高分子材料在農業中的應用范文
時間：2023-12-14 17:39:29
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1.前言
隨著社會的發展，我國的科技有了嶄新的發展機會以及廣闊的發展平臺，高分子材料科學也處速發展的狀態。經過多年的發展，高分子材料已經在我國市場上的多個領域得到了十分廣泛的應用。值得一提的是，合成高分子材料憑借著其獨特的優良性質以及相對良好的使用性能，在市場上已經占據了比較重要的地位。伴隨著時代的持續發展，人們對新型高分子材料也相應的提出了更高的要求，因此，為了適應人類的需要，對新型高分子材料的研究便十分重要。
2.高分子材料簡述
高分子化合物是高分子材料的組成基礎，構成高分子化合物的基本成分是聚合物。所以，高分子材料所具有的性質便是其構成基礎聚合物所具有的性質了，其含有的主要材料所具有的特性，便是這種高分子材料的特征性能。目前，高分子材料和無機非金屬材料以及金屬材料是在當前的市場上應用的材料主體，是應用性材料科學的主要內容。在三者當中，屬高分子材料最受歡迎，由于其優良的性能得以廣泛的應用，在整體的新型材料的市場上都占據著重要的地位。在全球范圍內的材料市場上，高分子材料的發展一直都沒有停止，反而是以高速的發展形態展現在人類的面前。例如，合成樹脂的數量在十年之內幾乎增加了一百倍，高分子材料的飛速發展，給人類的生活帶來了極大的便利以及翻天覆地的變化。塑料便是一種典型的高分子材料，塑料的用途廣泛，傳統的木材和水泥的年產量加起來也遠遠沒有塑料的產量高。合成橡膠的產量也大于天然橡膠的產量，合成纖維一年的產量幾乎達到了羊毛和棉花等人造纖維或者天然纖維總產量的二倍之多。還要合成樹脂的發展等等。但是，即使高分子材料在我國取得了很大的研究進展以及生產應用，但是相比于世界上的發達國家，我國的科技仍然是較為落后，與各大發達國家存在著較大的距離。
高分子材料于一九三零年問世，至今已經發展了將近九十年的時間。但是一直到二十世紀末期，高分子材料才正式收到人類的重視和研究。科技處于不斷的進步當中，人類對新型高分子材料的需求也在不斷增加。例如大家都熟知的納米材料，納米高分子材料是一種聚合物基材以及納米微粒的復合材料，這種材料具有獨特的優良性質，在研究納米材料的時候，要以其潛在的性質為依托，尋找最有效、迅速的開發方式。
2.新型高分子材料的應用概述
高分子材料作為材料市場的后起之秀，發展速度十分迅速。并且在整個材料市場上的應用十分廣泛，在各行各業，在我們生活中的各個角落都能見到高分子材料的身影。例如在功能材料方面隨處可見高分子材料，在結構材料方面高分子材料也表現出其難以比擬的優勢。新型高分子材料的主要分類為：光功能材料和高分子分離膜，高分子復合材料以及該分子磁性材料。所謂光功能材料即是指這種材料能夠對光進行吸收和轉換，或者透射和儲存。所謂高分子分離膜材料，其本身是一種薄膜性質的材料，即是利用高分子材料來制作成的一種具有半透性質的過濾膜，它的典型特征是選擇透過性。這種材料對環保工作等做出了重要貢獻，并且分離效率高，使用條件好。所謂高分子復合材料是指有多種具有不同的性質的物質所復合而成的多相材料。這種材料聚集了多種材料的特征，優勢十分明顯，例如復合材料能夠同時具備耐高溫和高強度等多種優點。所謂高分子磁性材料是指磁性材料于高分子材料的一種復合形式，也屬于高分子復合材料的一種。這些新興的高分子材料已經滲透進了人類生活的各個領域，在醫療行業以及工業行業都做出了重大的貢獻
3.舉例說明新型材料在農業領域的應用
科技的進步無疑大大促進了農業的發展，我國是一個農業大國，新興材料在農業領域的應用，對促進農業的發展發揮了很大的作用。
在我國農業以及工業的生產領域，木塑復合材料的應用十分常見，木塑復合材料大多應用在農業領域，這種高分子材料具有以下優點：韌性好，較高的強度，可再生性好并且能夠耐腐蝕。因此，木塑復合材料能夠在一定程度上取代傳統的鋼鐵材料，故在我國農業領域具有廣泛的應用前景。在我國大片的莊稼地中，大量存在著秸稈這種新型材料，我國對秸稈加以利用的研究已經投入了很大的精力。秸稈用于沼氣發電，秸稈用于提取纖維素制作高能燃料等，將秸稈作為一種重要的新型材料仍然需要研究。部分農作物的生長需要在溫室中進行，因此溫室大棚便是農業領域當中的必需品。新型溫室大棚保溫材料能夠在白天充分吸收陽光，并自動進行恒溫工作的處理，在夜晚能夠使大棚內維持同樣的溫度和空氣中的濕度。這種采用新型溫室大棚保溫材料的溫室能夠使植物自然生長，提高了農業產量和質量。對于溫室材料的研究，最主要的研究性能便是其保溫性能。新型溫室保溫材料的研究意義重大。
4.新型材料的發展前景
我們現在共同的目標是可持續發展，新型材料的開發能夠滿足人類對可持續發展目標的推進，新型材料能夠憑借其優良的性能以及可重復利用的特點為人類社會的發展做出重要貢獻。但是，我們要時刻銘記，新型高分子材料的發展要堅持以下原則：首先，新型高分子材料的使用不能對環境產生污染，其次，新型高分子材料要盡量追求成本低廉，能夠滿足大部分人的需求。目前我國所研究出的新型高分子材料大多價錢昂貴，因此，尋找廉價的基礎材料作為高分子材料的生產成本至關重要，原材料的選取和加工工藝的選擇都是未來新型高分子材料的研究重點問題之一，人類也從未停止過對新型高分子材料的探究工作。同時，要對新型高分子材料進行宣傳，讓大家都有所了解，才能提高高分子材料的利用率。最后再次強調，不能以犧牲環境為代價去發展新型高分子材料，才能讓這種高分子材料對我們的社會發展發揮重要的作用。
參考文獻：
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關鍵詞：高分子材料；功能；研究現狀；發展前景
前言
在我們的日常生活中，材料隨處可見，材料的發展水平直接影響我們的生活質量。高分子材料在我們日常生活的應用中擁有很多的優勢，與現代化生產非常吻合，同時它也產生了很高的經濟效益等，因此它在工業上發展的十分迅速。在過去，20世紀60年展起來的功能高分子材料是屬于那時的一個新興領域，這個新興領域同時滲透到能源和電子以及生物三大領等。而如今，21世紀的科技不斷創新，也有了新型有機功能高分子材料，它們在人們的生產和生活中扮演著一個越來越重要的角色。
1 功能高分子材料的定義
功能高分子材料是指同時兼顧有兩種性能的復合高分子材料，性能一：傳統高分子材料的所體現出來的性能，性能二：某些特殊功能的基團所體現出來的性能。一般說來，具有傳遞信息、轉化能量和貯存物質作用的高分子及其復合材料為功能高分子材料，或者還可以理解為具有能量轉換的特性、催化特性、化學反應活性、磁性、光敏特性、藥理性、導電特性、生物相容性、選擇分離性等功能的高分子及其復合材料，同時還具有原有力學性能的基礎。
2 功能高分子材料的工程實際應用
目前，在工程上應用較廣泛而且具有重要應用價值的一些功能高分子材料主要分為以下幾種：光功能高分子、液晶高分子、電功能高分子、吸附分離功能高分子、反應型功能高分子、醫用功能高分子、環境降解功能高分子、高分子功能膜材料等。下文中具體從這幾方面闡述：
（1）光功能高分子材料。指在光的作用下能夠產生物理變化，如光導電、光致變色或者化學變化，如光交聯、光分解的高分子材料，或者在物理或化學作用下表現出光特性的高分子材料。光功能高分子材料主要應用在電子工業和太陽能的開發利用等方面。
（2）液晶高分子材料。液晶高分子是一種新型的功能高分子材料，它是分子水平的微觀復合，由纖維與樹脂基體在宏觀上的復合衍生而來，也可以理解為在柔性高分子基體中以接近分子水平的分散程度分散增強劑（剛性高分子鏈或微纖維）的復合材料。強度高、模量大是液晶高分子材料的主要特點，它在復合材料、纖維和液晶顯示技術等方面的應用非常廣泛。
