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化學新材料論文范文1
建筑中級職稱論文字數要求
每個刊物的字數都是不一樣的,要是發省級刊物的話一般字數在2000字到3000字之間不等,一般多數在2500字左右
建筑中級職稱論文
淺談建筑行業新型材料在建設中的應用
隨著科學技術的發展,學科的交叉及多元化產生了新的技術和工藝。這些前沿的技術、工藝越來越多的應用于建筑材料的研制開發,使得建筑材料的發展日新月異。如何在項目開發中進行合理應用,并使其轉換為建筑企業新的生產力,進一步增加建筑施工的高技術含量,穩步提高工程質量,增加經濟效益,是擺在施工企業面前的重要問題。本文既分析了建筑材料在項目開發中應用的現狀,也考慮到了建筑新型材料在應用過程中應注意的事項,并結合多年從事建筑施工工作的經歷,談談如果加快建筑新型材料在項目開發中應用的思路。
1.建筑新型材料在項目開發中的發展現狀
隨著建筑市場秩序的逐步規范,科學技術作為第一生產力的作用日益突出,一批具有核心競爭力、技術實力強的企業在市場競爭中迅速做大做強,一些先進的施工技術得到廣泛應用,以光導纖維,太陽反射材料,新型高分子材料,納米技術等為代表的新材料就此步入建材的領地,大大促進了建筑材料的更新換代。實踐中,我國新型建筑材料主要包括以下幾大方面:
1.1化學制品類新型建材
化學建材產品具有較好的防腐蝕性能、自重輕、施工方便、生產能耗低等特點,是由高聚物加工或用高聚物對傳統材料改性所制成的建筑材料的統稱。隨著建筑業成為國民經濟支柱產業之一以及住宅產業的快速發展,建筑用塑料管材發展迅猛。舊的建筑材料正在被逐步淘汰,現以大量了采用塑料窗、新型防水材料、塑料或塑料復合上下水管、塑料電線護管、無機和有機保溫隔熱材料等新型復合材料。
1.2新型高強度水泥
目前國內已進行普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥等5類。不過,水泥新材料的應用主要還是集中在混凝土材料的高性能化和可持續發展的問題上。隨著建筑結構物的增多,混凝土材料用量也相應增大,但混凝土原材料中用量最大的砂石骨料不是用之不盡、取之不竭的。利用廢棄混凝土制作建筑材料,實現混凝土材料的循環利用是水泥混凝土工業走向可持續發展的根本要求。
1.3墻體新型材料
發展新型內外墻建筑涂料,以及新型承重或非承重墻體材料等新型建筑材料,對降低建筑造價起著十分關鍵的作用。墻體材料是住宅的主要材料,以往我國的建筑墻體主要是實心粘土磚。隨著技術的進步,大量工程建設已經開始使用工業固體廢棄物如礦渣、粉煤灰等工業廢渣以及建筑垃圾等制造的建筑材料。另外,一些新型墻體材料如石膏與玻纖配制的石膏空心墻板等也逐步被應用到具體的建筑工程中。
1.4綠色建材
綠色建材指采用清潔生產技術,少用天然資源和能源,大量使用工業或城市固態廢棄物,產無毒害、無污染、有利于人體健康的建筑材料。綠色環保已經成為當今社會的時代主題,作為其中的一部分,綠色建筑的建設需要大量的健康節能、可循環利用的綠色建材。實踐中,綠色建材已經開始應用到個別工程中,相信未來不久,綠色建材將成為建筑材料中的主導。
1.5智能材料
智能材料一般是指以最佳條件響應外界環境的變化,且按這種變化顯示自己功能的材料.它可以感到外界環境的變化,并針對這種變化作出瞬時主動響應,具有自診斷、自適應、自修復和壽命預報以及靠自身驅動完成特定功能的能力。有專家預測,到2015年,智能材料
將成為每個 建筑必備的建筑材料新軍。
2.項目開發中 應用建筑新型材料的影響因素
