纳米技术的起源范文

时间:2023-12-13 17:54:01

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纳米技术的起源

篇1

关键词 纳米技术 化工 应用

中图分类号: TQ02文献标识码:A

Application Analysis of Nanotechnology in Chemical Industry

WANG Jingxia

(Department of Chemistry and Chemical Engineering of Jining University, Jining, Shandong 273155)

AbstractWith the development of science and technology, nanotechnology has been more and more into people's daily lives, and the chemical industry as a pillar industry of national economy, apply nano-materials and nano technology-based high-tech to chemical production, will certainly have a positive role in promoting. Therefore, this paper analyzes the application of nanotechnology in chemical industry.

Key wordsnanotechnology; chemical; application

1 纳米技术的特点

纳米是一种新的度量单位,当物质达到或者接近纳米尺度范围以后就会形成一种特殊的结构层次,使其本身所具有的诸如强度、韧度、比热、导电磁等性能发生突变,从而表现出一些新的性能。这种性能既不同于原来内部结构中单个的原子或分子,也不同于宏观物质所构成的材料的性能。下面就对纳米材料所表现出的一些特殊性能进行细致分析:

(1)力学性能。提高材料的硬度、韧性以及强度一直都是材料研究的主要方向。而具有纳米结构的材料则能够表现出更强的力学性能,由于纳米材料的强度与粒子直径成反比,而材料中粒子的细化以及高密度的存在极大程度的降低了纳米材料的位错密度,使得临界位错圈直径远大于纳米粒子的直径,这也就避免了在纳米结构中发生位错滑移和增殖,即纳米晶强化效应。(2)磁学性能。当粒子间的尺寸达到纳米范围内时,粒子间的相互作用就会发生变化从而影响到物质材料的宏观磁性。在纳米结构中,各粒子的磁性随着方向的变化而改变,所表现出的磁性 也与粒子的形状、结构以及内应力有关,并且具有明显的体积效应。(3)电学性能。在纳米结构中,由于晶界面上原子体积分数增大其电阻也就高于同类的粗晶材料,甚至发生尺寸诱导。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。(4)热学性能。由于在纳米结构中的界面原子的密度很低并且排列混乱,也就削弱了彼此间的藕合作用,所以就使得纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值。因此,在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。

2 纳米技术在化工行业中的应用

由于纳米结构在强度、韧度、比热、导电磁等性能上都明显优于同类型的物质材料,因此可以利用这些纳米技术制造出一些具有特殊功能的材料,并将其运用到化工行业生产当中。目前,纳米材料已经在高力学性能环境中得到了广泛的应用,在化工行业当中利用纳米技术制造的超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、表面涂层以及剂等都有着非常重要的应用。

在化工生产的过程中,为了提高化学反应的速度和反应速率,要在反应过程中添加一些催化剂。传统的催化剂存在着明显的缺点,造成生产原料巨大浪费的同时也大大降低了企业的经济收益,甚至还会带来严重的环境危害,而如果使用纳米材料作为催化剂,利用其表面活性中心多这一特点,可以有效地提高化学反应速度和反应速率。由于纳米材料所具有的特殊性能,将其利用于表面涂层技术当中也是化工行业研究的重点。表面涂层技术按照用途的不同可以分为结构涂层和功能涂层。其中结构涂层的作用是用来提高和稳固基体材料本身所具有的性能,例如有用来增强基体材料的硬度以及耐磨性、抗氧化能力、耐热耐腐蚀性等的结构涂层。而功能涂层则是指给基体材料增加一些本身并不具备的功能,从而提高基体材料的整体性能,例如有增加导电性、绝缘性的电学功能涂层,增加光反射、光吸收以及消光的光学涂层以及增加热敏、湿敏、气敏的敏感性涂层等等。而纳米结构在强度以及韧性方面都有极强的优越性,能够很好地起到静电屏蔽的作用,因此用纳米材料做为表面涂层,能够很好保护基体材料的同时也可以使其本身的功能得到进一步的提升。另外,也可以在传统表面涂层的基础上配合使用纳米材料,即为纳米复合体涂层。这种将纳米结构的优势与传统涂层技术相融合,进而达到优势互补的方式,将传统的表面涂层工艺提升到一个新的高度。由此不难看出,纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。

纳米技术在精细化工领域也有着极为广泛的应用。由于精细化工的涵盖面非常广,产品数量众多,并且涉及到人们日常生活的方方面面。因此,将以纳米技术为主的高新科技融入其中,进一步改造和提升精细化工的产品性能是其未来发展的趋势。例如利用纳米结构制造高强度的聚合物材料、研制纳米色素以及纳米感光胶片等等。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料也能够发挥其重要作用。在橡胶中加入以纳米材料作为添加剂,可以有效地提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力,并且能够增强相交的耐磨度。将纳米材料运用到塑料生产当中,可以很好的提高塑料的强度和韧性,并且能够增加塑料本身的致密性以及防水性能。而且在粘合剂和密封胶当中添加SiO2,利用SiO2表面的一层有机材料使其具有了亲水性这一特点,在添加到密封胶以及粘合剂当中,使之能够迅速形成一种硅石结构,从而限制了胶体流动,加快固化速度,并且由于颗粒尺寸很小,可以进一步提高粘合剂的粘结效果以及密封胶的密封性。

目前,我国纳米技术在化工行业中应用正在稳固前行,所以还需要加大科技创新,以及对基础技术的研究工作,建立出一套完整技术创新体系和管理机制,提高我国化工行业整体效益和竞争力,为企业创造出一个良好的发展环境,也只有这样才能顺应时代的潮流,使传统的化工生产工艺在新形势下重新焕发生机,并且带动整个化工产业的发展。

3 我国纳米技术应用的展望

纳米技术虽然起源于国外发达国家,但是目前在我国也具有极大的发展潜力,国家也在不断提升对这方面的关注程度,一方面增加对纳米技术的研究经费,并密切关注纳米技术以及纳米材料的基础研究工作。另一方面积极推动地方政府和企业对于纳米技术的应用,从而实现了以基础研究到产品应用的完整体系。现阶段,我国对一些纳米材料的研究也取得了令人瞩目的成就。在物理、化学方面采用多种方法研制出的高密度、性能优越的纳米陶瓷,以及制备出的金属合金氧化物、碳化物等纳米化合物,并且建立了相应的基础设备,能够真正意义上做到控制纳米微粒的尺寸大小,制成纳米薄膜以及其它纳米材料与传统材料相比较而言,在强度、硬度、韧性以及扩散度、可塑性、导电率等方面都有显著提升。并且我国还在世界上首次发现了氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区所表现出的超塑性形变;在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应以及自旋波共振等领域也取得了卓越的成就;设计并研制出了纳米复合氧化物体系,它对中红外波段吸收率高达 92%,并将其应用于红外保暖纤维。目前,纳米材料和纳米技术这项诞生于二十一世纪的崭新技术已经逐渐打破了人们的传统生活理念,并从根本上解决了人类所面临的诸如能源、环境保护以及医药卫生等重大问题。

4 结语

伴随着社会的高速发展必将会对能源、环境、材料技术提出新的要求,并且对其性能的要求也会越来越高。因此,以纳米材料为基础的纳米技术的诞生,将在未来对整个社会的发展起到至关重要的作用。因此可以预见,不断出现的新型纳米材料,以及纳米技术的不断改良,在未来将是纳米技术的时代,所以现在要加倍重视对纳米技术的研究工作。

参考文献

[1]张立德,牟季美.纳米材料和纳米结构[J].科学出版社,2001.

[2]郭英.纳米材料的应用分析[J].硅谷,2010.

[3]冯新建.纳米技术及其在化工行业中应用[J].新疆化工,2008.

