材料进展前沿

材料进展前沿（通用7篇）

材料进展前沿 篇1

非织造材料前沿进展

黄婷婷

（南通大学 纺织服装学院，南通 226019）

摘要：非织造材料是一类由定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘结或这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫（不包括纸、机织物、针织物、簇绒织物，带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品），是一种介于传统纺织品，塑料，皮革，纸等四大柔性材料之间的一类材料。其按加工方法一般分为三类:干法非织造布、湿法非织造布、聚合物直接成网法非织造布。本文按照加工方法的分类，讨论了各种非织造加工技术的进展现状，并分析了各种技术复合的前沿进展。

关键词：非织造材料；针刺；水刺；纺粘；熔喷；技术复合

非织造材料是一类由定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘结或这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫（不包括纸、机织物、针织物、簇绒织物，带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品），是一种介于传统纺织品，塑料，皮革，纸等四大柔性材料之间的一类材料。其按加工方法一般分为三类:干法非织造布、湿法非织造布、聚合物直接成网法非织造布。干法非织造布一般包括针刺法，水刺法，缝编法，化学黏合法和热黏合法。湿法非织造布与造纸法类似。聚合物直接成网法则主要包括纺粘法、熔喷法、膜裂法和闪蒸法。

目前, 我国已成为非织造布生产大国, 各种工艺装备技术齐全: 针刺法、水刺法、纺粘法、熔喷法等工艺技术交相争辉, 产品广泛应用于工业、农业、医疗卫生、航空航天、电子等领域。非织造布在纺织行业中虽是后起之秀, 但发展之势一浪高于一浪, 技术水平也日臻提高完善。特别是近年来, 为积极探寻开发一些功能型材料, 行业内通过技术复合[1]杂交淬取, 取得了令人瞩目的成就。如以南海南欣(PGI)、湖北金龙、东丽世韩(南通)公司为代表用于卫生、医疗SMS类产品的纺粘熔喷复合技术, 以海南欣龙为代表的用于医疗卫材的水刺木浆纸复合技术, 以大连瑞光为代表用于卫材的水刺与气流成网木浆复合技术, 其它诸如纺粘针刺复合、纺粘水刺复合等, 这些复合技术的广泛应用, 大大地推动了我国非织造布向纵深层次发展。本文按照加工方法的分类，讨论了各种非织造加工技术的进展现状，并分析了各种技术复合的前沿进展。

1.干法非织造布

1.1针刺法非织造布[2]

早期的针刺非织造织物一般是厚度较厚、硬度较硬的纺织品，只能用于工业。近年随着技术进步，产品呈现新的面貌，除了其原先在汽车制造、地毯生产、家居装饰和土工纺织物中的发展，还有较薄、较柔软的针刺织物问世，为耐久性和用可弃材料应用打开了大门。同时，针刺技术更富灵活性，一套设备可以生产多种类型的产品。近一二十年，现代化技术的应用，使针刺机械频率可达每分钟3000次，生产速度提高到150米/分。不仅是针刺机本身，其前道工序，如梳理和交叉铺网等预处理设备亦大有改进。针刺非织造产品以更为随机的针刺方式使得表面外观和纵横向面密度的分布均匀性都得到改善。机械的灵活性更加突出。Orlikon 公司开发了完全新型的Sylus 针刺机，刺针的驱动方式从单纯直上直下发展为带椭圆形轨迹，并优化了针刺区张力，选用配件实现模块化，具有最大的多用性效果。Dilo 公司创制了AlphaLine 经济高效生产线，包括AlphaFeed 喂入装置和AlphaCard 梳理机构，生产标准通用型非织造产品。另外的创新还有多路梳理

喂入机构，采用孪生结构输送纤维流（Twin flow），增加并合效应，改善输出纤维流的均匀性。其三帘子式交叉铺网机DiloLayer 系列的喂入速度高达160米/分，喂入帘子区借助导网机构（Webguide），铺网喂入精确、纤网尺寸稳定性相对更好。NSC公司开发了满足强化针刺要求的新型设备，以较省的纤维材料生产重型产品。

1.2水刺法非织造布

新型的水刺技术包括：提花水刺非织造布技术和间隔水刺非织造布技术。提花水刺非织造布是在水刺生产过程中使用具有特殊花纹的鼓罩, 在布面形成均匀凸起的花纹, 使揩布两面粗糙程度不同。花纹形状取决于所设计的转鼓上的鼓罩花纹结构(或网帘结构)。提花水刺法非织造布与普通平纹水刺法非织造布相比,MD方向回复弹性增大, 纤维间的相互缠结加强,手感柔软丰满,吸湿保湿性佳,清洁效率高。另外还可以用于个人洗浴,替代传统[3]的澡巾、浴花、毛巾。

间隔水刺非织造技术它是一种生产三维功能性产品的水刺非织造布的新技术, 主要是为了改变材料内部的化学物质及生物药剂的释放速率。它是在水刺机上安装一种特殊间隔系统, 并将凝胶、流体、粉末、微粒、长丝等填充物有一定间隔地投放在两层纤维网之间, 再经过水刺加固, 使纤维在三维空间移动,并连接位于间隔元件两侧的纤维层, 然后将水刺布从间隔系统中滑脱, 形成最终产品。对于可溶性填充物, 还可以在织物内部进行聚合物涂层, 当施加外力使内部涂层破裂时, 活性剂可以从内部渗出。相同面密度的样品, 间隔水刺产品是普通平纹水刺布吸声指数的 1.8-3 倍。

木浆复合水刺非织造布也是一种较为先进的技术，主要有两种: 一种是木浆纤维制成浆粕后平铺在非织造布上再经水刺复合而成, 该类木浆复合水刺布产品以三明治结构居多,主要用途是擦拭布和吸湿材料;另一种是木浆纤维先制成纸张, 纸张再与非织造布水刺复合而成, 该类产品一般都是两层结构, 主要用途为医疗卫生材料和工业擦拭布, 如手术服、防护服、印刷擦布等等。目前, 木浆纸水刺复合非织造布的主要应用领域有食品加工、电子工业、医疗卫生等行业, 主要有工作服、防护服、手术衣、手术洞巾和手术帷帘等。

1.3针刺水刺复合技术

针刺水刺复合技术是近年来非织造布领域中衍生的又一新技术, 产品可应用于针刺非织造布、水刺非织造布交集的共性领域, 某些领域如用针刺布嫌厚度太厚, 而用水刺布又嫌物性不够高时, 针刺水刺复合材料将大显身手。

针刺水刺复合可分为在线复合和离线复合两种技术。传统的在线复合是指水刺法工艺中, 纤网在进入水刺固结工序前增设一道针刺工序。这种生产方法主要是为了提高产品的物性及获得良好的纵横向之比, 如用于皮革领域的合成革基布, 产品独具另类的水刺风格,但又明显高于水刺合成革基布的物性;而离线复合是指把针刺法非织造布和水刺法非织造布进行粘合或用其他工艺进行固结,这类产品一般应用于一些高物性、功能型材料的制作,如高温过滤材料等。上述两种工艺一种是工艺上复合,另一种是产品间复合。其中，在线复合更具有发展前景。