建筑材料成本一般占工程造價的60%-70%(以土建工程計算),建筑材料儲備占流動資金60%以上??梢姡ㄖ牧显谡麄€建筑工程項目中占有很大的比例,如果新材料能夠得到廣泛應用,無疑會大大降低企業成本。但建筑新材料的應用是一個系統的工程,總體看,我國建筑業仍處于增長方式粗放、效益較低的 發展階段,一些企業缺乏主動采用新材料、新工藝、新技術的動力,眾多工程仍在使用落后的工藝和技術。因此,要真正使新材料得到應用,必須考慮解決好相關的影響因素。(1)推廣應用新技術必須有企業領導的重視和支持及上級主管部門的指導。有必要 組織一個強有力的組織體系,通過認真進行策劃、編制詳細的 計劃措施,有計劃地組織科技人員進行技術攻關和崗位培訓,抓好各個環節,并按照預定的計劃實施,推動新材料的應用。(2)建筑新材料能否得到廣泛應用很大程度上是由施工企業經營效益決定的。今天的建筑工程施工必須具備一定的技術條件和技術裝備,而這些技術條件和技術裝備需要企業的技術力量和技術 工作組織 管理水平來支撐來實施,而這所有的一切都是由雄厚的企業 經濟實力為基礎的。如果一個施工企業連應用正常建筑材料的能力都沒有,就更不談不上應用新的材料了。(3)建筑施工的特殊性影響到了建筑新材料的發揮。一般來說,建筑施工的類型繁多,規模各不相同,施工作業是多項技術綜合應用、工序搭接的過程,在這些生產過程中要應用大量的新型建筑材料,必須有嚴格的質量標準和有效的整體規劃,進保證施工正常有次序地進行,以便達到預期的質量要求。
推廣應用新技術,有利于企業提高工程質量,縮短施工工期,降低工程成本,增強 社會 信譽。只要上述幾個問題能夠得到良好的解決,新技術的應用就能夠給企業帶來了良好的社會信譽,為企業開拓市場奠定良好的基礎。
3.建筑新材料在項目開發中的應用對策
新型建材的推廣應用,必須符合各種建筑體系的質量需求。建筑材料的更新換代,必須與建筑體系的變革相適應。因此,新型建材的應用需要一個可供建筑專家與材料專家、建材供應商和建筑承包商共同研究、開發、推廣、應用的展示場所,促進新型建材與建筑革新的同步發展。為了構筑這個平臺,我們可以從以下幾個方面入手。
(1)制定詳細的建筑新材料應用計劃在編制施工組織設計的同時,認真編制建筑新材料的應用計劃和實施措施,使計劃、措施、實施對策、優化辦法等都能做到井然有序,這樣既保證了建筑工程進度和工程質量,又能使新技術得到應用,同時降低了工程的整體成本。
(2)組織新技術培訓新材料的應用是一個從陌生到熟悉的過程,為使新技術項目得到順利的應用,建筑單位應由技術部牽頭組織培訓、學習規范,對有關人員進行書面交底,明確新技術的施工方法、質保措施、安全措施、質量標準和工程驗收規范,為新技術的應用奠定良好的基礎。
(3)保證新材料應用質量新技術應用的好壞直接體現在工程質量上。加強應用過程中的質量預控,是保證新材料應用后工程質量的關鍵。具體在開發項目中應建立質量保證體系,有針對性地確保新技術在工程應用中的成功。在具體施工中,將各施工工序、技術環節對操作人員詳細交底,對遇到的實際問題組織有關人員進行技術攻關,保證新技術的順利實施。
4.結語
廣泛應用建筑新材料是建筑企業未來發展的一項重要舉措。對建筑企業來說,通過在具體項目應用中應用新技術、新材料、新工藝,能夠給自己積累豐富的 經驗,從而更能促進企業技術水平的提高,為企業的未來發展帶來了生機和活力。
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化學新材料論文范文2
英文名稱:West China JOurnal of Pharmaceutical Sciences
主管單位:中華人民共和國教育部
主辦單位:四川大學;四川省藥學會
出版周期:雙月刊
出版地址:四川省成都市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1006-0103
國內刊號:51-1218/R
郵發代號:62-79
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1986
