第一篇：復合材料的研究與進展

復合材料的研究與進展

摘要：所謂復合材料，指的是由兩種或兩種以上的材料經過復合而制備的多相材料，是一種混合物。復合材料可以由金屬材料、陶瓷材料或高分子材料等復合而成，各種材料的性能之間相互補充或增強，取長補短，產生協同效應，從而使復合材料的整體性能優于原組成材料。復合材料具有許多優點，如：質量輕、強度高、加工成型方便、彈性優良、耐化學腐蝕性好等。被廣泛應用于航空航天，汽車工業，化工紡織和醫療等領域。關鍵詞：復合材料碳纖維復合材料

一.復合材料的發展歷史

早在五千年年以前，在中東地區就有用蘆葦混合瀝青來造船的技術了，在古埃及，修建金字塔時用石灰、火山灰等作粘合劑，混和砂石等作砌料，這是最早最原始的顆粒增強復合材料。而在古代中國，復合材料的應用則更為瑰麗廣泛，如：從西安東郊半坡村仰韶文化遺址，發現早在公元前2000年以前，古代人已經用草莖增強土坯作住房墻體材料；中國沿用至今的漆器是用漆作基體，麻絨或絲絹織物作增強體的復合材料；1957年江蘇吳江梅堰遺址出土有油漆彩繪陶器，1978年浙江余姚河姆渡遺址出土的朱漆木碗，就是兩件最早的漆器實物；漢墓出土的漆器鼎壺、盆具和茶幾等，用漆作膠粘劑，絲麻作增強體。在湖北隨縣出土的2000多年前曾侯乙墓葬中，發現有用于車戰的長達3米多的戈戟，用木芯外包縱向竹絲，以漆作膠粘劑，絲線環向纏繞，其設計思想與近代復合材料相仿；1000多年以前，中國已用木料和牛角制弓，可在戰車上放射；至元代，蒙古弓用木材芯子，受拉面貼單向纖維，受壓面粘牛角片，絲線纏繞，漆作膠粘，弓輕巧有力，是古代復合材料中制造水平高超的夾層結構；在金屬基復合材料方面，如越王劍，是金屬包層復合材料制品，不僅光亮鋒利，而且韌性和耐蝕性優異，埋藏在潮濕環境中幾千年，出土后依然寒光奪目，鋒利無比。【1】 到了近現代，隨著高技術發展的需要，在復合材料的基礎上又發展出性能高的先進復合材料。例如在第一次世界大戰前，用膠粘劑將云母片熱壓制成人造云母板，在20世紀初市場上有蟲膠漆片與紙復合制成的層壓板出售，但真正的纖維增強塑料工業，是在用合成樹脂代替天然樹脂、用人造纖維代替天然纖維以后才發展起來的。第一次世界大戰期間，德國人拖動腳踏車輪拉拔玻璃纖維絲。20世紀30年代，美國發明用鉑柑渦生產連續玻璃纖維的技術，從此在世界范圍內領域開始取代金屬材料。【2】

到了現代，隨著航空航天工業汽車工業對于具有質量輕，強度高，耐腐蝕等優越性能的材料的需求，發展了比強度、比模量、韌性、耐熱、抗環境能力和加工性能都好的先進復合材料。二．復合材料對于國民經濟發展、工業技術變革的作用

復合材料的主要應用領域有：航空航天領域、汽車工業、化工紡織領域還有醫學領域。1.航空航天領域

運用于航天航空領域的復合材料具有熱穩定性好，比強度、比剛度高的特性，可用于制造飛機機翼和前機身、衛星天線及其支撐結構、太陽能電池翼和外殼、大型運載火箭的verton復合材料殼體、發動機殼體、航天飛機結構件等。【3】由于復合材料的出現，可以有效降低航天航空業的研究發展成本，而由于先進復合材料本身的優越性能，也使得航天飛機飛行器等的性能有了極大改善。例如高性能碳(石墨)纖維復合材料在導彈、運載火箭和衛星飛行器上就發揮著不可替代的作用，它的應用水平和規模已關系到武器裝備的跨越式提升和型號研制的成敗。

碳纖維是一種力學性能優異的新材料，以樹脂為基體，碳纖維為增強體的復合材料碳纖維具有碳材料的固有本征特性，又有紡織纖維的柔軟可加工性，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。碳纖維復合材料的發展推動了航天整體技術的發展。碳纖維復合材料主要應用于導彈彈頭、彈體箭體和發動機殼體的結構部件和衛星主體結構承力件上，碳/碳和碳/酚醛是彈頭端頭和發動機噴管喉襯及耐燒蝕部件等重要防熱材料，在美國侏儒、民兵、三叉戟等戰略導彈上均已成熟應用，美國、日本、法國的固體發動機殼體主要采用碳纖維復合材料。在美國75%的碳纖維復合材料應用于航天航空領域。【4】在二十一世紀人們對于地球的探索已臻完善，下一步是對太空的探索，一個國家只有掌握了更高的航空航天技術，能研制出性能更優越的航空器才能在對太空的探索中占得先機。而復合材料五一是一個很好的發展方向。2.汽車工業

從全球范圍看，汽車工業是復合材料最大的用戶，可降解復合材料由于具有特殊的振動阻尼特性，可減振和降低噪聲、抗疲勞性能好，損傷后易修理，便于整體成形，而受到汽車工業的青睞。復合材料可用于制造汽車車身、受力構件、傳動軸、發動機架及其內部構件。同時復合材料在汽車中的應用仍有極大的發展空間，例如：為降低發動機噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開發兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板【5】；為滿足發動機向高速、增壓、高負荷方向發展的要求，發動機活塞、連桿、軸瓦已開始應用金屬基復合材料。為滿足汽車輕量化要求，必將會有越來越多的新型復合材料將被應用到汽車制造業中。就我國來看，汽車工業是我國經濟的一個重要組成部分，在汽車工業方面，復合材料應用前景廣闊，產生的利潤高，生產成本較低，可以很好的推動我國汽車工業的發展，從而促進我國的經濟，使我國更好更快地發展。

化工、紡織和機械制造領域。有良好耐蝕性的碳纖維與樹脂基體復合而成的材料，可用于制造化工設備、紡織機、造紙機、復印機、高速機床、精密儀器等。

在醫學領域，復合材料已用于制造人工心臟、人工肺及人工血管等，用人造復合材料器官挽救生命的設想將成為現實，而復合材料牙齒，復合材料骨骼及用于創傷外科的復合材料呼吸器、支架、假肢、人工肌肉、人工皮膚等均有成功事例。【6】由于碳纖維復合材料具有優異的力學性能和不吸收X射線特性，可用于制造醫用X光機和矯形支架等，碳纖維復合材料還具有生物組織相容性和血液相容性，生物環境下穩定性好，在生物醫療器材方面也有著光明的應用前景。