针刺水刺复合材料的开发, 产品主要吸取针刺与水刺产品优点之所长: 一方面具备针刺产品高克重、高物性特点, 另一方面兼顾水刺产品软柔、悬垂性好,纤维间孔隙小、透气性好,具有高强度、低起毛性等特点。同时,产品与同规格水刺、针刺产品相比,还具有密度

[1] 高、厚度薄等优点,而且产品物性在同规格克重的针刺、水刺产品之间。1.4湿法非织造技术与水刺技术的复合

湿法成网工艺一般采用斜网式和圆网式成网工艺,纤网在斜网或圆网上成形并立即进行水刺,利用成网帘作为水刺阶段的支托网,利用安装在两个成形网帘之间的网将纤网从滚筒

成形网帘上转移到第二个成形网帘上,第二个成形网帘再将纤网转移到水刺工序。湿法成形木浆纤网与纺粘长丝非织造布水刺复合产品多用做揩布。在木浆纤网中混入合成短纤,可以提高非织造布的物理特性, 从而改善非织造布的手感和柔软性。

1.5纺粘非织造技术与水刺技术复合

纺粘非织造技术和水刺技术的复合是将纺丝成网的纤网经热辊预加固后, 送入水刺机进行水力加固。“纺丝成网+水刺”比传统“纺丝成网+ 热轧”产品的纵横向强力有很大的提高,厚度也有相对的增加。纺丝成网在成网后直接进行水刺加固, 可以增加产品的立体感, 对蓬松度和柔软度都有很大的提高, 同时产品的强力也得到相应的改善。如果水刺后再将非织造布进行轻度热轧处理, 可以避免表面长丝的松散, 改善布面效果, 同时可以保持良好的手感。“纺丝成网+水刺+热轧”技术可以改变产品的外观风格, 但强力和厚度会有不[4]同程度的下降。纺粘水刺非织造布可应用于高档擦拭布、服装衬布、高级合成革基布、医疗卫生和个人护理用品、绝缘材料、高精密过滤材料和服装等领域。

2.湿法非织造布

[5]人类社会的进步, 科学技术的发展对湿法非织造材料产品的品种和功能不断提出新的要求。合成纤维、无机纤维和各种高强、高模功能纤维的问世, 有机型、无机型的各类黏合剂、助剂的开发成功, 造纸尤其是长纤维造纸工艺技术、设备的改进,适应了这些新原料的抄造, 特别是多学科的交叉与结合, 研制成综合了不同材料特性的新颖材料, 为满足各行各业尤其是尖端科学技术的需求提供了先决条件。

湿法非织造布在导电、绝缘、过滤、隔热保温、吸附、屏蔽、发热、导热材料等方面均进展较快。许多新型纤维和高性能纤维的使用使湿法非织造布有更好的发展前景。海藻纤维对生物体具有止血作用, 并可为人体所吸收, 与体液接触生成呈糊状的海藻酸钠, 覆盖在创口上不会与创口粘连, 能促进伤面愈合, 因此特别适合制作治疗烫伤、溃疡用的敷料。甲壳素纤维具有与海藻纤维相似的功能。利用芳纶的耐温、绝缘、不燃、高强、高模等特性, 以湿法工艺制成的非织造制品除作绝缘材料外, 还用作航空航天器、船舶、汽车等的结构材料,可制成隔热阻燃材料、高温腐蚀环境下使用的过滤材料以及装饰材料等, 国内已有单位在进行应用研究。聚苯并醚唑(PBO)纤维的某些特性优于芳纶,华南理工大学已开始其湿法工艺应用研究。聚四氟乙烯(PTFE)的耐化学腐蚀性和耐热性好, 可以在 260 ℃下连续使用, 介电常数和介质损耗低,绝缘性好,难燃,防粘,耐候性好,无毒,摩擦系数低,以 100% PTFE纤维为原料,采用湿法抄纸和热加固技术相结合的工艺, 可制造过滤分离材料、印刷线路板原纸、隔离材料、耐热性设备零件等。利用碳纤维、活性炭纤维优异性能的湿法非织造制品还有待开发。

3.聚合物直接成网法非织造布

3.1纺粘非织造布[6]

纺粘法非织造布技术是近年来发展较快、技术含量较高的一种非织造布生产技术, 是目前加工非织造布的主要工艺方法之一。纺粘法的先进进展体现在:（1）纺丝纤维趋于细旦化。采用高速狭缝牵伸纺丝技术可以使纺粘非织造布纤维的细度大大降低, 采用高速狭缝牵伸工艺时, PP 纺丝速度达4500 m/min, 纤维细度达 0.7dtex, PET 纺丝速度达6000m /min, 纤维细度达0.5dtex,超细纤维的细度达0.0074dtex,加工的纺粘非织造布产品热稳定性好,均匀性佳。（2）设备走向多功能化。先进的纺粘设备不仅可以生产 PP 纺粘非织造布, 而且也可以加工 PET 纺粘非织造布。可以生产单一组分的纺粘非织造布, 也可以加工双组分的纺粘非织造布, 一条生产线能生产多种纺粘产品。日本神户公司利用抽气式双螺杆挤压机,除纺涤纶纺粘非织造布不需要干燥设备外, 还可以生产 PP、PET、PA6、PA66、尼龙、双组分和可降解树脂等。（3）采用高速度。主要方法是通过提高纺丝牵伸速

度、增加喷丝板的孔数及采用多模头的技术等。美国 Nordson 公司采用捷迈J&M Laboratories和日本NKK 技术,开发了Microfil设备,它采用狭缝牵伸,同时也开发了双模头Reicofil 设备,门幅是3.6m,最大可达5m, 能采用涤纶/丙纶和其他多种高聚物,纺涤纶PET 时,速度达8000m/min,纺丙纶时,速度达5000~ 6000 m/min,喷丝板孔数达5000孔/m

2以上,纺粘法非织造布克重最轻达10g/m,纤维细度最细达0.8旦。

3.2双组份复合纺粘非织造布[7]

双组分复合纺粘技术是纺粘非织造技术重要的发展方向之一。其优点是可用不同原料，通过不同复合形式生产出不同性能的产品，从而极大地拓展了纺粘技术的发展空间。双组分纤维主要分为皮芯型、海岛型、桔瓣型。双组分复合纺粘法非织造布是由两种组分的切片由各自独立的螺杆挤出机挤出后经熔融复合纺丝成网、加固而形成的。皮芯型双组分纤维的皮层为低熔点组分，芯层为高熔点组分。产品的断裂强度、撕裂强度都很高，且柔软性和悬垂性好，还能进行亲水、拒水和抗静电等后整理。代表性产品为荷兰AkzoNobe（l阿克苏·诺贝尔）公司的“COLBOND”，皮层为20%的PA6，芯层为80%的PET，克重为2100 g/m，断裂强力可达265 ～ 274N/5cm，断裂伸长率为30%（纵横向接近），纤维细度为11 ～ 16 dtex。纺粘非织造布桔瓣型纤维一般以PET/PA为原料，比例大多为70/30（PET/PA），其分裂前的单丝纤度大多为1.1 ～ 3 dtex，分裂的片数有8、16、32片，分裂后的单丝平均纤度可达0.03 dtex，是一种超细纤维。这种超细纤维非织造布只能用水刺法实现加固和纤维分裂。桔瓣型超细纤维产品柔软性、悬垂性和蓬松性均较好，尺寸稳定性好，吸音效果好，主要用于聚氨酯（PU）革基布、高级揩布和过滤材料、汽车用纺织品、医疗卫生用品。海岛型双组分纤维开纤后获得的超细纤维纤度比桔瓣型更小。如果海岛型开纤前原丝为3.33 dtex，若为34个岛，则其纤度为0.09 dtex；若为64岛，开纤后其纤度可达到0.05 dtex。不定岛的甚至达到0.001dtex以下，比现在的桔瓣型细很

