高分子材料與工程研究方向范文

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關鍵詞：交通；高分子材料；工程應用；人才培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0139-02

一、前言

交通擁堵已成為世界主要國家存在的交通主要問題。為解決交通擁堵和提高客運運輸能力他們正在尋求新的交通政策和解決辦法，其中最重要方法就是發展軌道交通。因為軌道交通具有運量大、速度快、安全、準點、保護環境、節約能源和用地等特點，主要包括干線鐵路、地鐵、輕軌、有軌電車等軌道交通系統。預計到2020年，我國城市化水平將超過50%，城市軌道交通累計營業里程將達到7395千米。發展軌道交通，必須要克服車輛的走行性能、輕量化、集電性能、環保、空氣力學以及其他諸如改善車內環境、提高乘車舒適度、提高耐候性和耐火性等方面的技術，而車輛的輕量化在解決其他各項技術方面起著至關重要性，高速列車的輕量化必須大量采用高分子材料及復合材料。隨著科學技術的不斷進步，具有質輕、高強度以及易成型等特點的集結構功能一體化的新型高分子材料，尤其是高分子復合材料越來越多地應用在現代軌道交通領域。

另外，隨著軌道交通的發展，尤其是鐵路的提速，噪音污染對于人類的威脅也越來越大，甚至危及生命，因此，控制振動、降低噪音已成為急需解決的重大問題。在眾多的阻尼防噪材料中，其中以高分子阻尼降噪材料阻尼耗能的作用更為突出。高分子材料阻尼特性一直以來是一項重要的研究課題，同時高阻尼聚合物也是目前發展高性能減震降噪材料的重點發展方向。因為高分子材料具有以下特點：（1）利用其玻璃態轉化區的粘性阻尼部分，將機械能或聲能部分轉變為熱能逸散掉，通過阻尼制振降低車廂結構共振區的振動，從而減小車內噪聲。（2）利用小分子和極性高聚物之間會形成可逆的氫鍵，氫鍵在振動下會不斷斷裂和形成新鍵，最終將機械能轉化為熱能而耗散。（3）將不同的阻尼材料交替層狀排列，利用多層雜化材料疊加來有效地拓寬材料的有效阻尼溫域，通過控制復合材料的層狀結構和數量將可獲得更高阻尼值。這些特性是其他材料無法達到的。發展高分子交通材料對于發展交通具有非常重要的應用價值。在當今經濟發展的中國，開設具有交通特色的高分子材料專業，培養更多掌握高分子材料的基本知識和應用技術的人才具有劃時代的意義。

二、高分子專業特色

作為以交通為特色的一所大學，專業設置必須具有交通的特點。學校在“十三五”規劃中，就明顯地突出了交通的特色，確立了學校的發展目標，將其定為“以交通為特色，軌道為核心”發展理念，而且強調其他所有的專業建設必須緊緊圍繞著這個目標，包括學科建設和人才引進。作為與軌道交通有著非常緊密聯系的高分子材料專業更要凸現交通特色。我們在專業建設方面緊緊圍繞交通的特色，包括本科的課程設置、學科專業方向和人才引進。在課程設置方面我們更多地注重學生的實際能力的培養，以軌道交通為靶向，為交通運輸行業提供掌握高分子材料基礎知識和實際應用人才。在學科建設方面首先以高分子材料基礎理論建立學科平臺，尤其是碩士學位碩士點，目前，該專業有專材料科學與工程和化學兩個一級碩士學位碩士點來支撐；其次，按照學校的發展定位凝練學科特色，突出交通，以教授為學科帶頭人，形成專業團隊，在高分子材料與工程專業主要體現在以下幾個方面：（1）根據聚合物的流變學原理，利用共混的手段，將兩種或多種聚合物進行共混改性，以改善單一高分子材料性能，獲得更加廣泛的交通應用材料。同時通過改性可獲得較窄的玻璃化轉變溫度，以形成寬溫域、寬頻率阻尼高分子材料。（2）利用接枝共聚的化學方法，將具有一種較長鏈段或帶有功能基團的單體接枝到聚合物主鏈上，使聚合物能形成多個側鏈或者交聯，獲得新型功能通材料；同時還可以通過改性使側鏈與側鏈之間產生糾纏，實現阻尼增強的效果。（3）運用復合的方式，選擇一種較強的力學強度和較高損耗因子聚合物，通過與一些補強材料或添加第二相粒子，以形成各類具有高性能的復合材料，同時達到應用的需要。（4）利用有機硅獨特的結構，其兼備了無機材料與有機材料的性能，即具有表面張力低、粘溫系數小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性，制備硅氧鍵（-Si-O-Si-）為骨架組成的聚硅氧烷。這類材料應用領域不斷拓寬，而且形成了化工新材料界獨樹一幟的重要產品體系。

三、高分子專業培養模式

1.明確交通特色的培養目標。在科技發展的今天，材料已成為三大支柱產業（材料、能源、信息）之一，材料的發展水平已作為評價一個國家綜合實力的重要標志。高分子材料與工程是材料科學與工程的一個分支，它在實際生活中得到廣泛的應用。另外，高分子材料易于改性，賦予新功能性，這就使得高分子材料的應用進一步拓展。社會更加急需掌握高分子材料與工程理論知識和專業技能的專業人才。作為工科性質的大學，培養具有一定的實際操作能力，能以理論指導實踐、應用于實踐，服務于地方經濟建設的高分子材料與工程專業技術人才是十分重要的責任。而作為交通特色的大學，高分子材料專業人才的培養必須適應當今軌道交通的需求，專業培養模式應該是“強化基礎，注重交通，突出創新”。

2.以科學研究強化專業建設內涵。專業建設內涵主要包括課程設置、教材建設和師資隊伍等內涵建設。課程體系是實現培養目標最直接的體現，是形成人才知識結構和提高能力的主要來源，是提高人才培養素質的核心，也是教學改革的重點。根據我們高分子專業的培養目標，合理地設置課程，才能高效地促進專業發展，在此，我們按照三個模塊來進行選擇和設置課程，基礎理論模塊按照國家教資委的要求設置基礎理論課程，選擇“十二五”規劃或獲獎教材，系統傳授基礎理論課程，在大一和大二上完成基礎理論課程，為專業基礎理論及專業研究方向提供理論指導；專業基礎模塊體現高分子專業特色設置課程，選擇豐富經驗的教師授課，尤其具有專業特長高級職稱教師，在高分子專業上傳授高分子專業基礎課；專業方向模塊突出交通特色，發揮專業研究方向的優勢讓學生有選擇性進入不同方向的導師團隊，團隊的導師必須具有行業經歷，尤其在專業方向上進行過專業生產實踐，承擔過或正在承擔企業項目，在校內進行專業方向模塊訓練，這樣可以做到形式不單一，課程內容不重復。在豐富教學內容的同時，又加強了師資隊伍的建設。

3.以實踐教學促進專業建設。高分子材料與工程專業與大部分工科專業有著相同的特點，重視工程實踐，該專業是在大量的科學實驗和工程實踐基礎上發現并總結出來的，運用科學分析方法探索其內在的作用機理，采用數學、物理、化學理論與模型計算歸納形成理論體系，并在理論指導下，將科學研究應用于生產實踐，使理論體系進一步得以檢驗并逐步完善，實際上高分子專業形成過程是經過實踐到理論再實踐的發展過程。針對這一特點，我們在設置課程的同時有意側重實踐課程教學，尤其是交通特色的高分子材料實踐教學，培養學生在交通領域具有創新意識、創新能力和實踐能力。

高分子專業教學實踐分為校內和校外實踐。在校內主要包括專業基礎實驗教學、專業實驗、開放實驗、課程設計、計算機模擬實踐和畢業教學環節等實踐教學部分。而在校外主要包括認識實習、生產實習以及畢業實習等實踐環節。校內實踐是校外實踐的基礎，相互銜接，在專業基礎實驗教學中要積極有效地開展研究型、設計綜合型實驗教學，鼓勵學生利用業余時間參加開放實驗活動，注重培養學生的動手能力和科研能力。校外實踐注重實訓基地的建設，形成良性互動，學生在生產實習中得到鍛煉，企業在學生的生產實踐中發現人才，能為企業使用，學校提高了聲譽，企業也大大地降低了生產成本，兩個實踐模式的有效結合，提高了學生的動手能力，加強了學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力，為今后從事本專業研究與生產奠定良好的基礎。此外，我們還探索了一條校企合作培養的模式，在學生和企業中產生很好的效應。也就是利用畢業實習階段，將有意愿到企業就業的同學以企業工程師為導師，在企業中完成畢設，打破了原來學生必須在學校的導師指導下完成畢業設計的模式。

