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篇1

化工材料科學與工程是社會經濟發展的主要驅動力之一，同時能夠帶動信息技術與生物技術的發展。在以科學技術為主導的當今社會中，無論是高校中還是化工企業中，都需要培養化工材料科學與工程的專業人才，創新材料科學與工程的發展。從化工材料科學與工程的發展中找尋其中存在的問題，以便于后期的工程技術研發。

1 化工材料科學與工程的發展現狀分析

1.1 化工材料科學與工程的發展歷程

化工材料科學與工程的從個個單一分來的學術系統中，逐漸實現走向了科學之間的相互融合。在社會發展的進程中，材料科學的應用與社會建設步伐息息相關。單一化的材料科學發展不能適應社會發展需求，各個材料學科之間應該實現相互交叉、滲透、移植，從細分最終走向綜合化的發展。在20世紀40年代，基礎科學與工程之間的相互滲透較差，固體物理學與材料工程學之間的互不融合。從60年代起，材料科學與工程學能夠實現交互，材料科學與材料工程之間的大部分內涵能夠實現重疊，化工材料科學與工程得到了教育界的廣泛認可[1]。

1.2 化工材料科學與工程在教育界的發展

化工材料科學與工程是高校教育中的重點內容，該門學科經過多變的研究與演變，衍生出中諸多的子學科。以美國麻省理工學院材料學科專業演變為例，與化工材料科學與工程相關的專業課程有：地質與采礦工程、采礦與冶金、冶金與材料科學等。歐美等國家將在材料教育方面的認識比較深，將很多高校中的冶金、陶瓷、電子材料等科目統稱為材料，材料教學內容逐漸擴大，應用到社會建設中的諸多領域中。目前，我國重點高校相繼設立材料科學與工程學院，針對于化工方面的教學改革，在原設置專業的基礎上，補充了非金屬的工程材料的內容。化工材料科學與工程的發展能夠打破原專業設置的界限，加強專業間的滲透和聯系，教學內容實現了更新。截止至2003年7月份，具備材料科學與工程的院校占據我國的高校的總數的34%。化工材料科學與工程的教學逐漸展現出了新思路[2]。

2 化工材料科學與工程的發展趨勢

2.1 化工材料科學與工程教學中創新性人才培養

化工材料科學與工程的發展，以來社會化工企業的技術研發還遠遠不夠，為了更好的促進化工材料科學的發展，在未來的科技社會中，化工材料科學與工程還需要與教育實現緊密結合。促進化工新材料的研發與應用，需要在高校中培養優秀的材料科學人才，與社會高精尖材料研發機構構成聯動機制。對于材料科學的人才培養要求極為嚴格，一方面需要學生具有較好的結構力學基礎，另一方面還要向學生傳授學生微系統、納系統、生物系統。同時還需要進行材料結構、性能、工藝等工程的研究，以計算機技術進行材料科學的模擬研發。高校能夠為社會輸送創新性的人才，是社會化工企業實現穩步發展的關鍵。創新性人才的能夠促進化工新材料的研發，保障化工材料領域更新[3]。

2.2 化工新材料的研發

在科技信息不斷發展的當今社會中，對于化工材料的研發技術越來越先進，我國化工材料科學與工程的未來發展，需要與科技信息技術相互融合，研發出具有更多功能的化工新材料。這些新材料的研發與應用能夠在傳統材料的優勢基礎上，為人們的生活提供更多的便利。

2.2.1 纖維材料

化工新材料“十三五”發展規劃在即，很多具有高技術含量、高價值知識密集和技術密集的新型材料，在社會建設中能夠發揮出無線的潛力。這些新材料與傳統的材料相比，在質量上更加的輕便，在性能上的更加的好，在功能上更加的強大，附加值更加的高。那么何為化工新材料，化工新材料是指一些包含高性能纖維復核材料，這些才能夠在國防軍工、航空航天、新能源及高科技產業中應用廣泛，同時化工新材料在建筑、通信、機械、環保以及海洋開發中用途更大。有專家指出，全球纖產量在近十年內的長幅為3%，而高性能的纖維在全球范圍內產量增長能夠達到30%，也就是說，在未來的幾年間是高性能纖維發展的黃金期[4]。

2.2.2 聚酰亞胺

有機高分子材料也是化工新材料的另一類，與傳統的高分子材料相比，聚酰亞胺的綜合性比較強，特點突出。聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應用在航空、航天、微電子、分離膜、納米、液晶、激光等領域。在物理性質上，耐高溫達 400℃以上，長期使用溫度范圍-200～300℃，熔點特征不明顯。并且該種材料絕緣性能極高。通常情況下，103赫下介電常數為4.0；在化學性質上，聚酰亞胺可以被分為脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亞胺三種。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點，不論是作為結構材料或是作為功能性材料，其在微電子領域發揮著重要的作用。

3 結語

綜上所述，化工材料科學與工程化工研發領域中的重點內容，提升對于化工材料科學與工程的研發，能夠有效的促進化工領域發展。本文對化工材料科學與工程的發展現狀進行分析，與社會發展趨勢相互結合，研究其在未來的發展方向。在未來，需要對化工材料科學與工程教學中進行創新性人才培養，鼓勵化工新材料的研發，實現科技創造未來。

參考文獻：

[1]劉海定，湯愛濤，潘復生，左汝林.材料科學數據庫的研究現狀及其發展趨勢[J].材料報，2004，09：5-7.

篇2

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）08-0140-02

進入21世紀，我國高等教育已由精英教育走向大眾化教育。新建本科院校是指1999年我國高校實行擴招以來，隨著我國高等教育規模的擴張和高等教育體制改革的不斷深化，專科學校通過合并、重組或獨立升格的普通本科高校。如今，新建本科院校已成為我國高等教育中重要的組成部分，在推進我國高等教育向大眾化發展過程中發揮了重要的作用。新建本科院校的主要任務是培養適應地方經濟社會發展需要的應用型人才，要求這類應用型人才能夠較好地掌握基礎理論知識和專業知識，并且將理論轉化為應用。即既可以將理論轉化為實際生產，又具有應用專業理論分析和解決生產實際問題的能力。為培養應用型人才，新建本科院校普遍采取理論教學和實踐教學相結合的方法，努力培養學生具有扎實的理論基礎和靈活的實踐運用能力。[1]

一、實踐教學目前存在問題

實踐教學環節是培養學生綜合運用所學的基本理論、基本知識，分析解決實際問題的重要環節。通過實踐教學使學生對所學專業具有一定的感性認識，并為后繼課程的學習打下良好的基礎[2、3]。但是，通過廣泛調研、走訪兄弟院校及參加相關會議交流，在化學化工及材料專業的實踐教學過程中，存在一些共性問題：

1.沒有建立穩定的認識實習基地。一方面，企業面臨著很大的競爭壓力，生產任務繁重，再加上學生人數眾多，企業怕學生實習影響安全生產，不愿接受學生的實習；另一方面，學校為保證實踐教學質量，要考慮專業對口、技術水平高的大型企業，所以尋找穩定的實習單位較為困難。另外，沒有穩定的實習基地，指導老師無法提前進行實習準備工作，大大影響實習的質量。

2.傳統實踐教學模式的弊端。傳統實習模式是單純的現場參觀實習，這種模式雖然能增強學生的感性認識，在一定程度上激勵學生的實習積極性。但是參觀實習虛多實少，學生只是單一的參觀，不能動手操作，加上怕影響企業生產，大部分學生幾乎就是走馬觀花，很難對實際的生產工藝、具體設備的結構和原理有較全面的了解，嚴重制約了認識實習質量的提高。

3.學校經費投入不足。由于近年來的不斷擴招，使得學院的實習經費嚴重短缺。在這種情況下，只得壓縮實習時間，實習質量難以保證，再加上學生的不斷增多，教師資源和實習場所配置出現相對短缺，難以達到預期的實習效果。

這樣的實踐教學模式使學生只能在表面上大致了解企業的生產情況與工藝流程，無法接觸到實際工程問題，更不能動手處理生產中出現的問題，無法激發起學生的學習興趣，更不能提高學生分析問題和解決問題的能力。面對實踐教學中存在的種種問題，要求新建本科院校堅持教育教學改革為動力，拓展實踐教學途徑，全面提升教學水平。