TM多。日本可乐丽（Kuraray）公司用一种名为Exceval的可生物降解的可溶性树脂，与

TMPP、PE或PA等树脂进行复合纺丝，热粘合加固成非织造布，经90 ℃水洗后将Exceval组分溶去即可形成单纤细度达0.1 dtex的超细纤维纺粘非织造布。

3.3熔喷非织造布

自熔喷法非织造技术出现以来，其技术革新就一直不断地在进行。首先是新型熔喷原料的开发。在常规熔喷法非织造布生产上，聚丙烯(PP)一直是熔喷法非织造布使用最多的原料，聚酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、乙烯共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)、沥青和聚乙烯醇(PVA)等原料也可用于熔喷工艺。随着人们环保意识的提高，可生物降解聚合物被越来越多地应用于熔喷工艺中，用于生产环境友好型材料。2009年美国Nature Works公司

TM开发了新型的低碳足迹的Ingeo聚乳酸切片6252D和6201D。Biax Fiberfilm公司与美国田纳西大学均对这两种聚乳酸切片进行了熔喷试验与评估，确认Ingeo聚乳酸切片可用来［8］制备熔喷法非织造布。近年来，一些可耐高温的聚合物也被用来生产熔喷产品。如 Ticona公司推出了熔喷级聚苯硫醚树脂Fortron PPS 0203HS，该树脂具有良好的流动性，可在聚丙烯熔喷设备上进行加工，制得的熔喷纤维单丝直径在2~4µm，熔喷PPS产品具有优异的耐热性、耐化学性及阻燃性能。德国STFI研究所以刚性蜜胺树脂为原料，在改进的熔喷装置上成功制备了熔喷纤网，所得纤网的单纤维直径为1µm。以该树脂制得的熔喷法非织造布具有良好的阻燃性能及耐热性能，可在200℃下持续使用，热降解温度达400℃，可用作工业过滤材料及防护服等。此外，热塑性聚氨酯（PU）弹性体是生产弹性熔喷法非织造布的主要原料。

熔喷设备的改进主要是熔喷模头改进，及设备的自动化和智能化水平的提高。

3.4双组分熔喷技术[9]

双组分熔喷技术能制备更为卷曲或扭曲形态的纤维，所生产的双组分熔喷法非织造布具有十分优异的性能，如更好的蓬松性和弹性、良好的抗渗性能、纤网结构一体化、组分

多元化，并可通过化学方法或机械方法获得更细的熔喷纤维。近十几年来，双组分熔喷技术的发展主要集中于日本、美国、德国等发达国家。其中，美国的Nordson公司与Hills 公司发展尤为迅速，为双组分熔喷技术的进步做出了重要贡献，并成为目前国际上提供双组分熔喷装置及技术的主要厂商。在国内，双组分熔喷技术正在研发。天津泰达洁净材料有限公司已从Nordson公司引进了一条双组分熔喷生产线，填补了国内双组分熔喷产品的空白，还将促进国内双组分熔喷技术的进步。

3.5纺粘和熔喷复合技术

SMS型生产线的基础技术是纺粘法、熔喷法非织造布技术。国产的SMS设备基本都采用大板、宽狭缝、低压力（＜（4 ～ 6）kPa）的纺丝牵伸工艺；而配套的熔喷系统均采用单排喷丝孔、低压力（＜0.13 MPa）的Exxon工艺，牵伸动力已实现了从使用空气压缩机-螺茨风机-螺旋风机的转型过渡。在国内SMS生产线中，除了个别生产线的纺粘系统曾试纺过PET、PLA原料外，仅有一条商品生产线是双组分生产线，其余均使用清一色的PP材料；国产的SMS型生产线主要有SMS、SMXS、SMMS、SSMMS和SSM-MS等 5 种基本配置形式，产品幅宽有1.6、2.4和3.2m等 3 种规格。迄今为止，我国SMS非织造布行业已配置了各种幅宽、纺丝系统以各种形式进行排列和组合的SMS生产线，形成了全球设备门类最丰富的SMS产业。我国纺粘和熔喷复合技术的进展体现在纺丝稳定性的提高，牵伸速度稳步提高，运行速度提高，核心设备的性能和自给率上升等。

近年来我国SMS核心设备研发取得的成果主要包括：①实际运行速度为400m/min 的成网机已配套在多条3.2m幅宽的生产线上使用；②应用“均匀辊”变形自动补偿技术的23.2m国产热轧机，其运行速度已达400 ～ 450m/min，能满足生产（13 ～ 80）g/m规格SMS产品的生产工艺要求；③应用恒张力控制原理的3.2m幅宽国产卷绕机，其实际运行速度可达450m/min，产品布卷最大直径为2000mm；④高速、大卷径非织造布分切加工是一个快速发展的技术领域，分切机基本上都应用了国外主流先进机型的主动退卷、恒张力卷绕的运行模式。母卷的最大直径为2000mm，子卷最大直径一般为800 ～ 1000mm；⑤速度达600m/min的分切机已成功运行多年，800m/min的机型已配套在生产线中使用，1000 m/min

[10]的机型已通过试运行考验。

4.结论

非织造技术是一门源于纺织，但又超越纺织的材料加工技术。它结合了纺织、造纸、皮革和塑料四大柔性材料加工技术，并充分结合和运用了诸多现代高新技术，如计算机控制、信息技术、高压射流、等离子体、红外、激光技术等。非织造技术正在成为提供新型纤维状材料的一种必不可少的重要手段，是新兴的材料工业分支，无论在航天技术、环保治理、农业技术、医用保健或是人们的日常生活等许多领域，非织造新材料已成为一种愈来愈广泛的重要产品。非织造产业被誉为纺织工业中的“朝阳工业”。近年来，随着各种技术的创新和技术复合的不断拓展，各种高新产品不断涌现，非织造材料将朝着更加尖端、更加功能化的方向不断前进。

参考文献

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材料进展前沿 篇2

一、国内研究现状

“金融生态”的概念属于中国学者首创,现有研究主要集中于国内学者。主要包括金融生态的环境、运作机制、法律条件、利用金融生态理论研究金融生态与区域经济增长问题、农村金融生态问题研究和区域金融生态环境评价方法等研究领域。