四、結語

高分子材料應用非常廣泛，從國家發展規劃就不難發現，在“十三五”規劃中，新材料就已經成為重大科技項目之一，為在新材料、新技術、新工藝方面有重大突破，就需要更多更優秀的材料從事者。尤其是軌道交通輕量化的發展，對于材料的要求就越來越高，特別是高分子材料和復合材料，因為他們具有非常顯著的優勢。這就要求高等教育必須培養更多掌握高分子交通材料的優秀人才，因此，改革高分子材料與工程專業的教育教學，使之適應當今軌道交通發展。教學改革必須更加注重高分子材料與工程專業學生的工程應用能力的培養、辦學質量和人才培養質量。提倡一種“強化基礎，注重交通，突出創新”的培養模式，以適合當代軌道交通發展的需要。

參考文獻

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關鍵詞： 高分子材料與工程專業 有機化學 教學現狀 教學改革

有機化學是化學學科中的一個十分重要的組成部分，它的主要研究對象是有機分子，從有機物結構入手，研究有機化合物的化學性質，在分子水平上探知未知世界的基礎學科。在我校，有機化學是面向化工學院、藥學院二年級，以及海洋學院一年級學生開設的專業基礎課程，是“大類培養”的主干課程。通過有機化學課程的學習，可使化學類學生掌握有機化學領域的基本理論、基本知識和實驗操作技能，把握有機化學發展領域的新概念、新動向和新技術，同時為后續專業課的學習打下堅實的基礎。

1.教學現狀

在工科院校，有機化學的教學課時“縮水”，如我校有機化學雖然是“大類培養”的重要專業基礎課，但是其課時數被壓縮到64個學時，教師必須在一個學期之內完成教學。而有機化學作為高分子材料與工程專業的基礎課，是高分子化學、高聚物合成工藝學、高分子材料學等后續專業課的基礎，學生必須在有限的課時數里掌握《有機化學》這門課程，難度大，任務重。

另外，由于江蘇省高考制度，較大部分的學生高中階段選修的“物生”，進入大學后化學知識特別是有機化學基礎知識非常薄弱，一個教學班級里，學生的化學知識水平參差不齊。通常是剛進入大學的第一學期學習無機化學，對于選“物生”的學生來說，沒有化學基礎，一開始就挫傷他們學習化學的自信心。學習有機化學時，多數學生對有機化學的學習有畏懼感。如果入校時對專業認知不夠，不能看到有機化學學習對高分子材料與工程專業學習的重要性，更是對有機化學失去興趣。

再者，有機化學課程自身的特點，由于有機物數量多，結構多變，機理難掌握。而工科院校的有機化學課時數又被壓縮，教師為了教授完大綱的教學內容，不得不采取“滿堂灌”教學方法，使得學生缺乏主動獲得知識的能力，被動“填鴨式”教學必然導致教學效果不理想。一學期教學結束，發現學生知識掌握不好，除了少部分拔尖的學生，大部分學生對這門重要的專業基礎課一知半解，學到的有機知識很少。

2.教學改革

結合有機化學學科規律，針對高分子材料與工程專業特點，對教學內容進行優化、取舍；改進教學手段，選聘高年級本科生、研究生做助理班主任，讓他們參與本科生教學，形成多元化的本科生教學隊伍；改革考核方式，實現高分子材料與工程專業有針對性的考核方式，教考分離。

（1）改革教學內容

有機化學的教學關鍵是引導學生“有機”這一學科，不同于其他幾門基礎化學課，有機化學基本不涉及計算，不涉及公式，說的是圖片的拼接，化學鍵的斷裂與重組，以構建新的有機分子。那么，在教學過程中如何引導學生使用“有機思維”思考問題才是關鍵。當我們談到如何面對課時數被壓縮這個問題，如果抓住“引導學生進入有機化學這個學科”這個關鍵問題，就能依據高分子材料與工程專業的培養方案，深入分析研究教學大綱和教學目標，對教學內容進行取舍。

在改革教學內容時，還要考慮以下兩個方面問題：一是研讀多種版本的教材，最新版本的中、英文有機化學教材和專著等，從不同研讀、分析深度的教材方面，準確把握“基礎有機化學”教學重點、難點，結合高分子材料與工程專業的特點來取舍教學內容。二是關注高分子領域的研究前沿，發展動態，結合傳統的知識，推陳出新，把最新的知識信息教授于學生，引導學生了解最新的前沿，激發他們的興趣，使之感覺到目前所學知識的有用性。

（2）改革教學手段

我校近年實施了一項“班主任助理”制度，選派高年級本科生、研究生擔任本科生班級班主任助理，取得了很好的教學效果。高年級本科生、研究生參與本科生教學，形成多層次、多元化的本科生教學隊伍。

高年級本科生已經學習了有機化學專業基礎課，經歷過有機化學的學習和考核，有自己的學習方法和技巧；他們已經進入高分子材料與工程專業課程學習，對哪些知識對專業課學習重要有切身體會；他們與低年級學生同屬于一個年齡階段，有更多的共同話題，溝通交流更容易，幫助學生及早發現自己的優缺點，揚長避短。

高分子材料與工程研究方向的研究生，通常具有扎實的專業基礎知識，已經接觸了專業的前沿研究方向，可以對高分子材料與工程專業低年級學生的學業、思想及心理等方面給予關心和指導。而且本科生可以在研究生的帶領下主動做一些創新創業項目，這使得本科生更清楚自己在課堂學習中哪方面有不足，增強本科生對基礎知識學習的熱情，使他們在有機化學課堂學習中更積極、努力。

（3）改革考核方式

良好考核方式可以極大地促進學生的學習熱情，提高他們學習的積極性。目前，我院不同專業實行統一考試，如環境工程、化學工程、安全工程和高分子材料與工程等專業統一出卷，流水閱卷、統一登分，做到公正、準確。但是，這種“統一”的方法抹殺不同專業對有機化學需求的不同，使得教師和學生忽視基礎課對后續專業課的影響，結果是為了考試而學習，不能真正掌握自己專業需求的有機化學知識。

為了提高學生的整體素質和學習積極性，我們應實現不同專業單獨出卷、單獨考核的方式。卷面上可以體現出適合高分子材料與工程專業的題目，結合他們的后續專業課程。哪些知識是有機化學這門課程必須掌握的基礎知識，哪些知識是關聯高分子材料與工程的專業知識。同時，建立針對性的有機化學試題庫，使學生接觸更多不同的題型，拓寬知識面。建立適合高分子材料與工程專業的有機化學試題庫，有機化學課程理論考試按照一定的難度系數、教學要求、考試范圍等，統一從試題庫里抽調，實現教考分離。

3.結語

為全面提升高分子材料與工程專業的有機化學教學質量，我們要結合有機化學學科規律，針對高分子材料與工程專業的專業特點，從學生的實際出發，認真分析總結，精選教學內容，創新教學手段，改革考核方式，不斷激發學生的學習興趣，以提高高分子材料與工程專業的人才培養質量。

參考文獻：

[1]黃杰，周冕，李又兵，王選倫.高分子材料與工程專業《有機化學》教學改革探索與實踐.廣州化工，2014（42）：186-187.

[2]陶傳洲，劉瑋煒，曹志凌，史大華，王建，程青芳.環境工程專業有機化學課程教學現狀及改革.中國科教創新導刊，2010（34）：78.

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【關鍵詞】應用型人才培養模式；建筑高分子材料；教學改革

Teaching Reform of Polymer Materials for Building Course Based on the Applicable Talents Cultavating

WAHG Li-yan GAI Guang-qing ZHAO Li

（Jilin Jianzhu University， Changchun Jilin， 130118）

【Abstract】Teaching reform methods of polymer materials for building course based on the applicable talents cultavating mode were proposed. In addition， the concrete implementation processes of four education reform methods were elaborated in detail by combining with the teaching instances. Finally， teaching reform effects of polymer materials for building course were summarized.

