化学材料科学与工程模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇化学材料科学与工程，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

化工材料科学与工程是社会经济发展的主要驱动力之一，同时能够带动信息技术与生物技术的发展。在以科学技术为主导的当今社会中，无论是高校中还是化工企业中，都需要培养化工材料科学与工程的专业人才，创新材料科学与工程的发展。从化工材料科学与工程的发展中找寻其中存在的问题，以便于后期的工程技术研发。

1 化工材料科学与工程的发展现状分析

1.1 化工材料科学与工程的发展历程

化工材料科学与工程的从个个单一分来的学术系统中，逐渐实现走向了科学之间的相互融合。在社会发展的进程中，材料科学的应用与社会建设步伐息息相关。单一化的材料科学发展不能适应社会发展需求，各个材料学科之间应该实现相互交叉、渗透、移植，从细分最终走向综合化的发展。在20世纪40年代，基础科学与工程之间的相互渗透较差，固体物理学与材料工程学之间的互不融合。从60年代起，材料科学与工程学能够实现交互，材料科学与材料工程之间的大部分内涵能够实现重叠，化工材料科学与工程得到了教育界的广泛认可[1]。

1.2 化工材料科学与工程在教育界的发展

化工材料科学与工程是高校教育中的重点内容，该门学科经过多变的研究与演变，衍生出中诸多的子学科。以美国麻省理工学院材料学科专业演变为例，与化工材料科学与工程相关的专业课程有：地质与采矿工程、采矿与冶金、冶金与材料科学等。欧美等国家将在材料教育方面的认识比较深，将很多高校中的冶金、陶瓷、电子材料等科目统称为材料，材料教学内容逐渐扩大，应用到社会建设中的诸多领域中。目前，我国重点高校相继设立材料科学与工程学院，针对于化工方面的教学改革，在原设置专业的基础上，补充了非金属的工程材料的内容。化工材料科学与工程的发展能够打破原专业设置的界限，加强专业间的渗透和联系，教学内容实现了更新。截止至2003年7月份，具备材料科学与工程的院校占据我国的高校的总数的34%。化工材料科学与工程的教学逐渐展现出了新思路[2]。

2 化工材料科学与工程的发展趋势

2.1 化工材料科学与工程教学中创新性人才培养

化工材料科学与工程的发展，以来社会化工企业的技术研发还远远不够，为了更好的促进化工材料科学的发展，在未来的科技社会中，化工材料科学与工程还需要与教育实现紧密结合。促进化工新材料的研发与应用，需要在高校中培养优秀的材料科学人才，与社会高精尖材料研发机构构成联动机制。对于材料科学的人才培养要求极为严格，一方面需要学生具有较好的结构力学基础，另一方面还要向学生传授学生微系统、纳系统、生物系统。同时还需要进行材料结构、性能、工艺等工程的研究，以计算机技术进行材料科学的模拟研发。高校能够为社会输送创新性的人才，是社会化工企业实现稳步发展的关键。创新性人才的能够促进化工新材料的研发，保障化工材料领域更新[3]。

2.2 化工新材料的研发

在科技信息不断发展的当今社会中，对于化工材料的研发技术越来越先进，我国化工材料科学与工程的未来发展，需要与科技信息技术相互融合，研发出具有更多功能的化工新材料。这些新材料的研发与应用能够在传统材料的优势基础上，为人们的生活提供更多的便利。

2.2.1 纤维材料

化工新材料“十三五”发展规划在即，很多具有高技术含量、高价值知识密集和技术密集的新型材料，在社会建设中能够发挥出无线的潜力。这些新材料与传统的材料相比，在质量上更加的轻便，在性能上的更加的好，在功能上更加的强大，附加值更加的高。那么何为化工新材料，化工新材料是指一些包含高性能纤维复核材料，这些才能够在国防军工、航空航天、新能源及高科技产业中应用广泛，同时化工新材料在建筑、通信、机械、环保以及海洋开发中用途更大。有专家指出，全球纤产量在近十年内的长幅为3%，而高性能的纤维在全球范围内产量增长能够达到30%，也就是说，在未来的几年间是高性能纤维发展的黄金期[4]。

2.2.2 聚酰亚胺

有机高分子材料也是化工新材料的另一类，与传统的高分子材料相比，聚酰亚胺的综合性比较强，特点突出。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、分离膜、纳米、液晶、激光等领域。在物理性质上，耐高温达 400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，熔点特征不明显。并且该种材料绝缘性能极高。通常情况下，103赫下介电常数为4.0；在化学性质上，聚酰亚胺可以被分为脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亚胺三种。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其在微电子领域发挥着重要的作用。

3 结语

综上所述，化工材料科学与工程化工研发领域中的重点内容，提升对于化工材料科学与工程的研发，能够有效的促进化工领域发展。本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析，与社会发展趋势相互结合，研究其在未来的发展方向。在未来，需要对化工材料科学与工程教学中进行创新性人才培养，鼓励化工新材料的研发，实现科技创造未来。

参考文献：

[1]刘海定，汤爱涛，潘复生，左汝林.材料科学数据库的研究现状及其发展趋势[J].材料报，2004，09：5-7.

篇2

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）08-0140-02

进入21世纪，我国高等教育已由精英教育走向大众化教育。新建本科院校是指1999年我国高校实行扩招以来，随着我国高等教育规模的扩张和高等教育体制改革的不断深化，专科学校通过合并、重组或独立升格的普通本科高校。如今，新建本科院校已成为我国高等教育中重要的组成部分，在推进我国高等教育向大众化发展过程中发挥了重要的作用。新建本科院校的主要任务是培养适应地方经济社会发展需要的应用型人才，要求这类应用型人才能够较好地掌握基础理论知识和专业知识，并且将理论转化为应用。即既可以将理论转化为实际生产，又具有应用专业理论分析和解决生产实际问题的能力。为培养应用型人才，新建本科院校普遍采取理论教学和实践教学相结合的方法，努力培养学生具有扎实的理论基础和灵活的实践运用能力。[1]

一、实践教学目前存在问题

实践教学环节是培养学生综合运用所学的基本理论、基本知识，分析解决实际问题的重要环节。通过实践教学使学生对所学专业具有一定的感性认识，并为后继课程的学习打下良好的基础[2、3]。但是，通过广泛调研、走访兄弟院校及参加相关会议交流，在化学化工及材料专业的实践教学过程中，存在一些共性问题：

1.没有建立稳定的认识实习基地。一方面，企业面临着很大的竞争压力，生产任务繁重，再加上学生人数众多，企业怕学生实习影响安全生产，不愿接受学生的实习；另一方面，学校为保证实践教学质量，要考虑专业对口、技术水平高的大型企业，所以寻找稳定的实习单位较为困难。另外，没有稳定的实习基地，指导老师无法提前进行实习准备工作，大大影响实习的质量。

2.传统实践教学模式的弊端。传统实习模式是单纯的现场参观实习，这种模式虽然能增强学生的感性认识，在一定程度上激励学生的实习积极性。但是参观实习虚多实少，学生只是单一的参观，不能动手操作，加上怕影响企业生产，大部分学生几乎就是走马观花，很难对实际的生产工艺、具体设备的结构和原理有较全面的了解，严重制约了认识实习质量的提高。

3.学校经费投入不足。由于近年来的不断扩招，使得学院的实习经费严重短缺。在这种情况下，只得压缩实习时间，实习质量难以保证，再加上学生的不断增多，教师资源和实习场所配置出现相对短缺，难以达到预期的实习效果。

这样的实践教学模式使学生只能在表面上大致了解企业的生产情况与工艺流程，无法接触到实际工程问题，更不能动手处理生产中出现的问题，无法激发起学生的学习兴趣，更不能提高学生分析问题和解决问题的能力。面对实践教学中存在的种种问题，要求新建本科院校坚持教育教学改革为动力，拓展实践教学途径，全面提升教学水平。