(一)“金融生态”概念的提出

白钦先教授在2001 年将“可持续发展”理念引申到金融领域,在国内最早提出“金融生态环境”这一概念。他提出的金融生态环境,是特定的金融生态环境以其环境容量和“净化”能力对经济活动会产生的约束性影响。周小川(2004)第一次系统地将生态学概念系统地引申到金融领域,强调用生态学的方法来考察金融发展问题,通过完善法律制度等改进金融生态环境的途径来支持和推动整个金融系统的改革和发展。周小川作为金融生态理论的早期倡言、阐释明确、推广最有力者,引起了国内学术界对金融生态理论研究的空前关注。

(二)“金融生态”概念的界定

围绕金融生态的内涵和外延,国内学者进行了广泛的探讨与研究。目前对金融生态这个概念有很多不同的解释。总体而言,学术界对“金融生态”概念的界定主要形成了两种观点:金融生态环境观和金融生态系统观。

金融生态环境观主要从金融外部运行机制或基础条件等方面出发来探讨其实现的相关运作机理,侧重金融生态在金融与经济、社会和谐发展中的重要性。如苏宁(2005)认为,金融生态是一个比喻,它不是指金融业内部的运作,而是借用生态学的概念,来比喻金融业运作环境。易宪容(2004)认为,金融生态应该包括整个金融市场得以生成的环境。曾康霖(2005)认为金融生态实质是金融环境,且金融生态不能等同于金融管理。

金融生态系统观则认为,金融生态是一种开放复杂的巨系统,应包括金融生态主体、生态环境、生态调节三个方面。金融生态建设既包括生态环境的改善,又包括生态主体的改造和生态调节机制的完善。如李扬(2005)把金融生态系统界说为由金融主体及其赖以存在和发展的金融生态环境构成。徐诺金(2005)把金融生态概括为各种金融组织为了生存和发展,与其生存环境之间及内部金融组织之间在长期的密切联系和相互作用过程中,通过分工、合作所形成的具有一定结构特征,执行一定功能作用的动态平衡系统。张鹏、姜玉东(2005)把金融生态概括为在一定时空范围内,金融市场、金融机构、金融产品要素之间及其与外部制度环境之间相互作用过程中,通过分工、合作所形成的具有一定结构特征,执行一定功能作用的动态平衡系统。

(三)对金融生态水平评价的研究

大部分学者对金融生态环境评价标准和指标的研究大多从地区层面展开。《中国城市金融生态环境评价》提供了对国内291 个城市的金融资产质量和50 个城市的金融生态环境的评估和排名。同时,李扬等人(2005)提出了一套对城市金融生态进行综合评价的富有启迪性的分析方法。程亚男等(2006)以区域金融生态环境为研究对象,从评价指标体系构建层面阐述了一种健康金融生态环境的理想状态模式。他认为,金融生态环境评价指标体系应包含定量和定性两个指标体系,定量指标设计包括经济发展水平、金融资源水平、社会信用和法制环境三个目标层、14 个准则层;定性评价包括金融法律法规的完善程度和执行状况等四项标准,从可操作层面为央行、政府及相关部门决策、构建和谐金融生态环境提供了诸多有益的参考和借鉴。

(四)对金融生态作用的研究

部分学者对金融生态的作用进行了相关研究。宋逢明(2005)研究认为,金融生态环境的改善使得经济系统建立了一种自我调控机制。在该机制作用下,制度得以有效运行。一个良好的外部金融生态环境,将有利于中国的银行业发展自己的核心竞争力。朱德位(2006)认为,改善金融生态,有利于防范和化解金融风险,降低金融机构不良贷款;有利于优化区域环境,更好地促进地区经济发展;;提高企业和广大群众的诚信意识和风险意识,促进社会信用体系建设;有利于改善货币政策传导机制,提高中央银行金融调控的有效性。

(五)金融生态的运作机制及相关金融主体的研究

易宪容等(2006)认为,制度决定了各个金融主体的行为方式和选择边界,并由此决定了金融主体之间的关系。他进一步论述,只有基础性制度才是金融生态的核心,中国恶劣的金融生态质量,其根本原因就在于基础性制度的缺失。曾康霖(2007)将“金融生态”这一概念的内涵明确为金融企业的生命力状态和生存环境,认为此概念的对象特指金融企业,而不是泛指一切金融机构,更不包括金融市场中所有的金融主体。因此,这一概念的外延应当有金融生态平衡、金融生态周期、金融生态环境。张球(2008)认为,技术进步与制度创新、金融企业之间的竞争与需求是金融生态演化的动力源,而政府行为、经济基础、社会信用状况、中介服务水平等则是它的支撑条件,它们的相互作用构成了一个正反馈交错的复杂的动力系统。杨秀菊(2008)综合国内外学者与专家的观点,认为金融生态即是可持续发展的金融运行环境,是金融结构和金融活动面临的各种意识形态、体系及各项准则共同形成的反映金融内外因素相互依存、相互制约的动态平衡体系。

(六)金融生态系统与环境的研究

李扬等(2005)参照自然生态系统的构造与演化理论,把金融生态系统界定为金融主体及其赖以存在和发展的金融生态环境两部分:金融生态环境构成金融主体的服务对象和活动空间;金融主体则以其生产并分配信息、引导资源配置、提供管理风险之手段的强大功能。韩国文(2006)根据对金融组织与其生存环境的理解,提出了金融生态学的核心范畴:惯例、金融生态因子、金融生态位、金融生态链等。他还提出了金融生态学的基本规律,包括开放和非平衡原理、普遍的依存与制约规律、双向反馈、自然演替原理、相互适应的协同演化原理、生态阀限原理等。徐诺金(2007)借鉴运用生态学的方法,对金融领域里的几个重要问题,如金融主体问题、金融环境问题、金融平衡问题、金融调节问题进行了分析,认为金融具有进化性、竞争性、创新性和稳定性等四大生态特性,并构建了金融生态系统结构。陈小云(2008)从权利的基本法律保障和法系对金融市场的影响两个方面分析改善和重塑金融生态需要管制的重点法律问题。

(七)对区域金融生态的研究

国内学者对关于区域生态改善和优化的研究表现出了浓厚兴趣,也进行了相关的研究探索。高新才(2004)针对西部落后地区如何谋求经济发展,如何缩小与发达地区的差距的问题,提出营造良好金融生态环境问题。曹红辉(2005)从政府政策制定者的角度,在差异化的改革开放政策、差异化的财政分配政策、差异化的区域税收政策、差异化的区域投资政策、差异化的金融政策五个方面分析了区域金融生态环境的,提出应通过推进区域协调发展战略修正地方政府非均衡性在金融生态建设中的行为,提升区域金融生态环境质量。高小琼(2005)认为,作为中部经济欠发达省份,应充分认识金融生态环境建设的重要性,切实推进改善区域金融生态环境,显得更为重要和迫切。敖惠诚(2005)通过“马太效应”表明,欠发达地区更要关注金融生态环境建设。而超越“马太效应”的关键是改善金融生态环境。金融资源是经济资源的货币化形式。资金流动不仅仅是资本要素的再分配,也同时反映了其他经济资源的配置结构。通过资金配置引导资源配置,通过吸引资本流入带动要素流入,是促进区域经济增长最为有效的手段。

