導語：如何才能寫好一篇高分子材料的定義，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞： 高分子材料； 本構關系； Abaqus； UMAT； VUMAT

中圖分類號： TB324； TB115.1文獻標志碼： B

引言

高分子材料在日常生活中有著廣泛的應用，因此其不可避免地出現(xiàn)在仿真分析中.當前沒有一種商業(yè)軟件具有適合高分子材料的材料本構模型.Abaqus是一款優(yōu)秀的商業(yè)軟件，其提供的子程序接口UMAT/VUMAT允許用戶根據(jù)使用需求自定義材料本構.[1]使用該方法，可有效解決在仿真中由于材料本構不適用而導致的仿真與實際測試差異過大的問題.

1高分子材料本構一般描述方法

業(yè)界通常使用彈塑性本構定義高分子材料的材料屬性.屈服強度一般取材料曲線上第一個峰值點.彈性模量的取法有2種不同的方式：對于應力應變關系曲線有明顯直線段的，以第一段直線的斜率作為材料的彈性模量（切線法）；對于曲線沒有明顯直線段的材料，則使用原點與屈服點連成的直線的斜率作為彈性模量（割線法）.2種方式與真實應力應變曲線的比較見圖1.圖 1高分子材料測試材料曲線與仿真曲線比較

由圖1可知，無論使用何種方式，仿真使用的應力應變曲線都與實際材料的應力應變曲線有較大差異.將切線法獲得材料數(shù)據(jù)代入到手機電池蓋三點彎曲中進行仿真，見圖2，其仿真與測試力位移曲線在最高點的差異約為23%，見圖3.

對于手機等一些電子類產(chǎn)品，高分子材料的仿真非常重要.在跌落或彎折測試中，高分子材料的應力應變關系與彈塑性本構的差異造成仿真預測不準確，必須定義正確的高分子材料本構.

2Abaqus VUMAT子程序

Abaqus提供豐富的材料本構模型庫，能夠滿足絕大多數(shù)仿真材料模型的需要；同時，還提供UMAT/VUMAT子程序接口，讓用戶可以用FORTRAN語言編程，自己定義需要的材料本構模型，對Abaqus材料庫中沒有包含的材料進行計算.幾乎可以把用戶材料屬性賦予Abaqus中的任何單元，其中UMAT用在隱式仿真計算中，VUMAT用在顯式仿真計算中.由于隱式計算與顯式計算的差別，導致UMAT與VUMAT也有一定的差異，但是經(jīng)過簡單的改寫即可完成它們之間的轉換.

本文使用準靜態(tài)仿真分析方法，屬于顯式求解，所以只介紹VUMAT.

3高分子材料VUMAT本構介紹

由圖1可知，高分子材料的本構與彈塑性本構最大的差異在于彈性段是直線還是曲線.彈性段的路徑也直接影響到卸載的路徑.因此，對高分子材料本構的定義關鍵在于非線性彈性段的實現(xiàn)，即要根據(jù)當前的應力值實時獲取下一增量步所用的彈性模量值.程序整體流程見圖4.

圖 4程序整體流程

3.1彈性段多段線性的實現(xiàn)

在彈性段，程序根據(jù)彈性模量和泊松比計算應力增量.由于彈性段為非線性，需要根據(jù)應力或應變更新用于計算的彈性模量值，直至達到屈服點，因此需要在輸入文件中輸入材料真實應力應變曲線，通過查表計算的函數(shù)，根據(jù)當前應力σ所在的位置，計算當前的彈性模量.應力應變曲線輸入時，輸入格式為：

用查表的方法，直到σn

3.2卸載路徑的選擇

屈服發(fā)生后，需要選擇彈性模量參與相關計算，有2個作用：一是用來計算屈服后加載段的應力試探值（不對該增量步真實應力產(chǎn)生影響，只起對比判斷的作用）；二是用來作為屈服后卸載的路徑（為實現(xiàn)不同卸載路徑，在程序中設置一個flag位，其值由用戶自己輸入），用戶可以根據(jù)實際的需要選擇卸載的路徑.如圖4中，共設置3種卸載路徑：沿切線卸載、沿割線卸載以及沿曲線卸載等.用戶也可以根據(jù)需要增加其他的卸載方式.

4子程序的驗證

為驗證子程序是否能實現(xiàn)設計的功能，取一個1/8的網(wǎng)格模型進行單軸拉伸仿真，單元類型為C3D8R.輸出其應力應變曲線，與材料真實應力應變曲線比較，見圖5.

圖 5使用VUMAT后加載應力應變曲線與材料曲線對比

使用VUMAT后，加載的應力應變曲線與材料測試得到的真實應力應變曲線完全重合，說明VUMAT可以完全反映材料在加載過程中的力學行為.在卸載過程中，分別實現(xiàn)沿彈性段的切線、割線以及曲線卸載.

為進一步驗證，將VUMAT用于圖2所示的手機電池蓋三點彎模型中進行仿真與試驗對比.在使用彈塑性本構模型時，仿真與測試力位移曲線的最大差異約為23%，而引入使用VUMAT編寫的高分子材料本構后，其仿真與測試的差異減少到4.5%，見圖6.從實際項目的驗證結果看，使用VUMAT后電池蓋測試的力位移曲線與仿真的力位移曲線基本重合，仿真與測試的差異也明顯減小.將該本構應用于其他高分子材料和實際案例，其仿真精度均明顯改善，也說明該子程序在實際工程中的適用性.

圖 6使用VUMAT后電池蓋力位移曲線對比

5結束語

使用VUMAT子程序后，高分子材料在加載段的力學特性與測試的真實應力應變曲線一致，同時將其應用在工程實際問題上，也與測試曲線基本一致，驗證該程序的適用性.由于高分子材料的卸載特性較為復雜，還需進一步研究，所以程序只給出3種方式供用戶按照實際需求進行選擇.

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從19世紀中期開始到現(xiàn)在，經(jīng)過了這么長時間的不斷發(fā)展，高分子體系已經(jīng)從高分子改性逐漸向高分子合成、構筑、光電功能高分子等方向轉變。人們的生活也從高分子化學中受益匪淺，小到日?？梢姷牟牧稀⒂推嵋约巴苛系?，大到在科研研究方面使用的高分子聚合物、分離膜、酶、樹脂等?，F(xiàn)在對高分子化學的研究方向已經(jīng)轉向了新功能材料，在目前快速發(fā)展的情況下看，高分子化學會和其它學科相互之間相繼結合穿插，一定會在納米材料、智能等一系列研究領域中廣泛使用，適應現(xiàn)代化可持續(xù)發(fā)展的目標，使所有研究項目都向綠色科學方向發(fā)展。

一、現(xiàn)如今高分子化學的發(fā)展情況

自從20世紀到現(xiàn)在，隨著工業(yè)技術的快速發(fā)展，天然資源已經(jīng)露出了疲態(tài)，科學家們已經(jīng)開始使用高分子化學進行材料的合成。有數(shù)字表明，在之前的40年中，使用材料的速度正在以每10年五倍增長，人類三大合成材料，其中包括塑料、橡膠、纖維，在使用過程中表現(xiàn)出了令人驚訝的增長速度。新型的材料，特別表現(xiàn)在合成材料，在工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、電子技術方面都被廣泛使用，極大的支撐著人類的日常生活，是使國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的必要動力源泉。

二、高分子化學不同領域的使用分析

使用高分子化學的研究都處于高端技術領域，它的發(fā)展方向一定會和社會發(fā)展的方向和各種行業(yè)發(fā)展要求相適應。以后的高分子化學一定會其它領域相互融合，高分子材料的使用注定會減少人類對自然資源的依賴程度，逐漸向納米、綠色和智能等方向轉變，在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標中占據(jù)了非常重要的位置。

2.1 使地球更加綠色化

在現(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達的城市，天空中都會飄著非常濃郁的黑煙，對人們的日常生活有非常嚴重的污染。綠色，在現(xiàn)在被認為是沒有污染、再生性或者可以循環(huán)使用。在沒有污染方面，我們需要做的就是減少工業(yè)廢棄物的排放、相對的減少污染源?，F(xiàn)在的情況表明，化學行業(yè)中具有污染和治理兩個方面的性質(zhì)，可以對綠色使用材料進行研究，也可以繼續(xù)對環(huán)境造成惡化。例如：在研制的過程中使用的催化劑、溶解劑、中間物品等，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢棄液體等都是對環(huán)境造成影響的主要元兇，若長期的進行排放，會對環(huán)境造成嚴重的影響，甚至會導致不可逆轉的事情發(fā)生。

2.2 減少的自然資源的使用依賴

目前研究的高分子合成材料對石油具有很強的依賴性，眾所周知，石油是經(jīng)過地球非常漫長孕育才出現(xiàn)的，另外，石油也是現(xiàn)如今人類社會非常重要的能源，石油資源現(xiàn)在正在快速的減少，而且不能快速的進行補充，所以人們現(xiàn)在非常急切的找到可以代替石油使用的資源，這已經(jīng)成為現(xiàn)在高分子化學研究中非常重要的課題。在對物質(zhì)中原子和分子的比率進行調(diào)節(jié)，對物質(zhì)的微觀特性、宏觀特性以及表面性質(zhì)進行加強控制，也許這種物質(zhì)就會滿足一些行業(yè)的使用要求，當這種情況出現(xiàn)的時候就可以把這種物質(zhì)作為材料使用。所以，在對材料進行配置的時候就會減少對不可再生資源的依賴程度，并對使用材料和環(huán)境進行相互協(xié)調(diào)，這是現(xiàn)如今化學研究當中非常重要的領域?，F(xiàn)在很多高分子合成材料都非常依賴石油資源。想要解決目前的情況，可以對天然高分子進行利用，這其中也應該包含對無機高分子的不斷探索和研究。

