功能材料论文范文

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第1篇

构成物质的原子包含原子核及核外电子，而物质的化学性质由核外电子的结构及电子-离子、电子-电子之间的相互作用决定。因此，研究电子的行为对材料研究具有重要意义。量子力学原理为描述电子的行为提供了理论依据。量子力学的模拟方法是通过求解薛定谔方程来实现的，该方法对单电子体系(如氢原子)行之有效，但对于复杂的多电子体系就无能为力了，原因在于无法求解复杂体系的薛定谔方程。但是，通过一些近似处理便可以得到薛定谔方程解。这些方法习惯上称为第一性原理。最为著名的近似方法有Hartree-Fock近似、密度泛函理论(DensityFunctionalTheory，DFT)和量子蒙特卡罗方法(QuantumMonteCarlo)。其中，应用最为广泛的是由Hohenberg，Hohn和Sham于20世纪60年代提出的DFT方法。DFT方法的优点在于通过电子密度分布来表示系统能量，将多电子问题转化为单电子问题，从而简化了求解过程。经过不断完善，DFT方法已成为计算固体物性的首选方法。此外，基于DFT原理，研究人员还发展了第一性原理分子动力学理论及含时密度泛函，拓展了第一性原理的应用范围，使其在材料、医学、生物等方面的研究中起到举足轻重的作用。

2材料原子结构建立过程

在已知晶体结构信息条件下，在MS中可采用多种方法建立原子的构型。晶体结构的信息可以通过晶体结构数据库软件查询，对于一些复杂的晶体结构，可通过日本国立材料研究中心数据库(NIMS)等查询。

MS中构建晶体结构一般需要用到的信息有：晶格常数，晶体结构所属空间群或空间群号，晶胞中的原子占位。纳米二氧化钛作为一种新型多功能材料，性质非常优良，应用十分广泛，目前国内外的许多研究选用其作为研究对象。它主要包括金红石型、锐钛矿型和版钛型三个晶型。其中锐钛矿型纳米二氧化钛在常温下是稳定的，主要应用在环保及新材料方面，工业应用前沿广阔。笔者以锐钛矿型TiO2能带计算过程为例，介绍其建立过程。锐钛矿型TiO2为四方晶系，空间群为I41/AMD。每个锐钛矿型TiO2原胞由2个钛原子和4个氧原子组成，初始原胞1×1×1为长方体，如图1a所示。首先选取锐钛矿TiO2晶体2×2×2超级原胞，然后通过计算得到体系的最小化电子能量和原子结构的稳定构型，从而对其进行结构优化。经分析，优化后计算得到的TiO2晶体的晶格参数a，b和c与文献报道实验测试值及其他理论计算值相似(见表1)。为了考查TiO2表面原子与吸附氧之间的反应过程，在完成块体优化后，我们切出了TiO2的三个主要的低指数面(100)，(001)和(101)(如图1所示)。其中(101)面为锐钛矿型TiO2的最稳定晶面，亦为锐钛矿TiO2中最主要的晶面，约占94%以上[11-13]，对该表面的研究具有重要意义。(101)面的性能，在一定程度上可反映出锐钛矿TiO2体相材料的性能。因此，我们主要考虑的锐钛矿TiO2表面模型为(101)面。

对于(101)表层，分别将具有5配位和6配位的两种钛原子表示为Ti5C和Ti6C，具有面氧和桥氧两种氧原子表示为O2C(brightoxygen)和O3C(planeoxygen)(如图1所示)。为了避免交换关联影响，选择真空层厚度为10Å。通过MS软件进行计算。基于DFT理论，采用超软赝势描述价电子的相互作用，采用广义梯度近似(GGA)修正交换关联能，对构建的(101)面进行结构松弛优化。在动能截止能量为340eV及K点值为6×6×1的条件下，进行赝势和电荷密度的自洽迭代循环。计算过程中的能量收敛精度为2×10-5eV，作用在每个原子上的力小于等于0.01eV/nm，内应力小于等于0.1GPa。

除了构建原子模型之外，我们还得到了直观能带结构图(如图2所示)。在教学过程中，运用MS软件，计算过程只需要2～5分钟，学生即可得到能带结构图。横坐标为在模型对称性计算中设定的K点，K点就是倒格空间中的几何点。按照对称性，取纵坐标为能量。因此，能带结构图表示在研究体系中，各个具有对称性位置的点的能量。各个点能量的加和就是整个体系的总能量。采用MS得到的能带结构图，简单易懂、清晰明了，可清楚地看到价带、导带及带隙等具置、形状及长度等。在Castep里，通过给scissors赋值，可增加价带和导带之间的空间，使绝缘体的价带和导带清楚地区分出来。有助于学生更深层次地了解能带结构信息，为更深入的研究提供基础和引导。

3结束语

第2篇

纤维素复合材料有很多种，按照组成成分区分，可分为纤维素/合成高分子复合材料、纤维素/导电聚合物复合材料等；按照功能区分，可分为力学材料、光学材料、电学材料。现简要介绍有特点的功能性纤维素复合材料。

1.1具有光电活性的纤维素复合材料通过相关学者的研究发现，如果将氢氧化钠/尿素水溶液作为溶剂制备纤维素或染料复合膜，那么，这种材料会显示出较强的发光性能或荧光性能。其中，复合膜还有较强的透明性，透光率能够达到90%.试验发现，复合膜的力学性能很高，拉伸强度能够达到138MPa。如果将天然纤维素浸泡在发光溶剂中进行离心干燥，经过一段时间后，能够得到光致发光纸。这种材料不仅展现了发光剂的吸附能力，还提供了复合纸的发光性能。因此，这些纤维素发光材料可以用于发光二极管和包装等领域。

1.2纤维素/碳纳米管复合材料从纤维素先进功能材料的研究、分析中发现，碳纳米管具有非常优秀的力学性能和电性能，受到人们的高度重视，并被广泛应用于电子器件中。随着科技的不断发展，这种材料在生物传感和复合材料中占有重要位置。

2化学法制备纤维素功能材料

因为天然纤维素很难溶解，所以，不适用于工业生产中。它作为一种天然高分子，在性能上也有一定的不足，例如，这种纤维素耐化学腐蚀性很差、强度较低、稳定性不高。所以，相关人员可以通过化学方法改善天然纤维素的缺陷，强化其溶解性和强度，并赋予它新的性能，不断拓展纤维素的应用领域。因为纤维素分子链上有很多羟基，所以，可以利用这种方法制备出各种各样的纤维素衍生物。近几年，纤维素衍生物材料被广泛应用于日用化工、涂料和食品等领域。其中，纤维素的制备方法主要有均相法和非均相法。因为纤维素很难溶解，所以，在工业生产中，都是利用非均相法制备纤维素衍生物。但是，在这个过程中，纤维素衍生物存在结构不统一和不可控的缺点，同时，还会产生大量的副产物，所以，纤维素衍生物的种类较少。相关人员尝试利用纤维素在不同溶液中的反应生产纤维素衍生物。

2.1纤维素酯纤维素酯是纤维素与强酸或羧酸衍生物，通过酯化反应得到的一种纤维素衍生物。这种衍生物的种类较多，并有较高的附加值，能够在生物、材料、食品中广泛应用。利用这种方式，相关人员可以合成一些具有新功能性的纤维素酯。相关人员通过酯化反应将卟啉分子连接在纤维素上，得到了光电转换材料，卟啉分子还给予了纤维素材料全新的抗菌性能。所以，通过酯化反应，能够在乙基纤维素上连接三苯基胺，然后得到溶致变色的纤维素衍生物，并显现出蓝-绿荧光。这种衍生物在溶液中的量子效率为65%，所以，它还被应用在光电器件领域。

2.2纤维素醚从传统意义上讲，纤维素醚类的种类很多，并有很多性能。这种物质被广泛应用于石油开采中，还有食品、纺织和日用化学品等方面，所以，相关人员可以引进新的基因功能，以得到新型的功能性纤维素醚。一些学者合成了纤维素咔唑醚，它能够用于存储信息，并在OLED的空穴中传输材料；还有一些学者利用醚化反应，在纤维素上连接联苯液晶分子，从而得到对紫外光吸收能力较强的纤维素材料。近年来，相关人员发现了一些新型、高效的纤维素溶剂，为纤维素的再生产提供了新介质。在纤维素溶液中进行衍生化反应，能够得到结构统一、可调控的功能性纤维素衍生物，例如纤维素酯、纤维素醚等。这些分子或衍生物的反应快速、高效、容易分离，为相关行业的研究奠定了良好的基础。

3结束语

第3篇

传统生态浮床存在的不足包括：①植物根系悬浮在水体中无法从底泥中获取足够的微量元素而影响其生长效果；或悬浮的根系容易被水体中草食类动物吞噬；②低温下植物枯萎后整个生态浮床系统无任何净化效果，更有甚者会产生二次污染［2］；③仅有植物根系少量的生物膜和植物同化作用以致浮床净化效果相对低下。为此国内外进行诸多探索，并取得良好的效果。（1）强化浮床系统内的微生物。为了提高传统生态浮床的净化效果，业内人士进行了大量的探索。孙连鹏等［3］将固定化反硝化细胞应用到生态浮床的脱氮过程，使生态浮床系统脱氮效果大大提高；李淼等［4］将离子束辐照定向诱变技术应用于生态浮床除磷脱氮过程中，并取得了良好的效果；李先宁等［5］将滤食性动物和人工合成生物载体加入生态浮床系统中，利用滤食性动物的滤食能力提高水体的可生化性和人工材质生物载体富集微生物达到联合修复富营养化水体，取得了良好的效果。（2）强化水体的复氧过程。水体复氧过程是水体自净发生的主要成因之一。操家顺等［6］构建生物膜和浮床植物复合技术浮床，并设置了一定间距以形成大气复氧区，强化了待修复水体的复氧过程，从而提高了水体的修复效果。章永泰等［7］利用风力发电技术强化浮床系统水下曝气和水下照明，强化了水下生态系统的氧化能力和浮游植物的光合作用，从而提高水体修复效果。基于生态浮床实用性和成本低廉性原则以及各种强化手段中的共性部件（生物膜载体），业内人士均认为：人工合成生物载体加入生态浮床系统（组合式生态浮床）中是最可行、最低廉、最广泛的技术，故而被广泛研究和采用。

2组合式生态浮床和净化效果

将生物载体引入到传统生态浮床中而组建组合式生态浮床，通过提高浮床系统中微生物量和生态浮床的辐射“场强”使其净化效果得到了极大的提升［8，9］。其作用原理是：通过在不同材质生物载体上富集极其复杂的、大量的生物膜系统，提高组合式生态浮床系统内的生物量、生物种类以及系统的“生物场强”［10］，提高组合式生态浮床的净化效果。而且生物载体的应用可以避免冬季低温条件下因植物枯萎而出现无净化效果的情况，因为低温条件下生物载体上的微生物虽生物净化效果差，但是仍然会有一定净化效果。

2．1传统的组合式生态浮床存在的弊端生物载体是组合式生态浮床系统的重要组成部分，最原始的形式就是将人工合成生物载体悬挂在生态浮床的底部，仅仅就是为了提高生态浮床的生物持有量和净化效果以及生物场强，并取得了良好的效果。但是这种生态浮床系统，植物根系和生物载体相互独立，并无耦合效应，植物和生物载体之间并没有很好的配合。另外也有将生物载体作为生物膜附着体和植物根系基质，植物根系和生物载体相互作用、相互依赖，生物载体为根系提供保护和承受部分污染负荷，而根系为生物载体上的微生物提供氧气。而生物载体和植物根系自身的净化效果仍然在发挥优势，而且耦合了两者的优势。

