材料研究所

材料研究所（共7篇）

材料研究所 篇1

界面层是复合材料中处于增强体和基体之间的一个局部微小区域。它将增强体和基体彼此良好地结合在一起, 起着传递载荷, 阻止裂纹越过增强体表面进行扩展, 缓解残余热应力, 阻挡基体和纤维间元素的相互扩散、溶解和有害化学反应, 阻止纤维在高温环境下发生氧化的作用[1]。界面层在复合材料中所占的体积分数虽不足10%, 但却是影响陶瓷基复合材料力学性能、抗环境侵蚀能力等的关键因素之一。特别是对于脆性纤维增强脆性基体复合材料来说, 纤维与基体间的界面层是决定复合材料强度和韧性的重要因素。因此, 对界面层材料及其结构的研究一直是复合材料研究的热点之一。本文对近年来在复合材料界面层领域的研究进行了综述。

1 复合材料界面层的功能

一般来讲, 界面层的功能主要有4个:传递、阻止裂纹扩展、缓解和阻挡。传递作用是指界面层作为一个“桥梁”将作用于基体的载荷充分传递至复合材料的主要承载者———纤维增强体上。阻止裂纹扩展是指当基体裂纹扩展到界面层区域时, 基体和纤维沿它们之间的界面发生分离, 并使裂纹的扩展方向发生改变, 即裂纹偏转, 阻止裂纹直接越过纤维表面进行扩展。缓解作用是指界面层通过过渡作用和界面滑移减少残余热应力。阻挡作用是指阻挡基体和纤维间元素的相互扩散、溶解和有害化学反应, 阻止外界环境对纤维增强体的侵害[1,2]。

以上只是一般意义上的界面层功能, 但不同功用的复合材料对界面层的要求不同。例如:以承受载荷为主要目的的复合材料对前3种功能有更为苛刻的要求, 而以抗氧化为主要目的的复合材料则对阻挡功能要求更严。一种界面层所具有的功能主要取决于界面层的材质、结构、厚度以及界面层与纤维或基体间的相互作用等因素。为了满足不同复合材料功能的需求, 不同功用的复合材料应具有不同的界面层。复合材料界面层的研究正是在这种需求下不断进行的。目前常被研究的界面层材料有很多, 大致可分为两类:层状结构材料和非层状结构材料, 其中层状结构材料又包括层状晶体结构材料和多层陶瓷界面相。

2 层状晶体结构界面层材料

具有层状晶体结构的材料由于其层间结合力较弱, 当外界裂纹扩展至材料的层面时可使裂纹发生分叉、扩展方向发生改变, 使裂纹的扩展功增加, 这种材料特点非常符合界面层材料的要求, 是一种非常理想的界面层材料。具有层状晶体结构的材料主要有石墨结构的热解碳及六方BN, 此外还有一些氧化物材料、层状硅酸盐 (如氟金云母KMg3 (AlSi3) -O10F2) 、合成层状硅氧化合物 (如KMg2AlSi4O12) 和可解离的六方铝酸盐 (如氧化钙铝矿CaAl12O19) 。目前研究最多的界面层材料是层状结构热解碳和六方BN[1]。具有层状结构的热解碳界面相一般是利用化学气相浸渗 (CVI) 法在低温、低压的条件下制得, 制备过程较为简单, 工艺也已非常成熟, 以其为界面层的复合材料一般都具有较好的力学性能, 是目前C/C、C/SiC、SiC/SiC复合材料最常采用的一种界面层材料[2,3]。虽然此类热解碳界面相已被广泛应用, 但近年来针对它的研究仍在不断深入进行。2009年, Liu等[4]研究了热解碳界面层在界面脱粘时的行为, 结果表明:在界面脱粘时, 热解碳界面层内部存在层间分离和桥联现象, 桥联区的石墨片层具有应力取向, 即由原来的平行于碳纤维表面变为垂直于碳纤维表面。Ahmed等[5]发现热解碳界面层的粗糙度越高, 杂质含量越少, 晶化程度越高, 就越有利于SiC基体的沉积生长。Yan等[6]利用聚碳硅烷的裂解过程在碳纤维和SiC基体间原位生成了热解碳界面层。与CVI方法相比, 这种界面层的制备方法更为简单, 虽然界面层是由乱层石墨构成, 但仍能很好地发挥界面层的作用。层状结构热解碳界面层在提高复合材料力学性能方面具有无可比拟的优势, 但其在高温氧化环境下却极易发生氧化, 使复合材料的力学性能急剧下降, 因而热解碳不适合应用于对抗氧化性有要求的复合材料。这促使人们不得不进行其他界面层材料的研究。六方BN具有与石墨类似的晶体结构, 相对于碳界面层具有较高的抗氧化性能、较低的电导率和介电常数, 因而受到越来越多的关注[7,8,9]。研究表明, BN界面层确实可提高陶瓷基复合材料的抗氧化能力, 并且BN的晶化程度越高, 复合材料的抗氧化性能越强[10]。BN之所以能提高复合材料的抗氧化能力, 除了其具有较高的氧化温度外, 更重要的是BN经氧化后生成可流动的玻璃态B2O3, B2O3可填充基体或界面层中的裂纹及界面处的间隙, 阻止外界气体对增强体的侵蚀[8]。由于六方BN具有与石墨类似的层状结构, 因此BN界面层也具有与热解碳类似的界面层特性。研究发现, BN可以降低复合材料的界面剪切强度[11];BN界面层的存在虽会使SiC纤维的强度降低, 但可使所制备的SiC/SiC和C/SiC复合材料的强度和断裂韧性大幅提高[7,8,9,12];BN的晶化程度越高, SiC/SiC材料的力学性能越好[13]。研究还发现, BN对SiC/SiC复合材料的微波介电性能影响不大[7]。BN界面层可采用CVI法制备[9,12,14], 也可采用浸渍涂覆工艺制备[7,8], 且两种工艺制备的BN都为六方结构, 都可很好地起到调节界面结合强度和提高复合材料力学性能的作用。目前, 六方BN界面层主要用于SiC/SiC复合材料[7,8,15], 在C/SiC复合材料中也有应用[9], 甚至可用于金属基复合材料[11]。BN界面层的主要缺点是:B2O3可挥发, 难以长时间维持复合材料的抗氧化性能;难以在800℃以下的低温区实现对某些复合材料的保护, 比如碳纤维增强陶瓷基复合材料;在提高复合材料力学性能方面, BN界面层的作用也比不上热解碳界面层[13]。此外, 人们还对CaAl12O19、LaAl11O18、Ca (Al, Fe) 12O19、LaFe1.5Al10.5O19、KMg2AlSi4O12等层状晶体材料进行了探索性的研究[16,17], 但由于这些界面层材料实用性较差, 目前还没有具体的应用。

3 多层陶瓷界面相材料

多层结构界面层由多层不同材质的亚层构成, 各亚层之间结合力较弱, 可以允许裂纹在亚层间的界面处发生裂纹偏转, 使裂纹的扩展功增加, 故而这种结构材料也符合界面层的功能要求。从结构形式上看, 这种界面层可看作是对第一种界面层的宏观化拓展。目前研究的多层界面相体系主要有 (PyC-SiC) n、PyC-TaC-PyC、PyC/SiC/TaC/PyC和PyC-SiCN等。对于 (PyC-SiC) n多层界面相, 一般认为其可以提高SiC/SiC和C/SiC复合材料的强度和韧性, 并能延长材料的寿命和提高疲劳性能;多层界面相的微观结构也对SiC/SiC复合材料性能有着重要影响, 界面相中的亚层越薄越有利于材料力学性能的提高[18,19,20,21]。但由于多层界面相的层间作用较为复杂, 界面层对复合材料性能的影响也较为复杂, 从而造成各种研究结果并不一致。Taguchi等[20]认为PyC/SiC界面层可使SiC/SiC复合材料的弯曲强度提高10%。而Yang等[22]则认为引入SiC亚层会使SiC/SiC复合材料的界面剪切强度增加, 但对复合材料的弯曲强度影响不大。Wang等[23]的研究发现:PyC/SiC界面层可大幅提高C/SiC-ZrC复合材料的弯曲强度, 并使材料的脆性降低。而Yu等[24]则认为PyC/SiC界面层的存在使SiC/SiC复合材料的断裂韧性大幅增加, 而对弯曲强度却有不利影响, 且亚层的层数越多对复合材料强度的不利影响就越大。至于为什么这些试验结果会出现如此大的差异, 目前还无人给出解释。但这些试验结果的不一致, 从另一个侧面说明人们对界面层作用机理的认识还远不够深入。PyC/TaC/PyC和PyC/SiC/TaC/PyC多层界面相一般用于C/C复合材料。研究认为:采用PyC/TaC/PyC和PyC/SiC/TaC/PyC多层界面相可降低C/C复合材料的界面剪切强度, 使复合材料的强度增加[25,26];在PyC/TaC/PyC多层界面相中, 随着TaC相的增加, C/C复合材料弯曲强度下降, “塑性”变形能力增强, 在引入SiC亚层后, 强度又大幅增加, 同时脆性也增加[27];PyC/SiC/TaC/PyC界面层对提高C/C复合材料抗烧蚀能力不起作用[28]。至于TaC相为什么会使复合材料的力学性能下降, SiC界面相又为什么会使复合材料强度增加, 目前也无法给出明确的解释。此外, Y.Zhu等[29]还对PyC/SiCN界面层进行了研究, 结果表明:随SiCN沉积层厚度的增加, C/SiC复合材料的弯曲强度增加。

