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篇1

[關(guān)鍵詞]熱電池；正極材料；合成方法；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TM915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）29-0066-01

一、熱電池正極材料必須具備的性能特征

熱電池主要由基片、正極、負(fù)極、電解質(zhì)、加熱系統(tǒng)及保溫材料組成，其中熱電池的電極材料對(duì)熱電池的電化學(xué)性能影響最為關(guān)鍵。作為熱電池的正極材料，需具備以下一些特點(diǎn)： 能夠提供一個(gè)固定的放電平臺(tái)；較高的熱穩(wěn)定性： 減少熱分解和由分解產(chǎn)物引起的相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，這些分解產(chǎn)物可以產(chǎn)生額外的自放電；電子導(dǎo)電性：以減少陰極的電阻；在熔鹽電解質(zhì)中陰極材料的溶解性低， 以減少自放電反應(yīng)以及隨之產(chǎn)生的能量損耗；非嵌入式（多相）放電；環(huán)境友好（綠色）。原則上講，具有氧化性的物質(zhì)，如硫酸鹽、氧化物、硫化物、鉻酸鹽、磷酸鹽等均可作為熱電池的正極材料，但所使用的正極材料要具有很好的性能，滿足各種不同的設(shè)計(jì)要求，真正有價(jià)值的很少。

二、熱電池的正極材料

1、氧化物正極材料

過(guò)渡族金屬的氧化物正極材料主要有V2O5、MnO2 等，作為以鈣、鎂、鋰合金為陰極的熱電池正極活性物質(zhì)。它具有較高的放電電壓，但熱穩(wěn)定性較差，且高溫時(shí)易脫氧，化學(xué)穩(wěn)定性差，易于與鹵化物電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，電子的導(dǎo)電性差，容量較小。過(guò)渡族氧化物一些單一的高價(jià)氧化物具有較高的峰值電壓，但工作壽命和比能量明顯降低，主要是因?yàn)榉烹婋妷?/p>

下降過(guò)快。近年來(lái)鋰化V2O5 正極的研究越來(lái)越深入，研究發(fā)現(xiàn)鋰化的氧化釩正極材料具有更高的電壓和更好的熱穩(wěn)定性，但由于鋰化的氧化釩正極材料的庫(kù)侖比容量比較低，影響熱電池的后期放電電壓。以鋰化氧化釩為主，添加一定比例的二硫化鐵制成復(fù)合的正極材料，其綜合性能優(yōu)于鋰化的氧化釩和二硫化鐵兩種單一正極材料，將其應(yīng)用于長(zhǎng)壽命的熱電池中，取得了很好的效果。

2、FeS2正極材料

目前，熱電池正極材料的研究主要集中在過(guò)渡金屬的二硫化物上，并已成功應(yīng)用。但是，二硫化物正極材料仍然有它的缺點(diǎn)。它的單體電壓偏低，空載電壓只有2 V 左右，不利于進(jìn)一步提高電池比能量；正極活性物質(zhì)在高溫時(shí)易分解， 導(dǎo)致電池不能長(zhǎng)時(shí)間放電，比能量受限；放電初期有脈沖電壓峰存在，影響電池的電壓精度。因此，人們一直沒有間斷過(guò)對(duì)

新型熱電池正極材料的探索。FeS2是鋰系熱電池中最常用的正極材料， 它的主要特點(diǎn)是資源豐富， 可以直接從黃鐵礦中加工得到，價(jià)格便宜，電性能穩(wěn)定。FeS2正極材料常應(yīng)用于

短壽命熱電池。相對(duì)于長(zhǎng)壽命熱電池而言，由于二硫化鐵熱穩(wěn)定性較差，在熱電池的工作溫度下（500℃左右），發(fā)生嚴(yán)重的熱分解反應(yīng)，造成電容量損失，所以FeS2正極材料的熱穩(wěn)定性有待于提高。

2、CoS2正極材料

CoS2是針對(duì)FeS2的弱點(diǎn)而制備的一種新型正極材料，包含了先進(jìn)正極體系所要求的很多優(yōu)點(diǎn)，即：優(yōu)良的熱穩(wěn)定性（在接近650℃時(shí)，CoS2仍然保持熱穩(wěn)定性，這個(gè)溫度比FeS2高大約100℃）、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性（CoS2材料既不像FeS2材料在電解質(zhì)中明顯溶解，也不像FeS2向負(fù)極明顯擴(kuò)散；與FeS2相比較，CoS2正極所導(dǎo)致的自放電和熱損失可忽略不計(jì)）和近似于金屬的電導(dǎo)率（保證了電池的阻抗最?。?。

3、氯化物正極材料

金屬氯化物（如NiCl2、FeCl3 等）是可替代二硫化鐵較為理想的正極材料之一，具有較高的開路電壓，理論容量高，放電電流密度大，電極電位較正。以它作為熱電池的正極材料，已研制出容量大，功率大，壽命長(zhǎng)的實(shí)用熱電池，展現(xiàn)出了十分良好的前景。以NiCl2為例，它的穩(wěn)定性好，具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，在熔鹽中的電極電位很正，700℃時(shí)，在氯化物熔鹽電解質(zhì)中的電極電位為2.36V。[1]但氯化物穩(wěn)態(tài)放電電壓較低，激活時(shí)間較長(zhǎng)，電阻較高，技術(shù)仍不成熟，要同時(shí)輸出大功率密度和能量密度仍然存在困難。

4、鉻酸鹽正極材料

鉻酸鹽也應(yīng)用于鈣系熱電池中。以鉻酸鈣為例，CaCrO4 為黃色晶體，屬四方晶系，在800℃以上發(fā)生分解。通常CaCrO4 與LiCl- KCl 電解質(zhì)混合成正極活性物質(zhì)，CaCrO4 在LiCl- KCl 熔鹽電解質(zhì)中呈現(xiàn)出很強(qiáng)的氧化性，其在熱電池中的電化學(xué)反應(yīng)式為：

2CaCrO4+6e=Cr2O3+2CaO+3O2-

生成的不溶性還原產(chǎn)物對(duì)所有的水溶液都有很強(qiáng)的抗腐蝕性，還能抵抗電化學(xué)的再氧化對(duì)電池性能造成不良的影響。

三、常用的合成方法

熱電池正極材料的電化學(xué)性能嚴(yán)格地受原料及制備技術(shù)的影響，為了獲得性能更優(yōu)異的正極材料，人們不斷探索合成正極材料的技術(shù)。目前，正極材料的制備方法很多，通常采用固相合成法、水熱法、溶劑熱法等。

1、 固相合成法

固相合成是將固體原料按一定比例混合均勻，各原料之間處于充分接觸的狀態(tài)，在設(shè)定的溫度下，焙燒一定時(shí)間，冷卻至室溫，粉碎篩分制得陶瓷粉體的一種制備方法。根據(jù)焙燒的溫度不同，把焙燒在400℃以上者稱為高溫固相法，低于400℃焙燒者稱為低溫固相法。[2]固相法合成熱電池正極材料主要有兩個(gè)過(guò)程：配料和焙燒。以硫化物為例，基本步驟如下：將高純粉體研磨并充分混合均勻，可以增大反應(yīng)物之間的接觸面積，使原子或離子的擴(kuò)散運(yùn)輸比較容易進(jìn)行，以增大反應(yīng)速度。然后將粉末放入高溫容器內(nèi)進(jìn)行焙燒，培燒過(guò)程的主要作用是使原料各組份間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成具有一定晶格結(jié)構(gòu)的基質(zhì)，并且激活進(jìn)入基質(zhì)，焙燒的條件直接影響正極材料的電化學(xué)性能。

2、水熱法

水熱法是通過(guò)原料化合物與水在高壓釜內(nèi)一定溫度和壓力下進(jìn)行的反應(yīng)，并合成化合物的一種粉體制備方法。它屬于濕化學(xué)方法的一種。近幾年來(lái)，水熱法在合成熱電池正極材料中取得了很大的進(jìn)展。采用水熱法制備熱電池正極材料是在特制的密閉反應(yīng)容器（高壓反應(yīng)釜）中進(jìn)行，采用水溶液作為反應(yīng)介質(zhì)，水作為傳遞壓力的媒介，同時(shí)在高壓下，絕大多數(shù)的反應(yīng)物均能部分溶解于水，促進(jìn)了反應(yīng)在液相或氣相中進(jìn)行。

3、溶劑熱法

將反應(yīng)物按一定比例放入密封的壓力容器（高壓反應(yīng)釜）中，以有機(jī)溶劑作為介質(zhì)，在高溫高壓的條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)制得粉體的一種方法。這種方法在合成熱電池正極材料應(yīng)用非常廣泛，溶劑處在高于其臨界點(diǎn)的溫度和壓力下，可以溶解絕大多數(shù)物質(zhì)，從而使常規(guī)條件下不能發(fā)生的反應(yīng)可以進(jìn)行，或加速進(jìn)行。在合成正極材料時(shí)選擇溶劑需要非常注意，溶劑在反應(yīng)過(guò)程中控制晶體的生長(zhǎng)，使用不同的溶劑可以得到不同形貌的產(chǎn)品，因此電化學(xué)性能也不同。

三、熱電池正極材料的展望

熱電池主要應(yīng)用于當(dāng)今高新技術(shù)武器中，日益發(fā)展的現(xiàn)代化武器對(duì)熱電池也提出了更高的性能和使用的要求：一是進(jìn)一步提高熱電池的性能，如比功率、比能量、激活時(shí)間、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等；二是進(jìn)一步提高熱電池的使用壽命；三是減小熱電池的體積及質(zhì)量；四是要求熱電池具有較短的激活時(shí)間。【3】這就對(duì)熱電池的組成材料提出了更高的要求，尤其是對(duì)熱電池的正極材料。高電壓的正極材料的開發(fā)與成功應(yīng)用， 可以充分發(fā)揮鋰合金負(fù)極的潛在優(yōu)勢(shì)， 提高電池單體的比功率和比能量，有利于電池的小型化，豐富熱電池系列和品種，以更好地滿足武器系統(tǒng)對(duì)熱電池的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉杰，種晉，高文明.熱電池硫化物正極材料制備研究進(jìn)展[J].電源技術(shù).？2009（02）

篇2

關(guān)鍵詞：建筑材料；質(zhì)量；檢測(cè)；技術(shù)分析

中圖分類號(hào)：TU5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、建筑材料檢測(cè)技術(shù)在建筑建設(shè)中的重要性

建筑材料的質(zhì)量直接關(guān)系著建筑工程的質(zhì)量，所以必須加強(qiáng)對(duì)建筑材料的檢測(cè)，提升建筑物的建筑質(zhì)量和使用壽命。加強(qiáng)對(duì)建筑材料的檢測(cè)能夠優(yōu)化建筑材料的選擇，并且通過(guò)對(duì)建筑材料本身的性能和性價(jià)的對(duì)比，選擇費(fèi)用較低、性能優(yōu)越的原材料，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種建材質(zhì)量的綜合評(píng)定。通過(guò)對(duì)建筑材料的檢測(cè)選擇合格的建材對(duì)保證建筑施工進(jìn)度和質(zhì)量是十分關(guān)鍵的。例如可以通過(guò)檢測(cè)技術(shù)確定施工地點(diǎn)中所具備的填料、沙石等材料是否符合施工技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)就地取材，降低施工過(guò)程中的成本造價(jià)；通過(guò)對(duì)土場(chǎng)中土樣組成成分的分析確定土地是否有足夠的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)以承擔(dān)生產(chǎn)過(guò)程中的機(jī)械力。

通過(guò)對(duì)建筑材料的檢測(cè)有利于各種新型工藝、新型材料和技術(shù)的推廣和應(yīng)用，能夠推動(dòng)建材行業(yè)和建筑行業(yè)向著更先進(jìn)的方向發(fā)展。另外建筑材料的檢測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建材配比的優(yōu)化，為施工方提供多種選擇，方便施工方根據(jù)自己工程的實(shí)際需要選擇最為經(jīng)濟(jì)的方案。例如在滿足施工設(shè)計(jì)強(qiáng)度的情況下，可以選擇灰劑量較小的砼、基層配比；在瀝青路面施工過(guò)程中通過(guò)檢測(cè)技術(shù)選擇用油量較小的方案。通過(guò)對(duì)建筑材料的檢測(cè)來(lái)保證建筑質(zhì)量具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值，正是有了建材檢測(cè)技術(shù)世界上才出現(xiàn)了眾多的建筑奇跡。隨著人口的增加，對(duì)土地的利用率也逐漸提高，各種高層建筑物不斷涌現(xiàn)，如果沒有有效的建材檢測(cè)技術(shù)，這些高層建筑將變成泡影。

二、材料檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

材料檢測(cè)是對(duì)原材料的成分分析、測(cè)量、無(wú)損傷檢測(cè)和環(huán)境模擬測(cè)試等，有些檢測(cè)還涉及分析機(jī)體的體液、組織和排泄物等材料中的環(huán)境污染及代謝產(chǎn)物的含量，以確定機(jī)體受環(huán)境污染的程度和受害的危險(xiǎn)性。對(duì)于材料檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方式各不相同。例如：混凝土強(qiáng)度應(yīng)分批進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)定，一個(gè)驗(yàn)收批的混凝土應(yīng)由強(qiáng)度等級(jí)相同、齡期相同以及生產(chǎn)工藝條件和配合比基本相同的混凝土組成。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)澆混凝土，應(yīng)按單位工程的驗(yàn)收項(xiàng)目劃分驗(yàn)收批，每個(gè)驗(yàn)收項(xiàng)目應(yīng)按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》確定；木材構(gòu)造、性質(zhì)和利用研究及木材鑒定的研究，可以從木材的物理性質(zhì)、木材的力學(xué)性質(zhì)、木制品及木材鑒定、室內(nèi)木材裝修材料物理性能及有害物質(zhì)限量等進(jìn)行檢測(cè)分析。材料檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是用以衡量材料質(zhì)量的尺度，掌握材料的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，有利于更好地控制材料和工程的質(zhì)量。

三、建筑材料檢測(cè)的相關(guān)技術(shù)以及方法

1、水泥的檢測(cè)技術(shù)

在工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，水泥在使用之前必須要符合國(guó)家所規(guī)定的有關(guān)水泥的強(qiáng)度，安全性以及凝結(jié)度等方面的指標(biāo)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，在取得產(chǎn)品的合格證，產(chǎn)品出場(chǎng)的檢驗(yàn)報(bào)告以及產(chǎn)品進(jìn)場(chǎng)的復(fù)檢報(bào)告后該產(chǎn)品才能被投入使用到工程項(xiàng)目的實(shí)施中。水泥的檢測(cè)過(guò)程主要是在施工場(chǎng)地首先對(duì)水泥進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)于水泥的種類，出廠日期以及水泥的相關(guān)性能等檢測(cè)人員必須對(duì)此開展相關(guān)檢查和檢測(cè)，相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)必須與我國(guó)對(duì)于建筑材料規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)一致。如果在建筑工程的施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)水泥在顏色方面呈現(xiàn)出異常情況，或水泥被檢查超過(guò)出廠日期的3個(gè)月以上，必須對(duì)其進(jìn)行復(fù)檢。復(fù)檢結(jié)果如果仍然存在問題就必須進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整或用合格的水泥替換，如果復(fù)檢結(jié)果符合規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的話則該水泥可以繼續(xù)被使用。