（3）電功能高分子材料。電功能高分子材料主要表現為在特定條件下表現出各種電學性質，如熱電、壓電、鐵電、光電、介電和導電等性質。根據其功能劃分，主要包括導電高分子材料、電絕緣性高分子材料、高分子介電材料、高分子駐極體、高分子光導材料、高分子電活性材料等。同時根據其組成情況可以分成結構型電功能材料和復合電功能材料兩類。電功能高分子材料在電子器件、敏感器件、靜電復印和特殊用途電池生產方面有廣泛應用。
（4）吸附分離高分子材料。吸附分離功能高分子按吸附機理分為化學吸附劑、物理吸附劑、親和吸附劑，按樹脂形態分為無定形、球形、纖維狀，按孔結構分為微孔、中孔、大孔、特大孔、均孔等，吸附分離功能高分子主要包括離子交換樹脂和吸附樹脂。
（5）反應型功能高分子材料。反應功能高分子是有化學活性、能夠參與或促進化學反應進行的一種高分子材料。它是將小分子反應活性物質通過共價鍵、離子鍵、配位鍵或物理吸附作用結合于高分子骨架，主要用于化學合成和化學反應。
（6）醫用功能高分子材料。在生物體產生生理系統疾病時，一些特殊的功能高分子材料有對疾病的診斷、治療、修復或替換生物體組織或器官，增進或恢復其功能的作用，此類特殊的功能高分子材料稱為醫用功能高分子材料。一般來說，醫用功能高分子材料多用于對生物體進行疾病的診斷和疾病的治療以及修復或替換生物體組織或器官和合成或再生損傷組織或器官，具有延長病人生命、提高病人生存質量等作用，在醫療方面被廣泛應用。
（7）環境降解高分子材料。高分子材料在發生降解反應的條件有許多，如機械力的作用下發生的降解稱為機械降解，此外在化學試劑的作用下可發生化學降解，在氧的作用下可發生氧化降解，在熱的作用下可發生熱降解，在光的作用下可發生光降解，在生物的作用下可發生生物降解等。具有此類功能的高分子稱為環境降解高分子材料。
（8）高分子功能膜材料。高分子功能膜是一種具有選擇性透過能力的膜型材料，同時也是具有特殊功能的高分子材料，一般稱為分離膜或功能膜。使用功能膜分離物質具有以下突出的優點：具有較好的選擇性透過性，透過產物和原產物位于膜的兩側，便于產物的收集；分離時不發生相變，同時也不耗費相變能。從功能的角度，高分子分離膜具有識別物質和分離物質的功能，此外，它還有轉化物質和轉化能量的其它功能。利用其在不同條件下顯出的特殊性質，已經在許多領域獲得應用。
3 功能高分子材料的發展前景
人類賴以生存和發展的物質基礎離不開材料，材料的發展關系到社會發展和國民經濟以及國家的安全，同時也是體現國家綜合實力的重要標志。高新技術和現代工業發展的基石離不開高分子材料，國民經濟基礎產業以及國家安全不可或缺的重要保證同樣也離不開高分子材料。而功能高分子材料由于其優越性，使得其在材料行業中發展迅速。
未來材料科學與工程技術領域研究的重要發展方向離不開功能高分子材料，材料、信息和能源理所當然的被評為新科技革命時代的三大根基，信息和能源發展離不開材料領域中功能高分子材料作為它們物質基礎所起到的重要作用，新型功能高分子材料的研究與發展主要取決于現代學科交叉程度高這一特點。在傳統的三大合成材料以外，陸陸續續又出現了具有光、電、磁等特殊功能的高分子材料以及功能高分子膜，同時也出現了生物高分子材料，隱身高分子材料等許多具有特殊功能的高分子材料，與此同時功能高分子材料的發展速度依然保持著加快的狀態，顯然它們對新技術革命影響非常之大。這些新型的功能高分子材料在我們的尖端科學技術領域和工農業生產以及日常生活中扮演著越來越重要的角色，21世紀人類社會生活必將與功能高分子材料密切相關。
4 結束語
功能高分子材料是一門研究高分子材料變化規律以及實際應用技術的一門學科，在高分子材料科學領域中的發展速度是最快的，同時也是與其它科學領域交叉最為密切的一個研究領域。它是以高分子物理、高分子化學等相關學科為基礎，同時與物理學和生物學以及醫學密切聯系的一門學科。因此學習這門學科能讓我們很好的將高分子學科的知識綜合運用起來，進而使我們對高分子學科有更深刻的認識，讓我們受益匪淺。
參考文獻
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篇3
關鍵詞： 高分子化學 高分子物理 生物功能材料 教學探索
高分子化學和高分子物理是高分子科學相關專業的專業基礎課。在專業課程設計中，一般兩門課程獨立設置，其中各占有48到72學時不等。我校的生物功能材料專業開設了高分子方面的課程，其中高分子化學與物理是該專業的專業基礎課。根據該專業特點，生物功能材料涉及領域較廣，從無機陶瓷材料到有機高分子材料都有涉及。該專業學生只需掌握有關高分子化學和高分子物理的基本理論知識和應用技能，因此我們開設了高分子化學與物理課程，所設學時為56學時，開設時間安排在二年級下學期，為三年級開設《高分子材料化學》等課程打下一定基礎。該課程內容涉及高分子材料的合成與實施方法，高分子材料的結構、性能、成型加工及其應用，是一門多學科交叉、實用性很強的學科。根據該課程具有涵蓋內容廣，物理化學和有機化學知識運用較多等特點，這樣有限的課時設置就給授課帶來了一定困難，導致學生在理解和應用本課程知識方面具有一定難度。另外，我校該專業物理化學課程設置在二年級下學期和三年級上學期，其中物理化學反應動力學部分講授時間較晚，這也給高分子化學與物理的授課帶來了一定困難。那么如何在有限的學時內系統地講授高分子學科基礎知識，是本文需要重點探討的問題。
1.選擇教材，合理安排教學內容
受授課學時的限制，我們選用的教材是化學工業出版社出版的《高分子化學與物理基礎》，由魏無際等主編。該教材系統地闡述高分子化學與物理的基本概念、基本知識、基本原理和基本測試方法，教材內容全面，難度適中，比較適合生物功能材料專業的教學要求。針對課時較少的現狀，我們對教學內容進行了合理安排。對于高分子化學部分，重點講解高分子的基礎概念、縮聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、陰離子聚合等內容，自由基共聚合、陽離子聚合、配位聚合等可較簡單講解，聚合物的化學反應章節主要由學生自學。這樣既保證了學生能夠掌握高分子化學的基本概念及反應，又沒有因為課程過難給學生造成學習困難。對課程中的某些內容，例如聚合動力學的推導，在物理化學中化學動力學部分還沒講解的情況下，我們在教學中不要求學生記住所有推導和公式，僅提出聚合動力學基本知識，引導學生自己進行動力學推導。對于高分子物理部分，我們重點講解高分子的結構、高分子的分子運動、力學狀態及其轉變，簡單講解高分子固體的基本力學性質、高分子溶液的基本性質章節，對高分子電學、熱學和光學的基本性質章節主要由學生自學。這樣課程的安排，重點講解能夠加強學生對高分子學科基本知識的掌握；簡單講解能夠擴大學生的知識面、引導有科研需求的學生課下加強該部分內容的掌握；自學部分主要為了深化學生對高分子學科知識的理解。重點講解、簡單講解與學生自學相結合的教學方法，突出了本課程重點、拓寬了學生知識面，克服了高分子學科教學中內容多、概念多、數學推導多等難于克服的難點。
2.理論聯系實際，提高學生學習興趣
高分子化合物廣泛存在于日常生活中，如穿著用的化學纖維、自然界存在的棉、麻、絲綢等，食品行業中的蛋白質、淀粉、纖維素，建筑行業中用的涂料、各種高分子管材、膠黏劑、有機玻璃，行駛工具中應用的橡膠、工程塑料、增強纖維等。高分子科學在人們的日常衣、食、住、行中發揮著極其重要的作用，其是一門應用基礎型的學科。高分子化學與物理的教學，單純的講解很難引起學生的學習興趣，教學效果不顯著。為提高學生學習興趣，我們在講解基本知識的同時，注重理論和實際相結合，列舉了大量實例。例如講解縮聚反應時，對滌綸、尼龍等一些重要的縮聚物的生產原理進行了重點講解，對聚乳酸生物材料進行了系列概述，包括其生產方法、原理和應用等；自由基共聚合部分，講到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS樹脂）、丁苯橡膠（SBR橡膠）等一些著名共聚物和常見聚烯烴產品及它們的制備原理、主要性能和用途。其中舉例聚四氟乙烯（PTFE）用于流量泵、反應釜內襯和攪拌棒外面涂層，聚氯乙烯（PVC）用于各種集成吊頂和各種垃圾袋等。在高分子發展史中，講授諾貝爾獎成果和獲得者的發明典故，例如電高分子的發現、齊格勒-納塔催化劑的發展，以增強課堂的趣味性；講述了第二次世界大戰期間高分子的發展典故。此外，讓學生翻看塑料水杯的材質、衣服標簽讓學生認識各種標志上一些材質的名稱，指出我們的水杯、服裝由哪些合成高分子構成，并討論目前常用的化學纖維名稱和聚合原理；通過舉例講解方式，激發學生自主學習興趣。