此外，復合材料還用于制造體育運動器件和用作建筑材料等。正因為復合材料能在如此之多的產業中得到運用，所以復合材料的發展前景是美好的，所含有的經濟意義也是不可忽視的，復合材料不再是單一的運用各種材料，而是有機的將各種材料結合起來，揚其所長避其所短，這種協同作用在現代的材料研究中也是非常有利的。同時正因為復合材料的巨大潛力，必將推動我國的國民經濟發展和引領一個材料風潮。三.復合材料的發展前景

21世紀的高性能樹脂基復合材料技術是賦予復合材料自修復性、自分解性、自診斷性、自制功能等為一體的智能化材料。以開發高剛度、高強度、高濕熱環境下使用的復合材料為重點，構筑材料、成型加工、設計、檢查一體化的材料系統。組織系統上將是聯盟和集團化，這將更充分的利用各方面的資源（技術資源、物質資源），緊密聯系各方面的優勢，以推動復合材料工業的進一步發展。

由材料、結構和電子互相融合而構成的智能材料與結構，是當今材料與結構高新技術發展的方向。隨著智能材料與結構的發展還將出現一批新的學科與技術。包括： 綜合材料學、精細工藝學、材料仿生學、生物工藝學、分子電子學、自適應力學以及神經元網絡和人工智能學等。智能材料與結構已被許多國家確認為必須重點發展的一門新技術，成為21 世紀復合材料一個重要發展方向。參考文獻： 【1】：復合材料發展史潘福森濟南大學 【2】：復合材料發展史佚名豆丁網 【3】：摻雜改性C /C復合材料研究進壇崔紅習聯生劉勇瓊張強孟祥西安航天復合材料研究所 【4】：碳纖維復合材料的應用及國外的最新進展任杰西安科技大學 【5】：先進復合材料在航空航天中的應用及發展胡軍 【6】：復合材料的發展概述李旭飛江蘇大學

第二篇：稠油污水處理進展與研究

稠油污水處理進展與研究

李柳逸

（長江大學，湖北省，430100）

摘要

遼河油田采用蒸汽吞吐的方式開采稠油，這些數量巨大的稠油污水的合理處置是擺在油公司面前的一個非常嚴峻的經濟和技術難題，已直接影響和制約了油田的可持續發展。顯

然解決油田蒸汽鍋爐供水和稠油污水處理雙重矛盾的最直接方法就是將稠油污水經過適當處理后回用于高壓蒸汽鍋爐。一方面可將稠油污水進行深度處理，不污染周圍環境，另一方面又可為鍋爐提供水溫較高的補給水，變廢為寶，具有較大的經濟效益。

關鍵詞： 稠油 污水 蒸汽鍋爐

Abstract Liao he oil field discovered a humming in mining thick steam in the way,.These huge amounts of a proper sewage disposal of oil and oil companies are in a very serious economic and technical difficulties, has direct impact andrestrain the field of sustainable development.Clearly resolve the thick steam the water and oil with the most direct way to double the contradictions are thick with proper waste treatment oil back to note the boiler.On substance can be dealt with in depth the sewage and does not pollute the environment around, and to provide water for the higher the supply of water, make waste profitable, has significant efficiency.Keywords：thickened oil waste water steam generator 前言

在油氣田勘探開發過程中，隨著原油和天然氣的采出，通常會產生大量的含油污水。這部分污水被稱為油氣田污水、油氣田含油污水或油氣田采出水。根據油品性質的不同，油田污水又可分為稠油污水、稀油污水和高凝油污水等[1-3]。由于各油氣田所處的油藏地質、開采工藝和開采年限等不同，因此不同的油氣田污水，其水質水量迥異。即使是同一油藏區塊，隨著開采時間的變化，其水質水量也在不斷發生變化。通常原油含水率由開采初期的 5%~10%逐步上升到中后期的 80%~90%。油井開采年限越長，原油含水率就越高，原油脫出水水量就越大，水質就越差，因而處理難度也就越大。在所有油氣田污水處理中，稠油污水因其水質成分復雜、油水密度差小、乳化嚴重、處理難度最大。

目前國內外對稠油污水合理處置的方法有三種： ① 回注 代替清水資源直接回注地層或配制聚合物后回注地層[4]； ②

回用 處理后作為熱采鍋爐的給水；

③

外排 處理后達到國家污水排放標準，直接排放。

1稠油污水的基本特征

1.1 稠油的基本概念以及來源

“稠油”是指在油層溫度下脫氣原油粘度大于 100mPa·S，相對密度大于 0.92 的 原油，國外稱之為“重油”。稠油與其他原油的主要區別在于它的粘度高、流動性能差。在稠油的開采過程中，通常會產生大量的采出液，它是原油、砂和水的混合液。采 出液中水與油的比例變化很大，取決于很多因素，包括油藏地質、油井年限以及油井和 蒸汽之間的關系。然而在大多數情況下，采出液中水的體積是油的 2~20 倍，通常為 4 倍左右。從開采的含水稠油中分離出的含油污水常稱為稠油污水，或稠油采出水。稠油開采及處理的典型工藝見圖 1-1。

圖1-1 處理工藝圖

1.2 稠油污水的毒性以及組成

稠油污水水質較復雜，不僅被原油所污染，而且在高溫高壓的油層中還溶解了地層 中的各種鹽類和氣體；在采油過程中，從油層里攜帶了許多懸浮固體；在油氣集輸過程 中還摻進了各類化學藥劑；稠油污水中還含有大量的溶解性有機物。總之稠油污水是一 種水質比較復雜的污水。世界上許多地區，稠油污水都是經過一定的處理后回用于熱采 鍋爐或回注地層。而在海上平臺或其他地方，稠油污水一般是經過一定的處理直接排海 或排到周圍環境，這些數量巨大的污染物將嚴重污染周圍環境。任由稠油污水直接外排 是由于人們對稠油污水的組成及其對環境的副作用缺乏了解和認識[5]。稠油污水處理工藝技術研究

