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【關(guān)鍵詞】 結(jié)直腸癌；腹腔鏡結(jié)直腸癌手術(shù)；納米碳淋巴示蹤劑

DOI：10.14163/ki.11-5547/r.2016.17.120

近年來， 結(jié)直腸癌疾病發(fā)病率、死亡率在逐年提高， 發(fā)病率列居惡性腫瘤第五位， 且發(fā)病年齡日趨年輕化。臨床治療結(jié)直腸癌患者主要采取根治性手術(shù)切除法。經(jīng)淋巴轉(zhuǎn)移為結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移的一個(gè)主要途徑， 轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)殘留、微小癌灶為術(shù)后患者復(fù)發(fā)、死亡的重要原因[1]。為防止術(shù)后復(fù)發(fā)， 提高患者生存率， 術(shù)中要盡量將轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)徹底清除。本文對(duì)納米碳淋巴示蹤劑用于腹腔鏡結(jié)直腸癌手術(shù)的價(jià)值進(jìn)行研究， 報(bào)告如下。

1 資料與方法

1. 1 一般資料 選擇2013年10月～2014年12月本院結(jié)直腸外科50例行腹腔鏡結(jié)直腸癌根治術(shù)治療的結(jié)直腸癌患者作為研究對(duì)象， 本次研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)， 且患者均簽署知情同意書。其中男28例、女22例， 年齡37～76歲、平均年齡（45.1±10.5）歲， 病程1～6年、平均病程（3.0±1.3）年， 平均腫瘤大?。?.12±0.34）cm；腫瘤部位：11例升結(jié)腸， 6例降結(jié)腸， 10例乙狀結(jié)腸， 23例直腸；腫瘤分期：16例Ⅰ期， 10例Ⅱ期， 24例Ⅲ期。根據(jù)術(shù)前是否應(yīng)用淋巴示蹤劑標(biāo)記將患者分成實(shí)驗(yàn)組（26例）與對(duì)照組（24例）。

1. 2 方法 實(shí)驗(yàn)組術(shù)前應(yīng)用淋巴示蹤劑， 對(duì)照組未使用。

1. 2. 1 染色法 應(yīng)用納米碳（重慶萊美藥業(yè)有限公司， 規(guī)格：1 ml/支）， 含有50 mg納米碳， 混懸液內(nèi)碳團(tuán)粒平均直徑為150 nm。術(shù)前1～3 d， 實(shí)驗(yàn)組患者在結(jié)腸鏡下對(duì)腫瘤周圍1～1.5 cm黏膜下4點(diǎn)位置分別注射納米碳混懸液， 每點(diǎn)注射量為0.15～0.25 ml。

1. 2. 2 手術(shù)法 手術(shù)嚴(yán)格堅(jiān)持全結(jié)腸系膜切除術(shù)（CME）、全直腸系膜切除（TME）治療原則， 由同一組醫(yī)師進(jìn)行手術(shù)。術(shù)前對(duì)患者實(shí)施氣管插管全身麻醉處理， 對(duì)乙狀結(jié)腸癌與直腸癌患者治療時(shí)， 均取改良截石位；左半結(jié)腸與右半結(jié)腸手術(shù)均取大字位， 操作時(shí)應(yīng)用5孔操作法；為患者建立CO2氣腹， 并將其放置到Trocar內(nèi)對(duì)腹腔進(jìn)行探查， 確定腫瘤部位， 排除遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移， 行根治性左半結(jié)腸切除術(shù)、腹腔鏡輔助根治性右半結(jié)腸切除術(shù)、乙狀結(jié)腸癌根治術(shù)、直腸癌低位前切除術(shù)以及直腸癌前切除術(shù)等治療。

1. 3 觀察指標(biāo) 對(duì)比兩組手術(shù)治療情況和淋巴結(jié)檢出情況。

1. 4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（ x-±s）表示， 采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率（%）表示， 采用χ2檢驗(yàn)。P

2 結(jié)果

2. 1 兩組手術(shù)治療情況對(duì)比 兩組患者均順利結(jié)束手術(shù)， 無一例患者中轉(zhuǎn)開腹手術(shù)治療。術(shù)中對(duì)解剖層次進(jìn)行觀察， 層次清晰， 無納米碳淋巴示蹤劑潴留手術(shù)解剖層次的情況。實(shí)驗(yàn)組手術(shù)時(shí)間為（194.2±25.3）min， 對(duì)照組為（190.0±40.5）min， 對(duì)比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

2. 2 兩組淋巴結(jié)情況對(duì)比 實(shí)驗(yàn)組檢出淋巴結(jié)422枚， 平均檢出枚數(shù)為（16.5±3.3）枚；對(duì)照組檢出321枚， 平均檢出枚數(shù)為（12.2±1.6）枚；實(shí)驗(yàn)組平均淋巴結(jié)檢出枚數(shù)明顯多于對(duì)照組（P0.05）。實(shí)驗(yàn)組微小淋巴結(jié)（

3 討論

目前， 腹腔鏡結(jié)腸癌根治術(shù)已經(jīng)逐漸成為治療結(jié)腸癌患者的主要術(shù)式， 且在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用， 標(biāo)志著結(jié)直腸癌治療進(jìn)入到微創(chuàng)時(shí)代[2]。該術(shù)式具備2～3倍的放大效應(yīng)， 解剖結(jié)構(gòu)、間隙清晰， 對(duì)保護(hù)神經(jīng)、清掃淋巴結(jié)十分有利。但各級(jí)醫(yī)院技術(shù)水平存在較大差別， 規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的腹腔鏡結(jié)直腸癌術(shù)中淋巴結(jié)清掃、CME、TME等還較難實(shí)現(xiàn)。結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移的主要途徑為通過淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移， 還可能發(fā)生淋巴結(jié)跳躍性轉(zhuǎn)移。為保證D3淋巴結(jié)清掃、CME、TME實(shí)現(xiàn)， 需要應(yīng)用淋巴結(jié)示蹤技術(shù)。

納米碳標(biāo)記具備切緣標(biāo)示、腫瘤定位的作用， 可對(duì)術(shù)中淋巴結(jié)清掃進(jìn)行有效指導(dǎo)。術(shù)前通過應(yīng)用納米碳標(biāo)記技術(shù)， 可準(zhǔn)確定位腫瘤位置， 術(shù)中不需要進(jìn)行腸鏡檢查， 可加快手術(shù)治療進(jìn)程， 并縮短治療時(shí)間；另外， 行中低位直腸癌手術(shù)時(shí)， 應(yīng)用納米碳標(biāo)記， 可明確腫瘤下緣位置， 保證足夠切線；此外， 應(yīng)用納米碳標(biāo)記技術(shù)可提高淋巴結(jié)檢出率， 為病理分期和術(shù)后輔助治療提供積極指導(dǎo)。有研究[3]顯示， 在轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)腫， 約有45.4%直徑

綜上所述， 對(duì)行腹腔鏡結(jié)直腸癌手術(shù)治療的患者術(shù)中應(yīng)用納米碳淋巴示蹤劑， 臨床應(yīng)用價(jià)值較高。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔海宏， 黃平， 張]歆， 等.結(jié)直腸癌線粒體脫氧核糖核酸拷貝數(shù)與患者預(yù)后的關(guān)系.中華消化雜志， 2103， 33（3）：180-183.

[2] 張相春， 王延磊， 晏偉， 等.納米碳淋巴示蹤劑在腹腔鏡結(jié)直腸癌手術(shù)中的應(yīng)用探討.中華醫(yī)學(xué)雜志， 2015， 95（32）：2612-2615.

篇2

科技與法律歸責(zé)的關(guān)系

神經(jīng)納米技術(shù)學(xué)對(duì)于傳統(tǒng)的自由意志的概念提出了新的問題。那就是，現(xiàn)代科技的發(fā)展與一個(gè)觀念相悖，即：如果人的意愿是在生理原因交感的確定領(lǐng)域之外的話，那么人的意愿只能是自由的。隨著生物科技以及神經(jīng)科學(xué)開始解釋人腦與意識(shí)時(shí)間的關(guān)系，以及新的技術(shù)使得科學(xué)家能夠開始變更人精神狀態(tài)，那么人類是否能夠自由地選擇某種行為模式呢？這個(gè)問題似乎已經(jīng)變得不再那么確定了。這種不確定性，給刑事司法方面也帶來了很多問題，一方面它可能成為我們獲得刑事證據(jù)的新的途徑，或者可能成為預(yù)防犯罪的手段；另一方面，它也為我們?cè)谂袛嘈袨槿说闹饔^心理時(shí)造成障礙。如果人的同樣行為都只能由一種單純的心理狀態(tài)來指導(dǎo)（我們稱之為“決定論”）的話，那么也就不存在刑事上的歸責(zé)問題了。[4]但是問題不是這樣，以“殺人”為例，某些行為人積極地追求被害人的死亡結(jié)果，有些出于放任，有些出于疏忽大意導(dǎo)致被害人死亡，還有些出于認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤等等。如果這個(gè)“決定論”是正確的，并且責(zé)任依賴于行為人本可以做出的意思表示，那么我們將如何歸責(zé)和定罪懲罰呢？即使希望殺人是源于精神上的動(dòng)機(jī)，并且有一個(gè)完整的動(dòng)因形成過程，刑事司法體系在當(dāng)這種動(dòng)機(jī)指導(dǎo)了行為并產(chǎn)生了刑事上的法律損害才予以歸責(zé)。這也就是說，刑事責(zé)任從不強(qiáng)加于無動(dòng)因的、自由的行為。未來的技術(shù)肯定會(huì)幫助我們確定行為人在殺人時(shí)的精神狀態(tài)，并且將這個(gè)精神狀態(tài)進(jìn)行一個(gè)完整的描述。這種進(jìn)步不僅能夠幫助司法機(jī)關(guān)更好的認(rèn)清事實(shí)，來判定被告是否有罪或者無罪，而且有利于對(duì)該罪行進(jìn)行更精準(zhǔn)的分析和歸類。

神經(jīng)納米技術(shù)用于探知人的主觀心理狀態(tài)并影響歸責(zé)

如前述，神經(jīng)納米技術(shù)的發(fā)展能夠使我們獲取人類主觀心理狀態(tài)的新信息，能改變或者抑制人的主觀心理，甚至能灌輸某種精神狀態(tài)。首先，如果神經(jīng)納米技術(shù)能夠?yàn)槲覀兲峁└鼫?zhǔn)確的關(guān)于人的精神狀態(tài)的信息，我們其實(shí)不用擔(dān)心這作用會(huì)消極地影響刑事司法體系。實(shí)際上，這種信息應(yīng)該幫助我們更好實(shí)現(xiàn)罪名的分類。比如在一場(chǎng)命案中，我們可以利用神經(jīng)納米技術(shù)成功地分析到嫌疑人的心理狀態(tài)。只要我們相信通過神經(jīng)納米技術(shù)獲得的信息的可信性，那么他們應(yīng)該被看做是刑事司法體系的一個(gè)助手。這種進(jìn)步能幫助我們更好的區(qū)分被告的一級(jí)謀殺還是二級(jí)謀殺，還是誤殺，等等(這是美國(guó)刑法中關(guān)于謀殺的定性)。當(dāng)然，關(guān)于神經(jīng)納米技術(shù)的先進(jìn)性以及其收集數(shù)據(jù)的真實(shí)性被看作是一個(gè)有爭(zhēng)議的事情。[5]此外，從神經(jīng)納米技術(shù)中獲得的關(guān)于人的精神狀態(tài)的信息，有一個(gè)關(guān)于轉(zhuǎn)換的問題。也就是說，科學(xué)家需要將科學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成法官和陪審團(tuán)能夠理解的用于歸責(zé)的普通語(yǔ)言。法官和陪審團(tuán)通常不理解一個(gè)新的科技數(shù)據(jù)所體現(xiàn)的歸罪含義。在這種情況下，法官需要扮演一個(gè)信息篩選者的角色，要篩選不相干的信息，并且專家也應(yīng)當(dāng)能夠?qū)⒖茖W(xué)數(shù)據(jù)翻譯成法官所理解的語(yǔ)言。以美國(guó)最高法院在Daubertv.MerrellDowPharmaceuticals案中[6]，表示：法官應(yīng)當(dāng)扮演信息篩選者的角色，法院接受任何專家證據(jù)的結(jié)論，該證據(jù)應(yīng)當(dāng)獲得該特定領(lǐng)域的普遍接受和認(rèn)同。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)使得很多好的技術(shù)被拒之門外，因?yàn)樗鼈儧]有獲得科學(xué)家的普遍的接受。然而Daubert案要求聯(lián)邦法官在決定科學(xué)證據(jù)的關(guān)聯(lián)性時(shí)需要考慮被提交的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)符合嚴(yán)格的測(cè)試以及同行的審查。Daubert案同樣要求相關(guān)的科學(xué)能夠幫助發(fā)掘事實(shí)，去理解證據(jù)或者去決定事實(shí)爭(zhēng)議。

神經(jīng)納米技術(shù)改變或者限制人格并影響歸責(zé)