3.多媒體與板書教學方法相結合，提高教學質量
高分子化學與物理基礎課程知識面廣，其涵蓋了高分子化學、高分子物理、高分子加工等方面內容。該課程教學信息量大、理論性強，學生理解相對比較困難。因此，我們在教學過程中注意多種教學形式相結合，提高教學質量。課堂主要采用多媒體教學方式，同時輔以板書講解，取得了不錯的教學效果。利用多媒體教學方法既能夠將理論的知識直觀體現出來，又能夠將難于理解的教學內容形象地展示出來，這樣可以使學生更容易理解所學內容。例如，在講解配位聚合時，利用動畫演示雙金屬活性中心機理和單金屬活性中心機理中單體分子的插入過程與鏈增長過程；自由基聚合實施方法中，利用制作動畫模擬懸浮聚合和乳液聚合過程中單體的分散過程，高分子物理中拉伸對高分子結晶形態的影響、動態黏彈性模型，等等。通過多媒體的運用，可以使抽象的教學內容具體化，有效提高學生學習的趣味性。多媒體課件也會存在一些缺陷，比如講課節奏過快，學生難以吸收；教師過于關注幻燈片屏幕，減少了和學生的交流互動，等等。在實際教學過程中，還應注意和板書的有效結合，對重點知識內容采用板書的形式進行講解，取得了不錯的效果。
4.網絡教學方法的運用
針對多媒體教學存在講課節奏過快，學生難以吸收等缺陷和板書教學進度緩慢等特點，對重要章節，我們采取課堂與課下網絡教學相配合的方法。網絡教學在原來多媒體教學基礎上，對教學過程和教學內容提供了全面支持。目前學校構建了一個比較完整的網上教學支撐環境，提供多媒體錄播室進行教學視頻的錄制，最后把課件與錄制視頻統一上傳到網絡教學平臺。網絡教學有許多傳統學習方法無可比擬的優點，例如學生學習自主性增強，真正發揮學習的主觀能動性，學生學習在時間和空間上少了許多限制，學習的探究性更加深入。另外，網絡背景下學生在獲取不同的資源時可以進行比較，相互之間取長補短，知識面更廣。隨著現在網絡技術的發展，學生可以在宿舍、教室和學校多媒體教室通過網絡對課堂內容進行學習。網絡教學方法的運用，大大彌補了課堂多媒體課件存在一些不足，大大提高了教學效率。
5.開展互動式教學，發揮學生的學習主動性
教學是教師和學生的共同行為，學生是課堂的主體，教師是學生學習知識的引導者。目前高校教學方式偏重以教師“教”為主，忽視了學生“學習”的主動性，學生始終處于“被動學習”地位。這樣的“被動學習”，導致學生具有學習壓力大、心理負擔重等特點。針對這一現狀，我們采取課堂互動的教學方式，包括師生提問、討論和學生上講臺相結合的方式進行教學活動，取得了一定效果。比如在下課前教師先提出下一節課的預習內容，提出一些討論問題，例如在講述縮聚反應時，提出不同聚合時間獲得聚合物分子量是否相同、什么樣的單體能夠發生縮聚反應、什么樣的單體能夠獲得支化的高分子等問題。讓學生通過查閱資料，自己尋找答案，并在下次課堂上讓學生進行討論，然后教師補充。這樣既提高了學生的學習思考能力，又增強了學生的學習主動性，提高了學習興趣。另外，我校為農業院校，雖然學習《高分子化學與物理課程基礎》課程的學生是非農業專業，但是部分學生畢業后或許從事涉農相關服務業。考慮到此種情況，我們在授課內容安排上，對目前農業應用的高分子材料和高分子在農業方面的潛在應用進行了討論，給他們提供了創造性思維。比如在講自由基聚合章節時，我們就對強吸水樹脂的制備現狀和發展前景，主要針對其在農業生產中的應用進行了講述，對高分子薄膜在農業中的應用及帶來的“白色污染”與應對措施進行了討論。通過這樣的討論，我們鍛煉了學生分析思考問題的能力，這為學生工作與科學研究的創新思維形成打下了基礎，提高了學生的學習積極性和學習興趣，加深了對本課程的理解。
6.結語
通過對本校生物功能材料專業《高分子化學與物理基礎》課程教學中的一些課程設計特點、面臨的問題及目前采取的措施進行了總結。《高分子化學與物理基礎》雖然是一門專業基礎課，但其理論性強、概念抽象難懂，如何讓學生在掌握該課程基本理論的同時，調動學生的學習積極性，培養學生的自主學習能力和創新意識，是教學工作中需要不斷探索的問題。我們將在總結已有教學經驗的基礎上，繼續對本課程教學方法的改善與創新進行探索，以提高該課程的教學質量。
參考文獻：
[1]魏無際，俞強，崔益華.高分子化學與物理基礎（第二版）.北京：化學工業出版社，2011.
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篇4
高分子是一門與日常生活和工農業生產實踐聯系非常緊密的實用科學，傳統的《高分子物理實驗》課程教學過程中所使用的實驗試劑往往與實際生活脫節，導致學生在學習過程中對該課程產生一定的距離感，實驗熱情不足［6］。為了提高學生在進行高分子物理實驗時的興趣和積極性，我們在實驗教學過程中緊密聯系實際，力求使知識與生活相結合。例如，在“電子拉力機法測定高聚物的應力－應變曲線”教學過程中，讓學生先行準備生活中典型的纖維、塑料和橡膠等材料若干種，在進入實驗室之前，學生對自己準備的實驗材料的性能已有一個模糊的認識。在進行具體實驗之前首先提出一個啟發性的問題:在日常生活中，我們常用脆韌和軟硬等詞描述材料的性能，這些性能與本實驗中的應力－應變曲線有何聯系?學生將帶著這些問題開始實驗，以此激發他們的求知欲和學習興趣，通過具體實驗結果來驗證其理論課程中學到的知識，使其對典型的聚合物機械性能指標等基本概念和基本實驗方法的掌握更加深入，避免了“操作工”式的實驗教學模式［7］，有力地促進理論教學成效，也加深了對本專業的了解與熱愛。在教學過程中，教師的“教”與學生的“學”是不可分割的，需要教師和學生雙方配合。我們在教學過程中鼓勵學生大膽質疑，采用講授、提問和討論相結合的互動式教學方法［8－9］。例如:在講解“差示掃描量熱法分析聚合物的特征轉變溫度”時，讓學生首先自行分組討論，一些高分子材料在不同季節具有明顯不同的使用性能，其間的原理是什么?在討論的過程中引導學生將這些實際問題與聚合物玻璃化轉變溫度等基本概念聯系起來。學生的實驗興趣和學習主動性提高后，其最終實驗教學效果將得到有效加強。
2改革實驗評價體系
傳統的實驗課程成績主要以學生上交的實驗報告為依據，這種評價方式存在較大的弊端。實驗教學相對于理論課程有其獨特性，由于實驗過程中存在較多的不確定性，同一個實驗項目，可能不同的學生會做出不同的實驗結果，很難僅僅通過最終結果來判定其優劣。甚至，有少數同學的實驗報告存在抄襲現象，若僅以實驗報告為依據，其最終成績可能高于一些認真做實驗的同學。這些“唯結果論”造成的不良現象將給學生帶來消極的影響，并打擊其實驗積極性和主動性。實驗課程的主要目的應為培養學生解決實驗過程中遇到的問題和合理分析實驗結果的能力，因此，我們認為實驗過程和實驗后的思考與總結比實驗過程更為重要［10］。基于此，我們建立新的評價機制來考核學生，其最終實驗成績由以下幾部分組成:(1)實驗前查閱文獻資料，預習實驗并制定實驗計劃;(2)實驗過程中對儀器設備的的操作熟練程度和原始數據記錄情況(此部分作為重點考察內容，突出和強調學生對基本實驗技能的掌握情況);(3)分析實驗結果，解釋實驗現象;(4)總結實驗，闡述實驗心得與體會。這種評價體系更加符合獨立學院“培養高級應用型專業人才”的特點，可綜合考量學生對理論知識的掌握程度和具體實驗的能力，并培養其認真踏實的學風和嚴謹求實的科學精神。
3完善教學體系
篇5
關鍵詞：智能高分子凝膠；機械設備；化學閥；藥物釋放