篇2

蒸蒸日上的凝聚态物理学

自从80年代中期发现了所谓高临界温度超导体以来,世界上对这种应用潜力很大的新材料的研究热情和乐观情绪此起彼伏,时断时续。这种新材料能在液氮温区下传导电流而没有阻抗。高临界温度超导材料的研究仍是今后凝聚态物理学中活跃的领域之一。目前,许多国家的科学工作者仍在争分夺秒,继续进行竞争,向更高温区,甚至室温温区超导材料的研究和应用努力。可以预计,这个势头今后也不会减弱,此外,高临界温度的超导材料的机械性能、韧性强度和加工成材工艺也需进一步提高和解决。科学家们预测,21世纪初,这些技术问题可以得到解决并将有广泛的应用前景,有可能会引起一场新的工业革命。超导电机、超导磁悬浮列车、超导船、超导计算机等将会面向市场,届时,世界超导材料市场可望达到2000亿美元。

由不同材料的薄膜交替组成的超晶格材料可望成为新一代的微电子、光电子材料。超晶格材料诞生于20世纪70年代末,在短短不到30年的时间内,已逐步揭示出其微观机制和物理图像。目前已利用半导体超晶格材料研制成许多新器件,它可以在原子尺度上对半导体的组分掺杂进行人工“设计”,从而可以研究一般半导体中根本不存在的物理现象,并将固态电子器件的应用推向一个新阶段。但目前对于其他类型的超晶格材料的制备尚需做进一步的努力。一些科学家预测,下一代的电子器件可能会被微结构器件替代,从而可能会带来一场电子工业的革命。微结构物理的研究还有许多新的物理现象有待于揭示。21世纪可能会硕果累累,它的前景不可低估。

近年来,两种与磁阻有关的引起人们强烈兴趣的现象就是所谓的巨磁阻和超巨磁阻现象。一般磁阻是物质的电阻率在磁场中会发生轻微的变化,而巨磁和超巨磁可以是几倍或数千倍的变化。超巨磁现象中令人吃惊的是,在很强的磁场中某些绝缘体会突变为导体,这种原因尚不清楚,就像高临界温度超导材料超导性的原因难以捉摸一样。目前,巨磁和超巨磁实现应用的主要障碍是强磁场和低温的要求,预计下世纪初在这方面会有很大的进展,并会有诱人的应用前景。

可以预计,新材料的发展是21世纪凝聚态物理学研究重要的发展方向之一。新材料的发展趋势是:复合化、功能特殊化、性能极限化和结构微观化。如,成分密度和功能不均匀的梯度材料;可随空间时间条件而变化的智能材料;变形速度快的压电材料以及精细陶瓷材料等都将成为下世纪重要的新材料。材料专家预计,21世纪新材料品种可能突破100万种。

等离子体物理与核聚变

海水中含有大量的氢和它的同位素氘和氚。氘既重氢,氧化氘就是重水,每一吨海水中含有140克重水。如果我们将地球海水中所有的氘核能都释放出来,那么它所产生的能量足以提供人类使用数百亿年。但氘和氚的原子核在高温下才能聚合起来释放能量,这个过程称为热核反应,也叫核聚变。

核聚变反应的温度大约需要几亿度,在这样高的温度上,氘氚混合燃料形成高温等离子体态,所以等离子体物理是核聚变反应的理论基础。1986年美国普林斯顿的核聚变研究取得了令人鼓舞的成绩,他们在TFTR实验装置上进行的超起动放电达到20千电子伏,远远超过了“点火”要求。1991年11月在英国卡拉姆的JET实验装置上首次成功地进行了氘氚等离子体聚变试验。在圆形圈内,2亿度的温度下,氘氚气体相遇爆炸成功,产生了200千瓦的能量,虽然只维持了1.3秒,但这为人类探索新能源——核聚变能的实现迈进了一大步。这是90年代核能研究最有突破性的工作。但目前核聚变反应距实际应用还有相当大的距离,技术上尚有许多难题需要解决,如怎样将等离子加热到如此高的温度?高温等离子体不能与盛装它的容器壁相接触,否则等离子体要降温,容器也会被烧环,这就是如何约束问题。21世纪初有可能在该领域的研究工作中有所突破。

纳米技术向我们走来

所谓纳米技术就是在10[-9]米(即十亿分之一米)水平上,研究应用原子和分子现象及其结构信息的技术。纳米技术的发展使人们有可能在原子分子量级上对物质进行加工,制造出各种东西,使人类开始进入一个可以在纳米尺度范围,人为设计、加工和制造新材料、新器件的时代。粗略的分,纳米技术可分为纳米物理、纳米化学、纳米生物、纳米电子、纳米材料、纳米机械和加工等几方面。

纳米材料具有常规材料所不具备的反常特性,如它的硬度、强度,韧性和导电性等都非常高,被誉为“21世纪最有前途的材料”。美国一研究机构认为:任何经营材料的企业,如果现在还不采取措施研究纳米材料的开发,今后势必会处于竞争的劣势。

纳米电子是纳米技术与电子学的交叉形成的一门新技术。它是以研究纳米级芯片、器件、超高密度信息存储为主要内容的一门新技术。例如,目前超高密度信息存储的最高存储密度为10[12]毕特/平方厘米,其信息储存量为常规光盘的10[6]倍。

纳米机械和加工,也称为分子机器,它可以不用部件制造几乎无任何缝隙的物体,它每秒能完成几十亿次操作,可以做人类想做的任何事情,可以制造出人类想得到的任何产品。目前采用分子机器加工已研制出世界上最小的(米粒大小)蒸汽机、微型汽车、微型发电机、微型马达、微型机器人和微型手术刀。微型机器人可进入血管清理血管壁上的沉积脂肪,杀死癌细胞,修复损坏的组织和基因。微型手术刀只有一根头发丝的百分之一大小,可以不用开胸破腹就能完成手术。21世纪的生物分子机器将会出现可放在人脑中的纳米计算机,实现人机对话,并且有自身复制的能力。人类还有可能制造出新的智能生命和实现物种再构。

“无限大”和“无限小”系统物理学

“无限大”和“无限小”系统物理学是当今物理学发展的一个非常活跃的领域。天体物理和宇宙物理学就属于“无限大”系统物理学的范畴,它从早期对太阳系的研究,逐步发展到银河系,直到对整个宇宙的研究。热大爆炸宇宙模型作为本世纪后半叶自然科学中四大成就之一是当之无愧的。利用该模型已经成功地解释宇宙观测的最新结果。如宇宙膨胀,宇宙年龄下限,宇宙物质的层次结构,宇宙在大尺度范围是各向同性等重要结果。可以说具有暴胀机制的热大爆炸宇宙模型已为现代宇宙学奠定了一定的基础。但是到目前为止,关于宇宙的起源问题仍没有得到解决,暴胀宇宙论也并非十全十美,事实上想一次就能得到一个十分完善的宇宙理论是很困难的,这还有待于进一步的努力和探索。

“无限大”系统物理学还有两个比较重要的问题是“类星体”和“暗物质”。“类星体”是1961年发现的,一个类星体发出的光相当于几千个星云,而每个星云相当于1万亿个太阳所发出的光,所以对类星体的研究具有十分重大的意义。60年代末,科学家们发现一个编号为3C271的类星体,一天之内它的能量增加了一倍,到底是什么原因使它的能量增加如此迅速?有待于21世纪去解决。“暗物质”是一种具有引力,看不见,什么光也不发射的物质。宇宙中百分之九十以上的物质是所谓的“暗物质”,这种“暗物质”到底是什么?我们至今仍不清楚,也有待于下世纪去解决。

原子核物理和粒子物理学则属于“无限小”系统物理学的范畴,它从早期对原子和原子核的研究,逐步发展到对粒子的研究。粒子主要包括强子(中子、质子、超子、л介子、K介子等)、轻子(电子、μ子、τ轻子等)和媒介子(光子、胶子等)。强子是对参与强相互作用粒子的总称,其数量几乎占粒子种类的绝大部分;轻子是参与弱相互作用和电磁相互作用的,它们不参与强相互作用;而媒介子是传递相互作用的。目前,人们已经知道参与强相互作用的粒子都是由更小的粒子“夸克”组成的,但是至今不能把单个“夸克”分离出来,也没有观察到它们可以自由地存在。为什么“夸克”独立不出来呢?还有一个不能解释的问题是“非对称性”,目前我们已有的定理都是对称的,可是世界是非对称的,这是一个有待于解决的矛盾。寻找独立的夸克和电弱统一理论预言的、导致对称性自发破缺的H粒子、解释“对称”与“非对性”的矛盾,是21世纪粒子物理学研究的前沿课题之一。

从表面上看“无限大”系统物理学与“无限小”系统物理学似无必然的联系。其实不然,宇宙和天体物理学家利用广义相对论来描述引力和宇宙的“无限大”结构,即可观察的宇宙范围;而粒子物理学家则利用量子力学来处理一些“无限小”微观区域的现象。其实宇宙系统与原子系统在某些方面有着惊人的相似性。预计21世纪“无限大”系统物理学将会与“无限小”系统物理学结合得更加紧密,即宏观宇宙物理学和微观粒子物理学整体联系起来。热大爆炸宇宙模型就是这种结合的典范,实际上该模型是在粒子物理学中弱电统一理论的基础上建立起来的。可以预计,这种结合对科技发展和应用都会产生巨大的影响。

