第一篇：復合材料在航空領域中的應用

復合材料在航空領域中的應用

先進復合材料具有高比強、高比模、耐疲勞、多功能、各向異性和可設計性、材料與結(jié)構(gòu)的同一性等優(yōu)異性能，自上世紀60年代年問世以來，先進復合材料很快獲得廣泛應用，成為航空航天四大材料之一。下面就讓我們對先進復合材料的應用情況和其優(yōu)異性能做一簡要介紹。

1．應用先進復合材料可以顯著提高戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)性能

為滿足新一代戰(zhàn)斗機對高機動性、超音速巡航及隱身的要求，進入90年代后，西方的戰(zhàn)斗機無一例外的大量采用復合材料結(jié)構(gòu)，用量一般都在25％以上，有的甚至達到35％，結(jié)構(gòu)減重效率達30％。應用部位幾乎遍布飛機的機體，包括垂直尾翼、水平尾翼、機身蒙皮以及機翼的壁板和蒙皮等。如美國第四代戰(zhàn)斗機F-22復合材料用量已達到24%，而EF2000更高達43％，EF2000除鴨翼外，機身、機翼、腹鰭、方向舵都采用復合材料，結(jié)構(gòu)的“濕潤”表面的70％為復合材料，陣風也是如此，70％的“濕潤”表面為復合材料，約947kg之重。F-35的復合材料幾乎覆蓋了整個飛機外表面。

2．應用先進復合材料可以明顯增大軍用運輸機有效載重量

C-17是上世紀先進大型軍用運輸機的典型代表，C-17是1986年設計的，限于當時的水平，復合材料主要用于次要結(jié)構(gòu)，如雷達罩、整流罩、操縱面、口蓋、翼梢小翼蒙皮等，復合材料重約7258k，占該機結(jié)構(gòu)重量8.1%。樹脂基復合材料從非承力結(jié)構(gòu)發(fā)展到次承力構(gòu)件。在復合材料中碳纖維增強復合材料約占結(jié)構(gòu)重量6%，玻璃纖維塑料、Kevlar纖維增強材料占2%。而歐洲EADS正在研究的A400M屬于新一代大型軍用運輸機，在材料應用技術上有了一個新的飛躍，主要表現(xiàn)為先進復合材料占結(jié)構(gòu)重量的35%~40%。與C-17不同的是，在A400M上，碳纖維復合材料用于一些主承力結(jié)構(gòu)，而C-17的復合材料結(jié)構(gòu)重量比僅為8%，且主要用于操縱面及次要結(jié)構(gòu)。A400M的機身仍由傳統(tǒng)的鋁合金制成，但卻開創(chuàng)了采用碳纖維復合材料制造大型運輸機機翼的先河，機翼長達19米，令業(yè)界頗為矚目。

3．應用先進復合材料是高超聲速飛行器能否上天的關鍵因素

高超聲速技術主要指研制高超聲速（Ma>5）飛行器所需的相關技術。近中期將采用的材料將包括陶瓷纖維增強的金屬基復合材料、陶瓷及碳碳復合材料以及輕質(zhì)隔熱材料。此外，發(fā)動機及機身將需要導熱率高的材料，如碳碳復合材料。更遠的將來，將需要先進型的材料，如鈹基復合材料之類的超輕材料以及纖維增強陶瓷之類超高溫材料。

以NASA開發(fā)的第二代可重復使用航天飛機為例，油箱內(nèi)襯為復合材料。在推進系統(tǒng)中將采用陶瓷基復合材料發(fā)射斜軌、金屬基復合材料機匣以及樹脂基復合材料涵道。此外還將采用復合材料電子設備艙。第三代可重復使用航天飛機將為一智能結(jié)構(gòu)，具有自適應熱防護系統(tǒng)及智能化無損檢測裝置，自愈合的飛機結(jié)構(gòu)及表面。發(fā)動機材料將可能使用經(jīng)冷卻的復合材料、金屬基復合材料加力燃燒室殼體、超高溫復合材料。結(jié)構(gòu)材料將包括超高溫樹脂基復合材料、低成本耐腐蝕熱防護系統(tǒng)復合材料液氧油箱。

美國高超聲速飛行器X-43是由超燃沖壓發(fā)動機作動力裝置的驗證機。其油箱/機身由石墨/環(huán)氧框架及蒙皮組成。蒙皮外再覆以熱防護系統(tǒng)。飛機上翼面熱防護層為可剪裁的先進絕緣氈，下翼面為內(nèi)多層屏蔽絕緣物。后者是正處于開發(fā)中的防熱材料，由C/SiC外面板，中介陶瓷屏以及先進聚酰亞胺泡沫內(nèi)襯。中介陶瓷屏覆以貴金屬以降低其熱輻射。機翼及垂尾由鈦基復合材料制成，并有一個由二硼化鋯制成的前緣。

4．應用先進復合材料能大幅增加無人戰(zhàn)斗機載油量

國外目前研制的無人機以復合材料和傳統(tǒng)鋁合金的混合結(jié)構(gòu)為主。如“捕食者”“全球鷹”等均是如此。其中“全球鷹”的機翼和尾翼由石墨/環(huán)氧復合材料制造，而機身仍采用傳統(tǒng)鋁合金，復合材料占結(jié)構(gòu)重量的65%。

無人戰(zhàn)斗機是未來航空武器的一個重點發(fā)展方向。為滿足采購政策、隱身性能、機動性、生存力對材料的特殊需求，為盡可能地降低結(jié)構(gòu)重量、提高燃油裝載量，無人戰(zhàn)斗機結(jié)構(gòu)的一個顯著特點就是大量應用復合材料。以波音公司的X-45A為例，除機身的龍骨、梁和隔框采用高速切削鋁合金外，其余的機體結(jié)構(gòu)都是由復合材料制成。諾斯羅普格魯門公司的X-47A的機體除一些接頭采用鋁合金外，整個機體幾乎全部采用了復合材料。

