高分子材料研究課題精選(九篇)

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第1篇：高分子材料研究課題范文

關(guān)鍵詞：高分子材料與工程；特色化；人才培養(yǎng)模式；林業(yè)院校

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2015）10-0066-02

隨著科技的不斷進步，各國都在不斷創(chuàng)新和研發(fā)新的材料，而每一種新材料的使用，都能夠引起一次技術(shù)上的重大變革，而這種變革可能是世界性的?，F(xiàn)代人類社會的“三大支柱”領(lǐng)域分別為材料、能源和信息。正是在這種背景下，高分子材料與工程專業(yè)在短短的二十年時間內(nèi)發(fā)展迅速。1998年，教育部調(diào)整了高等學校本科專業(yè)目錄，將與高分子材料相關(guān)的工科類專業(yè)統(tǒng)一為高分子材料與工程專業(yè)。教育部出臺的專業(yè)建設(shè)指導精神明確指出，要重點發(fā)展高分子材料產(chǎn)業(yè)[1]。

東北林業(yè)大學高分子材料與工程專業(yè)，始建于2000年10月，專業(yè)的建立基于東北林業(yè)大學木材科學與技術(shù)學科在天然高分子材料的加工與利用等條件成熟的基礎(chǔ)上，由我國木材膠黏劑領(lǐng)域知名專家顧繼友教授組織創(chuàng)辦。在十幾年的不斷實踐探索中，建立了具有自己特色的人才培養(yǎng)模式，并依托東北林業(yè)大學的發(fā)展平臺，明確培養(yǎng)目標，凸顯了林業(yè)院校的特色和優(yōu)勢，培養(yǎng)了一大批兼具知識、能力和實踐動手能力的高素質(zhì)人才。

一、依托院校優(yōu)勢，打造品牌專業(yè)

東北林業(yè)大學創(chuàng)建于1952年，是國家“211工程”和“優(yōu)勢學科創(chuàng)建平臺”項目重點院校。學校是以林科為發(fā)展優(yōu)勢，以林業(yè)工程為辦學特色的綜合性大學。高分子材料與工程專業(yè)在建立之初就顯示出專業(yè)的優(yōu)勢，它是在天然高分子開發(fā)利用、生物質(zhì)復合材料、高聚物合成、合成樹脂膠黏劑的開發(fā)等領(lǐng)域都較成熟完備的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有厚基礎(chǔ)的專業(yè)優(yōu)勢。專業(yè)發(fā)展迅速，于2003年獲批建立“生物材料工程”博士點學科，2006年該學科被評為黑龍江省重點學科，2010年進入“985”優(yōu)勢學科平臺建設(shè)行列，目前是東北林業(yè)大學的重點專業(yè)。專業(yè)涵蓋了膠黏劑、生物質(zhì)復合材料、天然與合成高分子材料和生物質(zhì)功能材料四個具有學科優(yōu)勢和特色的方向。其中膠黏劑是本專業(yè)的主要特色，尤其是木質(zhì)基材料用膠黏劑的研究、開發(fā)和推廣方面處于世界先進、國內(nèi)領(lǐng)先的行列；專業(yè)的另一個特色是生物質(zhì)復合材料的研究，尤其是在木塑復合材料、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、淀粉等生物質(zhì)材料的開發(fā)利用方面具有較大優(yōu)勢。

高分子材料與工程專業(yè)為黑龍江省重點專業(yè)，教學理念先進，師資力量雄厚，具有豐富的教學管理經(jīng)驗，本專業(yè)有三門課程“膠黏劑與涂料”、“生物質(zhì)材料”和“材料科學與工程基礎(chǔ)”入選東北林業(yè)大學重點課程建設(shè)項目。東北林業(yè)大學作為林業(yè)院校的領(lǐng)跑者，有著林業(yè)院校的優(yōu)勢。為此，東北林業(yè)大學高分子材料與工程專業(yè)在人才培養(yǎng)模式的制定上以林業(yè)院校優(yōu)勢為依托，支撐學科“生物材料工程”在科研方面以天然高分子為核心，以生物質(zhì)復合材料、膠黏劑、天然與合成高分子材料以及生物質(zhì)功能材料四個特色研究方向為重點。與之相適應的專業(yè)人才培養(yǎng)模式既注重高分子材料與工程專業(yè)的基礎(chǔ)，更體現(xiàn)林業(yè)院校相關(guān)專業(yè)的優(yōu)勢特色。在近十幾年的人才培養(yǎng)過程中，專業(yè)也在不斷的調(diào)整修訂人才培養(yǎng)方案，既重基礎(chǔ)，又寬口徑，注重素質(zhì)和能力培養(yǎng)，突出林業(yè)院校品牌專業(yè)的特色和優(yōu)勢。

二、特色化人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建

人才培養(yǎng)模式作為高等院校人才培養(yǎng)活動的實踐規(guī)范和基本樣式，是高等院校對本科人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)過程、培養(yǎng)途徑以及培養(yǎng)方法等要素的綜合概括。隨著目前人才市場化程度的日益高漲，如何造就適應社會需要的應用創(chuàng)新型人才是亟待解決的難題[2]。不同的學校、專業(yè)應根據(jù)人才需求、本身專業(yè)特色以及學校優(yōu)勢等方面探索一條適合自己的人才培養(yǎng)模式，并且要經(jīng)過一定的實踐檢驗，千萬不能照搬照抄、生搬硬套。

在人才培養(yǎng)目標的定位上，我們總結(jié)了一些地方院校人才培養(yǎng)的偏差，積極探索出“強化基礎(chǔ)、因材施教、分類培養(yǎng)”的指導思想，考慮到學生的基礎(chǔ)水平，發(fā)展方向、內(nèi)在潛質(zhì)，按照發(fā)展方向和個人選擇的不同對學生進行分類，大致分為就業(yè)、繼續(xù)深造、出國深造等幾種類型，以此為前提在課程設(shè)置、實踐動手能力、畢業(yè)論文和設(shè)計、教師培養(yǎng)等方面進行適當?shù)母母?，使培養(yǎng)出的學生知識結(jié)構(gòu)廣泛，基礎(chǔ)扎實，動手能力強，能在聚合物合成、膠黏劑、生物質(zhì)復合材料等領(lǐng)域從事生產(chǎn)、開發(fā)研究、管理的工程技術(shù)人才，探索出一種具有特色的人才培養(yǎng)模式。

三、特色化人才培養(yǎng)的具體措施

（一）規(guī)范培養(yǎng)過程，提升教育實力

學科之間的相互影響與滲透逐漸成為發(fā)展趨勢，通過各學科之間的彼此滲透，相互關(guān)聯(lián)成更大的、完整的學科體系[3]。這就要求現(xiàn)代大學教育要有更廣博的知識背景，更敏捷的思維創(chuàng)新能力及開闊的學科視野。只有在大學科平臺上和開放的學習氛圍中采用靈活創(chuàng)新的教育模式，才能完成創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標要求[4]。

為滿足國家林業(yè)科技的戰(zhàn)略需求、學校建設(shè)高水平特色大學的要求以及社會對不同人才的需求，東北林業(yè)大學重點突出“林產(chǎn)”特色，構(gòu)建相關(guān)的學科課程體系。本著厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)的主導思想，構(gòu)建學科基礎(chǔ)課；結(jié)合專業(yè)方向的特色，構(gòu)建專業(yè)基礎(chǔ)課和特色課程；同時完善交叉學科的滲透，構(gòu)建開放性的選修課程，學生可自由選修，實現(xiàn)資源共享。學校和學科帶頭人廣泛聽取學生意見，制定了一系列切實可行的專業(yè)管理制度，加快重點專業(yè)建設(shè)步伐；加強教師隊伍建設(shè)，構(gòu)建專業(yè)教師團隊；聘請國內(nèi)外專家教授、學者定期在學院及學校范圍內(nèi)進行專題講座；鼓勵學生進行創(chuàng)新思維訓練，以專業(yè)教師牽頭，鼓勵學生自主開發(fā)，大膽創(chuàng)新，認真觀察；創(chuàng)建具有自己學科發(fā)展特色的高分子材料與工程創(chuàng)新實驗室，建立以專業(yè)教師牽頭，本科生為主體的創(chuàng)新訓練團隊，在保證驗證性和設(shè)計性實驗教學的基礎(chǔ)上，增加本科生專業(yè)技能綜合訓練；從大一新生開始實行“導師制”，提倡因人施教，對學生進行啟發(fā)式教育，鼓勵學生開展批判式學習，用與時俱進的思想運用知識，用發(fā)散的思維研究知識[5]。

（二）產(chǎn)學研相結(jié)合

“產(chǎn)學研結(jié)合”是東北林業(yè)大學高分子材料與工程專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要途徑?！爱a(chǎn)學結(jié)合”是指學生的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文來自于生產(chǎn)實際，學生通過走進工廠、校企合作單位幫助解決生產(chǎn)實際問題。一方面鍛煉了學生實際解決問題的能力，培養(yǎng)了獨立解決問題的意識，凡事不再依賴教師、依賴課本，是完全意義上的實踐；學生通過實習較早地熟悉了工作崗位，積累了工作經(jīng)驗，對待就業(yè)問題不再盲目，縮短了學生適應工作崗位的時間。另一方面，工廠在實際生產(chǎn)中也遇到各種各樣的問題，新鮮血液的注入也為企業(yè)解決了遇到的實際問題，節(jié)約了用人成本，并在經(jīng)濟效益方面有所收獲?！把袑W結(jié)合”是學生的畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計選題大部分來源于指導教師的研究課題，導師的課題研究具有前瞻性及實踐性，學生通過參與導師課題，導師指導學生更直接、更具體，鍛煉了學生的科研能力，對于繼續(xù)深造或是出國留學的學生來說鍛煉了他們的創(chuàng)新思維能力和科學素養(yǎng)。結(jié)合科研實踐培養(yǎng)專業(yè)人才是專業(yè)建設(shè)大力提倡的，專業(yè)教師積極以科研帶動教學，以教學促進科研，學生積極參與教師課題研究工作對學生未來的發(fā)展大有裨益。

（三）突出專業(yè)實踐特色建設(shè)

高分子材料與工程專業(yè)的特色是培養(yǎng)學生的實踐能力和較強的創(chuàng)新意識，實踐能力的培養(yǎng)不僅僅在課堂和實驗室，高質(zhì)量、充分的專業(yè)實踐是人才培養(yǎng)必不可少的重要環(huán)節(jié)。在實踐教學中，學生可以到企業(yè)現(xiàn)場觀摩，根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件將理論和生產(chǎn)結(jié)合，學生將學習的書本知識融會貫通到實踐中，同時在理論的指導下，學生撰寫實習報告反饋實習內(nèi)容。學校非常重視實踐教學，出臺了一系列的制度方案，健全實習質(zhì)量保障體系。為此，專業(yè)積極拓展實踐基地，依據(jù)指導教師的特長進行分工指導，邀請具有培訓經(jīng)驗的一線工程技術(shù)人員進行現(xiàn)場講解和模擬。學生的整個實踐環(huán)節(jié)與畢業(yè)論文和設(shè)計緊密結(jié)合，實踐過程為論文的撰寫提供第一手資料，也鍛煉了學生解決實際問題的能力。總之，不斷探索高等學校專業(yè)與社會實踐有機結(jié)合的長效機制，建立健全校外實踐基地，是學生磨煉意志、增長才干、理論與實踐相結(jié)合的重要載體。

無論是林業(yè)院校還是各類地方高校，都在努力地積極探索高分子材料與工程專業(yè)特色化人才培養(yǎng)的模式，東北林業(yè)大學在特色化人才培養(yǎng)方面也在不斷實踐中，既結(jié)合了傳統(tǒng)的專業(yè)優(yōu)勢，又不斷挖掘新思路、新方法、新觀念，這是知識經(jīng)濟時代對人才培養(yǎng)的需要，也是林業(yè)院校人才培養(yǎng)的需求。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部高等教育司.普通高等學校本科

專業(yè)目錄和專業(yè)介紹（1998年頒布）[Z].北京：高等教

育出版社，1998.