二、改革思路及措施

篇3

中圖分類號：G642.44 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）52-0040-02

貴州大學材料科學與工程專業生產實習教學是安排在學生學習《材料科學基礎》、《熱處理原理及工藝》等專業基礎課程后進行。然而實習內容多，概念抽象，理論性強，理解困難，常常缺乏成分-結構-性能-用途相互之間的連貫性，綜合分析能力欠缺。還有實習安全責任、設備老化、生產環境、經費不足、技術更新等諸多因素，往往使得實習難以深入開展，流于形式，很容易引發學生失落心理，缺乏專業興趣。生產實習是培養學生工程意識、創新意識和工程實踐能力的不可替代實踐教學環節。電化教學具有知識表達的多樣性、交互科學性、反饋性、以及教學管理的開放性、靈活性等突出的特點。在這種背景下，電化教學在生產實習教學迎來了創新式發展，必將對實踐教學改革有著積極的作用。

一、運用電化學教學，激發學生的實習興趣

興趣是對客觀事物選擇的態度，是積極認識某種事物或參加某種活動的心理傾向，表現出高度集中的注意力和較強的求知欲。電化教學能創設生動、形象、直觀、視聽結合的教學環境，以其新穎性、多樣性、生動性、趣味性易吸引住學生的注意力，激發學生的學習興趣。精心篩選學院專業教師、企業校友研究成果簡介和科研項目。以形象、直觀、生動的“看圖識知”方式向學生介紹材料在生產、生活、社會發展中的重要性。學生通過大信息、多角度的授課模式，感受到“材料與社會生活息息相關”，樹立學好材料學科的決心和信心。學生觀看本專業教師研制的新型GDL-1汽車齒輪、新型GDL-2釬桿、EA4T高速重載列車車軸、大型燃油退火爐等產品制備過程圖像，了解材料制備、檢測、使用過程須用的知識，深刻體會新材料可以推動社會經濟文明發展，科技創新生活，明確自己將從事材料領域工作必有良好的專業基礎，從而激發學生對材料學科的學習興趣和求知欲，自覺地提高了學生對實習教學內容的重視。

二、利用電化學教學，增設實習教學內容，突出重點難點

電化學教學能克服實習環節時空的局限性，將圖像、文字、聲音、動畫等信息有機融合，形象生動、直觀突出重點、難點、疑點，注重物理、化學內容有機糅合，不斷優化充實實習內容。實習電化教學按照成分-結構-性能-用途主線的科學性和邏輯性，將多學科零散的知識點連貫熔融起來，化靜為動，化虛為實，化遠為近，化抽象為直觀，由表及內，深入淺出，解釋疑惑。比如在貴陽某鋼廠實習鋼材的制備過程以及中航集團某公司表面處理車間的化學表面處理過程時，用電化教學講解GDL-1汽車齒輪、GDL-2釬桿、EA4T高速重載列車車軸等材料冶煉、鑄造、鍛打、塑性變形、熱處理/表面處理、檢測、使用等程序。在對應的程序里巧妙地串聯產品生產、檢測設備以及使用過程中的操作步驟和方法，把虛構球形化原子間的物理化學作用機理融解于組織結構、性能演變、理論分析等重點、難點內容，讓人一目了然。在較短實習時間內，電化教學提供大量無法從實習過程中直接獲取的知識，多學科知識貼近材料實物的生產實踐，解決傳統實習教學無法講清、難以理解的重點、難點內容，更加充分地、清晰地揭示材料生產過程的本質。學生在實習中發現材料生產問題，用抽象-具體-形象的思維加以分解，逐層展示，由易到難、突出重點、剖析難點，步步深入理解多學科的有機交融統一，拓寬渠道獲取更多知識。

三、利用電化教學，提高實習教學質量

電化教學使微觀世界宏觀化，抽象內容具體形象化，活躍了實習教學氣氛，增加了實習改革教學的感染力，提高了實習效果和質量。如模擬仿真軟件，演示新型GDL鋼材料制備-過程處理-組織觀察-性能測試的生產過程，以虛構的球形化原子來展示微觀運動的特點，演繹不同成分GDL鋼材料冶煉-凝固相變、塑性形變、表面化學處理等過程中相應的組織、性能演變，來理解GDL鋼不同的用途要求。抽象化生動，讓學生清晰地認識、分析材料設計、制備、檢測、使用全過程。以材料用途為目標，微觀世界宏觀化、具體形象化，學生能獨立地步步深入，多角度綜合分析選取材料以及生產過程，有利于鞏固、吸納相關學科知識，理解材料成分-組織-性能-用途內在聯系，清晰地認識材料學科的整體性、復雜性以及關聯性，樹立了正確的材料學科觀念，培養學生用辯證唯物主義的物質運動、變化、發展的觀點，合理地、系統地、創新地解決問題的能力，有效地保證實習教學改革質量和效果，也為學生將來就業、工作增添了自信心和競爭力。

四、利用電化教學，全面提高學生的素質

電化教學可以有效地培養學生的綜合素質。在實習電化教學過程中，齒輪、釬桿、高速重載列車車軸等典型材料成功生產案例，潛移默化塑造學生正確的人生觀、價值觀、世界觀。典型材料成分-組織結構-性能-用途交替對應演示，強化學生唯物辯證的工程意識，激發學生的專業興趣，主動積極地去獲取交叉學科知識和發展智力，有力地培養了學生的觀察能力、思維辯證能力、分析問題能力、解決問題能力和創新能力。在中航集團公司某熱處理車間實習期間，以軍工企業文化熏陶塑造人，6～8位學生一組的形式參與某液壓泵零件熱處理工藝培訓教材的動漫插圖比賽，全面訓練了學生用腦、眼、手的基本技能。學生觸發多種感官功能后，能持久保持學習興趣，最大限度地調動實習教學的積極性。學生十分愿意接觸學習現代先進技術和知識，調動了學習材料與計算機學科知識的主動性，求知欲熱情高漲，激發了他們的想象力和創造力。學生間通力合作，充分發揮聰明才智，培養了學生的團隊合作與競爭創新能力。

實習電化教學改革，有效地激發了學生的實踐積極性，充分發揮其主動獲知的精神。學生能在短時間內掌握專業實習重點、難點，加深理解材料學科的辯證統一內在聯系本質，吸收消化更多學科知識，開闊視野，發展智力，提高了實習質量。反之，有力促進電化教學在實習教學改革中創新地發展。

參考文獻：

[1]付建民，陳國明.安全工程專業生產實習模式探討與實踐[J].安全與環境學報，2006，6（7）：37-39.

[2]李芳英.電化教學在外語教學中的應用[J].山東師范大學外國語學院學報，2003，（3）：76-77.

[3]孫妍.試論如何培養大學生對英語學習的興趣[J].齊齊哈爾醫學院學報，2009，30（17）：2192-2193.

篇4

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0102-02

據報道，截至2013年底我國開設工科專業的本科高校1047所，占本科高校總數的91.5%；高等工程教育的本科在校生達到452.3萬人，占高校本科在校生規模的32%。當前我國高等工程教育的目標是培養社會需要的高級工程技術人才，但是現階段的教育模式并不能滿足社會發展所急需要的專業技術人才，隨著城鎮化建設進程的加速，在今后很長時期內，工程建設領域對創新型高素質工程技術人才的需求將日益迫切。[1]教育部2010年6月正式啟動的“卓越工程師教育培養計劃”旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量的各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。然而在實踐過程中，高校除了面臨著更新教學理念、提高教師能力、增加教育投入、加強學風考風建設等諸多問題之外，課程建設同樣面臨著配套改革的艱巨任務。

由于材料力學課程作為土木工程、輸電工程、給排水、工程管理、熱能動力、建筑環境、機械等相關專業的重要專業基礎課，因此其課程體系、教學內容與教學方法能否適應卓越工程師教育培養計劃要求對于后續專業課的開展具有深遠影響。本文以東北電力大學“卓越工程師教育培養計劃”試點專業開設的材料力學課程為背景，就教學改革的內容和具體措施開展研討，旨在探索材料力學課程在卓越工程師教育培養過程中的改革途徑，提高教學質量。