“納米技術(shù)提供了一系列的搜集、積累、分配個(gè)人信息的可能性。但是另一方面，作為被施加技術(shù)的客體，接受神經(jīng)納米技術(shù)的人可能在不久的將來會(huì)被技術(shù)性介入，并影響其精神以及大腦系統(tǒng)。這種可能性不僅是現(xiàn)實(shí)的，而且是確定的?！盵8]這也就意味著，納米科技可以導(dǎo)致特定大腦區(qū)域的封閉，或者阻斷大腦區(qū)域之間的聯(lián)系，這種可能性引起了人們對(duì)于公共政策的關(guān)注。迫使犯罪嫌疑人的人格轉(zhuǎn)變的技術(shù)是否有悖于道德呢？如何讓這個(gè)技術(shù)具有可信賴性呢？如果上述技術(shù)證明了涉及歸責(zé)的特定心理狀態(tài)的存在，那么足以作為證據(jù)嗎？[9]另外一個(gè)令人關(guān)注的問題是，是否接受這個(gè)化學(xué)技術(shù)的程序是自愿履行的。我們能夠想象的到，如果一個(gè)人選擇接受這種技術(shù)就有可能減輕獲罪，那么這個(gè)過程就可能是自愿的。這種技術(shù)手段的刑罰是否超越了憲法呢？這個(gè)問題很難回答。這種懲罰看上去并不比現(xiàn)在的懲罰方式殘酷，但是它卻產(chǎn)生了同樣的抑制效應(yīng)。改變?nèi)说膭?dòng)機(jī)可能是在利用神經(jīng)納米技術(shù)防止犯罪方面最可能做的事情，通過這種方法可以阻止人們的犯罪。但是，這有一個(gè)嚴(yán)肅的道德問題。首先，這種方式是否具有自愿的性質(zhì)是需要被考慮的。在現(xiàn)有體制下，犯人仍然允許保持其作為人的資格，但如果他們被釋放后，他們又將繼續(xù)追求他們私人的欲望。我們可以換一個(gè)角度去考慮這個(gè)問題，如果我們的道德標(biāo)準(zhǔn)變化了、法律標(biāo)準(zhǔn)變化了，或者他們的欲望不再是認(rèn)為是犯罪了，那么這個(gè)人就可以從監(jiān)獄中釋放出來了。在基于社會(huì)道德規(guī)范永久地改變犯人之前，我們需要確認(rèn)這種道德是否其本身具有時(shí)間性。一個(gè)相關(guān)的問題就是關(guān)于權(quán)威和規(guī)則的道德問題：誰來決定哪個(gè)罪犯有資格被改變？這種的欲望到底有多嚴(yán)重以至于必須要改變？進(jìn)一步分析，如果國(guó)家強(qiáng)制改變罪犯的等級(jí)，法官以及陪審團(tuán)將不再承擔(dān)將罪犯歸類的任務(wù)了。這種決定可能是有偏頗的，正如我們?cè)谶^去將死刑的適用與種族聯(lián)系到一起一樣。

神經(jīng)納米技術(shù)向人“植入”意念并影響歸責(zé)

最后，神經(jīng)納米技術(shù)非?？赡芟蛉说拇竽X灌輸某些意識(shí)。一個(gè)人希望從事某種犯罪行為的時(shí)候是伴隨著對(duì)于世界的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，那么這個(gè)人可能對(duì)于其危害行為負(fù)較輕的責(zé)任。這種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)也能導(dǎo)致對(duì)于精神失常的主張。對(duì)于主張精神失常很重要的一點(diǎn)就是被告在其從事犯罪時(shí)所表現(xiàn)出來的癥狀的性質(zhì)以及嚴(yán)重性，僅僅存在精神病是不足夠的。[10]這種精神上的疾病經(jīng)常與關(guān)于精神病的抗辯相聯(lián)系，比如：精神分裂癥，極端紊亂，而這又通常與法律責(zé)任相聯(lián)系?？傊?，當(dāng)故意是基于錯(cuò)誤信息，這種導(dǎo)致的有害行為有時(shí)候會(huì)被法律所拒絕。錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)抗辯與精神錯(cuò)亂的抗辯的不同點(diǎn)在于，后者的錯(cuò)誤意識(shí)是源自于內(nèi)部的，而錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)的原因是源于外部。[11]從這個(gè)分析中，我們可以判斷，當(dāng)某種意念得以“植入”人腦時(shí)，并且當(dāng)這種意念對(duì)于損害行為非常關(guān)鍵時(shí)，那么行為人可能不會(huì)負(fù)刑事責(zé)任或者較輕的責(zé)任。在現(xiàn)有的法律體系下，很難去處理這種神經(jīng)納米技術(shù)植入的案例。一般不正常以及通常的意識(shí)沒有破壞歸責(zé)的問題，即使這種意識(shí)明顯源自精神混亂。只有當(dāng)一個(gè)人的意識(shí)顯示出不正常的時(shí)候才能減輕責(zé)任。我們可以想象一下幾種情形：1.甲通過煽動(dòng)乙對(duì)丙的仇恨，而使得乙殺害了丙；2.甲通過引誘乙吸毒，而使得乙在幻覺中殺人；3.甲通過神經(jīng)納米技術(shù)將“殺人”的意念植入乙的意識(shí)，從而釀成殺人案。我們可以判斷，第一種情況下，甲因?yàn)榻趟魬?yīng)該承擔(dān)責(zé)任[12]；第二種情況下，我們很難判定甲對(duì)于殺人的行為負(fù)擔(dān)刑事責(zé)任。那么在神經(jīng)納米技術(shù)植入的情況下，如何確定責(zé)任呢？如何確定神經(jīng)納米技術(shù)所輸入的是“殺人”的意識(shí)呢？界定這個(gè)問題是很困難的。神經(jīng)納米技術(shù)可能是比其他的傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)工藝更復(fù)雜，因此發(fā)現(xiàn)這種效果也比發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)工藝的效果更困難。如果刑法要對(duì)通過神經(jīng)納米技術(shù)而植入的意念采取不同的態(tài)度，那么法律就不得不修改，而這種修改將挑戰(zhàn)公平的原則。

篇3

納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，引起物理學(xué)家、材料學(xué)家和化學(xué)家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國(guó)對(duì)這種材料給予極大關(guān)注。它所具有的獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識(shí)到它的發(fā)展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來新的機(jī)遇。納米材料的應(yīng)用前景十分廣闊。近年來，它在化工生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。

1.在催化方面的應(yīng)用

催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時(shí)間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)效益難以提高，而且對(duì)環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。

納米微粒作為催化劑應(yīng)用較多的是半導(dǎo)體光催化劑，特別是在有機(jī)物制備方面。分散在溶液中的每一個(gè)半導(dǎo)體顆粒，可近似地看成是一個(gè)短路的微型電池，用能量大于半導(dǎo)體能隙的光照射半導(dǎo)體分散系時(shí)，半導(dǎo)體納米粒子吸收光產(chǎn)生電子——空穴對(duì)。在電場(chǎng)作用下，電子與空穴分離，分別遷移到粒子表面的不同位置，與溶液中相似的組分進(jìn)行氧化和還原反應(yīng)。

光催化反應(yīng)涉及到許多反應(yīng)類型，如醇與烴的氧化，無機(jī)離子氧化還原，有機(jī)物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應(yīng)，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實(shí)現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機(jī)污染物。例如納米TiO2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對(duì)光穩(wěn)定，無毒，便宜易得，是制備負(fù)載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報(bào)道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負(fù)載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對(duì)某些有機(jī)化合物的氫化反應(yīng)是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應(yīng)效率、優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高反應(yīng)速度方面的研究，是未來催化科學(xué)不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應(yīng)用帶來革命性的變革。

2.在涂料方面的應(yīng)用

納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強(qiáng)大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)。納米材料為表面涂層提供了良好的機(jī)遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。結(jié)構(gòu)涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進(jìn)一步提高其防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標(biāo)牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達(dá)到儲(chǔ)存太陽(yáng)能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達(dá)到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來一場(chǎng)新的技術(shù)革命，也將推動(dòng)復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。

3.在其它精細(xì)化工方面的應(yīng)用

精細(xì)化工是一個(gè)巨大的工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品數(shù)量繁多，用途廣泛，并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優(yōu)越性無疑也會(huì)給精細(xì)化工帶來福音，并顯示它的獨(dú)特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細(xì)化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中加入納米SiO2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強(qiáng)度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。國(guó)外已將納米SiO2，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。此外，納米材料在纖維改性、有機(jī)玻璃制造方面也都有很好的應(yīng)用。在有機(jī)玻璃中加入經(jīng)過表面修飾處理的SiO2，可使有機(jī)玻璃抗紫外線輻射而達(dá)到抗老化的目的；而加入A12O3，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會(huì)提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且質(zhì)地細(xì)膩，無毒無臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。超細(xì)TiO2的應(yīng)用還可擴(kuò)展到涂料、塑料、人造纖維等行業(yè)。最近又開發(fā)了用于食品包裝的TiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。納米TiO2，能夠強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)光中的紫外線，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，除了利用納米材料作為催化劑來處理工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢料外，還將出現(xiàn)功能獨(dú)特的納米膜。這種膜能探測(cè)到由化學(xué)和生物制劑造成的污染，并能對(duì)這些制劑進(jìn)行過濾，從而消除污染。

4.在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

21世紀(jì)的健康科學(xué)，將以出入意料的速度向前發(fā)展，人們對(duì)藥物的需求越來越高?？刂扑幬镝尫?、減少副作用、提高藥效、發(fā)展藥物定向治療，已提到研究日程上來。納米粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織；使用納米技術(shù)的新型診斷儀器，只需檢測(cè)少量血液就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病，美國(guó)麻省理工學(xué)院已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱之為“定向?qū)棥?。該技術(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場(chǎng)導(dǎo)航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流動(dòng)，因此可以用來檢查和治療身體各部位的病變。對(duì)納米微粒的臨床醫(yī)療以及放射性治療等方面的應(yīng)用也進(jìn)行了大量的研究工作。據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》報(bào)道，我國(guó)將納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得成功。南京希科集團(tuán)利用納米銀技術(shù)研制生產(chǎn)出醫(yī)用敷料——長(zhǎng)效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產(chǎn)原理是通過納米技術(shù)將銀制成尺寸在納米級(jí)的超細(xì)小微粒，然后使之附著在棉織物上。銀具有預(yù)防潰爛和加速傷口愈合的作用，通過納米技術(shù)處理后的銀表面急劇增大，表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，殺菌能力提高200倍左右，對(duì)臨床常見的外科感染細(xì)菌都有較好的抑制作用。

微粒和納粒作為給藥系統(tǒng)，其制備材料的基本性質(zhì)是無毒、穩(wěn)定、有良好的生物性并且與藥物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。納米系統(tǒng)主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的藥物的給藥。

納米生物學(xué)用來研究在納米尺度上的生物過程，從而根據(jù)生物學(xué)原理發(fā)展分子應(yīng)用工程。在金屬鐵的超細(xì)顆粒表面覆蓋一層厚為5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白質(zhì)特別是酶，從而控制生化反應(yīng)。這在生化技術(shù)、酶工程中大有用處。使納米技術(shù)和生物學(xué)相結(jié)合，研究分子生物器件，利用納米傳感器，可以獲取細(xì)胞內(nèi)的生物信息，從而了解機(jī)體狀態(tài)，深化人們對(duì)生理及病理的解釋。

篇4

    一、21世紀(jì)物理學(xué)的幾個(gè)活躍領(lǐng)域

    蒸蒸日上的凝聚態(tài)物理學(xué)

    自從80年代中期發(fā)現(xiàn)了所謂高臨界溫度超導(dǎo)體以來,世界上對(duì)這種應(yīng)用潛力很大的新材料的研究熱情和樂觀情緒此起彼伏,時(shí)斷時(shí)續(xù)。這種新材料能在液氮溫區(qū)下傳導(dǎo)電流而沒有阻抗。高臨界溫度超導(dǎo)材料的研究仍是今后凝聚態(tài)物理學(xué)中活躍的領(lǐng)域之一。目前,許多國(guó)家的科學(xué)工作者仍在爭(zhēng)分奪秒,繼續(xù)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),向更高溫區(qū),甚至室溫溫區(qū)超導(dǎo)材料的研究和應(yīng)用努力?？梢灶A(yù)計(jì),這個(gè)勢(shì)頭今后也不會(huì)減弱,此外,高臨界溫度的超導(dǎo)材料的機(jī)械性能、韌性強(qiáng)度和加工成材工藝也需進(jìn)一步提高和解決?？茖W(xué)家們預(yù)測(cè),21世紀(jì)初,這些技術(shù)問題可以得到解決并將有廣泛的應(yīng)用前景,有可能會(huì)引起一場(chǎng)新的工業(yè)革命。超導(dǎo)電機(jī)、超導(dǎo)磁懸浮列車、超導(dǎo)船、超導(dǎo)計(jì)算機(jī)等將會(huì)面向市場(chǎng),屆時(shí),世界超導(dǎo)材料市場(chǎng)可望達(dá)到2000億美元。

    由不同材料的薄膜交替組成的超晶格材料可望成為新一代的微電子、光電子材料。超晶格材料誕生于20世紀(jì)70年代末,在短短不到30年的時(shí)間內(nèi),已逐步揭示出其微觀機(jī)制和物理圖像。目前已利用半導(dǎo)體超晶格材料研制成許多新器件,它可以在原子尺度上對(duì)半導(dǎo)體的組分摻雜進(jìn)行人工“設(shè)計(jì)”,從而可以研究一般半導(dǎo)體中根本不存在的物理現(xiàn)象,并將固態(tài)電子器件的應(yīng)用推向一個(gè)新階段。但目前對(duì)于其他類型的超晶格材料的制備尚需做進(jìn)一步的努力。一些科學(xué)家預(yù)測(cè),下一代的電子器件可能會(huì)被微結(jié)構(gòu)器件替代,從而可能會(huì)帶來一場(chǎng)電子工業(yè)的革命。微結(jié)構(gòu)物理的研究還有許多新的物理現(xiàn)象有待于揭示。21世紀(jì)可能會(huì)碩果累累,它的前景不可低估。