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2006，（1）.

[3]曹賽先.一流大學的大學科觀[J].當代教育論壇，2004，（1）.

[4]陳崢瀅，秦毅紅.大材料學科研究性學習和創(chuàng)新能力培

養(yǎng)研究[J].理工高教研究，2010，（1）.

[5]熊建輝，付剛.林業(yè)特色學校的世界一流大學建設(shè)之路

第2篇：高分子材料研究課題范文

論文摘要：文章從我國林業(yè)科技發(fā)展對材料化學專業(yè)人才的需要出發(fā)，探討了在高等林業(yè)院校設(shè)置材料化學的專業(yè)定位，在對材料化學課程的教學體系進行思考的基礎(chǔ)上，提出了培養(yǎng)適應林業(yè)科技發(fā)展需要的材料化學專業(yè)人才的培養(yǎng)模式和教學內(nèi)容。

材料化學是一門材料科學與現(xiàn)代化學相結(jié)合的新興學科，對于自然科學和國民經(jīng)濟的發(fā)展至關(guān)重要，是21世紀化學發(fā)展中的重要新興學科之一。本專業(yè)密切聯(lián)系國民經(jīng)濟、科學技術(shù)迅速發(fā)展的實際，研究材料制備、加工、性能和應用等的化學問題。上個世紀90年代初，復旦大學率先開設(shè)材料化學本科專業(yè)。隨后，眾多高校相繼開設(shè)了該專業(yè)。由于材料種類很多，而且各個高校開設(shè)材料化學專業(yè)的背景和學校的優(yōu)勢學科不相同，雖然專業(yè)名稱相同，但是各學校所制定的培養(yǎng)方案和體現(xiàn)的專業(yè)特色各不一樣。中南林業(yè)科技大學是一所服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟和現(xiàn)代林業(yè)，地處中南地區(qū)的高等林業(yè)院校。在高等林業(yè)院校開設(shè)材料化學專業(yè)，相對于其它綜合性高校的材料化學專業(yè)和本校的主流學科一一林學來說，該專業(yè)無論是在師資隊伍，還是在科研水平與學科建設(shè)等方面都存在不小的差距。所以，我校開設(shè)的材料化學專業(yè)，只有辦出自己的特色和優(yōu)勢，才能在材料化學專業(yè)領(lǐng)域占有一席之地。

1、專業(yè)定位明確，體現(xiàn)辦學特色

人才的培養(yǎng)需要找準位置，明確方向。這是適應經(jīng)濟發(fā)展的需要，也是辦好專業(yè)的關(guān)鍵。我校2004年初申報材料化學專業(yè)并獲得省教育廳批準，2005年正式招生。經(jīng)過5年的發(fā)展，積累了較為豐富的教學實踐經(jīng)驗，基本建立了較為完備的材料化學專業(yè)辦學條件。材料化學是一門多學科相互交叉的新型綜合學科，就材料而言，包括金屬材料、無機金屬材料、高分子材料、功能材料、復合材料等多個領(lǐng)域。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的全面發(fā)展，為了應對經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的迫切要求，加強林業(yè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)至關(guān)重要。各種新材料在農(nóng)業(yè)、林業(yè)領(lǐng)域的應用日益廣泛，如生物質(zhì)材料、木材阻燃材料、仿生材料和可生物降解材料等的開發(fā)都是材料優(yōu)先發(fā)展的方向。但是，目前我國林業(yè)領(lǐng)域從事新材料技術(shù)開發(fā)和應用的專門人才比較匾乏，遠遠不能滿足現(xiàn)代林業(yè)高速發(fā)展的需要。因此，高等林業(yè)院校設(shè)置材料化學專業(yè)對我國林業(yè)現(xiàn)代化具有重要意義。在高等林業(yè)院校設(shè)置材料化學專業(yè)既要考慮材料科學學科本身的體系，又要體現(xiàn)高等林業(yè)院校的特色與優(yōu)勢。為此，我們把專業(yè)定位在復合材料、生物質(zhì)材料和高分子材料三大方向，使學生既具有扎實的材料科學基礎(chǔ)知識和良好的專業(yè)素質(zhì)，又能適應科學技術(shù)飛速發(fā)展的要求;培養(yǎng)能在材料開發(fā)、生產(chǎn)及應用領(lǐng)域，尤其是利用林產(chǎn)品資源進行新材料研制和開發(fā)以及新材料在林業(yè)領(lǐng)域的應用方面具有創(chuàng)新精神和實踐能力的復合型人才，為我國林業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化及林業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展提供堅實可靠的人才保障。

2、完善課程體系，優(yōu)化課程設(shè)置

本專業(yè)秉承夯實基礎(chǔ)，提高能力、拓寬范圍、接觸前沿的理念，根據(jù)國家經(jīng)濟建設(shè)對專業(yè)型、應用型、復合型和學習型人才的需要，在遵循“重基礎(chǔ)、寬口徑和強能力”教學改革原則的基礎(chǔ)上，在構(gòu)建材料化學專業(yè)課程體系時，主要采取下列原則:加強基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)口徑，重視實驗教學，適當增加選修課比例。因此，該專業(yè)的課程體系由公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)必選課和專業(yè)選修課四個方面組成。其中:公共基礎(chǔ)課程與化學工程類其它專業(yè)一致;專業(yè)基礎(chǔ)課開設(shè)了材料化學、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、材料科學與工程基礎(chǔ)、材料物理性能等課程;在專業(yè)課程的設(shè)置上注意寬口徑與突出特色相兼顧，如復合材料方向開設(shè)的復合材料學和復合材料工藝與設(shè)備課程;高分子材料方向開設(shè)的高分子化學、高分子物理和材料結(jié)構(gòu)表征課程;生物質(zhì)材料方向開設(shè)的木質(zhì)復合材料、竹材及非木質(zhì)材料等課程。同時，還加強了工藝設(shè)計和制造方面的課程，如開設(shè)材料加工與成型、材料加工與成型實驗、材料合成與制備等課程;增加了阻燃材料及其應用技術(shù)、仿生材料、生態(tài)環(huán)境材料、活性炭制備改性與應用專題等特色課程?？傊?，在課程體系的總體構(gòu)建原則下，經(jīng)過兩次培養(yǎng)計劃的修訂，對課程進行了認真仔細的整合，系統(tǒng)地確定課程門類，進一步明確各門課程的內(nèi)容及課程間的分工與聯(lián)系，刪除一些內(nèi)容陳舊或與其它課程內(nèi)容重復的課程，增加反映最新研究成果方面的課程，如納米材料，納米復合材料等，創(chuàng)建一些理論聯(lián)系實際、有利于培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力的課程，并加大前沿科技知識的教學比例。

3、改革實踐教學體系，強化能力培養(yǎng)

材料化學專業(yè)是一門實踐性很強的學科，在教學活動中，必須加強實踐教學環(huán)節(jié)。首先，在加強基礎(chǔ)化學實驗教學的前提下，組建了材料合成與制備、材料結(jié)構(gòu)表征和檢測兩個專業(yè)實驗室。同時，利用多種渠道與企業(yè)建立聯(lián)系，在株洲冶煉集團、湘潭鋼鐵公司和株洲化工集團等單位建立了實習基地。第二，實驗教學是培養(yǎng)和提高學生的綜合素質(zhì)、探究與創(chuàng)新能力的重要途徑。建立新型的材料化學實驗教學體系，將傳統(tǒng)的實驗教學向開放性的教學模式進行轉(zhuǎn)變，是培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的人才的有效途徑之一。為此，在實驗教學方法上，部分實驗課試行開放式教學，實驗課教師僅僅講授實驗的基本原理和基本要求，從查閱文獻資料開始，到實驗方案設(shè)計、實驗操作規(guī)程、實驗結(jié)果分析等均由學生獨立完成，使學生變被動學習為主動學習。第三，按基礎(chǔ)型、設(shè)計綜合型、研究創(chuàng)新型三個層次規(guī)劃實驗，進一步改革實驗教學內(nèi)容。積極推行從驗證模仿性實驗向設(shè)計創(chuàng)新性實驗轉(zhuǎn)變，同時減少驗證性實驗，增設(shè)設(shè)計性、創(chuàng)新性和綜合性實驗。第四，鼓勵學生參加科研活動，根據(jù)個人興趣和愛好參加教師的科研項目，鼓勵學生積極申報大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目。通過具體的研究課題，獨立設(shè)計、自查資料、自擬實驗方法進行探索性、創(chuàng)造性實驗。第五，結(jié)合專業(yè)實驗室和實習基地搞好畢業(yè)實習和生產(chǎn)實習，鼓勵已經(jīng)簽訂就業(yè)協(xié)議的學生到單位聯(lián)系生產(chǎn)實際選擇課題，鼓勵教師到實習基地結(jié)合實際指導學生的畢業(yè)論文。由此在整個實踐教學活動中構(gòu)建了“計劃教學一開放實驗一科研相結(jié)合”的新的實驗教學體系。同時，在實踐教學環(huán)節(jié)中，重視學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，把素質(zhì)教育貫穿于實踐教學的全過程，為全體學生提供了一個全面發(fā)展的實踐空間，培養(yǎng)與他人合作的團隊精神。為學生將來適應現(xiàn)代企業(yè)的管理體制，確立優(yōu)秀的職業(yè)道德素養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。

4、加強師資隊伍建設(shè)，優(yōu)化師資隊伍結(jié)構(gòu)

第3篇：高分子材料研究課題范文

第九屆中國青年女科學家獎評審會評語：

馬晶發(fā)展量子化學與分子模擬相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究材料分子的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，在化學、物理及材料方面取得高水平的成果，瞄準前沿科學領(lǐng)域，理論結(jié)合實驗，設(shè)計新型“分子開關(guān)”等材料。

