高分子材料研究课题精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的高分子材料研究课题主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：高分子材料研究课题范文

关键词：高分子材料与工程；特色化；人才培养模式；林业院校

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）10-0066-02

随着科技的不断进步，各国都在不断创新和研发新的材料，而每一种新材料的使用，都能够引起一次技术上的重大变革，而这种变革可能是世界性的。现代人类社会的“三大支柱”领域分别为材料、能源和信息。正是在这种背景下，高分子材料与工程专业在短短的二十年时间内发展迅速。1998年，教育部调整了高等学校本科专业目录，将与高分子材料相关的工科类专业统一为高分子材料与工程专业。教育部出台的专业建设指导精神明确指出，要重点发展高分子材料产业[1]。

东北林业大学高分子材料与工程专业，始建于2000年10月，专业的建立基于东北林业大学木材科学与技术学科在天然高分子材料的加工与利用等条件成熟的基础上，由我国木材胶黏剂领域知名专家顾继友教授组织创办。在十几年的不断实践探索中，建立了具有自己特色的人才培养模式，并依托东北林业大学的发展平台，明确培养目标，凸显了林业院校的特色和优势，培养了一大批兼具知识、能力和实践动手能力的高素质人才。

一、依托院校优势，打造品牌专业

东北林业大学创建于1952年，是国家“211工程”和“优势学科创建平台”项目重点院校。学校是以林科为发展优势，以林业工程为办学特色的综合性大学。高分子材料与工程专业在建立之初就显示出专业的优势，它是在天然高分子开发利用、生物质复合材料、高聚物合成、合成树脂胶黏剂的开发等领域都较成熟完备的基础上发展起来的，具有厚基础的专业优势。专业发展迅速，于2003年获批建立“生物材料工程”博士点学科，2006年该学科被评为黑龙江省重点学科，2010年进入“985”优势学科平台建设行列，目前是东北林业大学的重点专业。专业涵盖了胶黏剂、生物质复合材料、天然与合成高分子材料和生物质功能材料四个具有学科优势和特色的方向。其中胶黏剂是本专业的主要特色，尤其是木质基材料用胶黏剂的研究、开发和推广方面处于世界先进、国内领先的行列；专业的另一个特色是生物质复合材料的研究，尤其是在木塑复合材料、木质素、蛋白质、淀粉等生物质材料的开发利用方面具有较大优势。

高分子材料与工程专业为黑龙江省重点专业，教学理念先进，师资力量雄厚，具有丰富的教学管理经验，本专业有三门课程“胶黏剂与涂料”、“生物质材料”和“材料科学与工程基础”入选东北林业大学重点课程建设项目。东北林业大学作为林业院校的领跑者，有着林业院校的优势。为此，东北林业大学高分子材料与工程专业在人才培养模式的制定上以林业院校优势为依托，支撑学科“生物材料工程”在科研方面以天然高分子为核心，以生物质复合材料、胶黏剂、天然与合成高分子材料以及生物质功能材料四个特色研究方向为重点。与之相适应的专业人才培养模式既注重高分子材料与工程专业的基础，更体现林业院校相关专业的优势特色。在近十几年的人才培养过程中，专业也在不断的调整修订人才培养方案，既重基础，又宽口径，注重素质和能力培养，突出林业院校品牌专业的特色和优势。

二、特色化人才培养模式的构建

人才培养模式作为高等院校人才培养活动的实践规范和基本样式，是高等院校对本科人才培养目标、培养过程、培养途径以及培养方法等要素的综合概括。随着目前人才市场化程度的日益高涨，如何造就适应社会需要的应用创新型人才是亟待解决的难题[2]。不同的学校、专业应根据人才需求、本身专业特色以及学校优势等方面探索一条适合自己的人才培养模式，并且要经过一定的实践检验，千万不能照搬照抄、生搬硬套。

在人才培养目标的定位上，我们总结了一些地方院校人才培养的偏差，积极探索出“强化基础、因材施教、分类培养”的指导思想，考虑到学生的基础水平，发展方向、内在潜质，按照发展方向和个人选择的不同对学生进行分类，大致分为就业、继续深造、出国深造等几种类型，以此为前提在课程设置、实践动手能力、毕业论文和设计、教师培养等方面进行适当的改革，使培养出的学生知识结构广泛，基础扎实，动手能力强，能在聚合物合成、胶黏剂、生物质复合材料等领域从事生产、开发研究、管理的工程技术人才，探索出一种具有特色的人才培养模式。

三、特色化人才培养的具体措施

（一）规范培养过程，提升教育实力

学科之间的相互影响与渗透逐渐成为发展趋势，通过各学科之间的彼此渗透，相互关联成更大的、完整的学科体系[3]。这就要求现代大学教育要有更广博的知识背景，更敏捷的思维创新能力及开阔的学科视野。只有在大学科平台上和开放的学习氛围中采用灵活创新的教育模式，才能完成创新人才培养的目标要求[4]。

为满足国家林业科技的战略需求、学校建设高水平特色大学的要求以及社会对不同人才的需求，东北林业大学重点突出“林产”特色，构建相关的学科课程体系。本着厚基础、宽专业的主导思想，构建学科基础课；结合专业方向的特色，构建专业基础课和特色课程；同时完善交叉学科的渗透，构建开放性的选修课程，学生可自由选修，实现资源共享。学校和学科带头人广泛听取学生意见，制定了一系列切实可行的专业管理制度，加快重点专业建设步伐；加强教师队伍建设，构建专业教师团队；聘请国内外专家教授、学者定期在学院及学校范围内进行专题讲座；鼓励学生进行创新思维训练，以专业教师牵头，鼓励学生自主开发，大胆创新，认真观察；创建具有自己学科发展特色的高分子材料与工程创新实验室，建立以专业教师牵头，本科生为主体的创新训练团队，在保证验证性和设计性实验教学的基础上，增加本科生专业技能综合训练；从大一新生开始实行“导师制”，提倡因人施教，对学生进行启发式教育，鼓励学生开展批判式学习，用与时俱进的思想运用知识，用发散的思维研究知识[5]。

（二）产学研相结合

“产学研结合”是东北林业大学高分子材料与工程专业培养创新型人才的重要途径。“产学结合”是指学生的毕业设计和毕业论文来自于生产实际，学生通过走进工厂、校企合作单位帮助解决生产实际问题。一方面锻炼了学生实际解决问题的能力，培养了独立解决问题的意识，凡事不再依赖教师、依赖课本，是完全意义上的实践；学生通过实习较早地熟悉了工作岗位，积累了工作经验，对待就业问题不再盲目，缩短了学生适应工作岗位的时间。另一方面，工厂在实际生产中也遇到各种各样的问题，新鲜血液的注入也为企业解决了遇到的实际问题，节约了用人成本，并在经济效益方面有所收获。“研学结合”是学生的毕业论文或毕业设计选题大部分来源于指导教师的研究课题，导师的课题研究具有前瞻性及实践性，学生通过参与导师课题，导师指导学生更直接、更具体，锻炼了学生的科研能力，对于继续深造或是出国留学的学生来说锻炼了他们的创新思维能力和科学素养。结合科研实践培养专业人才是专业建设大力提倡的，专业教师积极以科研带动教学，以教学促进科研，学生积极参与教师课题研究工作对学生未来的发展大有裨益。

（三）突出专业实践特色建设

高分子材料与工程专业的特色是培养学生的实践能力和较强的创新意识，实践能力的培养不仅仅在课堂和实验室，高质量、充分的专业实践是人才培养必不可少的重要环节。在实践教学中，学生可以到企业现场观摩，根据企业现有的生产条件将理论和生产结合，学生将学习的书本知识融会贯通到实践中，同时在理论的指导下，学生撰写实习报告反馈实习内容。学校非常重视实践教学，出台了一系列的制度方案，健全实习质量保障体系。为此，专业积极拓展实践基地，依据指导教师的特长进行分工指导，邀请具有培训经验的一线工程技术人员进行现场讲解和模拟。学生的整个实践环节与毕业论文和设计紧密结合，实践过程为论文的撰写提供第一手资料，也锻炼了学生解决实际问题的能力。总之，不断探索高等学校专业与社会实践有机结合的长效机制，建立健全校外实践基地，是学生磨炼意志、增长才干、理论与实践相结合的重要载体。

无论是林业院校还是各类地方高校，都在努力地积极探索高分子材料与工程专业特色化人才培养的模式，东北林业大学在特色化人才培养方面也在不断实践中，既结合了传统的专业优势，又不断挖掘新思路、新方法、新观念，这是知识经济时代对人才培养的需要，也是林业院校人才培养的需求。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部高等教育司.普通高等学校本科

专业目录和专业介绍（1998年颁布）[Z].北京：高等教

育出版社，1998.

[2]周泉兴.人才培养模式的理性思考[J].高等理科教育，

2006，（1）.