    近年來,兩種與磁阻有關(guān)的引起人們強(qiáng)烈興趣的現(xiàn)象就是所謂的巨磁阻和超巨磁阻現(xiàn)象。一般磁阻是物質(zhì)的電阻率在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生輕微的變化,而巨磁和超巨磁可以是幾倍或數(shù)千倍的變化。超巨磁現(xiàn)象中令人吃驚的是,在很強(qiáng)的磁場(chǎng)中某些絕緣體會(huì)突變?yōu)閷?dǎo)體,這種原因尚不清楚,就像高臨界溫度超導(dǎo)材料超導(dǎo)性的原因難以捉摸一樣。目前,巨磁和超巨磁實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的主要障礙是強(qiáng)磁場(chǎng)和低溫的要求,預(yù)計(jì)下世紀(jì)初在這方面會(huì)有很大的進(jìn)展,并會(huì)有誘人的應(yīng)用前景。

    可以預(yù)計(jì),新材料的發(fā)展是21世紀(jì)凝聚態(tài)物理學(xué)研究重要的發(fā)展方向之一。新材料的發(fā)展趨勢(shì)是:復(fù)合化、功能特殊化、性能極限化和結(jié)構(gòu)微觀化。如,成分密度和功能不均勻的梯度材料;可隨空間時(shí)間條件而變化的智能材料;變形速度快的壓電材料以及精細(xì)陶瓷材料等都將成為下世紀(jì)重要的新材料。材料專家預(yù)計(jì),21世紀(jì)新材料品種可能突破100萬種。

    等離子體物理與核聚變

    海水中含有大量的氫和它的同位素氘和氚。氘既重氫,氧化氘就是重水,每一噸海水中含有140克重水。如果我們將地球海水中所有的氘核能都釋放出來,那么它所產(chǎn)生的能量足以提供人類使用數(shù)百億年。但氘和氚的原子核在高溫下才能聚合起來釋放能量,這個(gè)過程稱為熱核反應(yīng),也叫核聚變。

    核聚變反應(yīng)的溫度大約需要幾億度,在這樣高的溫度上,氘氚混合燃料形成高溫等離子體態(tài),所以等離子體物理是核聚變反應(yīng)的理論基矗1986年美國(guó)普林斯頓的核聚變研究取得了令人鼓舞的成績(jī),他們?cè)赥FTR實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的超起動(dòng)放電達(dá)到20千電子伏,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了“點(diǎn)火”要求。1991年11月在英國(guó)卡拉姆的JET實(shí)驗(yàn)裝置上首次成功地進(jìn)行了氘氚等離子體聚變?cè)囼?yàn)。在圓形圈內(nèi),2億度的溫度下,氘氚氣體相遇爆炸成功,產(chǎn)生了200千瓦的能量,雖然只維持了1.3秒,但這為人類探索新能源——核聚變能的實(shí)現(xiàn)邁進(jìn)了一大步。這是90年代核能研究最有突破性的工作。但目前核聚變反應(yīng)距實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離,技術(shù)上尚有許多難題需要解決,如怎樣將等離子加熱到如此高的溫度?高溫等離子體不能與盛裝它的容器壁相接觸,否則等離子體要降溫,容器也會(huì)被燒環(huán),這就是如何約束問題。21世紀(jì)初有可能在該領(lǐng)域的研究工作中有所突破。

    納米技術(shù)向我們走來

    所謂納米技術(shù)就是在10[-9]米(即十億分之一米)水平上,研究應(yīng)用原子和分子現(xiàn)象及其結(jié)構(gòu)信息的技術(shù)。納米技術(shù)的發(fā)展使人們有可能在原子分子量級(jí)上對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加工,制造出各種東西,使人類開始進(jìn)入一個(gè)可以在納米尺度范圍,人為設(shè)計(jì)、加工和制造新材料、新器件的時(shí)代。粗略的分,納米技術(shù)可分為納米物理、納米化學(xué)、納米生物、納米電子、納米材料、納米機(jī)械和加工等幾方面。

    納米材料具有常規(guī)材料所不具備的反常特性,如它的硬度、強(qiáng)度,韌性和導(dǎo)電性等都非常高,被譽(yù)為“21世紀(jì)最有前途的材料”。美國(guó)一研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為:任何經(jīng)營(yíng)材料的企業(yè),如果現(xiàn)在還不采取措施研究納米材料的開發(fā),今后勢(shì)必會(huì)處于競(jìng)爭(zhēng)的劣勢(shì)。

    納米電子是納米技術(shù)與電子學(xué)的交叉形成的一門新技術(shù)。它是以研究納米級(jí)芯片、器件、超高密度信息存儲(chǔ)為主要內(nèi)容的一門新技術(shù)。例如,目前超高密度信息存儲(chǔ)的最高存儲(chǔ)密度為10[12]畢特/平方厘米,其信息儲(chǔ)存量為常規(guī)光盤的10[6]倍。

    納米機(jī)械和加工,也稱為分子機(jī)器,它可以不用部件制造幾乎無任何縫隙的物體,它每秒能完成幾十億次操作,可以做人類想做的任何事情,可以制造出人類想得到的任何產(chǎn)品。目前采用分子機(jī)器加工已研制出世界上最小的(米粒大小)蒸汽機(jī)、微型汽車、微型發(fā)電機(jī)、微型馬達(dá)、微型機(jī)器人和微型手術(shù)刀。微型機(jī)器人可進(jìn)入血管清理血管壁上的沉積脂肪,殺死癌細(xì)胞,修復(fù)損壞的組織和基因。微型手術(shù)刀只有一根頭發(fā)絲的百分之一大小,可以不用開胸破腹就能完成手術(shù)。21世紀(jì)的生物分子機(jī)器將會(huì)出現(xiàn)可放在人腦中的納米計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話,并且有自身復(fù)制的能力。人類還有可能制造出新的智能生命和實(shí)現(xiàn)物種再構(gòu)。

    “無限大”和“無限斜系統(tǒng)物理學(xué)

    “無限大”和“無限斜系統(tǒng)物理學(xué)是當(dāng)今物理學(xué)發(fā)展的一個(gè)非?；钴S的領(lǐng)域。天體物理和宇宙物理學(xué)就屬于“無限大”系統(tǒng)物理學(xué)的范疇,它從早期對(duì)太陽(yáng)系的研究,逐步發(fā)展到銀河系,直到對(duì)整個(gè)宇宙的研究。熱大爆炸宇宙模型作為本世紀(jì)后半葉自然科學(xué)中四大成就之一是當(dāng)之無愧的。利用該模型已經(jīng)成功地解釋宇宙觀測(cè)的最新結(jié)果。如宇宙膨脹,宇宙年齡下限,宇宙物質(zhì)的層次結(jié)構(gòu),宇宙在大尺度范圍是各向同性等重要結(jié)果。可以說具有暴脹機(jī)制的熱大爆炸宇宙模型已為現(xiàn)代宇宙學(xué)奠定了一定的基矗但是到目前為止,關(guān)于宇宙的起源問題仍沒有得到解決,暴脹宇宙論也并非十全十美,事實(shí)上想一次就能得到一個(gè)十分完善的宇宙理論是很困難的,這還有待于進(jìn)一步的努力和探索。

    “無限大”系統(tǒng)物理學(xué)還有兩個(gè)比較重要的問題是“類星體”和“暗物質(zhì)”?！邦愋求w”是1961年發(fā)現(xiàn)的,一個(gè)類星體發(fā)出的光相當(dāng)于幾千個(gè)星云,而每個(gè)星云相當(dāng)于1萬億個(gè)太陽(yáng)所發(fā)出的光,所以對(duì)類星體的研究具有十分重大的意義。60年代末,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一個(gè)編號(hào)為3C271的類星體,一天之內(nèi)它的能量增加了一倍,到底是什么原因使它的能量增加如此迅速?有待于21世紀(jì)去解決?！鞍滴镔|(zhì)”是一種具有引力,看不見,什么光也不發(fā)射的物質(zhì)。宇宙中百分之九十以上的物質(zhì)是所謂的“暗物質(zhì)”,這種“暗物質(zhì)”到底是什么?我們至今仍不清楚,也有待于下世紀(jì)去解決。

    原子核物理和粒子物理學(xué)則屬于“無限斜系統(tǒng)物理學(xué)的范疇,它從早期對(duì)原子和原子核的研究,逐步發(fā)展到對(duì)粒子的研究。粒子主要包括強(qiáng)子(中子、質(zhì)子、超子、л介子、K介子等)、輕子(電子、μ子、τ輕子等)和媒介子(光子、膠子等)。強(qiáng)子是對(duì)參與強(qiáng)相互作用粒子的總稱,其數(shù)量幾乎占粒子種類的絕大部分;輕子是參與弱相互作用和電磁相互作用的,它們不參與強(qiáng)相互作用;而媒介子是傳遞相互作用的。目前,人們已經(jīng)知道參與強(qiáng)相互作用的粒子都是由更小的粒子“夸克”組成的,但是至今不能把單個(gè)“夸克”分離出來,也沒有觀察到它們可以自由地存在。為什么“夸克”獨(dú)立不出來呢?還有一個(gè)不能解釋的問題是“非對(duì)稱性”,目前我們已有的定理都是對(duì)稱的,可是世界是非對(duì)稱的,這是一個(gè)有待于解決的矛盾。尋找獨(dú)立的夸克和電弱統(tǒng)一理論預(yù)言的、導(dǎo)致對(duì)稱性自發(fā)破缺的H粒子、解釋“對(duì)稱”與“非對(duì)性”的矛盾,是21世紀(jì)粒子物理學(xué)研究的前沿課題之一。

    從表面上看“無限大”系統(tǒng)物理學(xué)與“無限斜系統(tǒng)物理學(xué)似無必然的聯(lián)系。其實(shí)不然,宇宙和天體物理學(xué)家利用廣義相對(duì)論來描述引力和宇宙的“無限大”結(jié)構(gòu),即可觀察的宇宙范圍;而粒子物理學(xué)家則利用量子力學(xué)來處理一些“無限斜微觀區(qū)域的現(xiàn)象。其實(shí)宇宙系統(tǒng)與原子系統(tǒng)在某些方面有著驚人的相似性。預(yù)計(jì)21世紀(jì)“無限大”系統(tǒng)物理學(xué)將會(huì)與“無限斜系統(tǒng)物理學(xué)結(jié)合得更加緊密,即宏觀宇宙物理學(xué)和微觀粒子物理學(xué)整體聯(lián)系起來。熱大爆炸宇宙模型就是這種結(jié)合的典范,實(shí)際上該模型是在粒子物理學(xué)中弱電統(tǒng)一理論的基礎(chǔ)上建立起來的?？梢灶A(yù)計(jì),這種結(jié)合對(duì)科技發(fā)展和應(yīng)用都會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。

    二、跨世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

    科學(xué)技術(shù)能否取得重大突破的關(guān)鍵取決于基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。所以,首先必須重視基礎(chǔ)科學(xué)的研究,不能忽視更不能簡(jiǎn)單地以當(dāng)時(shí)基礎(chǔ)科學(xué)成果是否有用來衡量其價(jià)值。相對(duì)論和量子力學(xué)建立時(shí)好像與其他學(xué)科和日常生活無關(guān),直到20世紀(jì)中期相對(duì)論和量子力學(xué)在許多科學(xué)領(lǐng)域中引起深刻的變革才引起人們的足夠重視?？梢哉f,20世紀(jì)幾乎所有的重大科技突破,像原子能、半導(dǎo)體、激光、計(jì)算機(jī)等,都是因?yàn)橛辛讼鄬?duì)論和量子力學(xué)才得以實(shí)現(xiàn)?？梢哉f,沒有基礎(chǔ)科學(xué)就沒有科學(xué)技術(shù)、社會(huì)和人類的發(fā)展。

    20世紀(jì)重大科技成果的成功經(jīng)驗(yàn)證明,不同學(xué)科間的互相交叉、配合和滲透是產(chǎn)生新的發(fā)明與發(fā)現(xiàn),解釋新現(xiàn)象,取得科學(xué)突破的關(guān)鍵條件之一。例如,核物理與軍事技術(shù)的交叉產(chǎn)生了原子彈;半導(dǎo)體物理與計(jì)算技術(shù)的交叉產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)。可以預(yù)計(jì),21世紀(jì)待人類掌握核聚變能的那一天,一定是核物理、等離子體物理、凝聚態(tài)物理和激光技術(shù)等學(xué)科的交叉和配合的結(jié)果。這也是21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。

篇5

據(jù)專家解釋，人體冷凍確有科學(xué)依據(jù)。它被稱為低溫學(xué)――研究在非常低的溫度下物質(zhì)的性質(zhì)將如何變化。人體冷凍法――在極低溫度下保存人體，并希望在未來使其復(fù)活的技術(shù)――現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但仍處于初級(jí)階段。

冷凍條件：心跳停止　腦細(xì)胞仍活動(dòng)

要了解人體冷凍技術(shù)，先想想以前的新聞故事：有人掉進(jìn)了冰凍的湖里，并在冰冷的水中浸泡了一小時(shí)后才被救起。這些人之所以幸免于難是由于冰水使他們的身體處于假死狀態(tài)，減慢了新陳代謝，并使大腦活動(dòng)處于不需要氧氣的狀態(tài)。但人體冷凍法與掉進(jìn)冰湖后蘇醒有一些不同。首先，對(duì)活著的人實(shí)施人體冷凍延時(shí)是違法的。要實(shí)施人體冷凍程序的人首先應(yīng)是被宣布法定死亡的人，心臟必須停止跳動(dòng)。