馬晶寄語青年人：

興趣是最好的老師，多去閱讀文獻和資料，多去發(fā)現(xiàn)和感受一些美妙的事情。如果將化學分子做成圖像，那么這個圖將會非常漂亮，見到的人很有可能會對它一見鐘情。仔細觀察這些分子，總會有一個能打動你。

材料科學的發(fā)展給我們的生活帶來了無數(shù)可能性，以前存在于科幻小說之中的各種奇特的電子產(chǎn)品，現(xiàn)在已經(jīng)是日常生活中的一部分。而材料科學家更希望把計算機里面的元器件都變成有機分子，這樣，計算機不僅會非常輕巧，而且還能更方便地實現(xiàn)人機互動。

但在開發(fā)新材料時，如果只是總結(jié)前人經(jīng)驗，借鑒自然界已有的物種，進行實驗摸索，就會有一定的盲目性。這個時候，如果有理論指導，就可以省去很多繁瑣的嘗試、失敗和總結(jié)經(jīng)驗的過程。這就是理論研究的動因與意義。

所有材料都是分子的聚合體，它們涉及大量分子的聚集行為，包含了錯綜復雜的分子間相互作用，這一直是理論化學研究的難題。傳統(tǒng)的高精度量子化學計算方法能處理的分子尺度很小，只能夠描述中小分子的光、電、磁等性質(zhì)及分子化學反應的過程；而分子模擬技術(shù)基于經(jīng)典力學和統(tǒng)計原理，雖然可應用于較大的時間與空間尺度，但只能描述分子聚集體的形貌或表面結(jié)構(gòu)，無法描述電子轉(zhuǎn)移和化學鍵的變化。

從2004年開始，馬晶和她的學生們就開始嘗試將這兩個不同層次的方法結(jié)合起來，使其優(yōu)勢互補：通過分子模擬得到分子聚集體的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，通過量子化學計算，得到發(fā)生反應的關(guān)鍵基團的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。馬晶以這種方式構(gòu)架起了一座橋梁，連通了復雜體系的微觀結(jié)構(gòu)和實驗測定中這些體系所表現(xiàn)出來的性質(zhì)，對化學研究有著重要的指導意義：這樣，材料科學家們就能夠清楚了解功能高分子材料的物理化學本質(zhì)，從而結(jié)合實驗，不斷設(shè)計出新材料，為人類所用。

除此之外，馬晶還有一個夢想：理論設(shè)計出一些分子開關(guān)。在一定情況下，比如通電或光照后，有機分子能夠跟生物分子結(jié)合，消除電場等外部條件后，結(jié)合又不會發(fā)生，這樣就可以檢測電信號或者其他信號，讓生物學家多一種研究利器。馬晶認為，材料涉及生活與科研的各個領(lǐng)域，材料的發(fā)展能將科幻變成現(xiàn)實，而理論研究則是根基。

馬晶的父母是在高校從事教學與科研工作的老師，受他們的影響，馬晶在上幼兒園的時候就夢想成為一名引領(lǐng)學生探索科學奧秘的老師。小時候，馬晶的爸爸經(jīng)常帶著她去實驗室參觀，顯微鏡下的微觀組織令她著迷。馬晶的父母也經(jīng)常帶她去爬山，接觸大自然，在培養(yǎng)馬晶堅韌性格的同時，也讓她對周圍的世界充滿好奇。

馬晶一再強調(diào)興趣的重要性。因為興趣，她從碩士階段開始，選擇了自己喜歡的物理化學領(lǐng)域，并且在大學期間同時輔修了電子系的無線電技術(shù)和計算機等第二學位課程，努力構(gòu)筑寬闊的知識架構(gòu)。

馬晶認為，作為一名老師，職責就是要鼓勵學生去尋找自己感興趣的課題，并幫助他們解決在研究課題過程中遇到的困難，讓他們從中得到成長，幫助學生實現(xiàn)他們自己的夢想。

第4篇：高分子材料研究課題范文

關(guān)鍵詞：稠油開采 注汽鍋爐 陶瓷柱塞 注汽時率

金馬公司熱注作業(yè)區(qū)在用的15臺注汽鍋爐均采用高壓柱塞泵進行供水，高壓柱塞泵中主要的易損件是柱塞，目前常規(guī)柱塞工作中經(jīng)常發(fā)生損壞現(xiàn)象導致柱塞、盤根頻繁更換，柱塞平均更換周期為2個月，在壓力較高的注汽站中，更換周期甚至達不到一個月，而盤根則每月都要進行部分或全部更換，嚴重影響蒸汽生產(chǎn)的正常進行。

一、柱塞磨損原因研究

由于高壓水流的沖擊和來水中不可避免的存在著微小的硬質(zhì)顆粒，使柱塞表面最終因長時間往復運動導致出現(xiàn)劃痕、甚至是明顯的溝槽，致使表面粗糙造成密封接觸不嚴密而產(chǎn)生滲漏。

柱塞運行中直接接觸盤根，盤根由高分子材料制成，具有很好的韌性、彈性，為了保證滴漏量必然應使盤根以非常大的壓力包裹在柱塞周圍，在長期連續(xù)工作條件下金屬柱塞越來越粗糙的表面產(chǎn)生的硬性拉、扯，加速了盤根破壞，形成柱塞與盤根同步損壞的惡性循環(huán)，最終造成盤根相對其他泵配件更高的更換頻率。

二、陶瓷柱塞的研制

工業(yè)結(jié)構(gòu)陶瓷材料是國家“863”項目重大研究課題，也是國家在“十一五”期間重點推廣的新材料。使用工業(yè)結(jié)構(gòu)陶瓷這種高性能材料，來研制注汽高壓泵陶瓷柱塞，能解決高壓柱塞泵常規(guī)柱塞的早期損壞問題，提高注汽作業(yè)的工作效率和可靠性。

三、陶瓷柱塞的應用

相比較金屬柱塞，陶瓷柱塞具有耐磨、耐腐蝕的特點，自2010年4月份起，陸續(xù)對8臺鍋爐給水柱塞泵更換陶瓷柱塞，共計更換24根。截止2010年底，統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù)如下：

表1 2010年陶瓷柱塞泵應用情況統(tǒng)計表

為了便于數(shù)據(jù)對比，統(tǒng)計了2010年1-4月份應用金屬柱塞各泵的維護、使用情況：

從使用情況看，用于試驗的24根陶瓷柱塞全年使用情況良好，表面無明顯劃痕、無溝槽。陶瓷柱塞相對于金屬柱塞具有以下幾個優(yōu)點：

1.使用壽命較金屬柱塞大大延長。從表中可以看出，應用金屬柱塞的202爐運行時間為2042小時，期間更換柱塞24次，更換盤根168個，而應用陶瓷柱塞后，運行3567小時未發(fā)生柱塞更換現(xiàn)象。

2.整個使用期間，陶瓷柱塞所用泵總計僅兩缸更換盤根，緊盤根次數(shù)大大減少，使盤根的壽命也相應增加。

3.大大減少了注汽生產(chǎn)中因更換柱塞和盤根而造成的停泵次數(shù)，保證了注汽鍋爐高壓柱塞泵工作壓力的平穩(wěn)性，有效提高了注汽效率。

四、應用效果分析

應用陶瓷柱塞前每年更換金屬柱塞396根，每根550元；更換盤根4310個，每個55元，年累計維護費用為44萬元；應用后，更換陶瓷柱塞24根，每根2000元；更換盤根1360個，年累計維護費用為12.3萬元，年節(jié)約成本31.7萬元。

五、結(jié)論及建議

針對熱注鍋爐柱塞泵頻繁更換金屬柱塞及盤根的現(xiàn)狀，研制并應用了陶瓷柱塞，與傳統(tǒng)金屬柱塞相比，陶瓷柱塞具有耐磨、耐腐蝕性強的優(yōu)點，能大大提高柱塞及盤根的使用壽命，從而實現(xiàn)了提高注汽效率，降低勞動強度的目的，有效降低生產(chǎn)成本，取得了較好的經(jīng)濟效益。

表2 2010年1-4月金屬柱塞泵使用情況統(tǒng)計表

參考文獻

[1]張祺﹒采油工程原理與設(shè)計[M] .山東：中國石油大學出版社，2006： 369-372.

第5篇：高分子材料研究課題范文

人類歷史的發(fā)展，是以新材料的突破為時代標志，從石器的打制、鐵器的制造，到機械的應用、晶體的出現(xiàn)，使人類不但脫離野蠻時代，進入工業(yè)時代，而且迎來信息時代。當今，新材料研發(fā)與信息技術(shù)、生物技術(shù)構(gòu)成了21世紀最重要、最具發(fā)展?jié)摿Φ娜箢I(lǐng)域。新材料作為高新技術(shù)的基礎(chǔ)和先導，應用范圍極其廣泛，幾乎涉及國民經(jīng)濟的每個部門，滲入大眾生活的各個方面，備受科技界的推崇和世界各國的高度重視。

目前，新材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平，已成為衡量一個國家綜合實力的重要標志?！罢l掌握了新材料，誰就掌握了未來”，世界各國均把大力研究和開發(fā)新材料作為21世紀的重大戰(zhàn)略決策。專家預測，信息功能陶瓷材料及其制品的全球銷售收入，到2010年將達800億美元；全球釹鐵硼稀土永磁材料產(chǎn)值，到2010年將達83億美元；世界超導材料銷售額，到2010年將達600-900億美元。美國科學基金會預測，未來10年，全球納米技術(shù)市場規(guī)模將達到1萬億美元左右。

發(fā)達國家清楚地看到了新材料產(chǎn)業(yè)所蘊藏的巨大商機和具有的重要戰(zhàn)略地位，紛紛制定出相關(guān)戰(zhàn)略計劃并投入巨資進行開發(fā)。

我國政府對新材料的研究開發(fā)也給予了高度重視，近年出臺了一系列相關(guān)鼓勵政策，指定了一批新材料研發(fā)中心和重點實驗室，規(guī)劃了一批新材料成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)建設(shè)基地，特別是在國家先后出臺的一些重大科技開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化計劃中，均把新材料列為重點支持的領(lǐng)域之一。國家的重大科技計劃中，“863”計劃、“973”計劃、火炬計劃、科技攻關(guān)計劃、中小企業(yè)創(chuàng)新基金等項目，全部都對新材料的長期開發(fā)與研究投入了大量的人力物力，對其的關(guān)注已經(jīng)占到了整體科學研究中非常大的一個比例。

國家自然科學基金，是國家為支持自然科學基礎(chǔ)性研究而設(shè)立的專項基金，它大力支持具有重要應用前景，特別是具有新思想、新方法以及可能產(chǎn)生新成果的材料方面的基礎(chǔ)性研究。國家自然科學基金委員會資助的研究課題，與材料有關(guān)的約占四分之一。目前，已建和在建的150個重點實驗室中，有關(guān)材料工藝、組織、結(jié)構(gòu)、表征與測試的達35個，超過總數(shù)的1／5。