2、墻體材料的檢測(cè)技術(shù)

在我國(guó)墻體材料通常分為燒結(jié)多孔磚和蒸壓灰砂磚兩種。墻體材料檢測(cè)的最新標(biāo)準(zhǔn)。2013年的9月1號(hào)制定實(shí)施的，檢測(cè)時(shí)，一般使用隨機(jī)抽樣方法從同一批次磚中進(jìn)行抽樣。對(duì)于墻體材料檢測(cè)的方法是通過(guò)砌塊和磚的生產(chǎn)方式對(duì)墻體的原料以及外形特征實(shí)施相關(guān)檢查。10萬(wàn)塊為一個(gè)批次對(duì)蒸壓灰砂磚進(jìn)行抽樣檢查，如果同一批次不足10萬(wàn)塊同樣要按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一個(gè)批次的檢查，但是檢查數(shù)目不能低于2萬(wàn)塊。對(duì)蒸壓灰砂磚的檢測(cè)依據(jù)隨機(jī)抽樣方法進(jìn)行抽樣，抽的砂磚15塊左右，從尺寸上對(duì)檢測(cè)的樣品進(jìn)行偏差分析，如果偏差在規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，則抽取15塊砂磚，對(duì)其中10塊進(jìn)行抗壓和抗折的強(qiáng)度檢驗(yàn)，剩余5塊以做備用。燒結(jié)多孔磚的檢查是以5萬(wàn)塊的燒結(jié)多孔磚為一個(gè)批次，不足5萬(wàn)塊的也按照一個(gè)批次對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)。在檢驗(yàn)燒結(jié)多孔磚的強(qiáng)度方面，首先是從尺寸偏差以及外觀方面對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，如果燒結(jié)多孔磚在尺寸和外觀方面都符合標(biāo)準(zhǔn)則抽取合格樣品15塊對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的強(qiáng)度檢測(cè)，其中10塊對(duì)其進(jìn)行抗折荷重和抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，其余5塊留做備用。

3、書面檢驗(yàn)

書面檢驗(yàn)，是監(jiān)理工程師對(duì)施工單位提供的材料質(zhì)量保證資料、試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行審核，看其有無(wú)質(zhì)量問題。

4、外觀檢驗(yàn)

外觀檢驗(yàn)，是針對(duì)材料的外觀(規(guī)格、標(biāo)志、外形尺寸)對(duì)材料進(jìn)行的檢查，看其是否存在質(zhì)量問題。外觀檢查主要通過(guò)目測(cè)和量測(cè)進(jìn)行檢測(cè)。目測(cè)即憑借感官進(jìn)行檢查，主要是根據(jù)質(zhì)量要求，采用看、摸、敲、照等方法進(jìn)行材料檢查?？?，就是根據(jù)材料的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀檢查，例如看水泥是否有大的硬塊、混凝土是否過(guò)稀等。摸，就是通過(guò)觸摸手感進(jìn)行檢查，例如磚面是否平整，地板塊是否光滑等。敲，就是對(duì)材料輕輕敲打聽其聲音。照，就是用燈光對(duì)材料進(jìn)行檢測(cè)。

5、理化檢驗(yàn)

理化檢驗(yàn)，又稱“器具檢驗(yàn)”，就是借助物理、化學(xué)的方法，使用某種測(cè)量工具或儀器設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的檢驗(yàn)鑒定。理化檢驗(yàn)一般通過(guò)試驗(yàn)的方式進(jìn)行，工程中常用的理化試驗(yàn)包括各種物理力學(xué)性能方面的檢驗(yàn)和化學(xué)成份及含量的測(cè)定等兩個(gè)方面。材料物理狀態(tài)特征的性質(zhì)一般有體積密度、密度、堆積密度、表觀密度、孔隙率、開口孔隙率、閉口孔隙率、孔隙率；材料的力學(xué)性質(zhì)一般分為材料在外力作用下的變形性質(zhì)和強(qiáng)度，變形性質(zhì)又分為彈性變形塑性變形。力學(xué)性能的檢驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度、承載力等。各種化學(xué)方面的試驗(yàn)如化學(xué)成份及含量的測(cè)定，(例如鋼筋中的碳、硫含量，混凝土粗骨料中的活性氧化硅成份測(cè)定等)，以及耐酸、耐堿、抗腐蝕等。此外，必要時(shí)還可在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)諸如對(duì)樁或地基的現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)或打試樁，確定其承載力。對(duì)混凝土現(xiàn)場(chǎng)取樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，確定混凝土達(dá)到的標(biāo)號(hào)。以及通過(guò)管道壓水試驗(yàn)判斷其耐壓及滲漏情況等。

6、無(wú)損檢驗(yàn)

無(wú)損檢驗(yàn)，一般分為超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)和其他無(wú)損檢測(cè)方法。它們一般可以在不損傷被探測(cè)物的情況下，通過(guò)利用超聲波、x射線、表面探傷儀等了解被探測(cè)物的質(zhì)量。

四、提高建材質(zhì)量檢測(cè)的措施

1、嚴(yán)守三證關(guān)

對(duì)于建筑材料的質(zhì)量國(guó)家制定了嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，故在選擇建材時(shí)要對(duì)其提供的質(zhì)量合格證明文件、規(guī)格、型號(hào)和性能檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行嚴(yán)格審查，在材料或設(shè)備的驗(yàn)收時(shí)要經(jīng)過(guò)監(jiān)理工程師的嚴(yán)格審查。有的產(chǎn)品還需要經(jīng)過(guò)實(shí)行生產(chǎn)許可證和安全認(rèn)證，在選購(gòu)這些產(chǎn)品前要對(duì)其生產(chǎn)許可證和安全認(rèn)證標(biāo)志的原件進(jìn)行嚴(yán)格檢查，以防止假冒偽劣產(chǎn)品。

2、加強(qiáng)對(duì)建材質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)

加強(qiáng)對(duì)建材質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)告的實(shí)施共享，可以為建筑工程質(zhì)量的控制提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。對(duì)于檢測(cè)不合格的產(chǎn)品要在檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部傳遞到有關(guān)部門，實(shí)現(xiàn)多部門數(shù)據(jù)的共享，提高對(duì)建材質(zhì)量監(jiān)督管理的權(quán)威性和科學(xué)性。在進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)過(guò)程中要做到數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，并且降低對(duì)建材的檢測(cè)誤差，提供建筑工程材料的檢測(cè)質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

目前市場(chǎng)上出售的建筑材料不僅種類繁多，而且性能各異。建筑材料的使用使建筑工程的施工變得更加便利，為人們的生產(chǎn)和生活提供了重要的保障。因此建筑材料質(zhì)量的好壞直接影響著建筑質(zhì)量的優(yōu)劣，輕者影響建筑工程結(jié)構(gòu)的剛度和承載力，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致整體倒塌的重大工程質(zhì)量事故，因此對(duì)建筑材料的檢測(cè)就變得非常必要。

參考文獻(xiàn)

[1]任萬(wàn)秀.淺析建筑材料質(zhì)量檢測(cè)與控制[J].民營(yíng)科技，2014.

[2]蔡瑞清.建筑工程施工質(zhì)量控制[J].科技致富向?qū)В?014（05）.

篇3

關(guān)鍵詞：新材料產(chǎn)業(yè) 專利分析 北京 對(duì)策建議

新材料產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，以新興技術(shù)為基礎(chǔ)是其重要特征，而技術(shù)創(chuàng)新能力是產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的一個(gè)關(guān)鍵要素。專利作為技術(shù)創(chuàng)新能力的具體成果，反映了企業(yè)在該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力，使企業(yè)在該領(lǐng)域科技競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的具體表現(xiàn)。因此，專利可以作為衡量企業(yè)或地區(qū)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的重要依據(jù)。

一、數(shù)據(jù)來(lái)源與獲取

以SCI科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)源，對(duì)1992―2009年出版的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，以“（Advanced materials）OR（New functional*materials）OR（Advanced composite* materials）OR（Smart* Materials）”作為主題詞，并排除與新材料產(chǎn)業(yè)無(wú)關(guān)的學(xué)科，共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)15492篇。利用Bibexcel軟件進(jìn)行關(guān)鍵詞分析合并，并根據(jù)關(guān)鍵詞詞頻進(jìn)行排序，從而得到新材料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵詞，然后根據(jù)所獲得的關(guān)鍵詞構(gòu)造新材料產(chǎn)業(yè)的專利檢索表達(dá)式?？紤]到本文主要分析北京新材料產(chǎn)業(yè)專利的相關(guān)現(xiàn)狀，故采用國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)源，檢索跨度為1992―2009年。

二、基于專利的SWOT分析

檢索發(fā)現(xiàn)與新材料產(chǎn)業(yè)直接相關(guān)的專利申請(qǐng)中發(fā)明專利申請(qǐng)有15619項(xiàng)，其中北京地區(qū)專利數(shù)位1289項(xiàng)。運(yùn)用PATENREX軟件以及通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局檢索平臺(tái)進(jìn)行專利分析，這些專利申請(qǐng)呈現(xiàn)出以近十幾年來(lái)我國(guó)申請(qǐng)人的申請(qǐng)以發(fā)明專利為主、追求實(shí)際應(yīng)用價(jià)值等特點(diǎn)，映射出我國(guó)近年來(lái)在新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度加快，質(zhì)量提升，產(chǎn)業(yè)化逐步形成競(jìng)爭(zhēng)力等實(shí)際情況。

我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)的專利申請(qǐng)趨勢(shì)情況如圖1所示，1992年至2002年期間專利申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)勢(shì)頭平穩(wěn)，近幾年申請(qǐng)量則急劇增長(zhǎng)。北京地區(qū)的專利申請(qǐng)趨勢(shì)，與我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)專利申請(qǐng)勢(shì)頭是基本一致的。

（一）優(yōu)勢(shì)分析

新材料產(chǎn)業(yè)專利申請(qǐng)分布情況為：日本專利2434項(xiàng)，美國(guó)專利1519項(xiàng)，我國(guó)臺(tái)灣有689項(xiàng)居于第三位。北京以618項(xiàng)名列第四，與我國(guó)（除臺(tái)灣以外的）其它省市相比，發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)的最顯著優(yōu)勢(shì)正是科研技術(shù)實(shí)力雄厚。北京新材料科研領(lǐng)域的科技創(chuàng)新能力一直排名全國(guó)第一，僅中央在京的材料科研單位約占全國(guó)總數(shù)的40%，相比上海和深圳，北京園區(qū)在企業(yè)數(shù)、從業(yè)人員、總收入、產(chǎn)值等方面比重上處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)排名前十的IPC專利技術(shù)構(gòu)成分布情況：H01L領(lǐng)域有專利4131項(xiàng)，H01F領(lǐng)域有469項(xiàng)，H01S領(lǐng)域有239項(xiàng)，H02K領(lǐng)域有194項(xiàng)，G11B領(lǐng)域有191項(xiàng)，C23C領(lǐng)域有171項(xiàng)，G02F領(lǐng)域有152項(xiàng)，G01N領(lǐng)域有144項(xiàng)，G02B領(lǐng)域有143項(xiàng)，C04B領(lǐng)域有139項(xiàng)?？梢?，新材料產(chǎn)業(yè)研究熱點(diǎn)集中于H01L（半導(dǎo)體器件；其他類目未包含的電固體器件）、H01F（磁體；電感；變壓器；磁性材料的選擇）、H01S（利用受激發(fā)射的器件）以及C04B（建筑材料；陶瓷；耐火材料；天然石的處理）等領(lǐng)域。

而北京的專利技術(shù)分類構(gòu)成情況：H01L的申請(qǐng)數(shù)量最多，有177項(xiàng)；其次為H01F為39項(xiàng)；H01S為36項(xiàng)；C22C為23項(xiàng)；G01N為21項(xiàng)；C23C為18項(xiàng)；B01J和H01M均為17項(xiàng)；G02B和C04B為13項(xiàng)。北京地區(qū)的研究熱點(diǎn)與我國(guó)的研究熱點(diǎn)基本一致，如北京航空航天大學(xué)與北京科技大學(xué)等主力科研單位在H01L（半導(dǎo)體器件；其他類目未包含的電固體器件）以及H01F（磁體；電感；變壓器；磁性材料的選擇）領(lǐng)域的研究成績(jī)顯著。隨著首都經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的發(fā)展對(duì)新材料都提出了新的需求，特別是北京的電子信息、生物新醫(yī)藥、環(huán)保、節(jié)能等產(chǎn)業(yè)都是新材料應(yīng)用的支撐領(lǐng)域，為北京發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的市場(chǎng)。此外，依托北京戰(zhàn)略資源，充分利用環(huán)渤海地區(qū)的生產(chǎn)資源，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略資源和生產(chǎn)資源在同一企業(yè)的集中配置，拓展了新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間，帶動(dòng)了新材料產(chǎn)業(yè)不斷優(yōu)化，尤其是航空航天、交通運(yùn)輸、電子電氣、建筑建材、醫(yī)療器械、國(guó)防軍工等行業(yè)的發(fā)展對(duì)材料的性能和品種提出了更高的需求。

（二）劣勢(shì)分析

企業(yè)自主研發(fā)能力不足。專利檢索分析得出北京主要專利申請(qǐng)人的排名情況（見表1）：中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所居于首位，清華大學(xué)次之，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所居于第三位，北京大學(xué)第四位，中國(guó)科學(xué)院物理研究所第五位，北京工業(yè)大學(xué)第六位，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所第七位，北京科技大學(xué)第八位，北京航空航天大學(xué)第九位，北京化工大學(xué)第十位，國(guó)家納米科學(xué)中心第十一位，有研稀土新材料股份有限公司第十二位，中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所第十三位，中國(guó)人民63971部隊(duì)第十四位。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，排在前14名的研發(fā)申請(qǐng)人，科研機(jī)構(gòu)有7個(gè)，高等院校有6個(gè)，只有1家企業(yè)單位。說(shuō)明北京新材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段的科研主力為科研機(jī)構(gòu)以及高校，而企業(yè)的研發(fā)能力十分薄弱。

專利申請(qǐng)起步晚，申請(qǐng)人研發(fā)能力弱。根據(jù)專利數(shù)據(jù)得到北京主要申請(qǐng)人的研發(fā)能力詳情，排名前十的專利申請(qǐng)人研發(fā)能力仍不樂觀，例如，專利活動(dòng)年期超過(guò)十年的僅占一半，專利平均年齡超過(guò)5年的僅有3個(gè)，這與國(guó)際水準(zhǔn)是存在很大差距的。