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽:
中科雙效期刊
聯系方式
期刊簡介
《華西藥學雜志》(雙月刊)創刊于1986年,是由教育部主管,四川大學和四川省藥學會聯合主辦的藥學類綜合性學術刊物。于1988年至今被中國科技情報研究中心作為科技論文期刊源期刊;1993年起被美國《化學文載》(CA)收錄;被國內《中國藥學文摘》、《醫學文摘》和《中國生物學文摘》等摘錄,被國內各種數據庫收錄。2001年入選中國期刊方陣雙效期刊。2003年被評為《CAJ-CD規范》執行優秀期刊。2008 年再次被確定為藥學類中文核心期刊。 多次被評為四川省優秀期刊。
化學新材料論文范文3
一、高分子材料與工程
高分子材料與工程專業培養具備高分子材料與工程等方面的知識,能在高分子材料的合成、改性、分析測試和加工成型等領域從事科學研究、技術開發、工藝和設備設計、生產及經營管理等方面工作的高級工程技術人才。
本專業學生主要學習高聚物化學與物理的基本理論和高分子材料的組成、結構與性能知識及高分子成型加工技術知識。
學習課程
聚合物加工原理、聚合物成型工藝、聚合物流變學、高分子物理、高分子化學、物理化學、有機化學
畢業生具備的專業知識與能力
掌握高分子材料的合成、改性的方法;
掌握高分子材料的組成、結構和性能關系;
掌握聚合物加工流變學、成型加工工藝和成型模具設計的基本理論和基本技能;
具有對高分子材料進行改性及加工工藝研究、設計和分析測試,并開發新型高分子材料及產品的初步能力;
具有應用計算機的能力;
具有對高分子材料改性及加工過程進行技術經濟分析和管理的初步能力。
就業方向
該專業畢業生可到石油化工、電子電器、建材、汽車、包裝、航空航天、軍工、輕紡及醫藥等系統的科研(設計)院所、企業從事塑料、橡膠、化纖、涂料、粘合劑、復合材料的合成、加工、應用、生產技術管理和市場開發等工作,以及為高新技術領域研究開發高性能材料、功能材料、生物醫用材料、光電材料、精細高分子材料和其它特種高分子材料,也可到高等院校從事教學、科研工作。
高分子材料與工程專業的20所大學
二、復合材料與工程專業
復合材料與工程專業培養具有良好的思想素質,強烈的社會責任感,健康的體魄和健全的心理素質、德、智、體全面發展,掌握新型復合材料生產原理和生產工藝、能勝任無機材料、高分子材料、新型復合材料等生產企業基層管理工作和實際崗位操作,具有較高綜合素質,“用得上、留得住”的應用型人才。
專業特色
該專業既重視學生數學、力學和材料科學的基礎理論培養,又重視學生的工程能力訓練,并對有關專業課實行教學內容的國際接軌。課程設置注重基礎理論與工程的結合、自然科學知識教育與文化素質教育結合,理論與實踐相結合。學校會設有工程設計制圖課程設計、工程訓練、下廠實習、畢業實習、畢業設計和畢業論文等實踐環節。實驗有高分子物理實驗、高分子化學實驗、復合材料制備與加工實驗、材料性能測試實驗等 。
就業方向
本專業學生畢業后可畢業生可以就業于與復合材料相關的汽車、建筑、電機、電子、航空航天、國防軍工、信息通訊、輕工、化工等有關企業和公司,擔任工程研究 人員、工程師和營銷管理人員,從事設計、研發、分析、生產、測試、評價、營銷、管理等工作;也可以在高等院校、研究設計院所從事科研教學工作。
開設院校
哈爾濱工業大學、西北工業大學、華東理工大學、南京工業大學、青島大學、青島科技大學、長江大學、中北大學、河北工程大學等
化學新材料論文范文4
【關鍵詞】納米材料教學方法教學改革
【中圖分類號】TB383.1-4;G642【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089(2018)11-0241-01
前言
