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篇1

【關(guān)鍵詞】納米材料教學(xué)方法教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】TB383.1-4；G642【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2095-3089（2018）11-0241-01

前言

納米材料與納米技術(shù)是21世紀(jì)最令人矚目的前沿科技研究熱點(diǎn)之一，納米科技的蓬勃發(fā)展對(duì)眾多研究領(lǐng)域，乃至人類社會(huì)的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響，納米材料的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)成為世界許多國(guó)家相繼研究和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)?！都{米材料》是高等院校一門(mén)重要的新設(shè)課程，具有前瞻性、創(chuàng)新性、專業(yè)性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)?！都{米材料》及其相關(guān)的課程也是許多高等學(xué)校材料學(xué)化學(xué)專業(yè)的本科生或研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程的開(kāi)展有助于讓學(xué)生了解納米材料與納米科技的發(fā)展方向，提高學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展納米科學(xué)前沿課題研究，培養(yǎng)潛在的科研人才，同時(shí)，對(duì)《納米材料》的教學(xué)也提出了較高的要求，因此需要認(rèn)真思考和研究。

1.教學(xué)內(nèi)容改革與優(yōu)化

目前的教材多是圍繞著納米材料的基本概念和基本特性、表征方法、制備技術(shù)、納米材料在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用情況以及功能納米材料等內(nèi)容編寫(xiě)，而其中的內(nèi)容很多都已過(guò)時(shí)，比如在碳納米材料這一部分內(nèi)容時(shí)，十前年的主要內(nèi)容是針對(duì)富勒烯和碳納米管的講解，而今天，該部分的內(nèi)容可更多的偏向于目前研究較為熱門(mén)的層狀石墨烯材料。此外，材料表征方面的內(nèi)容在本課程中占有相當(dāng)大的篇幅，直接講解納米材料的表征特性使學(xué)生不能深入的理解，教學(xué)內(nèi)容上有必要加入適當(dāng)課時(shí)講解較常用的表征手段的原理和分析方法，如X-射線衍射，掃描電子顯微鏡，透射電子顯微鏡，紅外，拉曼等的分析手段。

2.教學(xué)手段改革

納米材料涉及的課程范圍較寬，有些章節(jié)較為抽象，學(xué)生首次接觸常會(huì)遇到知識(shí)過(guò)于抽象不便于理解的問(wèn)題，因此傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不再適應(yīng)當(dāng)前培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需要，針對(duì)這樣的問(wèn)題，應(yīng)利用多媒體數(shù)字化資源如動(dòng)畫(huà)來(lái)輔助教學(xué)，利用當(dāng)前各種模擬軟件如3DSMAX或PHOTOSHOP將抽象的納米材料的制備及生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行直觀展示模擬，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，先進(jìn)的儀器設(shè)備是科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)，本學(xué)院擁有高分辨透射電子顯微鏡、熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、X射線單晶衍射儀、電化學(xué)工作站等設(shè)備，需借助這些良好的教學(xué)科研基礎(chǔ)條件，引導(dǎo)學(xué)生參與科研活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)，為今后繼續(xù)深造和走向工作崗位打下基礎(chǔ)。

3.教學(xué)模式改革

在教學(xué)實(shí)踐中，采取“分組教學(xué)”模式，即學(xué)生以10-15人為一小組，在既定大課題方向內(nèi)，由學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)資料，選定具體研究題目，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并與導(dǎo)師探討方案的可行性。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成一種納米材料的合成制備，對(duì)性能測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行分析，并完整獨(dú)立撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種方式將加強(qiáng)學(xué)生從理論上學(xué)習(xí)和理解并能拓展到實(shí)際的應(yīng)用中。這種綜合性、多樣化的教學(xué)模式不僅能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論課程的理解的重視，并能極大的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、分析解決問(wèn)題的能力及團(tuán)隊(duì)精神。

4.考核方式的改革

納米材料課程的專業(yè)性和前瞻性都很強(qiáng)，常規(guī)的考核方式達(dá)不到反應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和掌握程度的效果，相反地，概念性的知識(shí)點(diǎn)較多，一味的要求學(xué)生通過(guò)記憶背誦的方式來(lái)達(dá)到考試要求，一方面增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，另一方面學(xué)生也難以深刻理解所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。卷面考試雖有必要，此外應(yīng)加入撰寫(xiě)論文的考核方式。該種方式能夠督促大三學(xué)生對(duì)上學(xué)期所學(xué)的文獻(xiàn)檢索課程的掌握利用，還能在查閱文獻(xiàn)完成論文的同時(shí)，豐富與納米材料課程相關(guān)的前沿知識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生論文寫(xiě)作的思路和方法，對(duì)大四的畢業(yè)論文的規(guī)范寫(xiě)作提前得到了鍛煉，為今后的科研工作打下基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)

納米材料涉及范圍廣，發(fā)展日新月異，通過(guò)開(kāi)展教學(xué)與實(shí)踐及科研相結(jié)合的教學(xué)模式，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)精神。在以后的教學(xué)實(shí)踐中將進(jìn)一步加強(qiáng)改革創(chuàng)新，為學(xué)生的全面發(fā)展和綜合素質(zhì)的提高不懈努力。

參考文獻(xiàn)： 

[1]白春禮.納米科技及其發(fā)展前景[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2001，4：8-11. 

[2]李群.納米材料的制備與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010. 

[3]朱世東，徐自強(qiáng)，白真權(quán)等.納米材料國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展Ⅱ——納米材料的應(yīng)用與制備方法[J].熱處理技術(shù)與裝備，2010（31）. 

篇2

關(guān)鍵詞：納米材料應(yīng)用

納米發(fā)展小史

1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德。費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個(gè)排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢(mèng)想。

1991年，美國(guó)科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量?jī)H為同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級(jí)纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對(duì)材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元。

什么是納米材料

納米（nm）是長(zhǎng)度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對(duì)宏觀物質(zhì)來(lái)說(shuō)，納米是一個(gè)很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級(jí)；對(duì)于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來(lái)表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。

一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。

1、納米技術(shù)在防腐中的應(yīng)用

由加拿大萬(wàn)達(dá)科技（無(wú)錫）有限公司與全國(guó)涂料工業(yè)信息中心聯(lián)合舉辦的無(wú)毒高效防銹顏料及其在防腐蝕涂料中的應(yīng)用研討會(huì)近日在無(wú)錫召開(kāi)。

中國(guó)工程院院士、裝甲兵工程學(xué)院徐濱士教授，上海交通大學(xué)李國(guó)萊教授，中化建常州涂料化工研究院錢伯榮總工等業(yè)內(nèi)知名人士分別在會(huì)上作了報(bào)告，與會(huì)者共同探討了納米技術(shù)在防銹顏料中及涂料中的應(yīng)用、無(wú)毒高效防銹顏料在防腐蝕涂料中的應(yīng)用以及新型防銹涂料和防銹試驗(yàn)方法發(fā)展等課題。

徐院士就當(dāng)前納米技術(shù)的發(fā)展情況作了簡(jiǎn)單介紹，他指出：納米技術(shù)的研究對(duì)人類的發(fā)展、世界的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用，誰(shuí)掌握了納米技術(shù)，誰(shuí)就站在了世界的前列。我國(guó)納米技術(shù)的研究因起步較早，現(xiàn)基本能與世界保持同步，在某些領(lǐng)域甚至超過(guò)世界同行業(yè)。

作為國(guó)內(nèi)表面處理這一課題的領(lǐng)頭人，徐院士重點(diǎn)談了納米技術(shù)對(duì)防銹顏料及涂料發(fā)展的促進(jìn)作用。他說(shuō)，此前我國(guó)防銹顏料的開(kāi)發(fā)整體水平落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統(tǒng)防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴(yán)重，對(duì)人體的傷害很大，目前已被許多國(guó)家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖然無(wú)毒，但由于改性技術(shù)原因，性能并不理想，加上價(jià)格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價(jià)格原因未能大量應(yīng)用。國(guó)外公司如美國(guó)的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國(guó)的Hrubach、法國(guó)的SNCZ、英國(guó)的BritishPetroleum、日本的帝國(guó)化工公司均推出了一系列無(wú)毒防銹顏料，有的性能不錯(cuò)，甚至已可與鉻酸鹽相比，但均因價(jià)格太高，國(guó)內(nèi)尚未引進(jìn)。我國(guó)防銹涂料業(yè)亟待一種無(wú)毒無(wú)害、性能優(yōu)異而又價(jià)格低廉的防銹顏料來(lái)提升防銹涂料產(chǎn)品的整體水平，增強(qiáng)行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

中化建常州涂料化工研究院高級(jí)工程師沈海鷹代表常州涂料院，在題為《無(wú)毒高效防銹顏料在防腐蝕涂料中的應(yīng)用》報(bào)告中，詳細(xì)介紹了復(fù)合鐵鈦醇酸防銹漆及復(fù)合鐵鈦環(huán)氧防銹漆的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)或使用注意事項(xiàng)、防銹漆技術(shù)指標(biāo)及其與鐵紅、紅丹同類防銹漆主要性能的比較。

在紅丹價(jià)格一路攀升的今天，這一信息無(wú)疑給各涂料生產(chǎn)廠商提供了巨大的參考價(jià)值，會(huì)場(chǎng)氣氛十分熱烈，與會(huì)者紛紛提出各種問(wèn)題。萬(wàn)達(dá)科技（無(wú)錫）有限公司總工程師李家權(quán)先生就復(fù)合鐵鈦防銹顏料的防銹機(jī)理、生產(chǎn)工藝、載體粉的選擇、產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)及納米材料的預(yù)處理方法等一一做了詳細(xì)介紹。

目前產(chǎn)品已通過(guò)國(guó)家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心、鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心車輛檢驗(yàn)站、機(jī)械科學(xué)院武漢材料保護(hù)研究所等國(guó)內(nèi)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)的分析和檢測(cè)，同時(shí)還經(jīng)過(guò)加拿大國(guó)家涂料信息中心等國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)的技術(shù)分析，結(jié)果表明其具有目前國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品無(wú)可比擬的防銹性能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，是防銹涂料領(lǐng)域劃時(shí)代產(chǎn)品，為此獲得了中國(guó)專利技術(shù)博覽會(huì)金獎(jiǎng).復(fù)合鐵鈦粉及其防銹漆通過(guò)國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)的鑒定后已在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，并已由總裝備部作為重點(diǎn)項(xiàng)目在全軍部分裝備上全面推廣使用。

本次會(huì)議的成功召開(kāi)，標(biāo)志著我國(guó)防銹涂料產(chǎn)業(yè)新一輪的變革即將開(kāi)始，它掀開(kāi)了我國(guó)防銹涂料朝高品質(zhì)、高技術(shù)含量、高效益及全環(huán)保型發(fā)展的嶄新一頁(yè)。其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益不可估量。這是新型防銹顏料向傳統(tǒng)防銹顏料宣戰(zhàn)的開(kāi)始，也吹響了我國(guó)防銹涂料業(yè)向高端防銹涂料市場(chǎng)發(fā)起沖擊的號(hào)角。

2、納米材料在涂料中應(yīng)用展前景預(yù)測(cè)

據(jù)估算，全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已達(dá)到500億美元。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家政府和大的企業(yè)紛紛啟動(dòng)了發(fā)展納米技術(shù)和納米計(jì)劃的研究計(jì)劃。美國(guó)將納米技術(shù)視為下一次工業(yè)革命的核心，2001年年初把納米技術(shù)列為國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)，在納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準(zhǔn)備像微電子技術(shù)那樣在這一領(lǐng)域獨(dú)占領(lǐng)先地位。日本也設(shè)立了納米材料中心，把納米技術(shù)列入新五年科技基本計(jì)劃的研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，將以納米技術(shù)為代表的新材料技術(shù)與生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境保護(hù)等并列為四大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。德國(guó)也把納米材料列入21世紀(jì)科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國(guó)有19家機(jī)構(gòu)專門(mén)建立了納米技術(shù)研究網(wǎng)。在人類進(jìn)入21世紀(jì)之際，納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)社會(huì)的發(fā)展和生存環(huán)境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻(xiàn)。從某種意義上說(shuō)，21世紀(jì)將是一個(gè)納米世紀(jì)。

由于表面納米技術(shù)運(yùn)用面廣、產(chǎn)業(yè)化周期短、附加值高，所形成的高新技術(shù)和高技術(shù)產(chǎn)品、以及對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的改造升級(jí)，產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)前景極好。

在納米功能和結(jié)構(gòu)材料方面，將充分利用納米材料的異常光學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、力學(xué)特性、敏感特性、催化與化學(xué)特性等開(kāi)發(fā)高技術(shù)新產(chǎn)品，以及對(duì)傳統(tǒng)材料改性；將重點(diǎn)突破各類納米功能和結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和表征技術(shù)。多功能的納米復(fù)合材料、高性能的納米硬質(zhì)合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了廣泛的機(jī)遇。預(yù)期十五期間，各類納米材料的產(chǎn)業(yè)化可能形成一批大型企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)，將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重要影響；納米技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到涉及國(guó)計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

納米技術(shù)在涂料行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，促使涂料更新?lián)Q代，為涂料成為真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品開(kāi)創(chuàng)了突破性的新紀(jì)元。

我國(guó)每年房屋竣工面積約為18億平方米，年增長(zhǎng)速度大約為3％。18億平方米的建筑若全部采用建筑涂料裝飾則總共需建筑涂料近300萬(wàn)噸，約200～300億元的市場(chǎng)。目前，我國(guó)建筑涂料年產(chǎn)量?jī)H60多萬(wàn)噸，世界現(xiàn)在涂料年總產(chǎn)量為2500萬(wàn)噸，每人每年消耗4千克，為發(fā)達(dá)國(guó)家的1／10，中國(guó)人年均涂料消費(fèi)只有1.5千克。因而，建筑涂料具有十分廣闊的發(fā)展前景。