科技成果轉(zhuǎn)化成效不明顯。雖然北京具有科研優(yōu)勢(shì)，但是也存在著明顯的稟賦缺陷。具體而言，在產(chǎn)業(yè)組織和制度層面，北京高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)在知識(shí)鏈、技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈間尚存在脫節(jié)，產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制不完善?？蒲谐晒D(zhuǎn)化是限制北京新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。長(zhǎng)期以來(lái)以新材料規(guī)?；圃鞛榘l(fā)展方向，卻忽略了新材料技術(shù)產(chǎn)學(xué)研合作、企業(yè)自主研發(fā)、中試孵化和產(chǎn)業(yè)化初期等環(huán)節(jié)，大量?jī)?yōu)勢(shì)科研資源難以轉(zhuǎn)化為北京新材料產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

（三）機(jī)會(huì)分析

根據(jù)我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)明專利申請(qǐng)量排名前十的主IPC分類號(hào)的“專利數(shù)”、“復(fù)合技術(shù)專利數(shù)”以及“關(guān)聯(lián)技術(shù)數(shù)”等指標(biāo)為研究對(duì)象，得到技術(shù)關(guān)聯(lián)度指數(shù)，如表2所示。

由此看出，H01F、H01S等技術(shù)領(lǐng)域不但關(guān)聯(lián)專利數(shù)多、范圍廣且關(guān)聯(lián)度較高，表明這些技術(shù)對(duì)新材料產(chǎn)業(yè)其他子技術(shù)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的知識(shí)溢出效應(yīng)，表現(xiàn)為在新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中的重要性。與此形成對(duì)比的是，雖然H01L擁有較大的申請(qǐng)量，但是與其他技術(shù)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)性很小，沒有形成良好的知識(shí)共享機(jī)制，既缺乏對(duì)其他相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新推動(dòng)，也缺少對(duì)其他技術(shù)的知識(shí)吸取，技術(shù)創(chuàng)新專業(yè)化傾向明顯，創(chuàng)新成果涉及的技術(shù)范圍較窄，北京可以借此考慮下一步的技術(shù)研發(fā)方向由此入手。同時(shí)，如C23C、C08L、B01J等技術(shù)領(lǐng)域雖然目前專利申請(qǐng)量較小，但與其他技術(shù)存在高度關(guān)聯(lián)性，發(fā)展前景廣闊，為此北京可以根據(jù)自身特點(diǎn)進(jìn)行專業(yè)化研發(fā)，充分利用市場(chǎng)方面以及政策方面的機(jī)會(huì)，整合自身能力形成特色優(yōu)勢(shì)。

隨著社會(huì)科技的進(jìn)步和新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對(duì)新材料需求的種類和數(shù)量大大增加，以新材料為支撐的新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)新材料的種類和數(shù)量需求也將進(jìn)一步擴(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，磁體材料每年以15%的增長(zhǎng)率發(fā)展，預(yù)計(jì)到2015年，僅中國(guó)市場(chǎng)就需要永磁鐵氧體50萬(wàn)噸，軟磁鐵氧體20萬(wàn)噸，釹鐵硼磁體5萬(wàn)噸。由此可見，新材料產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)需求是非?？捎^的。并且“十二五”期間，國(guó)家將實(shí)施新材料重大工程項(xiàng)目，將打造10個(gè)銷售收入超過(guò)150億元的新材料綜合龍頭企業(yè)，建成若干年產(chǎn)值超過(guò)300億元的新材料產(chǎn)業(yè)基地和產(chǎn)業(yè)集群。新材料作為發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的原料，再加上市場(chǎng)和政策的強(qiáng)有力支撐，“十二五”期間必將獲得良好的發(fā)展機(jī)遇。

（四）威脅分析

如前所述，北京與國(guó)內(nèi)其他省市相較，在H01L、H01F等熱點(diǎn)領(lǐng)域具備一定優(yōu)勢(shì)，但是在市場(chǎng)無(wú)國(guó)界的時(shí)代背景下，仍然受到來(lái)自其他國(guó)家和地區(qū)的很大威脅。經(jīng)專利統(tǒng)計(jì)分析顯示，北京與主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的技術(shù)差距還是很大的，僅在H01L領(lǐng)域美國(guó)有專利792項(xiàng)、日本有專利1146項(xiàng)，而北京僅有177項(xiàng)；H01F領(lǐng)域，日本有專利178項(xiàng)，而北京僅為39項(xiàng)，由此可見一斑。日本、美國(guó)等國(guó)外新材料企業(yè)無(wú)論在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、技術(shù)商品化、生產(chǎn)制造等各方面都居世界領(lǐng)先地位，并且擁有的專利數(shù)量驚人，專利布局很嚴(yán)密，這就在很大程度上限制了北京乃至我國(guó)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)與進(jìn)步。

三、對(duì)策建議

（一）增強(qiáng)核心技術(shù)研發(fā)力度

由上述專利分析結(jié)果，可以判斷出北京地區(qū)的研發(fā)熱點(diǎn)與我國(guó)的研究熱點(diǎn)是保持高度一致的，如北京航空航天大學(xué)與北京科技大學(xué)等主力科研單位在H01L以及H01F等領(lǐng)域的研究成績(jī)顯著。結(jié)合《北京市基礎(chǔ)與新材料產(chǎn)業(yè)年度發(fā)展報(bào)告（2010年）》來(lái)看，近年來(lái)，北京市新材料產(chǎn)業(yè)在單晶硅和化合物半導(dǎo)體材料及稀土永磁材料方面成績(jī)不俗，加之上面的專利分析，這一態(tài)勢(shì)與國(guó)際主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的發(fā)展趨勢(shì)一致，可見今后應(yīng)該加大投入力度予以追趕。

（二）完善專利保護(hù)機(jī)制，促進(jìn)共性技術(shù)研發(fā)

雖然北京地區(qū)的研究熱點(diǎn)與新材料產(chǎn)業(yè)的研究熱點(diǎn)基本一致，但是研發(fā)廣度有待進(jìn)一步拓展，比如，北京在H01L領(lǐng)域?qū)＠?xiàng)數(shù)為177項(xiàng)，而上海在該領(lǐng)域則包含224項(xiàng)專利。并且，對(duì)照全國(guó)視角下的技術(shù)構(gòu)成情況，北京在G11B及G02F領(lǐng)域與新材料產(chǎn)業(yè)的整體研究趨勢(shì)還是有一些參差的，鑒于外部趨勢(shì)走向，北京新材料產(chǎn)業(yè)接下來(lái)可以著手研究存在差距的技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)揮首都科技的人才優(yōu)勢(shì)，根據(jù)北京新材料產(chǎn)業(yè)的布局，選擇重點(diǎn)領(lǐng)域與中央在京研究單位成立集前沿研究、技術(shù)開發(fā)與工業(yè)試驗(yàn)，積極引導(dǎo)研究單位利用現(xiàn)有技術(shù)、人才優(yōu)勢(shì)開展北京新材料產(chǎn)業(yè)的共性技術(shù)研發(fā)。

（三）加速科研成果轉(zhuǎn)化

北京現(xiàn)階段的科研主力仍為科研機(jī)構(gòu)以及高校，企業(yè)研發(fā)能力不足。前文的專利申請(qǐng)人分布情況就可說(shuō)明這一問題，排在前14名的研發(fā)申請(qǐng)人，僅有1家企業(yè)單位。因此應(yīng)著重打造以研發(fā)為主導(dǎo)的新材料產(chǎn)業(yè)，形成以研發(fā)、測(cè)試和孵化服務(wù)為中心的新材料科研服務(wù)產(chǎn)業(yè)；建立并完善直接面向科研院所、企業(yè)和市場(chǎng)需求提供服務(wù)的北京新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心，在重點(diǎn)新材料領(lǐng)域形成成果孵化與轉(zhuǎn)化中心，鼓勵(lì)與支持有條件的高校、研究院所、企業(yè)和其它社會(huì)力量，以新的機(jī)制，建立面向市場(chǎng)的新材料成果轉(zhuǎn)化與孵化中心，最終形成北京新材料高技術(shù)企業(yè)孵化平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

①李強(qiáng). 迅速崛起的北京新材料產(chǎn)業(yè)[J].科技潮，2005（4）

②馬春.2005年世界新材料產(chǎn)業(yè)研究進(jìn)展[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2006（1）

③黃魯成，蔡爽.基于專利的判斷技術(shù)機(jī)會(huì)的方法及實(shí)證研究[J].科學(xué)學(xué)研究，2010（4）

④郭婕婷，肖國(guó)華.專利分析方法研究[J].情報(bào)雜志，2008（1）

⑤翟衛(wèi)軍，姬翔，劉洋.衡量地區(qū)專利實(shí)力的新指標(biāo)――“專利聚集度”初探[J].知識(shí)產(chǎn)權(quán)，2009（4）

⑥徐瑞陽(yáng)，徐峰.產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)的界定及選擇方法研究――基于科技計(jì)劃管理的視角[J].中國(guó)軟科學(xué)，2010（4）

⑦北京市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì).北京市“十二五”時(shí)期基礎(chǔ)和新材料產(chǎn)業(yè)調(diào)整發(fā)展規(guī)劃.北京：北京市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)，2011

⑧鄭世林，何維達(dá)，曾輝.北京新材料科研成果轉(zhuǎn)化狀況與政策建議[J].中國(guó)軟科學(xué)，2009（11）

篇4

關(guān)鍵詞：功能高分子材料；研究現(xiàn)狀；發(fā)展前景

一、功能高分子材料的概念及開發(fā)意義

功能高分子材料，是指具有一定傳遞或存儲(chǔ)物質(zhì)、信息及能量作用的高分子和高分子復(fù)合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來(lái)的力學(xué)性能，同時(shí)還兼具如光敏性、導(dǎo)電性、化學(xué)反應(yīng)活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性等一系列其他特定性能。按照其功能劃分，功能高分子材料主要可分為4類：①物理功能：具體包括超導(dǎo)、導(dǎo)電、磁化等功能；②化學(xué)功能：具體包括光的聚合、降解、分解等；③生物功能：具體來(lái)說(shuō)包括生理組織及血液的適應(yīng)性等；④介于化學(xué)、物理之間的功能：主要是指高吸水、吸附等功能方面。

功能高分子材料由于具備特殊的功能，受到了各個(gè)領(lǐng)域的廣泛重視，特別是其不可替代的諸多特性都為很多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步提供了基礎(chǔ)和前提，甚至已經(jīng)因此而誕生出了一批先進(jìn)的、符合社會(huì)發(fā)展潮流的新產(chǎn)品。因此，當(dāng)前各國(guó)都加大了對(duì)功能高分子材料的人力物力財(cái)力投入，面對(duì)時(shí)間各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)也需要盡快加大對(duì)功能高分子材料的研發(fā)力度，從而擺脫我國(guó)國(guó)防、電子、醫(yī)藥和其他尖端領(lǐng)域嚴(yán)重依賴國(guó)外功能高分子材料市場(chǎng)的困境。

二、功能高分子材料的研究現(xiàn)狀分析

目前針對(duì)功能高分子材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，主要集中于功能高分子材料的光功能、電功能、生物功能以及反應(yīng)型功能應(yīng)用這幾個(gè)方面：

1.光功能高分子材料

目前的光功能功能高分子材料的研究和應(yīng)用主要體現(xiàn)在光固化材料、光合作用材料、光顯示用材料以及太陽(yáng)能光板這幾個(gè)方面，這些具體的應(yīng)用能通過(guò)對(duì)光的吸收、儲(chǔ)存、傳輸、以及轉(zhuǎn)換功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)光能的有效利用。例如，目前已經(jīng)能夠通過(guò)光功能高分子材料的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)光傳導(dǎo)來(lái)幫助植物的光合作用。此外，運(yùn)用光功能高分子材料實(shí)現(xiàn)手機(jī)的太陽(yáng)能充電也已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

2.電功能高分子材料

電功能高分子材料，除了具備良好的導(dǎo)電性能外，其電導(dǎo)率還能根據(jù)應(yīng)用狀況的不同，在半導(dǎo)體、金屬態(tài)和絕緣體的范圍進(jìn)行變化。此外，由于電功能高分子材料一般密度較小、易于加工，同時(shí)具備良好的耐腐蝕性，在當(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域中也被廣泛的應(yīng)用。

3.生物功能高分子材料

生物功能高分子材料在生物領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。如常見的有，由生物功能高分子材料所制成的人體植入物（視網(wǎng)膜植入物、腦積水引流裝置等）以及人體義肢等。

4.反應(yīng)型功能高分子材料

這種高分子材料是一種具備很強(qiáng)化學(xué)活性的高分子材料，能夠有效的促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。它是通過(guò)對(duì)構(gòu)建高分子骨架，并將小分子反應(yīng)活性物質(zhì)通過(guò)離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵或物理吸附作用進(jìn)行骨架填充，以實(shí)現(xiàn)高分子功能才能的強(qiáng)化化學(xué)合成與化學(xué)反應(yīng)的效果。

三、功能高分子材料的發(fā)展前景及趨勢(shì)分析

功能高分子材料具備很多優(yōu)勢(shì)特征，這些都使得其更加符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的需求，這也使得功能高分子材料的研究工作在各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)中日益白熱化。而去隨著投入的不斷深化，和技術(shù)的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學(xué)及日常生產(chǎn)生活中扮演越來(lái)越重要的角色。功能高分子材料的幾種發(fā)展趨勢(shì)。

1.復(fù)合高分子材料

目前，功能高分子材料正逐步由均質(zhì)材料向著復(fù)合高分子材料的方向發(fā)展，同時(shí)其材料的功能也向著多功能材料的方面發(fā)展。復(fù)合高分子材料往往是在一種基體材料（如金屬、陶瓷、樹脂等）上，加入增強(qiáng)或增韌作用的高聚物，再通過(guò)將多相物復(fù)合成一體，就形成了新的復(fù)合高分子材料，這種高分子材料能夠充分發(fā)揮各相的性能優(yōu)勢(shì)，因此具有廣泛的發(fā)展應(yīng)用前景。在今后的發(fā)展中，航天科技、醫(yī)療衛(wèi)生、生活家居、甚至汽車制造等領(lǐng)域，都需要各種高性能的復(fù)合高分子材料。