由于混合界面层中的每层材料都有各自不同的功能, 通过各层材料之间的相互配合可以使界面层具有单一材料界面层所没有的多种功能。Pasquier等[18]将SiC层与热解碳层相结合, 组成多层材料作为复合材料的界面层, 不仅使SiC/SiC复合材料具有较好的力学性能, 而且具有优异的抗氧化能力。实际上, 为复合材料制备多层界面相主要是为了提高材料的抗氧化性能。由于此类界面层能较好地满足复杂环境条件下的使用要求, 应用前景较好, 因而受到广泛关注和研究。

4 其他界面层材料研究

除了层状结构界面层外, 一些并不具有Naslain所推荐的理想界面层特征的材料也受到研究人员的广泛关注。目前被研究的材料主要有SiC、氧化物陶瓷材料和一些非晶态陶瓷材料。研究这类材料的初衷基本上都是为了提高一些复合材料的抗氧化能力。

SiC相对于BN具有更高的抗氧化性, 并且同BN一样在氧化后可生成粘流态的玻璃 (SiO2) , 填充界面处的缝隙或裂纹[30,31]。研究表明, C/SiC及SiC/SiC复合材料在采用SiC界面层后, 其抗氧化性能都明显提高。虽然SiC并不具有Naslain所推荐的理想界面层特征, 但也能起到界面层的作用。研究表明, 无界面层的SiC/SiC复合材料在采用SiC为界面层后, 强度和韧性都有明显提高[30,32]。只是由于SiC与纤维的界面结合较强, 复合材料在用SiC界面层取代热解碳界面层后强度会出现明显下降[33], 即SiC界面层在提高复合材料力学性能方面明显不如热解碳界面层。因此, SiC不宜单独作为界面层材料使用, 解决的方法就是与热解碳界面层相结合组成多层界面相。

氧化物陶瓷材料具有无可争议的高抗氧化性, 是提高界面层抗氧化性能的理想候选材料。早期, 科研工作者曾先后以β-Al2O3、磁铁铅矿结构材料CaAl12O19、多层钙钛矿化合物KCa2Nb3O10和BaNb2Ti3O10、KMg2AlSi4O12、ABO4型化合物CaWO4和ErTaO4为界面层材料进行了研究, 取得了大量成果, 但到目前为止都未达到实际应用的程度[17,34]。近年, Lu等[35,36]采用莫来石界面层来提高Cf/Si-C-N复合材料的抗氧化性能, 取得了明显效果, 并指出, 要想通过界面层来提高陶瓷基复合材料的抗氧化性能, 理想的界面层材料应具备以下条件: (1) 材料本身具有良好的抗氧化能力; (2) 具有较大的热膨胀系数; (3) 要具有适当的厚度; (4) 材料自身不可与碳纤维进行化学反应, 以免对纤维造成损伤。然而, 由于莫来石界面层与碳纤维和基体的界面结合较强, 在采用莫来石界面层后Cf/Si-C-N复合材料的弯曲强度出现明显下降[37], 故在未采取其他措施的情况下, 莫来石界面层的实用性也不大。

非晶态陶瓷材料一般都具有较好的热稳定性和化学稳定性, 可以作为界面层材料来提高复合材料的抗氧化性能。Labruquère等[38]曾选用B-C、Si-B-C和Si-C作为界面层材料来提高复合材料的抗氧化能力, 研究结果表明:选用适当的非晶态界面层材料可以提高复合材料的抗氧化性能。Lu等[39,40]选用非晶态的Si-O-C陶瓷作为Cf/Si-C-N复合材料的界面层, 可在力学性能基本不降低的情况下明显提高Cf/Si-C-N复合材料的抗氧化性能, Si-O-C界面层在提高复合材料抗氧化性能方面的作用则接近于莫来石界面层。研究中所采用的Si-O-C陶瓷材料并不具有很高的热膨胀系数, 厚度也不高, 但仍可使复合材料获得较好的抗氧化性能, 说明Si-O-C界面层具有不同于莫来石的抗氧化机制。

5 结束语

材料研究所 篇2

【关键词】材料设计 绿色材料 选择原则

引言

在传统的设计理念中，产品包装材料的选择上往往只是为了服务于产品，而不考虑其他因素对包装材料的制约，因此，在人类刚步入工业化时，人们在包装产品时不仅造成材料巨大的浪费，而且产生众多严重的环境污染问题。随着人们环保意识的增强和对生存环境要求的提高，人们在包装材料的选择上开始强调绿色包装，绿色包装强调包装与环境保护相协调。因此，在这一新的包装理念下，绿色包装的材料选择值得我们去重视和研究。

1 传统包装设计材料选择存在的缺陷

传统的包装设计从包装材料的选择到包装过程都存在弊端。首先，传统包装设计中包装材料的选择只为了服务产品，有针对性的选择包装材料，几乎不考虑材料是否对环境造成破坏。其次，企业不考虑包装材料在加工时是否会对环境产生影响。第三，企业没有及时处理报废的包装材料，甚至一些企业几乎不处理废弃的材料。第四，传统包装设计大量使用不同种类的包装材料，造成包装材料的浪费。根据传统包装设计上的种种缺陷，提出了面向产品包装的材料设计的绿色包装设计和绿色包装材料选择。

2 绿色包装设计的原则

绿色包装设计具有传统包装应有的功能：对产品的保护和方便产品销售者两大功能。绿色包装与传统包装最大的区别在于在产品包装的全过程中始终坚持保护环境的原则，从包装材料的选择上、包装材料的加工和制作、以及产品销售和使用，直到废弃包装材料的回收处理上，所有过程中包装材料都不影响或更少的影响环境以及影响人的身体健康。绿色包装具有传统包装不具备的环保功能，绿色包装设计最大限度的降低了包装材料对环境和人的影响。

3 绿色包装材料的选择因素

依据绿色包装设计的原则，在选择绿色包装材料时要充分考虑材料与环境的协调性，保证材料在产品包装的整个过程以及产品使用后不会对环境和人的身体健康造成影响，保证与环境的协调关系。因此在绿色材料的选择要协调材料与环境关系、材料与包装产品以及材料和经济效益这三者之间的关系，要选择经济效益高且不影响环境的综合型绿色材料。因此，绿色材料的选择要遵循以下要点。

3.1 包装材料种类少

在产品的包装设计选材时要减少包装材料的种类，尽量采用同种包装材料。产品包装材料种类使用少更方便公司管理，而且也便于材料废弃物的处理和回收利用。德国某公司将原包装设计方案中有23种包装材料，后将包装材料改为4种后大幅度的降低了公司的包装成本，而且包装材料废弃物的处理成本也降低了一半以上。

3.2 包装材料大众化和控制性

包装材料的选择上要尽量不用稀缺性的材料或者难以获得的原材料，而应选择与这类材料有相似功能的且方便获得的材料，包装材料尽可能大众化。不仅如此，包装企业还要对材料有很好的控制，才能降低材料对环境的破坏，减少生态系统平衡影响。

3.3 材料的回收再利用

要选择消耗少、污染小而且价格低的包装材料。要重视包装材料的回收利用，既节省了包装材料，降低企业成本，还减少了环境的污染。

3.4 材料可降解

包装产品在使用后包装材料通常被丢弃，因此，在材料的选择上要考虑材料是否可降解。绿色材料进择上要选择具可降解性的材料。我国环保局在1997年就已要求包装制品采用可降解的塑料材料。包装材料具有可降解性能很好的解决我国包装材料污染的问题。

3.5 加工过程污染少或无污染

在材料的选择上还要考虑材料加工过程中产生的影响，因此，要选择在加工过程中对污染环境少甚至不对环境造成影响以及对人体健康影响小的材料。

4 包装材料绿色度评价体系

包装材料绿色度评价指标体系的主要指标有：材料和环境的协调性、材料来源的便利性、材料的功能、材料的安全性以及材料的经济效益。它是衡量材料绿色贴近程度的方式。通过对所选材料的这些指标进行比较与评估，或者将新材料的各项指标与有关环境标准、实验数据进行统计与对照，判断材料的绿色度。其中模糊层次评价法、经济分析法以及成本效益法是两种常用的材料绿色贴近程度评价方法，模糊层次评价法因其评价简单方便且成本低，是最实用有效的评价方法。模糊层次评价法综合考虑包装材料的各项特性，依据获得的评价指标数据，建立对材料的不同层次评价结构，在利用模糊数学原理分析得出包装材料的各项指标，它是对包装材料的综合评价方法。

结语

在绿色包装过程中选择绿色材料才是关键，包装材料的特点决定了包装过程和结果是否会对环境和人体造成影响，它影响着包装的整个过程。因此，面向材料设计的绿色包装一定要严把材料的选择。

参考文献

[1]沈艳芳.基于绿色包装材料应用和发展研究[D].南昌大学，2012，11（5）：23-25.