2．2新型组合式生态浮床的净化效果和现状本课题组经过大量的实验研究认为，将生物载体不悬挂于浮床底部而是作为植物生长基质，即实现生物载体和植物根系“亲密接触”而形成湿地型新型组合式生态浮床，其净化效果和管理维护会更好些。而且业内人士对生物载体作为浮床基质时的效果也进行一定的探索研究。

2．2．1无机型生物载体在生态浮床中的应用徐丽花等［11］研究了沸石、沸石－石灰石、石灰石3种生物载体系统的水质净化能力，结果表明：沸石、沸石－石灰石和石灰石系统的TN平均去除率分别为68％、78．3％、60．9％。沸石－石灰石系统的去除率最高，这是由于沸石和石灰石发生了协同作用，沸石吸附NH＋4－N，石灰石促进了硝化作用，使得系统对TN的去除效果好于其生物载体单独使用时的效果。熊聚兵等［12］利用泥炭、石英砂等为植物生物载体强化脱氮过程，研究发现泥炭可提供碳源有利于脱氮，该系统中的NH＋4－N、NO－3－N、NO－2－N和TN的去除率分别为98．05％、98．83％、95．60％、92．41％，而石英砂提供过滤补充脱氮，两者结合的去除效果明显高于任一者的单独去除效果。无机生物载体在组合式生态浮床中具有较好的处理效果，但因其密度较大，在实际景观水体修复中需要浮体较多，增加处理成本，降低其推广效能。

2．2．2人工合成生物载体在生态浮床中的应用人工合成生物载体因其稳定性强、坚固耐用、能够有效抵挡水流冲击，在组合式生态浮床生物载体中被广泛应用。虞中杰等［13］通过构建美人蕉竹制框架下加挂球形生物载体的方式，该系统对TP、NH＋4－N、NO－3－N和CODMn的去除率分别达到74．3％、76．6％、63．6％和67．5％。这得益于人工合成的球形生物载体表面易于附着微生物，有利于强化水体中污染物的降解。张雁秋等［14］以传统生态浮床为对比照组，以空心塑料生物载体作为基质和生物载体组建的组合式生态浮床系统为实验组。初始进水的TN、NH＋4－N、NO－3－N是17、6、11mg／L时，该组合式生态浮床的最终TN、NH＋4－N、NO－3－N的质量浓度分别为（1．05±0．20）、（0．38±0．18）、（0．17±0．03）mg／L，而传统生态浮床的最终TN、NH＋4－N、NO－3－N的质量浓度分别为（5．23±1．12）、（0．29±0．11）、（4．19±2．08）mg／L，显示出良好的脱氮效果，并使硝态氮浓度保持较低浓度。

2．2．3天然纤维素物质生物载体在生态浮床中的应用玉米秸、稻草、油菜秸、麦秸等农作物秸秆和竹丝、树皮等植物茎秆类的废弃物均可以作为生物载体原料。而且用植物纤维素物质作生物载体的较其他人合成的生物载体更容易降解，使用一定时间会自行分解，比人工称合成的生物载体容易形成载体污泥更利于保护环境［15］。本课题组对植物纤维素物质进行预处理后作为组合式生态浮床的生物载体，既能合理利用秸秆资源，拓宽秸秆的利用价值，又能有效修复水体和生态环境，取得良好的效果。施亮亮等［16］构建以稻草为生物载体和植物生长基质，以美人蕉和菖蒲为植物的复合组合式生态浮床为实验组，以人工合成填料为基质的组合式生态浮床为对照组。添加稻草为生物载体的组合式生态浮床在去除污染物方面明显优于以人工合成填料为基质的组合式生态浮床。笔者在研究中发现以竹丝为生物载体的组合式生态浮床，CODMn、TN、NH＋4－N和NO－3－N的平均去除率分别为63．50％、63．86％、47．80％和64．75％明显优于无生物载体组合式生态浮床的49．56％、31．29％、28．24％和43．90％，镜检发现竹丝表面具有较丰富的生物相，大量活性良好的群居钟虫、草履虫、累枝虫和鞭毛虫等，活性、数量均占优势的指示性原生动物，处理过程竹丝稳定降解，释放无机盐类和小分子有机物为微生物生长提供必需的营养成分。楼菊青等［17］发现以毛竹为原料的生物载体在膜速度、挂膜量上有较明显的优势。以上文献研究均显示了天然纤维素物质在组合式生态浮床生物载体制造领域的潜在价值，为浮床生物载体基于天然纤维素物质资源化利用的多元化发展打下坚实的基础［18］。采用天然纤维素物质不仅作为亲水性很强的生物载体，还可以作为反硝化碳源，本课题组已经通过红外光谱分析方法掌握以下信息：①可生物降解材料表面具有较丰富的亲水性基团（－OH（主要在纤维素、多糖物质中）、－CH2（主要在脂肪类物质中）、－NH2（主要为蛋白质）），可形成更为复杂的生物膜体系，更容易吸附微生物，更利于生物增殖、生物种群的多样性；②可生物降解材料使用过程中，被吸附其表面的微生物分解，形成一些可被微生物作为营养的物质，而强化微生物的生长，如果生物载体是固体碳源，释放出来的碳源有利于提高水体的脱氮效果。

3生物载体在生态浮床应用中急需解决的科学难题

3．1作为浮床基质的生物载体与植物根系交互作用机理研究作为浮床基质的生物载体与植物根系是一种相互耦合的关系，互为对方提供生长繁殖所需要的养分，在一定程度上促进提高了生态浮床系统的净化效果、净化进程和生物多样性。目前本课题组已经发现以可生物降解的稻草作为生态浮床系统中植物生长的基质时，其中水生植物（美人蕉和菖蒲）叶子呈碧绿色，而以人工合成生物载体（塑料球）为植物基质或无任何基质时，2种浮床中水生植物叶子呈浅黄色。分析认为稻草、塑料球均作为生物载体和植物基质，生长速率缓慢的硝化菌更容易附着在亲水性良好的稻草上，塑料球因其亲水性差、生物亲和性欠缺而使硝化菌增殖缓慢，稻草上大量的硝化菌就能将相对不容易被植物吸收的氨氮转化为更容易被植物吸收的硝态氮，充分的氮素使稻草基质生态浮床中的植物叶子更为翠绿，生长速率更快。即稻草基质为植物根系提供充分的养料（硝酸盐）；而根系能为稻草表面微生物膜提供来自光合作用的氧气，并在稻草基质中产生脱氮所需要的好氧、缺氧环境，提高整个生态浮床的脱氮效果。但是根际微生物和生物膜相互作用、相互影响研究并没有取得很好的成果，值得深入研究。

3．2生物载体表面和植物根系表面微生物种群差异分析由于根系表面和生物载体表面存在非常大的差异，根际微生物种群类别和生物载体表面微生物类别差异、数量差异和特性差异均需要深入研究，目前很多的研究仍然处于定性分析中阶段。微生物作为生态修复和污染物去除的主体，不同生理生化特性的微生物承担着不同生物降解过程，所以掌握不同生物载体和植物根系表面微生物种群存在的差异（生长速率、呼吸类型、降解底物酶系种类、微生物种群数和数量级等），对不同污染物采取不同的不同载体和植物，或不同生物载体组合，或不同植物的多样化组合，或人工干预提供不同的环境以实现污染物去除，实现通过对微生物相关特性的强化和调控而实现微生物对污染物的降解。

3．3生物载体材质在不同污染源种类的水体修复中的选择方法生物载体作为生态浮床中重要的生物附着场所，有时也作为浮床植物的基质，其作用较大，但是随着生物载体的材质和形态等不断多样化，生物载体形态主要由从水流速度、使用方便和造景等因素考虑，对水体修复效果不会造成实质上的影响，而生物载体材质的不同对水体修复效果会产生极大的影响。传统意义上的生物载体是塑料材质，并将悬挂在生物载体框架以下，其作用原理是：在生物载体表面形成生物膜以提高生态浮床系统中微生物量达到强化生态浮床的修复效果，在其表面形成的微生物是复杂的、多样的、杂乱的丛生，并无特定的靶向污染物，在复合污染较重的现在存在一定的优势。但是塑料材质生物载体存在亲和性和亲水性差而导致微生物量少、附着困难［19］。而且对于以氮素为主要污染物且C／N低的地表水修复过程中来说并无太大的价值，因为脱氮过程中涉及硝化和反硝化过程，反硝化过程需要补充有机碳以提高脱氮效果，而塑料材料生物载体并不能提供碳源，投加液体碳源存在计量无法控制和运行管理复杂等问题，如果以人工合成高聚物作为生物载体和碳源虽然可以实现良好的脱氮过程和硝化菌群的富集，但费用过高［20，21］；所以天然纤维素物质是理想的碳源、载体，不仅天然亲水性和生物亲和性可以实现生物量的最大化和挂膜的最快化，而且生物释碳按需供给和，其来自极为广泛（农业废弃物、林业废弃物等。对于磷含量相对较高的地表水体修复时，塑料材质或天然纤维素材质的生物载体应用于生态浮床中则效果较差，根据生物除磷均以排泥的方式，地表水体污染物浓度较轻，污泥量少或无污泥，无排泥也就除磷效果很低。现在一些工艺中为了提高除磷效果，采用一些孔隙多样化吸收磷或含有某些能够与磷发生化学反应的生物载体以提高除磷效果。

4展望

第4篇

在微流控技术中，根据微流控装置制备乳液的几何结构以及液相流体流动方向的不同，乳液有不同的产生形式，据此可以将微流控装置主要分为：同向流动型（co-flow）、T形交叉流动型（T-junctioncross-flow）和流动聚焦型（flow-focusing）。如图1(a)所示为典型的同向流动型微流控装置几何结构。在该装置中，作为分散相的内相液体（innerfluid）和作为连续相的外相液体（outerfluid）分别在内、外通道中同向流动，并在注射管锥口处相遇，此时内相液体受到与其互不相溶的外相液体的剪切力作用而在收集管中断裂成为尺寸均一的单乳液滴。典型的T形交叉流动型微流控装置几何结构，该装置中内相液体和外相液体主要呈相互垂直流动，并在T形流道的交叉口处相遇，此时内相液体受到外相液体的剪切和挤压作用而分散断裂成液滴。流动聚焦型微流控装置几何结构的典型结构，该装置中中间通道内流动的内相液体受到两侧通道中流动的外相液体的作用，并一同流向下游处紧临的缩口小孔；此时，在外相液体产生的压力和黏性应力的作用下，内相液体变为一股细小的喷射流，并在小孔下游处断裂成液滴。在上述装置中，同向流动型微流控装置几何结构主要由玻璃毛细管组装构建而成，而T形交叉流动型和流动聚焦型微流控装置几何结构则可由微加工技术[如软光刻技术(softlithography)]在聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、玻片等材料上构建。