5．應用先進復合材料可以極大提升民用飛機市場競爭力

民用飛機方面，復合材料的使用對于增大客艙濕度進而改善乘客的舒適度、降低油耗、易于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)/艙內(nèi)材料的一體化、減少零部件數(shù)量、簡化系統(tǒng)安裝及縮短總裝時間等方面潛力巨大。波音、空客兩家大型民用客機制造商均將其視為實現(xiàn)新飛機機體減重及降低直接運營成本的有效途徑。如在新一代波音787飛機上，復合材料用量將達到50%，創(chuàng)大型客機復合材料的應用記錄。歐洲空中客車公司在新近研制的A380型寬體客機的機翼和機身結(jié)構(gòu)上均采用了先進復合材料，用量已占結(jié)構(gòu)重量的25%，其中碳纖維增強復合材料占22%，另采用了3%玻璃纖維增強的鋁合金層板復合材料Glare。在機翼前緣等處還采用了聚苯硫醚熱塑性復合材料。該公司目前正在研制的新一代客機A350，復合材料的應用比例也將達到39%。

6．應用先進復合材料在減重的同時很好地改善了直升機抗墜毀性

直升機采用復合材料不僅可減重，而且對于改善直升機抗墜毀性能意義重大，因而復合材料在直升機結(jié)構(gòu)中應用更廣、用量更大，不僅機身結(jié)構(gòu)，而且由槳葉和槳轂組成的升力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)也大量采用樹脂基復合材料。H360、S-75、BK-117和V-22等直升機均大量采用了復合材料，如頃轉(zhuǎn)旋翼飛機V-22用復合材料近3000公斤，占結(jié)構(gòu)總重的45％左右，法德合作研制的“虎”式武裝直升機，復合材料用量更高達77％。

7．先進復合材料在航空發(fā)動機上也得到成功應用

航空發(fā)動機使用碳纖維增強樹脂基復合材料取代金屬材料可以有效減輕發(fā)動機重量，降低燃料消耗，增加航程。有資料報導，發(fā)動機減輕1磅重量，從而使飛機可減輕10～20磅重量。從70年代初，復合材料就成為TF39、F103特別是GE36UDF發(fā)動機研制計劃的一部分，在這些發(fā)動機上積累了經(jīng)驗之后，在GE90的風扇葉片上成功使用了高性能韌化環(huán)氧復合材料。此外，在F119風扇機匣、遄達發(fā)動機的風扇機匣包容環(huán)及反推力裝置上也廣泛采用了樹脂基復合材料。

近期開發(fā)的波音787的動力裝置GEnx的風扇機匣及風扇葉片，將由碳纖維/環(huán)氧樹脂基復合材料制成。除減重外，復合材料還表現(xiàn)出良好的韌性及耐蝕性。

至于陶瓷基復合材料等超高溫復合材料，目前已在M88、F119等發(fā)動機尾噴管等靜止件上獲得應用。

隨著飛行器向高空、高速、無人化、智能化、低成本化方向發(fā)展，復合材料的地位會越來越重要。國外預計，在下一代飛機上，復合材料將扮演主角，目前采用全復合材料飛行器的計劃正處于醞釀之中。

第二篇：博弈論在多個領域中應用廣泛

博弈論在多個領域中應用廣泛，在管理中的以下方面受到了廣泛關注。(1>博弈論在區(qū)域創(chuàng)新中的應用

研究對象主要包括企業(yè)之間的博弈，企業(yè)與政府之間的博弈，政府之間的博 弈。易余1}L運用演化博弈理論研究企業(yè)自主創(chuàng)新行為、模仿創(chuàng)新行為與市場結(jié)構(gòu)的演化，研究表明，在滿足一定的條件下，市場中進行自主創(chuàng)新投資的企業(yè)的比 例以及市場結(jié)構(gòu)將演化穩(wěn)定。政府的宏觀調(diào)控對于企業(yè)自主創(chuàng)新行為以及市場結(jié) 構(gòu)的演化起著至關重要的作用。劉義建立博弈模型，通過研究區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)內(nèi)各 個參與者的博弈，分析參與者共享隱性知識的可能性以及隱性知識應該怎樣在這 個系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)移，對怎樣才能更好地實現(xiàn)隱性知識在區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)內(nèi)共享提出對 策。郭朝陽從技術創(chuàng)新成本的角度，建立了國內(nèi)企業(yè)與國外企業(yè)技術創(chuàng)新競爭的 靜態(tài)博弈模型，根據(jù)模型，當國外企業(yè)以規(guī)模擴張為競爭目標時，我國企業(yè)只能 選擇漸進式的技術創(chuàng)新戰(zhàn)略。技術創(chuàng)新是經(jīng)濟發(fā)展的動力和源泉，企業(yè)是技術創(chuàng) 新的主體，但政府也應通過創(chuàng)新政策的介入來鼓勵和促進企業(yè)的創(chuàng)新。由于企業(yè) 和政府各自效用不同，從而對技術創(chuàng)新的投入戰(zhàn)略不同，雙方對技術創(chuàng)新投資時 都本著自己效用最大化的原則，使其在投資決策中二者相互博弈，趙惠芳通過一 個靜態(tài)博弈模型分析并試解釋某些現(xiàn)實經(jīng)濟現(xiàn)象。

(2>博弈論在人力資源管理中的應用

由于人力資源管理面對的對象主要涉及人與人之間的互動關系，所以用博弈 論來研究人力資源管理中的一些問題能夠較真實的模擬出管理情境，得出比較實 際實用的結(jié)論。賈蔚使用博弈論的有關模型，對企業(yè)在人力資源管理過程中企業(yè) 與其雇員之間的行為進行分析。張向前應用博弈論分析方法，在強調(diào)個人理性和 政府、社會、企業(yè)理性矛盾基礎上，研究分析人力資源管理中的公共資源等有關 人力資源的若干問題，建立相應的分析模型，提出了解決問題的建議。涂錦分析 了高校教師績效的現(xiàn)狀，在相關經(jīng)濟利益主體行為特征基礎上建立高校人力資源

