有机合成发展史范文

时间:2023-10-25 17:35:23

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有机合成发展史

篇1

近年来石油工程技术的发展速度越来越快,油价波动在一定程度上影响了其发展,但根本上无法改变其安全、环保的大方向。随着各种新类型技术的涌现,跨行业技术合理应用,各种智能化新型机械开发运用,环境友好等因素都使得石油公司的日常生产活动变得更为高效。中国的石油工程技术在世界平台上有着许多机遇,但同时也面临极大的挑战。在发展策略上我们应该围绕工程技术为核心,解决石油勘测、开采中重难点问题,加强机械设备的使用效率,培育技术制高点的战略发展策略,提高石油开采的效率,增强中国的整体综合实力和国际竞争力。本文探讨了国际石油工程的优势和发展中存在的问题,并提出了相关发展建议,希望能给有关研究人员提供便利。

关键词:

石油工程技术;国际发展;未来石油发展态势

引言

石油工程技术作为国家发展中必不可少的重要存在,其本身运用范围十分广泛,石油和煤炭、天然气一起作为社会的三大生产能源,在很长一段时间里都严重影响了我国生产技术的发展和国民经济总体水平。石油工程技术影响石油的勘测和开采,管理和服务等多项活动,在一定程度上决定了我国现代建设能力,进而影响经济发展速度和水平。近年来钻探技术得到了良好的发展,我国要紧跟世界潮流,把握石油工程技术的核心技术,加快新型开采工具和器械的研发,对于中国石油及时调整和优化战略有着重要意义。技术优化推动我国工程技术进步,实现国家可持续发展,对于提高国家的工程技术保障和综合实力有着重要意义。

一、石油工程技术发展趋势

随着现代经济快速发展,石油行业正面临着前所未有的变革。钻探技术的发展促进了复杂的深水探测开采,各种新材料和新技术也为深层石油勘测提供了便利,页岩油气的合理开发使得水平钻井、多级水力压裂、连续管技术的整体水平提高,为水处理、过滤和循环利用打下良好的基础。石油公司对于未来钻探技术的发展展望中,将重点转移至纸质数据和实时获取和勘测技术的研发,井下探测工具优化和机械智能化自动操纵,集中体现技术集成优势。环境友好作为21世纪新提出的发展理念也得到了石油勘测业界认可,逐渐成为主流发展趋势。其主要目标是实现石油开采零污染,力求将资源开采给环境造成的污染降至最低。一些世界研究组织开发的新项目指出:通过使用新科技如轻轨技术可以有效减少废气排放和现场废弃物处理问题,优化钻井技术的同时为周围环境提供了保障。根据数据公司和德勒全球能源行业小组的数据统计,其预测未来二十年石油仍旧占据主流市场,作为能源供给的主要来源之一,其在后续的发展中将面临以下发展趋势:创新主导仍旧依靠非常规资源勘测和生产,早期的勘测技术和开发技术创新主要体现在可用资源恢复技术上,如水平井钻井、水力压裂等方面。随着技术进步将朝着IT驱动发展,对于提高效率和降低成本具有重要影响。钻井和生产的基础取决于数字化和智能化,一些偏远地区的钻井将考虑运用远程控制技术和监控设施来提高钻井效率和产出,油气公司将着重智能仪器的开发,确保工程实时跟进和管理勘测和生产流程中的核心服务将由云服务提供,服务范围更广,服务质量更高。IT支出持续增长,勘测与开发软件支出影响市场整体投资水平。环境和安全因素将受到越来越多国家的重视,环境友好已经成为许多国家的发展战略目标,其目标是实现井下资源开采零污染或者将对环境的影响降至最低

二、国际石油工程技术面临的机遇和挑战

近年来,我国钻探技术逐渐成熟,工具装备的性能也得到了很大的提升,作业能力大幅增强,勘测进度也日益加快。在经济全球化的大背景下,在新局势下我国石油工程技术逐步发展,逐渐形成自己的体系,与此同时也面临着相关机遇和挑战。

(一)发展机遇

1、国家经济政策调整,科技创新推动石油工程的转型升级。2、石油公司应对油价挑战,实施低成本战略,对于快速开采提供便利。3、石油公司优化产业结构,加快转型升级,重视企业合作,为工程技术提高国际竞争力打下良好的基础。4、深海开采、非常规、可燃冰等新能源的开发成为油气开发的主战场,为石油工程技术发展创新带来机遇。

(二)面临挑战

1、石油勘测朝着复杂的地面和地下勘测发展,相关安全发和环境保护法律法规出台,对安全和环境保护提出更高的要求,也对工程技术创新、提高、改革上提出更高的要求2、国际石油公司和工程技术服务公司都将技术创新作为发展战略,技术发展迅速,力求抢占未来石油发展的制高点,并以强大的储备实力巩固其在石油行业的领头羊地位,给竞争者造成很大压力,这给我国的石油工程技术研发和产业发展带来很大的压力。3、多学科交叉融合,科技研发技术难度逐渐攀升,给我国的研发团队提出更高的要求。4、工程技术也面临着解决自身石油工程技术许多难题的困境,由于中国的技术与外国先进生产团队存在一定差距,呈现“大而不强”的特征,一些关键技术得不到运用,使我国在石油开采中造成大量资源浪费的情况,而且石油的污染对于环境的影响也非常大。

三、国际石油工程技术未来发展应对策略

(一)发展定位和发展思路

在发展定位上,我国石油工程技术必须坚持四个“必须”,即必须与中国石油勘测开发策略目标一致、必须与中国石油国际化发展战略一致、必须向国际先进技术看齐,培育具有国际竞争力的自身的先进科技、必须迎合市场需求,提供高质量的产品服务市场,占有较高的市场地位。这四个“必须”对于解决我国工程技术难题,提高资源开采效率和服务保障功能上具有重要意义。在发展思路上坚持以技术创新驱动业务和创造市场,始终坚持技术创新。企业要加大对新技术的开发力度和科研成果投入使用效率,建立一套完整的运营体系,打造企业高生产制造力,提高服务水平和服务质量,为公司的可持续发展提供技术保障,并从市场中获取更大的经济收益。

(二)重点发展领域和发展方向建议

我国的石油发展方向可以将侧重点放至钻井技术和储层改造这些实现油气增储量、提升效益的工程上来。要想解决深层岩性压力系统复杂地层的勘测开采、深海能源开采、低渗非常规高效钻井和体积压裂、新能源钻探技术落后和经验不足等难题,我国一方面要借鉴国外先进的技术,结合自身发展状况,发展新型科技,缩短与发达国家的差距,另一方面要加强储备技术,为未来石油市场的攻占做好准备。随着国内石油开采朝着低渗透、深海领域进行,钻井技术和储存改造将成为提升油气开采效率和环境保护的核心工程。通过对比国外先进技术我们不难发现,我国的技术经验储备不足,开采成本高,效率也非常低,其主要原因在于自动化钻进、远程控制、深层改造技术和非常规钻井技术等方面。石油是不可再生能源,催着开采的时间越来越长,其储备粮也越来越少,这就要求我们利用更合理的技术去开采,需要更多的投资来提升关键技术的研发。石油行业的发展取决于石油工程技术的发展,工程的改进对于行业的持续发展有着重要意义,同时也是国家经济稳定增长的重要保障。

四、结论

改革开放以来,中国的现代经济高速发展,我国能源开采离不开钻探机械设备和技术创新,只有不断创新才能使能源开采工作顺利进行,创新,即改变,是发展方式的变革,是以新思维、新发明和新描述为特征的,其目的是满足客观存在的需求,并能够解决现代社会产生的问题,满足人们新的社会需求。中国的经济才能被提升到一个新的水平,才能适应国际发展新潮流,进而拉动国家经济水平,调整资本结构,在一定程度上增强国民经济总体水平,这不仅能给石油开采企业带来巨大的经济收益也能使国民经济水平整体上升一个层次,有利于增强我国的综合国力和国际竞争力,综合国力的提升可以使我国从世界平台上获取更多有利的资源并且发展其他先进生产技术,使人民的生活水平能够上升一个层次!

参考文献:

[1]王灵碧,葛云华.国际石油工程技术发展态势及应对策略[J].石油科技论坛,2015,04:11-19.

[2]杜金国.国际石油工程技术发展趋势及应对策略探讨[J].建材与装饰,2016,08:110.

篇2

在后金融危机时期,为了振兴国家经济,国务院陆续出台了十大产业振兴计划,并决定加快培育和发展包括新一代信息技术在内的七大战略性新兴产业,技术创新、产业升级和结构调整成为新时期发展的主旋律。然而,二十世纪后叶我国悄然进入信息化社会以来,什么是支撑信息化社会发展的基石?不是所有人都有清楚的认识。电子信息(IT)技术60多年的发展史告诉我们,IT技术是信息化社会的基础,集成电路(IC、芯片)和软件是电子信息技术的基本构成,软件的发展以IC和硬件为基础条件,显然,IC是支撑当今信息化社会发展的基石。

进入新世纪以来,虽然我国经济取得举世瞩目的成就,但是我们也要看到我国IT产业的核心技术和创新能力与世界发达国家相距甚远,中国庞大的IT产业是一个缺“芯”少“魂”的产业。虽然中国成为了IC产品的消费大国,但自给能力还不到20%,大量核心IC需要进口,IC的进口额甚至超过了石油和铁矿砂。在全球经济一体化信息化的今天,中国面临着产业升级、结构调整和技术创新等重大挑战,要求我们要瞄准IC产业这个具有基石作用,又与国外存在巨大差距的领域,加快发展并进行赶超。

新年伊始,温总理主持召开国务院常务会议,强调软件和IC产业是国家战略性新兴产业,是国民经济和社会信息化的重要基础。要从六个方面进一步鼓励和扶持软件和IC产业的发展。1月28日,国务院印发了《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(国发[2011]4号),业内称为新18号文,这是继“十五”、“十一五”期间执行的18号文之后,国务院再次推出的支持软件和IC产业发展的政策,并加强了对IC产业的支持力度,这表明国家高度重视IC产业的发展。

IT产业是深圳的支柱产业,IC是IT产品的技术核心,是知识产权的载体,而IC设计是IC产业链的龙头,所以加快IC设计产业的发展对促进深圳自主知识产权研发、技术创新、产业升级和结构调整,以及建设创新型城市具有非常重要的意义。

2、发展集成电路产业的重要性

IC技术既是IT产业和战略性新兴产业的核心技术,同时对传统产业也具有极强的渗透力和带动作用。随着全球信息化和知识经济时代的到来,IC产业的战略地位越来越重要,已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的关键产业,IC产业的自主创新能力决定了国民经济和科学技术的核心竞争力。IC产业是具有战略性和市场性双重特点的产业。在国防建设和国家安全领域,IC在信息战和武器装备中起着维护国家意志、捍卫国家的关键作用;在经济建设和增强综合国力的过程中,IC又是核心竞争力的具体表现。

进入新世纪以来,IC的核心技术地位和作为国民经济“倍增器”的作用不断得到体现。例如,在军工和航天领域,军舰、坦克、飞机、导弹和航天器中,IC的成本分别占到总成本的22%、24%、33%、45%和66%;在国民经济领域,采用变频调速等电子技术改造风机、水泵,每年可节电659亿千瓦时,相当于三个葛洲坝发电站的发电量;采用交流传动改造电力机车,可节电20%~40%,改造内燃机车可节油12%~14%。

IC产业从国防、航空航天、通信、交通、网络和电子政务等各个领域影响着国民经济和国家安全。可以列举出无数高度依赖于IC的应用。例如在国防方面:有先进的智能武器、制导武器、电子侦察、电子干扰、远程指挥、网络攻击对抗等应用;在航空航天领域:有飞行控制、通信联络、卫星遥感遥测、全球卫星定位等应用;在通信方面:有固定通信、移动通信、互联网、可视化通信等应用;在交通方面:有城市智能交通控制、高速列车系统、地铁捷运系统等应用;在网络方面:IC更是高密度的应用,如果把网络系统比作高楼大厦的话,可以毫不夸张地说这座大厦是用IC堆砌而成;军事通信和电子政务是信息安全的重要领域,IC促成了高效快捷的通信和政务系统建设,但如果不能采用自主知识产权的安全IC产品,无异于向对手或敌方开辟了高速泄密通道。