2.1稠油污水回用于熱采鍋爐的工藝流程簡介

稠油蒸汽開采起始于 50 年代后期，目前已成為稠油開采的主要方法。稠油熱采所需蒸汽通常由蒸汽發生器產生提供，這些蒸汽發生器為平行加熱爐，爐管為單向流布置，只能產生干度為70-80%的蒸汽，這些蒸汽以及液相中殘留的 20-30%的水全部注入到油層，不產生濃縮液，因此需要大量的補給水[6]。由于環境保護方面的原因，地下清水被限制使用。顯然解決油田蒸汽驅鍋爐供水和稠油污水的處理雙重矛盾的最直接的方法就是將稠油污水經過適當的處理后回用于高壓蒸汽鍋爐。一方面可將稠油污水進行深度處理，不污染周圍環境，另一方面又可為鍋爐提供水溫較高的補給水，變廢為寶，具有較大的經濟效益。然而絕大多數的油田蒸汽發生器需要的是不含油、零硬度、低二氧化硅和低鹽度的補給水。但是許多稠油污水都是高含油量、高硬度、高二氧化硅和高含鹽，稠油污水和鍋爐補給水的典型水質的對比見表 1-1。

表 1-1 油田蒸汽發生器水質要求和稠油污水典型水質的對比

參數

蒸汽發生器補給水

稠油污水典型水質 油 懸浮物 硬度 二氧化硅 TDS 總鐵 溶解氧 1 0.5 50 7 000~8 000

0.05 0.01~0.04

200-2 000 60-1 500 100-1 500 30-300 3 000-30 000 0.1-2.0 —

鍋爐給水必須不含 Ca2+、Mg2+等離子，以防爐管或油層結垢。稠油污水的軟化工藝 不僅難以管理而且非常昂貴，當稠油污水的總硬度大于 200mg/L 時，就不能單獨采用離 子交換樹脂，而應采用石灰軟化與離子交換相結合的軟化工藝。石灰軟化可將硬度降至 30mg/L 左右，離子交換可降至 0。當稠油污水中的 TDS 大于 3000mg/L 時，就需要采用 酸堿聯合再生的弱酸離子交換樹脂，而不能采用價格便宜的鹽再生的強酸鈉離子交換樹 脂[7]。該工藝需要酸堿化學藥劑儲罐、進料系統和昂貴的再生液處理系統。

2.2 稠油污水回用于熱采鍋爐的工藝過程

稠油污水回用熱采鍋爐的前段處理工藝與回注處理基本相同，都是采用物化法等成熟處

[8]理工藝，主要去除油及懸浮物。后續深度處理主要著眼于污水的軟化。與常規清水軟化相比，油田污水的軟化具有更大的技術難度。

稠油污水處理后回用于熱采鍋爐的工藝流程其實可以歸納為三段分步處理，圖 1-2 為稠油污水回用于注汽鍋爐的典型處理工藝圖，這個工藝流程包括油和懸浮物的去除、硬度和二氧化硅的去除以及硬度的最終去除。如圖 1-2 所示，油的去除通常是采用撇油罐、IGF 和顆粒填料過濾等處理單元相結合。硬度的去除通常采用石灰軟化和離子交換相結合的方法或單獨采用離子交換，這主要取決于處理水中的硬度。如果二氧化硅濃度超標，那么就要采用熱石灰軟化或者溫石灰軟化去除二氧化硅。

[9-11]

圖1-2稠油污水處理的典型工藝流程

稠油污水深度處理后回用，其水質應滿足熱采鍋爐給水水質標準，中國石油天然氣總公司在稠油集輸及蒸汽系統設計規范（SY 0027—94）中規定了熱采鍋 爐給水的各項水質指標，詳見表1-2。

表1-2 熱采鍋爐給水水質指標

項 目 含油(mg/L)懸浮物(mg/L)總硬度(mg/L)總堿度(mg/L)二氧化硅(mg/L)可溶性固體(mg/L)總鐵(mg/L)pH 溶解氧(mg/L)

標 準 ≤2.0 ≤2.0 ≤0.1 ≤2000 ≤50 ≤7000 ≤0.05 7.5 ~ 11 ≤0.05

備 注 不計溶解油

以CaCO3計 以CaCO3計

2.3 稠油污水水質特性對處理工藝的影響

針對稠油污水黏度大、油水密度差小、乳化嚴重、水溫高、水質水量變化大、處理 難度大的特點，認為高效凈水藥劑的研制和開發是稠油污水深度處理的基礎和關鍵[12-14]。強 化前段除油效果，減輕后段過濾系統的壓力，使整個工藝技術合理、緊湊和高效；同時 必須充分考慮污水的均質均量，避免來水對整個工藝流程造成沖擊。基于稠油污水的 多變性和復雜性，本研究提出稠油污水處理應充分考慮和研究的幾個方面：

（1）強化調節池的功能。由于稠油污水油水密度差小以及水質水量變化較大的原 因，因此強化調節池的功能顯得非常重要，可以在調節池中布置曝氣裝置，對稠油污水 進行預曝氣，這將有利于提高油水密度差，有利于浮油的去除，有利于水質的穩定，有 利于去除稠油污水中揮發性的有機物。

（2）加強高效凈水藥劑的研制和開發。由于稠油污水乳化嚴重，為使油、水分離，破乳是先決條件。因此高效凈水藥劑的研制和開發是稠油污水深度處理的基礎和關鍵，為使高效凈水藥劑發揮其高效的破乳功能，應通過實驗來確定最佳投藥量、加藥點、攪 拌方式以及反應時間等。

（3）選擇適合稠油污水處理的裝置。為強化稠油污水處理效果，工藝流程中必須

采用高效的油水分離設備，如斜板隔油和溶氣氣浮等設備。但它們也必須在投加高效的 凈水藥劑以及保持良好的水力條件下方能發揮預期的作用。

（4）稠油污水處理流程與原油脫水工藝應統籌考慮。原油脫水的水質對稠油污水 處理效果的影響很大。原油脫水用的破乳劑與污水處理所采用的藥劑應有良好的配伍 性。另外應保證脫水中油含量的穩定性。

