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篇(1)

【關(guān)鍵詞】無機(jī)非金屬材料；研制；性能表征

引言

這些年，干法靜電噴涂是一類先進(jìn)的涂搪技術(shù)在搪瓷技藝中廣泛的被應(yīng)用。碳酸鈣是一類重要的無機(jī)非金屬材料，作為工業(yè)制品的關(guān)鍵填充劑與助劑。搪瓷性能的好壞直接關(guān)系到搪瓷粉末的發(fā)展和銷量[1]，所以對其性能的測試及置換的配方調(diào)配都是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。鑒于此，本文對無機(jī)非金屬材料的研制與性能表征進(jìn)行分析與探究具有較為深遠(yuǎn)的意義。

1、無機(jī)非金屬材料低溫靜電搪瓷的研制與性能表征

1.1基本研制原理

低溫靜電搪瓷的研制關(guān)鍵在于新型先進(jìn)的靜電粉末噴涂法。這種方法是根據(jù)粉末涂料在高壓靜電場條件下通過感應(yīng)起電或者摩擦起電，同時讓接地的被涂抹物擁有和粉末涂料相反的電荷[2]。本實(shí)驗(yàn)所使用的就是通過電暈放電式荷電靜電粉末噴槍。這類噴涂工藝憑借壓縮空氣把搪瓷粉末利用管道傳輸?shù)綆в胸?fù)電的高壓噴槍例，讓它擁有負(fù)電荷然后噴射出，被涂抹在帶有正電荷的凈坯上，從而構(gòu)成了均衡的瓷粉層，通過燒紙最終得到了瓷器表面光滑、亮度很好的成品。當(dāng)粉末涂料通過靜電粉末噴槍給被涂物進(jìn)行涂抹時，帶電荷的粉末涂料被添加進(jìn)帶相反電荷的被涂物表層，之后被涂物進(jìn)入烘烤爐例讓粉末涂料融化流平或者交聯(lián)固化成膜狀。這是目前國內(nèi)外使用的最多、最普遍的一種粉末涂料涂裝方式。具體操作流程見圖1-1、1-2所示

圖1-1手動靜電噴槍使用經(jīng)過

a- 靜電式噴槍 b-電離出的負(fù)氧離子 c-帶電搪瓷粉末 d-附帶有搪瓷顆粒的部件

圖1-2靜電噴涂的簡單配置

1.流化粉桶 2.噴粉間 3.待涂部件 4.噴槍；Q：粉末流化率 n：沉積效率

1.2靜電干粉搪瓷的優(yōu)勢與性能表征

靜電干粉涂搪的技藝特征就是需要的粉量不多，瓷粉的使用率可以達(dá)到95%以上，工業(yè)品的品質(zhì)較好[3]，底坯提前處理簡單方面，屬于涂搪技藝的跨越式改進(jìn)，是以后國內(nèi)外大、中型搪瓷生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)目標(biāo)。因?yàn)檫@類涂搪技藝是根據(jù)基板和瓷釉粉末之間的靜電作用而引發(fā)粘附的原理，一般需要讓瓷釉粉末擁有很好的絕緣電阻率，大概是1014至1016歐姆.厘米。不然粘附于基板處的瓷釉就會因?yàn)槿狈﹄姾啥袈湎聛?。所以，必須在粉末的外層覆蓋上一層高電阻的有機(jī)聚合物，從而提升瓷釉的絕緣電阻。靜電噴涂技藝有著過去的干法、濕法涂搪技藝所沒有的顯著優(yōu)點(diǎn)：①在很好的光澤度、勻稱的色彩、相一致的瓷壁厚度上，這項(xiàng)工藝都擁有其獨(dú)特的效果[4]。②它在某些程度很好的降低了能源損耗，節(jié)約了一定勞動力。③瓷釉粉的使用率很高，同時可以在密封體系中完成回收再利用，減少了不必要的污染，主要是因?yàn)閲姺凼依昧嘶厥昭b備；④瓷壁較薄，材料的使用少，被噴涂的部件沒有留下死角部分。⑤有關(guān)的金屬坯件的前期提前處置需要不多。更加顯著的優(yōu)點(diǎn)是，它能夠滿足不間斷大規(guī)模生產(chǎn)工業(yè)品制造的需求，和傳統(tǒng)工藝比較它的工序更加簡單高效?？偠灾褪牵兄勘诤穸葎蚍Q、表層品質(zhì)好、耐酸堿腐蝕性、機(jī)械性能好、成品的使用期限長、無污染與生產(chǎn)效率高。具體見圖1-3：

圖1-3靜電噴涂和過去涂搪方式的有關(guān)性能對比

靜電搪瓷粉末老化的問題一般可以經(jīng)過以下方式來有效處理：添加固化劑、增添催化劑、提升溫度、預(yù)水解玻璃料表層。

2、無機(jī)非金屬材料碳酸鈣的研制與性能表征

2.1人工合成高聚物聚乙二醇對于碳酸鈣晶體培育的調(diào)節(jié)

碳酸鈣不但是礦物質(zhì)中關(guān)鍵的一類，而且也是一類非常關(guān)鍵的無機(jī)非金屬材料，是工業(yè)品中的關(guān)鍵填充劑與助劑。它作為一類重要的無機(jī)填料，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在橡膠、涂料、油墨、日用化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)上。隨著以上行業(yè)的迅速發(fā)展，碳酸鈣制品正走向粒徑極細(xì)化、晶型多樣化和表明改性目標(biāo)發(fā)展[5]，讓它不僅有填充效果還有很好的補(bǔ)強(qiáng)性。為了適應(yīng)多用途，調(diào)節(jié)晶體的培育化學(xué)工作已經(jīng)在國內(nèi)外開展起來了，擁有一定構(gòu)造的有機(jī)表層包括自組裝單分子膜、LB膜、生物大分子和某些離子、蛋白質(zhì)等被普遍的用來當(dāng)成模板調(diào)控碳酸鈣的晶體培育。另外能夠阻擋碳酸鈣結(jié)晶形狀相互變化，以此獲得亞穩(wěn)定狀態(tài)的結(jié)晶形狀。這些年，人工合成的高聚物在礦化中被普遍的使用，研究證明，擁有低分子量的聚合物添加劑能夠有效促進(jìn)碳酸鈣晶體的成長[6]。其中聚乙二醇就屬于這種聚合物，無毒，是非離子表面活性劑，有親水基團(tuán)與疏水基。碳酸鈣的結(jié)晶發(fā)生在室溫條件下，利用直接沉淀的方式完成。先調(diào)配實(shí)驗(yàn)需要的所有PEG溶液，然后2.22gCaCl2（0.02mol）和2.12gNa2CO3（0.02mol）分別溶于100mL上面的溶液里。然后把Na2CO3（100ml，0.2M）溶液在磁力攪動中慢慢滴進(jìn)CaCl2（100mL，0.2M）溶液。攪動10分鐘后把溶液密封，經(jīng)過一天后的沉淀抽濾，從而得到碳酸鈣沉淀，使用多次蒸餾水與無水乙醇洗滌。然后干燥。

2.2不同分子量的PEG體系中獲得的碳酸鈣晶體的表征

不同分子量的PEG的濃度調(diào)控在0.5%左右[7]。在PEG10000體系中獲得的碳酸鈣晶體，大部分是斜方六面體形狀，顆粒大小不勻稱，規(guī)模的差距顯著，表層相當(dāng)粗糙，棱角不太分明。而在PEG6000的體系中，不但有方解石的特點(diǎn)吸收峰，還有球霰石的吸收峰。因而得出結(jié)論，在PEG10000與PEG20000D的體系引發(fā)下，得到的CaCO3晶體是方解石晶型，屬于高分子量的PEG體系有助于方解石晶型的穩(wěn)固。

