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【關鍵詞】高分子材料；功能助劑；現在發展趨勢

1 高分子材料功能助劑行業現狀

（1）高分子材料的發展對于化學助劑行業有高度的關聯性。高分子材料化學助劑已經成為現代化學工業體系和材料科學體系的重要交叉領域之一，在高分子材料生產、儲運、加工、使用過程中的作用愈加突出，幾乎每一種高分子材料的每一種性能都依賴相對應的化學助劑實現。

（2）化學助劑行業發展的專業性越來越強。隨著經濟水平對于高分子材料要求的提高，新材料技術和化工產業的不斷進步，高分子材料化學助劑產業整體呈現快速發展的態勢，表現為化學助劑新品種的不斷出現，需求數量的較快增長，以及化學助劑性能的不斷改進。國際同行業巨頭往往根據自身技術優勢和經營特點選擇幾大類別的化學助劑進行生產經營，呈現出化學助劑行業發展的較強專業性。

（3）中國化學助劑行業發展市場潛力巨大。中國在高分子材料領域的高速發展，使我國已成為全球高分子材料化學助劑需求的增長重心。

（4）中國高分子材料化學助劑行業處于加速發展階段。由于我國高分子材料化學助劑行業起步晚，行業的整體發展水平與國際水平還存有差距，一方面單一企業經營規模較小、新結構物產品匱乏、化學助劑應用技術服務能力較差、行業集約化程度不夠、產品未形成集約化規模經營、高端產品少、許多產品品種形成系列化。另一方面，中國化學助劑行業呈現快速發展的態勢，專業化、規模化、技術型企業不斷出現和發展，部分企業已經在全球具有很好的知名度。

2 高分子材料功能助劑的發展分析

2.1 分離純化技術

分離純化技術是指將特定化學物質與周邊干擾物質彼此分離，獲得單一高純度化學物質的技術。分離提純的方法主要包含兩大內容：一是研究獲得高純度物質的分離提純方法，二是研究如何將這種分離提純方法，實現大規模的工業生產。分離提純的方法不拘泥于物理變化還是化學變化，在可能的條件下使樣品中的雜質或使樣品中各種成分分離開來的變化都可使用。化學助劑生產就是利用前述一種或幾種技術的組合對產品原料、中間體、產成品進行純化，使其滿足工藝過程和質量指標的各項要求。

2.2 化學合成技術

化學合成技術是指利用現有化學物質創造出具備特定結構和性能的化學物質技術，主要包括：鹵化技術、磺化技術、硝化技術、酯化技術、氧化技術、還原技術、烷基化技術、酰化技術、氨解技術、羥基化技術、縮合技術、聚合技術、官能團的引入和選擇性轉換技術等單元反應技術。化學助劑生產就是利用前述一種或幾種技術的組合對產品原料、半成品進行化學合成，進而得到成品或中間體的過程。

2.3 檢測分析技術

檢測分析技術是指針對特定目標物質，獲得其成分、結構、性能、純度等具體參數的技術手段，主要包括：高效液相色譜分離檢測技術、氣相色譜分離檢測技術、原子吸收光譜檢測技術、氣-質聯機差熱分析技術、熱失重檢測分析技術、激光粒度檢測技術、X 衍射分析檢測技術、紅外和紫外光譜分析檢測技術及其他一系列化學或物理分析技術等。化學助劑的生產需要選用適當的檢測技術或幾種技術的聯合，對原料、中間體、產成品和生產過程控制的各項指標進行分析檢驗以確保符合客戶和生產的需要。

2.4 化學助劑應用技術

高分子材料化學助劑應用技術是在化學助劑復合技術基礎之上發展而來，其主要內容包括：一是指化學助劑在完成化學合成之后的劑型選擇和確定，比如造粒、乳化、微粒化等，以使化學助劑適宜于在高分子材料中更好發揮作用；二是指為確保不同的高分子材料獲得特定的功能和用途，需要添加不同品種、不同功能、不同劑量的各種化學助劑來實現高分子材料的性能改善目標，

3 高分材料功能助劑的發展趨勢

（1）高效化。高效化是指在確定助劑用量的情況下實現效果最大化。主要途徑為助劑的高分子量化，普通的助劑分子量較低，容易揮發遷移、滲出，降低了助劑的效能，而高分子量化可減少揮發性、遷移性，提高熱穩定性、耐水解能力、與材料的相容性，而使助劑的效能得以充分發揮。

（2）多樣化。高分子材料化學助劑的多樣化不僅在于新品種的出現和應用高分子材料范圍的擴大，更在于其作用途徑的多樣化。高分子材料化學助劑的功能是由其相應的官能團結構決定的，一方面，傳統的官能團結構不斷得到改進和完善，使產品序列不斷豐富，另一方面，新的官能團結構不斷被發現，使助劑發揮作用的途徑呈現多樣化。

（3）復合化。復合化的是各種高分子材料化學助劑的共混物，目的是令高分子材料化學助劑具有多功能性和增強協同效應，使應用簡單方便。現代的復合技術已非初期的幾種助劑簡單混合，已發展成為多組份協效性能的研發，各組分之間協同機理的研究和協同組分的開發將是高分子材料化學助劑復合應用技術研發的關鍵。

（4）系列化。系列化指通過對同一類助劑產品的結構和其應用性能發展規律的分析研究，將系列化的新助劑產品的主要參數、類型、性能、基本結構等作出合理的安排與計劃，以協調同類產品、配套產品和目標高分子材料之間更加合理的協同關系，從而充分發揮助劑產品的協同效應和協配性，獲得更好的市場通用性。

（5）環保化。隨著環保法規日益嚴格和可持續發展需要，環保化將成為化學助劑發展的重點。一方面是化學助劑制造過程的清潔生產工藝的開發，節能減排；另一方面主要為發展環境友好助劑，限制或禁止使用對人體和自然環境有毒有害的助劑。

4 結束語

隨著高分子材料化學助劑高效化、多樣化、復合化、環保化、系列化的趨勢不斷發展，高分子材料化學助劑的各類相關技術也沿著上述趨勢不斷演變進步。高分子材料化學助劑企業只有在掌握化學助劑主體技術的基礎之上，沿著發展趨勢不斷研發新技術，才能在未來的競爭中獲得優勢地位。

參考文獻：

[1]白凡飛，賀平，賈志杰，黃新堂，何云.原位生成法制備單分散的納米氧化鋅分散液[J].材料科學與工程學報，2005（05）.

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高分子的概念

首先，什么是高分子？從化學角度來定義，高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成，而每個分子鏈都是由共價鍵聯合的成百上千的一種或多種小分子構造而成。我們日常所接觸到的大分子、聚合物以及高聚物都可以稱為高分子。高分子通常有如下兩個特點：1.高分子的分子量很高，其相對分子量為1萬～100萬，很高的分子量也賦予了高分子材料很高的機械強度，從而決定了它們具有很好的實際應用價值。2.高分子的結構千變萬化，一般材料的性能是由材料的結構所決定的，我們可以根據實際需求，通過結構設計等方法制出不同性能的高分子材料。

高分子材料發展歷史

高分子一詞的產生不足一百年，最早于1922年由著名德國化學家赫爾曼·施陶丁格提出，但其應用卻已有幾千年的歷史。從人類最開始利用蠶絲、棉、毛等織成織物，到后來用木材、棉、麻等造紙，人類在利用這些天然高分子作為生活資料和生產資料中不斷進步。到了19世紀30年代，天然高分子衍生物即改性或半合成天然高分子材料被使用，其中典型代表就是硫化橡膠和硝化纖維素的使用。1907年出現合成高分子——酚醛樹脂，標志合成高分子時代的到來，從此，合成高分子材料逐漸在諸多領域大放異彩。如今，高分子材料已經成為社會進步中不可或缺的基石，在日常生活、國防工業、科技發展等各個領域占有舉重輕重的地位。

高分子材料分類

如上所述，高分子按來源可以分為天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大類。天然高分子是存在于動物、植物及生物體內的天然物質，如植物中的淀粉、纖維素、棉、麻等以及動物中的蛋白質、糖類、毛發等等。天然高分子可通過化學改性成天然高分子衍生物，從而改變其加工性能和使用性能，例如硫化橡膠、硝酸纖維素等。合成高分子是指自然界中不存在，通過化學方法合成的高分子，如我們常見的聚乙烯、聚氯乙烯、尼龍等等。與天然高分子材料相比，合成高分子材料通常具有較好的力學性能、低密度、耐腐蝕性、耐磨性等一系列優異的性能。