一、課程特點及改革的必要性

材料力學課程是一門與工程實際緊密聯系的內容體系成熟的經典課程，具有較強的理論性、邏輯性和系統性。課程以桿件的變形破壞分析為主，要求學生掌握桿件的內力、應力和變形的分析研究方法，能對桿件進行合理的強度、剛度和穩定性設計。同時材料力學也是一門與工程實際緊密聯系的課程，有助于培養學生科學的思維方式和分析解決工程實際問題的能力。要求學生具備良好的高等數學基礎、大學物理基礎和理論力學基礎，還要求學生具有良好的科學素質和動手能力。在系統地理解基本概念和基本理論的基礎上，需要足夠的復習時間并完成一定量的作業題，同時結合課程內容設計相應的實踐環節。

傳統的課程模式注重的是講授知識，教學偏向學術化、對授課效果和學生掌握程度的考量主要以卷面成績為主要手段，而對學生工程實踐環節學習效果的評價多以考查方式進行。同時教師多是畢業后直接進入高校工作，工程背景不足且缺少深入施工現場的機會和時間，使得教師的課堂教學難以結合工程實例進行。因此造成多數教師和學生對實踐環節缺乏足夠的重視，經常流于形式。

“卓越工程師教育培養計劃”的重要內容之一是強化學生的工程能力與創新能力，因此，傳統的課程模式嚴重影響了卓越工程師教育培養計劃的實施效果。為了適應卓越工程師教育培養計劃的實施需要，材料力學課程必須從理念、內容、方法等各方面進行相應的改革，必須借助計算機等新技術手段及成果，強化學生的實踐能力、設計能力和創新能力培養，探索新的教學改革途徑。

二、課程改革途徑探索

1.確立“以學生為本”的現代教育理念

鑒于材料力學課程理論性較強，采用傳統以教師為中心的教學方法容易產生“枯燥、難懂、不生動”的不良效果。學生長期處于被動接受的狀態就會直接或間接扼制創新能力的發展。要在教學過程中充分發揮學生的主動性，必須樹立“以學生為本”、“以學生為中心”的理念。教學應以培養學生、發展學生為目的。教師以最專業化、最佳的服務促進學生最大限度的發展，才能體現教師勞動的最大社會價值。應以充分發揮教師的主導作用，突出學生主體地位，體現因材施教、個性培養和鼓勵創新的教學思想來指導教學改革。

2.設定合理的課程結構

按照卓越工程師教育培養計劃的目標要求，我校“卓越班”的材料力學課程最多安排84學時，其中理論學時72學時，實驗12學時；制訂了針對不同專業卓越工程師教育培養計劃的教學大綱；開設討論課和綜合課，培養學生全局思路和解決方法，引入教學樓、電廠廠房設計等工程實例，引導學生的工程思維。實驗教學中增設了綜合性、設計性、創新性內容，對培養學生的動手能力、科學研究能力、觀察能力、創新能力起到重要作用。安排如桁架設計等小型綜合性作業，運用載荷計算、應力分析、截面尺寸設計、變形及穩定性分析等材料力學知識提高學生的綜合能力。

3.整合及精簡教學內容

根據工程需求整合教學內容及結構。將課程中一些繁瑣的理論推導進行部分刪減，如慣性積的轉軸公式、畸變能公式。內容順序進行適當調整，如將軸向拉壓變形、扭轉變形及彎曲變形的超靜定問題歸納到一起講解，優化課程結構。在縮減課時的同時突出了重點。

根據具體授課對象選擇教材及授課內容。結合本校實際，調查各開課專業對材料力學內容的職業需求，以及后繼課程的需要，進一步精選傳統內容，拓寬基礎內容，為引入當代前沿技術開設窗口與接口，并進一步強化基本知識、基本理論與基本方法對于卓越工程師人才培養的重要性。

根據最新科技發展對材料力學課程的要求及卓越工程師教育培養計劃需要，及時充實新的教學內容。組合出單元式的課程內容模塊，形成按需選用的開放式課程體系。

4.強化工程能力的培養

（1）強化工程應用能力的實踐訓練。以基礎性、綜合性、設計性實驗為主體，將實驗內容進行模塊化整合。開展“創新性”實驗教學活動，提高學生的綜合能力和素質。綜合性實驗培養學生具有良好的團隊精神；設計性的實驗鍛煉學生自主設計方案解決工程實際問題的能力；創新性實驗則由學生提出課題，在教師指導下進行，旨在提高學生的動手能力、分析問題及解決問題的能力。

（2）強化工程創新能力的實戰訓練。圍繞“能力”與“創新”，要求學生積極參加大學生創新活動計劃項目及國家或省市技能競賽，接受創新意識和工程能力的訓練。讓學生學會找出問題、分析問題和解決問題的方法。[2]與材料力學課程直接相關的競賽（如結構設計競賽、機械設計競賽、大學生力學競賽等各種大學生科技競賽）可以作為實施卓越工程師教育培養計劃的重要實踐平臺。以2013年吉林省高校聯合舉辦的結構設計競賽中，學生根據所學的力學知識查閱桁架結構的設計資料，從結構構件的受力特點出發對構件的結構形式、截面選擇及節點的受力分析做了大量的工作，設計出了多種高蹺方案，并取得了良好的競賽成績，讓所學知識能夠學以致用，通過實戰培養了學生的工程創新能力。

（3）強化綜合應用能力的先導性訓練。材料力學課程是多專業共享的一門重要專業基礎課。在許多相關專業中，結合工程實際問題的畢業設計選題都會涉及到材料力學知識的綜合運用，如對火力發電廠主廠房建筑物的結構選型、對結構中的梁、柱的結構計算均要用到材料力學知識。因此，在課程教學期間提前組織先導性訓練，結合畢業設計題目需求進行適當內容的鋪墊能夠激發學生的學習興趣，同時還能促進學生理論與實際的結合，使學生學以致用。

5.改革考試、考核方法

科學的考試制度有助于良好教風、學風的形成，有利于教學質量的穩步提升。“卓越班”的考核既要考查學生掌握知識的情況，更重要的要考查學生運用知識解決實際問題的能力和認知創造能力。以考核來引導學生不拘泥于書本，不迷信權威、獨立思考、大膽探索的精神。

實踐中，采取分解考核項目，加大平時考核力度，筆試和面試相結合的形式，增加學生課堂上的參與意識，注重學生綜合能力的培養。加大平時成績在總成績中所占的比例，將實驗成績記入到學生的考試總成績中。安排有興趣的同學參與教學課件制作及課堂教學評價來提高學生的學習積極性。對于參加與相關的競賽取得好成績的學生，按照一定的比例計入學生的平時成績或替代實踐成績，取得了滿意的考核效果。

6.積極運用現代化教學手段，探索新的教育模式

由麻省理工學院和哈佛大學發起的慕課（MOOCs）是新近涌現出來的一種在線課程開發模式，具有時間空間靈活、使用客觀、自動化的線上學習評價系統，運用大型開放式網絡處理學生的互動和回應，學生自我管理學習進度、自動批改、相互批改、小組合作等，保證教學互動、全天候開放等優勢，為學生提供了更大的選擇權。但“慕課”的出現對授課教師也帶來了更為嚴峻的挑戰，教師需要更快地提高自己的教育技能。總體來看，“慕課”的出現為卓越工程師教育培養計劃的實施提供了更廣闊的空間，“慕課”良好的教育資源與培養工程技術人才所需要的實踐環節有機結合，必將為材料力學課程改革注入新的生機與活力。

三、結束語

卓越工程師教育培養計劃的主要目標是培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。本文提出的基于卓越工程師教育培養計劃的材料力學課程改革方案，經近兩年的實踐，在更新教育觀念、改進教學方法、探索新的考試、考核方式以及采用新的教學手段方面進行了廣泛探索，對課程進行了大膽改革和實踐。東北電力大學材料力學課程2005年榮獲吉林省優秀課程稱號，2007年被評為吉林省省級精品課程。但新的課程體系還需要經過更多的實踐和驗證，今后還將繼續更新和完善，以培養更多高素質的卓越工程師后備人才。