結(jié)語

通過本文探究，認(rèn)識到無機(jī)非金屬材料的研制的經(jīng)過，因此對其性能表征進(jìn)行加強(qiáng)便顯得極為重要。然而，這是一項(xiàng)較為系統(tǒng)的工作，不能一蹴而就，需要從多方面完善，比如人工合成對于碳酸鈣晶體培育。相信做好以上這些，無機(jī)非金屬材料的研制將能夠得到有效強(qiáng)化，進(jìn)一步為無機(jī)非金屬材料的發(fā)展奠定尤為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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篇(2)

料是一種具有優(yōu)良性能的能源材料，其在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有非常重要的地位，其不論是在建筑領(lǐng)域、信息技術(shù)領(lǐng)域還是在科研領(lǐng)域等都有著非常重要的作用，所以對于無機(jī)非金屬材料要加緊其研發(fā)的力度，以適應(yīng)當(dāng)前社會發(fā)展的需要。以下就主要的對無機(jī)非金屬才來的應(yīng)用現(xiàn)狀和其未來的發(fā)展的趨勢做研究分析。

關(guān)鍵詞：無機(jī)非金屬；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢；探析

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷的發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)τ谀茉吹男枨罅侩S著不斷地增大，無機(jī)非金屬材料在各個行業(yè)的發(fā)展中有著非常重要的作用，無機(jī)非金屬材料的良好的發(fā)展將對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著非常重要的作用，所以要加快無機(jī)非金屬材料的研究開發(fā)，為我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做保障。

1、無機(jī)非金屬材料概況

當(dāng)前無機(jī)非金屬材料已經(jīng)在各個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，無機(jī)非金屬材料主要的有以下幾個方面的優(yōu)點(diǎn)：整體性，無機(jī)非金屬材料具有比較穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，其一般不容易發(fā)生老化和風(fēng)化現(xiàn)象，在耐久性和有效性上也符合要求的標(biāo)準(zhǔn)，具有很強(qiáng)的整體性。防水性能，無機(jī)非金屬材料的結(jié)構(gòu)非常緊密，具有較好的防水滲透能力，其可以有效的防止雨水和地下水的滲透；防火性能，因?yàn)樵摬牧媳旧頌闊o機(jī)物，其是屬于非燃燒類的材料；耐候性強(qiáng)，無機(jī)非金屬材料使用的面積比較廣泛，其廣泛的應(yīng)用于溫帶、熱帶和寒帶，并且還能夠在干燥、潮濕等氣候比較差的環(huán)境中起作用；抗腐蝕性，無機(jī)非金屬材料的化學(xué)特性和物理特性決定其具有一定程度的防腐性；

2、無機(jī)非金屬材料應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料存在的問題

我國傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料在發(fā)展的過程中存在著很多的問題：首先其產(chǎn)品的等級比較低，在傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料中，大多數(shù)的產(chǎn)品的等級都是比較低的，比如：水泥的質(zhì)量，我國水泥的平均的強(qiáng)度僅為50%，而發(fā)達(dá)國家的水泥平均的強(qiáng)度占90%，其質(zhì)量嚴(yán)重的不合格；其次是資源的消耗和能源的消耗比較高，由于當(dāng)前資源的無序的開發(fā)和未充分的利用，造成了沒必要的能源的浪費(fèi)，在其能耗上更是有著大量的消耗。相應(yīng)的資源和能源的高消耗，從而是環(huán)境受到了嚴(yán)重的污染，這將直接的影響到人們的健康，造成不必要的疾病的發(fā)生。

2.2無機(jī)非金屬新材料研發(fā)存在的問題

我國當(dāng)前在無機(jī)非金屬材料的研發(fā)上雖然取得了不錯的成績，但是整體上距離發(fā)到國家還有很大的不足。其主要的表現(xiàn)在基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)相對的比較的落后，我國對于無機(jī)非金屬新材料的研究開發(fā)的起步比較晚，對于科研的費(fèi)用以及相應(yīng)的人力的投入還不是非常的充足，這也就嚴(yán)重的影響了無機(jī)非金屬新材料的開發(fā)的力度。另外我國的制備技術(shù)也比較的落后，其相應(yīng)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)的效率都比較低，這樣會嚴(yán)重的影響到無機(jī)非金屬材料產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率。此外就是無機(jī)非金屬材料的本身性能比較低，其相應(yīng)的品種也不齊全，在新材料的研發(fā)過程中要使用相應(yīng)的無機(jī)非金屬的原材料，許多關(guān)鍵的配套原材料還需要進(jìn)口，這樣就會導(dǎo)致材料的性能和質(zhì)量存在著不少的問題，同時還會受到技術(shù)和設(shè)備落后等條件的限制，這樣就嚴(yán)重的影響到非金屬材料研發(fā)的進(jìn)行。

3、無機(jī)非金屬材料發(fā)展的趨勢

3.1低維化發(fā)展

無機(jī)非金屬材料會向著低維化的方向發(fā)展，在低維化的發(fā)展上主要的表現(xiàn)在宏觀和微觀兩個方面，在宏觀上面低維化是從體材料向薄膜材料和纖維材料的發(fā)展，現(xiàn)代的信息功能器件一般如光電子和微電子等都是由集成化，在此期間主要所使用的就是薄膜材料。薄膜材料的特殊的作用主要的體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)材料也可以使用薄膜來改性，從而使結(jié)構(gòu)材料的整體的性能增強(qiáng)。另外作為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的主體的纖維同樣的也起著重要的作用，比如：光通信過程中的光信號的調(diào)制、放大以及選模等一般都是通過纖維來完成的，使其最終形成了纖維光網(wǎng)和光路。從其微觀上來講，無機(jī)非金屬材料的結(jié)構(gòu)和織構(gòu)上的尺寸都是非常小的，當(dāng)前人們更加的關(guān)注的是納米尺度上的材料，在無機(jī)非金屬材料主要的是向著納米材料的合成和組裝等方向發(fā)展。

3.2復(fù)合化發(fā)展

無機(jī)非金屬材料向著復(fù)合化的方向上發(fā)展是必然的發(fā)展趨勢，其復(fù)合化方向發(fā)展的最終是以應(yīng)用為目標(biāo)的，當(dāng)前無機(jī)非金屬材料已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到鋼筋混凝土以及鋼玻璃等方面，其主要的是使用有機(jī)高分子和無機(jī)玻璃纖維所組成，此種結(jié)構(gòu)材料為主的復(fù)合型材料比一般單一的結(jié)構(gòu)材料更加的具有使用的價值，更加的符合當(dāng)前時展的趨勢。

3.3智能化發(fā)展

材料的智能化已經(jīng)成為當(dāng)前人們所關(guān)注的焦點(diǎn)，材料的智能化主要是指材料性能的多元化，能夠接受到外部環(huán)境變化的信息，并且能夠及時的進(jìn)行反饋。智能化功能材料大部分為多片壓電以及鐵電陶瓷的復(fù)試結(jié)構(gòu)，當(dāng)前的主要的發(fā)展方向是建筑材料的智能化的發(fā)展，提高建筑材料的安全的使用性能。

3.4節(jié)能和降耗方向的發(fā)展

傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料是一個環(huán)境污染嚴(yán)重以及相對的能耗比較高的發(fā)展領(lǐng)域。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，在各個行業(yè)中的發(fā)展中要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的理念，為此就要改變傳統(tǒng)比較落后的經(jīng)營的理念和生產(chǎn)方式。在未來無機(jī)非金屬材料中的發(fā)展中，要進(jìn)行科研研發(fā)的力度，探索出相對污染小并且能耗低的新型的合成工藝，從而使產(chǎn)品的性能得到提高，使無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)更加的合理完整。

