第一篇：造紙業(yè)中酶制劑的運用與進展研究論文

酶是自然界動植物、部分有機體內產生的一類大型蛋白質，具有專一、高效和多樣性的特點，可降解部分特定的高分子，作為生物催化劑加快反應速度。20年來，酶制劑在制漿造紙工業(yè)中的應用有了很大的發(fā)展，尤其在生物制漿中減少蒸煮化學品的用量、生物漂白過程中減少漂劑的用量、生物酶促打漿節(jié)能減排技術、酶法廢紙脫墨性能的改善、紙漿的酶法改性、制漿造紙廢液生物處理、利用生物酶改進紙漿的濾水性、紙漿中樹脂控制、用生物手段控制腐漿等諸多方面。

1酶制劑在制漿造紙工業(yè)中的應用

1.1酶在生物制漿方面的應用

生物制漿主要包括化學法制漿和機械法制漿。生物化學法制漿是指通過生物方法對木片進行預處理，以減輕木片成漿的蒸解度，減少蒸煮化學藥品的用量，降低堿回收強度、減少漂白化學藥品用量，以及降低漂白廢液的污染負荷等。當今，生物化學制漿的研究已發(fā)展到中試和工業(yè)化規(guī)模，而且預處理方法從菌的預處理轉向采用酶進行預處理，這是因為菌不如其產生的酶穩(wěn)定和對環(huán)境的適應性好。經過酶制劑處理的植物纖維原料，再經過化學法處理和蒸煮后，纖維的質量有一定的改善和提高。白延坤等〔3〕研究光葉褚白皮機械生物法制漿的結果表明，和對照漿相比，纖維素的脫除率略高，果膠脫除率略低、木素脫除率較高、戊聚糖得到保留更多，而且成漿周期明顯縮短。陳嘉川等首先用聚木糖酶預處理麥草，在相同的工藝條件下對常規(guī)化學法制漿和酶法化學制漿進行比較實驗得出:聚木糖酶的預處理明顯提高麥草的脫木素程度，紙漿的卡伯值降低兩個單位，蒸煮的用堿量減少，紙漿得率有所提高。與常規(guī)的化學法制麥草漿相比，酶制劑處理的化學麥草漿的物理強度和光學性能都有明顯改善。因此，聚木糖酶預處理可以改善原料的制漿性能、減少能耗。

當今，生物法機械漿是國內外制漿造紙科研人員研究的重點和熱點。生物法機械漿是在磨漿前用微生物菌如白腐菌對木片進行預處理，或者用酶制劑對木片進行預處理，以降低樹脂的含量，節(jié)約磨漿能耗，減輕環(huán)境污染，改善紙漿的成紙強度?，F己表明，對預處理后的木片進行磨漿可節(jié)省10%一30%的動力，而且紙漿的強度有所提高。在機械磨漿前用真菌或酶處理楊木片，與未經生物預處理的機械法制漿相比，電能節(jié)約20%一40%，耐破指數由o.92kPam飛上升到2.05kpa.m飛，撕裂指數由2.03IllN耐g上升到4.53mN耐g、抗張指數由29.5N耐g上升為52.8N而g〔6一7〕。經過生物酶預處理的火炬松木片機械漿和未經處理的相比，除了抗張指數略微降低外，其他成紙的物理指標與楊木相似。實驗研究還表明，預處理的最適宜條件是木片處理時要有充足的菌或酶、處理時間和適合的處理條件。上述的生物制漿法雖然針對木材原料進行研究，但對其他造紙原料的生物法機械漿制備也同樣有效。

1.2生物酶制劑在生物漂白技術方面的應用

生物漂白是利用微生物菌或酶制劑與紙漿中的某些成分作用，然后進行脫木素或使其有利于脫木素，從而改善紙漿可漂性，提高紙漿白度的過程。生物漂白可節(jié)省化學漂劑，改善紙漿性能，減少漂白污染。

目前，用于紙漿漂白的酶制劑主要有兩大類:半纖維素酶和木素降解酶。半纖維素酶是指聚木糖酶和聚甘露糖酶;木素降解酶主要包括漆酶、過氧化物酶和錳過氧化物酶。20世紀80年代，制漿造紙工作者對聚木糖酶輔助漂白進行了廣泛而深入的研究，并取得大量的研究成果:無論是闊葉木漿、針葉木漿、竹漿、草漿，還是硫酸鹽漿、其他化學漿和化學機械漿，無論是與傳統的有氯漂白，還是與先進的無氯漂白相結合，聚木糖酶的助漂作用都能促進漿中殘余木素的降解，進一步提高木素的脫除程度、漂后紙漿的白度和穩(wěn)定性，同時減少后續(xù)漂白段漂劑的用量，從而減輕紙漿漂白對環(huán)境的污染。

對于聚木糖酶漂白機理探索和研究，國內外制漿造紙工作者進行了大量的探索和實驗，目前尚未得到明確的理論。但普遍認為的助漂理論有以下幾點:第一，聚木糖酶破壞了聚木糖的連接鍵，使LCC鍵斷裂，漂白化學試劑到達紙漿纖維的可及度提高，利于木素的脫除;第二，蒸煮后期蒸煮堿液濃度降低引起聚木糖的二次沉淀，這些聚木糖阻礙了漂白化學試劑對紙漿中殘余木素的作用，而聚木糖酶能使這些聚木糖水解或部分水解，使漂白化學試劑更易脫去殘余木素，紙漿的漂白得以實現;第三，聚木糖酶還會降解紙漿中的一少部分半纖維素，使纖維細胞壁變得疏松，木素更容易脫除;第四，聚木糖酶能去除蒸煮中產生的己烯糖醛酸聚木糖衍生物[8]，進一步改善紙漿的漂白性能。

