導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇化學(xué)材料科學(xué)與工程，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

化工材料科學(xué)與工程是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力之一，同時(shí)能夠帶動(dòng)信息技術(shù)與生物技術(shù)的發(fā)展。在以科學(xué)技術(shù)為主導(dǎo)的當(dāng)今社會(huì)中，無論是高校中還是化工企業(yè)中，都需要培養(yǎng)化工材料科學(xué)與工程的專業(yè)人才，創(chuàng)新材料科學(xué)與工程的發(fā)展。從化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展中找尋其中存在的問題，以便于后期的工程技術(shù)研發(fā)。

1 化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展歷程

化工材料科學(xué)與工程的從個(gè)個(gè)單一分來的學(xué)術(shù)系統(tǒng)中，逐漸實(shí)現(xiàn)走向了科學(xué)之間的相互融合。在社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程中，材料科學(xué)的應(yīng)用與社會(huì)建設(shè)步伐息息相關(guān)。單一化的材料科學(xué)發(fā)展不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求，各個(gè)材料學(xué)科之間應(yīng)該實(shí)現(xiàn)相互交叉、滲透、移植，從細(xì)分最終走向綜合化的發(fā)展。在20世紀(jì)40年代，基礎(chǔ)科學(xué)與工程之間的相互滲透較差，固體物理學(xué)與材料工程學(xué)之間的互不融合。從60年代起，材料科學(xué)與工程學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)交互，材料科學(xué)與材料工程之間的大部分內(nèi)涵能夠?qū)崿F(xiàn)重疊，化工材料科學(xué)與工程得到了教育界的廣泛認(rèn)可[1]。

1.2 化工材料科學(xué)與工程在教育界的發(fā)展

化工材料科學(xué)與工程是高校教育中的重點(diǎn)內(nèi)容，該門學(xué)科經(jīng)過多變的研究與演變，衍生出中諸多的子學(xué)科。以美國麻省理工學(xué)院材料學(xué)科專業(yè)演變?yōu)槔c化工材料科學(xué)與工程相關(guān)的專業(yè)課程有：地質(zhì)與采礦工程、采礦與冶金、冶金與材料科學(xué)等。歐美等國家將在材料教育方面的認(rèn)識(shí)比較深，將很多高校中的冶金、陶瓷、電子材料等科目統(tǒng)稱為材料，材料教學(xué)內(nèi)容逐漸擴(kuò)大，應(yīng)用到社會(huì)建設(shè)中的諸多領(lǐng)域中。目前，我國重點(diǎn)高校相繼設(shè)立材料科學(xué)與工程學(xué)院，針對于化工方面的教學(xué)改革，在原設(shè)置專業(yè)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了非金屬的工程材料的內(nèi)容?；げ牧峡茖W(xué)與工程的發(fā)展能夠打破原專業(yè)設(shè)置的界限，加強(qiáng)專業(yè)間的滲透和聯(lián)系，教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了更新。截止至2003年7月份，具備材料科學(xué)與工程的院校占據(jù)我國的高校的總數(shù)的34%?；げ牧峡茖W(xué)與工程的教學(xué)逐漸展現(xiàn)出了新思路[2]。

2 化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展趨勢

2.1 化工材料科學(xué)與工程教學(xué)中創(chuàng)新性人才培養(yǎng)

化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展，以來社會(huì)化工企業(yè)的技術(shù)研發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為了更好的促進(jìn)化工材料科學(xué)的發(fā)展，在未來的科技社會(huì)中，化工材料科學(xué)與工程還需要與教育實(shí)現(xiàn)緊密結(jié)合。促進(jìn)化工新材料的研發(fā)與應(yīng)用，需要在高校中培養(yǎng)優(yōu)秀的材料科學(xué)人才，與社會(huì)高精尖材料研發(fā)機(jī)構(gòu)構(gòu)成聯(lián)動(dòng)機(jī)制。對于材料科學(xué)的人才培養(yǎng)要求極為嚴(yán)格，一方面需要學(xué)生具有較好的結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)，另一方面還要向?qū)W生傳授學(xué)生微系統(tǒng)、納系統(tǒng)、生物系統(tǒng)。同時(shí)還需要進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)、性能、工藝等工程的研究，以計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行材料科學(xué)的模擬研發(fā)。高校能夠?yàn)樯鐣?huì)輸送創(chuàng)新性的人才，是社會(huì)化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展的關(guān)鍵。創(chuàng)新性人才的能夠促進(jìn)化工新材料的研發(fā)，保障化工材料領(lǐng)域更新[3]。

2.2 化工新材料的研發(fā)

在科技信息不斷發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)中，對于化工材料的研發(fā)技術(shù)越來越先進(jìn)，我國化工材料科學(xué)與工程的未來發(fā)展，需要與科技信息技術(shù)相互融合，研發(fā)出具有更多功能的化工新材料。這些新材料的研發(fā)與應(yīng)用能夠在傳統(tǒng)材料的優(yōu)勢基礎(chǔ)上，為人們的生活提供更多的便利。

2.2.1 纖維材料

化工新材料“十三五”發(fā)展規(guī)劃在即，很多具有高技術(shù)含量、高價(jià)值知識(shí)密集和技術(shù)密集的新型材料，在社會(huì)建設(shè)中能夠發(fā)揮出無線的潛力。這些新材料與傳統(tǒng)的材料相比，在質(zhì)量上更加的輕便，在性能上的更加的好，在功能上更加的強(qiáng)大，附加值更加的高。那么何為化工新材料，化工新材料是指一些包含高性能纖維復(fù)核材料，這些才能夠在國防軍工、航空航天、新能源及高科技產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，同時(shí)化工新材料在建筑、通信、機(jī)械、環(huán)保以及海洋開發(fā)中用途更大。有專家指出，全球纖產(chǎn)量在近十年內(nèi)的長幅為3%，而高性能的纖維在全球范圍內(nèi)產(chǎn)量增長能夠達(dá)到30%，也就是說，在未來的幾年間是高性能纖維發(fā)展的黃金期[4]。

2.2.2 聚酰亞胺

有機(jī)高分子材料也是化工新材料的另一類，與傳統(tǒng)的高分子材料相比，聚酰亞胺的綜合性比較強(qiáng)，特點(diǎn)突出。聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、分離膜、納米、液晶、激光等領(lǐng)域。在物理性質(zhì)上，耐高溫達(dá) 400℃以上，長期使用溫度范圍-200～300℃，熔點(diǎn)特征不明顯。并且該種材料絕緣性能極高。通常情況下，103赫下介電常數(shù)為4.0；在化學(xué)性質(zhì)上，聚酰亞胺可以被分為脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亞胺三種。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點(diǎn)，不論是作為結(jié)構(gòu)材料或是作為功能性材料，其在微電子領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。

3 結(jié)語

綜上所述，化工材料科學(xué)與工程化工研發(fā)領(lǐng)域中的重點(diǎn)內(nèi)容，提升對于化工材料科學(xué)與工程的研發(fā)，能夠有效的促進(jìn)化工領(lǐng)域發(fā)展。本文對化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，與社會(huì)發(fā)展趨勢相互結(jié)合，研究其在未來的發(fā)展方向。在未來，需要對化工材料科學(xué)與工程教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新性人才培養(yǎng)，鼓勵(lì)化工新材料的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)造未來。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉海定，湯愛濤，潘復(fù)生，左汝林.材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].材料報(bào)，2004，09：5-7.

篇2

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）08-0140-02

進(jìn)入21世紀(jì)，我國高等教育已由精英教育走向大眾化教育。新建本科院校是指1999年我國高校實(shí)行擴(kuò)招以來，隨著我國高等教育規(guī)模的擴(kuò)張和高等教育體制改革的不斷深化，專科學(xué)校通過合并、重組或獨(dú)立升格的普通本科高校。如今，新建本科院校已成為我國高等教育中重要的組成部分，在推進(jìn)我國高等教育向大眾化發(fā)展過程中發(fā)揮了重要的作用。新建本科院校的主要任務(wù)是培養(yǎng)適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才，要求這類應(yīng)用型人才能夠較好地掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，并且將理論轉(zhuǎn)化為應(yīng)用。即既可以將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)，又具有應(yīng)用專業(yè)理論分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。為培養(yǎng)應(yīng)用型人才，新建本科院校普遍采取理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方法，努力培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和靈活的實(shí)踐運(yùn)用能力。[1]

一、實(shí)踐教學(xué)目前存在問題

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)，分析解決實(shí)際問題的重要環(huán)節(jié)。通過實(shí)踐教學(xué)使學(xué)生對所學(xué)專業(yè)具有一定的感性認(rèn)識(shí)，并為后繼課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)[2、3]。但是，通過廣泛調(diào)研、走訪兄弟院校及參加相關(guān)會(huì)議交流，在化學(xué)化工及材料專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)過程中，存在一些共性問題：

1.沒有建立穩(wěn)定的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)基地。一方面，企業(yè)面臨著很大的競爭壓力，生產(chǎn)任務(wù)繁重，再加上學(xué)生人數(shù)眾多，企業(yè)怕學(xué)生實(shí)習(xí)影響安全生產(chǎn)，不愿接受學(xué)生的實(shí)習(xí)；另一方面，學(xué)校為保證實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，要考慮專業(yè)對口、技術(shù)水平高的大型企業(yè)，所以尋找穩(wěn)定的實(shí)習(xí)單位較為困難。另外，沒有穩(wěn)定的實(shí)習(xí)基地，指導(dǎo)老師無法提前進(jìn)行實(shí)習(xí)準(zhǔn)備工作，大大影響實(shí)習(xí)的質(zhì)量。

2.傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式的弊端。傳統(tǒng)實(shí)習(xí)模式是單純的現(xiàn)場參觀實(shí)習(xí)，這種模式雖然能增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，在一定程度上激勵(lì)學(xué)生的實(shí)習(xí)積極性。但是參觀實(shí)習(xí)虛多實(shí)少，學(xué)生只是單一的參觀，不能動(dòng)手操作，加上怕影響企業(yè)生產(chǎn)，大部分學(xué)生幾乎就是走馬觀花，很難對實(shí)際的生產(chǎn)工藝、具體設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理有較全面的了解，嚴(yán)重制約了認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)質(zhì)量的提高。

3.學(xué)校經(jīng)費(fèi)投入不足。由于近年來的不斷擴(kuò)招，使得學(xué)院的實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重短缺。在這種情況下，只得壓縮實(shí)習(xí)時(shí)間，實(shí)習(xí)質(zhì)量難以保證，再加上學(xué)生的不斷增多，教師資源和實(shí)習(xí)場所配置出現(xiàn)相對短缺，難以達(dá)到預(yù)期的實(shí)習(xí)效果。