二、跨世纪科学技术的发展趋势

科学技术能否取得重大突破的关键取决于基础科学的发展。所以,首先必须重视基础科学的研究,不能忽视更不能简单地以当时基础科学成果是否有用来衡量其价值。相对论和量子力学建立时好像与其他学科和日常生活无关,直到20世纪中期相对论和量子力学在许多科学领域中引起深刻的变革才引起人们的足够重视。可以说,20世纪几乎所有的重大科技突破,像原子能、半导体、激光、计算机等,都是因为有了相对论和量子力学才得以实现。可以说,没有基础科学就没有科学技术、社会和人类的发展。

20世纪重大科技成果的成功经验证明,不同学科间的互相交叉、配合和渗透是产生新的发明与发现,解释新现象,取得科学突破的关键条件之一。例如,核物理与军事技术的交叉产生了原子弹;半导体物理与计算技术的交叉产生了计算机。可以预计,21世纪待人类掌握核聚变能的那一天,一定是核物理、等离子体物理、凝聚态物理和激光技术等学科的交叉和配合的结果。这也是21世纪科学技术的发展趋势之一。

篇3

【关键词】精细化工;问题;发展趋势;关键技术

引言

精细化工,顾名思义就是指生产比较精细的化学产品的行业的统称。精细化工的产品种类众多,产品的科技附加值高,其产品直接服务于各高科技领域,直接体现着一个国家的化工发展水平。因此,世界上许多国家都加大了在精细化工方面的研发和生产投入,以不断提高在国际市场上的竞争力。精细化工包含的领域很广,不同的国家对此有不同的定义,通常来说,精细化工包含了医药、合成材料、食品添加剂、饲料添加剂、油添加剂、电子化学品、生化产品等,随着经济及科技的不断发展,精细化学品的应用领域还在不断扩大。

一、精细化工的发展现状及面临的问题

精细化工的发展起源于上世纪70年代,当时由于传统的煤化工和石油化工的工艺路线和效益不佳,导致德国、美国和日本等国的化工企业开始走精细化的路线。他们致力于专用化工产品的生产,如仿生医疗品、抗癌药物、高效除菌剂和杀菌剂等的生产。到上世纪末,美国和西欧国家的化工产品精细化率已经达到了60%以上,而瑞士已经高达90%。

我国的精细化工发展起步较晚,从上世纪80年代开始起步,在上世纪末我国的化工产品精细化率达到了35%,与发达国家存在着明显的差距。国内精细化工产品的80%需要进口,在比较高档的皮革涂染剂和织物整理剂方面的缺口更为明显。总的来说,目前我国在精细化工产品的质量、产品种类及生产经验和设备先进程度方面都与国外存在着非常明显的差距。

随着经济全球化趋势的快速发展,一些跨国公司通过兼并和收购,调整经营结构,进行合理改组,独资和合资建立企业,使国际分工更为深化,技术、产品、市场形成了一个全球性的结构体系,并在科学技术推动下不断升级和优化。在这方面,许多跨国公司来华投资,也推动了我国精细化工的发展。但我国传统精细化工的发展现状从总体上讲仍然是产量比较大,而质量比较低。我国已成为世界大宗传统精细化工产品的制造中心,产品出口比例很高,但高端产品仍然依靠进口;大部分的精细化工产品都是引进的国外生产技术,在品牌建设上做的还远远不够,大部分的生产企业其实只相当于是国外化工巨头的生产车间。另外,我国的精细化工企业布局也不合理,大部分集中在我国的东部地区,并且面临着较大的节能减排压力。

二、精细化工的发展趋势

由于精细化工在各行各业的广泛应用,世界上的主要发达国家都把精细化工的发展提升到国家战略的层面,在资金和政策上给予了大力支持。预计精细化工将会呈现出以下几个趋势

(1)产品的种类越来越多

随着新科技革命的继续进行,近些年来,能源、原材料、航天、信息、生物技术不断发展,而精细化工产品在这些领域都有着广泛的用武之地。比如,在保健食品和各种改变结构的食品生产中都离不开食品添加剂,在信息技术发展中需要功能更加先进的无机非金属材料,在现代医学上所用的各种人造器官很多也属于精细化学品。目前在发达国家,精细化工产业的年增长率达到了4%左右。而我国由于化工产品的精细化率还比较低,而我国的经济和科技发展速度比较迅猛,因此为了满足我国正常的发展需要,在精细化率不断提高的同时,精细化工产品的种类肯定也会越来越多。

(2)精细化工产品的性能将会更加完善

不断完善精细化工产品的性能也是今后世界精细化工发展的重点方向,未来精细化工产品的物理功能、化学功能、生物功能等更为完善,这些精细化工产品包括功能膜材料、有机电子材料、信息转换与信息记录材料等。如由于电子工业、情报和信息科学技术的发展,对导电功能材料的需要越来越多,目前,导电塑料、导电橡胶、透明导电薄膜、导电胶黏剂和导电涂料等的发展很快,并已经工业化。对信息技术的发展来说,十分重要的材料是光导纤维材料、各种信息记录材料和新型传感器用的高分子材料等,此外,精细陶瓷的研究、开发日益受到重视,主要开发的材料有:高绝缘性陶瓷,它用于集成电路的基极和放热性绝缘基板等。

(3)向着绿色化方向发展

绿色发展是相对于传统的化工发展方式而言的,精细化工的绿色化是指在精细化工产品的生产和使用过程中对周围环境的污染较小甚至没有污染产生。发展绿色精细化工必须发展绿色精细化工技术,例如采用生物技术生产精细化工产品,利用计算机技术实现精细化工业的自动化,开发反应条件更容易控制、转化率更高的新技术与新工艺等。这方面已有一些成功的案例,例如以水性涂料、粉末涂料代替溶剂涂料,从产品使用而言对环境的危害将变得更小;以可降解材料代替不可降解材料,使报废产品的处理变得简单,且无环境危害之忧。发展绿色精细化工也是突破经济发达国家“绿色壁垒”,发展生产的要求。例如欧盟在2002于其“官方公报”上公布了禁用和限制使用17类纺织助剂,这是因为这些助剂的生物降解性低于95%。无疑这将使可供选择的纺织化学品数量大大降低,我国作为纺织品贸易的大国,在上述环节上远远不能满足欧盟严格的“绿色”要求,因此发展“绿色”精细化工是我国经济发展的必要保障。

三、精细化工发展中的关键技术

精细化工的技术含量比较高,涉及到的技术范围也比较广,精细化工的发展呈现出多学科交叉综合的发展趋势。在精细化工的发展中涉及到的关键技术有纳米技术、催化技术和生物工程技术等。

(1)纳米技术

纳米技术是近些年来发展非常迅速的高科技技术,其应用范围十分广泛,在精细化工行业也有着广泛的应用,成为影响精细化工发展的关键技术之一。将纳米技术与精细化工相结合可以生产纳米聚合物如用于制造高强度质量比的透明绝缘材料、高强纤维、离子交换树脂等;日用化工及其它行业利用纳米技术可以生产出更高档的化妆品、纳米色素、纳米感光胶片、纳米精细化工材料等。

(2)催化技术

催化技术是化工产业发展必不可少的技术,对精细化工行业的发展来说也是如此,但相对于传统的化工催化技术来说,精细化工行业的催化技术又有着新的特点。为了促进精细化工产业的发展需要开发可用于工业生产的稀土络合催化剂、膜催化剂、固体超强酸催化剂等新型催化剂,同时还需要发展相转移催化技术、立体定向合成技术、固定化酶发酵技术等特种生产技术。

(3)生物工程技术

生物工程技术是21世纪最有发展前景的技术,将生物工程技术与精细化工相结合,可以有更多种类的精细化工产品和技术被开发出来,会将精细化工行业的发展推向一个更高的阶段,使精细化工产品的研发出现质的飞跃。在未来需要重点发展重组DNA技术和生物反应器技术,这是生产干扰素和多肽等产品的基础。

参考文献

篇4

各国家都致力于开发新型电子技术,并将其应用到生产领域中,获得明显成绩。电子技术的研发与应用结合了计算机网络技术与电子技术的优势,不仅为传统工业的生产发展带来巨大推动力,也实现了电机技术应用到实际生产的可能性。文章主要研究了电子技术的发展与应用,以供参考完善。

关键词:

电子技术;工业领域;具体应用

电子技术是为了有效解决实际问题,按照电子学原理,通过电子器件来设计与制造出的一种具有特定功能电路的学科。电子技术因其自身具有高效性与实用性的优点,不仅能节省能源消耗,提高生产工艺流程自动化控制系统水平,减少驱动设备占用空间,还可缓解工作人员的工作压力,提高生产效率,被广泛应用到工业领域中,得到认可,并在工业领域中发挥越来越重要的作用。