1智能高分子凝膠的定義
智能高分子凝膠的含義是在溶劑之中其溶脹并且具有大量的溶劑并且不溶解的智能聚合物[1]。
2智能高分子凝膠的分類
2.1單一響應類型的智能凝膠
2.1.1溫度敏感型凝膠
溫度敏感性凝膠一般是N-取代的丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺或者類似的聚合物單體的合成。智能高分子凝膠的溫度敏感型溶脹性質和收縮性質是非常劇烈的依托于溫度的變化，通常在非常低的溫度和高膨脹性能下，在非常高的溫度下膨脹的程度非常低[2]。金曼蓉等[3]開發5種聚-N-烷基丙烯酰胺凝膠溫度敏感的系統來研究這些凝膠的相變特性。
2.1.2 pH敏感型水凝膠
這種高分子凝膠溶脹或溶脹過度是由pH值的產生變化而變化。一般情況可以簡單來說，具有非常優良的pH響應性的高分子水凝膠是由交聯程度非常高的的大分子網絡結構構成，其中當然含有具有酸性（或堿性）基團，這些基團伴隨介質pH值得變化，離子強度也會發生劇烈的變化，這些類別的基團的離子化反應一定會發生或者導致具備有氫鍵的大分子鏈段之間的劇烈解離，這必將導致高分子凝膠溶脹體積不斷劇烈改變[4]。
2.2雙重響應智能水凝膠
2.2.1溫度敏感、pH -敏感型水凝膠
此種類型的”雜交型”高分子凝膠是近些年來科學家們研究非常多的，為了能夠讓智能高分子凝膠具備有pH敏感的特性，就是需要通過酸性單體，例如丙烯酸、甲基丙烯酸胺基乙酯來合成和生產高分子凝膠。Hoffman 等人將刺激吲哚美辛包封藥物在胃pH值為1.4的溫度水凝膠中，只有少量的藥物釋放，但在pH=7.4，藥物則快速釋放。
2.2.2熱敏感、光敏感型水凝膠
相位變換機理分別有兩種類別：第一，利用紫外線的電離作用，例如熱響應異丙基戊烯酰胺以及光敏分子合成高分子凝膠，它可以通過用紫外光電離，引起腫脹在32 ℃凝膠體積相變，當紫外線屏蔽時可逆的不連續凝膠收縮答復。第二，吸收聚合物局部溫度升高，作為IPAAM和葉綠酸的網絡中構成凝膠，它響應于可見光，以產生相變，此時由于光致聚合物的溫度上升，顯示出凝膠體積收縮的相變，而當沒有光照與在32 ℃環境下凝膠體積伴隨溫度連續變化 。
2.2.3磁性、熱敏感型水凝膠
丁小斌等[通過利用分散聚合，以及在醇/水環境中，以及存在Fe3O4磁感性流體下，苯乙烯與異甲基丙烯酰胺共聚反應生成了Fe3O4/P（ST- IPAM） 微球，這種微球除了比一般性質磁性微孔小球反應快速，以及普通磁分離特性之外，同時具備熱特性[5]。
3 智能高分子凝膠的應用
3.1機械設備
智能高分子凝膠纖維收縮與膨脹性質是一類把化學能轉變為機械能的重要方法，這可利用其性質來研發人工肌肉與調節器。利用變化溶劑條件的方法，并且根據膠原纖維的收縮性質以及松弛性質開展實驗，近些年的研究成果表明凝膠發動機的效率伴隨著機器負載和交聯程度的改變來產生變化的。
3.2化學閥
通過智能高分子凝膠在某個強度電場之下發生收縮的原理，科學家提出了“化學閥“的設想。在一個圓環之上固定住多孔性質的高分子凝膠薄膜，若產生電場時，膜必定收縮。因為膜邊緣固定住了，因此膜邊緣上小孔的半徑必定增到，所以液體之中的分子和微小離子能夠通過。若電場消失，高分子凝膠必定因為溶脹而讓孔半徑降低，液體就不會通過。利用控制電場，高分子凝膠膜的孔半徑就能精確的控制，利用有選擇性通過粒子，從而實現分離物質。
3.3溶劑提純
若高分子凝膠從收縮狀態向著溶脹狀態溶脹，可以大量吸收溶劑或者水，一直到最后的溶脹速率決定于溶劑.并且在混合的溶劑環境下，吸收速度由溶劑分子的化學連接結構和分子間所決定，高分子凝膠的吸收率伴隨溶劑的分子量的上升而減小。此種選擇性的吸收拓展了利用智能高分子凝膠在水之中萃取溶劑的一種方法。
4.展望
企業的發展戰略目標是成為全國領先的智能型高分子材料研究開發及生產機構，除開發系列地鐵盾構機掘進材料外，還希望將智能高分子用于生物活性成分的控制釋放領域，例如我們希望利用此類材料在酸性條件下收縮的特性將胰島素包埋，使其順利通過胃部器官，達到在腸道釋放的目的，從而為口服胰島素的開發提供可能；我們還希望將該技術應用于農業科技，開發價格合理，效果突出的控釋肥料。
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篇6
關鍵詞強磁場技術與應用產業化
六十年現了實用超導材料，八十年代出現了性質優良的釹鐵硼永磁材料，使人們可以不耗費很大的電功率獲得大體積持續的強磁場，發展超導與永磁強磁場技術是20世紀下半葉電工新技術發展的一個重要方面。在各國高能物理、核物理、核聚變，磁流體發電等大型科技計劃推動下，整個技術得到了良好的發展。低溫鈮鈦合金及鈮三錫復合超導線與釹鐵硼永磁材料已形成產業，可進行批量生產。人們已研制成功了15特斯拉以下各種場強，各種磁場形態，大體積的可長期可靠運行的強磁場裝置，積極推進著強磁場在各方面的應用。
1998年3月投入運行的日本名古屋核融合科學研究所的核聚變研究用的大型螺旋裝置（LHD）是當今超導磁體技術水平的典型代表。裝置本體外徑13．5m，高8.8m，總重約1600t，其中4.2K冷重約850t。它有兩個主半徑3．9m，平均小半徑0．975m，繞環10圈的螺旋線圈，三對內徑分別為3.2、5．4和10．8m的極向場螺管線圈，中心磁場前期為3特斯拉（4.2K），后期為4特斯拉（1．8K），磁場總儲能將達16億J。超導強磁場裝置需在液氦溫度下運行，從使用出發，努力減少漏熱以降低液氦消耗和研制配備方便可靠的低溫制冷系統有著重要的意義。經不斷努力改進，一些零液氦消耗和無液氦的超導磁體系統已在可靠的使用，它們只需配有小型的制冷裝置即可持續運行，不需專人維護，使應用范圍大大擴大。
我國在超導與永磁磁體技術方面也進行了長期持續的努力，奠立了良好基礎，研制成多臺實用磁體系統，有些已在使用，具備了按照需求設計建造所需強磁場裝置的能力。中國科學院電工研究所研制成功的磁流體發電用鞍形二極超導磁體系統（中心磁場4特斯拉，室溫孔徑0．44m，磁場長1m，磁場儲能8.8兆焦耳）和空間反物質探測譜儀用大型釹鐵硼永久磁體（中心磁場0.13特斯拉，孔徑1.lm，高0.8m）代表著我國當今的技術水平，無液氦磁體系統的研制工作也在積極進行中。隨著超導與永磁強磁場技術的成熟，強磁場的多方面應用也得到了蓬勃發展，與各種科學儀器配套的小型強磁場裝置已形成了一定規模的產品，做為磁場應用技術的核磁共振技術，磁分離技術與磁懸浮技術繼續開拓著多方面的新型應用，形成了一些新型產品與樣機，磁拉硅單晶生長爐也成為產品得到了實際應用。
醫療用磁成像裝置已真正成為一定規模的產業，全世界已有幾千臺超導與永磁磁成像裝置在醫院使用，我國也有永磁裝置在小批量生產，研制成功了幾臺0．6—1．0特斯拉的超導裝置。除繼續擴大醫療應用猓諗賾τ么懦上褡爸糜詮ひ瞪碳嗖庥朧稱費瘢罱氈窘辛擻糜詡觳馕鞴咸嗆坑肟昭壩糜詒姹餝almon魚雌雄性的實驗，取得了有意義的結果。用于高嶺土提純的超導高梯度磁選機已有十余臺在生產運行，磁拉硅單晶生長爐也已開始使用，但尚未形成規模，中國科學院電工研究所與低溫工程中心曾在九十年代初研制成功超導磁分離工業樣機，試制成功了兩套單晶爐用超導磁體系統，為產品的形成奠定了基礎。
總起來說，超導與永磁磁體技術已經成熟到可以提供不同場強，形態的大體積強磁場裝置，開始形成了相應的高技術產業，但大規模產業的形成與發展還有賴于積極地進一步開拓強磁場應用，特別是可能形成大規模市場產品的開拓，根據不完全的了解，目前主要進行的工作有：
1在材料科學方面
（1）熱固性高分子液晶材料強磁場下的性能及應用。國際上在0～15特斯拉磁場范圍內對高分子液晶材料的取向行為、熱效應、磁響應特性、固化成型過程等方面進行了研究，并作其力學性能和磁場的關系的定量分析，應用前景十分看好。