IC对国民经济的贡献率远远高于其它产品。如果以单位质量原油对GDP的贡献为1,则钢锭为1.1,汽车为50,IC竟高达20000。有人甚至认为“谁控制了超大规模集成电路,谁就控制了世界产业”。

IC是改造和提升传统产业的核心技术。这是因为IC对传统产业具有极强的功能扩充和性能提升能力。对传统产业的自动化和智能化改造都离不开IC产品的应用。例如:在汽车制造行业引入自动控制流水线、生产机器人;在机械加工行业引入数控机床、光机电自动化设备;在管理行业建立各类管理信息系统(MIS),诸如工程MIS、医院MIS、供电MIS、路灯MIS、交警MIS等;在现代农业中引入监控系统和自动控制系统;在教学方面引入多媒体电化教学等等。

IC产业是其他战略性新兴产业的牵引抓手。七大战略性新兴产业中四个(高端装备制造产业、新能源产业、节能环保产业、新一代信息技术产业)直接与IC应用相关。

综上所述,如果IC产业受制于人,将会在国家安全、技术安全、和信息安全等方面存在很大隐患,将很难保证在应对未来太空条件下的信息化战争中立于不败之地,将很难保证在全球化的知识型经济的激烈竞争中占领先机。

3、我国集成电路产业的发展现状

进入新世纪以来,中国的IT产业快速发展壮大,赢得了世界电子工厂的盛誉,中国成为IC消费大国,也是IC进口大国。但与国际先进国家和地区相比,我国IC自给能力严重不足。我国IC产业存在发展基础较为薄弱,企业科技创新和自我发展能力不强,应用开发水平急待提高,产业链有待完善等问题。我国IC产业既具有发展空间非常广阔的优势,又具有快速发展的必要性和紧迫性。

2005年以来统计数据显示,我国已成为全球最大的IC消费市场,2010年中国IC消费额已接近全球IC市场规模的二分之一。2010年世界半导体市场规模约为3038亿美元,全球IC市场规模预计不超过2700亿美元,中国IC进口额扣除出口额,逆差高达1277.4亿美元,如图1所示,是全球IC市场规模的47.3%。

图1示出,多年来IC进口金额超过了原油,是中国最大宗的单项进口物资。2010年我国IC进口金额为1569.9亿美元,同比增长30.9%(原油的进口额为1351.5亿美元、铁矿砂的进口额为794.3亿美元)。IC出口金额仅为292.5亿美元,同比增长25.5%。IC进出口逆差高达1277.4亿美元,约合8400亿人民币。

近年来,虽然中国IC产业快速发展,但IC的自给能力和国内巨大的市场需求反差巨大。根据中国半导体行业协会初步统计,2010年国内IC产业销售额1424亿元,同比增长28.4%,但仅占全球市场规模9088亿元的15.7%。其中,设计业销售383亿

元,同比增长41.9%;制造业销售409亿元,同比增长19.9%;封测业销售632亿元,同比增长26.8%。历年国内IC市场规模、销售收入情况详见图2。

IC设计是IC产业链的龙头,发展IC产业首先要发展IC设计产业。目前,国内IC设计产业十分弱小,需要大力促进和发展。2008年的统计数据表明,国内IC设计业前42家企业的销售额为153.2亿元,每个企业平均约3.65亿元(约5200万美元),同期世界设计企业前42家的销售额为406.6亿美元,每个企业平均为9.69亿美元,国内外企业规模相差18倍以上,企业规模差距十分明显。

4、集成电路设计是产业发展的关键

IC产业链由IC设计、制造、封装测试组成。虽然产业链各环节都是技术密集型的产业,集高技术、高投入、高风险和高附加值于一身,但各个环节又各有不同特点。制造和封装测试属于代工行业,主要是接受IC设计公司的委托,代为加工IC,不对最终产品拥有产品所有权,盈利主要靠赚取稳定的代工费;而IC设计公司拥有最终产品的所有权,成功的产品可以大批量生产和销售,其代工费在大批量销售收入中只占较小比例。创新性好、市场定位好的IC设计可产生很高的利润回报。

IC设计是IT产品创意的实现过程。通过IC设计,可以把技术创新中的新点子、新算法、新发明、新标准等知识产权固化到所设计的IC芯片中去。同时,由于IC芯片实现过程的高投入和高技术壁垒,阻止了低层次竞争者进入,可以实现技术创新的超额收益。改革开放以来,发达国家和地区正是利用知识产权壁垒和集成电路壁垒,在“中国制造工厂”赚取了超额的技术创新利润收益。

深圳的中兴通讯和华为技术等公司正是由于在90年代初期,率先涉足IC设计,研发为自己整机配套的具有自主知识产权的核心IC产品,打破了外国公司的知识产权壁垒和集成电路壁垒,实现了整机产品的高附加值和超额利润,使两家企业把利润的10%投入技术研发成为可能,大大提高了企业技术创新能力和国际竞争能力,并快速发展成为具有世界影响力的跨国公司。

IC设计产业对下游产业具有“放大效应”。随着IC越来越成为整机系统的核心竞争力,IC设计对下游产业的牵引作用和拉动效应越来越明显。IC设计带动下游的系统设计和整机产业的发展,并推动下游产业形成产业集群。根据行业统计数据,上游IC设计产业对下游整机产业的拉动比例为1:20以上。以MP4产业为例,上游主芯片提供商北京君正的员工数为80人,年产值约为2亿人民币;围绕君正的方案设计约20多家,员工总数约300~400人;下游MP4整机企业有100多家,从业人员约10,000人,产值约30~40亿元。手机产业与之类似,由于上海展讯和中国台湾MTK在上游核心芯片上的突破,打破了欧美厂商的垄断,造就了一个庞大的手机产业集群:包括几百家手机方案设计公司、几千家手机集成和销售商、上万家配套厂商,每年产值上千亿元,从业人员以百万计。

在后经济危机时期,低利润率依赖出口的经济模式已被时代所抛弃,中国面临着产业升级和结构转型的大考。在全国上下重视自主创新的今天,中国应该加快发展IC产业的步伐,缩短与发达国家和地区的差距。特别是要重视优先发展IC设计产业,提高企业的自主创新能力,为新时期国家技术创新、产业升级和结构调整做出贡献。

5、深圳具有发展集成电路设计产业的独特优势

首先,深圳是全国IC产品的集散中心。全国的电子零件交易特别是集成电路的交易80%是在深圳完成的,这是全国性的独特优势,也可能是全球性的独特优势。深圳具有全国最多的IC以及电子零配件商和应用方案商,国内外大的电子零件及IC商、著名的应用方案商都在深圳建立自己的总部或者分部。这些是北京、上海、苏州等IT产业发达的地区所不及的优势。

其次,云集深圳和珠三角地区的电子整机厂家是IC的主要市场,IC设计企业可以和整机厂商互动合作,形成国内最好的技术创新环境和产业发展氛围。深圳已经有一批具有很强自主研发能力的系统整机厂商,他们已经有能力基于本地IC进行产品定义和设计,并且非常希望利用本地IC提升产品的性价比。例如,贴牌手机就大量采用了中国大陆和中国台湾地区的核心IC。其它消费类电子产品领域也是如此。

再次,深圳IC产业链日趋完善,是国内发展IC设计产业环境最好的地区之一。除了良好的市场环境、应厢环境以外,深爱半导体的良性发展、方正微电子6英寸线的投产运行、中芯国际8英寸线的建设,以及安博微电子、赛美科微电子等封装测试企业的发展壮大,可为深圳IC设计企业提供较全面的产业链卜配套服务。深圳成为发展IC设计产业的沃土,具有进一步做大做强的势能。

同时,深圳具有良好的软件环境和物流基础,以及灵活的市场机制,为IC产品的配套、销售和应用提供良好的配套环境,国内外IC设计公司纷纷在深圳设立研发中心,大型跨国公司也在深圳设立配购中心。

从金融危机发生后的情况看,相比国内其它城市,深圳更有潜力发展成为亚洲乃至世界的“硅谷”。深圳不仅有一批规模虽小但极具活力和生存能力的小型公司,它们的前景值得期待;另外,一些外地IC设计公司也纷纷将深圳销售办事处升级为包括研发的独立公司,显示了深圳的吸引力。为了迎合全球性的低成本创新潮流,金融危机后一批国内外公司也将研发和市场基地向深圳转移,这是深圳应该抓住的历史性机遇。

6、深圳IC设计产业发展现状

6.1、深圳IC设计产业健康发展,产业规模持续扩大。

在国家和深圳市相关产业促进政策的引导下,深圳IC设计产业自2003年以来得到迅猛发展,特别是自深圳IC基地成立以来,产业规模不断扩大,成长态势良好,在2008年和2009年面对金融危机的情况仍然实现了27%和33%的快速增长,和国内外许多地区形成鲜明对比,表明深圳IC设计产业已经进入非常健康的良性发展期。自2003年以来,深圳IC设计产业销售额增长迅速,如图3所示,实现了超过48%的年平均增长率,排在全国前列。

2002年以前,深圳市各类IC设计公司和相关机构有20余家,专业设计人员不到1,000人,具规模的企业不到10家,随着近几年的迅速发展,新创办企业数量不断增加,到2010年企业总数达到135家,从业人员超过10,600人。

从图4中可以看出,深圳市IC设计公司和机构的数量在经过前几年的大幅增长后趋于稳定,2007年和2008年因为产业快速发展后的调整和金融危机,则出现了增长放缓甚至数量减少的势头。但在2009年,深圳IC设计机构数量再次大幅增长,还有不少受金融危机影响较大的外地企业也加强了在深圳的团队和运营,表明金融危机后深圳的优势和吸引力更加明显,成为国内外IC设计企业创业和发展

的首选城市之一。

6.2、深圳IC设计产业优势突出,结构趋向合理。

珠三角系统整机企业云集,深圳IC设计企业所设计的产品以市场为导向、应用领域较广。伴随着电子信息产业的升级换代,深圳IC设计的产品线也从早期的通信和消费两大类向更加多元化发展,包括LED照明和新能源、智能电表和智能电网、物联网、工业医疗、汽车电子等,详见表1。

6.3、深圳IC设计企业的总体实力不断增强,销售额向领先企业集中

根据2009年的产业发展报告,销售额超过1亿元的IC设计企业2006年为7家,2009年为10家:销售额超过5,000万元的企业2006年为14家,2009年20家。从销售额分布来看,2003年销售额在2,000万元以下的企业超过八成,有相当部分企业的销售额在100万元以下。2005年,随着海思与中兴微电子分别从华为和中兴通讯独立出来,出现了上亿元的IC设计企业,产业规模进一步扩大。

6.4深圳IC设计产业发展环境趋于完善,公共技术平台给力企业产品研发

深圳IC设计产业近年来的高速发展,得力于国家集成电路设计深圳产业化基地的建设。基地建设了“三平台”(公共EDA平台、IP复用和SOC开发平台、MPW服务平台)、“二中心”(验证测试工程技术中心、教育培训中心)和IC设计服务“资源池”,致力于打造全方位的IC设计公共技术平台和服务体系,初步形成适合IC设计企业初创、孵化、发展和壮大的产业环境。目前,基地签约服务企业145家,服务设计企业565家(次),支持设计项目1263个,举办各类培训班、研讨会、论坛319场,参会人数达17234人(次)。基地每年可为全市IC设计企业节约研发投人2亿元以上。企业借助基地公共技术平台开发出大批具有自主知识产权、市场对路的IC产品。同时,基地通过规划建设IC设计产业聚集园区和“泛珠三角集成电路设计协作网”形成了以深圳IC基地为核心的物理聚集效应及区域性的产业聚合效应。

6.5、深圳l C产业链趋于完善

IC制造和封测产业不断发展,服务于IC设计业,与设计业互相促进,逐步形成了深圳IC产业发展的良好氛围。目前深圳市有IC制造企业3家。深爱4英寸、5英寸线已具有相当规模;方正微电子6英寸线已量产;中芯国际的8英寸线正在加紧建设中,预计2011年初能量产。封装测试企业有7家,其中赛意法、沛顿科技、中星/菱生主要服务于本系统或海外客户,赛美科、安博、华宇、矽格能对深圳企业提供测试服务和部分软封装服务,基本可满足中低端产品的测试要求。