這樣的實(shí)踐教學(xué)模式使學(xué)生只能在表面上大致了解企業(yè)的生產(chǎn)情況與工藝流程，無法接觸到實(shí)際工程問題，更不能動(dòng)手處理生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，無法激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更不能提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。面對實(shí)踐教學(xué)中存在的種種問題，要求新建本科院校堅(jiān)持教育教學(xué)改革為動(dòng)力，拓展實(shí)踐教學(xué)途徑，全面提升教學(xué)水平。

二、改革思路及措施

篇3

中圖分類號(hào)：G642.44 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）52-0040-02

貴州大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)是安排在學(xué)生學(xué)習(xí)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《熱處理原理及工藝》等專業(yè)基礎(chǔ)課程后進(jìn)行。然而實(shí)習(xí)內(nèi)容多，概念抽象，理論性強(qiáng)，理解困難，常常缺乏成分-結(jié)構(gòu)-性能-用途相互之間的連貫性，綜合分析能力欠缺。還有實(shí)習(xí)安全責(zé)任、設(shè)備老化、生產(chǎn)環(huán)境、經(jīng)費(fèi)不足、技術(shù)更新等諸多因素，往往使得實(shí)習(xí)難以深入開展，流于形式，很容易引發(fā)學(xué)生失落心理，缺乏專業(yè)興趣。生產(chǎn)實(shí)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)踐能力的不可替代實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。電化教學(xué)具有知識(shí)表達(dá)的多樣性、交互科學(xué)性、反饋性、以及教學(xué)管理的開放性、靈活性等突出的特點(diǎn)。在這種背景下，電化教學(xué)在生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)迎來了創(chuàng)新式發(fā)展，必將對實(shí)踐教學(xué)改革有著積極的作用。

一、運(yùn)用電化學(xué)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的實(shí)習(xí)興趣

興趣是對客觀事物選擇的態(tài)度，是積極認(rèn)識(shí)某種事物或參加某種活動(dòng)的心理傾向，表現(xiàn)出高度集中的注意力和較強(qiáng)的求知欲。電化教學(xué)能創(chuàng)設(shè)生動(dòng)、形象、直觀、視聽結(jié)合的教學(xué)環(huán)境，以其新穎性、多樣性、生動(dòng)性、趣味性易吸引住學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。精心篩選學(xué)院專業(yè)教師、企業(yè)校友研究成果簡介和科研項(xiàng)目。以形象、直觀、生動(dòng)的“看圖識(shí)知”方式向?qū)W生介紹材料在生產(chǎn)、生活、社會(huì)發(fā)展中的重要性。學(xué)生通過大信息、多角度的授課模式，感受到“材料與社會(huì)生活息息相關(guān)”，樹立學(xué)好材料學(xué)科的決心和信心。學(xué)生觀看本專業(yè)教師研制的新型GDL-1汽車齒輪、新型GDL-2釬桿、EA4T高速重載列車車軸、大型燃油退火爐等產(chǎn)品制備過程圖像，了解材料制備、檢測、使用過程須用的知識(shí)，深刻體會(huì)新材料可以推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)文明發(fā)展，科技創(chuàng)新生活，明確自己將從事材料領(lǐng)域工作必有良好的專業(yè)基礎(chǔ)，從而激發(fā)學(xué)生對材料學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，自覺地提高了學(xué)生對實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容的重視。

二、利用電化學(xué)教學(xué)，增設(shè)實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，突出重點(diǎn)難點(diǎn)

電化學(xué)教學(xué)能克服實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)時(shí)空的局限性，將圖像、文字、聲音、動(dòng)畫等信息有機(jī)融合，形象生動(dòng)、直觀突出重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)，注重物理、化學(xué)內(nèi)容有機(jī)糅合，不斷優(yōu)化充實(shí)實(shí)習(xí)內(nèi)容。實(shí)習(xí)電化教學(xué)按照成分-結(jié)構(gòu)-性能-用途主線的科學(xué)性和邏輯性，將多學(xué)科零散的知識(shí)點(diǎn)連貫熔融起來，化靜為動(dòng)，化虛為實(shí)，化遠(yuǎn)為近，化抽象為直觀，由表及內(nèi)，深入淺出，解釋疑惑。比如在貴陽某鋼廠實(shí)習(xí)鋼材的制備過程以及中航集團(tuán)某公司表面處理車間的化學(xué)表面處理過程時(shí)，用電化教學(xué)講解GDL-1汽車齒輪、GDL-2釬桿、EA4T高速重載列車車軸等材料冶煉、鑄造、鍛打、塑性變形、熱處理/表面處理、檢測、使用等程序。在對應(yīng)的程序里巧妙地串聯(lián)產(chǎn)品生產(chǎn)、檢測設(shè)備以及使用過程中的操作步驟和方法，把虛構(gòu)球形化原子間的物理化學(xué)作用機(jī)理融解于組織結(jié)構(gòu)、性能演變、理論分析等重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，讓人一目了然。在較短實(shí)習(xí)時(shí)間內(nèi)，電化教學(xué)提供大量無法從實(shí)習(xí)過程中直接獲取的知識(shí)，多學(xué)科知識(shí)貼近材料實(shí)物的生產(chǎn)實(shí)踐，解決傳統(tǒng)實(shí)習(xí)教學(xué)無法講清、難以理解的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，更加充分地、清晰地揭示材料生產(chǎn)過程的本質(zhì)。學(xué)生在實(shí)習(xí)中發(fā)現(xiàn)材料生產(chǎn)問題，用抽象-具體-形象的思維加以分解，逐層展示，由易到難、突出重點(diǎn)、剖析難點(diǎn)，步步深入理解多學(xué)科的有機(jī)交融統(tǒng)一，拓寬渠道獲取更多知識(shí)。

三、利用電化教學(xué)，提高實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量

電化教學(xué)使微觀世界宏觀化，抽象內(nèi)容具體形象化，活躍了實(shí)習(xí)教學(xué)氣氛，增加了實(shí)習(xí)改革教學(xué)的感染力，提高了實(shí)習(xí)效果和質(zhì)量。如模擬仿真軟件，演示新型GDL鋼材料制備-過程處理-組織觀察-性能測試的生產(chǎn)過程，以虛構(gòu)的球形化原子來展示微觀運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，演繹不同成分GDL鋼材料冶煉-凝固相變、塑性形變、表面化學(xué)處理等過程中相應(yīng)的組織、性能演變，來理解GDL鋼不同的用途要求。抽象化生動(dòng)，讓學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)、分析材料設(shè)計(jì)、制備、檢測、使用全過程。以材料用途為目標(biāo)，微觀世界宏觀化、具體形象化，學(xué)生能獨(dú)立地步步深入，多角度綜合分析選取材料以及生產(chǎn)過程，有利于鞏固、吸納相關(guān)學(xué)科知識(shí)，理解材料成分-組織-性能-用途內(nèi)在聯(lián)系，清晰地認(rèn)識(shí)材料學(xué)科的整體性、復(fù)雜性以及關(guān)聯(lián)性，樹立了正確的材料學(xué)科觀念，培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、變化、發(fā)展的觀點(diǎn)，合理地、系統(tǒng)地、創(chuàng)新地解決問題的能力，有效地保證實(shí)習(xí)教學(xué)改革質(zhì)量和效果，也為學(xué)生將來就業(yè)、工作增添了自信心和競爭力。

四、利用電化教學(xué)，全面提高學(xué)生的素質(zhì)

電化教學(xué)可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。在實(shí)習(xí)電化教學(xué)過程中，齒輪、釬桿、高速重載列車車軸等典型材料成功生產(chǎn)案例，潛移默化塑造學(xué)生正確的人生觀、價(jià)值觀、世界觀。典型材料成分-組織結(jié)構(gòu)-性能-用途交替對應(yīng)演示，強(qiáng)化學(xué)生唯物辯證的工程意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣，主動(dòng)積極地去獲取交叉學(xué)科知識(shí)和發(fā)展智力，有力地培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、思維辯證能力、分析問題能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力。在中航集團(tuán)公司某熱處理車間實(shí)習(xí)期間，以軍工企業(yè)文化熏陶塑造人，6～8位學(xué)生一組的形式參與某液壓泵零件熱處理工藝培訓(xùn)教材的動(dòng)漫插圖比賽，全面訓(xùn)練了學(xué)生用腦、眼、手的基本技能。學(xué)生觸發(fā)多種感官功能后，能持久保持學(xué)習(xí)興趣，最大限度地調(diào)動(dòng)實(shí)習(xí)教學(xué)的積極性。學(xué)生十分愿意接觸學(xué)習(xí)現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)和知識(shí)，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)材料與計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)的主動(dòng)性，求知欲熱情高漲，激發(fā)了他們的想象力和創(chuàng)造力。學(xué)生間通力合作，充分發(fā)揮聰明才智，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作與競爭創(chuàng)新能力。

實(shí)習(xí)電化教學(xué)改革，有效地激發(fā)了學(xué)生的實(shí)踐積極性，充分發(fā)揮其主動(dòng)獲知的精神。學(xué)生能在短時(shí)間內(nèi)掌握專業(yè)實(shí)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)，加深理解材料學(xué)科的辯證統(tǒng)一內(nèi)在聯(lián)系本質(zhì)，吸收消化更多學(xué)科知識(shí)，開闊視野，發(fā)展智力，提高了實(shí)習(xí)質(zhì)量。反之，有力促進(jìn)電化教學(xué)在實(shí)習(xí)教學(xué)改革中創(chuàng)新地發(fā)展。

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篇4

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）23-0102-02

據(jù)報(bào)道，截至2013年底我國開設(shè)工科專業(yè)的本科高校1047所，占本科高?？倲?shù)的91.5%；高等工程教育的本科在校生達(dá)到452.3萬人，占高校本科在校生規(guī)模的32%。當(dāng)前我國高等工程教育的目標(biāo)是培養(yǎng)社會(huì)需要的高級(jí)工程技術(shù)人才，但是現(xiàn)階段的教育模式并不能滿足社會(huì)發(fā)展所急需要的專業(yè)技術(shù)人才，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加速，在今后很長時(shí)期內(nèi)，工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)?chuàng)新型高素質(zhì)工程技術(shù)人才的需求將日益迫切。[1]教育部2010年6月正式啟動(dòng)的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量的各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)。然而在實(shí)踐過程中，高校除了面臨著更新教學(xué)理念、提高教師能力、增加教育投入、加強(qiáng)學(xué)風(fēng)考風(fēng)建設(shè)等諸多問題之外，課程建設(shè)同樣面臨著配套改革的艱巨任務(wù)。