1电子技术的发展分析

(1)数字化。在传统电气技术中,基本都是通过模拟信号来运行,这一阶段的信息技术简称为模拟电路,起源于上世纪六七十年代。随着电子技术的迅猛发展,数字信号处理技术得到不断完善,逐渐向数字化发展方向转变。即是通过计算机技术来控制电子技术,防止模拟信号畸变与失真,以提升电子技术的抗干扰能力。(2)智能化。电子技术的智能化主要是通过智能化电子焊接、机器和控制系统来运行工作,不仅能够缓解工作人员的工作压力,还可降低工作的危险系数,被广泛应用到电力、交通、冶炼、轻纺、机械等传统工业以及航天、通信产业中。(3)微型化。随着信息技术与计算机网络技术不断发展,电子技术发展逐渐向微型化方向转变,纳米技术和电子技术的深度融合,形成了纳米电子学,让电子技术发生了一次重大的改革。纳米作为一种新兴的衡量单位,是一种几何尺寸不大于1cm3的电子技术产品,具有体积小、运动灵活和耗能少等特点,已被应用到生物医疗、军事和微机械技术中。(4)绿色化。绿色化电子技术的应用,能够为国家节省电力和有效资源,从而建立一个环境友好型的社会。尤其是近年来,随着国家大力倡导绿色节约型社会下,绿色化电子技术在各个领域中发挥了重要作用,为各种绿色开关电源的发展提供技术支持,不仅有效解决能源紧缺问题,节约能源资源,还可提高开关电源的性能与工作效率。

2电子技术在工业领域的具体应用

2.1电力工业

电力工业的发展离不开电子技术,据有关数据显示,发达国家在用电用户最终使用的电能中,经电力电子变流装置处理的电能约占总电能的60%,可见电力系统在现代化发展中,电子技术是关键。而直流输电在电力系统远距离、大容量输电中占据重要地位,作用是通过闸管变流装置控制送电端的整流阀与受电端,提升电力系统的性能,减少运行损耗。近年来研制的静止无功发生器、有源电力滤波器、电网中间接口、超大磁体储能系统等电子装置 ,无一不是采用电子技术。例如在电力的高压直流输电中应用电子技术,由发电厂中的交流供电提供电能,通过稳定直流电具有无感抗、容抗和无同步的变流装置处理电能,将其输送到换流变压器中将电压升高后,及时传送到晶闸管整流器,经直流输电线路与变压器处理后,按照用户系统的要求作出反应提升电力系统瞬时稳定水准,从而为用电用户提供电能。

2.2机械工业

机械生产制造与电子技术的应用密不可分,电子技术的应用效率直接影响到产品生产质量与水平。因此在机械工业生产制造的过程中,要想增强自身竞争力,提高生产水平,必须充分发挥电子技术在机械工业中的效率。我国目前在机械工业中电子技术的应用,常见于数控机床、汽车电子化、机电一体化产品、电动汽车、工况电机车斩波调速、风机水泵的交流变频调速装置、矿井提升机和矿山卷扬机等电子设备中。例如在柔性制造线生产汽车零部件的过程中,为提高机床的自动加工效率,某汽车集团在刚性生产线与自动线的基础上,应用电子技术建立一个互动式沟通网络,通过数台数控机床配置自动物流线与桁架机械手重构生产工艺制造流程,在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工,并且可通过中央计算机系统,辅助单机控制与中央控制之间的互锁关系进行监控,确保机床连续无人运转8小时、开动率达75%,从而实现柔性加工及管理。

2.3交通运输

交通设施作为我国交通运输不可缺少的一部分,它的发展离不开电子技术的研发与应用。目前我国已研制出引用晶闸管、GTR和GTO交流传动装置等电子技术,常见于城市地铁、无轨电车、直流斩波器、轻轨电动车辆、磁悬浮列车和工矿电动车辆的牵引装置中。例如电子技术在磁悬浮列车的应用,列车的电子元件与设备主要由悬浮控制器中的功率斩波器、牵引变频器、D/D变换器以及其他电力电子设备组成,其中悬浮控制器中的功率斩波器安装于轨道的下部和车辆的转向架上,按照电磁学原理,通过功率斩波器对悬浮电磁铁中的电流进行调节,将输入电压与输出电流控制在240V、100A内,确保悬浮稳定。

2.4电化学工业

电子技术不仅应用到电力工业、交通运输、机械工业外,还用于电化学工业中。在电化学工业的应用,主要包括直流电源、电解铝、电解食盐水、电镀装置以及冶金工业(高频、中频感应加热电源、直流电弧炉电源和淬火电源)等设备,不仅能够提高生产效率与产品质量,还可降低能源消耗。目前,我国已采用SIT期间研发出80kW以下200kHz与10kW级400kHz的固态高频感应加热电源,获得明显成绩。

3结束语

综上所述,电子技术作为工业稳定发展的核心技术,不仅能够改善制作工艺,简化工作流程,还可提高生产效率与产品质量,降低能源消耗。但是要想真正达到提升生产效率与产品质量的目的,还需将其灵活应用到电力工业、机械工业、交通运输和电化学工业等工业领域中,发挥电子技术应有的效用。

参考文献:

[1]尹晓峰.刍议电子技术的发展及纳米电子技术[J].电子技术与软件工程,2016(08):118.

[2]王贝.电子技术的应用与发展研究[J].电子技术与软件工程,2015(03):142-143.

[3]易强.电力电子技术发展及应用研究[J].产业与科技论坛,2013,12(19):130-131.

[4]徐海荣.电力电子技术的发展趋势及应用研究[J].工程技术:全文版,2016(12):166.

篇5

如果你是一个懂得生活品质的人,喜欢细细品味一个城市的细节,那么这里应该就是你的天堂。时尚在这里,融合到了生活的每一个细微之处:每家门口艳丽的鲜花,广场上与游人一起分享食物的麻雀,这里让我充分感觉到了人生的闲暇之乐,并保持着自然和生命的和谐。在这里你看不到车辆和行人的争抢,相反一切都是那么从容。好像所有的人都在享受着生活,就像在街道边享受咖啡的老人,一举一动都是那么的优雅。那种感动,是任何图片都无法形容的。

和北京6 个小时的时差并没有让我感到丝毫困倦。第一天到达佛罗伦萨的酒店,已经是北京时间早6 点,当地时间晚上12 点了。我有个习惯,不管游历任何一个城市,都喜欢将行李放到酒店以后出去走一走,这确实是一种真实的感受,当你身临其境的时候,你不由得经受着各种各样的感触。在酒店外,深夜的街道是那样的宁静和安谧。走在街道中,淡黄色的灯光,照在路边不高的三层小楼的外墙和窗户的鲜花上,让你觉得。这种地方,就是随便按动快门,你都可以捕捉到那种未曾见过的灵动。在他们每个人家厚重的木头门后边,你可以感觉的是他们优雅而恬静的生活,偶尔你甚至还可以听到门缝里悠扬的音乐弥散出来,撒在月光下的街道上,那种感觉太美妙了,只有热爱生活的人,才可以如此真切地感受到那份异国他乡的生活。我仔细地品味着这份期待已久的感觉,来的却是如此的真实。

佛罗伦萨市长在市政大厅接待了我们,并且亲自带我们参观了市政大厅和议会大厅。里边精美的壁画,宏伟的气势,给我们每一个人留下了深深的印象。最后甚至还把我们带到了旧宫的阳台上!旧宫以前是著名的迈第奇家族的宫殿,这个家族富可敌国,曾经资助过许多艺术家,例如达芬奇、米开朗琪罗、但丁和拉斐尔等。在意大利人的意识里,意大利是对世界特别是西方文明拥有巨大贡献的国家,他们认为所有的现代文明,都是在以前古老文明的根基之上发展来的,所以一定要保护以前的古老文明。

这次陪伴我一起意大利之行的,还有《数码摄影》杂志和尼康公司。以前我一直使用尼康的D2X 数码单反相机, 这次尼康公司提供了最新的D3,和最新纳米技术的尼克尔24-70mm F2.8 镜头,让我感受到了尼康顶级相机系统的再一次突破!首先是超高的感光度,在ISO 设置选项的H2 设置里,感光度甚至达到了25600。而且每秒种12 张的高速连续拍摄,让我不会放过任何一个精彩的瞬间!和D2X 不一样的是,相机的存储槽变成了2 个,基本上我的两张4GB 的CF 卡足够应付。可以感觉得到,这款相机是为了今年的奥运会而开发出来的,对于专业时尚的摄影师,高超的画质是很关键的。D3 在噪点和白平衡的控制上,比D2 时代又提高了很大一块水平。但唯一美中不足的是,最低ISO 只有200,不过可以通过软件调节到ISO 100,在此之后,专门为时尚领域而推出的D3X 类的相机,一定会改变很多。