用于生物漂白的聚木糖酶，要求有很強的耐堿耐高溫性，可利用蛋白質工程和基因工程方法和手段獲取耐堿耐熱性能優(yōu)良的聚木糖酶，這是目前制漿造紙酶制劑研究的熱點，相信將來重組酶會更有效地應用于漂白工藝中去。漆酶能氧化非酚型的木素模型化合物〔9]，因而吸引了眾多專家學者研究其對紙漿的助漂白作用。漆酶介體系統(laccase一mediator一system，LMS)在一定條件下對紙漿進行適當時間的處理，能使紙漿卡伯值大幅下降。錳過氧化物酶漂白需要在添加劑存在的情況下才能實現助漂性能，雖然其助漂效果良好，但因為酶添加劑的價格昂貴，較難實現商業(yè)化。表1是多種酶在紙漿漂白中的應用情況。

1.3酶制劑在酶促打漿和節(jié)能減排方面的應用

酶促打漿的概念是用高活性的纖維素酶以及半纖維素酶在打漿前對紙漿進行預處理，目的使纖維表面松弛和活化，進而促進纖維的吸水潤脹，提高細纖維化和微細纖維化的程度。在后面的磨漿機械作用下，纖維被切斷或分絲帚化，單根纖維的比表面積和多根纖維分子之間的鍵合力增強，抄成的紙張各項物理指標有所提高匯‘創(chuàng)，同時打漿能耗降低。

酶促打漿，是把酶制劑以溶液的形式添加到漿料中去，組成漿料和酶的非均相體系。在酶制劑處理初期，纖維表面的半纖維素部分被酶分解，纖維表面吸水潤脹的程度明顯提高，同時纖維表面的滲透性增強，因而酶分子更容易滲透并擴散到纖維的內部，微細纖維間的半纖維素被酶制劑降解，它們相互間的作用力減弱。然后，生物酶開始進攻纖維素的P層，51層的結構有所松弛，細小纖維間產生相對滑動，由于半纖維素酶制劑能破壞木素一碳水化合物復合體(LCC)之間的連接鍵，生物酶制劑進入次生壁的通道被打開，纖維素酶作用于纖維表面產生一定的剝離反應，把51層和P層去除，把S:層更好地裸露出來但使其不受損傷，并加快了細纖維化，保持紙漿強度性能良好的情況下，改善打漿性能，節(jié)約打漿能耗。

表2是酶促磨漿的主要研究結果，從1968年Yerkes利用纖維素酶(來自白腐香栓菌)研究化學漿和棉短絨的磨漿能耗到現在的復合酶制劑用于降低磨漿能耗的研究，經歷了40多年的時間，并取得了一系列的成績。利用酶制劑對磨前紙漿進行處理，無論是針葉木還是闊葉木的化學漿或者機械漿，都可降低10%一40%的能耗。當今，具備更好反應和控制能力的制漿造紙專用酶制劑得以廣泛應用，但對新酶種的識別和它們潛在的價值仍然制約著酶制劑在制漿造紙工業(yè)中的工業(yè)化和商業(yè)化。

1.4酶制劑在廢紙脫墨中的應用

酶法脫墨是一種經濟有效的脫墨方法，它能減輕或解決化學脫墨帶來的一系列環(huán)境污染問題，降低漂白化學藥品的用量、改善漿料的濾水性能等。當今，廢紙脫墨的酶制劑主要有纖維素酶、聚木糖酶、漆酶、果膠酶、脂肪酶、酷酶、淀粉酶等。纖維素酶、半纖維素酶和素木降解酶主要是通過改變纖維表面或附近的連接鍵，從而使油墨與纖維分離，借助洗滌或浮選的方法將油墨去除;而脂肪酶、酉旨酶等則是利用酶制劑直接攻擊油墨，以降解油墨中的油性連接料，碎解油墨，使其與纖維分離，從而實現廢紙脫墨目的。

廢紙漿中的植物纖維、油墨、淀粉和其他添加劑，大都能作為酶制劑作用的底物，是酶法脫墨的物質基礎。目前，酶法脫墨主要有兩種不同的方法，一種是與廢紙漿中的纖維素和半纖維素反應的酶，另一種是和油墨反應的酶。對于酶制劑與纖維素和半纖維素的作用機理目前主要有四種推測:第一，對纖維素微纖維的剝皮作用;第二，對可及的纖維素鏈的水解;第三，對纖維素微纖維或微細組分的脫除;第四，對半纖維素的分解作用使碳水化合物一木素復合體釋放出木素。與油墨反應的酶主要是酷酶和脂肪酶，它們可以破壞油基印刷油墨的連接料或者載體。目前情況是酶制劑可以加到脫墨的初始階段，部分或者全部取代傳統脫墨方法的脫墨劑，利用浮選洗滌法脫除油墨粒子。但研究還表明，采用酶法脫墨的油墨粒子要比其他脫墨方法的油墨粒子小很多，這些油墨小粒子能擴散進入纖維中，降低洗滌效果。但總體來看，酶法脫墨能減少墨點數，紙漿的白度基本持平，效果與傳統方法相當，但很大程度上減少了廢水中的污染負荷。目前廢紙的纖維素酶和半纖維素酶法脫墨己部分實現工業(yè)化，探索其他能用于廢紙脫墨的酶對于酶法脫墨的發(fā)展具有重要的意義。