[3]曹赛先.一流大学的大学科观[J].当代教育论坛，2004，（1）.

[4]陈峥滢，秦毅红.大材料学科研究性学习和创新能力培

养研究[J].理工高教研究，2010，（1）.

[5]熊建辉，付刚.林业特色学校的世界一流大学建设之路

第2篇：高分子材料研究课题范文

论文摘要：文章从我国林业科技发展对材料化学专业人才的需要出发，探讨了在高等林业院校设置材料化学的专业定位，在对材料化学课程的教学体系进行思考的基础上，提出了培养适应林业科技发展需要的材料化学专业人才的培养模式和教学内容。

材料化学是一门材料科学与现代化学相结合的新兴学科，对于自然科学和国民经济的发展至关重要，是21世纪化学发展中的重要新兴学科之一。本专业密切联系国民经济、科学技术迅速发展的实际，研究材料制备、加工、性能和应用等的化学问题。上个世纪90年代初，复旦大学率先开设材料化学本科专业。随后，众多高校相继开设了该专业。由于材料种类很多，而且各个高校开设材料化学专业的背景和学校的优势学科不相同，虽然专业名称相同，但是各学校所制定的培养方案和体现的专业特色各不一样。中南林业科技大学是一所服务于区域经济和现代林业，地处中南地区的高等林业院校。在高等林业院校开设材料化学专业，相对于其它综合性高校的材料化学专业和本校的主流学科一一林学来说，该专业无论是在师资队伍，还是在科研水平与学科建设等方面都存在不小的差距。所以，我校开设的材料化学专业，只有办出自己的特色和优势，才能在材料化学专业领域占有一席之地。

1、专业定位明确，体现办学特色

人才的培养需要找准位置，明确方向。这是适应经济发展的需要，也是办好专业的关键。我校2004年初申报材料化学专业并获得省教育厅批准，2005年正式招生。经过5年的发展，积累了较为丰富的教学实践经验，基本建立了较为完备的材料化学专业办学条件。材料化学是一门多学科相互交叉的新型综合学科，就材料而言，包括金属材料、无机金属材料、高分子材料、功能材料、复合材料等多个领域。随着我国经济建设的全面发展，为了应对经济社会可持续发展的迫切要求，加强林业和生态环境建设至关重要。各种新材料在农业、林业领域的应用日益广泛，如生物质材料、木材阻燃材料、仿生材料和可生物降解材料等的开发都是材料优先发展的方向。但是，目前我国林业领域从事新材料技术开发和应用的专门人才比较匾乏，远远不能满足现代林业高速发展的需要。因此，高等林业院校设置材料化学专业对我国林业现代化具有重要意义。在高等林业院校设置材料化学专业既要考虑材料科学学科本身的体系，又要体现高等林业院校的特色与优势。为此，我们把专业定位在复合材料、生物质材料和高分子材料三大方向，使学生既具有扎实的材料科学基础知识和良好的专业素质，又能适应科学技术飞速发展的要求;培养能在材料开发、生产及应用领域，尤其是利用林产品资源进行新材料研制和开发以及新材料在林业领域的应用方面具有创新精神和实践能力的复合型人才，为我国林业生产现代化及林业产业化的发展提供坚实可靠的人才保障。

2、完善课程体系，优化课程设置

本专业秉承夯实基础，提高能力、拓宽范围、接触前沿的理念，根据国家经济建设对专业型、应用型、复合型和学习型人才的需要，在遵循“重基础、宽口径和强能力”教学改革原则的基础上，在构建材料化学专业课程体系时，主要采取下列原则:加强基础理论，拓宽专业口径，重视实验教学，适当增加选修课比例。因此，该专业的课程体系由公共基础课、专业基础课、专业必选课和专业选修课四个方面组成。其中:公共基础课程与化学工程类其它专业一致;专业基础课开设了材料化学、物质结构基础、材料科学与工程基础、材料物理性能等课程;在专业课程的设置上注意宽口径与突出特色相兼顾，如复合材料方向开设的复合材料学和复合材料工艺与设备课程;高分子材料方向开设的高分子化学、高分子物理和材料结构表征课程;生物质材料方向开设的木质复合材料、竹材及非木质材料等课程。同时，还加强了工艺设计和制造方面的课程，如开设材料加工与成型、材料加工与成型实验、材料合成与制备等课程;增加了阻燃材料及其应用技术、仿生材料、生态环境材料、活性炭制备改性与应用专题等特色课程。总之，在课程体系的总体构建原则下，经过两次培养计划的修订，对课程进行了认真仔细的整合，系统地确定课程门类，进一步明确各门课程的内容及课程间的分工与联系，删除一些内容陈旧或与其它课程内容重复的课程，增加反映最新研究成果方面的课程，如纳米材料，纳米复合材料等，创建一些理论联系实际、有利于培养学生综合运用知识的能力的课程，并加大前沿科技知识的教学比例。

3、改革实践教学体系，强化能力培养

材料化学专业是一门实践性很强的学科，在教学活动中，必须加强实践教学环节。首先，在加强基础化学实验教学的前提下，组建了材料合成与制备、材料结构表征和检测两个专业实验室。同时，利用多种渠道与企业建立联系，在株洲冶炼集团、湘潭钢铁公司和株洲化工集团等单位建立了实习基地。第二，实验教学是培养和提高学生的综合素质、探究与创新能力的重要途径。建立新型的材料化学实验教学体系，将传统的实验教学向开放性的教学模式进行转变，是培养创新意识、创新思维和创新能力的人才的有效途径之一。为此，在实验教学方法上，部分实验课试行开放式教学，实验课教师仅仅讲授实验的基本原理和基本要求，从查阅文献资料开始，到实验方案设计、实验操作规程、实验结果分析等均由学生独立完成，使学生变被动学习为主动学习。第三，按基础型、设计综合型、研究创新型三个层次规划实验，进一步改革实验教学内容。积极推行从验证模仿性实验向设计创新性实验转变，同时减少验证性实验，增设设计性、创新性和综合性实验。第四，鼓励学生参加科研活动，根据个人兴趣和爱好参加教师的科研项目，鼓励学生积极申报大学生研究性学习和创新性实验计划项目。通过具体的研究课题，独立设计、自查资料、自拟实验方法进行探索性、创造性实验。第五，结合专业实验室和实习基地搞好毕业实习和生产实习，鼓励已经签订就业协议的学生到单位联系生产实际选择课题，鼓励教师到实习基地结合实际指导学生的毕业论文。由此在整个实践教学活动中构建了“计划教学一开放实验一科研相结合”的新的实验教学体系。同时，在实践教学环节中，重视学生综合素质的培养，把素质教育贯穿于实践教学的全过程，为全体学生提供了一个全面发展的实践空间，培养与他人合作的团队精神。为学生将来适应现代企业的管理体制，确立优秀的职业道德素养打下坚实的基础。

4、加强师资队伍建设，优化师资队伍结构

第3篇：高分子材料研究课题范文

第九届中国青年女科学家奖评审会评语：

马晶发展量子化学与分子模拟相结合的方法，系统研究材料分子的结构与性能关系，在化学、物理及材料方面取得高水平的成果，瞄准前沿科学领域，理论结合实验，设计新型“分子开关”等材料。

马晶寄语青年人：

兴趣是最好的老师，多去阅读文献和资料，多去发现和感受一些美妙的事情。如果将化学分子做成图像，那么这个图将会非常漂亮，见到的人很有可能会对它一见钟情。仔细观察这些分子，总会有一个能打动你。

材料科学的发展给我们的生活带来了无数可能性，以前存在于科幻小说之中的各种奇特的电子产品，现在已经是日常生活中的一部分。而材料科学家更希望把计算机里面的元器件都变成有机分子，这样，计算机不仅会非常轻巧，而且还能更方便地实现人机互动。

但在开发新材料时，如果只是总结前人经验，借鉴自然界已有的物种，进行实验摸索，就会有一定的盲目性。这个时候，如果有理论指导，就可以省去很多繁琐的尝试、失败和总结经验的过程。这就是理论研究的动因与意义。

所有材料都是分子的聚合体，它们涉及大量分子的聚集行为，包含了错综复杂的分子间相互作用，这一直是理论化学研究的难题。传统的高精度量子化学计算方法能处理的分子尺度很小，只能够描述中小分子的光、电、磁等性质及分子化学反应的过程；而分子模拟技术基于经典力学和统计原理，虽然可应用于较大的时间与空间尺度，但只能描述分子聚集体的形貌或表面结构，无法描述电子转移和化学键的变化。

从2004年开始，马晶和她的学生们就开始尝试将这两个不同层次的方法结合起来，使其优势互补：通过分子模拟得到分子聚集体的结构，在此基础上，通过量子化学计算，得到发生反应的关键基团的电子结构和性质。马晶以这种方式构架起了一座桥梁，连通了复杂体系的微观结构和实验测定中这些体系所表现出来的性质，对化学研究有着重要的指导意义：这样，材料科学家们就能够清楚了解功能高分子材料的物理化学本质，从而结合实验，不断设计出新材料，为人类所用。