現(xiàn)在由石油合成的高分子材料，主要因為原子中以碳為主要元素，其中還含有少量的氮、氧等原子，所以被稱為有機高分子。無機高分子是因為主鏈上的組成原子中不含碳。根據(jù)元素的性質(zhì)進行判斷，大約有40～50種元素可以成為長鏈分子?，F(xiàn)在引起科學家高度重視的一種無機高分子，它的主鏈上都是硅原子，并且含有有機側鏈的聚硅烷。

2.3 使高分子材料不斷納米化

現(xiàn)在很多高分子化學反應中的原子經(jīng)過重新排列組合之后的反應空間要比原子的大小大出很多，所以，化學反應的研究要在一個受限空間之中進行。若在有限的空間中，像納米量級的片層當中，小型分子由于和片層分子相互作用而且還在一個比較受限的空間內(nèi)進行排列，之后產(chǎn)生單體聚合，聚合之后的產(chǎn)物的拓撲結構不會再受限的空間內(nèi)進行全部的復制，這種情況和自由空間的結果完全不同。我們也許會在受限制空間內(nèi)進行聚合反應的分子中提煉出高分子納米化學的定義。化學的研究對象基本都是納米量級的分子和原子，但是因為沒有精細的方式，沒有達到可以在納米尺度上精確控制分子或者原子的程度，所以現(xiàn)如今很難做到對分子的精準設計，使化學的合成讓人感覺非常的粗放。高分子化學在納米程度上精要精確的按照分子設計，在此基礎上確定分子鏈中的原子配比位置以及相互結合的方式，通過納米技術對分子、原子和分子鏈進行非常精確的控制，達到對高分子各級結構的位置確定。這樣就可以精確的控制新合成材料的功能和特性。

2.4 面向智能材料的高分子化學研究路線

20世紀的人類社會是以合成材料為標志的，在21世紀人類社會的標志將會是智能材料。高分子化學仍然是進入智能材料時期非常重要的組成部分。材料自身具有的功能可以根據(jù)外部條件的變化，有意識的進行調(diào)節(jié)和修復等一系列措施，這就是智能材料的基本定義?，F(xiàn)在科學家已經(jīng)了解高分子有軟物質(zhì)這一特征，簡單說就是可以對外場具有反應。

三、結語

隨著社會的不斷發(fā)展，人類把能源、信息以及材料稱為支撐科技革命的重要力量，而且材料也是能源以及信息不斷發(fā)展的基礎所在。從出現(xiàn)合成有機高分子材料開始，人類就在不斷的進行研究和探索，希望可以找到使用廣泛的新型材料，可以廣泛的使用在計算機、生物、海洋等一系列領域當中。高分子材料正在向高性能、多功能方向不斷前進，正在不斷適應快速發(fā)展的今天，出現(xiàn)了很多功能非常強健并且廣泛使用的高分子材料。

參考文獻

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篇3

高分子材料是金屬和玻璃的良好替代品,在工業(yè)領域中應用日趨廣泛。如汽車業(yè)、電子產(chǎn)品、包裝業(yè)及醫(yī)療器械等諸多產(chǎn)業(yè)中都離不開各種工程高分子材料[1].由于采用激光透射焊接技術對熱塑性高分子材料進行焊接具有許多優(yōu)點[2-6],如表面成型質(zhì)量好,能形成精密、牢固和密封的焊縫,樹脂降解少,產(chǎn)生的碎屑少,不會產(chǎn)生污染等,近年來,得到迅速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化。國外已經(jīng)開始將塑料激光焊接應用于汽車、電子和醫(yī)療等行業(yè),如日本豐田公司現(xiàn)已采用多關節(jié)機器人組合的光纖激光器進行批量生產(chǎn)PA6高分子材料進氣歧管,取代了以往的螺栓連接方式,減小了進氣歧管的體積和重量,提高了其生產(chǎn)效率;奔馳公司將激光焊接應用于制造汽車的電子開門器,提高了外形和焊接接頭質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

傳統(tǒng)焊接方法中,采用激光頭旋轉或工作臺旋轉的方式,對環(huán)形焊縫沿周線旋轉焊接。而關于環(huán)形焊縫的激光同步焊接方法,國內(nèi)外還沒有相關報導。總之,目前國內(nèi)外研究主要集中在焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響,研究結果表明,激光的光強分布[7-10]、焊接速度[11-12]、透光焊接件的光學性能[13]及吸光劑[14]是影響結合質(zhì)量的主要因素。本文利用光纖激光研究了環(huán)形激光束的形成原理,設計出能產(chǎn)生環(huán)形激光束的激光焊接頭,研究了不同激光功率和輻照時間對拉伸剪切強度的影響,確定了TPV-彈性體和PP-聚丙烯的最佳工藝參數(shù),實現(xiàn)了高分子材料環(huán)形焊縫超高速同步焊接,提高了生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。

2、試驗材料及方法

2.1試驗材料及設備

內(nèi)部(黃色)高分子材料(TPV-彈性體)為透射激光高分子材料,其外緣厚度為2mm,內(nèi)緣厚度為3mm.

外部(黑色)高分子材料(PP-聚丙烯)為吸收激光高分子材料,其外緣厚度為3mm及內(nèi)緣厚度為1mm.其搭接部分厚度為(2+1)mm.

環(huán)形激光束試驗系統(tǒng)示意圖如圖1所示,該試驗系統(tǒng)由光纖激光器(2.0kW)、環(huán)形激光焊接頭、水冷機、光束測量儀及焊接工裝夾具等組成。工裝夾具部分由工作臺、熱塑性激光吸收材料、熱塑性激光透射材料、高強螺栓和墊圈及激光透射壓板組成。用光束測量儀測量了環(huán)形激光束的輪廓,并由JIS標準確定了激光束直徑,即光束強度為最大光束強度的1/e2時對應的直徑被定義為光束直徑。

2.2環(huán)形激光束形成原理

環(huán)形激光束的形成原理如圖2所示。該原理圖包括一枚準直鏡,第一枚圓錐透鏡、第二枚圓錐透鏡,第一枚和第二枚圓錐透鏡的頂角均為110°,直徑均為50mm.各符號的含義:f為準直鏡的焦！距(分別為f=60mm和f=80mm)、NA為激光束的數(shù)值孔徑(0.11rad),D為通過準直鏡激光束的直徑,2R為通過第二枚圓錐透鏡激光束的外徑,2r為通過第二枚圓錐透鏡激光束的內(nèi)徑,H1和H2為第一枚和第二枚圓錐透鏡的厚度(均為21mm),L12為第一枚圓錐透鏡和第二枚圓錐透鏡之間的距離,θ1為準直后的激光束經(jīng)過第一枚圓錐透鏡的入射角,θ2為經(jīng)過第一枚圓錐透鏡后的折射角,光學鏡片折射率均為1.46,空氣的折射率為1.00.

光纖輸出端發(fā)出的激光束照射到準直鏡,激光束到準直鏡的距離為準直鏡的焦距,經(jīng)過準直鏡后,激光束變?yōu)槠叫泄馐?其直徑為D;由于第一枚圓錐透鏡和第二枚圓錐透鏡的頂角均為110o,所以穿過準直透鏡后的平行光束照射到第一枚圓錐透鏡上,然后折射到第二枚圓錐透鏡上,穿過第二枚圓錐透鏡后,將形成外徑為2R和內(nèi)徑為2r的環(huán)形激光束,環(huán)形激光束的光環(huán)寬度為R-r.由原理圖進一步可知,隨著準直鏡焦距的增加,激光束經(jīng)過準直鏡入射到第一枚圓錐透鏡的直徑D增加,經(jīng)過兩枚頂角相對的圓錐透鏡折射后,導致環(huán)形激光束的內(nèi)徑減小,而外徑不變,從而使環(huán)形激光束的光環(huán)寬度增加;隨著第一枚圓錐透鏡和第二枚圓錐透鏡之間距離L12增加,環(huán)形激光束的外徑和內(nèi)徑同時增加,而環(huán)形激光束的光環(huán)寬度幾乎不變。另外,由原理圖可知,準直鏡、第一枚圓錐透鏡及第二枚圓錐透鏡的同軸性,將直接影響到環(huán)形激光束強度分布的均勻性。

3、試驗結果與討論

3.1環(huán)形激光束的特性

當準直鏡的焦距f及第一枚圓錐透鏡與第二枚圓錐透鏡之間的距離L12變化時,環(huán)形激光束的分析結果如表1、圖3及圖4所示。分析過程中,激光輸出功率(300W)恒定不變。

光的折射定律如下式所示:

然后,根據(jù)正弦定理計算得出不同f及L12下的環(huán)形激光束尺寸。

由表1和圖3的實際測量值與理論計算值研究分析結果表明,隨著準直鏡焦距的增加,激光束的外徑幾乎沒有變化,而內(nèi)徑減小,所以隨著準直鏡焦距的增加激光束的光環(huán)寬度也增加。由試驗結果可知,實際測量值與理論計算值基本吻合。

由表1和圖4的實際測量值與理論計算值研究分析結果表明,隨著間距L12的增加,環(huán)形激光束的內(nèi)徑和外徑同時增加,而環(huán)形激光束的光環(huán)寬度幾乎不變。由試驗結果可知,實際測量值與理論計算值基本吻合。

3.2環(huán)形激光束的強度分布

通過上述的分析可知,環(huán)形激光束的強度(能量密度)分布不均勻。造成這一現(xiàn)象的主要原因是由于準直鏡、第一枚圓錐透鏡及第二枚圓錐透鏡的同軸性較差的緣故。通過上述三枚光學鏡片的同軸性調(diào)節(jié),可獲得能量密度分布均勻的環(huán)形激光束,其結果如圖5所示。