【Key words】Applicable talents cultavating mode； Polymer materials for building； Education reform

隨著高等教育的普及，各高校急劇擴招，尤其對于普通高校，學生入學成績很低，在高中就沒有養成好的學習習慣，升入大學后對學習更是松懈怠慢。學生自覺學習、自我管理的能力較差，學習興致不高，考試突擊學習現象十分嚴重，學習無用論在學生腦子里根深蒂固，導致理論基礎不扎實。另外，對于實驗、實習等實踐教學環節，學生缺乏足夠的重視，多數流于形式。因此，多數學生既沒有扎實的理論基礎，又缺乏較好的實踐技能，勢必導致就業難的社會問題。近年來，針對高等教育人才培養中存在的問題，我們提出了構建應用型人才培養模式，使我們的畢業生適應社會發展需要。應用型人才培養模式下的理論課程教學改革尤為重要，本文以《建筑高分子材料》課程為例，闡述課程教學改革方法。

1 建筑高分子材料課程簡介

建筑高分子材料是指以有機高分子材料及其復合材料為原料生產加工的新型建筑材料。塑料管材管件、塑料門窗、建筑涂料、建筑防水及密封材料、建筑膠黏劑、建筑模板、泡沫塑料保溫材料等建筑高分子材料在建筑領域廣泛應用，極大的推動了建筑業的革新和發展。隨著中國城市建設和建筑業的迅猛發展，各類新型建筑材料不斷涌現，建筑高分子材料已成為國民經濟的支柱產業。通過對建筑高分子材料課程的學習，學生把自己所學的高分子材料的相關知識和建筑工程結合起來， 充分認識到了高分子材料在建筑領域的應用價值，將理論和生產實際緊密結合起來，更加突出了吉林建筑大學高分子材料專業的一大特色， 拓寬了畢業生的就業和創業機會。建筑高分子材料課程是一門實用性很強的專業任選課。本人在教學過程中不斷探索新的教學方法，盡量避免枯燥的灌輸式教學，采取靈活多樣的教學方法，多樣的考核方式，充分地調動了學生的學習積極性。下面是本人結合教學經驗提出的本課程的教學改革方法。

2 建筑高分子材料課程教學改革方法

2.1 教師課前準備工作

教師開課前做好調研工作，查閱資料、深入市場、深入企業，掌握當前建筑高分子材料的發展現狀和研究方向。要想講好一門課程，必須提前做好準備工作。第一，查閱相關領域的期刊資料，關注相關網站，了解該領域的研究現狀。在開課前我查閱了與該課程有關的大量資料，在建筑塑料部分的講授中，相對應的期刊有《塑料工業》、《國外塑料》、《化學建材》等；在建筑涂料部分的講授時，經常參考的期刊有《涂料工業》。第二，深入市場、走向企業。上學期，我走訪了幾家建筑材料的企業，進行了參觀學習，感覺收獲很大。深入市場、走進企業可以將理論知識和生產實際緊密結合起來，了解該領域的發展現狀和趨勢。當你帶著實踐經驗走向課堂組織教學，那將給同學帶來很多新鮮的氣息，無疑會增加學生的學習興趣，真正了解到學有所用。這是當前大學生最為關注的問題，尤其那些主張學習無用論的學生將受益匪淺。

2.2 理論教學聯系實際

教師要時刻記住將理論教學與實際生產聯系起來、與實踐教學聯系起來。教師不僅要經常深入企業， 還要鼓勵學生到企業參觀實習，向工人學習生產經驗，從而增加對所學理論的深入理解。課堂上，我經常鼓勵學生并將學生介紹到企業參觀學習，了解理論知識在生產實際中的應用。同學積極響應，受到了較好的效果。另外，我們還經常將理論教學與實踐教學聯系起來。在講授建筑涂料部分內容時，由于我們材料專業實驗室完全具備涂料的實驗條件，我們鼓勵學生自己設計關于內墻和外墻涂料的開放性實驗，最后，在教師指導下，完成涂料的制備及性能檢測，實踐教學與理論教學相互促進，學生受益匪淺。

2.3 培養學生自覺學習能力

目前普通高校大學生缺乏自主學習能力，主動學習強調學生應成為學習的主體，要促進學生積極參與到學習的過程之中，要通過閱讀、寫作、演講、討論與辯論、實驗與研究、社會實踐等多種形式學習。在本課程的教學中，我要求學生每學習一章，至少要查閱一份資料，并鼓勵其進行科學研究和實驗，撰寫論文，以此作為一項重要的考核標準。而且在課堂上會給同學提供講解自己所查資料的機會，與大家一起分享和探討知識。這樣，學生課后能夠積極查閱資料，課堂上也能積極思考，部分學生能夠積極投入開放性實驗中去，主動到實驗室做實驗，真正成為學習的主體。

2.4 注重平時成績考核

以往的考核方式以期末考試為主，大約占80-90%。這種考核方式存在很大弊端，對于很多課程，學生平時不學習，進行考前突擊學習，應付過關，考完則不久就會全盤忘掉。所以，考核方式應該使學生注重平時的學習過程，而不是最后的成績。利用一學期能學到的知識要遠遠多于期末的突擊學習。在本課程教學中，采用多樣的考核方式，第一是出勤，占5% ，比例較?。坏诙钦n堂討論，給學生提前布置任務，學生通過學習課本、查閱大量資料，準備課堂討論內容，此項占35%左右；第三是市場和企業調查，要求學生結合理論知識，到相應的企業參觀實習，了解相關建筑材料產品的生產過程，利用課堂向同學們講述，此項占30%左右；第四才是理論知識的測驗，占30%。

3 結論

通過建筑高分子材料課程教學改革，學生學習興趣顯著提高，能夠自覺主動學習，不僅向課本向老師學習，還能積極主動查閱大量資料，到企業實習，能夠做到將理論與生產聯系起來，與實踐教學結合起來。課堂上積極參與討論，勇于闡述自己的觀點。但在（下轉第31頁）（上接第8頁）實施過程中也有很多困難，如在進行市場調查過程中，部分學生不敢走向社會。教學改革是一個長期的過程，作為教師，需要不斷思考、探索新的教學方法以適應應用型人才培養的需要。

【參考文獻】

[1]王嘉毅，詹妮特?弗悌娜.美國高等學校提高本科教學質量的七條對策[J].高等教育研究，2007，28（3）：100-105.

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【關鍵詞】高分子材料 阻燃技術 無機阻燃劑 鹵系阻燃劑

1 高分子材料的阻燃機理

高分子材料的阻燃機理是破壞原有高分子成分，形成新的保護膜或隔離層，達到抑制分子燃燒的效果。一般阻燃性質從兩個原理中進行分析，分別為隔氧及溫度，隔氧采用凝聚相阻燃機理，高分子阻燃材料在燃燒過程中，形成阻燃細微分子，中斷該鏈式反應。鏈式反應中斷后，分子熱分解的溫度較高，所以燃燒后期會形成水蒸氣，阻燃材料高分子中含有大量的氫氧元素，與空氣接觸后，便會形成水霧覆蓋在材料表層。其次便是能隔斷與空氣的接觸，形成的水霧除了降低表層溫度外，還能堵塞阻燃材料的氣孔，形成密閉環境，隔斷與空氣的接觸。凝聚相在作用機理中有4種阻燃模式，阻燃材料在燃燒過程中，會產生惰性氣體，延緩阻燃材料的燃燒；燃燒期間會產生多碳氣孔，使其阻燃材料難以燃燒；反應過程中會吸收大量的熱量，降低反應溫度；其次無機比熱容較大的分子，在燃燒過程中，通過分子之間的氧化還原反應，使分子發生質變，促使反應中斷停止。該兩種反應在作用機理中大致相同，但在反應中作用的機理很多，所以在劃分高分子阻燃體系結構上仍十分復雜。

2 高分子材料阻燃劑的類別

2.1 無機阻燃劑

無機阻燃劑作用機理便是通過無機化合物的熱分解，產生保護膜或水蒸氣，隔斷與空氣接觸及降低燃燒溫度。無機阻燃劑在燃燒過程中會產生結晶水，溫度升高后，吸收周圍熱量，降低其燃燒溫度，阻斷其物質的燃燒；另一種便是通過阻燃劑燃燒形成保護膜，例如：Al（OH）3燃燒過程中，產生致密的氧化層薄膜，隔斷物質與空氣的接觸面積。無機阻燃劑化學性質穩定，不會產生較為污染有害氣體，一般常用作防火無機阻燃劑。

2.2 鹵系阻燃劑

在元素周期表中，鹵系元素包括：氟、氯、溴、碘，該元素形成的化合物具有高效的阻燃效果?；衔镏泻蟹?，該化合物易散發，破壞臭氧層。在該物質中分別添加氯元素及氟元素，然后對標準沸點進行比對。其中添加氯元素標準沸點升高，化合物中含有3個氯分子時，標準沸點為61.2℃；其中添加氟元素標準沸點降低，化合物中含有3個氟分子時，標準沸點為-128℃，具體數據量如表1所示。含氯化合物阻燃劑具有良好的阻燃性，化學性質穩定，能與多種高分子化合物相融，不影響化學反應。溴元素阻燃化合物包括：十溴聯苯醚、四溴苯酚、六溴環十二烷等，化學穩定性位于氯和碘元素之間，具有良好的阻燃性。鹵系元素雖然具有良好的阻燃性，一般阻燃劑內都添加少量的鹵系元素，保證達到阻燃效果。