總結(jié)

無機(jī)非金屬材料由于其良好的性能，以及被應(yīng)用到生產(chǎn)生活中的各個領(lǐng)域中，其對于我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展起著非常重要的作用，其的發(fā)展帶動了各個科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新，推動了科學(xué)技術(shù)的快速的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇(3)

關(guān)鍵詞：特色改革；地區(qū)文化；辦學(xué)特色；專業(yè)實(shí)踐體系構(gòu)建

無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)是一門實(shí)踐性與應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。在國內(nèi)，一直以來無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)都存在雷同的培養(yǎng)模式，大多院校都開設(shè)《工廠設(shè)計》《材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)》《熱工基礎(chǔ)與設(shè)備》《粉體工程》《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》《無機(jī)材料測試技術(shù)》等專業(yè)基礎(chǔ)課程和實(shí)踐課程，無特色的專業(yè)教育模式導(dǎo)致學(xué)生的核心競爭力不強(qiáng)。

為了培養(yǎng)具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的高級技術(shù)應(yīng)用型人才，眾多開設(shè)該專業(yè)的院校在培養(yǎng)計劃中實(shí)踐環(huán)節(jié)的體系構(gòu)建、實(shí)踐課程中實(shí)踐內(nèi)容及教學(xué)大綱的修改等方面提出了一些實(shí)踐改革措施。哈爾濱理工大學(xué)提出從畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計環(huán)節(jié)入手，推動深化專業(yè)平臺課程體系的改革；重慶大學(xué)提出優(yōu)化現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課程、構(gòu)造能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的設(shè)計型實(shí)驗(yàn)等改革方式；沈陽化工大學(xué)提出通過增設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)和增加綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性的方式進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)教育的培養(yǎng)模式探索等。

一、結(jié)合地區(qū)文化和辦學(xué)特色制訂改革方針

事實(shí)上，無機(jī)非金屬材料是一個龐大的材料體系，包括水泥、玻璃、陶瓷、納米粉體等，有傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料之分。因此，在制訂專業(yè)培養(yǎng)計劃時若能根據(jù)各自的發(fā)展特點(diǎn)及側(cè)重方向，在開設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)課程的同時注重專業(yè)課程和實(shí)踐體系的特色建設(shè)，能夠幫助培養(yǎng)出針對性更強(qiáng)的工程師人才。

景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院依托于“瓷都”的地區(qū)特色，是以“陶瓷”為辦學(xué)特色的本科工科院校，其無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)相應(yīng)制訂了圍繞“陶瓷材料”的培養(yǎng)模式，在傳統(tǒng)專業(yè)課程之外，開設(shè)了如“陶瓷工藝學(xué)”“建筑陶瓷工藝學(xué)”“特種陶瓷工藝學(xué)”“工廠設(shè)計概論”等“陶瓷”相關(guān)特色課程。因此，專業(yè)實(shí)踐體系的改革和創(chuàng)新應(yīng)結(jié)合本校的教學(xué)特色，以此作為實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革創(chuàng)新立足點(diǎn)，充分發(fā)揮學(xué)院地區(qū)文化和專業(yè)特點(diǎn)，才能更好地實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)“應(yīng)用型”本科工程人才的目的。

二、以多媒體數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的實(shí)踐體系特色改革

無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)主要是培養(yǎng)具備無機(jī)非金屬材料工程學(xué)科的基本理論、基本知識和基本技能，能在無機(jī)非金屬材料結(jié)構(gòu)研究與分析、材料的制備、材料成型與加工等領(lǐng)域從事材料生產(chǎn)、工程設(shè)計、科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和經(jīng)營管理等方面工作的高級工程技術(shù)人才。

因此，在專業(yè)培養(yǎng)上，可以根據(jù)材料的制備與加工特點(diǎn)，收集材料成型加工和制備的生產(chǎn)工藝流程和儀器設(shè)備相關(guān)的多媒體數(shù)據(jù)，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫。多媒體數(shù)據(jù)庫的建立將豐富專業(yè)軟件力量，同時將多媒體教學(xué)文件融入專業(yè)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)中，課堂教學(xué)將更加豐富，實(shí)現(xiàn)以多媒體數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的實(shí)踐體系特色改革。

以本校為例，根據(jù)“陶瓷”專業(yè)特色，針對建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、日用瓷、特種陶瓷行業(yè)，經(jīng)多媒體后期處理，結(jié)合Flash相關(guān)技術(shù)，研制出一套靜動態(tài)結(jié)合、囊括各類陶瓷生產(chǎn)工藝和陶瓷生產(chǎn)儀器設(shè)備的多媒體教學(xué)課件，并以此建立無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的多媒體數(shù)據(jù)庫，開展以多媒體數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)改革。實(shí)踐主要從兩方面入手，首先在專業(yè)課程的實(shí)踐改革方面，可以將多媒體數(shù)據(jù)庫融入專業(yè)基礎(chǔ)課程中，如《建筑陶瓷工藝學(xué)》《陶瓷工藝學(xué)》《特種陶瓷工藝學(xué)》《工廠設(shè)計概論》的課程中，并調(diào)整和修訂四門課程的教學(xué)大綱和課程計劃，制訂出更加適合應(yīng)用實(shí)踐型工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式的專業(yè)教學(xué)課程新體系。

在專業(yè)實(shí)踐課程改革方面，調(diào)整《認(rèn)識實(shí)習(xí)》的相關(guān)實(shí)習(xí)內(nèi)容，制訂《認(rèn)識實(shí)習(xí)》教學(xué)大綱?！墩J(rèn)識實(shí)習(xí)》課程一般開設(shè)于專業(yè)課程之前，學(xué)生還未接觸到專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，常導(dǎo)致實(shí)習(xí)過程走馬觀花、印象不深、認(rèn)識不夠等問題。將多媒體數(shù)據(jù)庫加入到《認(rèn)識實(shí)習(xí)》的課程內(nèi)容中，讓學(xué)生進(jìn)廠參觀實(shí)習(xí)前，根據(jù)實(shí)習(xí)項(xiàng)目首先開展統(tǒng)一的多媒體認(rèn)識實(shí)踐過程，有效地提高了認(rèn)識實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)效率。同時，可以增設(shè)《多媒體開放性實(shí)驗(yàn)》這門獨(dú)特的專業(yè)實(shí)踐課程作為專業(yè)選修課程。將多媒體數(shù)據(jù)庫與陶瓷工廠模型結(jié)合，制訂《多媒體開放性實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱、授課計劃和管理細(xì)則，供學(xué)生在課堂之外進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)和消化相關(guān)專業(yè)知識。也能幫助學(xué)生在涉及工廠設(shè)計，如《畢業(yè)設(shè)計》等實(shí)踐環(huán)節(jié)中有效合理地開展相關(guān)工作，做到有物可依，有規(guī)可循。

三、以專業(yè)基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)的專業(yè)實(shí)踐體系的構(gòu)建

當(dāng)前，大多數(shù)學(xué)校都面臨實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境條件不足，與企業(yè)的產(chǎn)學(xué)合作教學(xué)不到位，工程教育培養(yǎng)的人才與工程實(shí)踐脫節(jié)，不適應(yīng)工業(yè)、工程一線的需要等問題。

學(xué)校設(shè)有專門的實(shí)習(xí)類別課程，如，認(rèn)識實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)。認(rèn)識實(shí)習(xí)常常開課較早，學(xué)生還未接觸到任何專業(yè)課程之前就下到各個工廠進(jìn)行感性認(rèn)識，這種做法的利弊是可以讓學(xué)生首先對本專業(yè)有個感性的認(rèn)識，但卻容易導(dǎo)致學(xué)生走馬觀花，且一般學(xué)生人數(shù)較多，往往造成學(xué)生實(shí)習(xí)的盲目性，一般都會造成認(rèn)識不深的情況。生產(chǎn)實(shí)習(xí)也有相同的問題，常常開課較早，與專業(yè)理論知識脫鉤，學(xué)生抓不住重點(diǎn)。