3.3高分子材料的超高速激光焊接

高分子材料的激光透射焊接原理,即在一定壓力條件下,使透射激光高分子材料和吸收激光高分子材料形成搭接接頭。激光束穿過透射激光高分子材料照射到吸收激光高分子材料被加熱而熔化,同時由于熱傳導使與之相接觸的透射激光熔化,并且隨著照射時間的增加,熔化區(qū)逐漸增大,當達到所需的熔核尺寸時,停止激光束的照射,在壓力的繼續(xù)維持下,在高分子材料的搭接接頭的結合面形成了永久性連接。由于焊縫在搭接接頭的結合面形成,所以高分子材料的激光焊接表面質(zhì)量非常好。

將TPV-彈性體和PP-聚丙烯按照如圖6所示的方式,形成搭接接頭。焊接壓力的施加是通過中間有圓孔(直徑為6mm)的透明有機透玻璃板(70mm×70mm×4mm)實現(xiàn)。圖6中兩條圓線圍成的區(qū)域為待焊接區(qū)域。

當焊接壓力為100N、準直鏡焦距為60mm、環(huán)形激光束的外徑為54mm、環(huán)形激光束的內(nèi)徑為47mm時,激光輸出功率和照射時間對焊接質(zhì)量影響的橫斷面金相照片如圖7所示。由圖7可知,當熱輸入量過低(激光輸出功率400W及激光照射時間0.4s)時,由于熱輸入量不足,使得PP-聚丙烯沒有充分熔化,熱量不能充分傳遞給TPV-彈性體,兩種材料只是通過范德華分子間力結合在一起,所以環(huán)形焊縫高分子材料搭接接頭結合面積小并且結合不良,如圖7(a)所示;當熱輸入量過高(激光輸出功率1200W及激光照射時間0.4s)時,在照片中可以看到黑色孔洞,這是由于熱輸入量過高,導致環(huán)形焊縫搭接接頭的高分子材料發(fā)生裂解,產(chǎn)生氣體造成的,如圖7(c)所示;當熱輸入量適當(激光輸出功率800W及激光照射時間0.4s)時,環(huán)形焊縫高分子材料搭接接頭結合良好,沒有焊接缺陷存在,如圖7(b)所示。

當焊接壓力為100N;激光輸出功率為400~1400W,激光照射時間為0.08~0.6s;準直鏡焦距為60mm、環(huán)形激光束的外徑為54mm、內(nèi)徑為47mm時,對TPV-彈性體和PP-聚丙烯進行多組激光焊接試驗,并將不同焊接工藝下的試驗樣件沿垂直于環(huán)形焊縫方向切割成10mm×30mm小塊,進行拉伸剪切試驗。激光

輸出功率和照射時間對環(huán)形焊縫高分子材料搭接接頭的拉伸剪切強度如圖8所示。由圖可知,當激光輸出功率為800W,激光照射時間為0.6s時,其拉伸剪切強度達到最大值(斷裂位置位于TPV-彈性體的母材上,2.4MPa);當激光輸出功率為1000W,激光照射時間為0.08s時,其拉伸剪切強度較小(1.0MPa),斷裂位置位于搭接接頭的結合面上。

在最大拉伸剪切強度時環(huán)形焊縫高分子材料搭接接頭的橫斷面如圖9所示。由圖可知,兩種高分子材料很好地熔合在一起,熔合線處產(chǎn)生了高低不平的現(xiàn)象。這也是由于兩種高分子材料在適合溫度下被激勵,在焊接壓力的作用下,導致兩種高分子材料分子發(fā)生相互擴散,形成了化學鍵,緊密接合在一起。

4、結論

篇4

首先，智能材料家族將成為可穿戴設備不可或缺的一部分。

由形狀記憶合金、光致變色材料、電致變色材料、壓電材料、智能高分子材料等組成的龐大的智能材料家族是可穿戴設備的完美搭配。

智能材料中的形狀記憶合金具有很強的可彎曲性，并且能夠記憶自身的形狀，日常使用的抗彎折眼鏡框、可植入人體的人造骨骼和人造衛(wèi)星的太陽能電池板等都是由形狀記憶合金制作而成。如果能將這種材料應用于可穿戴設備，它將能夠自動記憶人體曲線，在接觸到人體的時候自動變化為適應每個人的體型并自動固定。甚至，如果把現(xiàn)在的智能手機直接制作在形狀記憶合金之上，那么整個可穿戴設備將能夠貼合于人體，實現(xiàn)真正的“與人融合”。

光致變色材料、電致變色材料和智能高分子材料，將能夠監(jiān)測人體的各項生命體征以及外部環(huán)境的變化，并通過自身變化直觀地表示出來。人們也許可以不用打開顯示屏，就能夠獲得足夠多的信息，比如它可以感受周圍的氣溫，甚至是空氣污染的程度，并通過顏色變化的方式表現(xiàn)出來。周圍的環(huán)境變化將不再是冷冰冰的數(shù)字，其呈現(xiàn)的方式將更加智能化。壓電材料給可穿戴設備的帶來的革命將更為巨大，將其植入可穿戴設備中，能夠?qū)⑷梭w的每一次活動中微小的能量都收集起來，這將能夠提供源源不斷的電力供應，可穿戴設備將能夠擺脫電池的束縛，實現(xiàn)真正的輕量化和長續(xù)航。

其次，智能材料與可穿戴設備的結合將徹底革新人們對于“智能”的定義。

篇5

關鍵詞：道路工程；瀝青；自愈合；疲勞壽命

Abstract: This paper analyzes the asphalt self-healing effect on fatigue life of asphalt at home and abroad, and self healing properties are reviewed.

Keywords: road engineering; asphalt; self-healing; fatigue life

中圖分類號：文獻標識碼：A 文章編號：

1.瀝青自愈合性能

1874年，紐約哥倫比亞地區(qū)修建了世界上第一條熱拌瀝青混合料路面[1]，經(jīng)過100多年的發(fā)展，瀝青路面已經(jīng)成為公路路面的主要形式。但是在瀝青路面的使用過程中，不可避免的出現(xiàn)了疲勞開裂等病害現(xiàn)象。輕者路面結構的使用壽命會減少，重者整個結構的安全都會被危及，造成了嚴重的經(jīng)濟損失。因此如何及時有效的修復出現(xiàn)的裂紋和損傷成為一個亟需研究的問題。瀝青的疲勞損傷首先以微開裂的形式存在，由于現(xiàn)有檢測技術的局限性，這些微觀損傷很難被探測到，以至于對微裂縫的及時修復變得非常困難。但是，如果這些微觀損傷得不到及時修復，就有可能進一步發(fā)展成為宏觀裂縫，影響瀝青混凝土結構的正常使用性能和使用壽命[2-3]。

根據(jù)傳統(tǒng)的損傷理論，瀝青發(fā)生疲勞損傷后性能是不可恢復的。但隨著研究的不斷深入，研究者們發(fā)現(xiàn)，在荷載的間歇期間，瀝青的模量和強度等性能是可以慢慢恢復的，這就是瀝青的自愈性，而且自愈性與瀝青品種、溫度、間歇時間、荷載水平存在關系。

作為一種粘彈性材料，瀝青還具有觸變性，即在荷載的作用下，瀝青的粘度降低，荷載間歇時間，粘度又會逐漸恢復。研究表明，荷載作用初期，瀝青模量的降低是由觸變性引起的，而該階段瀝青的自愈性也是由觸變性引起的。

當荷載作用超過觸變性的影響范圍后，瀝青的內(nèi)部結構將發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)銀紋，瀝青試樣出現(xiàn)銀紋以后，雖然間歇時間足夠長瀝青的復數(shù)模量仍然可以完全恢復，但內(nèi)部結構已經(jīng)發(fā)生了變化，研究認為，瀝青裂縫的自愈合過程分三步：（1）由應力和瀝青的流動性能引起微裂縫的關閉（2）由表面能驅(qū)使兩個裂縫表面的黏合過程引起微裂縫的關閉（3）由瀝青基團結構的擴散引發(fā)的力學性能的恢復。第一步被認為是速度最快的，但僅僅導致模量的恢復；第二步和第三步被認為相對慢得多，但能夠同時使得材料的模量和強度得到恢復使得愈合后的材料使用性能與原始狀態(tài)相差無幾。瀝青的自愈合能力與瀝青本身的流變性能關系密切，包括流動性，彈性恢復（抵抗恒定應力的能力），潤濕及自擴散[4-5]。

2.國內(nèi)外研究進展綜述

傳統(tǒng)的高分子材料損傷理論是在應力作用下，高分子材料出現(xiàn)微變形，由此引發(fā)微裂縫和微空洞，這些微裂縫和微空洞繼續(xù)發(fā)展成為明顯的病害，這種損傷理論成功的解釋了高分子材料性能的退化原因[6-10]。但以往的研究成果多數(shù)基于高分子材料的損傷是不可逆的這一事實。但是在加載的間隙，由于高分子材料的流變性能，微裂縫和微空洞能在一定程度上閉合，同時引起材料性能和硬度的一定恢復，這個過程有短時間的流變過程和長時間的擴散過程[11]，這與傳統(tǒng)的連續(xù)損傷描述不同。事實上只要有足夠的間歇時間，材料的性能能恢復到與損傷前完全一樣的性能[12-14]。