篇3

主要完成人：陳彥模、朱美芳、張瑜、陳龍、張志明、吳文華

項(xiàng)目背景

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，納米材料與納米技術(shù)的發(fā)展形成了基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并行發(fā)展的格局。納米材料的研發(fā)涉及到有機(jī)、無(wú)機(jī)、高分子等各個(gè)方面，納米材料結(jié)構(gòu)功能的復(fù)合化已成為其應(yīng)用研究極具生命力的方向之一；同時(shí)，與人們生活息息相關(guān)的化學(xué)纖維，從原料、技術(shù)、產(chǎn)品到應(yīng)用都在迅速發(fā)展，傳統(tǒng)功能材料已難以滿足細(xì)旦化功能性化學(xué)纖維開(kāi)發(fā)的技術(shù)要求，聚丙烯纖維的可染化、功能化、細(xì)旦化技術(shù)成為聚丙烯纖維新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主導(dǎo)方向。

然而，功能材料的納米化，又為其在高粘度、復(fù)雜流場(chǎng)(溫度場(chǎng)、剪切力場(chǎng)和速度場(chǎng))作用下的高聚物熔體中的應(yīng)用帶來(lái)了新的難題，納米功能材料在熱塑性高聚物基體中的納米尺度分散成為功能細(xì)旦化學(xué)纖維開(kāi)發(fā)的核心問(wèn)題。其具體難點(diǎn)表現(xiàn)在：(1)無(wú)機(jī)納米粉體制備使用過(guò)程中的易團(tuán)聚與難分散：(2)纖維成形過(guò)程中納米結(jié)構(gòu)有機(jī)分散相的形成機(jī)理與結(jié)構(gòu)控制；(3)納米復(fù)合材料功能纖維工業(yè)化推廣的技術(shù)可行性與成本控制。針對(duì)目前可染聚丙烯及功能聚丙烯纖維材料研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，該項(xiàng)目將前沿納米技術(shù)與新型雜化技術(shù)、功能組裝技術(shù)以及纖維加工技術(shù)有機(jī)結(jié)合，深入系統(tǒng)研究有機(jī)分散相原位納米尺度生成、有機(jī)一無(wú)機(jī)雜化材料制備及成纖用納米功能材料制備、修飾及纖維生產(chǎn)加工等一系列關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了新型可染細(xì)旦聚丙烯和納米復(fù)合功能聚丙烯纖維及制品。

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

1、通過(guò)調(diào)控改性聚烯烴(MPO)與基體(PP)兩組分配比和特性(粘度比、相容性等)配伍，控制纖維成形過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)參數(shù)(時(shí)間、壓力等)和熱力學(xué)參數(shù)(溫度)，自主開(kāi)發(fā)了聚丙烯成纖過(guò)程中有機(jī)納米分散相原位生成技術(shù)，首次研制出具有納米級(jí)染座的常壓可染細(xì)旦(纖維直徑小于10 μm)聚丙烯纖維。

2、采用有機(jī)一無(wú)機(jī)及有機(jī)一有機(jī)雜化技術(shù)在聚丙烯基體中引入有機(jī)和無(wú)機(jī)納米相，通過(guò)對(duì)聚丙烯基雜化材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首次研制出鮮艷度明顯提高的可染細(xì)旦聚丙烯纖維。

3、首次建立了聚丙烯基納米復(fù)合材料紡絲動(dòng)力學(xué)模型，揭示了無(wú)機(jī)納米功能材料與聚丙烯基體在外場(chǎng)作用下的相互作用機(jī)理，開(kāi)發(fā)了高壓和高剪切紡絲成形工藝，解決了功能纖維細(xì)旦化難、可加工性差和納米材料的“二次團(tuán)聚”等系列關(guān)鍵問(wèn)題，為生產(chǎn)推廣中成纖過(guò)程工藝參數(shù)的制定提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

4、研制出色牢度4～5級(jí)的可染至中偏深色的細(xì)旦聚丙烯纖維以及負(fù)氧離子發(fā)生率＞5000個(gè)/cm3的系列負(fù)離子細(xì)旦聚丙烯纖維和遠(yuǎn)紅外發(fā)射率＞87％的系列遠(yuǎn)紅外細(xì)旦聚丙烯纖維和抑菌率＞99％的系列抗菌細(xì)旦聚丙烯纖維。

推廣應(yīng)用

該成果首次實(shí)現(xiàn)了通用纖維功能性、舒適性與可加工性的有效統(tǒng)一。產(chǎn)業(yè)化效果顯著，聚丙烯纖維在可染基礎(chǔ)上鮮艷度明顯提高，功能組分加入量減少50％以上，可紡性好，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)任何氣固液廢物排放，不會(huì)增加能源消耗，產(chǎn)品的加工成本低。

該成果擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在10多家企業(yè)得到應(yīng)用，已開(kāi)發(fā)2大類6個(gè)系列產(chǎn)品。2005年至2007年新增產(chǎn)值4.56億元，新增利稅1.18億元，創(chuàng)收外匯2388.13萬(wàn)元。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利7項(xiàng)，其中已授權(quán)6項(xiàng)，在新材料制備成形加工理論方面有新的發(fā)現(xiàn)。近五年發(fā)表期刊論文17篇，并多次應(yīng)邀作大會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告或主旨報(bào)告。鑒定結(jié)論及檢索結(jié)果表明，該成果處于“國(guó)際領(lǐng)先水平”。

篇4

關(guān)鍵詞：納米涂層；場(chǎng)發(fā)射；電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)；軟凝聚態(tài)物質(zhì)

2003年在國(guó)際和中國(guó)都發(fā)生了具有突發(fā)性的災(zāi)難事件，但中國(guó)的GDP仍以9.1％的高速度在增長(zhǎng)，達(dá)到了人民幣11.6萬(wàn)億元，其中第二產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)4萬(wàn)多億元。中國(guó)現(xiàn)今的第二產(chǎn)業(yè)主要領(lǐng)域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工廠，也是大市場(chǎng)。在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中所以有優(yōu)勢(shì)是中國(guó)的勞動(dòng)力廉價(jià)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)我們能保持多久?我們還注意到與化工有關(guān)的產(chǎn)品中，我們的生產(chǎn)效率是國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家的5％，能耗是3倍，環(huán)境的破壞是9倍。這就是我們所付出的代價(jià)。不論形勢(shì)如何嚴(yán)峻，21世紀(jì)是中華民族振興的機(jī)遇期，制造業(yè)絕對(duì)是一個(gè)極其重要的領(lǐng)域，是個(gè)急速發(fā)展變化的領(lǐng)域。2003年3月國(guó)際真空學(xué)會(huì)執(zhí)委會(huì)在北京舉行，會(huì)議上討論了將原來(lái)的冶金專委會(huì)改名為“表面工程專委會(huì)”，當(dāng)時(shí)也考慮了另一個(gè)名字“涂層專委會(huì)”，我想用涂層材料更合適，含有繼承性和變革性。20世紀(jì)70年代曾經(jīng)說(shuō)成是塑料年代，此后塑料科技和工業(yè)迅速崛起，極大地改變了人類社會(huì)。繼而是信息時(shí)代，通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、萬(wàn)維網(wǎng)、智能網(wǎng)，信息流，日新月異地改變著人類的生活和觀念。我們這個(gè)時(shí)代是高速發(fā)展的時(shí)代，技術(shù)和觀念都在與時(shí)俱進(jìn)地改變著。

本世紀(jì)初興起了納米科技，促進(jìn)其到來(lái)的是由于微電子小型化的發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)科技發(fā)展進(jìn)入納米時(shí)代[1]，不僅電子學(xué)將進(jìn)入納電子學(xué)領(lǐng)域，物理學(xué)進(jìn)入介觀物理領(lǐng)域，各類科技，包括生物醫(yī)學(xué)等都在探索納米結(jié)構(gòu)與特性。涂層和表面改性越來(lái)越多地增加了納米科技的內(nèi)容，這是一種低維材料的制造和加工科技，將是制造技術(shù)的主流，將迅速地改變傳統(tǒng)制造技術(shù)的方法、理論和觀念，作為現(xiàn)今國(guó)際上的制造大國(guó)，世界加工廠，我們更應(yīng)該注意研究制造技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)。

1突破傳統(tǒng)制造技術(shù)的觀念

納米科技研究的內(nèi)容主要是在原子、分子尺度上構(gòu)造材料和器件，測(cè)量表征其結(jié)構(gòu)和特性，探索、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律和應(yīng)用領(lǐng)域。與我們熟悉傳統(tǒng)的相比，納米材料和器件具有顯著的維數(shù)效應(yīng)和尺寸效應(yīng)。近幾年來(lái)，在納米材料制造方面做了大量的研究工作，在納米粒子粉材的制造，以及材料結(jié)構(gòu)和特性測(cè)量、表征上取得了顯著成果[2～7]。接下來(lái)深入到納米線、納米管和納米帶的研究[8～14]，出現(xiàn)了一些成功有效的制造方法，發(fā)現(xiàn)了一些驚人的結(jié)構(gòu)和特性。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了納米復(fù)合材料的研究，展現(xiàn)了非常有希望的應(yīng)用前景[15～17]。近來(lái)人們?cè)诩{米科技初期成果的基礎(chǔ)上挑戰(zhàn)某些產(chǎn)品的傳統(tǒng)加工技術(shù)，比如Al組件的快速加工。

T.B.Sercombe等人報(bào)道了快速加工鋁(Al)組件的新方法[18]，這個(gè)方法的主要特征是用快速成型技術(shù)先形成樹(shù)脂鍵合件，然后在氮?dú)夥罩蟹纸馄滏I和第二次滲入鋁合金。在熱處理過(guò)程中，鋁與氮反應(yīng)形成氮化鋁骨架，在滲透過(guò)程中得到剛體結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)制造工藝相比，這個(gè)過(guò)程是簡(jiǎn)單的快速的，可以制造任何復(fù)雜組件，包括聚合物、陶瓷、金屬。圖1是過(guò)程示意和原型樣品，(a)是尼龍巾鑲嵌鋁粒子的SEM像，中心有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是為還原氧化鋁，它將不是鑄件中的成分。在尼龍被燒去時(shí)，這個(gè)結(jié)構(gòu)基本保持不變。(b)是氮化物骨架，圍繞Al粒子的一些環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微鏡像，再滲入Al時(shí)將形成密實(shí)結(jié)構(gòu)。(c)是燒結(jié)的氮化鋁和滲鋁組件，小柱的厚為0.5mm其密度和強(qiáng)度都達(dá)到了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的水平。他們還制作了公斤重量多種結(jié)構(gòu)的樣品。這是一種冶金技術(shù)的探索，開(kāi)辟了一種新的冶金和制造技術(shù)途徑。

2納米材料的完美定律

描述材料結(jié)構(gòu)的常用術(shù)語(yǔ)是原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。原子結(jié)構(gòu)的主要參量是晶格常數(shù)、鍵長(zhǎng)、鍵角；電子結(jié)構(gòu)的主要參量是能帶、量子態(tài)、分布函數(shù)。對(duì)于我們熟悉的宏觀體系，這些參量多是確定的常數(shù)，但對(duì)于納米體系，多數(shù)參量隨著原子數(shù)量的改變而變化。這是納米材料和器件的典型特征，它決定了納米材料的多樣性。其中有個(gè)重要規(guī)律，我們稱之為納米材料的完美定律，用簡(jiǎn)單語(yǔ)言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。它包括了納米晶粒的魔數(shù)規(guī)則，即含有13、55、147…等數(shù)量原子的原子團(tuán)是穩(wěn)定的，對(duì)于富勒烯碳60和碳70存在的幾率最大，而對(duì)于碳59或碳71等結(jié)構(gòu)體系根本不存在。這就是為什么斯莫利(Smmolley)他們當(dāng)初能在大量的富勒烯中首先發(fā)現(xiàn)碳60和碳70，從而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。對(duì)于一維納米結(jié)構(gòu)，包括納米管和納米線，存在類似的規(guī)則。可以模型上認(rèn)為是由殼層構(gòu)成的，每個(gè)殼層中更精細(xì)的結(jié)構(gòu)稱為股，每一股是一條原子鏈，中心為1股包裹殼層為7股的表示為7-1結(jié)構(gòu)，再外殼層為11股的，表示為11-7-1結(jié)構(gòu)，等等，構(gòu)成最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這是一維納米結(jié)構(gòu)的魔數(shù)規(guī)則。對(duì)二維納米膜存在類似的缺陷熔化規(guī)則，即不容許存在很多缺陷，一旦超過(guò)臨界值，缺陷自發(fā)產(chǎn)生，完全破壞二維晶態(tài)結(jié)構(gòu)。上述這些低維結(jié)構(gòu)特征是完美定律的具體表述，進(jìn)步普遍表述理論是正在研究中的課題。

完美定律是我們討論涂層材料的出發(fā)點(diǎn)，因?yàn)榧{米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造過(guò)程中，方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)額高、成本低是最有競(jìng)爭(zhēng)力的?？梢韵胂?，制造成本很高的材料和器件能有市場(chǎng)，一定是不計(jì)成本的特殊需要，有政治背景或短期的社會(huì)需求。因此在我們探索納米材料制造時(shí)，首先考慮的應(yīng)是滿足完美定律的技術(shù)，如用甲烷電弧法制備納米金剛石粉技術(shù)[1]，電化學(xué)沉積法制備金屬納米線陣列技術(shù)[19]，以及電爐燒結(jié)法制造氧化物納米帶技術(shù)[20]等等。

3涂層納米材料將給我們帶來(lái)什么?