酶法脫墨的研究最初主要集中在舊報紙的脫墨，研究結果表明:酶制劑可以部分甚至全部代替化學品，減少污染，同時舊紙的疏解時間縮短，能耗降低;所得脫墨漿白度較高，并且濾水性能好，易于漂白。顧其萍等L20]研究了脂肪酶用于舊報紙脫墨，發(fā)現脂肪酶脫墨漿效果良好，并且脂肪酶脫墨漿的返黃值低于化學脫墨漿。還有人研究了漆酶介體體系對舊報紙的脫墨效果和對后續(xù)漂白的影響，發(fā)現脫墨漿的白度稍微下降，但后續(xù)的可漂性明顯提高，研究還發(fā)現，漆酶與聚木糖酶一起使用會產生協同作用，對舊報紙脫墨后漂白漿的質量改善明顯。這可能是因為聚木糖酶提高了漆酶介體體系對紙漿纖維的可及性〔2，〕。近些年，酶法脫墨研究重點已轉向靜電復印紙和激光打印紙的辦公廢紙脫墨上，并取得了良好進展:實驗表明，加入少量商品纖維素酶和表面活性劑，能很大程度上提高辦公廢紙油墨的脫除率t221。

1.5酶制劑在纖維改性中的作用

利用酶制劑對紙漿纖維進行改性，在保證紙漿纖維強度的前提下，提高紙漿濾水性，降低打漿能耗。纖維改性的方法，包括化學法改性、機械法改性和物理法改性三種。根據酶對纖維的改性作用，可分為三類:一是改善紙漿濾水性能、抄紙性能和提高高得率紙漿成紙性能的纖維素酶為主的酶制劑體系，二是降低打漿能耗、改善濾水性能和高得率漿成紙性能的半纖維素酶為主的酶制劑體系，三是以改善高得率紙漿物理性能的木素降解酶為主的酶系[23一24]。

纖維素酶處理紙漿能改善紙漿的濾水性，可能是因為紙漿中纖維連接較緊密，纖維素酶很難把纖維素分子降解。它能改善紙漿的濾水性能，是因為酶處理能提高紙漿游離度。在酶制劑的作用下，纖維的性能會產生一定的變化，主要是由于纖維素酶對纖維表面進行作用，主要表現在剝皮、腐蝕、微細纖維化和纖維切斷等幾個方面，最終影響紙漿的成紙性能。王兆榮等〔25j研究了纖維素酶對漂白針葉木漿的改性，發(fā)現適量的纖維素酶用量，能降低打漿能耗，提高紙張的抗張指數，但撕裂指數略微下降。Mansfield等仁26]的研究表明，復合纖維素酶處理紙漿能提高改性后紙漿的游離度，降低打漿能耗，提高紙張的印刷性能，改善成紙的平滑度，而且成紙的抗張強度也有所增加。

紙漿的纖維改性技術有著良好的發(fā)展和應用前景，但對改性劑和纖維作用規(guī)律的研究需要深入和提高。研究紙漿纖維改性的機理，有針對性的利用不同的改性劑和改性手段，探索其適宜的環(huán)境條件和作用方式及理論，并用于實際生產，兩方面的結合研究將互相促進，從而加快紙漿纖維改性的研究速度。酶制劑技術的發(fā)展，也必將在新的酶改性技術應用中發(fā)揮重要作用。

1.6酶在處理造紙廢水中的應用

廢水的厭氧處理，是水解產酸菌利用自身產生的胞外酶將有機物水解成小分子并酸化，將其繼續(xù)乙酸化，最終將有機物污染物分解產生甲烷和二氧化碳氣體。厭氧生物處理由于產生的污泥產量低、動力消耗少等優(yōu)點在生產中得到應用。

活性污泥法是好氧生物處理廢水的典型方法，好氧活性污泥的細菌如動膠菌和革蘭氏陰性菌作用是能迅速穩(wěn)定制漿造紙廢水中的有機污染物，使其具備良好的自我凝聚能力和沉降性能。好氧細菌在有氧的環(huán)境條件下降解有機物，然后在沉淀池中沉淀成污泥，上面的清液被排出或重新利用，從而實現對廢水的生物法處理。

固定化微生物技術是在固定化酶技術的基礎上發(fā)展起來的一項新的生物技術。即將微生物固定在載體上，并保持其生物功能。漆酶的固定化及其在造紙廢水處理中的應用中表明〔28]，用固定化漆酶法處理紙廠廢水，能有效去除甲基酚，同時漆酶還能夠脫除甲基和溶解紙漿中的部分木素。漆酶經固定化后，能進一步提高漆酶處理廢水脫色的有效性，每一單位酶活所降低的廢水色度值明顯提高。

