種有機化合物[ 2, 4] , 這些化合物其中許多具有藥理活性。當前人類發生多且又危害大的首要疾病是心腦血管病, 而治療心腦血管疾病的藥物的有效成分便是銀杏葉中所富含的黃酮類化合物和銀杏內酯等。這些化合物對人體能起到擴張血管, 軟化血管, 抑制血小板活化因子, 抑制脂質過氧化, 清除血液中活性氧和血管壁上廢棄物等良好作用。從而可達到增加血流量, 降低血液粘稠度, 改善微循環, 防止血小板凝集等方面的積極效果。因此, 對高血壓、冠心病、心絞痛、腦血栓、腦供血不足, 以及由這些疾病所引起的并發癥(如視網膜距離改變、老年性癡呆、頭昏、頭痛、眩暈、耳鳴、失眠、健忘等)均有極為顯著的療效。到目前為止, 用銀杏葉有效成分制成的藥物應是防治心腦血管疾病的最佳天然藥物。近期發現, 銀杏葉黃酮尚具有一定的抗肝損傷作用。

3研究前景

我國銀杏資源相當豐富.其擁有量占世界總量的70% 以上，銀杏除作為藥用外.它的提取物更廣泛地用干食品、飲料、化妝品等方面。國外市場己有含銀杏葉提取物的口香糖和巧克力;口本已將銀杏葉提取物添加到紅茶、綠茶、烏龍茶中制成保健茶;香港市場已有銀杏灑、銀杏飲料等產品出售。另外.銀杏葉提取物加入消炎劑能有效地促進毛發生長及改善皮膚末梢血液循環.在美容、美發上均有顯著功效。目前已有以銀杏提取物為主要成分的生發劑等。一批發明專利問世。與國外相比 我國銀杏制劑的開發尚處干出口原料及粗提取物初級階段.歐洲所需銀杏葉90 % 從我國購買。因此.我們應充分利用我國的銀杏資深改變我國出口原料及粗提取物的現狀.進一步開發出有效的銀杏新藥品和保健食品、美容化妝品及飲料等其它銀杏制品。

參考文獻

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第五篇：我國農藥研究進展與展望

我國植物源農藥研究進展與展望

2011-2012 學年第 1 學期

檢疫性有害生物防除藥劑學

班級：09級植物檢疫2班

學號：0907102047

學生姓名：劉國松 摘要 界農藥市場發展平緩，競爭加劇，非農用農藥穩定增長，殺蟲劑面臨較大的發展機遇。世界農藥市場的特點表明，化學農藥仍將是世界農藥市場的主角。各類雜環農藥新品種，如煙堿類、惡二嗪類殺蟲荊、甲氧基丙烯酸酯類殺菌荊和三唑并嘧啶磺酰胺類除草劑等，成為研究開發的熱．最，農藥品種結構的變化加快。我國農藥工業的發展要順應世界潮流，以品種結構調整為中o，強化技術創新，大力發展高效安全的農藥新品種廈其配套的中間體、助劑和應用技術，繼續推進新農藥創制研究，關注新方法和新技術的開拓應用，加速我國農藥研究開發的現代化進程。

關鍵詞

農藥 農藥毒理學 劑型 研究開發 植物源農藥

農藥是防治農業有害生物不可或缺的重要生產資料，早已是各國政府和聯合國糧農組織的共識。盡管是在世界環境保護主義者的一片貶斥聲中，聯合國糧農組織農業技術服務部(AGSE)在1996年的一份報告中仍明確指出：“化學合成農藥仍將保持其在世界有害生物防治中的重要地位。嘰”農藥科學的發展是建立在人類社會進步和農業生產發展的需求之上而并非化學家對化學合成農藥情有獨鐘的刻意追求口。我國建國之初，基本上沒有農藥工業，但是嚴重的農業病蟲害、草害、鼠害、倉庫害蟲所造成的損失，對年輕共和國的穩定和發展造成巨大威脅，也對國家的安全造成嚴重威脅。中央政府參照發達國家的成功經驗，決定采用高效的化學防治策略，因此得以迅速控制住自然災害肆虐，保證了國家得以雄踞于世界。我國的農藥生產起點很低。建國之初全國只有從舊社會保留下來的生產能力為0．1萬t0．2萬t以無機農藥為主的幾家小型農藥生產廠，而國際發達國家則早已進入合成農藥的大批量工業化生產時期。

目前實際生產能力已近100萬t。1998年以來我國農藥的快速增長同農藥出口量的快速增長有關，農藥總產量中約有1／2供出口換匯，產值達7億～8億美元。世界農藥生產一直保持著旺盛的發展勢頭。1953年世界農藥銷售額僅為1．6億美元，在《寂靜的春天》一書1962年出爐后，反對農藥之聲甚囂塵上，然而1970年世界農藥銷售額反而升高到30億美元。1980年更高達116億美元，1990年又飚升到264億美元，2006年則已超過300億美元。發人深思的是高效和超高效農藥的不斷大量上市，本應降低農藥的實際需求量，然而國際農藥銷售市場卻繼續強勁發展，個中原委耐人尋味。