二、改革思路及措施

篇3

中图分类号：G642.44 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）52-0040-02

贵州大学材料科学与工程专业生产实习教学是安排在学生学习《材料科学基础》、《热处理原理及工艺》等专业基础课程后进行。然而实习内容多，概念抽象，理论性强，理解困难，常常缺乏成分-结构-性能-用途相互之间的连贯性，综合分析能力欠缺。还有实习安全责任、设备老化、生产环境、经费不足、技术更新等诸多因素，往往使得实习难以深入开展，流于形式，很容易引发学生失落心理，缺乏专业兴趣。生产实习是培养学生工程意识、创新意识和工程实践能力的不可替代实践教学环节。电化教学具有知识表达的多样性、交互科学性、反馈性、以及教学管理的开放性、灵活性等突出的特点。在这种背景下，电化教学在生产实习教学迎来了创新式发展，必将对实践教学改革有着积极的作用。

一、运用电化学教学，激发学生的实习兴趣

兴趣是对客观事物选择的态度，是积极认识某种事物或参加某种活动的心理倾向，表现出高度集中的注意力和较强的求知欲。电化教学能创设生动、形象、直观、视听结合的教学环境，以其新颖性、多样性、生动性、趣味性易吸引住学生的注意力，激发学生的学习兴趣。精心筛选学院专业教师、企业校友研究成果简介和科研项目。以形象、直观、生动的“看图识知”方式向学生介绍材料在生产、生活、社会发展中的重要性。学生通过大信息、多角度的授课模式，感受到“材料与社会生活息息相关”，树立学好材料学科的决心和信心。学生观看本专业教师研制的新型GDL-1汽车齿轮、新型GDL-2钎杆、EA4T高速重载列车车轴、大型燃油退火炉等产品制备过程图像，了解材料制备、检测、使用过程须用的知识，深刻体会新材料可以推动社会经济文明发展，科技创新生活，明确自己将从事材料领域工作必有良好的专业基础，从而激发学生对材料学科的学习兴趣和求知欲，自觉地提高了学生对实习教学内容的重视。

二、利用电化学教学，增设实习教学内容，突出重点难点

电化学教学能克服实习环节时空的局限性，将图像、文字、声音、动画等信息有机融合，形象生动、直观突出重点、难点、疑点，注重物理、化学内容有机糅合，不断优化充实实习内容。实习电化教学按照成分-结构-性能-用途主线的科学性和逻辑性，将多学科零散的知识点连贯熔融起来，化静为动，化虚为实，化远为近，化抽象为直观，由表及内，深入浅出，解释疑惑。比如在贵阳某钢厂实习钢材的制备过程以及中航集团某公司表面处理车间的化学表面处理过程时，用电化教学讲解GDL-1汽车齿轮、GDL-2钎杆、EA4T高速重载列车车轴等材料冶炼、铸造、锻打、塑性变形、热处理/表面处理、检测、使用等程序。在对应的程序里巧妙地串联产品生产、检测设备以及使用过程中的操作步骤和方法，把虚构球形化原子间的物理化学作用机理融解于组织结构、性能演变、理论分析等重点、难点内容，让人一目了然。在较短实习时间内，电化教学提供大量无法从实习过程中直接获取的知识，多学科知识贴近材料实物的生产实践，解决传统实习教学无法讲清、难以理解的重点、难点内容，更加充分地、清晰地揭示材料生产过程的本质。学生在实习中发现材料生产问题，用抽象-具体-形象的思维加以分解，逐层展示，由易到难、突出重点、剖析难点，步步深入理解多学科的有机交融统一，拓宽渠道获取更多知识。

三、利用电化教学，提高实习教学质量

电化教学使微观世界宏观化，抽象内容具体形象化，活跃了实习教学气氛，增加了实习改革教学的感染力，提高了实习效果和质量。如模拟仿真软件，演示新型GDL钢材料制备-过程处理-组织观察-性能测试的生产过程，以虚构的球形化原子来展示微观运动的特点，演绎不同成分GDL钢材料冶炼-凝固相变、塑性形变、表面化学处理等过程中相应的组织、性能演变，来理解GDL钢不同的用途要求。抽象化生动，让学生清晰地认识、分析材料设计、制备、检测、使用全过程。以材料用途为目标，微观世界宏观化、具体形象化，学生能独立地步步深入，多角度综合分析选取材料以及生产过程，有利于巩固、吸纳相关学科知识，理解材料成分-组织-性能-用途内在联系，清晰地认识材料学科的整体性、复杂性以及关联性，树立了正确的材料学科观念，培养学生用辩证唯物主义的物质运动、变化、发展的观点，合理地、系统地、创新地解决问题的能力，有效地保证实习教学改革质量和效果，也为学生将来就业、工作增添了自信心和竞争力。

四、利用电化教学，全面提高学生的素质

电化教学可以有效地培养学生的综合素质。在实习电化教学过程中，齿轮、钎杆、高速重载列车车轴等典型材料成功生产案例，潜移默化塑造学生正确的人生观、价值观、世界观。典型材料成分-组织结构-性能-用途交替对应演示，强化学生唯物辩证的工程意识，激发学生的专业兴趣，主动积极地去获取交叉学科知识和发展智力，有力地培养了学生的观察能力、思维辩证能力、分析问题能力、解决问题能力和创新能力。在中航集团公司某热处理车间实习期间，以军工企业文化熏陶塑造人，6～8位学生一组的形式参与某液压泵零件热处理工艺培训教材的动漫插图比赛，全面训练了学生用脑、眼、手的基本技能。学生触发多种感官功能后，能持久保持学习兴趣，最大限度地调动实习教学的积极性。学生十分愿意接触学习现代先进技术和知识，调动了学习材料与计算机学科知识的主动性，求知欲热情高涨，激发了他们的想象力和创造力。学生间通力合作，充分发挥聪明才智，培养了学生的团队合作与竞争创新能力。

实习电化教学改革，有效地激发了学生的实践积极性，充分发挥其主动获知的精神。学生能在短时间内掌握专业实习重点、难点，加深理解材料学科的辩证统一内在联系本质，吸收消化更多学科知识，开阔视野，发展智力，提高了实习质量。反之，有力促进电化教学在实习教学改革中创新地发展。

参考文献：

[1]付建民，陈国明.安全工程专业生产实习模式探讨与实践[J].安全与环境学报，2006，6（7）：37-39.

[2]李芳英.电化教学在外语教学中的应用[J].山东师范大学外国语学院学报，2003，（3）：76-77.

[3]孙妍.试论如何培养大学生对英语学习的兴趣[J].齐齐哈尔医学院学报，2009，30（17）：2192-2193.

篇4

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0102-02

据报道，截至2013年底我国开设工科专业的本科高校1047所，占本科高校总数的91.5%；高等工程教育的本科在校生达到452.3万人，占高校本科在校生规模的32%。当前我国高等工程教育的目标是培养社会需要的高级工程技术人才，但是现阶段的教育模式并不能满足社会发展所急需要的专业技术人才，随着城镇化建设进程的加速，在今后很长时期内，工程建设领域对创新型高素质工程技术人才的需求将日益迫切。[1]教育部2010年6月正式启动的“卓越工程师教育培养计划”旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。然而在实践过程中，高校除了面临着更新教学理念、提高教师能力、增加教育投入、加强学风考风建设等诸多问题之外，课程建设同样面临着配套改革的艰巨任务。

由于材料力学课程作为土木工程、输电工程、给排水、工程管理、热能动力、建筑环境、机械等相关专业的重要专业基础课，因此其课程体系、教学内容与教学方法能否适应卓越工程师教育培养计划要求对于后续专业课的开展具有深远影响。本文以东北电力大学“卓越工程师教育培养计划”试点专业开设的材料力学课程为背景，就教学改革的内容和具体措施开展研讨，旨在探索材料力学课程在卓越工程师教育培养过程中的改革途径，提高教学质量。