除此之外，马晶还有一个梦想：理论设计出一些分子开关。在一定情况下，比如通电或光照后，有机分子能够跟生物分子结合，消除电场等外部条件后，结合又不会发生，这样就可以检测电信号或者其他信号，让生物学家多一种研究利器。马晶认为，材料涉及生活与科研的各个领域，材料的发展能将科幻变成现实，而理论研究则是根基。

马晶的父母是在高校从事教学与科研工作的老师，受他们的影响，马晶在上幼儿园的时候就梦想成为一名引领学生探索科学奥秘的老师。小时候，马晶的爸爸经常带着她去实验室参观，显微镜下的微观组织令她着迷。马晶的父母也经常带她去爬山，接触大自然，在培养马晶坚韧性格的同时，也让她对周围的世界充满好奇。

马晶一再强调兴趣的重要性。因为兴趣，她从硕士阶段开始，选择了自己喜欢的物理化学领域，并且在大学期间同时辅修了电子系的无线电技术和计算机等第二学位课程，努力构筑宽阔的知识架构。

马晶认为，作为一名老师，职责就是要鼓励学生去寻找自己感兴趣的课题，并帮助他们解决在研究课题过程中遇到的困难，让他们从中得到成长，帮助学生实现他们自己的梦想。

第4篇：高分子材料研究课题范文

关键词：稠油开采 注汽锅炉 陶瓷柱塞 注汽时率

金马公司热注作业区在用的15台注汽锅炉均采用高压柱塞泵进行供水，高压柱塞泵中主要的易损件是柱塞，目前常规柱塞工作中经常发生损坏现象导致柱塞、盘根频繁更换，柱塞平均更换周期为2个月，在压力较高的注汽站中，更换周期甚至达不到一个月，而盘根则每月都要进行部分或全部更换，严重影响蒸汽生产的正常进行。

一、柱塞磨损原因研究

由于高压水流的冲击和来水中不可避免的存在着微小的硬质颗粒，使柱塞表面最终因长时间往复运动导致出现划痕、甚至是明显的沟槽，致使表面粗糙造成密封接触不严密而产生渗漏。

柱塞运行中直接接触盘根，盘根由高分子材料制成，具有很好的韧性、弹性，为了保证滴漏量必然应使盘根以非常大的压力包裹在柱塞周围，在长期连续工作条件下金属柱塞越来越粗糙的表面产生的硬性拉、扯，加速了盘根破坏，形成柱塞与盘根同步损坏的恶性循环，最终造成盘根相对其他泵配件更高的更换频率。

二、陶瓷柱塞的研制

工业结构陶瓷材料是国家“863”项目重大研究课题，也是国家在“十一五”期间重点推广的新材料。使用工业结构陶瓷这种高性能材料，来研制注汽高压泵陶瓷柱塞，能解决高压柱塞泵常规柱塞的早期损坏问题，提高注汽作业的工作效率和可靠性。

三、陶瓷柱塞的应用

相比较金属柱塞，陶瓷柱塞具有耐磨、耐腐蚀的特点，自2010年4月份起，陆续对8台锅炉给水柱塞泵更换陶瓷柱塞，共计更换24根。截止2010年底，统计试验数据如下：

表1 2010年陶瓷柱塞泵应用情况统计表

为了便于数据对比，统计了2010年1-4月份应用金属柱塞各泵的维护、使用情况：

从使用情况看，用于试验的24根陶瓷柱塞全年使用情况良好，表面无明显划痕、无沟槽。陶瓷柱塞相对于金属柱塞具有以下几个优点：

1.使用寿命较金属柱塞大大延长。从表中可以看出，应用金属柱塞的202炉运行时间为2042小时，期间更换柱塞24次，更换盘根168个，而应用陶瓷柱塞后，运行3567小时未发生柱塞更换现象。

2.整个使用期间，陶瓷柱塞所用泵总计仅两缸更换盘根，紧盘根次数大大减少，使盘根的寿命也相应增加。

3.大大减少了注汽生产中因更换柱塞和盘根而造成的停泵次数，保证了注汽锅炉高压柱塞泵工作压力的平稳性，有效提高了注汽效率。

四、应用效果分析

应用陶瓷柱塞前每年更换金属柱塞396根，每根550元；更换盘根4310个，每个55元，年累计维护费用为44万元；应用后，更换陶瓷柱塞24根，每根2000元；更换盘根1360个，年累计维护费用为12.3万元，年节约成本31.7万元。

五、结论及建议

针对热注锅炉柱塞泵频繁更换金属柱塞及盘根的现状，研制并应用了陶瓷柱塞，与传统金属柱塞相比，陶瓷柱塞具有耐磨、耐腐蚀性强的优点，能大大提高柱塞及盘根的使用寿命，从而实现了提高注汽效率，降低劳动强度的目的，有效降低生产成本，取得了较好的经济效益。

表2 2010年1-4月金属柱塞泵使用情况统计表

参考文献

[1]张祺﹒采油工程原理与设计[M] .山东：中国石油大学出版社，2006： 369-372.

第5篇：高分子材料研究课题范文

人类历史的发展，是以新材料的突破为时代标志，从石器的打制、铁器的制造，到机械的应用、晶体的出现，使人类不但脱离野蛮时代，进入工业时代，而且迎来信息时代。当今，新材料研发与信息技术、生物技术构成了21世纪最重要、最具发展潜力的三大领域。新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，几乎涉及国民经济的每个部门，渗入大众生活的各个方面，备受科技界的推崇和世界各国的高度重视。

目前，新材料的研发与产业化发展水平，已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。“谁掌握了新材料，谁就掌握了未来”，世界各国均把大力研究和开发新材料作为21世纪的重大战略决策。专家预测，信息功能陶瓷材料及其制品的全球销售收入，到2010年将达800亿美元；全球钕铁硼稀土永磁材料产值，到2010年将达83亿美元；世界超导材料销售额，到2010年将达600-900亿美元。美国科学基金会预测，未来10年，全球纳米技术市场规模将达到1万亿美元左右。

发达国家清楚地看到了新材料产业所蕴藏的巨大商机和具有的重要战略地位，纷纷制定出相关战略计划并投入巨资进行开发。

我国政府对新材料的研究开发也给予了高度重视，近年出台了一系列相关鼓励政策，指定了一批新材料研发中心和重点实验室，规划了一批新材料成果转化与产业建设基地，特别是在国家先后出台的一些重大科技开发和产业化计划中，均把新材料列为重点支持的领域之一。国家的重大科技计划中，“863”计划、“973”计划、火炬计划、科技攻关计划、中小企业创新基金等项目，全部都对新材料的长期开发与研究投入了大量的人力物力，对其的关注已经占到了整体科学研究中非常大的一个比例。

国家自然科学基金，是国家为支持自然科学基础性研究而设立的专项基金，它大力支持具有重要应用前景，特别是具有新思想、新方法以及可能产生新成果的材料方面的基础性研究。国家自然科学基金委员会资助的研究课题，与材料有关的约占四分之一。目前，已建和在建的150个重点实验室中，有关材料工艺、组织、结构、表征与测试的达35个，超过总数的1／5。

在国家大力推动下，新材料产业正成为我国一个新的经济增长热点和投资热土。在我国新材料领域，一些重大共性技术近年来取得突破，一大批新材料孵化器与企业迅速崛起，推动了整个行业的技术进步和效益的提高。专家预测到2008年，我国新材料产业有可能形成一个3000亿元人民币左右的大市场，到2010年，我国光电子产品年产值可达2000元人民币，占世界市场份额的10%；到2010年，我国稀土永磁材料产量可达5.4万吨，产值31亿美元，年均增长60%，远超过世界23%的年均增长速度。

新材料托出光电子器件

项目简介：从产业化角度考虑，IT信息网特别是WDM干线、接入、局域网互联等的光电子器件（包括高速调制的激光器、高灵敏度的接收器等），必须具有用户能够承受的性能价格比、高可靠性和极低功耗。长波长发光材料生长制备研究是实现高性能光电子器件的根本基础。这种长波长器件也必须具有低成本、低功耗、温度稳定性好、高速调制、高可靠性和易于集成等优越性。而GaAs基垂直腔面发射激光器恰好是可以满足这些要求的理想器件，这是由它具有的独特优越性决定的。其优越性在于，无需解理的平面制备工艺使得激光器单管、列阵的成本极大下降，适宜于大批量生产；圆形对称的输出光束易于耦合，单模工作易于高频调制，极小的有源区体积使得极低功耗成为现实。