因此，就專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整實(shí)踐實(shí)習(xí)的開課時間，要配合相關(guān)專業(yè)課程的理論教學(xué)時間，同時應(yīng)新增教學(xué)實(shí)習(xí)課程，教學(xué)實(shí)習(xí)在很多工科院校都有設(shè)立，該實(shí)習(xí)是專門為課堂教學(xué)服務(wù)的。

專業(yè)課程中尤其是與材料生產(chǎn)制備加工有緊密聯(lián)系的課程，如，大多數(shù)院校都開設(shè)的《工廠設(shè)計概論》《熱工基礎(chǔ)與設(shè)備》等，應(yīng)配備相應(yīng)的教學(xué)實(shí)習(xí)內(nèi)容。該教學(xué)實(shí)習(xí)類似于認(rèn)識實(shí)習(xí)，但卻內(nèi)容與形式截然不同，學(xué)生通過分組在生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行分散實(shí)習(xí)，在1～2個星期的時間內(nèi)全部待在工廠，期間需完成所在車間的“工廠設(shè)計”、標(biāo)出主要設(shè)備的位置和型號、分清各個工位及工作內(nèi)容、了解所在車間的工藝流程及易出現(xiàn)的生產(chǎn)問題，讓學(xué)生帶著問題深入現(xiàn)場。這樣既能將專業(yè)課程與實(shí)踐完美地結(jié)合，同時又能讓學(xué)生在教學(xué)實(shí)習(xí)中完成工廠設(shè)計相關(guān)內(nèi)容，也為學(xué)校解決了畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的相關(guān)問題。

四、工程型人才培養(yǎng)模式在專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的特色構(gòu)建

隨著高等教育大眾化，傳統(tǒng)單一“大鍋飯”的教育方式顯然不適應(yīng)現(xiàn)代專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展及多層次學(xué)生的培養(yǎng)需求。對于不同層次的學(xué)生應(yīng)提出不同的培養(yǎng)方案，因材施教。

對于培養(yǎng)研究型人才可以沿用目前采用3+1的培養(yǎng)方式，對培養(yǎng)應(yīng)用型的工程骨干人員來說，可推行2.5+1.5的培養(yǎng)方式改革，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)周期至1.5學(xué)年。具體體現(xiàn)在對專業(yè)課程進(jìn)行學(xué)時的修整和課程的整合，精簡專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)出更加符合學(xué)生個性化特點(diǎn)及發(fā)展要求的各層面社會人才。

在1.5的培養(yǎng)模式下增加實(shí)驗(yàn)室專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。實(shí)踐可以根據(jù)地區(qū)特色，發(fā)揮所長。以本校為例，依靠“瓷都”的特色，構(gòu)建系列以普通陶瓷為主即以“坯、釉”相關(guān)為主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加《釉料配方實(shí)訓(xùn)》《坯料配方實(shí)訓(xùn)》《燒成實(shí)訓(xùn)》《陶瓷裝飾技能實(shí)訓(xùn)》等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過聘用有經(jīng)驗(yàn)的教師，根據(jù)現(xiàn)有市場上對“坯、釉”的要求有針對性地設(shè)計實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生學(xué)得更有實(shí)用性，激發(fā)學(xué)生興趣。同時開展專題實(shí)習(xí)，針對實(shí)驗(yàn)中存在的問題，選擇一些突出問題，讓學(xué)生通過現(xiàn)場分析研究、查資料，甚至通過簡單的工藝實(shí)驗(yàn)，來提出解決這些問題的切實(shí)可行的方案，找到解決問題的關(guān)鍵，讓實(shí)驗(yàn)做得更具目標(biāo)性和設(shè)計性。

總之，在整個教育改革過程中要突出實(shí)踐性，但一定要抓住“具備基本的理論基礎(chǔ)知識”這條主線不放，不能過于“實(shí)踐”，因此需要制定有針對性的培養(yǎng)計劃和教學(xué)大綱。以教育學(xué)生、教育好學(xué)生，全面調(diào)動學(xué)生興趣為本次教育改革的主導(dǎo)思想，以教育出既滿足市場需求又具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識的學(xué)生為改革的最終目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬雷，馬偉民，張永明，等.無機(jī)材料專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的探索.中國現(xiàn)代教育裝備，2011（21）：81-83.

[2]湯卉，董麗敏，吳澤.21世紀(jì)無機(jī)非金屬材料專業(yè)實(shí)踐教學(xué)探索.黑龍江高教研究，2004（4）：86-87.

篇(4)

【關(guān)鍵詞】質(zhì)子導(dǎo)電性；無機(jī)非金屬材料；發(fā)展；應(yīng)用

科技的高速發(fā)展，使更多高性能的材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用成為可能。無機(jī)非金屬材料以其優(yōu)良的耐腐蝕性等特點(diǎn)被應(yīng)用在防腐工程特別是管道防腐之中，這種材料其實(shí)又稱陶瓷材料，有傳統(tǒng)陶瓷與精細(xì)陶瓷之分。無機(jī)非金屬材料具有其他材料無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在聲、電、光、磁等方面都具有特殊的功能，其中質(zhì)子導(dǎo)電性無機(jī)非金屬材料十分具有研究價值。

1 質(zhì)子導(dǎo)電性的無機(jī)非金屬材料發(fā)展概述

關(guān)于質(zhì)子導(dǎo)體的研究早在20世紀(jì)初就已經(jīng)出現(xiàn)并尋找到了銀離子導(dǎo)體，其中還具有現(xiàn)今為止常溫下最高的導(dǎo)電率的導(dǎo)體。但是銀離子導(dǎo)體在性能上很不穩(wěn)定，價格又很高，很快就被后來出現(xiàn)的銅離子導(dǎo)體給取代。銅離子導(dǎo)體中存在著迄今為止具有最高導(dǎo)電率的固體電解質(zhì)，因?yàn)槠渚哂信c銀離子導(dǎo)體相似的性質(zhì)，價格有比其低很多，故收到了人們普遍關(guān)注，之后又發(fā)現(xiàn)了其他的離子導(dǎo)體，質(zhì)子導(dǎo)電體是在20世紀(jì)70年代被發(fā)現(xiàn)的[1]。最近幾年全球都十分關(guān)注能源相關(guān)的研究領(lǐng)域，具有質(zhì)子導(dǎo)電性的無機(jī)非金屬材料在功能上又十分特別，所以對這一領(lǐng)域的研究一直未中斷過。

到目前，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的質(zhì)子導(dǎo)電性的無機(jī)化合物主要包括：水合物型、氫鍵型、β-Al2O3型、氫嵌入型、晶格缺陷型，下面對這幾種類型簡單加以介紹。

水合物型的導(dǎo)電體，它的構(gòu)造之中含有一些結(jié)晶水，如果在通電的狀態(tài)下，水分子之間就會通過質(zhì)子傳遞來導(dǎo)電。這一類型的導(dǎo)體如果在室溫的條件下，導(dǎo)電率會相當(dāng)高，而如果溫度在此基礎(chǔ)上升高，其結(jié)構(gòu)之中的結(jié)晶水很容易流失，導(dǎo)電率就會明顯的下降。

氫鍵型的質(zhì)子導(dǎo)體是通過氫鍵連接離子團(tuán)或者分子，使其形成鏈狀或者是骨架類的結(jié)構(gòu)，同樣可以在通電的條件下，利用質(zhì)子傳遞導(dǎo)電。氫鍵在高溫時容易遭到破壞，使其本來連接在一起的結(jié)構(gòu)分解，導(dǎo)電率會相應(yīng)的降低。