然而，如果他們已經(jīng)死亡，又如何讓其復(fù)活呢?實(shí)施人體冷凍技術(shù)的科學(xué)家的說法是：“法定死亡”與“完全死亡”是不同的?？茖W(xué)家指出，完全死亡是指所有的大腦活動(dòng)都停止；但人的心臟停止跳動(dòng)時(shí)，一些腦細(xì)胞仍在活動(dòng)。人體冷凍法就是保存這些殘留的少量活動(dòng)細(xì)胞。從理論上說，這個(gè)人在未來是可以復(fù)活的。

冷凍過程：細(xì)胞除水　注甘油防護(hù)劑

如果您決定接受人體冷凍，首先要加入一個(gè)人體冷凍機(jī)構(gòu)并每年支付會(huì)員費(fèi)(大約400美元／年)。當(dāng)心跳停止后，應(yīng)急小組會(huì)穩(wěn)定您的身體狀況，為大腦提供足夠的氧氣和血液來維持最基本的大腦活動(dòng)。他們把您的身體放入冰塊中，并注射肝磷脂(一種抗凝血?jiǎng)?防止在途中血液凝結(jié)。

實(shí)施真正的“冷凍”不會(huì)只將病人放入一桶氮液中，因?yàn)檫@樣做會(huì)使細(xì)胞中的水分結(jié)冰。一旦水分結(jié)成冰，細(xì)胞會(huì)膨脹并最終破裂。人體冷凍小組必須先去除細(xì)胞里的水分，然后注入一種基于甘油的化學(xué)混合液，稱為低溫防護(hù)劑。這個(gè)過程稱為玻璃化(不結(jié)冰的冷凍)，使細(xì)胞進(jìn)入假死狀態(tài)。

身體的水分被低溫防護(hù)劑替代后，他們會(huì)將您的身體放置在一張干冰床上進(jìn)行冷凍，直到溫度達(dá)到零下130攝氏度，玻璃化過程才結(jié)束。下一步要將身體放入一個(gè)單獨(dú)的容器里，并將容器放入一個(gè)盛滿零下196攝氏度液態(tài)氮的大金屬箱內(nèi)。您的身體是頭朝下放置的，這樣即使箱子有泄漏，您的大腦也會(huì)浸泡在冷凍液中。

替代選項(xiàng)：只凍大腦未來重造身體

在20世紀(jì)70年代末，美國(guó)大約有六家人體冷凍公司。但是保存和維護(hù)每個(gè)遺體的費(fèi)用如此之高，使很多公司在接下來的十年中都倒閉了。現(xiàn)在，只有少數(shù)公司提供冷凍延時(shí)服務(wù)，包括位于美國(guó)亞利桑那州的阿爾科生命延續(xù)基金會(huì)和位于密歇根州的人體冷凍研究院。2004年初，阿爾科生命延續(xù)基金會(huì)有650多名會(huì)員和59個(gè)低溫貯藏的病人遺體。

實(shí)施人體冷凍并不便宜，費(fèi)用高達(dá)約15萬美元。對(duì)節(jié)儉一些的人來說，僅5萬美元就可保存大腦――這種選擇被稱為神經(jīng)延續(xù)。以這種方式保存的人，希望隨著技術(shù)的進(jìn)步，可通過克隆或重生來構(gòu)造身體其他部分。

如果您選擇冷凍延時(shí)，您要有心理準(zhǔn)備，旁邊會(huì)有同伴。幾個(gè)身體或頭部一起存儲(chǔ)在同一個(gè)氮液箱子中是常有的事。許多人被保存在冷凍機(jī)構(gòu)中?？赡芩麄儺?dāng)中最著名的人物就是棒球運(yùn)動(dòng)的傳奇人物托德?威廉姆斯。但是，還沒人真正被復(fù)活過，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)還不存在。

有望成功：納米技術(shù)　修補(bǔ)冷凍損傷

雖然被冷凍延時(shí)的人還沒被復(fù)活過，但活的有機(jī)體已可以從死亡或臨近死亡的狀態(tài)下恢復(fù)健康，并且有過這樣的事。神經(jīng)外科醫(yī)生常常冷卻病人的身體，以便對(duì)動(dòng)脈瘤進(jìn)行手術(shù)，而不損傷或割裂大腦中擴(kuò)張的血管。生育診所里冷凍的人類胚胎被解凍后植入母親的子宮，可發(fā)育為正常的人類。

篇6

在過去的兩個(gè)多世紀(jì)里，人類的平均壽命已經(jīng)得到大幅度的延長(zhǎng)。在1800年，人的平均壽命只有35歲；到了1900年，人的平均壽命增加到47歲；1950年，人平均能活到68歲；現(xiàn)在，人平均能活到78歲。

人類的壽命正在不斷地延長(zhǎng)。問題是，人類壽命究竟能延長(zhǎng)到多少歲？我們能否終有一天長(zhǎng)生不老？

今天，科學(xué)家們正孜孜不倦地尋找長(zhǎng)壽的方法，試圖讓生命的時(shí)鐘停頓，或者至少走慢點(diǎn)兒。

■長(zhǎng)壽術(shù)之一：氣味影響

自上世紀(jì)90年代以來，衰老和死亡受細(xì)胞和基因變化過程控制的認(rèn)識(shí)就逐漸為人們所接受。最近美國(guó)研究人員在對(duì)一種只被喂食少量食物的黑腹果蠅進(jìn)行了研究之后又發(fā)現(xiàn)，氣味也能控制生命的長(zhǎng)短。

研究人員讓饑餓的果蠅聞酵母的氣味。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，這些果蠅的壽命變短了。研究人員隨后利用基因技術(shù)“關(guān)閉”了果蠅的一個(gè)關(guān)鍵的嗅覺感受器，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：失去嗅覺的果蠅比其他正常果蠅的壽命最多長(zhǎng)出了50％。

研究人員希望，未來能夠考查其他氣味和嗅覺感受器對(duì)壽命是否具有更大的影響。他們希望找到可以控制生命長(zhǎng)短的特殊芳香物質(zhì)。目前還無法預(yù)測(cè)該成果是否能夠直接應(yīng)用到更高等的動(dòng)物甚至人的身上，但進(jìn)行此類研究的科學(xué)家們希望有朝一日能延緩人類衰老。

■長(zhǎng)壽術(shù)之二：改變基因

美國(guó)加州大學(xué)的賽西亞?肯尼婭教授利用一種細(xì)微的蠕蟲做實(shí)驗(yàn)。這種蠕蟲通常的平均壽命在13天左右，然而，通過修改一種特定的基因，科學(xué)家能讓這種蠕蟲的壽命延長(zhǎng)到原來的六倍。

賽西亞? 肯尼婭教授說：“在蠕蟲活到第13天的時(shí)候，我們改變它身上一種基因的結(jié)構(gòu)，使它變得長(zhǎng)壽。雖然過了13天，它仍然活得充滿生氣。”

基于其研究成果，肯尼婭深信衰老的過程不是固定的。相反，這一過程能夠被大幅度延遲。她說：“過去人們以為衰老是不可避免的自然過程，人類對(duì)此束手無策。但是現(xiàn)在，我們成功地延長(zhǎng)了動(dòng)物的壽命……有時(shí)候我們以為不可能發(fā)生的事情，的確會(huì)發(fā)生。”

■長(zhǎng)壽術(shù)之三：控制食量

在美國(guó)威斯康星州大學(xué)，科學(xué)家正用恒河猴來進(jìn)行類似目的的試驗(yàn)。這次，科學(xué)家沒有改變猴子的基因，而是減少它們的食量。譬如，兩只年齡相同的猴子，一只正常喂食，另一只由科學(xué)家控制其吸收的卡路里。

有關(guān)控制熱量吸收與壽命的關(guān)系的研究可以追溯到70多年前。當(dāng)時(shí)，美國(guó)康奈爾大學(xué)開創(chuàng)先河地在老鼠身上進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。結(jié)果顯示，控制進(jìn)食量看來確實(shí)有助延長(zhǎng)壽命，但是至今科學(xué)家也無法對(duì)此給出明確的解釋。

■長(zhǎng)壽術(shù)之四：抗老藥丸

利用控制食量來長(zhǎng)壽，最大的困難就是饑餓的感覺不好受。為此，哈佛大學(xué)的大衛(wèi)?辛克萊爾目前正在進(jìn)行一項(xiàng)新嘗試: 把控制卡路里的好處濃縮進(jìn)一顆藥丸里。

這種藥丸的主要成分是一種自然生成的物質(zhì)――白藜蘆醇，在紅酒里面能夠找得到這種物質(zhì)。不過，1000杯紅酒里所含的白藜蘆醇加起來，才能抵得上這顆藥丸。

科學(xué)家表示，目前這種藥丸在老鼠身上取得很好的試驗(yàn)效果。而這種藥丸的主要作用不是延遲衰老過程，而是治療那些由衰老導(dǎo)致的疾病，例如糖尿病。

■長(zhǎng)壽術(shù)之五：納米技術(shù)

跟大衛(wèi)?辛克萊爾比起來，發(fā)明家雷?克茲威爾的野心更大，他認(rèn)為人類的壽命應(yīng)該至少被延長(zhǎng)數(shù)千年。

克茲威爾表示：“人類經(jīng)過了兩萬多年的漫長(zhǎng)進(jìn)化，人體機(jī)能卻幾乎沒有發(fā)生任何重大的改變。我們得發(fā)明一些工具來解決這個(gè)問題?！?/p>

根據(jù)克茲威爾的大膽構(gòu)想，將來納米生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，能夠使得微型機(jī)器人鉆進(jìn)人類的血液里，清除使人患病的毒素。

篇7

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星已成功發(fā)射升空。此舉表明一個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)構(gòu)建完成，覆蓋中國(guó)以及大部分亞太地區(qū)。明年上半年，北斗將正式提供服務(wù)。計(jì)劃到2020年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將擁有35顆衛(wèi)星，形成覆蓋全球的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

中國(guó)衛(wèi)星高精度星載銣鐘通過驗(yàn)收

日前，航天二院203所研制的兩臺(tái)北斗二代二期導(dǎo)航衛(wèi)星高精度星載銣鐘電性件通過有效載荷總體的驗(yàn)收。星載銣鐘是北斗二代衛(wèi)星的核心部件，關(guān)系到整個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)導(dǎo)航定位的精度。星載銣鐘的長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度和產(chǎn)品壽命大幅提高，產(chǎn)品體積重量降低了30%以上，減輕了衛(wèi)星的負(fù)荷。高精度星載銣鐘性能目前已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

我國(guó)成功研發(fā)首臺(tái)3D激光燒結(jié)機(jī)

第三次工業(yè)革命是以數(shù)字化制造及新材料、新能源應(yīng)用為代表的科技領(lǐng)域的又一次重大飛躍，3D增量制造技術(shù)是數(shù)字化制造的重要標(biāo)志，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)被公認(rèn)為3D增量制造技術(shù)的最佳途徑。湖南華曙高科有限責(zé)任公司自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)高性能3D激光燒結(jié)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了由“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)型。

新型超密磁帶可存儲(chǔ)35TB數(shù)據(jù)

富士膠片公司和瑞士蘇黎世的研究人員研發(fā)出一種新型超密磁帶，被稱為“線性磁帶文件系統(tǒng)”。他們研制的原型超密磁帶覆蓋鋇鐵氧體顆粒圖層，所使用的帶盒長(zhǎng)10厘米，寬10厘米，高2厘米，能夠存儲(chǔ)35TB數(shù)據(jù)，大約相當(dāng)于3500萬本圖書所涵蓋的信息。

最快超級(jí)計(jì)算機(jī)每秒運(yùn)算逾2億億次

美國(guó)科學(xué)家們展示了一款名叫“泰坦”的超級(jí)計(jì)算機(jī)，它可能是世界上運(yùn)算速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。這款計(jì)算機(jī)的內(nèi)存也超過了700兆兆字節(jié)，運(yùn)算速度超過每秒2億億次，即相當(dāng)于全世界70億人每個(gè)人每秒鐘進(jìn)行300萬次運(yùn)算。它可以讓科學(xué)家們更切實(shí)可行地去模擬替代性能源、能源使用率等實(shí)體系統(tǒng)。

從分子層面解釋“記憶的產(chǎn)生”

美國(guó)神經(jīng)學(xué)家們揭示了記憶形成中分子的時(shí)空活動(dòng)。他們利用加利福尼亞海兔，對(duì)形成短期、中期和長(zhǎng)期記憶過程中神經(jīng)元分子活動(dòng)的時(shí)間順序和空間位置進(jìn)行了區(qū)分。這一成果為記憶形成的分子活動(dòng)提供了最新解釋，也為開發(fā)相關(guān)疾病的干預(yù)療法帶來了更好的“地圖”。

新算法能確定兩神經(jīng)元間的連接概率

神經(jīng)元的通訊速度非常之快，而德國(guó)科學(xué)家新開發(fā)出一種破解連接腦神經(jīng)線路的運(yùn)算方法，通過檢測(cè)總體神經(jīng)元的活動(dòng)，能確定兩個(gè)神經(jīng)元連接在一起的概率。了解神經(jīng)元之間如何建立信號(hào)線路，有助于人們理解大腦的工作原理。

用蛋白質(zhì)制造誘導(dǎo)多能干細(xì)胞

利用病毒將基因插入特化的成熟細(xì)胞，將其變成多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）的研究成果榮獲今年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。也有人指出，用這種方法造出的細(xì)胞效率雖高，但能治病也能引發(fā)細(xì)胞癌變。美國(guó)斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院發(fā)現(xiàn)，只用基因編碼的蛋白質(zhì)來制造iPS細(xì)胞更加安全，效率也能大大提高。他們認(rèn)為，該發(fā)現(xiàn)照亮了細(xì)胞向多能性轉(zhuǎn)變的生物路徑，為多能干細(xì)胞療法進(jìn)入現(xiàn)實(shí)鋪平了道路。