项目负责：中科院半导体研究所以牛智川研究员为首的“863”课题组。

意义：在开发新一代无制冷激光器、高速高灵敏度探测器以及光电集成等方面具有十分重要的应用价值，在Gigabit以太网，10G比特以太网和光纤到户（FTTH）之类的市场中有着巨大的市场前景。

激光表面强化处理技术

技术简介：万能轧机BD轧辊是攀钢三期工程从国外引进的万能生产线重要部件，其作用是将刚出炉的方坯初轧成型。由于与红钢直接接触，其表面瞬时温度达600～700℃，轧制时辊面易出现粘钢、热疲劳裂纹、氧化腐蚀等现象，轧辊磨损严重，使用寿命短，辊耗大，生产成本高。该公司科技人员经过分析研究，采用激光相变硬化及合金化，并根据轧辊各孔型具体情况采用相应处理工艺的方法进行了表面强化，解决了轧辊使用中各孔型磨损差异大、粘钢、热疲劳裂纹、氧化腐蚀等问题，最终达到轧辊使用后各孔型磨损一致，使用过程中无粘钢、热疲劳裂纹、氧化腐蚀等现象的效果。经实际上机使用统计，成熟工艺强化处理的BD轧辊单周期过钢量比未强化处理辊提高2倍以上，轧辊使用寿命提高2倍以上。

技术负责：攀钢钢企总公司协力公司。

意义：在国内处于领先水平。

高温超导限流技术应用电力系统

项目简介：该项目采用铋锶钙铜氧化物作为高温超导材料线材，采用平衡桥的方式设计超导限流电抗器。系统正常运行时，电流从超导限流装置上流过，压降很小，只有约20V左右，约占系统电压的0.33%（常规电抗器压降有10%以上），系统发生短路时，这时系统电压大都会加在限流器两侧，由于限流器上串有超导磁体L，它将抑制电流的迅速上升，从而达到限流目的。当磁体上电流达到设定值时，控制信号将迅速关断IGCT（约10微妙），保护电阻被投切进来，从而抑制系统电流的上升。如果负荷侧短路故障得到迅速解决（如半个周波），可立即导通IGCT，使系统进入正常工作状态；如果负荷侧短路故障无法在短期内得到解决（如数个周波），则切断断路器。

项目负责：湖南省电力试验院和中科院电工研究所联合研究。

氟氧化物玻璃陶瓷激光材料研制

项目简介：该项目基本实现了对玻璃陶瓷纳米复合结构的控制，获得了一系列具有良好光致发光和上转换发光性能的新材料，其主要有：含Er：LaF3纳米晶的透明玻璃陶瓷，具有宽的红外发射谱，其1.53微米发射峰半高宽达100纳米，可开发为光纤放大器材料；含Er：CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷，具有强的红光上转换效应，且1.53微米发光量子效率高达98%；含Er：BaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷，其1.53微米发光寿命高达13.39毫秒；首次获得含大量Er：NaYF4纳米晶的透明玻璃陶瓷，该材料不仅具有很高的上转换发光效率，而且通过改变稀土掺杂浓度，可基本实现材料红、绿发光强度比的全程调控，在光显示器件方面具有重要的应用前景。

意义：通过对氟氧化物玻璃陶瓷热力学行为和结构转变特性的研究，揭示了纳米晶相的晶化机理与主要控制因素，掌握了热处理条件下玻璃陶瓷结构 演变规律，总结了材料光学性能与显微结构的关系。

超轻多孔金属材料研究

项目简介：通过对渗流工艺的改进及后处理方法的探索，基本掌握了国际上最先进的石膏型渗流技术，能稳定地制备出密度小于0.2g/cm3以下(设计要求为≤0.3g/cm3)开孔型泡沫铝，其结构均匀性达到美国DUOCEL泡沫铝的同等水平。另外，在超塑性金属材料的研究方面也已经获得了常温下延伸率达160%左右的合金，超出设计指标一倍多。

项目负责：中国科学院固体物理所韩福生研究小组。

意义：该成果为尽早提供满足我国航天需求的功能材料迈出了关键一步。

高效无卤阻燃高分子材料

项目简介：该项目在黑龙江省重点实验室、东北林业大学阻燃材料分子设计与制备重点实验室科研人员,经过3年的艰苦努力和不懈攻关，创新性地提出了适用于玻纤增强尼龙66的无卤阻燃剂的分子设计，合成了金属离子改性聚磷酸蜜胺盐(M-MPP)新型高效无卤阻燃剂。该阻燃剂具有针状的晶型结构，能明显提高阻燃材料的力学性能,不仅阻燃效果好,而且利于切割。这一课题被列为黑龙江省“十五”科技攻关重点项目,课题所取得的创新性成果于2006年11月7日通过了由黑龙江省科技厅组织的专家鉴定。

项目负责：黑龙江省高分子化学与物理学科李斌教授。

铬铁合金生产陶瓷璃色料研发

技术简介：该技术所采用的方案是将铬铁合金粗、细碎至1-100/μm，按需要单独或与其它化合物如氧化锌、氧化锰、氧化钴、氧化铜等配料，入窑在900℃-1400℃下烧成，除去合金中碳分及其它非金属杂质，人工合成不同颜色的色料。

意义：该项技术打破了沿用氧化铬和氧化铁生产色料的惯用工艺，在生产技术上有新的突破。由于该技术是利用铬铁合金替代昂贵的氧化钴和氧化铁化工原料生产色料，不仅色料生产成本大幅度降低，而且不会造成六价铬的污染，益于环保，其应用前景十分看好。

PVC材料热转印技术研究与设备研制

技术简介：该项目采用热转印机理，以PVC材料为基体，在自行研制的热转印设备上，通过对温度、压力、转印速度的自动控制，在加热、加压条件下，将覆膜图案转印至PVC基体上。其技术原理是采用高温加压覆膜技术，将带有各种图案，可以是各类木纹、大理石纹等的热转印膜通过加温加压粘覆在PVC材料表面，具有图案逼真、寿命长等特点。因此通过该项技术，可以增加替代材料表面美感，提高对木材的替代率。

技术负责：中国新材料研究所。

意义：项目的研究成果应用于装饰、家具等建材领域。既满足了人们追求自然美的需求，又缓解了天然材质的短缺问题。

紫光转换纯绿光LED新型稀土发光材料

项目简介：紫外激发的稀土铕激活硼铝酸盐绿色荧光粉，在国内首次制备出紫外光激发的绿光LED；此外，还研制出紫外激发的三基色荧光粉；相关材料与器件拥有自主知识产权，已获国家发明专利；课题组完成的“紫光转换纯绿光LED新型稀土发光材料”技术指标达到了国内领先水平。

项目负责：中科院与长春光机物理研究所。

意义：随着发光二极管效率的迅速提高、成本的不断下降以及蓝色和绿色LED的突破，使LED成为当今世界上三基色完备的发光体系，LED正在由显示、指示器件向照明光源扩展；专家预计LED将成为继白炽灯、荧光灯之后的第三代照明光源，它将引发照明领域的一场革命。

聚变堆用产氚陶瓷微球制备与性能研究

项目简介：从2004年至2006年年底，在继承“863”高技术科研成果的基础上，研究组开展ITER中的氚工艺前期研究工作。开展了氚增殖剂材料的制备探索研究、ITER中第一壁材料的调研、第一原理计算氦在材料中的扩散行为、分子动力学模拟材料中氦泡的演化行为研究，取得了创新性的研究成果。对ITER产氚回路中的氚提取技术开展了研究，研究了采用金属氢化物纯化、分离和贮存氚的技术。在激光聚变氘氚靶的研制中，高压充氘氚工艺研究中的实验系统小型化技术、增压技术和安全性等方面做出了成绩，并圆满地完成了多次高压充氚任务，满足了激光聚变研究的需要。

项目负责：中国工程物理研究院核物理与化学研究所副所长彭述明为代表的研究组。

意义：在国内处于领先水平

新型多孔陶瓷材料制备技术

项目简介：利用加压排水成型法制备一种新型多孔陶瓷，该多孔陶瓷可广泛使用在汽车废气除污、污水净化、工业废气净化除污、精细过滤等。 其气孔率可达90％以上，比重0.13～0.4g/cm3,热膨胀系数系数0.6～1.2×10-6/℃，抗热震性700～1000℃，最高使用温度1400℃

该技术除了可用于汽车尾气净化处理外，还可用于烟道气及催化燃烧除NOx的载体、柴油机烟尘粒子净化器载体、臭氧抑制催化剂载体、有毒气体和液体的净化处理、工业废水处理、废气处理、除臭处理装置等。

项目负责：华南理工大学材料科学与工程学院无机系。

意义：在国内处于领先水平。

高温超导技术研究

项目简介：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所科研人员经过多年攻关，不断优化电子线路设计，研制出了具有国际先进水平的实用化单分量高温超导磁强计。它和现在采用的感应线圈探头相比，高温超导磁强计的性能指标在灵敏度、带宽、测量精度与效率等方面具有明显的优越性。