2.環(huán)境友好型高分子材料

經(jīng)濟(jì)的粗放發(fā)展，給整個(gè)地球h境都帶來(lái)了深重的災(zāi)難，而隨著人們對(duì)環(huán)保問題的日益重視，各國(guó)對(duì)各種材料的生態(tài)可降解性要求也日益突出。因此，環(huán)境友好型高分子材料的開發(fā)和深入研究工作，也引起了各國(guó)的重視。當(dāng)前，生物降解技術(shù)和環(huán)境友好型高分子材料技術(shù)大多掌握在發(fā)到國(guó)家，我國(guó)目前還處于追趕階段。隨著世貿(mào)組織對(duì)環(huán)保觀念的更加重視，環(huán)境友好型高分子材料在產(chǎn)品中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也將日益顯著，為了把握這一趨勢(shì)，我國(guó)要積極開發(fā)研究出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物降解技術(shù)和環(huán)境友好高分子材料。

環(huán)境友好型高分子材料，通過(guò)易水解的高分子的作用在各種生物酶的作用下，能夠加速材料的水解反應(yīng)，幫助材料進(jìn)行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點(diǎn)方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及緩釋性等方向。

3.隱身性能高分子材料

隱身性能高分子材料的研究應(yīng)用主要在軍事領(lǐng)域，其也是當(dāng)前各國(guó)的尖端軍事技術(shù)的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細(xì)微粉，實(shí)踐證實(shí)，通過(guò)吸收衰減層、激發(fā)變換層以及反射層等多層材料的微波吸收，能夠取得一定的吸波效果，達(dá)到隱身的目的。但是，由于材料制備復(fù)雜，且雷達(dá)技術(shù)的日益發(fā)展，給隱身技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn)。此后，隱身性能高分子材料必然是向著厚度更小、質(zhì)量更輕、功能更多以及頻帶更寬的方向發(fā)展。

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[關(guān)鍵詞]材料分析技術(shù) 教學(xué)方法 實(shí)踐

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2013）21-0108-02

一、引言

《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》課程是材料科學(xué)與工程類專業(yè)的一門專業(yè)特色課，是該專業(yè)的主干課程，在整個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃的專業(yè)課程架構(gòu)中起著至關(guān)重要的作用。眾所周知，材料是人類進(jìn)化史的里程碑、現(xiàn)代文明的重要支柱、發(fā)展高新技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。現(xiàn)代材料的發(fā)展在很大程度上依賴于對(duì)材料性能與其成分及顯微組織關(guān)系的理解。材料現(xiàn)代分析技術(shù)和儀器的發(fā)展，加深了對(duì)材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)了對(duì)材料本質(zhì)的了解，使得對(duì)材料的組分構(gòu)成、制備方法和工藝、組織結(jié)構(gòu)與性能，以及它們之間的相互關(guān)系的研究愈來(lái)愈深入，為材料科學(xué)理論體系的形成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的材料（金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料及有機(jī)高分子材料）及熱加工（熱處理、鑄造、鍛壓、焊接）專業(yè)均開設(shè)了《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》這門課，國(guó)外的如麻省理工學(xué)院的材料科學(xué)與工程專業(yè)也開設(shè)了《衍射與結(jié)構(gòu)》、《材料的成像（微觀分析）》等類似的課程。由此可見，該課程在材料科學(xué)與工程類專業(yè)中的重要性。由于不同學(xué)校的專業(yè)傾向性不同，課程整體設(shè)置不同，講授內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)也不同，因此根據(jù)自身的情況開設(shè)一門符合本專業(yè)特點(diǎn)的《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》課程是非常有必要的。

二、我校開設(shè)該課程的基本情況

我校自2008年成立材料科學(xué)與工程專業(yè)以來(lái)，所在的材料科學(xué)系就根據(jù)國(guó)家本科生培養(yǎng)計(jì)劃，結(jié)合學(xué)校優(yōu)勢(shì)專業(yè)和重點(diǎn)發(fā)展方向設(shè)置了《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》這門專業(yè)特色課。我們選用獲全國(guó)普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)周玉院士主編的“十五”國(guó)家規(guī)劃教材《材料分析測(cè)試技術(shù)》為主講教材。課程主要講授的內(nèi)容包括X射線衍射、電子衍射原理、電子光學(xué)基礎(chǔ)、衍襯運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)等基本理論和X射線衍射儀、電子顯微鏡等現(xiàn)代儀器的基本原理和結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)講授材料結(jié)構(gòu)、晶體缺陷以及微區(qū)成分、微區(qū)形貌的基本方法，使學(xué)生掌握現(xiàn)代材料的分析測(cè)試方法和手段，提高研究和解決材料理論和工程實(shí)際問題的能力。

三、《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》課程教學(xué)研究與實(shí)踐

該課程涉及大量材料科學(xué)和物理等領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)，也涉及理論知識(shí)的工程實(shí)踐應(yīng)用，還包含較多抽象的概念和晦澀難懂的公式推導(dǎo)，學(xué)生普遍反映該課程較難學(xué)。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)原動(dòng)力和興趣，讓學(xué)生能夠由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)；如何提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，讓學(xué)生能夠把理論知識(shí)和工程實(shí)踐應(yīng)用有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，是擺在授課老師面前的兩道難題。因此，通過(guò)不斷改進(jìn)教學(xué)方法、教學(xué)手段來(lái)提升教學(xué)效果是非常有必要的。筆者自該專業(yè)成立以來(lái)就一直擔(dān)任該課程的主講老師，積累了一定的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（一）加強(qiáng)背景資料的收集和介紹，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)情趣

該課程涉及的主要內(nèi)容多是抽象的知識(shí)，如果直接進(jìn)入主題，沒有預(yù)先做一些鋪墊，學(xué)生往往會(huì)感到困惑，直接影響其繼續(xù)聽課的興趣和對(duì)知識(shí)的深入理解。針對(duì)這個(gè)問題，可以通過(guò)預(yù)先介紹相關(guān)的背景資料來(lái)解決。例如在講授X射線性質(zhì)的章節(jié)時(shí)，我首先介紹X射線發(fā)現(xiàn)者倫琴的生平，然后講述倫琴通過(guò)偶然現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)X射線的過(guò)程，并給學(xué)生觀看倫琴夫人在X射線作用下與底片上留下的完整手骨影子，并提及我國(guó)的李鴻章在X射線被發(fā)現(xiàn)后僅7個(gè)月就體驗(yàn)了此種新技術(shù)，成為拍X光片檢查槍傷的第一個(gè)中國(guó)人。通過(guò)這些背景的介紹，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，學(xué)生迫切需要知道X射線的本質(zhì)是什么，X射線和其他電磁波的本質(zhì)區(qū)別是什么，X射線的具體用途有哪些。這樣再講授以上內(nèi)容就變得順理成章。在講授X射線在晶體中的衍射章節(jié)時(shí)，我先介紹X射線衍射用于晶體結(jié)構(gòu)分析的背景，也就是19世紀(jì)末20世紀(jì)初國(guó)際上困擾人們的兩個(gè)難題。第一個(gè)難題就是1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后，認(rèn)為是一種電磁波，但無(wú)法證明。要證明X射線是一種電磁波，只需證明它可以通過(guò)光柵產(chǎn)生衍射，衍射產(chǎn)生的子波干涉后可以在記錄板上留下衍射花樣。然后提出X射線無(wú)法得到衍射花樣的兩個(gè)原因：1.X射線根本不是一種電磁波；2.X射線是一種電磁波，但由于波長(zhǎng)極短，通過(guò)人工的方法無(wú)法制造出可以滿足衍射條件的具有足夠小狹縫的光柵。第二個(gè)難題就是同一時(shí)期晶體學(xué)家根據(jù)晶體的一些特性推測(cè)其由周期排列的原子、分子或離子組成，但無(wú)法證明。這兩個(gè)看似風(fēng)馬牛不相及的難題被德國(guó)物理學(xué)家勞埃巧妙聯(lián)系在一起，他以單晶體作為天然光柵、原子之間的間距作為狹縫。狹縫尺寸如此小的光柵是人工無(wú)法制造出來(lái)的。他讓X射線照射到單晶體，然后觀察是否會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。結(jié)果他得到了世界上第一幅晶體的衍射花樣，震驚世界。勞埃不僅證實(shí)了X射線是一種電磁波，還同時(shí)證明了晶體的周期性。然后我又介紹了迄今為止和X射線及晶體衍射研究相關(guān)的諾貝爾獲得者以及他們的獲獎(jiǎng)成果，從1901年X射線的發(fā)現(xiàn)者倫琴，1914年X射線衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)者勞埃，1915年布拉格方程的推導(dǎo)者布拉格父子，到1962年脫氧核糖核酸DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者威爾金斯、沃森和克里克，再到1994年在中子衍射領(lǐng)域作出突出貢獻(xiàn)的布羅克豪斯和沙爾。通過(guò)以上背景的介紹，明顯提升了學(xué)生的興趣，學(xué)生很渴望了解X射線在晶體中產(chǎn)生衍射需要滿足什么條件，不同晶體是否會(huì)得到不同的衍射花樣，衍射花樣是否能夠反映晶體結(jié)構(gòu)等等。接下來(lái)再講授這些內(nèi)容，學(xué)生就很容易帶著問題來(lái)聽課，課堂紀(jì)律明顯提高，學(xué)生積極性也得到了提高。

由此可知，主講內(nèi)容相關(guān)背景資料的介紹是否充分、是否到位會(huì)直接影響教學(xué)效果。

（二）強(qiáng)化和內(nèi)容相關(guān)案例的收集和介紹，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的歸屬感

該教材正文中介紹了大量的基礎(chǔ)知識(shí)，包括概念、現(xiàn)象的理論解釋和原理、公式的推導(dǎo)等等，但針對(duì)某一概念或某一原理的案例很少，很容易讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)沒有歸屬感，即不明白學(xué)這些內(nèi)容的用途是什么，使用的前提是什么，應(yīng)用的條件是什么，結(jié)果形式是什么，如何具體問題具體分析。這些疑問，可以通過(guò)講解一些和內(nèi)容密切相關(guān)的案例或者自己的研究成果來(lái)解決。在X射線物相分析章節(jié)，主要內(nèi)容就是介紹單相分析的程序和注意的事項(xiàng)，相對(duì)簡(jiǎn)單，很容易讓學(xué)生誤以為物相分析就是一件很簡(jiǎn)單的比對(duì)工作。事實(shí)并非如此，實(shí)際中物相的鑒別是非常復(fù)雜的一件事。我以我的科研成果為例，介紹激光熔覆層的物相分析過(guò)程。1.試樣制備：熔覆層表面通常為火山口或山峰狀，要通過(guò)電火花切割法對(duì)其表面平整化；2.衍射花樣的標(biāo)定：由于熔覆材料組分通常較為復(fù)雜，含有多種元素，在熔覆過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較為復(fù)雜的多種物相，且激光熔覆快速加熱、快速冷卻的特點(diǎn)也易產(chǎn)生亞穩(wěn)定過(guò)飽和固溶體或中間相，晶格也會(huì)發(fā)生畸變。這使得其物相分析較為棘手。通常要分為以下幾個(gè)步驟：1.根據(jù)熔覆材料組分，結(jié)合相圖及熱力學(xué)計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)可能生成的物相種類，以及生成傾向性的排序；2.通過(guò)Jade軟件來(lái)進(jìn)一步鑒別，初步標(biāo)定主要物相組成；3.通過(guò)電子探針進(jìn)行不同形態(tài)物相的成分分析，最終確定熔覆層的主要物相組成。在掃描電鏡和能譜分析章節(jié)，主要內(nèi)容就是介紹其在微觀組織的應(yīng)用，原理相對(duì)簡(jiǎn)單，但在實(shí)際中較復(fù)雜。我也以我的科研成果為例介紹不同材料顯微組織分析過(guò)程。1.針對(duì)不同的材料，如何來(lái)選擇合適的腐蝕劑？腐蝕到什么程度較為適宜？2.如樣品導(dǎo)電性不好，需要通過(guò)噴金來(lái)提高像的襯度；3.在觀察時(shí)，如何選擇是用二次電子掃描還是背散射電子掃描？如何根據(jù)形貌襯度和原子序數(shù)襯度對(duì)增強(qiáng)相形態(tài)、大小、分布以及原子序數(shù)的相對(duì)高低進(jìn)行合理分析？在進(jìn)行微區(qū)成分分析時(shí)，如何合理選擇點(diǎn)分析、線掃描和面掃描這三種操作模式？如何對(duì)得到的成分信息進(jìn)行合理分析？

通過(guò)大量案例和自身科研成果的介紹，學(xué)生加深了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，并提高了他們將知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的能力，教學(xué)效果非常明顯。

四、體會(huì)和總結(jié)

《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》理論性很強(qiáng)，通過(guò)上述介紹的兩種方法可以有效提升教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，變被動(dòng)為主動(dòng)，也增強(qiáng)了學(xué)生申報(bào)和參加大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的積極性，有效提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和將理論用于解決工程問題的能力。在大學(xué)最后一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，這門課所學(xué)的知識(shí)得到了充分發(fā)揮，畢業(yè)設(shè)計(jì)的效率得到了提高，論文質(zhì)量也有了較大的改善。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 鐘世云.麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)本科培養(yǎng)計(jì)劃的分析[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013（3）.

[2] 楊新亞.《材料研究與測(cè)試方法》的教學(xué)改革實(shí)踐[J].理工高教研究，2006（2）.