表1 氟、氯化合物標準沸點比對表

2.3 磷系阻燃劑

磷系阻燃劑包括：紅磷、白磷、磷酸氫二銨以及亞磷酸酯等化合物，磷系化合物在燃燒過程中會形成性碳膜，該膜除了降低溫度外，還能起到隔斷空氣的作用，達到理想的阻燃效果。其次紅磷與白磷的混合，也能起到良好的阻燃性。紅磷在空氣中燃燒發出淡藍色的火焰，并產生大量白煙；白磷燃燒性質與紅磷相似，最終產物都是五氧化二磷，兩種磷在制備次磷酸阻燃劑中，能夠提升與液體水的混合比例。次磷酸（H3PO2），分子量60，與強氧化劑反應時，產生磷酸氫及氫氣等，不會產生助燃氣體成分。針對磷系阻燃劑的配比關系，其中次磷酸中磷含量占有比例在35%，亞磷酸中磷含量占有比例在27%，保證磷系元素達到理想的阻燃效果。

3 高分子材料阻燃技術的發展

3.1 納米技術

隨著科學技術的不斷發展，納米技術也逐步應用于高分子材料阻燃技術中，日本曾研發出納米硅酸鹽黏土納米材料，這種材料具有優異的阻燃特性。納米材料在燃燒過程中，產生抑制劑，改變燃燒物質的內部結構，使其發生質變。研制出的納米硅酸鹽黏土分子直徑在0.4-0.5nm，產生的凝聚產物能夠封閉其氣孔，隔斷與空氣的接觸面積。其次在熱釋放速率上也具有延緩效應，保證有效時間內散發的熱值最小。

3.2 接枝和交聯改性技術

接枝和交聯改性技術利用的是光敏技術與化學接枝，將多種無機化合物交織在一起，使其形成共聚化合物。共聚化合物在燃燒過程中會產生無機絕緣層，吸收易燃物質內的高分子，減少助燃物質內的有效成分。其次該技術也可用于減少燃燒物質后的產物，提高其阻燃性，最終達到理想狀態。

3.3 膨脹技術

膨脹技術般采用發泡劑作為阻燃物質，發泡劑具有三個優點，包括：無排煙量、無毒氣、無滴落。原有技術在做阻燃處理工藝中，產生大量的有毒氣體，例如四溴苯酚在阻燃處理工藝中，產生大量的有毒氣體，不但會污染環境，而且還對人體健康造成傷害。無滴落主要體現在該阻燃劑不會產生腐蝕性液體，導致局部腐蝕。

4結語

通過對高分子材料阻燃技術的應用分析，使得筆者對此該技術有了更為深刻的認知。這種技術不但能夠對物質燃燒起到阻燃特性，而且也不會污染環境。

參考文獻：

[1]王建祺.無鹵阻燃聚合物基礎與應用[M].北京：科學出版社，2005，34（17）：33-34.

[2]張軍.聚合物燃燒與阻燃技術[M].北京：化工工業出版社，2008，38（24）：58-59.

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關鍵詞： 高分子化學 教學改革 教學創新

高分子化學是高分子專業理工科學生的必修課，也是高分子科學及材料科學的理論基礎，在高等學校化學相關專業占有較大比重，與無機化學、有機化學、物理化學和分析化學并列成為第五大化學。因此，如何利用有限的教學時間和教學資源有效地將高分子化學專業知識傳授給學生，并能夠指導實踐應用，已成為眾多教學工作者的共同目標。作為一名高分子化學的教師，筆者在講授高分子化學課程中，對課堂教學方式與方法，多媒體教學手段，實驗教學，以及與生產生活的結合等方面進行了探討和思考。

1.教學與科研講解相結合

高分子化學是一門年輕的學科，發展歷史較短，許多理論尚不成熟。隨著時代的不斷進步，新的聚合方法和新的合成技術不斷涌現，對傳統的高分子化學概念提出了挑戰，同時也導致高分子化學教材的更新不能與科技同步。因此，在教學中，教師可以及時在傳統教材內容的基礎上補充近年發展的關于高分子化學的前沿科學技術和研究方法，結合國內外科研的最新研究成果和動向進行介紹與講解，使教學內容始終跟上時代的步伐，開闊學生的視野，激發他們對高分子化學課程學習的熱情。教師還可以推薦一些期刊、數據庫和書籍，引導學生根據自己的興趣自主學習，擴大學生的知識面，積極探索高分子化學的新領域。此外，在課堂上，對本專業老師的研究項目及最新研究成果進行介紹，如在配位聚合的講解中，筆者就結合自己的研究方向，講解通過開環易位聚合及非環二烯烴易位聚合方法合成不同拓撲結構的可降解聚合物用于納米材料和生物醫藥。同學們對高分子化學的某些知識有了更深的了解，從而調動了學習和科研的積極性、主動性[1]。

2.多媒體和板書授課相結合

高分子化學中聚合反應機理與動力學理論比較抽象，難以理解[2]。多媒體教學作為一種當前基本普及的教學手段，可以實現傳統教學無法實現的動態與三維效果，將高分子化學中微觀反應歷程形象逼真地顯示在屏幕上，大大增加單位時間內學生掌握知識的數量。此外，對于工科院校高分子材料專業的學生，畢業以后多數去工業研究部門或工廠工作，除了要掌握理論知識外，還要將理論與實際相結合。因此，在高分子化學的講授中應加入一些聚合物生產工藝部分的內容，對于這些內容的講解，都涉及生產流程，應用Flash作出動態的流程圖，幫助學生了解實際的生產過程，為以后的工作打下基礎。然而，先進的教學手段不等于能達到良好的教學效果，關鍵在于多媒體技術如何與傳統的教學手段相結合，從而實現它應有的價值。講授中發現，有很多需要理論推導的公式，例如自由基聚合中關于聚合動力學公式的推導，通過多媒體與板書相結合進行講解，學生能夠更容易理解和掌握。首先利用板書對相關公式進行詳細推導，一步一步地傳授給學生，然后與多媒體結合講解，并進行歸納和總結，這樣可以將結果表示得更清晰明確，更有助于加深學生對公式的記憶。

3.探究式與啟發式教學相結合

高等教育的任務不僅是傳授知識，而且要教給學生學習知識的方法，讓學生積極思考，充分發揮想象，勇于探索和創新，培養自學能力。教學是教師和學生的雙邊共同活動，在教學時，教師應經常向學生闡明“弟子不必不如師，師不必賢于弟子”的道理，引導學生自由發表觀點，從而拓寬學生思路，變被動學習為主動學習，培養他們的語言表達能力和歸納總結能力。在課堂上，教師采用講授、提問、練習、討論相結合的互動式教學啟發學生，學生積極參與。這樣不僅活躍了課堂氣氛，而且學生感到上課很輕松，漸漸對該課程感興趣，從而促進對知識的理解和探索。如教師可以在課堂上就某一主題或知識點專門進行討論，大家暢所欲言、各抒己見，培養發散思維能力。此外，還可以讓學生走上講臺，參與到教學工作中。例如在講到連鎖聚合反應時，科研將學生分成小組，各自選擇一種聚合反應，學生通過查閱文獻，制作多媒體在課堂進行講解，其他同學向其小組成員提問。通過文獻調研、講解、回答問題，鍛煉學生學習的主觀能動性與綜合能力，對學生基本的科研能力進行培養，老師也能從學生圖文并茂、生動形象地演講中獲得很多新的知識[3]。

4.理論知識與實驗教學相結合

化學是一門以實驗為基礎的科學，在化學教學中，實驗占有十分重要的地位。高分子化學實驗是高分子化學理論教學課程的重要組成部分，也是工科學生理論聯系實際的紐帶。實驗教學不僅能使學生更好地理解課程中的理論知識，而且對提高學生學習本課程的積極性，培養學生的思維能力，操作能力，觀察和解決實際問題的能力也有著極其重要的作用。高分子化學重點講述聚合反應的機理和實施方法，其實驗結果往往得到的是一些聚合物產品。我們可以選擇一些和學生平時生活、學習關系緊密的實驗內容來做。比如，以前我們開設了“聚甲基丙烯酸甲酯的制備”實驗，目的是讓學生了解和掌握自由基聚合反應的原理及反應條件對產物性能的影響，在實驗中發現，學生的積極性并不高。學生反映不了解聚甲基丙烯酸甲酯是什么東西。為此，我們將這個實驗換成“聚乙醇縮甲醛的制備”這個實驗，同學們的興趣一下子提高了許多。因為他們了解到這就是平時用的膠水，在實驗過程中尤其積極認真。很多同學還帶著空瓶子，做完實驗將自己制得的樣品帶回去。這雖然是一個實驗的調整和改變，但是通過這些，不僅使學生進一步學習和掌握了高分子化學的相關理論知識和高分子化學實驗的基本操作，提高了學生做實驗的積極性和主動性，而且使學生深刻認識到了高分子化學是一個和人們的日常生產生活息息相關的學科，激發了他們對該專業的熱愛[4]。