涂層納米材料是納米科技領(lǐng)域具有代表的材料，或是低維納米材料的有序堆積結(jié)構(gòu)，或者是低維納米材料填充的復(fù)合結(jié)構(gòu)。兩者都比傳統(tǒng)材料有驚人的結(jié)構(gòu)和特性。如新型高效光電池[21]、各向異性結(jié)構(gòu)材料[19]、新型面光源材料[22]等，這里舉例介紹基于熱電效應(yīng)的新型納米熱電變換材料。

熱電效應(yīng)器件的代表是熱電偶，即利用不同導(dǎo)體接觸的溫差電現(xiàn)象進(jìn)行溫度測(cè)量的器件?；跓犭娦?yīng)可以制成兩類器件：熱產(chǎn)生電和電產(chǎn)生溫差。前者可以用于制造焦電器件，即用熱直接發(fā)電，如將焦電材料涂于內(nèi)燃機(jī)缸表面，利用缸體溫度高于環(huán)境幾百度的溫差發(fā)電，將余熱變作電能回收。后者可以做成電致冷器件。這類的直接熱電變換器件具有無(wú)污染，沒(méi)有活動(dòng)部件，長(zhǎng)壽命，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，但塊體材料制成器件的效率低，限制了它的應(yīng)用。納米科技興起以后，人們探索利用納米晶或納米線結(jié)構(gòu)能否解決熱電效應(yīng)的效率問(wèn)題。認(rèn)為用量子點(diǎn)超晶格材料有希望顯著提高熱電器件的效率，這是由于納米材料顯著的能級(jí)分裂，有利于載流子的共振輸運(yùn)和降低晶格熱傳導(dǎo)，從而提高了器件的效率。T.C.Harman等人[23]報(bào)告了量子點(diǎn)超晶格結(jié)構(gòu)的熱-電效應(yīng)器件，他們制備了PbSeTe／PbTe量子點(diǎn)超晶格(QDSL)結(jié)構(gòu)，用其制造了熱電器件(Thermo-electrics，TE)，圖2(a)是納米超晶格TE致冷器件的結(jié)構(gòu)和電路圖，(b)電流-溫度曲線。將TE超晶格材料，其寬11mm，長(zhǎng)5mm，厚0.104mm，n-型的TE片，一端置于熱槽，另一端置于冷槽，為了減小冷槽熱傳導(dǎo)而形成這同結(jié)接觸，用一根細(xì)金屬線與熱槽連接。當(dāng)如圖2(a)所示加電流源時(shí)，將致冷降溫。對(duì)于這種納米線超晶格結(jié)構(gòu)，由于量子限制效應(yīng)，發(fā)生間隔很大的能級(jí)分裂，從而得到很高的熱電轉(zhuǎn)換效率。圖2(b)是TE器件的電流-溫度曲線，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)標(biāo)明為熱與冷端溫差(T)與電流(I)關(guān)系，電流坐標(biāo)表示相應(yīng)通過(guò)器件的電流?！鰹闊岫藴囟萒h與電流I的關(guān)系，其溫度對(duì)于流過(guò)器件的電流不敏感。為冷端溫度Tc與電流I的關(guān)系，其溫度對(duì)于電流是敏感的。圖中A是測(cè)得的最大溫差，43.7K，B是塊體(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大溫差，30.8K。從圖中可以看出，在較大電流時(shí)，冷端溫度趨于飽和。采用這種致冷器件由室溫降至一般冰箱的冷凍溫度是可能的。

電熱效應(yīng)的逆過(guò)程的應(yīng)用就是焦電器件，即利用熱源與環(huán)境的溫差發(fā)電。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)、鍋爐、致冷器高溫?zé)岫说仍O(shè)備的熱壁，涂上超晶格納米結(jié)構(gòu)涂層，利用剩余熱能發(fā)電，將是人們利用納米材料和組裝技術(shù)研究的重要課題。

類似面致冷、取暖，面光源，面環(huán)境監(jiān)測(cè)等涂層功能材料，將給家電產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性的影響，將會(huì)極大地改變?nèi)祟惖纳罘绞胶陀^念。

4含鐵碳納米管薄膜場(chǎng)發(fā)射

碳納米管陣列或含碳納米管涂層場(chǎng)發(fā)射被廣泛研究，以其為場(chǎng)發(fā)射陰極做成了平板顯示器。研究結(jié)果表明碳管的前端有較強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射能力，因此碳管涂層膜中多數(shù)碳管是平放在基底上的，場(chǎng)電子發(fā)射能力很差。我們制備了含有鐵(Fe)納米粒子的碳納米管，它的側(cè)向有更大的場(chǎng)發(fā)射能力，有利于用涂層法制造平板場(chǎng)發(fā)射陰極。圖3(a)是含鐵粒子碳納米的TEM像，碳管外形發(fā)生顯著改變。(b)是碳管場(chǎng)發(fā)射I-V特性曲線，I是CVD生長(zhǎng)的豎直排列碳納米管的場(chǎng)發(fā)射曲線，II是含鐵粒子碳納米管豎直陣列的場(chǎng)發(fā)射曲線，III是含粒子碳納米管躺在基底上的場(chǎng)發(fā)射曲線，有最強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射能力。根據(jù)此結(jié)果，將含鐵的碳納米管用作涂層場(chǎng)發(fā)射陰極，有利于研制平板顯示器。

5電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)

上面所講到的涂層納米功能材料和器件是當(dāng)今國(guó)際上研究的熱門(mén)課題，會(huì)很快取得重要成果，甚至有新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。當(dāng)我們?cè)谟懻撨@個(gè)納米科技中的重要方向時(shí)，不能不考慮更深層的理論問(wèn)題和更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。這就涉及到物理學(xué)的重要理論問(wèn)題，即電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系(electronstrongcorrelationsystem)與軟凝聚態(tài)物質(zhì)(softcondensationmatter)。

在量子力學(xué)出現(xiàn)之前，金屬材料電導(dǎo)的來(lái)源是個(gè)謎，20世紀(jì)初量子力學(xué)誕生后，解決了金屬導(dǎo)電問(wèn)題?；贐loch假設(shè)：晶體中原子的外層電子，適應(yīng)晶格周期調(diào)整它們的波長(zhǎng)，在整個(gè)晶體中傳播；電子-電子間沒(méi)有相互作用。這是量子力學(xué)的簡(jiǎn)化模型，沒(méi)有考慮電子間的相互作用，特別是在局域態(tài)電子的強(qiáng)相互作用。2003年又有人提出了金屬導(dǎo)電問(wèn)題，Phillips和他的同事以“難以琢磨的Bose金屬”為題重新討論了金屬導(dǎo)電問(wèn)題[24]。當(dāng)計(jì)入電子間的相互作用時(shí)，可能產(chǎn)生的多體態(tài)，超導(dǎo)和巨磁阻就是這種狀態(tài)。晶體中的缺陷破壞了完善導(dǎo)體，導(dǎo)致電子局域化。電子與核作用的等效結(jié)果表現(xiàn)為電子間的吸引作用，導(dǎo)致電荷載流子為Cooper對(duì)。但這個(gè)對(duì)的形成，不是超導(dǎo)的充分條件。當(dāng)所有Cooper對(duì)都成為單量子態(tài)時(shí)，才能觀察到超導(dǎo)性。這樣，對(duì)于費(fèi)米子由于包利(Paulii)不相容原則，不可能產(chǎn)生宏觀上的單量子態(tài)。Cooper對(duì)的旋轉(zhuǎn)半徑小于通常兩個(gè)電子相互作用的空間，成為Bose子。宏觀上呈現(xiàn)單量子態(tài)，Bose子的相干防止了局域量子化。在局域化電子范圍內(nèi)，超導(dǎo)性可能認(rèn)為是玻色-愛(ài)因斯坦凝聚，這個(gè)觀點(diǎn)現(xiàn)今被很多人接受。從20世紀(jì)初至今，對(duì)于基本粒子的量子統(tǒng)計(jì)有兩種，一是Fermi統(tǒng)計(jì)，遵從Paulii不相容原理，即每個(gè)能量量子態(tài)上只能容納自旋不同的2個(gè)電子，而B(niǎo)ose子則不受這個(gè)限制。在凝聚態(tài)物質(zhì)中有兩個(gè)基態(tài)：即共有化Bose子呈現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，局域化Bose子呈現(xiàn)絕緣態(tài)。然而，在幾個(gè)薄合金膜的實(shí)驗(yàn)中，觀察到金屬相，破壞了超導(dǎo)體和絕緣體之間直接轉(zhuǎn)換。經(jīng)分析認(rèn)為這是玻色金屬態(tài)，參與導(dǎo)電的是Bose子。推斷這個(gè)金屬相可能是渦流玻璃態(tài)，這個(gè)現(xiàn)象在銅氧化物超導(dǎo)體中得到了驗(yàn)證。

軟凝聚態(tài)物質(zhì)研究的對(duì)象是原子、分子間不僅存在短程作用力，而且存在長(zhǎng)程作用力，表觀上呈現(xiàn)的粘稠物質(zhì)形態(tài)，稱為軟凝聚態(tài)。至今，人類對(duì)于晶體和原子存在強(qiáng)相互作用的固體已經(jīng)知道得相當(dāng)透徹了，但對(duì)軟凝聚態(tài)的很多科學(xué)問(wèn)題還沒(méi)有深入研究，21世紀(jì)以來(lái)，引起了科學(xué)家的極大興趣。軟凝聚態(tài)物質(zhì)包括流體、離子液體、復(fù)合流體、液晶、固體電解、離子導(dǎo)體、有機(jī)粘稠體、有機(jī)柔性材料、有機(jī)復(fù)合體，以及生物活體功能材料等。這其中的液晶由于在顯示器件上的很大市場(chǎng)需求，是被研究得相當(dāng)清楚的一種。其他軟凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和特性的科學(xué)問(wèn)題和應(yīng)用前景是目前被關(guān)注的研究課題。這其中主要有：微流體閥和泵、納米模板、納米陣列透鏡、有機(jī)半導(dǎo)體、有機(jī)陶瓷、流體類導(dǎo)體、表面敏感材料、親水疏水表面、有機(jī)晶體、生物材料(人造骨和牙齒)、柔性集成器件，以及他們的復(fù)合，統(tǒng)稱為分子調(diào)控材料(materialsofmolecularmanipulation)。其主要特征是原子結(jié)構(gòu)的多變性和柔性，研究材料的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)和特性的測(cè)量、表征，追求特殊功能；理論上探討原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定體系，光、電、熱、機(jī)械特性，以及載流子及其輸運(yùn)。關(guān)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)，有些早已為人類所用，電解液、液晶等，但對(duì)其理論研究處于初期階段?？茖W(xué)的發(fā)展和應(yīng)用的需求促進(jìn)深入的理論研究，判斷體系穩(wěn)定存在的依據(jù)是自由能最小，體系自由能可表示為F=E-TS，其中S是熵。對(duì)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)體系，S是重要參量。其中更多的缺陷，原子、分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜行為，更多的電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)，不再是單粒子統(tǒng)計(jì)所能描述，需要研究粒子間存在相互作用的統(tǒng)計(jì)理論。多樣性是這個(gè)體系的突出特征，因此其理論涉及廣泛、復(fù)雜問(wèn)題。

物理學(xué)是探索物態(tài)結(jié)構(gòu)與特性的基礎(chǔ)學(xué)科，是認(rèn)識(shí)自然和發(fā)展科技的基礎(chǔ)，其中以原子間有較強(qiáng)作用的稠密物質(zhì)體系為主要研究對(duì)象的凝聚態(tài)物理近些年有了迅速進(jìn)展，研究范圍不斷擴(kuò)大，從固體結(jié)構(gòu)、相變、光電磁特性擴(kuò)展到液晶、復(fù)雜流體、聚合物和生物體結(jié)構(gòu)等。幾乎每一二十年就有新物質(zhì)狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)了人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)和對(duì)其規(guī)律把握能力，推動(dòng)了科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。21世紀(jì)仍有一些老的科學(xué)問(wèn)題需要深入研究，一些新科學(xué)問(wèn)題已提到人們的面前。特別是低維量子限域體系和極端條件下的基本物理問(wèn)題。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的介觀物理，后來(lái)發(fā)展成為納米科技所涉及的學(xué)科領(lǐng)域。與宏觀體系和原子體系相比，低維量子限域體系，還有很多物理問(wèn)題有待解決，人們熟悉的宏觀體系得到的規(guī)則和結(jié)論有些不再有效，適用于低維量子限域體系的處理方法和理論需要探索，特別是將涉及到多層次多系統(tǒng)問(wèn)題的描述和表征，將會(huì)有更多的新現(xiàn)象、新效應(yīng)、新規(guī)律被發(fā)現(xiàn)。在納米尺度，研究原子、分子組裝、測(cè)量、表征，涉及有機(jī)材料、無(wú)機(jī)／有機(jī)復(fù)合材料和生物材料，這將大大的擴(kuò)展了物理學(xué)研究的范圍和深度。涉及的重大科學(xué)前沿問(wèn)題和重點(diǎn)發(fā)展方向有①?gòu)?qiáng)關(guān)聯(lián)和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，及其他新奇特性凝聚態(tài)物質(zhì)；②低維量子限域體系的結(jié)構(gòu)和量子特性，包括納米尺度功能材料和器件結(jié)構(gòu)和特性；③粒子物理，描述物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和基本相互作用的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型和有關(guān)問(wèn)題，以及復(fù)雜系統(tǒng)物理；④極端條件下的物理問(wèn)題，探索高能過(guò)程、核結(jié)構(gòu)、等離子體、新物理現(xiàn)象和核物質(zhì)新形態(tài)等；⑤生命活動(dòng)中的物理問(wèn)題，物理學(xué)的基本規(guī)律、概念、技術(shù)引入生命科學(xué)中，研究生物大分子體系特征、DNA、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能等，其研究關(guān)鍵將在于定量化和系統(tǒng)性，必然是多學(xué)科的交叉發(fā)展，成為未來(lái)科學(xué)的重要領(lǐng)域。