（2）功能高分子材料在強磁場作用下的研究。國際上高電導率的高分子材料、防靜電及防電磁輻射高分子材料的研究和應用取得了很大進展，某些材料纖維的電導率經強磁場處理后，可達銅電導率的1／10，是極具潛力的二次電池材料。在防靜電服和隱形技術方面電磁波吸收材料已用于軍工領域。
（3）強磁場下金屬凝固理論與技術研究。
（4）NdFeB永磁材料的強磁場取向。在NdFeB永磁材料加壓成型過程中，采用4～5特斯拉強磁場取向，可大大提高性能，國外已開始實際應用。
2在生物工程與醫療應用方面
（1）血液在強磁場下性能的改變及對生物體的影響。國際上研究了人體及動物的全血的強磁場下的取向行為及其作用的主體——血紅細胞的作用機制；血液在強磁場下流變性能的變化；血纖維蛋白質在強磁場下的活性變化及對生物代謝作用的影響；人血在強磁場中所受磁力、磁懸浮特性和光吸收特性。
（2）蛋白質高分子在強磁場下的特性及其應用。國際上研究了磷脂中縮氨酸在強磁場下的取向作用；肌肉細胞蛋白質在磁場中的磷代謝過程；神經肽胺酸在強磁場下的結構改變及蛋白質酰胺與氫的交換等。
（3）醫療應用。除繼續發展人體成像系統外，近年來國際上還研究了在4—8特斯拉強磁場下血纖維蛋白質的活性以及對血管中血栓溶解的影響；強磁場及磁場梯度對血纖維蛋白的溶解過程的影響；強磁場對動物血細胞的活性及其對心肌保護特性的影響；外加磁場對血小板流動性能的影響及其在醫療上的應用等。
3在工業應用方面
除繼續積極進行強場磁分離技術、磁懸浮技術的發展與應用外，近年來，國際上還研究了磁場對石油滯粘性能的影響及對原油的脫蠟作用；研究了磁場對水的軟化作用及改善水質的作用；研究了外加磁場對改善燃油燃燒性能及提高燃值的作用；通過在強磁場中的取向提高金屬材料的強度和韌性；通過表面吸出排除雜質、提高金屬質量等。
4在農業應用方面
篇7
生命是人們永恒探究的課題，在漫長的求索過程中生物醫用材料扮演著不可或缺的角色。有記載表明，早在古希臘時代人們就已經開始用馬尾上的毛作為外科縫合線進行一些外科手術。時至今日生物醫用材料已獲得長足的進步，其中醫用高分子材料更是被譽為醫療技術發展史上的一次飛越。
在此我謹對醫用高分子材料中的殼聚糖材料談一些我個人的認識。
殼聚糖學名：幾丁聚糖。俗稱甲殼素、甲殼胺、殼聚糖、可溶性甲殼素、脫乙酰基甲殼素、殼糖胺等。是以蝦蟹殼為原料，先制得甲殼素，然后在濃堿的作用下脫去甲殼素分子中的乙酰基而得一種天然高分子化合物，在自然界中的含量僅次于纖維素。由于殼聚糖分子中含有活潑的羥基和氨基等極性基團，主鏈上可發生水解反應c-2位上的氨基和c-6位上的羥基可以發生乙酰化、羥乙酰化、羧甲基化、氰乙基化、硫酸酯化、氧化、黃原酸化等化學修飾。在雙官能團的醛或酸酐等交聯劑作用下，可進行交聯反應。在r-射線或催化劑的作用下，乙烯基單位和丙烯酸類單體可與殼聚糖進行接枝共聚反應，加上它不僅具有很好的生物相容性，而且無毒、易生物降解，使得其在醫藥、農業、環境、紡織、印染、造紙、催化、食品、日用化妝品等領域具有廣泛的應用前景。下面我們就針對其在生物醫用材料方面的應用進行討論。
首先讓我們來關注《第二軍醫大學學報》上刊登的一則實驗結果。該實驗是為觀察聚合物殼聚糖〔chi〕和磷脂化殼聚糖〔pc2chi〕涂層膜對培養的血管內皮細胞增殖和遷移及血液相容性的影響而設計的。實驗者將chi 和pc2chi 均勻噴涂在培養皿底層制成聚合物膜,以316 l 不銹鋼片做成不銹鋼圓柱體槽,將豬髂動脈內皮細胞接種于聚合物膜、不銹鋼槽和不做任何處理的培養皿底部(空白對照組) ,培養24 h。光鏡和掃描電鏡觀察細胞形態,以cck28 試劑盒測定細胞增殖,并進行細胞遷移檢測。以凝固法測定健康人血液在聚合物膜上作用2 h 后的凝血活酶時間(aptt) 、凝血酶原時間(pt) 、纖維蛋白原測定( fib ) 和凝血酶時間(tt) 。結果發現動脈內皮細胞在chi 和pc2chi 膜上生長良好,形態正常。培養24 h ,內皮細胞在chi 和pc2chi 膜上的增殖率分別達88. 8 %和77. 8 % ,存活內皮細胞數目較不銹鋼片組顯著增加( p < 0. 01) ;而chi 組的存活內皮細胞數目顯著高于pc2chi 組( p <0. 01) 。培養72 h ,內皮細胞在chi 和pc2chi 膜上遷移細胞數均顯著高于316 l 不銹鋼片,pc2chi 組較chi 組的細胞遷移數目顯著增加( p < 0. 01) 。pc2chi 組、316 l 不銹鋼片組和空白對照組的aptt 較chi 組顯著延長( p < 0. 05 , p < 0. 01) ,fib顯著增加( p < 0. 01) 。各組間pt 和tt 均無明顯差異。從以上實驗我們可以得出結論：殼聚糖材料有著很好的血液相容性能夠促進內皮細胞在其上的附著生長以便與周圍組織協調。同時我們也應看到單純的殼聚糖材料的抗血栓形成作用并不理想但當我們對它進行磷脂化以后這一情況便得到了改善。因此殼聚糖材料仍是較理想的醫用高分子材料。
接下來再讓我們關注一下殼聚糖的組織相容性。有研究者取sd大鼠胚胎(孕14～16d)大腦皮層組織制成單細胞懸液在無血清培養液中進行培養,獲得大量的神經干細胞,再將所獲神經干細胞在不同條件下移植接種至殼聚糖膜上聯合培養1周,在倒置顯微鏡下觀察神經干細胞生長增殖情況及形態變化,并對其分別進行免疫組化染色、電鏡觀察,了解殼聚糖對神經干細胞生長、增殖、分化的影響.結果在無血清聯合培養條件下,神經干細胞仍然維持其原有的干細胞特性;在含血清的培養液中,神經干細胞能分化成多種形態的神經細胞,并且在殼聚糖膜上生長良好。由此我們能夠了解到該材料不會抑制神經干細胞的生長也不引起炎癥或致癌致祭。因此殼聚糖與神經干細胞具有良好的組織相容性。（以上材料摘自《蘇州大學學報（醫學版）》20__年05期）
不僅單獨的殼聚糖材料具有良好的生物相容性，它的復合材料也是如此。《中國實驗診斷學》中有一則關于殼聚糖—聚磷酸三鈣復合材料的報道。實驗采用凍干法制備殼聚糖一聚磷酸三鈣復合材料，培養人牙周膜細胞，傳代擴增后接種到材料表面，體外繼續培養，用倒置光學顯微鏡、掃描電鏡觀察細胞的粘附和生長情況，用mtt方法檢測種植后2、4、6、8d細胞的增殖情況。結果發現種植2d后細胞呈梭形纖維細胞樣，平均每100倍視野下，有生物材料的實驗組與無材料的對照組胞數分別為（380±16）個和（80±20）個，二者比較差異性顯著（p﹤0．01）。mtt法檢測對照和實驗組細胞增殖情況，兩組細胞均保持持續增殖。且實驗組增殖最快，接種后2、4、6、8d光吸收值與對照組相比，差異性均顯著（p﹤0．01）。掃描電鏡下可見材料呈多孔網狀結構，人牙周膜細胞緊密貼附在材料表面，細胞可沿材料的孔隙活躍生長。從上述實驗中我們看到殼聚糖—聚磷酸三鈣復合材料能促進人牙周膜細胞的增殖，人牙周膜細胞與復合材料具有良好的生物相容性。
篇8
本文對粘度法測定高聚物分子量的原理進行深入剖析和探討，并確定了粘度法測定PPS分子量所用的溶劑――α-氯萘。
關鍵詞：PPS；粘度法；高聚物分子量
聚苯硫醚簡稱PPS，是苯環在對位上與硫原子相連而構成的線性大分子結構。PPS纖維具有優良的阻燃性、耐化學腐蝕性、熱穩定性、電絕緣性及良好的加工性能等。纖維級PPS樹脂通過熔融紡絲法紡制成具有優異特性的纖維，用途十分廣泛，尤其在火力發電廠、水泥廠、垃圾焚燒、高溫、多化學腐蝕成分的尾氣過濾、除塵中應用突出[1]。PPS纖維也是我國“十二五”規劃期間產業化重點發展的高性能纖維之一。目前，國內外的研究基本上都是關于PPS的增強、增韌及改善摩擦性能、耐熱性能等方面的研究。對于PPS樹脂分子量的測定，尤其是粘度法測定其分子量屬于空白領域。PPS分子量的大小對于其在加工和生產中，控制產品的性能具有重要的影響，因此，尋求一種簡單、方便、快捷的測試PPS分子量的方法具有十分重要的意義。
1 高聚物分子量測定的意義