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关键词:GIS技术 三维仿真 管网监控 监控预警 应急

一、GIS技术及应用现状

地理信息系统(geographic information system)是以地理空间数据库为基础,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

GIS最早起源于20世纪60年代“要把地图变成数字形式的地图,便于计算机处理分析”这样的目的。1963年,加拿大测量学家R.F Tomlinson首先提出了GIS这一术语,并建成世界上第一个GIS(加拿大地理信息系统CGIS),用于自然资源的管理和规划。那时的GIS注重于空间数据的地学处理。20世纪70年代以后,随着计算机软硬件水平的提高,以及政府部门在自然资源管理、规划和环境保护等方面对空间信息进行分析、处理的需求,GIS得到了巩固和发展。进入20世纪80年代,GIS的应用领域迅速扩大,商业化的软件开始进入市场,其应用从基础信息管理与规划转向空间决策支持分析,地理信息产业的雏形开始形成。

目前,国家大力推进信息化与工业化的融合,以信息技术改造传统产业,政府和企业对空间信息技术的应用需求日益显现。石油行业是一个综合了多学科、多专业交叉渗透的技术密集型行业,其特点是产业链长,相关行业多,分布广,企业规模大,数据量大,不易管理。在国外的石油行业中,GIS技术已成功应用于勘探开发、管道运输、地面建设、设施和资产管理以及销售,成为石油企业广泛应用的技术。在综合管理方面,基于三维GIS平台,结合ERP、数据库管理系统,直观展示管理区的实时状况,提高监管人员的工作效率;在管道监控方面,GIS集中应用于管网的全天候的实时在线监控,保障管道的安全性完整性,同时也可实现新增管道规划与建设工作的开展和实施;在海洋石油平台应急管理方面,GIS技术强大的海量数据存储和空间分析能力成为突发事故应急的重要技术支撑,保障了海洋石油平台的安全监管。

二、在油田信息化建设中的应用研究

目前,油田信息化建设逐步从“数字油田”转换到“智慧油田”。“数字油田”的概念最早可追溯到1991年,在《Oil & Gas Journal》杂志上就出现了智能油田(Smart Field)词汇和论述。当时数字油田尚处于构想阶段。1999年,中国石油大庆油田有限责任公司在国内首次提出数字油田的概念,并将数字油田作为发展的战略目标。“智慧油田”是借助业务模式和专家系统,全面感知油田动态,预测油田变化趋势,持续优化油田管理,虚拟专家辅助油田决策。智慧油田具有包括传感器、人工采集与数据集成在内的全方位感知能力,通过一体化的集成运营中心和协同环境,实现全面的数据联系和共享。GIS技术在石油行业信息化的多个领域得到广泛的应用。

1.油田三维仿真管理信息系统

油田三维仿真管理信息系统基于GIS、RS、物联网、数据库、虚拟仿真、软件开发等结合先进的模型技术,集成多源海量数据,可为石油企业建立数据和信息及资产管理体系,实现油田区域的三维空间信息展示。结合石油企业的特点,系统可为企业的土地管理、规划选址、施工进度、设备管理等提供基础数据,实现基础地理信息的查询、展示和管理,集成空间数据库、属性数据库及三维仿真场景,从而形成完善的油田区域三维仿真管理系统。

2.油田管网监控预警

油田管网监控预警系统利用GIS、遥感(RS)、计算机图形学、可视化、数据库等技术,实现油田管线管网的综合信息化管理。该系统实现了对于油田管网的空间信息及属性信息的高效管理,应用GIS技术,将管网所布设的监测点数据进行存储、处理、分析、显示、全天候在线监控管网主要监控点及管网设施运行情况,一旦发生泄漏或设备运行异常,通过统计及空间分析,系统完成自动报警及事故分析评估,报送主管部门,保证以最快的速度对事故点进行处理,从而进一步保障了事故应急处理的时效性和权威性。

该系统基于GIS平台,通过获取多源管线设施数据,将各种管线、相关设施、设备的分布,在空间信息系统中反映出来。通过进行各种统计分析和空间分析,为领导部门提供辅助决策信息;同时一旦发生泄漏,可实现对各种可能发生的事故进行预警,降低环境污染及爆炸事故发生概率,事故后评估功能也为事故处理提供决策支持,实现管线信息管理的科学化和自动化。系统的总体架构如下图所示。

3.海洋石油平台溢油应急管理

海上溢油突发事故应急管理是一项巨大的系统工程,涉及到多个对象、更大范围,一旦发生事故可能造成巨大的环境污染及跨国纠纷。因此,这就要求海上石油平台的应急管理信息系统功能更加完善,降低事故发生概率,减少溢油污染。

石油平台溢油应急管理信息系统主要实现应急管理中的监测信息和应急资源的信息管理功能,应急物资优化调运和溢油扩散敏感区域应急管理支持功能,把属性数据与空间数据融合,使决策更加直观。本系统综合应用了GIS、RS、数据库、软件开发等多种先进的信息技术以及专业模型,以前端监测数据、空间地理数据、相关属性数据为基础,提供海洋石油平台溢油事故应急处置及决策分析,提高事故处理的科学性和时效性,为海上石油平台的应急指挥提供了重要的技术支撑。

随着信息技术的发展,GIS技术与物联网技术、GPS技术、RS技术、纳米技术以及生物技术等高新技术的发展及集成,使得石油行业信息化管理系统的功能更加完善,可实现多类型业务数据与空间地理数据相结合,从而进一步实现油田区域土地规划、管网安全监控预警、突发事故应急及辅助决策分析等多维度管理。随着“智慧油田”、“智慧管道”的发展,GIS技术作为其重要的技术支撑,必将在石油行业的信息化建设中发挥重要的作用。另外,GIS技术与企业现有信息化系统的集成, 能够更加有利的提升GIS的应用价值,也必将使得GIS技术在未来的智慧油田建设及完善工作中得到更加广泛的应用。

参考文献

[1]邬伦等.地理信息系统原理、方法与应用[M].北京:科学出版社,2001.

[2]宋跃滨等.石油行业GIS技术应用现状与展望[J].测绘与空间地理信息,2007,30(1).

[3]程志雄等.基于GIS的油田管网管理信息系统设计[J] .安全科学技术,2009,9.

[4]俞辉,何旭莉,秦泽勇.数字油田中的一种嵌入式监控系统设计与实现[A].山东省计算机学会2005年信息技术与信息化研讨会论文集(一)[C].2005.

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关键词:无机化学实验;绿色环保模式;改革措施

无机化学实验是化学专业学生进入大学后接触的第一门实验课程,对于培养学生的动手能力、创新能力具有重要的作用。近年来,随着招生规模的不断扩大,实验室造成的污染也逐渐加重,当前无机化学实验的主要目的在于锻炼学生的实验操作技能,而几乎忽略了环保意识的培养。师范院校的大学生肩负着培养祖国下一代的伟大使命,因此在无机化学实验中推行绿色环保模式,使环保意识深入人心显得尤为重要。

1.努力提高学生的环保意识

当前中国作为最大的发展中国家,经济飞速发展的同时也造成了环境的严重污染。高等师范院校化学专业毕业的大学生将来大部分是未来的中学化学老师。在实验中给学生灌输环境保护的知识和理念,使他们认识到环境污染的危害性,学会正确处理实验中产生的“三废”污染,将会潜移默化地影响我们的下一代。因而对于21世纪的青年大学生,改变传统思维方式,加强环保意识培养至关重要。[1]

2.跟随时展,改革实验内容

目前我们所用无机化学实验教材中的内容和形式过于陈旧,重复内容多,试剂消耗大,实验时间长,学生兴趣低,不利于发展学生的创新思维和提高学生的创新能力,也不利于绿色环保理念的渗透。因此有必要合理调整实验内容,认真选择实验项目,淘汰一些对环境污染较大的实验项目,如硫化氢、氯气等的制备实验,毒性大的含汞试剂的性质实验,尽量选择低毒、污染小、价格相对便宜的试剂为原料的实验。在锻炼学生综合实验技能的同时,节约大量实验药品和实验经费,最大限度地提高原料的利用率,减少污染源。另外教材应紧跟时展步伐,可以涉及一些纳米材料合成的实验。例如,以FeCl3为原料制备纳米氧化铁(Fe2O3),再进行纳米材料与普通材料的对比,可以让学生深刻感受到纳米技术的好处,也激发了学生探索的精神。另外还可以增加与生活相关的实验。例如,可以做生物体中几种元素的定性鉴定实验。