6結(jié)論

本文討論了納米線涂層的結(jié)構(gòu)和特性，重點(diǎn)是納米線的復(fù)合涂層和其電學(xué)特性、光電特性。其中包括制造技術(shù)新觀念，納米材料的完美定律，納米涂層的熱-電效應(yīng)，碳納米管的側(cè)向場(chǎng)發(fā)射，以及電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，展示了涂層科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛增泉，納米科技探索[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[2]Pavlova-VerevkinaOB，Kul’kovaNV，PolitovaED，etal．COLLLOIDJ+2003，65(2)：226．

[3]DattaMS，TINDIANIMETALS2002，55(6)：531．

[4]YamaguchiY，JJPNSOCTRIBOLOGIS2003，48(5)：363．

[5]HayashiN，SakamotoI，ToriyamaT，etal．SURFCOATTECH2003，169：540．

[6]PocsikI，VeresM，F(xiàn)uleM，eta1．VACUUM2003，7l(1-2)：171．

[7]FanQP，WangX，LiYD，CHINESEJINORGCHEM2003，19(5)：521．

[8]ArakiH，F(xiàn)ukuokaA，SakamotoY，etal.JMOLCATALA-CHEM2003，199(1-2)：95．

[9]BottiS，CiardiR，CHEMPHYSLETT2003，37l(3-4)：394．

[10]TianML，WangJU，KurtzJ，etal．NANOLETT2003，3(7)：919．

[11]RajeshB，ThampiKR，BonardJM，etal．JPHYSCHEMB2003，107(12)：2701．

[12]FuRW，DresselhausMs，DresselhausG，etal.JNONCRYSTSOLIDS2003，318(3)：223．

[13]KimTW，KawazoeT，SOLIDSTATECOMMUN2003，127(1)：24．

[14]NguyenP，NgHT，KongJ，etal．NANOLETT2003，3(7)：925．

[15]LiQ，WangCR，APPLPHYS．LETT2003，83(2)：359．

[16]ChenYF，KoHJ，HongSK，YaoT，APPLlEDPHYSICSLETTERS，2000,76(5)：559．

[17]JinBJ，BaeSH，LeeSY，ImS，MATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGB，2000，(71)：301．

[18]T.B.SercombeandG.B.Schaffer，SCIENCE，2003，301：1225．

[19]薛增泉，等．新型納米功能材料[J]．真空，2004，41(1)：1-7．

[20]Z.W.Pan，Z.R.Dai，Z.L.Wang，SCIENCE，200l，(291)：1947．

[21]W.U.Huynh，J.J.Dittmer，A.P.Alivisatos，SCIENCE，2000，(295)：2425．

[22]P.Nguyen，H.T.Kongetal．NANO．LETT．2003，(3)：925．

篇5

關(guān)鍵詞：CDIO；理論與實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用研究型課程；科研興趣；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）32-0167-02

一、前言

隨著我國(guó)素質(zhì)教育改革的不斷深化和推廣，國(guó)家教育部適時(shí)引入了國(guó)外CDIO教學(xué)理念[1]，旨在不斷提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素養(yǎng)。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，是一種將實(shí)踐教育與理論教育相結(jié)合的教育理念。針對(duì)目前大多數(shù)本科生的創(chuàng)新及實(shí)踐能力較差、科研興趣不濃、難以適應(yīng)市場(chǎng)需求的現(xiàn)狀，通過(guò)各種方式及途徑來(lái)提高學(xué)生的科研興趣、創(chuàng)新及實(shí)踐能力的課程改革與實(shí)踐也應(yīng)運(yùn)而生。開(kāi)展研究型課程學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)教育課程改革的一個(gè)重要內(nèi)容，它符合素質(zhì)教育對(duì)中小學(xué)教育的要求，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。研究型課程，指的是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，根據(jù)各自的興趣、愛(ài)好和條件，選擇不同的研究課題，獨(dú)立自主地開(kāi)展研究，從中培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的一種課程。其重要特征是堅(jiān)持學(xué)生在課程實(shí)施過(guò)程中的“自由選題，自主探究和自由創(chuàng)造”[2，3]。而應(yīng)用研究型課程是我校近年來(lái)根據(jù)教育部關(guān)于高等教育教學(xué)改革的發(fā)展方向[4]，針對(duì)本科生課程開(kāi)展教學(xué)改革的重要舉措之一，其目標(biāo)是：培養(yǎng)學(xué)生具有永不滿足、追求卓越的學(xué)術(shù)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、從而解決問(wèn)題的創(chuàng)新能力；其基本內(nèi)容是：在提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的全過(guò)程中學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法、獲取豐富且多方面的學(xué)術(shù)體驗(yàn)和獲得科研知識(shí)；而基本的教學(xué)形式是：在教師指導(dǎo)下，學(xué)生自主采用研究性學(xué)習(xí)方式開(kāi)展應(yīng)用學(xué)術(shù)研究。本文以作者所實(shí)踐的應(yīng)用研究型課程為例，分析了目前大學(xué)生科研興趣不高、實(shí)踐能力不強(qiáng)的原因，并提出了一些改革經(jīng)驗(yàn)及措施。

二、學(xué)生科研興趣不高及實(shí)踐創(chuàng)新能力差的原因分析

目前，相當(dāng)一部分大學(xué)生不能對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)和學(xué)科實(shí)踐做到有機(jī)結(jié)合，導(dǎo)致對(duì)科研興趣不高和實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)[5]。針對(duì)這種情況，我們結(jié)合《納米材料的制備及表征》應(yīng)用研究型課程的學(xué)習(xí)情況，認(rèn)為主要有如下幾個(gè)原因。

1.基礎(chǔ)知識(shí)薄弱。低年級(jí)學(xué)生在做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，老師沒(méi)有將理論知識(shí)分析透徹，學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作的提前探究，以至于每次實(shí)驗(yàn)都僅僅只是按照老師所給的步驟按部就班，沒(méi)有做到更深層次地剖析實(shí)驗(yàn)的內(nèi)部因素以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用原理，以至于做完就忘，根本不能更好地運(yùn)用在今后的實(shí)驗(yàn)和工作中。而對(duì)于高年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，心思主要放在了找工作和考研上，對(duì)實(shí)驗(yàn)馬虎了事。這就導(dǎo)致了理論知識(shí)不夠豐富，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)又缺乏，致使學(xué)生根本不會(huì)想著所謂的培養(yǎng)科研興趣，提高創(chuàng)新能力。

2.不了解學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)態(tài)。由于沒(méi)有濃厚的科研氛圍和相關(guān)專業(yè)老師的指引，導(dǎo)致很多學(xué)生的科研興趣沒(méi)有得到更好地培養(yǎng)，創(chuàng)新意識(shí)也未能得到系統(tǒng)的訓(xùn)練；其次是由于缺乏對(duì)本學(xué)科的最新科研成果和研究方向的了解，使學(xué)生漸漸失去對(duì)本專業(yè)學(xué)科知識(shí)的興趣以及對(duì)最新的科研動(dòng)態(tài)的了解意識(shí)，進(jìn)而未能及時(shí)打下雄厚專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、在實(shí)踐中提出自己的新見(jiàn)解。

3.理論知識(shí)和實(shí)際操作的結(jié)合不夠及時(shí)。目前本科生的課程設(shè)置通常是一、二年級(jí)全部為基礎(chǔ)理論知識(shí)，三年級(jí)之后才開(kāi)始涉及專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程。因此，到三年級(jí)開(kāi)設(shè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，由于學(xué)生對(duì)低年級(jí)時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)記憶不深、理解不夠透徹，使其在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中弄不明白實(shí)驗(yàn)原理，理不清實(shí)驗(yàn)思路，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器操作因不熟悉而產(chǎn)生抗拒感。如本學(xué)院的金屬材料專業(yè)學(xué)生在一、二年級(jí)就學(xué)習(xí)了《材料概論》等有關(guān)于材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及制備的專業(yè)知識(shí)，因沒(méi)有接觸到任何相關(guān)實(shí)驗(yàn)，因此只能死記硬背，應(yīng)付考試。對(duì)書(shū)中所提到的一些實(shí)驗(yàn)原理和方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的原理和使用技巧以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等方面的知識(shí)，沒(méi)能得到及時(shí)的實(shí)際操作和體驗(yàn)，覺(jué)得所學(xué)的知識(shí)沒(méi)用。因此，不合理的課程設(shè)置導(dǎo)致理論知識(shí)和實(shí)際操作的結(jié)合不夠及時(shí)，使學(xué)生漸漸覺(jué)得科研遙不可及，最終喪失了對(duì)科研的興趣，更別說(shuō)創(chuàng)新的培養(yǎng)了。

三、提高學(xué)生的科研興趣和創(chuàng)新能力的應(yīng)對(duì)措施

在傳統(tǒng)的本科教學(xué)過(guò)程中，多數(shù)課程主要著重于理論知識(shí)的講授，學(xué)生很難發(fā)揮自己的思維創(chuàng)新能力；而應(yīng)用研究型課程是著重培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和創(chuàng)新思維能力的課程[6]，不但能讓學(xué)生收獲一些關(guān)于其研究領(lǐng)域的知識(shí)，而且能培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生在完成一系列的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)程之后，既可以進(jìn)一步鞏固基礎(chǔ)理論知識(shí)，使理論與實(shí)踐達(dá)到融會(huì)貫通，又能夠不斷提高自身的創(chuàng)新意識(shí)和操作技能。更重要的是，通過(guò)一系列的實(shí)踐活動(dòng)，可以提高學(xué)生的適應(yīng)性和激發(fā)學(xué)生對(duì)科研的興趣和創(chuàng)新能力。以下以應(yīng)用型研究課程“納米材料制備及表征”為例，具體闡述提高學(xué)生的科研興趣和創(chuàng)新能力的措施。

1.鞏固基礎(chǔ)知識(shí)、拓展知識(shí)面?！凹{米材料的制備及表征”課程分為三個(gè)模塊，分別為理論模塊、實(shí)驗(yàn)?zāi)K及能力測(cè)試模塊。這三個(gè)模塊的訓(xùn)練實(shí)施始終貫穿于每次的授課中。授課內(nèi)容基本按以下的程序進(jìn)行：首先，上課前告知學(xué)生一個(gè)主題，并圍繞該主題給學(xué)生留下幾個(gè)問(wèn)題，要求學(xué)生去查找該相關(guān)文獻(xiàn)，收集數(shù)據(jù)，了解相關(guān)的知識(shí)。并且保證學(xué)生在每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目前有充足的時(shí)間預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。其次，上課時(shí)，先組織學(xué)生對(duì)他們所收集的資料進(jìn)行討論，讓同學(xué)對(duì)即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)步驟、可行性等方面提出自己的看法，然后集思廣益，確定一個(gè)最佳的實(shí)驗(yàn)方案，隨后各個(gè)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案分別進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)操作。最后，學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并就實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的具體問(wèn)題和錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行指正。在這個(gè)過(guò)程中，不僅極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，而且使他們的思考更有方向性和目的性，幫助學(xué)生更透徹地理解和掌握實(shí)驗(yàn)的原理和準(zhǔn)確控制操作步驟。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中涉及的理論知識(shí)有針對(duì)性地查找各種相關(guān)資料的過(guò)程，本身就是一個(gè)“溫故而知新”的過(guò)程，對(duì)把原有知識(shí)的融會(huì)貫通及鞏固與加強(qiáng)具有很大幫助。此外，本課程通常還會(huì)留一些課后思考題來(lái)測(cè)試和拓展學(xué)生的知識(shí)面。這種新型課程，既使學(xué)生收獲實(shí)驗(yàn)過(guò)程帶來(lái)的快樂(lè)，又收獲知識(shí)的積累。并且通過(guò)課前討論、課堂指導(dǎo)、課后總結(jié)的方式，達(dá)到夯實(shí)理論知識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力的目的。

2.介紹學(xué)科發(fā)展新動(dòng)態(tài)，擴(kuò)展學(xué)生思維空間。本課程通常在課前對(duì)某一主題的相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行介紹，布置課前作業(yè)，讓學(xué)生課外自行收集材料。如在進(jìn)行“納米硫化鋅的水熱法制備”這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，授課教師先介紹納米硫化鋅的結(jié)構(gòu)及物化特性，隨后介紹納米硫化鋅的最新用途及應(yīng)用前景，然后讓學(xué)生去查詢硫化鋅的相關(guān)制備方法、用途及性能，重點(diǎn)查詢水熱法制備硫化鋅的方法原理及操作步驟、預(yù)期實(shí)驗(yàn)效果等。學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)時(shí)，要認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)出現(xiàn)的異常現(xiàn)象要及時(shí)分析原因，同時(shí)教師通過(guò)靈活改變實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生發(fā)揮想象力，驗(yàn)證自己對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的猜想，并與老師作經(jīng)驗(yàn)分析和討論。通過(guò)這一過(guò)程訓(xùn)練，不僅讓學(xué)生了解了該學(xué)術(shù)領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，同時(shí)也使他們的思維空間得到了擴(kuò)展。

3.加強(qiáng)理論及實(shí)踐相結(jié)合，提高實(shí)驗(yàn)操作技能。本課程與傳統(tǒng)理論授課的最大區(qū)別之處是我們把實(shí)踐與理論知識(shí)密切結(jié)合，將理論知識(shí)貫穿于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中。如在傳授納米材料特性（如量子尺寸效應(yīng)）的相關(guān)知識(shí)時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“納米金膠體的制備及吸收光譜的測(cè)定”，通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生直接觀察到納米金的顏色隨其直徑由大到小呈現(xiàn)紅色至紫色的變化，而吸收光譜的最大吸收峰也隨粒徑的變化發(fā)生紅移或藍(lán)移現(xiàn)象。通過(guò)類似實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)納米材料的相關(guān)知識(shí)了解地更加深刻。此外，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們經(jīng)常要使用到一些先進(jìn)的分析儀器，學(xué)生通過(guò)教師指導(dǎo)并自己動(dòng)手使用儀器，對(duì)他們認(rèn)識(shí)、掌握儀器的原理、結(jié)構(gòu)以及使用方法更為直觀及全面。這些都是在傳統(tǒng)課堂中沒(méi)有辦法學(xué)到的，對(duì)于拓展學(xué)生的知識(shí)面、幫助學(xué)生鞏固學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)、提高其實(shí)驗(yàn)操作能力及分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力都有很大的幫助。

四、結(jié)語(yǔ)

納米材料的制備及表征是我校為材料類專業(yè)本科學(xué)生開(kāi)設(shè)的應(yīng)用研究型課程，主要講授納米材料制備及表征的基本專業(yè)知識(shí)，以利于學(xué)生拓寬知識(shí)面、開(kāi)拓視野，為學(xué)生發(fā)展個(gè)性、學(xué)會(huì)選擇開(kāi)辟了一個(gè)比較廣闊的天地。學(xué)生經(jīng)過(guò)課程實(shí)際實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練后，其科研興趣及動(dòng)手能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)和提高。對(duì)加強(qiáng)材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)科建設(shè)，使學(xué)術(shù)性與實(shí)用性并重、培養(yǎng)能適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展需要的復(fù)合型、通用型人才具有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李陽(yáng)旭，孫艷玲.基于CDIO教育理念的課程教學(xué)研究[J].教育教學(xué)論壇，2011：143-144.