6.6、IC产品的销售渠道畅通

自改革开放以来,以赛格电子市场为代表的深圳华强北就主导着IC产品的销售渠道,对深圳电子信息产业的发展,产生了巨大的推动作用。今天,华强北一带的赛格电子市场仍然是IC产品非常重要的销售渠道,与深圳的系统垫机厂商一起,共同吸引全国乃至全球的IC设计企业在深圳设立市场销售、推广和技术支持部门。除了华强北这样的现货市场外,框台后的电子元件、分销商网络也是IC销售非常重要的途径。

6.7、整机厂商与IC设计企业的相互牵引效应

IC产品的市场就是整机系统厂商,IC产品的成功与否取决于整机的应用量。因此,整机系统厂商对IC设计企业的需求牵引非常重要。整机系统厂商云集是深圳发展IC设计产业的最大优势。另一方面,IC设计企业又牵引着整机系统厂商的价值增值、甚至影响其生存发展,因为IC产品能够引起整机产品的变革,是整机产品创新的源头,如数码相机取代胶片相机,智能手机几乎一夜之间消灭了PDA,存储和显示成本降低催生数码相框产品等等。因此,整机系统厂商和IC设计企业具有相互的牵引效应。

6.8、IC设计能力追赶欧美领先水平

从最小特征线宽分布看,当前深圳市IC设计企业丰流产品特征线宽集中在0.35μm和0.13μm之间,约3/4的IC设计公司使用等于和小于018μm的工艺进行设计。量产的芯片主要采用大于0.13μm工艺,使用等于和小于O13μmm工艺的企业占四成,总体的设计能力增强。在数字芯片中,中兴微电子、芯邦科技、华芯飞、力合微电子和安凯的设计能力已经达到90nm和65nm的工艺水平,而海思已经开始40nm甚至更低工艺节点的设计,代表着深圳的高端设计水平。另外,还有一大批企业开始从0.18μm转向0.13μm和0.1lμm工艺进行量产。

7、优先发展集成电路设计产业是深圳产业发展的必由之路

根据深圳市2009年工业年鉴,全市工业总产值为15829亿元,其中排名第一的是IT产业,产值为9045亿元,占全市工业总产值57%。排名第二的是电气机械及器材制造产业,仅占全市工业总产值7.6%,IT产业成为深圳绝对的支柱产业。

深圳产业升级和结构调整的重要任务之一是支持IT产业的技术创新,提升IT企业的自主创新能力,增强企业参与国际竞争的能力,当务之急是快速发展深圳的IC设计产业。由于发展IC制造产业需要巨额资金投入(建设一座先进的12英寸制造厂需投资近50亿美元),并且,该产业位于产业链中部,属于代工产业,对深圳IT产业的技术创新难以形成直接的推动力。所以,深圳没有必要投入巨额资金,与已经形成产业优势的长三角地区一争高低,只要花几亿或十几亿元,重点支持和发展IC设计业这个产业链的龙头,也是产业链中最有利和最有创意的环节,将会直接促进深圳的IT技术创新、产业升级和结构调整。政府对IC设计的支持将直接带动IC设计、方案、应用和整机等组成的企业集群的发展,是一个“面”的发展。所以,深圳在“十二五”期间应重点发展IC设计产业,政府应从资金、政策、产业环境等方面加强对IC设计产业的支持力度。建议:

(1)设立IC设计产业专项发展资金,支持重点领域和重点产品研发、关键技术研发和支撑环境建设、IC设计创新支撑平台建设和运行、产业聚集基地的建设,以及IC设计人才的培养。

(2)借国务院4号文推出的东风,结合深圳的特点和产业优势,尽快制定和推出深圳细化的有针对性的鼓励集成电路产业发展的若干政策,从政策层面支持产业快速发展。

(3)重视IC设计创新支撑平台和服务体系的建设和服务,依托国家集成电路设计深圳产业化基地,营造适合IC设计企业创业、孵化和发展的环境。支持共性技术研发,发展IC设计新技术,扶持中小企业技术创新和产品研发。

(4)规划建设相当规模的IC设计及应用产业聚集基地,形成适合IC设计公司创业、创新、孵化、发展壮大的优惠聚集环境,促进深圳IC设计产业的快速发展,同时,可使孵化成长的IC设计企业有进

一步发展的空间,继续留在深圳,为深圳的技术创新贡献力量。

(5)政府引导IC设计企业与整机企业互动,合作研发具有自主知识产权的产品。重点支持高性能面向应用的SoC芯片研发和应用,在通讯、移动多媒体、数字电视、显示及照明驱动、移动存储、信息安全、物联网、智能能源网和节能、医疗电子、汽车电子、数字装备和数字家庭等领域,逐步形成配套齐全的具有自主知识产权的系列化IC产品,为深圳IT产业升级提供“芯”动力。

8、结语

深圳具有优先发展IC设计产业的独特优势,深圳的IC设计企业数量和设计产值均占全国的1/4强,深圳及珠三角地区整机厂商、IC分销商、方案提供商云集,是全国IC产品的消费中心,集散中心和设计中心,具有成为全国IC技术创新中心的潜力和条件。

在后经济危机时期,深圳面对着发展空间狭小、生活成本上升,以及城市竞争力降低的压力。深圳要想继续在经济发展和综合创新方面领跑全国,就要从深圳的产业实际出发,瞄准对现代社会具有基石作用,具有相对发展优势,又对深圳支柱性产业形成巨大支撑的产业,重点支持,优先发展。IC设计产业符合上述条件,政府需要优先支持和促进IC设计产业快速发展。

深圳要促进IC设计产业发展,除了要改善城市综合发展环境外,要着力打造更加完善的技术创新和产业发展环境,要通过政策引导、资金扶持、环境优化、产业配套、人才培育、市场拉动等措施,加快IC设计产业的创新体系建设,要着力延伸和完善产业链,增强企业自主创新能力和国际竞争力,从而推动深圳IC设计产业并促进IT产业快速发展,再造深圳技术创新、产业升级和结构调整的新优势。

参考文献

[1]我国半导体产业的现状和发展前景《中国经理人网》

[2]两化融合为IC产业发展带来新契机《中国电子报》任爱青

[3]《我国集成电路产业发展之路》王阳元王永文

[4]国家统计局国民经济和社会发展统计公报(2009年)

[5]《深圳集成电路设计产业发展报告》(2009年)

[6]《深圳市工业年鉴》(2009年)

[7]国家海关总署网站

篇3

【关键词】国有石油企业 发展 工程造价 控制

一、注重工程造价控制意识的有效增强

在石油企业不断发展的情况下,各部门的工作人员必须注重工程造价控制意识的有效增强,并具备较强的整体意识、市场意识等,才能真正降低各种因素给石油企业工程造价控制带来的影响。在实践过程中,施工环节、设计环节、竣工环节等多个方面都需要有效的工程造价控制,并加大管理力度,才能在开采技术不断提升的情况下,推动医院更长远发展。与此同时,从整体角度出发,制定科学的工程造价控制方案和管理策略,提高国内石油企业的市场竞争力,并提高相关设计人员的整体素质,让企业具备比较全面的、优越的竞争条件,才能随着市场变化制定出更可行的发展策略,才能真正降低石油的开支和资金浪费,最终推动国内石油企业可持续发展。

二、注重工程造价管理机制的有效完善

在国内石油企业面临的环境变得越来越复杂的情况下,必须注重工程造价管理机制的有效完善,才能更好的市场工程造价控制目标,最终促进石油企业更快、更好发展。首先,注重控制风险的有效确定。在石油企业不断发展的过程中,需要面临的控制风险越来越大,因此,需要全盘掌握市场运行规律和各种市场信息,才能实现投资风险、管理风险等的有效分析,最终提高石油企业风险控制的整体效果,对于降低石油企业工程造价控制风险有着重要影响。其次,管理机制的科学制定。在市场不断变化的情况下,石油企业进行各种投资的价格都会受到影响,因此,国内石油企业需要注重工程造价管理机制的有效完善,并将控制工作落实到企业施工项目的各个环节,才能真正实现施工材料价格、运输价格、工资等的合理控制,从而减少资金浪费情况。由此可见,工程造价管理机制的不断完善,需要企业管理者不断完善自身管理你能,并提高各种现代管理设备的有效利用率,才能真正达到促进企业整体效益不断增长的目的。

三、注重石油企业工程成本的有效控制

在石油企业的发展中,成本控制是工程造价控制的最主要的部分,必须提高全体人员的重视。在实践过程中,石油企业工程成本的有效控制,主要包括施工阶段和竣工阶段两个部门,需要加大成本控制投入力度,才能真正提高企业各种资金的有效利用率,最终达到有效控制工程造价的目的。在进行施工阶段的成本控制时,由于工程造价需要耗费的资金比较多,需要有效减少浪费情况,并科学控制各种变量,如施工材料的使用量、施工设备的运行速度等,才能真正提高工程造价控制的效用,最终在施工人员、管理人员有效沟通的基础上,确保工程造价被控制在预测范围之内。与此同时,施工阶段成本控制的具体实施,需要加强工程账目的科学管理,如人员开支、设备费用等的科学整合,并注重现代化管理方法的合理应用,有效提升工程设计水平和管理水平等,才能在提高账目准确性的基础上,全面提高石油企业各种工程的质量,是实现成本控制目标的重要保障。

四、注重工作人员综合素质的全面提升

在石油企业的长远发展中,各部门工作人员的综合素质发挥着非常重要的作用,需要加大建设力度,提高全体员工的重视,才能达到全面提升工作人员综合素质的目的。首先,工程造价控制工作的有效开展,需要注重工作人员技术水平的不断提升,才能节省他们的工作时间和降低工作量,从而在提高工作效率的基础上,促进石油企业工程项目施工速度进一步提高。与此同时,注重工作人员技术水平的有效提升,有利于提高石油企业各种工程的施工质量,并减少项目变更情况,最终实现各种资源的最有效利用。其次,注重企业员工整体素质的有效提升。在提升技术水平的情况下,工作人员的工作质量可以得到有效提高,同时,注重他们整体素质的不断提升,是有序开展工程造价控制工作的重要基础,对于促进石油企业各部门工作效率不断提高有着重要作用。由此可见,从节省资源的角度出发,加强工程造价控制,需要增强企业员工的团队精神和责任意识等,才能真正提高的凝聚力和忠诚度,最终推动石油企业更快、更好发展。

五、结束语

综上所述,石油企业的工程造价管理,需要与市场发展相适应,并完善企业的成本管理体系,才能真正实现工程造价控制的目标。因此,在市场竞争不断加剧的大环境下,注重工程造价的全方位控制,有利于提高石油企业各种资源的有效利用率,并提高石油企业的市场竞争力,最终推动我国石油企业可持续发展。

参考文献:

[1]刘洪花.石油企业工程造价管理系统研究与实现[J].科技视界,2014.