5.高分子化學與社會生活相結合

以塑料、橡膠、纖維、涂料等為代表的高分子材料與人類社會的生產實踐密切相關，且已經深入到日常生活的各個方面。然而，目前許多高校在講授時，對基礎理論方面的介紹非常系統、深入，但在高分子的應用和日常生活的聯系方面相對弱一些。因此，教師在進行理論教學的同時，應結合高分子的特點，注重積極聯系實際的生活和應用，在傳授學生理論知識的同時，還要培養其對身邊各種聚合物的認知能力。例如，在第一次上課時，可以介紹身邊的高分子材料，看到保鮮膜就知道是聚乙烯，看到一次性飯盒知道是發泡聚苯乙烯，看到塑料杯子、盆子就知道是聚丙烯等，掌握一些基本的生活技能。此外，有些高分子材料還能很好地引出課程內容。比如女生都非常熟悉的尼龍襪就是縮聚反應的典型代表――尼龍。此外，還可以提示學生在買鞋的時候，如果售貨員告訴是聚氨酯材料的，你就可以知道并不是天然的“皮”，而是人工通過縮聚反應合成的高分子材料。在教學過程中，還應當密切結合社會熱點與時事。如當前我們國家面臨大量廢棄塑料難以降解造成嚴重的白色污染問題、2010年上海市靜安區“11.15”重大火災等，培養學生社會的責任心、思考能力和研究能力[5]。

教學方法的改革是高校教育改革的重要組成部分。創新精神與實踐能力的培養是一個長期的過程，需要對教學過程中的各個環節認真研究，層層貫徹。隨著教學改革的不斷深入，我們將繼續探索，總結經驗教訓，為培養優秀的應用型創新人才作出不懈努力。

參考文獻：

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[2]潘祖仁.高分子化學（第五版）[M].北京：化學工業出版社，2011.

[3]張鐳.高分子化學教學的改革與探索[J].高分子材料科學與工程，2002，18（3）：202-203.

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【關鍵詞】新材料；市場前景

一、電子光電材料

信息領域的發展使人們需要處理的不僅是數據、文字、聲音和圖像，而是活動圖像和高清晰的圖像。在海量數據信息存儲中，信息的存入和取出速率要求越來越高，半導體內存儲器的數據存取時間從微秒降到納秒級，而外部存儲器的數據存取時間從毫秒級降到微秒級，要求存儲介質的記錄和擦除的時間響應要快。存儲過程的物質變化主要依靠原子、離子和分子的自旋變遷、電子躍遷、光子感應，以及原子、離子和分子在它們最鄰近位置的移動，要求在新存儲材料研究上有新的突破。21世紀是“太元時代”，即電信時代，通信產業將從電子郵件、因特網等計算機通訊手段向智能通信網絡發展，新的網絡核心――光子、光網絡的傳播因子將直接是波長而不是分組，載有信息的光子直接進入網絡。目前，集成電路技術可以把整個計算機系統架構在硅晶片上，經過光纖放大器（EDFA）和波分復用（WDM）等現代光纖通信技術，可以將整個計算機系統架構在石英光纖上，而主要原料則是砂子。微電子是技術導向性產業，通過縮小器件的特征尺寸，提高芯片的集成度、增加硅片面積來提高集成電路的性能和性價比。在微電子技術的發展過程中，材料科學技術起到決定性和作用，因為集成電路是制造在各相關體或薄膜材料上的，制造過程中也會涉及系列的材料問題。微電子技術將進入亞0.1um時代，在這樣的器件尺度下，技術和物理的限制將會出現，對材料科學技術的發展提出了新要求。集成電路材料分為功能性材料、結構材料、工藝材料和輔助材料，還可能引入新的材料。顯示技術從陰級射線管開始，已經發展到了可便攜式和大屏幕的顯示技術，航天技術的發展要求顯示材料能克服策略加速的震動能力，并適應不同的溫差和濕差等。目前顯示技術主要有兩種：發光顯示與不發光顯示。發光顯示屏都涂有發光涂料，不發光的材料主要是液晶。低維結構材料指除三維體材料外的二維、一維和零維材料。一維量子材料指載流子僅在一個方向可以自由運動，而另兩個方向則受約束。零維量子材料指載流子在三個方向受約束。集成電路芯片功能的實現要依靠引出信號，即依靠封裝材料組成器件，封裝是集成電路支撐、保護的必要條件，是其功能實現的組成部分，能夠實現電源供給、信號互聯、機械支撐、散熱和環境保護功能。微電子封裝涉及了除芯片外的所有半導體元器件領域。

二、生物醫學材料

用生物材料制成人工器官取代受損器官是當前醫學發展的趨勢，過去的材料是人工合成材料，可能造成一系列的副作用，如生物不相容性和血不相容性，同時還會帶來異體界面發生的炎性反應、位移和破裂，器官移植供體不足和排異藥物的副作用也沒有徹底解決。利用新生物醫學材料可在體外用聚合物構建一個支架體內，使活細胞與支架進行結合，構成具有生物活性的人體組織器官。這些生物功能材料可以是永久性的，也可以是生物降解的，可以是天然合成材料也可以是雜化材料，但結合材料對細胞的反應情況，使其能實現活細胞在體內或體外相容。生物醫學材料不是被“惰性”植入體，而是要引導細胞、組織及器官的修復和再生功能，主要的發展目標是：新型可降解材料；利用物理、化學和生物方法來改選原有材料。另一個與生物醫學材料相關的是材料仿生的研究，包括模仿天然生物材料結構特征的結構仿生和模仿生物體中形成材料的過程仿生。目前，細胞工程、基因工程和微生物學向材料科學的滲透，使生物科學原理在材料科學領域得到了廣泛應用。

三、復合材料與高分子材料

若想實現一種材料滿足各種高水平的綜合指標，從單一材料出發是非常困難的，復合材料是將金屬、無機非金屬、高分子材料組合起來的一種多相材料，其設計自由度很大，可以在組成成分選擇、占比來滿足設計要求，即復合材料效應。目前，復合材料與金屬材料、高分子材料和無機非金屬材料并列為四大材料。如在新能源方面，碳纖維和玻璃纖維已經應用于風力發電機的葉片、太陽能電池的輕質高強度支架、核電和潮汐發電的離心機轉子等。復合材料使用壽命長也可以節約資源，如高強纖維增強混凝土可以扼制開裂，從而防止鋼筋生銹；同時在設計高性能碳纖維或芳酰胺纖維增強聚合物代替鋼筋克服了原來存在的問題。在基礎建設的修復中，復合材料好是最經濟的方法。特殊功能的高分子材料的質量取決于材料的選擇和成型技術，高分子材料成型加工是一門交叉科學，主要研究材料特性，確定最佳的加工條件，制造最佳性能的產品。目前的主要研究方向是：研究在加工工程中材料結構的演變，通過反應性加工實現預期的材料結構，與輻照、力化學、電磁振蕩等物理技術結合確定最佳加工方法等。合成纖維已經占居了纖維的主要市場，目前研究的方向是：開展高性能纖維和功能纖維，如PBO纖維、分離功能纖維、有機光導纖維等的研制。

四、其它新材料

電池將在解決經濟增長、能源和環境難題中直到重要的作用，而材料是電流的基礎。燃料電池和各種高能電池將在人類社會發展中起到重要的作用。目前發展方向是小型電池、長壽命電池和燃料電池，通過電池材料可以提高電池性能。薄膜是一種用途很廣的材料，主要用于維護材料或零部件的結構完整性，如耐磨損、耐腐蝕性和耐高溫性等，通常被稱為是防護膜。另一個薄膜則要求應用其電、磁、聲、光等功能，通常被稱為是功能膜。生物材料上使用的薄膜通常被稱為是生物醫學膜，還有裝飾膜和包裝膜等。薄膜技術的發展主要包括薄膜材料開發、薄膜沉積工藝、薄膜材料結構與性能研究、薄膜應用技術等。薄膜技術發展的主要特點是：器件的微型化使薄膜的尺度不斷減少。宏觀狀態的物質有三維空間，當物質在某個方向的度量尺寸是微觀尺度，而其宏觀而其它方向是宏觀尺寸時，則會呈現二維性，其性能也會發生重大變化，這涉及物理和材料兩個學科領域，可見，一維材料膜和二維材料膜構成了低維材料家族。功能陶瓷包括鐵電、壓電、介電、熱釋電、半導、導電、超導和磁性等功能各異的陶瓷材料，是電子信息、集成電路、移動通訊、計算機、自動控制、精密儀器、航空航天、汽車和能源等高技術領域的重要基礎材料。信息功能陶瓷是新型無機非金屬材料，用于表面組裝技術，壓電驅動器、超聲馬達，復相與復相功能陶瓷，軟化學與功能陶瓷薄膜，半導體陶瓷與傳感器，電子封裝陶瓷基片等領域。水泥材料主要研究水泥熟料礦物的結構與特征，水泥生產過程的技術進步、水泥的水化與硬化、水泥硬化體的與工程性質等，水泥漿與集料的界面結構和混凝土的耐久性，以及低鈣復合水泥的技術開發路線等。

參考文獻：

[1]Fine,M,E.(1990) The First Thirty Years in Tech. The Farly Years: a History of the Technological Institute at North Weatern University form 1939 to 1969(privately published by North Weatern University) P.121.