[2]徐仲林，徐輝.基礎(chǔ)教育課程改革理論與實(shí)踐[M].成都：四川教育出版社，2005.

[3]張偉，唐思賢，鄭曉惠，許玲，周忠良.大學(xué)研究型課程的建設(shè)理念與實(shí)踐[J].高等理科教育，2009，（4）：125-127.

[4]教育部關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)[Z].教育部高等教育司，2007年2號(hào)文件.

篇6

【關(guān)鍵詞】納米電子技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；未來(lái)展望

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，相關(guān)專家意識(shí)到納米技術(shù)將作為領(lǐng)先科技的前沿，對(duì)納米技術(shù)進(jìn)行深入的研究，納米電子技術(shù)可能為新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用帶來(lái)革命性的突破。納米技術(shù)的應(yīng)用范圍廣，可能深入到每個(gè)領(lǐng)域，每個(gè)行業(yè)，也可能成為人類生活中必不可少的必需品。目前，人類對(duì)納米電子技術(shù)的研究還不夠深入，應(yīng)用也不夠廣泛，但是納米電子技術(shù)已向人們展示出了強(qiáng)大的魅力和應(yīng)用潛力。目前已經(jīng)研究出的納米電子技術(shù)產(chǎn)品包括納米電子元件和納米電子材料，這些產(chǎn)品不僅功能奇異，而且性能優(yōu)良。

一、納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）納米電子材料的應(yīng)用

目前大多數(shù)納米材料包括：納米硅薄膜、納米硅材料以及納米半導(dǎo)體材料。其中，納米硅材料最具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，非常符合新世紀(jì)人類對(duì)電子技術(shù)的發(fā)展需求。硅電子材料的技術(shù)相較于其他材料的優(yōu)勢(shì)在于：

1.能耗低、準(zhǔn)確可靠、運(yùn)行時(shí)間較短、不易受外界的環(huán)境影響。

2.得益于科技的保證和不斷地開(kāi)發(fā)研究應(yīng)用，使得其成本價(jià)錢有所降低。

3.由于其短距離的分子間距，使得硅電子材料在運(yùn)行過(guò)程中，反應(yīng)速度很快，這就從另一方面降低了材料能耗，提高工作效率。

從上述的優(yōu)勢(shì)不難看出，納米硅電子材料的問(wèn)世是材料的一個(gè)新突破，它的領(lǐng)先技術(shù)使得其相較于同等材料具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。相信隨著納米材料的不斷研究，納米材料在生活中的應(yīng)用普及之后，會(huì)給人類帶來(lái)意想不到的方便。

（二）納米電子元件的應(yīng)用

納米電子元件問(wèn)世之前，電子元件經(jīng)過(guò)了集成元件、超大規(guī)模集成元件兩個(gè)發(fā)展歷程，因此，納米電子元件是在“兩位前輩”的發(fā)展基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。

自從美國(guó)的研究者J?KILBY在上世紀(jì)50年代研究出第一個(gè)集成電路以后，集成電路的就開(kāi)始了快速發(fā)展，并不斷更新?lián)Q代，從小規(guī)模集成到中型、大型，再到后來(lái)的超大型集成電路，如今又發(fā)展到了特大型的集成電路。

隨著集成規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電子元件的尺寸卻要越做越小，要達(dá)到納米尺寸的范圍(0.1-100nm)，例如剛剛面試的單電子晶體管，它的一個(gè)電子信號(hào)就代表了一位信息的數(shù)據(jù)，意思就是晶體管的尺寸要小到極致，從而顛覆了現(xiàn)代電子技術(shù)的高集成、高速度下，一定要高能耗的格局。

（三）納米電子技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)

隨著納米技術(shù)的不斷研究和應(yīng)用，更多的納米電子技術(shù)被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域之中。

納米電子技術(shù)的發(fā)展有助于細(xì)微部位的研究，而這些細(xì)微之處通過(guò)普通顯微鏡是無(wú)法做到的，納米電子技術(shù)的應(yīng)用還能有助于納米傳感器的發(fā)明，通過(guò)納米傳感器可以觀察到生化反應(yīng)的各種不同的化學(xué)信息以及電化學(xué)信息。此外，還有很多類似伽馬刀、螺旋CT以及MRI等高科技醫(yī)學(xué)產(chǎn)品的問(wèn)世，它們的出現(xiàn)為人類醫(yī)學(xué)注入了新鮮血液。

納米電子技術(shù)作為生物醫(yī)學(xué)與電子學(xué)相交的新新技術(shù)，它將具有巨大的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值，它的研究潛力是無(wú)窮的。生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)作為生物醫(yī)學(xué)和電子學(xué)兩大學(xué)科的結(jié)合，在生物醫(yī)學(xué)電子設(shè)備集成化和微型化方向的研究有著很大的發(fā)展空間，這種研究主要基于微電子器件的發(fā)展，當(dāng)器件的尺寸發(fā)展到分子或原子的大小水平時(shí)，人們對(duì)于微小生物體的研究將進(jìn)入前所未有的新階段。

二、納米電子技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向及展望

納米技術(shù)的研究和應(yīng)用已經(jīng)得到世界上很多國(guó)家的認(rèn)可，各國(guó)也加大了對(duì)納米技術(shù)研究工作的投入力度。其中，美國(guó)提出了名為NNI，即國(guó)家納米技術(shù)的計(jì)劃項(xiàng)目，將重點(diǎn)研究納米電子學(xué)。歐盟等多個(gè)國(guó)家將在支持納米技術(shù)研究的工作上，重點(diǎn)投入到納米電子材料以及納米電子器件關(guān)于存儲(chǔ)系統(tǒng)和信息處理的研究，成立相關(guān)委員會(huì)，并提出歐盟每年60億歐元到納米電子研究工作中的投資報(bào)告，以推進(jìn)和鼓動(dòng)研究者參與到納米電子技術(shù)研究的興趣當(dāng)中。而在亞洲，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)和日韓兩國(guó)也加入到納米電子技術(shù)研究的計(jì)劃和策略當(dāng)中來(lái)，也采取了不少積極措施，比如建立納米電子研究所，加大研究經(jīng)費(fèi)的投入等，旨在對(duì)納米電子技術(shù)的研究工作中搶占先機(jī)，掌握主動(dòng)。而我國(guó)則將納米研究技術(shù)作為重要的科學(xué)研究規(guī)劃，主要進(jìn)行納米電子學(xué)的研究，而納米電子學(xué)也被中科院肯定為2020年左右最易實(shí)現(xiàn)，也對(duì)納米科技研究有重大影響的研究。

（一）納米硅薄膜

硅是目前為止發(fā)展最快且用途最廣，產(chǎn)量最大的半導(dǎo)體材料，硅在全世界半導(dǎo)體材料的總體比重中占到了95%以上，不可謂不驚人，因此，研究納米硅是研發(fā)高性能半導(dǎo)體的最好途徑。納米硅薄膜的工藝程序與集成電路和硅器件完全相容，因此，它可以成為進(jìn)一步研制量子功能的基礎(chǔ)，將會(huì)在今后的納米電子研究技術(shù)中具有很大的影響力。

（二）新型電子元件的開(kāi)發(fā)

隨著納米電子技術(shù)研究的深入，新型的電子元件產(chǎn)品也漸漸問(wèn)世。

2010年2月，美國(guó)人研發(fā)的納米處理器可實(shí)現(xiàn)編程，可能成為納米計(jì)算機(jī)。同年5月，澳大利亞和美國(guó)研究者基于隧穿顯微鏡實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)原子的操控，從而創(chuàng)造出了迄今為止最小的原子晶體管，它標(biāo)志著世界上第一個(gè)人工制造原子的電子設(shè)備的出現(xiàn)，向信息處理的超強(qiáng)大和超高速性邁進(jìn)新的臺(tái)階。同年12月，在美國(guó)德克薩斯大學(xué)，又推出了世界上第一個(gè)耐高溫工作的自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管。而在2011年的4月，在美國(guó)匹茲堡大學(xué)，科學(xué)家又制造出了超小型的單電子晶體管，它的核心組件的直徑Φ小至1.5nm，這一創(chuàng)舉也將成為超大規(guī)模集成電路的高密度性和低能耗性的理想電子元件。

在以后的20年，將是電子元件不斷發(fā)展的時(shí)期，在此期間，新型電子元件的研究將更加深入，更多的電子元件產(chǎn)品將會(huì)不斷問(wèn)世，為人類探索更高領(lǐng)域提供更科學(xué)研究方法。

（三）納米生物電子

納米生物電子是一個(gè)重要的納米電子學(xué)部分，把納米電子學(xué)的科技應(yīng)用于生物芯片的領(lǐng)域，從而有了納米機(jī)器人的出現(xiàn)，這種納米機(jī)器人不是傳統(tǒng)的機(jī)器人，而是能進(jìn)入人體血管，幫人體清除體內(nèi)有害物質(zhì)的清潔器，更有效地為人體排出毒素，為保證人體的正常代謝，保持人體健康做出重大貢獻(xiàn)。

（四）碳納米管

1991年日本科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)碳納米管。碳納米管自身是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，又有很好的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性等，可以說(shuō)集光學(xué)和機(jī)械性能以及電子特性三者的優(yōu)異性于一身，所以，碳納米管也被世界上的科學(xué)家們作為研究的重點(diǎn)。

利用碳納米管的電子性，使得它可以往單電子器件和晶體管材料方向展開(kāi)研究。2010年2月，芬蘭和日本的科學(xué)家研究出了新型碳納米管，它是最優(yōu)的介于半導(dǎo)體和金屬性兩者平衡點(diǎn)之間的材料，基于對(duì)新型碳納米管的研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)它可以制作成集成電路，且該電路具有邏輯順序，可為納米計(jì)算機(jī)的研發(fā)帶來(lái)一些啟發(fā)和靈感。同年6月份，瑞典的歌德堡大學(xué)研發(fā)出了一種對(duì)納米管形成的過(guò)程可控的方法，利用碳納米管可以使晶體管的尺寸變得更小，運(yùn)行速度也更快，制造出的半導(dǎo)體材料比硅晶體管高出70%的碳納米管，從而使得電子流動(dòng)性要高于現(xiàn)有普通半導(dǎo)體材料的25%，可以說(shuō)半導(dǎo)體材料已經(jīng)在往新型碳納米管上轉(zhuǎn)型，新型碳納米管將會(huì)在今后得到更多的應(yīng)用。

三、結(jié)束語(yǔ)

納米電子技術(shù)的迅猛發(fā)展對(duì)人類來(lái)說(shuō)絕對(duì)是一大利好消息，隨著國(guó)際的重視，各國(guó)對(duì)納米電子技術(shù)的資金投入以及科學(xué)研究者們的不斷研發(fā)，納米電子技術(shù)真正應(yīng)用到人們的日常生活將指日可待。屆時(shí)，高效、環(huán)保、科學(xué)的生物材料，醫(yī)學(xué)設(shè)備和電子晶體管的問(wèn)世，將會(huì)大大改善人們的生活現(xiàn)狀，讓人們切切實(shí)實(shí)地體驗(yàn)納米時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]劉長(zhǎng)利,沈雪石,張學(xué)騖,等.納米電子技術(shù)的發(fā)展與展望[J].微納電子技術(shù),2011,48(10):617-622.

[2]朱利丹,張坤樹(shù).納米技術(shù)引領(lǐng)下一代科技發(fā)展[J].科技中國(guó),2011(7):103.

[3]陳宇,黎苑楚,王少雨.歐洲納米電子技術(shù)戰(zhàn)略展望與發(fā)展部署[J].全球科技經(jīng)濟(jì)瞭望,2007(10):53-57.

[4]陳文.納米電子技術(shù):電子工業(yè)的技術(shù)革命[J].航空維修與工程,2006(4):31-33.

[5]李乃暢,譚宗穎.世界納米電子發(fā)展策略[J].新材料產(chǎn)業(yè),2006(7):54-58.

[6]張峰,張陽(yáng)德.淺談納米電子技術(shù)的發(fā)展[J].中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志,2005,15(9):1432-1434.