二、国外研究综述

就目前而言,国外直接涉及金融生态领域的相关研究尚未展开,而以其他领域的生态问题研究居多。

(一)金融生态研究的理论渊源

一是生态学。生态学是德国动物学家E.Haeckle于1866年首先提出的。英国生态学家A.G.Tansley于1935 年首次提出生态系统学,极大地丰富了生态学的内容,为后来生态经济学的产生奠定了自然科学方面的理论基础。20 世纪60 年代以来,生态系统已经成为现代生态学的重要研究对象。

二是仿生学。仿生学(Bionics)是从生物界发现机理来解决人类技术上问题的一门综合性的交叉学科。国际上颇有声誉的动物学家Wemer Nachtigall博士提出仿生学就是学习自然界的现象作为技术创新的模式的基本概念。近年来,出现了以仿生学的视角对经济领域诸如企业组织个体、商业生态系统以及产业生态系统等的研究,并取得了一定的进展,为我们研究社会经济运行开拓了新的思路。

(二)国外相关经济学学科的发展为金融生态的研究初步建立了理论框架

1.生态经济学为金融生态理论提供了理论研究基础。20世纪20 年代中期,美国科学家Mekenzie提出了经济生态学的名词,主张经济分析不能不考虑生态学过程。在此基础上,美国经济学家Kenneth Boulding提出了生态经济学的概念。生态经济学为金融生态从生态学的视角研究金融系统提供了研究依据和研究基础,极大地促进了金融生态的研究进展。

2.演化经济学为金融生态理论提供了新的研究视角。19世纪末期,凡勃伦首次提出演化经济学概念。受凡勃伦的影响,20 世纪初,经济学大师马歇尔宣称经济学家的麦加在于“经济生物学”。20 世纪末,演化经济学获得了里程碑式的发展。不断发展的演化经济学为学术界从演化角度透视金融生态的演进性奠定了理论基础。

3.金融发展理论促成了金融生态系统观的形成。金融发展理论蕴涵三个方面的金融生态系统观:纠正了传统经济理论中对货币金融因素的忽视,更加注重金融系统的内在机制运行;金融发展必须遵循其自身的内在规律,人为(政府管制)地过度干预会导致金融发展的失衡;金融发展与其外部环境密切相关,特别是经济环境。因此,必须正确处理经济与金融的关系。

4.金融结构理论为金融生态理论提供了研究范式。良好金融生态系统的构建与优化实际上与金融结构理论密切相关。因为一切金融发展,归根结底表现为金融结构的变化。构建良好金融生态系统的理念正是在金融结构理论的基础上发展起来的。金融结构理论的创立和发展为金融生态理论提供了分析方法和研究范式。

5. 金融功能理论拓展深化了金融生态理论的研究内容。1995 年,Merton等人正式提出金融功能观。他们认为,任何金融系统的基本功能,都是在一个不确定的环境中,在时空上便利经济资源的配置和拓展。金融功能理论的形成为金融生态在相关环境功能上的拓展深化研究提供了新路径。

三、国内外研究现状简要评价

(一)国内研究现状简评

国内学者通过几年的理论研究和探索,初步形成了一定的研究成果,在金融生态学的概念、意义、体系构建、研究对象和相关因素,以及金融法律制度等方面进行了较为深入的探讨,但对于一个长期存在于金融理论领域的核心问题———货币与信用的关系,尚未取得普遍意义的共识。金融生态系统内各个主体之间,尤其是商业银行的发展如何促使金融生态系统成为一个自我完善并不断发展的动态体系,金融生态系统内如何达到内外部的协调并应对外部环境的变化,如何实现金融行业发展问题的同时,推动对社会经济发展等等这些问题,尚需进一步探讨。而且,国内学者还只停留在对金融生态的定位和理性认知上,还未形成统一的理论研究范式,仅仅是从如何进行金融生态环境建设的角度出发,来分析中国金融生态建设方面存在的问题。总体而言,国内学术界关于金融生态问题的研究还处于起始阶段,金融生态作为一个较新的理论研究领域,是国内学术界近年来新兴的研究领域,研究体系相对比较单薄,缺乏系统的理论基础研究,而且研究方法较为单一,特别是对中国—东盟自贸区金融生态问题缺乏系统的理论性与实证性研究。

(二)国外研究现状简评

土遗址保护研究现状与前沿进展 篇3

【关键词】土遗址；保护；现状；前沿进展；利用

前言

土遗址是指以土作为主要建筑材料的人类历史上生产、生活等各种活动遗留下来的遗迹，是一种重要的文物资源。文物保护的历史很悠久，我国在宋代金石学的研究就已经开始文物保护，但是 ，文物保护真正成为一门科学还是近几十年的事情。土遗址保护作为文物保护的一个重要分支，是一个世界性难题，还没有形成完整的科学体系，随着科技的发展，土遗址的保护越来越引起人们的重视，人们对土遗址的认识逐渐加深，研究也逐步深入。

1.土遗址保护理念的发展与成熟

在中国，把古建筑作为专门保护的科学，起始于20世纪初。1928年成立了中央古物保管委员会，颁布了第一个古物保存法。1929年，中国营造学社成立以后，梁思成等开创了用现代建筑方法研究古代建筑的先河，把文物古建筑保护和研究的工作，提高到一门专业科学的水平。但作为文物科技保护事业形成规模，则开始于20世纪六、七十年代，确定了“重点保护，

重点发掘，既对基本建设有利，又对文物保护有利”的方针。这一阶段是我国遗址保护探索阶段，其基本理念也适合土遗址。从1982年《中华人民共和国文物保护法》明确提出“保护为主，抢救第一，合理利用，加强管理”的原则开始，到2004年，由国际古迹遗址理事会中国国家委员会联合美国盖蒂保护所、澳大利亚遗产委员会制订的《中国文物古迹保护准则》，标志着中国遗址保护技术已走向科学化和规范化的轨道。这一阶段是中国遗址保护理念发展成熟阶段。2005年随着《西安宣言》的发表，标志着中国文化进人了国际主流 ，也标志着中国土遗址保护理念和世界接轨。

2.土遗址的主要病害

遗存在中国西北地区的土遗址所处的环境有两类：一类是露天，如交河故城、西夏王陵、汉长城、玉门关等；另一类是保存在室内的土遗址，如西安的半坡遗址，在考古发掘后立即建造了保护性的建筑掩体，还有甘肃秦安大地湾F901房屋遗址，在发掘后也立即建造了大厅，将遗址保存在室内。由于土遗址保存的环境不同，因此所存在的病害及破坏因素也不同。露天土遗址以交河故城为例，室内土遗址以半坡遗址为例，分别介绍其主要病害和破坏因素。