此外，高分子材料根據其應用功能又可以分為通用高分子材料及功能高分子材料。

通用高分子材料是指能夠通過大規模工業化生產，并普遍應用于建筑、農業、交通運輸、電子工業等國民經濟主要領域和人們日常生活的高分子材料，如塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等。通用高分子材料給人類生活帶來了極大的改變。以使用最多的塑料、橡膠和纖維為例，塑料的使用已經滲透到我們生活的方方面面，從日常食品、化妝品、藥瓶等包裝，到建材管道、電子器件、家居裝修及日常用品，再到汽車、火車裝飾甚至航天設施。橡膠主要是用來制作輪胎，除此之外，由橡膠作為原材料制作的密封制品（密封條、橡膠圈等）、膠管、傳動帶及安全制品等在汽車、航空航天及國防裝置中都發揮著極其重要的作用。合成纖維的出現首先解決了天然纖維種植的制約，隨后隨著技術的進步，從我們常穿的的確良（滌綸）、尼龍（錦綸）等，到消防員所穿的聚酰亞胺防火服，以及防彈衣中的碳纖維都屬于合成纖維。合成纖維性能優異，能夠滿足不同領域需求的纖維得到廣泛應用。

功能高分子材料一般是指具有傳遞、轉換或貯存物質、能量和信息作用的高分子及其復合材料。其突出特點在于其特殊的光、電、磁、催化等性能，具體如光敏高分子材料、導電高分子材料、鐵磁性高分子材料以及生物高分子材料。因其功能的獨特性，功能高分子材料在諸多領域得到廣泛應用，并具有巨大的發展潛力。如光導高分子材料用于靜電復印、噴墨打印等領域，極大地提高了辦公效率；導電功能高分子材料用于電池、電路、精密儀器等，大大提高了傳導效率；高分子分離膜在水污染處理、物質分離等環境領域的應用，降低了生產處理成本，利于環境保護；最后還有與生命息息相關的生物醫用功能高分子材料，在人工器官、外科修復以及藥物及藥物釋放等方面，獲得越來越多的關注。

高分子材料的未來發展

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關鍵詞：高分子材料與工程；應用型轉變；人才培養

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）09024202

1 引言

2015年10月21日，教育部、國家發展改革委、財政部聯合了《關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見》（教發[2015] 7號），至此地方高校轉型發展成為國家深化高等教育領域綜合改革的一項重要部署[1]。鑒于高校轉型發展的新形勢，遼寧省于2015年確定首批10所高校116個專業開展應用型轉型試點工作，遼寧石油化工大學高分子材料與工程專業為其中試點之一，作為以“工科為主、石油化工為特色”的遼寧省屬綜合性重點大學以及卓越工程師教育培養計劃試點高校，遼寧石油化工大學率先邁出了應用型本科轉型改革的步伐，積極響應我國高等教育改革方針，明確了該校應用型人才的培養目標。高分子材料與工程專業針對應用型轉變下，如何加快應用技術人才培養，以提升高校服務經濟社會發展能力，開展了一系列的改革與探索。

2 遼寧石油化工大學應用型人才培養定位

應用型本科教育本著立足地方、面向全國、依托行業、服務區域經濟發展的原則，以行業需求為人才培養目標[2]。與研究型大學以及高職高專的定位不同，該校立足于打造高水平應用型大學，高分子材料與工程專業的人才定位為 “創新應用”型人才，即培養的學生不僅能勝任操作生產設備等一線生產工作，而且還具備較高的創新知識能力。為達到此目標，在大學四年的培養教育過程中，學習理論知識、培養實踐動手能力以及實踐科技創新方面要三管齊下，使學生具備完整的理論知識體系，運用學科專業知識應用于實際的能力以及創新的邏輯思維。其就業領域主要面向國內外大中型科技生產企業的一線生產、檢測及產品研發崗位，經過一定時間的錘煉并最終走上各企業的中高層核心崗位，并成為企業骨干力量。

3 “創新應用”型人才培養模式改革

針對以上定位，在課程體系，實踐環節以及本科生科技創新方面開展了一系列的探索與改革。

3.1 課程體系和教學方法改革

由于高分子材料種類繁多、來源豐富，而且各高校開設此專業的背景以及所依托的優勢學科也不盡相同，所以其培養模式和教學內容側重點均有所不同[3～6]。專業核心課程是人才培養的核心要素，我校依據自身優勢，設置的專業核心課程有《有機化學》、《物理化學》、《材料科學與工程基礎》、《高分子化學》、《高分子物理》、《聚合物流變學》、《高分子材料研究方法》、《高分子材料成型加工原理》、《聚合物共混改性》、《高聚物合成工藝學》。通過對這些課程的學習，學生具有拓展自己知識和創業的能力，具有較扎實的自然科學基礎、材料科學與工程的基礎理論和高分子材料與工程的專業知識。同時，在教學過程中高校教師要避免填鴨式教學，大力推廣啟發式、案例式和研討式教學，讓學生更多地參與到課堂教學中去，在分析、討論和解決問題的過程中理解、應用所學到的專業知識，并且能夠識別、表達高分子材料成型加工與改性相關的工程問題，最終利用科學基本原理進行合理分析。對于一些專業核心課程，我們還進行了慕課的建設以及推廣校際課程學習，全面利用課上和課下時間，結合網絡，調動學生全過程學習的積極性。

3.2 實踐環節改革

實踐教學環節是培養學生動手能力的關鍵環節，我們主要開展的實踐性教學環節包括工程訓練、生產實習、計算機在材料科學中的應用、課程設計、高分子材料創新實驗、畢業設計（論文）等，共計36學分。①計算機在材料科學中的應用和課程設計模塊，運用理論知識進行綜合性訓練；②通過工程訓練與生產實習進入高分子材料相關企業檢測、生產崗位，熟練生產設備與職業技能、感受企業文化生活；③在高分子材料創新實驗，畢業論文環節進入學術課題組，以中高級職稱教師作為指導教師，參與國家級，省級以及企業工藝改進、產品研發等項目，培養學生的應用能力；④積極開展校企聯合，邀請相關高分子材料優秀企業的工程師來校分享企業生活，開展技術專題報告。經過多層次、多維度的能力培養及實踐教學環節，學生能逐步將專業理論知識與實際應用相結合，最終轉變成牢固的職業技能，并可以進一步提升。

3.3 科技創新教育開展

“創新應用”型人才培養的最終目標是使學生具備創新能力，具有開拓精神，因此，我們開放實驗平臺，以大學生挑戰杯、大學生創新創業大賽、大學生工業設計大賽、以及各個教師的國家省級科研項目等為依托，鼓勵學生參與，在導師的指引下，完成項目應用專業知識，并獲得各種榮譽或專利等，經過此過程的培訓，學生的創新能力會得到大幅度的提高。

4 結語

高分子材料與工程專業“創新應用”型人才具有應用和創新能力的雙重保障，在職業發展上有更大的空間，既符合用人市場對人才的需求，又符合學生成長的長遠規劃。以學生為本，是高校的發展之基，也是滿足社會經濟發展對專業人才培養的需求，應用型轉變應以促進學生能力的培養和行業對人才需求之間形成良性循環為主旨，而我國地方普通本科高校向應用型轉變仍需在探索中不斷前行。

參考文獻：

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[3]張寶蓮，魏冬青，楊學穩，等.材料化學專業定位及課程體系的思考[J].高等建筑教育，2007，16（4）：93～95.

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[5]董秋靜，羅春華，韓 燕，等.教學型高校材料化學專業定位及課程體系思考[J].廣東化工，2009，37（9）：228～230.