篇7

1、各國(guó)競(jìng)相出臺(tái)納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃

由于納米技術(shù)對(duì)國(guó)家未來(lái)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展及國(guó)防安全具有重要意義，世界各國(guó)（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃，以發(fā)表和推進(jìn)本國(guó)納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個(gè)國(guó)家制定了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)計(jì)劃。一些國(guó)家雖然沒(méi)有專項(xiàng)的納米技術(shù)計(jì)劃，但其他計(jì)劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。

（1）發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機(jī)，美國(guó)早在2000年就率先制定了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)計(jì)劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)其在開(kāi)展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開(kāi)發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國(guó)國(guó)會(huì)又通過(guò)了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開(kāi)發(fā)法案》，這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計(jì)劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開(kāi)。

日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項(xiàng)措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實(shí)。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實(shí)用性的研發(fā)，同時(shí)跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的研發(fā)。

歐盟在2002—2007年實(shí)施的第六個(gè)框架計(jì)劃也對(duì)納米技術(shù)給予了空前的重視。該計(jì)劃將納米技術(shù)作為一個(gè)最優(yōu)先的領(lǐng)域，有13億歐元專門(mén)用于納米技術(shù)和納米科學(xué)、以知識(shí)為基礎(chǔ)的多功能材料、新生產(chǎn)工藝和設(shè)備等方面的研究。歐盟委員會(huì)還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略，目前，已確定了促進(jìn)歐洲納米技術(shù)發(fā)展的5個(gè)關(guān)鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢(shì)頭；加強(qiáng)研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施；從質(zhì)和量方面擴(kuò)大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù)；考慮社會(huì)因素，趨利避險(xiǎn)。另外，包括德國(guó)、法國(guó)、愛(ài)爾蘭和英國(guó)在內(nèi)的多數(shù)歐盟國(guó)家還制定了各自的納米技術(shù)研發(fā)計(jì)劃。

（2）新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體瞄準(zhǔn)先機(jī)

意識(shí)到納米技術(shù)將會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)巨大的影響，韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣等新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體，為了保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，也紛紛制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。韓國(guó)政府2001年制定了《促進(jìn)納米技術(shù)10年計(jì)劃》，2002年頒布了新的《促進(jìn)納米技術(shù)開(kāi)發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)施規(guī)則》。韓國(guó)政府的政策目標(biāo)是融合信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)3個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域，以提升前沿技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的水平；到2010年10年計(jì)劃結(jié)束時(shí)，韓國(guó)納米技術(shù)研發(fā)要達(dá)到與美國(guó)和日本等領(lǐng)先國(guó)家的水平，進(jìn)入世界前5位的行列。

中國(guó)臺(tái)灣自1999年開(kāi)始，相繼制定了《納米材料尖端研究計(jì)劃》、《納米科技研究計(jì)劃》，這些計(jì)劃以人才和核心設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以追求“學(xué)術(shù)卓越”和“納米科技產(chǎn)業(yè)化”為目標(biāo)，意在引領(lǐng)臺(tái)灣知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

（3）發(fā)展中大國(guó)奮力趕超

綜合國(guó)力和科技實(shí)力較強(qiáng)的發(fā)展中國(guó)家為了迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家納米科技發(fā)展的勢(shì)頭，也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國(guó)政府在2001年7月就了《國(guó)家納米科技發(fā)展綱要》，并先后建立了國(guó)家納米科技發(fā)表協(xié)調(diào)委員會(huì)、國(guó)家納米科學(xué)中心和納米技術(shù)專門(mén)委員會(huì)。目前正在制定中的國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展綱要將明確中國(guó)納米科技發(fā)展的路線圖，確定中國(guó)在目前和中長(zhǎng)期的研發(fā)任務(wù)，以便在國(guó)家層面上進(jìn)行發(fā)表與協(xié)調(diào)，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，爭(zhēng)取在幾個(gè)方面取得重要突破。鑒于未來(lái)最有可能的技術(shù)浪潮是納米技術(shù)，南非科技部正在制定一項(xiàng)國(guó)家納米技術(shù)戰(zhàn)略，可望在2005年度執(zhí)行。印度政府也通過(guò)加大對(duì)從事材料科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目的支持力度，加強(qiáng)材料科學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景的納米技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。

2、納米科技研發(fā)投入一路攀升

納米科技已在國(guó)際間形成研發(fā)熱潮，現(xiàn)在無(wú)論是富裕的工業(yè)化大國(guó)還是渴望富裕的工業(yè)化中國(guó)家，都在對(duì)納米科學(xué)、技術(shù)與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據(jù)歐盟2004年5月的一份報(bào)告稱，在過(guò)去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術(shù)研究資金估計(jì)為20億歐元。這說(shuō)明，全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達(dá)50億歐元。

美國(guó)的公共納米技術(shù)投資最多。在過(guò)去4年內(nèi)，聯(lián)邦政府的納米技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據(jù)《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開(kāi)發(fā)法》，在2005～2008財(cái)年聯(lián)邦政府將對(duì)納米技術(shù)計(jì)劃投入37億美元，而且這還不包括國(guó)防部及其他部門(mén)將用于納米研發(fā)的經(jīng)費(fèi)。

日本目前是僅次于美國(guó)的第二大納米技術(shù)投資國(guó)。日本早在20世紀(jì)80年代就開(kāi)始支持納米科學(xué)研究，近年來(lái)納米科技投入迅速增長(zhǎng)，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長(zhǎng)20%。

在歐洲，根據(jù)第六個(gè)框架計(jì)劃，歐盟對(duì)納米技術(shù)的資助每年約達(dá)7.5億美元，有些人估計(jì)可達(dá)9.15億美元。另有一些人估計(jì)，歐盟各國(guó)和歐盟對(duì)納米研究的總投資可能兩倍于美國(guó)，甚至更高。

中國(guó)期望今后5年內(nèi)中央政府的納米技術(shù)研究支出達(dá)到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國(guó)臺(tái)灣計(jì)劃從2002～2007年在納米技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中投資6億美元，每年穩(wěn)中有增，平均每年達(dá)1億美元。韓國(guó)每年的納米技術(shù)投入預(yù)計(jì)約為1.45億美元，而新加坡則達(dá)3.7億美元左右。

就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國(guó)為2.4歐元，美國(guó)為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計(jì)劃，美國(guó)2006年的納米技術(shù)研發(fā)公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢(shì)。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國(guó)為0.01%，日本為0.02%。

另外，據(jù)致力于納米技術(shù)行業(yè)研究的美國(guó)魯克斯資訊公司2004年的一份年度報(bào)告稱，很多私營(yíng)企業(yè)對(duì)納米技術(shù)的投資也快速增加。美國(guó)的公司在這一領(lǐng)域的投入約為17億美元，占全球私營(yíng)機(jī)構(gòu)38億美元納米技術(shù)投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元，占36%。歐洲的私營(yíng)機(jī)構(gòu)將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長(zhǎng)，納米技術(shù)的創(chuàng)新時(shí)代必將到來(lái)。

3、世界各國(guó)納米科技發(fā)展各有千秋

各納米科技強(qiáng)國(guó)比較而言，美國(guó)雖具有一定的優(yōu)勢(shì)，但現(xiàn)在尚無(wú)確定的贏家和輸家。

（1）在納米科技論文方面日、德、中三國(guó)不相上下

根據(jù)中國(guó)科技信息研究所進(jìn)行的納米論文統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學(xué)引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數(shù)量逐年增長(zhǎng)，且增長(zhǎng)幅度較大，2001年和2002年的增長(zhǎng)率分別達(dá)到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文，美國(guó)以較大的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先于其他國(guó)家，3年累計(jì)論文數(shù)超過(guò)10000篇，幾乎占全部論文產(chǎn)出的30%。日本（12.76%）、德國(guó)（11.28%）、中國(guó)（10.64%）和法國(guó)（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數(shù)都超過(guò)了3000篇。而且以上5國(guó)2000—2002年每年的納米論文產(chǎn)出大都超過(guò)了1000篇，是納米研究最活躍的國(guó)家，也是納米研究實(shí)力最強(qiáng)的國(guó)家。中國(guó)的增長(zhǎng)幅度最為突出，2000年中國(guó)納米論文比例還落后德國(guó)2個(gè)多百分點(diǎn)，到2002年已經(jīng)超過(guò)德國(guó)，位居世界第三位，與日本接近。

在上述5國(guó)之后，英國(guó)、俄羅斯、意大利、韓國(guó)、西班牙發(fā)表的論文數(shù)也較多，各國(guó)3年累計(jì)論文總數(shù)都超過(guò)了1000篇，且每年的論文數(shù)排位都可以進(jìn)入前10名。這5個(gè)國(guó)家可以列為納米研究較活躍的國(guó)家。

另外，如果歐盟各國(guó)作為一個(gè)整體，其論文量則超過(guò)36%，高于美國(guó)的29.46%。（2）在申請(qǐng)納米技術(shù)發(fā)明專利方面美國(guó)獨(dú)占鰲頭

據(jù)統(tǒng)計(jì)：美國(guó)專利商標(biāo)局2000—2002年共受理2236項(xiàng)關(guān)于納米技術(shù)的專利。其中最多的國(guó)家是美國(guó)（1454項(xiàng)），其次是日本（368項(xiàng)）和德國(guó)（118項(xiàng)）。由于專利數(shù)據(jù)來(lái)源美國(guó)專利商標(biāo)局，所以美國(guó)的專利數(shù)量非常多，所占比例超過(guò)了60%。日本和德國(guó)分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國(guó)、韓國(guó)、加拿大、法國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣的專利數(shù)也較多，所占比例都超過(guò)了1%。

專利反映了研究成果實(shí)用化的能力。多數(shù)國(guó)家納米論文數(shù)與專利數(shù)所占比例的反差較大，在論文數(shù)最多的20個(gè)國(guó)家和地區(qū)中，專利數(shù)所占比例超過(guò)論文數(shù)所占比例的國(guó)家和地區(qū)只有美國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣。這說(shuō)明，很多國(guó)家和地區(qū)在納米技術(shù)研究上具備一定的實(shí)力，但比較側(cè)重于基礎(chǔ)研究，而實(shí)用化能力較弱。

（3）就整體而言納米科技大國(guó)各有所長(zhǎng)

美國(guó)納米技術(shù)的應(yīng)用研究在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤等領(lǐng)域快速發(fā)展。隨著納米技術(shù)在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應(yīng)用，目前美國(guó)納米研究熱點(diǎn)已逐步轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)納米技術(shù)已經(jīng)被列為美國(guó)國(guó)家的優(yōu)先科研計(jì)劃。在納米醫(yī)學(xué)方面，納米傳感器可在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)多種癌癥進(jìn)行早期診斷，而且，已能在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進(jìn)行早期診斷。2004年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門(mén)出臺(tái)了一項(xiàng)《癌癥納米技術(shù)計(jì)劃》，目的是將納米技術(shù)、癌癥研究與分子生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標(biāo)；利用納米顆粒追蹤活性物質(zhì)在生物體內(nèi)的活動(dòng)也是一個(gè)研究熱門(mén)，這對(duì)于研究艾滋病病毒、癌細(xì)胞等在人體內(nèi)的活動(dòng)情況非常有用，還可以用來(lái)檢測(cè)藥物對(duì)病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來(lái)5～10年有望商業(yè)化。

雖然醫(yī)學(xué)納米技術(shù)正成為納米科技的新熱點(diǎn)，納米技術(shù)在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的應(yīng)用仍然引人關(guān)注。美國(guó)科研人員正在加緊納米級(jí)半導(dǎo)體材料晶體管的應(yīng)用研究，期望突破傳統(tǒng)的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術(shù)是這一領(lǐng)域中最受關(guān)注的地方。不少科學(xué)家試圖利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)合成納米顆粒，并按照一定規(guī)則排列這些顆粒，使其成為體積小而運(yùn)算快的芯片。這種技術(shù)本來(lái)有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術(shù)。在光學(xué)新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長(zhǎng)度達(dá)到幾百微米的納米導(dǎo)線。

日本納米技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)實(shí)力強(qiáng)大，某些方面處于世界領(lǐng)先水平，但尚未脫離基礎(chǔ)和應(yīng)用研究階段，距離實(shí)用化還有相當(dāng)一段路要走。在納米技術(shù)的研發(fā)上，日本最重視的是應(yīng)用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開(kāi)發(fā)出多種不同結(jié)構(gòu)的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結(jié)構(gòu)、富勒結(jié)構(gòu)套富勒結(jié)構(gòu)、納米管套富勒結(jié)構(gòu)、酒杯疊酒杯狀結(jié)構(gòu)等。

在制造方法上，日本不斷改進(jìn)電弧放電法、化學(xué)氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時(shí)積極開(kāi)發(fā)新的制造技術(shù)，特別是批量生產(chǎn)技術(shù)。細(xì)川公司展出的低溫連續(xù)燒結(jié)設(shè)備引起關(guān)注。它能以每小時(shí)數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復(fù)合的超微粒材料。東麗和三菱化學(xué)公司應(yīng)用大學(xué)開(kāi)發(fā)的新技術(shù)能把制造碳納米材料的成本減至原來(lái)的1／10，兩三年內(nèi)即可進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。

日本高度重視開(kāi)發(fā)檢測(cè)和加工技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現(xiàn)了諸如數(shù)字式顯微鏡、內(nèi)藏高級(jí)照相機(jī)顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產(chǎn)品?？茖W(xué)家村田和廣成功開(kāi)發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應(yīng)用于納米領(lǐng)域，在硅、玻璃、金屬和有機(jī)高分子等多種材料的基板上印制細(xì)微電路，是世界最高水平。

日本企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)積極在信息技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)為納米技術(shù)尋找用武之地，如制造單個(gè)電子晶體管、分子電子元件等更細(xì)微、更高性能的元器件和量子計(jì)算機(jī)，解析分子、蛋白質(zhì)及基因的結(jié)構(gòu)等。不過(guò)，這些研究大都處于探索階段，成果為數(shù)不多。