篇6

關(guān)鍵詞：FRP 力學(xué)性能 研究進(jìn)展

如何提高鋼筋混凝十結(jié)構(gòu)的耐久性、增強(qiáng)使用壽命是土木工程中迫在眉睫的問題。鑒于上述方面的需要，由于纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，日本、美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家很早就開始對(duì)其研究，探索其替代預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋(鋼絞線)的可行性?，F(xiàn)在FRP材料在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用受到越來(lái)越多的國(guó)家學(xué)者的關(guān)注，已成為國(guó)際混凝土領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。

1、FRP的組成

根據(jù)FRP纖維種類的不同，F(xiàn)RP可分為碳纖維CFRP、玻璃纖維GFRP、芳綸纖維AFRP以及近來(lái)國(guó)外新開發(fā)的PBO-FRP復(fù)合材料和DFRP等復(fù)合材料，還有國(guó)內(nèi)最近投入生產(chǎn)的連續(xù)玄武巖纖維CBF等。

FRP筋是以纖維為增強(qiáng)材料，以合成樹脂為基本結(jié)合材料，并摻入適量的輔

助劑，采用擠拉成型技術(shù)形成的一種新型復(fù)合材料。FRP復(fù)合材料的物理力學(xué)特性與纖維種類、纖維含量、粘結(jié)基體、表面處理以及成型工藝等因素有關(guān)，不同成分的FRP筋性能差別很大。

2、FRP筋的特點(diǎn)及力學(xué)性能

FRP復(fù)合材料具有抗拉強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、不銹蝕、熱膨脹系數(shù)低、無(wú)磁性以及抗疲勞性能好等特性。如CFRP的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到3000MPa以上，比強(qiáng)度高(比鋼材高lO～15倍)；CFRP和AFRP的抗疲勞性能較好，大大優(yōu)于鋼材，其疲勞極限可達(dá)靜荷載強(qiáng)度的70％～80％，但GFRP的疲勞性能低于鋼材。

與鋼筋不同，F(xiàn)RP筋是各向異性材料，F(xiàn)RP筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈線性關(guān)系，

與鋼材應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系比較如圖1所示。FRP在達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度之前無(wú)塑形，且FRP筋的極限應(yīng)變比鋼筋小。

FRP材料與普通鋼材的性能比較見表1。新型FRP產(chǎn)品PBO-FRP除具有與高強(qiáng)CFRP有相近的力學(xué)性能外，還表現(xiàn)出更好的物理性能，如良好的柔韌性等；DFRP沖也具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能，抗拉極限應(yīng)變可達(dá)3.5％，延性良好[1]。

三種材料雖然同屬于復(fù)合材料有很多共性，但在具體量值上也存在著很多差異：

(1)在抗拉強(qiáng)度方面，CFRP筋最高，達(dá)到甚至超過(guò)高強(qiáng)鋼筋；AFRP筋居中，與高強(qiáng)鋼筋強(qiáng)度相近；GFRP筋強(qiáng)度最低，總體上略低于高強(qiáng)鋼筋。

(2)在彈性模量上，由高到低分別為CFRP、AFRP、GFRP，各自彈性模量大致相當(dāng)于高強(qiáng)鋼筋彈性模量的75％、40％、20％。

(3)與高強(qiáng)鋼筋相比，F(xiàn)RP筋還存在徐變斷裂問題。GFRP筋最容易發(fā)生徐變斷裂，CFRP筋不易斷裂，AFRP筋介于其間。

(4)FRP筋的溫度膨脹系數(shù)與混凝土有些差異，GFRP筋與混凝土相差不大，設(shè)計(jì)計(jì)算中可以忽略不計(jì)，而CFRP筋和AFRP筋與混凝土差別較大，計(jì)算中要予以考慮。

3、FRP材料在土木工程中的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

美國(guó)是首先研發(fā)FRP材料的國(guó)家。但由于GFRP用于混凝土中效果并不理想而一度中斷。而后，隨著FRP筋在日本的成功運(yùn)用，得到世界各國(guó)的普遍重視，紛紛加入到FRP筋應(yīng)用的研究領(lǐng)域，并相繼取得了一些可喜的成果。在最近5年內(nèi)，美國(guó)己建成近百座FRP橋梁。

近幾年來(lái)，F(xiàn)RP筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相繼取得成功，極大地調(diào)動(dòng)了我國(guó)技術(shù)人員的研究熱情，多家科研單位和高校紛紛開展了對(duì)FRP筋的研究。我國(guó)在FRP筋應(yīng)用方面尚未頒布相關(guān)的指導(dǎo)意見和規(guī)范，采用FRP筋建成的混凝土結(jié)構(gòu)還很少。近期，國(guó)內(nèi)第一座CFRP斜拉橋和CFRP體外預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支粱橋?qū)⒎謩e于江蘇鎮(zhèn)江和淮安建成，兩座橋梁均由東南大學(xué)設(shè)計(jì)完成。

4、結(jié)語(yǔ)

在借鑒國(guó)外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際工程的使用特點(diǎn)，F(xiàn)RP材料的應(yīng)用研究將步人一個(gè)嶄新的階段，其使用面也將得到全面的擴(kuò)大。通過(guò)相關(guān)規(guī)范與規(guī)程的制定，以及纖維復(fù)合材料國(guó)產(chǎn)化的加速，F(xiàn)RP在改善結(jié)構(gòu)體系，加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)方面將比以往傳統(tǒng)的技術(shù)更加優(yōu)越，更有效率，具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn):

[1]羅益鋒.高科技合成纖維新進(jìn)展．高科技纖維與應(yīng)用，2000，25(4)：1.8

篇7

【關(guān)鍵詞】CDIO；材料分析與檢驗(yàn)；教學(xué)改革；教學(xué)效果

Curriculum reform and research of material analysis and inspection based on CDIO concept

Zhang Xinjian Niu Li Duan Xianyong

（Department of Mechanical Engineering， Anhui Technical College of Mechanical and Electrical Engineering， Wuhu 241002）

【Abstract】By analyzing the shortcomings of material analysis and test course under the concept of traditional teaching， ideas on teaching reform of CDIO course based on the practice of teaching， teaching content， teaching methods， redesign. Reform practice shows that the teaching mode based on CDIO concept has obvious advantages， students generally reflect the teaching effect than ever before.

【Key words】CDIO； Material analysis and inspection； Teaching reform； Teaching effect

0 引言

CDIO工程教育模式是近年砉際工程教育改革的最新成果，該模式以產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施及運(yùn)行全過(guò)程為載體，強(qiáng)調(diào)主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的工程學(xué)習(xí)方式，注重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)運(yùn)用、主動(dòng)學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)交流及工程系統(tǒng)應(yīng)用等方面的工程能力[1-2]。材料分析與檢驗(yàn)課程是我國(guó)理工科院校中焊接技術(shù)及自動(dòng)化、材料成形及控制工程、模具設(shè)計(jì)與制造等專業(yè)一門綜合性的專業(yè)課，其內(nèi)容主要包括化學(xué)成分檢驗(yàn)、顯微組織分析、宏觀檢驗(yàn)與斷口分析、力學(xué)分析、無(wú)損檢測(cè)等五部分內(nèi)容，將CDIO理念引入到材料分析與檢驗(yàn)課程教學(xué)中，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、實(shí)踐能力、系統(tǒng)觀念、工程意識(shí)和創(chuàng)新能力，更好地適應(yīng)市場(chǎng)需求，對(duì)后續(xù)專業(yè)的建設(shè)及相關(guān)學(xué)科的教育教學(xué)改革，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和參考價(jià)值。

1 傳統(tǒng)理念下材料分析與檢驗(yàn)課程教學(xué)中存在的不足

1.1 教學(xué)內(nèi)容

由于材料分析與檢驗(yàn)課程理論教學(xué)內(nèi)容學(xué)生前期普遍缺乏工程背景，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容同時(shí)缺乏系統(tǒng)性的工程實(shí)踐性項(xiàng)目，工程教育中融入的素質(zhì)教育內(nèi)容更少，造成了學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確，遇到工程問題不知從何分析、如何解決，缺乏團(tuán)隊(duì)精神及責(zé)任感等，不利于學(xué)生素質(zhì)教育的培養(yǎng)。

1.2 教學(xué)方法

灌輸式單向傳輸教育造成學(xué)生缺乏獨(dú)立思考、創(chuàng)新探索及解決工程實(shí)踐問題的能力，無(wú)法培養(yǎng)出信息時(shí)代具備創(chuàng)新精神與合作意識(shí)的學(xué)生。

1.3 實(shí)踐教學(xué)

材料分析與檢驗(yàn)課程實(shí)踐性較強(qiáng)，社會(huì)對(duì)該方面人才的需求偏重于實(shí)踐能力，然而現(xiàn)在多數(shù)高校中在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面還存在著實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備相對(duì)落后、儀器設(shè)備數(shù)量及利用效率相對(duì)不足、所開設(shè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及的知識(shí)面較窄、綜合性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)較少等問題，這些問題抑制了學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐的積極性，制約了應(yīng)用型創(chuàng)新型工程技術(shù)人才實(shí)踐能力的培養(yǎng)提高[3]。

2 基于CDIO理念的材料分析與檢驗(yàn)課程教學(xué)改革

2.1 教學(xué)內(nèi)容

2.1.1 教學(xué)內(nèi)容新穎化

在教學(xué)內(nèi)容中增加反映本專業(yè)的最新技術(shù)和成果，授課過(guò)程中教師將本學(xué)科相關(guān)的最近學(xué)術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)教授給學(xué)生，并提出當(dāng)前存在的主要問題，提出參考的思路或可供選擇的方案，學(xué)生根據(jù)自己的想法重新設(shè)計(jì)，不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又能培養(yǎng)他們獨(dú)立思考問題的能力[4]。

2.1.2 教學(xué)內(nèi)容實(shí)際化

按照CDIO工程教育理念，采用經(jīng)典案例引入式教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，采用結(jié)合工程實(shí)際及知識(shí)要點(diǎn)提出問題、組織學(xué)生進(jìn)行分組討論，通過(guò)問題解答的方式進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力[5]。

2.1.3 教學(xué)內(nèi)容綜合化

在傳授知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)加強(qiáng)綜合工程設(shè)計(jì)教學(xué)和培訓(xùn)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)和綜合能力，增強(qiáng)學(xué)生的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

2.2 教學(xué)方法

課程在維持總的課時(shí)基本維持不變的基礎(chǔ)上，增加了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，因此必須壓縮授課學(xué)時(shí)，采取了靈活多樣的教學(xué)方法，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

2.2.1 開展研究型教學(xué)

通過(guò)大量的自學(xué)知識(shí)和討論課程，學(xué)生就某一主題進(jìn)行資料收集、發(fā)言討論、相互交流、互相點(diǎn)評(píng)，達(dá)到擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)面、調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考問題的目的。

2.2.2 增加工程案例教學(xué)

通過(guò)工程講座和案例分析，組織學(xué)生到工廠參觀、進(jìn)行工程實(shí)例講解、工程事故分析，指導(dǎo)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)，啟發(fā)創(chuàng)新思維，學(xué)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)材料失效問題分析及判斷能力的訓(xùn)練。

2.2.3 開展學(xué)術(shù)報(bào)告講座

通過(guò)邀請(qǐng)材料檢驗(yàn)相關(guān)單位的高級(jí)工程師、研究技術(shù)人員、高校教師，開展學(xué)術(shù)講座，使學(xué)生加深對(duì)原理和概念的認(rèn)識(shí)、加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流、獲得最新前沿知識(shí)、了解新材料發(fā)展過(guò)程中存在問題及解決方法。

2.3 優(yōu)化課程實(shí)踐體系

采用基于現(xiàn)代化教學(xué)方法、基于CDIO工程項(xiàng)目理念的創(chuàng)新性的教學(xué)方式指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐。比如傳統(tǒng)教學(xué)的金相顯微實(shí)驗(yàn)只是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)驗(yàn)在將來(lái)生產(chǎn)實(shí)踐中的作用理解不深。在基于CDIO理念下的工程實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過(guò)金相顯微鏡對(duì)斷裂零件進(jìn)行各方面的分析，進(jìn)而確定材料種類及斷裂的原因，并形成書面報(bào)告。這就需要學(xué)生綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，進(jìn)行斷口分析、金相打磨、金相觀察，這樣的實(shí)驗(yàn)不僅能讓學(xué)生通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)把零散的知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，而且能夠綜合運(yùn)用，有效地提升了學(xué)生解決問題、分析問題的能力。

2.3.1 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

任課教師在授課前首先明確提出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及內(nèi)容進(jìn)行分組，由學(xué)生項(xiàng)目小組查閱資料，確定實(shí)驗(yàn)原理（Conceive），收集實(shí)驗(yàn)資料，制定實(shí)驗(yàn)方案（Design），落實(shí)實(shí)驗(yàn)耗材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，安排實(shí)驗(yàn)操作（Implement），對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步修改后進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和執(zhí)行（Operate）。讓學(xué)生有目的性的去做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果將明顯改善，使學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程有充分的理解，實(shí)驗(yàn)的方法和步驟能夠在學(xué)生頭腦中的留下深刻印象。

2.3.2 構(gòu)建開放式材料分析CDIO創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

以CDIO創(chuàng)新項(xiàng)目為載體，努力構(gòu)建開放式材料分析CDIO創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生進(jìn)行一些驗(yàn)證、工程模擬和探索創(chuàng)新試驗(yàn)，同時(shí)在教師引導(dǎo)下，開展科研訓(xùn)練，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行探索性研究，自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新性試驗(yàn)。學(xué)生項(xiàng)目小組通過(guò)調(diào)研，自行搜集資料，自行構(gòu)思設(shè)計(jì)內(nèi)容（Conceive），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（Design），在操作過(guò)程符合規(guī)范的前提下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（Implement）和驗(yàn)證（Operate），培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，加?qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高理論聯(lián)系實(shí)際的水平[6]。

2.3.3 推行課程設(shè)計(jì)改革

針對(duì)材料分析及檢驗(yàn)課程模塊，以項(xiàng)目小組為單位進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，為學(xué)生進(jìn)行工程模擬、理論探索和實(shí)踐創(chuàng)新提供良好的條件，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際及解決實(shí)際問題的能力。

3 結(jié)語(yǔ)

將CDIO理念運(yùn)用到材料分析與檢驗(yàn)課程教學(xué)中，以實(shí)踐性和探索性項(xiàng)目為設(shè)計(jì)載體，將CDIO理念始終貫穿于理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，促進(jìn)深入掌握各門核心課程知識(shí)、有利于學(xué)生將知識(shí)融會(huì)貫通應(yīng)用于工程實(shí)踐領(lǐng)域，并且符合高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性、探索先進(jìn)教育教學(xué)模式、提高教育教學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)水平、增強(qiáng)教師教學(xué)科研意識(shí)、培養(yǎng)高技能型創(chuàng)新性人才、實(shí)現(xiàn)特色辦學(xué)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和創(chuàng)新意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]唐純翼，陽(yáng)艷. CDIO模式在土木工程材料教學(xué)中的實(shí)踐構(gòu)思[J]. 科技信息，2013，02：4.

[2]趙竹，CDIO模式下交通安全與智能控制專業(yè)課程教學(xué)與改革實(shí)踐[J].科學(xué)與財(cái)富，2015，05：32.

[3]龍諾春，余麗紅，于偉.基于CDIO理念的大學(xué)生課外實(shí)踐項(xiàng)目體系構(gòu)建研究[J].電腦與電信，2013，Z1：65-66+68.

[4]周宇，王文仲.土木工程專業(yè)課程教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革研究[J].科學(xué)咨詢（決策管理），2009，02：83.

篇8

[關(guān)鍵詞] 知識(shí)圖譜;共詞分析法;焊接學(xué);材料學(xué)

[中圖分類號(hào)] G434 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A 文章編號(hào)：1671-0037（2015）08-80-6

Analysis of the Hot Spot and Research Trend of the Material Engineering Discipline based on the Common Word Knowledge Map

Zhang Xuezhao1，2

（1.Library of Henan University of Science and Technology， Luoyang Henan 471023; 2. Libraryof Zhoukou science and technology Career Academy， Zhoukou Henan 466000）

Abstract：In this paper， the latest scientific metrology technology―knowledge map is applied to the material engineeringdiscipline in our country. Through taking the two disciplines （Materials Science and Welding） as the research objects， a total common word knowledge mapsof thetwo disciplines were constructed， tohighlight the research hotspot， research trends and development of thetwo disciplines.