2酶制劑未來發(fā)展方向

隨著真菌和細菌的培養(yǎng)優(yōu)化技術的發(fā)展，制漿造紙酶制劑技術也在不斷地更新，其應用領域不斷擴大，需求量也不斷增加。制漿造紙整個過程中的各個階段所需要的酶種有所不同，取自哪種真菌或細菌，其存在的基物是哪些，如何將其分離、鑒定和純化，以及它們的生長環(huán)境和條件、應用時的環(huán)境條件，都是未來的研究和發(fā)展方向。

3結語

生物技術和酶制劑在制漿造紙過程中的應用和發(fā)展，尤其是當前生物酶用于造紙過程中的各個工段，它在減少能耗，降低化學藥品用量，減輕環(huán)境污染方面做出了積極貢獻，為建立環(huán)境友好型的制漿造紙工業(yè)成為可能。相信隨著生物技術的發(fā)展和酶制劑的深入研究，必將為制漿造紙工業(yè)的發(fā)展發(fā)揮巨大的推動作用。

第二篇：湖南造紙業(yè)的市場現狀與對策研究

提綱已廢，如有需要的親們隨意的用吧 QAQ！

湖南造紙業(yè)現狀與對策研究

1.緒論

1.1研究的目的及意義

1.2相關概念

2.湖南造紙業(yè)的發(fā)展現狀

2.1造紙企業(yè)個數減少，整體規(guī)模增大

2.1.1總數減少近半，總產量保持增加

2.1.2國有企業(yè)“泰格林紙”保持龍頭地位

2.2營業(yè)收入保持增長態(tài)勢，發(fā)展增速減緩

2.3產量、產值、庫存增長，利潤增長同比下降

2.3新技術、新產品開發(fā)加快，市場競爭力提升

3.湖南造紙業(yè)所存在的問題

3.1木材原料比重偏低，林紙一體化政策需要進一步強化和貫徹落實

3.2企業(yè)沒有形成完善的廢紙回收管理體系

3.2.1廢紙回收依靠進口，對外依存度高

3.2.2廢紙回收專業(yè)化水平低

3.3水資源消耗大，環(huán)保設施不完善，污染嚴重

3.4企業(yè)規(guī)模小,產業(yè)裝備與產品結構不合理

3.4.1產品以中低檔為主，市場競爭力低

3.4.2缺乏高端產品，附加值低

3.5產能過剩，產品同質化嚴重，市場競爭加劇

4.湖南造紙業(yè)發(fā)展策略及解決方法

4.1走林紙一體化和葦紙一體化道路

4.1.1林紙一體化、葦紙一體化基本概念

4.1.2林紙一體化、葦紙一體化優(yōu)勢

4.2建設和完善廢紙回收體系

4.3加強技術改造，確保造紙企業(yè)可持續(xù)發(fā)展

4.3.1加強技術改造，引進國內外先進的管理方法

4.3.2實施清潔生產管理，加強環(huán)境保護

4.4改進產品結構，提高產品附加值

4.5加快結構調整，鼓勵企業(yè)兼并重組

4.5.1扶優(yōu)扶強，提高產業(yè)集中度

4.5.2淘汰落后產能，促進產業(yè)升級

4.5.3進一步調整產品結構和產業(yè)布局努力，提高產品質量

第三篇：環(huán)境保護論文-土壤退化研究的進展與趨向

提要定義了土壤退化的概念，分析了全球及我國土壤退化概況，總結了土壤退化的研究進展，最后提出了土壤退化科學的研究方向。

關鍵詞土壤退化；概況；進展；方向

中圖分類號S158.文獻標識碼A

文章編號1000－3037(2000)03－0280－0鑒于土壤及土地退化對全球食物安全、環(huán)境質量及人畜健康的負面影響日益嚴重的現實，從土壤圈與地圈—生物圈系統及其它圈層間的相互作用的角度研究土壤退化，特別是人為因素誘導的土壤退化的發(fā)生機制與演變動態(tài)、時空分布規(guī)律及未來變化預測與恢復重建對策，已成為研究全球變化的最重要的組成部分，并將繼續(xù)成為21世紀國際土壤學、農學及環(huán)境科學界共同關注的熱點問題。但是，迄今為止，有關土壤退化的許多理論問題及過程機理尚不清楚，還沒有公認的或統一的土壤退化指標和定量化評價方法[1]。因此，及時了解國際土壤退化研究的最新動向，并結合我國實際創(chuàng)造性地開展該領域的研究工作，具有重要的學術價值和現實生產意義。

1土壤退化的概念

土壤退化(Soildegradation)是指在各種自然，特別是人為因素影響下所發(fā)生的導致土壤的農業(yè)生產能力或土地利用和環(huán)境調控潛力，即土壤質量及其可持續(xù)性下降（包括暫時性的和永久性的）甚至完全喪失其物理的、化學的和生物學特征的過程，包括過去的、現在的和將來的退化過程，是土地退化的核心部分。土壤質量(Soilquality)則是指土壤的生產力狀態(tài)或健康(Health)狀況，特別是維持生態(tài)系統的生產力和持續(xù)土地利用及環(huán)境管理、促進動植物健康的能力[2]。土壤質量的核心是土壤生產力，其基礎是土壤肥力。土壤肥力是土壤維持植物生長的自然能力，它一方面是五大自然成土因素，即成土母質、氣候、生物、地形和時間因素長期相互作用的結果，帶有明顯的響應主導成土因素的物理、化學和生物學特性；另一方面，人類活動也深刻影響著自然成土過程，改變土壤肥力及土壤質量的變化方向。因此，土壤質量的下降或土壤退化往往是一個自然和人為因素綜合作用的動態(tài)過程。根據土壤退化的表現形式，土壤退化可分為顯型退化和隱型退化兩大類型。前者是指退化過程（有些甚至是短暫的）可導致明顯的退化結果，后者則是指有些退化過程雖然已經開始或已經進行較長時間，但尚未導致明顯?耐嘶峁?/p>