第三篇：信息技術在數(shù)學教學領域中的應用

12010247253 吳姍姍

信息技術在數(shù)學教學領域中的應用

摘 要：教育技術的發(fā)展要求教師的角色發(fā)生根本性變化，作為教師要改變傳統(tǒng)的教育觀念，努力學習新的先進的教育教學理論，積極進行教學改革與實驗。隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，計算機這種媒體以其生動的圖像、聲音等多媒體效果已越來越受到各學科教師的歡迎。傳統(tǒng)的教學強調(diào)教師講的作用，在課堂上利用的媒體也多是粉筆、黑板和幻燈，教學過程顯得非常單調(diào)；而運用多媒體信息技術進行教學，可使學生手、腦、眼、耳并用，使學生有新穎感、驚奇感、獨特感、直觀感，能喚起學生的情趣，激發(fā)他們的興趣，從而提高教學效率。

關鍵詞： 信息技術

數(shù)學教學

優(yōu)化激活

以計算機技術和網(wǎng)絡技術為代表的信息技術，已逐步滲透到社會的各個領域，正日新月異的改變著人們的生產(chǎn)與生活、工作與學習方式。教育作為全社會的一個重要領域，當然也不例外，最令人矚目的信息技術與學科的整合。而對于數(shù)學，面對21世紀的挑戰(zhàn)，學生數(shù)學方面發(fā)展的愿望和能力最重要的基礎之一就是現(xiàn)代信息技術與新的數(shù)學課程理念的融合，現(xiàn)代信息技術為數(shù)學教學改革提供了切實可行的方案、方法和工具，營造了新的數(shù)學學習環(huán)境。教師運用現(xiàn)代多媒體信息技術對教學活動進行創(chuàng)造性設計，發(fā)揮計算機輔助教學的特有功能，在數(shù)學課堂上，為學生傳遞了形、聲、光、色、意等大量信息，將枯燥抽象的概念、復雜的計算過程，轉(zhuǎn)換成形象的畫面，生動地展現(xiàn)在學生面前，使數(shù)學與生活融為一體，學生津津樂 “看”、樂“思”、樂“學”?？梢允菇虒W的表現(xiàn)形式更加形象化、多樣化、視覺化，有利于充分揭示數(shù)學概念的形成與發(fā)展，數(shù)學思維的過程和實質(zhì)，展示數(shù)學思維的形成過程，激活我們的數(shù)學課堂，使數(shù)學課堂教學收到事半功倍的效果。

一、合理利用信息技術，可以激發(fā)學生的學習積極性。

“興趣是最好的老師”，有良好的興趣就有良好的學習動機，但不是每個學生都具有良好的學習數(shù)學的興趣?！昂闷妗笔菍W生的天性，他們對新穎的事物、知道而沒有見過的事物都感興趣，要激發(fā)學生的學習數(shù)學的積極性，就必須滿足他們這些需求。而傳統(tǒng)的教學和現(xiàn)在的許多教學都是嚴格按照教學大綱，把學生 1 封閉在枯燥的教材和單調(diào)的課堂內(nèi)，使其和豐富的資源、現(xiàn)實完全隔離，致使學生學習數(shù)學的興趣日益衰減。將多媒體信息技術融于教學課堂，利用多媒體信息技術圖文并茂、聲像并舉、能動會變、形象直觀的特點為學生創(chuàng)設各種情境，可激活學生的各種感官的參與，調(diào)動學生強烈的學習欲望，激發(fā)動機和興趣。

二、合理利用信息技術，可以激活學生的自主探究。

要充分發(fā)揮學生的主動性，要讓學生能根據(jù)自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方案。強調(diào)和利用各種信息資源來支持學生的學。為了支持學習者的主動探索和完成意義建構(gòu)，在學習過程中要為學習者提供各種信息資源。

在教學實踐中，老師們充分利用現(xiàn)代信息技術，結(jié)合教學內(nèi)容和學生的認知特點最大限度地為學生提供自主學習、自主探索的活動機會。如在教學《圓的周長》一課時，我首先通過電腦屏幕演示“圓一周的長”，使學生產(chǎn)生形象的感知，然后讓學生動手操作，將課前準備好的圓分別沿直徑滾動一周，觀察討論，滾動一周的長度與圓有什么關系？通過交流小結(jié)圓不論大小，圓的周長總是它直徑長度的3倍多一些，這個倍數(shù)是一個固定不變的數(shù)，這就是圓周率。最后推導公式，通過以上的觀察、操作、討論、小結(jié)，引導學生用簡潔、完整的語言表達“圓的周長”的計算公式。這樣不僅使學生主動參與公式的推導過程，而且讓學生體驗知識由未知、探索、已知的學習過程，培養(yǎng)學生自主探索的精神。在現(xiàn)代信息技術與數(shù)學教學整合的教學模式中，我們要充分利用信息技術的優(yōu)勢，充分調(diào)動學生認識與實踐的主觀能動性，讓學生真正成為數(shù)學學習的主人。

三、合理利用信息技術，可以激活學生的發(fā)散性思維。

數(shù)學教學過程，事實上就是學生在教師的引導下，對數(shù)學問題的解決方法進行研究，探索的過程，繼而對其進行延拓，創(chuàng)新的過程。于是，教師如何設計數(shù)學問題，選擇數(shù)學問題就成為數(shù)學教學活動的關鍵。而問題又產(chǎn)生于情境，因此，教師在教學活動中創(chuàng)設情景就是組織課堂教學的核心。現(xiàn)代多媒體信息技術如網(wǎng)絡信息，多媒體教學軟件等的應用為我們提供了強大的情景資源。數(shù)學是集嚴密性、精確性、邏輯性、創(chuàng)造性于一身的一門基礎科學，要想讓學生逐漸掌握這門科學，就應該注重在教學過程中培養(yǎng)學生的思維能力，特別是發(fā)散思維能力。教學《用地磚密鋪》時，我用心質(zhì)疑，啟發(fā)學生放飛思維：地磚的形狀往往是正方 2 形的，也有長方形的，我們還見過正六邊形的地磚。無論是正方形、長方形還是正六邊形的地磚，都可以將一塊地面不留空隙也不重疊地鋪滿，也就是密鋪。還有什么形狀的圖形可以密鋪地面呢？你知道這些多邊形能鋪滿地面的奧秘嗎？然后借助多媒體課件，通過各種圖片的 “飛”入“飛”出，把各種顏色的多邊形鋪成各種美麗的圖案，并讓學生自己親自操作鍵盤，進行有趣的拼圖。這樣，學生很快在動手操作、仔細觀察中揭開了多邊形能夠鋪地面的奧秘，教學內(nèi)容就由難變易了。