一、课程特点及改革的必要性

材料力学课程是一门与工程实际紧密联系的内容体系成熟的经典课程，具有较强的理论性、逻辑性和系统性。课程以杆件的变形破坏分析为主，要求学生掌握杆件的内力、应力和变形的分析研究方法，能对杆件进行合理的强度、刚度和稳定性设计。同时材料力学也是一门与工程实际紧密联系的课程，有助于培养学生科学的思维方式和分析解决工程实际问题的能力。要求学生具备良好的高等数学基础、大学物理基础和理论力学基础，还要求学生具有良好的科学素质和动手能力。在系统地理解基本概念和基本理论的基础上，需要足够的复习时间并完成一定量的作业题，同时结合课程内容设计相应的实践环节。

传统的课程模式注重的是讲授知识，教学偏向学术化、对授课效果和学生掌握程度的考量主要以卷面成绩为主要手段，而对学生工程实践环节学习效果的评价多以考查方式进行。同时教师多是毕业后直接进入高校工作，工程背景不足且缺少深入施工现场的机会和时间，使得教师的课堂教学难以结合工程实例进行。因此造成多数教师和学生对实践环节缺乏足够的重视，经常流于形式。

“卓越工程师教育培养计划”的重要内容之一是强化学生的工程能力与创新能力，因此，传统的课程模式严重影响了卓越工程师教育培养计划的实施效果。为了适应卓越工程师教育培养计划的实施需要，材料力学课程必须从理念、内容、方法等各方面进行相应的改革，必须借助计算机等新技术手段及成果，强化学生的实践能力、设计能力和创新能力培养，探索新的教学改革途径。

二、课程改革途径探索

1.确立“以学生为本”的现代教育理念

鉴于材料力学课程理论性较强，采用传统以教师为中心的教学方法容易产生“枯燥、难懂、不生动”的不良效果。学生长期处于被动接受的状态就会直接或间接扼制创新能力的发展。要在教学过程中充分发挥学生的主动性，必须树立“以学生为本”、“以学生为中心”的理念。教学应以培养学生、发展学生为目的。教师以最专业化、最佳的服务促进学生最大限度的发展，才能体现教师劳动的最大社会价值。应以充分发挥教师的主导作用，突出学生主体地位，体现因材施教、个性培养和鼓励创新的教学思想来指导教学改革。

2.设定合理的课程结构

按照卓越工程师教育培养计划的目标要求，我校“卓越班”的材料力学课程最多安排84学时，其中理论学时72学时，实验12学时；制订了针对不同专业卓越工程师教育培养计划的教学大纲；开设讨论课和综合课，培养学生全局思路和解决方法，引入教学楼、电厂厂房设计等工程实例，引导学生的工程思维。实验教学中增设了综合性、设计性、创新性内容，对培养学生的动手能力、科学研究能力、观察能力、创新能力起到重要作用。安排如桁架设计等小型综合性作业，运用载荷计算、应力分析、截面尺寸设计、变形及稳定性分析等材料力学知识提高学生的综合能力。

3.整合及精简教学内容

根据工程需求整合教学内容及结构。将课程中一些繁琐的理论推导进行部分删减，如惯性积的转轴公式、畸变能公式。内容顺序进行适当调整，如将轴向拉压变形、扭转变形及弯曲变形的超静定问题归纳到一起讲解，优化课程结构。在缩减课时的同时突出了重点。

根据具体授课对象选择教材及授课内容。结合本校实际，调查各开课专业对材料力学内容的职业需求，以及后继课程的需要，进一步精选传统内容，拓宽基础内容，为引入当代前沿技术开设窗口与接口，并进一步强化基本知识、基本理论与基本方法对于卓越工程师人才培养的重要性。

根据最新科技发展对材料力学课程的要求及卓越工程师教育培养计划需要，及时充实新的教学内容。组合出单元式的课程内容模块，形成按需选用的开放式课程体系。

4.强化工程能力的培养

（1）强化工程应用能力的实践训练。以基础性、综合性、设计性实验为主体，将实验内容进行模块化整合。开展“创新性”实验教学活动，提高学生的综合能力和素质。综合性实验培养学生具有良好的团队精神；设计性的实验锻炼学生自主设计方案解决工程实际问题的能力；创新性实验则由学生提出课题，在教师指导下进行，旨在提高学生的动手能力、分析问题及解决问题的能力。

（2）强化工程创新能力的实战训练。围绕“能力”与“创新”，要求学生积极参加大学生创新活动计划项目及国家或省市技能竞赛，接受创新意识和工程能力的训练。让学生学会找出问题、分析问题和解决问题的方法。[2]与材料力学课程直接相关的竞赛（如结构设计竞赛、机械设计竞赛、大学生力学竞赛等各种大学生科技竞赛）可以作为实施卓越工程师教育培养计划的重要实践平台。以2013年吉林省高校联合举办的结构设计竞赛中，学生根据所学的力学知识查阅桁架结构的设计资料，从结构构件的受力特点出发对构件的结构形式、截面选择及节点的受力分析做了大量的工作，设计出了多种高跷方案，并取得了良好的竞赛成绩，让所学知识能够学以致用，通过实战培养了学生的工程创新能力。

（3）强化综合应用能力的先导性训练。材料力学课程是多专业共享的一门重要专业基础课。在许多相关专业中，结合工程实际问题的毕业设计选题都会涉及到材料力学知识的综合运用，如对火力发电厂主厂房建筑物的结构选型、对结构中的梁、柱的结构计算均要用到材料力学知识。因此，在课程教学期间提前组织先导性训练，结合毕业设计题目需求进行适当内容的铺垫能够激发学生的学习兴趣，同时还能促进学生理论与实际的结合，使学生学以致用。

5.改革考试、考核方法

科学的考试制度有助于良好教风、学风的形成，有利于教学质量的稳步提升。“卓越班”的考核既要考查学生掌握知识的情况，更重要的要考查学生运用知识解决实际问题的能力和认知创造能力。以考核来引导学生不拘泥于书本，不迷信权威、独立思考、大胆探索的精神。

实践中，采取分解考核项目，加大平时考核力度，笔试和面试相结合的形式，增加学生课堂上的参与意识，注重学生综合能力的培养。加大平时成绩在总成绩中所占的比例，将实验成绩记入到学生的考试总成绩中。安排有兴趣的同学参与教学课件制作及课堂教学评价来提高学生的学习积极性。对于参加与相关的竞赛取得好成绩的学生，按照一定的比例计入学生的平时成绩或替代实践成绩，取得了满意的考核效果。

6.积极运用现代化教学手段，探索新的教育模式

由麻省理工学院和哈佛大学发起的慕课（MOOCs）是新近涌现出来的一种在线课程开发模式，具有时间空间灵活、使用客观、自动化的线上学习评价系统，运用大型开放式网络处理学生的互动和回应，学生自我管理学习进度、自动批改、相互批改、小组合作等，保证教学互动、全天候开放等优势，为学生提供了更大的选择权。但“慕课”的出现对授课教师也带来了更为严峻的挑战，教师需要更快地提高自己的教育技能。总体来看，“慕课”的出现为卓越工程师教育培养计划的实施提供了更广阔的空间，“慕课”良好的教育资源与培养工程技术人才所需要的实践环节有机结合，必将为材料力学课程改革注入新的生机与活力。

三、结束语

卓越工程师教育培养计划的主要目标是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。本文提出的基于卓越工程师教育培养计划的材料力学课程改革方案，经近两年的实践，在更新教育观念、改进教学方法、探索新的考试、考核方式以及采用新的教学手段方面进行了广泛探索，对课程进行了大胆改革和实践。东北电力大学材料力学课程2005年荣获吉林省优秀课程称号，2007年被评为吉林省省级精品课程。但新的课程体系还需要经过更多的实践和验证，今后还将继续更新和完善，以培养更多高素质的卓越工程师后备人才。