可繪制全腦神經(jīng)連線圖的新方法

美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)提出了一種全新的革命性方法：利用“單個(gè)神經(jīng)元連接條形碼”的新工藝，高通量DNA測(cè)序法能以單個(gè)神經(jīng)元的解析度來探求神經(jīng)回路的連接，進(jìn)而可獲得小鼠的全腦神經(jīng)元連接圖。與之前利用電子顯微鏡檢查單個(gè)細(xì)胞間的突觸的手段相比，該方法廉價(jià)且快速，其目前正在接受概念論證測(cè)試。

納米技術(shù)檢測(cè)艾滋病毒便捷便宜

利用人體唾液檢測(cè)艾滋病毒的手段相當(dāng)簡(jiǎn)便快捷，但如果病毒載量未達(dá)到一定的濃度時(shí)，往往會(huì)鬧出“假陰性”的“烏龍劇”。英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)的科學(xué)家研制出一種用納米技術(shù)測(cè)試血清的方法，它能夠使待測(cè)樣本的檢測(cè)結(jié)果顯示為紅色（陰性）或藍(lán)色（陽(yáng)性），用普通裸眼就可分辨，其靈敏度比目前的檢測(cè)方法高出10倍以來，且成本低廉。

篇8

【關(guān)鍵詞】Seminar教學(xué)法 研究生教學(xué) 納米表面工程

【中圖分類號(hào)】G643 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2015）33-0012-03

隨著我國(guó)研究生教育事業(yè)的不斷發(fā)展，為國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展輸送了大量的高層次人才。作為高層次人才培養(yǎng)的主要渠道，研究生教育對(duì)未來社會(huì)發(fā)展起著舉足輕重的作用。為了提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，必須注重研究生的教育創(chuàng)新，探索研究生教學(xué)的新方法，加強(qiáng)研究生能力的培養(yǎng)。

一 Seminar學(xué)習(xí)理論及其特征

1.Seminar教學(xué)法的內(nèi)涵

Seminar教學(xué)法起源于18世紀(jì)的近代德國(guó)。Seminar意為“研究生為研究某問題而與教授共同討論之班級(jí)”，也即“專題討論會(huì)”、“研究班”或“研究班課程”，是一種結(jié)合教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行的研習(xí)方式或在教學(xué)過程中開展學(xué)術(shù)研究的一種制度。Seminar通常由一名研究專家向?qū)W生提出問題或鼓勵(lì)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，然后在其指導(dǎo)下進(jìn)行解決問題的活動(dòng)。這種制度是以學(xué)生探討為主的雙向、多向的交流過程，是充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位的教學(xué)模式。一節(jié)典型的Seminar實(shí)施的課堂一般由主持人介紹、主題報(bào)告宣講、回應(yīng)人發(fā)言、限時(shí)辯論與交流、總結(jié)與評(píng)點(diǎn)五部分組成。

2.Seminar教學(xué)法的主要特征

第一，教學(xué)與科研的統(tǒng)一。教學(xué)與科研的統(tǒng)一是Seminar的重要特征，教學(xué)與科研的結(jié)合在Seminar中得到充分、完美的結(jié)合。在Seminar中，教授與研究生完全改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的師生關(guān)系，因?yàn)榻虒W(xué)是一個(gè)追求真理的過程，必須通過教授與研究生的研究探討，逐步接近真理。對(duì)于選中的具體專題，教授與研究生必須明確關(guān)于這個(gè)專題前人已有的研究成果；前人已有成果的理論背景；這些理論成果有什么現(xiàn)實(shí)意義；如何利用別人的成果進(jìn)行新的探索。這樣就很好地把教學(xué)與科研完美地結(jié)合在一起，教學(xué)的過程同時(shí)也是師生共同研究的過程，二者緊密結(jié)合，不可分割。

第二，強(qiáng)調(diào)研究生科研能力的培養(yǎng)。Seminar注重研究生獨(dú)立科研能力的培養(yǎng)。在Seminar中，教授不再以告知的方式灌輸知識(shí)，轉(zhuǎn)而重視研究生的獨(dú)立研究及思考能力；對(duì)于每一個(gè)由研究生和教授共同確定的專題，研究生必須花費(fèi)大量時(shí)間搜集資料，然后對(duì)資料進(jìn)行分析整理，對(duì)前人的成果進(jìn)行反思，最后提出自己的觀點(diǎn)。這一過程是研究生獨(dú)立研究的過程，可以更好地培養(yǎng)研究生獨(dú)立學(xué)習(xí)和科研的能力，只有在研究生出現(xiàn)問題的時(shí)候教授才做適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

第三，注重研究生的互動(dòng)與合作，師生關(guān)系平等融洽。Seminar是以小組講座的形式進(jìn)行的，這種形式為研究生的交流合作提供了多向互動(dòng)的平臺(tái)，它可以全方位地調(diào)動(dòng)小組成員的參與熱情，在激烈的探討中激發(fā)小組成員對(duì)于問題的不同見解，促進(jìn)研究生發(fā)散性思維的形成，從而激發(fā)研究生對(duì)此類問題的連鎖反應(yīng)，形成良好的探討氛圍。在探討的過程中，由于教授不是以權(quán)威方式作用在討論過程中，因此Seminar成員之間具有平等合作的基礎(chǔ)。Seminar為研究生之間的互動(dòng)提供了必要的平臺(tái)，在互動(dòng)過程中小組成員之間思想的碰撞就可能形成多樣的解釋，而每一種思想都有它獨(dú)到的價(jià)值。Seminar為參與者提供了合作空間，它將合作精神引入學(xué)習(xí)生涯，有利于實(shí)現(xiàn)和強(qiáng)化合作思想。在Seminar中教授主要的作用在于控制課堂的進(jìn)程，對(duì)小組成員間的討論做進(jìn)一步的指導(dǎo)，并最終在討論結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)，在這一過程中，師生之間是平等的、協(xié)商的關(guān)系。

二 納米表面工程課程

1.課程基本情況

納米表面工程是裝甲兵工程學(xué)院碩士、博士研究生材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在第一學(xué)期開設(shè)，學(xué)時(shí)為40課時(shí)。

通過課程學(xué)習(xí)，主要使學(xué)生了解納米表面工程研究現(xiàn)狀及其在民用工業(yè)和武器裝備中的應(yīng)用，熟悉納米顆粒材料表面改性常用的技術(shù)方法，熟悉材料表面納米薄膜、納米復(fù)合涂層、納米結(jié)構(gòu)涂層等納米涂覆層的分析和表征方法，了解各種納米表面工程技術(shù)，重點(diǎn)掌握納米硬膜技術(shù)、微/納米熱噴涂技術(shù)、納米復(fù)合鍍技術(shù)、納米技術(shù)、納米自修復(fù)技術(shù)等裝備中已經(jīng)取得成功應(yīng)用的納米表面工程技術(shù)，掌握納米表面工程技術(shù)設(shè)計(jì)的基本原則，能夠針對(duì)裝備維修和再制造問題設(shè)計(jì)和選擇納米表面工程技術(shù)。

2.課程教學(xué)特點(diǎn)

從納米表面工程的教學(xué)內(nèi)容來看，作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有如下特點(diǎn)：

第一，涵蓋內(nèi)容廣泛。納米表面工程的教學(xué)內(nèi)容涉及的學(xué)科專業(yè)知識(shí)如圖1所示。由圖1可知，納米表面工程所涵蓋的學(xué)科專業(yè)知識(shí)十分廣泛。由于研究生入學(xué)前的知識(shí)結(jié)構(gòu)各不相同，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不一，因此學(xué)習(xí)本門課程只能針對(duì)研究生階段的研究方向有重點(diǎn)地學(xué)習(xí)。而對(duì)于一名授課教師教授如此廣泛的專業(yè)知識(shí)，也有很大的難度。

第二，各章教學(xué)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，自成體系。由圖1可以看出，《納米表面工程》課程的教學(xué)內(nèi)容建立在納米材料特性及制備技術(shù)、分析技術(shù)等知識(shí)基礎(chǔ)上，由相對(duì)獨(dú)立的納米硬膜技術(shù)、納米熱噴涂技術(shù)、納米復(fù)合鍍技術(shù)、納米固體技術(shù)、納米粘接技術(shù)、納米復(fù)合功能涂料技術(shù)、金屬表面自身納米化技術(shù)等所組成。每種技術(shù)自成體系，有相對(duì)完善的理論知識(shí)、研究方法和研究成果。

三 Seminar理論在納米表面工程課程教學(xué)中的應(yīng)用

為充分培養(yǎng)研究生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力，我們提倡將教學(xué)過程分為課堂教學(xué)和課題研究?jī)蓚€(gè)部分。課堂教學(xué)主要以教師講授、學(xué)生研究報(bào)告和課堂討論為主，主要在課堂內(nèi)進(jìn)行。課題研究主要以學(xué)生分組展開與課程相關(guān)課題研究為主。教師選擇課程相關(guān)領(lǐng)域前沿研究的熱點(diǎn)問題，組織學(xué)生展開討論，并選擇若干具體的方向組織學(xué)生展開研究，課題研究主要在課外進(jìn)行。納米表面工程課程Seminar組織過程如圖2所示。

這種激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性的教學(xué)過程，一方面要求研究生課前進(jìn)行廣泛的閱讀和認(rèn)真的準(zhǔn)備；另一方面主要通過討論、專題研討等方式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，在課堂上鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和表達(dá)能力。

下面以納米表面工程中的納米復(fù)合鍍技術(shù)一章的Seminar交流教學(xué)過程進(jìn)行說明。

1.交流內(nèi)容調(diào)研

一般而言，調(diào)研內(nèi)容分為基礎(chǔ)理論調(diào)研、國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展調(diào)研、目前存在的問題或需要改進(jìn)的內(nèi)容調(diào)研、應(yīng)用情況調(diào)研等。

第一，基礎(chǔ)理論調(diào)研。基礎(chǔ)理論是本次交流內(nèi)容的理論基礎(chǔ)，應(yīng)該簡(jiǎn)要介紹，而且要深入淺出。就納米復(fù)合鍍技術(shù)一章而言，所涉及的基礎(chǔ)理論包括電化學(xué)理論、電鍍理論、復(fù)合鍍理論、化學(xué)鍍理論等基礎(chǔ)理論，結(jié)合納米技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行總結(jié)和梳理。

第二，國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展調(diào)研。介紹國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的研究發(fā)展歷程及最新研究進(jìn)展，通過這方面的介紹，使參加交流人員對(duì)交流內(nèi)容有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。納米復(fù)合鍍交流內(nèi)容調(diào)研流程圖如圖3所示。

第三，目前存在的問題或需要改進(jìn)的內(nèi)容調(diào)研。對(duì)于交流內(nèi)容中所存在的問題，交流者應(yīng)該進(jìn)行總結(jié)，并進(jìn)行客觀的表述。這部分內(nèi)容也是后續(xù)交流環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容，應(yīng)該列為重點(diǎn)，也是準(zhǔn)備工作的難點(diǎn)所在。

第四，應(yīng)用情況調(diào)研。納米表面工程這門課程與工程應(yīng)用結(jié)合十分緊密，其發(fā)展也是以工程應(yīng)用為背景和牽引進(jìn)行的。因此，對(duì)于課程中涉及的每種技術(shù)都要結(jié)合工程應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)介紹，不要讓理論變?yōu)榭罩袠情w。

2.交流PPT內(nèi)容制作

在交流PPT內(nèi)容制作方面，主張以課本內(nèi)容為主線，同時(shí)加入調(diào)研內(nèi)容和自己的見解。一些對(duì)交流內(nèi)容比較熟悉的學(xué)生，可以根據(jù)自己的理解進(jìn)行內(nèi)容安排。

3.交流與討論

第一，匯報(bào)時(shí)間。一般而言，每次交流匯報(bào)時(shí)間安排為2課時(shí)。其中匯報(bào)時(shí)間應(yīng)該控制在30～50分鐘。時(shí)間過短，不利于深入分析知識(shí)點(diǎn)；時(shí)間太長(zhǎng)則不能為交流提供充分的討論時(shí)間。

第二，討論方式。討論方式可以分為兩種。一種是邊交流邊討論。此種討論方式解決問題的時(shí)效性較強(qiáng)，不會(huì)出現(xiàn)遺忘情況。另一種是匯報(bào)完畢后集中討論。這種討論交流方式會(huì)增強(qiáng)問題的針對(duì)性和系統(tǒng)性，也會(huì)引起討論的廣泛性。

在組織過程中，教師可以針對(duì)情況靈活選取，以提高教學(xué)效果。

4.內(nèi)容完善與再交流

根據(jù)討論情況，匯報(bào)者要進(jìn)行總結(jié)，課下針對(duì)建議內(nèi)容進(jìn)行再調(diào)研、再學(xué)習(xí)、再總結(jié)，教師可酌情組織簡(jiǎn)短的課上交流或課下交流，確保討論問題得到有效解決。

在納米復(fù)合鍍一章教學(xué)中，討論的問題主要有：（1）“納米復(fù)合鍍技術(shù)”的定義；（2）納米材料在鍍液中的應(yīng)用與表征方法；（3）納米顆粒在鍍層中的強(qiáng)化機(jī)理。

針對(duì)以上討論比較熱烈的問題，教師主要明確以下幾個(gè)問題：（1）定義、理論、論據(jù)的確切參考文獻(xiàn)；（2）參與討論的論點(diǎn)的科學(xué)性與正確性；（3）對(duì)交流內(nèi)容提出改進(jìn)意見和建議。