四、合理利用信息技術，可以優(yōu)化教學內(nèi)容。

如在教學《億以內(nèi)數(shù)的讀法和寫法》時，課前，我安排學生自己通過各種途徑（包括上網(wǎng)），搜集有關數(shù)據(jù)，課上學生代表匯報。上課時，學生帶來的材料：有的是查閱課外書籍，世界珍奇樹木的種類，某兩個星球之間的距離，中國土地面積大小等；有的是上網(wǎng)查詢，今年中央電視臺春節(jié)晚會的收視率，今年報名參加成人高考的人數(shù)，近期游覽九寨溝風景區(qū)游客的人數(shù)等??通過生動、富有教育意義、有說服力的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計材料，學生不僅輕松的完成本節(jié)課的教學任務，而且成功地接受了一次愛祖國、愛社會主義、愛科學的思想教育。教師這樣有意識地讓學生自己去查閱資料或進行社會調(diào)查，把學習數(shù)學由課內(nèi)延伸到課外，不僅開闊學生的知識視野、豐富了課余知識，并且培養(yǎng)學生自主探求知識的能力，提高學生搜集和處理信息的能力。我們正是利用網(wǎng)絡信息豐富、傳播及時、讀取方便、交互性強及信息資源跨越時空界限等特點，將傳統(tǒng)的課堂教學模式引向計算機多媒體網(wǎng)絡信息領域，將信息技術融合到小學數(shù)學教學中來。充分利用各種信息資源，引入時代活水，與小學數(shù)學教學內(nèi)容相結(jié)合，使學生的學習內(nèi)容更加豐富多彩，更具有時代氣息、更貼近生活，使教材“活”起來。從而促進學生對數(shù)學產(chǎn)生強烈的求知欲。

五、合理利用信息技術，可以優(yōu)化教學反饋。

知識的掌握、技能的形成、智力的開發(fā)、能力的培養(yǎng)，以及良好的學風的養(yǎng)成，必須通過一定量的練習才能實現(xiàn)。所以，練習是學生學習過程中的重要環(huán)節(jié)。在教師的主導作用下，發(fā)揮計算機容量大，信息的檢索、提供、顯示及信息類型的轉(zhuǎn)換方便迅速，信息傳播速度快的功能優(yōu)勢，巧妙設計練習，激發(fā)學生“樂學樂做”的情感非常重要。因此，在教學中，應廣泛借助多媒體為學生提供更多的 3 練習素材，更多的練習和表現(xiàn)自己能力與成就的機會。同時，也為教師提供及時獲得學生準確、真實的學習成效和學習態(tài)度及反饋信息的方法和途徑。

時代的發(fā)展，要求競爭者提高自身素質(zhì)，也要求學校教育走在發(fā)展的最前端，學校發(fā)展的方向要求教師更新教學手段，教學手段的更新首先要教師們轉(zhuǎn)變教育觀念，真正把現(xiàn)代信息教育技術融入到我們新課標所倡導的合作，探究性學習模式之中。在師生互動的教與學過程中，信息技術已成為產(chǎn)生數(shù)學問題，促進學生思維擴散的路標。

不過它僅僅是課堂教學的一個輔助工具，我們不能盲目的使用信息技術，用它來取代教師在教學活動中的地位。所以，正確客觀合理的將信息技術應用于課堂教學，積極探索現(xiàn)代信息技術于課堂教學整合方法，才是現(xiàn)代教師在新課標教學活動中應轉(zhuǎn)變的觀念。

參考文獻：

余文森等.《新課程的深化與反思》［M］.北京：首都師范大學出版社，2004 孔企平.《數(shù)學教學過程中的學生參與》[M].上海:華東師大出版社,2003尹啟泉.論課堂教學中的問題意識培養(yǎng)[J].中小學教師培訓,2005,03:57

第四篇：數(shù)字藝術在藝術設計領域中的應用

數(shù)字藝術在藝術設計領域中的應用

彭曉輝

（江漢大學藝術學院，湖北，武漢 430056）

摘要：數(shù)字藝術是集科學、藝術、技術為一體的現(xiàn)代藝術品締造的綜合性學科。它是通過數(shù)字化設備和軟件來表達藝術語言和設計思想的藝術形式。它不僅為設計師提供了前所未有的藝術形式和創(chuàng)意空間，它還具有方便的交互功能，設計中的所有物理操作將由機器代勞，工作效率得以提高。

關鍵詞：數(shù)字藝術；藝術設計；輔助設計；創(chuàng)新；

The Application of Digital Arts in the Field of Art Design

PENG Xiao-hui

(From Art College of Jianghan University, Wuhan 430056, Hubei Province, China)

Abstract: Digital arts is a comprehensive course created by modern art objects combining science, art and technology and an art form expressing art language and design ideas by digital equipment and software.It not only provides designers with an unprecedented art form and creative space but also has convenient interactive function.As all of the physical operations are performed by the machine, the working efficiency can be improved.Key words: digital arts, art design, aided design, innovation

1引 言

數(shù)字藝術的發(fā)展和應用幾乎涉獵了藝術設計的各個領域：視覺傳達設計、環(huán)境藝術設計、服裝設計、影視動畫、工業(yè)造型等。數(shù)字藝術能有如此蓬勃的發(fā)展，既表現(xiàn)了數(shù)字化技術對傳統(tǒng)方式的沖擊，也是科技與藝術的完美結(jié)合的體現(xiàn)?？萍嫉陌l(fā)展為現(xiàn)代藝術創(chuàng)作提供了新的載體，它不僅豐富了藝術設計的構(gòu)成語言和視覺效果，同時增強了藝術作品的感染力。設計者只需提供具體數(shù)據(jù)和完整的設計思想，即可快速高效完成現(xiàn)代數(shù)字藝術設計作品。計算機技術對數(shù)字藝術的推動和數(shù)字藝術在藝術設計領域中的應用是值得關注的。