篇5

中图分类号：X956 文献标识码：A

进入21世纪，能源短缺已经成为一个问题，这是大多数国家所关心的一个问题，也是世界所面临的一个现实问题。随着人类对能源的过度消耗，不可再生资源急剧减少，部分国家的煤炭等不可再生资源已经接近匮乏的边缘，资源利用中所产生的环境污染问题也愈发突出，当今能源的高效利用和可再生资源是一个十分迫切的话题。很多时候，能源应用带有很强的实践性，如何将这些能源储存起来，然后再释放，实现能源的充分利用，提高能源利用的高效性，大力发展新型能源材料成为了一个重要的手段。纺织技术和材料科技取得了迅猛的发展，新型纺织材料接踵出现，有利于安全防护，保护了作业劳动，是一次新的契机。部分新型材料已经投入到了生产实践中，保障了作业的安全生产，提高了安全防护的质量，有长远的发展前景，能够促进生产的不断发展，有一定的积极意义。新科技材料出现在安全防护和劳动保护领域，为社会带来了利益，也是出现的新课题。本文选择了两种具有典型代表的新型科技材料作为探讨的对象：一种是相变材料，一种是纳米纺织材料。探讨纺织新材料在职业安全防护中的运用有一定的现实意义。

一、相变材料

相变材料是一种化学材料，主要用于贮存能量和释放能量。变相材料按成本分为无机变相材料、有机相变材料和复合相变材料。这种材料和外界环境变化有着密切的关系，能够随着环境的变化而变化，实现材料本身不同状态的转化，如：实现固态向固态的转化和实现固态向液态的转化，在这种状态改变过程中，会释放大量的能量。在对该材料实际作业过程中，要采用正确的作业方式，保持与周围环境的协调，实现相对平衡。相变材料运用在纺织品上，能够成为性能优异的耐热调温产品，这种产品被称为“智能调温纺织品”，该材料是利用相变过程中所产生的大量的热能，这种热能能够形成一种外在的微气候，萦绕在纺织品周围，最终实现对温度的调节。这种材料产品能够针对周围不同的温度变化，实现自动调节，自身温度控制在最佳状态。如果周围的温度升高了，借助固液状态相变所储存的能量，减少热量内部供应，在一定程度上，调节了内部温度的升高幅度，实现内部自动制冷的效果。如果外界温度降低时，该材料能够通过固液状态相变过程更中所储存的能量，调节过低的温度，从而实现对纺织产品的保温。该材料具有优异的性能，不仅具有较低的质量，节约成本，而且能够减少能量的消耗，容易操作等性能。能够适应不同条件下的作业要求，无论是炎热的夏季，还是寒冷的冬季，作业难度较大的管道作业，还是有色金属的冶炼过程中，都能看到这种材料的身影，能够满足不同作业岗位人员的需求。目前市场上的任何一种方法都会产生成本消耗，轻质量的产品和过低的能源消耗，在高温恶劣环境的影响下，这种材料能够对作业人员形成一种外在的保护。随着相变蓄热材料的出现，为高温危险作业人员提供了一种保护性的可能。该材料的一种重要应用是在高温矿井的营救救援，能够及时应对这种危害带来的困难。当矿难发生的时候，营救受困人员的生命成为了工作的重心。对救生舱的使用有一定的要求，保证受困人员能够在120小时以上的生存条件。如果救生舱内的温度持续上升，需要保障受困人员处于最佳的舒适范围之内，也是保障受困人员的生命时间，赢得最终的营救时机。蓄能相变材料能够从根本上解决这样的问题。该材料有较低的维护成本，根据矿井的不同实际情况，合理调整温度。该材料在平时的时候处于固态的状态，不必担心成本的维护费用，减少了营救工作所带来的风险。该材料较大的密度能够保障对周围热量的最大吸收，合理调控温度，控制温度所处的时间，有较高的换热效率。该材料占用空间较少，不会争夺救生舱内的狭小救援空间，为救援人员提供宝贵的空间。

二、纳米纺织材料

随着科技的不断发展，纳米纺织材料逐渐引起了人们的关注。纳米纺织材料因小尺寸效应和表面效应等的影响，产生巨大的变化，形成很特别的功能。和常规材料相比，该材料有着特殊的防护功能，该技术发展较为迅速，已经在多种领域得到了应用。纳米纺织材料所衍生出来的的纺织材料能够对抗紫外线的照射。我们都知道紫外线在辐射过程中会对人的身体造成一定的伤害。而纳米四氧化三铁和二氧化硅等等和纳米云能够吸收太阳的这种辐射波，这些波容易对人的身体造成伤害。化学纤维掺入纳米微粒，这种整合后的织物能够有效的阻挡紫外线的照射。制成的这种纺织材料能够对户外作业人员形成一种外在的防护功能，实现对作业人员的实际保护。该材料借助于纳米技术实现了对纺织物的处理，应用特殊加工工艺，在该材料表面形成了纳米分子层，该纳米分子层能够有效的屏蔽外来的伤害，最终形成了了防液体沾染和防污等功效。所制成的纳米纺织材料能够有效的纺织污染，保护处于污染环境作业中的人员，有较大的现实意义。

结语

材料科学涉及的学科种类较多，是一种交叉性的学科，与现代工程技术有着密切的联系。随着材料技术的不断发展，已经成为了和生物技术和信息技术并肩的高新技术。这些材料只是科学技术发展下的一些局部性运用，这些领域在安全防护方面有较大的现实意义。材料科学本身有特殊性，涉及了多种学科之间的结合。如何推进不同学科之间研究工作的融合发展以及在应用领域的发展，尽快提高这些新材料与新技术在安全生产领域的应用水平，并拓展其应用范围，是材料科学工作者与安全生产领域专家面临的当务之急。我国协作发展模式还不成熟，受到各种主客观因素的影响，新技术应用不充分。当前工作的重心是加强对材料科技的和安全防护的研究，使产生的科技材料在实践中得到充分的利用。材料设计人员应当从材料设计和激励机制等方面进行入手，早日实现这种发展。

篇6

中图分类号TG292 文献标识码A 文章编号1674-6708（2011）50-0018-01

ZL104铝合金最长用的是液力偶合器行业、汽车行业，偶合的叶轮外壳，汽车的缸盖、缸体、飞轮等的制造就要采用ZL104铝合金，原因是在于ZL104铝合金卓越的品质，这一品质也是在铸造过程中精心准备、精炼出来的。在其他的行业中，ZL104铝合金也有十分广泛的应用。应用十分广泛，是由于其独特的品性，而ZL104铝合金的性能又与熔化、化学成分、变质处理、精炼工艺等密不可分。

1 ZL104铝合金的铸造工艺流程

ZL104铝合金的铸造工艺方法不止一种，本文选取了一种铸造工艺流程进行阐述，主要为：熔炼准备坩埚预热同炉料30%（硅+纯铝）+（合金）720℃~740℃搅拌加锰（待锰熔化后搅拌）去渣钟罩压镁（搅拌）去渣精炼压入六氯乙烷去气去渣加变质剂（静置10min左右）搅拌去渣调温680℃~760℃℃浇注。在这个工艺流程中，主要化学成分为0.17%~0.3%的镁，8%~10.5%的硅，0.2%~0.5%的锰，其余的都是铝的含量。还有杂质含量铁不高于0.9%，砂不高于0.6%，铜不高于0.3%，锡不高于0.1%，锌不高于0.3%，钛不高于0.5%。ZL104铝合金的性能要求抗拉强度在铸态时在150MPa及其以上，时效后在200MPa及其以上。硬度铸态在50HBS及其以上，时效后在70HBS及其以上。

2 原材料的准备和要求

2.1 金属材料的准备和要求

铝锭快在150mm×150mm左右，含铝在99.5%以上。硅各块度Φ25mm~30mm，含铁不超过0.5%，含硅在99.8%以上。细片状的电解锰，锰含量在99%以上，铁含量不超过1%。镁块度50mm×50mm×20mm，含镁在99.8%以上。

2.2 化学材料的准备与要求

一等品的冰晶石粉，成分99.8%以上的氯化钾（KCL）和六氯乙烷（C2CL6）。成分在97.5%以上的氟化钠（NaF）和氯化钠（NaCL）。

2.3 回炉料的准备与要求

废弃的铸件以及浇冒口回炉使用必须分清楚牌号，并清除水份、粘砂、油质、氧化物等，具备化学成份检验单，分类储放。

2.4 硅铝中间合金的准备与要求

以100kg计算80%的铝和20%的硅为配料，合成熔点为680℃。把4/5的铝锭在地坑炉中熔化，然后升温至850℃~950℃。然后分批加入结晶硅，压入铝液，直至硅冷却熔化，反复搅拌，加入余下的铝降温，用去水的六氯乙烷合金精炼处理，去渣铸锭。