瀝青混凝土的自愈合性能40年之前就已經(jīng)被認識到[15]，研究者指出當荷載間歇期增長時，瀝青混凝土的疲勞壽命會隨之延長。其它研究者通過采用直接拉伸疲勞模式進行類似的測試，證明了這個基本的觀測結果。一些研究者試圖通過相對簡單的表征方法來證實影響愈合潛力的材料特征。例如，Kim[16]在設定間歇期為5-40分鐘的前提下，對瀝青砂混合料進行了彎曲疲勞實驗。然后對間歇期前后的偽應變能密度進行了對比分析。這篇文章之所以引入偽應變這個概念，是為了將其作為分離與粘彈性過程相關的恢復和與實際微觀結構愈合機理相關的恢復的一種方法。利用由這些能量密度值定義的指數(shù)和對瀝青進行化學分析，研究瀝青自愈性能和化學成分之間的關系，得出了兩個與瀝青自愈合性能有關的參數(shù)指標：亞甲基甲基的碳氫比MMHC，和亞甲基甲基的數(shù)目比CH2/CH3。在一定的分支率的條件下，MMHC代表了瀝青分子鏈的分支數(shù)目，CH2/CH3代表了鏈的長度，這兩個參數(shù)與瀝青的自愈合具有良好的相關性[17]。研究表明，分子鏈更長，分支更少的分子結構自愈合性能更優(yōu)[18]。Bhasin驗證了KIM的觀點，但是發(fā)現(xiàn)，這個現(xiàn)象有另一種解釋，瀝青分子的自擴散性，影響著瀝青的本身自愈合性能[19]。

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2生物材料的類型與應用生物材料種類繁多,到目前為止,被詳細研究過的生物材料已經(jīng)超過一千種,在醫(yī)學臨床上廣泛應用的也有幾十種,涉及材料學科各個領域。依據(jù)不同的分類標準,可以分為不同的類型。

2.1以材料的生物性能為分類標準根據(jù)材料的生物性能,生物材料可分為生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物復合材料四類。

2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一類在生物環(huán)境中能保持穩(wěn)定,不發(fā)生或僅發(fā)生微弱化學反應的生物醫(yī)學材料,主要是生物陶瓷類和醫(yī)用合金類材料。由于在實際中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在機體內(nèi)也只是基本上不發(fā)生化學反應,它與組織間的結合主要是組織長入其粗糙不平的表面形成一種機械嵌聯(lián),即形態(tài)結合。生物惰性材料主要包括以下幾類:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷.氧化鋁陶瓷中以純剛玉及其復合材料的人工關節(jié)和人工骨為主,具體包括純剛玉雙杯式人工髖關節(jié);純剛玉—金屬復合型人工股骨頭;純剛玉—聚甲基丙烯酸酯—鈷鉻鉬合金鉸鏈式膝關節(jié),其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷該材料主要用來制作部分人工關節(jié)。(3)Si3N4陶瓷該類材料主要用來制作一些作為替代用的較小的人工骨,目前還不能用作承重材料。(4)醫(yī)用碳素材料它主要被作為制作人工心臟瓣膜等人工臟器以及人工關節(jié)等方面的材料。(5)醫(yī)用金屬材料該類材料是目前人體承重材料中應用最廣泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它與人體環(huán)境的相容性.同時它還能制作各類其他人體骨的替代物。

2.1.2生物活性材料生物活性材料是一類能誘出或調(diào)節(jié)生物活性的生物醫(yī)學材料。但是,也有人認為生物活性是增進細胞活性或新組織再生的性質(zhì)?，F(xiàn)在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基礎,其應用范圍也大大擴充.一些生物醫(yī)用高分子材料,特別是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被視為生物活性材料.羥基磷灰石是一種典型的生物活性材料。由于人體骨的主要無機質(zhì)成分為該材料,故當材料植入體內(nèi)時不僅能傳導成骨,而且能與新骨形成骨鍵合。在肌肉、韌帶或皮下種植時,能與組織密合,無炎癥或刺激反應.生物活性材料主要有以下幾類:

(1)羥基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作為最有代表性的生物活性陶瓷—羥基磷灰石(簡稱HAP)材料的研究,在近代生物醫(yī)學工程學科領域一直受到人們的密切關注.羥基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎動物骨和齒的主要無機成分,結構也非常相近,與動物體組織的相容性好、無毒副作用、界面活性優(yōu)于各類醫(yī)用鈦合金、硅橡膠及植骨用碳素材料。因此可廣泛應用于生物硬組織的修復和替換材料,如口腔種植、牙槽脊增高、耳小骨替換、脊椎骨替換等多個方面.另外,在HA生物陶瓷中耳通氣引流管、頜面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA顆粒和抑制癌細胞用HA微晶粉方面也有廣泛的應用.又因為該材料受到本身脆性高、抗折強度低的限制,因此在承重材料應用方面受到了限制.現(xiàn)在該材料已引起世界各國學者的廣泛關注。目前制備多孔陶瓷和復合材料是該材料的重要發(fā)展方向,涂層材料也是重要分支之一。該類材料以醫(yī)用為目的,主要包括制粉、燒結、性能實驗和臨床應用幾部分。

(2)磷酸鈣生物活性材料這種材料主要包括磷酸鈣骨水泥和磷酸鈣陶瓷纖維兩類.前者是一種廣泛用于骨修補和固定關節(jié)的新型材料,有望部分取代傳統(tǒng)的PMMA有機骨水泥.國內(nèi)研究抗壓強度已達60MPa以上。后者具有一定的機械強度和生物活性,可用于無機骨水泥的補強及制備有機與無機復合型植入材料。

(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要為治療癌癥用磁性材料,它屬于功能性活性生物材料的一種。把它植入腫瘤病灶內(nèi),在外部交變磁場作用下,產(chǎn)生磁滯熱效應,導致磁性材料區(qū)域內(nèi)局部溫度升高,借以殺死腫瘤細胞,抑制腫瘤的發(fā)展。動物實驗效果良好。

(4)生物玻璃生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃兩類。目前關于該方向的研究已成為生物材料的主要研究方向之一。

2.1.3生物降解材料所謂可降解生物材料是指那些在被植入人體以后,能夠不斷的發(fā)生分解,分解產(chǎn)物能夠被生物體所吸收或排出體外的一類材料,主要包括β-TCP生物降解陶瓷和生物陶瓷藥物載體兩類,前者主要用于修復良性骨腫瘤或瘤樣病變手術刮除后所致缺損,而后者主要用作微藥庫型載體,可根據(jù)要求制成一定形狀和大小的中空結構,用于各種骨科疾病。

2.1.4生物復合材料生物復合材料又稱為生物醫(yī)用復合材料,它是由兩種或兩種以上不同材料復合而成的生物醫(yī)學材料,并且與其所有單體的性能相比,復合材料的性能都有較大程度的提高的材料。制備該類材料的目的就是進一步提高或改善某一種生物材料的性能。該類材料主要用于修復或替換人體組織、器官或增進其功能以及人工器官的制造,它除應具有預期的物理化學性質(zhì)之外,還必須滿足生物相容性的要求,這里不僅要求組分材料自身必須滿足生物相容性要求,而且復合之后不允許出現(xiàn)有損材料生物學性能的性質(zhì)。按基材分生物復合材料可分為高分子基、金屬基和陶瓷基三類,它們既可以作為生物復合材料的基材,又可作為增強體或填料,它們之間的相互搭配或組合形成了大量性質(zhì)各異的生物醫(yī)學復合材料,利用生物技術,一些活體組織、細胞和誘導組織再生的生長因子被引入了生物醫(yī)學材料,大大改善了其生物學性能,并可使其具有藥物治療功能,已成為生物醫(yī)學材料的一個十分重要的發(fā)展方向,根據(jù)材料植入體內(nèi)后引起的組織反應類型和水平,它又可分為近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等幾種類型。人和動物中絕大多數(shù)組織均可視為復合材料,生物醫(yī)學復合材料的發(fā)展為獲得真正仿生的生物材料開辟了廣闊的途徑。

2.2以材料的屬性為分類標準

2.2.1生物醫(yī)用金屬材料生物醫(yī)用金屬材料是用作生物醫(yī)學材料的金屬或合金,又稱外科用金屬材料或醫(yī)用金屬材料,是一類惰性材料,這類材料具有高的機械強度和抗疲勞性能,是臨床應用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應用非常廣泛,及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個方面,除了要求它具有良好的力學性能及相關的物理性質(zhì)外,優(yōu)良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。醫(yī)用金屬材料應用中的主要問題是由于生理環(huán)境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴散及植入材料自身性質(zhì)的退變,前者可能導致毒副作用,后者常常導致植入的失敗。已經(jīng)用于臨床的醫(yī)用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等三大類。此外,還有形狀記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮、鋯等。

2.2.2生物醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學材料中發(fā)展最早、應用最廣泛、用量最大的材料,也是一個正在迅速發(fā)展的領域。它有天然產(chǎn)物和人工合成兩個來源,該材料除應滿足一般的物理、化學性能要求外,還必須具有足夠好的生物相容性。按性質(zhì)醫(yī)用高分子材料可分為非降解型和可生物降解型兩類。對于前者,要求其在生物環(huán)境中能長期保持穩(wěn)定,不發(fā)生降解、交聯(lián)或物理磨損等,并具有良好的物理機械性能。并不要求它絕對穩(wěn)定,但是要求其本身和少量的降解產(chǎn)物不對機體產(chǎn)生明顯的毒副作用,同時材料不致發(fā)生災難性破壞。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復體、人工器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔制品等方面。這類材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等.而可降解型高分子主要包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它們可在生物環(huán)境作用下發(fā)生結構破壞和性能蛻變,其降解產(chǎn)物能通過正常的新陳代謝或被機體吸收利用或被排出體外,主要用于藥物釋放和送達載體及非永久性植入裝置.按使用的目的或用途,醫(yī)用高分子材料還可分為心血管系統(tǒng)、軟組織及硬組織等修復材料。用于心血管系統(tǒng)的醫(yī)用高分子材料應當著重要求其抗凝血性好,不破壞紅細胞、血小板,不改變血液中的蛋白并不干擾電解質(zhì)等。