2數(shù)字藝術的科技依賴性

數(shù)字藝術的造型與表現(xiàn)手段依賴于計算機技術，特別是計算機圖形圖像和軟件技術。數(shù)字藝術主要涉及計算機圖形圖像在藝術設計不同研究方向的應用與實踐，特別是圖像處理及影視動畫軟件技術的應用。軟件，從核心來講，是算法和編程的集合，它們具有更友好和人性化的界面、圖形編輯工具及操作環(huán)境，為設計師打造了更自然、更方便的設計空間，而把繁雜的算法語言、編程邏輯和運算公式都隱藏在“后臺”。因此軟件開發(fā)和程序設計是計算機工程師的事情。這并

不意味著數(shù)字藝術設計師不需要學習計算機語言，目前很多特效和交互設計都需要用計算機編程來定制，而一般的應用軟件并沒有這些特殊的模塊。如：FLASH數(shù)字藝術設計中的交互動畫就需要設計師動的ActionScript編程知識；這些知識對于平面設計、游戲設計等都是非常重要的。因此，設計師不僅要懂得使用軟件，還要能夠輔助編程來實現(xiàn)僅通過軟件所無法實現(xiàn)的藝術效果。

數(shù)字藝術對技術的依賴與傳統(tǒng)藝術對創(chuàng)作材料的依賴有所不同，傳統(tǒng)的繪畫藝術的創(chuàng)作依賴于畫筆、畫布、顏料等物質(zhì)材料，而觀賞者對作品的欣賞并不依賴于這些物質(zhì)材料。但在數(shù)字藝術中，創(chuàng)作者和觀賞者對硬件的依賴是相同的，如二者都需要電腦或網(wǎng)卡等。所不同的是，創(chuàng)作者依賴于更多的創(chuàng)作軟件。于是藝術家就必須成為技術人員，因為他們必須掌握運用軟件，而IT技術的發(fā)展迅猛，軟件更新快，這促使藝術者必須不斷學習。技術的迅速發(fā)展，使藝術家不斷地思考如何利用一種新的創(chuàng)作資源進行藝術創(chuàng)新，這種創(chuàng)作資源使藝術家可以極其逼真地再現(xiàn)任何形象，也可以隨意塑造任何形象[1]。

3數(shù)字藝術的應用

3.1 數(shù)字藝術在視覺傳達設計中的應用

視覺傳達設計包括平面設計、包裝設計、書籍設計、廣告設計、電子視傳設計等。在所有設計行業(yè)中，視覺傳達設計最易受到計算機系統(tǒng)的影響。其中，計算機桌面排版技術、計算機圖形工作站以及相關藝術設計軟件的發(fā)展，引起了設計行業(yè)乃至整個印刷工業(yè)的巨大變革，計算機輸入、輸出設備的研發(fā)也因此得到迅速發(fā)展。

在視覺傳達設計中，數(shù)字藝術設計具有傳統(tǒng)設計手段無法比擬的強大優(yōu)越性，它能快速有效地進行圖像的編輯；印刷分色打樣等許多印前工作也都可以通過計算機進行處理；可以很出色地實現(xiàn)復雜而精確的點、線、面的繪制；可模擬特殊效果的圖像，如浮雕效果等；它還可以將多幅圖像進行疊加、羽化，產(chǎn)生虛擬而又真實的視覺效果；也可迅速修改畫面中任何部分的色彩和形狀，設置各種字體，拷貝設計元素，并將畫面存儲以便隨時調(diào)出使用、調(diào)整，這大大提高了工作效率[2]。

3.2 數(shù)字藝術在服裝設計中的應用

服裝行業(yè)最初是為了提高生產(chǎn)效率才實施計算機化的。首先是服裝樣版的數(shù)字藝術設計，這樣就可以用最少的材料進行合理的安排。服裝效果圖也可以在計算機上完成，利用計算機數(shù)字藝術軟件可以很輕松地對服裝設計效果圖進行繪制和色彩調(diào)整；利用服裝打版軟件可以直接完成服裝制版、做縫份、牙口、記號、開省、貼邊、剪接等傳統(tǒng)制圖方法[2]?？梢宰詣优虐婕叭藱C交互式排版，同時開

啟服裝設計圖與打版圖，使設計觀念具體化；可以建立常用的打版符號作為版型的制圖標示，讓打版師與縫制工人達到最佳的協(xié)調(diào)，使作業(yè)流程連貫化。

服裝設計軟件的應用使得設計表現(xiàn)手法多種多樣，可以運用三維動畫軟件將模特的形體數(shù)據(jù)化，在計算機中形成一個虛擬空間中的模特，然后將設計的服裝也轉(zhuǎn)化為計算機數(shù)據(jù)，在虛擬空間中與虛擬的模特進行位置結(jié)合，通過視頻輸出，有助于設計師對其作品的細節(jié)和整體效果的把握，在還沒有成批量生產(chǎn)之前，通過虛擬數(shù)字藝術設計將其做得盡善盡美。服裝面料的印染重塑也主要使用計算機系統(tǒng)，用藝術設計軟件將圖案紋樣編輯好，然后進行菲林制作和感光制版。目前服裝行業(yè)軟件存在多版本不統(tǒng)一的問題，企業(yè)使用的和學生所學的并不一致。這種矛盾有待教育機構(gòu)、服裝企業(yè)和軟件開發(fā)商協(xié)同解決。