在國家大力推動下，新材料產(chǎn)業(yè)正成為我國一個新的經(jīng)濟增長熱點和投資熱土。在我國新材料領(lǐng)域，一些重大共性技術(shù)近年來取得突破，一大批新材料孵化器與企業(yè)迅速崛起，推動了整個行業(yè)的技術(shù)進步和效益的提高。專家預測到2008年，我國新材料產(chǎn)業(yè)有可能形成一個3000億元人民幣左右的大市場，到2010年，我國光電子產(chǎn)品年產(chǎn)值可達2000元人民幣，占世界市場份額的10%；到2010年，我國稀土永磁材料產(chǎn)量可達5.4萬噸，產(chǎn)值31億美元，年均增長60%，遠超過世界23%的年均增長速度。

新材料托出光電子器件

項目簡介：從產(chǎn)業(yè)化角度考慮，IT信息網(wǎng)特別是WDM干線、接入、局域網(wǎng)互聯(lián)等的光電子器件（包括高速調(diào)制的激光器、高靈敏度的接收器等），必須具有用戶能夠承受的性能價格比、高可靠性和極低功耗。長波長發(fā)光材料生長制備研究是實現(xiàn)高性能光電子器件的根本基礎(chǔ)。這種長波長器件也必須具有低成本、低功耗、溫度穩(wěn)定性好、高速調(diào)制、高可靠性和易于集成等優(yōu)越性。而GaAs基垂直腔面發(fā)射激光器恰好是可以滿足這些要求的理想器件，這是由它具有的獨特優(yōu)越性決定的。其優(yōu)越性在于，無需解理的平面制備工藝使得激光器單管、列陣的成本極大下降，適宜于大批量生產(chǎn)；圓形對稱的輸出光束易于耦合，單模工作易于高頻調(diào)制，極小的有源區(qū)體積使得極低功耗成為現(xiàn)實。

項目負責：中科院半導體研究所以牛智川研究員為首的“863”課題組。

意義：在開發(fā)新一代無制冷激光器、高速高靈敏度探測器以及光電集成等方面具有十分重要的應用價值，在Gigabit以太網(wǎng)，10G比特以太網(wǎng)和光纖到戶（FTTH）之類的市場中有著巨大的市場前景。

激光表面強化處理技術(shù)

技術(shù)簡介：萬能軋機BD軋輥是攀鋼三期工程從國外引進的萬能生產(chǎn)線重要部件，其作用是將剛出爐的方坯初軋成型。由于與紅鋼直接接觸，其表面瞬時溫度達600～700℃，軋制時輥面易出現(xiàn)粘鋼、熱疲勞裂紋、氧化腐蝕等現(xiàn)象，軋輥磨損嚴重，使用壽命短，輥耗大，生產(chǎn)成本高。該公司科技人員經(jīng)過分析研究，采用激光相變硬化及合金化，并根據(jù)軋輥各孔型具體情況采用相應處理工藝的方法進行了表面強化，解決了軋輥使用中各孔型磨損差異大、粘鋼、熱疲勞裂紋、氧化腐蝕等問題，最終達到軋輥使用后各孔型磨損一致，使用過程中無粘鋼、熱疲勞裂紋、氧化腐蝕等現(xiàn)象的效果。經(jīng)實際上機使用統(tǒng)計，成熟工藝強化處理的BD軋輥單周期過鋼量比未強化處理輥提高2倍以上，軋輥使用壽命提高2倍以上。

技術(shù)負責：攀鋼鋼企總公司協(xié)力公司。

意義：在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

高溫超導限流技術(shù)應用電力系統(tǒng)

項目簡介：該項目采用鉍鍶鈣銅氧化物作為高溫超導材料線材，采用平衡橋的方式設(shè)計超導限流電抗器。系統(tǒng)正常運行時，電流從超導限流裝置上流過，壓降很小，只有約20V左右，約占系統(tǒng)電壓的0.33%（常規(guī)電抗器壓降有10%以上），系統(tǒng)發(fā)生短路時，這時系統(tǒng)電壓大都會加在限流器兩側(cè)，由于限流器上串有超導磁體L，它將抑制電流的迅速上升，從而達到限流目的。當磁體上電流達到設(shè)定值時，控制信號將迅速關(guān)斷IGCT（約10微妙），保護電阻被投切進來，從而抑制系統(tǒng)電流的上升。如果負荷側(cè)短路故障得到迅速解決（如半個周波），可立即導通IGCT，使系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)；如果負荷側(cè)短路故障無法在短期內(nèi)得到解決（如數(shù)個周波），則切斷斷路器。

項目負責：湖南省電力試驗院和中科院電工研究所聯(lián)合研究。

氟氧化物玻璃陶瓷激光材料研制

項目簡介：該項目基本實現(xiàn)了對玻璃陶瓷納米復合結(jié)構(gòu)的控制，獲得了一系列具有良好光致發(fā)光和上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的新材料，其主要有：含Er：LaF3納米晶的透明玻璃陶瓷，具有寬的紅外發(fā)射譜，其1.53微米發(fā)射峰半高寬達100納米，可開發(fā)為光纖放大器材料；含Er：CaF2納米晶的透明玻璃陶瓷，具有強的紅光上轉(zhuǎn)換效應，且1.53微米發(fā)光量子效率高達98%；含Er：BaF2納米晶的透明玻璃陶瓷，其1.53微米發(fā)光壽命高達13.39毫秒；首次獲得含大量Er：NaYF4納米晶的透明玻璃陶瓷，該材料不僅具有很高的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，而且通過改變稀土摻雜濃度，可基本實現(xiàn)材料紅、綠發(fā)光強度比的全程調(diào)控，在光顯示器件方面具有重要的應用前景。

意義：通過對氟氧化物玻璃陶瓷熱力學行為和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變特性的研究，揭示了納米晶相的晶化機理與主要控制因素，掌握了熱處理條件下玻璃陶瓷結(jié)構(gòu) 演變規(guī)律，總結(jié)了材料光學性能與顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

超輕多孔金屬材料研究

項目簡介：通過對滲流工藝的改進及后處理方法的探索，基本掌握了國際上最先進的石膏型滲流技術(shù)，能穩(wěn)定地制備出密度小于0.2g/cm3以下(設(shè)計要求為≤0.3g/cm3)開孔型泡沫鋁，其結(jié)構(gòu)均勻性達到美國DUOCEL泡沫鋁的同等水平。另外，在超塑性金屬材料的研究方面也已經(jīng)獲得了常溫下延伸率達160%左右的合金，超出設(shè)計指標一倍多。

項目負責：中國科學院固體物理所韓福生研究小組。

意義：該成果為盡早提供滿足我國航天需求的功能材料邁出了關(guān)鍵一步。

高效無鹵阻燃高分子材料

項目簡介：該項目在黑龍江省重點實驗室、東北林業(yè)大學阻燃材料分子設(shè)計與制備重點實驗室科研人員,經(jīng)過3年的艱苦努力和不懈攻關(guān)，創(chuàng)新性地提出了適用于玻纖增強尼龍66的無鹵阻燃劑的分子設(shè)計，合成了金屬離子改性聚磷酸蜜胺鹽(M-MPP)新型高效無鹵阻燃劑。該阻燃劑具有針狀的晶型結(jié)構(gòu)，能明顯提高阻燃材料的力學性能,不僅阻燃效果好,而且利于切割。這一課題被列為黑龍江省“十五”科技攻關(guān)重點項目,課題所取得的創(chuàng)新性成果于2006年11月7日通過了由黑龍江省科技廳組織的專家鑒定。

項目負責：黑龍江省高分子化學與物理學科李斌教授。

鉻鐵合金生產(chǎn)陶瓷璃色料研發(fā)

技術(shù)簡介：該技術(shù)所采用的方案是將鉻鐵合金粗、細碎至1-100/μm，按需要單獨或與其它化合物如氧化鋅、氧化錳、氧化鈷、氧化銅等配料，入窯在900℃-1400℃下燒成，除去合金中碳分及其它非金屬雜質(zhì)，人工合成不同顏色的色料。

意義：該項技術(shù)打破了沿用氧化鉻和氧化鐵生產(chǎn)色料的慣用工藝，在生產(chǎn)技術(shù)上有新的突破。由于該技術(shù)是利用鉻鐵合金替代昂貴的氧化鈷和氧化鐵化工原料生產(chǎn)色料，不僅色料生產(chǎn)成本大幅度降低，而且不會造成六價鉻的污染，益于環(huán)保，其應用前景十分看好。

PVC材料熱轉(zhuǎn)印技術(shù)研究與設(shè)備研制

技術(shù)簡介：該項目采用熱轉(zhuǎn)印機理，以PVC材料為基體，在自行研制的熱轉(zhuǎn)印設(shè)備上，通過對溫度、壓力、轉(zhuǎn)印速度的自動控制，在加熱、加壓條件下，將覆膜圖案轉(zhuǎn)印至PVC基體上。其技術(shù)原理是采用高溫加壓覆膜技術(shù)，將帶有各種圖案，可以是各類木紋、大理石紋等的熱轉(zhuǎn)印膜通過加溫加壓粘覆在PVC材料表面，具有圖案逼真、壽命長等特點。因此通過該項技術(shù)，可以增加替代材料表面美感，提高對木材的替代率。

技術(shù)負責：中國新材料研究所。

意義：項目的研究成果應用于裝飾、家具等建材領(lǐng)域。既滿足了人們追求自然美的需求，又緩解了天然材質(zhì)的短缺問題。

紫光轉(zhuǎn)換純綠光LED新型稀土發(fā)光材料

項目簡介：紫外激發(fā)的稀土銪激活硼鋁酸鹽綠色熒光粉，在國內(nèi)首次制備出紫外光激發(fā)的綠光LED；此外，還研制出紫外激發(fā)的三基色熒光粉；相關(guān)材料與器件擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，已獲國家發(fā)明專利；課題組完成的“紫光轉(zhuǎn)換純綠光LED新型稀土發(fā)光材料”技術(shù)指標達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

項目負責：中科院與長春光機物理研究所。

意義：隨著發(fā)光二極管效率的迅速提高、成本的不斷下降以及藍色和綠色LED的突破，使LED成為當今世界上三基色完備的發(fā)光體系，LED正在由顯示、指示器件向照明光源擴展；專家預計LED將成為繼白熾燈、熒光燈之后的第三代照明光源，它將引發(fā)照明領(lǐng)域的一場革命。

聚變堆用產(chǎn)氚陶瓷微球制備與性能研究

項目簡介：從2004年至2006年年底，在繼承“863”高技術(shù)科研成果的基礎(chǔ)上，研究組開展ITER中的氚工藝前期研究工作。開展了氚增殖劑材料的制備探索研究、ITER中第一壁材料的調(diào)研、第一原理計算氦在材料中的擴散行為、分子動力學模擬材料中氦泡的演化行為研究，取得了創(chuàng)新性的研究成果。對ITER產(chǎn)氚回路中的氚提取技術(shù)開展了研究，研究了采用金屬氫化物純化、分離和貯存氚的技術(shù)。在激光聚變氘氚靶的研制中，高壓充氘氚工藝研究中的實驗系統(tǒng)小型化技術(shù)、增壓技術(shù)和安全性等方面做出了成績，并圓滿地完成了多次高壓充氚任務(wù)，滿足了激光聚變研究的需要。