上述微流控技术均能产生具有良好单分散性（一般CV值小于5%）、且尺寸可精确调控的乳液液滴。在产生乳液的过程中，液相流动的稳定性是决定乳液液滴单分散性的主要因素，而微通道的尺寸以及液相的流速则是调控乳液液滴尺寸的关键因素。除了可以控制所产生液滴的尺寸和单分散性外，微流控技术另一大优点是其良好的可升级特性，即可以通过将上述3种类型的微流控装置几何结构相互结合而实现对结构复杂的多重乳液的可控制备。Chu等通过将两个同向流动型微流控装置几何结构串联组装，得到了两级同向流动型微流控装置，以用于产生具有液滴嵌套液滴结构的双重乳液。当第一级微流控几何结构中内相液体被中间相液体剪切产生单乳液滴后，携带有该单乳液滴的中间相液体将进一步地在第二级微流控装置几何结构中被同向流动的另一股外相液体剪切，从而使得单乳液滴被封装在所形成的中间相液体液滴中，形成了双重乳液。由于微流控技术对各级液滴产生单元所产生液滴的优良控制性，使得该双重乳液也具有良好的单分散性。基于微流控装置这种优良的可升级特性，Chu等进一步组装得到了三级玻璃毛细管微流控装置，并成功可控制得了具有更多层嵌套结构的单分散三重乳液。在上述多重乳液中，乳液内部各层所含液滴的数目和尺寸均精确可控，展现出了微流控技术在可控制备多重乳液方面的巨大优势。Wang等进一步通过设计液滴产生组件、液滴汇集组件、液体提取组件等微流控功能单元用于组装微流控装置，从而可控制得了结构更加多样化，且内部可以同时包含不同组分液滴的多组分多重乳液，对上述层层嵌套式多重乳液的结构做了进一步地扩展。这些多组分多重乳液内部各层不同组分液滴的种类、尺寸、数目、比例均精确可控。其中，液滴的种类主要取决于用于产生不同液滴的液滴产生组件的数目；液滴的尺寸主要取决于通道的尺寸以及液相流速；而多重乳液内部不同液滴之间的数目和比例则取决于不同液滴的产生频率，该频率主要也是通过匹配液相流速来进行调控。微流控技术所制备出的尺寸和结构高度可控的单分散乳液液滴，为具有多样化结构的新型微颗粒功能材料的设计和制备提供了优良的模板。

2以单乳液滴为模板制备单分散功能微颗粒

以微流控技术制得的单分散乳液液滴作为合成模板，可以制备得到尺寸均一的单分散微颗粒功能材料，并且可以通过改变液滴尺寸在较宽微尺度范围内实现对微颗粒尺寸的精确调控。此外，该方法还具有很强的通用性。如以油包水型（W/O）乳液或水包油型（O/W）乳液作为模板的微流控合成方法可以分别用于不同种类的基于水溶性单体或油溶性单体的聚合物微颗粒的制备，并且可以方便地通过改变模板液滴中的组分来实现对微颗粒化学组成的调节和优化，从而实现对微颗粒功能的调控。此外，微流控技术在微通道中连续制备和操控乳液液滴的独特工艺，还使得其可以与各种设备相结合，以提供多样化的合成条件用于球形甚至非球形微颗粒的连续可控生产。

2.1球形功能微颗粒的微流控制备

Weitz研究组利用微流控技术产生的单分散W/O乳液作为模板，通过将溶解在水滴中的N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）单体聚合，制备得到了尺寸均一的温敏型聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）水凝胶微颗粒。该温敏型PNIPAM水凝胶微颗粒具有良好的单分散性，且具有优良的温敏体积相变特性。当温度在其体积相转变温度（VPTT）（约32℃）附近变化时，该PNIPAM水凝胶微颗粒能展现出高温收缩、低温溶胀的可逆体积相变行为。类似地，Kumacheva研究组利用单分散的O/W乳液作为模板，通过紫外光照引发油滴中含有的油溶性单体聚合，制备得到了不同组分的单分散聚合物微颗粒。以上研究工作均显示出了微流控法在制备单分散微颗粒功能材料方面的优势

2.2非球形功能微颗粒的微流控制备

微颗粒材料的功能除了取决于其化学组成外，颗粒的形状也对其功能和应用前景具有很大的影响。然而，由于界面张力的作用总是使液滴尽可能地保持球形，因此传统的分批聚合方法通常难以得到尺寸均一的非球形颗粒。而微流控技术对于微通道中液滴的精确操控能力，则为可控制备单分散的非球形颗粒提供了一个优良的平台。Xu等通过设计微流控装置中通道的结构和尺寸，使得流入通道中的含有单体溶液的液滴在受限空间中变形为非球形形状，再将该变形的液滴经UV光照聚合进行原位固化后，从而制得了尺寸均一的棒状和扁平状非球形高分子聚合物微颗粒。在该方法中，由于微流控产生的单分散模板液滴的体积是一定的，因此该液滴在相同的微通道中变形后所形成的非球形液滴的形状和尺寸也是一定的，从而使得聚合后可以得到均一的非球形颗粒。此外，由于在聚合过程中单体溶液由液态转变为固态会发生一定程度的体积收缩，并且得到的固体颗粒表面仍具有一层连续相液体构成的浸润液层使之与微通道之间隔离，因此有效避免了固体微颗粒对微通道的堵塞。基于这种方法，研究者还制备得到了塞子状和圆盘状的聚合物微颗粒，以及不同形状的非球形磁性水凝胶微颗粒，展现出了微流控方法在可控制备单分散非球形微颗粒功能材料方面所具有的多样化特点。

2.3Janus形功能微颗粒的微流控制备

Janus形功能微颗粒是一种两面具有截然不同的物理或化学性质（如不同的表面浸润性、磁性、光电性质等）的颗粒，目前已在自组装研究以及乳液稳定剂和光学器件开发等方面展现出了独特的优势。微流控技术对于层流条件下运行的液滴的精确操控，使得其为Janus形微颗粒的制备提供了一个便利且易于工艺放大的优良技术平台。微流控技术用于制备Janus形微颗粒，主要是利用了两种同向流动的液相流体被剪切成为一个乳液液滴后，短时间内仍能在液滴内部相互保持层流而不至于混合这一特点。这样，利用该含有两种液相的Janus形液滴作为模板，经过快速原位聚合，便可得到两面具有不同性质的单分散Janus形微颗粒。此外，通过改变微通道形状尺寸使Janus形液滴在受限空间变形为非球形形状，还可以进一步制备得到具有非球形结构的Janus形微颗粒。

3以复乳液滴为模板制备单分散功能微颗粒

具有内部腔室结构的微颗粒功能材料由于其为物质的封装提供了一个受保护的内部空间，因此在药物传送与控释、活性物质保护、生物大分子合成、化学催化以及生化分离等领域应用非常广泛。以微流控复乳液滴，如油包水包油型（O/W/O）和水包油包水型（W/O/W）双重乳液，可以通过将其内部液滴作为微颗粒内部腔室，而将外部液层经反应后作为微颗粒壳层，从而实现对新型腔室型微颗粒的可控设计和制备。在该方法中，借助微流控技术对乳液尺寸、形状、单分散性和结构的精确控制，可以对腔室型微颗粒的壳层尺寸和厚度，以及内部腔室的尺寸和数目等进行精确调控。而O/W/O和W/O/W双重乳液的中间水层和油层使得该方法可广泛适用于多种水溶性和油溶性材料，以及可以良好分散的有机、无机纳米颗粒材料等以用于构造多样化的微颗粒。此外，O/W/O和W/O/W双重乳液的内部油滴和水滴结构还分别为油溶性和水溶性物质的封装提供了具有更好溶解性的内部环境。微流控复乳液滴能够实现对内部液滴的高封装率（约100%），这也为活性物质或药物等在制备微颗粒过程中的同步、高效率的封装提供了可能性。

3.1中空功能微颗粒的微流控制备

Zhang等利用O/W/O双重乳液作为模板，通过将具有温敏特性的NIPAM、具有葡萄糖识别特性的3-丙烯酰胺基苯硼酸，以及亲水性丙烯酸单体加入其中间水层中并由紫外光照引发聚合，再使用有机溶剂将内部油滴洗去后，制得了具有中空腔室结构的单分散葡萄糖响应型水凝胶微颗粒。该中空微颗粒的内部空腔可用于包载胰岛素，而其水凝胶壳层可在37℃条件下响应葡萄糖浓度变化以实现胰岛素的自律式控制释放。当葡萄糖浓度升高时，水凝胶壳层溶胀使得其交联网络结构的网孔变大，从而内部包载的胰岛素可以透过壳层快速扩散释放；而当葡萄糖浓度降低时，水凝胶壳层收缩使得交联网络结构的网孔变小，从而胰岛素扩散减慢、释放速率降低。这种葡萄糖响应型中空功能微颗粒为设计和开发新型自律式控释载体以用于糖尿病治疗提供了新的模型和理论指导。基于这种微流控制备方法，研究者通过灵活调节中间水层中的功能组分为其他水溶材料如N,N-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或者NIPAM和苯并-18-冠-6-丙烯酰胺，还成功制得了能够响应pH变化或者铅离子浓度变化以实现壳层溶胀收缩的中空水凝胶微颗粒，以期用于不同需求情况下物质的控制释放。

3.2核-壳型功能微颗粒的微流控制备

Wang等通过将均匀分散有超顺磁性Fe3O4纳米颗粒的NIPAM单体溶液作为中间水相，大豆油作为内、外油相，由微流控装置制得O/W/O双重乳液作为模板后，再由紫外光照引发其中间水层聚合，制得了具有热引发自爆突释功能的核-壳型（油核-水凝胶壳层）水凝胶微颗粒。该微颗粒的内部油核可用于封装油溶性的药物；而其PNIPAM水凝胶壳层的温敏体积相变特性以及壳层中镶嵌的超顺磁性纳米颗粒的磁响应特性，使得该微颗粒可先在外加磁场引导下定向运输到某一特定的位点，然后在升温作用下使壳层收缩从而挤压内部油核至壳层破裂，并最终将内部油核连同其中所溶解的物质一起快速突释出来，从而在短时间内达到较高的局部药物浓度。这种具有磁靶向运输和自爆式突释功能的核-壳型水凝胶微颗粒为新型药物传送系统的设计和研制提供了一种新的途径。基于这种微流控制备方法的通用性，研究者通过改变O/W/O双重乳液模板的中间水层组分以调节微颗粒壳层的功能，还成功研制出了一系列能够响应外界环境刺激如钾离子、乙醇、没食子酸乙酯等浓度变化来实现自爆式突释功能的新型微颗粒。此外，Liu等通过使用均质乳化剂制备的W/O乳液作为内部油相来构造O/W/O双重乳液，成功制备得到了内部油核中分散有水滴的自爆式水凝胶微颗粒，实现了自爆式微颗粒对水溶性药物或者纳米颗粒的封装运输。在升温条件下，微颗粒水凝胶壳层不断收缩挤压内部油滴，从而使得内部油滴连同封装有纳米颗粒的最内部水滴一并被快速释放到外部环境中，达到了很好的突释效果。除了上述自爆式核-壳型微颗粒外，研究者还利用O/W/O双重乳液研制出另一类具有突释功能的核-壳型微颗粒。Liu等通过将壳聚糖加入中间水相、交联剂对苯二甲醛加入内部油相，由微流控装置制得O/W/O双重乳液后，内相中对苯二甲醛扩散进入中间水层使壳聚糖交联形成壳层，从而制得了内含油核的核-壳型微颗粒。该微颗粒的交联壳聚糖壳层可以在较低的pH条件下降解，从而使得壳层溶解消失并将内部油核释放出来。

3.3孔-壳型功能微颗粒的微流控制备

具有封闭壳层的中空微颗粒和核-壳型微颗粒在物质封装方面展现出了高效的性能。然而，其内部所封装的物质分子通过微颗粒壳层（如上述微颗粒的水凝胶壳层）的传质往往是一个比较缓慢的过程。通过在微颗粒壳层上构造孔结构，可以促进物质分子穿过壳层的传质过程；并且，通过对孔结构进行调控，还可以进一步通过孔的尺寸和功能性控制物质的封装和控释过程，从而使微颗粒功能更加多样化。Wang等基于微流控W/O/W双重乳液，通过调节中间油层组分以控制内相水滴与外部水相之间的黏结以控制双重乳液的结构变化，并以此为模板制得到了壳层表面具有单个通孔结构的孔-壳型微颗粒。该方法中使用了光聚合树脂乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（ETPTA）和有机溶剂苯甲酸苄酯（BB）的混合溶液作为中间油相，并使用聚甘油蓖麻醇酯（PGPR）作为乳化剂。由于ETPTA单体对PGPR的溶解度较差，因此降低了中间油相对PGPR的溶解能力，导致内相水滴与中间油层之间的W/O界面以及中间油层与外部水相之间的O/W界面趋向于黏结，从而使得双重乳液由核壳型可控演化成橡子型结构。通过改变中间油相中ETPTA的比例，可以控制W/O/W双重乳液的演化程度。以这些可控演化后的双重乳液作为模板，便可以制得壳层表面具有单个通孔结构，且通孔尺寸和内部空腔的结构均精确可控的孔-壳型微颗粒。此外，基于微流控技术对双重乳液内部液滴数目和尺寸的精确控制，还可以对微颗粒中孔-壳型结构的数目以及尺寸进行调控。这种具有可控孔-壳型结构的微颗粒可以用于基于尺寸匹配的“lock-key”式颗粒捕获；也可以用于从不同尺寸的混合颗粒中选择性地装载小颗粒，从而实现基于颗粒尺寸的选择性筛分