（5）稠油污水處理工藝流程應緊湊、合理、高效以及耐沖擊。由于稠油污水水質 水量變化較大，因此高效、緊湊、合理以及耐沖擊的工藝流程就顯得極為重要。

參考文獻：

[1] 王臨紅,趙振興,韓桂華,李芮麗.含油污水除油凈水技術研究與發展[J].工業水處 理,2005,25(2):5~8 [2] 陳進富.油田采出水處理技術與進展[J].環境工程,2000,18(1):18~20 [3] 孔凡貴.高級氧化技術處理油田水中污染物的研究.大慶石油學院碩士研究生學位論文, 2003:1 [4] 楊云霞,張曉健.我國油田采出水處理回注的現狀及技術發展[J].給水排水,2000, 26(7):32~35 [5] 孫劍輝,王海燕.ASBR 法研究進展與展望[J].環境污染治理技術與設備,2000,(1):84~89 [6] 戴友芝,冀靜平,施漢昌,錢易.厭氧折流板反應器對有毒有機物沖擊負荷的適用性[J].環境科學,2000,21(1):94~97 [7] S.J.Judd and P.Hillis.Optimisation of Combined Coagulation and Microfiltration for Water Treatment[J].Water research,2000,35(12):2895~2904 [8] M.Gryta,K.Karakulski and A.W.Morawski.Purification of Oily Wastewater by Hybrid UF/MD[J].Water research,2001,35(15):3665~3669 [9] 袁群杰,李必文,閻安.陶瓷膜處理油田采出水時的膜污染清洗研究[J].石油機械, 2003,31(1):1~2 [10] 尹賜禹,張洪良.超濾法處理油田含油污水的試驗研究[J].石油機械,2003,31(8):1~3 [11] 谷玉洪,薛家慧,劉凱文.陶瓷微濾膜處理油田采出水試驗[J].油氣田地面工程,2001, 20(1):18~19 [12] 梁立軍,陳大年,蔣可覲,王守忠.大慶油田回注水過濾凈化研究[J].膜科學與技術, 1998,18(2):22~24 [13] 田依林,李明玉,馬同森,李桂敏,燕啟社,李德亮.Fenton 試劑氧化水中芳香族化合物的 機理[J].污染防治技術,2003,16(1):12~15 [14] 趙蘇,楊合,孫曉巍.高級氧化技術機理及在水處理中的應用進展[J].能源環境保護, 2004,18(3):5~8

第三篇：物理化學的研究與進展

《物理化學的研究與進展》結課總結

姓名：關懷 學號：12013017

摘要：

作為一門simina課程，《物理化學的研究與進展》的課堂形式以展示交流為主，小組成員之間分工合作，就某一物理化學研究前沿領域進行信息收集，整理和展示。我們小組先后對鋰離子電池、傳感器的原理與應用、相變化的原理與應用、先進材料等方面進行探究。以互聯網資源為主，查閱相關領域的理論研究發展軌跡及相應的應用，并以小組為單位將探究成果用ppt的形式展現。在這個過程中，每個人的搜索信息整理信息的能力以及成員之間的交流合作都得到了明顯的提升。

關鍵詞：物理化學的進展、鋰離子電池、傳感器、相平衡、先進材料

正文

一、物理化學的研究與進展

物理化學是以物理的原理和實驗技術為基礎，研究化學體系的性質和行為，發現并建立化學體系中特殊規律的學科。隨著科學的迅速發展和各門學科之間的相互滲透，物理化學與物理學、無機化學、有機化學之間存在著越來越多的互相重疊的新領域，從而不斷地派生出許多新的分支學科，如物理有機化學、生物物理化學、化學物理學等。物理化學還與許多非化學的學科有著密切的聯系，如冶金過程物理化學、海洋物理化學。

一般公認的物理化學的研究內容大致可以概括為三個方面：

1.化學體系的宏觀平衡性質 以熱力學的三個基本定律為基礎，研究宏觀化學體系（含有分子數目量級在10左右的體系）在氣態、液態、固態、溶解態以及高分散狀態的平衡態物理化學性質及其規律性。由于以平衡態為前提，時間不再是變量。屬于這方面的物理化學分支學科有化學熱力學、化學統計力學、溶液化學、膠體化學和表面化學。

2.化學體系的微觀結構和性質 以量子力學為理論基礎，研究分子、分子簇和晶體的結構，物體的體相中原子和分子的空間結構、表面相的結構，以及結構與物性之間的關系與規律性。屬于這方面的物理化學分支學科有結構化學、晶體化學和量子化學。

3.化學體系的動態性質 研究由于化學或物理因素的擾動而引起的體系的化學變化過程速率和變化機理。此時，時間是與過程密切相關的重要變量之一。屬于這方面的物理化學分支學科有化學動力學、化學動態學、催化科學與技術、光化學、電化學、磁化學、聲化學、力化學（以摩擦化學為代表）等。

在理論研究方面，快速大型電子計算機和數值方法的廣泛應用，擴展了量子化學在定量計算方面的能力。研究對象不僅涉及大分子，還可用以模擬復雜體系的動態過程。福井謙一提出的前線軌道理論以及R.B.伍德沃德和R.霍夫曼提出的分子軌道對稱守恒原理，是量子化學應用于具體化學體系時的重要理論成果。但是仍然沒有達到人們所期望的利用量子化學為基礎解決和認識所有化學問題的水平。量子力學基本原理和化學實驗的緊密結合將有助于解決這個問題。為此，發展能夠應用于復雜分子體系的量子化學計算方法是實現上述目標的前提之一。因而W.科恩以電子密度泛函理論和J.波普爾以量子化學計算方法及模型化學等研究成果獲得了1998年的諾貝爾化學獎。

二、探究內容

1、鋰離子電池

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。

2、傳感器

傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。傳感器的存在和發展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

3、相平衡

一個系統可以是多組分的并含有許多相。當相與相間達到物理的和化學的平衡時，則稱系統達到了相平衡。相平衡的熱力學條件是各相的溫度和壓力相等，任一組分在各相的化學勢相等。

4、先進材料

激光材料（laser material）把各種泵浦（電、光、射線）能量轉換成激光的材料。激光器的工作物質。激光材料主要是凝聚態物質，以固體激光物質為主；光電材料是指用于制造各種光電設備（主要包括各種主、被動光電傳感器光信息處理和存儲裝置及光通信等）的材料，主要包括紅外材料、激光材料、光纖材料、非線性光學材料等；光電材料是指用于制造各種光電設備（主要包括各種主、被動光電傳感器光信息處理和存儲裝置及光通信等）的材料，主要包括紅外材料、激光材料、光纖材料、非線性光學材料等；納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于10~100個原子緊密排列在一起的尺度；吸收電磁波而很難被雷達發現的材料叫做隱性材料。這種材料主要應用在軍事上，也被稱作為“隱形材料”。它既非自然界中的材料，也并非來自哈利·波特的魔法學校，而是英美研究人員發明的材料，是用來控制光線及物體周圍其他的電磁射線，讓這些光線和射線給人“隱身”的感覺，就像是隱藏在太空的黑洞里一樣。