5.教學(xué)效果

該教學(xué)法已經(jīng)在3輪博士、碩士研究生課程中進(jìn)行了試點(diǎn)改革。在2013級(jí)博士教學(xué)過程中，對(duì)參與教學(xué)的7名博士研究生進(jìn)行了問卷調(diào)查。結(jié)果如圖5所示。7名博士生中，有6人認(rèn)為該種教學(xué)方式有利于所學(xué)知識(shí)的鞏固；6人認(rèn)為能夠開闊思路，通過討論他人研究成果中出現(xiàn)的問題和失誤，指導(dǎo)自己今后的課題研究工作；所有人都認(rèn)為通過該課程教學(xué)掌握了更多有效的科研工作方法。

四 小結(jié)

通過Seminar課堂教學(xué)實(shí)踐，主要有如下心得體會(huì)：

第一，Seminar教學(xué)法比較適合研究生課程尤其是公共基礎(chǔ)課程的教學(xué)。參與討論的學(xué)生可以找到較多的共鳴點(diǎn)，容易引發(fā)討論。

第二，Seminar教學(xué)法的實(shí)施離不開細(xì)致全面的準(zhǔn)備。盡管準(zhǔn)備工作并不是課堂教學(xué)的一個(gè)部分，但是準(zhǔn)備工作的作用是不能忽視的，它能夠直接影響課堂教學(xué)的順利推進(jìn)。前期準(zhǔn)備工作做得認(rèn)真仔細(xì)的學(xué)生，在課堂討論的時(shí)候占據(jù)了比較大的優(yōu)勢(shì)，陳述也更加全面，辯駁更加有力。

第三，教師實(shí)施Seminar教學(xué)法的時(shí)候需要做好以下幾個(gè)方面的工作。一是要制定一個(gè)全面的教學(xué)計(jì)劃。二是在匯總整理材料的時(shí)候要認(rèn)真分析。三是教師在開場(chǎng)介紹的時(shí)候要平鋪直述，不做任何評(píng)價(jià)、不帶任何觀點(diǎn)，避免由于教師的主觀好惡對(duì)參與者造成心理影響，影響學(xué)生的自我判斷。同時(shí)，教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生盡可能多地提出懷疑和反對(duì)意見，在討論過程中為意見的交鋒創(chuàng)造良好的氣氛。四是要善于引導(dǎo)學(xué)生，駕馭整個(gè)課堂。

參考文獻(xiàn)

篇9

京瓷作為單通道噴墨打印頭技術(shù)的首選供應(yīng)商至少已經(jīng)有3年時(shí)間了，通過其客戶CTC（Cutting-Edge技術(shù)公司）的產(chǎn)品展示，我們可以更好地了解京瓷的實(shí)力。CTC是一家位于日本京都的印刷企業(yè)，它從10年前開始研發(fā)自己的表格噴墨印刷系統(tǒng)，其母公司是總部設(shè)在京都的表格印刷企業(yè)Densanshi印刷公司，后者于2000年左右成為Check Technology電子束技術(shù)的分銷商，并通過新成立的CTC公司推出了自己的噴墨印刷系統(tǒng)。該公司最近推出的是一款擁有16個(gè)噴墨頭的BookBee-500UV噴墨印刷機(jī)，每個(gè)噴墨頭擁有2556個(gè)噴嘴，主要用于汽車說明書等高光澤書籍紙的印刷。

該系統(tǒng)所有的電子元件都是由京瓷提供的。這是京瓷首次為印刷系統(tǒng)提供電子元件。BookBee-500UV噴墨印刷系統(tǒng)目前所使用的LED固化燈來自第三方供應(yīng)商，但將來很有可能與噴墨頭和電子元件一樣，全部由京瓷提供。

14.蘭達(dá)，能否成功？

納米圖像？微小墨滴成像？新一代數(shù)字印刷技術(shù)？這項(xiàng)技術(shù)到底應(yīng)該叫什么名字并不重要，重要的是，因?yàn)樘m達(dá)，它在2012年火了。作為Indigo液體電子油墨技術(shù)的發(fā)明者、惠普在2001年以8億美元的價(jià)格收購(gòu)Indigo的受益者，以及擁有印刷業(yè)“喬布斯”美譽(yù)的傳奇人物，蘭達(dá)的新技術(shù)的確令人震撼。

drupa2012上，伴隨著從后臺(tái)升起的煙霧，蘭達(dá)開始了他的演講，并向大家解釋了數(shù)字印刷取代98%的膠印頁(yè)面所必須具備的四個(gè)條件：①與膠印相當(dāng)?shù)挠∷①|(zhì)量；②與膠印相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)率；③與膠印相當(dāng)?shù)挠∷蝺r(jià)；④在各種承印物上印刷的能力。

前兩個(gè)條件，數(shù)字印刷幾乎已經(jīng)具備，而后兩個(gè)條件還沒有達(dá)到。這正是“納米數(shù)字印刷”需要解決的問題。納米圖像是蘭達(dá)發(fā)明的名字，旨在突出這項(xiàng)技術(shù)用微小墨滴成像的能力。正如他所解釋的那樣，納米技術(shù)能將顆粒做到非常小的尺寸，并具備獨(dú)特的功能。納米粒子可以非常堅(jiān)硬、吸水（就像將藥物輸送到血液里的載體），也可被稱為超級(jí)著色劑。

通過使用被蘭達(dá)稱為油墨發(fā)射器的標(biāo)準(zhǔn)壓電噴墨打印頭（據(jù)說由一家日本廠商提供），納米數(shù)字印刷機(jī)能將納米油墨噴射到一個(gè)加熱的轉(zhuǎn)印橡皮布上，隨著著色劑的分布和水分的蒸發(fā)，圖像以一種聚合黏膜的形式呈現(xiàn)在已被加熱到120？C的轉(zhuǎn)印橡皮布上，隨后再被轉(zhuǎn)印到承印物上。這個(gè)過程與Indigo的轉(zhuǎn)印過程有些類似，只不過它使用的是水性油墨。通過利用轉(zhuǎn)印橡皮布的熱能，水性油墨中的水分迅速蒸發(fā)，并形成一層非常薄的墨膜，其厚度只有不到400nm。這既解決了成本問題（由于著色劑不會(huì)滲透到紙質(zhì)承印物的纖維中，因此不需要用太多的油墨來提高圖像的鮮艷度），也解決了承印物的問題，由于墨膜具有黏性，因此可以在包括塑料、PVC甚至是PET薄膜在內(nèi)的各種承印物上成像。

過去人們也一直在嘗試用類似的方法將油墨轉(zhuǎn)移到一個(gè)中間介質(zhì)上。從20世紀(jì)90年代開始就有一些專利技術(shù)試圖通過中間轉(zhuǎn)印過程和單通道噴墨頭來解決紙粉問題，但它們總是在將油墨從傳送帶或滾筒上轉(zhuǎn)移到承印物上時(shí)遇到瓶頸，因?yàn)閭魉蛶Щ驖L筒上殘留的油墨會(huì)污染接下來要印刷的圖像。蘭達(dá)聲稱自己能夠解決此問題，因?yàn)樗麄兊募{米油墨可以實(shí)現(xiàn)100%的轉(zhuǎn)移，不需要在印刷頁(yè)面之間進(jìn)行任何清理工作。

但是，這項(xiàng)技術(shù)還需要很長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。蘭達(dá)謙虛地指出，Indigo技術(shù)在1993年上市就有些為時(shí)過早，現(xiàn)在他不想再犯同樣的錯(cuò)誤。

其實(shí)，蘭達(dá)并沒有推出全新的噴墨技術(shù)或紙張傳輸系統(tǒng)，甚至連銷售和分銷方式都與以前一樣。他的創(chuàng)新點(diǎn)只局限于油墨及其轉(zhuǎn)移過程。納米數(shù)字印刷技術(shù)與其他壟斷技術(shù)最大的不同之處就在于它將成為一個(gè)“開放的標(biāo)準(zhǔn)”，很多合作伙伴都將參與到這個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程中（除了油墨和加熱橡皮布輸送帶）。將來任何一個(gè)合作伙伴的壓電噴墨頭、輸紙系統(tǒng)、印后加工系統(tǒng)都有可能被用到蘭達(dá)的納米數(shù)字印刷機(jī)上。

蘭達(dá)公司除了自己銷售產(chǎn)品以外，也會(huì)將技術(shù)授權(quán)給其他公司使用，并收取油墨和加熱橡皮布輸送帶技術(shù)的使用費(fèi)。這樣一來，其他公司雖然可以使用這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，但無法對(duì)設(shè)備的機(jī)械、物理、電氣和軟件等各個(gè)方面進(jìn)行開發(fā)，所以也無法對(duì)蘭達(dá)公司構(gòu)成威脅。

蘭達(dá)帶給人們的驚喜還不僅僅是這些，所有的蘭達(dá)納米數(shù)字印刷機(jī)都具有一個(gè)為新一代操作者而設(shè)計(jì)的操作界面――這是一個(gè)安裝在印刷機(jī)前面的3米長(zhǎng)的電子觸摸屏（由2個(gè)40英寸的顯示器組成，但看起來像是一個(gè)面板），操作起來就像iPhone手機(jī)一樣。它具有活件控制功能，能根據(jù)紙張類型和尺寸按順序自動(dòng)顯示活件，甚至能通過視頻展示出印刷機(jī)內(nèi)部的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。當(dāng)操作人員離開印刷機(jī)時(shí)，這個(gè)觸摸屏就會(huì)顯示出印刷機(jī)的工作狀態(tài)，并通過大號(hào)的、讓人從很遠(yuǎn)的地方就能看到的字體發(fā)出警告信息，告訴人們還有多久需要更換油墨或紙張。

這個(gè)控制面板還能復(fù)制在iPad上，并能通過視頻告訴人們?nèi)绾胃鼡Q零件、解決問題，以及還有哪些訂單需要完成。蘭達(dá)認(rèn)為只要一個(gè)操作人員就能同時(shí)操作四臺(tái)蘭達(dá)納米數(shù)字印刷機(jī)。這是一個(gè)真正為新一代操作者而設(shè)計(jì)的界面，年齡在20～30歲的印刷機(jī)操作人員更喜歡這種方式，而不用枯燥地學(xué)習(xí)如何保持水墨平衡。

蘭達(dá)公司在drupa2012上展出了五種配置不同的納米數(shù)字印刷機(jī)，從用于出版和商業(yè)印刷的B2和B1幅面的單張紙印刷機(jī)到面向標(biāo)簽印刷、軟包裝印刷領(lǐng)域的幅寬為50厘米（20英寸）的連續(xù)式印刷機(jī)等都在展出范圍內(nèi)。每一款蘭達(dá)納米數(shù)字印刷機(jī)均具有4～8色的顏色配置，可增加的顏色包括：白色油墨、金屬油墨、用于局部上光的光油以及其他特殊油墨。

雖然很多事情還有待驗(yàn)證，但一些業(yè)內(nèi)人士打賭蘭達(dá)不會(huì)獲得成功。他們懷疑蘭達(dá)能否將自己獨(dú)立開發(fā)的納米圖像技術(shù)投入商業(yè)化生產(chǎn)，能否依靠技術(shù)授權(quán)生存，或者是否會(huì)以把技術(shù)賣給一個(gè)大型的戰(zhàn)略收購(gòu)者而告終。與所有冒險(xiǎn)家一樣，蘭達(dá)的未來還無法確定，但其無疑是2012年最熱門的話題。

15.柯達(dá)，未來在哪？

柯達(dá)在drupa2012上給人留下的印象是一家正在成長(zhǎng)和蓬勃發(fā)展的公司。據(jù)該公司首席執(zhí)行官安東尼奧？佩雷斯介紹，柯達(dá)此次是攜史上最強(qiáng)的生產(chǎn)型數(shù)字印刷機(jī)陣容參展，共了10款新產(chǎn)品。佩雷斯表示，自從破產(chǎn)事宜恢復(fù)“平靜”之后，客戶又開始恢復(fù)下單（其中包括日本凸版公司訂購(gòu)的第4套Prosper系統(tǒng)），供應(yīng)商也開始供應(yīng)零件。

佩雷斯認(rèn)為：“法院對(duì)破產(chǎn)申請(qǐng)的批準(zhǔn)有利于我們對(duì)遺留成本進(jìn)行調(diào)整，但公司從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)轉(zhuǎn)型的基本戰(zhàn)略沒有發(fā)生變化，公司董事會(huì)和領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)也將一如繼往地帶領(lǐng)公司走向重生。柯達(dá)目前面臨的最大挑戰(zhàn)是資源配置。我們以前過于重視美國(guó)和歐洲市場(chǎng)，而現(xiàn)在是時(shí)候?yàn)樾屡d國(guó)家做一些事情了。”展望未來，柯達(dá)將把重點(diǎn)放在Prosper、包裝印刷和功能性印刷上（例如集成電路芯片和平板顯示器的背板等）。

不過，我認(rèn)為現(xiàn)實(shí)對(duì)柯達(dá)來說可能更加殘酷。生產(chǎn)型噴墨印刷市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)正日益激烈，柯達(dá)需要迅速贏得大量新設(shè)備訂單，否則，它的破產(chǎn)問題又將成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。值得慶幸的是，Prosper技術(shù)似乎已經(jīng)開始發(fā)揮作用，自兩年多前正式以來，柯達(dá)已售出500多個(gè)S系列噴墨頭，它們主要用于取代直郵和個(gè)性化表格領(lǐng)域中所使用的柯達(dá)6240噴墨打印頭。目前，Prosper 1000XL/5000XL以及最新的6000XL印刷機(jī)都在柯達(dá)當(dāng)初為Prosper系列產(chǎn)品所選擇的NewPage（目前也已申請(qǐng)破產(chǎn)）高光膠印涂布紙上運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