据介绍，该成果可提高勘探深度达50％以上，使瞬变电磁法的勘探深度达1200米，有利于推动瞬变电磁法的应用与发展，从而为危机矿山、深部隐伏大矿的寻找、矿体的准确定位提供高技术手段。

项目负责：中国地质调查局地质调查研究所。

环保型塑料专用料研制

项目简介：聚丙烯属于一种产量大、力学性能、电绝缘性较为优异的通用塑料，经过改性的聚丙烯目前被广泛用于汽车制造、建筑材料、电子电器部件等领域。但由于聚丙烯本身分子结构和组成的原因，导致其具有易燃的特性，使其应用受到极大限制。目前，完全能够符合产业化生产要求的聚丙烯材料还没有，其主要原因是大多数研究机构或企业采用的是用以金属氢氧化物系列阻燃剂或以聚磷酸铵为阻燃剂研制无卤阻燃聚丙烯材料，前者金属氢氧化物用量阻燃剂用量过大，严重影响阻燃聚丙烯材料的力学性能，而使其失去了实际的工业应用价值；而后者由于目前国内生产的聚磷酸铵的热稳定性较差，影响到阻燃聚丙烯材料的生产和成型加工性。

日前，江苏技术师范学院化学化工学院副教授周健率领课题组成员和常州市改性塑料厂有限公司共同对聚丙烯材料进行阻燃改性的开发研究，该研究课题被常州市立为2004年科技攻关项目。经过两年多的实验，课题组终于研制出了环保型电器元件塑料专用料。该材料具有阻燃效果好、燃烧时发烟量少，没有有害的刺激性气体产生、燃烧时没有熔滴现象、生产成本低等特点。经过检测，产品质量符合国际安全标准，该成果已申请了国家发明专利。

第6篇：高分子材料研究课题范文

【关键词】高中化学 学案导学 教学体会

在传统的高中化学教学模式中，教师占据教学的主体地位，导致学生处于被动的学习状态。新课程要求，在化学的课堂教学中，加强对学生思维能力的培养，但是在实际化学教学中却经常忽略了对思维能力的培养。教师要根据学生的实际学习情况，不断地优化教学方法，以适应学生的学习和发展需要。

一、化学教学模式的创新

学案导学教学模式就是学生在教师的指导下，针对学生在学习与生活中遇到的问题，并结合教材的有关内容，选择相关的研究课题，并用科学的方法提出疑问、设计计划以及自主探究的实验教学活动。学案导学教学模式就是与实际生活息息相关的，并且学生能够自行完成的趣味性实活动。在教材中的家庭小实验内容就是趣味自主实验，它不仅是化学教学任务的重要组成部分，也是化学课堂实验内容的拓展；教师应该对学生进行化学操作有关内容的训练，这有助于学生快速地掌握化学知识。这种教学模式的主要目的是为了培养学生进行化学实验操作能力的实验教学活动，学生化学实验的操作能力对化学的学习有着直接的影响。这有利于培养学生科学的思维方式，进而掌握科学的研究方法，提高学生的创新能力与化学实验能力；学生通过教师的引导进行实验探究，进而掌握化学知识的实验教学活动；可以激发学生的学习兴趣，进而使学生进行自主探究学习，有助于学生设计实验能力与实验操作能力的提高。学案导学教学模式具有较强的指向性，主要目的是为了完成教学目标，在这种实验教学模式中，学生有机会进行实验探究，这有助于学生化学知识结构的构建，同时也能提高学生的观察能力与思维能力。同时这种教学方式能与教材内容相结合，边讲边实验的教学模式，首先要设置疑问，激发学生兴趣，然后让学生进行自主实验与探究性学习，并通过实验，使学生对抽象的化学知识有所了解以后，师生共同进行总结和概括，最后是学生根据已学的知识去解决新的化学问题，并找出解决的方法。

二、学案导学教学模式的应用

1. 有助于学生提高学习能力

新教材在原有的基础上，增加了家庭小实验、边讲边实验与研究性课题的内容。教师要充分利用新教材实验形式的多样化，结合教材内容，采取学案导学的教学方式，给学生提供了更多进行化学实验的机会，不仅有助于提高学生的学习积极性，也有助于教师教学情境的创设、趣味性课堂教学以及教学方法的创新。例如，新型陶瓷、分子的手性、可降解高分子材料等，实验形式的多样化，教师能更好地运用学案导学的教学方式，有利于教师与学生之间进行互动，是现代教育观念体现。教师要充分发挥化学教学中实验教学这一特色，例如，介绍饮用水消毒、维生素与人体健康的关系等等。使学生有更多的机会进行化学观察实验，在进行化学实验的过程中，采取学案导学的方式，学生能有效地学习化学知识，掌握学习方法，进而提高化学的学习能力。教师在教学的过程中，要加强学生的绿色意识，这也是化学教学的重要内容，实验的绿色化对环境有着重要的影响，同时也关系着人类环境的可持续发展，教师在进行学案导学中要注意这项内容。在《化学与生活》中，主要讲化学与材料、环保等方面的知识，教师应将材料内容与学生的实际生活相结合，让学生认识到化学在实际生活中的运用。

2. 有助于化学教学的优化

化学的学习是建立在实验基础上的，化学实验有利于学生创新能力和实践能力的培养，是激发学生兴趣的重要内容。化学实验是进行化学课堂教学的一种重要的教学方法，有助于学生对化学基本概念的深入理解。因此，教师可以结合化学的特点，在化学教学中应用学案导学的方式，让学生在化学课堂中进行实验探究，给学生提供探索和学习的机会，进而提高学生学习能力，使化学教学得到优化。新课程标准指出：在教学中要将实践活动与科学探究相结合，让学生进行探究性学习。在教学中，学生创新能力的培养是必然的发展趋势，学生在高中时期，思维比较活跃，同时也是思维形成的关键时期，教学方式的展开对学生的发展有着重要的作用。教师在进行课堂教学时，采取学案导学的教学方式，能培养学生进行独立思考的能力，让学生进行探究学习，使学生的潜力得到充分的发挥，进而培养学生的创造性思维，增强学生的创新意识，促进学生的全面发展。

结论

教师还要有效地引导学生自觉地总结学习中的经验与不足，结合所学知识，让学生自己分析，哪些问题自己能够解决，用的何种方法；哪些问题自己无法解决，原因在哪，这有助于加强学生的自我意识。此外，教师要与学生多进行交流与沟通，充分的了解学生的学习情况，不仅要帮助学生解决学习中出现的问题，还要指导学生对自己的学习活动进行总结，这样也有助于教学模式的优化。

【参考文献】

[1]陈俊英. 高中化学使用学案导学存在的问题与对策[J]. 化学教育， 2012（08）.

第7篇：高分子材料研究课题范文

关键词：起重机；轻量化设计；存在的问题

引言：起重机事业的发展已经在我国的国民经济发展中占有一席重要的位置。它的发展水平代表了专业相关人员的聪明才智，同时也彰显了我国建设上的突破性进步，所以我们日后的起重机发展要紧追世界上的轻量化发展脚步。

一、我国起重机轻量化设计实施的积极意义

（一）起重机在国际上的发展形势和积极意义

起重机在国际上的发展形势已经逐渐走向明朗化进程式的发展，在国外的市场上我们很容易就能找到起重机轻量化产品，像西班牙的Linden-Co-mansas；德国的德玛格、斯泰尔、安博；芬兰的科尼；日本的住友、日立、神户制钢、石川岛、韩国半岛；美国高博；法国的法兰泰克等等都是起重机重要的著名制造单位。并且这些单位都注重起重机的结构、电气和机构方面的时代化进步内容，他们都有着共同的目标就是要起重机产品逐步走向美观、节能、轻便、适用等综合发展方向。

（二）起重机轻量化在我国的发展形势和积极意义

随着国际化的起重机发展进程的不断加快，国外方面的进口起重机关于数量上的优势在我国也日益凸显出来，国外的起重机在我国占有广阔的市场，这同时也刺激着我国的起重机事业的发展，我国自主研发的起重机轻量化产品也取得了一定的成果。目前我国政府和国家都已经开始重视起重机的轻量化发展。相继推出了很多重要性的研究课题和政策去进一步支持我国的起重机轻量化事业的发展。

（三）起重机在节能环保方面的积极意义

我国新颁布的《节约能源法》强调了特种设备的节能方面的相关注意问题，而且我国现在已经进入到了低碳时代化的发展新格局中，环保和节能是现阶段的中心话题，所以起重机也要在这方面起到一定的表率作用。起重机中金属机身的质量一般占总重量的一半以上，巨型的起重机会达到百分之九十的比例，所以由此可见我国的起重机轻量化路线可以节省下来的原材料非常巨大，并且这种发展形势会帮助减轻机构本身的负担，有效地解决数目巨大的造价问题。轻量化设计是起重机现如今重要的研究话题和方向，它不仅能节约资源，保护环境，还能提高经济性能[1]。