3.4多腔室型功能微颗粒的微流控制备

能够分隔封装不同组分的物质，并可以实现对所封装物质的按需释放的多腔室微颗粒，在作为传送载体用于不相容活性物质的协同运输，以及作为微反应容器用于不同反应物的微反应等方面具有重要的意义。多腔室微颗粒的传统制备方法通常是采用内含多个液滴的双重乳液作为模板进行合成，或者是逐步将一个腔室型微颗粒封装到另一个腔室型微颗粒中；但是这些方法往往工艺复杂，并且难以独立、精确地控制内部各个腔室的结构。而微流控多组分多重乳液则为多腔室功能微颗粒的设计和制备提供了独特的模板，其内部不同组分的液滴可作为独立的腔室用于不同组分物质甚至不相容物质的隔离封装。并且，通过精确控制其内部不同组分液滴的尺寸、数目和比例，可以实现对内部各个腔室的独立调控、以及对不同组分封装剂量的优化。Wang等利用内含两种不同组分油滴的O/W/O四组分双重乳液作为合成模板，通过紫外光照聚合中间水层中含有的NIPAM单体，从而一步可控制得了内含不同组分油滴且其数目和比例均精确可控的多腔室型微颗粒。当温度升至微颗粒PNIPAM壳层的VPTT以上时，微颗粒会因为壳层剧烈收缩而将内部不同组分的油滴连同所封装的物质一同释放出来。这种共封装和释放模式使得该微颗粒有望用于协同运输和释放不同组分药物或反应物以用于协同治疗或触发式按需反应。微流控多组分多重乳液能够封装不同组分液滴的特点，也为将具有不同功能的材料整合到同一个微颗粒中以获得多功能特性提供了可能。Liu等利用O/W/O四组分双重乳液作为模板成功制得了同时具有磁靶向响应特性和铅离子响应特性的多功能水凝胶微颗粒。该乳液模板的外部水滴中溶解有NIPAM和苯并-18-冠-6-丙烯酰胺单体，水滴内部封装有一个含有磁性纳米颗粒和聚苯乙烯高分子（PS）的乙酸异戊酯液滴以及一个大豆油滴。首先，磁性纳米颗粒和聚苯乙烯经乙酸异戊酯挥发后沉积下来形成固体PS磁核；然后，水滴中的单体经紫外光照聚合后形成包含有PS磁核和大豆油滴的水凝胶，再经过有机溶剂洗去大豆油核后，得到了具有PS磁核和空腔的水凝胶微颗粒。该微颗粒可以在外加磁场引导下进行定向运动，并且其水凝胶壳层可以响应外界环境中铅离子的浓度变化而发生溶胀或者收缩，从而有望用作受铅离子污染的微环境中的微型传感器或执行器。

4总结与展望

第5篇

和普通学术型硕士相比，专业硕士的基础知识和科研能力显得较为薄弱，科技论文数量和质量都不是很理想，相当数量的科技论文只注重于现象、方法和概念的表述和总结，没有对结果进行深入的分析。而且，不少论文由于与实践相脱离，缺少实验数据和结果，针对性不强。造成这种现象的原因，主要有以下几个方面：

1.培养模式不利于专业硕士科技论文写作

专业硕士要求毕业后能够承担生产、研发、技术服务等的一线工作，与传统的纯学术上的研究生教育相比，高校在全日制专业硕士的培养上更着重于联合企业生产研发的实践环节的培养。因此，在专业硕士的培养上就要求增多实践实习类教学。以材料工程专业硕士为例，他们有一部分时间是在工厂或企业中度过，这种实践教学模式必然会减少专业硕士的科技论文写作时间和能力。

2.高校对专业硕士科技论文写作课程重视不够

目前高校虽开设了科技论文写作课程，但课程主要讲解科技论文的写作要求及内容，学生只能学到科技论文的写作格式，缺乏基础载体，对于给定的研究对象，用什么方法加以研究，还是无从知晓。而且，高校在专业硕士实践教学和科技论文写作教学方面结合得还不够，学生不能很好地将实践成果如实验数据等归纳整理到科技论文中去。

3.学生写作能力差，主动性不强

目前研究生尤其是理工科学生写作水平较低，面对科技论文感到压力很大，往往带着强烈的排斥情绪去完成写作，更提不上主动地开展科学问题研究。不少研究生对科技论文、研究报告甚至毕业设计都采取应付的态度，缺乏创新思维和能力。学生还存在实践过程中不知如何把理论知识应用于实践，不能很好地阅读和理解英文文献等问题。

4.缺乏提高学生科技论文写作能力的实践活动

进行科技论文的创作，需要大量的写作经验和素材。科技论文写作活动的开展，如开放高水平科研平台资源，开展交叉学科学术交流，定期开展课题组科研报告，邀请有经验的老师和同学做学术交流等活动，能够培养学生的写作积极性，能够锻炼学生快速有效地获取并分析科研资源和综合运用科研知识撰写科技论文的能力。但目前高校在这方面的培养主要停留在理论课程方面，缺乏提高学生科技论文写作能力的实践活动。

二、专业硕士科技论文写作能力培养的探索与实践

专业硕士的培养目标要求其知识构成既要专业又要全面。加强专业硕士的科技论文写作能力的培养有助于充实学生的专业知识，也有助于学生科技创新能力、逻辑思维、语言组织和总结归纳能力的提高。笔者从专业硕士的特点入手，针对这个新生的研究生群体探索和归纳了如下几点提高专业硕士科技论文写作能力的举措：

1.提高高校对专业硕士科技论文写作的重视

首先，我国现有的针对专业硕士的科技论文写作教学体系还不够完善，高校各级领导和老师应从制度上重视专业硕士的科技论文写作能力培养，采取灵活实用的教学方法，制定切实有效的措施，强化管理和监督机制来保证论文写作质量。其次，我国目前研究生教育实行导师制，导师在提高研究生论文写作水平中充当着重要的角色。为此，各高校需要加大师资力量的投入，打造优秀的研究生导师队伍，增强导师的工作积极性和使命感，聘请具有丰富写作经验的老师授课。最后，高校应重视专业硕士科技论文写作教学，编写具有针对性的教材，建设国际化的课程体系，设置合理的课程结构，注重写作课程的专业性和实用性。

2.优化科技论文写作课程教学

传统的科技论文写作教学主要在理论层面，对于专业硕士而言，可以通过结合写作理论课和写作实践课来达到优化写作教学的目的。在专业硕士的科技论文写作课程教学中，除了向学生讲解科技论文的写作格式、内容、要求和创作思路外，还应做到：（1）向学生介绍和演示常用的论文检索方法。例如对材料工程硕士而言，要使学生学会利用知网、维普网、万方数据库、ISIWebofScience、EIVillage、Springer、Elsevier和Google学术搜索等检索资源查询文献。（2）向学生介绍不同研究方向的中英文专业词汇和关键词，以利于学生检索和阅读文献。（3）教会学生使用Excel、Origin等数据处理软件，现场演示，增加学生学习的好奇感和积极性，让学生学会软件的实际操作。（4）举例说明写作过程，在学生心中确立参照，激发其写作的动力。（5）实时以作业强化学生对课程的理解，进行论文写作能力的实践，以撰写综述类论文的方式对学生的课程掌握程度进行考查。

3.建设科研平台、举办科研活动

科研平台和科研活动是提高研究生科技论文写作能力的有力手段。为此，各高校应注重科研平台的建设，如开设研究生科技创新项目，成立专项创新基金用于学生科技立项及科学研究，让学生提前进入实验室参与科学实验，以及通过校企结合和科研孵化搭建研究生科技创新平台等为学生提供良好的科技论文写作条件。学生在各种科研平台的有力推动下可以将其科研成果进行归纳和总结，并结合项目内容撰写科技论文。同时，高校应注重创造有利于学生科技发展的学术研讨氛围，利用科研活动对学生进行适当的引导，如开展丰富多彩的课外科技实践活动，强化研究生课外训练，定期邀请国内外专家进行学术专题讲座，鼓励学生参与各种各样的科研竞赛等，使学生掌握自己研究领域的最新科研动态，充实专业知识。此外，高校应完善研究生创新激励机制，可设立科研基金对研究生科技论文等科研成果给予奖励，转化研究生科技创新成果，提高学生对科技创新的重视。

4.联合实践教学与科技论文写作教学

科研实验和实习实训等实践教学的开展能够将学生在课堂中学到的理论知识运用到实际中去，而科技论文写作教学旨在指导学生有目的地进行实践活动，把课内教学、课外科学研究与实践紧密地结合起来。专业硕士的培养目标要求学生较快地承担起企业生产研发和技术服务等的实际一线工作，这就要求其培养模式中实践教学的比例要高于传统的研究生教学。针对专业硕士的这一特点，应强化学生实验实践教学环节，系统地构建联合专业硕士实践教学和科技论文写作教学来提高专业硕士科技创新能力的内容和实现方法。首先，需要学校重充分利用现有实践教学资源，结合国内外研究生创新能力培养的成功经验，及时解决实践教学中暴露的问题，利用产学研的有机结合来推动研究生实践教学的顺利开展。其次，需要强化学生对实践教学的理解，增强研究生的科技创新意识和参与科研活动的积极性，使学生能用科技论文的创作思维去进行科研实践活动，也能将实践中的收获运用到科技论文的创作中去，从而提高学生的写作能力。我校目前和重庆理工大学联合培养有十六名材料工程硕士，学校在专业硕士的培养上给予了高度重视，在培养模式上实行校内和企业双导师制，已与华益机械铸造有限责任公司、招商局铝业（重庆）有限公司、中船重工重庆红江机械有限责任公司、永红机械公司、成量集团有限公司、都江堰光明玻璃有限公司等大型企业签订了联合培养研究生的合作协议。课程体系上，学校为突出专业硕士特色，形成科学合理的课程群，开设有材料成型、粉末冶金、微纳米材料与器件和薄膜材料四个研究方向。学校还实施专项基金，设立“材料工程研究生创新基金”鼓励教师和学生参与科研。既利用现有实验室条件，组织学生开展科学实验，提高学生的实践能力，同时也提高了仪器设备的使用率。基于以上优势并通过研究生的写作课程教学和工程实践创新能力培养，我校专业硕士近两年在国内外知名期刊上发表了科技论文十余篇，学生的科技论文写作水平得到了显著提高。