[2]國外優秀科技著作出版基金專項基金.走進材料科學[M].科學出版社,2001.

[3]潘金生,仝建民,田民波.材料科學基礎[M].清華大學出版社,2001.

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【關鍵詞】材料分析方法與測試技術　高分子專業　教學改革

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）11-0252-01

一、前言

隨著現代科學技術的發展與進步，《材料分析方法與測試技術》課程于二十世紀末出現在材料類專業高等教育中，并逐步發展成為一門專業主干課程。傳統的教學理念、教學內容與方法等均受到一定的沖擊，為得到更好的教學效果，需要進行有效的改革。我們在課程教學過程中，主要采用了四種手段進行輔助教學改革，即多媒體教學、演示教學、實訓教學和開放式實驗教學，通過以上改革取得了較好的教學效果。

二、《材料分析方法與測試技術》課程內容與特點

本課程是化學學科的一個重要分支，它是以物質的物理和物理化學性質為基礎建立起來的一門課程，主要是利用儀器對物質進行定性定量分析。本課程所包括的分析方法很多，目前有數十種之多。每一種分析方法均具有各異的原理，所測量的物理量也不同，故儀器操作過程及應用范圍大相徑庭。本課程主要包括電化學分析法、光學分析法、色譜分析法、熱分析法以及其他儀器分析法[1-5]，如圖1所示。

本課程具有以下四大特點：

1.知識覆蓋面廣，學科交叉性強

材料分析方法與測試技術是由密切聯系的許多分支學科組成的一個有機整體，涉及了近代物理學、計算機技術、光電子技術以及當今一些科學發現等內容，因此本課程具有知識多、技術密集性和學科交叉性等突出特點。

2.理論性強

課程涉及了眾多分析方法與分析技術，包含了各學科的理論知識，故需要較高的理論基礎。同時，各種分析儀器的原理均不相同，每種方法應用的范圍也各有差異，所以課程學習理論性較強。

3.實訓性高，即實操要求高

近年來，眾多高校配置了一些較為先進的現代分析設備，這些儀器均需要對使用者進行充分系統的培訓，這就要求學生在理論基礎達標后，對儀器進行實際操作，并能靈活應用于自身的專業實驗中。

4.某些章節過于抽象

由于某些大型精密分析儀器，價格昂貴，對工作條件和環境要求高，無法對學生開展現場教學或開放實驗。同時儀器不能隨意搬動和拆開，所以講到儀器組成結構及工作原理時只能紙上談兵，學生對這部分內容則只能通過圖片與自身理解，故極為抽象。

三、《材料分析方法與測試技術》課程教學現狀與問題

20世紀四十年代末，物理學革命使分析化學的方法明顯增多，而儀器分析則逐步發展成為獨立的一門學科，20世紀末，材料分析方法與測試技術基于分析化學、儀器分析的基礎發展而來。由于學科與多學科交叉，與現今科學聯系緊密，故更新極為迅速。課程教學中問題重重，主要體現以下三點[6]：

1．教學文件的完善教材更新緩慢，且針對性差

2．課程本身缺乏體系

3．課程缺乏實踐教學，均以表面介紹為主

四、《材料分析方法與測試技術》課程教學改革方法與效果

1．多媒體教學

多媒體教學是20世紀80年代開始出現的一種現代化教學手段。本課程自行制作并收集了大量的儀器分析圖片、Flash等，使分析原理、操作流程等較為枯燥的問題變得充滿趣味性，增加了學生學習的主觀能動性。

2．與專業實驗、綜合實訓、專業實訓課程建立有機結合

《材料分析方法與測試技術》使學生掌握了更多的分析檢測方法與手段，提供了廣泛的思維方式，為學生綜合實訓、專業實訓、畢業論文等提供了必要的知識基礎。傳統的專業實驗、綜合實訓、專業實訓均以常規測試方法為基礎，而經過本課程教學后，為學生提供了更多的方法與手段。

為保證課程的教學與實訓有效的結合，課程教學分為兩大部分：常規教學與開放實驗。均提供一部分時間作為儀器介紹，包括儀器操作，儀器分析實例講解，儀器在專業應用發展概述等。同時，提供儀器開放時間，使有興趣的學生能夠進一步熟悉儀器。經過各課程間有機結合，起到了較好的改革效果，主要體現在：

（1）提高了學生的動手能力。學生對專業分析測試技術有了較為全面的掌握，并能夠實際操作使用儀器。

（2）提高了學生發現問題解決問題的能力。作為工科院校，培養工程類人才是我們的首要目標，通過本課程的教學，學生能夠機敏的發現專業生產實踐問題并利用所學知識解決問題。

3．演示教學

本課程配置了實驗時間10-12小時。在常規課程講授后，在專業實驗室內對學生進行現場演示教學，這樣可有效地提高教學質量并降低學生的學習難度。

4．開放實驗

開放實驗是由學生為主，教師為輔。從提出方案、設計路線、具體實驗操作等均由學生完成，通過開放實驗能夠進一步提高高分子材料專業學生的高分子材料理論知識和工程能力，提高學生的團隊意識和動手分析能力，培養學生科研創新精神。其中在開放實驗中，學生經常性利用現代分析儀器進行分析測試，這就要求學生必須具有較高的理論基礎與儀器操作水平。同時這又在一定程度上有效地增進了本門課程的教學水平。

參考文獻：

[1]潘志娟.　纖維材料近代測試技術[M].　中國紡織出版社，2005.

[2]方惠群.　儀器分析[M].　科學出版社，2002.

[3]李青山，楊秀英，陳明彪.　高分子材料鑒別技術[M].　化學工業出版社，2012.

[4]曾幸榮.　高分子近代測試分析技術[M].　華南理工大學出版社，2007.

[5]王曉春，張希艷.　材料現代分析與測試技術[M].　國防工業出版社，2010.

[6]趙永福，羅楊合，張志.　專業化特色《儀器分析》課程教學改革探索與實踐[J].　廣東化工，2012，39（6）：　242-244.

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2016年碩士研究生統一入學考試初試分數現已公布，現公布我院2016年碩士研究生招生調劑政策，歡迎廣大考生調劑到我院就讀。

目前材料學院各專業接收調劑，歡迎符合國家復試要求的考生調劑到我校攻讀碩士研究生。專業包括：

(1)材料科學與工程(080500)：研究方向包括：復合功能與智能纖維材料;高性能聚合物及其纖維;納米纖維材料科學與工程;生物基及環境友好高分子材料;紡織材料循環再利用技術。

(2)化學工程與技術(081700)：研究方向包括：反應工程;傳遞工程;精細化學品合成與應用;綠色紡織品助劑與功能精細化學品;現代儀器分析。

(3)紡織化學與染整工程(082103)：研究方向包括：生態紡織品檢測與評價;新型紡織化學品研發與應用;功能紡織品研發與評價;清潔染整加工新技術。

紡織化學與染整工程學科是北京市重點建設學科，擁有中國合格評定國家認可委員會(CNAS)授權資質的“服裝安全研究檢測中心”、“服裝材料研發與評價北京市重點實驗室”、教育部“中小學學生裝(校服)研究中心”和“服裝材料與工程北京市實驗教學示范中心”，建設了高水平的以現代分析測試技術為核心的服裝材料研究與檢測中心和以現代加工技術為核心的數碼印花工作室，擁有一系列具有國際先進水平的分析測試儀器和染整加工處理設備，價值超過2千萬元，為高水平的科研與教學提供了良好的條件保障。有碩士生導師13人，其中教授5人，副教授8人，博士生導師1人，具有博士學位9人。

聯系人：張老師

電話：18614071602

QQ：472142635

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Embracing with three elements which are sense, response and feedback, smart textiles is a development trend of textile and apparel industry and research goals for military of many countries as well. This paper analysed the technology status quo and characteristics of several typical kinds of smart textiles, and discussed their application potential on military equipments.