3.3 數(shù)字藝術在工業(yè)造型設計中的應用

工業(yè)造型設計涉及產(chǎn)品造型、色彩、美學、人機、標志等方面的內(nèi)容。未來的造型設計不僅要表現(xiàn)產(chǎn)品的三維效果，而且還要模擬產(chǎn)品的工作狀況，它可以研究用戶對產(chǎn)品的反應，也可以從生產(chǎn)的角度來檢驗設計。產(chǎn)品模型用三維建模軟件來制作，然后用動畫軟件表現(xiàn)產(chǎn)品要完成的預想功能，這樣使用者就能全方位觀察產(chǎn)品并體會產(chǎn)品在使用甲的感覺。

數(shù)字藝術中，概念設計的魅力就在于你要設計一款仿佛真的存在于特定世界的物品，它在那個世界應該是高效率的，可用的。這要建立在對已存在的機械結(jié)構(gòu)和工業(yè)設計的深刻理解上。計算機將概念設計圖通過數(shù)字藝術軟件轉(zhuǎn)換為設計創(chuàng)意，渲染生成效果圖方案；這還為生產(chǎn)制作提供數(shù)據(jù)，從CAD到CAM等系統(tǒng)，還有新開發(fā)的CIMS計算機集成制造系統(tǒng)，計算機參與整個產(chǎn)品的設計和制造過程[3]。

汽車工業(yè)設計就是較早運用計算機數(shù)字藝術設計的行業(yè)之一。20世紀80年代中期，世界上大多數(shù)大型的汽車制造商都安裝了計算機設計系統(tǒng)，并開始認識到運用計算機設計汽車要比傳統(tǒng)的方法更為有效。計算機技術在設計車身的同時，還能顯示出汽車的所有表面特征和材質(zhì)效果，它比實物攝影更靈活。由于虛擬的場景中沒有一粒塵埃，所以產(chǎn)品的效果也可以一塵不染。這種模型的質(zhì)量和精準度遠遠超過了手工技法，使設計師能建造出更為逼真的模型。

隨著工業(yè)造型設計在工業(yè)產(chǎn)品設計中的廣泛應用，設計師提出了數(shù)字三維建模和其他數(shù)字藝術軟件結(jié)合，進行高質(zhì)快速的應用設計，縮短了工業(yè)造型設計周期，降低了設計成本，使造型設計和生產(chǎn)加工更方便、更迅速、更精確。數(shù)字藝術和工業(yè)造型設計的成熟結(jié)合，將為未來的工業(yè)造型設計師提供更為豐富的造型語言和創(chuàng)新手段。

3.4 數(shù)字藝術在環(huán)境藝術設計中的應用

計算機已成為環(huán)境藝術設計專業(yè)人員不可缺少的重要工具，數(shù)字藝術軟件不僅可以繪制線稿圖，還可以繪制高質(zhì)量的環(huán)境效果圖。隨著計算機硬件的不斷升級和設計師對軟件的熟練掌握，環(huán)藝設計效果圖在質(zhì)量上有了令人矚目的提高。

數(shù)字藝術的設計模式使設計師從繁重的手工繪圖中解放出來，利用計算機可以完成從方案設計、施工圖紙到效果圖的全部設計工作。目前進行環(huán)境藝術設計的軟件很多，應用AutoCAD, 3DS MAX和Photoshop組合軟件即可取得很優(yōu)秀的效果，它們可以完成平面設計圖到三維效果圖、三維動畫、虛擬現(xiàn)實的全套操作 [4]。

數(shù)字藝術的可視化應用也越來越受到環(huán)境藝術設計師的重視。設計者可以把天空、樹木、湖泊、人物以及規(guī)劃區(qū)域附近的保留性景點通過數(shù)碼相機拍攝下來，并將這些素材輸入計算機，當我們在三維軟件中將規(guī)劃模型建好并調(diào)整角度后，便將它們一同合成到計算機中，這樣就能直觀地觀察規(guī)劃方案和周邊環(huán)境是否和諧統(tǒng)一，如需調(diào)整、修改，也很方便、直接。三維動畫在計算機平臺的推廣和應用，我們可以始終身臨其境地在三維環(huán)境里進行直觀、真實的創(chuàng)作和設計[5]。數(shù)字藝術這一信息時代的寵兒在環(huán)境藝術設計領域中，越來越多地影響和改變著傳統(tǒng)的設計方法和觀念，它將為環(huán)境藝術設計開辟更廣闊的新天地，使環(huán)境藝術設計師的工作更加流暢、完善。

3.5數(shù)字藝術在多媒體動畫設計中的應用

多媒體是基于數(shù)字藝術的媒體，是文本、圖形、圖像、聲音、動畫和視頻等諸多成分的交織組合。數(shù)字動畫是指利用計算機數(shù)字化技術生成具有空間維度的動態(tài)連續(xù)運動畫面的一種形式。它是建立在傳統(tǒng)動畫基礎上，采用計算機圖形圖像技術發(fā)展起來的一門高新技術。它利用計算機動畫制作軟件和輸入輸出設備直接在計算機構(gòu)建的虛擬空間中制作數(shù)字模型和材質(zhì)，配合模擬燈光和攝像機，再為模型或攝像機設置運動軌跡，通過最終的渲染從而在計算機顯示器上顯示出運動的連續(xù)畫面。計算機動畫所生成的是一個虛擬的世界，虛擬景物并不需要真正去建造，物體、虛擬攝像機的運動也不會受到什么限制，動畫師可以自由地去創(chuàng)造虛幻世界。動畫使得多媒體信息更加生動，富于表現(xiàn)力[6]。

基于數(shù)字藝術的多媒體動畫首先應用于傳媒娛樂，也就是電影、游戲等。許多電影中以假亂真的影視特效，其實都是計算機動畫生成的畫面。其次是宣傳，利用多媒體動畫全方位地表現(xiàn)某種信息。其他，如國際、國內(nèi)各方面的形式發(fā)展變化分析，城市規(guī)劃預想等工作，也很適合用多媒體動畫來表達；仿真模擬在軍事、醫(yī)學、經(jīng)濟、工程等許多方面都用得上多媒體動畫技術；采用多媒體動畫技術制作的課件直觀而生動，能充分調(diào)動學生的興趣，形象生動地傳授知識，達到較好的教學效果，為現(xiàn)代教育技術的發(fā)展奠定了基礎。通過計算機網(wǎng)絡展廳將多