三、结语

第6篇

在房屋建筑中，常常由于温度低而导致房屋墙体受冻开裂，然而，对房屋墙体的保温施工就显得尤为重要。对墙体保温系统的施工是进行墙体建筑节能的重要环节，在一般情况下，墙体的保温层都是设在墙体的内侧或外侧，几乎很少设置在墙体中间，因为这样会增加施工难度，大量消耗建筑材料且保温效果也不是很理想；保温层的内测设计，施工技术简单且保温效果不如外侧。然而，保温层设置在外测，能够有效地节省使用面积，保温效果也比较好，但粘结性较差，施工技术不当的话易产生开裂、渗水、脱落且使用寿命严重下降。所以，在对墙体保温施工中应必须注意以下几个方面：①对于保温层的施工，要保持墙面的清洁、平坦、湿润，对不易粘贴处进行打毛或刷粘结剂。②根据房屋设计要求，在施工时准确的弹水平线、踢脚线和墙裙线，为了能够保证保温层厚度，墙面应当做标准灰饼和冲筋。③对于墙面粉刷时，粉刷厚度要尽量控制在10mm左右，在粉刷过程中，要等到底层韧凝且表面有一定硬度后，再进行下一层的粉刷；同时，要注意对墙体的保温养护，禁止对墙体进行水冲。

2房屋建筑的门窗节能技术

大部分房屋的建设，门窗面积都占到房屋总面积的百分之三十；门窗是房屋能耗散失最严重的部位，其能耗占住宅总能耗的比例很大，占房屋传热、散热的四分之一，所以，除了保证必要的日照、采光、通风等要求下，尽量减少房屋门窗洞口的开设，提高房屋本身的保温效果，减少对外的传热量。王玲玲重庆建工第七建筑工程有限责任公司400039对于门窗运用新型的玻璃，增强玻璃的隔热保温效果；低辐射玻璃是房屋建设中常用的玻璃，它的表面有一层半导体氧化物，使得这种玻璃对可见光和近红外的透光率较高，反射率较低，可以大量获取太阳光能，而对常温下的长波红外热的透光率低，反射率较高，这就使得这种窗户的保温性能较好。增强住宅外窗的气密性，有助于提高房屋的保温性。对于门窗的建设，使用新型的、密封性良好的门窗材料；而门窗与墙体之间的缝隙可采用保温效果良好的弹性松软型材料；框和扇的密封可以使用橡胶、泡沫密封条，也可以采用高低缝和回风槽等；然而，扇与玻璃之间的密封则可以使用各种弹性压条等。

3屋面节能技术

首先，合理选择保温材料。屋面节能一般是将容量低、导热系数小、吸水性低、有一定强度的保温材料设置在防水层和屋面层之间；然而，对于屋面保温材料的选用时，必须要按照屋面的设计和材料产品技术规范，对屋面建设中所使用的节能保温材料的容量、导热性、吸水性、外观等性能进行严格检查，然而，在施工时，严格按照配合比和施工工艺要求对这些材料进行使用，保证保温材料的合理使用。其次，实行倒置式屋面。倒置式屋面，就是将传统屋面结构中的保温层和防水层颠倒，将保温层放在防水层的上面；传统房屋在使用中，当屋面的保温材料吸湿后，其导热性将下降，所以，在传统屋面结构中，常常在保温层上设置防水层，在保温层下做隔热层，从而增加了屋面的造价，使得屋面结构复杂；同时，使得防水材料暴露于最上层，加速防水材料的老化；所以，传统的屋面构架已不在实用，现如今，房屋的屋面大多都将保温层放置在防水层上面。

4房屋建筑工程节能技术应用的前景

第7篇

《光电材料导论》是我校无机非金属材料专业2013年开设的专业课程。开设这门课程的原因是：（1）国家在十二五规划中提出了重点发展的七大战略性新兴产业，其中之一的的新材料产业包含了功能材料，而光电材料是功能材料的一种；（2）我校的无机非金属材料教研室的很多老师从事光电材料相关的研究，具备开设这门课程的师资力量。所以在课程的教学内容的选材方面，我们会着重从这两个方面考虑。而教学方法会利用现在的多媒体技术，与传统的板书相结合，让学生更加形象生动的加深对知识的理解[1]。

1 教学内容的选材

在教学内容的选材方面，我们综合考虑了以下几个因素：

首先，学生必须能够有所学，开设一门课程才是有意义的。光电材料是功能材料的一种，为了便于学生循序渐进地吸收理解光电材料的专业知识点，教学内容分成三个方面：光功能材料、电功能材料、光电材料及器件。首先，讲解光功能材料和电功能材料方面的知识点，在具有这些知识的基础上，再讲解光电材料及器件方面的知识，学生们就比较容易理解。

其次，我们结合现在的就业情况及研究热点。我们设置的教学内容，既考虑了学生们以后的就业，也考虑到想进一步深造读研究生的学生们的研究工作。光功能材料方面的教学内容包含了激光材料、发光材料、红外材料及光纤材料。电功能材料方面的教学内容包含了导电材料、半导体材料、介电材料、铁电材料及超导材料，其实半导体材料也是一种导电材料，之所以把半导体材料单独作为一个章节，是因为半导体材料是太阳能电池和LED照明灯的核心材料，这也是为后面的光电材料及器件的讲解做铺垫。光电材料及器件方面的教学内容包含了光电子发射材料、光电导材料、透明导电薄膜材料、光伏材料与太阳能电池及光电显示材料。

2 教学方法的探索

光电材料的内容更新很快，现在的学生不仅应该掌握传统基础的材料知识，更应该掌握最新的知识点，更应该了解光电材料的最新研究进展，而使用多媒体教学能够及时地更新课件的内容，使得教学内容能够跟上最新的研究成果[2]，也能让学生及时了解学习最新的材料知识。

多媒体教学还有助于激发学生学习的兴趣[3]，因为它在视觉上能够让学生很直观的学习知识，比如：太阳能电池的工作原理，我们可以在Powerpoint（PPT）上给出太阳能电池工作原理图，然后再对照图给学生详细讲解其原理，学生将更深刻的理解其原理。再比如，在讲解光纤的传输原理时，可以通过多媒体技术使用动画，让学生很直观地了解光纤的原理。

但是多媒体教学应该和传统的板书结合起来，因为有些知识仅仅通过多媒体展示，学生可能比较难理解，还需要老师再次将其中的重点和难点板书出来详细讲解，同时也可以加深同学的印象。

同时，我们在整个的教学过程中，采用的是启发式及提问式的教学方法。通过对学生进行提问，启发学生自主思考，加深学生对知识点的理解。

3 课程考核方式的选择

课程考核的成绩包含两个方面，一个是平时成绩的考核，一个是期末成绩的考核。

平时成绩的考核，我们通过上课提问、课后习题、出勤率等方面进行考核。上课提问可以考查学生对上节课内容的掌握程度，还可以考查学生是否认真听讲、是否认真思考问题。课后习题包括两个方面，一个是对课上内容的考查，帮助学生巩固课上知识，另一个是对课外知识的拓展，督促学生课后查阅文献，培养学生的学习能力。

期末成绩的考核，我们采用撰写科技论文的形式进行考核。《光电材料导论》开设在大四上学期，总共24个课时。因为光电材料的内容更新比较快，而教学课时比较有限，通过撰写科技论文的形式，既可以督促学生去更全面的了解光电材料最新的研究进展，又可以锻炼学生查阅文献的能力，培养学生总结文献的能力，有利于大四学生在下学期更快进入本科毕业论文的工作。

4 需要改进的地方

作为本专业开设的新课，在教学的探索与实践过程中，肯定存在一些不足，有很多地方需要我们去反省和改进。我们自己对此进行了总结，具体包括以下三个方面：

（1）在多媒体教学过程中，我们不仅只是使用了PPT这个软件，还应该引入视频，比如，在讲解使用直拉法制备单晶硅时，就可以引入一段视频，让学生更直观地了解使用直拉法是如何制备单晶硅的。

（2）在教学的过程中，我们还应该出示实物，让学生能够直接接触，加深印象。可以出示实物包括光纤、发光二极管LED，单晶硅片和多晶硅片（这时，还可以教学生从宏观上如何分辨单晶硅片和非晶硅片）、ITO玻璃、闪锌矿及纤锌矿结构模型等，不但增强生学习光电材料的兴趣，而且让他们对光电材料实体有直接的感性认识[4]。

（3）在教学过程中，我们还应该加入两个学时的讨论课，老师布置一个题目，让学生课后准备，几个学生一组，进行资料搜集与整理，然后让一个学生做代表，在讨论课上做PPT报告，其他组的学生进行提问，作报告的学生做解答。同时这个也要纳入平时成绩中，占总成绩的20%。

第8篇

[关键词]功能材料；专业英语；工程教育认证；教学改革；工程技术型人才

经济全球化和文化全球化的快速发展，促进了人才的国际流通性。符合新时代要求的人才，需要具有国际视野和国际竞争力。为了提高工程科学技术人才的培养质量，使工程教育专业质量标准与国际接轨，我国于2016年成为《华盛顿协议》的缔约成员，工程教育专业认证不仅可以推动和发展我国的工程教育专业质量，国外先进的教学理念还可以弥补我国工程科学技术领域的教学不足，优化我国的工程科学技术人才队伍[1]。功能材料专业英语是功能材料专业的专业基础课程，侧重于功能材料专业英语知识、重点词汇、科技论文写作和专业阅读材料中英互译的教学。学生通过该课程的学习，可以掌握部分专业英语词汇，可以独立阅读功能材料专业相关的英文文献，撰写简单的英文专业论文摘要，为将来的学习和工作打下专业英语基础。但是，一般情况下，该门课程为32学时，在较短的时间内提高学生的专业英语水平难度较大。并且传统的教学内容、教学方式和考核方式没有办法充分调动学生的学习积极性，英语基础本就薄弱的学生在接触难度较大的专业英语时，容易产生畏难情绪。结合工程教育专业认证的要求，以学生为中心，以产出为导向，就这需要对传统的教学模式进行改革。包括对教学内容的改革，课堂角色的变换以及课程考核方式的改革[2-3]。

1教学内容的优化

以往的功能材料专业英语课程主要向学生介绍功能材料专业英语的重点词汇，科技论文的结构和写作方法。主要培养学生在阅读、理解、翻译和写作等方面的能力，使学生能够阅读专业相关的英文文献和资料，为后期的深造和工作打下英语基础。而在工程教育专业认证的背景下，功能材料专业的培养目标是将学生培养成能适应社会发展需要，具有社会责任感、有团队精神、有良好的交流能力和国际视野，能够使用工程基础与专业知识解决科学研究、技术开发、产品设计和生产管理中出现的复杂工程问题的高级工程技术型人才[4-5]。对照工程教育专业认证的要求，在课程的实施过程中仅仅培养学生的读写能力显然是不够的。要具有国际视野和良好的交流能力，听和说的能力也十分重要。所以在制定教学大纲时，统筹考虑学生听、说、读、写能力的培养，合理分配听、说、读、写四个方面的教学内容。在讲授专业知识的过程中，使用双语教学提高学生的听力水平，并鼓励学生大胆说英文。功能材料专业的学生在进入本科阶段后，只有第一学年有英语课程，学生说英语的机会很少，并且大多数学生基于各种原因不敢说英语、害怕说英语。在教学的过程中，要培养学生对专业英语知识的学习兴趣，引导其利用网络资源和校内图书馆资源获取最新的音视频材料，提高学生的听说能力，使其能够使用英语进行简单的专业知识交流和技术沟通，为后续的工作学习奠定基础。