納米材料與納米技術是21世紀最令人矚目的前沿科技研究熱點之一,納米科技的蓬勃發展對眾多研究領域,乃至人類社會的生產生活產生了廣泛而深遠的影響,納米材料的應用和產業化已經成為世界許多國家相繼研究和開發的重點?!都{米材料》是高等院校一門重要的新設課程,具有前瞻性、創新性、專業性和實踐性強的特點?!都{米材料》及其相關的課程也是許多高等學校材料學化學專業的本科生或研究生的專業基礎課程,本課程的開展有助于讓學生了解納米材料與納米科技的發展方向,提高學生的創新性思維能力,引導學生開展納米科學前沿課題研究,培養潛在的科研人才,同時,對《納米材料》的教學也提出了較高的要求,因此需要認真思考和研究。
1.教學內容改革與優化
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、納米材料在各個領域中的應用情況以及功能納米材料等內容編寫,而其中的內容很多都已過時,比如在碳納米材料這一部分內容時,十前年的主要內容是針對富勒烯和碳納米管的講解,而今天,該部分的內容可更多的偏向于目前研究較為熱門的層狀石墨烯材料。此外,材料表征方面的內容在本課程中占有相當大的篇幅,直接講解納米材料的表征特性使學生不能深入的理解,教學內容上有必要加入適當課時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.教學手段改革
納米材料涉及的課程范圍較寬,有些章節較為抽象,學生首次接觸常會遇到知識過于抽象不便于理解的問題,因此傳統的教學模式已不再適應當前培養高素質人才的需要,針對這樣的問題,應利用多媒體數字化資源如動畫來輔助教學,利用當前各種模擬軟件如3DSMAX或PHOTOSHOP將抽象的納米材料的制備及生長過程進行直觀展示模擬,激發學生的學習興趣。此外,先進的儀器設備是科學研究的重要基礎,本學院擁有高分辨透射電子顯微鏡、熱場發射掃描電子顯微鏡、X射線單晶衍射儀、電化學工作站等設備,需借助這些良好的教學科研基礎條件,引導學生參與科研活動,培養學生科研素養,為今后繼續深造和走向工作崗位打下基礎。
3.教學模式改革
在教學實踐中,采取“分組教學”模式,即學生以10-15人為一小組,在既定大課題方向內,由學生自主查閱文獻資料,選定具體研究題目,設計實驗方案,并與導師探討方案的可行性。學生在教師的指導下獨立完成一種納米材料的合成制備,對性能測試的結果進行分析,并完整獨立撰寫實驗報告。這種方式將加強學生從理論上學習和理解并能拓展到實際的應用中。這種綜合性、多樣化的教學模式不僅能加強學生對理論課程的理解的重視,并能極大的調動學生的積極性和創造性,鍛煉學生的獨立思考能力、動手能力、創新能力、分析解決問題的能力及團隊精神。
4.考核方式的改革
納米材料課程的專業性和前瞻性都很強,常規的考核方式達不到反應學生學習能力和掌握程度的效果,相反地,概念性的知識點較多,一味的要求學生通過記憶背誦的方式來達到考試要求,一方面增加了學生的學習負擔,另一方面學生也難以深刻理解所學知識點。卷面考試雖有必要,此外應加入撰寫論文的考核方式。該種方式能夠督促大三學生對上學期所學的文獻檢索課程的掌握利用,還能在查閱文獻完成論文的同時,豐富與納米材料課程相關的前沿知識,增強了學生論文寫作的思路和方法,對大四的畢業論文的規范寫作提前得到了鍛煉,為今后的科研工作打下基礎。
結語
納米材料涉及范圍廣,發展日新月異,通過開展教學與實踐及科研相結合的教學模式,提高學生們的學習興趣,培養學生的獨立思考能力、創新能力及團隊精神。在以后的教學實踐中將進一步加強改革創新,為學生的全面發展和綜合素質的提高不懈努力。
參考文獻:
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[3]朱世東,徐自強,白真權等.納米材料國內外研究進展Ⅱ——納米材料的應用與制備方法[J].熱處理技術與裝備,2010(31).