項目負責：中國工程物理研究院核物理與化學研究所副所長彭述明為代表的研究組。

意義：在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平

新型多孔陶瓷材料制備技術(shù)

項目簡介：利用加壓排水成型法制備一種新型多孔陶瓷，該多孔陶瓷可廣泛使用在汽車廢氣除污、污水凈化、工業(yè)廢氣凈化除污、精細過濾等。 其氣孔率可達90％以上，比重0.13～0.4g/cm3,熱膨脹系數(shù)系數(shù)0.6～1.2×10-6/℃，抗熱震性700～1000℃，最高使用溫度1400℃

該技術(shù)除了可用于汽車尾氣凈化處理外，還可用于煙道氣及催化燃燒除NOx的載體、柴油機煙塵粒子凈化器載體、臭氧抑制催化劑載體、有毒氣體和液體的凈化處理、工業(yè)廢水處理、廢氣處理、除臭處理裝置等。

項目負責：華南理工大學材料科學與工程學院無機系。

意義：在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

高溫超導技術(shù)研究

項目簡介：中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所科研人員經(jīng)過多年攻關(guān)，不斷優(yōu)化電子線路設(shè)計，研制出了具有國際先進水平的實用化單分量高溫超導磁強計。它和現(xiàn)在采用的感應線圈探頭相比，高溫超導磁強計的性能指標在靈敏度、帶寬、測量精度與效率等方面具有明顯的優(yōu)越性。

據(jù)介紹，該成果可提高勘探深度達50％以上，使瞬變電磁法的勘探深度達1200米，有利于推動瞬變電磁法的應用與發(fā)展，從而為危機礦山、深部隱伏大礦的尋找、礦體的準確定位提供高技術(shù)手段。

項目負責：中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查研究所。

環(huán)保型塑料專用料研制

項目簡介：聚丙烯屬于一種產(chǎn)量大、力學性能、電絕緣性較為優(yōu)異的通用塑料，經(jīng)過改性的聚丙烯目前被廣泛用于汽車制造、建筑材料、電子電器部件等領(lǐng)域。但由于聚丙烯本身分子結(jié)構(gòu)和組成的原因，導致其具有易燃的特性，使其應用受到極大限制。目前，完全能夠符合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)要求的聚丙烯材料還沒有，其主要原因是大多數(shù)研究機構(gòu)或企業(yè)采用的是用以金屬氫氧化物系列阻燃劑或以聚磷酸銨為阻燃劑研制無鹵阻燃聚丙烯材料，前者金屬氫氧化物用量阻燃劑用量過大，嚴重影響阻燃聚丙烯材料的力學性能，而使其失去了實際的工業(yè)應用價值；而后者由于目前國內(nèi)生產(chǎn)的聚磷酸銨的熱穩(wěn)定性較差，影響到阻燃聚丙烯材料的生產(chǎn)和成型加工性。

日前，江蘇技術(shù)師范學院化學化工學院副教授周健率領(lǐng)課題組成員和常州市改性塑料廠有限公司共同對聚丙烯材料進行阻燃改性的開發(fā)研究，該研究課題被常州市立為2004年科技攻關(guān)項目。經(jīng)過兩年多的實驗，課題組終于研制出了環(huán)保型電器元件塑料專用料。該材料具有阻燃效果好、燃燒時發(fā)煙量少，沒有有害的刺激性氣體產(chǎn)生、燃燒時沒有熔滴現(xiàn)象、生產(chǎn)成本低等特點。經(jīng)過檢測，產(chǎn)品質(zhì)量符合國際安全標準，該成果已申請了國家發(fā)明專利。

第6篇：高分子材料研究課題范文

【關(guān)鍵詞】高中化學 學案導學 教學體會

在傳統(tǒng)的高中化學教學模式中，教師占據(jù)教學的主體地位，導致學生處于被動的學習狀態(tài)。新課程要求，在化學的課堂教學中，加強對學生思維能力的培養(yǎng)，但是在實際化學教學中卻經(jīng)常忽略了對思維能力的培養(yǎng)。教師要根據(jù)學生的實際學習情況，不斷地優(yōu)化教學方法，以適應學生的學習和發(fā)展需要。

一、化學教學模式的創(chuàng)新

學案導學教學模式就是學生在教師的指導下，針對學生在學習與生活中遇到的問題，并結(jié)合教材的有關(guān)內(nèi)容，選擇相關(guān)的研究課題，并用科學的方法提出疑問、設(shè)計計劃以及自主探究的實驗教學活動。學案導學教學模式就是與實際生活息息相關(guān)的，并且學生能夠自行完成的趣味性實活動。在教材中的家庭小實驗內(nèi)容就是趣味自主實驗，它不僅是化學教學任務(wù)的重要組成部分，也是化學課堂實驗內(nèi)容的拓展；教師應該對學生進行化學操作有關(guān)內(nèi)容的訓練，這有助于學生快速地掌握化學知識。這種教學模式的主要目的是為了培養(yǎng)學生進行化學實驗操作能力的實驗教學活動，學生化學實驗的操作能力對化學的學習有著直接的影響。這有利于培養(yǎng)學生科學的思維方式，進而掌握科學的研究方法，提高學生的創(chuàng)新能力與化學實驗能力；學生通過教師的引導進行實驗探究，進而掌握化學知識的實驗教學活動；可以激發(fā)學生的學習興趣，進而使學生進行自主探究學習，有助于學生設(shè)計實驗能力與實驗操作能力的提高。學案導學教學模式具有較強的指向性，主要目的是為了完成教學目標，在這種實驗教學模式中，學生有機會進行實驗探究，這有助于學生化學知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，同時也能提高學生的觀察能力與思維能力。同時這種教學方式能與教材內(nèi)容相結(jié)合，邊講邊實驗的教學模式，首先要設(shè)置疑問，激發(fā)學生興趣，然后讓學生進行自主實驗與探究性學習，并通過實驗，使學生對抽象的化學知識有所了解以后，師生共同進行總結(jié)和概括，最后是學生根據(jù)已學的知識去解決新的化學問題，并找出解決的方法。

二、學案導學教學模式的應用

1. 有助于學生提高學習能力

新教材在原有的基礎(chǔ)上，增加了家庭小實驗、邊講邊實驗與研究性課題的內(nèi)容。教師要充分利用新教材實驗形式的多樣化，結(jié)合教材內(nèi)容，采取學案導學的教學方式，給學生提供了更多進行化學實驗的機會，不僅有助于提高學生的學習積極性，也有助于教師教學情境的創(chuàng)設(shè)、趣味性課堂教學以及教學方法的創(chuàng)新。例如，新型陶瓷、分子的手性、可降解高分子材料等，實驗形式的多樣化，教師能更好地運用學案導學的教學方式，有利于教師與學生之間進行互動，是現(xiàn)代教育觀念體現(xiàn)。教師要充分發(fā)揮化學教學中實驗教學這一特色，例如，介紹飲用水消毒、維生素與人體健康的關(guān)系等等。使學生有更多的機會進行化學觀察實驗，在進行化學實驗的過程中，采取學案導學的方式，學生能有效地學習化學知識，掌握學習方法，進而提高化學的學習能力。教師在教學的過程中，要加強學生的綠色意識，這也是化學教學的重要內(nèi)容，實驗的綠色化對環(huán)境有著重要的影響，同時也關(guān)系著人類環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，教師在進行學案導學中要注意這項內(nèi)容。在《化學與生活》中，主要講化學與材料、環(huán)保等方面的知識，教師應將材料內(nèi)容與學生的實際生活相結(jié)合，讓學生認識到化學在實際生活中的運用。

2. 有助于化學教學的優(yōu)化

化學的學習是建立在實驗基礎(chǔ)上的，化學實驗有利于學生創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)，是激發(fā)學生興趣的重要內(nèi)容。化學實驗是進行化學課堂教學的一種重要的教學方法，有助于學生對化學基本概念的深入理解。因此，教師可以結(jié)合化學的特點，在化學教學中應用學案導學的方式，讓學生在化學課堂中進行實驗探究，給學生提供探索和學習的機會，進而提高學生學習能力，使化學教學得到優(yōu)化。新課程標準指出：在教學中要將實踐活動與科學探究相結(jié)合，讓學生進行探究性學習。在教學中，學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是必然的發(fā)展趨勢，學生在高中時期，思維比較活躍，同時也是思維形成的關(guān)鍵時期，教學方式的展開對學生的發(fā)展有著重要的作用。教師在進行課堂教學時，采取學案導學的教學方式，能培養(yǎng)學生進行獨立思考的能力，讓學生進行探究學習，使學生的潛力得到充分的發(fā)揮，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維，增強學生的創(chuàng)新意識，促進學生的全面發(fā)展。

結(jié)論

教師還要有效地引導學生自覺地總結(jié)學習中的經(jīng)驗與不足，結(jié)合所學知識，讓學生自己分析，哪些問題自己能夠解決，用的何種方法；哪些問題自己無法解決，原因在哪，這有助于加強學生的自我意識。此外，教師要與學生多進行交流與溝通，充分的了解學生的學習情況，不僅要幫助學生解決學習中出現(xiàn)的問題，還要指導學生對自己的學習活動進行總結(jié)，這樣也有助于教學模式的優(yōu)化。

【參考文獻】

[1]陳俊英. 高中化學使用學案導學存在的問題與對策[J]. 化學教育， 2012（08）.