篇4

关键词:产业集群;城市化;产业结构;联动发展;河北省

在现代经济中,城市是区域经济发展的核心和龙头。加快城市化进程是推进现代化进程的关键,也是实现河北科学发展的重要途径。产业集群发展与城市化进程相互促进,一旦建立起产业空间集聚与城市化的互动机制,城市化进程更有可能走上健康的发展轨道。城市化进程与产业结构的调整和优化密切相关。适度的城市化进程会促进产业结构的优化和升级,同时,产业结构的调整也会影响城市化进程。

一、河北省产业集群、城市化、产业结构的现状

(一)产业集群现状

2008年,河北省产业集群实现增加值2641.4亿元,比上年增长23.3%;上交税金223.8亿元,比上年增长24.8%;出货值475.8亿元,比上年增长55.8%;从业人员353.7万人,比上年增长5.68%。全省年营业收入100亿元以上产业集群达到16个,比上年增加5个;50亿元以上产业集群达到60个,比上年增加10个;10亿元以上产业集群207个,比上年增加15个。(数据来源:河北省统计局网站)在组织形式上,河北省现有的产业集群多属企业集群和行业集群,少有区域集群和链条集群,集群内的分工也多以水平分工为主,垂直分工较少。形成了以钢铁、建材、医药、化工等产业为主体的传统优势主导产业集群、环京津高新技术产业集群、县域工业产业集群等。但产业集群在我省的发展并不理想,主要表现在规模小,缺乏具有较大带动作用的骨干支柱企业,工业主导成分是中小企业,布局分散,缺乏应有的产业集群效应,市场占有率低,没有形成品牌优势,工业产品一直在市场的低端竞争,更为主要的是产业间、企业间关联度低,大、中、小企业间没有形成合理的分工协作体系。

(二)城市化现状

河北省城市化呈现出以下特点:一是城镇化进程明显加快。2009年河北省城镇人口3076.9万人,城镇化率达43.74%,比上年提高1.84个百分点,提高幅度超过上年0.19个百分点。二是区域城镇化发展存在着不平衡的现象:秦、唐、沧沿海地区城镇化率达47.8%,高于全省4.1个百分点。环京津地区城镇化率为43.29%,低于全省0.45个百分点。各设区市城镇化综合发展水平差距较大,仍有7个市低于全省水平。三是河北省的城市化率低于全国平均水平,大大低于城市化水平较高的地区。2009年全国城市化率为46.6%,城市化率超过50%的省、市、区有12个。河北省城市化水平不仅较低,而且中心城市的辐射、带动能力不强。城市化发展严重滞后,已经成为国民经济发展的矛盾焦点[1]。

(三)产业结构现状

2009年河北省第一产业增加值2218.9亿元,增长3.3%;第二产业增加值8874.9亿元,增长10.5%;第三产业增加值5932.8亿元,增长11.4%。三次产业结构由上年的12.7∶54.3∶33.0调整为13.0∶52.1∶34.9。与全国三次产业结构10.6%∶46.8%∶42.6%相对比,河北省一、二产业比重较高,第三产业比重较低。(数据来源:2009年河北省国民经济和社会发展统计公报)具体来看:第一,传统行业仍是河北省的支柱行业,资源型工业比重高。第二,工业经济结构性矛盾突出,主要表现在整体技术装备和工艺水平落后、产业结构相似、企业规模小而散、低水平重复建设较为普遍。第三,第三产业发展滞后,产业优势主要集中在传统服务行业,劳动生产率较低、经济效益一般、发展后劲不足。同时第三产业结构不合理,河北省服务业内部结构中,传统服务业占据主体地位,现代和新兴服务业比重较低。交通运输仓储及邮电通信业、批发零售贸易及餐饮业两大传统服务业比重分别为26.2%和24.9%,而金融保险业、房地产业仅分别占8.4%和5.6%。

二、产业集群与城市化的互动关系[2]

(一)产业集群对城市化发展的影响

1.产业集群增强了城市集聚效应。城市集聚效应的取得,一是量的集聚,大量的企业为了获得规模经济和外部经济集聚在某地,集聚在一起的人口和经济活动所产生的集聚效应,不断吸引其他相关的经济活动和人口进一步集聚。二是质的变化,建立在专业化分工以及价值链基础上的产业集群有利于产业组织结构、产品结构、技术结构和区域结构的优化和升级。

2.产业集群导致了城市空间结构的演化。随着城市现代产业的进一步集聚,城市集聚经济效应增强,必将吸引更多的产业和居民向城市集聚,城市土地利用结构实现多样化,土地利用的空间布局进一步优化。这个过程就是城市建成区的空间结构调整。

3.产业集群增强了城市功能。大量人口的集聚和经济活动的开展,对城市的功能提出了更高的要求。

(二)城市化对产业集群的影响

1.城市化提业集群发展所需的资源要素条件。产业的集聚及发展需要一系列的条件,如支柱产业、人力资源、技术支持、完善的服务体系等资源要素。城市化进程的加快,促进了城市经济的发展、城市人口素质的提高、技术创新能力的加强,以及一系列配套服务体系的完善,为产业在更高层次的集聚提供了条件。

2.随着城市化水平的提高,向城市集聚的产业内容也发生相应变化。工业逐渐迁出城市(剩下的一些工业,主要是以电子计算机和生物医药等高科技产业为主),金融业、房地产业和信息产业等第三产业纷纷向城市集聚,城市产业结构趋向高级化、集聚结构趋向合理化。

3.城市化有助于培育产业集群发展所需的制度文化环境。城市化质量的提高,城市的快速发展为产业集群的发展创造了适宜的制度文化环境。一是提供了完善的制度环境,为产业集群的发展提供了公开公平的竞争制度和法律保证。二是提业集群发展所需的文化环境。产业集群的发生和发展需要具备或培育以创业、合作为基础的集群文化。只有在多样包容、无拘无束、充分交流的创新氛围里,集聚区内企业才会保持持续创新能力,才会有利于集群的发展壮大。

三、三次产业与城市化的互动关系[3][4]

(一)第一产业与城市化的关系

农业是城市化的基础,特别是农业集约化发展,促进了城市化的进程。城市化对第一产业具有优化的作用,能改变第一产业增长方式,提高生产效率。另外,城市化规模经济和聚集经济的特征,使得与农业相关的各种企业在空间上聚集,进而提出社会服务的需求,带动第三产业的发展。

(二)第二产业与城市化的关系

第二产业是城市化的主要推动力。第二产业在很大程度上是一种聚集经济,必然引起劳动力、产业等因素在空间聚集,推动城市化发展。城市化的发展则能促进工业获得集聚效应和外部效应。城市化使得大批工业企业向城市聚集,不仅有利于企业雇佣大量劳动力和高科技人才,还为企业提供了完善的基础设施。同时,由于城市聚集了多种类型的企业以及金融机构,使得外部效应明显,企业间可以进行合作与交流,大大降低了交易成本。

(三)第三产业与城市化的关系

随着经济发展和城市化进程的深入,第三产业必将成为推进城市化进程的主导力量。第三产业的发展,使城市设施、服务体系、教育水平、城市功能等得到改善提升。第三产业大多是劳动密集型和技术密集型产业,需要通过城市化带动大量人口向城市集中,促进第三产业的发展。另外,随着城市化的推进,金融、保险、房地产、教育、培训等新兴产业大力发展,提升了第三产业内部的层次。

四、河北省产业集群、城市化、产业结构优化联动发展的模式

河北省产业集群、城市化、产业结构优化联动发展的模式为:产业集群―城市化―产业结构优化―城市化的发展模式。

产业集群可以大力推进城市化。工业园区是产业集群一个非常重要的载体,产业集群推进城市化在一定程度就是园区的城市化。园区的城市化主要有两个途径:一是园区自身区域的城市化,二是工业园区带动周围农村的城市化

城市化可以促进产业结构的优化升级。城市化水平的提高将影响区域资源要素的供给、需求和空间配置,促进产业结构优化升级。

产业结构的优化又可以进一步提升城市化的水平和层次。现在城市的内部产业结构中工业比重偏高,第三产业偏低。从生产要素使用密集度来看,劳动密集型、资金密集型、技术密集型的产业部门并存。随着城市产业结构优化,城市功能更强、效率更高、更适宜人类居住。

五、推动河北省产业集群、城市化、产业结构优化联动发展的措施[5]

(一)加强对产业体系的良性建设

加强各类产业集聚区的集中化建设,转变机制和加大招商引资力度,通过高新区、经济开发区、特色工业园区建设,创造集聚经济效益和外部经济效应,进一步提高总体经济效益。要促进企业关联,加强供应商和客商之间的关系,企业和劳动力市场的关系,研究与开发活动、生产的关系等,通过生产链和商品链联结,让集聚区内各行为主体间的联系形成稳定关系。同时,促进具有上下游或产品互补关系产业集群之间的联系,通过系统的协作作用,促进共性技术创新,形成有竞争力的产业体系。

(二)工业园区发展规划要与城市规划相衔接

许多工业园区当初成立的初衷是集聚先进的生产要素,培育新的经济增长点,园区内的建设往往是为产业和经济发展服务,并非为城市化服务,各种配套没有从综合城区的功能去考虑,缺乏相应的生活、服务、商业等设施。新时期工业园区发展要坚持工业园区与城市建设之间的联动和谐发展。第一,要统筹规划,突出重点,合理确定产业发展方向。要从加快河北城市化进程的要求出发,把园区发展和区域经济发展规划、城市基础设施建设结合起来,制定好园区发展规划。通过科学编制和实施园区发展规划,保证工业园区发展与土地利用总体规划、城镇规划、产业带规划以及其他区域规划之间的有机衔接,按照最终成为城市产业功能区或产业中心、新的城市组团或新型经济城市的目标和要求进行规划建设,使得工业园区和城市实现最大的融合。第二,要突出规划的前瞻性。规划要高起点、高标准,要从更大的时间跨度和空间范围,来研究城市的发展方向和空间布局,配置一些重大基础设施。第三,要突出规划的系统性。制订城市规划既要考虑城市整个系统的整体性,又要考虑城市各个分系统和子系统之间的协调性和配套性,更要考虑工业园区之间的协调性,充分发挥系统的整体效益和综合效益。

(三)调整农业结构,增强农业的有效竞争能力

增强河北农业产业竞争能力的主要任务是调整农业产业结构,提高农产品质量,降低农产品成本,发展科技含量高、附加值高的特色农业;加速推进农业产业化进程,积极培育一批辐射面广、带动力强的龙头企业,建立企业与农户之间的利益联结机制,更新营销观念,拓展营销渠道,提高农产品的有效竞争能力。

(四)重视第三产业的发展

首先,要转变政府职能,实行政企分开、政事分开和依法行政。在市场经济条件下,从事第三产业的企业和其他行业一样,都在相关法规的约束下自主经营。立法机关要完善第三产业各个领域的行业法律法规,政府部门要从直接经营转向依法行政。其次,要放开门槛,允许民间资本进入第三产业的大多数行业。第三,大力扶持中小企业等非公有制经济的发展,吸纳更多的劳动者就业。

参考文献:

[1] 河北日报[N].2010-09-08.

[2] 杨方东,许慧.产业集聚与城市化良性互动发展研究[J].产业观察,2008,(22).

[3] 谢方,徐志文,王礼力.基于典型相关分析的产业集群与城市经济发展关系研究[J].重庆大学学报(社会科学版),2009,(1).

篇5

颜料分为天然颜料和化学合成颜料2大类。天然颜料是指人们利用各种方法从天然矿物或者有色植物中分选得到的、不经化学加工就可用作涂色的一类颜料。在人类漫长的历史上,所使用过的天然颜料多达数百种,其中天然矿物颜料和源于天然植物的颜料占主要的地位。

1.1 天然矿物颜料

天然矿物颜料完全取自矿物资源,如天然朱砂、红土、铜绿、雄黄等,它是将矿物经机械破碎、分选、漂洗、提纯、干燥而制得的。人类开始使用天然矿物颜料是在史前,如:山顶洞文化遗址中发现的红色石珠、鱼骨、兽牙等饰品[1]就是用赤铁矿粉涂成的。下面简要介绍几种天然矿物颜料。

1.1.1 红色颜料

朱砂(HgS)是古代应用较多的红色天然矿物颜料,它的天然矿物名称为辰砂,在自然界中多以晶体形式存在,红中透黄,化学性能稳定。天然朱砂矿石经过研磨、漂制即成红色颜料。朱砂在古代大量用于绘画、点书等,也是印泥的原料。考古发现[2],我国在距今6000多年前的河姆渡文化时期就已经使用天然的朱砂做彩绘颜料,是世界上使用朱砂最早的国家。

另外,红色天然颜料还有许多种,例如红土(Fe2O3)和铅丹(Pb3O4)等。

1.1.2 绿色颜料

经分析敦煌石窟的大量颜料[3]:北朝以来的绿色颜料,既有单独的氯铜矿(Cu2(OH)3Cl),也有氯铜矿与石绿(就是孔雀石,Cu(OH)2CuCO3)或者石青(2CuCO3Cu(OH)2)混合的;唐代以来,敦煌、新疆等石窟中的绿色颜料主要是氯铜矿。含有铜质的颜料在空气中遇到硫化氢,生成硫化铜,颜色变黑,有毒。例如:孔雀石在空气中遇到硫化氢就会发生如下反应:

Cu(OH)2CuCO3+2H2S=CuS+CO2+3H2O

除上述颜料之外,蓝色和黄色的天然矿物颜料应用也很多。例如:在18世纪之前,蓝色颜料中的群青(Na6Al4Si6S4O2O)都是由天然的青金石矿物加工而成;黄色颜料中的雌黄(As2S3)也是取自天然矿物。此外,曾经在秦兵马俑彩绘中分析到一种罕见的紫色天然矿物颜料,主要成分是硅酸铜钡(BaCuSi2O6)[4];黑色颜料中的烟黑等也是取自天然矿物。天然矿物颜料在当时的经济和技术条件下,为人们的生产和生活带来了很大的方便。