课题研究材料 篇3

个人认为IRS即时反馈系统是智慧教室最吸引人的地方。课堂上学生人手一只，可以进行提问、随堂测验或其他互动式教学，也许相较于PAD之类的电脑终端，它的功能还是比较单调，但考虑到成本，我觉得它的即时评量，即时评分功能已经做的很不错，尤其是与云端学习记录与学习诊断分析服务的结合使用是非常吸引人的。但是，很多时候教师一节课上只使用一两次IRS感觉有点浪费了这套设备，而有时候频繁的使用IRS可能会造成负面的影响。在使用IRS的频率和时机上，仁者见仁，智者见智。那在一节课上IRS的使用频率多少次为佳呢，吴权威教授认为这个问题没有标准答案，他提出了建议：规律使用，当用则用。只要是IRS的使用能够对教学起到帮助的作用，那就是适合的使用时机。当我们追问怎样判断适合使用时机的时候，吴权威教授认为这是属于学科教师的专业判断，教师对于IRS的使用应巧妙融入教学中，不要为用而用。

（二）关于命题设计——“提出一个好问题，引发孩子高层次的思考。” 之前，我有看过几次本校语文、数学、英语、科学的智慧教室课堂，相比较而言，数学，科学之类的理科在智慧教室的表现上会有较明显的辅助作用，因为理科的某些逻辑思维可以通过教具等形象直观的表现出来。而在语文等需要更多抽象思维的学科的使用上，效果总感觉没有想象中那么理想。其中之一的表现就是在使用IRS设置问题的时候，理科的问题设置相对简单，因为客观题存在着是非对错，比较好设置。而文科题目设置就常常命题者痛苦，题目设置不好就有牵强附会之感，甚至会破坏课堂的氛围。直到这次来到台湾南港小学，许育健老师在谈阅读的时候提出的基于Pirls四个层次的问题设计让我惊艳，为之眼前一亮： 第一层次：提取信息。比如，某个问题的答案只需要在文中直接找到信息，那这个问题就属于第一层次，它不需要其他的推论联想等思考去回答问题。

第二层次：推论信息。比如，某个问题的答案是在某段文字之前或之后，需要学生往前或往后去阅读寻找。或者，问题的答案是文章中某件事引发的，这些需要经过推导思考去验证的问题属于第二层次。

第三层次：诠释信息。比如，某个问题的答案是需要通篇阅读课文，能够理解课文的主题，归纳人物，事件等关键信息，那该问题就属于第三层次。

第四层次：比较评估。比如，某个问题的答案是需要澄清文章中的讯息，清楚作者立场，评估事件真实性的，就属于第四层次的问题。

四个层次命题设计的提出，这让语文老师在设置阅读问题的时候，就有了理论依据。IRS即时反馈系统只能设置客观题目，在设置选择题的四个选项的时候，以四个层次理论进行命题。这样就能针对知识点做出最佳的提问引发孩子的深层次的思考，极大有效的提高命题的质量。

另外，许育健老师还谈了自己在命题时的一些技巧，比如问题的四个答案选项，可以设置一个正确答案，两个相近的诱答选项，一个离谱的选项。诱答选项可以区分学生知识点或学力度，离谱选项的目的是区分低分区学生。

同时，许育健老师还谈到。命题的设计要据情况进行修正，以《小马路喜》为例，许老师一开始出的一道题目是“路喜是一匹（）的马”，第一次教学该问题大部分学生回答了“路喜是一匹（爱跑步）的马”。“爱跑步”这个答案并没有错，但命题者其实需要的答案是“勇敢的”“爱好自由”之类第四层次的回答，于是，这道题目就需要修正。“路喜是一匹（）的马” 就修改成了“除了爱跑步以外，路喜是一匹（）的马。”

听完许育健老师的命题层次论，我想到了数学学科，英语学科，包括自己执教的信息技术学科，是否可以借鉴？或者是否学科已经有了其他成型的命题方式的研究？每个学科情况各异，如果都能提炼出一个命题的框架，我想，这对于智慧教室教学评量来说肯定能前进一大步。

（三）教学模式——需要不断提炼、修正。

智慧教室作为一种科技手段进入课堂，电子白板，IRS反馈系统，实物提示机整合而成的新的教学模式，对于习惯了传统的教学模式的教师们，意味着要改变教学方法。而在科技应用的初始阶段，对于刚接触的教师们，很需要一种有效的教学模式来借鉴，这种新的科技教学创新模式，必须是可复制的，这样才能被观摩、学习、复制。

吴权威教授以生动课堂录像片段为例，为我们介绍了教学模式的形式，教学模式并非固定的，因学科而异，每个老师所使用的教学模式也不相同。我们可以借鉴好的教学模式，并修正其中的缺点为己所用。综合来说，智慧教室使用中，教学模式如果用到了IRS，建议可以加入统计和讨论环节，如果用到了实物提示机，可以加入讨论、评价环节。教学模式是机动的可变的，需要根据每节课的内容进行具体的设置，在构建教学模式的方法上，吴权威教授给我们提出来一个方法，就是要把握好六个关键点：提示点、统计点、解释点、翻牌点、讨论点、归纳点。并且要把模式进行不断的修正和提炼，发挥行动研究的精神，一再精炼，以修炼出最有效能的模式，那么如何判断是否是成功的教学模式，判断是否是成功的E化经验呢，吴教授认为要看这个模式或经验是否能成为SOP（标准化流程），如果大家都能遵照这个SOP进行实践并取得更优效果，那就成功了。

另外，从科技使用的角度上，吴权威教授也根据实例提出来很多独到的见解： 1：复习课尽量不要使用淘汰赛模式，这样会让大部分孩子失去参与学习的机会达不成复习效果:。

2：使用实物提示机展示学生作品时，要注意作品清晰度，要合理利用使物体时机的放大缩小功能是作品达到最佳呈现效果。

3：避免使用一副画面呈现，却提出多个问题的情况，这样往往会使提问混乱。Hiteach软件提供便利的页面复制功能，可实现一副画面快速复制成多幅画面，然后单幅画面呈现单个问题，更能体现教学效果。

4：避免现场设定答案。教师遥控器可以实现隐藏模式设置答案功能，教师要合理使用。

5：实物提示机呈现学生作品时要有代表性，最好是事先巡视，挑选出各种类别的作品进行使物体时机呈现，尽量避免相同的作品出现而使教学覆盖面有所损失。

（四）E化评量与诊断——“精进命题，精进学习，精进教学。”

ADAS是一套即时的学习力诊断与分析系统，将期中考、模拟考或IRS即时反馈系统的作答资料汇入ADAS系统，可立即产生各种学习诊断分析图表，例如：学生的注意力分析、试题落点分析、试题施测统计图、作答明细、学习诊断落点等，可针对老师、校长、学生、家长输出学习力关键报告。

对于学生学习诊断分析图表，无论是教师还是家长都会有一种慎重的眼光来看待，因为这份图标上代表着对学生的一份描述性的评价，这个评价到底是通过什么得来的呢，我们通过这份分析图表又能做些什么呢？王绪溢博士给我们做了详细的解释。

1.报表的生成过程和依据。

在使用过IRS即时反馈系统之后，Hiteach软件会对学生的作答情况进行记录。当这份作答记录上传到远程服务器后，服务器通过特定的程序计算，得出一份结论。这个特定的程序计算我们称之为云计算。云计算的程序简单的说就是一种教育统计学的繁杂的计算方式，它涉及到“难度系数”“鉴别度”“高分组”“低分组“标准差””等等之类的各种公式的运算，如果进行人工计算，那是一个浩大的需要花费长时间的工程，但使用计算机的高速运算能力，可以达到快速计算以得出结论的效果。

我们问到这个云计算是否科学准确的时候，王博士认为，世上没有人敢说自己的说的话是绝对正确的，目前也没有绝对权威性的评量方式。智慧教室的云计算是采用特定的运算公式，代表的是一种大众认可的评量方式，这种评量方式能客观的呈现作答明细，试题诊断分析等等，是教师进行优化试题，补救教学的有效手段。2．我们通过诊断报表能做些什么。

前面说到，评量与诊断的目的就是为了补救教学与优化教学。如试题诊断分析图可以看出试题的异常程度，异常程度高的试题应进行修改或去除。学生诊断分析图可以看出学生学习通过率和学习稳定度，把学生进行A、B、C和A’、B’、C’六个区，教师可针对性的对各区的学生进行不同方式的补救教学。当然还有其他的知识点雷达图，学生诊断报告等，都是很好的了解学生情况，反思教学的依据。所以说，通过E化评量和诊断，可以实现精进命题，精进学习，精进教学的效果。王博士在讲授过程中，还以大量的例子讲述了命题的规范性和修正命题的方法，最后还让我们进行了实践操作，让我们六个人都动手进行了命题的设计及诊断报表的查看等，让我们理论联系实际，体会更深一层。

（五）智慧教室的最高境界——“让科技静默，以教学实践。”

武功的最高境界是“无招胜有招”，虽然我们现在正在努力在寻找招式，目的是为了能找到快速入门的方法，通过修炼这些招式，我们也希望能最后达到最高境界：无招。这是理想的境界。

研究生政审材料 篇4

父亲，+++，++++++市，党员。

母亲，+++，++++++市，群众。

经审查该生本人及家庭主要成员历史清楚，均无任何重大政治历史问题。

+++同志在校期间思想积极进步，坚持党的领导，坚决拥护党的方针政策，积极主动参加政治理论学习，信仰坚定，政治觉悟高，坚决同不良思潮及行为作斗争。特别是自觉向党组织递交入党申请书后，能自觉学习党的基本知识和党的方针、政策，定期向党组织汇报思想及工作情况，坚持用党员标准严格要求自己，积极参加院系的各项社会活动，能在政治、思想与行动上自觉与党中央保持一致。其入党动机端正，有为共产主义事业奋斗终身的决心。并于我校第3期党校培训结业。