2课堂角色的转变

在传统的课堂教学过程中，教学活动以教师为中心。工程教育专业认证要求以产出为导向，以学生为中心。要求教师在教学过程中提高学生的主观能动性，激发学生的学习热情。功能材料专业英语是一门集专业知识和英语于一体的课程，不仅要求学生掌握扎实的专业知识，还要求学生具有一定的英语听说读写能力。这就要求学生课前要对专业知识进行预习和复习，课后要进行广泛的英语听力练习和英文科技论文的阅读和翻译。课堂是教学育人的主渠道，教师要结合讲授法、互动教学法和任务驱动法提高学生的学习积极性和课堂参与度。在课堂教学过程中，要善于利用雨课堂和MOOC学习平台提高学生学习的积极性和主动性，采用启发式教学引入知识点，引导学生进行思考和讨论，突出教学重点和难点。建立课程学习QQ群，及时和学生进行问题交流，鼓励学生使用万方数据库、知网和webofscience进行专业资料检索。组织学生成立学习小组，模拟国际会议，开展课堂专题报告和学术交流。通过互换教学身份提高学生的学习积极性和课堂氛围，培养学生的团队合作精神，增强学生的交流沟通能力，锻炼学生收集材料、筛选材料、总结材料的能力。同时提高学生的英语口语表达能力，提高学生的专业自信。使得学生通过该门课程的学习，不仅可以掌握功能材料专业英语的重点词汇，掌握专业英语的基本翻译技巧和写作技巧，还可以获取检索专业资料的能力，利用所学专业英语知识进行学术沟通和交流的能力。

3考核方式的调整

传统的课程考核总成绩包括期末考试卷面成绩和平时成绩两部分，其中平时成绩占30%，期末考试成绩占70%。平时成绩主要包括考勤、平时作业和课堂表现，期末考试主要考察学生的读写能力，这样的考核方式没有办法考察学生的听说能力，也不能全面而真实地反映学生的学习效果和学习质量。并且以期末考试为主的考核方式，容易让学生忽略平常的学习，导致考前突击、临时抱佛脚的考前现象。降低期末考试的比重，将课堂英语互动、英语专题演讲和学生收集、整理、分析资料的能力纳入考察范围，可以有效地激发学生的学习兴趣和课堂参与度，从而提高教学质量。帮助学生克服畏难情绪，成为学习的主角，主动参与教学过程。给学生营造良好的学习氛围，教学相长，让教学过程成为双方主动介入的过程。

4结语

工程教育专业认证是我国高等教育的必然趋势，推动着工程教育改革的步伐。工程教育专业认证体系以学生为中心的理念，打破了传统的教学模式，需要教师优化教学内容，改进教学方法，调整考核方式，激发学生的学习热情，提高学生的主观能动性，增强学生的沟通能力和解决问题的能力，培养学生求是的科学态度和求实的科学精神。

参考文献

[1]袁斌，曾美琴，胡仁宗，等．基于工程教育认证背景下的金属功能材料课程改革与实践[J]．中国现代教育装备，2018，287：75-77．

[2]郑学晶，徐慎刚，郑晓莉，等．《高分子材料专业英语》中的课程思政探索与实践[J]．高分子通报，2020，8：80-85．

[3]朱敏，朱钰方．《功能材料学》课程全英语教学改革初探[J]．教育教学论坛，2015，3：61-62．

[4]周弟，宁春花，左晓兵．《功能高分子材料》双语教学实践[J]．教育教学论坛，2015，30：113-114．

第9篇

英文名称：Journal of Functional Materials and Devices

主管单位：中国科学院出版图书情报委员会

主办单位：中国科学院上海微系统与信息技术研究所;中国材料研究学会

出版周期：双月刊

出版地址：上海市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1007-4252

国内刊号：31-1708/TG

邮发代号：4-737

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1995

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

期刊荣誉：

Caj-cd规范获奖期刊

联系方式

期刊简介

第10篇

关键词： 无机材料专业本科毕业设计团队培养模式

毕业设计是高校学生综合运用所学理论知识分析解决实际问题的一次系统训练和检验过程，是培养大学生的创造能力、实践能力和创新精神的重要环节，通过这个环节，可锻炼学生独立分析和解决问题的能力，培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。目前，理工科大学生毕业设计的质量和整体水平存在下滑趋势，如何保证理工科大学生毕业设计的质量，发挥这一教学环节在人才培养中的关键作用，已成为提高本科教学质量的重要问题之一［1］。本文结合专业老师教学第一线多年的实践和体会，在分析影响毕业设计质量主要矛盾的基础上，尝试一种共享优质教育资源、提高毕业设计质量的团队指导法，这对于进一步深化理工科大学生实践教学改革、全面提高教学质量是有益的。

一、建立毕业设计团队的目的和意义

传统单纯的个体毕业设计存在许多弊端，例如选题难，毕业设计指导工作量大，学生能力得不到很好培养。近年来，随着高校本科生数目的增多，高校教师往往同时指导多名学生进行毕业设计，许多工科院校要求本科毕业设计题目不得重复，甚至几年内不得重复，增加了高校教师选题的难度。选题太难，学生在短短的几个月内很难高质量地完成；选题太简单，毕业设计过程形同虚设，达不到预期的效果。题目选定了之后，每位学生的研究内容都不尽相同，遇到了难题，找不到合适的讨论对象，少数学生遇到困难一拖再拖，延误进度，最终影响毕业设计质量。

基于以上原因，有必要引入新的毕业设计模式。团队式组织是一种高效的组织形式，它是在团队成员充分合作的基础上确保任务的高质量完成。无机材料专业在指导毕业设计的过程当中，采用了团队毕业设计的形式，并进行了积极的探索和实践。

1994年，斯蒂芬·罗宾斯教授首次提出“团队”的概念［2］：为实现某一目标而由相互协作的个体所组成的正式群体。所谓团队合作能力，是指在团队的基础上团队中的每个成员不仅具备个人能力，更具备一种通过各尽所能来互补互助以发挥最大效率的能力。经济全球化时代，生产力飞速发展，竞争愈加激烈，加速和强化了全球范围内的专业化和社会分工。分工细化要求人们掌握更专业的知识与技能，同时要求这些不同知识、技能更广泛、更深入地进行交换与合作，团队合作能力已成为个人在社会生存与发展的必要素质。所以，要培养适合社会发展的综合性人才，就要培养在校大学生的团队合作能力。

二、团队模式的建立

所谓团队模式包括两层含义，即教师团队和学生团队。

1.教师团队的建立

教师团队是由若干个课题组成员构成的，可以弥补原来单人指导学生的不足。例如一旦某些教师出国、出差或开会，团队中的其他教师就会进行指导和监管，避免指导缺位。

教师团队由经验丰富的教授、副教授和青年教师组成。团队第一指导教师为专业带头人，指导的本科论文多次获评江苏大学优秀论文，团队成员均具有副教授职称的年轻教师，且在不同的高校取得博士学位，目前承担着863课题、国家青年科学基金、江苏省自然科学基金及博士后基金等项目的研究工作，自身具有丰富的科研经验。团队模式既可保证团队的科研方向有比较高的起点，又有利于青年教师的培养和成长。

2.学生团队的建立

教师和学生以双向选择的形式，组成学生团队。经过多年的实践，我们发现一个对课题感兴趣的学生在完成课题的态度上，比一个对课题无兴趣而学习成绩优异的学生要认真。在双向选择的基础上，学生团队共由六位同学组成，其中三人考上本校研究生，一人考上南京理工大学研究生，团队成员有着共同的特点，即对科研工作很感兴趣，部分同学参加了江苏大学大学生科研立项工作，在三年级时就进入老师的课题研究，积累了一定的经验，并有同学参与并完成的工作发表在Materials Technology期刊上（SCI收录）。

三、团队毕业设计（论文）的选题

选题与学生的专业知识背景相关，可以培养学生综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力，这是毕业设计工作的基本要求。同时，学生对背景熟悉的课题比较容易接受，上手快，有利于高质量地完成毕业设计研究工作。选题具有一定的探索性，有利于培养学生的创新能力和科研素养。好的毕业设计题目可以不断激发学生的创造性思维，培养学生浓厚的科研兴趣，让学生在毕业设计过程中不断发现新问题、分析原因、解决难题，体验科研的乐趣。选题具有一定的系统性，这是团队毕业设计选题的基本要求。系统性强的课题有利于充分培养团队毕业设计成员之间的协作能力。将一个系统问题划分为若干个子课题，每个成员都单独负责一个子课题，只有各个成员之间通力合作，才能圆满实现团队总目标。

根据无机非金属材料专业的特点及新型无机功能材料发展的现状及趋势，结合部分学生科研立项的研究方向，同时结合实验室现有条件，选择“无机功能材料的水热制备技术”为毕业设计团队总课题，各指导老师子课题结合老师科研项目，围绕总课题展开。该课题紧密贴合学生专业背景，涉及《无机材料科学基础》、《材料测试新技术》、《粉体工程》等多门课程，可以较好地利用学生所学的专业知识，同时锻炼学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。

目前，水热法广泛应用于无机功能材料，如单晶材料、半导体材料、磁性材料、发光材料等的制备研究中，不仅可以制备粉体，而且可以制备薄膜、纤维，甚至是复合材料，在新型无机功能材料的研制方面发挥着越来越重要的作用。该课题瞄准无机功能材料发展的前沿，围绕无机功能材料的研究热点，如纳米单晶、稀土发光材料、压电陶瓷等展开，是综合性和设计性实验的提升，具有一定的实用性和很强的探索性。对学生而言，该课题题材新颖，极具挑战性。

四、各种能力的培养

1.文献调研、写作和表达能力的培养

教师团队安排教师专门对学生进行了文献调研能力的培养，使其掌握利用图书、检索工具和网络等手段查阅的方法，然后消化、分析和总结所查到的资料。为了使学生达到论文写作的规范及要求，安排了教师专门对学生进行写作能力的培训。为了提高学生的口头表达能力，我们每两周举办一次研讨会，要求团队中所有学生汇报研究进展、下一步计划和遇到的问题，然后大家共同讨论。

2.动手能力和创新能力的培养

我们还引导学生参与硕士生和博士生的课题实验活动，如研究生开题、中期考核、课题研讨、论文答辩等，并安排教师专门对学生的动手能力进行培养。教师详细讲解水热釜的使用规程和注意事项，并指导学生进行具体的实验，每一位指导老师都要全程指导，介绍相关仪器设备（如X射线衍射、热分析、扫描电镜等大型仪器）的操作方法及注意事项，尤其是谱图的分析方法，让学生自己设计实验方案后独立完成实验研究。

第11篇

主要完成人：陈彦模、朱美芳、张瑜、陈龙、张志明、吴文华

项目背景

自20世纪90年代以来，纳米材料与纳米技术的发展形成了基础研究与应用研究并行发展的格局。纳米材料的研发涉及到有机、无机、高分子等各个方面，纳米材料结构功能的复合化已成为其应用研究极具生命力的方向之一；同时，与人们生活息息相关的化学纤维，从原料、技术、产品到应用都在迅速发展，传统功能材料已难以满足细旦化功能性化学纤维开发的技术要求，聚丙烯纤维的可染化、功能化、细旦化技术成为聚丙烯纤维新产品开发的主导方向。

然而，功能材料的纳米化，又为其在高粘度、复杂流场(温度场、剪切力场和速度场)作用下的高聚物熔体中的应用带来了新的难题，纳米功能材料在热塑性高聚物基体中的纳米尺度分散成为功能细旦化学纤维开发的核心问题。其具体难点表现在：(1)无机纳米粉体制备使用过程中的易团聚与难分散：(2)纤维成形过程中纳米结构有机分散相的形成机理与结构控制；(3)纳米复合材料功能纤维工业化推广的技术可行性与成本控制。针对目前可染聚丙烯及功能聚丙烯纤维材料研究开发和生产应用过程中存在的问题，该项目将前沿纳米技术与新型杂化技术、功能组装技术以及纤维加工技术有机结合，深入系统研究有机分散相原位纳米尺度生成、有机一无机杂化材料制备及成纤用纳米功能材料制备、修饰及纤维生产加工等一系列关键技术，开发出了新型可染细旦聚丙烯和纳米复合功能聚丙烯纤维及制品。