3.要正确处理实验中的“三废”

对于H2S、HCl等酸性废气,常见的处理方法是用碱液吸收,而NH3等碱性气体用稀酸吸收,可以用点燃大量CO气体转化为无毒的CO2再排放。在密闭体系内做有毒气体实验时,在通风橱气体出口处加装多孔性固体吸附剂,将有害物质吸附处理后再排放到大气中。[2]此外,我们还可以在实验室种植一些吊兰、虎皮兰、芦荟等能净化空气的绿色植物。无机实验中的废渣主要是一些制备实验的产物,应该集中在一起尽量回收利用,或者统一深埋处理。如,碱式碳酸铜可进一步进行热分解反应和制备其他铜盐。[3]无机实验室中产生的“三废”污染最主要是废液。要有效处理每次试验中产生的大量废液,我们可以在分类回收的基础上,做一个处理有毒废液的知识库,这样可以提醒学生在做完实验后还要做好后续工作。例如,在做ds区金属实验时,镉、汞元素的废液都是有毒的,因此实验后废液应倒入回收瓶,再进行处理。含汞盐废液应先调pH至8~10,然后先加过量的硫化钠,再加硫酸亚铁,这样就可以使汞沉淀下来,过滤分离。[4]再如,我们在实验室常用的铬酸洗液失效后可以用高锰酸钾氧化法使其再生,重复使用。

4.使用药品要绿色化

在使用药品时,我们要遵守5R原则,即减量(reduction)、重复使用(reuse)、拒用(rejection)、回收(recycling)、再生(regeneration)。[5]使用反应物时要尽量选择无毒或毒性小的试剂。例如,可以用双氧水、臭氧代替氯气做漂白剂或氧化剂,硫代硫酸钠代替硫化氢气体做还原剂,用铜离子、锌离子、氢氧根离子和硫离子代替毒性较大的铅离子、银离子、铬酸根离子做沉淀剂,[6]在不影响实验效果的前提下,降低成本,减少污染物的排放。萃取实验常用乙醚萃取乙酸水溶液中的乙酸,但是乙醚沸点低,易挥发燃烧,安全性低,且用乙醚做萃取剂,用量大,成本高,易污染环境。若用水做萃取剂,从乙酸乙酯—乙酸混合液中萃取乙酸,实验效果也很好。

5.进行微型或半微型实验

微型实验是20世纪80年代起源于美国的一种国际上公认的可以体现绿色化学理念的化学实验的新方法新技术,其实际用量是常规的0.1%~10%。[7]这样一来,与传统实验相比,消耗的药品减少了,节约了开支,节省了时间,减少了污染。例如,在做Cu2+的鉴定实验时,传统实验为取一滴0.5mol/LCuCl2溶液于试管中,加一滴6.0mol/LHAc溶液酸化,再加一滴0.5mol/L亚铁氰化钾溶液,实验结果为有棕红色沉淀产生,表示有Cu2+存在。我们只需要将普通试管换为小试管(10mm×75mm)即可做微型实验:取一滴0.1mol/LCuCl2溶液于小试管中,加一滴2.0mol/LHAc溶液酸化,再加一滴0.1mol/L亚铁氰化钾溶液,结果同样为产生明显的棕红色沉淀。[8]通过比较我们可以发现,微型实验所需药品浓度降低很多,这样节省了药品,减少了污染,而且不影响实验结果。但由于所用的试剂很少,实验中很小的误差便会给实验结果带来较大影响,尤其是大一新生,基本操作还不熟练,所以实验时必须加强指导、认真仔细检查,尽量减小误差。

6.采用连续实验的方法

这是指将实验顺序做一个调整,将同一元素的实验放在一起做,使前一反应的产物作为下一反应的反应物。将原来的产物转化为反应物,不但减少了有毒物质的排放,还节约了时间和药品,实验的连贯性也增强了,有利于学生系统地掌握知识,构建知识框架。例如,实验课本中将第一过渡系元素的性质实验放在了重铬酸钾的制备、高锰酸钾的制备、二氧化钛的制备、钴(Ⅲ)配合物的制备实验前面,我们可以调整实验顺序,将这些物质先制备出来再进行第一过渡系元素的性质实验,也可以在制备好一种物质时就直接做这种物质的性质实验。[9]再如,在铜的氢氧化物实验中,可以将生成的氢氧化铜留着,接着做氧化亚铜的生成和性质实验。

7.采用全封闭的实验系统

现在我们做有关硫化氢、氮的氧化物、氯气等有毒气体实验时,对于废气通常都是未经收集处理便直接由通风橱排入大气中。这虽然能减少对实验室的污染,但却给大气带来污染,危害周边居民的健康。若我们采用全封闭系统,可以把这些有毒气体收集起来,进而转化为无毒气体,或者用试液吸收这些有毒气体。例如,在注射器内进行铜与浓、稀硝酸的反应,将一氧化氮、二氧化氮收集在注射器内,再用氢氧化钠溶液吸收,这样就解决了有毒气体随意排放的问题。再如,做Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-的还原性试验时,由于氯气、溴蒸气对人体气管、肺部、眼、鼻、喉都有强烈的刺激作用,所以我们应在全封闭的体系内做实验,收集废气,然后用NaOH溶液吸收。

8.计算机模拟实验

在当今计算机水平如此发达的时代,化学实验中也可以充分利用这一技术来帮助我们学习。这样一来,大大激发了学生的兴趣,尤其是对于元素性质验证实验。元素实验所需药品种类繁多,产物种类多,废液废渣不易处理,再加上由于做实验人数多,时间长,有的药品由于放置时间过长而被污染或失效,从而使得实验现象并不明显。但若借助计算机教学,学生通过声音、动画、文字等,达到身临其境的效果,这样学生会加深印象,更好地掌握知识点。例如,在刚进实验室的第一节课,我们就可以利用多媒体教学来学习无机化学实验操作,使学生了解化学实验的规范操作和错误操作,以加深印象。再如,在做ⅠA、ⅡA元素的焰色反应时,要求用到铂丝,但由于铂丝价格昂贵,难以实现。但若用铁丝代替则影响实验效果,这时我们可以利用计算机模拟实验来观察LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、BaCl2溶液在氧化焰中灼烧的火焰颜色,这样观察起来结果清晰、准确。与传统教学相比较,实施计算机模拟实验,做到了零污染、零投入,对于那些毒性较大、易燃易爆、存在安全隐患的实验,无疑是一个很好的选择。

9.改良实验考核方法

合理处理“三废”是山西师范大学现在比较薄弱的一项工作,应该在每次实验时都强调这一点,多加强这方面的训练。传统的考核制度并没有将学生对“三废”的处理情况列入其中,为了加强学生的环保意识,应将“三废”尤其是废液处理情况也作为考查内容之一,占到总成绩的10%。这样无形之中学生便会自觉处理废气、废液、废渣,营造一个好的实验环境。随着绿色化学概念日益深入人心,无机实验的绿色改革也迫在眉睫。建设绿色化学实验室、加强学生的环保意识是一个漫长的过程,任重而道远,需要对规章制度的完善和对仪器设备的改进,需要加强对实验室工作人员的环境意识和绿色化观念的灌输,需要我们共同的努力。

参考文献:

[1]岳明,龙云飞,唐凤碧.化学实验教学中学生环保意识的培养[J].矿业工程研究,2009,31(02):196—198.

[2]赵素瑞,高向红,袁冬梅.无机化学实验室危险废物减量化[J].化学通报,2011,74(02):188—192.

[3]梁敏,黄海儒,钟新仙,等.无机实验合成产物再利用促进实验室绿色化建设[J].实验室科学,2012,15(06):192—195.

[4]王琴,李春新,韩庆荣.化学实验室废液处理方法的研究[J].甘肃石油和化工,2011(03):7—12.

[5]刘艳菊,杨怀霞,王霞.医药类专业无机化学实验绿色化学教学探索[J].学科教育,2010(10):99.

[6]张燕明,张桂珍.在无机化学实验教学中渗透绿色化学教育[J].天津化工,2004,18(02):60—61.

[7]吴茂英,肖楚民.微型无机化学实验(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2012.

[8]北京师范大学无机化学教研室等编.无机化学实验(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001.