值得注意的是，在評估農藥對于世界農業生產作出的巨大貢獻時，農藥理所當然地得到了高度評價，各國政府和聯合國組織皆然。但是當食物安全同胚、農產品安全問題、環境安全問題提上日程時，農藥又成為輿論中的頭號替罪羊。尤其是在綠色和平組織的炒作之下，農藥的生產被認為不僅無功而且有過，被列入必須禁止的化工產品之列，我國輿滄界也疾速作出響應[5]。Beckerman通過他的專著對這種錯誤的輿論導向進行了嚴厲的系統的批駁[6]。

農藥在世界上已經有大約150年的漫長發展歷史，近代農藥是在以電和化學的發展為特征的第二次技術革命時期(19世紀80年代至20世紀30年代)發展起來的，農藥已進入了化學合成的新時代，即所謂“第二代農藥．[7-8]。合成農藥的重要特點和意義是：人類能夠采取有機合成的方法制造出人類所需要的包括農藥在內的各種新化合物，極大地改變了世界的面貌和人類的生存空間和生活面貌。因為19世紀初期以后100多年里，化學家已經系統地研究確立了100多種經典有機合成反應。Surrey在他1954年所編撰的《Name Reactions》--書中共收編了120多種人名反應，1961年又增補為127種[9]。有機合成基本反應的確立使新有機化合物的研究開發速度大大加快，這是有機合成農藥在20世紀中葉以后得以快速大量涌現的根本原因。農藥結構毒理學方面的重大進步如三維結構活性定量相關性，計算機模擬分子設計，組合化學及相關的高通量篩選等現代研究方法和技術，更為有機合成農藥開拓了無限廣闊的道路[10-12]。我國的有機化學和有機合成化學水平很高，所以在建國以后很快就追趕上國際先進水平，迅速躋身于農藥生產大國之列，并已成為發展中國家的農藥出口大國，雖然出口的農藥目前仍然是國際上的過專利期產品。近十多年來我國已經有20多種屬于自主知識產權的新農藥投產，不過產量還比較小，還未能形成龍頭產品。原因很多，重要原因之一是對于新化合物的開發深度不夠，特別是對于新化合物的毒理學研究嚴重不足。國際上各大公司的新農藥研發，在毒理學方面的投資遠超過農藥的化學研究投資。在著名的各家大公司的研究開發部，毒理學研究的規模很大，技術力量很強，設施和設備先進。研究的深度達到分子生物學和分子毒理學以及有害生物行為學的水平。皿內、盆內和田間的藥效測定結果并非新化合物的毒理學表達。只有在毒理學問題完全查明之后，才可能開發出真正的農藥新產品。農藥與農藥毒理學

在毒理學未明之前，合成的新化合物只是一種新化學物質，可能有多種用途，但并不一定適合于用作農藥。一些典型案例足以說明。早年Shrader合成的有機磷化合物對氧磷(E600)是威力很強的殺蟲劑，因為毒性太高并未用于農業害蟲防治，卻成為著名的眼藥水“沃古林”的有效成分。著名殺菌劑多菌靈的基本分子構架是苯并咪唑，苯并咪唑可以有許多衍生物，有的衍生物成為著名的胃酸抑制劑(醫藥蘭索拉唑等)，而著名抑酸劑奧美拉唑的有效殘基是甲氧基苯并咪唑。抗凝血劑“華法林”(warfare)早在20世紀50年代就是著名的強力抗凝血型滅鼠劑，其有效殘基是香豆素(coumarone)，用香豆素開發出的其他滅鼠劑還有多種。而日本則從中草藥草木樨中發現了香豆素并開發成為抑制人體水腫藥物“消脫止一M”的有效成分。另外一個突出的案例，如農藥中兩個最常用的有機化學殘基二氯苯胺和苯乙酸，組合在一起竟成為諾華公司當今著名的特效消炎止痛藥扶他林(通用名：雙氯芬酸鈉)，其化學名稱為二氯苯胺基苯乙酸鈉。一個著名藥物的分子結構競如此簡單。如果不是基于深度的毒理學研究，這樣成功的研究開發是不可想象的。