2.2.3生物醫(yī)用無機非金屬材料或稱為生物陶瓷。生物醫(yī)用非金屬材料,又稱生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等無機非金屬材料。此類材料化學性能穩(wěn)定,具有良好的生物相容性。一般來說,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三類。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已經(jīng)簡要作了介紹,而功能活性生物陶瓷是近年來提出的一個新概念.隨著生物陶瓷材料研究的深入和越來越多醫(yī)學問題的出現(xiàn),對生物陶瓷材料的要求也越來越高。原先的生物陶瓷材料無論是生物惰性的還是生物活性的,強調(diào)的是材料在生物體內(nèi)的組織力學環(huán)境和生化環(huán)境的適應性,而現(xiàn)在組織電學適應性和能參與生物體物質(zhì)、能量交換的功能已成為生物材料應具備的條件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下兩類:(1)模擬性生物陶瓷材料該類材料是將天然有機物(如骨膠原、纖維蛋白以及骨形成因子等)和無機生物材料復合,來模擬人體硬組織成分和結構,以改善材料的力學性能和手術的可操作性,并能發(fā)揮天然有機物的促進人體硬組織生長的特性。(2)帶有治療功能的生物陶瓷復合材料該類材料是利用骨的壓電效應能刺激骨折愈合的特點,使壓電陶瓷與生物活性陶瓷復合,在進行骨置換的同時,利用生物體自身運動對置換體產(chǎn)生的壓電效應來刺激骨損傷部位的早期硬組織生長。具體來說是由于腫瘤中血管供氧不足,當局部被加熱到43~45℃時,癌細胞很容易被殺死?，F(xiàn)在最常用的是將鐵氧體與生物活性陶瓷復合,填充在因骨腫瘤而產(chǎn)生的骨缺損部位,利用外加交變磁場,充填物因磁滯損耗而產(chǎn)生局部發(fā)熱,殺死癌細胞,又不影響周圍正常組織?，F(xiàn)在,功能活性生物陶瓷的研究還處于探索階段,臨床應用鮮有報道,但其發(fā)展應用前景是很光明的。各種不同種類的生物陶瓷的物理、化學和生物性能差別很大,在醫(yī)學領域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的發(fā)展前途.臨床應用中,生物陶瓷存在的主要問題是強度和韌性較差.氧化鋁、氧化鋯陶瓷耐壓、耐磨和化學穩(wěn)定性比金屬、有機材料都好,但其脆性的問題也沒有得到解決。生物活性陶瓷的強度則很難滿足人體承力較大部位的需要。

2.2.4生物醫(yī)用復合材料此類材料在2.1.4中已有介紹,此處不再詳述

2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由經(jīng)過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)用材

料,也稱為生物再生材料.生物組織可取自同種或異種動物體的組織.特殊處理包括維持組織原有構型而進行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理,以及拆散原有構型、重建新的物理形態(tài)的強烈處理.由于經(jīng)過處理的生物組織已失去生命力,生物衍生材料是無生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有類似于自然組織的構型和功能,或是其組成類似于自然組織,在維持人體動態(tài)過程的修復和替換中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修復體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復體、鞏膜修復體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強劑和血液透析膜等.

3.生物材料的性能評價目前關于生物材料性能評價的研究主要集中在生物相容性方面.因為生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題.它是指生命體組織對生物材料產(chǎn)生反應的一種性能,該材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料與宿主之間的相容性,包括組織相容性和血液相容性.現(xiàn)在普遍認為,生物相容性包括兩大原則,一是生物安全性原則,二是生物功能性原則.生物安全性是植入體內(nèi)的生物材料要滿足的首要性能,是材料與宿主之間能否結合完好的關鍵.關于生物材料生物學評價標準的研究始于20世紀70年代,目前形成了從細胞水平到整體動物的較完整的評價框架.國際標準化組織(ISO)以10993編號了17個相關標準,同時對生物學評價方法也進行了標準化.迫于現(xiàn)代社會動物保護和減少動物試驗的壓力,國際上各國專家對體外評價方法進行了大量的研究,同時利用現(xiàn)代分子生物學手段來評價生物材料的安全性、使評價方法從整體動物和細胞水平深入到分子水平.主要在體外細胞毒性試驗、遺傳性和致癌性試驗以及血液相容性評價方法等方面進行了一些研究.但具體評價方法和指標都未統(tǒng)一,更沒有標準化.隨著對生物材料生物相容性的深入研究,人們發(fā)現(xiàn)評價生物材料對生物功能的影響也很重要.關于這一方面的研究主要是體外法。具體來說側重于對細胞功能的影響和分子生物學評價方面的一些研究。總之,關于生物功能性的原則是提出不久的一個新的生物材料的評價方面,它必將隨著研究的不斷深入而向前發(fā)展.而涉及材料的化學穩(wěn)定性、疲勞性能、摩擦、磨損性能的生物材料在人體內(nèi)長期埋植的穩(wěn)定性是需要開展評價研究的一個重要方面。

4生物材料的發(fā)展趨勢展望生物材料科學是20世紀新興學科中最耀眼的新星之一?，F(xiàn)在,生物材料科學已成為一門與人類現(xiàn)代醫(yī)療保健系統(tǒng)密切相關的邊緣學科。其重要性不僅因為它與人類自身密切相關,還因為它跨越了材料、醫(yī)學、物理、生物化學和現(xiàn)代高科技等諸多學科領域?，F(xiàn)在對于該材料的研究已從被動地適應生物環(huán)境發(fā)展到有目的地設計材料,以達到與生物組織的有機連接。并隨著生命科學和材料科學的發(fā)展,生物材料必將走向功能性半生命方向。生物材料的臨床應用已從短期的替換和填充發(fā)展成永久性牢固種植,并與其它高科技(如電子技術、信息處理技術)相結合,制備富有應用潛力的醫(yī)療器械。生物材料的研究在世界各國也日益受到重視.四年一次的世界生物材料大會代表著國際上生物材料研究的發(fā)展動態(tài)和目前的水平。分析認為,以下幾個方面是生物材料今后研究發(fā)展的幾個主要方向:

(1)發(fā)展具有主動誘導、激發(fā)人體組織和器官再生修復功能的,能參與人體能量和物質(zhì)交換產(chǎn)生相互結合的功能性活性生物材料,將成為生物材料研究的主要方向之一。

(2)把生物陶瓷與高分子聚合物或生物玻璃進行二元或多元復合,來制備接近人體骨真實情況的骨修復或替代材料將成為研究的重要方向之一。

(3)制備接近天然人骨形態(tài)的、納微米相結合的、用于承重的、多孔型生物復合材料將成為方向之一。

(4)用于延長藥效時間、提高藥物效率和穩(wěn)定性、減少用量及對機體的毒副作用的藥物傳遞材料將成為研究熱點之一。

(5)血液相容性人工臟器材料的研究也是突破方向之一。

(6)如何能夠制備出納米尺寸的生物材料的工藝以及納米生物材料本身將成為研究熱點之一。

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關鍵詞： 新課改 高中化學教學 價值觀

展望世界未來的發(fā)展，以知識為主要勞動生產(chǎn)資料的產(chǎn)業(yè)，將成為未來商品生產(chǎn)的主流?；瘜W課程作為自然科學之一，起著至關重要的作用，下面談談筆者在高中化學教學中的體會。

一、哲學角度的高中化學教育價值觀

一般的價值概念，表示物人有用或使人愉快的特殊屬性，即表示物為人而存在的自然關系或物的社會存在本性。作為哲學術語的價值，在時空領域里，它表示物能滿足人的某種需要的供求關系，或人賦予物有用性的社會存在。人類不僅要生活，而且要生活得更加美好，生活得更加富有價值。教育是達到人生最高目標，實現(xiàn)人生最高價值的一個基礎工程。所以教育問題受哲學價值論的支配與價值問題密切相關。

按照教育價值的定義，化學教育價值有兩層含義：一是化學教育中的內(nèi)蘊價值，它討論社會對化學教育的需要或藍圖規(guī)劃問題，化學教育應該在學生身上實現(xiàn)哪些價值，即化學教育的目標是什么，教什么。全日制高級中學化學教學大綱明確指出，全日制高級中學化學教學的目的是使學生進一步學習一些化學基礎知識和基本技能，了解化學與社會、生活、生產(chǎn)、科學技術的密切聯(lián)系及重要應用，教育學生關心環(huán)境、能源、衛(wèi)生、健康等與現(xiàn)代社會有關的化學問題；培養(yǎng)他們的科學態(tài)度和訓練他們的科學方法；培養(yǎng)和發(fā)展學生的能力及創(chuàng)新精神，進行思想品德和辯證唯物主義教育。二是化學教育的功能價值，它討論怎樣的教學活動才具有教育上的價值，即教師怎么教、學生怎么學才能使學生有效地獲得化學教育中的內(nèi)蘊價值。從化學教育的整體過程看，化學教育實踐有活動目標和活動手段需要研究，所以必然包括化學教育的價值目標和價值目標實現(xiàn)的基本策略這兩個價值子系統(tǒng)。