化學新材料論文范文5
【關鍵詞】綜合設計性實驗;產學研合作教育;教學方法;教學方式
高等學校具有人才培養、科學研究和社會服務三大功能,要使高校能夠為國家的改革和發展源源不斷地提供高素質創新創業人才,更好地為國民經濟建設服務,高等學校就必須走出“象牙塔”,打破傳統的人才培養模式,探索產學研合作辦學的道路。產學研合作教育模式是一種以培養學生優良素質、提升學生綜合能力和增強學生就業競爭力作為重點,在教育過程中充分利用學校、企業及科研單位等多種不同教育環境和教育資源以及在人才培養方面的各自優勢,把傳統的以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗、實踐能力為主的生產活動、科研實踐有機結合的人才培養體系[1]。產學研合作教育有利于學生創新思維的啟迪,在傳統的應試教育模式中,學生一般只知機械地接受老師所傳授的知識,不愿主動去思考探索,在學習過程中缺少主動性,沒有創新性的思維和意識[2]。產學研合作教育是把課堂教學與實踐能力直接結合起來,在理論和實際結合的過程中啟發學生的創新思維[3]。因此,開展創新性的教學實驗就顯得非常重要。本人根據自己近年來的教學科研實踐,對如何開展產學研合作的大學綜合化學實驗談談自己的幾點看法。
1 大學綜合化學設計實驗開展的必要性
綜合設計性實驗是我院(環境科學學院)應用化學專業的專業實踐必修課之一,是學生完成有機化學、無機化學、分析化學、物理化學等基礎課的學習后,理論與實際結合較強的一門專業實踐課程,開設該課程的主要目的是使學生加深對本專業所學理論知識的理解,并與實際生產緊密結合,從而使學生成為適應社會需求的應用型人才。綜合化學設計性實驗的確定及開展需要結合目前企業急需而又長期沒有解決的技術難題??捎山處煛W生和工廠技術人員組成課題組,從實驗方案的論證、實驗課題的確定到論文總結、組織鑒定等過程盡可能讓學生參與到每一個環節。這些過程的任何一個環節都涉及多學科知識的綜合應用,是理論與實踐結合的具體體現。這種產學研合作的教育模式,在廠校合作中形成了教學、科研、生產的整體,既解決了工廠的難題,為企業創造了財富,又使教師在實踐中能長期保持教學與科研的活力,使學生工程實踐能力的得到鍛煉。為了能夠切實鍛煉學生的綜合設計能力,實現應用型人才的培養,可以從以下二個方面對傳統的教學模式進行改進。
2 大學綜合化學設計實驗教學內容的改革
在教學內容上,本實驗需要與教師的科研項目和相關企業的生產實際問題結合。解決一些前沿型的問題。鍛煉他們設計實驗及獨立思考的能力。例如:在卷煙主流煙氣有害氣體組分中,CO的含量最大且毒性強,因此降低和消除卷煙煙氣中的CO含量對于提高卷煙吸食的安全性至關重要,而且有利于我國卷煙行業的長遠發展,特別是對于那些有出口任務的卷煙企業而言,有十分重大的現實意義。雖然,目前工業上對卷煙主流煙氣中CO的消除研究已取得了一定的進展,但所報道的上述材料本身均存在一定缺陷,難以滿足工業化要求。因此,在工業上,設計和研發一種對CO具有較強吸附能力的新材料具有重要的科學意義和應用價值。金屬-有機骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是由金屬離子或者含有金屬離子的簇(也稱為二級構筑單元(SBUs)與多齒有機配體通過配位鍵形成一維、二維或三維周期性網絡結構的晶態材料。由于這些材料具有高度有序的多孔性,高的比表面積以及可調的孔徑尺寸和功能化孔道表面,使其在多種領域內存在廣泛的應用前景,可作為催化劑、催化載體、氣體儲存和分離材料等。這類材料對絕大多少的本科生來說是一類沒有接觸到過的物質, 他們需要自己去了解和探索。而在我們的教師科研項目中,會涉及到這類結構新穎可控的MOFs材料。我們可以將這類新材料與企業需要實際解決的問題相結合,在本科教化學設計實驗教學中開展此類實驗,既能夠開闊學生的眼界,又可以激發他們探索新世界的興趣。從而有效提高教學質量和效率。此外,科研文獻中報道的一些與生命體相關的最新材料也可以嘗試開展。例如某些發光材料可以與生物體結合,生物體內成像,即我們可以清楚地看到生物體的組織結構,從而達到研究生物體的目的。將這些最新的內容補充到課堂教學中,可以讓學生覺得很有意思,讓他們認識到化學不只是有毒、有害、危險性大的物質。化學與我們生活、生命息息相關。
3 大學綜合化學設計實驗教學方式的改革
實驗方案設計是綜合性設計實驗不可替代的教學環節,其目的是為了培養學生的專業知識、專業技能以及提高解決實際問題的能力。它要求學生具備一定的綜合知識,通過查閱國內外資料,總結歸納文獻,篩選出最優化的設計路線方案,核算最優原料成本,繪制最簡流程圖,解決實際問題。通過實驗方案設計的鍛煉,加深學生對理論課程的理解,鞏固和提高學生的知識運用能力,增強學生分析和解決實際問題的能力,能夠對學生所從事專業的知識結構和理論聯系實際的能力產生重要的影響。擺脫過去常用的教師只是簡單講述實驗過程的模式??梢岳靡恍┹o助手段進行教學,譬如可以利用學校的網絡數據庫資源來提供最新科研成果的鏈接,以便學生隨時瀏覽和下載。目前,我們學校圖書館的電子資源比較豐富,很多高水平的最新文獻均可以下載。對于一些理論知識較淺的科研成果,鼓勵學生進行口頭報告并相互講述與評價。通過這種方式既能夠加深學生對該領域的全面理解,又能夠增強他們對新問題的求知欲望。查閱文獻并歸納總結后,與指導老師一起探討實驗方案的設計,突出學生在實驗設計方案中的主體性。這樣可以真正調動學生的學習興趣,讓他們參與到整個實驗的過程中來。因此,將科研工作融入到教學內容中,是一個很好的方法,關鍵在于如何把握這個度。此外,鼓勵一些對科研有興趣的學生盡早加入科研實驗室,與指導老師多交流,將理論課程學習與科研工作相結合,對學生的高標準要求,同時多鼓勵,能夠激發他們的創造力。
4 大學綜合化學設計實驗課程安排
該課程作為一門應用化學專業高年級專業實驗必修課,一般都安排在第6-7學期,是常規實驗課程的一個延伸。該課程通過具體的實驗操作訓練,來強化和提高學生的實驗技能,以及增強對科學前言的了解。同時,通過該課程的學習,學生動手能力、研究素質、分析問題和解決問題能力得到提高,為學生的畢業論文、就業和深造打基礎。然而,就目前而言,有的高校還沒有開設相應的實驗課,有的高校盡管開了實驗課,但實驗教學內容以傳統的驗證性、綜合性實驗為主。實驗項目及實驗條件、藥品、儀器都是教材規定的,而且有些實驗工藝陳舊落后,常常是讓學生依照講義,按部就班地進行,不利于提高學生科研主觀能動性和創造力,作為高年級專業實驗訓練,還存在一定的不足。
5 結束語
結合我校建設地方性應用型本科高校的辦學宗旨以及環境科學學院專業建設特色,面向應用化學專業開展綜合設計實驗,不僅與當前精細化學品行業的發展趨勢一致,同時也加深了學生對精細有機合成理論知識的掌握和運用,在人才培養、科學研究、服務經濟發展方面具有重要的實際價值和理論意義。
【參考文獻】
[1]刁麗琳,朱桂龍,許治.國外產學研合作研究述評、展望與啟示[J].外國經濟與管理,2011(33):48-57.
[2]林偉連.產學研合作共同體:內涵特征與構建路徑[J].高等工程教育研究,2013(4):47-51.
[3]劉繼紅,金雯.高校在產學研合作中的角色定位與戰略選擇――基于演化博弈的視角[J].黑龍江高教研究,2016(8):18-20.
[4]劉樹恒,劉長霞,周立梅.滄州師范??茖W校學報[J].設計創新型綜合化學實驗教學的嘗試,2009(2):110-111.
化學新材料論文范文6
1、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃
由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義,世界各國(地區)紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器,相繼制定了發展戰略和計劃,以指導和推進本國納米科技的發展。目前,世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃,但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。
(1)發達國家和地區雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機,美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃(NNI),其宗旨是整合聯邦各機構的力量,加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月,美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》,這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃,從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全面展開。