篇5

中圖分類號：X956 文獻標識碼：A

進入21世紀，能源短缺已經成為一個問題，這是大多數國家所關心的一個問題，也是世界所面臨的一個現實問題。隨著人類對能源的過度消耗，不可再生資源急劇減少，部分國家的煤炭等不可再生資源已經接近匱乏的邊緣，資源利用中所產生的環境污染問題也愈發突出，當今能源的高效利用和可再生資源是一個十分迫切的話題。很多時候，能源應用帶有很強的實踐性，如何將這些能源儲存起來，然后再釋放，實現能源的充分利用，提高能源利用的高效性，大力發展新型能源材料成為了一個重要的手段。紡織技術和材料科技取得了迅猛的發展，新型紡織材料接踵出現，有利于安全防護，保護了作業勞動，是一次新的契機。部分新型材料已經投入到了生產實踐中，保障了作業的安全生產，提高了安全防護的質量，有長遠的發展前景，能夠促進生產的不斷發展，有一定的積極意義。新科技材料出現在安全防護和勞動保護領域，為社會帶來了利益，也是出現的新課題。本文選擇了兩種具有典型代表的新型科技材料作為探討的對象：一種是相變材料，一種是納米紡織材料。探討紡織新材料在職業安全防護中的運用有一定的現實意義。

一、相變材料

相變材料是一種化學材料，主要用于貯存能量和釋放能量。變相材料按成本分為無機變相材料、有機相變材料和復合相變材料。這種材料和外界環境變化有著密切的關系，能夠隨著環境的變化而變化，實現材料本身不同狀態的轉化，如：實現固態向固態的轉化和實現固態向液態的轉化，在這種狀態改變過程中，會釋放大量的能量。在對該材料實際作業過程中，要采用正確的作業方式，保持與周圍環境的協調，實現相對平衡。相變材料運用在紡織品上，能夠成為性能優異的耐熱調溫產品，這種產品被稱為“智能調溫紡織品”，該材料是利用相變過程中所產生的大量的熱能，這種熱能能夠形成一種外在的微氣候，縈繞在紡織品周圍，最終實現對溫度的調節。這種材料產品能夠針對周圍不同的溫度變化，實現自動調節，自身溫度控制在最佳狀態。如果周圍的溫度升高了，借助固液狀態相變所儲存的能量，減少熱量內部供應，在一定程度上，調節了內部溫度的升高幅度，實現內部自動制冷的效果。如果外界溫度降低時，該材料能夠通過固液狀態相變過程更中所儲存的能量，調節過低的溫度，從而實現對紡織產品的保溫。該材料具有優異的性能，不僅具有較低的質量，節約成本，而且能夠減少能量的消耗，容易操作等性能。能夠適應不同條件下的作業要求，無論是炎熱的夏季，還是寒冷的冬季，作業難度較大的管道作業，還是有色金屬的冶煉過程中，都能看到這種材料的身影，能夠滿足不同作業崗位人員的需求。目前市場上的任何一種方法都會產生成本消耗，輕質量的產品和過低的能源消耗，在高溫惡劣環境的影響下，這種材料能夠對作業人員形成一種外在的保護。隨著相變蓄熱材料的出現，為高溫危險作業人員提供了一種保護性的可能。該材料的一種重要應用是在高溫礦井的營救救援，能夠及時應對這種危害帶來的困難。當礦難發生的時候，營救受困人員的生命成為了工作的重心。對救生艙的使用有一定的要求，保證受困人員能夠在120小時以上的生存條件。如果救生艙內的溫度持續上升，需要保障受困人員處于最佳的舒適范圍之內，也是保障受困人員的生命時間，贏得最終的營救時機。蓄能相變材料能夠從根本上解決這樣的問題。該材料有較低的維護成本，根據礦井的不同實際情況，合理調整溫度。該材料在平時的時候處于固態的狀態，不必擔心成本的維護費用，減少了營救工作所帶來的風險。該材料較大的密度能夠保障對周圍熱量的最大吸收，合理調控溫度，控制溫度所處的時間，有較高的換熱效率。該材料占用空間較少，不會爭奪救生艙內的狹小救援空間，為救援人員提供寶貴的空間。

二、納米紡織材料

隨著科技的不斷發展，納米紡織材料逐漸引起了人們的關注。納米紡織材料因小尺寸效應和表面效應等的影響，產生巨大的變化，形成很特別的功能。和常規材料相比，該材料有著特殊的防護功能，該技術發展較為迅速，已經在多種領域得到了應用。納米紡織材料所衍生出來的的紡織材料能夠對抗紫外線的照射。我們都知道紫外線在輻射過程中會對人的身體造成一定的傷害。而納米四氧化三鐵和二氧化硅等等和納米云能夠吸收太陽的這種輻射波，這些波容易對人的身體造成傷害。化學纖維摻入納米微粒，這種整合后的織物能夠有效的阻擋紫外線的照射。制成的這種紡織材料能夠對戶外作業人員形成一種外在的防護功能，實現對作業人員的實際保護。該材料借助于納米技術實現了對紡織物的處理，應用特殊加工工藝，在該材料表面形成了納米分子層，該納米分子層能夠有效的屏蔽外來的傷害，最終形成了了防液體沾染和防污等功效。所制成的納米紡織材料能夠有效的紡織污染，保護處于污染環境作業中的人員，有較大的現實意義。

結語

材料科學涉及的學科種類較多，是一種交叉性的學科，與現代工程技術有著密切的聯系。隨著材料技術的不斷發展，已經成為了和生物技術和信息技術并肩的高新技術。這些材料只是科學技術發展下的一些局部性運用，這些領域在安全防護方面有較大的現實意義。材料科學本身有特殊性，涉及了多種學科之間的結合。如何推進不同學科之間研究工作的融合發展以及在應用領域的發展，盡快提高這些新材料與新技術在安全生產領域的應用水平，并拓展其應用范圍，是材料科學工作者與安全生產領域專家面臨的當務之急。我國協作發展模式還不成熟，受到各種主客觀因素的影響，新技術應用不充分。當前工作的重心是加強對材料科技的和安全防護的研究，使產生的科技材料在實踐中得到充分的利用。材料設計人員應當從材料設計和激勵機制等方面進行入手，早日實現這種發展。

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中圖分類號TG292 文獻標識碼A 文章編號1674-6708（2011）50-0018-01

ZL104鋁合金最長用的是液力偶合器行業、汽車行業，偶合的葉輪外殼，汽車的缸蓋、缸體、飛輪等的制造就要采用ZL104鋁合金，原因是在于ZL104鋁合金卓越的品質，這一品質也是在鑄造過程中精心準備、精煉出來的。在其他的行業中，ZL104鋁合金也有十分廣泛的應用。應用十分廣泛，是由于其獨特的品性，而ZL104鋁合金的性能又與熔化、化學成分、變質處理、精煉工藝等密不可分。

1 ZL104鋁合金的鑄造工藝流程

ZL104鋁合金的鑄造工藝方法不止一種，本文選取了一種鑄造工藝流程進行闡述，主要為：熔煉準備坩堝預熱同爐料30%（硅+純鋁）+（合金）720℃~740℃攪拌加錳（待錳熔化后攪拌）去渣鐘罩壓鎂（攪拌）去渣精煉壓入六氯乙烷去氣去渣加變質劑（靜置10min左右）攪拌去渣調溫680℃~760℃℃澆注。在這個工藝流程中，主要化學成分為0.17%~0.3%的鎂，8%~10.5%的硅，0.2%~0.5%的錳，其余的都是鋁的含量。還有雜質含量鐵不高于0.9%，砂不高于0.6%，銅不高于0.3%，錫不高于0.1%，鋅不高于0.3%，鈦不高于0.5%。ZL104鋁合金的性能要求抗拉強度在鑄態時在150MPa及其以上，時效后在200MPa及其以上。硬度鑄態在50HBS及其以上，時效后在70HBS及其以上。

2 原材料的準備和要求

2.1 金屬材料的準備和要求

鋁錠快在150mm×150mm左右，含鋁在99.5%以上。硅各塊度Φ25mm~30mm，含鐵不超過0.5%，含硅在99.8%以上。細片狀的電解錳，錳含量在99%以上，鐵含量不超過1%。鎂塊度50mm×50mm×20mm，含鎂在99.8%以上。