1.2 天然有机颜料

人类使用天然有机颜料已经有很长的历史,古代利用植物的浸出液或者动物性的色材,加入黏土类物质,进行吸附,制成色淀,用来使物体着色,是为天然有机颜料[5],或者把草木的根、茎、叶经过粉碎、烧煮或者发酵来制取天然有机颜料。人们使用这些天然有机色材作为对无机色材的补充,如茜素、靛蓝、胭脂、泰尔紫(来自一种海螺)等,其中,茜素和靛蓝是2种使用广泛的天然有机颜料。

1.2.1 茜素

茜素是从植物茜草的根中获得的,有色成分是1,2二羟基蒽醌(C14H8O4),如图1,现在又称为C.I.媒染红11;C.I.颜料红83;C.I.58000,作为红色颜料使用。

1.2.2 靛蓝

靛蓝则是从靛草中提取的有机色素,分子式:C16H10N2O2,系统命名为2(1,3二氢3氧代2H吲哚2亚基)1,2二氢3H吲哚3酮,如图2。它作为蓝色颜料应用已有三千多年的历史。

这2种物质或者它们的衍生物至今仍然被作为色素使用,它们是现代有机颜料的起源。

2 化学合成颜料

随着对颜料性能和种类要求的逐渐提高,天然颜料已经不能满足人们的需求,于是开始通过化学反应合成一些颜料。合成颜料主要分为无机合成颜料和有机合成颜料,经历了手工业生产和工业化生产2个阶段。

2.1 无机合成颜料的发展

早在我国的秦代,人们就开始利用铅白(2PbCO3Pb(OH)2)和铅丹(Pb3O4)来做画,这是我国最早使用的无机合成颜料[6],但那时技术落后,颜料的合成仅以手工业方式进行生产。现在人们利用X射线衍射仪等仪器对古代壁画等文物进行研究[7],发现了古代合成的多种多样的无机颜料,而且能够确定其使用特征及色材来源。1704年,普鲁士人Diesbach发现了铁蓝(Fe4[Fe(CN)6]3)的工业制法,从染料扩展到颜料,带来了无机化学合成类颜料的迅猛发展。时至今日,我国的无机合成颜料已经形成了完善的工业化生产体系,产量位居世界前列,种类齐全,用途广泛。

根据化学结构的不同,无机颜料可以分为:金属氧化物类、金属硫化物类、铬酸盐类、亚铁氰化物类、金属元素及合金类等。氧化铁、钛白粉、立德粉、铬系颜料等是无机颜料的主要品种。

2.1.1 氧化铁颜料

氧化铁作为一种颜料,已被人们利用了千百万年,现在仍然是产销量居第一位的无机彩色颜料。由于其颜色多、色谱广、稳定性好、无毒性,被广泛地应用于涂料、塑料、橡胶、造纸等领域。氧化铁系颜料主要是指氧化铁红(Fe2O3)、氧化铁黄(Fe2O3H2O)、氧化铁黑(Fe3O4)、氧化铁棕(氧化铁红与氧化铁黑的机械混合物),以及复合氧化铁颜料等。

铁红颜料是铁氧化物中最稳定的化合物,由于制造途径不同,产生的粒子大小及形状不同,铁红的颜色也就各不相同。工业生产铁红最主要的方法[8]有2种:一种是干法,即高温煅烧法;另一种是湿法,即酸溶液氧化法。

(1)高温煅烧法-绿矾煅烧法的化学反应原理可表示如下:

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绿矾脱水:

FeSO47H2OFeSO4H2O+6H2O

氧化煅烧:

2FeSO4H2O+O2Fe2O3+2SO3+2H2O

在工业生产中,第1步反应常常控温在200~300℃之间,第2步反应控温在700~800℃之间。

(2)酸溶液氧化法-混酸盐湿法制铁红的主要反应原理如下:

12FeSO4+NH4NO3+O2+13H2O

6Fe2O3+(NH4)2 SO4+11H2SO4

6FeSO4+ 2HNO3+3H2SO4

2NO+ 3Fe2(SO4)3+4H2O

在传统氧化铁颜料的基础上,人们又研制了许多新的种类,例如:把纳米技术引入颜料领域,制成了纳米氧化铁颜料,扩大了铁系颜料的应用范围。

2.1.2 钛白粉

钛白粉的主要成分是二氧化钛(TiO2),它在涂料、塑料和造纸这3大行业中有大量的应用。二氧化钛是多晶型化合物,在自然界中以3种结晶型态存在:金红石型、锐钛型和板钛型。其中,金红石型和锐钛型应用较多,锐钛型在高温下(700℃以上),能够转变成金红石型。目前生产二氧化钛主要有硫酸法和氯化法2种。多数情况下采用氯化法,这种方法在工艺流程中产生的污染较少,总反应如下:

2XO+TiO2+4C+4Cl2

TiCl4+2XCl2+2CO+2CO2

上式中的XO指的是原料矿粉中所含有的可以氯化的杂质。

近年来,钛系颜料增添了许多新类型,如超耐久性钛白品种、钛系衍生产品、医用钛白、云母钛系珠光颜料等,钛白系列颜料逐步完善。

2.1.3 其他无机合成颜料

许多具有特殊功用的颜料在生产和生活中也是必不可少的,如:防锈颜料、金属颜料等。防锈颜料具有保护金属表面不被腐蚀的作用,主要用于配制防锈漆。现在已经开发出磷酸锌等无毒防锈颜料来代替红丹等有毒的防锈颜料;金属颜料是颜料中的一个特殊种类,几乎所有的金属粉颜料均由金属或者合金组成,具有金属的色相和光泽,可用作装饰性颜料,并且具有防腐能力、保温能力等特殊性能,用途较为广泛。金属颜料中经常使用的有铝粉、铜锌粉以及锌粉等。

2.2 有机合成颜料的发展

随着有机染料的不断发展,有机颜料也得到了快速的发展。1895年世界上第一个有机颜料——对位红问世,1935年发现了酞菁颜料。从此,有机颜料的发展尤为迅速。人们把酞菁颜料出现以前的传统品种,称为经典颜料,其后称为现代颜料或者高级颜料。我国从20世纪50年代初开始工业化生产有机颜料,经过几十年的发展,目前已经成为世界上重要的有机颜料生产国和出口国。

根据化学结构的不同有机颜料可以分为偶氮类、酞菁类、多环类、三芳甲烷类颜料和其他颜料等。这里主要介绍偶氮类颜料和酞菁类颜料。

2.2.1 偶氮类颜料

偶氮颜料是指化学结构中含有偶氮基(—N=N—)的有机颜料,其色谱分布较广,有红、橙、黄、棕、蓝等颜色。偶氮颜料品种繁多,根据化学结构的不同可以分为单偶氮颜料、双偶氮颜料和缩合型偶氮颜料等。偶氮颜料的基本生产方法是重氮化-偶合反应,以永固橙RN(单偶氮颜料)为例,合成反应式如下:

重氮化:2NaNO2+3H2SO42NOSO4H+Na2SO4+2H2O

偶合:

偶氮颜料的产品非常多,应用比较广泛。其中,上文所述的对位红就是偶氮类颜料,又称为对硝苯胺红,即C16H11N3O3,系统命名为1[(对硝基苯基)偶氮]

图3 对位红

2萘酚,如图3,它与引发英国有史以来最大一起食品召回行动的“苏丹红”染料结构相似,现在已被禁用作为食品染色剂。

2.2.2 酞菁类颜料

酞菁颜料具有优异的耐光、耐热、耐酸碱性,同时不溶于任何溶剂的载体中,并以鲜艳的颜色而著称,是目前重要的高级颜料中成本最低的一种,应用广泛。

酞菁是含有4个吡咯而具有四氮杂环结构的化合物,如图4。酞菁系颜料分为2类:金属酞菁和无金属酞菁,主要有蓝、绿2个色系。金属酞菁是与铜、铁、钴、镍等金属生成的稳定的络合物。酞菁与铜生成的铜酞菁具有非常鲜艳的蓝色,又称酞菁蓝,如图5。酞菁蓝是由4个酞菁素在催化剂作用下与氯化亚铜络合而成,合成方法如下[9]:

4C8H7N3+2CuCl(NH4)2MoOC32H16CuN8+4NH3+CuCl2

若酞菁蓝的4个苯环上引入16个氯原子则生成酞菁蓝的多氯代产物,称为颜料酞菁绿,如图6。 转贴于

2.2.3 其他应用较多的颜料

(1)喹吖啶酮类颜料

喹吖啶酮类颜料是一种高档有机颜料,它的出现及其以后的发展是颜料技术的一大杰出成就。1935年首次合成线性喹吖啶酮,1955年才发现其优异的耐光坚牢度的物理性质。我国在20世纪60年代开始对其进行研究,现在已经取得了很大的成就,喹吖啶酮类颜料的通式为图7:

(2)DPP[diketopyrrlo(3,4c)pyrroles]系颜料[10]

DPP系颜料是吡咯并吡咯二酮系颜料的简称,

图7 喹吖啶酮

图8 DPP

母体是1,4吡咯并吡咯二酮,如图8。它是近年来最有影响的一类新的高级杂环颜料,主要有C.I.颜料红254和C.I.颜料红255,由汽巴—嘉基公司1983年发现,该系颜料被誉为有机颜料发展史上的一个里程碑。现在,DPP系颜料的许多新类型仍在不断地被研制出来,例如蓝光红色颜料和黄光红色颜料。

另外,三芳甲烷系颜料和一些其他类型的颜料如有机颜料中唯一的黑色颜料——苯胺黑等许多有机合成颜料也有较广的应用。

3 化学颜料发展的一些趋势

随着科学技术的发展和各种生产工艺的进一步完善,颜料领域也不断向前发展,以适应社会的发展,满足人们的需求。当今,颜料的发展主要有2个方向:一方面,通过表面改性处理等技术使颜料产生许多新的物理、化学和机械性能,并产生新的功能,扩大其应用范围[11],从而生产出高档次的颜料剂型,例如:在无机颜料的表面形成一层“包膜”[12]、有机颜料的微胶囊化[13]等,如把有机颜料耐晒黄G微胶囊化;另一方面,即不断开发研制新型化学结构品种,例如:开发大分子、耐高温、易分散、无毒性的有机颜料新品种。并且,当今颜料生产的绿色化也颇受重视,除了开发低毒、无毒颜料之外,还采用先进生产工艺技术和更环保的原料路线,控制污染的产生。

当今,随着科学技术的迅速发展,化学颜料的研发与生产也日益进步,种类越来越齐全,色彩越来越丰富,它在生产和生活中不可缺少。我国的颜料工业日益强大,但是仍然与国外的颜料发展有一定的差距,所以需要我们为颜料业的发展而继续努力。

参 考 文 献

[1] 龚建培.中国传统矿物颜料、染色方法及应用前景初探.美术与设计,2003:80

[2] 王进玉.文物保护与考古科学,1999,11(1):40—42

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[4] 周铁,张志军.一件彩绘俑头的保护及秦俑彩绘紫色、黄色颜料的分析.文博, 1995:75—76

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[8] 杨雷库,李稳宏,韩利义.应用化工, 2005, 34 (10):611

[9] 郑少琴.染料与染色,2008,45(3):15

[10] 沈永嘉.有颜颜料:品种与应用.北京:化学工业出版社,2001:459—461

[11] 徐扬群.珠光颜料的制造加工与应用.北京:化学工业出版社,2005:308

篇6

合成化学的发展史可以追溯至古代的炼金术和炼丹术。1828年,德国化学家维勒用人工方法成功合成了尿素,标志着有机合成化学的诞生。中国科学院院士徐光宪曾列举了20世纪六大发明与技术,包括信息技术、生物技术、核科学与核武器技术、航空航天与导弹技术、激光技术、纳米技术,并指出这些领域的进步无一例外地需依靠化学手段来合成新的材料,如果没有化学合成技术,上述六大发明与技术根本无法实现。进入21世纪以后,诺贝尔化学奖4次授予了合成化学,反映了这个学科的创造力和活力,以及对人类社会的贡献。

生命源于合成

合成化学为探索生命科学规律提供了重要方法和物质基础。

蛋白质、核酸和碳水化合物,在这三大物质诞生生命的过程中,合成化学作出了巨大的贡献。生命诞生的过程需要基因对蛋白质进行调控,蛋白质担负着新陈代谢的作用,这里面合成化学依然会发挥作用。随着人类基因组草图的完成,蛋白质组的研究成为一个重要的方向。合成化学家可以通过有机小分子作为工具,解决生物学的问题,通过干扰和调节生物正常过程了解蛋白质的功能。比如有一个基因是致癌的,如果用有机小分子来替代这样的基因,就可以获得皮肤的干细胞,为治疗疾病提供一种新的可能。