二、高中化學新教材的價值取向分析

化學教育目標的確定，決定于化學教育的價值取向。而被教育者又是教育形式、方法所服侍的價值主體。所以，化學教育價值研究，成了化學教育理論與實踐的必備基礎。近年來，化學教育的研究主題就是強調(diào)化學教育的價值：一是化學是未來世紀的中心學科；二是化學教育要向公眾普及，化學教育既包括未來化學家的教育，又包括非化學家的教育；三是化學教育要聯(lián)系社會；四是化學教育要在能源、環(huán)境、材料及生命科學中發(fā)揮重要作用。以上的化學教育價值分類只具有相對性，不應該絕對化。因為價值是客觀的，是從主體和客體之間的供需關系中產(chǎn)生的，所以價值應是主觀需要和客觀可能的辯證統(tǒng)一。如在化學教育活動中，應根據(jù)化學教育的總體目標和學生的認知規(guī)律和知識水平，因人施教，因時施教，形成一定的目標遞進層次結構。無論是在課程規(guī)劃、教材編寫、教法研究，還是具體的課堂教學活動中，都必須應用辯證統(tǒng)一的價值觀，指導化學教育的價值活動。

三、高中化學新教材的價值定位的表現(xiàn)

就高中化學而言，我國傳統(tǒng)的化學教育觀認為，化學教育是培養(yǎng)具有化學專長的人才，僅關心提高課程內(nèi)容的理論水平和化學學科知識技能的傳授，而不考慮大多數(shù)人提高化學素質(zhì)的需要及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，致使大多數(shù)人學了化學用不上或不會用。他們?nèi)狈瘜W的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識，不了解化學與社會、化學與材料、化學與能源、化學與環(huán)境、化學與生命科學等的密切關系。高中化學新教材在改革化學學術性課程的同時，更強調(diào)了社會、生活、生產(chǎn)、科學技術的創(chuàng)新對化學的需要，體現(xiàn)了由純化學學科走向應用技術與化學相結合的現(xiàn)代化學教育價值觀。

新教材的化學教育目標，不僅限于培養(yǎng)繼承傳統(tǒng)化學知識技能的人，更包括了提高全體公民的素質(zhì)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，最終達到提高綜合國力的目的。為此，高中化學新教材的價值定位表現(xiàn)在：

（一）化學與新材料、新技術。新教材在高一教材中介紹了高溫結構陶瓷、光導纖維、C60等新型無機非金屬材料；在高二教材中介紹了金屬陶瓷、超導材料等金屬材料，功能高分子材料、復合高分子材料等新型有機高分子材料；高三教材中氯堿工業(yè)里新型的離子交換膜等。材料是科學技術的先導，沒有新材料的發(fā)展，不可能使新的科學技術成為現(xiàn)實生產(chǎn)力。通過對新材料的學習，學生明確學習化學的目的，提高學習興趣。新教材是很好的愛國主義教育，把化學科學的進步與人類物質(zhì)文明、精神文明的關系講明，使學生理解學習化學的重要性，激發(fā)學生學好化學的社會責任感。

（二）化學與能源?；瘜W反應所釋放的能量是現(xiàn)代能量的主要來源之一，研究化學反應中能量變化具有非?，F(xiàn)實的意義。高中化學新教材首次在化學教學中滲透了能量觀點，如在高一化學第一章里提出如何提高燃料的利用率，開發(fā)新能源等與社會相關的問題。在鹵素中新增了海水資源及其綜合利用，在幾種重要金屬中增加了金屬的回收和資源保護，在原電池一節(jié)介紹了化學電源和新型電池等?；瘜W與能量、能源觀點的建立，不僅僅為了教育學生節(jié)約能源，樹立環(huán)境保護意識，更側重于培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，增強社會進步責任感。尤其是在第二輪新教材改革中增加了一些開放性問題的研究，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、實踐能力、團結協(xié)作能力等。

（三）化學與環(huán)境。新教材中介紹了臭氧層的破壞、酸雨、溫室效應、光化學煙霧、白色垃圾、土壤，以及水污染等環(huán)境污染問題及其防治。并將居室中化學污染及防治、生活中常見污染物和防治污染”放在選學教材中。在治理這些環(huán)境污染問題中，化學已經(jīng)并將繼續(xù)發(fā)揮重大作用，大幅度地增強了學生的社會環(huán)保責任感，提高了學習化學的興趣。

篇8

樹立學生的學習信心

近幾年，由于高考的改革，中學采取模塊式教學，學生根據(jù)高考需要，可以選擇不同課程學習，導致許多學生根本沒有學過有機化學。而高校授課學時的壓縮又導致學生無機化學的理論基礎非常薄弱，所以很多學生擔心有機化學很難學好?？梢愿嬖V學生有機化學與無機化學聯(lián)系并不緊密，對有機化學的學習影響不是太大，主要用到部分物質(zhì)結構知識，我們會在課堂中復習，消除學生的恐懼心理。還應結合專業(yè)特點，介紹有機化學與專業(yè)的關系，有機化學知識在相關行業(yè)領域的應用及重要性，使學生了解有機化學學習的重要性，并讓學生感受到有機化學是可以學以致用的，從而提高學生的學習信心及積極性。如：針對生物制藥類專業(yè)的同學，可著重講述有機化學在藥物合成中的作用?，F(xiàn)今，95%的藥品都來自化學合成，沒有有機化學的發(fā)展就沒有新藥物開發(fā)，就沒有現(xiàn)代醫(yī)學。過去曾長期危害人類健康的結核病、霍亂、傷寒、瘧疾、傳染性肝炎等疾病，由于特效藥的出現(xiàn)已得到有效的治療[2]。針對環(huán)境科學的同學可重點介紹與環(huán)境治理相關的有機化學知識，如：室內(nèi)裝修甲醛、甲苯的危害，墨西哥灣漏油事件，各種固氣體廢棄物的處理等。針對高分子專業(yè)的同學則要重點介紹有機高分子材料如：聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、雙酚A等的制備與應用。這樣能成功地吸引學生的注意力，激發(fā)學生對有機化學的學習興趣，為課程的教學奠定良好的基礎。

精致課件，提高有機化學的趣味性

多媒體教學具有傳統(tǒng)教學方式無法比擬的優(yōu)勢，利用多媒體可以達到事半功倍的效果。它不但能增加課堂教學傳播的信息量，提高教學效率，而且能使教師教學更形象生動，提高教學質(zhì)量。選用圖文并茂、數(shù)據(jù)翔實、多彩多色的PPT教學來取代傳統(tǒng)黑板板書，可以讓抽象內(nèi)容形象化、直觀化，學生學習起來就會覺得生動有趣而不再枯燥乏。根據(jù)課程需要精致一套切實可用的課件非常必要，課件制作太呆板會使學生產(chǎn)生視覺疲勞而厭倦，而過于花哨的課件又會過于分散學生的注意力，影響學生思考[2]。一般來講，樸素的底色配以清晰的文字、版面簡潔、題目醒目的多媒體課件很受歡迎。利用Flas制作技術及PPT動畫設計功能，可以將每一個分子的結構、反應及反應機理，反應中反應物的立體變化等演變歷程清楚地呈現(xiàn)在學生的面前，從而使有機反應更生動、明了、直觀、逼真。利用三維立體圖，輔助動態(tài)效果以及聲音，能夠?qū)碗s的立體結構及反應過程生動形象地表示出來。這些將抽象內(nèi)容形象化的多媒體教學，可以使學生更直觀地了解抽象的反應過程，降低接受理解的難度，從而對知識掌握得更深刻更全面。

篇9

[高考題回放]

【例1】（2013·四川理綜）下列物質(zhì)分類正確的是（）

A.SO2、SiO2、CO均為酸性氧化物

B.稀豆?jié){、硅酸、氯化鐵溶液均為膠體

C.燒堿、冰醋酸、四氯化碳均為電解質(zhì)

D.福爾馬林、水玻璃、氨水均為混合物

解析：酸性氧化物是指能與堿反應生成鹽和水的氧化物，SO2、SiO2為酸性氧化物，而CO為不成鹽氧化物，A項錯；膠體是分散質(zhì)粒子直徑介于1～100nm之間的一種分散系，稀豆?jié){、硅酸溶液都是膠體，而氯化鐵溶液不是膠體，B項錯；電解質(zhì)是指溶于水或受熱熔化時能導電的化合物，燒堿和冰醋酸是電解質(zhì)，四氯化碳為非電解質(zhì)，C項錯；混合物是指由兩種或多種物質(zhì)混合而成的物質(zhì)，福爾馬林是甲醛的水溶液，水玻璃是Na2SiO3的水溶液，氨水是NH3的水溶液，均為混合物，D項正確。

答案：D

【例2】（2013·天津理綜）運用有關概念判斷下列敘述正確的是（）

D.BaSO4的水溶液不易導電，故BaSO4是弱電解質(zhì)

答案：B

【例3】（2012·山東理綜）下列與化學概念有關的說法正確的是（）

A.化合反應均為氧化還原反應

B.金屬氧化物均為堿性氧化物

C.催化劑能改變可逆反應達到平衡的時間

D.石油是混合物，其分餾產(chǎn)品汽油為純凈物

答案：C

考情分析：物質(zhì)的組成、性質(zhì)和分類是近幾年高考測試的熱點，主要以選擇題形式考查考生對相關概念的內(nèi)涵及外延的理解情況，命題主要涉及：①物理變化與化學變化的區(qū)別與聯(lián)系，特別是煤的干餾、氣化和液化，以及石油的分餾、裂化（或裂解）等；②混合物（特別是溶液、膠體）和純凈物、單質(zhì)和化合物、金屬和非金屬的概念；③酸、堿、鹽、氧化物（堿性氧化物和酸性氧化物）的概念及其相互聯(lián)系；④電解質(zhì)和非電解質(zhì)、強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念；⑤燃燒熱和中和熱的概念；⑥同位素、同素異形體、同系物和同分異構體的概念等。此類試題的難度較小，體現(xiàn)高考對知識內(nèi)容了解層次的要求，要求考生“對化學知識有初步認識，能夠正確復述、再現(xiàn)、辨認或直接使用”。