主要创新点

1、通过调控改性聚烯烃(MPO)与基体(PP)两组分配比和特性(粘度比、相容性等)配伍，控制纤维成形过程中的动力学参数(时间、压力等)和热力学参数(温度)，自主开发了聚丙烯成纤过程中有机纳米分散相原位生成技术，首次研制出具有纳米级染座的常压可染细旦(纤维直径小于10 μm)聚丙烯纤维。

2、采用有机一无机及有机一有机杂化技术在聚丙烯基体中引入有机和无机纳米相，通过对聚丙烯基杂化材料的结构设计，首次研制出鲜艳度明显提高的可染细旦聚丙烯纤维。

3、首次建立了聚丙烯基纳米复合材料纺丝动力学模型，揭示了无机纳米功能材料与聚丙烯基体在外场作用下的相互作用机理，开发了高压和高剪切纺丝成形工艺，解决了功能纤维细旦化难、可加工性差和纳米材料的“二次团聚”等系列关键问题，为生产推广中成纤过程工艺参数的制定提供基础理论依据。

4、研制出色牢度4～5级的可染至中偏深色的细旦聚丙烯纤维以及负氧离子发生率＞5000个/cm3的系列负离子细旦聚丙烯纤维和远红外发射率＞87％的系列远红外细旦聚丙烯纤维和抑菌率＞99％的系列抗菌细旦聚丙烯纤维。

推广应用

该成果首次实现了通用纤维功能性、舒适性与可加工性的有效统一。产业化效果显著，聚丙烯纤维在可染基础上鲜艳度明显提高，功能组分加入量减少50％以上，可纺性好，生产过程无任何气固液废物排放，不会增加能源消耗，产品的加工成本低。

该成果拥有完全自主知识产权，在10多家企业得到应用，已开发2大类6个系列产品。2005年至2007年新增产值4.56亿元，新增利税1.18亿元，创收外汇2388.13万元。申请国家发明专利7项，其中已授权6项，在新材料制备成形加工理论方面有新的发现。近五年发表期刊论文17篇，并多次应邀作大会邀请报告或主旨报告。鉴定结论及检索结果表明，该成果处于“国际领先水平”。

第12篇

自从三次科技革命以来，能源成为了国家经济的命脉，资源危机的乌云多次在世界的上空弥漫。生物质因其资源丰富、可再生被认为是21世纪可被人类利用的最丰富的绿色资源。

生物质可以转化为能源和各种化工产品与生物质基材料。目前我国生物质材料工业采用直接转化的模式，生产过程存在效率低、能耗高、产物类型少等问题，因此如何将生物质进行高附加值的综合开发利用是生物质产业面临的主要瓶颈之一。

绽放梦想

任俊莉在攻读博士期间，师从于华南理工大学孙润仓教授（杰青、长江学者特聘教授）。在良师的教导下，她主要针对蔗渣和麦草秸秆中半纤维素的分离、结构表征及定向转化为造纸助剂进行了系统研究，完成了博士论文。怀揣着对校园的热爱，对科研的执著，她选择了毕业留校，继续从事于农林生物质半纤维素的分离及其转化为高附加值的多元化产品的基础和应用研究。

2008年2月，任俊莉受单位资助赴瑞典隆德大学化学工程系做访问学者，在此期间，她针对农业秸秆转化生物乙醇过程中的关键技术问题进行了深入研究，考察了碱预浸渍和蒸汽爆破相结合的技术对麦草秸秆转化乙醇产率的影响。

东西方文化的碰撞，学术氛围的交融在任俊莉身上起了奇妙的化学反应，对于科研的激情更甚。

在生物质能源的科研道路上，她不高大，但执著。

半纤维素在自然界中的含量十分丰富，在植物中的含量占1/4-1/3，仅次于纤维素的含量。因半纤维素独特的化学结构，较高的环保价值，使其在造纸、食品包装、生物医药、污水处理等领域有着潜在的商业价值。半纤维素被公认为是制备环保材料的理想材料。因此，以半纤维素为基质制备功能材料的研究为农林生物质资源的高值化利用提供了新的资源化道路。

为此，任俊莉将研究方向定为农林生物质高值化利用的基础和应用研究，尤其在半纤维素转化为多元化高附加值产品方面有着丰富的研究经验。

放飞梦想

每个人都有梦想，难得的是将梦想坚持下去。

恩格斯曾说过，社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。在任俊莉负责的诸多有影响力的项目中，主要以基础研究为主，其中，她带领的课题组在研的广州市科信局应用基础研究计划项目“新型环保半纤维素基重金属离子吸附材料的制备及应用研究”凝结了团队成员的心血和智慧。制备的半纤维素吸附材料具有较好的吸附性能，尤其对重金属离子具有较好的吸附性能，同时还对尿素具有一定的缓释效应，将在农业、污水处理等行业有着潜在的商业应用前景。

其中，该项目体现了两大创新：首先提出一种新型环保生物质基吸附剂的方法。该方法工艺简单易行，该方法的提出基于“过程绿色，产物与环境友好”，具有科学性与先进性。该吸附剂具有生物可降解性，能够多次循环利用，可应用于污水处理中的重金属离子富集和回收，将为半纤维素在新材料研究应用领域开辟一条资源化道路。

其次提出一种温和条件下均相体系制备带有碳碳双键的半纤维素衍生物新方法。该方法在较温和的条件下合成出均一性好、分子量高的GMA修饰的半纤维素。该聚合物可以进一步通过接枝共聚等技术制备功能材料。该研究将为半纤维素工业化均相改性以及大规模应用于污水处理、造纸、医药等工业领域奠定理论依据。

谈到实实在在的成果，任俊莉告诉记者，该项目以农林废弃物半纤维素转化为可生物降解的功能材料为目标，研发了一种吸附重金属离子的新型环保材料，属于污水处理、高分子材料、高分子化学、林产化学等多学科交叉研究领域，涵及可降解高分子材料技术及污水处理技术，具体为一种新型环保重金属离子吸附剂的制备及其对重金属离子吸附和脱吸行为以及再生性能的研究。

这个项目主要以农林生物质蔗渣和竹材加工下脚料分离和纯化得到的木聚糖类型的半纤维素为原料，从分子学角度设计了半纤维素基新型吸附材料的组成和结构；通过调控反应参数，制备了系列阴离子型的木聚糖基水凝胶，其吸水率在80-900范围内，表现出对pH、有机溶剂极好的智能响应行为和反复的开-关特性。该水凝胶对铅、铬、锌重金属离子的最大吸附量达859、495、274mg/g，重复使用8次之后仍保留原来90%的吸附容量。制备的系列木聚糖基水凝胶可以作为吸附材料、吸水/保水材料、智能开关等可以应用于污水处理、医药等行业。该功能材料具有生物可降解性、可再生能力，能够循环使用，富集的重金属离子能够被分离和回收，在污水处理工业具有潜在的应用前景。

我们可以预见到，利用生物质制备生物能源、生物质基材料和化学品，以补充或逐步替代不可再生石化资源是目前资源转化的一种重要发展趋势，将推动现有的庞大的化石基工业体系向生物质工业体系的良性转变。

实现梦想

科技人才最重要的价值体现在他们的创造价值上。科技人才能够利用他们掌握的专业知识进行创造性的劳动，提出新的理论和新的解决方法，并转化为新的生产力。

目前，任俊莉的具体研究方向是构建半纤维素功能材料理论体系和方法，制备高性能的复合膜材料、具有良好选择性的吸附材料以及对药物具良好控释性能的药物载体等功能材料，并考察了它们在食品、污水、农业及医药行业的应用。

另外，她将“绿色催化化学”理念应用于半纤维素高选择性合成化工中间体的研究中，主要利用纳米催化技术在水相和绿色溶剂体系催化转化半纤维素及单糖合成糠醛及糠醛衍生物等高附加值化学品，实现了原料天然、过程绿色、产物环保的目的，符合当前绿色经济的发展。

为此，从工作至今，任俊莉主持了大大小小多个项目，如国家自然科学基金面上项目、教育部新世纪人才支持计划项目、教育部高等学校全国优博论文作者专项基金项目、广东省自然科学杰出青年基金（首届）、广东市科技计划项目、广东省教育厅育苗工程、华南理工大学第一批优秀青年学者培养对象、华南理工大学中央业务费重点项目和面上项目、中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室、重点实验室人才基金、新教师基金及开放基金等多项项目。

目前，她主持的国家自然科学基金面上项目、教育部新世纪人才支持计划项目、教育部高等学校全国优博论文作者专项基金项目、广东省自然科学杰出青年基金（首届）等项目主要是针对农林生物质半纤维素的清洁高效分离及高值化利用进行基础研究，建立了半纤维素高效分离技术体系，提出均相改性新方法，创立半纤维素均相化学修饰体系，揭示半纤维素在离子液体体系的溶解机理，依据半纤维素的化学结构，设计合成了系列不同功能的半纤维素基材料，阐明了半纤维素结构与材料性能之间的关系，这些研究为半纤维素的工业应用提供了重要的理论依据。

除了在半纤维素领域取得了一定成果，任俊莉同时还担负着传道授业的师者责任。她协助孙润仓教授指导了博士研究生3名，其中两名研究生分别获得华南理工大学优博创新基金的特等资助。指导5名硕士研究生。在指导研究生时，任俊莉在生活上给予他们物质和精神的双重支持；在科研方面，她细心指导，时刻跟踪学生科研工作动态，及时发现问题，及时解决。并且，还积极参与和协助学科带头人对学科的建设，帮助团队青年教师在项目申报、等方面快速成长，完善学术梯队建设。

收获梦想

6月22日，由《科学中国人》杂志主办的“科学中国人（2012）年度人物颁奖典礼”在北京万寿宾馆举行。此次，共评选出百余位科学中国人（2012）年度人物及年度人物特别奖。

荣誉的殿堂上，任俊莉如莲花般夺目。当杰出青年科学家获奖者登台领奖，所有人都关注到了那万花丛中一点红，她是获奖者中唯一的女性。组委会给她的提名理由这样描述：多年来以造纸植物资源半纤维素的高值化利用为研究核心，针对制浆造纸过程中半纤维素资源化利用效率低、成本高及转化产品类型少等瓶颈问题开展工作，在解译蔗渣、麦草和黄竹半纤维素化学结构的基础上，依据半纤维素的构效关系构建了多元化半纤维素基产品合成新理论和新方法，建立了具有自主创新的半纤维素转化技术体系，研究成果受到国内外学术界的广泛关注和跟进。研究成果获高等学校科学技术奖自然科学奖一等奖2项（2012年，2008年，排名第五）。申请人2010年获“全国百篇优秀博士论文”奖，2012年入选广东省高等学校“千百十工程”第七批校级培养对象，同年获得教育部新世纪人才支持计划项目、广东省自然科学杰出青年基金项目、华南理工大学首批杰出人才培养计划培养对象―优秀青年学者等人才项目资助。

年轻如她，坚持如她，勤奋如她。也许她的专业你根本不懂，也许她从事的科研无法理解，但作为中国人，你应该知道造纸术是中国四大发明之一，人类文明史上的一项杰出的发明创造。在任俊莉的工作中，主要致力于以制浆造纸产业为平台的生物质炼制新模式的研究，重点对造纸过程中半纤维素资源综合利用进行系统研究。针对制浆造纸过程中半纤维素资源未得到充分利用的现状，提出了造纸原料制浆前预处理提取半纤维素及纯化半纤维的技术体系，并对其结构及定向转化进行了详细的研究。这不仅是科研的进步，更是中华文明的传承。

第13篇

关键词：差别化；教学方法；研究生；课程教学

针对我院研究生课程教学中开设的基础课“高等热力学”、专业基础课“材料化学”“火灾动力学”和专业课“消防功能材料”，研究了“差别化”教学方式在不同属性课程中的应用。