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關鍵詞：交叉學科；本科教學；互動；創新思維；實踐認知

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）07-0143-03

現代社會科技進步日新月異，創新性的研究和產品不斷涌現，其中非常多的成果都來自于交叉學科的貢獻。一個已經被普遍接受的共識是：學科交叉點往往就是科學新的生長點、新的科學前沿，這里最有可能產生重大的科學突破，使科學發生革命性的變化；同時，交叉科學是綜合性、跨學科的產物，因而有利于解決人類面臨的重大復雜科學問題、社會問題和全球性問題[1]。所以，對于本科教學中的交叉學科課程的教學就提出了更高的要求，如要求教師縱覽多個學科的發展，從而能站在交叉學科的前沿來引領學生去認知和創新性思考；同時，也要求學生積極主動地去檢索相關資料，能互動地參與到整個課程教學的過程中來。只有這樣，交叉學科的本科教學才能獲得理想的教學效果，提高學生的科學敏銳力和培養學生的創新性思維。盡管教育界對交叉學科研究生階段創新型人才培養已有較多思考[2]，但是迄今為止對交叉學科的本科教學的交流還很少。

本文以四川大學高分子科學與工程學院開設的“生物高分子及制品”課程教學為例，從課堂教學的多個方面提出了對交叉學科的本科教學的思考和體會。

一、課程背景

“生物高分子及制品”是四川大學高分子科學與工程學院為大三學生開設的一門課程，任課教師均來自我院醫用高分子材料及人工器官系。醫用高分子材料專業建立于1978年，并分別于1986年和1992年獲得碩士、博士學位授予權，是我國最早的培養生物醫用高分子材料專業人才的基地之一。系內的教師在生物醫用高分子材料及人工器官的科研、教學方面有30多年的豐富經驗。本課程所使用教材主要為我系老師合力編寫的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《生物醫用高分子材料》[3]，并結合科研前沿做了豐富多樣的專題講解。目前一個年級有三個班平行授課，每個班的人數在70～90人。本門課程是典型的交叉學科產物，其內容涉及生物醫學、材料學（高分子材料）、工程設計、醫療器械等多個領域。教材的主要章節包括緒論、高分子材料和生物體的相互作用、生物醫用高分子材料的生物相容性和安全性評價、人工器官用高分子材料、醫療診斷用高分子材料、藥物緩控釋高分子材料、軟硬組織替代和組織工程用高分子材料、醫用高分子材料的設計。根據我院學生學術研究發展方向和工程應用發展方向并重的特點，在課堂講授的時候授課教師會盡量同時擴展到前沿的科研領域（如醫用高分子非病毒基因載體）和相關產業的應用環節（如生物醫用高分子材料制品的生產、消毒）等。考查方式以課堂討論、平時成績和期末筆試成績綜合打分。

二、互動式授課的幾點思考與體會

1.綜合多學科領域的講解方式。生物醫用高分子材料是功能高分子材料中重要的組成部分，是指在生物及醫學領域所使用的高分子材料。總體而言，本課程是兩個一級學科：材料學（其中的高分子材料）和生物醫學工程學（其中的生物材料）的交叉點。兩個學科的跨度很大，如何能生動形象地講解和引領學生思考至為關鍵。例如，在進行人工器官用高分子材料的講解時，我們通常會采取由淺入深的啟發式教學方法。首先，我們將人體器官做一個對應的抽象化的模型，其中包括腦—計算機、耳—聲音探測器、肺—氣體交換器、心—泵/液體輸送器、肝—化學工廠、腎—分離/凈化系統和血管—輸送管路等，以方便同學們從功能上理解人體器官并能針對性地對人工器官進行設計、思考。通過講解，同學們了解到研究人工器官并不能簡單考慮其與人體組織器官的類似，更重要的是能使其再現或部分再現人體器官的功能。舉例來說，在講到人工腎時，我們會先從醫學的角度講述腎臟的結構和功能，重點描述腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用。其中，腎小球每天以125ml/min的濾過率處理約180L的血液，腎小管將濾過液中大部分的水、電解質、葡萄糖和其他小分子有用物質重新吸收入血液，而每天最終排尿量僅為2.0L。通過上述講解，同學們可以清楚地了解腎臟在人體中的主要功能，那么進一步的關于人工腎功能設計的講解也就順理成章了。人工腎是血液凈化技術中所使用的最重要的人工器官，再通過進一步關聯講解病理學的內容，我們可以使同學們了解到使用人工腎的血液凈化技術的目的和意義在于治療與血液相關的疾病，既包括腎臟方面的疾病如腎衰竭，也包括各種由于血漿成分發生病理改變而產生的血液性或免疫性疾病，如巨球蛋白血癥、系統性紅斑狼瘡、血友病和多發性骨髓瘤等。緊接著，針對不同的疾病和需要去除致病物質，我們很自然就將知識點轉到不同的血液凈化技術上來，分別講述血液透析、血液濾過和血液透析濾過三種人工腎技術。最終，三種不同的人工腎技術就引出了不同的生物醫用高分子材料和制品的需求和設計：通過對用于人工腎的各種生物醫用高分子材料的化學成分、物理性能的分析，以及對完成其制品的各種工程技術的描述和表征，使同學們融會貫通，掌握這個跨多學科交叉領域的知識點。再舉一個例子，在講組織工程用高分子材料章節時，由于這是一個非常前沿的跨生物學、醫學和材料學的交叉領域，如何有機結合多學科知識使同學們帶著興趣學習就非常關鍵。首先，我們會用“人耳鼠”等組織工程經典的圖片展開緒論，使同學們的目光一下子就被吸引住了，讓他們去思考：人類科技的進展真的有一天能實現更換人體的各個組織器官嗎？由于多個現實的案例擺了出來，他們就會意識到這是有可能并已經部分實現了的前沿科技。進而，我們就會用搭房子來做一個形象的比喻講解組織工程的三要素：細胞是磚塊，生長因子是建筑工人，而生物材料就是整個房屋的支架。而組織工程支架材料對生物相容性、生物降解性能的要求就使得生物醫用高分子成了其中的首選。在這樣的引領下，同學們的關注點自然就轉到了我們高分子學科與組織工程的關系，并能帶著興趣學習接下來的組織工程的原理和方法、軟骨組織工程支架材料、神經組織工程支架材料、血管組織工程支架材料、肌腱組織工程支架材料、皮膚組織工程支架材料、角膜組織工程材料、組織工程支架制品的制備方法等多個知識點。在講解的過程中，我們還會播放組織工程培養細胞、體外構建人工血管等錄像資料，讓同學們更直觀地認識生物醫用高分子材料在組織工程中的應用。

2.學生積極參與的教學互動形式。除了教師的有效引領作用外，學生能否積極參與教學過程的互動也是交叉學科本科教學能否成功的關鍵。對于本課程，我們主要采取了課外檢索學術資料做PPT報告和分組討論的形式。如前所述，我們將人體組織、器官分開并做了一個對應的抽象化的模型。對應于此，我們將學生分成了若干個小組，安排每個小組負責準備和主持一個主題的PPT報告和討論。我們會提前一周通知負責組的同學（通常為4～8人），事先與他們討論講述的主線和子方向，要求同學們分工合作，其中一些同學負責每人5分鐘的PPT講解，其他一些同學負責資料收集和整理工作。例如對肺的一個主題，通過一周的準備，同學們查閱了一定數量的文獻資料，準備了精美的PPT資料和講解內容：第一個同學做了呼吸系統和常見呼吸系統疾病的綜述；第二個同學的報告集中于描述現有的呼吸系統手術（尤其是肺部手術）中使用的大量生物醫用高分子材料和制品，例如包括呼吸道麻醉科導管、單肺通氣封堵導管等醫療器械；第三個同學從人工肺的研究角度出發，用較多的學術資料描述了該領域的研究前沿，進一步通過閱讀資料提出了現有研究的不足，并提出他們小組討論后對該領域的展望；最后一個同學結合工程實際，從生產設備、生產工藝等方面描述該領域醫用高分子制品的制備方法，并簡單提及國內外的主要生產企業。通過這樣的一個“準備—講述”的過程，該組同學系統地掌握了交叉學科從基本概念到學術研究，再到工業領域的諸多方面，并能邏輯清晰地講述給全班同學。在同學們的PPT講述過程中，任課教師會組織聽報告的同學們進行有益的討論。例如，在講解到有關生物醫用高分子材料和制品的生物相容性的時候，有做報告的同學會以隱形眼鏡為例講解，其制備原料主要是聚羥乙基甲基丙烯酸酯類材料。這時，我們會請有戴過隱形眼鏡的同學舉手，并組織討論：為什么隱形眼鏡有日拋、月拋和年拋的區別，它們對材料的要求有何不同？為什么夜晚要取下眼鏡進行清洗保養？作為使用者，自己戴隱形眼鏡會有什么樣的要求？通過這些問題的討論，同學們可以進一步了解作為交叉學科的產品，生物醫用高分子材料和制品不僅要在功能上滿足使用的醫學目的，還要求我們從材料學和工程學的角度去設計，才能獲得較為理想的使用性能。而且這樣的討論也容易引起同學們的興趣，避免過多過深的理論講解會導致的注意力分散。在整個PPT報告和討論的過程中，任課教師會針對同學們的資料準備情況、PPT講解情況和討論情況進行評價和打分，作為成績考核的重要標準之一。