[新題速遞]

1.運用相關概念，判斷下列有關說法中正確的是（）

A.HClO是弱酸，所以NaClO是弱電解質(zhì)

B.HCl溶液和NaCl溶液均通過離子導電，所以HCl和NaCl均是離子化合物

C.煤的干餾和石油的分餾均屬化學變化

D.葡萄糖注射液不能產(chǎn)生丁達爾效應現(xiàn)象，不屬于膠體

2.下列有關推斷中正確的是（）

B.金屬與鹽溶液的反應都是置換反應

C.與強酸、強堿都反應的物質(zhì)只有兩性氧化物或兩性氫氧化物

D.人造纖維、合成纖維和碳纖維都屬于有機高分子材料

3.化學與生活密切相關，下列有關說法正確的是（）

A.石油、煤、天然氣、可燃冰、植物油都屬于化石燃料

B.煤經(jīng)氣化和液化兩個物理變化過程，可變?yōu)榍鍧嵞茉?/p>

C.淀粉、纖維素和蛋白質(zhì)都屬于天然高分子化合物

D.制作航天服的聚酯纖維和用于光纜通信的光導纖維都是新型無機非金屬材料

二、化學用語

[高考題回放]

【例1】（2013·江蘇化學）下列有關化學用語表示正確的是（）

C.氯原子的結構示意圖：

D.中子數(shù)為146、質(zhì)子數(shù)為92的鈾（U）原子：14692U

答案：B

答案：BD

【例3】（2011·江蘇化學）下列有關化學用語表示正確的是（）

答案：C

考情分析：分析近幾年高考試題發(fā)現(xiàn)，高考對化學用語的考查主要有：①常見元素的名稱、符號、離子符號；②原子（或離子）結構示意圖、分子式、結構式和結構簡式的表示方法；③相對原子質(zhì)量、相對分子質(zhì)量的定義；④質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)和原子的表示等。題型以選擇題或填空題為主，題目的難度較小，側重考查考生對相關概念的理解及應用能力。

[新題速遞]

1.下列化學用語正確的是（）

C.Cl-的結構示意圖：

D.甲烷分子的比例模型：

2.化學用語是學習化學的重要工具，以下化學用語表示錯誤的是（）

3.對下列化學用語的理解正確的是（）

A.原子結構示意圖：可以表示12C，也可以表示14C

B.比例模型：可以表示二氧化碳分子，也可以表示水分子

三、化學常用計量

[高考題回放]

答案：B

考情分析：近幾年，高考對化學常用計量的考查，主要以選擇題形式考查有關阿伏加德羅常數(shù)的應用等問題，沒有出現(xiàn)單純考查物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度的計算試題，涉及：①物質(zhì)的量的單位——摩爾（mol）、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、物質(zhì)的量濃度、阿伏加德羅常數(shù)的含義；②物質(zhì)的量與微粒（原子、分子、離子等）數(shù)目、氣體體積（標準狀況下）之間的相互關系進行有關計算等。此類試題的難度較大，綜合性較強，特別是有關阿伏加德羅常數(shù)問題，往往與氣體摩爾體積、物質(zhì)的量濃度、弱電解質(zhì)的電離、鹽類的水解、物質(zhì)的結構、電子的轉移等知識相聯(lián)系，側重考查考生的綜合分析能力、簡單計算能力。

四、溶液和膠體

[高考題回放]

篇10

關鍵詞：巴布劑；制備工藝；質(zhì)量評價

巴布劑是一類經(jīng)皮給藥系統(tǒng)的制劑，其歷史悠久，其實質(zhì)是一種具有載藥量大、透皮效果好、藥物成分可測、質(zhì)量可控、透氣性好、對皮膚無刺激性的透皮給藥系統(tǒng)。中藥巴布劑是指藥材提取物、藥材或化學藥物與適宜的親水性基質(zhì)混勻后，涂布于背襯材料上制成的貼膏劑?！吨袊幍洹?000版一部附錄中正式收載了巴布膏劑，并對其生產(chǎn)工藝與貯藏條件，以及黏著力實驗、賦形性試驗、含膏量等都作了明確的規(guī)定，為中藥巴布劑的質(zhì)量控制提供了法定依據(jù)。目前，國內(nèi)外對中藥巴布劑的研究主要在基質(zhì)材料的選擇及配比、透皮吸收促進劑的選擇等成型工藝與質(zhì)量評價方面。

1　巴布劑的特點

巴布劑具有給藥劑量準確、吸收面積小、血藥濃度穩(wěn)定、使用舒適方便等優(yōu)點。具有包容藥量大、透皮效果好、藥量成分可控并緩釋、透氣性好、對皮膚生物相溶性好、耐汗、重復揭貼性好、無刺激等特點，是理想的外用藥物傳輸平臺。使用安全，不對心、腦、肝、腎等重要器官產(chǎn)生毒副作用。同時，不含傳統(tǒng)膏藥所特有的黃丹、香油等物質(zhì)，不會產(chǎn)生鉛中毒、皮膚過敏等不良反應，而且不會污損衣物，特別適用于各類中藥浸膏制劑。與口服藥相比較，無須經(jīng)過消化道，不受食物、胃液的影響和破壞，生物利用度高。在迅速起效的基礎上，追求治療效益的最大化，避免了通?？诜o藥對胃腸黏膜和肝臟所造成的刺激和損害。較適用于那些由于各種原因不易口服給藥的患者。大大提高了患者的順應性，避免了漏服、重復服用所產(chǎn)生的病情波動，有效避免不經(jīng)意間造成的用藥風險。

2　基質(zhì)的選擇

巴布劑不同于口服制劑和注射劑，其主藥、基質(zhì)和背襯為一整體，相互對皮膚和黏膜發(fā)揮作用。包括基質(zhì)、黏著劑、填充劑、保濕劑、透皮吸收促進劑等。

基質(zhì)的組成對巴布膏劑的含水量、生物利用度、舒適性及透氣性等因素起主導作用?；|(zhì)的組成和配比隨著藥物不同而進行調(diào)整，使巴布劑既有很好的黏著力，又有較好的延展性、保濕性和一定的強度。

2．1基質(zhì)的優(yōu)化選擇條件①貼敷舒適：透氣、揭下無疼痛感、皮膚無殘留、接觸汗液不發(fā)黏(交聯(lián)型)；②載藥量大；③生產(chǎn)無“三廢”(完全避免使用有機溶劑)；④適用范圍廣：可用于水溶性或脂溶性藥物、中藥材(粉末)及中藥提取物等；⑤基質(zhì)含水、甘油、山梨醇等保濕成分，具有滋潤皮膚、促進皮膚水化等作用(有利于活性成分經(jīng)皮吸收)；⑥可反復揭貼，對黏性影響??；⑦對皮膚無刺激性及致敏性；⑧使用時可以根據(jù)應用部位的面積大小切割成適當?shù)某叽?，方便調(diào)整用藥劑量；⑨作用持久。

2．2基質(zhì)材料的組成主要是親水性物質(zhì)，巴布劑基質(zhì)用材料主要有黏著劑、填充劑、保濕劑、透皮促進吸收劑等。①黏著劑：巴布劑膏體產(chǎn)生黏性的主要基質(zhì)，包括天然高分子聚合物、半合成高分子聚合物等，其中常用的有海藻酸鈉、西黃耆膠、淀粉、明膠、阿拉伯膠、桃膠、甲基纖維素、羧甲基纖維素及鈉鹽、聚丙烯酸鈉、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸酯、聚乙二醇、十八醇等。②填充劑：巴布劑成型的關鍵，用量一般在黏性基質(zhì)的20％以上。常用的填充劑有高嶺土、氧化鋅、微粉硅膠、碳酸鈣、白陶土、硅藻土、二氧化鈦等。③保濕劑：保證巴布劑含水量的物質(zhì)，對巴布劑的黏著性、賦形性、釋放度的影響很大，巴布劑含水量最大可達到60％，故保濕劑的選擇十分重要。

2．3基質(zhì)的配比如何使巴布劑既有很好的黏著力，又有較好的延展性、保濕性和一定的強度(不爛膏)，基質(zhì)在配方和比例上均有嚴格的要求。從目前公開的方案來看，尚無公認合理的指標衡量?；|(zhì)也各有不同，都是根據(jù)具體藥材，采用正交試驗或均勻設計法進行實驗研究，尋找最佳配比。如，馬蓉等用正交實驗法對巴布劑基質(zhì)配比進行研究，得出以阿拉伯膠、西黃蓍膠、甘油、壓敏膠、氧化鋅按2:2:4:0.6:0.1的配比為最佳的結論，并以該基質(zhì)制成復方甲硝唑巴布劑，其黏性適中、涂布均勻、剝離性好、不易干燥。王建新等采用均勻設計法，以黏著強度為指標，篩選中藥巴布劑基質(zhì)。以所得回歸方程對基質(zhì)組成比例進行優(yōu)化，確定基質(zhì)的最佳配比為明膠、西黃蓍膠、聚7醇400、聚丙烯酸、甘油、氧化鋅=3:4:5:4:4:0.3。杏錢巴布劑以民間秘方為依據(jù)，選取杏仁、馬錢子2味中藥提取精制后加入高分子基質(zhì)制成，其中確定基質(zhì)的最佳配比為聚乙烯醇、明膠、甘油、聚乙烯吡咯烷酮=7:3:10:0.6。顏鋒等用正交實驗法中的擬因子設計法，以拉力為指標對巴布劑基質(zhì)配比進行研究。得出最佳配比為桃膠、西黃耆膠、甘油、氧化鋅、聚丙烯酸=2:3:2:0.1:0.1的結論并以該基質(zhì)與中藥提取物制成治療頸椎病的中藥巴布劑，其黏性適度、涂展性、保濕性均良好，臨床驗證對皮膚無刺激性和致敏性。