日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域,并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源(人才、資金、設備)的落實。之后,日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針,積極推進從基礎性到實用性的研發,同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。
歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域,有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略,目前,已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施:增加研發投入,形成勢頭;加強研發基礎設施;從質和量方面擴大人才資源;重視工業創新,將知識轉化為產品和服務;考慮社會因素,趨利避險。另外,包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。
(2)新興工業化經濟體瞄準先機
意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響,韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體,為了保持競爭優勢,也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》,2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》,隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域,以提升前沿技術和基礎技術的水平;到2010年10年計劃結束時,韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平,進入世界前5位的行列。
中國臺灣自1999年開始,相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》,這些計劃以人才和核心設施建設為基礎,以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標,意在引領臺灣知識經濟的發展,建立產業競爭優勢。
(3)發展中大國奮力趕超
綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭,也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》,并先后建立了國家納米科技指導協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖,確定中國在目前和中長期的研發任務,以便在國家層面上進行指導與協調,集中力量、發揮優勢,爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術,南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略,可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度,加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。
2、納米科技研發投入一路攀升
納米科技已在國際間形成研發熱潮,現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家,都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金,而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱,在過去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。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明,全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。
美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內,聯邦政府的納米技術研發經費從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《21世紀納米技術研究開發法》,在2005~2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入37億美元,而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發的經費。
日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究,近年來納米科技投入迅速增長,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20%。
在歐洲,根據第六個框架計劃,歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元,有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計,歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國,甚至更高。
中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到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。中國臺灣計劃從2002~2007年在納米技術相關領域中投資6億美元,每年穩中有增,平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元,而新加坡則達3.7億美元左右。
就納米科技人均公共支出而言,歐盟25國為2.4歐元,美國為3.7歐元,日本為6.2歐元。按照計劃,美國2006年的納米技術研發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。公共納米投資占GDP的比例是:歐盟為0.01%,美國為0.01%,日本為0.02%。
另外,據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱,很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元,占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元,占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元,占17%。由于投資的快速增長,納米技術的創新時代必將到來。
3、世界各國納米科技發展各有千秋
各納米科技強國比較而言,美國雖具有一定的優勢,但現在尚無確定的贏家和輸家。
(1)在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下
根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果,2000—2002年,共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引(SCI)》收錄。納米研究論文數量逐年增長,且增長幅度較大,2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。
2000—2002年納米研究論文,美國以較大的優勢領先于其他國家,3年累計論文數超過10000篇,幾乎占全部論文產出的30%。日本(12.76%)、德國(11.28%)、中國(10.64%)和法國(7.89%)位居其后,它們各自的論文總數都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇,是納米研究最活躍的國家,也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出,2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點,到2002年已經超過德國,位居世界第三位,與日本接近。