由于材料力學(xué)課程作為土木工程、輸電工程、給排水、工程管理、熱能動(dòng)力、建筑環(huán)境、機(jī)械等相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，因此其課程體系、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法能否適應(yīng)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃要求對于后續(xù)專業(yè)課的開展具有深遠(yuǎn)影響。本文以東北電力大學(xué)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)專業(yè)開設(shè)的材料力學(xué)課程為背景，就教學(xué)改革的內(nèi)容和具體措施開展研討，旨在探索材料力學(xué)課程在卓越工程師教育培養(yǎng)過程中的改革途徑，提高教學(xué)質(zhì)量。

一、課程特點(diǎn)及改革的必要性

材料力學(xué)課程是一門與工程實(shí)際緊密聯(lián)系的內(nèi)容體系成熟的經(jīng)典課程，具有較強(qiáng)的理論性、邏輯性和系統(tǒng)性。課程以桿件的變形破壞分析為主，要求學(xué)生掌握桿件的內(nèi)力、應(yīng)力和變形的分析研究方法，能對桿件進(jìn)行合理的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。同時(shí)材料力學(xué)也是一門與工程實(shí)際緊密聯(lián)系的課程，有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和分析解決工程實(shí)際問題的能力。要求學(xué)生具備良好的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、大學(xué)物理基礎(chǔ)和理論力學(xué)基礎(chǔ)，還要求學(xué)生具有良好的科學(xué)素質(zhì)和動(dòng)手能力。在系統(tǒng)地理解基本概念和基本理論的基礎(chǔ)上，需要足夠的復(fù)習(xí)時(shí)間并完成一定量的作業(yè)題，同時(shí)結(jié)合課程內(nèi)容設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的課程模式注重的是講授知識(shí)，教學(xué)偏向?qū)W術(shù)化、對授課效果和學(xué)生掌握程度的考量主要以卷面成績?yōu)橹饕侄?，而對學(xué)生工程實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)多以考查方式進(jìn)行。同時(shí)教師多是畢業(yè)后直接進(jìn)入高校工作，工程背景不足且缺少深入施工現(xiàn)場的機(jī)會(huì)和時(shí)間，使得教師的課堂教學(xué)難以結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行。因此造成多數(shù)教師和學(xué)生對實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏足夠的重視，經(jīng)常流于形式。

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的重要內(nèi)容之一是強(qiáng)化學(xué)生的工程能力與創(chuàng)新能力，因此，傳統(tǒng)的課程模式嚴(yán)重影響了卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施效果。為了適應(yīng)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施需要，材料力學(xué)課程必須從理念、內(nèi)容、方法等各方面進(jìn)行相應(yīng)的改革，必須借助計(jì)算機(jī)等新技術(shù)手段及成果，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，探索新的教學(xué)改革途徑。

二、課程改革途徑探索

1.確立“以學(xué)生為本”的現(xiàn)代教育理念

鑒于材料力學(xué)課程理論性較強(qiáng)，采用傳統(tǒng)以教師為中心的教學(xué)方法容易產(chǎn)生“枯燥、難懂、不生動(dòng)”的不良效果。學(xué)生長期處于被動(dòng)接受的狀態(tài)就會(huì)直接或間接扼制創(chuàng)新能力的發(fā)展。要在教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，必須樹立“以學(xué)生為本”、“以學(xué)生為中心”的理念。教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生、發(fā)展學(xué)生為目的。教師以最專業(yè)化、最佳的服務(wù)促進(jìn)學(xué)生最大限度的發(fā)展，才能體現(xiàn)教師勞動(dòng)的最大社會(huì)價(jià)值。應(yīng)以充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，突出學(xué)生主體地位，體現(xiàn)因材施教、個(gè)性培養(yǎng)和鼓勵(lì)創(chuàng)新的教學(xué)思想來指導(dǎo)教學(xué)改革。

2.設(shè)定合理的課程結(jié)構(gòu)

按照卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的目標(biāo)要求，我校“卓越班”的材料力學(xué)課程最多安排84學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)72學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)；制訂了針對不同專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的教學(xué)大綱；開設(shè)討論課和綜合課，培養(yǎng)學(xué)生全局思路和解決方法，引入教學(xué)樓、電廠廠房設(shè)計(jì)等工程實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生的工程思維。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增設(shè)了綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性內(nèi)容，對培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、科學(xué)研究能力、觀察能力、創(chuàng)新能力起到重要作用。安排如桁架設(shè)計(jì)等小型綜合性作業(yè)，運(yùn)用載荷計(jì)算、應(yīng)力分析、截面尺寸設(shè)計(jì)、變形及穩(wěn)定性分析等材料力學(xué)知識(shí)提高學(xué)生的綜合能力。

3.整合及精簡教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)工程需求整合教學(xué)內(nèi)容及結(jié)構(gòu)。將課程中一些繁瑣的理論推導(dǎo)進(jìn)行部分刪減，如慣性積的轉(zhuǎn)軸公式、畸變能公式。內(nèi)容順序進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，如將軸向拉壓變形、扭轉(zhuǎn)變形及彎曲變形的超靜定問題歸納到一起講解，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。在縮減課時(shí)的同時(shí)突出了重點(diǎn)。

根據(jù)具體授課對象選擇教材及授課內(nèi)容。結(jié)合本校實(shí)際，調(diào)查各開課專業(yè)對材料力學(xué)內(nèi)容的職業(yè)需求，以及后繼課程的需要，進(jìn)一步精選傳統(tǒng)內(nèi)容，拓寬基礎(chǔ)內(nèi)容，為引入當(dāng)代前沿技術(shù)開設(shè)窗口與接口，并進(jìn)一步強(qiáng)化基本知識(shí)、基本理論與基本方法對于卓越工程師人才培養(yǎng)的重要性。

根據(jù)最新科技發(fā)展對材料力學(xué)課程的要求及卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃需要，及時(shí)充實(shí)新的教學(xué)內(nèi)容。組合出單元式的課程內(nèi)容模塊，形成按需選用的開放式課程體系。

4.強(qiáng)化工程能力的培養(yǎng)

（1）強(qiáng)化工程應(yīng)用能力的實(shí)踐訓(xùn)練。以基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主體，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行模塊化整合。開展“創(chuàng)新性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)。綜合性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生具有良好的團(tuán)隊(duì)精神；設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生自主設(shè)計(jì)方案解決工程實(shí)際問題的能力；創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)則由學(xué)生提出課題，在教師指導(dǎo)下進(jìn)行，旨在提高學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問題及解決問題的能力。

（2）強(qiáng)化工程創(chuàng)新能力的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。圍繞“能力”與“創(chuàng)新”，要求學(xué)生積極參加大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目及國家或省市技能競賽，接受創(chuàng)新意識(shí)和工程能力的訓(xùn)練。讓學(xué)生學(xué)會(huì)找出問題、分析問題和解決問題的方法。[2]與材料力學(xué)課程直接相關(guān)的競賽（如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽、機(jī)械設(shè)計(jì)競賽、大學(xué)生力學(xué)競賽等各種大學(xué)生科技競賽）可以作為實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的重要實(shí)踐平臺(tái)。以2013年吉林省高校聯(lián)合舉辦的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽中，學(xué)生根據(jù)所學(xué)的力學(xué)知識(shí)查閱桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)資料，從結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)出發(fā)對構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式、截面選擇及節(jié)點(diǎn)的受力分析做了大量的工作，設(shè)計(jì)出了多種高蹺方案，并取得了良好的競賽成績，讓所學(xué)知識(shí)能夠?qū)W以致用，通過實(shí)戰(zhàn)培養(yǎng)了學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。

（3）強(qiáng)化綜合應(yīng)用能力的先導(dǎo)性訓(xùn)練。材料力學(xué)課程是多專業(yè)共享的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。在許多相關(guān)專業(yè)中，結(jié)合工程實(shí)際問題的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題都會(huì)涉及到材料力學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，如對火力發(fā)電廠主廠房建筑物的結(jié)構(gòu)選型、對結(jié)構(gòu)中的梁、柱的結(jié)構(gòu)計(jì)算均要用到材料力學(xué)知識(shí)。因此，在課程教學(xué)期間提前組織先導(dǎo)性訓(xùn)練，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)題目需求進(jìn)行適當(dāng)內(nèi)容的鋪墊能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)還能促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)際的結(jié)合，使學(xué)生學(xué)以致用。

5.改革考試、考核方法

科學(xué)的考試制度有助于良好教風(fēng)、學(xué)風(fēng)的形成，有利于教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升?！白吭桨唷钡目己思纫疾閷W(xué)生掌握知識(shí)的情況，更重要的要考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)造能力。以考核來引導(dǎo)學(xué)生不拘泥于書本，不迷信權(quán)威、獨(dú)立思考、大膽探索的精神。

實(shí)踐中，采取分解考核項(xiàng)目，加大平時(shí)考核力度，筆試和面試相結(jié)合的形式，增加學(xué)生課堂上的參與意識(shí)，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。加大平時(shí)成績在總成績中所占的比例，將實(shí)驗(yàn)成績記入到學(xué)生的考試總成績中。安排有興趣的同學(xué)參與教學(xué)課件制作及課堂教學(xué)評(píng)價(jià)來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。對于參加與相關(guān)的競賽取得好成績的學(xué)生，按照一定的比例計(jì)入學(xué)生的平時(shí)成績或替代實(shí)踐成績，取得了滿意的考核效果。

6.積極運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，探索新的教育模式

由麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)發(fā)起的慕課（MOOCs）是新近涌現(xiàn)出來的一種在線課程開發(fā)模式，具有時(shí)間空間靈活、使用客觀、自動(dòng)化的線上學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，運(yùn)用大型開放式網(wǎng)絡(luò)處理學(xué)生的互動(dòng)和回應(yīng)，學(xué)生自我管理學(xué)習(xí)進(jìn)度、自動(dòng)批改、相互批改、小組合作等，保證教學(xué)互動(dòng)、全天候開放等優(yōu)勢，為學(xué)生提供了更大的選擇權(quán)。但“慕課”的出現(xiàn)對授課教師也帶來了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，教師需要更快地提高自己的教育技能?？傮w來看，“慕課”的出現(xiàn)為卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施提供了更廣闊的空間，“慕課”良好的教育資源與培養(yǎng)工程技術(shù)人才所需要的實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，必將為材料力學(xué)課程改革注入新的生機(jī)與活力。

三、結(jié)束語

卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的主要目標(biāo)是培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。本文提出的基于卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的材料力學(xué)課程改革方案，經(jīng)近兩年的實(shí)踐，在更新教育觀念、改進(jìn)教學(xué)方法、探索新的考試、考核方式以及采用新的教學(xué)手段方面進(jìn)行了廣泛探索，對課程進(jìn)行了大膽改革和實(shí)踐。東北電力大學(xué)材料力學(xué)課程2005年榮獲吉林省優(yōu)秀課程稱號(hào)，2007年被評(píng)為吉林省省級(jí)精品課程。但新的課程體系還需要經(jīng)過更多的實(shí)踐和驗(yàn)證，今后還將繼續(xù)更新和完善，以培養(yǎng)更多高素質(zhì)的卓越工程師后備人才。