1概述

智能材料是模仿生命系統、具有感知和驅動雙重功能、對使用環境敏感且能對環境變化做出響應的材料，其顯著特點是將高技術的傳感器和執行元件與傳統材料結合在一起，賦予材料以新的性能，使無生命的材料具有越來越多生物所特有的屬性。感知、反饋、響應是其三大要素。智能紡織品是其中的一個重要分支，同時具有感知、反饋、響應的特性以及紡織品柔軟可穿用的特點。

能夠感知外界環境變化、并根據外界環境變化判斷作出應對措施、然后進行相應的結構或性能調整來適應外界環境的智能紡織品，一直以來都是各國軍方夢寐以求的。例如，能夠隨著環境顏色變化而調整自身顏色的“變色龍”迷彩紡織品，能夠自動調節溫度來適應環境溫度變化的紡織品，能夠遠程探測士兵生理參數、受傷部位及程度并進行調節和治療的電子信息紡織品，能夠在可見光波段實現隱身的高級智慧型功能紡織品等等，無一不是各國軍方追求的 目標。

根據目前已有的報道和研究，典型的智能紡織品主要有以下幾大類：電子信息智能紡織品、變色紡織品、相變材料和智能調溫紡織品、形狀記憶高分子及紡織品、基于水凝膠的智能紡織品和基于人工周期性結構的隱身紡織材料。本文結合這幾類智能紡織品的特點以及軍用紡織品的應用要求等，就其研發現狀及其在軍用裝備方面的應用進行了 探討。

2典型的智能紡織品及其在軍用裝備上的應用

2.1電子信息智能紡織品

微電子信息技術和紡織技術的完美結合，造就了電子信息智能紡織品。嚴格說來，該類紡織品表現為通過多種信息處理系統實現對多種信息的探測或處理，只是多個分系統的組合；是多功能的集合，還停留在功能材料的智慧水平，屬于消極智能紡織品。比如可穿戴的計算機、用以檢測人體生理指標的LifeShirt、用以探測彈傷位置的SmartShirt等。目前已商業化的部分電子信息智能服裝如表 1 所示。

微電子元件和紡織品的結合有 3 種技術水平：（1）模塊化技術：將電子元件作為紡織品的附件，電子元件和紡織品的功能各自獨立，比如Philips Levi’s的ICD款式的夾克；（2）嵌入式技術：電子元件被接合到紡織品的某一部分織物中，比如附加在織物上通過導電紗線連接的電路板，基于織物的柔性傳感器、整合電路等；（3）基于纖維的技術：部分或所有必須的電子元件及傳感器直接由纖維和織物構成。

無論何種技術水平，電子信息智能紡織品的關鍵技術在于電子元件的微小型化及柔性化。其中，電子元件的微小型化屬于電子技術范疇，而柔性化則大多需要通過紡織技術來達到。目前文獻中報道研究的柔性化電子器件主要有織物傳感器、織物電極、可傳輸信號的導電纖維或紗線、織物線路板、柔性顯示器等，如圖 1 所示。以上各種織物傳感器類產品都是通過將導電物質涂敷于織物上或將導線織入織物等方式賦予織物導電性能來實現的。因此，研發并掌握具有傳輸信號功能的導電纖維和織物的關鍵技術是電子元件柔性化的根本。

目前已商業化的這些電子信息智能紡織品給了各界極大的鼓舞和信心，但它們還存在一些亟待解決的問題，如能源供應、柔性集成電路、電子部件的耐水洗和耐汗漬等性能以及各接口的穩定性問題等。

美軍和我國軍方都已展開了對該類紡織品的研發及應用，主要集中在電子元器件的微小型化和柔性化，基本處于模塊化和嵌入式水平階段?？梢灶A見，未來戰場上，單兵只需穿著一件信息化作戰服裝，就可以通過服裝上內置的各種傳感器來感知戰場和人體的各種狀態變化，探測槍傷的位置并給藥，通過內置的柔性鍵盤和開關來處理獲得的信息，并通過無線信息傳輸技術將這些信息傳送給指揮部門或鄰近的戰友，從而接受指揮部門的命令或戰友的信息。

2.2變色紡織品

變色材料是指其顏色隨著外界環境變化而發生改變的物質。材料變色的基本原理是基于當相應的外界條件發生變化時，材料對可見光的吸收光譜發生變化。變色材料實質是變色染料或顏料，通過將具有變色功能的單體與其他單體共聚或作為側基引入獲得。根據發生響應的外界條件，變色材料可分為光致、熱致、電致、壓敏和濕敏變色材料，表 2給出了其中 4 類材料的特點。

一般通過 3 種途徑可以獲得變色纖維：（1）在溶液紡絲過程中加入變色染料和防止染料轉移的試劑，如日本松田色素化學工業公司生產的變色纖維；（2）將變色染料制成色母粒，通過熔融紡絲制成變色纖維，如日本帝人和可樂麗公司制成的皮芯結構的變色纖維；（3）在纖維表面進行涂層或聚合。其中第 3 種方法還可以直接應用于紗線或紡織品。具有實用價值的變色紡織品必須具有以下特點：（1）必須能夠發生可逆的變色；（2）變色響應速度快，一般為毫秒至秒級；（3）顏色穩定；（4）顏色的重現性、耐疲勞和反復變色性好。

研發用于軍用裝備的變色紡織品必須選擇合適類型的變色染料并通過適當的途徑應用到紡織品上。雖然光致和熱致變色染料得到了更多的研究和關注，但由于光強和溫度屬于自然條件，對其敏感的變色染料難以人為主動控制，因此只有通過電場變化控制的變色染料才可以做到人為控制變色，即到任何環境都可以人為調控紡織品的顏色。通過研制變色纖維的方式獲得的紡織品具有較好的水洗性和摩擦牢度。該技術可用于軍用變色迷彩的研發。

2.3相變材料和智能控溫紡織品

根據溫度的不同，物質的相態可以發生轉變，即發生固－液、固－氣、氣－液的相轉變，在相轉變過程中，物質從環境吸收熱量或向環境中釋放熱量。相變材料就是能夠隨環境溫度變化而發生相轉變的物質。作為適于工業化應用的相變材料必須具有相變溫度合適、儲熱能力強、相變過程中體積變化小、可逆性好、過冷程度低、導熱快、價格低等特點。

目前得到廣泛研究的幾類相變材料的性能特點如表 3所示。

為解決相變材料在紡織品中的有效含量比較有限、可智能控溫時間較短的問題，可采用微膠囊、中空纖維、原位復合等技術途徑，將數量較多的相變材料有效包容于纖維或紗線之中。同時，選用或專門研發熱焓大的相變材料，使單位質量的相變材料發生相變時產生較多的能量，則有可能使相變材料成為具有實用價值的智能控溫紡織品。

由于相變材料只在溫度發生變化時才釋放或吸收熱量，因此相變材料適于用于環境溫度變化比較頻繁的場合，比如駐守于極冷地區、需要往返于室外和室內條件下的戰士或司爐員。要達到較好的衣內恒溫效果，服裝體系必須具有較好的密閉性以保證衣內的微氣候。

2.4形狀記憶高分子材料及紡織品

形狀記憶高分子材料是指具有某一原始形狀的制品，經過形變并固定后，在特定的外界條件下能自動回復到初始形狀的一類材料，主要為熱敏形狀記憶高分子材料，即受外界溫度刺激后其形狀和性能能夠做出預定反應。該類高分子為兩相結構，由記憶起始形狀的固定相和隨溫度變化能可逆地固定和軟化的可逆相組成。

常見的幾種形狀記憶高分子材料為交聯聚乙烯、聚降冰片烯、聚乙烯 聚己內酰胺的接枝共聚物、形狀記憶聚氨酯（SMPU）等，其中SMPU由于具有 －30 ～ 70 ℃可調的形變回復溫度、加工容易、形變量可達 400%、耐候性和重復形變效果佳等特點，得到了廣泛的研究和應用開發。如通過SMPU膜獲得的智能防水透濕、藥物緩釋和保溫織物，可隨溫度變化膜的孔隙變大使透氣率透濕量增加；通過SMPU乳液對棉麻織物進行抗皺免燙保形整理；通過SMPU模具制得的便攜式餐具等，在到達形變溫度以上時，可以回復到初始狀態。