一、基础课教学

基础课教学主要强调基本科学方法和基本研究思路。由于学科专业的特殊性，我院本科课程的专业课发展起步较晚，与传统优势学科相比存在逻辑推理不太严密，有知识断裂等方面的不足。

在安全技术及工程研究生专业开设了基础课“高等热力学”，该课程特点鲜明、资源丰富，逻辑严密，推理严谨，是树立科学方法和培养研究思路的优秀课程之一。在该课程设计中，教学目的是扎实基础理论，培养学习方法，启发学员积极思考，从习惯听到习惯提出问题和分析问题，注重培养学员严密的逻辑思维能力，并有意识地进行训练，纠正我院学员以往“想当然”的思想。

“高等热力学”教学中选取部分章节内容组织学生自己讲授，培养学生的表达能力。同时引导学员与消防工程等各相关学科进行关联，通过查资料、对比分析、撰写读书笔记、读书报告和论文等形式引导学员思考该课程在安全技术及工程学科体系中的作用，避免学员为了考试而学习。但教师不能置身事外，否则会造成个别学员简单地将教材内容读一遍而未能取得实际效果，要指导学员进行课程设计，查阅相关背景，对知识进行整理和组织，并清楚表达所授内容，其他学员参与讲评，从不同角度思考问题，集思广益，提高学习效果。

二、专业基础课教学

“材料化学”是为我院材料学研究生开设的专业基础课，本身具备比较完善的体系。该课程是专业方向的选修课，选课人数较少，此时研究生的研究方向基本确定，部分同学已进入课题的前期研究阶段。因此，要立足为专业服务开展教学活动，教学内容的选取要关注学生研究方向，同时将课程内容结合研究生取得的研究成果进行分析探讨，培养学生研究意识和运用专业基础知识的能力。

专业基础课“火灾动力学”在火灾科学理论体系中具有举足轻重的作用，面向全院消防各专业研究生开设。选用的教学参考书是火灾动力学研究领域的权威专著Drysdale编写的原版著作。与基础课教学方法不同，在教学中注重与本科的专业基础课“消防燃烧学”进行比较，同时重视与其他课程的衔接。对于教学内容处理不能再采用原版著作系统学习，这会限制学生创新思维的发展。教学时应课上进行理论分析讨论，课后组织学员查阅理论背景、实验背景条件以及理论的工程应用，拓宽研究生的视野，加深研究生学习中的思考意识。以专业理论与实际研究相关联为出发点，并通过研究生授课研讨实际问题，进一步培养研究生的科学思维方法、创造能力和创新意识。

三、专业课教学

专业课教学是研究生教育的最基本部分，是提高研究生专业素质和创新能力的直接途径。通过本科阶段的学习，研究生已具有较好的专业基础和较强的自学能力，因此专业课教学的重点不再是基本理论和基础知识，专业课教学必须具有前瞻性，要引导学生关注学科的发展动态，注意学科的交叉、延伸。 “消防功能材料”是为材料学专业研究生开设的专业课，课程讲授应该达到：①了解基础，了解技术的应用。即学习成熟的理论和技术，了解基础理论和技术应用，可以参考专业领域学术论文和研究生已取得的成果。②了解消防领域的技术标准和规范。学院所培养的学员是从事消防实际工作的技术监督或建审人员，学员对工作领域的技术现状和规范有一个准确的了解，还要了解标准的渊源、背景和目前的状况，未来工作才能心中有数。③了解国内外专业领域研究动态和技术应用动态。作为专业领域的研究生不了解学科前沿发展动态，未来研究就会没有方向，不知道目前存在的问题，工作中就不容易发现问题。④了解消防技术监督中其他方面存在的问题，体现知识学有所用。专业课要达到的目的是重基础、重实际、重研究、重结合。

参考文献：

[ 1] 乔玉全.21 世纪美国高等教育 [ M].北京：高等教育出版社，2000.

第14篇

关键词：智能混凝土，自修复混凝土，自调节混凝土，自感应混凝土，智能混凝土展望

 

混凝土作为最主要的、用量最大的建筑材料，它以其低廉的成本，广泛的原材料来源，易成形，抗压强度高，耐腐蚀性好等优点成为建筑材料的首选。混凝土自诞生以来，经历了从普通的结构材料到复合材料然后到功能材料发展过程，已逐步向高强、多功能、高性能和智能化发展，而最新的发展趋势是向结构——智能一体化发展。论文大全。而智能混凝土则是这一趋势的综合体现。

混凝土的生产能耗高，污染严重，这么多年过去了，沙子和碎石的消耗很大，如此下去沙石的供应将很快枯竭。所以为了提高沙石的利用效益和混凝土的可持续发展，我们应该致力于对混凝土性能提高的研究，而智能化的混凝土则能达到这个目的。智能混凝土研究才刚刚起步，智能混凝土还有巨大的发展空间。

智能混凝土经过一定时间的发展，已有很多的种类，总的来说可简单分为：自修复混凝土、自调节混凝土和自感应混凝土。下面对这几种智能混凝土进行简单分析：

自修复混凝土是模仿动物的骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理，采用粘结材料和基材相复合的方法，对材料损伤破坏具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。论文大全。日本学者曾在实验中模仿骨组织结构，将内含粘接剂的空心胶囊掺入混凝土材料中，一旦混凝土材料在外力作用下发生开裂，空心胶囊就会破裂而释放粘结剂，粘结剂流向开裂处，使之重新粘结起来，起到愈伤的效果，这样混凝土就有了自修复的能力了。而混凝土结构在使用过程中出现裂缝是不可避免的，比如说混凝土在制造成型过程中的干缩裂缝，在承载过程中的拉伸裂缝等等。而混凝土裂缝的产生，不仅使强度降低，而且会严重影响混凝土的耐久性能和使用寿命。例如空气中的酸雨和极易通过裂缝侵入混凝土内部，腐蚀混凝土内的钢筋。可对于混凝土内部的裂缝，要想检查和维修都很困难，所以自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。自修复混凝土通过在混凝土传统组分中复合含修复胶剂的纤维管，在混凝土结构内部形成与骨组织中相类似的修复网络，在外力作用下一旦混凝土开裂，修复纤维破裂，修复胶剂流出、深人裂缝并硬结，恢复甚至提高开裂部分的强度，增强延性弯曲的能力，从而提高整个结构的性能。

混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料。例如在室内环境湿度自动调节中，日本学者就利用关键组分是沸石粉的混凝土完成对室内环境湿度的探测，并根据需求调节室内湿度，其中沸石粉就是具有驱动功能的组件材料。又如同济大学混凝土材料研究国家重点实验室曾尝试在混凝土中复合电粘性流体（SMA）作驱动组件材料来研制自调节混凝土材料。实际上我们经常是在混凝土中埋入形状记忆合金(ER)，利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载干扰下，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。

自感应混凝土又可被称为自诊断混凝土，可分为压敏自感应混凝土性和温敏性自感应混凝土等。混凝土材料本身并不具备自感应功能，但在混凝土基材中复合部分导电相可使混凝土具备本征自感应功能。目前常用的导电组分可分三类：聚合物类、碳类和金属类，其中最常用的是碳类和金属类，例如碳纤维智能混凝土和光纤传感智能混凝土。1989年美国的D.D.L.Chung等首先发现将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入混凝土材料中，可以使材料具有自感知内部应力、应变和损伤程度的功能。而且这种复合材料可以敏感有效地监测拉、弯、压等工况及静态和动态荷载作用下材料的内部情况。此后自感应混凝土获得了一定的发展，例如在公路应用中，自感应混凝土能将各种数据传至监测站，然后工作人员利用抗阻与载重之间的关系就能确定公路上汽车的重量、位置和速度，为交通管理智能化打下基础。

以上都只是单一的诊断、自调节、自修复、恢复的智能混凝土，只能称之为机敏混凝土。而单一的功能并不能充分发挥智能混凝土的智能作用，我们就应该将两种或两种以上的功能集于一身然后根据实际需要实现混凝土的真正智能化，对于现今及以后智能混凝土的发展，我们最重要的是要实现结构——智能一体化，同时为了使智能混凝土获得更好更广泛的应用，应该让智能混凝土集成化、产业化、小型化、价格低廉化和原材料来源广泛化，另外应该充分利用工业废料，变废为宝，同时降低智能混凝土的造价。还有就是要开发更好的智能控制材料，找到功能更强大的材料和更好的制造工艺。但我们在开发智能混凝土工程中也应注意开发的针对性、实践的可行性和设计思考的综合性。

同时我们也不能只局限于智能混凝土内部的研究和发展，我们可以将眼光放远，将智能混凝土与其他建筑材料综合考虑综合运用。论文大全。比如说采用钢渣成功配制出一种新型的导电混凝土，不仅具有较好的导电性，并且具有较佳的力学性能，同样我们可以将钢渣加入智能混凝土中，提高智能混凝土的导电性能和智能传感性能，然后运用于结构防冻当中，将会带来巨大的效益。

参考文献：

[1]赵巍 智能材料及其在混凝土中的应用科技信息 2009 (25)

[2]姚忠伟 智能混凝土的研究及其发展 新型建筑材料 2005(2)

[3]匡亚川、欧进萍 功能材料2007，38(11)

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[5]李 惠、欧进萍、LIHui.OU Jin-ping 智能混凝土与结构 工程力学2007,24(z2)

[6]姚 武、吴科如 智能混凝土的研究现状及其发展趋势

第15篇

中国科技期刊编辑学会副理事长李军代表各主办单位作了题为《期刊大会十周年回顾和展望》的总结报告，反映了各期刊编辑部、杂志社和国内期刊界10年来发展取得的辉煌业绩。

中国人民大学新闻学院副院长、中国人民大学舆论研究所所长喻国明教授作了题为《“关系革命”背景下传媒发展的关键词》的报告。北京万方数据股份有限公司总工程师王胜海作了题为《数媒时代期刊数字出版浅论》的报告。北京卓众期刊出版集团副总编谢艳丽作了题为《科技期刊经营管理、转企改制经验报告》的报告。中国科学技术信息研究所情报方法研究中心主任潘云涛作了题为《中国科技期刊学术评价体系主题报告》的报告。北京万方数据股份有限公司数字出版事业部总经理于晓松作了题为《万方数据期刊产品合作与发展报告》的报告。

8位论文获奖作者进行了大会交流发言。河海大学期刊部副编审彭桃英作了题为《网络环境下提高我国科技期刊影响力的途径》的报告。《职大学报》编辑部主编、中国屈原学会副会长周秉高教授作了题为《也谈高校学报的出路》的报告。《铁道标准设计》编辑部主编，教授级高级工程师刘家锋作了题为《对科技期刊出版改革的认识和建议》的报告。湖南师范大学期刊社编辑段发明博士作了题为《科技期刊改革中编辑专业发展的两种型态》的报告。《功能材料》编辑部主任李峰作了题为《探索功能材料期刊数字化发展方向》的报告。《远程教育杂志》编辑部主任、副主编陶侃作了题为《高校学术期刊的创新与发展路径》的报告。《湿地科学》编辑部理学博士、研究员闫敏华作了题为《发挥专家型编辑作用，推动发展》的报告。北京万方数据股份有限公司医药事业部副总经理程煜华作了题为《构建开放式期刊数字出版平台的思考与实践》的报告。报告内容异彩纷呈，充分达到了大会沟通交流的预期目标。

为了庆祝期刊大会成功举办十届，会议主办方特别制作了期刊大会九年回顾精彩图片展和期刊大会十周年庆祝欢迎宴会，并增加了抽奖环节，气氛热烈，增强了与会代表团结一致、共同进取的心愿。