2.2 化學材料的準備與要求

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

2.3 回爐料的準備與要求

廢棄的鑄件以及澆冒口回爐使用必須分清楚牌號，并清除水份、粘砂、油質、氧化物等，具備化學成份檢驗單，分類儲放。

2.4 硅鋁中間合金的準備與要求

以100kg計算80%的鋁和20%的硅為配料，合成熔點為680℃。把4/5的鋁錠在地坑爐中熔化，然后升溫至850℃~950℃。然后分批加入結晶硅，壓入鋁液，直至硅冷卻熔化，反復攪拌，加入余下的鋁降溫，用去水的六氯乙烷合金精煉處理，去渣鑄錠。

2.5 錳鋁中間合金的準備與要求

以100kg計算90%的鋁和10%的錳為配料，熔點為780℃。將4/5的鋁熔化在地坑爐中，升溫至950℃~1 000℃，分批加入豌豆大的錳，壓入鋁液熔化后攪拌，加入余下的鋁降溫，用去水的六氯乙烷去氣精煉，去渣鑄成。

2.6 水玻璃涂料的準備與要求

用噴槍在工具以及坩堝內壁噴上一層涂料，然后加熱至120℃~200℃。噴涂工具配15%的CaCO3加3%的水玻璃加82%的水。噴涂坩堝配90%的CaCO3加10%的水玻璃。金屬型腔配23%的ZnO加2%的水玻璃加75%的水。金屬型澆冒口配20%的ZnO加65%的石棉粉加15%的水玻璃。

3 合金熔化工藝

以0.4%的鎂，10%硅，0.5%錳，余下為100kg計算的鋁為配料。熔煉中首先要鏟除坩堝內壁的殘渣，然后在內壁涂上涂料進行預熱，熔化工具也要在去除氧化物的基礎上，涂上涂料預熱至200℃~250℃。需要注意的是加入不超過30%的回爐料，硅鋁熔化后要進行充分的攪拌，不讓錳沉淀，在鋁表面熔化后進行充分的攪拌。一切的加熱原材料和工具都需要經過預熱處理，在加入變質劑的之后，如果溫度偏低，可以延長靜置時間直至變質劑成分熔化。

4 討論

鑄造工藝決定著ZL104鋁合金的質量，我們在ZL104鋁合金的實際鑄造過程中，應該嚴格遵循合金成份、變質處理、爐溫控制、去氣、精煉等基本環節的技術工藝規程，通過嚴格的控制和精心的操作，才能得到優質的ZL104鋁合金材料。當然，本文僅僅只是粗略的對ZL104鋁合金原材料準備及要求，以及實際熔化中的大體要求作了簡要說明，實際鑄造過程中還有許多細小的注意事項，需要實際操作中做到細心、嚴謹，更加努力的探索其具體每一個細小環節的鑄造工藝，更加嚴格的控制工藝流程，才能獲得優質的ZL104鋁合金材料以滿足生產的需要。

參考文獻

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中圖分類號：TV5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0086-02

在水利工程的建設中，對軟土地基的處理會直接影響到水利工程的質量及其安全性，要做好水利工程中對軟土地基的處理，有效加強軟土地基的穩定性，提高水利工程地基的質量，確保水利工程能夠按照一定的要求完成。水利工程設計的范圍很廣，是一個綜合性非常高的建設施工工程。由于具有軟土地基富含大量的水分、土質也比較疏松和土質的空隙也較大等特點，使得軟土地基無法承受水利工程的壓力，因而容易引發安全問題。

1 軟土地基概述

軟土地基是指由軟土構造而成的地基，其主要成分是軟土。軟土地基的主要組成包括泥炭、富含大量顆粒的松軟土和孔隙較大的質土等，這些土質有的富含大量的水分，有的土質比較疏松，有的壓縮性很強，但是，軟土地基的抗壓能力不高，難以承受過大的壓力。因此，軟土地基一般具有低強度、低透水、高壓縮、沉降快和不均勻等特點。

2 軟土地基的特點

2.1 強度低

由于軟土地基主要是由一些軟土疏松的土質構成，進而使得軟土地基的強度較低。在水利建設施工的過程中，軟土地基的低強度很容易造成坍塌和裂縫等現象，進而影響水利建筑施工的質量。

2.2 透水低

淤泥質粘性土質也是構成軟土地基的一個組成部分，在水利施工過程中，一般會有很多水分排除，因此，軟土地基還具有一定的透水性。為了保證水利施工的順利完成，一定要采取有效措施及時排除水分，以提高軟土地基的穩固性。

2.3 高壓縮

由于軟土具有很多獨特的特性，使得軟土地基的強度一般較低，因而具有較高的壓縮性。在水利工程的施工過程中，隨著水利工程的不斷進行，軟土地基承受的壓力會越來越大，造成軟土地基很容易出現坍塌等現象。

2.4 沉降快

由于軟土地基具有高壓縮性，進而導致軟土地基的沉降速度快。并且軟土地基的沉降速度會隨著水利施工的進度而逐漸增大，軟土地基的沉降速度越快，對水利施工帶來的問題越大。

2.5 不均勻

軟土地基是由很多種不同的土質構造而成，而且不同的土質都具有不同的密度、硬度和強度等特點，使得軟土地基具有不同承受壓力的能力。同一軟土地基具有不同的承壓能力增加了對軟土地基施工控制的難度，也會影響水利施工的質量。

3 水利施工中軟土地基處理時應注意的問題

3.1 施工準備工作

在進行水利施工前，一定要提前對軟土地基進行嚴格的檢查，注意施工前的準備工作，以保證施工設備的正常運行。水利施工前的準備工作一般包括做好施工場地的清理工作和施工材料的檢查工作等，從而提高水利施工的質量。

3.2 施工過程中的相關事項

在水利軟土地基施工的過程中，還應該注意施工中的一些相關事項。按照軟土地基施工的工序進行施工，同時，還應做好水利施工過程中的安全防護工作，加強對施工設備的維護和保養工作，保證水利施工過程能夠順利進行。

3.3 水利工程的相關要求

在水利施工建設過程中，要以我國水利工程相關的法律法規和相關要求進行施工，由于水利工程的用途一般不一樣，因而需要制定高質量的施工標準，尤其是對軟土地基的處理，還有助于施工單位選擇更加合理的施工方案。

3.4 軟土地基的施工量

在進行處理水利施工軟土地基時，軟土地基的質量非常重要。水利施工應該根據不同的要求，選擇不同的施工方案，以確保水利施工的高效進行。因此，軟土地基的質量是水利施工中非常關鍵的因素之一，也是影響水利施工質量的關鍵，因此，注意軟土地基的施工質量顯得非常重要。

3.5 軟土地基的施工工期

在水利施工的過程中，一般要先對軟土地基進行處理，注意軟土地基的施工工期，制定出合理的施工方案。充分考慮軟土地基的加固時間，這對于選擇合理的軟土地基處理方法很重要，還能確保在設計的時間范圍內完成軟土地基的處理工作。

3.6 軟土地基的施工環境

在水利施工的過程中，施工環境的影響也很大，不同的施工環境會有不同的施工方案，使得軟土地基的處理方法也會不一樣。為了確保水利施工的質量，注意軟土地基的施工環境，以提高軟土地基的處理質量，這對于水利施工的質量非常重要。

4 水利施工中軟土地基處理的方法研究

4.1 換填管理法

換填管理法是一種非常常見的軟土地基處理方法，采用適合水利施工要求的土質取代軟土地基的土質，從而使換取后的土質能夠滿足水利施工的基本要求。在采用換填管理法進行施工過程中，應該提前將不符合水利施工要求的土質全部排出，再根據水利施工的具體要求選取滿足水利施工要求的土質，以確保水利施工的順利進行。選擇填充的一般是一些富含碎石和粗砂等硬度較大成分土質，這樣能保證地基的穩固性。在實際的換填管理法過程中，土質填充一般會分為幾層進行，第一層是碎石層，這一層主要為了增大地基的透水性，同時，碎石還能保證地基具有較高的強度，以確保水利施工的質量。第二層為灰土層，這一層主要是為了提高地基的承壓能力，同時，確保地基的平衡性，加強地基的穩固性。第三層是砂層，砂能夠促進軟土地基中水分的排除，從而提高地基的硬度，以提高地基的承載力。當然，在實際的水利施工過程中，應該根據具體情況采用換填管理法，充分做好軟土地基的處理工作。