二、我国起重机轻量化设计的相关内容

1.极限设计方法

极限设计方法就是概率设计方法。它主要产生于二十世纪七十年代，当时国际上的工程化结构设计方法主要倾向于采用概率理论为主要内容的极限设计方法，它的计算结果相对精准，很符合金属的实际工程工作内容，同时也能有效地利用钢材的重要性能，做到有效地节约材料资源。

2.现代技术方法

现代技术的方法上的应用主要集中在它能考虑到机器本身的承受负荷的能力，而且它还会结合钢材的基本性能和材料加以整合。其中结合的技术和方法涉及有起重机动力学、等强度设计、有限元法、灵敏度分析、模糊优化设计和模块化设计，它们都以最大限度减轻机器自重为主要奋斗目标。

3.反求工程方法

现在的其他国家都在积极吸取别国的实际经验和教训，努力设计更加具有强大能力的起重机产品希望在国际舞台上站稳脚跟。反求工程方法就是针对于这种吸收技术的方法的概括。它通过实际操作和有关重要资料进行一定的分析和研究，从而了解参数性能，逐步掌握技术上的关键原理技术，在加以仿制和创新。

三、我国起重机轻量化设计存在的问题

（一）计算设计方面

现在一般计算设计上采用的是许用应力法，这种方法本身简单，但是存在一定的缺点，它无论运用何种金属结构都一律采用统一的安全系数。这种明显的不合理方法需要做进一步改进。如果按照这种方法计算设计的话就会消耗不必要的金属资源，而且安全系数还不能得到有效控制，由于系数的不精确就会给设计人员的计算设计造成一定的精确问题上的困扰，设计人员一般为了机器的安全问题还会预留安全系数，这样直接导致我国的起重机质量过大。

（二）工艺方面

工艺方面起重机主要采用钢板焊接的结构作为构件，生产过程主要以半手工半机械制造，这样就会导致起重机结构笨重，有碍美观性还会延误交货期。

（三）材料方面

材料上一般采用的是高分子材料、型钢、轻合金材料，而且钢材的性能存在参数不全和负偏差，不会进行预处理，直接导致为增强安全性能而加强各种板材材料的直接浪费资源现象。

（四）结构方面

传统的计算设计一般倾向于安全和稳定，所以一般都会浪费大量的经济上的资源也要保证机器的安全和稳定性能，但是这种行为往往就浪费了很多材料资源，而且这样的起重机一般都会比较笨重。

（五）电气和机构方面

制约起重机轻量化发展的原因还有电气和机构方面的问题。传统的系统的工作化效率过低，而且电气控制系统性能水平也不高[2]。

四、我国起重机轻量化设计的有效建议

（一）计算设计方面

针对上述提到的问题和所遇到的困难，我们建议采用极限设计方法去加以改善。这种方法能够得出比较精确的计算结果，而且一般都能符合实际化的要求，充分利用材料的基本性能，做到节约资源。而且它还能结合许用应力法做到具体化和实际化的应用。还有按照“定位精度”考核起重机性能要求，而且适当结合反求工程设计理念和现代设计方法保证工作的精确性和完善性。

（二）工艺方面

建议采用受力构件可以换成槽钢、H型钢、工字钢，焊接手段改为机械手，并且车轮、齿轮和滑轮必须经过热处理，增强硬度性能。

（三）材料方面

建议采用轻合金和轻度较高的钢制材料，节约资源，减轻机器本身重量。同时减轻支撑结构和厂房结构的负荷量，有效地减少成本上的浪费情况。用高强尼龙可以延长机器寿命，相对减少噪声污染[3]。

结束语：我国的起重机发展正在逐步走向轻量化方向，并且已经取得了相关的有关部门的一直认可和支持，我们要积极向国外的先进技术学习，在吸取经验的同时，研究自己的创新型内容，争取赶上世界起重机轻量化的发展的先头部队。

参考文献：

[1]安存胜，马占营，聂福全.起重机齿轮传动装置轻量化技术应用现状及发展趋势[J].机械传动，2015，10：146-150.

第8篇：高分子材料研究课题范文

关键词 材料学 精密分析仪器 教学管理

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.08.059

Abstract Materialogy is a basic course covering a wide range of materials and applications. So learning and mastering this course is very significant， but most students are difficult to understand and know materialogy due to the complicated and professional knowledge， which stifle interest in learning. This paper summarizes advantage of auxiliary teaching of precise instrument on materialogy based on experiences of author in teaching and research to provide reference for the training of material science.

Key words materialogy； precise instrument； teaching management

材料学是研究材料组成、结构、工艺、性质和使用性能之间的相互关系的学科，为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据。随着科技的不断发展，材料学研究的对象和内容也不断扩展，其基本分类包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料、复合材料等。在实际生活中，人们往往关心的是材料本身的性能，一种是特征性能，即材料本身固有性质，包括热学性能、力学性能等；另一种是功能性能，指一定条件下功能转化的性质，例如热―电、光―热转化性能。但最终决定材料物理、化学性质的因素，还是材料本身微观结构特征。材料学作为材料专业的基础教学项目，要求学生了解材料的组成与应用、材料的结构与性能等知识。然而，这门课程的许多内容学生只能在书本上掌握相关材料的理论知识，通过简单定义与图片了解材料的微观世界，陌生而复杂的表述与微观结构组织，这对于初次接触材料学的同学是枯燥且乏味的，会在一定程度上影响学生的学习兴趣。

为了促进材料学科发展、提高学校科研条件，很多高校都配备了用于表征材料微观组织的大型精密分析仪器，例如电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、XRD分析设备。随着科技的不断发展，传统精密分析仪器的辅助功能也不断更新，以进一步细致分析了解材料的微观世界，例如电子背散射衍射设备（SEM-EBSD）、电子显微镜能谱（EDS）、电子能量损失谱（EELS）等。通过这些设备表征，我们能够充分了解材料的微观组织结构特征及变化，对微观世界有一个更具体的认识。但目前很多高校的精密分析仪器的使用仅局限于科学研究，而且由于仪器操作复杂、设备管理要求高、教学与科研脱节等多种因素导致无法实现精密分析仪器辅助教学的目的。笔者将立足于多年的教学与科研经验，从科研与教学相结合的角度出发，来思考材料学教学的方法。

1 打破传统教学模式，实现教学与科研相结合

传统的教学往往围绕教学大纲和书本展开，最终沦为枯燥的教学演讲。现代的青年教师一般是教学科研型人才，除了日常的教学，还承担着一些科研项目。在传授理论知识的同时，还应结合自身的研究课题、成果，举例说明各个知识要点，实现理论与科研实践相结合，使学生能够加深对所学知识的理解，了解不同材料的发展状况以及其在航空航天、国防建设、工农业生产、日常生活中的应用，从而扩展学生的思维，培养学生的学习兴趣。

1.1 介绍基础科研成果，激发学生学习兴趣

由于材料学中的概念及定义比较抽象，教师必须将这些抽象的知识与实实在在的材料联系起来。在讲解大量理论内容的同时，应该结合教师的一些基础实验成果，通过多媒体的方式形象、直观地呈现在学生面前，例如金属材料中晶格、位错、孪晶等基本概念。教师应结合自身的实验课题，利用精密分析仪器的操作原理及分析结果讲解材料微观组织结构的组成和变化，以及其对宏观性能的影响，让学生对不同材料的应用范围和其微观组织的基本组成与结构有一个初步的认识，激发学生学习理论知识的兴趣。同时，教师在教学过程中，应该结合目前社会发展中材料领域的热门话题，介绍与材料学相关的比较前沿的材料科学研究，结合最普遍的材料的微观结构与组成，从现在的研究成果分析介绍，如碳纳米材料等。并且教师在课堂上应与学生进行一系列的互动，例如列举实验获得的图片，让学生结合知识点进行比对观察，使学生能够更直观地了解材料学中的知识概念，从而实现有效教学。

1.2 结合精密分析仪器实验观摩，整合知识点

基于教师科研课题项目，让学生观摩分析仪器的试验表征，结合理论知识进行适当的基础实验练习，让学生在实验室完成对课堂知识的总结，使学生的知识点得以整合，拓展其思维。同时，教师对相应的实验结果进行分析讲解，以强化学生对相关知识点的理解与掌握。然后教师可以围绕科研项目中的某个专题开展自由讨论，鼓励学生自己准备材料，发表自己对于相关题目的了解，由此拓展学生思维，培养学生创新意识，同时活跃课堂气氛，提高学生自学能力。通过理论与实践的结合，学生对材料学所讲授的内容有了最大程度的掌握，对自己的学科领域有所了解，对自己未来从事的职业不再迷茫；对于有意向攻读研究生学位、进一步学习的同学，其对感兴趣的研究方向更加明确，报考专业方向时信心也更加坚定。