β-Al2O3類的質(zhì)子導(dǎo)體可以分為三種類型，而當(dāng)制備的方法不一樣的時候，又可以分成兩種不同的類型。這其中的各種類型都具有高低不同的導(dǎo)電率，出現(xiàn)這種不同是由于結(jié)構(gòu)中的質(zhì)子能量降低，形成低能擴(kuò)散的途徑[2]，所有的類型在溫度升高時都會降低其導(dǎo)電的效率。

氫嵌入型的質(zhì)子導(dǎo)體中H+體積很小，對于部分晶體晶格的間隙可以很輕易的嵌入其中，在通電的條件下，H+會在晶體間隙之中進(jìn)行定向的移動，從而導(dǎo)電。氫嵌入類型的導(dǎo)電體導(dǎo)電是通過電子進(jìn)行導(dǎo)電為主，其質(zhì)子的導(dǎo)電性很低，所以應(yīng)用的價值也不大。

晶格缺陷型的質(zhì)子導(dǎo)體，比之前的幾種具有質(zhì)子的導(dǎo)電性質(zhì)的無機(jī)化合物發(fā)現(xiàn)的要晚，那些含氫的導(dǎo)體在高溫的狀態(tài)下會降低其導(dǎo)電性或者導(dǎo)電性直接消失，所以不適合在高于300攝氏度的狀態(tài)下應(yīng)用。后來發(fā)現(xiàn)的氧化物燒結(jié)體在一定條件下呈現(xiàn)電子導(dǎo)電性，但是當(dāng)處于高溫狀態(tài)下，會產(chǎn)生水蒸氣或者氫氣，這時其電子的導(dǎo)電性就會降低，而質(zhì)子的導(dǎo)電性反而增加，溫度如果達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，就能夠基本上完全顯示質(zhì)子的導(dǎo)電性[3]。由于這種材料可以在高溫狀態(tài)下導(dǎo)電，所以在應(yīng)用價值方面很高，也在現(xiàn)實(shí)中得到相應(yīng)的應(yīng)用，并取得一定成就。

2 質(zhì)子導(dǎo)電性無機(jī)非金屬材料的應(yīng)用

2.1 氫傳感器

一些陶瓷以SrCeO3、CaZrO3、BaCeO3作為母體，它們是固體的電解質(zhì)，其中一端的H2壓力較大，是負(fù)極，而另外一端的H2壓力則較小，就是正極，從而形成了氫濃差電池。可以用測試電池對這種氫傳感器進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣的電池性能穩(wěn)定，又是固體的電解質(zhì)，所以使用起來特別方便。

2.2 含有氫化合物的傳感器

這種測試電池可以測試氫的含量，特別是可以在高溫狀態(tài)下測試空氣中的氫化物，比如空氣中的碳?xì)浠衔锘蛘咚羝鹊?。可以通過電動勢的計算得出空氣中水蒸氣的含量，也可以在工業(yè)中加以應(yīng)用，比如在工業(yè)燒結(jié)的過程中，為了提高熔融金屬的品質(zhì)，去除其中的氫，就可以應(yīng)用這種傳感器測定其中的氫含量。

2.3 燃料電池的應(yīng)用

燃料電池多采用氧離子導(dǎo)體作為其電解質(zhì)，現(xiàn)在的燃料電池也會采用質(zhì)子導(dǎo)體作為固體電解質(zhì)，后者相比前者而言，在使用上要方便許多。因?yàn)橘|(zhì)子導(dǎo)體作為電解質(zhì)的這類燃料電池，它的燃料電極之上根本沒有水產(chǎn)生，所以燃料不需要進(jìn)行循環(huán)[4]。而且，如果從熱處理的角度來進(jìn)行考慮，燃料電池中具有碳?xì)浠衔锏?，如果產(chǎn)生氫氣就會當(dāng)作燃料被消耗，剩下的物質(zhì)可以產(chǎn)生其他有用的產(chǎn)品。

2.4 可以應(yīng)用在蒸汽電解產(chǎn)生氫氣中

用質(zhì)子導(dǎo)電性的無機(jī)非金屬材料方法，可以獲取極高純度的氫氣，那是由于這樣的電池之中，質(zhì)子是唯一可以由正極移動到負(fù)極去的導(dǎo)電體。

2.5 氫分離與氫泵

可以利用質(zhì)子導(dǎo)電性的無機(jī)非金屬材料制作出氫泵，只需要進(jìn)行一步操作，就可以在高溫的狀態(tài)下將氣體的混合物之中的氫氣分離出來，而且分離的速度和效率很方便控制。

2.6 應(yīng)用于蒸汽泵中

常溫常態(tài)下的水蒸氣可以通過在陽極進(jìn)行放電從而產(chǎn)生質(zhì)子，這些質(zhì)子可以移動到陰極那里去，并且在陰極發(fā)生反應(yīng)，通過空氣中的氧氣生成水或者是氫氣等等?？梢岳眠@種蒸汽泵去調(diào)節(jié)和控制高溫封閉環(huán)境的濕度，也有人在高放射條件下的同位素濃縮中進(jìn)行這一方法的應(yīng)用研究。

2.7 氫化或者脫氫中的應(yīng)用

用具有質(zhì)子導(dǎo)電性的無機(jī)非金屬材料作為固體電解質(zhì)，與其他化學(xué)反應(yīng)比較，在進(jìn)行氫化和脫氫時，優(yōu)勢很明顯。被進(jìn)行氫化或者是脫氫反應(yīng)的化合物，與生成產(chǎn)生的氫氣是相互分離的，可以用電流對反應(yīng)的速率進(jìn)行有效的控制，電極電勢不但可以控制氫的化學(xué)性，還可以控制催化性以及選擇性。

3 總結(jié)

具有質(zhì)子導(dǎo)電性的無機(jī)非金屬材料在應(yīng)用中與其他非質(zhì)子的材料相比，都具有一定的優(yōu)勢。隨著人們對其關(guān)注程度的加深，這種材料在今后的前景將更加廣闊，相關(guān)研究會更全面系統(tǒng)，應(yīng)用也會更廣泛。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張義順，李小雷.傳統(tǒng)無機(jī)材料的現(xiàn)狀及新材料的發(fā)展趨勢[J].焦作工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2000（6）：471-474.

[2]孟凡桂.材料化學(xué)專業(yè)無機(jī)非金屬材料課程教學(xué)的實(shí)踐與探索[J].廣州化工，2010（2）：205-207.