而合成细胞的问世,使得人类在未来有可能通过这种合成的方法,产生人造生命。1965年,我国完全人工合成结晶牛胰岛素,标志着人工合成蛋白质时代的开始。到了1981年,我国科学家又首次人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸。所以说,人类生命的诞生是合成化学、分子生物学,以及其他一系列学科共同作用的结果。

守护人类健康

除了帮助诞生生命,合成化学在人类健康方面的影响也是巨大的。

20世纪,人类社会发展发生了很大的化,特别是从20世纪50年代以后,人类的寿命和健康水平得到了空前的提高,这与医疗仪器的进步有很大的关系,但是跟药物的发展也是分不开的。

抗菌素就是一个很好的例子1932年,德国I.G.染料工业研究所病理学主任杜马克在试验过程中发现,一种被称为“百浪多息”的红色的偶氮类染料对于感染溶血性链球菌的小白鼠以及兔、狗等都具有很好的疗效,并以此染料挽救了身患链球菌败血病的女儿,一个人工合成抗感染疾病化学治疗药物的新纪元由此开启。科学家通过对这一药物作用机理的进一步研究发现,“百浪多息”的杀菌作用实际上是由于其在体内发生降解所生成的产物4-氨基苯磺酰胺(也就是我们熟知的磺胺)产生的,从而诞生了磺胺类药物,并挽救了无数人的生命。由此可见,如果没有合成化学,磺胺这样非常平常的药物是不可能被发现的,更不用说结构更加复杂的其他合成药物。

另一个典型例子是对青霉素的改造。青霉素作为自然界里发现的一类抗生素药物挽救了无数人的生命,但是随着微生物对抗生素耐药性的增加,抗生素使用的寿命越来越短。而且,由于细菌抗药性的发展,现在青霉素的给药剂量已经比60年前增加了数十万倍。然而,从天然来源发现新结构类型、效果更好的抗生素越来越困难。但合成化学家运用化学合成方法,在青霉素的基础上,通过结构修饰创造出了更多的、效果更好的抗生素系列,比如我们熟知的阿莫西林这样一类“西林”类的抗生素,有效地解决了这一问题。

此外,维生素B12、海葵毒素等药物的出现都是合成化学的功劳。2009年,全世界销售最高的200例药物里面,超过140种都是化学合成类药物。可以说,没有合成化学,人类的健康就不能达到现在的水平。而从药物的角度讲,虽然我们解决了一些问题,但是很多重大的疾病还没有解决,科学家需要朝着药物合成的方向继续努力,在相当长的时间里,化学合成的药物仍然是当代新药研发的主题。所以说,合成化学是药物制造工业技术进步的源头。

解决人类口粮

合成化学在现代农业中发挥着非常重要的作用,合成氨就是一个例子。

19世纪以前,农业上所需氮肥的来源主要是有机物的副产品,如粪类、种子饼及绿肥等,这显然不能满足当时农业的需求。德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。1909年,他改进了合成方法,氨的转化率得到提升。合成氨技术被评为20世纪最重要的发明,因为没有合成氨,全人类的粮食就会出现很大问题。

大量事实表明,农用薄膜、滴灌管材、合成农药等同样为现代农业作出了巨大贡献。如果不施用农药,世界粮食产量将因受病、虫、草害的影响而损失1/3。如果不用除草剂,人工除草不仅会大大增加农产品的生产成本,土壤流失的风险也将急剧增加。如果不用杀菌剂,不仅花生的产量将下降60%多,由病菌产生的天然毒素(毒性可能强于某些农药)的量也可能会急剧增加,对人类的健康产生威胁。而随着世界越来越开放,外来生物的入侵愈演愈烈,如果一个外来生物入侵,不用化学农药应急处理,而使用生物方法则很难在短期内实现完全控制。

当然,农药、化肥的不合理使用,会带来一些环境问题,DDT发生在上世纪的例子就是一个很大的教训。但是出现这样的问题,合成化学家没有选择回避,而是勇于迎接挑战,用技术来实现农资产品的环保安全。从所谓的第一代农药到第五代农药,特别是第三代的昆虫生长控制剂、第四代的昆虫行为控制剂和第五代的昆虫心理控制剂,由过去的杀生、高毒、广谱到现在的控制、低毒、选择性农药,这是合成化学与其他科学共同相互协作、相互促进的结果。 同时我们也应该看到,近些年来提倡的“回归天然”“有机食品”等概念已经深入人心,使得农药似乎成了一个公众敏感的词汇,尤其是在当今食品安全堪忧的语境下,兼以不断涌现在公众面前的晦涩的化学名词,更是将化学推向了“妖魔化”的境地。于是有人建议:人们不要食用任何一种连它的化学名字都读不出来的东西。若真的遵循这样的规则,恐怕没有一个人能存活下去,因为就连我们平日食用的白砂糖都不是所有人能读得出它的化学名称。将一些化学物质用于食品领域并不是化学学科的错误,这不仅需要执法机关的严格筛查,也需要化学家的科普宣传,以减少公众对化学的误解和负面印象。

改变生活方式

合成化学与材料科学的交叉融合,则彻底改变了人类的生活方式。我们在厨房中几乎找不到什么和合成化学材料没有关系的东西。从塑料到纤维,再到合成橡胶,这些都属于合成材料。

人类历史上第一种完全人工合成的塑料是在1909年由贝克兰用苯酚和甲醛制造的酚醛树脂,又称贝克兰塑料。1935年,以茧丝结构为基础,卡罗瑟斯首次成功地合成了尼龙66。这一发明促进了有机高分子合成化学的发展。20世纪40年代,乙烯类单体的自由基引发聚合迅速发展,实现了包括氯乙烯、聚苯乙烯和有机玻璃等的工业化生产。在第一次世界大战期间,迫于橡胶缺乏,德国人采用二甲基丁二烯聚合合成了甲基橡胶。进入20世纪50年代,从石油裂解而得到的烯烃主要包括乙烯与丙烯,德国人齐格勒与意大利人纳塔分别发明用金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法,并分别于1952年和1957年实现工业化,这是高分子合成化学的历史性突破,他们因此获得1963年度诺贝尔化学奖。20世纪60年代,由于登月工程的需求驱动,导致了可作为太空服原材料、航天飞机高温黏合剂以及超音速飞机的复合材料等耐高温合成材料的诞生。科学家还合成了很多其他有机高分子材料,如涂料、离子交换树脂等,并制成了很多新的产品。

篇7

一、中国现代纤维艺术的创作发展历程

中国纤维艺术作为一种传统的工艺艺术已有着悠久的历史,过去人们对纤维艺术的创作理解为以传统的天然动植物或人工纤维为材料,用传统的工艺制作辅以其他工艺手段进行创作的造型艺术。现代纤维艺术经历了一个从传统到现代化的转型,在现代主义文艺思潮的影响与传播以及科学技术全球一体化的发展与影响下艺术家们更加注重对纤维艺术的全方位探索,通过发展全民教育及学院教育,兼顾与世界各国纤维艺术的学术交流,使中国纤维艺术的创作在理论上始终与时俱进,创作方面有了更深刻的认识和发展。

二、从创作表现与鉴赏的角度分析中国现代纤维艺术的创作理念

1.创作理论与思维表现。在纤维艺术的创作过程中,艺术家们立足于传统技艺创作,包括艺术理论创新研究和工艺理念文化传承,更深一层是延展到各个社会领域中成为人们切实需要的存在,因此其创作力在于展现出纤维艺术与众不同的艺术形态和功能。纤维艺术的形态主要表现在其材质、技法、存在与发展状态,而其功能就是由这些形态衍生而来的一系列的生产生活及审美意趣需要。

纤维艺术要生存发展就必须在创作方面创新,首先是思维创新,在艺术领域中主要包含逻辑与非逻辑性创新、发散性与收敛性创新、横向与纵向创新,等等。在创作中我们要保证其创意设计的持续发展就必须有一个理性的分析和处理过程;在此基础上用非逻辑性思维加以修饰,如运用转移、直觉、灵感及形象思维法开发感性创作,再用塑造、重置、并置、比喻、象征、联想等进行艺术思维创作,这样才能突破思维定势,铸就独特的具有能动性的高质量艺术作品。而发散思维则有助于创意设计,主要是通过推测联想等思维方法从纤维创作的各个方向去把握其创意性,再以收敛性思维进行整合汇总而成的艺术创作方案。而纵向思维能让我们把握和了解整个创作流程,横向思维可以让我们从不同的层面或侧面去把握创作过程中的细节联系,这样综合的运用两种思维有利于我们用最好的方法巧妙地把握整个艺术创作,得到更优秀的作品。

2.鉴赏角度挖掘创作理念。纤维艺术的创作经历了由简单材料加工工艺到综合艺术设计,通过材料的创新达到从物质层面到精神层面的提升。

在创作材质方面,我同艺术家们经过了全面的、系统的研究,纤维材料的分类越来越多,质感也越来越好,在性能和观感上也颇具特质。我们一边在研制各种人造纤维和有机合成纤维,并从手感、光泽、染织、防腐抗皱、耐热等方面去逐步改善它的材质;同时也在加强天然纤维的发掘与研究加工。

在创作的形态方面也经历了多个时期,从平面创作到立体表现再到空间塑造,从编织艺术到软雕塑艺术,再到装置艺术;由简单的技艺发展成为欣赏型、应用型、装饰型的综合性、多元性与边缘性艺术学科。

在创作风格上,艺术家们突破了传统的学科观念,而将纤维艺术作为一种多元交叉艺术,并追求多元化的材质效应以实现多元化的价值;在工艺上也加大科技含量,在保留传统的材质精华的同时还追求时尚前卫元素,实现创作与环境的统一。这种独特的艺术风格既烘托了人与环境的和谐氛围也能显示艺术的感观魅力,更唤起人们对生活的热爱与向往。

三、未来中国纤维艺术的创作方向与前景

悠久的纤维艺术发展史使我们有了深厚的历史积累,目前中国的纤维艺术已具备宏厚的理论基础和广大的发展舞台,还形成了强大的中坚力量。在他们的耕耘和努力下纤维艺术教育已经初具体系和规模,纤维艺术理论文化的建设和研究也在由表及里、由浅入深地向更深层次去发展。

通过国际交流我国先后引进了很多国外先进的纤维艺术,在传承和发扬我国传统文化艺术的同时也吸取着欧美纤维艺术观念的开放性思维,基本实现了传统手工艺与现代科技的完美结合。如今纤维艺术已发展成为人们生活中不可或缺的暖派艺术,在创作方面,它一边发挥着自身的艺术特性,同时也渗透在人们生产生活的各个领域。未来的纤维艺术一定是以人的需要和社会的需要为导向进行艺术创作,并会成为一种独特的艺术门类,逐步渗透到人们生产生活的各个领域。

篇8

关键词 : 有机化学课程 选修与必修 衔接教学

普通高中新课程中的有机化学课程可分为两个部分:必修模块《化学2》中的有机化学与选修模块《有机化学基础》。前者将有机化学内容包含在主题“化学与可持续发展”中介绍,后者是相对独立的有机化学课程,比较系统地介绍有机化学知识[1]。

必修模块《化学2》中的有机化学内容,是以典型有机物为切入点,让学生在初中有机物常识的基础上,能进一步从结构的角度,加深对有机物和有机化学的整体认识。根据课程标准[2]和学时要求,必修模块中的有机化学内容没有完全考虑有机化学本身内在逻辑体系,主要是选取典型代表物,介绍其基本的结构、主要性质以及在生产、生活中的应用,较少涉及到有机物的类概念和它们的性质,如烯烃、芳香烃、醇类、羧酸等。而选修模块《有机化学基础》建立在《化学2(必修)》中“重要的有机化合物”的基础上,目的就是引导学生比较系统、深入地学习有机化学基础知识。因此,从两者来看,在教学内容、教学目标和要求方面存在着很大的差异,致使相当一部分同学一进入高二选修模块的学习就“不适应”,其主要原因是有机化学在必修和选修间教学存在明显的脱节现象。根据布鲁纳的发现教学法关于教学设计的原则[3],如何针对问题,采取相应的措施,衔接好必修和选修间化学教学成为一个十分紧迫的问题。本人在衔接教学过程中做了如下探索和实践。