3.創造條件結合實踐教學。交叉學科除了能在學術前沿激發出更多的創新性火花之外，往往還可以通過學科的交叉設計、生產出大量的實用的制品。本門課程針對的生物醫用高分子材料和制品就是典型例子，其所涉及的產業主要為醫療行業和醫療材料（器械）企業。因此，創造條件結合實踐進行教學就成了本門課程重要的組成部分。本門課程的授課教師大多與上述行業的企業有長年的產學研合作關系，已經完成或正在研發多項生物醫用高分子材料和制品的工作，因而具備較好的實際條件進行實踐教學。例如，任課教師與成都市的多家醫療器械生產企業建立了長期的科研關系，從而能將課程的認識實踐帶到其中的一些單位，包括人工腎的生產企業和醫療耗材（導管、輸液制品）企業等。通過實習參觀企業，以及在課堂上觀摩老師帶的各種生物醫用高分子材料和醫療器械，同學們對這門交叉學科涉及的產業有了更好的認識。另外，經常有高端的相關行業展會在成都舉行，例如2012年的第68屆中國國際醫療器械秋季博覽會在成都云集了國內外的多家企業。這種時候，任課教師就會及時公布展會時間，并鼓勵同學們去參觀，通過學習和對比國內外企業的產品，了解其設計理念和所使用的生物醫用高分子材料。展會結束之后，我們會和同學們在課堂上針對展會上的所見所想進行很多有益的討論，很好地幫助同學們更進一步地認識這門交叉學科的知識和產業。

4.結合教學內容邀請專業醫生講座的教學。結合課堂講授內容，我們會定期或不定期邀請一些醫生到課堂進行講座，如講授到血液透析時，我們會專門邀請四川大學華西醫院腎內科進行血液透析的醫生到課堂進行講座，從醫生的角度講述醫用高分子材料在血液透析制品方面的臨床應用。通過這些講座，使同學們更深刻了解醫用高分子材料及制品的實際應用，增加了學習的積極性和興趣。最后，由于交叉學科課程覆蓋的知識面非常廣，簡單地進行死記硬背的考試是不適宜的。經過商討，本課程的多位任課老師達成了一致的共識：平時的討論和報告占學生成績的很大一部分，期末考試以開卷方式進行，出題盡量是基于交叉學科的特點來綜合性地考查學生的邏輯思維、判斷和創新能力。通過八年多的教學實踐，我們發覺本課程的教學互動效果很好，也起到了很好的引領作用，有很多學生對這門交叉學科產生了濃厚的興趣，并相繼進入了生物醫用高分子材料和制品的科研或產業領域。

總而言之，交叉學科的獨特性決定了對其本科教學方法的靈活性、多樣性的要求。只有不斷解放思想、更新教學理念和完善教學手段，才能保證交叉學科教學的質量，才能更加有效地提高同學們的興趣和綜合能力，為更高階段的交叉學科創新性研究以及相關交叉學科的產業輸送人才。

參考文獻：

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【關鍵詞】氣體膜 分離技術

在二十世紀的時候，氣體膜分離技術就已經成熟發展起來，而且與之前比較傳統的冷凝分離技術相比，有較大的差異，首先就是節約能源，降低能耗，其次就是分離的更加徹底，工作效率較高，而且這種技術操作起來更加簡單方便，不會造成二次污染。然而，氣體膜技術并不是完美的，因為高效的膜分離材料難找，氣體膜分離技術只能限制在某些領域應用，而不能應用在更廣闊的領域。本文通過具體的例子介紹了氣體膜分離技術在石油工業中的應用，并對實際情況進行了分析，除此之外，對氣體膜技術今后的發展趨勢做了些研究。

1 進行氣體分離膜所需要的關鍵材料

氣體分離膜技術的實施需要幾個關鍵材料，根據材料性能上的差異，可以把膜材料分為高分子材料、無機材料和金屬材料三種，詳細的說明如下：

1.1 高分子材料

高分子材料的組成成分并不是單一的，主要是由聚二甲硅氧烷、聚砜、醋酸纖維素、乙基纖維素等早期氣體所合成。在分離膜材料的實際應用中，通常也采用其他的成分應用在分離膜領域。目前大量的研究工作者開始對高性能的氣體分離膜進行多面鉆研，盡力找出各類聚合物的分子結構與氣體分離性能兩者之間的聯系。通過實際應用可得應用高分子具有很高的透氣性，在氣體分離領域有著很多的應用，并且取得了很好的應用效果。

1.2 無機材料

和高分子材料一樣，無機也是一種合成材料，目前主要有陶瓷膜，微單玻璃膜，金屬膜和碳分子薄膜等作為主要成分合成的無價材料。具有良好的化學性能和熱穩定的無機材料，它可以在更高的溫度下工作，強酸性環境，沸石膜的無機晶體結構，具有良好的耐高溫和化學降解性能，但缺點是該分子膜的制備環境需要達到一定的條件，目前只能在實驗室中生產，在其他工廠由于無法運用嚴格的技術設備進行控制而無法量產。目前應用最多的就是無機陶瓷材料，因為其與無機膜和玻璃膜相比具有許多特點使得生產工藝簡單，易于生產，其過濾面積大，能夠使氣體分離更加徹底。

1.3 金屬材料

這里所指的金屬材料，并不包括所有的金屬，而主要是稀有金屬，尤其是鈀以及合金材料，在分離膜技術上具有較好的應用，一般用于H2的分離。鈀銀合金的特點使得其在分離膜的構成材料上得到較好的應用，這主要在就在純鈀在氣體分離的過程中會變脆，影響分離的效果。目前，鈀膜材料已應用于加氫、脫氫及氫氧化等過程。

2 氣體分離膜的應用

根據市場和油田企業的需要，氣體膜技術的應用也越來越廣泛，實際應用主要包括：

2.1 有機蒸汽的凈化及回收

氣體分離膜的應用是較為廣泛的，在石油、化工和噴涂等行業中都是必不可少的，主要原因在于在這些行業的生產經營過程中，都會釋放出大量的有機蒸汽，這些氣體所含的許多有機物是有毒的，而且氣體中有些成分還易燃易爆，如果不對它們進行合理的處理，及時的進行凈化，整個企業的安全就存在著較大的威脅。正因為如此，才需要運用氣體膜分離技術，將這些蒸汽進行較好的分離，保證環境不被污染，回收利用有價值的氣體。我國自1989年采用了第一套膜法有機蒸汽回收裝置（主要用于汽油罐區的排放氣的回收）以來，經過了多次改良，目前已經能夠較好運行，一套膜的使用壽命長達4年之久，這充分表明了氣體分離技術的進步和發展。在有些化學工廠中，運用了氣體膜分離技術，不但會給企業帶來更多的具有經濟價值的氣體，還能對周圍的環境進行保護，這樣就為企業增加額外的經濟效益，為企業的進一步發展準備了條件。

2.2 氣體脫濕

進行氣體分離技術的過程中，還需要對氣體進行脫濕處理，一般情況下，氣體脫濕主要包括天然氣脫濕、空氣脫濕兩種。天然氣脫濕主要是處理水溶液中的第二天然氣，在處理過程中，尤其是寒冷的冬天，必須及時對水中的天然氣進行處理，且天然氣的含水量要低于6立方米。從膜中的酸性氣體脫除天然氣中分離，而且去除水分，因此沒有額外的空氣干燥脫水設備。在這方面，傳統的機械設備不但投資大，效果不佳，而且操作起來比較繁瑣。因此，氣體脫濕過程中采用一般是空氣除濕，其設備操作起來比較簡單，且分離效果也符合技術要求。經過空氣除濕后，空氣露點溫度為60 ～ 40℃。達到標準的天然氣管道，將需要的水分去除，膜分離，其原理就是天然氣自身的壓力作為分離動力，這樣一來能源就會大大的節約，這種去濕過程不會添加分離劑，容易操作和控制。