篇(5)

關(guān)鍵詞：開放式實(shí)驗(yàn)；實(shí)踐教學(xué)；產(chǎn)學(xué)研

新的高等教育理論認(rèn)為，培養(yǎng)、訓(xùn)練具有解決科學(xué)問題能力和綜合實(shí)踐能力的人才要比培養(yǎng)單純接受知識的學(xué)生重要得多。把學(xué)生培養(yǎng)成為具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，以適應(yīng)我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的需要，是當(dāng)代高等教育的目標(biāo)。

高校實(shí)驗(yàn)室作為高等教育的一個重要組成部分，對于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神、提高學(xué)生綜合素質(zhì)具有特殊作用。隨著實(shí)踐教學(xué)改革的深化，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式近幾年越來越受到人們的重視。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)局限于驗(yàn)證原理、單純掌握操作技術(shù)以及依附于理論課的情況，充實(shí)和改革了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新意識和提高學(xué)生的綜合能力方面是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式所無法替代的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革的主要目的就是要拓展學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力、聯(lián)想和創(chuàng)新的能力，從而提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2004年我們承擔(dān)了河北理工大學(xué)教改重點(diǎn)資助項(xiàng)目:“開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和管理對策研究”，對無機(jī)非金屬材料實(shí)驗(yàn)室的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了研究和探索。摸索出“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合型實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，規(guī)定實(shí)驗(yàn)與自選實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，鼓勵學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)與在實(shí)驗(yàn)基地實(shí)驗(yàn)相結(jié)合；學(xué)院教師當(dāng)導(dǎo)師與吸納社會高級工程技術(shù)人員當(dāng)副導(dǎo)師相結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)模式?；拘纬闪恕翱茖W(xué)構(gòu)建與理論教學(xué)體系既密切相關(guān)又相互獨(dú)立、內(nèi)容循序漸進(jìn)、層次分明、特點(diǎn)突出、開放式”的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)體系。以實(shí)驗(yàn)室為主，實(shí)驗(yàn)基地為輔，“產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合，共同進(jìn)行了開放式實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)活動。

一 緊密結(jié)合理論教學(xué)體系，獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課程

根據(jù)無機(jī)非金屬材料學(xué)科課程設(shè)置，按水泥、陶瓷、耐火材料三個方向獨(dú)立設(shè)置了《無機(jī)材料物化性能實(shí)驗(yàn)》、《水泥專業(yè)實(shí)驗(yàn)》、《陶瓷專業(yè)實(shí)驗(yàn)》、《耐火材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)課程以及《無機(jī)非金屬材料專業(yè)認(rèn)識實(shí)習(xí)》、《無機(jī)非金屬材料專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)》、《無機(jī)非金屬材料專業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)》實(shí)踐教學(xué)課程。

二 內(nèi)容循序漸進(jìn)、層次分明

根據(jù)學(xué)生各個學(xué)習(xí)階段培養(yǎng)的要求，按如圖1所示的順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)活動。

三 實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)特點(diǎn)

“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合共同開展實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)活動，使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、課題來源廣泛，結(jié)合實(shí)際且充分利用學(xué)校和社會資源。如圖2所示。

四 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的開放

實(shí)驗(yàn)室實(shí)行全方位、全天候的對內(nèi)、對外開放。

從2004年5月份開始，實(shí)驗(yàn)室的各個測試室和儀器設(shè)備等實(shí)驗(yàn)條件對學(xué)院內(nèi)研究生、教師實(shí)行了全天候的開放。給研究生導(dǎo)師、研究生配備了工作室和計算機(jī)以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的房間鑰匙，研究生導(dǎo)師、研究生在任何時間都可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行課題研究。在本科生各個實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段的周期內(nèi)，對他們實(shí)行全天候開放。社會相關(guān)院校、科研單位、企業(yè)的科研人員隨時可以利用實(shí)驗(yàn)室的資源，開展科學(xué)研究、性能測試。隨時為社會開展技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)、項(xiàng)目合作、成果推廣等服務(wù)。

五 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件建設(shè)

首先組織編寫了《無機(jī)非金屬材料實(shí)驗(yàn)教程》，并由冶金工業(yè)出版社出版。教程包含了從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到現(xiàn)代測試實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，為本科生選做實(shí)驗(yàn)課題提供了內(nèi)容，為實(shí)驗(yàn)教師編制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和實(shí)驗(yàn)講義提供了參考，為研究生開展課題研究提供了幫助。

制定和修訂了20余項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室的管理制度，保證了開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)行。 重新修訂了實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱?！稛o機(jī)材料物化性能實(shí)驗(yàn)》、《陶瓷專業(yè)實(shí)驗(yàn)》、《耐火材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)》、《水泥專業(yè)實(shí)驗(yàn)》四門實(shí)驗(yàn)課程的21項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從原來的驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)，修訂為綜合性實(shí)驗(yàn)。使綜合實(shí)驗(yàn)占實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的100%。促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提高。

六 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)

唐山市無機(jī)非金屬材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室由河北理工大學(xué)、唐山陶瓷股份有限公司、河北省冀東水泥集團(tuán)有限責(zé)任公司共同組建，構(gòu)建了一個適合于唐山市無機(jī)非金屬材料行業(yè)發(fā)展的科技平臺、建立一個能夠充分發(fā)揮院校與企業(yè)優(yōu)勢，調(diào)動各方面科研積極性的機(jī)制；對促進(jìn)唐山市無機(jī)非金屬材料行業(yè)脫困和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快唐山市無機(jī)非金屬材料高新技術(shù)研究與應(yīng)用，將起到重要的作用。同時在唐山市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，教師爭取到唐山市科研項(xiàng)目10余項(xiàng)，獲得20余萬元的經(jīng)費(fèi)資助。教師科研項(xiàng)目的增加，提高了本科生、研究生畢業(yè)課題研究的質(zhì)量。 在唐山時創(chuàng)耐火材料有限公司、唐山隆達(dá)骨質(zhì)瓷公司等8個單位建立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地。

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場所等基礎(chǔ)條件的共享，創(chuàng)造了系列的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)條件，滿足了本科生研究生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)的需要。

七 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)所需基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備建設(shè)

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場所等基礎(chǔ)條件的共享。同時04-06年增加了近百萬元的高溫電爐等儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)投入，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。

目前，包括重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的4000平方米實(shí)驗(yàn)面積，500多臺套的儀器設(shè)備，包括449C綜合熱分析儀、9510壓汞法孔結(jié)構(gòu)測定儀、C80微量熱儀、L230激光粒度分析儀、熱膨脹儀等大型、精密儀器，實(shí)現(xiàn)了從物料破碎、粉磨、混合、成型、高溫煅燒、物相分析、顯微結(jié)構(gòu)分析、化學(xué)分析、孔結(jié)構(gòu)分析、熱分析、粒度測定、制品的各種物理性能檢驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造了系列的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)條件，滿足了本科生研究生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)的需要。

八 開放式實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)結(jié)碩果

由于軟硬件的建設(shè)，使科研課題來源廣泛、更接近科學(xué)研究前沿，更適合于應(yīng)用科學(xué)研究，更接近于生產(chǎn)實(shí)際，提高了科研立項(xiàng)的數(shù)量和質(zhì)量。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課題直接來源于導(dǎo)師的科研項(xiàng)目和企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際課題。這樣，使研究工作進(jìn)展順利，研究成果可直接在工業(yè)企業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

不完全統(tǒng)計，在2004年至2006年5月期間，學(xué)生參與的科研工作取得了顯著的效果。共獲獎4項(xiàng)、鑒定14項(xiàng)、60余篇，其中被SCI、EI收錄22篇、出版著作2部、獲國家實(shí)用新型專利1項(xiàng)，受理1項(xiàng)。

多數(shù)科研課題來源于企業(yè)，科研成果轉(zhuǎn)化順利。兩年來，共有10余項(xiàng)科研成果直接在唐山陶瓷股份公司、冀東水泥集團(tuán)有限責(zé)任公司、惠達(dá)陶瓷集團(tuán)、隆達(dá)骨質(zhì)瓷公司等單位進(jìn)行了轉(zhuǎn)化，為企業(yè)取得社會經(jīng)濟(jì)效益上億元。