2.1 交河故城

交河故城处于新疆吐鲁番盆地，属典型的大陆性暖温带干旱荒漠气候。气候环境具有干热、少雨的特征，夏季高温、干燥，冬季干冷，最大降水量为48.4 mm，最少为2.9 mm。在这种环境中土体有较高的强度，因此，遗址基本保存下来，如大佛殿直立高达约 8 m的墙体，可凸显出当年建筑的宏伟和壮观。

但是，遗址在严重风蚀破坏和集中式强降雨的雨蚀破坏下，遗址土体四处开裂坍塌，其主要病害有风蚀、雨蚀、裂隙发育及危土体坍塌等。

2.2 半坡遗址

半坡遗址位于西安东郊浐河东岸，是黄河流域一个典型的母系氏族公社聚落遗址，距今 6000多年。1953 年发掘后建造了保护掩体。其主要病害有污染、风化、裂隙发育、块状剥落等。

3.土遗址保护技术的研究现状

土遗址的保护虽然开展较早，如回填保护、博物馆式和覆盖式保护与展示，但是真正科学意义上的土遗址保护技术的研究相对较晚。科学的土遗址保护技术研究是在20世纪60年代以后，国内开展更晚，20世纪80年代末才开始在少数几个地方进行土遗址保护技术研究试验。

3.1 土遗址保护加固技术研究的新进展

3.1.1 防风化材料的研究。

近年来，对潮湿地区的土遗址表面防风化材料研究也取得了一些成就，但都是处于试验阶段，还没有达到工程应用程度，如偏氟聚物、丙烯酸树脂等。

3.1.2 灌浆材料的研究。

灌浆材料一般用于土遗址裂缝灌浆填充和破碎块的粘连。国外常用的有石灰粉、火山灰、石英砂与水混合，或者粘性土与石灰水混合；在国内，作为土遗址裂隙灌浆系列材料的PS一C、PS一F在交河故城、高昌故城，玉门关、阳关等工程应用中已获得成功。

3.1.3 描固技术的应用。

土遗址的加固主要解决两方面的问题，一是表面防风化，二是整体稳定性，对于防风化的研究前文已经叙述，对稳定性的加固主要采用砌补、灌浆、锚杆锚固。锚杆材料主要有钢筋 、木锚杆和楠竹加筋复合锚杆。

3.1.4 砌补技术。

对一些墙体悬空或基础掏蚀凹进的土遗址，主要采用夯土补砌、土坯和土块砌补。由于传统砌补方式容易造成新砌部位和原遗址分离，近年来，在玉门关、交河故城的加固工程中对传统方法进行改进，砌补时通过加连接筋、灌浆措施增加整体连接性和稳定性，有效地保证了加固效果。

3.2 土遗址研究存在的问题

土遗址保护工程的勘察、设计、施工、监理和检测还没有形成规范，尤其将现代科学技术的新手段、将无损检测技术应用到土遗址保护工程的监测上还有很多的工作要做。在材料的应用上，还没有形成规范性的工艺，限制了它的推广应用。由于文物的复杂性，土遗址保护加固的技术还有待进一步的发展和完善。通过现代无损（微损）分析技术、材料科学和环境科学的应用研究，解决文物保护中的关键技术问题。在重大文物保护项目的实施中，运用文物科技基础研究的新成果，积极应用高新技术，改进适用的传统技术，加强文物保护的原创技术和集成技术攻关。在考古发掘现场保护等方面，都需加紧研究，形成一批具有广泛推广价值的技术。这些问题的存在为我们今后工作指明了研究方向。

4.结束语

土遗址保护研究虽然取得了很大的进步，积累了大量的资料，但是土遗址保护科学的理论体系还不成熟，土遗址的研究还没有规范，土遗址保护技术还不能满足保护工程的需要，但是，土遗址保护科学已初具雏形，随着大量先进技术的运用，它将进人快速发展期。

参考文献：

[1]田中琢，文物保护的思想[J].考古与文物，1995，（2）：86-90.

[2]世界各国文物保护的历史发展概况[J].了望，1994，（3）：17-18.

[3]鲍小会.中国现代文物保护意识的形成[J].文博.2000.（3）：75-80.

[4]解报华.交河故城的历史及保护修缮工程[A].乌鲁木齐：新疆人民出版社，1999：31-32.

[5]赵海英，李最雄 ，韩文峰，等.西北干早区土遗址的主要病害及成因[J].岩石力学与工程学报，2003，22：2875-2880.

[6]王旭东.中国西北干早环境下石窟和土遗址保护加固研究[D].兰州：兰州大学，2003.

作者简介：

材料进展前沿 篇4

磁电多铁性复合材料的最新应用研究进展

高材0902091100117陈骏

摘要：最近，人们不仅对磁电多铁性复合材料产生了越来越浓厚的兴趣，更对这类材料开展了大量的研究活动，这些研究既有对铁电和磁电之间的耦合方式进行的物理学推导，同时还包括了对新型多功能设备应用潜力的开发，如传感器，换能器，存储器等设备。在这片文章中，我将认真总结最近几年中磁电多铁性复合材料在实际应用中已经取得的几例显著进展。关键字：电磁效应，磁电多铁性复合材料，磁电传感器

RECENT PROGRESS IN MULTIFERROIC

MAGNETOELECTRIC COMPOSITES IN APPLICATION

ABSTRACT：Multiferroic magnetoelectric composite systems have recently attracted an ever-increasing interest and provoked a great number of research activities, driven by profound physics from coupling between ferroelectric and magnetic orders, as well as potential applications in novel multifunctional devices, such as sensors, transducers, memories, and so on.In this article, I try to summarize what remarkable progress in multiferroic magnetoelectric composite systems has been achieved in most recent few years.Key words: ME effect, multiferroic magnetoelectric composite, magnetic sensors

一般而言，多铁性材料是指材料的同一个相中包含两种及两种以上铁的基本性能，这些基本性能包括铁电性（反铁电性）、铁磁性（反铁磁性、亚铁磁性）和铁弹性。这类材料在一定的温度下同时存在自发极化序和自旋序，正是它们的同时存在引起的磁电耦合效应，使多铁性体具有某些特殊的物理性质，引发了若干新的、有意义的的物理现象。例如，在磁场的作用下产生电极化或者诱导铁电相变，在电场作用下产生磁场或者诱导铁磁相变等。多铁性材料已成为当前国际上研究的一个热点。

在多铁性材料中，不同的铁性能能够产生一些新的效应，如磁电效应、磁介效应。正是由于这些新的效应，使得多铁性材料具有非常潜在的应用前景，这也是越来越多的研究人员从事这项研究的主要原因。一般而言，多铁性材料主要分为三种：单相材料、颗粒复合材料和层状（薄膜）复合材料。其中后两项可统称为多铁性复合材料。磁电效应（又称ME效应）是多铁性材料的一个重要实际应用，磁电效应又可定义为“磁-机械力-电介”的一个耦合效应（又称磁电耦合效应），即在磁场的作用下，铁磁相由于磁致伸缩产生形变，从而对压电相产生力的作用而产生电极化现象，这种耦合的结果是在材料的两端产生一个电压差。而对于单相的多铁性材料而言，由于其磁电耦合系数一般比较小，并且只能在低温下才能显现出来，所以离实际应用还有很远的差距。因此，越来越多的人将目光集中在多铁性复合材料上，多铁性复合材料的研究也成为当前材料领域的一个研究热点。