篇5

中圖分類號(hào)：X956 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

進(jìn)入21世紀(jì)，能源短缺已經(jīng)成為一個(gè)問題，這是大多數(shù)國家所關(guān)心的一個(gè)問題，也是世界所面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。隨著人類對能源的過度消耗，不可再生資源急劇減少，部分國家的煤炭等不可再生資源已經(jīng)接近匱乏的邊緣，資源利用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題也愈發(fā)突出，當(dāng)今能源的高效利用和可再生資源是一個(gè)十分迫切的話題。很多時(shí)候，能源應(yīng)用帶有很強(qiáng)的實(shí)踐性，如何將這些能源儲(chǔ)存起來，然后再釋放，實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，提高能源利用的高效性，大力發(fā)展新型能源材料成為了一個(gè)重要的手段。紡織技術(shù)和材料科技取得了迅猛的發(fā)展，新型紡織材料接踵出現(xiàn)，有利于安全防護(hù)，保護(hù)了作業(yè)勞動(dòng)，是一次新的契機(jī)。部分新型材料已經(jīng)投入到了生產(chǎn)實(shí)踐中，保障了作業(yè)的安全生產(chǎn)，提高了安全防護(hù)的質(zhì)量，有長遠(yuǎn)的發(fā)展前景，能夠促進(jìn)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，有一定的積極意義。新科技材料出現(xiàn)在安全防護(hù)和勞動(dòng)保護(hù)領(lǐng)域，為社會(huì)帶來了利益，也是出現(xiàn)的新課題。本文選擇了兩種具有典型代表的新型科技材料作為探討的對象：一種是相變材料，一種是納米紡織材料。探討紡織新材料在職業(yè)安全防護(hù)中的運(yùn)用有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

一、相變材料

相變材料是一種化學(xué)材料，主要用于貯存能量和釋放能量。變相材料按成本分為無機(jī)變相材料、有機(jī)相變材料和復(fù)合相變材料。這種材料和外界環(huán)境變化有著密切的關(guān)系，能夠隨著環(huán)境的變化而變化，實(shí)現(xiàn)材料本身不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，如：實(shí)現(xiàn)固態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)化和實(shí)現(xiàn)固態(tài)向液態(tài)的轉(zhuǎn)化，在這種狀態(tài)改變過程中，會(huì)釋放大量的能量。在對該材料實(shí)際作業(yè)過程中，要采用正確的作業(yè)方式，保持與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)相對平衡。相變材料運(yùn)用在紡織品上，能夠成為性能優(yōu)異的耐熱調(diào)溫產(chǎn)品，這種產(chǎn)品被稱為“智能調(diào)溫紡織品”，該材料是利用相變過程中所產(chǎn)生的大量的熱能，這種熱能能夠形成一種外在的微氣候，縈繞在紡織品周圍，最終實(shí)現(xiàn)對溫度的調(diào)節(jié)。這種材料產(chǎn)品能夠針對周圍不同的溫度變化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，自身溫度控制在最佳狀態(tài)。如果周圍的溫度升高了，借助固液狀態(tài)相變所儲(chǔ)存的能量，減少熱量內(nèi)部供應(yīng)，在一定程度上，調(diào)節(jié)了內(nèi)部溫度的升高幅度，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部自動(dòng)制冷的效果。如果外界溫度降低時(shí)，該材料能夠通過固液狀態(tài)相變過程更中所儲(chǔ)存的能量，調(diào)節(jié)過低的溫度，從而實(shí)現(xiàn)對紡織產(chǎn)品的保溫。該材料具有優(yōu)異的性能，不僅具有較低的質(zhì)量，節(jié)約成本，而且能夠減少能量的消耗，容易操作等性能。能夠適應(yīng)不同條件下的作業(yè)要求，無論是炎熱的夏季，還是寒冷的冬季，作業(yè)難度較大的管道作業(yè)，還是有色金屬的冶煉過程中，都能看到這種材料的身影，能夠滿足不同作業(yè)崗位人員的需求。目前市場上的任何一種方法都會(huì)產(chǎn)生成本消耗，輕質(zhì)量的產(chǎn)品和過低的能源消耗，在高溫惡劣環(huán)境的影響下，這種材料能夠?qū)ψ鳂I(yè)人員形成一種外在的保護(hù)。隨著相變蓄熱材料的出現(xiàn)，為高溫危險(xiǎn)作業(yè)人員提供了一種保護(hù)性的可能。該材料的一種重要應(yīng)用是在高溫礦井的營救救援，能夠及時(shí)應(yīng)對這種危害帶來的困難。當(dāng)?shù)V難發(fā)生的時(shí)候，營救受困人員的生命成為了工作的重心。對救生艙的使用有一定的要求，保證受困人員能夠在120小時(shí)以上的生存條件。如果救生艙內(nèi)的溫度持續(xù)上升，需要保障受困人員處于最佳的舒適范圍之內(nèi)，也是保障受困人員的生命時(shí)間，贏得最終的營救時(shí)機(jī)。蓄能相變材料能夠從根本上解決這樣的問題。該材料有較低的維護(hù)成本，根據(jù)礦井的不同實(shí)際情況，合理調(diào)整溫度。該材料在平時(shí)的時(shí)候處于固態(tài)的狀態(tài)，不必?fù)?dān)心成本的維護(hù)費(fèi)用，減少了營救工作所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。該材料較大的密度能夠保障對周圍熱量的最大吸收，合理調(diào)控溫度，控制溫度所處的時(shí)間，有較高的換熱效率。該材料占用空間較少，不會(huì)爭奪救生艙內(nèi)的狹小救援空間，為救援人員提供寶貴的空間。

二、納米紡織材料

隨著科技的不斷發(fā)展，納米紡織材料逐漸引起了人們的關(guān)注。納米紡織材料因小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)等的影響，產(chǎn)生巨大的變化，形成很特別的功能。和常規(guī)材料相比，該材料有著特殊的防護(hù)功能，該技術(shù)發(fā)展較為迅速，已經(jīng)在多種領(lǐng)域得到了應(yīng)用。納米紡織材料所衍生出來的的紡織材料能夠?qū)棺贤饩€的照射。我們都知道紫外線在輻射過程中會(huì)對人的身體造成一定的傷害。而納米四氧化三鐵和二氧化硅等等和納米云能夠吸收太陽的這種輻射波，這些波容易對人的身體造成傷害。化學(xué)纖維摻入納米微粒，這種整合后的織物能夠有效的阻擋紫外線的照射。制成的這種紡織材料能夠?qū)敉庾鳂I(yè)人員形成一種外在的防護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)對作業(yè)人員的實(shí)際保護(hù)。該材料借助于納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對紡織物的處理，應(yīng)用特殊加工工藝，在該材料表面形成了納米分子層，該納米分子層能夠有效的屏蔽外來的傷害，最終形成了了防液體沾染和防污等功效。所制成的納米紡織材料能夠有效的紡織污染，保護(hù)處于污染環(huán)境作業(yè)中的人員，有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

結(jié)語

材料科學(xué)涉及的學(xué)科種類較多，是一種交叉性的學(xué)科，與現(xiàn)代工程技術(shù)有著密切的聯(lián)系。隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)成為了和生物技術(shù)和信息技術(shù)并肩的高新技術(shù)。這些材料只是科學(xué)技術(shù)發(fā)展下的一些局部性運(yùn)用，這些領(lǐng)域在安全防護(hù)方面有較大的現(xiàn)實(shí)意義。材料科學(xué)本身有特殊性，涉及了多種學(xué)科之間的結(jié)合。如何推進(jìn)不同學(xué)科之間研究工作的融合發(fā)展以及在應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，盡快提高這些新材料與新技術(shù)在安全生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用水平，并拓展其應(yīng)用范圍，是材料科學(xué)工作者與安全生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)＜颐媾R的當(dāng)務(wù)之急。我國協(xié)作發(fā)展模式還不成熟，受到各種主客觀因素的影響，新技術(shù)應(yīng)用不充分。當(dāng)前工作的重心是加強(qiáng)對材料科技的和安全防護(hù)的研究，使產(chǎn)生的科技材料在實(shí)踐中得到充分的利用。材料設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)從材料設(shè)計(jì)和激勵(lì)機(jī)制等方面進(jìn)行入手，早日實(shí)現(xiàn)這種發(fā)展。

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中圖分類號(hào)TG292 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1674-6708（2011）50-0018-01

ZL104鋁合金最長用的是液力偶合器行業(yè)、汽車行業(yè)，偶合的葉輪外殼，汽車的缸蓋、缸體、飛輪等的制造就要采用ZL104鋁合金，原因是在于ZL104鋁合金卓越的品質(zhì)，這一品質(zhì)也是在鑄造過程中精心準(zhǔn)備、精煉出來的。在其他的行業(yè)中，ZL104鋁合金也有十分廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用十分廣泛，是由于其獨(dú)特的品性，而ZL104鋁合金的性能又與熔化、化學(xué)成分、變質(zhì)處理、精煉工藝等密不可分。

1 ZL104鋁合金的鑄造工藝流程

ZL104鋁合金的鑄造工藝方法不止一種，本文選取了一種鑄造工藝流程進(jìn)行闡述，主要為：熔煉準(zhǔn)備坩堝預(yù)熱同爐料30%（硅+純鋁）+（合金）720℃~740℃攪拌加錳（待錳熔化后攪拌）去渣鐘罩壓鎂（攪拌）去渣精煉壓入六氯乙烷去氣去渣加變質(zhì)劑（靜置10min左右）攪拌去渣調(diào)溫680℃~760℃℃澆注。在這個(gè)工藝流程中，主要化學(xué)成分為0.17%~0.3%的鎂，8%~10.5%的硅，0.2%~0.5%的錳，其余的都是鋁的含量。還有雜質(zhì)含量鐵不高于0.9%，砂不高于0.6%，銅不高于0.3%，錫不高于0.1%，鋅不高于0.3%，鈦不高于0.5%。ZL104鋁合金的性能要求抗拉強(qiáng)度在鑄態(tài)時(shí)在150MPa及其以上，時(shí)效后在200MPa及其以上。硬度鑄態(tài)在50HBS及其以上，時(shí)效后在70HBS及其以上。