2.3 天然氣中H2的脫除及油田二氧化碳回收利用

事實上，在上世紀80年代開始，國外的一些石油企業就已經采用了三次采油的方法，這個步驟主要是將二氧化碳壓入進行自噴稱為一次采油，然后進行注水采油稱為二次采油，這兩個過程采油比較多，而當油井枯竭時，還需要進行第三次采油，也就是對殘留在井中的余油進行開采。當然，除了油田企業使用氣體分離技術外，在對城市垃圾進行處理和沼氣分離中也要采用，基本是運用二氧化碳分離膜進行分離。處理天然氣使采用膜技術，不但具有裝置小易于操作的特點，還具有良好的分離效果。

3 氣體膜分離技術的發展趨勢

氣體膜分離技術也在飛速發展，出現的新科技也隨之增多，目前發展趨勢主要有以下幾個方向：

3.1 不斷開發研制高效的氣體分離膜材料

經過研究表明，聚合物的滲透性和選擇性是相反的，也就是說當聚合物的選擇性加強的時候，其滲透量就減少了，這樣的特性就導致其無法進行大規模生產。正因為這樣，科研工作者致力于新的聚合物材料的研究以克服一般聚合物的缺陷，目前研發的聚酰亞胺就是一個典型的例子。

3.2 積極開發膜組件組合及優化

傳統的膜組件主要有空心纖維膜組件、卷繞式膜組件及墊套式膜組件等等，這幾種膜組件各有優點，但同時又存在著弊端，就螺旋卷繞式膜組件來說，其粘合技術較低，且粘合寬度的減少，這就需要在今后的科研中不斷改進以加強膜分離技術的發展。

3.3 發展集成分離技術

無論哪種技術，都具有技術邊界和經濟邊界，膜分離技術也是如此，正因為這樣，在特定的條件下，膜分離技術才能發揮出最佳的效果。于是，在實踐中，需要將膜分離技術與其它技術結合起來，這樣就會實現最優的工藝組合和最低的經濟投資，同時也擴大了氣體膜分離技術應用的領域和適用范圍，如采用固體脫硫和膜法脫水相結合，進行天然氣外輸前的凈化處理。此外，在凈化和回收鹵代烴上也研究出了新方法，就是采用膜分離和冷凝法兩者相結合的方法。

參考文獻

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關鍵詞: 涂料課程教學內容方法

涂料是一種精細化工產品,具有裝飾、保護、標志和賦予物體其它功能的作用,與國民經濟的發展、人民生活水平的提高、國家高科技和軍事技術的發展有密切的關系,從某種意義上說涂料工業的發展水平是國家現代化的標志之一。隨著高分子材料和科學的迅速發展,涂料的主要原料逐步由天然樹脂改成人工合成樹脂。涂料課程是建立在高分子化學、有機化學、無機化學、膠體化學、表面化學與表面物理、流變學、材料力學、腐蝕、粘結、微生物學、光學和顏色學科基礎上的一門綜合性學科[1],但不是這些學科的簡單加和,而有自身理論。隨著國內涂料工業的快速發展,涂料行業需要大量高層次產品開發和科學研究人員,為滿足涂料行業的這種要求,國內許多高校的高分子材料專業、化工專業和應用化學專業相繼開設了涂料課程。然而,由于開設時間不長、可用的教材很少、內容多、課時少,教師難以在短時間內將涂料行業所需的內容講深、講透。為使學生走向工作崗位后盡快熟悉行業特點,成為行家里手,涂料課程的本科教學內容和教學方法的設計就是必須考慮的首要問題。為此,筆者結合多年從事涂料課程教學與科研的經驗,并結合涂料課程的特點,作了一些探討。

一、特點及重要性

涂料是高分子合成的五大材料之一,涂料課程是高分子材料專業課之一,是一門理論性、實踐性很強的課程,涉及高分子化學、高分子物理、有機化學、無機化學、分析化學、光學、流變學、界面學、顏料學、工藝學和計算機等多學科高度交叉綜合的科學,但是它不是這些學科的簡單加和,而是有自身的理論。如涂料用樹脂的分子設計與合成理論、溶解理論、成膜和固化理論、顏料分散理論、配方原理及其評價方法理論、流動與流變理論、施工工藝、分析測試方法和手段等[2]。由于不同涂料品種施工方法各異,同樣的涂料品種在不同的底材上使用,其底材的處理方法和施工要求不同,因此,需要根據使用底材和性能要求選擇相應的涂料品種和合理的施工方案。

總體來說,涂料學科有如下特點:內容繁雜、涉及學科眾多,實際應用面廣。涂料科學對建筑、汽車、飛機、家電、造紙、印刷等行業中的有關研究等均具有重要意義。

二、教學內容

在涂料課程的教學中,教師應既保證一定廣度,又保證一定深度、新度,遵循基本理論與生產實踐相結合,材料宏觀性質與微觀結構分析結合,唯象性討論與數學分析結合的原則,少而精地設置內容。在教學內容上,教師對復雜的、深奧的知識點的講解應盡可能地簡單化和具體化,利用聯系發展觀,對大量的知識點盡可能地進行聯系和統一,使學生迅速并全面地掌握涂料的基礎知識,減輕學生的學習負擔;引入學科前沿。近年來高分子科學發展迅猛,每年都有大量學術,傳道、授業、解惑的教師必須緊跟學科發展趨勢,超越課本,在授課時穿插新進展。根據課程特點及重要性,結合高分子材料專業學生學習涂料課程的教學時間安排,教師在教學中應該重點講授以下內容:

1.涂料概述

主要介紹涂料的概念、組成、作用、分類、發展概況和發展趨勢,使學生掌握涂料和油漆的基本概念、分類和作用,了解涂料的發展歷史和面臨的挑戰,懂得涂料的發展趨勢和方向,激發學生對涂料的興趣,投身于涂料行業中,為以后進行涂料的科學研究打下基礎。

2.合成樹脂及其在涂料中的應用

涂料用合成樹脂也就是成膜物,是涂料中的最重要成分,對涂料的性能起著主要作用。本章重點介紹在涂料工業中使用量大面廣的合成樹脂,如醇酸樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂和聚氨酯樹脂等品種,特別是醇酸樹脂,因為它幾乎可以用在所有的涂料品種之中,要掌握它們的組成、合成原理、制備方法、性能和用途等。這是高分子材料專業學生學習涂料課程的優勢,因為這些內容在高分子化學、聚合物基復合材料、高分子合成等其它課程中也有簡單介紹,但具有不同的側重點,應講清講透,這是提高涂料性能的關鍵所在。

3.溶劑和溶解理論

溶劑用于溶解成膜樹脂,涂料在成膜后,溶劑基本上全部揮發到大氣中去,其中溶劑包含有機溶劑和水,由于有機溶劑對人體和環境都有很大的危害,因此應盡量減少有機溶劑的使用。在涂料課程的教學中,教師應使學生掌握溶劑的類型、溶解性、毒性、揮發性,學會根據溶解理論選用溶劑或混合溶劑改善涂料性能,了解它對環境和人類的危害,盡量使用無毒無害的有機溶劑,或使用高固體份涂料、水性涂料和粉末涂料,開發綠色環保涂料,減少溶劑對環境和人類的危害。

4.顏料及分散理論

顏料和填料賦予涂料所需要的顏色、遮蓋底材,改變涂料的流變性能,降低成本。如何使之在涂料中穩定分散是教學的重點。

5.涂料的成膜理論

包括涂料施工在被涂物件表面和使其形成固態的連續的涂膜兩個過程。主要講授涂料常見的幾種施工方法,如刷涂、噴涂、浸涂和靜電噴涂,也介紹各種材料的表面處理方法。學生通過教學能明白“三分涂料,七分施工”的道理,懂得涂料施工的重要性,掌握溶劑性涂料和乳膠漆成膜的原理。

6.涂料的性能評價

本章主要學習涂料的力學性能及其涂膜性能的檢測方法,包括涂料的原始狀態、貯存性能、施工性能、成膜性能、機械性能、粘結性能、戶外耐久性等。懂得涂料檢測的特點是以物理檢測為主、以漆膜質量檢驗為主,學會使用各種涂料檢測設備。

三、教學方法

教學過程中采取怎樣的教學方法,應視課程性質、特點和內容來定。教改目的就是改革和優化教學模式,按不同教學內容采取相應手段和方法,來提高教學質量、減輕學習負擔、培養學生綜合能力。