總結

在課堂上，除了本組成員的展示之外，還可以看到其他小組的成果演示，將自己的探究成果分享給他人的同時，也分享到了其他小組的探究成果，極大地提高了獲取知識的效率，同時也通過不同的視覺角度，了解到更多領域的前沿科技的風采；更重要的是，老師不僅從專業的角度給學生以建議和指教，還在ppt的制作，內容的選擇，演示的技巧給予意見和分享經驗，在課堂上極大程地擴展了學生的知識面，培養了學生對物理化學領域的興趣，提高了學生的探究交流的能力，雖然在有限的課堂時間內不可能對眾多的高新領域進行深度的研究和學習，但是讓學生充分感受到了物理化學的精彩與魅力。

第四篇：焦化廢水處理研究現狀與進展

焦化廢水處理研究現狀與進展

焦化廢水是煉焦、煤氣在高溫干餾、凈化及副產品回收過程中，產生含有揮發酚、多環芳烴及氧、硫、氮等雜環化合物的工業廢水，是一種高CODcr、高酚值、高氨氮且很難處理的一種工業有機廢水。其主要來源有三個： ①剩余氨水，它是在煤干餾及煤氣冷卻中產生出來的廢水，其水量占焦化廢水總量的一半以上，是焦化廢水的主要來源； ②煤氣凈化過程中產生出來的廢水，如煤氣終冷水和粗苯分離水等；③在焦油、粗苯等精制過程中及其它場合產生的廢水。氨氮和COD是焦化廢水的主要污染物。氨氮是導致水體富營養化的重要因素，當含有大量氨氮的污水進入湖泊時，會加快藻類和微生物的繁殖生長，造成水體缺氧，使水質惡化變臭。我國是焦炭生產和消費大國，2011年全國焦炭的產量達

4.28億噸，同比增長11.78 %。傳統廢水處理工藝對氨氮的去除率極低，全國有80%以上的焦化企業存在著廢水氨氮和COD排放不達標的狀況。20世紀90年代以后，國家頒布《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）和《鋼鐵工業水污染物排放標準》（GB13456-1992）中，對焦化工業排放廢水中的氨氮和COD提出了更高要求（見表1）[1]。如果焦化廢水未得到很好的治理，將會對環境造成嚴重的污染。

表1 氨氮、COD的排放標準

氨氮/（mg/L）

一級二級 25 三級-一級 100 COD/（mg/L）二級 200 三級 1000

1.焦化廢水處理技術

焦化廢水的水質很差，要達到排放或者回用標準，目前常用的是物理化學工藝、生物處理工藝還有一些廢水處理新技術。

1.1物理化學工藝

1.1.1混凝法

化學混凝法主要的作用是去除水中微小懸浮物和膠體雜質。焦化廢水經過生化處理后會殘留一些微小的固體懸浮物，造成COD和色度不能達到國家或地方規定的排放標準。采用混凝沉淀方法進行后續處理，可有效的降低COD和色度，從而實現焦化廢水處理指標全面達標[1]。該法處理費用低，既可以間歇使用也可以連續使用。陳勁松[2]等人對焦化廢水生化處理二沉池出水進行氧化處理后投加一定量的混凝劑，焦化廢水COD去除率為70.6%，出水水質達到

GB8978-1996《國家污水綜合排放標準》一級排放標準，此工藝生產成本低，易于工業化。

1.1.2吸附法

吸附法處理廢水，就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質，使廢水得到凈化。常用吸附劑有粉煤灰、活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。

（1）粉煤灰吸附

粉煤灰主要成分是二氧化硅和硅酸鹽。粉煤灰含有多孔玻璃體、多孔碳粒、呈多孔性蜂窩狀組織，比表面積較大，一般在2500~5000cm2/g，同時還具有活性基團，具有較高的吸附活性。粉煤灰具有顯著地去除COD和脫色效果，其主要成分二氧化硅和具有弱酸性的氧化鋁可以與有機物羥基氧上的孤電子形成很強的化學鍵，發生物化吸附。

周靜[3]等人對焦化廢水中的氨氮的深度處理進行了一系列研究，考察了pH值、藥劑投加量、吸附時間等因素對處理效果的影響。采用粉煤灰-石灰體系作吸附劑，試驗結果表明：調節廢水pH值為5，每100ml廢水中加入粒徑為100目以上的粉煤灰15g，生石灰0.25g，吸附時間為1h，處理后焦化廢水中的NH3-N可達到污水綜合排放標準GB8978-96中的二級排放標準。

（2）活性炭吸附

活性炭吸附對有機物質的去除能力比化學氧化法好，但活性炭價格昂貴且填料塔需經常再生，給生產運行和管理帶來一定的困難。

滕濟林[4]等研究了褐煤活性炭吸附處理焦化廢水的性能，以河南某氣化廠的焦化廢水為吸附原水進行了靜態和動態試驗。試驗表明，用褐煤活性炭吸附焦化廢水酚的去除率可達92%以上，吸附容量為21.38mg/g。白玉興[5]等用焦炭一活性炭雙級吸附法深度處理濟南鋼鐵公司某焦化廠的生化車間出水，其結果表明，本法對COD 和懸浮物的去除效果較好，對硬度、氨氮的去除率較低。

1.1.3光催化氧化法

光催化氧化法是一種新興的高級氧化技術，通過光激發半導體催化劑產生光電子和光生空穴，進而與吸附在催化劑表面上的物質發生化學反應的過程，對酚類和其他有機物都有較高的去除率[1]。其工藝結構簡單、操作條件容易控制、氧化能力強、無二次污染。劉紅[6]等人以TiO2為催化劑，H2O2為氧化劑，在紫外

光照射下采用多相光催化氧化法對焦化廢水進行處理，結果表明該法可使焦化廠二沉池廢水COD從350.3mg/L降至53.1mg/L，COD去除率可達84.8%。光催化氧化法德缺點是光浪費嚴重，效率相對較低，反應后從水中除去TiO2費用較高。

1.2生物處理工藝

1.2.1SBR工藝

SBR工藝是一種生物降解和除氮脫磷于一體的間歇運行的廢水處理工藝，一切過程都在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應池內進行，分為流入、反應、沉淀、排水和閑置五個階段。我國于20世紀80年代中期開始對SBR工藝進行研究，到現在應用已經比較廣泛，昆明、天津、廣州等地的污水處理廠都采用次工藝進行污水處理。李春杰[7]等采用SMSBR工藝處理焦化廢水，使出水COD達到新的排放標準（<100 mg/L），并提高了脫氮效率。