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论文关键词:新兴产业,文献综述,政策建议

一、新兴产业的概念及起源

1新兴产业的概念

新兴产业是指随着新的科研成果和新兴技术的发明、应用而出现的新的部门和行业。现在世界上讲的新兴产业,主要是指电子、信息、生物、新材料、新能源、海洋、空间等新技术的发展而产生和发展起来的一系列新兴产业部门。

2新兴产业的研究的起源

研究新产业的成长最早可以追溯到17、18世纪间以威廉·配第、亚当·斯密为代表的古典经济学家,古典经济学之父亚当·斯密在其经典著作《国民财富的性质和原因的研究》中提出了市场分工理论。他写道:“分工起因于交换能力,分工的程度,因此总要受交换能力大小的限制,换言之,要受市场广狭的限制。”,这段话被后来的经济学家称之为斯密教条,斯密定理即由此而来。现代国外学者对于新兴产业成长和培育的研究主要集中在关于政府的作用以及市场需求的影响因素上。

3新兴产业的行业特征

新兴产业区别于传统产业,我国经济学家,中国人民大学商学院李悦教授在产业结构与产业政策讲话的第五讲《新兴产业与传统产业结构》中提到了,新兴产业的主要特征是:第一,开始建立时产值比重不大,但生产增长率高;第二,多是技术知识密集型产业,科研经费高,职工的科技水平高;第三,产品的附加价值高;第四,对于国民经济现代化具有较强的推进和带动作用。

结合新兴产业的行业特征,发展新兴产业具有重要的意义:首先,技术的创新与新兴产业联系在一起,技术创新可以产生新兴产业,发展新兴产业也可以促进技术的创新。伴随着最近二十年间发生的诸多技术革新,出现了信息、生物技术、纳米技术等一系列新兴产业;其次,新兴产业作为社会新专业生产或专业服务的集合,是社会生产分工发展的最新成果。发展新兴产业可以加快社会分工发展变化的过程,由原有产业间分工结构逐步衰退、消亡,新的产业间分工结构逐步形成、发展;第三,新兴产业作为一种新的供给力量,其产品适应了市场需求变动的新趋势。发展新兴产业可以推进和带动国民经济。

二、新兴产业的发展理论

1国外关于发展新兴产业的理论研究

20世纪中后期,学者开始研究新兴产业的发展,典型的两大理论是:

(1)“TFP全要素”理论。20世纪50年代中期,美国麻省理工学院教授索洛建立其模型,即经济增长中减去资本和劳动的贡献率后,即为技术进步对经济增长的贡献,称之为全要素贡献率(TFP)。TFP通过假设将复杂的经济问题简化处理,主要包括:市场条件为完全竞争市场;技术进步是中性的;生产要素投入主要是资本和劳动,且资本和劳动在任何时候都可以得到充分利用等。由于此前提假设带来了TFP在使用上的局限性:首先,要求资本、劳动力得到充分利用,这与实际生产情况差别较大;其次,借助经济计量和数学推导,用总生产函数间接地测定“余值”作为技术进步的贡献。“余值”不仅包含了狭义的技术进步,还包括了其它因素的影响.如市场环境的改善、自然灾害的减少、劳动质量的提高等。如果不能区分这些因素,将直接汁致技术进步贡献力的高估。虽然TFP理论存在弊端,在经济国际化的大趋势下,经济增长成为各国在全球经济竞争中生存的重要条件。

(2)新经济增长理论。20世纪80年代中期,以罗默和卢卡斯为首的一些经济学家开始探讨用新的理论来解释经济的增长,强调经济增长不是外部力量而是经济体系内部力量,尤其是在内生的技术变化。新经济增长理论认为,只有资本的不断投入和劳动力的持续增长,经济未必保持持续增长。因此,尽管某些特定的技术突破可能是随机出现的,但技术的整体增长同投入的资源成正比;技术进步可以提高投资的回报率,具有递增的边际生产率。

“TFP全要素”理论和新经济增长理论都强调了技术在经济增长中的重要地位,而新兴产业的主要特征就是技术知识密集型产业,因此两大理论为新兴产业的发展提供了理论基础。

2国内关于新兴产业发展的研究

国内学者结合产业结构调整、产业发展等问题,对新兴产业及扶持政策、主导产业及主导产业的培育与选择问题进行了大量研究。

张胜荣、金高峰在《新兴产业的竞争战略》中提出了新兴产业进行战略选择时的几条建议,首先要塑造产业结构,要从整个产业的角度出发,和其他新兴产业一起寻求和制定游戏规则。其次,正确对待产业的外在性,在新兴阶段,企业自身的成功在某种程度上依赖于产业中的其他企业的发展。还要选择正确的进入时间,进入过早或过晚都对企业都会产生不利影响,一般认为,早期进入新兴产业是有利的。最后,掌握预测技巧,图景方法是一种非常有用的工具。

黄南在《世界新兴产业发展的一般规律分析》中指出,产业政策的正确引导是新兴产业崛起的重要手段。他在分析了很多国家和地区的产业发展历程后认为,制定合理的产业政策,通过产业政策的积极引导,可以促进各种要素资源向新兴产业的集中和倾斜,这确实是发展新兴产业的一种十分有效的手段。

关涛、张永岳在《新兴产业群的发展与产业经济学的学科思考》中讨论了新兴产业群出现的必然性,发展新兴产业群不应该盲目地模仿日本或者欧美的做法,产业组织和产业结构同时应该成为我国产业经济学关注的核心,并应该据此形成我国产业经济学的特定学科范式。

他们还提出了,体制性障碍的存在是我国新兴产业群的一个重要特征,伴随着新兴产业群的发展,体制性障碍这一问题会进一步突出。

林文在《战略产业演变机理及产业培育可行性分析》一文中得出战略产业形成的重要结论:需求收入弹性大,关联效果强的产业易演化成新的战略产业。并且认为战略产业主要培育时期是产业发展的幼稚阶段和成长阶段。在幼稚阶段应该主要是确定研究与开发战略推动技术发展;在成长阶段应该主要培育产业和市场的规模。他将战略产业的转换机制分为两部分,第一步是由科学技术孕育战略产业,第二步是战略产业发展成为支柱产业。

总的来说,国内对于新兴产业的研究只是停留在理论的层次上,并没有提出切实可行的政策建议和具体的发展措施,也没有提出像国外“TFP全要素”理论和新经济增长理论那样的发展理论,虽然已经有学者把上述理论运用与我国的现实相结合,但是由于我国特殊的国情,国外的理论在我国还是存在一定的局限性,这在一定程度上制约了国内新兴产业发展理论的创新。

三、新兴产业发展与政府之间的的关系

现代国内外学者对于新兴产业成长和培育的研究主要集中在关于政府的作用的影响因素上。

在分析政府在新兴产业发展中的角色时,国外与国内理论出现了明显的分歧。一方面,国外的学者认为政府在新兴产业的发展中作用轻微,新兴产业的发展更多的的是依靠市场竞争;另一方面,国内学者则认为政府在新兴产业的发展中是直接干预者。两种截然不同的观点主要是由于我国的特殊的经济体制决定的,我国还没有完全实现市场经济体制,政府在企业的发展中的作用还是重大的。我国在发展新兴产业的过程中应该逐渐完善市场经济体制,使企业完全参与到市场的竞争中去,只有这样,我国的新兴产业才能在世界经济中占有一席之地。

新西兰学者TobyHarfield在《新兴产业的竞争与合作》一文中主要研究了新兴产业对于追求利益的竞争和行业间合作关系的处理,并说明在新兴产业出现的过程中,相对于政府的鼓励措施,市场竞争对于新兴产业的发展更为必要。

美国学者NicolePohl于2005年4月发表《日本产业振兴一政府角色与市场的平衡》,探讨了日本产业振兴合作组织(IRCJ)作为政府调控市场的一个半公开组织的目标以及与市场的关系,分析了产业振兴合作组织由于功能不是很明确,在产业的扩大再生产方面不能达到预期目的,相反,该组织的目标只是提供一个区域性的安全网络。

郭辉勤在《新兴产业亟须政府干预》认为,目前以演绎西方理论为主的企业核心竞争力理论同我国的现实脱节。要振兴我国的新兴产业仅仅依靠企业自发的能力修养无济于事,必须由政府直接干预。政府干预不是仅指一般意义上的宏观调控、政策导向、减免税收和扶持资助。具体来说,就是要吸收计划经济的优点由国家直接创建、掌握和控制一批新兴行业的国有企业,还要借鉴市场经济的优点,把研发、制造、服务等繁杂的环节通过竞标外包的形式甩给社会企业,籍以迅速形成一批由这些国有虚拟企业为龙头的新兴产业群落,整体提升企业的核心竞争能力。