1.教師引導

教師是教學改革的主體,充分發揮教師的主導作用是教改成功的關鍵。為讓學生能進行課程銜接及為課后自學鋪墊,每次課開始時應對上節課內容簡單回顧,以勾起學生的記憶,結束時對下次課內容提要,以有利于學生自學。另外,學生在課堂上有發言的欲望,如能正確引導,增加學生討論環節,能夠起到很好的效果,提高學生學習的興趣,但限于教學內容和學時的矛盾,往往無法展開。

2.理論聯系實際

涂料是一門理論性和應用性都很強的交叉學科,理論知識比較晦澀,必須與實際結合才能使學得的知識深化和牢固,也才能引起學生的興趣。在理論基礎的學習過程中,學生往往感覺內容艱深,興趣不大,而當與實際背景結合,目前,涂料行業快速發展,油漆和涂料廠遍地開花,學生可以去涂料生產廠和使用部門參觀和學習,學習涂料生產方法和檢測方法,了解生產設備和檢測儀器設備,知道施工方法與涂裝的產品。特別是與當前比較熱的汽車、航天、生物、軍事等結合時,學生往往很有興致,注意力高度集中,因此將理論知識寓于合適的實際背景中進行講授,效果明顯。

3.采用多媒體教學[3]

教師無法強迫學生學習,只能指導學生學習,在教學過程中起引導作用。多媒體教學手段是將文字、聲音、圖象、動畫等集合在一起通過課堂教學來實施,通過多種方式來刺激學生的感官,促進學生開展記憶、思考、探討等活動,使教學內容從單調的文字形式轉變為多種生動的形式,將枯燥乏味的理論知識變得直觀、形象,使學生更易理解所學內容。多媒體教學通過聲像可以刺激學生的好奇心,突出重點,有利于學生掌握知識點,還可以加大信息量,減少板書量,在有限的課時內講授更多知識,同時可以將可將涂料生產設備、檢測設備、施工設備和涂裝后的工件等在屏幕上展現,將過程以動畫展示,彌補語言的障礙,加深學生自己的理解,而不是領悟教師的理解。教師應利用網絡對教學內容適時更新,做到教學與科研的互動,多引用與課程有關的實例,增加了教學內容,加強學生對書本知識的掌握。

4.課堂教學與課后自學相結合

由于教學時數有限,為在有限的時間內使學生學到更多的涂料知識,教師除摒棄傳統板書,采用多媒體對基礎理論等重要內容進行課堂授課外,也可發揮學生主觀能動性,結合目前已出版的涂料書籍和研究論文,有選擇地引導學生自學一些應用及發展前沿的內容,以作為課堂教學內容的補充,使學生加深理解。

5.開設實驗課

為加深學生對涂料理論的理解,在教學過程中教師應配合開設實驗課。一般應開設的實驗課有醇酸樹脂的制備、苯丙乳液聚合、乳膠漆的制造、涂料性能檢測等,通過實驗,訓練學生進行涂料生產和科學研究的方法,培養學生的動手能力、分析和解決問題的能力。

四、結語

涂料行業快速發展,已滲透到科學技術各個領域和日常生活各個角落,科技含量越來越高,需要大批高層次的掌握涂料的科研和技術人員,這對高分子材料專業的畢業生提出了新要求,我們要積極適應這種要求。改革現有的涂料教學內容,改進教學方法,為涂料行業培養合格的人才,促進涂料行業的快速發展。

參考文獻:

[1]洪嘯吟,馮漢保.涂料化學[M].北京:科學出版社,2001.

[2]武利民.涂料技術基礎[M].北京:化學工業出版社,2007.

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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：

一、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。

二、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。

三、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。

四、在農業應用方面

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【關鍵詞】納米顆粒;納米級多相材料;實驗室生產

【abstract】heterogeneous nanometer level material is expert in kind of peculiar physical property and chemical property demonstrating some matter interface certain. heterogeneous nanometer level material exploitation, the new breakthrough appears in the field of the catalysis, selectivity film, high-performance electrode fabrication, and bring the important effect into play in the field of environmental protection, energy conservation, stored energy and chemical industry high-effect clean production. the function and value saying the tentative plan that two-phase nanometer level material laboratory produces with application, the example waiting for aspect to discuss heterogeneous nanometer level material fetch the main body of a book from nanometer pellet exploitation in heterogeneous nanometer level material face.

【key words】nanometer pellet; heterogeneous nanometer level material; the laboratory is produced

物質界面的某些物理與化學性質,雖然比較特殊,但納米級多相材料能夠集特殊性質于一身,發揮出超常的功能。納米級多相材料的開發,不僅在催化、選擇性膜、高性能電極的制造方面出現新的突破,而且在環保、節能、儲能以及高效清潔生產方面發揮重要作用。因此,從不同角度探討納米級多相材料開發與應用便成了有志之士的當務之急。

1 納米級多相材料中納米粒子的開發與應用

納米級多相材料的優越性并非鮮為人知,這里不加贅述。筆者在這里討論的是,在一種納米粒子(或者微米粒子)上生成另一種納米粒子的方法以及它的應用價值。

開發的動因:在實際工作中,筆者接觸到的滲透膜、離子隔膜等,大部分是進口產品。如反滲透膜有90%需要進口,超濾膜和微濾膜大約有50%需要進口,生物和醫用膜、氣體分離膜、特殊分離膜絕大部分需要進口。雖然,對于這方面的品種,如反滲透膜、電池隔膜,我國已經開始實現了規模化生產,但是,在性能上,與國外先進產品相比,仍有較大差距。譬如,反滲透膜的透鹽率。國外同類產品可以小于“2”,而我國往往大于“5”至“10”。顯而易見,國外在這方面的先進性不言而喻。在數量上,鋰電池的隔膜供不應求,依靠大量進口,即便釩電池、超級電容等的隔膜,也是進口為主,我們存在的最大問題是在膜材料的制造方面。因此,開發新的隔膜生產技術迫在眉睫。

應用價值:納米顆粒的開發具有廣泛的應用價值。主要表現為:其一,加入物質表面,可以起到對應的化學催化、光觸媒、燒結、傳感、物質表面改性等作用。譬如,納米鉑在汽車尾氣催化凈化中能夠起到非常好的效果,一些優良的三元催化器就有納米鉑的成分,同時也廣泛應用在氫氧燃料電池的低溫催化反應方面;又譬如,目前許多空調的光觸媒含有納米二氧化鈦;極薄到肉眼看不見的納米金在玻璃上的涂層可以起到冬暖夏涼的作用。其二,加入物質內部,可以起到對應的改變物質的物化性質的作用。尤其是金屬和非金屬材料的混合,如納米級陶瓷粉末和金屬粉末(包括納米級金屬粉末)的燒結的加工刀具。已經廣泛的應用在實際生產中了。又譬如納米超硬材料加入到工程塑料中,可以使工程塑料的耐磨性大幅度的提高,可以廣泛應用到國防、航天等領域。其三,單獨使用。如納米級二氧化鈦用于噴霧殺菌和分解甲醛,納米銀用于殺菌,納米藥物用于 治療 等。

2 納米級兩相材料的實驗室生產

2.1 實驗室生產的理論依據。

在通常的情況下,隔膜是可以用有機高分子材料制成或者無機材料燒結而成。用纖維狀的材料適當的疊加可以比較容易的制得一定的孔隙的隔膜,但孔隙不規則,在有機高分子材料上形成有一定規格的密集的孔隙,往往要用到成孔劑。這涉及到納米粒子分散到有機高分子材料中的技術,也涉及到納米顆粒本身的規格和性質,由于納米顆粒表面能的關系,若用普通的混煉,效果并不見佳。因此,人們又針對性地研究出一些特殊的化學與物理的方法,使得納米顆粒可以均勻的分散。一般,可以有兩種方法,一種是在有機高分子的某個基團上連接一個特定的小基團,然后使材料在比較粘稠的情況下把這個特定的小基團置換和還原出來,然后形成分散的納米顆粒。另一種方法,可以在納米顆粒的外層覆蓋一層包裹劑,然后在這層包裹劑上進行化學修飾,使其化學性質類似相應的高分子材料的性質。以上這兩種方法的材料要成為隔膜,還必須要制膜。一般在成膜后,以化學方法將成孔劑去除,接下來,有的還需要對膜和孔隙進行一定的物理或者化學的修飾,從而,形成特定離子的通過或遏制的功能。這樣形成的隔膜,孔隙可以嚴格控制在納米級別的統一基準上,可以制得高質量的特殊隔膜。必須補充一點,因為有機隔膜相當薄,達到微米甚至納米級,所以,它需附著于支撐物或者支撐膜上。