以上列舉的幾種SMPU材料在軍用裝備上均有很大的應用前景，比如通過SMPU可以制作可改變形狀的生活便攜用具，使其體積較小便于攜帶，而在使用時，只要給以一定的形變回復溫度，就可使生活用具恢復原來形狀。但是應用形狀記憶高分子或紡織材料時必須選擇合適的形變回復溫度和形變回復次數，再根據這個要求設計兩相結構的比例。

2.5基于水凝膠的智能紡織品

水凝膠是高分子鏈之間以化學鍵或物理作用力形式形成的交聯結構溶脹體，是由水和高分子網絡所組成的復合體系，是一種智能材料。水凝膠的一個重要特性是在一定的環境刺激條件下會發生體積相變，即當外界環境連續變化時，凝膠體積產生連續變化。根據響應的刺激信號不同，智能水凝膠可分為pH響應型、溫敏型、光敏型、電場響應型、磁場響應型等。高分子水凝膠的合成以丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物、丙烯酸及其衍生物的均聚物和共聚物為主。

將水凝膠采用涂層、接枝共聚、紡絲等方法制成智能凝膠纖維或織物，可用于智能調溫、抗浸、防滲透紡織品等。根據軍用裝備使用的環境條件，選擇水凝膠對環境變化的響應時間、響應速率、響應體積變化率是研發相關軍用紡織品的技術關鍵。

2.6基于人工周期性結構的隱身紡織材料

嚴格意義上來說，隱身材料屬于超材料的范疇，是一種人工結構材料，但由于其具有極其特殊的結構和超性能，在本文中也簡單加以闡述。

電磁波入射到物體上后，當不能被反射、或被完全吸收、或電磁波改變方向從該物體的邊緣傳播過去而不透過該物體時，該物體對于偵視手段具有隱身功能。通過以下途徑可實現隱身：（1）吸收電磁波或降低對電磁波的反射率，如各類吸波材料；（2）改變電磁波在介質中的傳播方向，使得電磁波繞過該介質繼續向前傳播，即該介質對于電磁波而言是透明和不存在的，如左手材料或負折射率材料、光子晶體等。

其中，第 2 種途徑主要通過在材料上刻蝕周期性結構而獲得負的磁導率和負的介電常數來實現。早在1968年，俄國物理學家Veselago就對電磁波在介電常數ε和磁導率μ同為負數的介質中的傳播特點作過純理論研究，但是直到1999年，D.R.Smith和倫敦大學帝國理工學院的Pendry利用周期性排列的金屬條和開口金屬諧振環才制備了在微波 9.3 GHz波段同時具有負的介電常數和負的磁導率的介質，在該波段，微波可以繞過該介質向前傳播，實現隱身。

雖然負折射率在概念上還存在爭議，但事實已經表明，人工結構材料如光子晶體可以用來控制光的傳播，且可以通過人工控制周期性結構尺寸以控制不同波段的光的傳播。今后的研究方向是進一步減小結構尺寸、獲得較為寬泛的可見光頻段、可控制可見光傳播方向、具有負折射率的光子晶體。

紡織纖維本身具有微米級的直徑，如果在較小尺度上刻蝕周期性結構，以獲得具有負折射率效果的紡織纖維，將是一件激動人心的事情，可以實現真正意義上的隱身。當士兵穿上這種纖維制作的服裝時，可實現隱身。

3結論

總而言之，智能紡織品由于具有一般功能材料和高性能材料難以企及的智慧水平，即根據環境變化作為反饋并改變自己的行為，將是未來紡織行業的研發重點。相變材料、變色材料、電子紡織品、形狀記憶紡織品和基于水凝膠的智能紡織品目前已得到了極為廣泛的研究和關注，基本理論清晰，面對工業化應用的相關產品、需要解決的關鍵技術也比較清楚，這些為其在軍用裝備上的開發應用奠定了基礎。具體如相變控溫服裝、變色迷彩、信息化作戰服裝、形狀記憶生活用具和智能防滲透或抗浸服等，實現這些功能只需假以時日，同時努力提高實現的效能并解決附生的其它問題。而超材料 ―― 人工結構隱身材料已經實現了微波段特定頻率的隱身，尚處于實驗室起步階段，但為實現真正意義上的光學隱身技術指明了前進的方向。目前這些技術雖然還遠未達到實際應用技術水平，但一旦實現，必將徹底改變未來的戰爭模式，值得跟進和開展相關探索性的基礎理論和技術研究。

參考文獻

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[3] 顧振亞，陳莉. 智能紡織品的設計與應用[M]. 北京：化學工業出版社，2006.

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1．1混凝土施工技術

在當今建筑工程中，經常被采用的是混凝土施工。這就導致出現一個問題，如果一旦混凝土在施工過程中出現質量問題的話，必然會導致整體的工程建筑施工出現質量的下滑和偏差，極易出現所謂的“豆腐渣工程”。在日常報紙、雜志上，我們不難看到諸多相關的報道。所以，我們已經認清混凝土施工技術在土建工程施工中的重要作用。所以經過不算的總結，現在已經總結出一套完整的建筑施工技術鏈條。在準備期間，我們一般事先準備諸多材料。包括澆筑設備、混凝土運輸工具等等。此外，還要采取合理、科學的施工工藝加以保證。

1．2鋼筋工程技術

如今，我們在報紙上經常能看到安全事故的報道。這說明，我們現階段的建筑安全理念以及措施還不夠完善。合理。而導致這個問題發生的最為基本的原因，則是由于鋼筋工程技術還有待于完善和提高。鋼筋焊接質量的不過關，或者達不到相關的質量要求。這就要求我們必須采取行之有效的工作流程，合理安全的工作理念，以及要樹立認真負責的建筑態度。最為主要的則是要不斷地加強和提高鋼筋工程技術，才能有效地保證事故的減少。

1．3防水工程施工技術

前面說到經常見諸報端的安全事故，不僅僅都是由于鋼筋工程技術的不足引起的，這只是我國在土木建筑領域不足的一個方面。相當多的是由于防水工程施工技術不足引起的。我們知道，在土木建設工程當中，為了防止漏水等質量問題，一般都會進行專門的防水工程施工作。但是還是由于技術不過關，以及在質量、監督方面出現的諸多漏洞，才直接導致問題的發生。由此，我們才痛定思痛，在防水工程施工的過程中，不斷的積累和總結經驗。采用新型的防水材料和科學的防水工程流程，從此行之有效的避免漏水等問題的發生。

2施工技術的改進

2．1新型高分子材料

正是由于在當今建筑過程中問題的不斷頻發，我們才必須要對建筑技術進行革命性的創新。不斷加強自身的建筑質量、提高建筑的堅固性以及耐久性。這是面對現實，所作出的必然性選擇，以便加強建筑質量。土建工程是與諸多領域都有聯系的。這就為我們技術的提高提供了良好的技術儲備和可能。正是因為如此，新型高分子材料因為自身的特性。從而能夠顯著的提高其建筑的承載力。所以也被越來越多的建筑行業所認可，也逐漸在建筑工程中被越來越多的使用。不僅如此，其新型高分子材料能夠更好地阻隔地下水。也能有效地保護地基的安全，進而更好限度的保護建筑的安全，以及提高建筑的年限。

2．2高性能混凝土技術

混凝土作為建筑行業使用材料的元老，已經在建筑領域中大量使用。但是隨著技術的不斷提高，產生了高性能混凝土。高性能混凝土技術更大程度上提高了混凝土的特性，也提高了建筑的堅固性和耐久性。不僅如此，高性能混凝土技術也能行之有效的抗震性能。從而能夠最大限度的保護建筑，并且能夠延長建筑的自身使用年限。目前為止，高性能混凝土技術已經被大量運用到建筑行業的方方面面，得到非常廣泛的運用。

2．3土工復合物

為了更好地保護建筑，在不斷提高建筑質量的同時，也提升了建筑的保護措施。由此衍生出了土工復合物。而土工復合物最大的作用就是建筑，其自身特性能夠進一步提高建筑的強度。不僅如此，土工復合物會明顯改善建筑自身的排水性以及承壓力。就是因為這個特性，土工復合物已經被廣泛運用到建筑的各個領域。

2．4抗震技術的提高

我國是一個地震頻發的國家，對此我國在房屋抗震級數的設定上也有具體的表述。相對于地處在地震帶上，諸如四川等地，和身處平原的房屋抗震級數是不盡相同的。即使如此，我們對于防御地震的技術也在不斷的總結和提高?？梢哉f，土木建筑技術的一個主要研究方向就是抗震技術。如果土木建設是處于地震帶上的時候，在抗震結構設計上一定會采用復雜的抗震結構設計。到目前為止，我們已經積累了相當豐富的抗震技術經驗，這相當大程度的為我們抗震技術的提高提供了可能。

3結語