隨著現代科學的發展，高分子材料在工業、農業、國防及日常生活各個領域的應用日趨廣泛，因此，對高聚物的研究也日益增多。高聚物有兩個顯著的特點，一是分子量比低分子化合物大得多；二是分子量不均一，具有多分散性，即它是各分子量大小不同的同一種聚合物的混合物。高聚物的分子量對高分子材料的物理性能與加工性能都有重要的影響，不同材料、不同用途和不同的加工方法對分子量的要求是不同的。如高分子材料在被加工成各種制品時，基本上是通過擠壓、吹塑、澆鑄、紡絲等加工形式，如果分子量太低，加工過程中材料就不能成型或成型后的材料的機械強度和韌性都很差，失去了其使用價值；相反，如果分子量太高，聚合物分子間的作用力也相應增加，加工過程中高聚物的高溫流動粘度也增加，這不僅會給加工成型帶來困難，而且還會造成紡絲過程中紡絲孔的堵塞，增加加工難度；高聚物的分子量還可作為加工過程中各種工藝條件以及加工速度調節的選擇依據[2]。因此，在科學研究和生產實踐中，為了控制產品的性能，就需要測定高聚物的分子量。
1.1 高聚物分子量測定的方法
由于高聚物分子量比低分子大N個數量級，而且具有分散性，導致聚合物分子量的測定比低分子要困難得多。對于高聚物多分散性的描述，最為直觀的方法是利用某種形式的分子量分布函數，或分布曲線，但通常還是直接測定其平均分子量。任何一種高聚物都是一類具有相同的化學組成而分子鏈長短不同的同系物，高聚物的分子量實際上是各種大小不等的分子量的統計平均值[2]。由于各試驗方法基于的統計方法不同，因而平均分子量具有各種不同的數值。常用的統計平均分子量的方法有數均、重均、Z均和粘均分子量。
1.1.1 基于數均分子量的測定方法
數均分子量，即按分子數統計平均的分子量。
數均分子量的測定方法有：端基分析法、沸點升高法、冰點降低法、氣相滲透壓法和膜滲透壓法等。
1.1.2 基于重均分子量的測定方法
重均分子量 ，即按質量統計平均的分子量。
重均分子量的測定方法有：光散射法、超速離心沉降法等。
1.1.3 基于Z均分子量的測定方法
Z均分子量 ，即按Z值統計平均的分子量。
Z均分子量的測定方法有超速離心沉降平衡法和GDP（凝膠滲透色譜法）。
1.1.4 基于粘均分子量的測定方法
粘均分子量即用稀溶液粘度法測定的平均分子量。
粘均分子量則是通過粘度法而測定的。在眾多方法中，比較起來，粘度法所用的設備簡單，操作方便，成本低，并且具有良好的試驗精度，是常用的方法之一。粘度法測定聚合物分子量的范圍為103～107。
1.2 粘度法測定高聚物分子量的理論基礎
1.2.1 粘度的表示方法
（1）相對粘度（）：溶液粘度相當于純溶劑粘度的倍數。
式中：為溶液的粘度；為純溶劑的粘度。
（2）增比粘度（）：溶液的粘度比純溶劑的粘度增加的分數。
（3）比濃粘度（）：濃度為的情況下，單位濃度的增加對溶液增比粘度的貢獻。
（4）比濃對數粘度（）：濃度為的情況下，單位濃度的增加對溶液相對粘度自然對數的貢獻。
（5）特性粘度：表示高分子單位濃度的增加對溶液增比粘度或相對粘度對數的貢獻。
1.2.2 粘度法測定高聚物分子量的原理
高聚物溶液的特性粘度和高聚物平均分子量之間的關系通常由Mark-Houwink經驗方程式表示為：
以及對c作圖得兩條直線，兩者必定交縱坐標于同一點上，該點的縱坐標即是高聚物的特定粘度（如圖1所示）。
在溶液粘度測定中，根據泊塞勒（Poiseuille）公式：（式中：為流經毛細管液體的體積；為毛細管半徑；為液體密度；為毛細管的長度；t為流出時間；是作用于毛細管中液體上的平均液柱高度；g是重力加速度）。液體在毛細管內靠液柱的重力流動，而這部分位能除了要克服分子內摩擦的阻力，同時使液體本身獲得了動能，使實際測得的液體粘度偏低。當液體的流速較大時動能消耗的能量較大，必須對泊塞勒公式進行修正。當液體流速較慢時，動能消耗很小，可以忽略不計。此時，對于同一粘度計來說、、、是常數，則有。通常情況下，粘度的測定是在很稀的溶液下進行的，溶液的密度與純溶劑的密度可視為相等，則溶液的相對粘度可表示為：
可見只要測得各種濃度的高聚物溶液的流出時間和純溶劑的流出時間，便可求出各種濃度的和，進而求出和，根據公式（9）作圖，便可求得。
在此，需要注意的是在用粘度法求時，關于溶液濃度的選擇，濃度太高時圖的線性不好，外推結果不可靠，而且，粘度的理論處理也發生困難，反之，若濃度太稀，溶液流出的時間與溶劑的流出時間很接近，與的相對誤差比較大，試驗的精確度很差，恰當的濃度是使在1.2～2.0之間[3]。
1.2.3 值的確定
由Mark-Houwink經驗方程式可知，只要測得高聚物的和，根據公式：
高聚物的分子量分布對值沒有影響，但對值有一定的影響。如用重均分子量作為確定的基礎，對值影響較小[2]。因此，一般情況下，要用光散射法測定高聚物的重均分子量即為。通過求得的和測定的，根據公式（12）便可求出和。
值與體系的關系不大，僅隨聚合物分子量的增大而有所減小，但在一定的分子量范圍內可視為常數，隨溫度的增加而略有下降，而值卻反映高分子在溶液中的形態，它取決于溫度、高分子和溶劑的性質[4]。對同一高分子―溶劑體系，高分子鏈越長，它在溶液中彎曲、纏結趨向越大，所以，分子量范圍不同時，值不同，只有在一定的分子量范圍內，值可視為常數。總之，對于一定的高分子―溶劑體系，在一定的溫度下，一定的分子量范圍內，和為常數。應注意的是，在標定時，試驗點要在七點以上才能得到可靠的數據，并且如果圖上出現一條曲線，只能分段求得各分子量范圍內適用的，而在每個分段呈直線關系的上，可看作是常數。
1.3 溶劑的選擇
PPS具有突出的耐化學腐蝕性，在200℃以下幾乎不溶于任何有機溶劑。有文獻報道α―氯萘可以作為PPS的溶劑[5]，因此本試驗通過用二甲基硅油油浴控制α―氯萘溶劑的溫度來溶解PPS切片，驗證其真實性，以便為用粘度法求解PPS的平均分子量做鋪墊。
試驗原料與試劑：日本寶理集團纖維級PPS切片，二甲基硅油，α―氯萘（純度99%）。
試驗儀器與設備：電熱套，500mL燒杯，鐵架臺，10mL容量瓶。
試驗結果：α―氯萘溶劑溫度大于180℃可將PPS切片溶解，但溶解的時間較長，為≥2h。
下一步通過試驗確定溶解的最佳溫度、時間，以便為后續求解提供依據。
2 結論
聚苯硫醚分子量的測定對控制其產品的性能具有重要的意義。而粘度法操作簡單方便，成本低，又具有很好的精度，在測定高聚物分子量的方法中占有一定的優勢。本文通過對粘度法測定高聚物分子量原理及方法的探討，又通過試驗驗證并選定了溶解PPS的溶劑α―氯萘，為下一步運用粘度法具體求解PPS分子量的步驟和方法提供了理論依據。
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篇9
關鍵字：陶瓷增強劑；坯體增強劑；機理；粘度
1 前言
從20世紀90年代至今，隨著陶瓷行業的快速發展，國內的優質陶瓷原料（可塑性原料的粘土，瘠性原料的石英及熔劑性原料的長石及各種石粉）逐漸枯竭。尤其是粘土中的黑泥，它由于較好的可塑性，改善了陶瓷漿料及生坯的性能，尤其在生坯強度方面的作用比較明顯。陶瓷生產消耗大量原料，對自然以及農業優質耕地造成破壞，直接影響糧食安全，因此國家從本世紀初開始，逐步制定政策，嚴禁開采黑泥及優質粘土。陶瓷生坯強度，坯料的制備是一個重要的環節，而坯體的干燥強度則是一個重要指標。優質粘土在陶瓷生產中應用逐漸降低甚至缺失，導致生坯干燥強度不足，尤其是大規格的磚坯，因為強度不足，導致坯裂缺陷及生坯破損率增加，直接影響陶瓷制品的產出率，降低了陶瓷企業的經濟效益。
自2000年開始，科研人員不斷開發并應用各類型的增強劑。坯體增強劑是指用于增強、增塑陶瓷生坯的物料，一般為高分子聚合物，加入后對陶瓷生產工藝各環節無不良影響，并具有良好的燒成特征。目前常見的坯體增強劑主要有甲基（羧甲基纖維素鈉，CMC）、變性淀粉，聚乙烯醇（PVA）及丙烯酸聚合物、海藻酸鈉、糊精，栲膠等。