Keywords：knowledge map; commonword analysis; welding; Materials Science

1 研究?jī)?nèi)容

將材料學(xué)和焊接學(xué)兩門學(xué)科作為研究對(duì)象，以CSCD國(guó)內(nèi)權(quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)的作為數(shù)據(jù)源，采用計(jì)量學(xué)中的共詞分析方法，對(duì)1989～2013年材料學(xué)、焊接學(xué)等學(xué)科文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并利用聚類分析、因子分析、多維尺度分析以及社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析等方法和相關(guān)軟件，構(gòu)建這兩門學(xué)科的關(guān)鍵詞詞頻分布表、類團(tuán)關(guān)系圖等，通過(guò)對(duì)所構(gòu)建的兩個(gè)學(xué)科的共詞知識(shí)圖譜進(jìn)行詳細(xì)比較對(duì)比，分析兩門學(xué)科的當(dāng)前研究熱點(diǎn)、研究趨勢(shì)及前景。

2 研究方法及過(guò)程

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文采用的數(shù)據(jù)來(lái)源于《中文社會(huì)科學(xué)引文索引》檢索系統(tǒng)。本文選取CSSCI1989～2013年收錄的期刊----鋼鐵研究學(xué)報(bào)和復(fù)合材料學(xué)報(bào)、電焊機(jī)和焊接技術(shù)做樣本，套錄該期刊文獻(xiàn)的所有題錄信息。具體方法：打開CSSCI檢索界面，收錄年限選定為1989～2013，在[來(lái)源文獻(xiàn)]檢索界面的[期刊名稱]中分別輸入“鋼鐵研究學(xué)報(bào)、復(fù)合材料學(xué)報(bào)和電焊機(jī)、焊接技術(shù)”期刊刊名，[匹配]限定為“精確”，同時(shí)[每屏顯示]設(shè)定為50條，套錄這些期刊在這一時(shí)期內(nèi)文獻(xiàn)的題錄信息，然后將得到的數(shù)據(jù)分別整理后，分別得出在這一時(shí)期內(nèi)材料學(xué)和焊接學(xué)題錄數(shù)據(jù)庫(kù)。然后通過(guò)利用C#自編的計(jì)算機(jī)程序，按照頻次由高到低排列，得到一個(gè)材料學(xué)和焊接學(xué)的關(guān)鍵詞排名，頻次總數(shù)分別是16 057個(gè)和21 622個(gè)。

2.2 數(shù)據(jù)處理說(shuō)明

從兩個(gè)學(xué)科關(guān)鍵詞排序中分別截取一定頻次的關(guān)鍵詞，其中材料學(xué)關(guān)鍵詞截取詞頻大于22次、焊接學(xué)關(guān)鍵詞截取詞頻大于50次，由此，得出了兩個(gè)學(xué)科的99個(gè)和102個(gè)高頻關(guān)鍵詞。再將這些類似性質(zhì)的關(guān)鍵詞進(jìn)行歸整，從而分別確定了兩個(gè)學(xué)科的80個(gè)和63個(gè)高頻關(guān)鍵詞表，將這兩個(gè)關(guān)鍵詞表（見表1-1、表1-2）作為共詞分析我國(guó)材料工程學(xué)科的基礎(chǔ)。

2.3 構(gòu)造關(guān)鍵詞共詞矩陣

2.3.1 構(gòu)造原始共詞矩陣

由于以上兩個(gè)學(xué)科選定的關(guān)鍵詞是材料工程學(xué)科論文中出現(xiàn)頻率最高的詞，它們代表了當(dāng)前我國(guó)材料工程學(xué)科的研究熱點(diǎn)。為了能進(jìn)一步更好地反映這些關(guān)鍵詞之間的關(guān)系，本論文對(duì)這些高頻關(guān)鍵詞作如下處理：在已建立的題錄數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用自編的計(jì)算機(jī)程序分別對(duì)兩個(gè)學(xué)科確定的80個(gè)和63個(gè)高頻關(guān)鍵詞兩兩進(jìn)行共詞檢索，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，得到了一個(gè)80×80的共詞矩陣（部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1-3）和一個(gè)63×63的共詞矩陣（部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1-4）。

以上兩個(gè)表格中的共詞矩陣是一個(gè)相關(guān)、對(duì)稱矩陣，對(duì)角線上的數(shù)據(jù)為該詞出現(xiàn)的頻次，主對(duì)角線單元格的數(shù)據(jù)為兩個(gè)關(guān)鍵詞共同出現(xiàn)的頻次。

2.3.2 構(gòu)造相關(guān)矩陣

本文在對(duì)兩個(gè)學(xué)科的原始矩陣進(jìn)行包容處理時(shí)采取Salton指數(shù)法，處理數(shù)據(jù)部分結(jié)果見表1-5和表1-6，Salton指數(shù)法的計(jì)算公式為[3]：S=Nij/（Ni×Nj）1/2（3-1）。其中，Ni，Nj分別表示關(guān)鍵詞i和j的頻次，Nij表示關(guān)鍵詞i和j共現(xiàn)的頻次。

以上兩個(gè)表格相關(guān)矩陣中的數(shù)字為相似數(shù)據(jù)，數(shù)字的大小表明了相應(yīng)兩個(gè)關(guān)鍵詞之間的距離遠(yuǎn)近，數(shù)值越大則表明關(guān)鍵詞之間的距離越近，相似度越好;反之，數(shù)值越小則表明關(guān)鍵詞之間的距離越遠(yuǎn)，相似度越差。

2.3.3 構(gòu)造相異矩陣

由于相關(guān)矩陣中的‘0’值過(guò)多，統(tǒng)計(jì)時(shí)容易造成誤差過(guò)大，為了方便進(jìn)一步處理，兩個(gè)學(xué)科相異矩陣的部分?jǐn)?shù)據(jù)詳見表1-7和表1-8。

以上兩個(gè)表格相異矩陣中的數(shù)據(jù)，正好與相關(guān)矩陣相反，數(shù)值越大則表明關(guān)鍵詞之間的距越遠(yuǎn)，相似度越差;反之，數(shù)值越小則表明關(guān)鍵詞之間的距離越近，相似度越好。

2.4 聚類方法與聚類圖

具體方法：在SPSS17.0軟件界面中輸入要分析的相異矩陣，然后選擇[分析]――[分類]――[系統(tǒng)聚類]進(jìn)行聚類分析。聚類方法選擇組間距離法;度量標(biāo)準(zhǔn)--區(qū)間選擇共詞聚類分析中最常用的歐氏距離（Euclideandistance）。

3.5 構(gòu)建類團(tuán)關(guān)系圖

類團(tuán)關(guān)系圖主要用連線的粗細(xì)來(lái)明確類團(tuán)間的關(guān)系強(qiáng)弱，類團(tuán)間的關(guān)系強(qiáng)弱以連線的粗細(xì)來(lái)表示，兩個(gè)類團(tuán)之間的連接線就越粗，說(shuō)明他們之間的關(guān)系的關(guān)系越強(qiáng)，反之則亦然[4]。具體方法是首先計(jì)算出各個(gè)類團(tuán)的內(nèi)部聯(lián)系強(qiáng)度與其外部聯(lián)系強(qiáng)度，然后利用先進(jìn)的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析軟件pajek繪制出兩個(gè)學(xué)科的類團(tuán)關(guān)系圖。通過(guò)對(duì)兩學(xué)科類團(tuán)的形成、演化、新增及消失的過(guò)程研究，動(dòng)態(tài)地揭示我國(guó)材料工程學(xué)科的研究的現(xiàn)狀、熱點(diǎn)及發(fā)展。

3 研究結(jié)果與分析

3.1總體狀況描述

材料學(xué)科（以鋼鐵研究學(xué)報(bào)和復(fù)合材料學(xué)報(bào)為代表）從1983年到2013年共有9 302篇論文，每種期刊年均155.03篇，平均每篇論文的關(guān)鍵詞數(shù)為1.73個(gè)。經(jīng)過(guò)規(guī)整、縮減后，這一階段頻次不小于22次的高頻詞共80個(gè)，其中，復(fù)合材料、力學(xué)性能、顯微組織、有限元分析、層合板、數(shù)值模擬等出現(xiàn)200次以上，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以復(fù)合材料為核心的材料性能分析是這一階段的研究熱點(diǎn)，具體分析內(nèi)容主要體現(xiàn)在材料的力學(xué)性能分析、有限元分析、數(shù)值模擬分析等方面。

焊接學(xué)科（以電焊機(jī)和焊接技術(shù)為代表）從1984年到2013年共有11 778篇論文，每種期刊年均196.3篇，平均每篇論文的關(guān)鍵詞為1.84個(gè)。這一學(xué)科（焊接學(xué)科）論文總數(shù)與材料學(xué)科相比基本持平，但是篇均關(guān)鍵詞數(shù)卻略有上升。經(jīng)過(guò)規(guī)整、縮減后，這一階段頻次不小于50次的高頻詞共63個(gè)，與材料學(xué)科相比，焊接工藝以2 368次居于首位，焊機(jī)、焊縫、焊接電源、焊接控制、焊接質(zhì)量、焊接電流、電焊、埋弧焊、焊條等是出現(xiàn)200次上的高頻詞，可見，在該學(xué)科目前的主要研究熱點(diǎn)是焊接設(shè)備、焊接工藝、焊接工業(yè)參數(shù)等方面。這些方面的研究直接決定或影響到焊接質(zhì)量和焊接效果，這也與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，充分體現(xiàn)了這一學(xué)科的實(shí)踐性。

3.2 研究主題的異同

從材料學(xué)科形成的聚類圖可以看出，我國(guó)材料學(xué)科的主要熱點(diǎn)研究領(lǐng)域、研究主題、研究熱點(diǎn)可以總結(jié)為以下幾個(gè)方面：

3.1.1 材料工藝、參數(shù)研究

這方面的研究是我國(guó)材料學(xué)科研究領(lǐng)域研究成果最豐碩的部分之一。該類團(tuán)群主要包括“材料熱處理類團(tuán)”“材料工藝性能研究類團(tuán)”兩個(gè)類團(tuán)。在該階段，從關(guān)鍵詞聚類分析結(jié)果來(lái)看，隨著有計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)/值模擬仿真技術(shù)及材料熱處理技術(shù)的發(fā)展。材料學(xué)科研究動(dòng)態(tài)主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，材料分析、材料加工更加精準(zhǔn)化。第二，材料熱處理參數(shù)、方法始終是材料學(xué)科發(fā)展的重點(diǎn)。

3.1.2 工程材料研究

工程材料研究始終是材料學(xué)科研究的主要方向。工程材料類團(tuán)群主要包括金屬材料類團(tuán)、非金屬材料類團(tuán)、復(fù)合材料類團(tuán)。金屬材料類團(tuán)一直是材料學(xué)科發(fā)展的主流，各種有色金屬它們是現(xiàn)代各種機(jī)器零部件的生力軍，它們?yōu)椴牧蠈W(xué)科的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。復(fù)合材料類團(tuán)的研究是材料學(xué)科發(fā)展的延續(xù)和補(bǔ)充。在現(xiàn)當(dāng)代化生產(chǎn)中，隨著對(duì)材料性能需求的日益提高，單純的金屬材料性能已經(jīng)不能滿足各類機(jī)器零部件的使用要求，為此復(fù)合材料的研究被材料學(xué)家們納入了研究領(lǐng)域，并且自從復(fù)合材料進(jìn)入研究領(lǐng)域開始，到現(xiàn)在，乃至未來(lái)，復(fù)合材料的研究都將經(jīng)久不衰，這一點(diǎn)從關(guān)鍵詞詞頻分布都可以看出：復(fù)合材料出現(xiàn)的頻次排列第一、層合板、金屬基復(fù)合材料、高溫合金、陶瓷基復(fù)合材料、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵詞的都屬于這一類團(tuán)，并且頻次分布也很靠前。

3.1.3 材料性能缺陷研究

材料性能缺陷研究也是我國(guó)材料學(xué)科乃至全世界材料學(xué)科研究的主題。這一研究類團(tuán)群主要包括材料加工方法類團(tuán)和材料缺陷類團(tuán)。材料缺陷類團(tuán)包含的關(guān)鍵詞主要有：疲勞、裂紋、磨損、斷裂、夾雜物等，這些關(guān)鍵詞頻次的分布在本研究統(tǒng)計(jì)中占有相當(dāng)?shù)谋戎兀纱丝梢钥闯鲈鯓宇A(yù)防材料的各種缺陷，提高材料的加工及使用性能，至關(guān)重要。緊接著引出了材料學(xué)家們所關(guān)注的材料的加工類團(tuán)（轉(zhuǎn)爐、電弧爐、熱軋、冷軋、軋制等）。雖然這一類團(tuán)群的關(guān)注度不如工程材料研究，也不如材料工藝參數(shù)的研究。但是無(wú)論從各種工程材料來(lái)說(shuō)，還是從各種材料的工藝參數(shù)研究來(lái)說(shuō)其目的都是怎樣去避免材料的各種缺陷，從而提高和改善材料的加工性能、使用性能，達(dá)到人們生產(chǎn)加工的目的。

從焊接學(xué)科的聚類圖可以看出，我國(guó)焊接學(xué)科的主要熱點(diǎn)研究領(lǐng)域、研究主題、研究熱點(diǎn)可以總結(jié)為以下幾個(gè)研究方向：

3.1.3.1 焊接工藝參數(shù)研究。同材料學(xué)科一樣，焊接學(xué)科的焊接接工藝參數(shù)研究是本學(xué)科的研究主題和重點(diǎn)。在這一類團(tuán)群中焊接工藝這一關(guān)鍵詞在頻次表中出現(xiàn)的次數(shù)達(dá)到了2 368次，可見在焊接學(xué)科中，工藝參數(shù)研究所站的比重和地位。焊接工藝規(guī)范、焊接工藝參數(shù)、焊接手法等方面是這一類團(tuán)研究的主題，而這一研究主題隨著焊接設(shè)備和焊接方法的不同焊接工藝亦有不同。

3.1.3.2 焊接類型方法研究。這一類團(tuán)是一個(gè)大面類團(tuán)，焊接類型和方法直接決定或影響焊接工藝、決定了焊接設(shè)備、焊接工具的選擇。這一類團(tuán)的關(guān)鍵詞主要有：手工電弧焊、堆焊、焊接方法、激光焊接、攪拌摩擦焊、點(diǎn)焊、埋弧焊、釬焊、氬弧焊、氣體保護(hù)焊等。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展及焊接質(zhì)量要求的提高，該類團(tuán)正朝著自動(dòng)焊接、機(jī)器人焊接等自動(dòng)化方向發(fā)展。