学习中，该同志态度严谨，目标明确，成绩良好；科研中，阅读了大量中外文献，虚心向老师同学请教，进步很大，该同志的钻研精神得到有关老师和同学的好评；工作中，认真负责，任劳任怨，吃苦耐劳，关心集体，服从组织安排，在班级活动中能充分发挥骨干作用，能模范遵守院系的各项规章制度，在班级中有良好的群众基础。

在广泛征求老师、同学意见的基础上，经过团组织推优，党支部充分酝酿和认真讨论，认为+++同志已基本具备入党条件，同意该同志加入党组织，请上级组织审查。

理学院研究生支部

材料研究所 篇5

洛阳船舶材料研究所隶属于中国船舶重工集团公司，是国家级科研单位，所部位于河南省洛阳市。自1961年在北京成立起，承担了一系列国家重点科研和工程研制任务，获得科技成果700余项，为海军装备和国民经济建设做出了贡献。

洛阳船舶材料研究所现有8个研究室，2个研制中心，11个控股公司，3个海港试验站，设有海洋环境腐蚀与防护国防科技重点实验室和四个国家级材料试验、检测、验证中心及一流的科研生产设施。经过多年艰苦创业，现已发展成为独具特色的多专业综合性船舶材料及相关产品的研究、试验和生产基地为一体的高科技产业集团。

主导研究专业

●舰船结构钢及其配套材料研制与应用研究 ●舰船钛合金材料研制与应用研究

●海洋腐蚀防护技术与材料研究和工程应用 ●减振阻尼及其它非金属材料研究

●舰船铜合金材料及制品研制和应用 ●防腐防污及特种涂料研究与应用

●舰船用铝合金材料研究与应用 ●特种功能材料的研制与应用研究

●舰船材料评价及表征技术研究 ●海洋自然环境腐蚀试验研究

主要科技产业和产品

●钛合金材料及制品 ●非金属材料与制品

●防腐防污技术及产品 ●桥梁及管道支座

●船舶及特种工业涂料 ●特种材料管件

●金属波纹管膨胀节 ●金属爆炸复合板材料

●特种钢及合金铸锻件 ●特种材料压力容器

●焊接技术与材料 ●医疗器械

●阻尼隐身材料及制品 ●特种铜合金材料

●风力发电叶片

导师队伍

洛阳船舶材料研究所现有研究生指导教师21名，均为长期从事材料科学与工程应用研究的专家，其中博士生导师7名，硕士生导师14名;研究员(教授级)职称的18名，高级工程师(副教授级)职称的3名。

具体专业及研究方向见下表：

专 业专业方向研究方向导 师材料学 080502金属材料船体结构钢、船用铸锻钢、钛合金材料等张俊旭※、高灵清、 王任甫腐蚀与防护牺牲阳极防护技术、外加电流阴极保护技术、电解防污技术、生活污水处理技术等陈光章※、孙明先、 许立坤※、闫永贵、 吴建华※高分子材料非金属减振降噪材料、树脂基复合材料、特种橡胶及制品、涂料等马玉璞※、任润桃、 张用兵材料加工工程 080503不细分方向凝固技术及材料制备成型、船体材料焊接、材料塑性成型等孙建科※、陈志强、 陈继志※、王其红、 段玫、孟祥军、姚润钢、闫廷来、廖志谦、吴智信

注：姓名后标有※号的为博士生导师。

硕士研究生招生

年我所计划招收攻读硕士学位研究生8名。

一、培养目标

掌握材料科学与工程学科基础理论和专业知识，培养创新能力，独立承担研究工作。

二、招生专业目录

专业招生规模(人)研究方向考试科目统一命题科目单位自命题科目材料学8金属材料①101政治理论 ②201英语一 ③302数学二④811 材料科学基础高分子材料腐蚀与防护材料加工工程不细分方向

注：以上公布的招生规模为预测数，具体以教育部下达的招生计划为准。

三、学习年限及待遇

学习年限：我所硕士研究生在校学习年限一般为2-3年，最长不超过4年，《专业培养方案》按3年编制。

待遇：我所承担研究生第一学年学费、住宿费，同时提供生活补贴，补贴标准第一学年700元/月，第二、三学年1000元/月。

四、推荐免试生接收

我所接收具备推荐免试资格的应届本科毕业生攻读硕士研究生，拟申请免试攻读我所硕士研究生的学生请向我所研究生招生办公室提供以下材料：

1、免试攻读洛阳船舶材料研究所硕士研究生申请表(www.shipmatl.com.cn/rcpy/rcpy.htm下载);

2、加盖教务部门公章的本科阶段前三学年成绩单;

3、荣誉证书复印件;

4、国家英语四、六级考试合格证书或成绩报告单;

5、教务部门提供的推免生资格证明信。

经我所同意接收的推荐免试生，在接到我所发给的《接收函》后，请及时办理网上报名手续。

五、报考条件

报考我所硕士研究生的考生须符合全国硕士生统一招生考试规定的报考条件，同时符合下述补充条款：

1、以同等学力资格报考我所的，须在国家核心期刊上发表1篇以上与材料科学与工程学科相关的学术论文(署名前2位);或作为主要完成人获得过与材料科学与工程学科相关的省级以上科研成果奖;或主持过省级以上科研课题，同时还须取得报考专业8门以上主干课程(按本科层次培养)的合格成绩(由教务部门出具成绩证明或出具本科自学考试成绩通知单)。

2、身体健康，符合我所体检标准。。

六、复试

复试权重为50%，采取“笔试+实践能力考核+面试”方式，必要时辅以政治思想素质与道德品质的.补充考查，复试单项成绩有控制线要求。复试项目如下：

1、专业课考试

专业研究方向考试科目(指定考核两门)材料学金属材料金属学(含热处理)、金属力学性能、材料力学高分子材料有机化学、高分子化学、高分子合成加工腐蚀与防护金属学、物理化学、金属腐蚀理论与应用、电化学实验方法材料加工工程不细分方向金属学(含热处理)、金属力学性能、材料力学

注：以同等学力报考的，还要加试两门以上本科主干课程。

2、英语水平测试：进行英语笔试和口语测试。

3、面试：考查考生应变能力等个人综合素质。

4、实践能力考核：考查考生对技术标准、规范的理解，对仪器操作、实验结果的分析和总结能力。

5、政治思想素质与道德品质补充考查

七、体检 考生在复试阶段进行体检，体检在我所职工医院进行。

体检标准参照《普通高等学校招生体检工作指导意见》文件执行，考虑到我所科研、生产技术岗位的工作特点，对身体状况存在下述情况的考生，我所不予录取。

1、《普通高等学校招生体检工作指导意见》中所述招生单位可以不予录取的;

2、轻度色觉异常(俗称色弱)或色觉异常Ⅱ度(俗称色盲)的;

3、肢体残疾，影响试验、生产现场技术服务等工作的; 4、任何一眼矫正到4.8镜片度数大于800度，或一眼失明的;

5、斜视、嗅觉迟钝或丧失、语言交流有障碍的;

6、两耳听力均在3米以内，或一耳全聋的;

7、步态异常、驼背较为严重的;

8、动过较大手术，不能承担较繁重工作的;

9、其它严重影响学习和工作的疾病的。

八、录取 依据考生统考成绩、复试成绩、综合素质以及身体情况确定录取名单。 九、违纪处罚 对有提供虚假材料、考试作弊及其它违反考试纪律行为的考生，按教育部《国家教育考试违规处理办法》进行处理。

十、其它

1、拟录取的在职考生与原单位产生的纠纷由考生自行处理，因此造成无法复试或录取的，我所不承担责任。

2、我所将于2月公布详细的复试工作办法，届时请考生登陆洛阳船舶材料研究所网站或中国研究生招生信息网查询。

3、我所不向考生提供往年试题和考试大纲，也不指定初、复试专业课教材。

4、未尽事宜，考生可与我所研招办联系。

招生单位：洛阳船舶材料研究所

学校代码：86214

联系部门：研究生招生办公室

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材料研究所 篇6

水泥基材料的主要成分为集料、浆体和加筋材料, 这3种成分任一种损伤都会导致结构的破坏, 其集料可以是多种形式, 砂石类为混凝土或是砂浆, 轻骨料类则为轻集料混凝土, 若为气泡, 则就是加气混凝土、发泡混凝土等, 都可看成是多相多孔材料。由于水泥基材料均采用水泥作为胶凝材料, 故具备较多的共性。环境因素对于其侵蚀和损伤的主要成分之间的关系如表1所示[1]。

在役期的水泥基材料由于所处环境的不同, 水和水载有害离子会通过表面毛细孔孔隙渗入结构内部, 对其性能产生严重的影响, 对于普通混凝土结构, 水和水载有害离子会造成钢筋锈蚀、结构开裂、表层剥落等病害, 最终造成结构的承载力下降;而对于轻集料混凝土或泡沫混凝土, 既会影响其保温、隔音等功效, 亦会造成开裂、剥蚀的严重后果。

从微观层次来讲水泥基材料是一种不连续非均质材料;亚微观层次是一种连续非均质材料;宏观层次上是一种连续均质材料。从微观结构上看水泥基材料属于多孔结构, 其具有非均质多孔结构及高渗透性特点, 易受使用环境的物理、化学及微生物等的作用而劣化, 水、氯离子、氧气、二氧化碳、硫酸根离子等有害粒子侵蚀是水泥基材料耐久性降低的主要因素[2], 可造成水泥基材料使用性能及耐久性的降低, 甚至出现破坏造成结构失效的严重后果。