1.2.2活性污泥法

生物絮凝體及污泥與廢水中的有機物充分接觸，溶解性的有機物被細胞吸收和吸附，并氧化為最終產物（主要是CO2），非溶解性有機物先被轉化為溶解性有機物，然后被代謝和利用。該法最早用于生活污水的處理，經過長期對微生物的馴化和培養，成功用于處理焦化廢水。活性污泥法存在污泥結構細碎，絮凝性能低，污泥活性弱，生長緩慢，抗沖擊能力差等缺點。同時進水污染物濃度的變化對曝氣池微生物生長影響較大，操作運行不夠穩定，運行裝置復雜，占用體積大。

1.2.3A /O法(厭氧一好氧)

A/O工藝是充分利用微生物的反硝化和硝化作用進行脫氮。利用水中有機物和回流污泥作為碳源，污泥在缺氧和好氧之間往復循環，污泥中既有硝化菌，也有反硝化菌。硝化菌是在好氧條件下發揮作用，在缺氧條件下受到抑制，而反硝化菌則正好相反[8]。彭宗勝[9]等對馬鞍山鋼鐵股份有限公司排出的焦化廢水在原有基礎上進行A/O法改造，使出水COD和氨氮都得到了有效控制，完全達到國家現行排放標準。

1.2.4A2/O法(厭氧一缺氧一好氧)

A2/O法是在A/O法流程前加一個厭氧段，廢水中難以降解的芳香族有機物在厭氧段開環變為鏈狀化合物，鏈長化合物開鏈為鏈短化合物。A2/O法提高了

廢水的可生化性，為缺氧段提供了較好的碳源。李捍東[10]等將投菌法與A2/O工藝結合，對石家莊焦化廠焦化廢水進行處理了研究。結果表明：通過對焦化廢水進行GC-MS分析，選擇出焦化廢水中含量較高的難降解物質，然后進行單一碳源優勢菌培養，獲得優勢菌群。優勢菌群投加于工藝的好氧段。整個中試過程分為污泥的培養及馴化階段，穩定運行階段及沖擊恢復階段。經過半年的實驗，整套工藝具有較好的穩定性及抗沖擊能力。對未經稀釋的焦化廢水的CODcr平均去除率為94.2%，氨氮平均去除率為85.6%。

1.3其他廢水處理新技術

1.3.1催化濕式氧化

催化濕式氧化是在高溫、高壓下，利用氧化劑將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水，達到去除污染物的目的。付迎春[11]等人以過渡金屬氧化物CuO為主火星組分，通過對MnO2的復合和摻入電子助劑CeO2的考察，研制出適用于催化濕式氧化處理氨氮廢水的復合催化劑。試驗表明，新型催化劑可使氨氮去除率達到98%，經處理后的廢水達到國家二級排放標準。

1.3.2Fenton試劑技術

亞鐵離子與H2O2組合形成的Fenton試劑在處理一些難降解有機物方面有一定的優越性。趙曉亮[12]等人以實際焦化廢水經A2/O工藝處理后的出水為研究對象，考察了Fenton試劑氧化法深度處理焦化廢水的效果和影響因素。結果表明，出水COD和色度等指標均可達到《城市污水再生利用工業用水水質》的要求。

1.3.3固定化細胞技術

固定化細胞技術是國際上從20實際60年代后期開始迅速發展的一項技術，它是通過化學或物理手段將游離的微生物固定在載體上使其高度密集，并使其保持活性，反復利用，可去除氮和高濃度有機物或某些難降解物質[1]。徐英[13]采用固定化微生物小球技術結合厭氧—好氧工藝處理焦化廢水，結果表明，經固定化微生物厭氧酸化24h、好氧曝氣24h后，出水COD為132.1mg/L，氨氮為24mg/L，達到國家GB8978-1996二級排放標準。

1.3.4超臨界水氧化法

超臨界水氧化技術是由Modell提出的一種能夠徹底破壞有機物結構的新型氧化技術。其原理是在超臨界狀態下，將廢水中所含的有機物用氧化劑迅速分解

成水、二氧化碳等簡單無害的小分子化合物。劉彥華[14]等人采用采用超臨界水氧化技術對焦化廠焦化原水進行試驗研究，處理后的水氨氮、COD和色度均達到或低于國家一級排放標準。

2.結語與展望

焦化廢水處理技術在近幾年內發展很快，在傳統的物理化學法、生物處理法的基礎上又研究出來了很多新技術、新工藝，但焦化廢水是一種很難處理的高濃度有機廢水，所以其處理技術仍有廣闊的發展空間。

（1）在將來的焦化廢水處理方法中生化法仍將是主要技術手段，因為它處理量大、成本低、無二次污染。

（2）高級氧化法能高效快速地將有機物氧化為二氧化碳、水以及其他低分子無機化合物，去除率高，氧化速度快，無二次污染。雖然運行成本相對較高，但隨著我國經濟發展對環境的要求日益嚴格，所以仍然具有廣泛的應用前景。

（3）多種處理工藝相互組合聯用也是焦化廢水處理技術的發展方向。

參考文獻

[1]單明軍，呂艷麗，叢蕾.焦化廢水處理技術.化學工業出版社.2007.30~211.[2]陳勁松，文一波，王凱等.Fenton氧化混凝沉淀法處理焦化廢水研究[J].水科學與工程技術,2009,1:18~20.[3]周靜，李素芹，蒼大強.粉煤灰深度處理焦化廢水中氨氮的研究.能源環境保護，2007，21(6):3~6

[4]滕濟林，張猛，李若征等.褐煤活性炭吸附處理焦化廢水.環境工程學報

[J].2011.5(1):117~120

[5]Zidovee Davor F, et al.Calcium carbonate scale controlling method [P].US 5 562 830, 1996

[6]劉紅，劉潘.多相光催化氧化處理焦化廢水的研究[J].環境科學與技術.2006,29

（2）

[7]李春杰,耿琰.顧國維.焦化廢水的一體化膜-序批式生物反應器處理[J].上海環境科學.2001,20(1):24~27.[8]張春暉.褐煤提質冷凝水的回用處理工藝研究[D].中國礦業大學博士論文.2009.9~23.[9]彭宗盛，馬超，張芳.A/O法處理焦化污水在馬鋼的成功實踐與探討.冶金動力，2006，115(3):30~32