學(xué)生廣泛參與研究工作，為科研立項(xiàng)奠定了前期研究基礎(chǔ)，使科研立項(xiàng)取得了自主爭取國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的歷史性突破。其中，“高抗熱震氧化鋯-鈦酸鋁復(fù)相材料的結(jié)構(gòu)性能設(shè)計”、“具堿性催化功能的Al-Si-O-N介孔材料制備和表征”2項(xiàng)獲國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助?！敖饘?氮化物結(jié)合滑板抗損失機(jī)理研究”、“長余輝玻璃的制備和長余輝機(jī)理的研究” 2項(xiàng)獲省自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助?！凹{米材料的制備及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究”等10余項(xiàng)獲省市級科研項(xiàng)目資助。反過來，科研項(xiàng)目數(shù)量和質(zhì)量的提高，為開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)提高了學(xué)生的素質(zhì)。提高了學(xué)生參與科研、創(chuàng)新活動的主動性積極性，使學(xué)生學(xué)到專業(yè)的前沿知識。通過參與科研項(xiàng)目，學(xué)生查閱大量的科技資料，通過學(xué)習(xí)、歸納整理，可系統(tǒng)地掌握相關(guān)科技前沿知識，為今后工作奠定比較豐富的科技知識基礎(chǔ)。學(xué)生進(jìn)一步掌握了科研方法，掌握所需儀器設(shè)備的操作，提高了學(xué)生動手能力。

通過近幾年的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，我們覺得提高的是教學(xué)質(zhì)量，受益的是廣大學(xué)生。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革任重道遠(yuǎn)，我們將不斷探討新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)手段，不斷地完善和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和體系。

參考文獻(xiàn)：

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篇(6)

關(guān)鍵詞：無機(jī)非金屬材料；建筑節(jié)能；應(yīng)用

Abstract: in modern energy structure found in research and analysis, building energy consumption in energy consumption plays an important proportion. In order to carry out the sustainable development strategy in China and promote our country's energy application structure adjustment, the modern building material in the engineering design of energy-saving technology application increasing. This paper mainly on our modern building energy conservation project in the application of inorganic non-metallic materials are also discussed.

Keywords: inorganic non-metallic materials; Building energy efficiency; application

中圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

0.序言

隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展、房屋建筑的增加、建筑熱舒適性要求的提高等原因,使得我國的建筑耗能也逐年加大,每年房屋建筑總能耗占全國總能耗的45%,如果繼續(xù)傳統(tǒng)的建筑設(shè)計方式,會造成較大的建筑材料消耗。因此,我們應(yīng)該廣泛選用建筑節(jié)能材料，而在這些材料中無機(jī)非金屬材料又具有很強(qiáng)的節(jié)能優(yōu)勢。無機(jī)非金屬材料包括除金屬材料、高分子材料以外的幾乎所有材料，這些材料主要由一般陶瓷玻璃、耐火材料、水泥以及特種陶瓷等新型無機(jī)工程材料。一般無機(jī)非金屬材料具有耐高溫、高硬度和抗腐蝕等優(yōu)良工程性能，其主要缺點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度低、韌性差。無機(jī)非金屬材料品種和名目極其繁多,用途各異,因此,還沒有一個統(tǒng)一而完善的分類方法。通常把它們分為普通的(傳統(tǒng)的)和先進(jìn)的(新型的)無機(jī)非金屬材料兩大類。傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料是工業(yè)和基本建設(shè)所必需的基礎(chǔ)材料。

1無機(jī)非金屬材料在建筑工程中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料材料品種繁多，主要是指大宗無機(jī)建筑材料，包括水泥、玻璃、陶瓷與建筑（墻體）材料等。其產(chǎn)量占無機(jī)非金屬材料的絕大多數(shù)。建筑材料與人們的生活質(zhì)量息息相關(guān)。傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料工業(yè)是能源消耗大戶,在世界能源日益短缺的今天,如何生產(chǎn)節(jié)能、降耗,以及如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的建筑節(jié)能、保溫產(chǎn)品是建材工業(yè)發(fā)展的重要趨勢。選擇資源節(jié)約型、污染最低型、質(zhì)量效益型、科技先導(dǎo)型的發(fā)展方式。新型墻體材料、高質(zhì)量門窗、中空玻璃將大量應(yīng)用;向著提高材料性能、使用壽命的方向發(fā)展。低壽命設(shè)計、大量重復(fù)建設(shè)已經(jīng)嚴(yán)重制約城市建設(shè)的發(fā)展?，F(xiàn)代化建筑需要高性能建筑材料的支持,而提高建筑的耐久性又對建筑材料的使用壽命提出了更高的要求。在建筑工程中，把用于控制室內(nèi)熱量外流的材料稱為保溫隔熱材料，把防止室內(nèi)熱量外流的材料稱為隔熱材料。絕熱材料的優(yōu)劣主要由材料的傳導(dǎo)性能的高低決定。材料的傳導(dǎo)性能越差，其絕熱性能就好，反之則越差。

在現(xiàn)代社會中已形成了三大類絕熱材料：有機(jī)絕熱材料，無機(jī)絕熱材料，金屬。而有機(jī)絕熱材料相對無機(jī)絕熱材料來說受到很多限制，與其它構(gòu)件的結(jié)合性差，耐腐蝕性弱，合成浪費(fèi)能源，不穩(wěn)定;而且有機(jī)性材料的副產(chǎn)物太多，大多對人體又有害，使用中承載力不強(qiáng)，防火性能差，易老化，耐候性也很差等原因受到許多限制。金屬類絕熱材料的使用相對來說也沒有無機(jī)非金屬材料廣，因?yàn)榻饘俨牧吓c無機(jī)材料相比來源也要窄得多，與其它材料的結(jié)合也沒有無機(jī)非金屬材料好，耐腐蝕性也不強(qiáng)，在雷電多發(fā)區(qū)受到苛刻的技術(shù)要求和設(shè)計要求。因此，與上述兩種材料相比優(yōu)勢化較大的就是無機(jī)非金屬材料，這類材料基本都有上述兩種材料的優(yōu)點(diǎn)外還有：材料來源廣，生產(chǎn)工藝簡單，耐熱性強(qiáng)，防火性強(qiáng)，承載力強(qiáng)，而且耐火性也十分好。故無機(jī)非金屬材料在現(xiàn)代建筑工程中的運(yùn)用前景也就強(qiáng)于其他兩種材料。在建筑保溫隔熱運(yùn)用中，因其多用于建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)及其外表面，既能使建筑的保溫性能和隔熱性能都得到保證。又能對建筑起到保護(hù)作用，使建筑物避免直接暴露于大氣環(huán)境中;使其免受大氣環(huán)境中的各種腐蝕和破壞作用。

現(xiàn)有的其他保溫隔熱材料中有巖棉、人造輕質(zhì)硅酸鹽、非連續(xù)的絮狀纖維材料，質(zhì)地松軟，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿，彈性好。

膨脹蛭石，有金云母，黑云母變質(zhì)而成，是一種復(fù)雜的鐵，鎂含水硅酸鹽類礦物；是性能良好的建筑絕熱材料。

硅藻土，由硅藻的硅質(zhì)的細(xì)胞壁的一種生物化學(xué)沉積巖組成。質(zhì)地松軟，多孔而輕，易研磨成粉末，具有吸水性，不溶于酸，堿。是建筑工程中常用的輕質(zhì)、絕熱和隔聲材料。

木纖維，也稱為工程纖維，是一種天然纖維，成化學(xué)惰性，無生理毒性，在建筑保溫隔熱工程以及在內(nèi)外墻膩?zhàn)臃浪苛虾蛷?fù)層涂料中運(yùn)用，能起到防裂、觸變、憎稠等多種作用。因此對各種粘貼式保溫隔熱有著重要作用。

泡沫玻璃是石英砂礦粉或碎玻璃為基料，加入發(fā)泡劑、促進(jìn)劑等添加劑，經(jīng)超細(xì)粉碎和均勻混合形成配合料，經(jīng)融化、發(fā)泡、退火而形成的內(nèi)部充滿封閉式氣泡的材料。屬于無機(jī)玻璃之和封閉氣孔構(gòu)成的多孔泡沫類材料。它的密度低、導(dǎo)熱系數(shù)小、不透濕、吸水率小、不燃燒、不霉變、機(jī)械性能高、加工方便、耐化學(xué)腐蝕、本身無毒、性能穩(wěn)定。既是保溫材料又是隔熱材料，能適應(yīng)極冷到較高溫度范圍等特性，同時耐久性好、質(zhì)硬、表面強(qiáng)度高、可切割成型，施工方便，可成彩色材料;因此還具有獨(dú)特的裝飾功能。但是氣泡的大小、勻稱度等都會影響其特有的功能。出現(xiàn)凹格、開裂、表面不平等。介于其優(yōu)點(diǎn)多，在無機(jī)非金屬材料中是很有發(fā)展?jié)撃艿摹?/p>