由于膜孔處是離子和分子的通道,改變膜孔處的物質,將對通道的選擇性作用產生影響。筆者在此提出一種設想,即生產某種納米級的兩相材料,將這種物質作為成孔劑,可以用化學法除掉一相,形成通道,而另外一相則留在空隙中。留下的一相,除了可以單獨起作用外,還可以對金屬進行輻射產生熱量,起到對已經形成的空隙進行熱修飾的作用,從而完成和支撐物連接或者燒結的的過程,達到電導通的目的;除此,還可以對其進行化學修飾,并在空隙中形成其他納米級的物質。納米兩相材料加入其他物質的表面或者內部,將會產生某種特殊的效果。筆者的這種方法,可以用來制造微傳感器、超級電容隔膜、常規電池的特殊隔膜、滲透膜、催化劑等。

2.2 例說納米級兩相材料的實驗室生產的設想。

操作如下:

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關鍵詞：大班授課、小班研討；教學模式；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）18-0207-02

近幾年，大班授課、小班研討這種創新型課堂教學模式逐漸在我國高校中被采用，四川大學高分子科學與工程學院在本科學生高分子物理課程的教學中嘗試采用了大班授課、小班研討的教學模式。有效地激發了學生的想象力和創造力，調動了學生學習的積極性主動性，加強了教師與學生之間的互動與交流，加深了學生頭腦中對課程一些基本原理、問題的理解，有效提高了教學效果。

一、高分子物理課程中引入“大班授課、小班研討”教學模式的意義

著名的哲學家、數學家阿爾弗雷德·諾斯·懷特海曾經對于大學的意義做過這樣一番精彩的論述：“大學是進行教育和從事研究的場所。大學之所以有理由存在，是因為它使老少兩代人在富于想象力的學習中，保持了知識與生活熱情之間的聯系”。如果能為書本上的知識插上想象的翅膀，年輕人就能激發無窮的創造力。這就是我們將“大班授課、小班討論課”模式引入高分子物理課程的初衷，即在課本知識的基礎上，給學生廣闊的思考空間，以激發他們無窮的想象力和創造力。大班授課以向學生傳授課程的基本概念、基礎理論為主，小班討論以討論、分析和解決實際問題為主，為學生答疑解惑。大班授課、小班研討就是將這兩種傳統的教學模式結合起來的課堂教學方法。在課程教學過程中，具體是老師根據教學大綱的安排進行主體內容、知識與理論的講授；小班研討是將大班的學生分成討論小組，在教師組織與指導下進行的相互討論。這需要教師事先布置討論題目和學習任務，要求學生要提前準備，查閱相關資料，然后對這些資料進行歸納、分析和整理。小班討論時需要學生分工合作、充分表達、善于傾聽、學會總結，教師則要抓住適當時機進行點評并加以引導。相比于大班授課小班研討課的班級小、人數少，所以學生的參與度高，每個學生都能參與，并且必須動腦、動手、開口。小班研討課改變了單一的通過老師講授獲取知識的方式，知識不再是的單向傳遞，而是一種多向交互。小班研討課的內容豐富、形式多樣，更能調動學生學習的積極性主動性，學生在討論前需要做充分的準備，學會收集信息，并做出相應的分析和判斷，再綜合運用知識發現問題、提出問題、分析問題和解決問題。此外，在討論過程中需要認真傾聽與表達，有利于加深學生對所學知識的理解，更能激發學生的想象力和創造力。“高分子物理”屬于高分子材料等專業本科生的專業基礎課，課程內容繁多、體系龐雜、知識點多，雖然與高分子材料的實際性能結合得較為緊密，但內容機理相對枯燥，使用形式單一的講授法，學生理解非常困難，無法達到預期的教學效果，更無法培養學生強烈的好奇心、獨特的思維方式和豐富的想象力，因此對于大班授課、小班研討有著內在的本質性的要求。

二、大班授課、小班研討的在高分子物理課程中的實施

大班授課沿用了以往傳統的講授法，主要給學生們系統講授課程的主要內容；小班研討則形式多種多樣，針對一些與課程相關的實際問題展開討論。在大班授課、小班研討的實施過程中，小班研討是這種教學模式的核心，需要實實在在做好討論前的準備、討論中的組織和討論后的評價三個環節的工作。

1.小班討論課前的充分準備。首先教師在討論前要精選教學內容，只有那些具備多種選擇并與高分子材料實際應用緊密結合的教學內容，才適合選作學生的討論題目。此外，還要有一個范圍相對廣一些的研討主題供學生選擇。所以我們在選題上著實下了一番心思，希望既能與高分子物理學科緊密聯系又能激發同學們的思考，于是我們在基本科學問題的基礎上，設置了一些情景模擬題，以下是其中一個思考題：“你是中國海洋石油總公司（簡稱中海油）的一名高級工程師，有一天新聞中傳來噩耗，你們的渤海灣油田發生非常嚴重的漏油事故。給渤海灣水域環境造成了非常嚴重的危害，事件平息后，公司高層決定你們實驗室未來兩年的研究重點是在完全水環境下超疏水親油材料的研發，用于對水體中油污的清理。今天你將要向公司高層陳述你所設計的這種超疏水親油材料。（提示：發泡材料為佳，質量輕，在水中不會因為重力作用而下沉）”。這個思考題的目的是讓同學設計一種超疏水親油材料，結合上去年中海油的漏油事故，讓學生對這個題目的現實意義有更深層次的理解。同學們在表現形式上也有更多的選擇。然后，將學生進行合理分組，由小組組成討論大組，大組人數控制在20人左右。將討論題目布置給學生，并使學生明確教學目標以及自己所要做的事情。學生在討論課前所要做的準備就是大量收集與題目相關的資料和信息，并對這些材料進行歸納整理，準備進行討論。

2.小班討論過程中教師的組織和學生的參與。討論過程中學生是主體，這就既要求他們積極主動地表達自己的觀點，又要求他們能認真仔細地傾聽別人的看法。教師則主要負責討論的組織和引導，把握討論進展的程度，在恰當的時機給予適當的指導，力求使每一位學生都參與到討論中來。研討進行的過程中，要將主題發言、點評和自由討論相結合。在討論中我們的具體方法是：先由每個小組選出一人，關于討論題目進行5分鐘的觀點陳述或說明；再進入自由提問時間；小組成員（未做陳述者）提出問題，也可指定其他任一小組成員（未做陳述者）回答，也可以搶答（但也必須是小組內未做陳述者），若小組只有一人，則陳述、提問及回答等全部由自己完成；如此循環，直至每個小組成員都回答一次問題，結束；最后每小組選出一名成員，針對剛才的討論進行總結，時間為2分鐘。學生在討論課環節的成績占期末成績的10%，討論課環節的成績包括兩部分：評委給分加上討論中發言、提問等表現的加分；任課教師、助教、高年級研究生（友情客串）組成評委組，評委給分由每位評委給分，去掉最高分和最低分后的平均值。討論的形式可以多種多樣，實驗證明學生們各方面才能都遠遠超出我們的預想，各個組的內容都很豐富、形式也很多樣化，如：小品、相聲、話劇、訪談、歌曲等等。將高分子物理的相關知識通過這些新穎的形式表現出來，這樣既能使學生較為準確的掌握，課堂氛圍又輕松有趣，又能充分調動他們的積極性和主動性。通過小班研討課，同學們紛紛表示得到了很多收獲。臺上的同學表演的精彩紛呈，臺下的同學提問也非常的熱烈。每個同學都加入到了這次活動中來。最后經過評委現場打分決出了“最佳創意獎”、“最佳全能獎”、“最佳辯手”的獎項，并給獲獎的團隊頒發了獎品。