1.3 教学与科研结合的创新性教学，使学生成为学习的主体

社会在不断地进步，对应届毕业学生的要求也不断提高，知识储备以及动手能力、创新能力自然成为各个企事业单位选择员工的优先条件。然而，学生仅仅在课堂上学到的知识，已经无法适应社会的发展，必须培养他们的应用能力，以解决日后在工作中遇到的问题。教师在教学过程中应注重理论与实践相结合，选择一些与日常生活密切相关的实验项目以激发学生学习的积极性与主动性，做到趣味性与实用性相结合。使学生感受到材料科学实验的实用价值。通过相关的引导教育后，学生对于所学专业有所了解，对教师的研究方向比较感兴趣，可申请加入相应教师的研究课题，而教师也可以通过签署合同的方式约束管理学生在本科学习过程中的科学研究事宜。这样不仅能够协助教师较好地完成科研项目，也可以锻炼学生创新能力，培养学生的动手能力，实现学生良好的知识储备，为即将步入社会做好充足的准备。

2 针对教学管理中遇到的问题，制定章程，完善管理制度

各个学校限制大型精密仪器的使用范围，主要是因为精密分析仪器多为进口，价格昂贵，维护费用高，而且仪器操作复杂，所以一般会培训相应的实验人员进行操作与管理。这大大降低了仪器使用效率，而且不利于教学的开展。针对这些情况，学校应该制定相应的仪器使用维护管理制度，确保仪器最大化地发挥其在教学科研方面的作用。

2.1 学生应不止参观，还要参与

目前各个学校购置的高精分析设备主要服务于科学研究，导致仪器使用率低。国外对于大型精密仪器的管理往往是学生参与大于教师控制，一般对置身于科研项目的研究生或具有浓厚研究兴趣的本科生进行仪器操作培训，让学生亲身参与仪器的运营及维护。同时鼓励学生针对研究项目进行科研创新，使学生的学习方式从被动式教育转为主动式学习，提供学生的个性发展空间。学生对自己的创新性实验，必须先拟定出合理的实验方案，确定实验条件，再利用分析仪器对材料的微观组织进行结构与性能表征。教师针对学生的实验要求，制定规范的仪器使用及维护时间表，划清教学和科研用精密分析仪器的时间范围。学生操作过程中必须要有负责教师或实验室人员在旁辅助，提醒纠正学生的错误操作方式，同时指导学生对获得数据的分析过程。通过对学生一系列的培训，让学生能够熟练操作仪器，并掌握仪器在错误操作下或发生故障时的应急处理方法。

2.2 实施仪器操作责任制，明确学生操作者的“监护人”

放开并不代表放任，实验室还要制定严格的设备管理制度，发现问题要责任落实到位。研究生群体由于学业与科研需求，使用相关设备的频率较大，其作为基于精密分析仪器下优化式教学的优先受益者，导师必须作为实验教学的“监护人”。实验前，教师必须对学生预习情况进行考核，针对学生自己拟定的实验方案提出相关问题，对学生叙述出错的地方和重要的注意事项，教师应进行适当的补充。当学生开始接触操作设备时，导师要起到指导及监督的作用；当学生在实验过程中遇到技术问题，应及时与导师沟通，避免不当操作；当学生不遵守操作规程，误操作导致设备损坏，导师应负有连带责任。对于本科教学来说，课程指导教师或实验室相关设备负责人应充当“监护人”。当学生亲手操作时，指导教师应尽量做到全程指导与监督，对学生提出的问题做出及时解答，使学生在教研结合的课堂上充分消化材料学知识；对学生的错误使用设备方式应及时提醒纠正，防止造成更大的经济损失。

第9篇：高分子材料研究课题范文

Composite reinforced with natural fibers is a significant topic for technical textiles industry. Due to its recyclable raw materials with few environment effects, along with good processability and acoustic characteristic, this kind of material has got a rapid development in some developed regions. This article primarily introduced components with several bast fibers and leaf fibers, in terms of process technology, features, performances and cost advantages, and researched the feasibility of developing biocomposites as well.

天然植物纤维是增强复合材料可选择的原料之一，自2005年以来一直保持着 10% ～ 15% 的年增长率。植物纤维密度较低，仅有 1.5 g/cm3左右，具有节省物料消耗的潜力。以平均值计算，天然纤维增强复合材料的能源消耗比玻璃纤维要低 60%。

天然纤维复合材料具有优良的加工性能和声学特性，并在很多方面超越玻璃纤维增强材料，如很好的生命循环特征等。近来，欧洲植物纤维复合材料的研究取得了很大进展，产品已在汽车内装饰、车厢材料等方面使用。可以说利用可再生纤维资源做原料，是技术纺织品持续增长的一个重要方向。

1天然纤维在增强复合材料上的应用

聚合物纤维可广泛用于工程领域，但在相当多的使用条件下，其性能并不能完全满足要求，这给纤维增强复合材料的开发提供了空间。强度是纤维复合材料的重要评价指标之一。通常复合材料的结构、机械性能及热性能等可依据纤维添加量、纤维取向程度和长度的变化而改善。目前，优化复合材料的性能/重量比，提高制品强力、刚性与重量比，降低成本及加工过程对环境的冲击，改善可用性和安全性正成为复合材料技术进步的主流趋势。

用作增强的纤维材料包括有机及无机纤维材料。除高性能聚合物纤维、玻璃纤维外，天然植物纤维也具有加工增强复合材料的鲜明特点。大量研究结果显示，环氧树脂/亚麻、木浆纤维/PE、剑麻/PE、黄麻/PE、棉纤维/PP、苎麻/PP、黄麻/PP、剑麻/PP、黄麻/PET等的研究和开发都取得了可喜进展。由于生物高分子技术的进步，目前已有可能制得生物聚合物复合材料。在种植、加工、制品成型及使用中，其明显的低碳经济特征，具有引领转变生产模式、改变人们高碳消费倾向和碳偏好的可能，因而正形成产业用纺织品一个新的开发领域。表 1 为几种主要的纤维增强复合材料的性能特征比较。

和常用的玻璃纤维相比，作为增强复合材料的植物纤维通常具有以下特点。

（1）植物纤维复合材料的机械特点

一般说来，植物纤维复合材料机械性能的变化，取决于纤维含量、空隙度、纤维取向度、纤维及基质的特性。

以典型的热塑性聚合物PP为例，以其作复合材料基质，单一PP聚合物密度为 1.0 g/cm3，刚性指标 1.5 GPa。实验结果显示，在其他条件设定好的状态下，将植物纤维置于 3 种取向态时，其复合材料刚性的最大值分别为：单取向纤维 20 ～ 30 GPa，两维无序（2D Random）取向纤维 7 ～ 11 GPa，三维无序（3D Random）取向纤维 3 ～ 5 GPa。

（2）植物纤维添加量对复合材料性能的影响

高性能的植物纤维具有优良的机械性能，其密度通常在 1.5 g/cm3，而玻璃纤维的密度是 2.6 g/cm3。即使用同样重量纤维的条件下，植物纤维的复合材料可以获取更高的刚性指标。

（3）植物纤维复合材料具有成本上的优势

工业品生产中，制造成本对企业来说至关重要。尽管植物纤维源于低成本的生物质资源，但仍需投入多项费用，如种植投入、纤维提取加工费用以及纤维转化为适宜复合材料加工的预制品加工费用等。一般来说，两维无序纤维作原料，其预制品成本较低。加工成非织造布毡的形式，其预制品加工费偏高，约 1.8 欧元/kg，而玻璃纤维毡预制品的加工费高达 2.6 欧元/kg。可以认定，植物纤维非织造毡预制品的低成本，可以决定其复合材料在相同成本下的条件下获得更佳的机械性能。表 2 为几种常用的增强复合材料用纤维材料的价格比（以玻璃纤维作为参照）。

2天然植物纤维的结构特征

植物纤维微原纤维角θ呈螺旋状取向，如图 1 所示，其复合材料的弹性和断裂强度指标取决于增强纤维含量及其取向度。同类纤维材料的物理性能同其化学组成、结构、纤维含量、微原纤维角、纤维截面及聚合度变化有关。

玻璃纤维是增强复合材料的主要原料品种。而高性能亚麻、荨麻纤维的抗拉刚性要优于玻璃纤维，机械性能也与玻璃纤维相似。麻纤维与其他天然纤维一样，当处于激烈震荡条件下时易于出现断裂，纤维大分子轻度滑移，表现出一定的减震功能。亚麻膨胀系数趋于零，断裂伸长率1.5%，基本与碳纤维相近，完全可做复合材料增强组分。此外，亚麻密度（1.45 g/cm3）比钢（7.8 g/cm3）、碳纤维（1.70 g/cm3）和玻璃纤维（2.45 g/cm3）均小。表 3 为可用做增强复合材料的麻纤维与玻璃纤维的技术特征比较。