从耐久性的破坏机制来讲, 几乎所有影响水泥基材料耐久性的化学和物理过程都涉及两个主要的影响因素, 即水及其在水泥基材料孔隙和裂缝中的迁移[3,4], 主要损害形式基本也都与水载有害物质侵蚀密切相关, 水分的存在正是其性能劣化不可或缺的必要条件。水分不仅使霜冻及解冻时产生的冻融循环张力及碱-骨料反应引起的体积膨胀等带来影响混凝土和加气混凝土等水泥基材料的物理变化, 而且水分是传递氯离子、酸性气体、盐类、微生物等有害物质的载体。水载有害离子侵蚀破坏过程可归纳为两种主要形式:一是水泥基材料组分与侵蚀介质直接发生化学反应引起的破坏;另一种是侵蚀介质或腐蚀产物渗透到材料内部, 由于发生了物理或化学变化, 从而引起材料体积变化使之破坏。这两种破坏形式往往同时存在、互相促进, 形成一种恶性循环。水载有害离子通过毛细作用进入水泥基材料表层孔隙中的过程发生得比较迅速, 可以产生溶出性损害、水解性侵蚀及盐类侵蚀等主要化学反应侵蚀和生物侵蚀, 而水载有害离子在水泥基材料内部向其他孔隙中扩散的过程相对要慢得多, 它们在水的作用下不断地通过毛细管结构由构件表面渗透、扩散到内部[3], 进而产生风化、碳化、剥蚀和破裂, 造成耐久性问题。1994年, Meeha依据最简单也是最有效的解决方案, 是回到缺乏耐久性的根源, 即渗透性和服务期影响渗透性增大的因素上, 提出了混凝土受外界环境影响而劣化的整体模型。Taylor H F W认为水泥基材料的耐久性在大多数情况下是由它们作为坚实的屏障而有效阻止或至少是降低离子迁移进程决定[4]。

对由水泥基材料构成的结构表面进行渗透防护处理, 可以对在役期的结构工程提供可靠的保护, 防止水分和水载有害离子的侵入, 阻止和延缓结构性能的劣化, 有效延长其使用寿命, 降低后续维修的费用, 对提高水泥基材料的耐久性具有积极意义。

1 水泥基材料表面渗透防护的基本要求

赵铁军[5]将混凝土提高耐久性的措施分为两种, 即“基本措施”和“附加措施”, “基本措施”指以提高混凝土保护层和使用高性能混凝土, “附加措施”是指使用强化保护和补助措施。表面渗透防护属于附加措施。目前, 对水泥基材料表面进行防护的措施从根本上来讲, 主要是通过封闭表层孔隙来实现的, 封闭型防护处理是通过在基材表面形成一层防护层[6], 防止液态或者气态的水汽渗透, 但是这层防护膜若长期暴露在大气环境中受到冲击、侵蚀、紫外线照射、冻融、风蚀、温变等环境因素的影响, 一旦造成封闭防护层脱落、开裂等破坏, 则封闭防护就会失去保护基层的效果和意义。但是若以极其稀薄的溶液渗透到基材内部, 改变了毛细孔隙的表面性质, 而不是仅仅在其表面粘附上一层连续的阻水薄膜, 这样它会更加坚固、耐久[7], 这也正是渗透防护的意义所在。

从环境侵蚀机理与结构劣化原因来看, 尽管不同的环境条件下, 对表面防护体系的性能要求不同, 但一般来说, 表面渗透防护体系必须具有以下基本性能特征: (1) 提高水泥基材料的水密性。高水密性、高抗渗防水性可防止水及有害介质[8], 如各种有害盐类的渗入;另外, 提高水密性还有助于提高抗冻性能。表面疏水效果与初期接触角的关系可分为5级, Ⅰ级-Ⅴ级, 与基材浸润效果分别为:完全浸润、明显浸润、轻微浸润、良好憎水性、非常好的憎水性, 当接触角大于130°, 可称之具有“荷叶效果”[6]。 (2) 提高水泥基材料的隔热性[9]。泡沫混凝土由于具备优异的防火性和隔热性能, 是良好的保温材料, 但是由于内部疏松, 吸水后会导致其隔热性能的急剧下降。进行表面防护处理, 则内部水分可逐渐向外蒸发而外界水分又不能进入, 因此能提高包括泡沫混凝土在内的水泥基材料的隔热性能。 (3) 防止水泥基材料表面土壤化。水泥基材料特别是在役期的既有混凝土结构, 表面经常遭到风吹雨淋, 由于毛细作用雨水被吸到内部, 雨水中携有的灰尘则被表面孔隙过滤出来, 粘附在表面上, 久而久之, 在其表面形成了黑色硬壳, 当长时间不能干燥时, 容易滋生微生物等。进行表面防护处理可以避免水泥基材料表面的土壤化。 (4) “反涂写”措施。在城市中, 很多广告、宣传等被乱写在围墙及公共建筑上, 年轻人中也流行在墙上喷涂时髦言论。这些乱写乱画严重影响了城市环境, 造成很难清除的环境污染。如果提前对这类以水泥基为主的混凝土、砂浆表面进行防水处理, 则很难涂写, 且很容易清除上面的污迹。 (5) 降低钢筋锈蚀率。水泥基材料的高碱性使内部的钢筋表面形成钝化膜, 从而阻止钢筋锈蚀现象的发生, 当CO2、SO3等有害气体随O2和水分渗入时, 水泥基材料作为保护层的碱性大大降低, 处于钝化状态的钢筋表面将变得不稳定, 失去钝化膜保护的钢筋就很容易发生电化学腐蚀, 甚至出现破坏现象。水在钢筋锈蚀过程中扮演着重要的角色, 降低水泥基材料含湿量能够降低钢筋锈蚀率, 故水泥基材料的表面渗透性越明显, 碳化等中性化现象就越显著, 表面防护体系由于能够显著降低水泥基材料表面的渗透性, 对水泥基材料碳化具有屏蔽效果。 (6) 建立侵蚀性离子隔离层。当水在毛细作用下被吸入水泥基材料内部时, 溶于水中的各种离子也被一起带入内部, 一些侵蚀性离子 (如硫酸根离子或氯离子) 能够导致结构严重破坏, 表面防护处理是阻止侵蚀性离子侵入的有效方法之一。 (7) 改善水泥基材料表面微观结构以及防护体系本身应具有高抗化学侵蚀性能、高耐磨性、高耐久性等。

2 表面防护材料的作用机理

2.1 水泥基材料表面孔结构特性

目前, 水泥基材料中混凝土内部孔隙结构研究较多, 其他水泥基材料表面孔隙结构有待进一步深入研究。

就混凝土而言, 冯乃谦总结的混凝土表面孔结构分类方法[10]为: (1) 超微孔, 也称为微晶内孔和层间内孔, 孔的尺寸为小于0.6nm, 可认为是不透水的。 (2) 凝胶孔, 也称为微晶间孔, 孔的尺寸为0.6~1.6nm, 有资料认为孔的尺寸为1.5~3.0nm, 水泥凝胶网格结构中的孔隙约占凝胶体积的28%[11], 申爱琴认为应为小于10nm[12], 渗透系数约为10-14cm/s, 可认为是不透水的。 (3) 毛细孔, 也称为胶粒间孔, 孔的尺寸为1.6~100nm, 申爱琴称之为过渡孔[12], 定义孔尺寸为10~100nm。毛细孔的成因主要是因为水泥完全水化所需的结合水为水泥质量的20%~25%, 实际用水量远超此值, 水化过程中多余水分蒸发后在混凝土中会遗留下孔隙。水灰比愈大, 蒸发后留下的毛细孔愈多, 孔径也愈粗, 渗水的可能性也愈大。 (4) 大孔, 包括沉降缝隙。孔的尺寸为大于100nm, 混凝土中拌合物浇灌后由于保水性不良, 产生砂、石沉降。水分上析, 其中一部分沿着毛细管道析出至混凝土表面 (外表泌水) , 另一部分则聚积在粗骨制下表而 (内部泌水) , 形成积水层, 水分蒸发后形成树根状连通的沉降缝隙。由此, 划出的孔结构图如图1所示。

吴中伟定义的不同孔径对混凝土渗透性能的影响如图2所示[13]。

综上所述, 可以看出, 在孔径1.6nm以内的超微孔和凝胶孔可认为是不透水的, 危害性很小, 而对混凝土渗透性能产生重要影响的主要是1.6nm以上的毛细孔和大孔。

2.2 渗透防护机理

由拉普拉斯方程式可以推导出式 (1) 。

式中:H为液体在水泥基材料孔隙渗透深度, m;σ为表面张力, mN/m;d为密度, kg/m3;r为毛细管半径, m;α为接触角, rad。

可见, 当接触角α≥90°, 水在毛细管内形成凸形弯液面, 液面随之下降, 不易通过毛细管吸水, 故H值由未经处理的正值转变为负值, 呈现出“反毛细管效应”, 能够阻止或延缓水泥基材料从环境中吸收水分, 同时又不影响内部水分向外蒸发, 从而保障内部含水量得以降低, 进而使水泥基材料发生冻融破坏等耐久性降低的可能性也减小, 提高耐候性和耐腐蚀性能。渗透防护材料喷涂于水泥基材料表面, 能渗透到材料表层内, 在表面形成密封憎水膜, 其效果如图3所示。