2全球土壤退化概況

當前，因各種不合理的人類活動所引起的土壤和土地退化問題，已嚴重威脅著世界農業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性。據統計，全球土壤退化面積達1965萬km2。就地區(qū)分布來看，地處熱帶亞熱帶地區(qū)的亞洲、非洲土壤退化尤為突出，約300萬km2的嚴重退化土壤中有120萬km2分布在非洲、110萬km2分布于亞洲；就土壤退化類型來看，土壤侵蝕退化占總退化面積的84%，是造成土壤退化的最主要原因之一；就退化等級來看，土壤退化以中度、嚴重和極嚴重退化為主，輕度退化僅占總退化面積的 38%[3～6]。

全球土壤退化評價(GlobalAssessmentofSoilDegradation)研究結果[3～6]顯示，土壤侵蝕是最重要的土壤退化形式，全球退化土壤中水蝕影響占56%，風蝕占28%；至于水蝕的動因，43%是由于森林的破壞、29%是由于過度放牧、24%是由于不合理的農業(yè)管理，而風蝕的動因，60%是由于過度放牧、16%是由于不合理的農業(yè)管理、16%是由于自然植被的過度開發(fā)、8%是由于森林破壞；全球受土壤化學退化（包括土壤養(yǎng)分衰減、鹽堿化、酸化、污染等）影響的總面積達240萬km2，其主要原因是農業(yè)的不合理利用(56%)和森林的破壞(28%)；全球物理退化的土壤總面積約83萬km2，主要集中于溫帶地區(qū)，可能絕大部分與農業(yè)機械的壓實有關。

3我國土壤退化狀況

首先，我國水土流失狀況相當嚴重，在部分地區(qū)有進一步加重的趨勢。據統計資料[7]，1996年我國水土流失面積已達183萬km2，占國土總面積的19%。僅南方紅黃壤地區(qū)土壤侵蝕面積就達6153萬km2，占該區(qū)土地總面積的1/4[8]。同時，對長江流域13個重點流失縣水土流失面積調查結果表明，在過去的30年中，其土壤侵蝕面積以平均每年1.2%～2.5%的速率增加[9]，水土流失形勢不容樂觀。

其次，從土壤肥力狀況來看，我國耕地的有機質含量一般較低，水田土壤大多在1%～3%，而旱地土壤有機質含量較水田低，＜1%的就占31.2%；我國大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下，其中山東、河北、河南、山西、新疆等5省（區(qū)）嚴重缺氮面積占其耕地總面積的一半以上；缺磷土壤面積為67.3萬km2，其中有20多個省（區(qū)）有一半以上耕地嚴重缺磷；缺鉀土壤面積比例較小，約有18.5萬km2，但在南方缺鉀較為普遍，其中海南、廣東、廣西、江西等?。▍^(qū)）有75%以上的耕地缺鉀，而且近年來，全國各地農田養(yǎng)分平衡中，鉀素均虧缺，因而，無論在南方還是北方，農田土壤速效鉀含量均有普遍下降的趨勢；缺乏中量元素的耕地占63.3%[10]。對全國土壤綜合肥力狀況的評價尚未見報道，就東部紅壤丘陵區(qū)而言，選擇土壤有機質、全氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀、pH值、CEC、物理性粘粒含量、粉/粘比、表層土壤厚度等11項土壤肥力指標進行土壤肥力綜合評價的結果表明，其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影響，處于中、下等水平，高、中、低肥力等級的土壤的面積分別占該區(qū)總面積的25.9%、40.8%和 33.3%，在廣東丘陵山區(qū)、廣西百色地區(qū)、江西吉泰盆地以及福建南部等地區(qū)肥力退化已十分嚴重[11]。

此外，其它形式的土壤退化問題也十分嚴重。以南方紅壤區(qū)為例，約20萬km2的土壤由于酸化問題而影響其生產潛力的發(fā)揮；化肥、農藥施用量逐年上升，地下水污染不斷加劇，在部分沿海地區(qū)其地下水硝態(tài)氮含量已遠遠高于WHO建議的最高允許濃度10mg/l；同時，在一些礦區(qū)附近和復墾地及沿海地區(qū)土壤重金屬污染也相當嚴重[8]。