2.5 锰铝中间合金的准备与要求

以100kg计算90%的铝和10%的锰为配料，熔点为780℃。将4/5的铝熔化在地坑炉中，升温至950℃~1 000℃，分批加入豌豆大的锰，压入铝液熔化后搅拌，加入余下的铝降温，用去水的六氯乙烷去气精炼，去渣铸成。

2.6 水玻璃涂料的准备与要求

用喷枪在工具以及坩埚内壁喷上一层涂料，然后加热至120℃~200℃。喷涂工具配15%的CaCO3加3%的水玻璃加82%的水。喷涂坩埚配90%的CaCO3加10%的水玻璃。金属型腔配23%的ZnO加2%的水玻璃加75%的水。金属型浇冒口配20%的ZnO加65%的石棉粉加15%的水玻璃。

3 合金熔化工艺

以0.4%的镁，10%硅，0.5%锰，余下为100kg计算的铝为配料。熔炼中首先要铲除坩埚内壁的残渣，然后在内壁涂上涂料进行预热，熔化工具也要在去除氧化物的基础上，涂上涂料预热至200℃~250℃。需要注意的是加入不超过30%的回炉料，硅铝熔化后要进行充分的搅拌，不让锰沉淀，在铝表面熔化后进行充分的搅拌。一切的加热原材料和工具都需要经过预热处理，在加入变质剂的之后，如果温度偏低，可以延长静置时间直至变质剂成分熔化。

4 讨论

铸造工艺决定着ZL104铝合金的质量，我们在ZL104铝合金的实际铸造过程中，应该严格遵循合金成份、变质处理、炉温控制、去气、精炼等基本环节的技术工艺规程，通过严格的控制和精心的操作，才能得到优质的ZL104铝合金材料。当然，本文仅仅只是粗略的对ZL104铝合金原材料准备及要求，以及实际熔化中的大体要求作了简要说明，实际铸造过程中还有许多细小的注意事项，需要实际操作中做到细心、严谨，更加努力的探索其具体每一个细小环节的铸造工艺，更加严格的控制工艺流程，才能获得优质的ZL104铝合金材料以满足生产的需要。

参考文献

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[2]薛蕾，黄一雄，卢鹏辉，陈静，林鑫，黄卫东.激光成形修复ZL104合金的组织与性能研究[J].中国表面工程，2010(1)：362-364.

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中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（a）-0086-02

在水利工程的建设中，对软土地基的处理会直接影响到水利工程的质量及其安全性，要做好水利工程中对软土地基的处理，有效加强软土地基的稳定性，提高水利工程地基的质量，确保水利工程能够按照一定的要求完成。水利工程设计的范围很广，是一个综合性非常高的建设施工工程。由于具有软土地基富含大量的水分、土质也比较疏松和土质的空隙也较大等特点，使得软土地基无法承受水利工程的压力，因而容易引发安全问题。

1 软土地基概述

软土地基是指由软土构造而成的地基，其主要成分是软土。软土地基的主要组成包括泥炭、富含大量颗粒的松软土和孔隙较大的质土等，这些土质有的富含大量的水分，有的土质比较疏松，有的压缩性很强，但是，软土地基的抗压能力不高，难以承受过大的压力。因此，软土地基一般具有低强度、低透水、高压缩、沉降快和不均匀等特点。

2 软土地基的特点

2.1 强度低

由于软土地基主要是由一些软土疏松的土质构成，进而使得软土地基的强度较低。在水利建设施工的过程中，软土地基的低强度很容易造成坍塌和裂缝等现象，进而影响水利建筑施工的质量。

2.2 透水低

淤泥质粘性土质也是构成软土地基的一个组成部分，在水利施工过程中，一般会有很多水分排除，因此，软土地基还具有一定的透水性。为了保证水利施工的顺利完成，一定要采取有效措施及时排除水分，以提高软土地基的稳固性。

2.3 高压缩

由于软土具有很多独特的特性，使得软土地基的强度一般较低，因而具有较高的压缩性。在水利工程的施工过程中，随着水利工程的不断进行，软土地基承受的压力会越来越大，造成软土地基很容易出现坍塌等现象。

2.4 沉降快

由于软土地基具有高压缩性，进而导致软土地基的沉降速度快。并且软土地基的沉降速度会随着水利施工的进度而逐渐增大，软土地基的沉降速度越快，对水利施工带来的问题越大。

2.5 不均匀

软土地基是由很多种不同的土质构造而成，而且不同的土质都具有不同的密度、硬度和强度等特点，使得软土地基具有不同承受压力的能力。同一软土地基具有不同的承压能力增加了对软土地基施工控制的难度，也会影响水利施工的质量。

3 水利施工中软土地基处理时应注意的问题

3.1 施工准备工作

在进行水利施工前，一定要提前对软土地基进行严格的检查，注意施工前的准备工作，以保证施工设备的正常运行。水利施工前的准备工作一般包括做好施工场地的清理工作和施工材料的检查工作等，从而提高水利施工的质量。

3.2 施工过程中的相关事项

在水利软土地基施工的过程中，还应该注意施工中的一些相关事项。按照软土地基施工的工序进行施工，同时，还应做好水利施工过程中的安全防护工作，加强对施工设备的维护和保养工作，保证水利施工过程能够顺利进行。

3.3 水利工程的相关要求

在水利施工建设过程中，要以我国水利工程相关的法律法规和相关要求进行施工，由于水利工程的用途一般不一样，因而需要制定高质量的施工标准，尤其是对软土地基的处理，还有助于施工单位选择更加合理的施工方案。

3.4 软土地基的施工量

在进行处理水利施工软土地基时，软土地基的质量非常重要。水利施工应该根据不同的要求，选择不同的施工方案，以确保水利施工的高效进行。因此，软土地基的质量是水利施工中非常关键的因素之一，也是影响水利施工质量的关键，因此，注意软土地基的施工质量显得非常重要。

3.5 软土地基的施工工期

在水利施工的过程中，一般要先对软土地基进行处理，注意软土地基的施工工期，制定出合理的施工方案。充分考虑软土地基的加固时间，这对于选择合理的软土地基处理方法很重要，还能确保在设计的时间范围内完成软土地基的处理工作。

3.6 软土地基的施工环境

在水利施工的过程中，施工环境的影响也很大，不同的施工环境会有不同的施工方案，使得软土地基的处理方法也会不一样。为了确保水利施工的质量，注意软土地基的施工环境，以提高软土地基的处理质量，这对于水利施工的质量非常重要。

4 水利施工中软土地基处理的方法研究

4.1 换填管理法

换填管理法是一种非常常见的软土地基处理方法，采用适合水利施工要求的土质取代软土地基的土质，从而使换取后的土质能够满足水利施工的基本要求。在采用换填管理法进行施工过程中，应该提前将不符合水利施工要求的土质全部排出，再根据水利施工的具体要求选取满足水利施工要求的土质，以确保水利施工的顺利进行。选择填充的一般是一些富含碎石和粗砂等硬度较大成分土质，这样能保证地基的稳固性。在实际的换填管理法过程中，土质填充一般会分为几层进行，第一层是碎石层，这一层主要为了增大地基的透水性，同时，碎石还能保证地基具有较高的强度，以确保水利施工的质量。第二层为灰土层，这一层主要是为了提高地基的承压能力，同时，确保地基的平衡性，加强地基的稳固性。第三层是砂层，砂能够促进软土地基中水分的排除，从而提高地基的硬度，以提高地基的承载力。当然，在实际的水利施工过程中，应该根据具体情况采用换填管理法，充分做好软土地基的处理工作。