第7篇：高分子材料研究課題范文

關(guān)鍵詞：起重機；輕量化設(shè)計；存在的問題

引言：起重機事業(yè)的發(fā)展已經(jīng)在我國的國民經(jīng)濟發(fā)展中占有一席重要的位置。它的發(fā)展水平代表了專業(yè)相關(guān)人員的聰明才智，同時也彰顯了我國建設(shè)上的突破性進步，所以我們?nèi)蘸蟮钠鹬貦C發(fā)展要緊追世界上的輕量化發(fā)展腳步。

一、我國起重機輕量化設(shè)計實施的積極意義

（一）起重機在國際上的發(fā)展形勢和積極意義

起重機在國際上的發(fā)展形勢已經(jīng)逐漸走向明朗化進程式的發(fā)展，在國外的市場上我們很容易就能找到起重機輕量化產(chǎn)品，像西班牙的Linden-Co-mansas；德國的德瑪格、斯泰爾、安博；芬蘭的科尼；日本的住友、日立、神戶制鋼、石川島、韓國半島；美國高博；法國的法蘭泰克等等都是起重機重要的著名制造單位。并且這些單位都注重起重機的結(jié)構(gòu)、電氣和機構(gòu)方面的時代化進步內(nèi)容，他們都有著共同的目標就是要起重機產(chǎn)品逐步走向美觀、節(jié)能、輕便、適用等綜合發(fā)展方向。

（二）起重機輕量化在我國的發(fā)展形勢和積極意義

隨著國際化的起重機發(fā)展進程的不斷加快，國外方面的進口起重機關(guān)于數(shù)量上的優(yōu)勢在我國也日益凸顯出來，國外的起重機在我國占有廣闊的市場，這同時也刺激著我國的起重機事業(yè)的發(fā)展，我國自主研發(fā)的起重機輕量化產(chǎn)品也取得了一定的成果。目前我國政府和國家都已經(jīng)開始重視起重機的輕量化發(fā)展。相繼推出了很多重要性的研究課題和政策去進一步支持我國的起重機輕量化事業(yè)的發(fā)展。

（三）起重機在節(jié)能環(huán)保方面的積極意義

我國新頒布的《節(jié)約能源法》強調(diào)了特種設(shè)備的節(jié)能方面的相關(guān)注意問題，而且我國現(xiàn)在已經(jīng)進入到了低碳時代化的發(fā)展新格局中，環(huán)保和節(jié)能是現(xiàn)階段的中心話題，所以起重機也要在這方面起到一定的表率作用。起重機中金屬機身的質(zhì)量一般占總重量的一半以上，巨型的起重機會達到百分之九十的比例，所以由此可見我國的起重機輕量化路線可以節(jié)省下來的原材料非常巨大，并且這種發(fā)展形勢會幫助減輕機構(gòu)本身的負擔，有效地解決數(shù)目巨大的造價問題。輕量化設(shè)計是起重機現(xiàn)如今重要的研究話題和方向，它不僅能節(jié)約資源，保護環(huán)境，還能提高經(jīng)濟性能[1]。

二、我國起重機輕量化設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容

1.極限設(shè)計方法

極限設(shè)計方法就是概率設(shè)計方法。它主要產(chǎn)生于二十世紀七十年代，當時國際上的工程化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法主要傾向于采用概率理論為主要內(nèi)容的極限設(shè)計方法，它的計算結(jié)果相對精準，很符合金屬的實際工程工作內(nèi)容，同時也能有效地利用鋼材的重要性能，做到有效地節(jié)約材料資源。

2.現(xiàn)代技術(shù)方法

現(xiàn)代技術(shù)的方法上的應用主要集中在它能考慮到機器本身的承受負荷的能力，而且它還會結(jié)合鋼材的基本性能和材料加以整合。其中結(jié)合的技術(shù)和方法涉及有起重機動力學、等強度設(shè)計、有限元法、靈敏度分析、模糊優(yōu)化設(shè)計和模塊化設(shè)計，它們都以最大限度減輕機器自重為主要奮斗目標。

3.反求工程方法

現(xiàn)在的其他國家都在積極吸取別國的實際經(jīng)驗和教訓，努力設(shè)計更加具有強大能力的起重機產(chǎn)品希望在國際舞臺上站穩(wěn)腳跟。反求工程方法就是針對于這種吸收技術(shù)的方法的概括。它通過實際操作和有關(guān)重要資料進行一定的分析和研究，從而了解參數(shù)性能，逐步掌握技術(shù)上的關(guān)鍵原理技術(shù)，在加以仿制和創(chuàng)新。

三、我國起重機輕量化設(shè)計存在的問題

（一）計算設(shè)計方面

現(xiàn)在一般計算設(shè)計上采用的是許用應力法，這種方法本身簡單，但是存在一定的缺點，它無論運用何種金屬結(jié)構(gòu)都一律采用統(tǒng)一的安全系數(shù)。這種明顯的不合理方法需要做進一步改進。如果按照這種方法計算設(shè)計的話就會消耗不必要的金屬資源，而且安全系數(shù)還不能得到有效控制，由于系數(shù)的不精確就會給設(shè)計人員的計算設(shè)計造成一定的精確問題上的困擾，設(shè)計人員一般為了機器的安全問題還會預留安全系數(shù)，這樣直接導致我國的起重機質(zhì)量過大。

（二）工藝方面

工藝方面起重機主要采用鋼板焊接的結(jié)構(gòu)作為構(gòu)件，生產(chǎn)過程主要以半手工半機械制造，這樣就會導致起重機結(jié)構(gòu)笨重，有礙美觀性還會延誤交貨期。

（三）材料方面

材料上一般采用的是高分子材料、型鋼、輕合金材料，而且鋼材的性能存在參數(shù)不全和負偏差，不會進行預處理，直接導致為增強安全性能而加強各種板材材料的直接浪費資源現(xiàn)象。

（四）結(jié)構(gòu)方面

傳統(tǒng)的計算設(shè)計一般傾向于安全和穩(wěn)定，所以一般都會浪費大量的經(jīng)濟上的資源也要保證機器的安全和穩(wěn)定性能，但是這種行為往往就浪費了很多材料資源，而且這樣的起重機一般都會比較笨重。

（五）電氣和機構(gòu)方面

制約起重機輕量化發(fā)展的原因還有電氣和機構(gòu)方面的問題。傳統(tǒng)的系統(tǒng)的工作化效率過低，而且電氣控制系統(tǒng)性能水平也不高[2]。

四、我國起重機輕量化設(shè)計的有效建議

（一）計算設(shè)計方面

針對上述提到的問題和所遇到的困難，我們建議采用極限設(shè)計方法去加以改善。這種方法能夠得出比較精確的計算結(jié)果，而且一般都能符合實際化的要求，充分利用材料的基本性能，做到節(jié)約資源。而且它還能結(jié)合許用應力法做到具體化和實際化的應用。還有按照“定位精度”考核起重機性能要求，而且適當結(jié)合反求工程設(shè)計理念和現(xiàn)代設(shè)計方法保證工作的精確性和完善性。

（二）工藝方面

建議采用受力構(gòu)件可以換成槽鋼、H型鋼、工字鋼，焊接手段改為機械手，并且車輪、齒輪和滑輪必須經(jīng)過熱處理，增強硬度性能。

（三）材料方面

建議采用輕合金和輕度較高的鋼制材料，節(jié)約資源，減輕機器本身重量。同時減輕支撐結(jié)構(gòu)和廠房結(jié)構(gòu)的負荷量，有效地減少成本上的浪費情況。用高強尼龍可以延長機器壽命，相對減少噪聲污染[3]。

結(jié)束語：我國的起重機發(fā)展正在逐步走向輕量化方向，并且已經(jīng)取得了相關(guān)的有關(guān)部門的一直認可和支持，我們要積極向國外的先進技術(shù)學習，在吸取經(jīng)驗的同時，研究自己的創(chuàng)新型內(nèi)容，爭取趕上世界起重機輕量化的發(fā)展的先頭部隊。

參考文獻：

[1]安存勝，馬占營，聶福全.起重機齒輪傳動裝置輕量化技術(shù)應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].機械傳動，2015，10：146-150.

第8篇：高分子材料研究課題范文

關(guān)鍵詞 材料學 精密分析儀器 教學管理

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.08.059

Abstract Materialogy is a basic course covering a wide range of materials and applications. So learning and mastering this course is very significant， but most students are difficult to understand and know materialogy due to the complicated and professional knowledge， which stifle interest in learning. This paper summarizes advantage of auxiliary teaching of precise instrument on materialogy based on experiences of author in teaching and research to provide reference for the training of material science.

Key words materialogy； precise instrument； teaching management

材料學是研究材料組成、結(jié)構(gòu)、工藝、性質(zhì)和使用性能之間的相互關(guān)系的學科，為材料設(shè)計、制造、工藝優(yōu)化和合理使用提供科學依據(jù)。隨著科技的不斷發(fā)展，材料學研究的對象和內(nèi)容也不斷擴展，其基本分類包括高分子材料、金屬材料、無機非金屬材料、復合材料等。在實際生活中，人們往往關(guān)心的是材料本身的性能，一種是特征性能，即材料本身固有性質(zhì)，包括熱學性能、力學性能等；另一種是功能性能，指一定條件下功能轉(zhuǎn)化的性質(zhì)，例如熱―電、光―熱轉(zhuǎn)化性能。但最終決定材料物理、化學性質(zhì)的因素，還是材料本身微觀結(jié)構(gòu)特征。材料學作為材料專業(yè)的基礎(chǔ)教學項目，要求學生了解材料的組成與應用、材料的結(jié)構(gòu)與性能等知識。然而，這門課程的許多內(nèi)容學生只能在書本上掌握相關(guān)材料的理論知識，通過簡單定義與圖片了解材料的微觀世界，陌生而復雜的表述與微觀結(jié)構(gòu)組織，這對于初次接觸材料學的同學是枯燥且乏味的，會在一定程度上影響學生的學習興趣。

為了促進材料學科發(fā)展、提高學?？蒲袟l件，很多高校都配備了用于表征材料微觀組織的大型精密分析儀器，例如電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、XRD分析設(shè)備。隨著科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)精密分析儀器的輔助功能也不斷更新，以進一步細致分析了解材料的微觀世界，例如電子背散射衍射設(shè)備（SEM-EBSD）、電子顯微鏡能譜（EDS）、電子能量損失譜（EELS）等。通過這些設(shè)備表征，我們能夠充分了解材料的微觀組織結(jié)構(gòu)特征及變化，對微觀世界有一個更具體的認識。但目前很多高校的精密分析儀器的使用僅局限于科學研究，而且由于儀器操作復雜、設(shè)備管理要求高、教學與科研脫節(jié)等多種因素導致無法實現(xiàn)精密分析儀器輔助教學的目的。筆者將立足于多年的教學與科研經(jīng)驗，從科研與教學相結(jié)合的角度出發(fā)，來思考材料學教學的方法。

1 打破傳統(tǒng)教學模式，實現(xiàn)教學與科研相結(jié)合

傳統(tǒng)的教學往往圍繞教學大綱和書本展開，最終淪為枯燥的教學演講?，F(xiàn)代的青年教師一般是教學科研型人才，除了日常的教學，還承擔著一些科研項目。在傳授理論知識的同時，還應結(jié)合自身的研究課題、成果，舉例說明各個知識要點，實現(xiàn)理論與科研實踐相結(jié)合，使學生能夠加深對所學知識的理解，了解不同材料的發(fā)展狀況以及其在航空航天、國防建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活中的應用，從而擴展學生的思維，培養(yǎng)學生的學習興趣。

1.1 介紹基礎(chǔ)科研成果，激發(fā)學生學習興趣

由于材料學中的概念及定義比較抽象，教師必須將這些抽象的知識與實實在在的材料聯(lián)系起來。在講解大量理論內(nèi)容的同時，應該結(jié)合教師的一些基礎(chǔ)實驗成果，通過多媒體的方式形象、直觀地呈現(xiàn)在學生面前，例如金屬材料中晶格、位錯、孿晶等基本概念。教師應結(jié)合自身的實驗課題，利用精密分析儀器的操作原理及分析結(jié)果講解材料微觀組織結(jié)構(gòu)的組成和變化，以及其對宏觀性能的影響，讓學生對不同材料的應用范圍和其微觀組織的基本組成與結(jié)構(gòu)有一個初步的認識，激發(fā)學生學習理論知識的興趣。同時，教師在教學過程中，應該結(jié)合目前社會發(fā)展中材料領(lǐng)域的熱門話題，介紹與材料學相關(guān)的比較前沿的材料科學研究，結(jié)合最普遍的材料的微觀結(jié)構(gòu)與組成，從現(xiàn)在的研究成果分析介紹，如碳納米材料等。并且教師在課堂上應與學生進行一系列的互動，例如列舉實驗獲得的圖片，讓學生結(jié)合知識點進行比對觀察，使學生能夠更直觀地了解材料學中的知識概念，從而實現(xiàn)有效教學。