媒體動畫實踐成果進行展示，它既是對學生實踐情況和教師指導工作的檢驗，也是促進學生進一步學習和提高的好渠道[7]。

數(shù)字藝術動畫以計算機圖形學，特別是實體造型和虛擬現(xiàn)實技術為基礎，涉及圖像處理技術、運動控制原理、視頻技術、藝術，甚至視覺心理學、生物學、人工智能等領域，它以其自身的特點逐漸成為一門獨立的學科。

4結(jié)束語

學會運用數(shù)字藝術，這將為我們認識和表現(xiàn)世界提供新的途徑。了解數(shù)字化設計和傳統(tǒng)手繪設計的關系，學會應用數(shù)字藝術設計軟件，提高動手能力和創(chuàng)新精神。從科學和藝術結(jié)合的歷史背景來看，數(shù)字藝術的出現(xiàn)絕對不是偶然，而是時代進步的必然產(chǎn)物，是人類對科學和藝術追求的一個重要的里程碑。隨著計算機技術的發(fā)展、隨著現(xiàn)代社會信息化的不斷加深，數(shù)字藝術的活動范圍和表現(xiàn)深度將不斷加大。今天的數(shù)字藝術借助其強大的數(shù)學模型和精確的幾何表現(xiàn)手段，在現(xiàn)代工業(yè)造型設計中也發(fā)揮著越來越重要的作用。結(jié)合了繪畫、攝影、動畫和三維空間再現(xiàn)的種種優(yōu)勢，數(shù)字藝術正在成為數(shù)字藝術家們表現(xiàn)人類精神世界、探究作為“內(nèi)在自然”的人類生命的奧秘的有力工具。瑪格利特、達利等人開拓了超現(xiàn)實主義藝術。而當代數(shù)字藝術恰好是對傳統(tǒng)藝術的補充和提升。數(shù)字藝術打破了客觀世界局限，將抽象思維和意念直接通過計算機硬件和軟件再現(xiàn)于電子顯示器上[8]。這無疑是人類認識世界和表現(xiàn)自身藝術思維的一步大的跨越。

參考文獻：

[1] 李四達.數(shù)字媒體藝術概論[M].北京：清華大學出版社, 2006.[2] 彭曉輝.計算機輔助藝術設計[M].武漢：華中科技大學出版社，2006年.[3] 陳宇晨，王大中等.數(shù)字制造與數(shù)字裝備[M].上海：上?？茖W技術出版社，2011.[4] 陳志明.精雕細琢：中文版PhotoshopCS5建筑表現(xiàn)技法[M].北京：機械工業(yè)出版社2011.[5] 劉光然.虛擬現(xiàn)實技術[M].北京：清華大學出版社，2011.[6] 黃峻.Flash MX動畫大風暴[M].北京：北京科海電子出版社, 2003.[7] 吳傲冰，黃華明，王萍.基于網(wǎng)絡技術的藝術設計實踐教學系統(tǒng)[J].實驗技術與管理，2010,27（12）：139.[8] 李四達,數(shù)字媒體藝術史[M].北京：清華大學出版社, 2008.

第五篇：材料科學在醫(yī)學領域中的重要應用

材料科學在醫(yī)學領域中的重要應用

摘要：材料科學是一門多學科交叉的綜合性學科，在很多科學領域都起著至關重要的作用。在醫(yī)學科學方面，它一次次的掀起新技術的革命，促進醫(yī)學的不斷發(fā)展。目前，它在解決困擾醫(yī)學界多年的難題——器官移植方面也起著重要的作用。

關鍵詞：材料科學、醫(yī)學、器官移植、生物醫(yī)學材料、醫(yī)用金屬材料、高分子水凝膠。

材料科學是基于物理，化學，力學，計算機科學、數(shù)學和生物學等基礎科學而形成的一門多學科交叉的綜合性學科，以研究材料性質(zhì)，組成和結(jié)構(gòu)，合成和加工以及它們之間關系為內(nèi)涵和特色。它既是一個以探索自身規(guī)律為目標的基礎科學領域，又是一門與電子，冶金，能源，化工和機械等工程技術密切相關的應用科學。它在工業(yè)，航天航空，信息技術，交通運輸，軍事，醫(yī)學等領域都起著至關重要的作用。

在醫(yī)學領域，材料化學必不可少，新材料的不斷產(chǎn)生和應用在醫(yī)學領域掀起一次次的技術和觀念革命，不斷推動著醫(yī)學科學的前進與發(fā)展。微創(chuàng)介入技術的誕生，使得多年來醫(yī)療服務中追求已久的“及時，微創(chuàng)，無痛，舒適”的觀念終于得到實施，特殊的器械與材料使得醫(yī)生在進行手術時可以把刀口開小，有效減少病人的出血和創(chuàng)傷，使病人并發(fā)癥少，術后恢復快，尤其在治療心腦血管疾病方面更是療效顯著。納米材料的應用更是在醫(yī)學領域掀起了風暴——空心結(jié)構(gòu)的金納米粒子利用納米材料特有的小尺寸效應在腫瘤診斷和治療方面起著重要作用，貴金屬納米銀以其超強的還原能力成為一種性能優(yōu)良的抗菌材料，而目前正在研發(fā)的用于醫(yī)學方面的納米機器人相信其一旦問世，也將震撼世界。