3.1.3.3 焊接工程、工具、材料研究。焊接工程、工具、材料這一類團(tuán)群涉及焊接材料、焊接環(huán)境、焊接設(shè)備工具，從而間接地決定焊接方法的選擇、焊接工藝流程。這一研究類團(tuán)，從各種焊接對(duì)象材料（管道、鋁合金、不銹鋼、奧氏體不銹鋼等）說(shuō)起，涉及了焊接結(jié)構(gòu)、焊接工程、工程建設(shè)及焊接應(yīng)用。分析了焊條、藥芯焊絲的使用環(huán)境、使用方法等。這一主題類團(tuán)的研究，是該學(xué)科研究的基礎(chǔ)，研究主題關(guān)鍵詞雖然詞頻分布沒有排在前列，但關(guān)鍵詞詞頻分布的范圍廣。未來(lái)該主題的研究將朝著細(xì)化焊接工具方向，具體可能以焊接工具研究所形式出現(xiàn)。

3.1.3.4 焊接質(zhì)量控制研究。這一類團(tuán)的研究主題是焊接學(xué)科研究的目的所在。不管焊接工藝如何合理、焊接方法如何選擇、焊機(jī)及焊接工具的選擇的多么具有針對(duì)性，其最終目的是獲得優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量。在這一研究主題中，分析了各種焊接缺陷（裂紋、缺陷、變形等）各作者、學(xué)者提出了如何規(guī)避焊接缺陷的各種方法、技巧。目前這一研究主題隨著焊接材料的多樣化，生產(chǎn)要求的提高而日益嚴(yán)峻，機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)焊技術(shù)的發(fā)展對(duì)焊接質(zhì)量的提高起著決定性的作用，但其普及應(yīng)用任重而道遠(yuǎn)。

4 類團(tuán)關(guān)系分析

確定了材料學(xué)科、焊接學(xué)科類團(tuán)后，就可以研究各學(xué)科類團(tuán)間的相互關(guān)系，找出哪些類團(tuán)是核心類團(tuán)，它與其他類團(tuán)之間聯(lián)系密切;哪些類團(tuán)是非核心類團(tuán)，它與其他類團(tuán)之間聯(lián)系疏松;哪些類團(tuán)與其他任何類團(tuán)都沒有任何關(guān)系，屬于相對(duì)獨(dú)立類團(tuán)。為此，筆者根據(jù)各類團(tuán)之間的內(nèi)、外相互關(guān)系，利用pajek軟件繪制出了既能反映自身類團(tuán)的內(nèi)部聯(lián)系強(qiáng)度又能反映這個(gè)類團(tuán)與其他類團(tuán)的外部聯(lián)系強(qiáng)度的類團(tuán)關(guān)系圖（如圖1-1、圖1-2所示）。在圖中，類團(tuán)的內(nèi)部聯(lián)系強(qiáng)弱用節(jié)點(diǎn)的大小來(lái)表示，節(jié)點(diǎn)越大，表明該類團(tuán)的內(nèi)部聯(lián)系強(qiáng)度越小，反之，則相反;節(jié)點(diǎn)連線的顏色深淺和連線的粗細(xì)程度和表示兩節(jié)點(diǎn)間的外部聯(lián)系強(qiáng)度，兩節(jié)點(diǎn)間連線顏色越深、連線越粗，則表示兩類團(tuán)之間的外部聯(lián)系強(qiáng)度越大，反之，則相反。

圖1-2 焊接學(xué)類團(tuán)關(guān)系圖

5 結(jié)語(yǔ)

本部分研究采用共詞分析方法，利用聚類分析、先進(jìn)的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法和軟件Pajek，分別繪制出材料學(xué)科和焊接學(xué)科兩學(xué)科的聚類圖、類團(tuán)關(guān)系圖，對(duì)兩個(gè)學(xué)科：材料學(xué)科和焊接學(xué)科研究主題進(jìn)行了較為詳細(xì)的對(duì)比分析。通過(guò)分析對(duì)比得出兩個(gè)學(xué)科的發(fā)展變化特點(diǎn)：

5.1 材料學(xué)科和焊接學(xué)科都屬于工學(xué)學(xué)科，其發(fā)展研究主題存在共性

從兩個(gè)學(xué)科的研究主題來(lái)看，我國(guó)材料學(xué)科研究領(lǐng)域、研究熱點(diǎn)體現(xiàn)在復(fù)合材料、材料工藝參數(shù)研究、材料性能缺陷研究上，而焊接學(xué)科體現(xiàn)在焊接工程、工具材料、焊接工藝參數(shù)研究、焊接質(zhì)量（缺陷）控制上。兩個(gè)學(xué)科之間研究主題框架基本一致，其目的都是為了滿足生產(chǎn)實(shí)踐，都是為了規(guī)避缺陷（材料缺陷、焊接缺陷），提升加工質(zhì)量。

5.2 熱點(diǎn)研究領(lǐng)域顯現(xiàn)新特征

兩大學(xué)科的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域各有新特征：材料學(xué)科的陶瓷基復(fù)合材料、鋁基復(fù)合材料、有限元分析、數(shù)值模擬等;焊接學(xué)科的自動(dòng)焊技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)等。

5.3 兩個(gè)學(xué)科研究范圍和內(nèi)容具有一定的連續(xù)性、階段性、變化性

兩個(gè)學(xué)科不論是材料學(xué)科還是焊接學(xué)科都是從工程材料研究到工藝參數(shù)研究，最后再到性能缺陷研究，整個(gè)研究過(guò)程呈現(xiàn)出連續(xù)性、穩(wěn)定性、階段性、變化性的特點(diǎn)。每個(gè)階段在各自基礎(chǔ)上由細(xì)化整體上呈現(xiàn)發(fā)展性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 秦長(zhǎng)江.基于共詞知識(shí)圖譜的人文學(xué)科研究熱點(diǎn)可視化的實(shí)證研究[J].圖書館理論與實(shí)踐，2010（12）.

篇9

引言

作為一類新型材料，軟裝飾材料已經(jīng)普遍用于當(dāng)前諸多室內(nèi)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，而其帶來(lái)的效益主要可以體現(xiàn)在兩個(gè)方面，其一，環(huán)境方面，主要體現(xiàn)在環(huán)保、持續(xù)發(fā)展的方面；其二，保證室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)與格調(diào)。而軟裝飾材料用于裝飾過(guò)程，也可以表現(xiàn)出一定的藝術(shù)性，所以應(yīng)當(dāng)針對(duì)其運(yùn)用事項(xiàng)以及運(yùn)用方向進(jìn)行深化解析，進(jìn)而為后期改革奠定一定的基礎(chǔ)。而筆者將通過(guò)本文，就室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用軟裝飾包裝材料方面，展開具體的研究與分析。

軟裝飾包裝材料的風(fēng)格分類

當(dāng)前的軟裝飾包裝材料不僅僅種類比較多，并且具有的風(fēng)格也具有多種，而具體的風(fēng)格有以下幾種：一、歐美類的軟裝飾包裝材料種類越來(lái)越多，主要是此種類的材料往往給人一種簡(jiǎn)潔，讓人感覺比較舒適，并且具有強(qiáng)烈的現(xiàn)代感。二、西方古典風(fēng)格類的軟裝飾包裝材料在當(dāng)前應(yīng)用也比較廣泛，而其特色主要能將室內(nèi)的簡(jiǎn)單環(huán)境給人華麗高雅的感覺，并且其具有的問了復(fù)雜卻毫不凌亂。三、日式風(fēng)格的軟裝飾包裝材料也占領(lǐng)著當(dāng)前的室內(nèi)裝修的一定比例，主要是因?yàn)槠溟介矫椎燃揖呔哂行∏刹蛔憧臻g的特點(diǎn)，且便于打理。四、在室內(nèi)裝修最受國(guó)人追捧的一種風(fēng)格便是國(guó)粹風(fēng)格，所以當(dāng)前具有我國(guó)刺繡藝術(shù)、水墨畫等藝術(shù)的軟裝飾包裝材料也比較受歡迎。

軟裝飾設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

1.提升空間的美觀性

軟裝飾材料最大的優(yōu)勢(shì)就是改進(jìn)室內(nèi)功能與運(yùn)用，特別是在室內(nèi)裝飾過(guò)程中，一般會(huì)采用硬件的裝飾保證住房構(gòu)造符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，然后利用軟裝飾材料的優(yōu)點(diǎn)，提升居住的整合環(huán)境效果，讓居住者能夠感覺到房屋的美觀以及舒心。此外，軟裝飾的類別、特征差異，對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響也存在相應(yīng)的差異性，這也需要設(shè)計(jì)者注意。

2.保證空間有效區(qū)分

軟裝飾材料除了可以按照以往的裝飾規(guī)則，達(dá)到對(duì)室內(nèi)進(jìn)行裝飾，同時(shí)還能保證對(duì)一些隱私進(jìn)行遮擋，即如屏風(fēng)等裝飾材料則可以達(dá)到遮擋效果，同時(shí)能夠?qū)⑹覂?nèi)公共空間與隱私空間區(qū)分開來(lái)，進(jìn)而促進(jìn)居住環(huán)境的改變，而且在現(xiàn)代裝飾理念下，各類裝飾軟裝材料對(duì)環(huán)境的影響也具有差異性。

3.提升空間的豐富性

除了以上作用，軟裝飾材料的作用還可以體現(xiàn)在修整方面，即如一些房屋結(jié)構(gòu)存在設(shè)計(jì)的缺陷，而利用材料的包裝和裝飾效果則可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的裝飾修復(fù)效益，而且還能在一定程度上解決空間之間的距離差異，進(jìn)而保證家具的協(xié)調(diào)性與統(tǒng)一性，讓室內(nèi)空間體現(xiàn)出更多的柔軟特點(diǎn)，同時(shí)還能調(diào)整窗戶大小，即如在窗戶裝飾細(xì)紋，就可以強(qiáng)化其空間代入效果，還能調(diào)節(jié)室內(nèi)光線的明暗，并且體現(xiàn)出更多室內(nèi)空間的豐富性。

室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)中應(yīng)用軟裝飾包裝材料的原則

1.聯(lián)想性

時(shí)代的變遷以及生活質(zhì)量的不斷提升，人們需求也由物質(zhì)需求轉(zhuǎn)變?yōu)榫裥枨?，而室?nèi)環(huán)境裝修的單一性與枯燥性已經(jīng)與當(dāng)前多元化的時(shí)代背景格格不入，更無(wú)法適應(yīng)人們更加豐富的居住體驗(yàn)。而聯(lián)想性則是讓居住環(huán)境能夠?qū)幼≌弋a(chǎn)生一種誘導(dǎo)效果，即誘導(dǎo)他們對(duì)一些相關(guān)事務(wù)進(jìn)行聯(lián)想，甚至可以激發(fā)人們對(duì)過(guò)去的回憶，而且這些事物的關(guān)聯(lián)性，則可以保證生活情趣、審美感受都有所提升。即如在室內(nèi)窗簾裝飾設(shè)計(jì)過(guò)程中，不同的顏色往往會(huì)給人們產(chǎn)生不同的感受，例如綠色會(huì)讓人聯(lián)想到森林，從而獲得賞心悅目的感受，進(jìn)而達(dá)到緩解疲勞，放松身心的效果；一些暖色則會(huì)讓人聯(lián)想到溫和、光明，從而讓他們能夠形成敞亮的心情。此外，還可以配合一些室內(nèi)的毛絨玩具或布偶進(jìn)行裝飾，即如一些動(dòng)物的布偶配合綠色的窗簾，則能讓居住者獲得更多在自然居住的遐想，進(jìn)而達(dá)到豐富居住體驗(yàn)的效果。

2.簡(jiǎn)約性

以往的室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)往往為了表現(xiàn)力，不斷運(yùn)用華麗、多樣的設(shè)計(jì)思想，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)于豐富、繁瑣，而部分居住者雖然會(huì)因?yàn)闀簳r(shí)的視覺沖擊獲得吸引，但是因?yàn)殚L(zhǎng)期觀賞，容易導(dǎo)致居住者的審美疲勞。所以運(yùn)用軟裝飾包裝材料進(jìn)行室內(nèi)裝飾，則需要體現(xiàn)出簡(jiǎn)約大氣的特點(diǎn)，當(dāng)然，這種風(fēng)格的形成往往需要多類軟裝飾材料的配合與協(xié)調(diào)。即如可以采用一些柔和、單純的裝飾材料對(duì)室內(nèi)環(huán)境格調(diào)進(jìn)行界定，保證配置的協(xié)調(diào)性與邏輯性；然后在運(yùn)用一些點(diǎn)綴類軟裝飾材料保證室內(nèi)的環(huán)境氣氛，同時(shí)實(shí)現(xiàn)返璞歸真的目標(biāo)，而且能夠讓居住者放松心情，融入到簡(jiǎn)單的居家生活中。

3.原則性

原則性主要體現(xiàn)在軟裝飾材料的運(yùn)用方面，并不能完全取代基本的室內(nèi)裝飾材料獨(dú)立，而是與其余建筑材料進(jìn)行匹配協(xié)調(diào)，進(jìn)而體現(xiàn)出室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)的豐富性與靈活性，而且有些軟裝飾材料的運(yùn)用原則則可以配合家具進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而達(dá)到映襯與關(guān)聯(lián)效果，進(jìn)而讓室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)形成一種特定的風(fēng)格。

軟裝飾材料運(yùn)用于室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)

1.軟裝飾材料運(yùn)用于格調(diào)設(shè)計(jì)

織物材料是一種常見的軟裝飾材料，而且不同的環(huán)境設(shè)計(jì)過(guò)程中，織物材料的特點(diǎn)也存在差異性，而且客觀來(lái)說(shuō)，織物材料與環(huán)境設(shè)計(jì)存在主次聯(lián)系。而一般而言，床罩、地毯及掛壁是織物中比較多見的一類，而影響方向主要是對(duì)環(huán)境格調(diào)的影響，雖然不能夠改變整體的格調(diào)情況，但是能夠在整體格調(diào)發(fā)揮陪襯效果，因此，在室內(nèi)環(huán)境格調(diào)設(shè)計(jì)中，要運(yùn)用織物材料提升整體的格調(diào)表現(xiàn)，則應(yīng)當(dāng)保證織物材料與環(huán)境格調(diào)直接的主次聯(lián)系，進(jìn)而體現(xiàn)出兩者的對(duì)比性與層次性。

2.軟裝飾材料運(yùn)用于環(huán)境設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)者在利用軟裝飾材料進(jìn)行環(huán)境裝飾時(shí)，首先需要注意配置的科學(xué)性，即如色彩整體的濃淡程度及花紋的特點(diǎn)，而且色彩的差異性往往會(huì)對(duì)居住者產(chǎn)生不同程度的心理影響，即如一些黑色灰色的色調(diào)，主要是代指線條的軌跡，同時(shí)讓人感覺到陌生且神秘，所以軟裝飾材料運(yùn)用在環(huán)境設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)者需要首先研究整體環(huán)境的風(fēng)格特征，同時(shí)還需要結(jié)合當(dāng)時(shí)的天氣、季節(jié)特點(diǎn)進(jìn)行整體考慮。即如在冬季較冷的天氣，則應(yīng)當(dāng)運(yùn)用一些紅色、黃色等暖色，讓人感受到溫暖與舒適，同時(shí)也能轉(zhuǎn)移自身對(duì)寒冷的過(guò)于關(guān)注。