2 原材料的準(zhǔn)備和要求

2.1 金屬材料的準(zhǔn)備和要求

鋁錠快在150mm×150mm左右，含鋁在99.5%以上。硅各塊度Φ25mm~30mm，含鐵不超過0.5%，含硅在99.8%以上。細(xì)片狀的電解錳，錳含量在99%以上，鐵含量不超過1%。鎂塊度50mm×50mm×20mm，含鎂在99.8%以上。

2.2 化學(xué)材料的準(zhǔn)備與要求

一等品的冰晶石粉，成分99.8%以上的氯化鉀（KCL）和六氯乙烷（C2CL6）。成分在97.5%以上的氟化鈉（NaF）和氯化鈉（NaCL）。

2.3 回爐料的準(zhǔn)備與要求

廢棄的鑄件以及澆冒口回爐使用必須分清楚牌號(hào)，并清除水份、粘砂、油質(zhì)、氧化物等，具備化學(xué)成份檢驗(yàn)單，分類儲(chǔ)放。

2.4 硅鋁中間合金的準(zhǔn)備與要求

以100kg計(jì)算80%的鋁和20%的硅為配料，合成熔點(diǎn)為680℃。把4/5的鋁錠在地坑爐中熔化，然后升溫至850℃~950℃。然后分批加入結(jié)晶硅，壓入鋁液，直至硅冷卻熔化，反復(fù)攪拌，加入余下的鋁降溫，用去水的六氯乙烷合金精煉處理，去渣鑄錠。

2.5 錳鋁中間合金的準(zhǔn)備與要求

以100kg計(jì)算90%的鋁和10%的錳為配料，熔點(diǎn)為780℃。將4/5的鋁熔化在地坑爐中，升溫至950℃~1 000℃，分批加入豌豆大的錳，壓入鋁液熔化后攪拌，加入余下的鋁降溫，用去水的六氯乙烷去氣精煉，去渣鑄成。

2.6 水玻璃涂料的準(zhǔn)備與要求

用噴槍在工具以及坩堝內(nèi)壁噴上一層涂料，然后加熱至120℃~200℃。噴涂工具配15%的CaCO3加3%的水玻璃加82%的水。噴涂坩堝配90%的CaCO3加10%的水玻璃。金屬型腔配23%的ZnO加2%的水玻璃加75%的水。金屬型澆冒口配20%的ZnO加65%的石棉粉加15%的水玻璃。

3 合金熔化工藝

以0.4%的鎂，10%硅，0.5%錳，余下為100kg計(jì)算的鋁為配料。熔煉中首先要鏟除坩堝內(nèi)壁的殘?jiān)?，然后在?nèi)壁涂上涂料進(jìn)行預(yù)熱，熔化工具也要在去除氧化物的基礎(chǔ)上，涂上涂料預(yù)熱至200℃~250℃。需要注意的是加入不超過30%的回爐料，硅鋁熔化后要進(jìn)行充分的攪拌，不讓錳沉淀，在鋁表面熔化后進(jìn)行充分的攪拌。一切的加熱原材料和工具都需要經(jīng)過預(yù)熱處理，在加入變質(zhì)劑的之后，如果溫度偏低，可以延長靜置時(shí)間直至變質(zhì)劑成分熔化。

4 討論

鑄造工藝決定著ZL104鋁合金的質(zhì)量，我們在ZL104鋁合金的實(shí)際鑄造過程中，應(yīng)該嚴(yán)格遵循合金成份、變質(zhì)處理、爐溫控制、去氣、精煉等基本環(huán)節(jié)的技術(shù)工藝規(guī)程，通過嚴(yán)格的控制和精心的操作，才能得到優(yōu)質(zhì)的ZL104鋁合金材料。當(dāng)然，本文僅僅只是粗略的對ZL104鋁合金原材料準(zhǔn)備及要求，以及實(shí)際熔化中的大體要求作了簡要說明，實(shí)際鑄造過程中還有許多細(xì)小的注意事項(xiàng)，需要實(shí)際操作中做到細(xì)心、嚴(yán)謹(jǐn)，更加努力的探索其具體每一個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)的鑄造工藝，更加嚴(yán)格的控制工藝流程，才能獲得優(yōu)質(zhì)的ZL104鋁合金材料以滿足生產(chǎn)的需要。

參考文獻(xiàn)

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[2]薛蕾，黃一雄，盧鵬輝，陳靜，林鑫，黃衛(wèi)東.激光成形修復(fù)ZL104合金的組織與性能研究[J].中國表面工程，2010(1)：362-364.

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中圖分類號(hào)：TV5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（a）-0086-02

在水利工程的建設(shè)中，對軟土地基的處理會(huì)直接影響到水利工程的質(zhì)量及其安全性，要做好水利工程中對軟土地基的處理，有效加強(qiáng)軟土地基的穩(wěn)定性，提高水利工程地基的質(zhì)量，確保水利工程能夠按照一定的要求完成。水利工程設(shè)計(jì)的范圍很廣，是一個(gè)綜合性非常高的建設(shè)施工工程。由于具有軟土地基富含大量的水分、土質(zhì)也比較疏松和土質(zhì)的空隙也較大等特點(diǎn)，使得軟土地基無法承受水利工程的壓力，因而容易引發(fā)安全問題。

1 軟土地基概述

軟土地基是指由軟土構(gòu)造而成的地基，其主要成分是軟土。軟土地基的主要組成包括泥炭、富含大量顆粒的松軟土和孔隙較大的質(zhì)土等，這些土質(zhì)有的富含大量的水分，有的土質(zhì)比較疏松，有的壓縮性很強(qiáng)，但是，軟土地基的抗壓能力不高，難以承受過大的壓力。因此，軟土地基一般具有低強(qiáng)度、低透水、高壓縮、沉降快和不均勻等特點(diǎn)。

2 軟土地基的特點(diǎn)

2.1 強(qiáng)度低

由于軟土地基主要是由一些軟土疏松的土質(zhì)構(gòu)成，進(jìn)而使得軟土地基的強(qiáng)度較低。在水利建設(shè)施工的過程中，軟土地基的低強(qiáng)度很容易造成坍塌和裂縫等現(xiàn)象，進(jìn)而影響水利建筑施工的質(zhì)量。

2.2 透水低

淤泥質(zhì)粘性土質(zhì)也是構(gòu)成軟土地基的一個(gè)組成部分，在水利施工過程中，一般會(huì)有很多水分排除，因此，軟土地基還具有一定的透水性。為了保證水利施工的順利完成，一定要采取有效措施及時(shí)排除水分，以提高軟土地基的穩(wěn)固性。

2.3 高壓縮

由于軟土具有很多獨(dú)特的特性，使得軟土地基的強(qiáng)度一般較低，因而具有較高的壓縮性。在水利工程的施工過程中，隨著水利工程的不斷進(jìn)行，軟土地基承受的壓力會(huì)越來越大，造成軟土地基很容易出現(xiàn)坍塌等現(xiàn)象。

2.4 沉降快

由于軟土地基具有高壓縮性，進(jìn)而導(dǎo)致軟土地基的沉降速度快。并且軟土地基的沉降速度會(huì)隨著水利施工的進(jìn)度而逐漸增大，軟土地基的沉降速度越快，對水利施工帶來的問題越大。

2.5 不均勻

軟土地基是由很多種不同的土質(zhì)構(gòu)造而成，而且不同的土質(zhì)都具有不同的密度、硬度和強(qiáng)度等特點(diǎn)，使得軟土地基具有不同承受壓力的能力。同一軟土地基具有不同的承壓能力增加了對軟土地基施工控制的難度，也會(huì)影響水利施工的質(zhì)量。

3 水利施工中軟土地基處理時(shí)應(yīng)注意的問題

3.1 施工準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行水利施工前，一定要提前對軟土地基進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，注意施工前的準(zhǔn)備工作，以保證施工設(shè)備的正常運(yùn)行。水利施工前的準(zhǔn)備工作一般包括做好施工場地的清理工作和施工材料的檢查工作等，從而提高水利施工的質(zhì)量。

3.2 施工過程中的相關(guān)事項(xiàng)

在水利軟土地基施工的過程中，還應(yīng)該注意施工中的一些相關(guān)事項(xiàng)。按照軟土地基施工的工序進(jìn)行施工，同時(shí)，還應(yīng)做好水利施工過程中的安全防護(hù)工作，加強(qiáng)對施工設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)工作，保證水利施工過程能夠順利進(jìn)行。

3.3 水利工程的相關(guān)要求

在水利施工建設(shè)過程中，要以我國水利工程相關(guān)的法律法規(guī)和相關(guān)要求進(jìn)行施工，由于水利工程的用途一般不一樣，因而需要制定高質(zhì)量的施工標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對軟土地基的處理，還有助于施工單位選擇更加合理的施工方案。

3.4 軟土地基的施工量

在進(jìn)行處理水利施工軟土地基時(shí)，軟土地基的質(zhì)量非常重要。水利施工應(yīng)該根據(jù)不同的要求，選擇不同的施工方案，以確保水利施工的高效進(jìn)行。因此，軟土地基的質(zhì)量是水利施工中非常關(guān)鍵的因素之一，也是影響水利施工質(zhì)量的關(guān)鍵，因此，注意軟土地基的施工質(zhì)量顯得非常重要。

3.5 軟土地基的施工工期

在水利施工的過程中，一般要先對軟土地基進(jìn)行處理，注意軟土地基的施工工期，制定出合理的施工方案。充分考慮軟土地基的加固時(shí)間，這對于選擇合理的軟土地基處理方法很重要，還能確保在設(shè)計(jì)的時(shí)間范圍內(nèi)完成軟土地基的處理工作。

3.6 軟土地基的施工環(huán)境

在水利施工的過程中，施工環(huán)境的影響也很大，不同的施工環(huán)境會(huì)有不同的施工方案，使得軟土地基的處理方法也會(huì)不一樣。為了確保水利施工的質(zhì)量，注意軟土地基的施工環(huán)境，以提高軟土地基的處理質(zhì)量，這對于水利施工的質(zhì)量非常重要。

4 水利施工中軟土地基處理的方法研究

4.1 換填管理法

換填管理法是一種非常常見的軟土地基處理方法，采用適合水利施工要求的土質(zhì)取代軟土地基的土質(zhì)，從而使換取后的土質(zhì)能夠滿足水利施工的基本要求。在采用換填管理法進(jìn)行施工過程中，應(yīng)該提前將不符合水利施工要求的土質(zhì)全部排出，再根據(jù)水利施工的具體要求選取滿足水利施工要求的土質(zhì)，以確保水利施工的順利進(jìn)行。選擇填充的一般是一些富含碎石和粗砂等硬度較大成分土質(zhì)，這樣能保證地基的穩(wěn)固性。在實(shí)際的換填管理法過程中，土質(zhì)填充一般會(huì)分為幾層進(jìn)行，第一層是碎石層，這一層主要為了增大地基的透水性，同時(shí)，碎石還能保證地基具有較高的強(qiáng)度，以確保水利施工的質(zhì)量。第二層為灰土層，這一層主要是為了提高地基的承壓能力，同時(shí)，確保地基的平衡性，加強(qiáng)地基的穩(wěn)固性。第三層是砂層，砂能夠促進(jìn)軟土地基中水分的排除，從而提高地基的硬度，以提高地基的承載力。當(dāng)然，在實(shí)際的水利施工過程中，應(yīng)該根據(jù)具體情況采用換填管理法，充分做好軟土地基的處理工作。