4土壤退化研究進展

自1971年FAO提出土壤退化問題并出版“土壤退化"專著以來，土壤退化問題日益受到人們的關注。第一次與土地退化有關的全球性會議——聯合國土地荒漠化(desertification)會議于1977在肯尼亞內羅畢召開。聯合國環(huán)境署(UNEp)又分別于1990年和1992年資助了Oldeman等開展全球土壤退化評價(GLASOD)、編制全球土壤退化圖和干旱土地的土地退化（即荒漠化）評估的項目計劃。1993年FAO等又召開國際土壤退化會議，決定開展熱帶亞熱帶地區(qū)國家級土壤退化和SOTER（土壤和地體數字化數據庫）試點研究。在1994年墨西哥第15屆國際土壤學大會上，土壤退化，尤其是熱帶亞熱帶的土壤退化問題倍受與會者的重視，不少科學家指出，今后20年熱帶亞熱帶將有1/3耕地淪為荒地，117個國家糧食將大幅度減產，呼吁加強土壤退化及土地退化恢復重建研究，并在土壤退化的概念、退化動態(tài)數據庫、退化指標及評價模型與地理信息系統、退化的遙感與定位動態(tài)監(jiān)測和模擬建模及預測、土壤復退性能研究、退化系統恢復重建的專家?霾呦低車妊芯糠矯嬗辛誦碌姆⒄埂９仕簾３盅Щ嵋燦?nbsp;1997在加拿大多倫多組織召開了以流域為基礎的生態(tài)系統管理的全球挑戰(zhàn)國際研討會，從生態(tài)系統、流域的角度探討土壤侵蝕等土壤退化等問題。而且，國際土壤聯合會于1996年和1999年分別在土耳其和泰國舉行了直接以土地退化為主題的第一屆和第二屆國際土地退化會議，并在第一屆會議上決定成立了土壤退化研究工作組專門研究土壤退化，在第二屆會議上則對土壤退化問題更為重視，并有學者倡議將土壤退化研究提高到退化科學的高度來認識，并決定于2001年在巴西召開第三屆國際土壤退化會議[12]。同時，在亞洲，由UNDp和FAO支持的“亞洲濕潤熱帶土壤保持網(ASOCON)”和“亞洲問題土壤網”也在亞太土地退化評估與控制方面開展了大量的卓有成效的研究工作?？偟恼f來，國際上土壤退化研究在以下方面取得了重要進展：①從土壤退化的內在動因和外部影響因子（包括自然和社會經濟因素）的綜合角度，研究土壤退化的評價指標及分級標準與評價方法體系；②從土壤的物理、化學和生物學過程及其相互作用入手，研究土壤退化的過程與本質及機理；③從歷史的角度出發(fā)，結合定位動態(tài)監(jiān)測，?芯扛骼嗤寥勞嘶難荼涔碳胺⒄骨饗蠔退俾剩⒍云浣心Ｄ夂馱げ?；④侧重人类活动（特冰樓蛻儇利用方g膠屯寥讕芾澩朧┒醞寥勞嘶屯寥樂柿坑跋斕難芯?，并将土葎谒化的赖Z堊芯坑臚嘶寥賴鬧衛(wèi)硨涂⑾嘟岷希型戀馗錄際鹺屯寥郎δ鼙；さ氖匝槭痙逗屯乒?；⑤注重传统茧H酰ㄒ巴獾韃欏⑻錛涫匝欏⑴柙允匝欏⑹笛槭曳治霾饈?、定芜€鄄饈匝櫚齲┯敫咝錄際酰ㄒ８?、地理信息系蛨觫地面定位系蛨觫模拟窉噫、专枷伒蛙圐x┑慕岷希虎藪由緇峋醚Ы嵌妊芯客寥勞嘶醞寥樂柿考捌瀋Φ撓跋臁?/p>

我國土壤學研究工作在過去幾十年主要集中在土壤發(fā)生、分類和制圖（特別是土壤資源清查）；土壤基本物理、化學和生物學性質（特別是土壤肥力性狀）；土壤資源開發(fā)利用與改良（特別是土壤培肥，鹽漬土和紅壤的改良等）等方面。這些工作雖然在廣義上與土壤退化科學密切相關，但直接以土壤退化為主題的研究工作主要集中在最近10多年，其中又以熱帶亞熱帶土壤退化研究工作較為系統和深入，并在80年代參與了熱帶亞熱帶土壤退化圖的編制，完成了海南島1∶100萬SOTER圖的編制工作。90年代以來，中國科學院南京土壤研究所結合承擔國家“八五”科技攻關專題“南方紅壤退化機制及防治措施研究”和國家自然科學基金重點項目“我國東部紅壤地區(qū)土壤退化的時空變化、機理及調控對策的研究”任務，將宏觀調研與田間定位動態(tài)觀測和實驗室模擬試驗相結合，將遙感、地理信息系統等高新技術與傳統技術相結合，將自然與社會經濟因素相結合，將時間演變與空間分布研究相結合，將退化機理與調控對策研究相結合，對南方紅壤丘陵區(qū)土壤退化的基本過程、作用機理及調控對策進行了有益的探索，并在以下方面取得了重要進展[