1.贯串一条主线——结构决定性质、性质决定用途,由个别到一般,构建一个好的理论和方法平台

有机化学强调“结构决定性质,性质决定用途”的思想,学生在学习有机化学的过程中应体会到这种思想,为后续的各类有机物的学习搭建一个理论方法的平台。那么,如何帮助学生搭建好这个平台,就是我们在课程的教学设计中始终要关注的核心问题。教师要在教学中处理好结构与有机化合物性质之间的关系,结构理论指导性质,性质帮助理解结构,由典型有机代表物的结构和性质推测出同系化合物的性质。如在化学2中,学生已经学习了甲烷、乙烯的结构和性质。在“烷烃和烯烃的结构和性质”的教学中,教师可先从回忆必修2知识入手,通过结构和化学反应类型对比归类,将甲烷、乙烯的结构和性质迁移到烷烃和烯烃,进行甲烷、乙烷和乙烯的结构和性质对比,并以此推广到烷烃和烯烃的结构和性质的相似性、递变性和差异性的对比上。通过本节课的学习,使学生意识到“结构决定性质”是今后研究有机化合物的重要方法,知道分析有机物的结构首先分析官能团的结构特点,分析其中碳原子的成键方式及饱和程度,其次,要考虑官能团与相邻基团的相互影响,在此基础上,可以推测有机物的性质[4]。

2.充分利用探究型实验,切实做好衔接教学工作

化学是一门以实验为基础的学科,在教学中改变传统的学生被动接受的实验授课方式,倡导学生主动参与的探究型实验教学模式对教学大有裨益。在选修模块的教学中,可从学生在必修模块中学习的典型代表物的相关实验入手,设计实验方案,充分利用实验研究物质的性质与反应,再从结构角度深化认识[5]。

下面以《有机化学基础》第二章第二节——芳香烃中,观察苯的溴代或硝化反应、甲苯与酸性高锰酸钾的现象为例。

关于“苯的溴代或硝化反应”的探究的化学反应原理和条件在人教版必修2中已体现,在本章内第2节主要体现在对化学反应条件的控制方面方案的设计,要引导学生思考从物理性质、化学性质、尾气处理等多个方面来全面思考问题,从而掌握实验设计的各要素、理解反应条件对化学反应的影响及对反应装置的要求。

关于“甲苯与酸性高锰酸钾的作用”的探究活动,利用对比实验原理,从结构决定性质的角度出发,考虑甲基的影响,思考苯的同系物有何通性和特性?作出假说,最后让学生通过设计实验,并比较实验现象验证自已的假设。

3.“生活素材创设学习情境,从生活走进化学”

化学新课标明确指出:“化学与社会生活实际有着广泛而紧密的联系。”化学知识的形成来源于自然,来源于生活。教师在教学中应有所创新,要注意从学生熟悉的身边现象入手,引导他们发现问题,展开探究,以获得有关的知识和经验。要紧密结合学生的生活实际,使他们感受身边的化学物质和化学变化,增强学习化学的兴趣。举选修模块“有机化合物的分类”一节为例,学生在学了必修2之后,已经了解有机化合物的概貌,对甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸等典型有机物的结构初步了解的基础之上,教师可事先让学生收集身边的常见药品,查阅它的说明书,从商品名、俗名、化学名、分子式、结构式、官能团及物质的类别对身边的常见药品进行分析,讨论常用药品中的有机成分,引导学生了解有机化合物的分类方法,认识一些重要的官能团。

4.巧用信息技术,活化教学衔接

当今社会是信息技术高速发展的社会,个人计算机(PC机)附加多媒体和网络技术被引入课堂教学领域,一定程度上代替了幻灯、投影、粉笔、黑板等传统媒体,实现了它们无法实现的教育功能。使用微观模拟软件可以帮助学生跨越宏观微观的思维障碍。如在回忆复习甲烷、乙烯的结构和性质——通过计算机课件展示甲烷、乙烯的立体结构模型;通过实验录像再现甲烷、乙烯的燃烧,以及它们与溴的四氯化碳溶液和高锰酸钾酸性溶液的反应,引导学生讨论甲烷、乙烯的结构和性质的相似点和不同点,过渡到烷烃和烯烃的结构和性质的相似性和差异性上。

学生获取和学习化学知识本来就应该是多渠道的,其中互联网上的化学资源是非常丰富的。这些知识对于学生来说无疑是非常有益的,应该鼓励学生利用互联网去学习更多的化学知识,开辟化学学习的“第二课堂”[6]。例如,必修2已用图表进行专题介绍煤、石油的综合利用,选修模块在脂肪烃、芳香烃的来源和应用部分又对其进行了阐述。建议让学生利用互联网从石油、煤化工制品用途、芳香烃和脂肪烃的来源、煤和石油的综合利用、煤和石油的加工工艺等多个角度进行资料查阅的探究,且事后组织学生对自己的研究进行讨论等。

5. 通过研究性学习课题开展过程,联系必修与选修,拓宽学生的视野

研究性学习以其内容的丰富性、综合性,学习方法的多样性、灵活性,能够发挥学生的个性特长和想像力,培养学生的这些本领和能力,满足他们终身发展的需要,研究性学习的时间和空间跨度不是仅局限于课堂,而是让学生联系课堂的知识去拓展,又可以应用于课堂,打破了传统课堂教学模式,给学生们以研究过程的体验,激发起学生对科学研究的意识和兴趣[7]。研究性学习为我们开辟了将实用性知识实践化的天地。以《有机化学基础》第五章——进入有机合成高分子化合物的时代为例,化学2介绍了常见有机化合物的结构、性质和用途,以及高分子单体(乙烯、丙烯)的矿物来源、乙烯和丙烯等的聚合反应和应用;在本章教学过程中可以多开展研究性学习,实施STSE教育,使学生通过实践获得直接体验。根据教材的特点,可以将学生分为若干个任务组(按学生个人兴趣自由组合),如材料发展史组、实验探究组、环境保护组等。研究性学习后,可采用多种评价方式,如撰写研究性学习论文,提交实验报告,举办展览等,让学生在掌握知识的基础上,综合能力也进一步得到提高。

总之,必修模块是选修模块的基础,选修模块是在必修模块的基础上的拓展与深化。教师应从学生实际出发,选择灵活机动的授课方式,同时教师必须不断地学习,提高自身的思想素质和业务水平,才能有的放矢地抓好衔接。切实加快高中有机化学课选修和必修教学衔接的研究,使高中有机化学教学适应基础教育改革的新形势,使课程标准的目标和要求落到实处;深刻领会化学课程改革的意图,确保高中化学教育顺利实施。

参考文献

[1]朱建宝,王祖浩.高中课程标准选修模块《有机化学基础》教材内容建构[J].化学教学,2005年,(7-8):56-58.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2004.

[3]沈剑峰.高二与高三间化学衔接教学刍议[J].化学教学,2004,(12):12-14

[4]陈颖.《有机化学基础》选修模块教学设计案例——“碳原子的成键方式”[J].化学教育,2005年增刊:167-170.

[5]汪明微. thjy.edu.cn/user1/29/index.html.

篇9

关键词:MEP环境疫苗;MEP智能工程技术;用水;污水处理;黑臭河流;湖泊蓝藻;畜禽废水;MEP智能网载膜;智能定向操纵微生物工程技术

中图分类号:X52 文献标识码:A

1.导论

据一些专家统计,水致病疫情日趋严重,世界上80%疾病与水污染相关,中国疾控中心证实癌症高发与水污染直接相关,全国儿童恶性肿瘤平均死亡率188.81/10万,而在当下,人类因缺失控制微生物环境影响的“武器”,仍然指鹿为马,错将流落水体的氮磷营养物,作为主要靶向目标穷追猛打,真正的水污染“元凶”微生物优势种群却逍遥法外,大气雾霾、河流黑臭、湖泊蓝藻、海洋赤潮等微生物严重危害我们的健康和生存环境,严峻的生态环境胁迫,政府渐趋严厉的追职,污水治理加速提标升级,导致当下水界弄虚作假成风,甚至戕害生态等乱象丛生。

实际上,情况本不应该如此,具有中国自主知识产权的MEP环境疫苗作用于污染水体,经过国内外权威机构近10年的跟踪监测,其中包括:获得国际互认的广东省微生物检测中心,病毒学国家重点实验室,中国科学院水生生物研究所等国家院所作的研究和实验结论:对于水体中的细菌、真菌、病毒、孢子、原生动物、藻类等微生物种群,平均杀灭率大于89.7%-100%;8年间分布各地20余河湖MEP环境疫苗示范案例,集的平均数据证实,藻类杀灭率95.8%,大肠菌群杀灭率98%-100%;作用于饮用水无氯化消毒,对于病原微生物总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌杀灭率均为未检出,也即100%。由此推断,人们还可以通过量化作用时间、基材选择、调整量效关系诸多工艺手段,任意选择控制微生物环境影响达到所要的预期效果。

事情并不止此,在限定的3个月作用期内,人们还从中发现了MEP微生物定律,根据这个定律,人们采集到一组更为令人惊异的数据:随着水体中微生物生物量的降减,氨氮、总磷、COD等富营养化指标,同比大幅降减,其中,氨氮削减率94.7%,总磷削减率91.7%,COD削减率70.3%。新型治水模式与传统治水模式的两者之间限值的主要指标,以及各自的机理,竟然如此关联密切。只因路径不同,结果是一个制造黑臭,一个消灭黑臭!

事情更不止如此的是:文中还对MEP案例剖析、音影资料的展示、MEP水体生态演绎的进化论,跌拓起伏、神奇直观的都以形态学冲击人们的感官。揭示了河湖是生命体的生物学定义,揭示了MEP环境疫苗生物学智能材料的定义,揭示了MEP环境疫苗智能工程全自然、纯生态的技术特征定义。由此,浅析了这种领先国际水平的新型治水模式作用机理,它的意义在于对传统水资源概念的颠覆,让我们恍若告别一个旧的世界,伟大的中华民族又一次站在全人类科技顶峰。

“创新的顶峰是什么?正是颠覆性技术,而颠覆性技术在目前的行政审批制度下,是难以实现的”――摘自中国工程院院士徐匡迪在2016年8月15日,中国工程院、上海市人民政府国际高端论坛主旨报告。

不管沐风栉雨,MEP环境疫苗正本清源,正在以公益活动方式一路奋进,只要蓝天白云,碧水青山!

为呈述方便,在本文中我们将MEP智能工程转换的新型水体简称为M水体。

为呈述方便,本文中我们也将MEP环境疫苗简称为M疫苗。

2.MEP环境疫苗及其水体转换智能工程

2.1 MEP环境疫苗简介

M疫苗是一种采用绿色植物原料制得的新型智能高分子抗菌材料,具有生物特征,能够牢固地附着于一切涉水基材,柔韧性一级,其主要杀菌成分和活性物质是聚杂多烯基醚,在环境中,材料的记忆系统始终能以一种优化方式对环境变化做出恰如其分的响应,并进行内部参量信息处理,进而发出指令,结构执行完成,在大自然的不同质体环境中,都已有显著的表现,研究表明:入水的网载M疫苗涂膜,在淡水中呈亲水性,不溶出,触杀型,入水分子结构自动膨溶成蜂窝状,具吸附剿杀微生物功能,对粪大肠菌群、蓝绿藻杀灭率均大于99.9%,在海水中M疫苗涂膜的分子结构呈憎水性,光滑坚硬,具光致变性,自动滋生刺激性黏液,对赤潮中有代表性的塔玛。亚历山大有毒藻420min杀灭率大于77.6%,在空气中,M疫苗涂膜自动修复膜面,保护下层蜂窝状结构,并能够感知环境及内部参量信息处理发出指令执行完成动作,对多重耐药菌杀菌率大于99.99%,禽流感病毒灭活率大于89.7%,M疫苗在不同质体生态环境中,都可以实现自诊断自修复自适应多种功能。这种防控微生物灾害的新型智能材料及其衍生环境产品,已获得多项国家发明专利,具有我国自主知识产权。