甲基是比較常用的增強劑，缺點是添加后漿料粘度的增加較明顯，而在泥漿的制備中粘度過高會造成球磨效率降低、能耗增高，以及噴霧干燥后粉料顆粒級配不合理，后期工藝的缺陷增加。淀粉和糊精穩定性較差，容易發酵而腐敗變質。聚乙烯醇分子量要合適，否則影響漿料的粘度及增強效果。海藻酸鈉和栲膠成本與增強效果性價比不高，在陶瓷行業的應用較少。
本文采用我司研發的P系列中的一個型號、甲基以及佛山某中鋁瓷坯體增強劑EP（為PVA類型）作對比，簡要介紹三類增強劑對漿料粘度及增強效果的影響，在實際生產應用時以作參考，規避不良效果。
2 增強劑作用機理
增強劑增強機理概括為有機高分子鏈增強、氫鍵增強、粘合增強、靜電力增強和纖維素增韌。
2.1 有機高分子鏈增強
在沒有增強劑時，陶瓷坯體顆粒之間的結合是依靠范德華力，在添加了增強劑之后，陶瓷坯體顆粒之間的結合機制則取決于增強劑的分子結構。對于有機高分子類型的增強劑，具有足夠鏈長的高分子聚合物可以在陶瓷顆粒之間架橋，產生交聯作用而形成不規則網狀結構，并形成凝聚，將陶瓷顆粒緊緊包裹，如圖1所示。坯體斷裂前，施加在坯體上的部分載荷由增強劑分子鏈承擔，且由于分子鏈中有許多可以內旋轉的單鍵，這種內旋轉的單鍵使得高分子具有較強的柔韌性和彈性，因而能增加坯體的強度。
2.2 氫鍵增強
坯體成型后，陶瓷顆粒之間還存在少量水份，故顆粒之間具有毛細管力。毛細管力的存在使得顆粒擴散層產生張緊力，從而將顆粒拉近。成型壓力越大，顆粒之間的距離越近，毛細管力越大，顆粒結合力越強，坯體強度越大。當有增強劑存在時，除了上述的范德華力和毛細管力作用之外，由于顆粒表面被高分子材料包裹，還會使顆粒之間借助于高分子而產生氫鍵作用，因而增強了坯體強度，如圖2所示。氫鍵作用強弱取決于增強劑的分子鏈表面電荷密度，電荷密度越大，作用力越強。
2.3 粘合增強
分子的熱運動增加，使包裹在顆粒表面的高分子與包裹在另一個顆粒外表面的高分子纏繞或鏈合，把兩個顆粒更加緊密的粘合在一起。從而在生坯成型時，既有外部對泥料施加的壓力，形成顆粒間的機械結合，又有泥料內部的高分子粘合效應，形成三維網狀體型結構，最終使生坯強度得以提高。
2.4 靜電力增強
粘土顆粒往往形成片狀結構，從結晶學和硅酸鹽理論觀點可知，板面常帶負電，四周棱邊常帶正電，由于片狀厚度薄，粒度的磨細往往是板面面積的減小，棱邊變化不大，顆粒或多棱角狀負電荷作用減弱，相對的正電荷作用增強。在成型過程中，顆粒以邊-棱鏈接為主，而邊-邊、棱-棱鏈接較少，因而帶負電荷的邊與帶正電荷的棱由于靜電引力作用而相互凝聚起來，隨著成型壓力增加，顆粒間隙減少，顆粒間距進一步縮小，顆粒接觸數目逐漸增多，靜電引力再度增加，從而使坯體具有一定的強度。
2.5 纖維增韌
SiC纖維具有高強度模量，高溫耐氧化性強，且高溫下強度、模量損失又少的特點。Brennar等用連續微晶纖維來不強玻璃陶瓷，與單一玻璃陶瓷相比，強度提高了4倍。Rich也有研究報道，用SiC纖維補強ZnO2時強度可達450 MPa。
3 試驗過程
3.1 材料準備
坯料：佛山某中鋁瓷坯料（粉碎過10目篩備用），該坯料瘠性料配比較高，80%。
解膠劑：佛山市富威順化工有限公司生產的FD-3009。
增強劑：三種增強劑型號見表1。
3.2 試驗過程
試驗所用中鋁瓷坯料組成見表2，試驗條件見表3。
試驗所用儀器有：立式快速實驗球磨機，抗折儀（佛山市華洋儀器），電子天平（常熟市雙杰測試儀器廠，型號：JJ1000，Max=1000 g，d=0.01 g，e=0.01 g），電子天平（上海良平儀器儀表有限公司，型號：FA1004，Max=200 g，d=0.0001 g，e=0.001 g），NDJ-5型涂-4粘度計，比重杯，秒表。
4 試驗結果
4.1 漿料粘度
采用NDJ-5型涂-4粘度計檢測漿料流速以衡量其粘度大小。結果見表4和圖3。
4.2 生坯抗折強度
篇10
摘 要：文章以安徽農業大學為例，分析高等農林院校新建材料科學與工程專業的特色，即在于以農林生物質材料為主要教研對象，因具有循環再生及環境友好等特征，成為21世紀熱點發展領域，在時代需求、發展方向與專業依托等方面富有特色，并結合其專業創建過程中的師資隊伍建設、專業性教材建設、實踐教學與創新創業等問題，提出采取夯實學科基礎、加大人才引進力度、加強專業基礎建設、優化實踐教學體系、開展創新創業教學等措施，提高學生的綜合素質和能力，以實現人才培養目標。
關鍵詞：高等農林院校；材料科學與工程；特色；路徑
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）05-0030-03
材料是國民經濟建設的物質基礎。材料科學是21世紀的支柱學科和技術先導，是眾多學科發展的堅強后盾，材料在某些領域已成為制約我國關鍵技術的瓶頸。隨著經濟快速發展和國際競爭的加劇，高新材料的地位日益凸顯，社會對材料科學與工程專業技術人才的需求越來越高。
材料科學與工程專業是一門主要涉及物理、化學、計算科學、工程學和材料學的綜合叉學科，其內涵極為豐富，涵蓋金屬材料、冶金、無機非金屬材料、高分子材料、材料物理和材料化學等二級學科，是研究材料的組成與結構、合成與制備、性質及使用性能、測試與表征等四個基本要素及其相互關系與制約規律的一門科學[1-2]。
目前，我國大部分院校開設有材料類及其相關專業，根據院校自身發展特點，大致分為兩種類型：一類存在于理工院校，與冶金、機械、金屬、非金屬和高分子材料交叉融合，側重于從實際應用領域來探求新材料的制備、性能評價與使用；另一類存在于綜合性大學，由物理學和化學孕育并分化形成材料物理與材料化學，側重于基礎研究方向[3-4]。由此可見，基于不同起點和研究重點，這兩類材料學科研究方向在發展中自我完善又相互靠近，形成了基礎研究與應用研究逐步融合發展的方向。
一、新建材料科學與工程專業的特色
（一）時代需求方面
隨著時代的發展，材料科學與工程研究方向正從傳統領域向新型生物質功能材料拓展，農林生物質材料主要以木本、禾本和藤本植物及其加工剩余物和廢棄物為原材料，通過物理、化學和生物等高科技手段，加工成性能優異、環境友好、附加值高的新型材料[5]。2010年教育部明確提出要大力發展互聯網、綠色經濟、低碳經濟、環保技術、生物醫藥等關系到未來環境和人類生活的重要戰略性新興產業，要加大戰略性新興產業人才培養力度，支持和鼓勵有條件的高等學校申報與戰略性新興產業相關的專業，其中新材料產業中的新型生物質功能材料就是優先申報的領域[6]。目前，高等農林院校每年向社會輸送此類人才最多400人，遠遠不能滿足國家未來戰略性新興產業發展對人才之需求，在此背景下，安徽農業大學成功申報了材料科學與工程專業。
（二）發展方向
所謂專業特色是指學校根據所具備的優勢條件，經過長期的辦學實踐逐步積淀形成，具有優于其他學校的、獨特的、穩定的、鮮明的個性特點并為社會所承認的專業風格[7]。高等農林類院校在農業和林業等方面積累了深厚的研究基礎。
隨著我國經濟的快速發展，能源等資源供給存在巨大缺口，已成為可持續發展的瓶頸。目前，世界上每年主要以石油為原料生產約1.57億噸的高分子聚合物，同時產生8000多萬噸的塑料廢棄物，從理論上講，聚烯烴塑料在環境中自然降解需要200年甚至100萬年的時間，大量的廢棄塑料積累在環境中，給環境修復帶來了巨大的壓力和破壞，而且石化資源是有限的。可再生、可循環利用、無污染的植物資源在自然界中儲量豐富，發展潛力大，加快生物質資源的培育、研究和利用，發展農林生物質材料產業，對緩解資源與環境壓力意義重大，符合可持續發展和循環經濟的理念，將成為不可逆轉的歷史潮流[8]。我國生物質資源品種及產量位居世界前列，年均生產量約21億噸，其中僅農業秸稈年產量就達7億噸，目前只有約5000萬噸得到初級利用，發展潛力很大[9-10]。農林生物質材料作為材料科學與工程專業的研究對象，其發展前景具有不可替代的優勢，專業性人才的培養勢必能夠推動生物質材料研究的步伐，滿足社會對人才的需求。
（三）專業依托