4.2 排水砂垫层法

排水砂垫层法也是软土地基一种非常重要的处理方法。排水砂垫层法主要是将软土地基中一些含水量较大的土质排出，同时还能将软土地基中的水分除去，以增强土质的强度，使得软土地基能够满足水利施工的地基设计要求。在施工过程中，排水砂垫层法首先是在软土地基的底层填充一层具有高透水性能的砂垫层，随着水利施工进度的加快，含有丰富水分的土质所承受的压力就会越来越大，使得水分被不断地排出。通过排水砂垫层法，能够加固软土地基的稳固性，提高软土地基的强度，使得软土地基能够满足水利施工的基本要求。当然，为了更好地防止出现地下水反渗的现象，在砂垫层上面还需要加一层隔水性较好的粘土层。但是，对于砂垫层材料的选择也有很多要求，一般采用的是粗砂等硬度较高的透水材料，以确保透水较好的情况下，还能提高软土地基的强度。在进行砂垫层的填充时，还要做好软土地基的固定工作，同时，应该将砂垫层的材料进行均匀搅拌。做好软土地基的出水工作，从而将渗透出来的水分进行有效的排出，提高地基的质量，水利施工软土地基加固强度的影响情况如表1所示。

4.3 化学固结法

由于很多常规的软土地基不能很好的对地基进行处理，采用化学固结法能取得较好的效果。化学固结法是采用一定的化学材料，对软土地基进行填充和改造等方法对软土地基进行处理，以加强软土地基的强度，还能较好地提高软土地基的承载能力，从而保证软土地基能够满足水利施工建设的质量。常见的化学固结法包括以下几种，第一，灌浆法。灌浆法是运用电气和电化学的原理，采用一些石灰石等化学材料对软土地基进行填充处理，促进化学反应的发生，从而实现对软土地基的加固处理，确保软土地基能够承载一定的承载压力。第二，人工合成材料加筋加固法。在软土地基的处理过程中，将一些高强度的化学合成材料填充到软土地基中，同时，对填充的材料进行高压处理，以促进人工合成材料能够和软土紧密地结合在一起，从而加强软土地基的强度，人工合成材料还能较好地防止软土地基发生沉降的现象，从而保证软土地基的稳定性。第三，硅化加固法。硅化加固法是指利用硅酸钠和氯化钙发生一定的化学反应，生产一些胶状的物质加强软土地基的强度，提高软土地基的硬度，以满足水利施工地基设计的要求。第四，深层搅拌法。深层搅拌法是指将水泥等物质通过充分搅拌，使得水泥和软土进行搅拌均匀，水泥凝固之后，以实现加强软土地基的目的，提高软土地基的硬度。

4.4 物理旋喷法

物理旋喷法是一种非常常见的软土地基处理方法，在软土地基的处理过程中，物理旋喷法是将喷头插入到软土的底部，然后进行缓慢的提升，利用高速旋喷的方法将适合的加固物质填充到软土地基之中。这种加固软土地基的方法能够有效地提高地基的切向硬度，还能较好地防止软土地基发生扭动等现象，从而提高水利施工软土地基的强度，以满足水利施工建设的质量。

5 结语

在水利施工过程中，软土地基的处理方法很多，不同的软土地基适合不同的处理方法。因此，在处理地基时，一定要根据实际的情况对软土地基的处理方法进行选择。同时，注意施工中出现的各种问题，加强对软土地基的改造，按施工质量的要求，掌握时间，完善软土地基的处理体系，按时按质完成任务。

参考文献

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[2] 赵连港.软土地基基础上水利施工处理方法[J].水利科技，2013（36）：193.

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生命源于合成

合成化学为探索生命科学规律提供了重要方法和物质基础。

蛋白质、核酸和碳水化合物，在这三大物质诞生生命的过程中，合成化学作出了巨大的贡献。生命诞生的过程需要基因对蛋白质进行调控，蛋白质担负着新陈代谢的作用，这里面合成化学依然会发挥作用。随着人类基因组草图的完成，蛋白质组的研究成为一个重要的方向。合成化学家可以通过有机小分子作为工具，解决生物学的问题，通过干扰和调节生物正常过程了解蛋白质的功能。比如有一个基因是致癌的，如果用有机小分子来替代这样的基因，就可以获得皮肤的干细胞，为治疗疾病提供一种新的可能。

而合成细胞的问世，使得人类在未来有可能通过这种合成的方法，产生人造生命。1965年，我国完全人工合成结晶牛胰岛素，标志着人工合成蛋白质时代的开始。到了1981年，我国科学家又首次人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸。所以说，人类生命的诞生是合成化学、分子生物学，以及其他一系列学科共同作用的结果。

守护人类健康

除了帮助诞生生命，合成化学在人类健康方面的影响也是巨大的。

20世纪，人类社会发展发生了很大的化，特别是从20世纪50年代以后，人类的寿命和健康水平得到了空前的提高，这与医疗仪器的进步有很大的关系，但是跟药物的发展也是分不开的。

抗菌素就是一个很好的例子1932年，德国I.G.染料工业研究所病理学主任杜马克在试验过程中发现，一种被称为“百浪多息”的红色的偶氮类染料对于感染溶血性链球菌的小白鼠以及兔、狗等都具有很好的疗效，并以此染料挽救了身患链球菌败血病的女儿，一个人工合成抗感染疾病化学治疗药物的新纪元由此开启。科学家通过对这一药物作用机理的进一步研究发现，“百浪多息”的杀菌作用实际上是由于其在体内发生降解所生成的产物4-氨基苯磺酰胺（也就是我们熟知的磺胺）产生的，从而诞生了磺胺类药物，并挽救了无数人的生命。由此可见，如果没有合成化学，磺胺这样非常平常的药物是不可能被发现的，更不用说结构更加复杂的其他合成药物。

另一个典型例子是对青霉素的改造。青霉素作为自然界里发现的一类抗生素药物挽救了无数人的生命，但是随着微生物对抗生素耐药性的增加，抗生素使用的寿命越来越短。而且，由于细菌抗药性的发展，现在青霉素的给药剂量已经比60年前增加了数十万倍。然而，从天然来源发现新结构类型、效果更好的抗生素越来越困难。但合成化学家运用化学合成方法，在青霉素的基础上，通过结构修饰创造出了更多的、效果更好的抗生素系列，比如我们熟知的阿莫西林这样一类“西林”类的抗生素，有效地解决了这一问题。

此外，维生素B12、海葵毒素等药物的出现都是合成化学的功劳。2009年，全世界销售最高的200例药物里面，超过140种都是化学合成类药物。可以说，没有合成化学，人类的健康就不能达到现在的水平。而从药物的角度讲，虽然我们解决了一些问题，但是很多重大的疾病还没有解决，科学家需要朝着药物合成的方向继续努力，在相当长的时间里，化学合成的药物仍然是当代新药研发的主题。所以说，合成化学是药物制造工业技术进步的源头。

解决人类口粮

合成化学在现代农业中发挥着非常重要的作用，合成氨就是一个例子。

19世纪以前，农业上所需氮肥的来源主要是有机物的副产品，如粪类、种子饼及绿肥等，这显然不能满足当时农业的需求。德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。1909年，他改进了合成方法，氨的转化率得到提升。合成氨技术被评为20世纪最重要的发明，因为没有合成氨，全人类的粮食就会出现很大问题。

大量事实表明，农用薄膜、滴灌管材、合成农药等同样为现代农业作出了巨大贡献。如果不施用农药，世界粮食产量将因受病、虫、草害的影响而损失1/3。如果不用除草剂，人工除草不仅会大大增加农产品的生产成本，土壤流失的风险也将急剧增加。如果不用杀菌剂，不仅花生的产量将下降60%多，由病菌产生的天然毒素（毒性可能强于某些农药）的量也可能会急剧增加，对人类的健康产生威胁。而随着世界越来越开放，外来生物的入侵愈演愈烈，如果一个外来生物入侵，不用化学农药应急处理，而使用生物方法则很难在短期内实现完全控制。