2.2 M水体转换智能工程生物学定义和技术特征

M疫苗注入河湖水体,导致河流微生物及其分解功能的缺位,水体需要重建新的生态秩序,否则,营养能源物质寻主的自然属性,还将引发微生物间新的生态竞争,产生新的水质污染,造成新的生态失衡。我们通过对M水体近10年的跟踪研究,发现了微生物活动是造成水质污染的唯一污染源,是几乎所有生态环境灾害的“元凶”,在M疫苗的作用下,水体驱除了微生物的环境影响,在M疫苗网膜表层,富集成晶状体的包括灭活的菌藻尸体生物膜在内的氮磷等营养物,保证了水体新建的生物链基础营养供给。在接下来的M水体转换期,我们研究发现了M水体案例中普遍存在的微生物定律,从中发现了定向操纵微生物和定向操纵地表水质转换的同步性。发现了M水体转换人与自然和谐统一关联性,这都定义了河湖水质转换的生物学机理及其生态特征。形成M水体一站式定向转换机制。最终完成了将流落河湖的富营养物质资源化循环利用的生态使命。主要表现为:

M疫苗进入水体之时,该水体就定义为M水体,本底值由疫苗入水前监测数据为准,水质沿用传统地表水V类限值标准,超过Ⅴ类的污染水体称之为劣V类地表水。研究表明:M疫苗能够快速转换地表水的类别,不考虑水质污染的类别、浓度、形式,不考虑温度、季节、光照等外部条件变化,只要河流存在微生物污染活动,M疫苗都能够执行智能工程设计方案的指令,转换成预期效果的M水体。一般情况下,M水体的类别提升,每提升地表水一个类别,只需要7~15天就可完成。从劣V类提升到地表I类水限值标准,转换期不超过3个月,这种水质快速提升,对于现有技术不可思议,等于换了一个水体,所以我们称之为M水体,其对生态环境的河湖水质污染治理效果,超过了丹麦的哈尔莫斯教授曾对膜处理预言的“水的处理可以解释为从任何污染程度净化到满足需求的任何净化程度的净化方法,用于供水处理工艺与用于废水处理工艺的差别将消失。”也就是说,我们可以在指定的任何时间内,将任何污染程度的废水生态转换为满足任何需求类别的地表水限值标准。与膜处理不同的是:M疫苗将死水激活成人类基因乐于吸收的活水,而膜滤将水处理为死水,二者没有可比性。

M水体智能转换工程纯自然、全生态,施工简单便捷、不用清淤、不用电力能源、不用设备、不用构筑物、不占用土地资源,不改变河流的形态,不影响河流功能,不用维护,不干扰公共环境,水质由M疫苗进行生态调控和维护,对于传统市政治水工程留下的不利因素,仍需采用必要的水利措施进行干预和配套,除此,一切顺其自然。城市依水而建,从某种意义上,相对静态的城市河流也是一种生物体,有利于人与水的和谐共生,河流在自然引力的作用下形成潮汐或絮动,一个水生态包括有益微生物种群在内的自净系统建立来之不易,频繁的调水工程不仅干预M水体系统的建立,而且切断了氮磷营养物质循环利用变废为宝之路。同时也破坏了人水共生的环境美感。

M水体转换机制,治愈了河流黑臭,湖泊蓝藻等机体腐败的症状,一站式转换为人们定向需求的地表水限值标准,在M疫苗的智能化作用下,可量化地按照人与自然的一致性制定设计方案,恰如其分的满足人类不同需求:当人们需要发展绿色原生态水生生物产业时,M水体一般达到Ⅳ-Ⅴ类地表水限值范围,满足各类水生生物的营养需求;当人们需要开发垂钓、游泳、景观等水功能时,M水体一般达到Ⅲ-Ⅳ类地表水限值范围,已满足人们观赏和健康的需求;当人们需要开发替代传统氯消毒净化工艺时,M水体一般达到Ⅰ-Ⅱ类地表水限值范围。可以生产无微生物污染、无重金属污染,无化学污染的天然饮用水,满足人们健康和长寿的需求,经过10年的研制和推广应用,目前,M水体转换的智能工程技术已十分成熟,形成定向操纵生态机制和模式。

M水体地表水质的快速转换,对河流水生生物形成淘汰、驯化机制,污水生物生存期降低,如草履虫、水蚯蚓等,清水中的水生生物大量繁衍,如旋轮虫、大型蚤、水绵和鱼类等,有些比表值大的微生物优势种群,能够为人类创造不尽的能源而得到充分利用,如蓝绿藻的光合作用,及时调制污水比例,可以转化为生物能源,有些植物在M水体中得到优化,如绿萍驯化而成的探底根须,可成为水体活性炭,降解毒物和重金属危害,水是生态之魂,水圈循环,好水会影响大气包括雾霾的形成,因此,M水体的充分利用,将改变人类现有社会经济发展概念,改变人类生活方式,给这个星球带来新的辉煌。

3.机理浅析(一)技术数据和资料

3.1 电镜下的MEP环境疫苗生物特征和智能结构杀菌功能(图1-图4)

3.2 智能网膜成了河流中的充氧器,透明度、溶解氧激活河流生命体(图5-图8)

3.3 智能网膜上富集的营养物晶状体,为新型生物链准备了基础营养物(图9-图12)

4.机理浅析(二)M水体转换过程中自动滋生的生物链

4.1 菌藻尸体电子架桥成云团状沉降后凝絮成藻茧(图13-图14)

4.2 底栖生物水蚯蚓与藻茧,在M网膜上形成天然生态床(图15-图16)

4.3 M水体自动滋生浮游生物,河流成为大型蚤天然培育基地(图17-图18)

4.4 M水体中的浮萍根须从水底网膜滋生出来的(图19-图20)

4.5 穷水期浮萍成了河流活性炭,去除毒物和重金属(图21-图22)

4.8 MEP天然水厂两年生产7.3万t,群体安全稳定饮水1612天(图29-图32)

4.9 资源化利用河湖富营养物质,创新绿色原生态和水功能开发产业(图33-图36)

污水是人类第一水源,我们不必纠缠于因污水产生的心理障碍,当下,黑臭水体中的微生物已经现身宣布对水质污染负责,人们也不必再继续指鹿为马,将氮磷营养源作为靶向目标,模式错了,乱象丛生,我们需要重新出发,亡羊补牢、为时不晚。

基地的天然水厂就是从这两张照片出发,仅用两个月正式投产,一次成功!(图37~图38)

5.机理浅析(三)深圳石岩新村黄家庄河案例剖析(图39-图51)

(1)2016年7月25日,由苏州汾湖微控在北京的子公司正源环保治理的深圳石岩新村黄家庄河流开工,到2016年7月31日,深圳“妮妲”台风溃堤,仅6天时间,MEP环境疫苗智能工程救活了这条黑臭死河,在惨烈的“疫苗”和黑臭微生物搏杀过程中,河面漂浮不同微生物种群的尸体及新生藻类、红虫,色彩斑斓,十分壮观,将河湖生物学机理淋漓尽致地展现在人们的视野。我们对这个案例进行剖析,充分揭示了MEP环境疫苗的作用机理。按6天治理日期逐一剖析。

(2)黄家庄河案例机理剖析

水是生物圈每一个物种生命的重要组成部分,生物水是大自然水圈循环其中一个环节,它的生命特征及分子结构表达于每个生命存在方式之中,河流像人的肌体一样,也会“得病”,河流黑臭则是一种肌体腐败,行将死亡的征兆,河流腐臭会给环境带来灾害!

采用MEP环境疫苗智能工程技术对黄家庄黑臭河进行施治,行程效果几乎看不到人力而是纯自然力的表达,一条黑如墨水的臭气熏天死河,在M疫苗入水后的短短6天时间内,河面由原来的污浊、深灰、墨黑,演绎成绿、黄、白、红五彩斑斓的生物墨水画,生动诠释了河流是生命体,也诠释了M疫苗杀菌的生物特质,融入河湖生态秩序,杀灭了黑臭优势微生物种群,激活了水分子,于是,死亡的、新生的生物现象交相出现,黄家庄黑臭河6天死去活来,河体出现了生物多样性,新的健康的生态秩序开始建立,历史上,这种剧烈的生物奇观很难看到,极为珍贵,这与石岩新村社区排放的污水浓度,种类及持续高温天气都有综合贡献率。同时也诠释了MEP环境疫苗的控制微生物环境影响的作用机理。

6.机理浅析(四)M水体演绎物竞天择,适者生存《进化论》

水绵适宜生活在中轻度富营养化水体中,百万鸡场的畜禽污水排放中心西界河,经过近一年M水体转换,水质稳定在IV类水,清澈见底,经检测,粪大肠菌群只有20-80个/L,谁也没想到,一场生态大战不期而至,2016年4月13日一夜之间水绵大面积爆发,铺满了长达1km的8000m2水域面积,蔚为奇观,如图52-图53所示。

水绵断裂生殖,物理打捞会增加繁殖量,M水体又演示了一场人们更为不可思议的“萍绵大战”,如同非洲大草原上的“狮虎斗”,惊心动魄,生死较量,战争耗时7天,绿萍将水绵驱逐出河流,如图54-图57所示。

7.机理浅析(五)M水体快速转换,驯化水生生物形态和功能

(1)M水体实验基地梯度水质转换,导致水生生物为了生存适应环境变化,形态和功能可以驯化,满足人类经济社会发展和自身健康的多种需求,我们以河流浮生植物绿萍为例,自然界里,绿萍几乎没有根须,由于劣V类的“富水”快速转换成地表I类限值标准的“穷水”,绿萍浮生植物的根须为探底寻求营养,生长达到60-80公分,如图58-图59所示。

M水体中经穷水驯养的绿萍,成为生物活性炭,它的吸收、富集及转化作用,使大多重金属大幅削减,仅为限值标准的1‰,这是一个值得注意的很有价值的科学发现。(见天然水厂水质卫生标准检测报告。)

(2)2015年7月4日上午10时,基地对天然水厂原料供应链的4条河面的绿萍生长状态同时拍照,证实水体富营养化特征梯度削减,如图62-图64所示。

7.1 M水体中氨氮、总磷植物营养物质削减率

河流地表水M水体中氨氮平均削减率:94.7%总磷平均削减率:91.7%,见表1。

7.2 河湖,海洋、地表M水体中微生物生物量的灭活率

(1)粪大肠菌群杀菌率:98%-100%,见表2,蓝藻去除率95.8%、海洋赤潮77.6%-100%。

地表水湖泊蓝藻M水体生物量变化监测数据表单位:万个/L。

地表M水体除藻率:95.8%,见表3。

实验单位:中国科学院水生生物研究所。检测日期:2012.6.21。

(3)海洋赤潮塔玛・亚历山大藻杀灭率指标监测数据表。

海洋M水体赤潮420min杀灭率:77.6%,见表4。

实验单位:连云港市产品质量监督检验所检测日期:2009年10月28日。

8.机理浅析(七)M水体中的微生物定律

微生物定律是我们经过10年的探索和研究逐步形成。

从2008年开始,我们先后与中国科学院水生所、中国科学院理化所、武汉大学病毒学国家重点研究室、安徽省环境科学院等国家院所进行合作,先后在我国中西部及沿海地区建成20多个M水体转换示范工程,取得了丰富的经验和大量数据,发现M水体中微生物量与氮磷营养物之间的规律,为了将这个规律稳定固化,2014年11月,我们举资千万,在江苏农垦建立MEP包庄M水体实验基地,基地占地面积18360m2,水域面积21080m2,位于江苏农垦百万鸡场4条污水界河的中央,基地的设计由西界河及东西人工河计长1700m,宽8的三条T型河道,组成梯度分级处理每200m作为水质点状监测断面,该场20多年来从未对污水采用任何技术施治过,恶臭满盈,蚊蝇遍生,保持原生态,符合选址条件,自2016年11月7日,成功运作两年,不仅印证了已有的20个案例的数据,复制了示范工程的水质转换模式,成熟的经验,取得累累硕果,为了将发现微生物定律铁定在某个时段,2015年9月25日上午10时整,对T字型4个河流断面同时现场监测,得出数据呈阶梯式分级提升,精准定义微生物定律见表5。

M水体微生物定律:粪大肠菌群生物量是富营养化水体主要检测指标,其生物量升高,氨氮、总磷同步提升,水体中溶解氧、透明度则同步降低;粪大肠菌群生物量因灭活而降低,水体中溶解氧、透明度迅速提升,获得了氧气和光照的各级水生生物,所产生的生物能使氨氮、总磷等指数也迅速降低,维护水生态生态平衡。

结论