2 無機(jī)非金屬材料的分類

2.1半導(dǎo)體材料

半導(dǎo)體是指室溫電阻值處于導(dǎo)體(電阻值約10～4Ωm)和絕緣體(≥1010Ωm之間的材料，它已成為當(dāng)前無線電電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和新能源利用技術(shù)等高新技術(shù)中不可缺少的重要材料。目前大多數(shù)半導(dǎo)體材料還是無機(jī)半導(dǎo)體材料，它的大致分類為元素半導(dǎo)體、摻雜半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、缺陷半導(dǎo)體。

2.2 高技術(shù)晶體材料BGO

BGO是Bi2O3-GeO2系化合物鍺酸鉍的總稱，目前往往特指其中的Bi4Ge3O12。這是一種閃鑠晶體，無色透明：當(dāng)一定能量的電子、γ射線或重帶電粒子進(jìn)入時，它能發(fā)出藍(lán)綠色的熒光，記錄熒光的強(qiáng)度和位置，就能計算出入射電子等粒子的能量和位置。

篇(7)

關(guān)鍵詞：材料 發(fā)展 金屬材料 無機(jī)非金屬材料 高分子材料

人類社會的發(fā)展歷程,是以材料為主要標(biāo)志的。歷史上,材料被視為人類社會進(jìn)化的里程碑。對材料的認(rèn)識和利用的能力,決定著社會的形態(tài)和人類生活的質(zhì)量。歷史學(xué)家也把材料及其器具作為劃分時代的標(biāo)志:如石器時代、青銅器時代、鐵器時代、高分子材料時代……

100萬年以前,原始人以石頭作為工具,稱舊石器時代。1萬年以前,人類對石器進(jìn)行加工,使之成為器皿和精致的工具,從而進(jìn)入新石器時代?，F(xiàn)在考古發(fā)掘證明我國在八千多年前已經(jīng)制成實(shí)用的陶器,在六千多年前已經(jīng)冶煉出黃銅,在四千多年前已有簡單的青銅工具,在三千多年前已用隕鐵制造兵器。我們的祖先在二千五百多年前的春秋時期已會冶煉生鐵,比歐洲要早一千八百多年以上。18世紀(jì),鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,成為產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。19世紀(jì)中葉,現(xiàn)代平爐和轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的出現(xiàn),使人類真正進(jìn)入了鋼鐵時代。與此同時,銅、鉛、鋅也大量得到應(yīng)用,鋁、鎂、鈦等金屬相繼問世并得到應(yīng)用。直到20世紀(jì)中葉,金屬材料在材料工業(yè)中一直占有主導(dǎo)地位。20世紀(jì)中葉以后,科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,作為發(fā)明之母和產(chǎn)業(yè)糧食的新材料又出現(xiàn)了劃時代的變化。首先是人工合成高分子材料問世,并得到廣泛應(yīng)用僅半個世紀(jì)時間,高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅(qū),并在年產(chǎn)量的體積上已超過了鋼,成為國民經(jīng)濟(jì)、國防尖端科學(xué)和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的發(fā)展。陶瓷是人類最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制備工藝的發(fā)展,使陶瓷材料產(chǎn)生了一個飛躍,出現(xiàn)了從傳統(tǒng)陶瓷向先進(jìn)陶瓷的轉(zhuǎn)變,許多新型功能陶瓷形成了產(chǎn)業(yè),滿足了電力、電子技術(shù)和航天技術(shù)的發(fā)展和需要。

現(xiàn)在人們也按化學(xué)成分的不同將材料劃分為金屬材料,無機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料三大類以及他們的復(fù)合材料。

金屬材料科學(xué)主要是研究金屬材料的成分組織、結(jié)構(gòu)、缺陷與性能之間內(nèi)在聯(lián)系的一門學(xué)科。金屬材料科學(xué)與工程的工作者還要研究各種金屬冶煉和合金化的反應(yīng)過程和相的關(guān)系,金屬材料的制備方法和形成機(jī)理,結(jié)晶過程以及材料在制造及使用過程中的變化和損毀機(jī)理。對其按化學(xué)成份進(jìn)行分類可以分為鋼鐵、有色金屬以及復(fù)合金屬材料。按用途分類包括結(jié)構(gòu)材料和功能材料。

金屬基復(fù)合材料(mmc)因其良好的性能而得到了人們廣泛的關(guān)注。它是一類以金屬或合金為基體,以金屬或非金屬線、絲、纖維、晶須或顆粒狀組分為增強(qiáng)相的非均質(zhì)混合物,其共同點(diǎn)是具有連續(xù)的金屬基體。目前,特別是航空航天部門推進(jìn)系統(tǒng)使用的材料,其性能已經(jīng)達(dá)到了極限。因此,研制工作溫度更高、比剛度和比強(qiáng)度大幅度增加的金屬基復(fù)合材料,已經(jīng)成為發(fā)展高性能結(jié)構(gòu)材料的一個重要方向。1990年美國在航天推進(jìn)系統(tǒng)中形成了3250萬美元的高級復(fù)合材料(主要為mmc)市場,年平均增長率16%,遠(yuǎn)高于高性能合金的年增長率1.6%。

無機(jī)非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。在晶體結(jié)構(gòu)上,無機(jī)非金屬的晶體結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比金屬復(fù)雜,并且沒有自由的電子。具有比金屬鍵和純共價鍵更強(qiáng)的離子鍵和混合鍵。這種化學(xué)鍵所特有的高鍵能、高鍵強(qiáng)賦予這一大類材料以高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度和良好的抗氧化性等基本屬性,以及寬廣的導(dǎo)電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。無機(jī)非金屬材料已從傳統(tǒng)的水泥、玻璃、陶瓷發(fā)展到了新型的先進(jìn)陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無機(jī)涂層、無機(jī)纖維、半導(dǎo)體材料以及光學(xué)材料。由于新型無機(jī)非金屬材料除具有傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的優(yōu)點(diǎn)外,還有某些特征如:強(qiáng)度高、具有電學(xué)、光學(xué)特性和生物功能等,因此它們已成為現(xiàn)代新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、現(xiàn)代國防和生物醫(yī)學(xué)所不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。

高分子材料為有機(jī)合成材料,亦稱聚合物。自20世紀(jì)20年代德國著名科學(xué)家斯托丁格開創(chuàng)這一學(xué)科以來,高分子科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展極為迅猛,如今已形成非常龐大的高分子工業(yè)。它具有較高的強(qiáng)度,良好的塑性,較強(qiáng)的耐腐蝕性能,很好的絕緣性能,以及重量輕等優(yōu)良性能,在是工程上的發(fā)展最快的一類新型結(jié)構(gòu)材料。高分子材料按其分子鏈排列有序與否,可分為結(jié)晶聚合物和無定型聚合物兩類。結(jié)晶聚合物的強(qiáng)度較高,結(jié)晶度決定于分子鏈排列的有序程度。工程上通常根據(jù)機(jī)械性能和使用狀態(tài)將其分為三大類:塑料、橡膠以及合成纖維。其中,我國的合成纖維、合成樹脂和合成橡膠已分別居世界產(chǎn)能的第一、二和三位。

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