4.2 排水砂墊層法

排水砂墊層法也是軟土地基一種非常重要的處理方法。排水砂墊層法主要是將軟土地基中一些含水量較大的土質排出，同時還能將軟土地基中的水分除去，以增強土質的強度，使得軟土地基能夠滿足水利施工的地基設計要求。在施工過程中，排水砂墊層法首先是在軟土地基的底層填充一層具有高透水性能的砂墊層，隨著水利施工進度的加快，含有豐富水分的土質所承受的壓力就會越來越大，使得水分被不斷地排出。通過排水砂墊層法，能夠加固軟土地基的穩固性，提高軟土地基的強度，使得軟土地基能夠滿足水利施工的基本要求。當然，為了更好地防止出現地下水反滲的現象，在砂墊層上面還需要加一層隔水性較好的粘土層。但是，對于砂墊層材料的選擇也有很多要求，一般采用的是粗砂等硬度較高的透水材料，以確保透水較好的情況下，還能提高軟土地基的強度。在進行砂墊層的填充時，還要做好軟土地基的固定工作，同時，應該將砂墊層的材料進行均勻攪拌。做好軟土地基的出水工作，從而將滲透出來的水分進行有效的排出，提高地基的質量，水利施工軟土地基加固強度的影響情況如表1所示。

4.3 化學固結法

由于很多常規的軟土地基不能很好的對地基進行處理，采用化學固結法能取得較好的效果。化學固結法是采用一定的化學材料，對軟土地基進行填充和改造等方法對軟土地基進行處理，以加強軟土地基的強度，還能較好地提高軟土地基的承載能力，從而保證軟土地基能夠滿足水利施工建設的質量。常見的化學固結法包括以下幾種，第一，灌漿法。灌漿法是運用電氣和電化學的原理，采用一些石灰石等化學材料對軟土地基進行填充處理，促進化學反應的發生，從而實現對軟土地基的加固處理，確保軟土地基能夠承載一定的承載壓力。第二，人工合成材料加筋加固法。在軟土地基的處理過程中，將一些高強度的化學合成材料填充到軟土地基中，同時，對填充的材料進行高壓處理，以促進人工合成材料能夠和軟土緊密地結合在一起，從而加強軟土地基的強度，人工合成材料還能較好地防止軟土地基發生沉降的現象，從而保證軟土地基的穩定性。第三，硅化加固法。硅化加固法是指利用硅酸鈉和氯化鈣發生一定的化學反應，生產一些膠狀的物質加強軟土地基的強度，提高軟土地基的硬度，以滿足水利施工地基設計的要求。第四，深層攪拌法。深層攪拌法是指將水泥等物質通過充分攪拌，使得水泥和軟土進行攪拌均勻，水泥凝固之后，以實現加強軟土地基的目的，提高軟土地基的硬度。

4.4 物理旋噴法

物理旋噴法是一種非常常見的軟土地基處理方法，在軟土地基的處理過程中，物理旋噴法是將噴頭插入到軟土的底部，然后進行緩慢的提升，利用高速旋噴的方法將適合的加固物質填充到軟土地基之中。這種加固軟土地基的方法能夠有效地提高地基的切向硬度，還能較好地防止軟土地基發生扭動等現象，從而提高水利施工軟土地基的強度，以滿足水利施工建設的質量。

5 結語

在水利施工過程中，軟土地基的處理方法很多，不同的軟土地基適合不同的處理方法。因此，在處理地基時，一定要根據實際的情況對軟土地基的處理方法進行選擇。同時，注意施工中出現的各種問題，加強對軟土地基的改造，按施工質量的要求，掌握時間，完善軟土地基的處理體系，按時按質完成任務。

參考文獻

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生命源于合成

合成化學為探索生命科學規律提供了重要方法和物質基礎。

蛋白質、核酸和碳水化合物，在這三大物質誕生生命的過程中，合成化學作出了巨大的貢獻。生命誕生的過程需要基因對蛋白質進行調控，蛋白質擔負著新陳代謝的作用，這里面合成化學依然會發揮作用。隨著人類基因組草圖的完成，蛋白質組的研究成為一個重要的方向。合成化學家可以通過有機小分子作為工具，解決生物學的問題，通過干擾和調節生物正常過程了解蛋白質的功能。比如有一個基因是致癌的，如果用有機小分子來替代這樣的基因，就可以獲得皮膚的干細胞，為治療疾病提供一種新的可能。

而合成細胞的問世，使得人類在未來有可能通過這種合成的方法，產生人造生命。1965年，我國完全人工合成結晶牛胰島素，標志著人工合成蛋白質時代的開始。到了1981年，我國科學家又首次人工合成酵母丙氨酸轉移核糖核酸。所以說，人類生命的誕生是合成化學、分子生物學，以及其他一系列學科共同作用的結果。

守護人類健康

除了幫助誕生生命，合成化學在人類健康方面的影響也是巨大的。

20世紀，人類社會發展發生了很大的化，特別是從20世紀50年代以后，人類的壽命和健康水平得到了空前的提高，這與醫療儀器的進步有很大的關系，但是跟藥物的發展也是分不開的。

抗菌素就是一個很好的例子1932年，德國I.G.染料工業研究所病理學主任杜馬克在試驗過程中發現，一種被稱為“百浪多息”的紅色的偶氮類染料對于感染溶血性鏈球菌的小白鼠以及兔、狗等都具有很好的療效，并以此染料挽救了身患鏈球菌敗血病的女兒，一個人工合成抗感染疾病化學治療藥物的新紀元由此開啟。科學家通過對這一藥物作用機理的進一步研究發現，“百浪多息”的殺菌作用實際上是由于其在體內發生降解所生成的產物4-氨基苯磺酰胺（也就是我們熟知的磺胺）產生的，從而誕生了磺胺類藥物，并挽救了無數人的生命。由此可見，如果沒有合成化學，磺胺這樣非常平常的藥物是不可能被發現的，更不用說結構更加復雜的其他合成藥物。

另一個典型例子是對青霉素的改造。青霉素作為自然界里發現的一類抗生素藥物挽救了無數人的生命，但是隨著微生物對抗生素耐藥性的增加，抗生素使用的壽命越來越短。而且，由于細菌抗藥性的發展，現在青霉素的給藥劑量已經比60年前增加了數十萬倍。然而，從天然來源發現新結構類型、效果更好的抗生素越來越困難。但合成化學家運用化學合成方法，在青霉素的基礎上，通過結構修飾創造出了更多的、效果更好的抗生素系列，比如我們熟知的阿莫西林這樣一類“西林”類的抗生素，有效地解決了這一問題。

此外，維生素B12、海葵毒素等藥物的出現都是合成化學的功勞。2009年，全世界銷售最高的200例藥物里面，超過140種都是化學合成類藥物。可以說，沒有合成化學，人類的健康就不能達到現在的水平。而從藥物的角度講，雖然我們解決了一些問題，但是很多重大的疾病還沒有解決，科學家需要朝著藥物合成的方向繼續努力，在相當長的時間里，化學合成的藥物仍然是當代新藥研發的主題。所以說，合成化學是藥物制造工業技術進步的源頭。

解決人類口糧

合成化學在現代農業中發揮著非常重要的作用，合成氨就是一個例子。

19世紀以前，農業上所需氮肥的來源主要是有機物的副產品，如糞類、種子餅及綠肥等，這顯然不能滿足當時農業的需求。德國化學家哈伯從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨。1909年，他改進了合成方法，氨的轉化率得到提升。合成氨技術被評為20世紀最重要的發明，因為沒有合成氨，全人類的糧食就會出現很大問題。

大量事實表明，農用薄膜、滴灌管材、合成農藥等同樣為現代農業作出了巨大貢獻。如果不施用農藥，世界糧食產量將因受病、蟲、草害的影響而損失1/3。如果不用除草劑，人工除草不僅會大大增加農產品的生產成本，土壤流失的風險也將急劇增加。如果不用殺菌劑，不僅花生的產量將下降60%多，由病菌產生的天然毒素（毒性可能強于某些農藥）的量也可能會急劇增加，對人類的健康產生威脅。而隨著世界越來越開放，外來生物的入侵愈演愈烈，如果一個外來生物入侵，不用化學農藥應急處理，而使用生物方法則很難在短期內實現完全控制。