但不太好的消息是，除了美國(guó)之外，Prosper印刷機(jī)還沒有在歐洲和其他地區(qū)找到合適的膠印涂布紙?，F(xiàn)在柯達(dá)的其他解決方案，包括預(yù)涂系統(tǒng)能讓人們?cè)谧约合矚g的承印物上進(jìn)行印刷，但他們現(xiàn)在最大的問題是要與時(shí)間賽跑。I.T.戰(zhàn)略公司認(rèn)為柯達(dá)在未來12個(gè)月的命運(yùn)主要取決于其領(lǐng)導(dǎo)者定下的基調(diào)，給客戶和供應(yīng)商帶來的信心以及員工們的工作態(tài)度。

16.小森，蓄勢(shì)數(shù)字印刷

在小森家族成員的帶領(lǐng)下，小森目前仍然是日本最值得驕傲的膠印機(jī)制造商之一。它在膠印機(jī)自動(dòng)化方面始終處于市場(chǎng)領(lǐng)先地位，極大地減少了膠印機(jī)的開機(jī)設(shè)置時(shí)間并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的雙面印刷以及聯(lián)機(jī)涂布等。但是，與其他膠印機(jī)制造商一樣，小森也面臨著市場(chǎng)萎縮的問題。在這種情況下，它推出了一系列生產(chǎn)型數(shù)字印刷機(jī)，但這也在無意中向市場(chǎng)傳遞出這樣一個(gè)信號(hào)――小森并不清楚自己的數(shù)字印刷平臺(tái)是否能夠成功。

在drupa2012上，小森與柯尼卡美能達(dá)合作展出了KM1單張紙噴墨印刷機(jī)，它是在原有膠印機(jī)的基礎(chǔ)上改造而成的。這款高質(zhì)量的生產(chǎn)型數(shù)字印刷機(jī)能直接在涂布和非涂布紙上進(jìn)行印刷，而且不需要進(jìn)行預(yù)處理或后處理，它將與富士膠片的Jet Press 720和網(wǎng)屏公司的SX印刷機(jī)展開競(jìng)爭(zhēng)。與此同時(shí)，小森還推出了一款連續(xù)紙水性噴墨印刷機(jī)，這款設(shè)備看起來與另外一款宮腰OEM的產(chǎn)品非常相似。而且小森還搶在海德堡之前宣布將與蘭達(dá)公司展開合作，共同開發(fā)一款納米數(shù)字印刷機(jī)。這項(xiàng)技術(shù)在理論上將超越前兩款產(chǎn)品，為客戶帶來高質(zhì)量、高效率和低成本的印刷解決方案。

篇10

■王大銳　趙霞

“致密油”（tightoil）最早的定義出現(xiàn)在20世紀(jì)40年代的美國(guó)石油地質(zhì)家學(xué)會(huì)會(huì)刊（AAPGBulletin）上，隨著人們認(rèn)識(shí)的深入，這個(gè)概念一直在不斷地在修改、完善著。目前，致密油已經(jīng)成為一個(gè)專門術(shù)語(yǔ)，代表一種非常規(guī)油氣資源。2011年9月，美國(guó)國(guó)家石油委員會(huì)（NPC）在其的北美地區(qū)油氣資源評(píng)價(jià)中將致密油表述為：“一般來說，致密油蘊(yùn)藏在那些埋藏很深、不易開采的沉積巖層中，這些巖層具有極低的滲透率”；加拿大非常規(guī)資源協(xié)會(huì)(CSUR)對(duì)致密油定義更廣，明確把在已發(fā)現(xiàn)常規(guī)油田周邊的含油區(qū)因?yàn)閮?chǔ)層致密而未納入常規(guī)油田產(chǎn)區(qū)的區(qū)域歸屬于致密油范疇，稱之為“haloplay”（邊緣區(qū)帶），在這些邊緣區(qū)帶，石油通過應(yīng)用水平井、水壓裂等新技術(shù)得以開采。

認(rèn)識(shí)致密油

人們對(duì)致密油的認(rèn)識(shí)是隨著北美地區(qū)頁(yè)巖氣的成功開發(fā)和地質(zhì)理論研究的發(fā)展而展開并深入的——暗色頁(yè)巖及其共生的致密儲(chǔ)層發(fā)育豐富的微米—納米級(jí)孔隙，可以大量成烴、運(yùn)烴和儲(chǔ)烴，形成自生自儲(chǔ)型油氣富集，致密油就是其中之一。

2000年以來，美國(guó)相繼在威利斯頓盆地泥盆系的Bakken組、德克薩斯州南部的EagleFord組、德克薩斯州北部的Fortworth盆地獲得致密油勘探開發(fā)的重大突破，2010年美國(guó)致密油產(chǎn)量突破3.0×107t，使美國(guó)持續(xù)24年的石油產(chǎn)量下降的趨勢(shì)首次得以扭轉(zhuǎn)，到2014年底，美國(guó)境內(nèi)致密油生產(chǎn)井超過2000口，平均單井產(chǎn)油12t/d。預(yù)計(jì)2020年全美致密油的產(chǎn)量將達(dá)到1.5×108t，使美國(guó)原油總產(chǎn)量增加1/3，大大減小了對(duì)外依存度，很大程度上改變了世界能源格局。

在致密油地質(zhì)理論的研究中，致密油的形成與富集機(jī)理備受人們關(guān)注，尤其是大面積分布的微孔隙系統(tǒng)（微米—納米級(jí)孔隙系統(tǒng)）中流體滲流規(guī)律、運(yùn)移和富集機(jī)理，是致密油地質(zhì)理論研究的核心。進(jìn)一步研究表明，在微孔隙系統(tǒng)中，相對(duì)于孔隙度和滲透率，孔喉尺寸大小和分布（即孔喉網(wǎng)絡(luò)體系）是決定儲(chǔ)集層儲(chǔ)集能力和滲流能力更直接更有效的參數(shù)，而且，不同類型的孔喉系統(tǒng)對(duì)應(yīng)不同的流體流動(dòng)規(guī)律，它控制著致密油的形成、運(yùn)移和富集，因此，加快致密油微米—納米多尺度孔喉網(wǎng)絡(luò)體系、流體非線性流動(dòng)聚集機(jī)理研究，是目前致密油研究的重中之重，具有重大理論與現(xiàn)實(shí)意義，亟待加強(qiáng)。

作為一類極為重要且潛力巨大的非常規(guī)油氣資源，我國(guó)致密油地質(zhì)理論研究還處于準(zhǔn)備或起步階段，極大地制約了我國(guó)致密油勘探開發(fā)進(jìn)程。目前，石油地質(zhì)學(xué)和全球油氣勘探目標(biāo)具有從毫米—微米孔的圈閉油氣領(lǐng)域逐漸向納米孔喉的源儲(chǔ)共生連續(xù)型油氣富集新領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后，物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能“納米效應(yīng)”。納米油氣是指用納米技術(shù)研究和開采富集在納米級(jí)孔喉儲(chǔ)集系統(tǒng)中的油氣，包括頁(yè)巖油和氣、致密油和氣等，一般儲(chǔ)集層以納米孔喉為主，局部發(fā)育微米毫米級(jí)孔隙。致密砂質(zhì)巖油存在介于400～900nm的納米級(jí)孔隙中。納米油氣的主要特征是：（1）源儲(chǔ)共生，致密儲(chǔ)集層與油氣連續(xù)分布；（2）源內(nèi)滯留或短距離運(yùn)移；（3）以擴(kuò)散作用、分子作用、異常高壓（排烴壓力）等為主，非浮力富集；（4）一般單井無自然工業(yè)產(chǎn)量，需研發(fā)納米系列技術(shù)。納米級(jí)孔隙的發(fā)現(xiàn)豐富了孔隙類型，使儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征研究精度大大提高，為解決非常規(guī)儲(chǔ)層孔隙特征、連續(xù)型油氣富集機(jī)理提供了重要研究思路與方法，對(duì)推動(dòng)致密油、致密氣、頁(yè)巖油、頁(yè)巖氣、納米油氣的工業(yè)開采具有重要科學(xué)意義。

針對(duì)我國(guó)致密油特殊形成條件，通過對(duì)四川盆地中北部侏羅系油藏特征研究，我國(guó)學(xué)者提出致密油概念和特征——致密油是一種特殊類型的大面積非常規(guī)油聚集，沒有明顯圈閉界限；沒有明顯邊、底水及油水界面，浮力與重力分異不明顯，缺少大規(guī)模二次運(yùn)移，源內(nèi)或近源聚集；儲(chǔ)層具有特低孔滲、雙重介質(zhì)特征，連續(xù)分布在斜坡及凹陷區(qū)，不受局部構(gòu)造控制而受巖性控制。并認(rèn)為致密油是致密儲(chǔ)層油的簡(jiǎn)稱，是指覆壓基質(zhì)滲透率小于或等于0.1mD的砂質(zhì)巖、灰?guī)r等儲(chǔ)集油層、石油經(jīng)過短距離運(yùn)移而富集的非常規(guī)油氣資源。2013年，考慮到鄂爾多斯盆地石油勘探開發(fā)實(shí)際,我國(guó)學(xué)者又將儲(chǔ)集層地面空氣滲透率小于0.3mD，賦存于油頁(yè)巖及其互層共生的致密砂巖儲(chǔ)層中,石油未經(jīng)過大規(guī)模長(zhǎng)距離運(yùn)移的油藏稱為致密油,包括致密砂巖油和頁(yè)巖油兩大類。

經(jīng)過近幾年深入研究，我國(guó)石油地質(zhì)學(xué)者從機(jī)理上進(jìn)一步將致密油特征歸結(jié)為：（1）大面積源儲(chǔ)共生，圈閉界限不明顯；（2）微孔隙流體流動(dòng)，非浮力富集，水動(dòng)力效應(yīng)不明顯；（3）油水分布復(fù)雜，異常壓力，裂縫高產(chǎn)；（4）非達(dá)西滲流為主；（5）短距離運(yùn)移為主；（6）納米級(jí)孔喉連通體系為主，并認(rèn)為納米級(jí)孔喉連通系統(tǒng)是致密油運(yùn)移富集機(jī)理的根本。

近幾年來，非常規(guī)連續(xù)型油氣富集理論的發(fā)展和致密儲(chǔ)層中納米孔隙系統(tǒng)及其中賦存石油的重大發(fā)現(xiàn)，都為非常規(guī)致密砂、灰?guī)r油氣的開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。它突破了常規(guī)圈閉和常規(guī)儲(chǔ)層高部位富集和找油的理論，為今后非常規(guī)油氣資源的勘探和開發(fā)奠定了十分重要的理論基礎(chǔ)。這些研究不僅規(guī)范和加深了對(duì)致密油特征的認(rèn)識(shí)，而且也逐漸明確了微米—納米孔喉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在致密油運(yùn)聚富集中的至關(guān)重要的作用。

致密油開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)

世界公認(rèn)，致密油在美國(guó)的勘探開發(fā)取得了重大突破，主要取決于其勘探開發(fā)技術(shù)的創(chuàng)新，而美國(guó)人在致密油成藏研究方面的報(bào)道很少?，F(xiàn)已證實(shí)，致密油儲(chǔ)層中，納米級(jí)孔隙占據(jù)總體孔隙主體，決定了其低孔-超低滲的物性及特殊的流體運(yùn)聚成藏機(jī)理。但遺憾的是，目前這種極為重要和特殊的流體運(yùn)聚成藏機(jī)理尚未得到有效的揭示，極大制約了致密油勘探開發(fā)進(jìn)程，是目前亟待解決的重大理論與現(xiàn)實(shí)問題。致密油成藏機(jī)理涉及的重要問題較多，首要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題就是儲(chǔ)層致密與油氣成藏的關(guān)系，即儲(chǔ)層先成藏后致密、先致密后成藏還是邊成藏邊致密，目前尚未公認(rèn)觀點(diǎn)。

近年來，盡管我國(guó)一些學(xué)者研究了致密儲(chǔ)層超微觀孔隙空間中流體運(yùn)移的動(dòng)力、流動(dòng)方式、運(yùn)移途徑、流動(dòng)狀態(tài)等流動(dòng)規(guī)律，取得了一些重要成果，比如認(rèn)識(shí)到致密儲(chǔ)層與常規(guī)油氣儲(chǔ)層不同。致密油儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以低孔特低滲透系統(tǒng)的納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)為主，毛細(xì)管壓力大，浮力不起主要作用，流體運(yùn)移主要靠源儲(chǔ)壓力差（烴源巖中由于熱力生烴增壓作用、欠壓實(shí)、黏土脫水等產(chǎn)生的異常高壓與儲(chǔ)層中的毛細(xì)管力之差）提供動(dòng)力，且流體在致密儲(chǔ)層中流動(dòng)不符合達(dá)西定律。也就是說，在致密油儲(chǔ)層的納米級(jí)微觀孔隙系統(tǒng)中，流體運(yùn)移動(dòng)力、流動(dòng)方式、運(yùn)移途徑、運(yùn)移相態(tài)、富集場(chǎng)所與常規(guī)儲(chǔ)層的毫米級(jí)或微米級(jí)儲(chǔ)層空間完全不同。