3 表面渗透防护材料的分类

目前, 可用于水泥基材料表面防护的处理材料按照主要有效组分的不同可分为4种, 分别是无机盐类、有机硅树脂类、硅烷类、硅氧烷类, 使用的产品名称有表面封闭防水剂、渗透防水剂、封闭固化剂等。这类材料应用在水泥基材料表面时, 能封闭表面孔隙和微裂缝, 起到较高的增强、密封作用。这类产品还一般具有良好的憎水性、耐污性、透气性、耐化学侵蚀、极深的渗透性和高耐久性等特点, 主要包括无机硅酸盐类材料、煮沸亚麻油、硅烷、低聚合度的硅氧烷、某些环氧树脂以及高分子量甲基丙烯酸酯等。但是上述分类方法主要针对表面封闭防水剂、渗透防水剂、封闭固化剂适用, 且表面防护处理材料正在向多功能复合方向发展, 原材料成分也越来越复杂, 这样的分类不尽合理。

将能够适用于水泥基材料表面的渗透防护材料, 按照使用形态分为水性防护材料、浸渍膏状防护材料、乳液型防护材料和溶剂型防护材料4种。

3.1 水性防护材料

水性防护材料主要有无机盐类和水性有机硅类两种。

无机盐类防护材料一般是低分子量、高碱度的水性防水材料。以这类材料为防护材料进行表面处理, 作用机理一般是无机组分和水泥中的游离钙反应生成稳定的结晶产物, 堵塞空隙, 并在表面形成硬化密实层, 使水泥基材料透气系数明显降低, 这些新的化合物提高了水泥基材料表面的硬度、密度及强度, 组成了一种厚度以毫米计的坚硬的钙化表层。这类防护材料的优点是不燃、价廉。日本京都工业大学中村雅彦应用低粘性的硅酸锂系水玻璃 (LSG) 和具备防霉性的药剂Ag2O对蒸压加气混凝土表面进行表面改性以提高抗冻性能的研究中证实[14], 经LSG (Ag) 表面处理 (加热500℃) , 在涂层膜表面结合生成憎水性的硅氧物, 使表面劣化大大减轻, 抗冻性提高, 吸水率降低, 半径为0.1μm以下的气孔数量大幅度减少。由于气孔表面形成了处理膜, 材料的机械强度也相应增加, 另外, 在LSG中溶解少量的Ag2O也起到了显著的防霉效果。徐惠忠为了实现裸面混凝土制品的表面化学处理, 选择了能与Ca (OH) 2发生反应形成难溶化合物的化学药液, 以及憎水性树脂或表面活性剂进行浸渍或涂覆, 选择了4种涂覆材料, 7种涂覆方案。实验结果表明, Na2SiO3+C3H9SiONa以及Na2SiF6和C3H9SiONa效果最佳, 可在混凝土的表面层区3~3.5mm范围内, 形成了一种不含Ca (OH) 2的致密隔水、隔汽层, 碳化深度不再随时间延长而加深[7], 完全可与覆加保护层的非裸面混凝土媲美。

水性有机硅类防护材料是一种以水为介质, 有机挥发物低的环保型防护材料, 属于小分子的水溶性聚合物。H.J.Franklin最早申请了制备有机硅醇盐的美国专利, 他将有机三氯硅烷与碱金属氢氧化物在水和醇存在下反应, 制备了有机硅三醇盐[15]。J.R.Elliott等将甲基三氯硅烷迅速加入到剧烈搅拌的冰-水混合物中水解, 直到聚甲基硅氧烷以粉末形式沉淀、过滤, 将粉末加到氢氧化钠水溶液中溶解, 得到稳定的甲基硅醇钠水溶液。甲基硅树脂是甲基烷氧基 (或氯) 硅烷的预聚物, 在一定条件下可交联成不熔、不溶的三维网状膜。该树脂呈中性, 以醇为溶剂, 使用时加入醇类溶剂稀释, 当将其施涂于水泥基材料表面时, 溶剂很快挥发, 在表面的毛细孔上形成一层极薄的膜[14], 在此类防护材料中甲基是其主要的憎水基因, 碳数太小则屏蔽作用不够, 水合反应激烈, 易缩合, 易挥发, 因此增加烷基的碳数应更有利于增强防水效果[3]。经这类防护材料处理过的水泥基材料表面, 水气可以自由出入, 使基材保持良好的“呼吸性”。水溶性有机硅防护材料干燥过程中将吸收大气中的二氧化碳, 生成硅羟基;新生成的硅羟基可与水泥基材料表面的羟基发生缩合反应, 待水分挥发后, 即在基材表面形成一层聚烷基硅氧烷憎水膜。这类防护材料由于其具有的强碱性可能会打断硅氧化学键[16], 与二氧化碳的反应速度较慢, 需24h才能固化, 同时反应中由于有碳酸盐形成, 表面会出现发黄现象。

3.2 浸渍膏状防护材料

浸渍膏状防护材料是一种低粘度的液体或是膏体状浸渍剂, 通常由小分子的硅烷或者硅烷与硅氧烷的混合物组成[17], 被认为是混凝土防护最适合的材料之一[18]。由于其以膏状形式存在, 在使用过程中, 可防止其活性组分容易从垂直的表面上流失, 延长了浸渍材料与水泥基材料表面的接触时间, 达到更好的渗透效果, 但是也存在浸渍膏体在使用过程中过度挥发的问题。烷基烷氧基硅烷是近年来发展比较迅速的膏状有机硅防护材料, 具有低挥发、环保的特性。其典型分子结构式如图4所示。

其中, R*为非活性基烷基, 碳数4~10为佳, 碳数过小时, 硅烷易挥发, 烷基过大时, 硅烷的渗透能力差。烷氧基碳数1~4均可, 但甲氧基在碱性条件下稳定性差, 易与基材结合, 影响渗透能力。与烷基硅酸盐相比, 烷基烷氧基硅烷的优点如下: (1) 与基材反应迅速, 适应环境能力强, 不易被雨水冲洗掉; (2) 应用面广, 可用于各种硅基基材, 不会出现烷基硅酸盐的“泛碱”、“铁锈斑”现象; (3) 渗透能力强, 斥水效果好; (4) 耐久性、耐酸碱性好[19]。

3.3 乳液型防护材料

M.Deruelle等将含环氧基的聚硅氧烷、MQ硅树脂、非离子表面活性剂 (乙氧基化的脂肪醇) 、硫酸铝及水按一定比例混合, 在高压匀质乳化器中乳化, 得到储存稳定性好、与多孔性基层反应性好、可处理酸性及碱性基材的有机硅防水剂。经其处理的基材对水的接触角可达130°[20]。J.P.Benayoun等采用含硅氢基的聚硅氧烷和含乙烯基的聚硅氧烷为原料, 制得无溶剂型或乳液型有机硅防水剂。此防水剂可在少量铂催化下通过硅氢加成反应在室温下快速固化, 具有较好的粘接性;且其膜具有较好的力学性能, 所以耐久性优良[21]。国内专利介绍的一种用于建筑领域纳米硅防水剂的研究, 其组成成分为有机硅防水剂、纳米级二氧化硅、聚合物乳液、催化助剂、水, 按比例混合后加热搅拌获得最终产品。将该防水剂喷涂在水泥基材料表面可在保持原有本色的基础上, 渗透进建材内部形成致密的立体网状结构, 堵塞毛细孔, 起到长久的防水抗渗作用[22]。德国Wacker公司开发的BSSMK2101就是专门用于混凝土及其构件的硅烷/硅氧烷微乳液, 微乳液与一般乳液的差别在于前者微乳液粒径一般小于0.15μm, 透明度高, 具有很好的渗透性、贮存稳定性及防水性能。这一产品多以含有100%有机硅活性组分形式储运出售, 加水稀释后可自行激活和乳化制成相应的微乳液, 一般配成10%~20%浓度使用。发展乳液型有机硅防水剂的难点之一是在保证其贮存稳定性的同时, 如何更好保证其防水性。增加乳化剂虽可提高各类有机硅乳液的贮存稳定性, 但防水性能会相应下降[23]。

采用复合乳化剂制备有机硅乳液的研究主要有, 无锡市建筑材料研究所开发的“乳液型有机硅建筑防水剂”[24], 利用Dow Corning的有机硅材料和6%~10%的TOA或复合乳化剂司盘1+平平加, 其他助剂、催化剂、去离子水, 通过乳化剂、少量水和有机硅材料先制得粗乳液;再将粗乳液加入匀质机中, 选用0.2份聚乙二醇 (PEG2000) 作稳定剂, 在15MPa下循环2~3次, 制得性能稳定的有机硅防水剂。杨超研究了利用正辛基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、低聚羟基硅油为主要原料, 通过乳化制备的表面用渗透型有机硅防水乳液[25], 乳化剂采用自制复合乳化剂, 为阴离子/非离子型, HLB=12~14, 催化剂为三乙胺, 催化剂与稳定剂按混合硅烷与水总量的0.5%~1%加入, 在n (R) /n (Si) =1.6情况下, 与空白样的7d吸水率比为9.2%, 24h砂浆抗渗试验中, 液面下降为0.5mm, 远低于标准规定的2mm。黄月文等[26]通过对烷氧基烷基硅烷化学聚合改性后得到水乳型有机硅防水剂, 乳化剂也采用了OP类乳化剂和季铵盐类阳离子乳化剂复合使用的思路, 研究发现乳化剂用量以占有机硅有效成分的1%~15%、稳定剂等助剂为1%~20%为佳, 通过对混凝土路面砖进行表面处理, 和空白样相比, 24h吸水率从12.5%降低至0.91%。同济大学建筑材料研究所[27]研究了聚甲基硅氧烷类有机硅乳液, 在对比了T-8、OP-10、S-80、DBS、E型异构醇醚系等乳化剂后, 最终确定以3%~5%的E型异构醇醚系乳化剂和聚甲基硅氧烷预先混合搅拌, 再加入适量助剂和部分去离子水充分乳化, 整个乳化用水控制在40%左右, 制备出聚甲基硅氧烷类有机硅乳液, 其作为憎水剂, 具有无毒、无污染、耐久、不泛碱、性能稳定、憎水效果好等特点。西安建筑科技大学建筑材料研究所利用丙烯酸酯、甲基硅酸醇盐[28], 乳化剂为OP-10和十二烷基苯磺酸钠, 用量为1.5%~2%, 采用OP-10和去离子水先分散均匀, 再加入丙烯酸酯预乳化, 然后加入SDBS进行乳化, 乳化后的乳液中加入甲基硅酸醇盐, 在加热条件下充分搅拌后制成pH值为13~14的淡黄色透明液体, 将其用于混凝土管道内表面涂刷, 抗渗压力从0.7MPa提高到1.2MPa。