当然，农药、化肥的不合理使用，会带来一些环境问题，DDT发生在上世纪的例子就是一个很大的教训。但是出现这样的问题，合成化学家没有选择回避，而是勇于迎接挑战，用技术来实现农资产品的环保安全。从所谓的第一代农药到第五代农药，特别是第三代的昆虫生长控制剂、第四代的昆虫行为控制剂和第五代的昆虫心理控制剂，由过去的杀生、高毒、广谱到现在的控制、低毒、选择性农药，这是合成化学与其他科学共同相互协作、相互促进的结果。 同时我们也应该看到，近些年来提倡的“回归天然”“有机食品”等概念已经深入人心，使得农药似乎成了一个公众敏感的词汇，尤其是在当今食品安全堪忧的语境下，兼以不断涌现在公众面前的晦涩的化学名词，更是将化学推向了“妖魔化”的境地。于是有人建议：人们不要食用任何一种连它的化学名字都读不出来的东西。若真的遵循这样的规则，恐怕没有一个人能存活下去，因为就连我们平日食用的白砂糖都不是所有人能读得出它的化学名称。将一些化学物质用于食品领域并不是化学学科的错误，这不仅需要执法机关的严格筛查，也需要化学家的科普宣传，以减少公众对化学的误解和负面印象。

改变生活方式

合成化学与材料科学的交叉融合，则彻底改变了人类的生活方式。我们在厨房中几乎找不到什么和合成化学材料没有关系的东西。从塑料到纤维，再到合成橡胶，这些都属于合成材料。

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从目前我国水利工程建设工作中可以看出，很多规模和面积较大的工程都设置在河边的位置。这样不仅可以提升水利工程应用的高效性和便利性，还可以有效的降低施工的成本。但是，由于这些工程位于河边，往往会建设在软土地质上。软土地基虽然比较常见，但是其缺点和劣势比较突出，不仅承载力相对较差，而且含水量和间隙和普通的地基存在着严重的额差别。另外，由于地基较软，施工的过程中会增加施工难度。因此，在对这种软土地基进行施工的过程中，首先应该进行加固处理。

1 软土地基的特点

通常情况下，软土地基就是一种地基以软土结构为主的地基类型，软土主要是包含粘性土，泥炭以及各种类型的沙质土。这种土质的含水量相对加高，土质比较疏松，而且地基的强度比较低。从其主要的特点上看，主要可以从以下五个方面来进行分析：

1.1 透水性差。软土地基的透水性差主要是由于这种土体主要是以淤泥构成，很多多余的水分无法及时排除。因此，在施工之前，如果工作人员没有进行积极地处理，必然会严重地影响到水利工程的稳定性和强度。

1.2 沉降速度快。从这一点上看，主要是由于软土地基中含水量较大，和其他的普通的土质相比，沉降速度相对较快。

1.3 均匀度低下。从软土的种类上看，其数量多样，不同的软土土质之间存在着不同的强度，不仅如此，其密度也不尽相同。在水利施工的过程中，软土受到的承受力比较低。在施工的过程中比较容易出现塌陷或者是裂缝的现象。可见，其均匀程度明显较低。

1.4 压缩性强。通常情况下，软土地基比较特殊，不仅稳定性较差，而且也具有较强的压缩性。随着水利施工工程的不断进步，施工人员需要对软土地基的压缩性进行控制，减少对水利工程产生的不便。

1.5 易变性。所谓的易变性就是指软土地基在受到外力作用之后会从原来的固态结构转变为不同的状态。由于软土地基的易变性较强，在实际的水利工程施工的过程中难度较大。

2 软土地基的危害

从水利工程建设的过程中可以看出，软土地基的危害性相对较大，不仅严重地影响到工程的稳定性，还会在建筑物建设完成之后，对水利建筑物造成严重的腐蚀现象。路基结构很有可能会从一种状态转变为不同的状态，严重的还会出现沉降的现象。另外，软土地基的存在会直接影响到水工建筑物的承载力，久而久之，建筑的墙体会出现严重的开裂的现象，甚至会出现倒塌。因此，工作人员要对软土地基进行高效处理之后，才能够进行具体的施工。

3 软土地基处理的主要方法

3.1 替换土法

所谓的替换土法就是一种根据软土土质条件来提升地基质量的方式。这种替换土法不仅简单便捷，而且也比较直接。在施工的过程中，工作人员可以采用水泥或者是灰土等材料来取代软土。

但凡事都有两面性，替换土法也是有利有弊。它的有利处在于施工操作简单易行，只需选择土质较为稳定性的土质即可提高土质的承载力;它的弊端在于会受到地理条件的制约，当远距离进行运输时不仅会增加施工的难度，而且还会增加施工的成本费用，所以要选择替换土法进行施工，我们必须综合考虑工程周边的实际地理条件，如果条件允许的话，则可以选择替换土法进行，节省一部分费用。

3.2 排水固结法

在软土地基处理的施工技术中排水固结法是其中较为常用的一种方法。原因在于它可以充分利用一定的排水设施将软土地基中多余的水分排出，从而提高软土地基的稳定性，也在一定程度上增强地基的承载力。然而在实际的施工中，很多施工人员会觉得将地基中的水分排出不会增强软土地基的稳定性，而是会让地基变得更加干燥疏松，对软土地基的质量造成一定的威胁，这种观点是不科学的。在整个软土地基排水过程中，施工人员应该严格遵守相关规定，根据实际情况的变化而变化，便能成功地完成该项工程。在排水固结法中，一般情况下，我们会选取沙井排水法以及水管排水两种方法进行相关排水作业。

3.3 旋喷法

旋喷法主要是通过旋喷机具形成旋喷桩来增强地基的承载力，它还可以作联锁桩施工或定向喷射成连续墙用于地基防渗工作。旋喷桩的使用主要是将带有特殊喷嘴的注浆管放置在土层所预先规定的深度内，喷嘴通过一定的速度旋转并提升，利用其高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化后而成桩。与被加固上体相比较而言，所成桩强度高，压缩性低。该方法适合于冲填土、软黏土等的加固，但对于一些有机质含量高的地基土质效果并不容乐观，因而要进行细致全面的考虑后再决定是否使用。

3.4 化学固结法

灌浆法：灌浆法指的是使用气压、电化学等原理，通过木质素类等化学材料对软土地基进行适当的填充、灌浆，经过一系列的化学反应，达到对淤泥质黏性土等土质的加固处理，强化软土地基的可承载力。人工合成材料加筋加固法：人工材料加筋加固法是在软土地基处理中，将具有高强度、高韧性的人工合成材料填充于软土之中，通过高压产生的摩擦使得人工合成材料与软土相结合，增强软土质的稳定性与韧性，最大限度地降低软土地基的变形与触变现象的发生。

3.5 预压砂井法

预压砂井法指的是在排水系统与加压系统的合作下，让地基土中的孔隙水排出。常用的排水系统很多，有水平排水法与竖直方向的排水法。水平排水法有水平排水垫层、排水砂沟等;竖直方向的排水法有塑料排水板等。加压系统有堆载预压、真空预压或降低地下水位等。如果将给堆载预压和真空预压合并起来使用时又称作真空联合堆载预压法。具体的操作程序是：（1）将所要加固土质周围的植被清理干净，在表面进行铺砂垫层工作;（2）在该地段垂直下插塑料排水板，在砂垫层中横向布置排水管，提高加固地基的排水条件;（3）在砂垫层上铺设密封膜，然后用真空泵将其内的地基气压抽到80kPa以上。此方法一般需要较长的加固时间，而且抽真空处理具有一定的制约条件，因此在工期要求宽松的淤泥质地基的处理工作中应用较为广泛。

结束语

水利施工中软土地基的处理方法多种多样，而且不同的方法有不同的用途，因而我们在实际软土地基处理中，要全面考虑并综合权衡各方面的因素，严格根据水利工程的建造要求，根据不同软土土质的特征，结合相关条件选择行之有效的软土地基处理方法，注重软土地基的改造工作，全方位地提高水利工程建筑的整体质量。

参考文献

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中图分类号：O631 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）11-0002-02