當然，農藥、化肥的不合理使用，會帶來一些環境問題，DDT發生在上世紀的例子就是一個很大的教訓。但是出現這樣的問題，合成化學家沒有選擇回避，而是勇于迎接挑戰，用技術來實現農資產品的環保安全。從所謂的第一代農藥到第五代農藥，特別是第三代的昆蟲生長控制劑、第四代的昆蟲行為控制劑和第五代的昆蟲心理控制劑，由過去的殺生、高毒、廣譜到現在的控制、低毒、選擇性農藥，這是合成化學與其他科學共同相互協作、相互促進的結果。 同時我們也應該看到，近些年來提倡的“回歸天然”“有機食品”等概念已經深入人心，使得農藥似乎成了一個公眾敏感的詞匯，尤其是在當今食品安全堪憂的語境下，兼以不斷涌現在公眾面前的晦澀的化學名詞，更是將化學推向了“妖魔化”的境地。于是有人建議：人們不要食用任何一種連它的化學名字都讀不出來的東西。若真的遵循這樣的規則，恐怕沒有一個人能存活下去，因為就連我們平日食用的白砂糖都不是所有人能讀得出它的化學名稱。將一些化學物質用于食品領域并不是化學學科的錯誤，這不僅需要執法機關的嚴格篩查，也需要化學家的科普宣傳，以減少公眾對化學的誤解和負面印象。

改變生活方式

合成化學與材料科學的交叉融合，則徹底改變了人類的生活方式。我們在廚房中幾乎找不到什么和合成化學材料沒有關系的東西。從塑料到纖維，再到合成橡膠，這些都屬于合成材料。

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從目前我國水利工程建設工作中可以看出，很多規模和面積較大的工程都設置在河邊的位置。這樣不僅可以提升水利工程應用的高效性和便利性，還可以有效的降低施工的成本。但是，由于這些工程位于河邊，往往會建設在軟土地質上。軟土地基雖然比較常見，但是其缺點和劣勢比較突出，不僅承載力相對較差，而且含水量和間隙和普通的地基存在著嚴重的額差別。另外，由于地基較軟，施工的過程中會增加施工難度。因此，在對這種軟土地基進行施工的過程中，首先應該進行加固處理。

1 軟土地基的特點

通常情況下，軟土地基就是一種地基以軟土結構為主的地基類型，軟土主要是包含粘性土，泥炭以及各種類型的沙質土。這種土質的含水量相對加高，土質比較疏松，而且地基的強度比較低。從其主要的特點上看，主要可以從以下五個方面來進行分析：

1.1 透水性差。軟土地基的透水性差主要是由于這種土體主要是以淤泥構成，很多多余的水分無法及時排除。因此，在施工之前，如果工作人員沒有進行積極地處理，必然會嚴重地影響到水利工程的穩定性和強度。

1.2 沉降速度快。從這一點上看，主要是由于軟土地基中含水量較大，和其他的普通的土質相比，沉降速度相對較快。

1.3 均勻度低下。從軟土的種類上看，其數量多樣，不同的軟土土質之間存在著不同的強度，不僅如此，其密度也不盡相同。在水利施工的過程中，軟土受到的承受力比較低。在施工的過程中比較容易出現塌陷或者是裂縫的現象。可見，其均勻程度明顯較低。

1.4 壓縮性強。通常情況下，軟土地基比較特殊，不僅穩定性較差，而且也具有較強的壓縮性。隨著水利施工工程的不斷進步，施工人員需要對軟土地基的壓縮性進行控制，減少對水利工程產生的不便。

1.5 易變性。所謂的易變性就是指軟土地基在受到外力作用之后會從原來的固態結構轉變為不同的狀態。由于軟土地基的易變性較強，在實際的水利工程施工的過程中難度較大。

2 軟土地基的危害

從水利工程建設的過程中可以看出，軟土地基的危害性相對較大，不僅嚴重地影響到工程的穩定性，還會在建筑物建設完成之后，對水利建筑物造成嚴重的腐蝕現象。路基結構很有可能會從一種狀態轉變為不同的狀態，嚴重的還會出現沉降的現象。另外，軟土地基的存在會直接影響到水工建筑物的承載力，久而久之，建筑的墻體會出現嚴重的開裂的現象，甚至會出現倒塌。因此，工作人員要對軟土地基進行高效處理之后，才能夠進行具體的施工。

3 軟土地基處理的主要方法

3.1 替換土法

所謂的替換土法就是一種根據軟土土質條件來提升地基質量的方式。這種替換土法不僅簡單便捷，而且也比較直接。在施工的過程中，工作人員可以采用水泥或者是灰土等材料來取代軟土。

但凡事都有兩面性，替換土法也是有利有弊。它的有利處在于施工操作簡單易行，只需選擇土質較為穩定性的土質即可提高土質的承載力;它的弊端在于會受到地理條件的制約，當遠距離進行運輸時不僅會增加施工的難度，而且還會增加施工的成本費用，所以要選擇替換土法進行施工，我們必須綜合考慮工程周邊的實際地理條件，如果條件允許的話，則可以選擇替換土法進行，節省一部分費用。

3.2 排水固結法

在軟土地基處理的施工技術中排水固結法是其中較為常用的一種方法。原因在于它可以充分利用一定的排水設施將軟土地基中多余的水分排出，從而提高軟土地基的穩定性，也在一定程度上增強地基的承載力。然而在實際的施工中，很多施工人員會覺得將地基中的水分排出不會增強軟土地基的穩定性，而是會讓地基變得更加干燥疏松，對軟土地基的質量造成一定的威脅，這種觀點是不科學的。在整個軟土地基排水過程中，施工人員應該嚴格遵守相關規定，根據實際情況的變化而變化，便能成功地完成該項工程。在排水固結法中，一般情況下，我們會選取沙井排水法以及水管排水兩種方法進行相關排水作業。

3.3 旋噴法

旋噴法主要是通過旋噴機具形成旋噴樁來增強地基的承載力，它還可以作聯鎖樁施工或定向噴射成連續墻用于地基防滲工作。旋噴樁的使用主要是將帶有特殊噴嘴的注漿管放置在土層所預先規定的深度內，噴嘴通過一定的速度旋轉并提升，利用其高壓噴射水泥固化漿液與土體混合并凝固硬化后而成樁。與被加固上體相比較而言，所成樁強度高，壓縮性低。該方法適合于沖填土、軟黏土等的加固，但對于一些有機質含量高的地基土質效果并不容樂觀，因而要進行細致全面的考慮后再決定是否使用。

3.4 化學固結法

灌漿法：灌漿法指的是使用氣壓、電化學等原理，通過木質素類等化學材料對軟土地基進行適當的填充、灌漿，經過一系列的化學反應，達到對淤泥質黏性土等土質的加固處理，強化軟土地基的可承載力。人工合成材料加筋加固法：人工材料加筋加固法是在軟土地基處理中，將具有高強度、高韌性的人工合成材料填充于軟土之中，通過高壓產生的摩擦使得人工合成材料與軟土相結合，增強軟土質的穩定性與韌性，最大限度地降低軟土地基的變形與觸變現象的發生。

3.5 預壓砂井法

預壓砂井法指的是在排水系統與加壓系統的合作下，讓地基土中的孔隙水排出。常用的排水系統很多，有水平排水法與豎直方向的排水法。水平排水法有水平排水墊層、排水砂溝等;豎直方向的排水法有塑料排水板等。加壓系統有堆載預壓、真空預壓或降低地下水位等。如果將給堆載預壓和真空預壓合并起來使用時又稱作真空聯合堆載預壓法。具體的操作程序是：（1）將所要加固土質周圍的植被清理干凈，在表面進行鋪砂墊層工作;（2）在該地段垂直下插塑料排水板，在砂墊層中橫向布置排水管，提高加固地基的排水條件;（3）在砂墊層上鋪設密封膜，然后用真空泵將其內的地基氣壓抽到80kPa以上。此方法一般需要較長的加固時間，而且抽真空處理具有一定的制約條件，因此在工期要求寬松的淤泥質地基的處理工作中應用較為廣泛。

結束語

水利施工中軟土地基的處理方法多種多樣，而且不同的方法有不同的用途，因而我們在實際軟土地基處理中，要全面考慮并綜合權衡各方面的因素，嚴格根據水利工程的建造要求，根據不同軟土土質的特征，結合相關條件選擇行之有效的軟土地基處理方法，注重軟土地基的改造工作，全方位地提高水利工程建筑的整體質量。