[10]李捍東，凌海波，王強，等.投菌法應用于A/O工藝處理焦化廢水的中試研究.環境工程，2005，23(5):22~25

[11]付迎春,錢仁淵,金鳴林.催化濕式氧化法處理氨氮廢水的研究[J].煤炭轉化,2004,27(2):72~75.[12]趙曉亮，魏宏斌，陳良才等.Fenton試劑氧化法深度處理焦化廢水的研究[J].中國給水排水，2010,26（3）：93~95

[13]徐英.固定化微生物厭氧-好氧處理焦化廢水中COD及氨氮的研究[J].電力學報，2007，22（2）：162~165.[14]劉彥華，申英俊，楊超等.超臨界水氧化技術處理焦化廢水的試驗研究[J].環境工程，2010,28（3）：56~59

第五篇：我國復合材料力學研究與教學的先驅之一

我國復合材料力學研究與教學的先驅之一

下一頁 1 2 周履（１９１７—），結構力學和固體力學家。長期從事復合材料結構力學和彈塑性理論的教學與研究工作。在復合材料疊層板的彎曲和屈曲分析的研究工作中作出了貢獻。

周履，１９１７年４月３０日出生于浙江省湖州縣的一個書香之家。祖父是清朝舉人，擔任過地方官員和駐奧地利外交官員，做官時重視興修水利，所筑堤壩被稱為“周公堤”。父親周宗清早年留學德國，攻讀醫學，是個反帝愛國、進步的無黨派知識分子。母親王宗湞，支持并參與周宗琦的愛國進步活動，曾經親自給新四軍送過藥品。受家庭的熏陶，周履青少年時就喜愛讀書，養成了勤奮好學、刻苦鉆研的習慣。１９３４年，他以全校第一名的成績考入上海交通大學土木系。畢業后留校擔任助教。１９４２年上海淪陷，日本侵略軍進駐租界，周履不愿過亡國奴的生活，遂只身離家轉赴內地，到重慶綦江鐵路工程處任幫工程師，在農村工地的艱苦條件下為抗日戰爭效力。后來，他抱著“科學救國”的幻想，于１９４４年底赴美國康奈爾大學進修。他選修的課程之多，使他的導師都無法理解地驚問道：“你不要命啦！”１９４６年，他僅用一年時間獲得工學碩士學位。當時正值抗戰勝利，他以為國家富強有望，毅然放棄了攻讀博士學位的獎學金機會，懷著滿腔的愛國熱忱，返回祖國，在上海市工務局技術室擔任技士。但是當時社會政治腐敗，經濟崩潰，民不聊生，使周履痛感知識分子仍然報國無門。１９４７年，他再度赴美國康奈爾大學深造。１９５０年，他獲得工學博士學位，并在麻省波士頓市杰克遜·摩蘭德工程咨詢公司任工程師。

中華人民共和國成立后，祖國人民生活安定、經濟建設突飛猛進的消息使他十分激動，加上父母及其他親友的宣傳動員，重新燃起了周履的報國心、愛國情，他于１９５１年重返祖國，歷任嶺南大學和華南理工大學（原華南工學院）教授至今。

回國后，周履親身體驗到祖國建設迫切需要人才，因而將其全部精力都投入到祖國的高等教育事業和科學研究工作中去。１９５４年，他組建了結構力學教研組，并著力抓教學法建設，編寫講義、指導青年教師、健全試講制度等，使教學工作日益走上正軌。他十分重視師資隊伍的建設，親自為中、青年教師舉辦多期學術講座。１９５６年，他率先招收副博士研究生，促進了土木系學術水平的提高。在教學工作中，周履以其一絲不茍、誨人不倦的精神贏得了廣大學生和中青年教師的愛戴，因此于１９５６和１９５８年兩度被評選為廣東省教育先進工作者。１９６０年，華南工學院成立數學力學系，周履調任該系結構力學教研組主任，后任系副主任。他根據土木系的成功經驗，為應用力學專業師資隊伍的建設作出了新的貢獻。

周履一貫主張大學教師既要擔任教學，也要從事科學研究，并以自己的實際行動作出了表率。５０年代，他在擔任繁重的教學任務之余，積極研究結構設計，并以其思想活躍、見解獨到，深受同行們的贊譽。例如，針對當時結構力學界對“力矩分配法”的過份崇拜，周履正確地評價了該方法在學術上的地位，指出它實質上是數學中的迭代逼近法，而在運算時賦予了直觀的物理概念，使工程人員易于掌握。他認為，對古人和洋人的好的東西是應該學習的，但不要盲目崇拜，以至迷信。５０年代后期，為適應我國大規模經濟建設的需要，尋求更合理的設計理論，周履把科研方向轉移到塑性理論方面，是我國最早從事塑性力學研究的學者之一。７０年代末，他根據國家科技發展規劃，承擔了復合材料力學這個新課題。他主持建立研究室，組織培養研究梯隊，籌建中國力學學會復合材料專業組，多次參與籌備國際和全國性學術會議，在宣傳和推動我國復合材料的研究方面起了帶頭作用。１９６３年１月，周履遭歹徒襲擊，大腦受重傷，留下后遺癥，且體質孱弱，慢性疾病不斷。幾十年來，他在與病魔的頑強抗爭中堅持帶病工作，依然為尋求更合理的設計理論和推進我國復合材料力學的研究做了大量工作。

尋求更合理的設計理論

早在美國學習時期，周履對土木工程和結構力學就有很深的造詣。４０年代末，隨著厚壁結構在工業建筑中的使用增多和大型塊件的興起，作為結構單元之一的深梁引起了工程界巨大的興趣，正在攻讀博士學位的周履也注意到了這一研究動向。

深梁一般可分三類：受周期荷重作用的無限長梁、受非周期荷重作用的無限長梁和有限長深梁。前兩類問題可用傅立葉級數和傅立葉積分求解，第三類問題的求解比較困難，當時還甚少研究，原因是不易滿足所有邊界條件。周履在《深梁的分析》一文中采用了應變能方法，用兩個應力函數相疊加求得了有限長深梁的應力公式，畫出了曲線，并和有限差分法以及經典梁理論進行了對比，這在當時條件下，是屬于首創性的工作，有較大的理論和使用價值。

后來，他又在美國《土木工程》學報上發表了《深梁中的應力》一文，按彈性平面應力問題給出了各類荷載作用下分布的數值解。這對當時結構工程界深入了解深梁的特征和指導設計起了很大的作用。美國土木工程協會于１９５３年２月對這篇論文進行了討論，還出版了討論文選。當時有些著名教授如Ｍ．古茲曼（Ｇｕｚｍａｎ）和Ｊ．路易塞尼（Ｌｕｉｓｏｎｉ）亦參加了討論，并給予了它很高的評價，認為單跨深梁的分析是一個困難問題，作者的差分解是相當成功的，與光彈性實驗比較，當高跨比為１時，跨中截面最大彎曲應力的誤差不超過２０％。周履在這篇論文中列出的數據和圖表，已為后人引為設計依據。