8、13]：①初步定義了土壤退化的概念，闡明了紅壤退化的基本過程、機制、特點。②在土壤侵蝕方面，利用遙感資料和地理信息系統技術編制了東部紅壤區(qū)1∶400萬90年代土壤侵蝕圖與疊加類型圖及典型地區(qū)70、80、90年代疊加土壤侵蝕圖，并在土壤侵蝕圖、土地利用圖、土壤母質圖等基礎上，編制了1∶400萬土壤侵蝕退化分區(qū)概圖；對南方主要類型土壤可蝕性K值進行了田間測定，并利用全國第二次土壤普查數據和校正的Wischmeier方程，計算我國南方主要類型土壤可蝕性K，編制了相關圖件。③在肥力退化機理方面，建立了南方紅壤區(qū)土壤肥力數據庫，初步提出了肥力退化評價指標體系，進行了土壤肥力退化評價的嘗試，并繪制了紅壤退化評價有關圖件；將養(yǎng)分平衡與土壤養(yǎng)分退化研究相結合總結了我國南方農田養(yǎng)分平衡10年變化規(guī)律及其與土壤肥力退化的關系，認為土壤侵蝕、酸化養(yǎng)分淋失等造成的養(yǎng)分赤字循環(huán)及養(yǎng)分的不平衡是土壤養(yǎng)分退化的根本原因；應用遙感手段及歷史資料，編制了0～20cm及0～100cm土層的土壤有機碳密度圖，探討了紅壤有機碳庫的消長與轉化及腐殖質組成性質的變化規(guī)律；提出了磷素固定是紅壤磷素退化的主要原因，磷素有效性衰減的實質是磷素的雙核化和向固相的擴散，解決了紅壤磷素退化的實質問題。④在土壤酸化方面，研究了紅壤的酸化特點，根據土壤的酸緩沖性能，建立了土壤酸敏感性分級標準，進行了紅壤酸敏感性分級和分區(qū)，首次繪制了有關地區(qū)土壤酸敏感性分區(qū)概圖；采用MAGIC模型，并進行校正對我國紅壤酸化進行預測，揭示紅壤酸度的時空變化規(guī)律；并在作物耐鋁快速評估方面取得了重要進展。⑤在土壤污染方面，利用多參數對重金屬的土壤污染進行了綜合評估，建立了綜合污染指數(CpI)值的計算方法，對不同地區(qū)的污染狀況進行了評估，繪制了重金屬污染概圖；應用農藥在土壤中的吸附系數(Kd)和半衰期(t1/2)及基質遷移模式，闡明了土壤農藥污染的機理；在重金屬污染對土壤肥力的影響方面的研究結果表明，重金屬污染可降低土壤對鉀的保持能力，促進鉀的淋失；而對氮和磷而言，主要是降低與其催化降解和循環(huán)相關的酶的活性。⑥紅壤退化防治方面，提出了區(qū)域治理調控對策，“頂林—腰果—谷農—塘魚”等立體種養(yǎng)模式等，并對一些開發(fā)模式進行示范和評價。

然而，我國幅員遼闊，自然和社會經濟條件復雜多樣，地區(qū)間差異明顯。各類型區(qū)在農業(yè)和農村發(fā)展過程中均不同程度地面臨著各種資源環(huán)境退化問題，有些問題是全區(qū)共存的，有些則是特定類型區(qū)所特有的。過去的工作僅集中于江南紅壤丘陵區(qū)，而對其它地區(qū)觸及較少。而且，在研究工作中，也往往偏重于單項指標及單個過程的研究。土壤退化綜合評價指標體系的研究基本處于空白，對退化過程的相互作用研究不夠。同時，在合理選擇堿性物質改良劑種類、提高經濟效益以及長期施用改良劑對土壤物理、化學，特別是生物學性質的影響等方面還有許多問題有待進一步研究，對耐酸（鋁）作物品種的選擇研究也亟待加強。此外，對其它土壤退化問題，如集約化農業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及礦產開發(fā)引起的土壤及水體污染、土壤生物多樣性衰減等問題，尚未開展系統研究。

5土壤退化的研究方向

土壤退化是一個非常綜合和復雜的、具有時間上的動態(tài)性和空間上的各異性以及高度非線性特征的過程。土壤退化科學涉及很多研究領域，不僅涉及到土壤學、農學、生態(tài)學及環(huán)境科學，而且也與社會科學和經濟學及相關方針政策密切相關。然而，迄今為止，國內外的大多數研究工作偏重于對特定區(qū)域或特定土壤類型的某些土壤性狀在空間上的變化或退化的評價，而很少涉及不同退化類型在時間序列上的變化。而且，在土壤退化評價方法論及評價指標體系定量化、動態(tài)化、綜合性和實用性以及尺度轉換等方面的研究工作大多處于探索階段。

我國土壤退化研究雖然在某些方面取得了一定的、有特色的進展，但整體上還處于起步階段。為此，作者認為，今后我國土壤退化的研究工作應從更廣和更深的層次上系統綜合地開展土壤退化的綜合評價與主要退化類型農業(yè)生態(tài)系統的重建和恢復研究，并逐步向土地退化或環(huán)境退化方向拓展。具體來說，應加強以下幾個方面的研究工作：

(1)土壤與土地退化指標評價體系研究。主要包括用于評價不同土壤及土地退化類型的單項和綜合評價指標、分級標準、閾值和彈性，定量化的和綜合的評價方法與評價模型等；

(2)土壤退化的監(jiān)測與預警系統研究。主要包括建立土壤退化監(jiān)測研究網絡，對重點區(qū)域和國家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的類型、范圍及退化程度進行監(jiān)測和評價，并進行分類區(qū)劃，為退化土地整治提供依據；

(3)土壤與土地退化過程、機理及影響因素研究。重點研究幾種主要退化形式（如土壤侵蝕、土壤肥力衰減、土壤酸化、土壤污染及土壤鹽漬化等）的發(fā)生條件、過程、影響因子（包括自然的和社會經濟的）及其相互作用機理；