在長期的醫(yī)學治療方面，對于病變的器官和組織，在器官移植技術沒有出現(xiàn)之前，人們長期停留在以藥物進行治療和緩解的階段。但能以藥物治好的都是輕中度的病變，而對已經(jīng)重度病變或是已經(jīng)壞死的器官，藥物根本不起作用，病人只能在極大的痛苦中死去。多年以來，醫(yī)療界一直在探求是否能夠進行器官移植來挽救患者的生命。但器官移植存在著三個重要的難關——1.移植器官一旦植入受者體內(nèi)，必須立刻接通血管，以恢復輸送養(yǎng)料的血供，使細胞賴以存活，這就要求有一套不同于縫合一般組織的外科技術。2.切取的離體缺血器官在常溫下短期內(nèi)（少則幾分鐘，多則不超過1小時）就會死亡，不能用于移植。而要在如此短促的時間內(nèi)完成移植手術是不可能的。因此，要設法保持器官的活性，為器官移植手術贏得時間。3.醫(yī)療上用的器官來自另一個人。但是受者作為生物有著一種天賦的能力和機構(gòu)（免疫機構(gòu)），能對進入其體內(nèi)的外來“非己”組織器官加以識別、控制、摧毀和消滅。這種生理免疫過程在臨床上表現(xiàn)為排斥反應，導致移植器官破壞和移植失敗。人類的主要兩大類主要抗原：ABO血型和人類白細胞抗原(HLA)，它們決定了同種移植的排斥反應。ABO血型只有4種(O、A、B、AB)，尋找ABO血型相同的供受者并不難；但是HLA異常復雜，現(xiàn)已查明有7個位點，即HLA──A、B、C、D、DR、DQ、DP，共148個抗原，其組合可超過200萬種。除非同卵雙生子，事實上不可能找到HLA完全相同的供受者。所以，同種移植后必然發(fā)生排斥反應，必須用強有力的免疫抑制措施予以逆轉(zhuǎn)。在經(jīng)過幾十年的探索及解決這些問題之后，1962年美國J.E.默里第一次進行人體腎移植獲得了長期存活，標志著器官移植作為醫(yī)療手段成為現(xiàn)實。

但是盡管器官移植手術經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)十分成熟，但仍然存在著很大的 弊?。?.可移植的器官數(shù)量稀少，往往很多病人還未等到所需器官就已去世。2.某些器官移植的難度太大，醫(yī)生稍不注意就會造成醫(yī)療事故。3.某些病人因自身體質(zhì)原因不能進行器官移植。4.由于病人體質(zhì)的各不相同，免疫抑制藥物的用量很難控制，往往引起較大的不良反應。5.道德、倫理、法律上的某些問題不允許進行有關的器官移植。

但是，生物醫(yī)學材料的出現(xiàn)和應用有效的解決了這一問題。生物材料種類繁多，按照其屬性，可分為天然生物材料，合成高分子生物材料，醫(yī)用金屬材料，無機生物醫(yī)學材料，雜化生物材料，復合生物材料等等。其中，醫(yī)用金屬材料應用最早，可被用做生物材料的金屬和合金，是非常合適的外科用金屬材料。它具有較高的機械強度和抗疲勞性能，良好的生物力學性能和優(yōu)良的抗生理腐蝕性，生物相容性，無毒性和簡易可行及確切的手術操作技術。眾所周知，骨、牙齒這樣的硬組織損壞之后，由于器官移植所需費用過高且會產(chǎn)生免疫排斥反應，所以具有和這些硬組織一樣有較高的強度和韌性的的金屬材料被廣泛的應用于修復和替換這些硬組織。如不銹鋼材料因其具有耐蝕性和屈服強度，所以可以用來制成多種形體，如髓內(nèi)針、齒冠、三棱刀等器件和人工假體用于臨床；鈷基合金由于具有極為優(yōu)異的耐腐蝕性和耐磨性而被應用于人工關節(jié)的制作，人工骨及骨科內(nèi)處固定器件的制造，齒科修復中的義齒，心血管外科及整形科等；記憶合金由于其特有的形狀記憶效應，而在臨床上被應用于如外耳道之類的管腔狹窄的治療，斷骨連接，彎曲脊柱矯正等等。醫(yī)用高分子材料的應用也十分廣泛。由于其是由天然聚合物衍生或改性而來，因此其具有一些獨特的性能。如高分子水凝膠，它由于具有三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，所以具有在水中能夠吸收大量的水分溶脹，并在溶脹后繼續(xù)保持其原有結(jié)構(gòu)而不被溶解性質(zhì)，因而被廣泛的應用于生物醫(yī)藥領域。它類似于生命組織材料，表面粘附蛋白質(zhì)及細胞能力很弱，在與血液、體液及人體組織相接觸時，表現(xiàn)出良好的生物相容性，它既不影響生命體的代謝過程，代謝產(chǎn)物又可以通過水凝膠排出，性質(zhì)上類似于細胞外基質(zhì)部分，吸水后還可減少對周圍組織的摩擦和機械作用。因此，它可以代替壞死或功能低下的器官，起到相同的作用——1.可作為組織填充劑，注射隆乳、面頰、顳部、臀部填充，陰莖加粗等。2.防止受傷的子宮角、腱、腸的漿膜引起組織之間的粘連。因其含水率高，避免了血栓的粘附；又因其柔軟而富彈性，傷害所接觸生物組織的可能性很小。3.因為其具有透氣性和生物適應性，可制作成角膜接觸鏡，具有矯正視力和追求美觀的作用，而且比傳統(tǒng)的隱形眼鏡更加方便，舒適，也比傳統(tǒng)的視力矯正手術更加安全、可靠。當然，具有像這樣的特殊功能及生物活性的材料還有很多，它們都可被用作制成相應的人造器官來造福人類。目前由于多種新材料的誕生和應用，越來越多的衰竭或壞死器官可以被新研發(fā)出的人造器官所取代。其生理功能和移植器官的功能不想上下，甚至更為優(yōu)異。而且沒有免疫排斥反應，患者的恢復時間也較快。雖然此項技術目前還不十分成熟，但是相信日后必將在醫(yī)學領域帶來一場革命。

當然，材料科學在醫(yī)學領域的重要作用不僅于此，醫(yī)療觀念、技術、手段、器械等的不斷進步都與材料科學的發(fā)展有著重要關系，材料科學對醫(yī)學科學的發(fā)展有著重要影響與推進作用。

參考文獻： 百度百科

《水凝膠在醫(yī)學領域的熱點研究和應用》，楊連利，梁國正《材料導報》2007年2月第21卷第二期

《水凝膠的應用與研究發(fā)展》，王萃萃，楊偉平，許戈文《PU技術》 《口腔材料器械雜志》