在以納米孔隙為主的孔喉網(wǎng)絡(luò)體系中流體的微觀流動(dòng)機(jī)理、滲流規(guī)律仍不清楚，這使得對(duì)應(yīng)于納米級(jí)孔喉儲(chǔ)集空間中油氣的流動(dòng)機(jī)制、賦存狀態(tài)及最終可動(dòng)用程度，成為致密油勘探生產(chǎn)最為關(guān)注的重大科學(xué)問題：（1）在什么樣的動(dòng)力作用下，烴源巖中生成的石油為什么能夠在致密儲(chǔ)層超微觀的微米—納米孔喉系統(tǒng)大面積地短距離運(yùn)移，并在其中大范圍地富集起來，形成連續(xù)型富集的致密油藏？其運(yùn)移的動(dòng)力、相態(tài)、方式、路途是什么？即石油流體在致密儲(chǔ)層微米——納米多尺度孔喉系統(tǒng)中流動(dòng)、富集的機(jī)理是什么？符合什么樣的流體滲流規(guī)律？（2）在致密儲(chǔ)層微米—納米多尺度孔喉系統(tǒng)中是否存在阻止流體繼續(xù)流動(dòng)的下限條件？如果有，那么控制致密儲(chǔ)層微米—納米孔喉網(wǎng)絡(luò)體系中流體耦合流動(dòng)下限的主要地質(zhì)因素是什么？致密油儲(chǔ)層中流體流動(dòng)的物性下限是多少？

由于致密油復(fù)雜的孔喉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和“神奇”的超微觀納米效應(yīng)，使得致密油研究具有很強(qiáng)的探索性和挑戰(zhàn)性，比如：（1）超微觀空間：致密油賦存于微米—納米的超微觀孔隙空間中，使得常規(guī)的技術(shù)與手段難以有效進(jìn)行致密油賦存狀態(tài)、孔隙結(jié)構(gòu)、孔喉網(wǎng)絡(luò)體系等關(guān)鍵現(xiàn)象的觀察和分析，必須采用高精尖的先進(jìn)納米技術(shù)；

（2）難以預(yù)測(cè)的納米效應(yīng)：在納米級(jí)孔隙系統(tǒng)和孔喉網(wǎng)絡(luò)體系下，流體的流動(dòng)與聚集會(huì)產(chǎn)生特殊的納米效應(yīng)，使得致密油運(yùn)移聚集特征和機(jī)制充滿神秘性和不確定性，油氣在微米—納米級(jí)多尺度孔喉系統(tǒng)中的生成、吸附、解析、擴(kuò)散、聚集與采出等重大理論問題研究難度巨大；

（3）復(fù)雜的控制因素：有復(fù)雜的宏觀地質(zhì)因素如構(gòu)造、沉積、成巖及其演化，又有復(fù)雜的微觀因素如孔隙結(jié)構(gòu)、孔喉網(wǎng)絡(luò)、微觀滲流特征、流體運(yùn)移動(dòng)力與阻力、復(fù)雜的多相共存關(guān)系等等，使得研究的結(jié)果充滿不確定性和風(fēng)險(xiǎn)性。

在納米級(jí)（孔喉直徑小于1μm）孔喉中流體與周圍介質(zhì)之間存在巨大的黏滯力和分子作用力，一般條件下，流體不能自由流動(dòng)，形成“滯留”，即使改變溫壓條件也僅能以分子或分子團(tuán)的狀態(tài)進(jìn)行擴(kuò)散，如粉細(xì)砂質(zhì)巖、頁(yè)巖、黏土等非常規(guī)致密層的孔喉即屬該種類型，需用納米技術(shù)開采。常規(guī)油氣藏儲(chǔ)集體發(fā)育毫米級(jí)或微米級(jí)孔喉介質(zhì)，毛細(xì)管阻力較小，符合達(dá)西滲流規(guī)律。油氣從烴源巖排出后，經(jīng)浮力驅(qū)動(dòng)發(fā)生二次運(yùn)移，通過一系列輸導(dǎo)體系，在相對(duì)獨(dú)立的常規(guī)圈閉（在相對(duì)低勢(shì)區(qū)）富集成藏，具有明確的圈閉度量要素，浮力作用下油氣“滲流”或“管流”成藏是常規(guī)油氣的根本特征。而在納米級(jí)微觀孔隙系統(tǒng)中，流體的驅(qū)動(dòng)力、流動(dòng)方式、運(yùn)移途徑、富集場(chǎng)所與毫米級(jí)或微米級(jí)儲(chǔ)層空間完全不同。

賈承造院士等研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)致密油主要發(fā)育納米級(jí)微觀孔喉網(wǎng)絡(luò)體系，兼具生、儲(chǔ)、蓋等多項(xiàng)功能，其形成機(jī)制明顯不同于傳統(tǒng)油氣圈閉成藏。相對(duì)于孔隙度和滲透率，孔喉尺寸大小和分布是決定儲(chǔ)集層儲(chǔ)集能力和滲流能力更直接的參數(shù)，油氣水在納米孔喉中滲流能力差，相態(tài)分異難，超微觀儲(chǔ)集空間體系中強(qiáng)大的毛管壓力限制了浮力在油氣富集中的作用，油氣被滯留吸附，主要依靠超壓驅(qū)動(dòng)，油氣在源儲(chǔ)壓差的作用下就近發(fā)生層狀運(yùn)移，運(yùn)移距離短但排烴效率高。運(yùn)移動(dòng)力以烴源巖排烴壓力為主，受生烴增壓、欠壓實(shí)和構(gòu)造應(yīng)力等控制，富集阻力主要為毛細(xì)管壓力，二者耦合控制含油氣邊界，致密油運(yùn)移以滲流擴(kuò)散作用為主，借助源儲(chǔ)共生的地質(zhì)條件，油氣發(fā)生短距離運(yùn)移。這樣，就決定了致密油大面積連續(xù)型或準(zhǔn)連續(xù)型富集的根本特征。

致密油連續(xù)型納米孔喉油氣的提出，突破了常規(guī)儲(chǔ)層物性下限與傳統(tǒng)圈閉找油的理念，要尋找大面積展布的非常規(guī)儲(chǔ)集體，關(guān)鍵在于弄清大規(guī)模納米孔喉儲(chǔ)層的致密背景與油氣生成、排聚（強(qiáng)調(diào)全過程、連續(xù)性）過程的時(shí)空匹配。

可以說，大面積分布的微米—納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)和孔喉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是致密油儲(chǔ)層最基本特征，孔隙結(jié)構(gòu)決定致密油的儲(chǔ)集性能，而孔喉連通體系決定其低孔-超低滲的物性和特殊的流體運(yùn)聚、富集機(jī)理，流體流動(dòng)的物性下限決定了致密油運(yùn)移的最大距離和聚集最大邊界；因此，研究致密油孔喉體系及其流體流動(dòng)機(jī)理、流動(dòng)下限具有特別重要的意義，而恒速壓汞、納米-CT及高分辨率場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡技術(shù)等則是精細(xì)刻畫和系統(tǒng)表征致密油儲(chǔ)層微米—納米級(jí)多尺度微觀孔喉結(jié)構(gòu)和孔喉系統(tǒng)及其流體非線性流動(dòng)特征、流動(dòng)下限最有效技術(shù)方法。

由于對(duì)致密油的研究剛剛開始，致密油儲(chǔ)層微米—納米孔隙結(jié)構(gòu)、孔喉體系及其流體流動(dòng)機(jī)制的研究尚處于起步階段，對(duì)致密儲(chǔ)層中的流體運(yùn)移、富集機(jī)制的認(rèn)識(shí)多為主觀推斷，極大制約致密油理論發(fā)展與勘探開發(fā)進(jìn)程，迫切需要加大研究力度。

我們準(zhǔn)備好了嗎？

美國(guó)致密油勘探開發(fā)的成功給我國(guó)致密勘探開發(fā)帶來啟發(fā)和希望。

由于致密油的研究起步較晚，致密油的概念近兩年才在國(guó)內(nèi)得到廣泛的接受和采用?？碧綄?shí)踐證實(shí)，致密油資源在中國(guó)廣泛分布：包括鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組、準(zhǔn)噶爾盆地三疊系蘆草溝組、四川盆地中一下侏羅系、松遼盆地白堊系青山口組一泉頭組，都發(fā)現(xiàn)豐富的致密油資源。江漢、酒泉、三塘湖、泌陽(yáng)等盆地或坳陷也證實(shí)存在致密油資源，據(jù)我國(guó)石油專家賈承造院士等人的預(yù)測(cè)，中國(guó)主要盆地的致密油分布面積達(dá)20×104km2，地質(zhì)資源總量為106.7×108～111.5×108t，可采資源量為13×108～14×108t，勘探開發(fā)潛力巨大，是最具有潛力的能源接替領(lǐng)域之一，主要分布在鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾、松遼、渤海灣和四川等盆地中，是未來勘探開發(fā)的重點(diǎn)。

針對(duì)致密油運(yùn)聚成藏的非常規(guī)機(jī)理，應(yīng)該采用先進(jìn)的納米科技理念來指導(dǎo)研究思路。實(shí)際地質(zhì)觀察包括野外地質(zhì)考察和室內(nèi)巖芯觀察描述兩種工作。兩者均是最直接、最方便觀察和研究致密油源儲(chǔ)共生關(guān)系的有利場(chǎng)所，通過巖芯描述和實(shí)地觀察致密油源儲(chǔ)地質(zhì)剖面，并進(jìn)行取樣分析，可以獲得不同類型致密油源儲(chǔ)共生組合類型的第一手資料，為致密油源儲(chǔ)共生組合劃分與研究、致密油儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的分析、孔喉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總結(jié)提供依據(jù)。

微米—納米級(jí)多尺度孔喉連通系統(tǒng)是致密油大面積短距離運(yùn)移、富集的根本特征和原因。將納米科技的理念引入致密油的研究是致密油理論發(fā)展與實(shí)踐必然趨勢(shì)。微米-納米級(jí)孔喉連通網(wǎng)絡(luò)決定了非浮力作用下油氣原位滯留和短距離擴(kuò)散運(yùn)聚的機(jī)理，利用納米技術(shù)、加強(qiáng)油氣在納米孔喉系統(tǒng)中的生成、吸附、解析、擴(kuò)散和富集能力等油氣系統(tǒng)的研究具有重要意義。納米級(jí)孔隙系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，改變了微米級(jí)孔隙是油氣儲(chǔ)層唯一微觀孔隙的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，為認(rèn)識(shí)常規(guī)油氣局部富集，非常規(guī)油氣連續(xù)富集的地質(zhì)特征、研究連續(xù)型油氣富集機(jī)理、增加資源潛力具有重要的科學(xué)意義。運(yùn)用納米理念進(jìn)行致密油運(yùn)聚成藏研究，應(yīng)該是今后致密油研究的發(fā)展方向。

分析測(cè)試手段的應(yīng)用主要是針對(duì)致密油特殊的源儲(chǔ)共生關(guān)系及普遍發(fā)育的微米—納米孔喉系統(tǒng)，采用恒速壓汞以及先進(jìn)的納米-CT三維無損掃描成像、高分辨率場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡等尖端技術(shù)來系統(tǒng)刻畫和研究致密油儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)、孔喉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、致密油賦存狀態(tài)、模擬流體流動(dòng)、運(yùn)移動(dòng)力、相態(tài)、路徑，尋找致密油儲(chǔ)層微米—納米孔喉網(wǎng)絡(luò)體系中流體耦合流動(dòng)規(guī)律，揭示流體運(yùn)移、富集機(jī)理。其中壓汞毛管壓力曲線法可定性、定量的研究?jī)?chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)、評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能，可獲得微米—納米孔喉系統(tǒng)的各類參數(shù)，包括反映孔喉大小的最大孔喉半徑、孔喉半徑中值等，反映孔喉分選性的分選系數(shù)、孔喉歪度和孔喉豐度等，反映孔喉連通性的滲透能力的排驅(qū)壓力、壓力中值和驅(qū)油效率等。納米-CT三維無損掃描成像技術(shù)可獲得致密油儲(chǔ)層的微米—納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)、孔喉網(wǎng)絡(luò)、致密油賦存狀態(tài)、顆粒表面結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及物性參數(shù)等，為致密油儲(chǔ)層流體流動(dòng)機(jī)理奠定基礎(chǔ)。

將實(shí)際地質(zhì)觀察描述與分析測(cè)試相結(jié)合，可以將宏觀地質(zhì)現(xiàn)象研究與微觀地質(zhì)特征精細(xì)刻畫有機(jī)結(jié)合起來，有助于更好地總結(jié)致密油源儲(chǔ)共生關(guān)系、精細(xì)刻畫儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)與孔喉網(wǎng)絡(luò)特征以及流體在微米—納米孔隙結(jié)構(gòu)與孔喉網(wǎng)絡(luò)體系中的耦合流動(dòng)規(guī)律等。

典型實(shí)例剖析指以已證實(shí)的致密油藏為對(duì)象，開展不同類型源儲(chǔ)組合的致密油運(yùn)移、聚集與富集條件、過程研究，從宏觀上總結(jié)其成藏與富集模式，為下一步進(jìn)行致密油儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)、微米—納米孔喉網(wǎng)絡(luò)輸導(dǎo)體系及其流體耦合流動(dòng)、富集機(jī)理模擬實(shí)驗(yàn)提供良好的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

微米—納米孔喉網(wǎng)絡(luò)體系中流體流動(dòng)的機(jī)理十分復(fù)雜，不僅要從理論上進(jìn)行研究，模擬實(shí)驗(yàn)也是重要的研究手段，目的是揭示在實(shí)驗(yàn)條件下致密油不同源儲(chǔ)組合類型儲(chǔ)層的微米—納米孔喉系統(tǒng)中流體運(yùn)移、富集的路徑、方式、相態(tài)和流動(dòng)規(guī)律等，為機(jī)理性解釋提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。