磁电多铁性复合材料在较高温度或较低的偏置状态下都会显示出较明显的电磁效应，这就已经在理论上为磁电设备实际应用的可行性做好了准备。磁电设备具有广阔的应用前景，包括磁电传感器、电流传感器、回转器、谐振器、滤波器、振荡器等。特别是磁电传感器，其巨大的应用潜力是人们开发

磁电复合材料产生磁感应时的工作原理简单而又直接。通过输出的电信号，他们可以感应到直流和交流磁场。通常情况下，使用的较高电磁系数的复合材料可以得到高灵敏度的磁场传感器。然而，在实际的应用环境中，这样大小电磁系数还太小，无法响应并执行磁电传感器的命令，因为讯噪比在这里面显得更为重要，噪声电压将不可避免的限制住传感器的灵敏度。

在磁电传感器中，噪声源主要有三个：由热释电流产生的热噪声、通过压电效应引入的振动或声学噪声、还有从检测电路中的产生的电噪声。温度波动或周围环境中空气的流动和振动也将成为压电过程中的噪声源。因此，散热、降噪、优化检测电路成为了磁电传感器应用中的关键问题。

与压电和电磁效果不同的是，磁电复合材料的热膨胀主要是各向同性的。讯噪比可以由压电板层的体积控制，在低频范围内它随着频率的增加而增加。因此，通过磁电传感器结构

设计的优化可以显着地减少热噪声。例如，由两个极化方向相反的压电板层组成的一组电磁对称层压板还有两个磁性层之间的夹层都具有这样优化的结构。

“The ME output signals induced from two reversely polarized PZT layers have opposite signs, while the simultaneously induced thermal charges are of the same sign.Thus the total signal from one PZT layer minus that from another would exclude the thermal induced charges from the ME output.”[1]（译：从两个偏振方向相反的压电陶瓷层间产生的电磁输出信号具有相反的特性，而同时产生的热负荷却具有相同的特性。从两个偏振方向相反的压电陶瓷层间产生的电磁输出信号具有相反的特性，而同时产生的热负荷却具有相同的特性。因此，从一个压电陶瓷层到另一层递减消失的总信号将从电磁输出端排出热感应电荷。）那么同样地，一组对称的双压电晶片和具有电荷补偿机制的推拉式电磁层压复合材料，也可以显着地提高对噪声的抑制。“By utilizing the high anisotropy of the ME laminates, i.e., large in-plane(or transverse)but small out-of-plane(or lognitudinal)ME responses, the unwanted thermal response can be excluded by in-series connecting the in-plane direction of one ME laminate to the out-of-plane direction of another identical ME laminate.”[1]（译：而利用各向异性的电磁层压板的电磁效应，例如，具有较大内表面和较小外表面的电磁层压板，通过串联一对相同电磁层压板的面内方向，可以消除不必要的热效应。）可以看出，与热噪声相比，从检测电路中产生的振动噪声和电噪声通过隔振平台和电路优化似乎更容易被消除，因为这些噪声依赖于各类参数和频率。

使用较高电磁系数的磁电复合材料可以制造出高灵敏度的磁传感器。到目前为止，在室温下对极小磁场强度的检测已经可以由双晶板和推拉层压磁电复合材料来实现。这类材料的灵敏度高于大磁阻传感器，但低于超导量子干涉器。然而，虽然磁电传感器在灵敏度上不能做到尽善尽美，但它却具有制造工艺简便、成本低廉的特点，这相对于制造工艺复杂且价格较为昂贵的超导量子干涉器件来说，前者反而体现出了巨大的优势。这种磁电复合材料所具有的高灵敏度特性，能使得它们在许多应用中展现出了物美价廉的特点，如脑磁图和心磁图等。

虽然在基于这些电磁复合材料的特性上，很多具有超高灵敏度的磁电传感器的原型已经被设计出来了，但为了使这些电磁复合材料产品具有广泛的商业化用途，还有许多工作要做，例如设计具有高讯噪比和高热稳定性的磁电传感器、系统的优化和整合等。

磁电多铁性复合材料发展得十分迅速，由于其在高于室温时表现出巨大的电磁效应，而且成本低廉，已为实际的磁电设备应用做好了准备。对于大部分磁电多铁性复合材料研究，人们主要是通过对设备的研究和对产业的深入了解来探索并开发出更多磁电应用设备。虽然一些设备的原型根据这些材料已经被设计了出来，但在实际应用中仍有许多问题需要解决。

但不能否认的是，磁电多铁性复合材料在今后几年中仍将具有巨大的研究和应用潜力。

参考文献

[1] Jing Ma,Jiamian Hu,Zheng Li,and Ce-Wen Nan.Recent Progress in Multiferroic Mag-netoelectric Composites: from Bulk to Thin Films.Advanced Materials, 2011: 1062–1087

[2] 何泓材,林元华,南策文.多铁性磁电复合薄膜.科学通报,2008:1136-1148

[3] 李永东,冯飞翔,石海滨,冯学强,李康镛.多铁性磁电智能复合材料的力学研究进展.装甲兵工程学院学报,2011(6)

[4] 叶有祥,周云,周盛华.多铁性复合材料的研究进展.科技信息,2010:27-30

[5] 路晓艳,刘玉岚,王彪.多重铁性材料的研究进展.材料导报,2007:17-20

施工进展汇报材料 篇5

临朐南收费站施工进度汇报材料

浙江浙大中控信息技术有限公司

青临高速JD-1项目部 2014年9月18日

一、工程进度情况

我项目部于7月1日在青州市东坝村组建完成，并积极组织相关施工人员、机具进场。截至9月18日，已完成部分工程量的施工，现将施工进度情况汇报如下：

1、完成外场悬臂式情报板、微波车辆检测仪器、广场摄像机、ETC天线与光栅防撞柱的基础制作与立柱的安装工作。

2、完成光、电缆敷设工作。

3、完成计重称台的安装工作。

4、完成天棚信息屏支架安装与预留线缆的敷设工作。

5、完成监控机房内玻璃隔断、防静电活动地板、机柜、操作台、监视墙架的安装工作。

6、完成全部设备的到货工作，并上报驻地办进行到货报验。

二、下一步工作计划

因通车时间未定，考虑到电子设备安装后的被盗问题，我项目部暂不对设备进行安装，待通车时间确定后我部再进行相关设备的安装。为使临朐南收费站具备通车运行条件，我部后续工作预计用时六周，两周时间进行施工准备，四周时间进行机电设备安装与调试。请业主单位尽快确定通车时间，并提前通知我部。