全國大約有7所高等農林院校在木材科學與工程本科專業基礎上，以新型生物質功能材料為方向新建材料科學與工程專業，借助木材科學與工程專業的傳統優勢，短期內提升材料科學與工程專業發展的水平和質量。安徽農業大學是一所具有80多年辦學歷史、學術積淀深厚的省屬重點高等農林院校，長期以來，與林業生物質材料相關的林業工程、農業工程、紡織工程等學科得到了飛速發展，在木材功能材料、纖維功能、農作物秸稈改性材料等方面已取得了一系列的研究成果，具有較好的學術積淀和較強的師資隊伍。安徽農業大學以木材科學與工程實驗室、林產化學與工程實驗室、高分子材料與工程實驗室、紡織材料實驗室等為基礎，整合現有資源，進行優化組合，創建了材料科學與工程專業，培養生物質材料與工程專業人才，滿足了國家和安徽省新型戰略產業發展之需要。
二、新建材料科學與工程專業面臨的挑戰
新建材料科學與工程專業面臨的機遇與挑戰并存。如何抓住機遇迎接挑戰，需要認真剖析建設過程中的諸多“障礙”，才能將挑戰轉化成機遇。
（一）師資隊伍建設
新專業師資隊伍存在的問題主要集中在教師資源少，專業教師年輕化，教學科研成果缺乏積淀上，因此如何在短期內建立起職稱結構、學歷層次、年g梯度合理的師資隊伍，是新專業建設亟待解決的關鍵問題。
（二）專業教材建設
以生物質材料為發展方向的高等農林院校新建材料專業，由于辦學時間短，針對生物質材料的系列教材缺乏，目前選擇的或是理工院校，或是綜合大學同類專業的教材，或是農林院校相近專業的教材，因此針對性、系統性不強，生物質材料特色不明顯，教師和學生都不甚滿意。
（三）實踐教學
實踐教學作為人才能力培養的核心，在“雙創型”、“復合型”人才培養過程中起到十分重要的作用。新專業在建立之初，通常存在實驗室建設不完善，實習基地建設不規范，實習點較少，創新實踐活動缺乏新穎性等問題。如何建立“網絡化”、“系統化”的實踐教學模式是創新型人才培養的關鍵。
（四）創新創業教育
大學生就業形勢嚴峻，緩解就業壓力的一條重要途徑是走創新創業之路，學校有責任培養他們的創新創業意識和能力。我們都知道要o學生一杯水，教師得有一桶水的道理，因此，創新創業教育的質量和效果，首先取決于學校及教師自身創新創業的水平，這就為學校和教師提出了新的更高要求。顯然，對于新建專業，教師的精力更多尚在適應課堂教學的努力中，自身創業經驗缺乏，教師和學生創新創業水平亟待同步提升。
三、新建材料科學與工程專業的發展路徑
在新建材料科學與工程專業的過程中，為了彌補發展中的不足，解決發展瓶頸，提升專業發展層次，針對材料科學與工程專業知識特點，進行教學體系改革，調整專業知識結構，變革教學方式，不斷優化專業基礎建設，解決建設過程中出現的問題。
（一）夯實學科基礎，拓寬專業口徑
農林院校材料專業雖然以農林生物質材料為主要方向和特色，但課程的設置要充分考慮材料學科的共性基礎，考慮多學科的交叉融合，使得培養的學生既有學科特色，又有廣泛的社會適應性，如安徽農業大學開設了理論力學、材料力學、高分子化學與物理、物理化學、高分子材料學、生物質資源材料學、復合材料學、材料裝備學和膠合材料學等基礎課程，學生畢業后的就業或深造可在高分子材料、以植物資源為基礎的生物質材料及復合材料等領域，為學生今后的發展奠定堅實的基礎和寬廣的空間。
（二）加大人才引進力度，建設結構合理的教師隊伍
師資隊伍的水平是辦學質量的根本。新建專業的教師緊缺，是亟待解決的最重要的工作之一。雖然有校內傳統相關專業部分教師能夠承擔新專業的教學，但僅僅是一種應急措施，教師知識構成的局限性、師資整體結構的系統性，都遠不能滿足新專業建設和發展的需求，因此師資隊伍的建設刻不容緩，必須要加大人才引進的力度，采用靈活多變的政策廣納人才，包括從師資隊伍充沛的老牌兄弟院校、科研院所等，通過人才合理流動，實現教師資源的優化配置。同時要加強對新進青年教師的培養，激勵他們參與國際、國內訪學交流和社會實踐，促進師資隊伍快速成長。如安徽農業大學在人事引進制度上采用“一人一議”政策，最近從國外著名大學引進1位材料專業的30歲博士后，并破格聘他為教授。
（三）加強基礎條件建設，全面服務新專業的發展
在新專業建設之初，教材、實驗室、實習基地等基礎條件都很不足，對這些基礎條件必須同步建設，才能在短期內適應新專業教學所需。
1.教材建設。教材是學生課堂前后預習和溫故知新的物質條件，必須跟進，但新建專業教材的配套性總是不盡如人意，雖然現在教材版本繁多，表面上選擇余地很大，但不可否認，粗制濫造現象也不罕見，因此對現有教材的選取必須高度重視，要充分發揚民主精神，集思廣益，將真正優秀的、適合的教材甄別出來。同時加強教材編寫力度，對尚不成熟的腳本，先作為講義印發給學生，經過一屆學生的試用，在修改完善后正式出版，逐步建立起一套針對性強的教材體系。
2.實驗室建設。實驗室建設是新專業建設中資金投入最大的部分，涉及實驗用房的建設、實驗儀器設備的購置及實驗教師的培養等諸多方面，牽涉面廣，需要學校多部門的磋商協調。往往基礎課實驗條件建設容易實現，因為基礎課實驗內容的剛性強，建設思想易統一；而專業課實驗室建設彈性大，投入多，易受到擠壓或拖延，但專業課實驗室恰恰是體現專業特征的地方，是學生創新訓練的主要場所，也是教師科研的主要依托，因此在實驗室建設中，對建設目標的充分論證、建設過程的細致規劃，是專業實驗室建設得到學校理解支持的關鍵。如安徽農業大學在材料科學與工程新專業實驗設備購置方面，近三年投入300多萬元。
3.實習基地建設。實踐教學離不開實習基地，離不開相關行業的企事業單位。讓這些企事業單位樂于接收學生的實習，必須從實習安全、產學研合作、人才輸送與就業等多方面為企業著想。學院動員所有領導和教師主動出擊、多方聯系，在誠信的基礎上，解除企業對學生實習的顧慮。如安徽農業大學在竹材的基礎研究方面具有較多成果，積極探討竹材深加工的應用方向，因此與安徽龍華竹業有限公司達成了合作共識，建立了良好的校企合作實踐教學基地。
（四）優化實踐教學體系，提升學生的實踐能力
實踐教學是確保學生理論聯系實際、學以致用的重要環節，這也是工科專業的一個重要特征，材料科學與工程專業更是如此[9-11]。如安徽農業大學為了學生將來更快地適應工作需要，成為社會需要的精英人才，在專業課設置中幾乎都有配套實驗，根據教學內容，加強理論與實踐的結合，為了突出實驗教學的全過程化，通過開設綜合性、設計性實驗，進一步提高學生的創新能力。
（五）開展創新創業教學，提升學生的創新能力
校內的創新創業教育需要鼓勵和氛圍，通過宣傳大學生創業先進典型，培養學生創新創業的意識、信心和勇氣；通過創新創業講座和科研活動，形成以項目和社團為組織的“創新創業教育”實踐群體，如安徽農業大學每年開展“創客”大賽，每個班級組成若干團隊參賽，讓學生在參賽過程中得到鍛煉和提高。另外每年都有國家級、省級和學校創新基金項目，鼓勵二年級以上的學生組團申報，到大四時，基本上每位學生都是創新基金項目的參與者。
此外，創新創業需要走出校園、走進社會，從專業的角度去發現問題、需求和不足，尋找專業的創新點，進而發現創業的切入點，提升創業的競爭力。要求學生走進社會，首先教師要密切與社會的聯系，如安徽農業大學對新建專業給予一定經費上的投入，支持教師通過參加學術會議、加入行業協會等途徑，開拓社會資源，為學生搭建創新創業訓練的橋梁和平臺。
四、結語
材料科學與工程專業已呈現出與多學科相互滲透、交叉綜合的發展趨勢，以生物質資源為材料主體是高等農林院校材料科學與工程專業的特色，順應了當今社會經濟對高素質人才需求。它在新建過程中出現了一系列的問題，這些問題要在實踐中予以解決，最終目的是為了辦好新專業，引領新專業走入正軌，邁向一個較高的發展平臺。因此，我們要探索出一條適合我國國情的、具有國際化與工程背景、富有創新創業精神和實踐能力的高素質材料類人才培養的路子，提高我國材料工業水平并使之具有可持續發展能力，使我國盡快從一個材料大國走向材料強國。
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收稿日期：2016-08-29