3.軟裝飾材料的圖案運(yùn)用

各類圖案外表、花紋特點(diǎn)在室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)中也可以體現(xiàn)出各類風(fēng)格與特征，而且按照邏輯與思維進(jìn)行排布與配合，可以體現(xiàn)出規(guī)律性與變化性，給居住者帶來(lái)更多的感受。而且軟裝飾材料的圖案設(shè)計(jì)主要是需要保證圖案程度表現(xiàn)具有一定的規(guī)則性、繁雜性與持續(xù)性，給人以神秘，同時(shí)還可以體現(xiàn)出獨(dú)特的美感。而且在軟裝飾材料中的圖案設(shè)計(jì)中，還需要遵從民族性與宗教性，特別是對(duì)于居住者進(jìn)行有效調(diào)查，進(jìn)而在傳統(tǒng)的圖案裝飾進(jìn)行一定的革新，同時(shí)還需要調(diào)查所在地區(qū)的文化特點(diǎn)、人文特點(diǎn)以及環(huán)境特點(diǎn)等等。

結(jié)語(yǔ)

篇10

關(guān)鍵詞：微晶纖維素；二氧化錳；原位生成； Pb2+；復(fù)合分層材料

中圖分類號(hào)：X703.1；TS101.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

The Preparation and Absorption Performance of Microcrystalline Cellulose-based Hierarchical Composites

Abstract： In this paper， in-situ synthesis of manganese dioxide was carried out by using KMnO4 and MnSO4 as raw materials and microcrystalline cellulose as a carrier， and then the hierarchical composites were prepared. The microstructure and chemical composition of MnO2/cellulose were characterized by SEM， EDS， FT-IR and XPS. The effects of time and the concentration of the precursor KMnO4 on the adsorption of heavy metal ions were also discussed. The results showed that the layered composites MnO2/cellulose have the highest adsorption capacity to Pb2+ when the quality of the precursor KMnO4 was 4 mmol/L and the time was 400 min. The maximum adsorption capacity to Pb2+ can reach 265.3 mg/g.

Key words： microcrystalline cellulose； manganese dioxide； in-situ synthesis； Pb2+； hierarchical composites

針對(duì)含重金屬離子的工業(yè)廢水，研究、開發(fā)高效經(jīng)濟(jì)的處理技術(shù)，具有重大的社會(huì)和環(huán)境意義。微晶纖維素是一種新興的纖維素家族的生物質(zhì)功能材料，其成本較低、來(lái)源廣、可再生且生物降解性好，能夠創(chuàng)造較高的經(jīng)濟(jì)效益。其較大的比表面積、微觀多孔結(jié)構(gòu)以及豐富的羥基基團(tuán)為加工成吸附材料提供了良好的基礎(chǔ)和依據(jù)。納米二氧化錳（MnO2）是一種兩性過(guò)渡金屬氧化物，具有很多獨(dú)特的性能，如尺寸小、比表面積大、吸附選擇性高。隨著納米粒徑的減小，二氧化錳表面光滑程度變差，形成凹凸不平的原子臺(tái)階，增加了化學(xué)反應(yīng)的接觸面。另外，其表面含有豐富的羥基，對(duì)重金屬離子具有強(qiáng)烈的吸引和富集能力，對(duì)環(huán)境中污染物的貯存、遷移和轉(zhuǎn)化有著極其重要的作用。

本文以微晶纖維素為基材，采用原位生成和氧化還原結(jié)合法，以高錳酸鉀（KMnO4）和硫酸錳（MnSO4）為原料，在一定的反應(yīng)條件下，通過(guò)Mn2+和MnO4-離子相互撞擊，在微晶纖維素（MCC）表面原位生成二氧化錳納米粒子，制備了單層覆蓋均勻的微晶纖維素基復(fù)合分層材料MCC-MnO2，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。以Pb2+溶液模擬被污染的廢水，通過(guò)單因素分析法探討吸附r間t和前驅(qū)體高錳酸鉀（KMnO4）的摩爾濃度對(duì)吸附效果的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原位生成微晶纖維素基復(fù)合分層材料

以3∶2的摩爾比稱取一定量的一水合硫酸錳（MnSO4?H2O）和高錳酸鉀（KMnO4），并將其分別溶解在150 mL和100 mL的去離子水中，待攪拌均勻后，稱取3.262 5 g微晶纖維素，將其投放在上述的硫酸錳溶液中，浸漬時(shí)間30 min，再將上述配制的高錳酸鉀溶液逐滴添加到硫酸錳與微晶纖維素的反應(yīng)體系中，室溫下反應(yīng) 6 h。

反應(yīng)方程式如下：

2KMnO4+3MnSO4+2H2O=5MnO2+2H2SO4+K2SO4

反應(yīng)結(jié)束后，將所得的產(chǎn)品離心分離，用去離子水洗滌數(shù)次，將產(chǎn)品置于50 ℃的烘箱中干燥24 h，最后收集產(chǎn)品，并將其儲(chǔ)存在恒溫恒濕干燥箱中，待后續(xù)測(cè)試用。

1.2 吸附性能測(cè)試

將0.2 g MCC-MnO2投入到100 mL濃度為500 mg/L的鉛離子（Pb2+）的溶液中，水浴震蕩 0 ～ 12 h后，按式（1）測(cè)量其對(duì)該金屬離子的吸附容量Q（mg/g）。

Q =（C0-C1）/m ×V （1）

式（1）中，C0、C1分別代表初始和吸附后的金屬離子溶液濃度，mg/L；V為溶液的體積，L；m為吸附劑質(zhì)量，g；Q為吸附容量，mg/g。

2 結(jié)果與討論

2.1 微晶纖維素基復(fù)合分層材料的表征

2.1.1 掃描電鏡（SEM）分析

通過(guò)SEM觀察反應(yīng)前后微晶纖維素的表面形貌。圖 1為前驅(qū)體高錳酸鉀在不同濃度下所制得的微晶纖維素基復(fù)合分層材料的微觀形貌的變化。

如圖 1 所示，（a）和（b）為典型的微晶纖維素的多孔結(jié)構(gòu)形貌，由（c）―（h）可以看出，隨著高錳酸鉀濃度的增加，二氧化錳納米粒子負(fù)載量不斷增加，并伴隨有團(tuán)聚現(xiàn)象出現(xiàn)。分析原因，可能是以下 3 個(gè)濃度范圍引起的：（1）如圖1（c）和（d）所示，當(dāng)高錳酸鉀的濃度較低時(shí)（2 mmol/L），可以看到微晶纖維素表面二氧化錳晶胞的生成，但并沒有將微晶纖維素表面完全覆蓋，且當(dāng)負(fù)載量較低時(shí)，晶胞生長(zhǎng)不充分，導(dǎo)致像海星狀的二氧化錳不完整晶胞的形成；（2）當(dāng)高錳酸鉀的濃度增加到 4 mmol/L時(shí)（圖1（e）和（f）），二氧化錳球晶體均勻覆蓋在微晶纖維素的表面，由（f）中空白的微晶纖維素表面可以看出屬于單層覆蓋，另外，從放大區(qū)域可以看出，粒徑約為200 nm左右，此時(shí)載體微晶纖維素的面積得到了充分運(yùn)用；（3）繼續(xù)增加高錳酸鉀的濃度至 6 mmol/L，二氧化錳納米粒子會(huì)發(fā)生團(tuán)聚甚至自組裝成較大的微粒，由于微晶纖維素載體面積有限，過(guò)量的二氧化錳會(huì)脫離纖維素的模板，如圖 1（g）中的圓圈所示。

2.1.2 外觀對(duì)比

圖 2 為不同高錳酸鉀濃度下微晶纖維素基復(fù)合分層材料的實(shí)物對(duì)比。

從圖 2 中可以看出，微晶纖維素為白色粉末狀固體，隨著前驅(qū)體高錳酸鉀的加入，材料顏色發(fā)生變化，且高錳酸鉀濃度越高，復(fù)合分層材料的顏色越深，逐漸從褐色轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏砻魑⒕Юw維素上二氧化錳的生成且二氧化錳的負(fù)載量隨著高錳酸鉀濃度的變化而變化。這與掃描電鏡的結(jié)果相一致。

2.1.3 微晶纖維素基復(fù)合材料的能譜（EDS）分析

采用能譜法分析MCC-MnO2表面的元素成分以及各個(gè)元素在表面的分布狀態(tài)。圖 3 為微晶纖維素基復(fù)合分層材料表面元素的直觀圖。

如圖 3 所示，纖維素基復(fù)合材料的表面主要含有C、O、Mn等 3 種元素，且其中的錳元素在微晶纖維素表面分布均勻，進(jìn)一步證明該方法的合理性以及微晶纖維素表面的二氧化錳納米球分布的均勻性。

2.1.4 紅外光譜（FTIR）分析

為驗(yàn)證復(fù)合材料的成功制備，利用紅外光譜對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。圖 4 為MCC（曲線a）和MCC-MnO2（曲線b）的紅外光譜圖。

比較兩者的峰值可知，MCC-MnO2在613.2 cm-1處出現(xiàn)了Mn―O鍵的彎曲振動(dòng)峰，說(shuō)明微晶纖維素表面二氧化錳晶胞的生成。1 637.32 cm-1和 3 344.89 cm-1處分別為表面羥基的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)吸收。另外，位于1 421 cm-1處的CH2彎曲振動(dòng)峰以及891 cm-1處的C―O―C伸縮振動(dòng)峰為纖維素結(jié)晶區(qū)的特征吸收峰，該兩峰在二氧化錳負(fù)載前后并未發(fā)生變化，表明二氧化錳負(fù)載后并沒有改變微晶纖維素的原始晶體結(jié)構(gòu)。

2.1.5 X射線光電子能譜（XPS）測(cè)試

用X射線光電子能譜進(jìn)一步測(cè)試了MCC-MnO2的元素狀態(tài)。圖5（a）為微晶纖維素（MCC）和微晶纖維素基復(fù)合分層材料（MCC-MnO2）的XPS全譜對(duì)照?qǐng)D。從中可以看出，通過(guò)原位生成法制得的MCC-MnO2中Mn和O的相對(duì)含量與MCC相比有明顯變化，推測(cè)是二氧化錳在其表面負(fù)載所致。進(jìn)一步對(duì)微晶纖維素基復(fù)合分層材料中的Mn2p窄譜峰做分析，從而分析得出錳的價(jià)態(tài)以及樣品的純度。圖5（b）顯示Mn2p的強(qiáng)度峰分別出現(xiàn)在結(jié)合能641.6 eV和653.5 eV處，分屬于氧化價(jià)態(tài)不同的Mn2p3/2和Mn2p1/2，能隙差ΔE =11.9 eV，這與二氧化錳的標(biāo)準(zhǔn)XPS譜圖一致。XPS結(jié)果與紅外光譜高度吻合，進(jìn)一步表明單層覆蓋均勻的MCC-MnO2吸附材料制備成功。

2.2 吸附用

將Pb2+溶液的初始濃度設(shè)定為500 mg/L，稱取0.2 g不同前驅(qū)體高錳酸鉀濃度下所制得的MCC-MnO2置于100 mL上述溶液中，溫度設(shè)定為30 ℃，保持溶液原始pH值，水浴振蕩吸附時(shí)間分別設(shè)定為50、100、200、300、400、500和600 min后取上層清液，測(cè)定上層清液中重金屬離子濃度并計(jì)算吸附量，結(jié)果如圖 6 所示。

由圖 6 可知，初始微晶纖維素模板的吸附容量很小，只有24.8 mg/g，隨著纖維素模板上二氧化錳負(fù)載量的增加，MCC-MnO2對(duì)鉛離子的吸附容量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。在一定范圍內(nèi)，隨著二氧化錳負(fù)載量的增加，MCC-MnO2上的吸附位點(diǎn)增加，比表面積增大，從而吸附容量逐漸增大，但是當(dāng)前驅(qū)體高錳酸鉀的濃度繼續(xù)增加到 6 mmol/L時(shí)，二氧化錳負(fù)載量進(jìn)一步增大，此時(shí)二氧化錳會(huì)發(fā)生團(tuán)聚甚至自組裝成較大的微粒，導(dǎo)致過(guò)量的二氧化錳顆粒脫離纖維素的模板，如圖1（g）、（h）所示，阻礙了復(fù)合材料對(duì)金屬離子的吸附。因此當(dāng)前驅(qū)體高錳酸鉀濃度為 4 mmol/L時(shí)，吸附容量達(dá)到最大。

此外，MCC-MnO2對(duì)金屬離子的吸附是一個(gè)快速的過(guò)程，吸附效率比較高，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)能達(dá)到平衡。當(dāng)吸附時(shí)間為400 min時(shí)，對(duì)鉛離子吸附量最大，最大吸附容量高達(dá)265.3 mg/g。在吸附初始階段，由于較大的比表面積以及較多的表面活性位點(diǎn)，吸附速率較高；隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合材料上的吸附位點(diǎn)逐漸被占據(jù)，導(dǎo)致吸附速率趨于穩(wěn)定，最終達(dá)到平衡。

3 Y論

（1）本研究以微晶纖維素為載體，高錳酸鉀和硫酸錳為原料，在MCC表面原位生成二氧化錳，成功制得微晶纖維素基復(fù)合分層材料MCC-MnO2；

（2）選擇Pb2+作為吸附對(duì)象，通過(guò)單因素分析法探討得出：當(dāng)前驅(qū)體高錳酸鉀的濃度為 4 mmol/L、吸附時(shí)間為400 min時(shí)，MCC-MnO2的吸附容量最大，且對(duì)Pb2+的最大吸附容量為265.3 mg/g，與未經(jīng)改性的微晶纖維素相比，吸附容量提高了 9 ～ 10倍。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾江萍，汪模輝. 含鎘廢水處理現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J]. 內(nèi)蒙古石油化工，2007，33（11）：5-7.

[2] 王華，何玉鳳，何文娟，等. 纖維素的改性及在廢水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 水處理技術(shù)，2012，38（5）：1-6.

[3] 何耀良，廖小新，黃科林，等. 微晶纖維素的研究進(jìn)展[J]. 化工技術(shù)與開發(fā)，2010，39（1）：12-16.

[4] 鄒衛(wèi)華，劉晨湘，江 利，等. 二氧化錳對(duì)銅、鉛離子的吸附研究[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，26（3）：15-19.

[5] 李芳清，吳志猛. 改性桔子皮對(duì)重金屬Cd2+的吸附研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（33）：16445-16447.