為了適應我國大規模經濟建設的需要，尋求更合理的設計理論，從１９５４年開始，周履把研究的主攻方向移到塑性理論方面。當時，我國全面學習蘇聯，在鋼筋混凝土和鋼結構設計等方面都部分采用了按極限狀態計算的方法。為了適應工程實際的需要，周履努力學習塑性力學，研究了大量的資料。他通過舉辦講座，積極宣傳和推行極限設計理論，向中青年教師介紹了這一領域中重要作者的工作。

１９５６年，周履在校慶報告會上作了“塑性理論中的極限定理及其應用”的報告。這是一篇很有意義的綜述報告，引起工程界極大的關注，被國家建委主編的《經驗報導》雜志所刊用。后來，他又參加了《土木工程》學報關于《桿件系統中極限荷重的計算》一文的討論。他在討論文章中闡明的觀點得到作者李立和同行們的好評。

１９５６年，周履出席了全國第一屆力學大會。這一年，他首次招收了副博士研究生。根據高等教育部規劃的分工，他與清華大學一道率先研究薄殼理論和推廣薄殼結構設計。為了給研究生和年輕教師打基礎，他主講了В．З．符拉索夫（Власов）專著《薄殼理論及其在工程中的應用》一書。他對該書許多公式都認真推導，發現了不少錯誤或刊誤之處。有人評論說：“國內還很少有人像周先生這樣仔細地鉆研這本巨著。”

率先研究復合材料力學

１９７８年，周履應教育部科技局的邀請，參加了教育部理論與應用力學規劃會議，接著又參加了全國的力學規劃會議。國家宏偉的發展規劃給周履以巨大的鼓舞。他放棄了原已準備申報的研究項目，承擔了新興學科復合材料力學的研究。當時，我國雖在玻璃鋼方面的研究已有相當的基礎，但在復合材料力學領域幾乎還是未開墾的“生荒地”，既缺乏資料、設備，也缺乏受過這方面訓練的人才。周履認識到這一學科的研究對我國四個現代化建設的重要意義，立志組織隊伍攻克這一科學難關。在學院領導的關心和支持下，他主持籌建研究室。通過國外親友，他個人訂閱了幾種國外期刊和書籍，提供并指導研究室的同志們學習。他不顧自己身體多病，親自為大家講授“張量分析”和“復合材料細觀力學”，為以后的研究打下了較好的基礎。

１９８０年３月，根據中美文化交流協定，他受教育部委托，聘請美國南方大學Ｒ．Ｍ．瓊斯（Ｊｏｎｅｓ）教授來華講學和交流，組織了我國復合材料力學第一次大規模的學術活動。５月，他又邀請美國復合材料首席科學家、美國復合材料雜志主編蔡偉倫教授訪華，進行了更進一步的學術座談，同時邀集了國內部分單位代表進行商討，組織與協調我國復合材料力學的研究工作。在王震鳴的建議下，周履與中國科學院力學研究所、上海交通大學、大連工學院等單位磋商并發起籌建中國力學學會固體力學委員會復合材料力學專業組，經批準，周履擔任了專業組第一任組長。

周履認識到，復合材料的發展必須與有關學科相互滲透、相互促進，因此，他積極推動各種聯合形式的國內、國際學術交流。為了聯合活動，他擔任了中國航空學會復合材料專業委員會的副主任委員。通過中國航空學會、中國力學學會、中國宇航學會的共同努力，從１９８０年起，我國定期舉行全國復合材料學術會議，迄今已舉行了６屆全國性的和２次國際大型學術交流會。近年，他又參與籌建了中國復合材料學會，并當選為副理事長。

身為教育工作者的周履，深知培養人才對發展科研事業的重要性。他在研究室內建立并堅持定期進行學術討論的制度，精心指導和培養研究梯隊。他在我國率先招收了復合材料力學方面的碩士研究生。１９８０年７月，他接受教育部干部局的聘請，委托范賦群為全國力學講習班首次開設復合材料力學課程，并出版了《復合材料力學通訊》內部交流資料，達到了宣傳、普及的效果。為滿足本科生和研究生教學需要，他應高等教育出版社之約，與范賦群合作撰著了《復合材料力學》教材。該書較系統地反映了周履等人對復合材料力學中一些基本問題的看法，其中并包含有作者們的研究成果。

鑒于復合材料力學是一門新興學科，許多基本理論問題有待繼續發展。譬如，現有的復合材料細觀統計斷裂理論，實質上是套用了最弱環統計鏈式模型。它無法描述真實復合材料的非自相似隨機擴展的破壞方式。周履及其同事們創立了隨機擴大臨界核、亞臨界核理論，用統計斷裂力學的方法定量地描述了復合材料的多種形式的就位強度。這一工作被同行們認為是突破了現有的理論構架，可望獲得更進一步的發展。又如，現有的結構臨界力的線性理論，用于求解具有幾何和或物理耦合變形的復合材料結構，有時會得出不真實的結果。這一問題已為國內外學者所注意。周履及合作者們在指出問題的同時，提出了“非線性－耦合前屈曲二級線性－一級線性”的臨界力理論，將后屈曲理論轉移到了前屈曲，并可給出滿意的結果。

周履在注重復合材料力學基本理論研究的同時，還十分重視對求解方法的研究。１９８０年，在全國第一屆計算力學學術討論會上，周履應大會主席錢令希之邀，作了《復合材料力學分析的有限元法及計算機化簡介》的綜述報告。在這篇報告中，他強調了復合材料的特點，介紹了復合材料細觀和疊層分析的有限元方法，以及疊層破壞的宏觀分析，他強調指出了計算機在復合材料力學分析與計算中的重要性。這是我國計算力學領域中涉及復合材料最早的一篇綜述報告。

在《雙模量復合材料十字疊層矩形薄板的彎曲》一文中，作者們首次成功地將加權殘數法用于雙模量復合材料，表明了該方法用于雙模量材料的可行性及該文所用試函數的有效性。該文發表后，有關評論認為“用加權殘數法分析層合板彎曲問題已基本上解決了”；該文內容被收入有關加權殘數法的專著；其方法后來被引用到厚板問題、熱應力問題及疊層扁殼的彎曲問題。下一頁 1 2