(4)土壤與土地退化動態(tài)監(jiān)測與動態(tài)數據庫及其管理信息系統的研究。主要包括土壤退化監(jiān)測網點或基準點(Benchmarksites)的選建、3S(GIS、GpS、RS)技術和信息網絡及尺度轉換等現代技術和手段的應用與發(fā)展、土壤退化屬性數據庫和GIS圖件及其動態(tài)更新、土壤退化趨向的模擬預測與預警等方面的工作；

(5)土壤退化與全球變化關系研究。主要包括土壤退化與水體富營養(yǎng)化、地下水污染、溫室氣體釋放等；

(6)退化土壤生態(tài)系統的恢復與重建研究。主要包括運用生態(tài)經濟學原理及專家系統等技術，研究和開發(fā)適用于不同土壤退化類型區(qū)的、以持續(xù)農業(yè)為目標的土壤和環(huán)境綜合整治決策支持系統與優(yōu)化模式，主要退化生態(tài)系統類型土壤質量恢復重建的關鍵技術及其集成運用的試驗示范研究等方面的工作，為土壤退化防治提供決策咨詢和示范樣板；

(7)加強土壤退化對生產力的影響及其經濟分析研究，協助政府制定有利于持續(xù)土地利用，防治土壤退化的政策。

參考文獻

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InternationalConferenceonLandDegradation[R].Bangkok:DLD,1999.15～33.13趙其國，張?zhí)伊郑斎缋?，等．我國東部紅壤地區(qū)土壤退化的時空變化、機理及調控對策的研究[R]．南京：中國科學院南京土壤研究所，2000.

第四篇：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(yōu)于原組成材料。復合材料具有許多優(yōu)點，如：質量輕、強度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學腐蝕性好等。被廣泛應用于航空航天，汽車工業(yè)，化工紡織和醫(yī)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(fā)展歷史

早在五千年年以前，在中東地區(qū)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(fā)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(fā)現有用于車戰(zhàn)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(huán)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(zhàn)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(yōu)異，埋藏在潮濕環(huán)境中幾千年，出土后依然寒光奪目，鋒利無比?！?】 到了近現代，隨著高技術發(fā)展的需要，在復合材料的基礎上又發(fā)展出性能高的先進復合材料。例如在第一次世界大戰(zhàn)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(yè)，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(fā)展起來的。第一次世界大戰(zhàn)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(fā)明用鉑柑渦生產連續(xù)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(yè)汽車工業(yè)對于具有質量輕，強度高，耐腐蝕等優(yōu)越性能的材料的需求，發(fā)展了比強度、比模量、韌性、耐熱、抗環(huán)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(fā)展、工業(yè)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(yè)、化工紡織領域還有醫(yī)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(wěn)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(wèi)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(fā)動機殼體、航天飛機結構件等?！?】由于復合材料的出現，可以有效降低航天航空業(yè)的研究發(fā)展成本，而由于先進復合材料本身的優(yōu)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(wèi)星飛行器上就發(fā)揮著不可替代的作用，它的應用水平和規(guī)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(yōu)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(fā)展推動了航天整體技術的發(fā)展。碳纖維復合材料主要應用于導彈彈頭、彈體箭體和發(fā)動機殼體的結構部件和衛(wèi)星主體結構承力件上，碳/碳和碳/酚醛是彈頭端頭和發(fā)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(zhàn)略導彈上均已成熟應用，美國、日本、法國的固體發(fā)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?！?】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(yōu)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(fā)展方向。2.汽車工業(yè)

從全球范圍看，汽車工業(yè)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(yè)的青睞。復合材料可用于制造汽車車身、受力構件、傳動軸、發(fā)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(fā)展空間，例如：為降低發(fā)動機噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板【5】；為滿足發(fā)動機向高速、增壓、高負荷方向發(fā)展的要求，發(fā)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(yè)中。就我國來看，汽車工業(yè)是我國經濟的一個重要組成部分，在汽車工業(yè)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(yè)的發(fā)展，從而促進我國的經濟，使我國更好更快地發(fā)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(yī)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(chuàng)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(yōu)異的力學性能和不吸收X射線特性，可用于制造醫(yī)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(huán)境下穩(wěn)定性好，在生物醫(yī)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(yè)中得到運用，所以復合材料的發(fā)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(fā)展和引領一個材料風潮。三.復合材料的發(fā)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(fā)高剛度、高強度、高濕熱環(huán)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(yōu)勢，以推動復合材料工業(yè)的進一步發(fā)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(fā)展的方向。隨著智能材料與結構的發(fā)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(fā)展的一門新技術，成為21 世紀復合材料一個重要發(fā)展方向。參考文獻： 【1】：復合材料發(fā)展史潘福森濟南大學 【2】：復合材料發(fā)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(fā)展胡軍 【6】：復合材料的發(fā)展概述李旭飛江蘇大學

第五篇：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(fā)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(fā)現并建立化學體系中特殊規(guī)律的學科。隨著科學的迅速發(fā)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(tài)、液態(tài)、固態(tài)、溶解態(tài)以及高分散狀態(tài)的平衡態(tài)物理化學性質及其規(guī)律性。由于以平衡態(tài)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(guī)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(tài)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(tài)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(tài)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(fā)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(tài)；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(guī)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(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)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(tài)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(fā)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(fā)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(yè)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(yǎng)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。