在上述5國之后,英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發表的論文數也較多,各國3年累計論文總數都超過了1000篇,且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。
另外,如果歐盟各國作為一個整體,其論文量則超過36%,高于美國的29.46%。(2)在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭
據統計:美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國(1454項),其次是日本(368項)和德國(118項)。由于專利數據來源美國專利商標局,所以美國的專利數量非常多,所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數也較多,所占比例都超過了1%。
專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大,在論文數最多的20個國家和地區中,專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明,很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力,但比較側重于基礎研究,而實用化能力較弱。
(3)就整體而言納米科技大國各有所長
美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用,目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面,納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷,而且,已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年,美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》,目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合,實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標;利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門,這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用,還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果,未來5~10年有望商業化。
雖然醫學納米技術正成為納米科技的新熱點,納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究,期望突破傳統的極限,讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒,并按照一定規則排列這些顆粒,使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面,目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。
日本納米技術的研究開發實力強大,某些方面處于世界領先水平,但尚未脫離基礎和應用研究階段,距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上,日本最重視的是應用研究,尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外,日本開發出多種不同結構的納米材料,如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。
在制造方法上,日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法,同時積極開發新的制造技術,特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1/10,兩三年內即可進入批量生產階段。
日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高,并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品??茖W家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置,能應用于納米領域,在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路,是世界最高水平。
日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地,如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機,解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過,這些研究大都處于探索階段,成果為數不多。
歐盟在納米科學方面頗具實力,特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。
中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多,主要以金屬和無機非金屬納米材料為主,約占80%,高分子和化學合成材料也是一個重要方面,而在納米電子學、納米器件和納米生物醫學研究方面與發達國家有明顯差距。
4、納米技術產業化步伐加快
目前,納米技術產業化尚處于初期階段,但展示了巨大的商業前景。據統計:2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元,2010年將達到14400億美元。為此,各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化,都在加緊采取措施,促進產業化進程。
美國國家科研項目管理部門的管理者們認為,美國大公司自身的納米技術基礎研究不足,導致美國在該領域的開發應用缺乏動力,因此,嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心,希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”,以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項:一是進行納米技術基礎研究;二是與大企業合作,使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面,其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。
美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破,并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大,其目的是共享信息,促進聯系,加速納米技術應用。
日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合,不久前又建立了“關西納米技術推進會議”,以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程;東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所,試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。
歐盟于2003年建立納米技術工業平臺,推動納米技術在歐盟成員國的應用。歐盟委員會指出:建立納米技術工業平臺的目的是使工程師、材料學家、醫療研究人員、生物學家、物理學家和化學家能夠協同作戰,把納米技術應用到信息技術、化妝品、化學產品和運輸領域,生產出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產品,同時減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術工業平臺和增加納米技術研究投資使其在納米技術方面盡快趕上美國。