自新一轮的工业革命开展以来，在全球发展最快的技术，除了计算机技术以外，材料技术的发展速度也不可小觑。材料的发展和我们的生活息息相关，我们生活的每个细节都离不开材料，由此看来，材料的快速发展有利于我们生活水平、生活质量的提高。然而，近几年以来各种各样的化学物质的合成材料难降解、毒性大，给环境带了了极大的威胁，和现在和谐发展的理念是相违背的，因此可生物降解的概念被提了出来。

我们在运用的时候有多种的可生物降解高分子，并且现在在组织工程、医学工程等方面都有了长足的发展，聚膦腈是一类结构独特的高分子，具有很好的生物相容性，现在在生物方面的应用比较普遍，但是由于聚膦腈的研究成本相对比较高，且降解的速度很慢，这就阻碍了该类材料的进一步发展，而近几年以来采用与可生物降解的聚酯相结合为聚膦腈材料的发展带来了新的生机。

1 聚膦腈的简介

聚膦腈的结构十分独特，其主链是以氮磷单双键交替的，有机侧链基团的连接具有选择性，它是选择与磷原子相连接。较好的生物相容性是聚膦腈的特点之一，要想得到可以生物降解的聚合物，水解敏感的取代基是必不可少的，也是聚膦腈水解的必要条件，聚膦腈在降解后得到的降解产物一般是小分子的氨、磷酸盐和相对应的侧基，这些小分子团都是无毒的，由此可以看出水解敏感的取代基的种类可以决定聚膦腈的水解速度，因此我们就可以通过设计不同的侧链来得到各种各样的降解速度不同的材料。自二十世纪六十年代以来，聚二氯磷腈得以合成后，世界各国的科研人员在聚膦腈方面的研究就进入了一个新的时代，研究成果也是瞩目的，现在大多数的已合成的可生物降解聚膦腈在生物学上的可利用性比较的大，在此方面的发展前景也最好。现在合成可生物降解聚膦腈的方法一般是首先通过热开环聚合法，然后就进行关键的一步：取代基取代聚二氯膦腈上的氯原子，当然是易水解的取代基，但是，这种研究方法的成本一般是比较高的，这就为进行大量的实验带来了很大的困难，局限了这种降解材料的高速发展，而且聚膦腈的降解速度很慢，离我们现在对可降解材料的降解速度还有很大的差距，要克服材料在这方面的瑕疵，我们现在所采取的方法一般是与可生物降解的聚酯或聚酸酐共同混合使用，这样就会令研究成本降低，且提高了聚膦腈的降解速度，达到了双赢的目的，也可以促进聚膦腈的推广应用和研究的进行。

可生物降解聚膦腈是由一种或者多种较易水解的敏感有机基团组成其侧链，比如咪唑基、氨基酸酯基等。其被取代的形式有所不同可将其区分为两种，一种是相同的基团单一取代，另一种是不同的基团混合取代；其连接的取代基不同也可以分为两类，烃氧基取代和氨基取代聚膦腈；还可以根据其与水的相容特性不同来分类，疏水性聚膦腈（如：以氨基乙羟肟酸酯、缩酚肽酯、氨基酸酯、二肽酯等为侧链）和水溶性聚膦腈（如：侧链带有乙氧基吡咯烷酮、糖基、咪唑基、苯氧基羧基等）。

2 可生物降解聚膦腈的合成

得到可生物降解聚膦腈一般分为两步，即先将通过热解分解生成聚二氯膦腈（PDCP），然后根据侧基容易被水解的特性将其被Cl原子取代，具体化学过程如式1。

2.1 合成单一取代基聚膦腈

单一取代其侧基的合成方法应用较为广泛，类型也多种多样，形成的可生物降解聚膦腈包括烃氧基聚膦腈、氨基聚膦腈、等。将聚膦腈中空间位阻较小的亲核试剂作用于聚二氯膦腈，其摩尔比例控制在5：1左右，反应的常用溶剂为苯、四氢呋喃（THF）、二氧六环等。

2.1.1 合成烃氧基聚膦腈

醇酸酯类聚膦腈的合成由式2中的聚合物来完成合成，其将聚二氯膦腈与处在钠盐中的醇酸酯反应，又因为醇酸酯在四氢呋喃中的溶解度不够大，所以在合成的过程中需要很多的相关试剂。国外有很多研究员都针对此情况进行了分析，其中Allcock等人将反应温度定在50℃，实验结果表明这种情况下在保证避免聚膦腈主链被破坏的同时，也可以使聚二氯膦腈的Cl被取代。

在可生物降解的聚膦腈的含有羧基苯氧基的类型中包括聚二（对羧基乙基苯氧基）膦腈（PCEP）和聚二（对羧基苯氧基）膦腈（PCPP），如式3所示。

2.1.2 多官能团亲核试剂取代聚膦腈的合成

被引入到聚二氯膦腈中的基团可以含有一种或者多种官能团，当多种官能团被利用时，就要考虑它们之间的相互影响，为了防止其相连引起其相关功能的减退，必须对每个官能团进行重点保护，如式4中的甘油基取代过程，他其中包括三个羟基，其可行的方式为用丙酮或甲醛与其反应生成异丙叉甘油、甘油缩甲醛，这样可以保护住这两个羟基，再将其通过试剂化学反应与聚二氯膦腈相结合，最后可以用乙酸再进一步处理。

2.2 合成混合取代聚膦腈

在混合取代聚膦腈的过程中可以分为两种方法：可以根据一定的顺序进行逐步的取代；也可以在利用两种以上的亲核试剂进行竞争取代。第一种方法利用广泛且技术较为成熟，在实际的应用过程中也是主要的应用手段。

2.2.1 完全取代聚二氯膦腈中氯原子

在进行基团取代的过程中，因为其空间内的位置阻力无法完全完成取代，导致聚膦腈的无法合成，实际中可以通过一些位阻比较小的基团来进行Cl的取代，如甲氨基或甘氨酸乙酯等，雌激素酮等通过相应甾类羟基负离子连结到聚膦腈侧链上，没有被完全代替下来的氯原子通过与正丁胺、甘氨酸乙酯、甲胺或乙胺反应来使较为完全反应。

2.2.2 调节聚膦腈降解速度

生物降解聚膦腈降解速度从机理上来讲跟替代基团的水解敏感性有很大的关系，此性质较高的基团可改善其降解的速度，改良此化学材料的性质。咪唑基在酸和强碱中要有比其他的氨基酸基团更敏感的水解性质，甲氨基咪唑膦腈相对于甲氨基膦腈来说，在相同的条件下更容易被分解。如果在聚膦腈的侧链被替换为位阻较大的相关官能团时就会使此类物质难以被降解，例如聚丙氨酸乙酯对甲基苯氧基膦腈和聚丙氨酸乙酯联苯氧基膦腈的对比中就可以得到类似的结果。

2.2.3 功能化生物降解聚膦腈的合成

混合取代合成方法的好处就在于可以发挥多种基团的优势功能，聚合物的多功能化已经慢慢成为此类研究的大趋势，合成的聚膦腈对很多外界因素都较为敏感，如温度和PH值，在Song等人的研究成果中，就有甲氧基聚乙二醇和氨基酸酯以及甲氧基聚乙二醇和二肽乙酯为侧基的混合取代聚膦腈，它可降解性和温度敏感性都很强。

2.3 合成共聚或共混聚膦腈

无论是单一替代还是混合替代，都有自己的优势所在，将两种或多种聚合物进行混合生产或者将聚膦腈与其它可生物降解聚合物混合，都会得到较为良好的可降解材料，根据配比来控制降解的速度。

3 结束语

在可生物降解聚膦腈的研究过程中有很多方法可以实现，但是必须通过聚二氯膦腈进行合成，无论是单一还是混合合成都可以生产可降解的聚合物，侧链的合理替代安排也是此聚合物性质是否完善的关键，可生物降解聚膦腈的多功能性可以促进相关高分子材料的发展，新的科学技术会在此领域带来新的革命。

参考文献

[1]张爱迪，德润，朱香利，等.生物降解高分子材料研究应用进展[J].化工新型材料，2011，32（12）.