3.小班討論課后的總結與展望。同學們對“小班討論”課給予了很高的評價，總結之后可以用“新穎、有趣、豐富”三個詞來形容。“新穎”是指選題的創新性，援引一位同學的話：“我從未上過如此有趣的課程，原以為高分子物理都是嚴肅而枯燥的，沒想到和生活如此貼近，我們學習更有勁兒了！希望這種形式的課程能夠多一些。”“有趣”體現在表現形式的多樣性。每個青年人都是一個有待開發的小宇宙，在這次討論課中，作為老師也有很多收獲，我們看到了每個學生身上的潛力，更堅定了我們作為一名教師的使命感和光榮感。小班討論課同學們呈現的知識用“豐富”來形容一點也不為過。同學們在資料的收集和查找上也花費了一番功夫，調動了網絡、紙質圖書、四川大學數據庫等一切資源。經過討論課，無論是老師還是學生都覺得獲益匪淺。小班討論課結束后，根據收集的學生的反饋，結果表明我們在“高分子物理”課程的教學中采用的“大班授課、小班研討”的教學模式達到預期的目的，現有的討論題目在近幾年仍適合在其它班級繼續討論。今后教學中的應進一步加強“小班討論”，一方面拓寬討論內容，另一方面在討論形式上引入辯論等形式。這正是小班討論式教學法與大班講授法的區別之處，在成績的評定時側重的是學生在討論過程中的表現，而非討論的結果；這就要求在評價討論結果的同時，對學生在整個討論過程中的態度、思維過程、行為細節等進行相應的記錄與評價，所以如何更科學合理地評定小班討論中學生的成績是值得今后商榷的問題。

大學是培育人才的最高殿堂，而大學教育的成功并不僅僅由考試成績的優劣來衡量。跳脫出讓學生在課堂上“吃大鍋飯”的教學模式而重視每一個學生的個體關懷是助力學生走向成功的重要途徑。激發學生的創造力并給與他們更廣闊的舞臺是這次高分子物理“小班討論課”的核心價值所在。而我們也在教學改革的道路上成功的邁出了第一步。

參考文獻：

[1]張志明，徐天鳳，李婷婷.高高分子教學中開設小班研討課的意義探討[J].廣東化工，2012，40（13）：197-203.

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關鍵詞：保水劑；抗旱；節水；緩釋

中國分類號：TQ326　文獻標識碼：A　文章編號：1672-3198(2009)10-0051-01

1　引言

保水劑作為一種化學節水技術，于20世紀70年代在美國農業部北方研究中心開發成功。隨后美國、日本、法國等國家對保水劑在農林業中的應用進行了大量的研究，并進行了大面積的推廣使用。國內對保水劑的研究開始于20世紀80年代中期，目前大部分產品已有一定規模。在“八五”和“九五”期間共在全國示范推廣達1100多萬畝。目前，土壤固化劑、復合土工膜料、坡面積雨固土材料、植物蒸騰抑制劑、種衣劑等大批保水劑已經在我國農林業中得到了實際應用。

2　保水劑的一般性質

保水劑是一種具有三維交聯網狀結構的新型功能高分子材料，采用含有羧基、羥基或氨基等的親水性單體，在引發劑和交聯劑的作用下，通過聚合、交聯等化學反應而形成。高吸水性樹脂能通過水合作用迅速吸收自重幾百倍乃至上千倍的水而呈凝膠狀，常壓下對其施加壓力，水也不會從凝膠中逸出，常稱其為高吸水性聚合物。高吸水性材料或超強吸水樹脂等。

保水劑作為農作物干旱時的“微型水庫”，具有應用范圍廣，高保水性，改良土壤，促進生長，節約肥料等多方面優點。據資料顯示，在相同水肥條件下，使用保水劑可明顯增加作物產量。增產幅度達10％～30％。節水節肥5％～20％#在花卉等經濟作物上，使用保水劑可明顯延長澆水時間(3天～7天)，花蕾大，持續時間長，經濟效益高I在旱農試驗區開展的保水劑應用試驗。結果顯示保水劑對保蓄雨水效果較好，尤其促使了作物生長后期根區土壤水分的補充和提高。

近年來由于新原料的選用和材料的復合化，保水劑的類別不僅包括傳統的淀粉類、纖維素類、合成類(聚丙烯酸類、聚丙烯酰胺類等)。還包括生物降解類(氨基酸類、殼聚糖類等)、有機一無機復合類、緩釋功能類(腐殖酸類)。保水劑的聚合工藝主要有水溶液聚合法和反相懸浮聚合法，也可采用輻射引發聚合、微波引發聚合以、噴霧聚合、高溫快速反應法等方法。目前，國內生產和供應保水劑的廠家多達40多家，主要有勝利油田長安集團、北京裕德隆科技發展有限公司、河北科瀚樹脂有限公司、天津晨光化工有限公司等。

3　保水劑的發展現狀

現在我國實施農業生態環境建設、農業結構調整和中西部開發戰略，農業重點推廣旱作節水技術，而抗旱保水技術是其重要內容。近年來，保水劑越來越受到農業領域的重視，研究重心也開始從如何提高保水劑的性能向其在農林業的實際應用轉移。有關保水劑的研究進展主要集中在以下幾個方面：

3.1　開發保水劑的制備新方法

新的制備方法要在保證產品具有優良的吸水保水性能的基礎上，提高吸水速率、改善耐鹽堿性能和產品凝膠強度以及熱穩定性能，目前主要采用以下措施：引人非離子型親水基團到主鏈上；使用含有大量親水基團交聯劑；用表面活性劑對樹脂進行外層處理等。天津三農金科技有限公司用玉米淀粉作原料，在引發劑作用下，用乙烯或丙烯單體在淀粉的天然高分子骨架上接枝共聚，最后接枝共聚物靠爆聚放熱自交聯，從而生產出高效抗旱保水劑。該方法稱為原子經濟反應，實現了清潔生產。楊瑞成等利用高溫快速反應法成功制備了聚丙烯酸／蒙脫上高吸水性納米復合材料。在外界溫度為20℃時，該復合材料水凝膠所需干燥時間為128h,此復合材料可望廣泛應用于西部高溫干旱地區的沙漠化治理。

3.2　研究保水劑的有機一無機復合

通過有機一無機復合方法，可制備出性能優良、成本低廉、實用性強的吸水材料。趙娜制備出了白鱔泥／(丙烯酸一丙烯酰胺)高吸水保水材料，吸蒸餾水的倍數可以達到1900左右，同時吸自來水倍數可以達到380倍左右，吸生理鹽水能夠達到124倍，在4000r／min的情況下離心1h后，其保水能力為98.97％。內蒙古水利科學研究院首次采用丙烯酸或丙烯酰胺與凹凸棒土合成有機一無機復合保水劑。抗鈣、鎂離子性能明顯提高，原料成本進一步降低，與環境更友好。產品吸水倍率≥400倍；吸鹽倍率≥70倍；該保水荊適合中國西部年降水量小于400mm，降雨比較集中，沙漠化、鹽堿化嚴重的特點。

3.3　將常量元素、微量元素、植物生長調節劑、殺蟲劑、殺菌劑等添加到保水劑中，實現其多功能化

制備多功能化保水劑主要有兩種方法：一種是進行簡單的包裹；另一種是使兩者發生某種形式的化學反應。林晶將保水劑與化學肥料按比例配合制得了既能吸水保水抗旱保墑，又具有緩釋肥料功效的保水緩釋肥，并以藥用植物板藍根為試驗對象進行盆栽試驗，對其保水效應及板藍根生長狀況進行觀察分析，得出了保水緩釋肥可以提高土壤的水分利用率、合理釋放土壤有效養分、促生長作用明顯的結論。

3.4　研究高吸水性樹脂在實際應用中與土壤、作物、肥料等的效應問題，以及對灌溉模式。耕作制度和農業設施等的影響

目前國內關于保水劑的實際應用的研究大多集中在增加入滲、抑制蒸發等方面。但是大面積推廣應用尚缺少理論基礎與技術指導。莊文化采用離心機法，分別研究了聚丙烯酸鈉與聚丙烯酰胺在不同的條件下對砂土、壤土、黏土持水能力的影響。結果表明高分子對砂土的作用效果要優于壤土與黏土，因此大面積推廣應用應首先選擇在土壤偏砂的地區，實驗證明8／1萬～20／1萬用量效果較好其高分子吸持水分的約83.7％可釋放出供植物利用。楊瑞香等以華南赤紅壤為基質，采用盆栽法研究了保水劑對桉樹幼苗抗寒生長及存活率的影響。結果表明保水劑可以有效提高華南赤紅壤的保溫性能，有利于桉樹苗木抗寒生長。