4.2 排水砂墊層法

排水砂墊層法也是軟土地基一種非常重要的處理方法。排水砂墊層法主要是將軟土地基中一些含水量較大的土質(zhì)排出，同時(shí)還能將軟土地基中的水分除去，以增強(qiáng)土質(zhì)的強(qiáng)度，使得軟土地基能夠滿足水利施工的地基設(shè)計(jì)要求。在施工過程中，排水砂墊層法首先是在軟土地基的底層填充一層具有高透水性能的砂墊層，隨著水利施工進(jìn)度的加快，含有豐富水分的土質(zhì)所承受的壓力就會(huì)越來越大，使得水分被不斷地排出。通過排水砂墊層法，能夠加固軟土地基的穩(wěn)固性，提高軟土地基的強(qiáng)度，使得軟土地基能夠滿足水利施工的基本要求。當(dāng)然，為了更好地防止出現(xiàn)地下水反滲的現(xiàn)象，在砂墊層上面還需要加一層隔水性較好的粘土層。但是，對于砂墊層材料的選擇也有很多要求，一般采用的是粗砂等硬度較高的透水材料，以確保透水較好的情況下，還能提高軟土地基的強(qiáng)度。在進(jìn)行砂墊層的填充時(shí)，還要做好軟土地基的固定工作，同時(shí)，應(yīng)該將砂墊層的材料進(jìn)行均勻攪拌。做好軟土地基的出水工作，從而將滲透出來的水分進(jìn)行有效的排出，提高地基的質(zhì)量，水利施工軟土地基加固強(qiáng)度的影響情況如表1所示。

4.3 化學(xué)固結(jié)法

由于很多常規(guī)的軟土地基不能很好的對地基進(jìn)行處理，采用化學(xué)固結(jié)法能取得較好的效果?；瘜W(xué)固結(jié)法是采用一定的化學(xué)材料，對軟土地基進(jìn)行填充和改造等方法對軟土地基進(jìn)行處理，以加強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度，還能較好地提高軟土地基的承載能力，從而保證軟土地基能夠滿足水利施工建設(shè)的質(zhì)量。常見的化學(xué)固結(jié)法包括以下幾種，第一，灌漿法。灌漿法是運(yùn)用電氣和電化學(xué)的原理，采用一些石灰石等化學(xué)材料對軟土地基進(jìn)行填充處理，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)對軟土地基的加固處理，確保軟土地基能夠承載一定的承載壓力。第二，人工合成材料加筋加固法。在軟土地基的處理過程中，將一些高強(qiáng)度的化學(xué)合成材料填充到軟土地基中，同時(shí)，對填充的材料進(jìn)行高壓處理，以促進(jìn)人工合成材料能夠和軟土緊密地結(jié)合在一起，從而加強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度，人工合成材料還能較好地防止軟土地基發(fā)生沉降的現(xiàn)象，從而保證軟土地基的穩(wěn)定性。第三，硅化加固法。硅化加固法是指利用硅酸鈉和氯化鈣發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)一些膠狀的物質(zhì)加強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度，提高軟土地基的硬度，以滿足水利施工地基設(shè)計(jì)的要求。第四，深層攪拌法。深層攪拌法是指將水泥等物質(zhì)通過充分?jǐn)嚢?，使得水泥和軟土進(jìn)行攪拌均勻，水泥凝固之后，以實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)軟土地基的目的，提高軟土地基的硬度。

4.4 物理旋噴法

物理旋噴法是一種非常常見的軟土地基處理方法，在軟土地基的處理過程中，物理旋噴法是將噴頭插入到軟土的底部，然后進(jìn)行緩慢的提升，利用高速旋噴的方法將適合的加固物質(zhì)填充到軟土地基之中。這種加固軟土地基的方法能夠有效地提高地基的切向硬度，還能較好地防止軟土地基發(fā)生扭動(dòng)等現(xiàn)象，從而提高水利施工軟土地基的強(qiáng)度，以滿足水利施工建設(shè)的質(zhì)量。

5 結(jié)語

在水利施工過程中，軟土地基的處理方法很多，不同的軟土地基適合不同的處理方法。因此，在處理地基時(shí)，一定要根據(jù)實(shí)際的情況對軟土地基的處理方法進(jìn)行選擇。同時(shí)，注意施工中出現(xiàn)的各種問題，加強(qiáng)對軟土地基的改造，按施工質(zhì)量的要求，掌握時(shí)間，完善軟土地基的處理體系，按時(shí)按質(zhì)完成任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 趙連港.軟土地基基礎(chǔ)上水利施工處理方法[J].水利科技，2013（36）：193.

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生命源于合成

合成化學(xué)為探索生命科學(xué)規(guī)律提供了重要方法和物質(zhì)基礎(chǔ)。

蛋白質(zhì)、核酸和碳水化合物，在這三大物質(zhì)誕生生命的過程中，合成化學(xué)作出了巨大的貢獻(xiàn)。生命誕生的過程需要基因?qū)Φ鞍踪|(zhì)進(jìn)行調(diào)控，蛋白質(zhì)擔(dān)負(fù)著新陳代謝的作用，這里面合成化學(xué)依然會(huì)發(fā)揮作用。隨著人類基因組草圖的完成，蛋白質(zhì)組的研究成為一個(gè)重要的方向。合成化學(xué)家可以通過有機(jī)小分子作為工具，解決生物學(xué)的問題，通過干擾和調(diào)節(jié)生物正常過程了解蛋白質(zhì)的功能。比如有一個(gè)基因是致癌的，如果用有機(jī)小分子來替代這樣的基因，就可以獲得皮膚的干細(xì)胞，為治療疾病提供一種新的可能。

而合成細(xì)胞的問世，使得人類在未來有可能通過這種合成的方法，產(chǎn)生人造生命。1965年，我國完全人工合成結(jié)晶牛胰島素，標(biāo)志著人工合成蛋白質(zhì)時(shí)代的開始。到了1981年，我國科學(xué)家又首次人工合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。所以說，人類生命的誕生是合成化學(xué)、分子生物學(xué)，以及其他一系列學(xué)科共同作用的結(jié)果。

守護(hù)人類健康

除了幫助誕生生命，合成化學(xué)在人類健康方面的影響也是巨大的。

20世紀(jì)，人類社會(huì)發(fā)展發(fā)生了很大的化，特別是從20世紀(jì)50年代以后，人類的壽命和健康水平得到了空前的提高，這與醫(yī)療儀器的進(jìn)步有很大的關(guān)系，但是跟藥物的發(fā)展也是分不開的。

抗菌素就是一個(gè)很好的例子1932年，德國I.G.染料工業(yè)研究所病理學(xué)主任杜馬克在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，一種被稱為“百浪多息”的紅色的偶氮類染料對于感染溶血性鏈球菌的小白鼠以及兔、狗等都具有很好的療效，并以此染料挽救了身患鏈球菌敗血病的女兒，一個(gè)人工合成抗感染疾病化學(xué)治療藥物的新紀(jì)元由此開啟?？茖W(xué)家通過對這一藥物作用機(jī)理的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，“百浪多息”的殺菌作用實(shí)際上是由于其在體內(nèi)發(fā)生降解所生成的產(chǎn)物4-氨基苯磺酰胺（也就是我們熟知的磺胺）產(chǎn)生的，從而誕生了磺胺類藥物，并挽救了無數(shù)人的生命。由此可見，如果沒有合成化學(xué)，磺胺這樣非常平常的藥物是不可能被發(fā)現(xiàn)的，更不用說結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的其他合成藥物。

另一個(gè)典型例子是對青霉素的改造。青霉素作為自然界里發(fā)現(xiàn)的一類抗生素藥物挽救了無數(shù)人的生命，但是隨著微生物對抗生素耐藥性的增加，抗生素使用的壽命越來越短。而且，由于細(xì)菌抗藥性的發(fā)展，現(xiàn)在青霉素的給藥劑量已經(jīng)比60年前增加了數(shù)十萬倍。然而，從天然來源發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)類型、效果更好的抗生素越來越困難。但合成化學(xué)家運(yùn)用化學(xué)合成方法，在青霉素的基礎(chǔ)上，通過結(jié)構(gòu)修飾創(chuàng)造出了更多的、效果更好的抗生素系列，比如我們熟知的阿莫西林這樣一類“西林”類的抗生素，有效地解決了這一問題。

此外，維生素B12、海葵毒素等藥物的出現(xiàn)都是合成化學(xué)的功勞。2009年，全世界銷售最高的200例藥物里面，超過140種都是化學(xué)合成類藥物?？梢哉f，沒有合成化學(xué)，人類的健康就不能達(dá)到現(xiàn)在的水平。而從藥物的角度講，雖然我們解決了一些問題，但是很多重大的疾病還沒有解決，科學(xué)家需要朝著藥物合成的方向繼續(xù)努力，在相當(dāng)長的時(shí)間里，化學(xué)合成的藥物仍然是當(dāng)代新藥研發(fā)的主題。所以說，合成化學(xué)是藥物制造工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的源頭。

解決人類口糧

合成化學(xué)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用，合成氨就是一個(gè)例子。

19世紀(jì)以前，農(nóng)業(yè)上所需氮肥的來源主要是有機(jī)物的副產(chǎn)品，如糞類、種子餅及綠肥等，這顯然不能滿足當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)的需求。德國化學(xué)家哈伯從1902年開始研究由氮?dú)夂蜌錃庵苯雍铣砂薄?909年，他改進(jìn)了合成方法，氨的轉(zhuǎn)化率得到提升。合成氨技術(shù)被評(píng)為20世紀(jì)最重要的發(fā)明，因?yàn)闆]有合成氨，全人類的糧食就會(huì)出現(xiàn)很大問題。