歐盟在納米科學(xué)方面頗具實(shí)力，特別是在光學(xué)和光電材料、有機(jī)電子學(xué)和光電學(xué)、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導(dǎo)體、復(fù)合材料、醫(yī)學(xué)材料、智能材料等方面的研究能力較強(qiáng)。

中國(guó)在納米材料及其應(yīng)用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無(wú)機(jī)非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學(xué)合成材料也是一個(gè)重要方面，而在納米電子學(xué)、納米器件和納米生物醫(yī)學(xué)研究方面與發(fā)達(dá)國(guó)家有明顯差距。

4、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快

目前，納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業(yè)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)：2004年全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到500億美元，2010年將達(dá)到14400億美元。為此，各納米技術(shù)強(qiáng)國(guó)為了盡快實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，都在加緊采取措施，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

美國(guó)國(guó)家科研項(xiàng)目管理部門(mén)的管理者們認(rèn)為，美國(guó)大公司自身的納米技術(shù)基礎(chǔ)研究不足，導(dǎo)致美國(guó)在該領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)應(yīng)用缺乏動(dòng)力，因此，嘗試建立一個(gè)由多所大學(xué)與大企業(yè)組成的研究中心，希望借此使納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)緊密結(jié)合在一起。美國(guó)聯(lián)邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區(qū)建立一個(gè)“納米科技成果轉(zhuǎn)化中心”，以便及時(shí)有效地將納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。該中心的主要工作有兩項(xiàng)：一是進(jìn)行納米技術(shù)基礎(chǔ)研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎(chǔ)研究成果盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其研究領(lǐng)域涉及納米計(jì)算、納米通訊、納米機(jī)械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應(yīng)用于美國(guó)國(guó)防工業(yè)。

美國(guó)的一些大公司也正在認(rèn)真探索利用納米技術(shù)改進(jìn)其產(chǎn)品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內(nèi)取得突破，并生產(chǎn)出商業(yè)產(chǎn)品。一個(gè)由專業(yè)、商業(yè)和學(xué)術(shù)組織組成的網(wǎng)絡(luò)在迅速擴(kuò)大，其目的是共享信息，促進(jìn)聯(lián)系，加速納米技術(shù)應(yīng)用。

日本企業(yè)界也加強(qiáng)了對(duì)納米技術(shù)的投入。關(guān)西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學(xué)及國(guó)立科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合，不久前又建立了“關(guān)西納米技術(shù)推進(jìn)會(huì)議”，以大力促進(jìn)本地區(qū)納米技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術(shù)研究所，試圖將納米技術(shù)融合進(jìn)各自從事的產(chǎn)業(yè)中。

歐盟于2003年建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)，推動(dòng)納米技術(shù)在歐盟成員國(guó)的應(yīng)用。歐盟委員會(huì)指出：建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)的目的是使工程師、材料學(xué)家、醫(yī)療研究人員、生物學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家能夠協(xié)同作戰(zhàn)，把納米技術(shù)應(yīng)用到信息技術(shù)、化妝品、化學(xué)產(chǎn)品和運(yùn)輸領(lǐng)域，生產(chǎn)出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產(chǎn)品，同時(shí)減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過(guò)建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)和增加納米技術(shù)研究投資使其在納米技術(shù)方面盡快趕上美國(guó)。

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會(huì)議旨在解讀國(guó)家軍民融合政策等熱點(diǎn)問(wèn)題，研討全球軍用紡織品的創(chuàng)新熱點(diǎn)和應(yīng)用趨勢(shì)，展示我國(guó)紡織軍民融合的新技術(shù)和新產(chǎn)品；協(xié)調(diào)銜接紡織軍工配套科研、生產(chǎn)等事宜。

天津工業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)楊慶新做會(huì)議致辭，他指出，會(huì)議旨在探討紡織軍民融合的現(xiàn)展路徑，助力實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)的共同心愿。

中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)李陵申在致辭中表示，我國(guó)紡織行業(yè)在軍民融合發(fā)展方面具有光榮的傳統(tǒng)，中產(chǎn)協(xié)在中紡聯(lián)的領(lǐng)導(dǎo)下承擔(dān)起我國(guó)紡織軍工配套的組織和行業(yè)服務(wù)的使命，也是全國(guó)紡織軍用標(biāo)準(zhǔn)歸口管理單位。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已經(jīng)形成了一支涵蓋行業(yè)組織、高校、研究機(jī)構(gòu)、骨干企業(yè)和需方單位的高水平紡織軍工配套體系，在單兵防護(hù)、裝備配套、偽裝抗干擾武器生產(chǎn)方面提供了重要支持和保障。

李陵申強(qiáng)調(diào)，當(dāng)今世界各國(guó)都高度重視高技術(shù)軍用紡織品的發(fā)展，我國(guó)把軍民融合發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略。在即將出臺(tái)的《產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)“十三五”發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》中，將軍民融合相關(guān)產(chǎn)業(yè)用紡織品作為重點(diǎn)發(fā)展方向，未來(lái)紡織軍工的發(fā)展將面臨重大的政策機(jī)遇。產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會(huì)作為紡織軍配套工作的承擔(dān)單位，將積極貫徹國(guó)家戰(zhàn)略，從先進(jìn)紡織材料的需求側(cè)和供給側(cè)同步發(fā)力，加強(qiáng)與軍隊(duì)相關(guān)需求單位的對(duì)接交流，構(gòu)建雙方合作交流機(jī)制，將紡織的最新科技成果推介給軍隊(duì)使用單位，并通過(guò)建立軍民融合推進(jìn)機(jī)制，共同解決制約防護(hù)裝備發(fā)展中的紡織材料問(wèn)題，為軍隊(duì)打贏現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)貢獻(xiàn)力量，為產(chǎn)業(yè)用紡織品強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略蓄能動(dòng)力！

篇9

牙切角缺損的比較理想的材料， 值得臨床推廣。【關(guān)鍵詞】納米樹(shù)脂；前牙切角缺損；口腔修復(fù)DOI：10.14163/ki.11-5547/r.2015.32.065

上前牙外傷或齲壞多導(dǎo)致切角缺損 ， 不僅影響患者的發(fā)音和咀嚼 ， 更影響患者的美觀 ， 對(duì)此類病損的修復(fù)一直是臨床醫(yī)師探討的熱點(diǎn)和重點(diǎn)話題。傳統(tǒng)的修復(fù)方法多為烤瓷冠修復(fù)或者自攻自斷螺紋釘結(jié)合光固化復(fù)合樹(shù)脂修復(fù) ， 其中烤瓷全冠修復(fù)需對(duì)牙體進(jìn)行大量切削以獲得修復(fù)體所必須的空間 ， 而切角缺損病例多為活髓牙 ， 因此修復(fù)過(guò)程中容易導(dǎo)致牙本質(zhì)敏感甚至牙髓病變的可能。而在前牙放置自攻自斷螺紋釘易造成意外穿髓或側(cè)壁穿通 ， 有時(shí)釘可因微滲漏而被腐蝕 ， 引起牙和修復(fù)體變色[1]。修復(fù)體長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用后 ， 自攻自斷釘易折斷并脫落 ， 甚至有牙體折裂的可能[2]。納米樹(shù)脂是一種新型超微填料性復(fù)合樹(shù)脂 ， 與傳統(tǒng)復(fù)合樹(shù)脂相比 ， 含更細(xì)的無(wú)機(jī)填料 ， 更耐磨損 ， 拋光性也更好。近年來(lái)作者將納米樹(shù)脂材料應(yīng)用于臨床直接修復(fù)前牙切角缺損患者 ， 取得了滿意的臨床效果， 現(xiàn)報(bào)告如下。 1資料與方法

1. 1一般資料選擇 2013～2014年來(lái)本院門(mén)診就醫(yī)患者 89例共105顆牙， 其中男49顆， 女56顆；年齡15～70歲；其中因齲齒造成缺損的患牙 72顆 ， 另外 33顆患牙因外傷導(dǎo)致切角缺損 ， 所有患牙切角缺損至牙本質(zhì)中層 ， 無(wú)牙髓及根尖病變， 無(wú)牙周疾病。

1. 2材料3M公司生產(chǎn)的 FiltekZ350通用型納米樹(shù)脂、光固化機(jī)、樹(shù)脂修補(bǔ)刀、聚酯薄膜

1. 3研究方法齲齒去腐質(zhì)并盡量將唇側(cè)變色的牙質(zhì)磨除 ， 近髓側(cè)用 Ca（OH） 2墊底 ， 在窩洞周邊用細(xì)金鋼砂車針打磨約2 mm粗糙面 ， 邊緣作 45°短斜面 ， 使用酸蝕劑對(duì)釉質(zhì)和牙本質(zhì)進(jìn)行酸蝕， 20 s后， 用棉球吸干， 涂粘結(jié)劑， 光照15 s， 然后使用 3M公司生產(chǎn)的 FiltekZ350通用型納米樹(shù)脂逐層充填、固化 ， 直至恢復(fù)切角處外形 ， 調(diào)磨和高度拋光 ， 完成治療。記錄患者聯(lián)系方式 ， 1年后對(duì)所有患者進(jìn)行電話隨訪 ， 約患者復(fù)查患牙情況， 進(jìn)行記錄對(duì)比。

1. 4療效判斷標(biāo)準(zhǔn)成功：患牙修復(fù)后形態(tài)功能恢復(fù)良好 ， 修復(fù)體無(wú)松動(dòng)、脫落 ， 無(wú)變色及著色 ， 無(wú)繼發(fā)齲。失?。盒迯?fù)體松動(dòng)、脫落或邊緣變色、著色及繼發(fā)齲。

2結(jié)果

所有患者治療結(jié)束后 1年進(jìn)行電話隨訪 ， 成功復(fù)查患者 78例 ， 93顆患牙。其中成功修復(fù)的患牙 87顆 ， 成功率為

作者單位：116027大連市中心醫(yī)院口腔科通訊作者：汪崇

93.55%。失敗的患牙中松動(dòng)脫落為 3顆 ， 修復(fù)體邊緣變色、著色為 3顆， 無(wú)繼發(fā)齲患牙。

3討論

前牙切角缺損的修復(fù)一直是口腔臨床醫(yī)生經(jīng)常面對(duì)又比較棘手的問(wèn)題 ， 此類患者往往對(duì)美觀要求較高 ， 也盼望在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)功能 ， 而此類患牙缺乏良好固位型 ， 修復(fù)后失敗率較高。經(jīng)過(guò)多年來(lái)口腔科醫(yī)生的共同努力 ， 用于此類缺損修復(fù)的材料及臨床操作方法有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。近年來(lái)納米材料迅猛發(fā)展 ， 被成功應(yīng)用于醫(yī)學(xué)多個(gè)領(lǐng)域 ， 其中納米樹(shù)脂被口腔科醫(yī)生廣泛應(yīng)用于牙體缺損的修復(fù)中。

納米復(fù)合樹(shù)脂與傳統(tǒng)光固化復(fù)合樹(shù)脂不同的是其填料直徑更細(xì) ， 僅為 0.005～0.010 μm， 低于可見(jiàn)光的波長(zhǎng) ， 應(yīng)用納米樹(shù)脂修補(bǔ)缺損的患牙在受到摩擦?xí)r ， 牙齒只是磨損到一個(gè)納米顆粒 ， 而不會(huì)像傳統(tǒng)混合型樹(shù)脂那樣丟失一個(gè)較大面積的顆粒 ， 因此具有更強(qiáng)的耐磨性和抗微滲漏性 ， 色澤更逼真 ， 與牙體組織更為匹配 ， 并且具有更強(qiáng)的放射阻射性。3M納米樹(shù)脂修后的患牙感覺(jué)像天然牙一樣 ， 而且便于牙齒的日常護(hù)理與口腔衛(wèi)生的保健。

本研究未采用傳統(tǒng)的自攻自斷螺紋釘加強(qiáng)固位 ， 而是應(yīng)用納米樹(shù)脂進(jìn)行直接分層充填修復(fù)。自攻自斷螺紋釘是通過(guò)螺紋與牙本質(zhì)的機(jī)械扣鎖力而產(chǎn)生固位[3]。在以往長(zhǎng)時(shí)間傳統(tǒng)的修復(fù)觀念中 ， 因?yàn)榍把狼薪侨睋p的病例固位型較差 ， 因此很多口腔臨床醫(yī)生利用自攻自斷螺紋釘加強(qiáng)固位 ， 同時(shí)使用光固化復(fù)合樹(shù)脂一次完成切角缺損修復(fù)。然而隨著口腔材料長(zhǎng)足發(fā)展 ， 在前牙復(fù)合樹(shù)脂現(xiàn)代修復(fù)理念中 ， 不再鼓勵(lì)使用自攻自斷螺紋釘。這樣可以避免自攻自斷螺紋釘修復(fù)時(shí)發(fā)生牙體意外穿髓。但是直接分層充填修復(fù)要求醫(yī)生有較強(qiáng)的臨床操作技能和耐心， 并且患者能較好的配合治療。

設(shè)計(jì)類型合理 ， 選用高粘結(jié)性強(qiáng)度粘結(jié)材料 ， 嚴(yán)格規(guī)范的臨床操作及充填后的拋光是減少微滲漏 ， 保證和提高修復(fù)質(zhì)量的根本[4]。在本研究中復(fù)診的患牙中有 3顆出現(xiàn)修復(fù)材料松動(dòng)脫落 ， 最常見(jiàn)修復(fù)失敗的原因是前牙咀嚼外傷造成修復(fù)體松動(dòng)脫落 ， 因此充填完畢后應(yīng)注意咬合調(diào)磨 ， 同時(shí)也避免前伸牙合時(shí)的早接觸 ，從而提高修復(fù)體的使用壽命。另外在修復(fù)過(guò)程中要堅(jiān)決避免充填的納米樹(shù)脂與鄰牙粘結(jié) ，目前臨床最常用的方法是使用聚酯薄膜或成型片將患牙與鄰牙分離。

綜上所述 ， 使用納米樹(shù)脂直接修復(fù)前牙切角缺損 ， 可以恢復(fù)牙齒自然外形 ， 色澤逼真 ， 有質(zhì)感 ， 強(qiáng)度高 ， 拋光和使用的持久性非常好 ， 經(jīng)過(guò) 1年后隨訪患者的臨床檢驗(yàn) ， 修復(fù)的損中的應(yīng)用 .醫(yī)學(xué)信息 ， 2010， 5（3）：496-497.參考文獻(xiàn)[4]余擎 .牙科臨床規(guī)范化操作圖譜 .北京：人民衛(wèi)生出版社 ， 2009：136.