2．4常用的基質(zhì)聚山梨糖醇、聚乙烯吡略烷酮、聚乙烯醇、明膠、甘油等。

3　制備工藝

3．1 制各工藝 基質(zhì)原料一粉碎過篩一混合一加溫軟化一加主藥混合―藥膏一加溫軟化涂布于背襯一加襯墊裁切―包裝一成品。中藥巴布劑的物理性狀，除受原料的影響、基質(zhì)配方配比的影響以外，制備工藝是影響巴布劑膏體物理性狀的重要因素之一。巴布劑基質(zhì)中含有多種水溶性高分子化合物，在制備過程中要特別注意混合方法、攪拌時間及水浴溫度控制。水溶性高分子化合物攪拌時應注意剪切速率不能過快，否則其相對分子質(zhì)量降低后就得不到其應有的黏性。尤其注意的是高分子化合物的添加方法，選擇適當?shù)奶砑臃椒ㄊ侵瞥砂筒紕┑年P鍵。

3．2工藝要求和性能要點①二價離子，如Ca2+但交聯(lián)作用較差，不宜單獨使用。②添加適量螯合劑(EDTA)，將部分游離的鋁離子整合，從而降低反應速率。通過增減螯合劑的用量，可調(diào)節(jié)交聯(lián)速度，使形成凝膠的時間與生產(chǎn)工藝相適應，確保充足的時間進行涂布，而且在較短的時間內(nèi)達到適宜的強度。③調(diào)節(jié)適宜的pH值，pH值對交聯(lián)速度有一定影響，一般酸性強則交聯(lián)速度更快。此外，適宜的pH值也受皮膚耐受性的要求，酸性過強膏體則不易混合均勻。④有些文獻中采用加熱干燥成型，需要注意水分過度蒸發(fā)導致該劑型的最重要的(即含水量大)特點喪失。⑤巴布劑的完全交聯(lián)可能持續(xù)相當長的時間，因此，制備完成的產(chǎn)品黏著力可能不能代表最終產(chǎn)品在使用時的黏著力。⑥丙烯酸聚合物、交聯(lián)劑和交聯(lián)調(diào)節(jié)劑的類型和用量?；钚猿煞趾推渌酆衔锏念愋秃陀昧?，甚至含水量等因素，均影響基質(zhì)的交聯(lián)速度，并最終影響巴布劑的黏附性、賦形性以及藥物釋放性質(zhì)等。因此，對各種因素需綜合考慮。

4　巴布劑的質(zhì)量評價

中藥巴布劑的質(zhì)量評價一般分為外觀質(zhì)量指標與儀器檢測指標兩大類，中藥巴布劑體外質(zhì)量評價的理論指標主要包括藥物黏著性、賦形性、穩(wěn)定性、藥物釋放度等，《中國藥典》(2005年版)對其黏著力、賦形性和含膏量測定提供了實驗指導方法。

4．1 外觀質(zhì)量指標 巴布劑體外質(zhì)量評價的理化指標應包括藥物黏著性、賦形性、穩(wěn)定性、皮膚刺激性、藥物釋放度等多方面內(nèi)容。

巴布劑的物理性狀，除受原料的影響、基質(zhì)配方配比的影響以外。制備工藝是影響巴布劑膏體物理性狀的重要制備過程中要特別注意混合方法、攪拌時間及水浴溫度控制。水溶性高分子化合物攪拌時應注意剪切速率不能過大，否則其相對分子質(zhì)量降低后就得不到其應有的黏性。尤其注意的是高分子化合物的添加方法，選擇適當?shù)奶砑臃椒ㄊ侵瞥砂筒紕┑年P鍵。劉淑芝等研究發(fā)現(xiàn)中藥巴布劑制備工藝的最好條件是：攪拌煉20－40min，煉和溫度為50℃，各組分添加次序以無機填充劑先與賦形劑混合，然后再加入黏性劑，基質(zhì)制成后再加人中藥浸膏組分。用該工藝制成的巴布劑黏彈性好，柔軟易貼敷。

4．2含量測定研究者采用各種方法進行質(zhì)量評價，如薄層色譜法，完整皮膚刺激試驗，高效液相色譜法和Franz擴展池法等。從現(xiàn)有的文獻資料看，國內(nèi)學者對消炎痛、苯酮苯丙酸等非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥，某些具有活血化淤、消腫止痛的中藥研究較多。如，丁雪鷹等研制新型非甾體抗炎藥氟比洛芬巴布劑，饒淑華等分別將中藥“五倍子散”、“五行散”制成巴布劑，結果表明新劑型療效均優(yōu)于傳統(tǒng)劑型。由于中藥有效成分多為水溶性大分子物質(zhì)，難于通過皮膚類脂雙分子層，雖然在透皮促進劑作用下，透皮率有所提高，但效果不是很理想。因此，進一步對基質(zhì)、透皮促進劑和制備工藝進行研究，將巴布劑推向規(guī)?；a(chǎn)，是巴布劑研究的主要方向。

4．3體外透皮吸收率我國學者還用藥物體外透皮吸收率、藥效學等生物學指標來評價中藥巴布劑的質(zhì)量。陳凌云等采用改良Franz擴散池法，研究了類風關涂膜刺及其新劑型類風關巴布劑中的雷公藤甲素的透皮吸收特點，用高效液相色譜法(HPLC)檢測透過的霄公藤甲素。

5　巴布劑的臨床應用

巴布劑主要用于局部給藥，給藥方式比口藥物簡單方便，它的藥效作用主要集中在局部止痛、抗炎方面，其對軟組織挫傷、跌打損傷、關節(jié)炎、骨疾病等局部疼痛亦有很好的效果，作用優(yōu)于其它傳統(tǒng)外用劑型；同時它還可以用于內(nèi)科治療，如心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等。

6　中藥巴布劑

6．1定義中藥巴布劑，是指藥材提取物、藥材或化學藥物與適宜的親水性基質(zhì)混勻后，涂布于背襯材料上制成的貼膏劑。

6．2基本組成巴布劑主要包括支持層、膏體層、被襯層。支持層又稱底層或核被，主要起膏體的載體作用，一般選用人造棉布、無紡布、法蘭絨等；背襯層即膏體表面的覆蓋物。一般選用聚丙烯及聚乙烯薄膜、玻璃紙、聚酯等；膏體層即基質(zhì)和主藥部分，在貼敷中產(chǎn)生黏附性使之與皮膚密切接觸。以達到治療的目的。

6．3常用的透皮吸收促進劑天然促透劑：包括萜類、精油及內(nèi)酯等，如薄荷腦、龍腦。合成促透劑：主要有二甲基亞砜、二甲基亞酰胺、吡咯烷酮類、磷脂及磷酸鹽類、有機酸及酯類、酞胺類等，其中最具代表性的是月桂氮酮，氮酮能促進大多數(shù)疏水性和親水性化合物的透皮吸收，更適用于化學成分復雜的中藥巴布劑。

6．4 中藥巴布劑存在的問題 中藥巴布劑在臨床的直用已有顯著的效果，但是它還存在許多的不足之處。①中藥巴布膏劑黏性、彈性不好，與皮膚追隨性差，容易脫落，特別是關節(jié)部位。②中藥多為復方成分，基質(zhì)多而有效成分較少，為了保證療效，必須對有效成分進行含量測定，要摸索出不同藥物、不同基質(zhì)配方下的含量測定方法。③中藥巴布劑缺乏統(tǒng)一、科學的制劑質(zhì)量檢測指標和方法，今后要考慮加入一些能反映巴布劑特點的專屬性指標，如制劑的含水量、pH值、反復揭扯性能、使用一次敷貼時間、裁剪后的制劑重量差異等。④巴布劑中藥物的透皮吸收率為10％一18％，原因可能是由于中藥的有效成分大多為大分子物質(zhì)，不易透過角質(zhì)層和類雙分子層，所以要進一步研發(fā)新的透皮促進劑，增加其透皮吸收率。我國巴布劑生產(chǎn)設備與國外相比差距甚大，國內(nèi)尚無定型設備生產(chǎn)；生產(chǎn)廠家很少，尚缺乏規(guī)范性，制約了巴布劑的產(chǎn)業(yè)化；應抓緊新設備的研究和開發(fā)，從根本上提高巴布劑的質(zhì)量水平。

6．5 中藥巴布劑的發(fā)展 中藥巴布劑作為藥物透皮制劑的一種，具有該類制劑的主要優(yōu)點：生物利用度高、使用方便、給藥恒定、無刺激性及致敏性、無殘留污染、載藥量較大、可經(jīng)穴位經(jīng)絡吸收、保濕透氣性好，且反復揭貼不影響療效等。據(jù)世界衛(wèi)生組織預測，在20－30年內(nèi)，大約有30％以上的藥物將改成經(jīng)皮給藥制劑，勢必掀起一個內(nèi)病外治的新。巴布劑在中藥領域的應用研究集中在軟組織挫傷、跌打損傷、肌肉痛、關節(jié)痛、骨折、關節(jié)炎、肩周炎等外傷和骨疾病方面。中醫(yī)內(nèi)病外治理論使中藥巴布劑不僅應用于外科疾病，也可用于許多內(nèi)科疾病。中藥巴布劑的優(yōu)勢將促進我國傳統(tǒng)中藥外用制劑的二次開發(fā)，可應用于現(xiàn)有膏藥、酒劑、酊劑、軟膏劑等傳統(tǒng)劑型的改進；同時，將有顯著抗癌效果但有一定毒副作用的有效成分或有效部位制備成巴布劑，在達到治療劑量的情況下，恒定釋藥，降低其毒副作用。