1.2 結(jié)合精密分析儀器實驗觀摩，整合知識點

基于教師科研課題項目，讓學生觀摩分析儀器的試驗表征，結(jié)合理論知識進行適當?shù)幕A(chǔ)實驗練習，讓學生在實驗室完成對課堂知識的總結(jié)，使學生的知識點得以整合，拓展其思維。同時，教師對相應的實驗結(jié)果進行分析講解，以強化學生對相關(guān)知識點的理解與掌握。然后教師可以圍繞科研項目中的某個專題開展自由討論，鼓勵學生自己準備材料，發(fā)表自己對于相關(guān)題目的了解，由此拓展學生思維，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識，同時活躍課堂氣氛，提高學生自學能力。通過理論與實踐的結(jié)合，學生對材料學所講授的內(nèi)容有了最大程度的掌握，對自己的學科領(lǐng)域有所了解，對自己未來從事的職業(yè)不再迷茫；對于有意向攻讀研究生學位、進一步學習的同學，其對感興趣的研究方向更加明確，報考專業(yè)方向時信心也更加堅定。

1.3 教學與科研結(jié)合的創(chuàng)新性教學，使學生成為學習的主體

社會在不斷地進步，對應屆畢業(yè)學生的要求也不斷提高，知識儲備以及動手能力、創(chuàng)新能力自然成為各個企事業(yè)單位選擇員工的優(yōu)先條件。然而，學生僅僅在課堂上學到的知識，已經(jīng)無法適應社會的發(fā)展，必須培養(yǎng)他們的應用能力，以解決日后在工作中遇到的問題。教師在教學過程中應注重理論與實踐相結(jié)合，選擇一些與日常生活密切相關(guān)的實驗項目以激發(fā)學生學習的積極性與主動性，做到趣味性與實用性相結(jié)合。使學生感受到材料科學實驗的實用價值。通過相關(guān)的引導教育后，學生對于所學專業(yè)有所了解，對教師的研究方向比較感興趣，可申請加入相應教師的研究課題，而教師也可以通過簽署合同的方式約束管理學生在本科學習過程中的科學研究事宜。這樣不僅能夠協(xié)助教師較好地完成科研項目，也可以鍛煉學生創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生的動手能力，實現(xiàn)學生良好的知識儲備，為即將步入社會做好充足的準備。

2 針對教學管理中遇到的問題，制定章程，完善管理制度

各個學校限制大型精密儀器的使用范圍，主要是因為精密分析儀器多為進口，價格昂貴，維護費用高，而且儀器操作復雜，所以一般會培訓相應的實驗人員進行操作與管理。這大大降低了儀器使用效率，而且不利于教學的開展。針對這些情況，學校應該制定相應的儀器使用維護管理制度，確保儀器最大化地發(fā)揮其在教學科研方面的作用。

2.1 學生應不止參觀，還要參與

目前各個學校購置的高精分析設(shè)備主要服務(wù)于科學研究，導致儀器使用率低。國外對于大型精密儀器的管理往往是學生參與大于教師控制，一般對置身于科研項目的研究生或具有濃厚研究興趣的本科生進行儀器操作培訓，讓學生親身參與儀器的運營及維護。同時鼓勵學生針對研究項目進行科研創(chuàng)新，使學生的學習方式從被動式教育轉(zhuǎn)為主動式學習，提供學生的個性發(fā)展空間。學生對自己的創(chuàng)新性實驗，必須先擬定出合理的實驗方案，確定實驗條件，再利用分析儀器對材料的微觀組織進行結(jié)構(gòu)與性能表征。教師針對學生的實驗要求，制定規(guī)范的儀器使用及維護時間表，劃清教學和科研用精密分析儀器的時間范圍。學生操作過程中必須要有負責教師或?qū)嶒炇胰藛T在旁輔助，提醒糾正學生的錯誤操作方式，同時指導學生對獲得數(shù)據(jù)的分析過程。通過對學生一系列的培訓，讓學生能夠熟練操作儀器，并掌握儀器在錯誤操作下或發(fā)生故障時的應急處理方法。

2.2 實施儀器操作責任制，明確學生操作者的“監(jiān)護人”

放開并不代表放任，實驗室還要制定嚴格的設(shè)備管理制度，發(fā)現(xiàn)問題要責任落實到位。研究生群體由于學業(yè)與科研需求，使用相關(guān)設(shè)備的頻率較大，其作為基于精密分析儀器下優(yōu)化式教學的優(yōu)先受益者，導師必須作為實驗教學的“監(jiān)護人”。實驗前，教師必須對學生預習情況進行考核，針對學生自己擬定的實驗方案提出相關(guān)問題，對學生敘述出錯的地方和重要的注意事項，教師應進行適當?shù)难a充。當學生開始接觸操作設(shè)備時，導師要起到指導及監(jiān)督的作用；當學生在實驗過程中遇到技術(shù)問題，應及時與導師溝通，避免不當操作；當學生不遵守操作規(guī)程，誤操作導致設(shè)備損壞，導師應負有連帶責任。對于本科教學來說，課程指導教師或?qū)嶒炇蚁嚓P(guān)設(shè)備負責人應充當“監(jiān)護人”。當學生親手操作時，指導教師應盡量做到全程指導與監(jiān)督，對學生提出的問題做出及時解答，使學生在教研結(jié)合的課堂上充分消化材料學知識；對學生的錯誤使用設(shè)備方式應及時提醒糾正，防止造成更大的經(jīng)濟損失。

第9篇：高分子材料研究課題范文

Composite reinforced with natural fibers is a significant topic for technical textiles industry. Due to its recyclable raw materials with few environment effects, along with good processability and acoustic characteristic, this kind of material has got a rapid development in some developed regions. This article primarily introduced components with several bast fibers and leaf fibers, in terms of process technology, features, performances and cost advantages, and researched the feasibility of developing biocomposites as well.

天然植物纖維是增強復合材料可選擇的原料之一，自2005年以來一直保持著 10% ～ 15% 的年增長率。植物纖維密度較低，僅有 1.5 g/cm3左右，具有節(jié)省物料消耗的潛力。以平均值計算，天然纖維增強復合材料的能源消耗比玻璃纖維要低 60%。

天然纖維復合材料具有優(yōu)良的加工性能和聲學特性，并在很多方面超越玻璃纖維增強材料，如很好的生命循環(huán)特征等。近來，歐洲植物纖維復合材料的研究取得了很大進展，產(chǎn)品已在汽車內(nèi)裝飾、車廂材料等方面使用?？梢哉f利用可再生纖維資源做原料，是技術(shù)紡織品持續(xù)增長的一個重要方向。

1天然纖維在增強復合材料上的應用

聚合物纖維可廣泛用于工程領(lǐng)域，但在相當多的使用條件下，其性能并不能完全滿足要求，這給纖維增強復合材料的開發(fā)提供了空間。強度是纖維復合材料的重要評價指標之一。通常復合材料的結(jié)構(gòu)、機械性能及熱性能等可依據(jù)纖維添加量、纖維取向程度和長度的變化而改善。目前，優(yōu)化復合材料的性能/重量比，提高制品強力、剛性與重量比，降低成本及加工過程對環(huán)境的沖擊，改善可用性和安全性正成為復合材料技術(shù)進步的主流趨勢。

用作增強的纖維材料包括有機及無機纖維材料。除高性能聚合物纖維、玻璃纖維外，天然植物纖維也具有加工增強復合材料的鮮明特點。大量研究結(jié)果顯示，環(huán)氧樹脂/亞麻、木漿纖維/PE、劍麻/PE、黃麻/PE、棉纖維/PP、苧麻/PP、黃麻/PP、劍麻/PP、黃麻/PET等的研究和開發(fā)都取得了可喜進展。由于生物高分子技術(shù)的進步，目前已有可能制得生物聚合物復合材料。在種植、加工、制品成型及使用中，其明顯的低碳經(jīng)濟特征，具有引領(lǐng)轉(zhuǎn)變生產(chǎn)模式、改變?nèi)藗兏咛枷M傾向和碳偏好的可能，因而正形成產(chǎn)業(yè)用紡織品一個新的開發(fā)領(lǐng)域。表 1 為幾種主要的纖維增強復合材料的性能特征比較。

和常用的玻璃纖維相比，作為增強復合材料的植物纖維通常具有以下特點。

（1）植物纖維復合材料的機械特點

一般說來，植物纖維復合材料機械性能的變化，取決于纖維含量、空隙度、纖維取向度、纖維及基質(zhì)的特性。

以典型的熱塑性聚合物PP為例，以其作復合材料基質(zhì)，單一PP聚合物密度為 1.0 g/cm3，剛性指標 1.5 GPa。實驗結(jié)果顯示，在其他條件設(shè)定好的狀態(tài)下，將植物纖維置于 3 種取向態(tài)時，其復合材料剛性的最大值分別為：單取向纖維 20 ～ 30 GPa，兩維無序（2D Random）取向纖維 7 ～ 11 GPa，三維無序（3D Random）取向纖維 3 ～ 5 GPa。

（2）植物纖維添加量對復合材料性能的影響

高性能的植物纖維具有優(yōu)良的機械性能，其密度通常在 1.5 g/cm3，而玻璃纖維的密度是 2.6 g/cm3。即使用同樣重量纖維的條件下，植物纖維的復合材料可以獲取更高的剛性指標。

（3）植物纖維復合材料具有成本上的優(yōu)勢

工業(yè)品生產(chǎn)中，制造成本對企業(yè)來說至關(guān)重要。盡管植物纖維源于低成本的生物質(zhì)資源，但仍需投入多項費用，如種植投入、纖維提取加工費用以及纖維轉(zhuǎn)化為適宜復合材料加工的預制品加工費用等。一般來說，兩維無序纖維作原料，其預制品成本較低。加工成非織造布氈的形式，其預制品加工費偏高，約 1.8 歐元/kg，而玻璃纖維氈預制品的加工費高達 2.6 歐元/kg?？梢哉J定，植物纖維非織造氈預制品的低成本，可以決定其復合材料在相同成本下的條件下獲得更佳的機械性能。表 2 為幾種常用的增強復合材料用纖維材料的價格比（以玻璃纖維作為參照）。