篇10

【論文摘要本文根據(jù)上海工程技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)和工程專業(yè)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的特征,從課程體系和內(nèi)容,教學(xué)理念,教學(xué)方法及手段,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革,考核評(píng)價(jià)方式,師資隊(duì)伍建設(shè)等方面討論了“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程教改中的一些熱點(diǎn)新問(wèn)題及教改實(shí)踐。根據(jù)我校培養(yǎng)優(yōu)秀工程師的辦學(xué)定位,結(jié)合材料學(xué)科的發(fā)展方向,初步建立了居于“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先”標(biāo)準(zhǔn)的“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的新教學(xué)體系,從中取得了一些較好的教改效果和經(jīng)驗(yàn)。

上海工程技術(shù)大學(xué)是一所以培養(yǎng)優(yōu)秀工程師為主要目標(biāo)的教學(xué)型大學(xué)。根據(jù)我校的辦學(xué)定位和特色,作為材料科學(xué)和工程學(xué)科重要基礎(chǔ)課程之一,“材料科學(xué)基礎(chǔ)”有必要在加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)知識(shí)面和加強(qiáng)實(shí)踐練習(xí)等方面進(jìn)行課程改革。

1課程的性質(zhì)

材料科學(xué)是一門(mén)揭示探究固體材料性質(zhì)規(guī)律、設(shè)計(jì)及控制材料性能的科學(xué),其目的在于揭示材料的結(jié)構(gòu)和性能之間的基本關(guān)系。探究表明,材料結(jié)構(gòu)是決定材料性能的核心要素,而材料的顯微結(jié)構(gòu)和材料的加工過(guò)程有密切的關(guān)系。因此,材料科學(xué)也需要探究材料在各種過(guò)程中的行為,這些過(guò)程包括加熱過(guò)程、冷卻過(guò)程、反應(yīng)過(guò)程、界面過(guò)程、擴(kuò)散過(guò)程、相變過(guò)程等。

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是材料科學(xué)和工程學(xué)科的主干基礎(chǔ)課程和核心課程,是材料科學(xué)和工程學(xué)科人才的基本知識(shí)和基本能力的重要組成部分,是本學(xué)科專業(yè)人才的整體知識(shí)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要基石。根據(jù)我校的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo),本門(mén)課程的教學(xué)實(shí)踐必須著眼于培養(yǎng)未來(lái)的材料工程師,緊貼上海市發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)的需求,結(jié)合本校材料科學(xué)重點(diǎn)學(xué)科的發(fā)展方向,在進(jìn)行材料科學(xué)基礎(chǔ)理論和基本技術(shù)教育的基礎(chǔ)上,側(cè)重進(jìn)行材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用、材料改性和材料加工的工程教育。

2課程教學(xué)的改革實(shí)踐

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程建設(shè)和課程教學(xué)改革的指導(dǎo)思想是根據(jù)專業(yè)發(fā)展規(guī)劃,主動(dòng)適應(yīng)上海經(jīng)濟(jì)、科技和社會(huì)的發(fā)展對(duì)材料學(xué)科專業(yè)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)和實(shí)踐能力的要求,強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐結(jié)合,在寬專業(yè)知識(shí)面上對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合素質(zhì)的提高,培養(yǎng)既把握材料科學(xué)和工程基本原理,又通曉材料制備和加工、組成和結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用等系統(tǒng)知識(shí)的寬專業(yè)人才。作為材料學(xué)科最為基礎(chǔ)和重要的平臺(tái)課程,“材料科學(xué)基礎(chǔ)”在學(xué)科知識(shí)構(gòu)建中起著“基石”的功能,其教學(xué)內(nèi)容的設(shè)定、寬度和深度決定著學(xué)生培養(yǎng)中有關(guān)材料學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)深度和知識(shí)面的廣泛程度,并影響著后續(xù)課程的展開(kāi)、實(shí)施及教學(xué)效果。本著“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先”的教學(xué)原則,我們對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)、課程體系和內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)方法和手段、考核評(píng)估等方面進(jìn)行了教學(xué)改革的實(shí)踐。

2.1課程教學(xué)目標(biāo)

作為應(yīng)用型本科材料專業(yè)的基礎(chǔ)課程,“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)目標(biāo)具有多重指向性。一方面,應(yīng)打下材料科學(xué)和工程領(lǐng)域的基本理論基礎(chǔ),為學(xué)習(xí)材料專業(yè)其他知識(shí)做預(yù)備,同時(shí)也為部分學(xué)生進(jìn)一步深造做預(yù)備,為此要根據(jù)不同學(xué)生的情況,有區(qū)別地加以培養(yǎng);其次,要注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決實(shí)際新問(wèn)題的思路和能力,把握材料科學(xué)和工程學(xué)科的思維方法,為今后自學(xué)材料領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)打下良好的基礎(chǔ);最后,根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求,強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)材料科技進(jìn)展和人類文明及經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的認(rèn)知,能從價(jià)值工程的角度研發(fā)、選擇和應(yīng)用材料,從環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展角度評(píng)價(jià)使用材料。

2.2課程體系和內(nèi)容

在課程體系上,貫徹“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先”的課程體系改革原則,在保持金屬材料為主的專業(yè)特色的基礎(chǔ)上,全面介紹了金屬材料、高分子材料、陶瓷材料及復(fù)合材料的共性和個(gè)性特征,在材料科學(xué)理論模型的介紹上盡量拓展其適用的材料范圍,如晶體結(jié)構(gòu),位錯(cuò)模型,界面結(jié)構(gòu)模型等。教學(xué)內(nèi)容的取舍以“精、寬、新、用”為原則,從材料科學(xué)和工程的基本原理出發(fā),以固體材料結(jié)構(gòu)為重點(diǎn),從微觀、宏觀、物質(zhì)內(nèi)部、表面和界面、靜態(tài)及動(dòng)態(tài)過(guò)程等不同層面角度,闡述固體材料結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)缺陷及變化規(guī)律,以及固態(tài)材料的相平衡、相圖、擴(kuò)散、相變等,在材料應(yīng)用方面,結(jié)合材料科學(xué)的理論內(nèi)容,介紹相關(guān)的新材料、新工藝,如納米材料、功能材料的最新進(jìn)展,使學(xué)生對(duì)材料組成和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系、材料結(jié)構(gòu)和性能間關(guān)系有系統(tǒng)的理解和把握,為今后相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的寬專業(yè)口徑的理論知識(shí)基礎(chǔ)。

2.3實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

在加強(qiáng)實(shí)踐的教學(xué)改革中,采取實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程建設(shè)和學(xué)院平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相結(jié)合的方式,推進(jìn)課程實(shí)踐教學(xué)的全面提高。材料科學(xué)基礎(chǔ)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)分為兩個(gè)部分,一是課內(nèi)實(shí)驗(yàn),現(xiàn)配置了16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課,二是單列了一門(mén)“材料科學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)”課程,時(shí)間布置為連續(xù)的3周。針對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容改革的要求,重新討論制定了課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,加大綜合性實(shí)驗(yàn)的比重,如金屬塑性變形和再結(jié)晶綜合實(shí)驗(yàn)、金相分析綜合實(shí)驗(yàn)等,編寫(xiě)了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)以學(xué)生材料學(xué)基礎(chǔ)技能練習(xí)為目標(biāo),如金相試樣的制備、金相組織觀察、材料塑性變形過(guò)程組織變化的特征,強(qiáng)調(diào)對(duì)不同材料顯微結(jié)構(gòu)基本特征的把握。材料科學(xué)基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)課程的主要目的是通過(guò)一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,包括明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)施實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,培養(yǎng)學(xué)生材料科學(xué)和工程的基本素養(yǎng),提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和分析、解決新問(wèn)題的能力,進(jìn)一步鞏固對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)核心內(nèi)容,即“材料結(jié)構(gòu)決定材料性能、材料加工過(guò)程和材料結(jié)構(gòu)密切相關(guān)”的認(rèn)知。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容互為補(bǔ)充、相益得彰,取得了新教學(xué)培養(yǎng)模式的良好的教學(xué)效果。

2.4教學(xué)手段和教學(xué)方法

在課堂教學(xué)和課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中,充分利用多媒體教學(xué)手段,自編CAI多媒體課件,在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)最大限度的發(fā)揮多媒體教學(xué)的應(yīng)用效果。一些實(shí)驗(yàn)室目前難以實(shí)現(xiàn)而對(duì)學(xué)生的學(xué)識(shí)教育較為重要的內(nèi)容也通過(guò)多媒體形式使學(xué)生有一個(gè)較為直觀的熟悉。和此同時(shí),還對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn),授課力求重點(diǎn)突出、邏輯清楚,強(qiáng)調(diào)教學(xué)互動(dòng),提倡師生間平等討論,倡導(dǎo)探索性和探究性的學(xué)習(xí)方法,達(dá)到理論融會(huì)貫通的目的。

2.5考核方式

在課程建設(shè)過(guò)程中我們對(duì)課程的考核方式也進(jìn)行了深入的討論,大家認(rèn)為合理的考核評(píng)價(jià)制度應(yīng)該以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為主要目標(biāo),為此有必要改進(jìn)傳統(tǒng)的閉卷考試形式,避免“一考定終身”的方法。對(duì)此我們正在探索一種更為全面均衡的考核方法。具體考慮為將平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、小論文、隨堂考試和期末考試相結(jié)合的方式。重視對(duì)平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程和階段學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià),將上課聽(tīng)講和課堂交流、作業(yè)習(xí)題解答的獨(dú)特性及完成質(zhì)量列入考評(píng),鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新學(xué)習(xí),鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表有自洽性合理性的不同見(jiàn)解。在階段學(xué)習(xí)后,設(shè)計(jì)一些隨堂考試卷,隨堂考試答應(yīng)學(xué)生參考課堂筆記和教材,但每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成試卷,重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力,檢驗(yàn)學(xué)生分析解決新問(wèn)題的能力。將實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為獨(dú)立考查的重要部分,注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)并撰寫(xiě)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力,檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力。適當(dāng)調(diào)低期末考試在學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)中的權(quán)重,例如由原來(lái)的70％降低到50％或更低,試卷內(nèi)容要充分體現(xiàn)教學(xué)大綱的基本要求,重點(diǎn)考查學(xué)生的臨場(chǎng)應(yīng)變能力,對(duì)基本知識(shí)的把握、熟練和提煉的程度。

2.6師資隊(duì)伍建設(shè)

課程建設(shè)主要依靠教師推動(dòng)。近年來(lái),我們以全面提高教師隊(duì)伍素質(zhì)為中心,以培養(yǎng)優(yōu)秀年輕骨干教師為重點(diǎn),在職教師再培訓(xùn)和引進(jìn)高素質(zhì)人才并重,著眼于學(xué)科可持續(xù)發(fā)展的需求,建設(shè)一支結(jié)構(gòu)優(yōu)化、素質(zhì)良好、富有活力、具有創(chuàng)新能力的高水平的教師隊(duì)伍,取得了很大成效。教師隊(duì)伍的科研和工程實(shí)踐能力有了極大的提升,在“材料科學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)中,有校學(xué)科帶頭人、上海市曙光學(xué)者、校青年學(xué)術(shù)骨干等,科研及學(xué)科建設(shè)的成果反哺教學(xué)的結(jié)果,促進(jìn)了學(xué)生科研實(shí)踐能力的提高和材料工程意識(shí)的形成。教師團(tuán)隊(duì)通過(guò)公開(kāi)課觀摩學(xué)習(xí),加強(qiáng)教學(xué)法探究,極大地提升了教師整體的業(yè)務(wù)水平和教學(xué)效果。

3結(jié)語(yǔ)

作為上海市重點(diǎn)課程建設(shè)的“材料科學(xué)基礎(chǔ)”正在我校材料學(xué)院相關(guān)專業(yè)范圍內(nèi)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐,在課程目標(biāo)、課程體系和內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)手段和方法、考核方式改革等方面進(jìn)行了探索實(shí)踐并取得了一定的成績(jī)。課程建設(shè)下一步的工作重點(diǎn)將放在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)上,以進(jìn)一步提高教學(xué)效益和教學(xué)質(zhì)量。教育教學(xué)改革是一項(xiàng)永無(wú)止境的事業(yè),只有通過(guò)對(duì)學(xué)生培養(yǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行更具體的探索和調(diào)查探究,不斷地實(shí)踐以總結(jié)其中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),才能逐漸探索出一條適合于應(yīng)用型本科材料專業(yè)人才培養(yǎng)的成功之路。

參考文獻(xiàn)

[1師昌緒.跨世紀(jì)材料科學(xué)技術(shù)的若干熱點(diǎn)新問(wèn)題[J.自然科學(xué)進(jìn)展,1999,(1)摘要:1-12.

[2楊雄.材料科學(xué)基礎(chǔ).實(shí)驗(yàn)課程的改革和實(shí)踐[J.科教文匯,2006,2摘要:81.

[3郭齊勇.大學(xué)的教育理念和目標(biāo)[J.中國(guó)大學(xué)教學(xué),2002,10摘要:18-20.