乳液型防护材料的一个发展趋势是有机树脂改性。改性硅树脂兼具硅树脂的耐候性、耐水性、耐污性及有机树脂的快干性、粘接性、耐油性及耐溶剂性。蒋柏泉等采用乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸酯单体共聚, 制成有机硅改性丙烯酸酯乳液;用其配成的外墙涂料具有优良的仿生拒水自洁性能, 涂层与水的接触角达到140°。李淑娟等运用种子乳液聚合工艺合成了具有核-壳结构的半透明有机硅改性丙烯酸酯微乳液, 乳胶粒粒径为10~60nm, 与一般的有机硅改性丙烯酸酯乳液相比, 其耐酸性、耐碱性、稀释稳定性得到改善, 附着力和储存稳定性明显提高。高献英等以丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、乙烯基三乙氧基硅烷为原料, 合成了有机硅改性苯丙乳液。该乳液的稀释稳定性、冻融稳定性、钙离子稳定性、贮存稳定性好;与普通苯丙乳液相比, 其乳胶膜的吸水率明显降低。尹诗衡等采用种子乳液聚合法合成了有机硅改性醋丙乳液。与纯醋丙乳液相比, 该乳液的耐水性和附着力提高、冻融稳定性改善。康圆等通过氨基硅氧烷对水性环氧丙烯酸接枝共聚物进行开环改性, 合成了有机硅改性水性环氧树脂乳液[29], 研制出了一种有机硅改性水性环氧树脂。通过有机硅改性可以提高树脂同基材的附着力, 同时提高其耐腐蚀性、耐化学药品的性能, 涂膜还具备收缩小、硬度高、耐磨性好等优点。毛晶晶等[30]利用有机硅表面能低、耐低温性优、耐老化性强、耐水介质侵蚀性好的优点, 采用丙酮法改性水性聚氨酯, 得到耐水性好、耐油污性强和耐高低温性优的WPU材料。朱杨荣等[31]通过在甲基丙烯酸甲酯 (MMA) /甲基丙烯酸丁酯 (BA) /甲基丙烯酸 (MAA) 体系中, 引入功能性单体乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯 (AAEMA) 在室温下发生自交联的反应性乳液, 然后加入r-氨基丙基三乙氧基硅烷交联剂, 制得室温自交联杂化硅丙乳液。硅丙乳胶膜的耐水性、耐老化性、硬度、拉伸强度及耐热性能都得到了提高。姬海君等针对某些有机硅反应时间持续较长, 反应容易不完全, 在经受雨水浸打或冻融后容易被冲刷掉的情况, 研究了利用丙烯酸单体中的羧基 (-COOH) 和有机硅单体中的羟基 (-OH) 之间的缩合反应, 在有机硅单体中引入双键, 对传统的有机硅防水剂进行共混改性, 引入憎水基团, 制出可直接喷涂于基材表面形成憎水膜层的新型改性有机硅防水剂。当丙烯酸系单体比例为5%~13%时, 该防水剂具有良好的水珠效应、储存稳定性、渗透速度、渗透深度、耐洗刷性和较低的吸水率[32]。

3.4 溶剂型防护材料

Brown以碳数不小于8的长链烷基烷氧基硅烷溶于有机溶剂中用于表面防护, 选用了醇类及惰性烃类作溶剂, 取得了良好效果[33]。Dow Corning公司选用异丁基三甲氧基硅烷、异丙醇及催化剂四异丙基钛酸酯, 并添加少量以甲基硅封端的二甲基硅氧烷低聚物, 水解缩合后, 其不仅有良好的渗透性及成膜性能, 而且前述低聚物在基材表面的沉积, 克服了因渗透力太强, 表面涂层厚度不足的缺陷, 大大增强了防水效果及耐久性[3]。德国Wacker公司开拓的BS170溶液型防水剂、美国菲兰国际集团开拓的H300IB具备的共同特点是粘度低, 本身未经稀释也可在水泥基材料中有优异的渗透性及防水性能。Dow Corning公司开发了由硅烷、硅醇及硅氧烷低聚物组成的无溶剂防水剂, 其憎水性极强, 在碱性基材上涂覆5min即可有极强憎水效果, 可明显减少中性及碱性基材吸水量。孙顺杰对德国Wacker公司的相关有机硅材料的对比研究中发现, 溶剂型产品的疏水效果优于其他水性和膏状产品[6]。

赵陈超等以汽油作溶剂[23], 配制出不同浓度的长链烷基烷氧基硅烷类防护浸渍剂, 进行水泥基材料保护性能测试, 结果表明, 不使用有机溶剂的表面防护材料和掺入占总量20%、40%的有机溶剂的渗透深度分别为2.2mm、1.6mm和0.8mm, 氯离子吸收量降低率为90%、81%、78%, 掺入有机溶剂后渗透性能和抗氯离子渗透性能都显著降低, 均不能满足JTJ 275-2000中的相关标准要求。由于常用有机溶剂多有毒性或易燃, 目前, 无溶剂或低溶剂化已成此类材料发展的一个热点[3]。

4 结语

水泥基材料作为最主要的无机非金属材料, 在国民经济中具有极其重要的作用。水泥基材料的劣化是以水泥作为胶凝材料的结构工程中较为普遍存在的现象, 造成这一现象除了早期开裂有可能是内部温度不均匀等外, 其他造成工程劣化和耐久性下降的原因基本都开始于水泥基材料的表面, 首先是表面封闭性能下降, 进而是有害离子侵蚀导致的中性化或开裂, 随着时间的推移, 最终造成护筋性能的下降和损毁。增强表面性能将会对水泥基材料耐久性能的提高起到直接的作用。

表面渗透防护材料可以通过水泥基材料表面进行渗透, 增强和改善其表层2~8mm厚的防护性能, 进而增强其抗水载有害离子侵蚀的能力, 提高耐久性, 这一点对于在役期的既有工程尤为重要。

综合材料绘画研究视角探析 篇7

【关键词】 绘画风格和手法、综合媒材、肌理；表现力

绘画，其风格和手法虽然是表现和演绎的主体，但正如物质决定意识一样，所使用的工具、方法、材料是构成绘画风格、手法及其文化意义的基础。通常我们以不同的工具、材料来对绘画的种类进行划分，比如油画、水墨画、版画、漆画等画种。绘画材料的产生、运用、变迁都配合着与其相关的历史和人文因素。我们在绘画中如何使用不同的物质材料进行绘画，不仅仅是单纯的技术性问题，还是材料本身与所处的文化、历史、科技的发展、及由此带来的观念的转变等因素的综合。不同的历史文化产生了不同的民族审美意识，这决定了不同的文化具有各自不同的绘画风格和特点，艺术风格的形成、绘画材料的选取、技巧和技法体系的确立，也就都有着特定的绘画样式，绘画样式包含了各自文明的印迹。不同的文化环境产生了中西方绘画样式上的差异。作为传递绘画内容和意境的载体，绘画材料是中西方绘画都离不开的物质基础，绘画艺术通过各类物质材料实现作品中蕴含的情趣和意念。历史的发展演进不断地更新着绘画材料及其应用，从原始的岩画到现在的数字绘画，不仅仅是工具、材料的更新变化，也是绘画视觉审美的演化变更。传统的中国绘画使用的工具和材料是笔墨纸砚，体现出“文人画”的水墨样式，是在传承和借鉴了远古的岩画、彩陶绘画、宗教壁画、民间美术等绘画样式的基础上发展演变而来，从绘画材料与技法的角度分析，这是形成中国水墨绘画样式特点的基础。西方文化具有追求科学的特质，在绘画材料上也是如此表现的。西方绘画向来注重材料属性的研究，历经印象画派在材料、技法的探索和使用，艺术家们发现若在一幅画面上同时使用两种或两种以上的材料，画面会产生更为丰富有趣的效果，多种材料的综合运用所带来的生动效果使得画面更加生机勃勃，不同材料介入绘画使画面呈现出不同的特征，由此产生了多种多样的综合媒材艺术作品。艺术家将材料作为媒介运用于绘画当中，通过材料的特殊性能，展现画面特殊的肌理、纹样，打破了以工具材料进行画种分类的界限，将各种材料并置于一体。综合材料的应用在当今绘画中已形成一种新的发展趋势。