參考文獻

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中圖分類號：O631 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）11-0002-02

自新一輪的工業革命開展以來，在全球發展最快的技術，除了計算機技術以外，材料技術的發展速度也不可小覷。材料的發展和我們的生活息息相關，我們生活的每個細節都離不開材料，由此看來，材料的快速發展有利于我們生活水平、生活質量的提高。然而，近幾年以來各種各樣的化學物質的合成材料難降解、毒性大，給環境帶了了極大的威脅，和現在和諧發展的理念是相違背的，因此可生物降解的概念被提了出來。

我們在運用的時候有多種的可生物降解高分子，并且現在在組織工程、醫學工程等方面都有了長足的發展，聚膦腈是一類結構獨特的高分子，具有很好的生物相容性，現在在生物方面的應用比較普遍，但是由于聚膦腈的研究成本相對比較高，且降解的速度很慢，這就阻礙了該類材料的進一步發展，而近幾年以來采用與可生物降解的聚酯相結合為聚膦腈材料的發展帶來了新的生機。

1 聚膦腈的簡介

聚膦腈的結構十分獨特，其主鏈是以氮磷單雙鍵交替的，有機側鏈基團的連接具有選擇性，它是選擇與磷原子相連接。較好的生物相容性是聚膦腈的特點之一，要想得到可以生物降解的聚合物，水解敏感的取代基是必不可少的，也是聚膦腈水解的必要條件，聚膦腈在降解后得到的降解產物一般是小分子的氨、磷酸鹽和相對應的側基，這些小分子團都是無毒的，由此可以看出水解敏感的取代基的種類可以決定聚膦腈的水解速度，因此我們就可以通過設計不同的側鏈來得到各種各樣的降解速度不同的材料。自二十世紀六十年代以來，聚二氯磷腈得以合成后，世界各國的科研人員在聚膦腈方面的研究就進入了一個新的時代，研究成果也是矚目的，現在大多數的已合成的可生物降解聚膦腈在生物學上的可利用性比較的大，在此方面的發展前景也最好。現在合成可生物降解聚膦腈的方法一般是首先通過熱開環聚合法，然后就進行關鍵的一步：取代基取代聚二氯膦腈上的氯原子，當然是易水解的取代基，但是，這種研究方法的成本一般是比較高的，這就為進行大量的實驗帶來了很大的困難，局限了這種降解材料的高速發展，而且聚膦腈的降解速度很慢，離我們現在對可降解材料的降解速度還有很大的差距，要克服材料在這方面的瑕疵，我們現在所采取的方法一般是與可生物降解的聚酯或聚酸酐共同混合使用，這樣就會令研究成本降低，且提高了聚膦腈的降解速度，達到了雙贏的目的，也可以促進聚膦腈的推廣應用和研究的進行。

可生物降解聚膦腈是由一種或者多種較易水解的敏感有機基團組成其側鏈，比如咪唑基、氨基酸酯基等。其被取代的形式有所不同可將其區分為兩種，一種是相同的基團單一取代，另一種是不同的基團混合取代；其連接的取代基不同也可以分為兩類，烴氧基取代和氨基取代聚膦腈；還可以根據其與水的相容特性不同來分類，疏水性聚膦腈（如：以氨基乙羥肟酸酯、縮酚肽酯、氨基酸酯、二肽酯等為側鏈）和水溶性聚膦腈（如：側鏈帶有乙氧基吡咯烷酮、糖基、咪唑基、苯氧基羧基等）。

2 可生物降解聚膦腈的合成

得到可生物降解聚膦腈一般分為兩步，即先將通過熱解分解生成聚二氯膦腈（PDCP），然后根據側基容易被水解的特性將其被Cl原子取代，具體化學過程如式1。

2.1 合成單一取代基聚膦腈

單一取代其側基的合成方法應用較為廣泛，類型也多種多樣，形成的可生物降解聚膦腈包括烴氧基聚膦腈、氨基聚膦腈、等。將聚膦腈中空間位阻較小的親核試劑作用于聚二氯膦腈，其摩爾比例控制在5：1左右，反應的常用溶劑為苯、四氫呋喃（THF）、二氧六環等。

2.1.1 合成烴氧基聚膦腈

醇酸酯類聚膦腈的合成由式2中的聚合物來完成合成，其將聚二氯膦腈與處在鈉鹽中的醇酸酯反應，又因為醇酸酯在四氫呋喃中的溶解度不夠大，所以在合成的過程中需要很多的相關試劑。國外有很多研究員都針對此情況進行了分析，其中Allcock等人將反應溫度定在50℃，實驗結果表明這種情況下在保證避免聚膦腈主鏈被破壞的同時，也可以使聚二氯膦腈的Cl被取代。

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

2.1.2 多官能團親核試劑取代聚膦腈的合成

被引入到聚二氯膦腈中的基團可以含有一種或者多種官能團，當多種官能團被利用時，就要考慮它們之間的相互影響，為了防止其相連引起其相關功能的減退，必須對每個官能團進行重點保護，如式4中的甘油基取代過程，他其中包括三個羥基，其可行的方式為用丙酮或甲醛與其反應生成異丙叉甘油、甘油縮甲醛，這樣可以保護住這兩個羥基，再將其通過試劑化學反應與聚二氯膦腈相結合，最后可以用乙酸再進一步處理。

2.2 合成混合取代聚膦腈

在混合取代聚膦腈的過程中可以分為兩種方法：可以根據一定的順序進行逐步的取代；也可以在利用兩種以上的親核試劑進行競爭取代。第一種方法利用廣泛且技術較為成熟，在實際的應用過程中也是主要的應用手段。

2.2.1 完全取代聚二氯膦腈中氯原子

在進行基團取代的過程中，因為其空間內的位置阻力無法完全完成取代，導致聚膦腈的無法合成，實際中可以通過一些位阻比較小的基團來進行Cl的取代，如甲氨基或甘氨酸乙酯等，雌激素酮等通過相應甾類羥基負離子連結到聚膦腈側鏈上，沒有被完全代替下來的氯原子通過與正丁胺、甘氨酸乙酯、甲胺或乙胺反應來使較為完全反應。

2.2.2 調節聚膦腈降解速度

生物降解聚膦腈降解速度從機理上來講跟替代基團的水解敏感性有很大的關系，此性質較高的基團可改善其降解的速度，改良此化學材料的性質。咪唑基在酸和強堿中要有比其他的氨基酸基團更敏感的水解性質，甲氨基咪唑膦腈相對于甲氨基膦腈來說，在相同的條件下更容易被分解。如果在聚膦腈的側鏈被替換為位阻較大的相關官能團時就會使此類物質難以被降解，例如聚丙氨酸乙酯對甲基苯氧基膦腈和聚丙氨酸乙酯聯苯氧基膦腈的對比中就可以得到類似的結果。

2.2.3 功能化生物降解聚膦腈的合成

混合取代合成方法的好處就在于可以發揮多種基團的優勢功能，聚合物的多功能化已經慢慢成為此類研究的大趨勢，合成的聚膦腈對很多外界因素都較為敏感，如溫度和PH值，在Song等人的研究成果中，就有甲氧基聚乙二醇和氨基酸酯以及甲氧基聚乙二醇和二肽乙酯為側基的混合取代聚膦腈，它可降解性和溫度敏感性都很強。

2.3 合成共聚或共混聚膦腈

無論是單一替代還是混合替代，都有自己的優勢所在，將兩種或多種聚合物進行混合生產或者將聚膦腈與其它可生物降解聚合物混合，都會得到較為良好的可降解材料，根據配比來控制降解的速度。

3 結束語

在可生物降解聚膦腈的研究過程中有很多方法可以實現，但是必須通過聚二氯膦腈進行合成，無論是單一還是混合合成都可以生產可降解的聚合物，側鏈的合理替代安排也是此聚合物性質是否完善的關鍵，可生物降解聚膦腈的多功能性可以促進相關高分子材料的發展，新的科學技術會在此領域帶來新的革命。

參考文獻

[1]張愛迪，德潤，朱香利，等.生物降解高分子材料研究應用進展[J].化工新型材料，2011，32（12）.