類似的案例極多，說明任何一種新化合物是否能夠作為農藥使用，決定于其毒理學性質和使用時的條件及使用方法。足見農藥學與毒理學密不可分。

尤其發人深省的是，早在1874年DDT已由Zeidler合成，BHC更早在1825年就已由Faraday合成，卻均未注意到它們強大的殺蟲作用，這正是由于毒理學研究未能同步發展所留下的歷史遺憾，否則農藥科學的歷史必將改寫口“。在殺菌劑中也有同樣的歷史遺憾，例如早在1800年法國化學家Proust就已制備成功硫酸銅與石灰乳的膠態懸浮液，卻由于不了解其殺菌作用毒理而未能開發成為殺菌劑，把重大的歷史機遇留給了100年后的植物病理學家Millardet，他通過毒理學研究把它開發成為重要的世界通用的無機殺菌劑波爾多液““，后人在波爾多市為他豎立了紀念銅像。另外值得注意者，國際許多大農藥公司的新農藥研究開發，往往是建立在公司本身的化學化工資源基礎之上，所以很容易迅速做大做強。例如前CI—BA—GEIGY公司的一個重要醫藥和染料中間體均三氮苯，被開發成為一系列重要的均三氮苯類除草劑，在很長時期內占據了世界除草劑市場的半邊天。DOW氏公司的重要化學化工中間體吡啶，也是該公司研發的一系列重要農藥的原料中間體。日本則走了另外一條特殊的新農藥開發道路，也是以毒理學研究開發為基礎，此不贅述。這些重要經驗對我國的新農藥研發應具有重要的參考價值。2植物源農藥的發展現狀與趨勢

（1）植物源農藥的發展現狀

國內的土壤、氣候、農作物的多樣性，使中國在植物農藥方面具有得天獨厚的優勢。我國植物農藥資源十分豐富(表1)，全國各地荒山、荒地均可種植，云南已大面積引種植印楝。如建設2座年產1萬t植物農藥的工廠，約需各種中草藥7萬一8萬t，可使20萬左右的農民脫貧，社會效益十分顯著。特別是近年來我國高新技術的開發和創新方面，不斷取得突破性進展，從國外引進的農藥植物形成產業化，為進一步發展植物農藥創造了良好的條件。

近年來，國內出現了植物農藥加工利用的熱潮心]，所涉及的植物及有效成分包括印楝、川楝、除蟲菊、煙堿、魚藤酮、苦參、銀杏、苦皮藤、百部、青蒿素、辣椒素、茶皂素、石蒜素、巴豆毒素等20余種，生產廠家近百家，僅印楝開發的產品就有印楝乳油制劑、懸浮劑、可濕性粉劑和印楝原油等。從而看出植物農藥已成為一類重要的農藥，對促進農業生產，保護生態環境將發揮重要的作用。（2）植物農藥今后發展趨勢近年來，美國和日本著重研究植物源農藥的化學成分如印楝素的分離、提純、分子結構的鑒定，從而找到新的殺蟲品種。因此，植物源農藥有效化學成分的提純、結構鑒定和理化性質的研究，將是一個主要的發展趨勢。只有搞清楚結構與殺蟲作用的關系，才能更好地開發和利用植物源農藥。植物源農藥相互復配是今后發展的另一個趨勢。如印楝素與除蟲菊酯、苦參素、青蒿素、煙油、藤黃、蒜精、澀草等復配，比較成功的例子是印楝素與除蟲菊酯或與合成除蟲菊酯的復配。除蟲菊酯是比較好的生物農藥，有較寬的殺蟲譜，二者結合，不僅可以提高藥效，而且對除蟲菊酯有抗性的害蟲特別有效；同時二者的結合不僅可以殺死植物害蟲，還可用來防治動物體外寄生蟲。第三個發展趨勢是提高植物源農藥的穩定性。植物源農藥的穩定性控制是目前世界上公認的難題。由于天然物的不穩定，在紫外光、陽光和高溫下極易分解。因此，除了避免強光、高溫、強酸堿和酶外，在配制制劑過程中，可以加入一種或多種環氧化植物油穩定劑和對氨基苯甲酸抗光劑，來抑制天然物的熱分解與光降解舊J。另外，還可以通過選擇適宜乳化劑來實現其乳化穩定性。第四個發展趨勢是在植物中尋找具有農藥生物活性的化合物，通過結構上的修飾，獲得新型的農藥。最成功的例子當屬菊酯類殺蟲劑，它來源于菊科植物中的除蟲菊素。其他還有源于植物中乙烯的乙烯利，源于豆科植物毒扁豆種子中毒扁豆堿的氨基甲酸苯酯，源于大蒜中大蒜素的抗菌素402，源于水稻惡苗病原的赤霉素等。加強植物農藥開發與推廣工作

為了可持續發展的需要以及有利于我國農產品的出口，我國應加大高效低毒植物農藥的開發力度。目前，開發高效低毒植物農藥的工作已經有計劃有步驟地展開，一些農藥企業已經把開發高效低毒植物農藥作為企業的重大決策。值得一提的是，近年來國內一些非農業行業的上市公司及許多科研院所和高等學校已加人到開發高效低毒植物農藥的行列，為我國高效低毒植物農藥的超常規發展創造了有利的條件。還應加強政策引導，加大宣傳力度，特別是應加強對農民的宣傳工作。農民既是生產者，又是農業操作、病蟲草防治活動的決策者，即可持續發展的管理者。因此，必須提高農民的科技素質，重視對農民的培訓，使其掌握科學、合理的農藥使用方法，充分認識植物農藥在農業可持續發展中的地位和作用。提高農民的生態環境意識和植保水平，使植物農藥能夠在農業生產中廣泛使用，生產出無公害綠色食品，增加經濟效益。

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