材料与技法的研究是任何画种必须面对的重要课题，合理地运用不同材料和工具使得画者的创造性更为多变和灵活，材料的综合运用在不同艺术家、不同作品中呈现出丰富的多样性，画家的创作潜能得以充分发挥，材料本身的特征再融合绘画的多种表现手法，可以丰富画面的表现力，并给艺术家带来了无限的艺术创作空间。为此，在每个时代，都有很多的画者对绘画的材质、材料、工具、方法进行研究和探索（图1）。

文艺复兴时期的画坛三杰之一米开朗基罗，就曾尝试使用过多种材料画素描，如使用墨水与木炭笔，红垩笔与木炭笔、色粉笔，这些材料的综合应用，使得其素描画作色调层次十分丰富，更能发挥出其大气磅礴的绘画风格。欧洲17世纪最伟大的画家伦勃朗喜好使用木炭笔、色粉笔与乌贼鱼汁画出许多传世的素描佳作，效果丰富而潇洒。法国印象派大师德加的色粉画，更是技法革新、综合运用多种绘画材料取得成功的典范。德加作画时通常是将纸染上自己所需要的底色，或先绘涂上一层水彩色，再使用色粉将水彩色覆盖在色粉层下，丰富画面色彩的同时，又使画面保持了统一的色调。他还将松节油稀释过的油画颜料薄涂在纸板上，然后在纸板上绘上色粉颜色，或将独幅版画作为基础用色，使用粉笔来进行加工。德加常用的另一种技法是对着色粉喷水雾，使其效果变成糊状而呈现出一种水墨画的效果，以此表现薄纱般的颤抖的舞裙，质感表达十分逼真惊艳，多为后人模仿。奥地利画家克里姆特对于色彩材料、技法的探索引人瞩目。他从中世纪镶嵌画、波斯细密画、东方装饰艺术以及点彩派、象征派艺术中吸取养份，使用金银色，将羽毛、珊瑚、螺甸、贝壳等材料组合进画面里，使画面富于装饰意味与色彩表现的感染力，金碧辉煌、绚丽灿烂，创造出一种“画出来的镶嵌”的独特绘画样式。野兽派画家马蒂斯，在其晚年时也喜好用色纸拼贴的手法代替油彩的涂绘，这一方法也使其画面简洁明快、呈现活泼有趣的童真气息。再比如在基弗、塔皮埃斯、克利等画家的作品中，我们都能发现应用诸如颜料与墨水的组合、油彩与砂、方石粉、彩胶、丙烯等材料相结合的范例。

现代立体派画家布拉克、毕加索更是将现成的材料、材质引入绘画进行创作。他们打破传统绘画中的“虚拟的真实”，在二维平面上使用油彩描绘三维空间的传统透视作画技法，运用了多种新的技术与材料，将墙纸、乐谱、油布、硬纸板等材料拼贴到画面中，用各种工具绘制出多种让人匪夷所思的效果，如用类似梳子的工具制造木纹的效果，把沙子、木屑及颜料混合制造出各种神奇的肌理效果，这一创作时期被后人称为“综合”或“拼贴”的立体派。他们的这种绘画方式，是在绘画中综合运用具体的物质材料的开端。立体派画家将综合材料引入绘画，给观众以视觉上强烈的冲击。此后历经立体主义到波普艺术等一系列现代艺术运动，综合材料被西方艺术家广泛运用，材料和技术的综合性、多重性，反映出隐藏在视觉形态中的独特艺术趣味。

继毕加索、米罗、达利之后，西班牙出现了一位艺术家——安东尼·塔皮埃斯。他的艺术几乎与“物质绘画”划上等号，材质不再沦为线条、色彩的附庸，而是具有独立的表现性。他的作品采用现成的物质材料质感和随意性绘画综合的表现手法，革命性地运用艺术创作中的综合材料，颠覆了传统的形式美的法则，从审美观念、方式、媒介和技法上都对传统的绘画进行了深层次的变革。

综合材料在绘画领域中的使用越来越广泛，涉及油画、中国画、水彩、版画等不同绘画领域，打破了传统绘画中关于画种的观念。在我国，传统绘画中的笔、墨、纸、砚等绘画材料和工具，本来是有严格的程式规范的。但随着历史的发展，东西文化交流的交融影响，20世纪初有些画家对中国传统绘画工具和材料进行了改革性的试验，比如林风眠先生，将东西方绘画进行有目的的融合，很早就尝试将水粉画颜料掺入墨中，从而使中国画呈现出一种色彩鲜艳、丰富厚实的画面效果。改革开放以来，越来越多的画家开始尝试综合使用多种材料进行艺术创作，在这种全球性的艺术气候氛围之下，许多国内艺术家也走上了摸索、尝试和研究使用不同新的材料和工具制作绘画的路程，作品也从使用传统材料、技巧的单纯架上绘画走向综合使用多种材料的“综合绘画”。在努力开掘作品内在意蕴的同时，画家越来越多地注重画面的形式语言探索和表现。富有生命力的材料在绘画中的运用，增强了画面形式构成的张力，这一领域的拓展，进一步促进了艺术家用新视角去发现、探寻各种材料的新特征和新的表现形式，从而影响、改变了传统的审美体验，创造了新的艺术样式。

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一些中国当代艺术家，在作品中把浮雕与绘画，现成品与平面绘制编织等综合材料表现为本土化的观念艺术样式。作品的“二维”或“三维”界限已经模糊化，很难界定它究竟是“绘画”还是“雕塑”。用装置性的抽象语言表现出来，没有了材料间过多的生硬感，作品中实物的形又很自然地成为抽象画面中的有机组成部分，成为画面视觉冲击力的重要因素。从这些中国艺术家用线条、形象、色彩、材料的组合成的作品中，可以看到中国古代雕刻、书法、诗、陶瓷、水墨画等传统艺术形式的影响。由跨媒体的形态试验向绘画直观表达的回归，为中国当代绘画发展展示出一个新的拓展画面时空。他们在绘画中使用各种不同材料是对作品本身力度的强化，而非表面的介入，没有虚张声势、哗众取宠，也不追求所谓的“前卫性”，而是在一个既定而无限的艺术领域中进行着由二维向三维的有限扩张。有些艺术家用粉笔、木炭画在未涂胶底的木框绷制的亚麻布上或厚纸上，有时又会夹杂着丙烯色，混合地应用这些材质创造出新的艺术样式。有些画家的作品以水墨语言为基础，扩展到不同媒介进行表现，为本土文化的观众提供了新鲜的视觉样式，实验性地将水墨语言与影像、材料、声音、空间相结合，构筑了新的中国本土文化情境，使不同的语言方法形成有机的语言综合体。他们在传统与现代这个课题中不断思考与探索，作品具备了实验性和综合性、多维性和独特性，在中国当代艺术中具有独特的意义。

现代漆画艺术是一个运用多种材料进行创作设计的典型画种，其主要材料是天然生漆。漆画材料除了使用漆作为主体材料为，还使用了金、银、铝、铜、螺甸、蛋壳、棕丝、树皮、骨石、羽毛等许多种材料，多种材料所产生的质感使漆画具有奇特的表现力。漆画在技法上还应用了晕、洒、嵌、贴、雕、刻、填、拍、染、堆、罩、变涂、磨等多种工艺技巧，各种物质材料用漆包固着，层层刷漆包含在不同漆层当中，磨平推光后显现出丰富多彩的肌理纹样，对传统的漆艺表现体系进行认真梳理，取其精华，在自觉接受漆媒材的限制同时，拓展漆画艺术表现的自由度。

铅笔、炭笔、钢笔淡彩技法，也是一种综合材料运用，水彩、水粉颜色易于和多种材料结合使用，如彩色铅笔与水彩色交替使用。水彩、水粉色与丙烯色既可在同一幅面中并列运用，也可相混调和。水彩色与麦克笔一起使用方便、自然。水彩与其他材料的混合如在颜料中加入砂子、木屑、石膏粉等材料质感甚佳。传统的中国画在颜色运用了水粉颜料，甚至丙烯颜色，色彩漂亮明丽。高丽纸上作现代装饰画，表现更为丰富……凡此种种，不一而足。

数字时代的到来，对绘画的影响具有更为广泛，更具有革命性的意义。计算机的普及并广泛应用于社会的各个行业，不仅带来人们行为做事方式上的变革，也影响了人们的思维，改变了人们的表达方式。作为人们最直观的表达方式之一的视觉艺术自然不能例外，尤其在影视、广告、动漫、平面、工业、网页等多种视觉设计方面，在这些和实用联系最紧密的艺术活动中，如今已到了没有计算机就无法运作的阶段，但作为纯艺术的绘画方面，因为种种原因，目前在我们国家还处于开始起步的阶段。为了顺应时代的潮流，大多数的美术院校与时俱进，不仅是在实用美术专业，包括绘画、雕塑、版画等传统美术专业也都开设了计算机绘画的课程。相对于传统绘画的油彩画、水墨画、漆画、版画等画种，因为数字绘画使用了计算机技术，借助计算机强大的数据处理能力，使数字绘画在表现效果上没有了传统绘画样式上的区别。其拟真性可以模拟出任一绘画材料的特征，没有了传统绘画因工具、材料所产生的样式上的限定，可以很容易地综合各类绘画的优点，使画者不再受各画种表现的约束，自由地根据画面的需要和要表达的意境进行创作。使用现代化的工具而没有画种的限定，单从这点看，数字绘画称的上是真正意义上的现代综合材料绘画。

中国的现代绘画在多元融合、走向综合的趋势下，探寻走向材料新综合的是一项积极的有建设性意义的艺术行为，绘画的精神伴随着艺术实践的进展，在比较中思考和学习，不断深化认识。