大量事實(shí)表明，農(nóng)用薄膜、滴灌管材、合成農(nóng)藥等同樣為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)作出了巨大貢獻(xiàn)。如果不施用農(nóng)藥，世界糧食產(chǎn)量將因受病、蟲、草害的影響而損失1/3。如果不用除草劑，人工除草不僅會(huì)大大增加農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，土壤流失的風(fēng)險(xiǎn)也將急劇增加。如果不用殺菌劑，不僅花生的產(chǎn)量將下降60%多，由病菌產(chǎn)生的天然毒素（毒性可能強(qiáng)于某些農(nóng)藥）的量也可能會(huì)急劇增加，對人類的健康產(chǎn)生威脅。而隨著世界越來越開放，外來生物的入侵愈演愈烈，如果一個(gè)外來生物入侵，不用化學(xué)農(nóng)藥應(yīng)急處理，而使用生物方法則很難在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全控制。

當(dāng)然，農(nóng)藥、化肥的不合理使用，會(huì)帶來一些環(huán)境問題，DDT發(fā)生在上世紀(jì)的例子就是一個(gè)很大的教訓(xùn)。但是出現(xiàn)這樣的問題，合成化學(xué)家沒有選擇回避，而是勇于迎接挑戰(zhàn)，用技術(shù)來實(shí)現(xiàn)農(nóng)資產(chǎn)品的環(huán)保安全。從所謂的第一代農(nóng)藥到第五代農(nóng)藥，特別是第三代的昆蟲生長控制劑、第四代的昆蟲行為控制劑和第五代的昆蟲心理控制劑，由過去的殺生、高毒、廣譜到現(xiàn)在的控制、低毒、選擇性農(nóng)藥，這是合成化學(xué)與其他科學(xué)共同相互協(xié)作、相互促進(jìn)的結(jié)果。 同時(shí)我們也應(yīng)該看到，近些年來提倡的“回歸天然”“有機(jī)食品”等概念已經(jīng)深入人心，使得農(nóng)藥似乎成了一個(gè)公眾敏感的詞匯，尤其是在當(dāng)今食品安全堪憂的語境下，兼以不斷涌現(xiàn)在公眾面前的晦澀的化學(xué)名詞，更是將化學(xué)推向了“妖魔化”的境地。于是有人建議：人們不要食用任何一種連它的化學(xué)名字都讀不出來的東西。若真的遵循這樣的規(guī)則，恐怕沒有一個(gè)人能存活下去，因?yàn)榫瓦B我們平日食用的白砂糖都不是所有人能讀得出它的化學(xué)名稱。將一些化學(xué)物質(zhì)用于食品領(lǐng)域并不是化學(xué)學(xué)科的錯(cuò)誤，這不僅需要執(zhí)法機(jī)關(guān)的嚴(yán)格篩查，也需要化學(xué)家的科普宣傳，以減少公眾對化學(xué)的誤解和負(fù)面印象。

改變生活方式

合成化學(xué)與材料科學(xué)的交叉融合，則徹底改變了人類的生活方式。我們在廚房中幾乎找不到什么和合成化學(xué)材料沒有關(guān)系的東西。從塑料到纖維，再到合成橡膠，這些都屬于合成材料。

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從目前我國水利工程建設(shè)工作中可以看出，很多規(guī)模和面積較大的工程都設(shè)置在河邊的位置。這樣不僅可以提升水利工程應(yīng)用的高效性和便利性，還可以有效的降低施工的成本。但是，由于這些工程位于河邊，往往會(huì)建設(shè)在軟土地質(zhì)上。軟土地基雖然比較常見，但是其缺點(diǎn)和劣勢比較突出，不僅承載力相對較差，而且含水量和間隙和普通的地基存在著嚴(yán)重的額差別。另外，由于地基較軟，施工的過程中會(huì)增加施工難度。因此，在對這種軟土地基進(jìn)行施工的過程中，首先應(yīng)該進(jìn)行加固處理。

1 軟土地基的特點(diǎn)

通常情況下，軟土地基就是一種地基以軟土結(jié)構(gòu)為主的地基類型，軟土主要是包含粘性土，泥炭以及各種類型的沙質(zhì)土。這種土質(zhì)的含水量相對加高，土質(zhì)比較疏松，而且地基的強(qiáng)度比較低。從其主要的特點(diǎn)上看，主要可以從以下五個(gè)方面來進(jìn)行分析：

1.1 透水性差。軟土地基的透水性差主要是由于這種土體主要是以淤泥構(gòu)成，很多多余的水分無法及時(shí)排除。因此，在施工之前，如果工作人員沒有進(jìn)行積極地處理，必然會(huì)嚴(yán)重地影響到水利工程的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

1.2 沉降速度快。從這一點(diǎn)上看，主要是由于軟土地基中含水量較大，和其他的普通的土質(zhì)相比，沉降速度相對較快。

1.3 均勻度低下。從軟土的種類上看，其數(shù)量多樣，不同的軟土土質(zhì)之間存在著不同的強(qiáng)度，不僅如此，其密度也不盡相同。在水利施工的過程中，軟土受到的承受力比較低。在施工的過程中比較容易出現(xiàn)塌陷或者是裂縫的現(xiàn)象。可見，其均勻程度明顯較低。

1.4 壓縮性強(qiáng)。通常情況下，軟土地基比較特殊，不僅穩(wěn)定性較差，而且也具有較強(qiáng)的壓縮性。隨著水利施工工程的不斷進(jìn)步，施工人員需要對軟土地基的壓縮性進(jìn)行控制，減少對水利工程產(chǎn)生的不便。

1.5 易變性。所謂的易變性就是指軟土地基在受到外力作用之后會(huì)從原來的固態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌臓顟B(tài)。由于軟土地基的易變性較強(qiáng)，在實(shí)際的水利工程施工的過程中難度較大。

2 軟土地基的危害

從水利工程建設(shè)的過程中可以看出，軟土地基的危害性相對較大，不僅嚴(yán)重地影響到工程的穩(wěn)定性，還會(huì)在建筑物建設(shè)完成之后，對水利建筑物造成嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。路基結(jié)構(gòu)很有可能會(huì)從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌臓顟B(tài)，嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象。另外，軟土地基的存在會(huì)直接影響到水工建筑物的承載力，久而久之，建筑的墻體會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂的現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)倒塌。因此，工作人員要對軟土地基進(jìn)行高效處理之后，才能夠進(jìn)行具體的施工。

3 軟土地基處理的主要方法

3.1 替換土法

所謂的替換土法就是一種根據(jù)軟土土質(zhì)條件來提升地基質(zhì)量的方式。這種替換土法不僅簡單便捷，而且也比較直接。在施工的過程中，工作人員可以采用水泥或者是灰土等材料來取代軟土。

但凡事都有兩面性，替換土法也是有利有弊。它的有利處在于施工操作簡單易行，只需選擇土質(zhì)較為穩(wěn)定性的土質(zhì)即可提高土質(zhì)的承載力;它的弊端在于會(huì)受到地理?xiàng)l件的制約，當(dāng)遠(yuǎn)距離進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)不僅會(huì)增加施工的難度，而且還會(huì)增加施工的成本費(fèi)用，所以要選擇替換土法進(jìn)行施工，我們必須綜合考慮工程周邊的實(shí)際地理?xiàng)l件，如果條件允許的話，則可以選擇替換土法進(jìn)行，節(jié)省一部分費(fèi)用。

3.2 排水固結(jié)法

在軟土地基處理的施工技術(shù)中排水固結(jié)法是其中較為常用的一種方法。原因在于它可以充分利用一定的排水設(shè)施將軟土地基中多余的水分排出，從而提高軟土地基的穩(wěn)定性，也在一定程度上增強(qiáng)地基的承載力。然而在實(shí)際的施工中，很多施工人員會(huì)覺得將地基中的水分排出不會(huì)增強(qiáng)軟土地基的穩(wěn)定性，而是會(huì)讓地基變得更加干燥疏松，對軟土地基的質(zhì)量造成一定的威脅，這種觀點(diǎn)是不科學(xué)的。在整個(gè)軟土地基排水過程中，施工人員應(yīng)該嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，根據(jù)實(shí)際情況的變化而變化，便能成功地完成該項(xiàng)工程。在排水固結(jié)法中，一般情況下，我們會(huì)選取沙井排水法以及水管排水兩種方法進(jìn)行相關(guān)排水作業(yè)。

3.3 旋噴法

旋噴法主要是通過旋噴機(jī)具形成旋噴樁來增強(qiáng)地基的承載力，它還可以作聯(lián)鎖樁施工或定向噴射成連續(xù)墻用于地基防滲工作。旋噴樁的使用主要是將帶有特殊噴嘴的注漿管放置在土層所預(yù)先規(guī)定的深度內(nèi)，噴嘴通過一定的速度旋轉(zhuǎn)并提升，利用其高壓噴射水泥固化漿液與土體混合并凝固硬化后而成樁。與被加固上體相比較而言，所成樁強(qiáng)度高，壓縮性低。該方法適合于沖填土、軟黏土等的加固，但對于一些有機(jī)質(zhì)含量高的地基土質(zhì)效果并不容樂觀，因而要進(jìn)行細(xì)致全面的考慮后再?zèng)Q定是否使用。

3.4 化學(xué)固結(jié)法

灌漿法：灌漿法指的是使用氣壓、電化學(xué)等原理，通過木質(zhì)素類等化學(xué)材料對軟土地基進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶畛?、灌漿，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到對淤泥質(zhì)黏性土等土質(zhì)的加固處理，強(qiáng)化軟土地基的可承載力。人工合成材料加筋加固法：人工材料加筋加固法是在軟土地基處理中，將具有高強(qiáng)度、高韌性的人工合成材料填充于軟土之中，通過高壓產(chǎn)生的摩擦使得人工合成材料與軟土相結(jié)合，增強(qiáng)軟土質(zhì)的穩(wěn)定性與韌性，最大限度地降低軟土地基的變形與觸變現(xiàn)象的發(fā)生。

3.5 預(yù)壓砂井法

預(yù)壓砂井法指的是在排水系統(tǒng)與加壓系統(tǒng)的合作下，讓地基土中的孔隙水排出。常用的排水系統(tǒng)很多，有水平排水法與豎直方向的排水法。水平排水法有水平排水墊層、排水砂溝等;豎直方向的排水法有塑料排水板等。加壓系統(tǒng)有堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓或降低地下水位等。如果將給堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓合并起來使用時(shí)又稱作真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法。具體的操作程序是：（1）將所要加固土質(zhì)周圍的植被清理干凈，在表面進(jìn)行鋪砂墊層工作;（2）在該地段垂直下插塑料排水板，在砂墊層中橫向布置排水管，提高加固地基的排水條件;（3）在砂墊層上鋪設(shè)密封膜，然后用真空泵將其內(nèi)的地基氣壓抽到80kPa以上。此方法一般需要較長的加固時(shí)間，而且抽真空處理具有一定的制約條件，因此在工期要求寬松的淤泥質(zhì)地基的處理工作中應(yīng)用較為廣泛。