青临高速JD-1项目部 2014年9月18日 附：施工进度图片

注：上图为完成操作台及监控墙安装

注：上图为设备间防静电地板安装完成

注：上图为ETC天线立杆

先进材料报告进展专题摘要 篇6

本文首先介绍了TiAl基合金目前在军工领域的广泛应用现状，以及分析了未来其发展趋势。同时从晶体学角度，分析了其相变特点和其四种组织（全片层、近片层、双态、等轴）特征以及不同的组织特征对于合金不同性能影响的原因，发现全片层组织韧性最好，而双态组织塑性最好。由于TiAl基合金主题要应用于高温环境，因此对其高温稳定性进行了一系列研究。得到了各种不同的合金元素对于TiAl基合金组织性能产生了很大的影响，并具体分析了其影响的结果。

关键词：TiAl基合金；组织性能；力学性能；合金元素

Abstract

The widely applied status of TiAl based alloys in the field of military industry has been discussed, as well as development tendency of it in the future.At the same time, the character of phase translation and four different microstructure of TiAl based alloys has been analyzed, containing the reason of influence about different performance of alloys.It has been found that Fully-lamellar has the best toughness and Duplex has the best intensity.There are a lot of work have been making on the high temperature stability of TiAl based alloys since the high-heat service condition of it.Finally, it shows that there are many effects on the microstructure and performance of alloys caused by varied adding alloying elements, meanwhile, the influences of them after adding have been analyzed.Key words: TiAl based alloys;microstructure and performance;mechanic property;

材料进展前沿 篇7

工程材料学作为高校工科材料类和大机类本科生专业基础课, 在目前宽口径复合型人才培养中发挥着越来越重要的作用。笔者在工程材料学课程中运用基础理论与前沿研究相结合的教学方法获得了不错的教学成果。

1 工程材料学课程内容与目标

工程材料学课程属于材料科学与工程类专业的技术基础课。材料科学与工程类专业的学生在学完材料科学基础和材料加工原理等基础理论课后, 头脑中堆满了有关材料科学的概念和现象, 但是在遇到实际问题时往往不知从何处下手。工程材料学就是从材料科学和实际使用的角度出发, 根据学生已有的材料科学的基础理论、概念和现象, 建立整体统一的概念和体系, 阐明它们之间的内在联系, 帮助学生学会分析问题和解决问题的方法, 培养在实际工程中正确地选择材料和使用材料的能力。

通过该课程的学习, 学生需要掌握各类金属材料的基本特征, 改善材料性能的技术途径以及合理地选择材料、使用材料的原则和方法, 具备能根据零部件实际服役条件正确合理地选用材料、安排其大致的加工工艺路线, 制定其相应的热处理工艺的能力, 为今后实际科研和生产奠定技术基础。

2 基础理论与前沿研究相结合的教学方法

工程材料学课程重点讲授常规工程材料的组织结构特征和性能特点, 改善性能的热处理工艺以及常规工程材料的选用等方面的内容。采用课堂讲授、课堂讨论以及有关材料热处理、加工等工厂实际情景录像、现场观摩等多种教学方式加强学生对课程基本知识的掌握和理解。

2.1 理论与科研实际相结合提升学生的认知程度

仅通过文本、图片、声音及图像等多种形式来向学生传达课程信息, 并不能让学生对工程材料学这一应用型课程具有直观与深刻的理解与体会。因此, 为了使课程内容多样化, 增加学生学习兴趣, 提高工科材料类和大机类本科生对工程材料学课程的认知程度, 加强基础课程理论与前沿科研信息的衔接, 笔者在授课过程中将自己相关的科研工作与体会灵活地穿插在课堂内容中加以介绍。

如在第一章讲解“非晶”与“准晶”的概念时, 笔者用一节课时间介绍自己在该领域的研究工作以及国际上在非晶、准晶材料领域研究的最新进展和非晶、准晶材料的应用现状。这一做法在唤起了一些学生对非晶和准晶材料的研究兴趣的同时, 多层次深入的介绍让学生对非晶的理解不仅仅停留在“非晶是一种没有原子的三维周期性排列的金属或合金固体”的概念上, 而是对非晶这一特殊结构材料的发展及应用价值有了较为直观的了解。不仅如此, 通过对特殊原子排列结构的理解与学习更能促进学生对金属结构相关内容的联想与反思。这样, 对于工程材料学课程中其他相关内容的理解也起到较大帮助作用。

又如, 在《有色金属》章节介绍“镁合金材料”时, 笔者将自己在镁合金材料领域多年的研究积累浓缩在一节课中对学生做了生动的介绍, 特别注重高性能镁合金材料研究思想的介绍。可降解镁合金材料作为生物医用材料有着巨大的发展潜力, 笔者在课程中向学生介绍了由上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心自主研发的JDBM可降解生物医用镁合金的研究现状。在丰富课程理论内容的同时, 也向学生传达了前沿的研究思想与发展趋势, 不仅有助于学生对工程材料领域的认识, 也有助于学生建立材料科学整体的宏观认知与理解。

2.2 理论联系实际促进学生独立思考

“学而不思则罔, 思而不学则殆”, 在教学过程中还应注重学生被动学习与主动思考的结合。因此, 在基础理论与前沿研究相结合的教学方法中, 笔者针对提高学生主动思考这一问题, 通过启发学生完成在工程材料领域中的相关调研加深学生对工程材料行业的思考与了解。

笔者针对所讲授的主要工程材料的最新研究及应用现状布置了以下调研题目:

(1) 民用建筑用钢的研究现状和发展趋势。

(2) 汽车用超高强度钢板的研究现状和发展趋势。

(3) 核电用钢的研究现状和发展趋势。

(4) 大型飞机关键结构用先进钢铁材料的研究现状和发展趋势。

将学生分成4个小组, 每个小组从以上4个调研题目中选择一个专题, 通过网络或者查阅文献等方法了解相关的知识。每个组员要求提交一份不少于2 000字的专题综述报告, 不仅仅要求学生撰写文献综述, 而且鼓励学生在综述中大胆发表自己的观点, 同时每个小组制作PPT并合作完成一个15分钟的专题报告展示。

这一做法不仅能调动学生学习的主动性和积极性, 也能提高学生检索文献及团队合作的能力。

此外, 本课程成绩的考核强化了平时学习效果的考核。课堂讨论、调研报告、考勤等占总成绩的50%, 期末考试成绩占总成绩的50%。所以, 学生对这门课程一直保持着较高的学习热情, 很好地实现了本课程教学大纲的目标。笔者前后对7届学生讲授工程材料学课程, 学生网上评教结果均为优秀, 本门课程的教学方式和效果受到了学生的充分肯定。

3 结束语

总体看来, 采用基础理论与前沿研究相结合并辅助多种教学手段的教学方式取得了显著的成效。通过该课程的学习, 学生较好地掌握了各类常见金属工程材料的组织、结构特点、改善性能的基本途径和相应的工程材料的选用。通过7届学生的期末试卷完成情况来看, 大部分学生可自主完成基本工业零部件的选材、加工与热处理工艺, 很好地实现了本课程教学大纲的目标。

另外, 值得注意的是, 由于工程材料学课程的教学需要材料科学基础及材料加工原理等基础课程作为铺垫, 了解学生对材料学科基础知识的掌握程度是合理安排课程内容的重要前提之一。