2天然植物纖維的結(jié)構(gòu)特征

植物纖維微原纖維角θ呈螺旋狀取向，如圖 1 所示，其復合材料的彈性和斷裂強度指標取決于增強纖維含量及其取向度。同類纖維材料的物理性能同其化學組成、結(jié)構(gòu)、纖維含量、微原纖維角、纖維截面及聚合度變化有關(guān)。

玻璃纖維是增強復合材料的主要原料品種。而高性能亞麻、蕁麻纖維的抗拉剛性要優(yōu)于玻璃纖維，機械性能也與玻璃纖維相似。麻纖維與其他天然纖維一樣，當處于激烈震蕩條件下時易于出現(xiàn)斷裂，纖維大分子輕度滑移，表現(xiàn)出一定的減震功能。亞麻膨脹系數(shù)趨于零，斷裂伸長率1.5%，基本與碳纖維相近，完全可做復合材料增強組分。此外，亞麻密度（1.45 g/cm3）比鋼（7.8 g/cm3）、碳纖維（1.70 g/cm3）和玻璃纖維（2.45 g/cm3）均小。表 3 為可用做增強復合材料的麻纖維與玻璃纖維的技術(shù)特征比較。

在可用做增強復合材料的麻纖維的評價中，有兩個重要數(shù)值，即E/d值和δ/d值，前者是纖維的楊氏模量與密度比，后者是纖維的斷裂應力與密度比。表 4 為玻璃纖維及幾種麻纖維的E/d值和δ/d值比較。

從表 4 可以看出，麻纖維在復合材料上使用具備非常好的機械性能。

3天然植物纖維增強復合材料的技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀

隨著全球環(huán)保意識的日益增強，自20世紀50年代以來，天然植物纖維增強復合材料開始在乘用車內(nèi)飾領(lǐng)域使用。在歐洲、北美等市場，熱塑性、熱固性植物纖維復合材料被用于制做汽車門板、包廂和坐椅等中。如利用 50% 的PP和 50% 的天然纖維制成的增強復合材料，其克重為 450 ～ 2 400 g/m2，產(chǎn)品供給北美汽車市場，用戶包括克萊斯勒、奔馳SUV和福特等。

德國Quadrant公司開發(fā)的植物纖維增強復合材料在汽車內(nèi)裝飾領(lǐng)域占有重要位置，其“Nafcoform”產(chǎn)品，使用50% 的PP和 50% 的洋麻、大麻或亞麻，產(chǎn)品克重 300 ～ 3 000 g/m2，目前已用于奧迪A8、三菱汽車、BMW 7和伊維柯等中。

克萊斯勒公司2005年開始在A級兩門乘用車上使用植物纖維增強復合材料，使用的產(chǎn)品包括瑞士Reiter（立達）公司提供的PP/馬尼拉麻天然纖維增強復合材料。目前PP、PE與含量為 25% ～ 75% 的洋麻、大麻或其他纖維素纖維制成的復合材料也已投放市場。

法國Lineo公司開發(fā)了亞麻與環(huán)氧樹脂的增強復合材料，其預浸漬制品的技術(shù)特征如表 5 所示。

使用 50% 的亞麻和 50% 的碳纖維制得的亞麻/碳纖維增強復合材料，可用做自行車構(gòu)架，并已通過公路試驗取得了認可。在該復合材料中，碳纖維承載剛性負荷，而亞麻纖維可起到減震作用。近期該纖維增強復合材料正于自行車輪轂上試用。

采用洋麻/亞麻混合組分（混合比 50/50）為增強相，以非織造布形式與環(huán)氧樹脂制得熱固性增強復合材料，產(chǎn)品已用于汽車內(nèi)裝飾。

法國Ralf Schledjewski集團使用洋麻/大麻為混合組分制成的針刺氈，于 20 bar壓力下，采用丙烯酸系樹脂預浸工藝制得熱固性增強復合材料，其機械性能完全可以滿足汽車內(nèi)飾及部件制品的技術(shù)要求。

鑒于亞麻纖維的剛性及與碳纖維相似的膨脹系數(shù)，可以開發(fā)工具類產(chǎn)品系列，即以亞麻纖維復合材料替代部分碳纖維復合增強制品。

隨著能源壓力和低碳消費呼聲的增長，汽車工業(yè)面臨著巨大的競爭壓力，日本市場的動向顯示，期望繼續(xù)改進天然纖維復合材料品質(zhì)，用以替代或減少玻璃纖維帶來的危害。歐洲雖然至今尚未出臺限定使用天然纖維復合材料的相關(guān)法規(guī)，但隨著石油資源的不斷減少，天然纖維復合材料的市場潛力已被越來越多的人們所認知。美國福特公司分析認為，天然植物纖維可與玻璃纖維混合使用，或制成以天然纖維為芯、玻璃纖維包敷其外的三明治結(jié)構(gòu)產(chǎn)品投放市場。

天然纖維復合材料雖然在阻燃、燃燒狀態(tài)時無煙和無毒釋放性能上不及一些高性能纖維復合材料，當然這些缺陷也限制了其在航空、鐵路和高速公路領(lǐng)域中的使用，但在汽車內(nèi)飾、建筑與裝飾材料以及運動和休閑制品領(lǐng)域具有可拓展的空間。

4生物增強復合材料（Biocomposites）的技術(shù)進 展

生物增強復合材料是新一代復合材料，近年來受到廣泛關(guān)注，其中細菌纖維素/PLA、改性劍麻/大豆蛋白質(zhì)基的生物可降解高分子材料等生物復合材料的研究開發(fā)取得了可喜進展。

生物增強復合材料由兩個或多個分布區(qū)相組成，增強相之一即植物纖維或植物源纖維，主要是棉、麻、再生木材等。其他部分是基質(zhì)相，多為以植物油脂、淀粉基為原料的聚合物。

英國Wales大學生物復合材料中心認為，傳統(tǒng)復合材料的性能形成規(guī)律與因素適用于新的生物復合材料，即可指導生物復合材料的合成過程，以獲取期望的性能，如纖維分布、多孔性、纖維取向及基體性能等。

法國JRS公司開發(fā)出一系列以植物纖維和生物可降解聚合物為原料的復合材料，如以淀粉基聚合物/木纖維為原料的系列產(chǎn)品，即淀粉基聚合物/木纖維分別為 80/20、70/30 和 60/40。木纖維的添加可以使復合材料的楊氏模量提高 6.5 倍。另外，該公司使用植物源聚酯和木纖維制得了“Biofibre”復合材料系列產(chǎn)品，包括PL30E11和PL30E26品種；采用纖維素纖維和PLA成功得到了生物復合增強材料，其中纖維素纖維的添加大大改善了PLA的成型性能，并增強了纖維組分分布的均勻性，產(chǎn)品適用性好，還降低了加工 成本。

法國Alex材料研究中心使用淀粉基聚合物與植物纖維，如棉短絨、大麻、麥桿、纖維素等為原料制得了生物增強復合材料。添加這 4 種植物纖維后，復合材料制品的耐沖擊性能明顯提高，均超過聚苯乙烯板材（耐沖擊強度為 0.7 kJ/m2）。其中纖維素復合材料的E/d值超過了聚苯乙烯，結(jié)果如表 6 所示。

澳大利亞Queensland大學使用蓖麻籽為原料，制得了單一生物質(zhì)原料的生物復合材料。即首先將蓖麻籽轉(zhuǎn)換為蓖麻籽油，進而制得11 氨基十一酸。后配置 30% ～ 40% 的氨基十一酸的水分散液，進行 3 段縮聚形成聚酰胺11（PA11）。以PA11為原料，熔法紡絲成形制得PA11的初生纖維，纖維切斷長度 3 ～ 7 mm，纖維直徑 30 ～ 35 μm；工業(yè)用纖維束切斷長度 150 ～ 500 mm，纖維直徑 75 ～ 200 μm。纖維密度 1.232 g/cm3，熱降解溫度 230 ℃。

PA11纖維成型前需進行水浸集束上漿處理，后與PA11聚合物復合，經(jīng)壓塑成型得到新型生物復合材料。復合材料增強相的纖維分布中，無規(guī)分布占 30%，取向部分占 30% ～ 35%。材料密度 1.16 ～ 1.22 g/cm3，具有良好的機械性能，燃燒狀態(tài)下無煙，無毒性氣體釋放，其技術(shù)特征如表 7 所示。

蓖麻作為原料生長期短，單產(chǎn) 10 t/hm2，高于亞麻和大麻。與傳統(tǒng)的復合材料相比，CO2排放量可減少 40%。與環(huán)氧樹脂復合材料比，影響氣候變化的因素可降低 50%。基于其優(yōu)良的阻燃性能，還可用于航空、運輸領(lǐng)域的內(nèi)裝飾材料。目前以蓖麻為原料的單一生物增強復合材料的繼續(xù)研究和改進主要集中在以下 4 個方面，即：蓖麻生長條件與PA11纖維性能的關(guān)系；不同品種蓖麻品質(zhì)的鑒定；改進水浸和上漿條件；PA11纖維吸濕性與使用性能的關(guān)系研究。

5國內(nèi)可利用的天然植物資源及其增強復合材 料的開發(fā)

麻纖維特別是黃麻或亞麻具有極佳的機械性能，從生產(chǎn)規(guī)模上看，目前其從種植到纖維加工已形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。因此說，開發(fā)麻纖維增強復合材料相對來說要容易許多。

亞麻、大麻、黃麻、洋麻屬韌皮纖維，而劍麻、赫納昆（Henequen）纖維、菠蘿纖維、香蕉莖纖維等系葉纖維。大麻已在 40 多個國家和地區(qū)種植，加拿大Hempline公司的大麻增強復合材料已于20世紀90年放市場。近 10 年間，洋麻在增強復合材料上的使用正穩(wěn)步發(fā)展，其剛性是亞麻、大麻、黃麻產(chǎn)品的兩倍。

我國具有悠久的麻類纖維種植歷史，品種較為齊全，主要栽培品種包括苧麻（產(chǎn)區(qū)為湖南、湖北、四川、山東與河南）、亞麻/胡麻（黑龍江、吉林、四川/甘肅、內(nèi)蒙古和寧夏）、大麻（安徽、河南、山東和云南）、黃麻/洋麻（浙江、山東/河南、安徽、湖北、四川）、劍麻（廣東、海南、福建、云南）等。此外還有野生的羅布麻（新疆、山東、江蘇和內(nèi)蒙古）等。其中，苧麻、亞麻、黃麻、洋麻已形成較為完整的工業(yè)規(guī)模。

目前，天然纖維熱塑性/熱固性增強復合材料正在乘用車市場中使用，在卡車、大型巴士等領(lǐng)域也展現(xiàn)出了市場潛力。近年來我國植物纖維增強復合材料，諸如劍麻纖維/酚醛樹脂、苧麻落麻纖維/PVC、黃麻纖維/PP以及仿生啞鈴型黃麻纖維增強復合材料等的研究也取得了不小的進步。應該說，加強國內(nèi)天然植物纖維復合材料的開發(fā)力度，是市場、環(huán)境和合理地利用資源的需要。