結(jié)束語

水利施工中軟土地基的處理方法多種多樣，而且不同的方法有不同的用途，因而我們在實(shí)際軟土地基處理中，要全面考慮并綜合權(quán)衡各方面的因素，嚴(yán)格根據(jù)水利工程的建造要求，根據(jù)不同軟土土質(zhì)的特征，結(jié)合相關(guān)條件選擇行之有效的軟土地基處理方法，注重軟土地基的改造工作，全方位地提高水利工程建筑的整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：O631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）11-0002-02

自新一輪的工業(yè)革命開展以來，在全球發(fā)展最快的技術(shù)，除了計(jì)算機(jī)技術(shù)以外，材料技術(shù)的發(fā)展速度也不可小覷。材料的發(fā)展和我們的生活息息相關(guān)，我們生活的每個(gè)細(xì)節(jié)都離不開材料，由此看來，材料的快速發(fā)展有利于我們生活水平、生活質(zhì)量的提高。然而，近幾年以來各種各樣的化學(xué)物質(zhì)的合成材料難降解、毒性大，給環(huán)境帶了了極大的威脅，和現(xiàn)在和諧發(fā)展的理念是相違背的，因此可生物降解的概念被提了出來。

我們在運(yùn)用的時(shí)候有多種的可生物降解高分子，并且現(xiàn)在在組織工程、醫(yī)學(xué)工程等方面都有了長足的發(fā)展，聚膦腈是一類結(jié)構(gòu)獨(dú)特的高分子，具有很好的生物相容性，現(xiàn)在在生物方面的應(yīng)用比較普遍，但是由于聚膦腈的研究成本相對比較高，且降解的速度很慢，這就阻礙了該類材料的進(jìn)一步發(fā)展，而近幾年以來采用與可生物降解的聚酯相結(jié)合為聚膦腈材料的發(fā)展帶來了新的生機(jī)。

1 聚膦腈的簡介

聚膦腈的結(jié)構(gòu)十分獨(dú)特，其主鏈?zhǔn)且缘讍坞p鍵交替的，有機(jī)側(cè)鏈基團(tuán)的連接具有選擇性，它是選擇與磷原子相連接。較好的生物相容性是聚膦腈的特點(diǎn)之一，要想得到可以生物降解的聚合物，水解敏感的取代基是必不可少的，也是聚膦腈水解的必要條件，聚膦腈在降解后得到的降解產(chǎn)物一般是小分子的氨、磷酸鹽和相對應(yīng)的側(cè)基，這些小分子團(tuán)都是無毒的，由此可以看出水解敏感的取代基的種類可以決定聚膦腈的水解速度，因此我們就可以通過設(shè)計(jì)不同的側(cè)鏈來得到各種各樣的降解速度不同的材料。自二十世紀(jì)六十年代以來，聚二氯磷腈得以合成后，世界各國的科研人員在聚膦腈方面的研究就進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，研究成果也是矚目的，現(xiàn)在大多數(shù)的已合成的可生物降解聚膦腈在生物學(xué)上的可利用性比較的大，在此方面的發(fā)展前景也最好。現(xiàn)在合成可生物降解聚膦腈的方法一般是首先通過熱開環(huán)聚合法，然后就進(jìn)行關(guān)鍵的一步：取代基取代聚二氯膦腈上的氯原子，當(dāng)然是易水解的取代基，但是，這種研究方法的成本一般是比較高的，這就為進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)帶來了很大的困難，局限了這種降解材料的高速發(fā)展，而且聚膦腈的降解速度很慢，離我們現(xiàn)在對可降解材料的降解速度還有很大的差距，要克服材料在這方面的瑕疵，我們現(xiàn)在所采取的方法一般是與可生物降解的聚酯或聚酸酐共同混合使用，這樣就會(huì)令研究成本降低，且提高了聚膦腈的降解速度，達(dá)到了雙贏的目的，也可以促進(jìn)聚膦腈的推廣應(yīng)用和研究的進(jìn)行。

可生物降解聚膦腈是由一種或者多種較易水解的敏感有機(jī)基團(tuán)組成其側(cè)鏈，比如咪唑基、氨基酸酯基等。其被取代的形式有所不同可將其區(qū)分為兩種，一種是相同的基團(tuán)單一取代，另一種是不同的基團(tuán)混合取代；其連接的取代基不同也可以分為兩類，烴氧基取代和氨基取代聚膦腈；還可以根據(jù)其與水的相容特性不同來分類，疏水性聚膦腈（如：以氨基乙羥肟酸酯、縮酚肽酯、氨基酸酯、二肽酯等為側(cè)鏈）和水溶性聚膦腈（如：側(cè)鏈帶有乙氧基吡咯烷酮、糖基、咪唑基、苯氧基羧基等）。

2 可生物降解聚膦腈的合成

得到可生物降解聚膦腈一般分為兩步，即先將通過熱解分解生成聚二氯膦腈（PDCP），然后根據(jù)側(cè)基容易被水解的特性將其被Cl原子取代，具體化學(xué)過程如式1。

2.1 合成單一取代基聚膦腈

單一取代其側(cè)基的合成方法應(yīng)用較為廣泛，類型也多種多樣，形成的可生物降解聚膦腈包括烴氧基聚膦腈、氨基聚膦腈、等。將聚膦腈中空間位阻較小的親核試劑作用于聚二氯膦腈，其摩爾比例控制在5：1左右，反應(yīng)的常用溶劑為苯、四氫呋喃（THF）、二氧六環(huán)等。

2.1.1 合成烴氧基聚膦腈

醇酸酯類聚膦腈的合成由式2中的聚合物來完成合成，其將聚二氯膦腈與處在鈉鹽中的醇酸酯反應(yīng)，又因?yàn)榇妓狨ピ谒臍溥秽械娜芙舛炔粔虼?，所以在合成的過程中需要很多的相關(guān)試劑。國外有很多研究員都針對此情況進(jìn)行了分析，其中Allcock等人將反應(yīng)溫度定在50℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種情況下在保證避免聚膦腈主鏈被破壞的同時(shí)，也可以使聚二氯膦腈的Cl被取代。

在可生物降解的聚膦腈的含有羧基苯氧基的類型中包括聚二（對羧基乙基苯氧基）膦腈（PCEP）和聚二（對羧基苯氧基）膦腈（PCPP），如式3所示。

2.1.2 多官能團(tuán)親核試劑取代聚膦腈的合成

被引入到聚二氯膦腈中的基團(tuán)可以含有一種或者多種官能團(tuán)，當(dāng)多種官能團(tuán)被利用時(shí)，就要考慮它們之間的相互影響，為了防止其相連引起其相關(guān)功能的減退，必須對每個(gè)官能團(tuán)進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，如式4中的甘油基取代過程，他其中包括三個(gè)羥基，其可行的方式為用丙酮或甲醛與其反應(yīng)生成異丙叉甘油、甘油縮甲醛，這樣可以保護(hù)住這兩個(gè)羥基，再將其通過試劑化學(xué)反應(yīng)與聚二氯膦腈相結(jié)合，最后可以用乙酸再進(jìn)一步處理。

2.2 合成混合取代聚膦腈

在混合取代聚膦腈的過程中可以分為兩種方法：可以根據(jù)一定的順序進(jìn)行逐步的取代；也可以在利用兩種以上的親核試劑進(jìn)行競爭取代。第一種方法利用廣泛且技術(shù)較為成熟，在實(shí)際的應(yīng)用過程中也是主要的應(yīng)用手段。

2.2.1 完全取代聚二氯膦腈中氯原子

在進(jìn)行基團(tuán)取代的過程中，因?yàn)槠淇臻g內(nèi)的位置阻力無法完全完成取代，導(dǎo)致聚膦腈的無法合成，實(shí)際中可以通過一些位阻比較小的基團(tuán)來進(jìn)行Cl的取代，如甲氨基或甘氨酸乙酯等，雌激素酮等通過相應(yīng)甾類羥基負(fù)離子連結(jié)到聚膦腈?zhèn)孺溕希瑳]有被完全代替下來的氯原子通過與正丁胺、甘氨酸乙酯、甲胺或乙胺反應(yīng)來使較為完全反應(yīng)。

2.2.2 調(diào)節(jié)聚膦腈降解速度

生物降解聚膦腈降解速度從機(jī)理上來講跟替代基團(tuán)的水解敏感性有很大的關(guān)系，此性質(zhì)較高的基團(tuán)可改善其降解的速度，改良此化學(xué)材料的性質(zhì)。咪唑基在酸和強(qiáng)堿中要有比其他的氨基酸基團(tuán)更敏感的水解性質(zhì)，甲氨基咪唑膦腈相對于甲氨基膦腈來說，在相同的條件下更容易被分解。如果在聚膦腈的側(cè)鏈被替換為位阻較大的相關(guān)官能團(tuán)時(shí)就會(huì)使此類物質(zhì)難以被降解，例如聚丙氨酸乙酯對甲基苯氧基膦腈和聚丙氨酸乙酯聯(lián)苯氧基膦腈的對比中就可以得到類似的結(jié)果。

2.2.3 功能化生物降解聚膦腈的合成

混合取代合成方法的好處就在于可以發(fā)揮多種基團(tuán)的優(yōu)勢功能，聚合物的多功能化已經(jīng)慢慢成為此類研究的大趨勢，合成的聚膦腈對很多外界因素都較為敏感，如溫度和PH值，在Song等人的研究成果中，就有甲氧基聚乙二醇和氨基酸酯以及甲氧基聚乙二醇和二肽乙酯為側(cè)基的混合取代聚膦腈，它可降解性和溫度敏感性都很強(qiáng)。

2.3 合成共聚或共混聚膦腈

無論是單一替代還是混合替代，都有自己的優(yōu)勢所在，將兩種或多種聚合物進(jìn)行混合生產(chǎn)或者將聚膦腈與其它可生物降解聚合物混合，都會(huì)得到較為良好的可降解材料，根據(jù)配比來控制降解的速度。

3 結(jié)束語

在可生物降解聚膦腈的研究過程中有很多方法可以實(shí)現(xiàn)，但是必須通過聚二氯膦腈進(jìn)行合成，無論是單一還是混合合成都可以生產(chǎn)可降解的聚合物，側(cè)鏈的合理替代安排也是此聚合物性質(zhì)是否完善的關(guān)鍵，可生物降解聚膦腈的多功能性可以促進(jìn)相關(guān)高分子材料的發(fā)展，新的科學(xué)技術(shù)會(huì)在此領(lǐng)域帶來新的革命。

參考文獻(xiàn)

[1]張愛迪，德潤，朱香利，等.生物降解高分子材料研究應(yīng)用進(jìn)展[J].化工新型材料，2011，32（12）.