在可用做增强复合材料的麻纤维的评价中，有两个重要数值，即E/d值和δ/d值，前者是纤维的杨氏模量与密度比，后者是纤维的断裂应力与密度比。表 4 为玻璃纤维及几种麻纤维的E/d值和δ/d值比较。

从表 4 可以看出，麻纤维在复合材料上使用具备非常好的机械性能。

3天然植物纤维增强复合材料的技术开发现状

随着全球环保意识的日益增强，自20世纪50年代以来，天然植物纤维增强复合材料开始在乘用车内饰领域使用。在欧洲、北美等市场，热塑性、热固性植物纤维复合材料被用于制做汽车门板、包厢和坐椅等中。如利用 50% 的PP和 50% 的天然纤维制成的增强复合材料，其克重为 450 ～ 2 400 g/m2，产品供给北美汽车市场，用户包括克莱斯勒、奔驰SUV和福特等。

德国Quadrant公司开发的植物纤维增强复合材料在汽车内装饰领域占有重要位置，其“Nafcoform”产品，使用50% 的PP和 50% 的洋麻、大麻或亚麻，产品克重 300 ～ 3 000 g/m2，目前已用于奥迪A8、三菱汽车、BMW 7和伊维柯等中。

克莱斯勒公司2005年开始在A级两门乘用车上使用植物纤维增强复合材料，使用的产品包括瑞士Reiter（立达）公司提供的PP/马尼拉麻天然纤维增强复合材料。目前PP、PE与含量为 25% ～ 75% 的洋麻、大麻或其他纤维素纤维制成的复合材料也已投放市场。

法国Lineo公司开发了亚麻与环氧树脂的增强复合材料，其预浸渍制品的技术特征如表 5 所示。

使用 50% 的亚麻和 50% 的碳纤维制得的亚麻/碳纤维增强复合材料，可用做自行车构架，并已通过公路试验取得了认可。在该复合材料中，碳纤维承载刚性负荷，而亚麻纤维可起到减震作用。近期该纤维增强复合材料正于自行车轮毂上试用。

采用洋麻/亚麻混合组分（混合比 50/50）为增强相，以非织造布形式与环氧树脂制得热固性增强复合材料，产品已用于汽车内装饰。

法国Ralf Schledjewski集团使用洋麻/大麻为混合组分制成的针刺毡，于 20 bar压力下，采用丙烯酸系树脂预浸工艺制得热固性增强复合材料，其机械性能完全可以满足汽车内饰及部件制品的技术要求。

鉴于亚麻纤维的刚性及与碳纤维相似的膨胀系数，可以开发工具类产品系列，即以亚麻纤维复合材料替代部分碳纤维复合增强制品。

随着能源压力和低碳消费呼声的增长，汽车工业面临着巨大的竞争压力，日本市场的动向显示，期望继续改进天然纤维复合材料品质，用以替代或减少玻璃纤维带来的危害。欧洲虽然至今尚未出台限定使用天然纤维复合材料的相关法规，但随着石油资源的不断减少，天然纤维复合材料的市场潜力已被越来越多的人们所认知。美国福特公司分析认为，天然植物纤维可与玻璃纤维混合使用，或制成以天然纤维为芯、玻璃纤维包敷其外的三明治结构产品投放市场。

天然纤维复合材料虽然在阻燃、燃烧状态时无烟和无毒释放性能上不及一些高性能纤维复合材料，当然这些缺陷也限制了其在航空、铁路和高速公路领域中的使用，但在汽车内饰、建筑与装饰材料以及运动和休闲制品领域具有可拓展的空间。

4生物增强复合材料（Biocomposites）的技术进 展

生物增强复合材料是新一代复合材料，近年来受到广泛关注，其中细菌纤维素/PLA、改性剑麻/大豆蛋白质基的生物可降解高分子材料等生物复合材料的研究开发取得了可喜进展。

生物增强复合材料由两个或多个分布区相组成，增强相之一即植物纤维或植物源纤维，主要是棉、麻、再生木材等。其他部分是基质相，多为以植物油脂、淀粉基为原料的聚合物。

英国Wales大学生物复合材料中心认为，传统复合材料的性能形成规律与因素适用于新的生物复合材料，即可指导生物复合材料的合成过程，以获取期望的性能，如纤维分布、多孔性、纤维取向及基体性能等。

法国JRS公司开发出一系列以植物纤维和生物可降解聚合物为原料的复合材料，如以淀粉基聚合物/木纤维为原料的系列产品，即淀粉基聚合物/木纤维分别为 80/20、70/30 和 60/40。木纤维的添加可以使复合材料的杨氏模量提高 6.5 倍。另外，该公司使用植物源聚酯和木纤维制得了“Biofibre”复合材料系列产品，包括PL30E11和PL30E26品种；采用纤维素纤维和PLA成功得到了生物复合增强材料，其中纤维素纤维的添加大大改善了PLA的成型性能，并增强了纤维组分分布的均匀性，产品适用性好，还降低了加工 成本。

法国Alex材料研究中心使用淀粉基聚合物与植物纤维，如棉短绒、大麻、麦杆、纤维素等为原料制得了生物增强复合材料。添加这 4 种植物纤维后，复合材料制品的耐冲击性能明显提高，均超过聚苯乙烯板材（耐冲击强度为 0.7 kJ/m2）。其中纤维素复合材料的E/d值超过了聚苯乙烯，结果如表 6 所示。

澳大利亚Queensland大学使用蓖麻籽为原料，制得了单一生物质原料的生物复合材料。即首先将蓖麻籽转换为蓖麻籽油，进而制得11 氨基十一酸。后配置 30% ～ 40% 的氨基十一酸的水分散液，进行 3 段缩聚形成聚酰胺11（PA11）。以PA11为原料，熔法纺丝成形制得PA11的初生纤维，纤维切断长度 3 ～ 7 mm，纤维直径 30 ～ 35 μm；工业用纤维束切断长度 150 ～ 500 mm，纤维直径 75 ～ 200 μm。纤维密度 1.232 g/cm3，热降解温度 230 ℃。

PA11纤维成型前需进行水浸集束上浆处理，后与PA11聚合物复合，经压塑成型得到新型生物复合材料。复合材料增强相的纤维分布中，无规分布占 30%，取向部分占 30% ～ 35%。材料密度 1.16 ～ 1.22 g/cm3，具有良好的机械性能，燃烧状态下无烟，无毒性气体释放，其技术特征如表 7 所示。

蓖麻作为原料生长期短，单产 10 t/hm2，高于亚麻和大麻。与传统的复合材料相比，CO2排放量可减少 40%。与环氧树脂复合材料比，影响气候变化的因素可降低 50%。基于其优良的阻燃性能，还可用于航空、运输领域的内装饰材料。目前以蓖麻为原料的单一生物增强复合材料的继续研究和改进主要集中在以下 4 个方面，即：蓖麻生长条件与PA11纤维性能的关系；不同品种蓖麻品质的鉴定；改进水浸和上浆条件；PA11纤维吸湿性与使用性能的关系研究。

5国内可利用的天然植物资源及其增强复合材 料的开发

麻纤维特别是黄麻或亚麻具有极佳的机械性能，从生产规模上看，目前其从种植到纤维加工已形成完整的产业链。因此说，开发麻纤维增强复合材料相对来说要容易许多。

亚麻、大麻、黄麻、洋麻属韧皮纤维，而剑麻、赫纳昆（Henequen）纤维、菠萝纤维、香蕉茎纤维等系叶纤维。大麻已在 40 多个国家和地区种植，加拿大Hempline公司的大麻增强复合材料已于20世纪90年放市场。近 10 年间，洋麻在增强复合材料上的使用正稳步发展，其刚性是亚麻、大麻、黄麻产品的两倍。

我国具有悠久的麻类纤维种植历史，品种较为齐全，主要栽培品种包括苎麻（产区为湖南、湖北、四川、山东与河南）、亚麻/胡麻（黑龙江、吉林、四川/甘肃、内蒙古和宁夏）、大麻（安徽、河南、山东和云南）、黄麻/洋麻（浙江、山东/河南、安徽、湖北、四川）、剑麻（广东、海南、福建、云南）等。此外还有野生的罗布麻（新疆、山东、江苏和内蒙古）等。其中，苎麻、亚麻、黄麻、洋麻已形成较为完整的工业规模。

目前，天然纤维热塑性/热固性增强复合材料正在乘用车市场中使用，在卡车、大型巴士等领域也展现出了市场潜力。近年来我国植物纤维增强复合材料，诸如剑麻纤维/酚醛树脂、苎麻落麻纤维/PVC、黄麻纤维/PP以及仿生哑铃型黄麻纤维增强复合材料等的研究也取得了不小的进步。应该说，加强国内天然植物纤维复合材料的开发力度，是市场、环境和合理地利用资源的需要。