陈洪涛、施放等在《基于政府作用的新兴产业发展研究》中导出了政府对新兴产业作用的模型,接着详细阐述新兴产业发展水平衡量因素及政府行为的作用程度评价指标,指出当前我国政府在产业政策、产业激励政策、外部环境和国际合作四个方面,对新兴产业发展的支持方式的重要性。

四、写作思路

通过对新兴产业发展理论的文献综述,对国内外的理论研究有了一定的了解,应该说国内在新兴产业方面的研究还是不够的。我打算选取具体的某一个具体的新兴行业作为研究对象。

首先,要界定这一行业,发展的必要性。

其次,运用产业结构,产业组织学知识,从市场容量、创新条件与环境、投入要素的供给状况和政府政策、其发展前景等方面分析这一行业的市场结构,上下游产业链以及在整个经济中的地位;

第三,结合文献综述部分分析国内外关于扶植发展这一产业的政策措施及发展历程;

第四,找出存在的问题,提出自己的建议。

参考文献

1 亚当·斯密.国民财富的性质和原因的研究[M].商务印书馆,2002

2 张胜荣、金高峰.新兴产业的竞争战略[J].特区经济,2008,(5).

3 黄南.世界新兴产业发展的一般规律分析[J].科技与经济,2008,(10).

4 关涛、张永岳.新兴产业群的发展与产业经济学的学科思考[J].贵州社会科学,2007,(2).

5 林文.战略产业演变机理及产业培育可行性分析[J].资源·产业,2005,(2).

6 郭辉勤.新兴产业亟须政府干预[J].经营与管理,2004,(7).

7 陈洪涛、施放.战略产业演变机理及产业培育可行性分析[J].西安电子科技大学学报,2008,(7).

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关键词 基础教育;创新思维

一、何谓创新

近代以来人类文明进步所取得的丰硕成果,主要得益于科学发现、技术创新和工程技术的不断进步,得益于科学技术应用于生产实践中形成的先进生产力,得益于近代启蒙运动所带来的人们思想观念的巨大解放。可以这样说,人类社会从低级到高级、从简单到复杂、从原始到现代的进化历程,就是一个不断创新的过程。不同民族发展的速度有快有慢,发展的阶段有先有后,发展的水平有高有低,究其原因,创新能力的大小是一个主要因素。

什么是创新呢?创新是指以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。具体指的是,以现有的思维模式提出有别于常规或常人思路的见解为导向,利用现有的知识和物质,在特定的环境中,本着理想化需要或为满足社会需求,而改进或创造新的事物、方法、元素、路径、环境,并能获得一定有益效果的行为。

创新一词最早起源于拉丁语,它原意有三层含义,第一,更新;第二,创造新的东西;第三,改变。创新是人类特有的认识能力和实践能力,是人类主观能动性的高级表现形式,是推动民族进步和社会发展的不竭动力。一个民族要想走在时代前列,就一刻也不能停止创新。创新在经济,商业,技术,社会学以及建筑学这些领域的研究中有着举足轻重的分量。

创新从哲学上说是人的实践行为,是人类对于发现的再创造,是对于物质世界的矛盾再创造。人类通过物质世界的再创造,制造新的矛盾关系,形成新的物质形态。发现与创新构成人类对于物质世界的解放,为人类自我创造及发展的核心发展的矛盾关系。只有对于发现的否定性再创造才是人类产生及发展的基本点。实践才是创新的根本所在。创新的无限性在于物质世界的无限性。

在社会学领域,创新是指人们为了发展的需要,运用已知的信息,不断突破常规,发现或产生某种新颖、独特的有社会价值或个人价值的新事物、新思想的活动。创新的本质是突破,即突破旧的思维定势,旧的常规戒律。创新活动的核心是“新”,它或者是产品的结构、性能和外部特征的变革,或者是造型设计、内容的表现形式和手段的创造,或者是内容的丰富和完善。

二、创新思维的含义及作用

上文中我们知道了创新的含义,接下来笔者将引入创新思维的概念。在此之前,先来谈谈思维的概念。

思维它有多种形式,思维有多种形式,有抽象思维、概念思维、逻辑思维、形象思维、意象思维、直感思维、社会思维、灵感思维、反向思维、相关思维等等。创新思维是其中的一种。

那什么叫做创新思维呢?创新思维是指以新颖独创的方法解决问题的思维过程,通过这种思维能突破常规思维的界限,以超常规甚至反常规的方法、视角去思考问题,提出与众不同的解决方案,从而产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果。

通俗来说,创新思维就是不受现成的常规的思路的约束,寻求对问题的全新的独特性的解答和方法的思维过程。不要受什么约束,要全新的。寻求对问题的全新的独特的解答,这样的思维过程叫创新思维。创新思维它是相对于传统性思维、是所有人都有的。但是,不是所有的人都能够运用它,大量的创新思维被埋没了。人们常常被传统性的思维,常规性的思维占了主导,从而导致创造力没有发挥出来。

创新性思维对一个国家、一个民族来说十分的重要。创新思维是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。迎接未来的科学技术挑战,最重要的是坚持创新,勇于创新。相对论之父爱因斯坦在美国高等教育纪念高等教育300周年的纪念大会上,有一段这样的讲话。他说,没有个人独创性和个人志愿的统一规格的人所组成的社会将是一个没有发展可能的不幸的社会。管理大师德鲁克他说,对企业来讲,要么创新要么死亡。我们人类社会就是一部创新的历史,人类社会发展的历史,就是一部创新的历史,就是一部创造性思维实践,创造力发挥的历史。

三、基础教育中的创新思维

1.创新思维在我国基础教育中的作用

创新思维对我们培养人,培养人才,培养高素质的人才有着非常重要的作用。由于我国长期处于旧的教育制度之下,创新思维不够。我们的国家很难培养出具有创造力的新型人才。所以给我们的中国教育,尤其是基础教育,提出了一个非常重要而严峻的课题。我国的基础教育要培养学生的创新思维,最大限度的发挥学生的创造力。

2.如何在基础教育中运用创新思维

首先,应该是教育观念的创新。拥有相对成熟而又开放的教育观念,是教师走向成熟的基本标志。教师一方面立足自身教育生活经验的积累,不断反思总结、提升;另一方面,积极接纳外在的优秀教育理念,保持个人教育思想空间的源头活水,在个人教育经验与外在教育知识的不断交流碰撞之中。获得个人鲜活的教育理念的生长、生成。

在培养学生的创新思维中,有几个障碍需要克服。一是思维定势。一个人的思维一旦定在那儿了,就会钻进牛角尖出不来,那么创新思维就不可能展现出来。为什么思维会进了牛角尖,进了死胡同,出不来呢?这个思维定势是怎么产生的呢?一是服从权威,二是从众心里在作祟。权威说过了,我们就没法说了,我就定在那儿了。从众心理,就是个体顺应了群体,盲目地有理无理地顺应了群体,顺应了先验,我过去是这样的,我的思维也定在那儿

除了顺向思维以外,我们还有逆向思维,也叫反向思维,倒过来思维。美国著名的物理学家费曼,有个著名的叫费曼设想《在底部还有很大的空间》。说的是,我们从小都听过铁棒磨成针的故事。我们的思维都是把这个大的物件加工拆分成小的物件。费曼这个物理学家就提出,可以把很小的东西加工成大件,这是一种逆向的思维。二十世纪80年代出现了纳米技术,就是根据费曼设想来的。除了逆向思维以外,还有转向思维。转向思维包括前向思维,后向思维,由上而下的思维,由下而上的思维。

其次,应该是个人知识的创新。作为教师,知识更新的问题不再只是一种外在规定,而成了一种内在需要,敢于面对知识更新的时代需要,开放自己的知识结构,有选择地吸纳能提高个人综合素养、更好地引导学生的知识,以一种“活到老,学到老”的生存姿态,去实践“教学相长”这古老的教学格言。

百年大计,教育为本。教育大计,教师为本。教师是教育创新的主体,广大教师,要率先垂范,做先进生产力和先进文化发展的弘扬者和推动者,做青少年学生健康成长的指导者和引路人,努力成为无愧于党和人民的人类灵魂的工程师。教师要不辜负人民的希望和重托,牢记神圣使命,志存高远,脚踏实地,默默耕耘,国敬业的楷模,努力办好让人民满意的教育。身为教师要加强自身的思想道德修养,学为人师,行为世范,做学生的表率。要做到生命不息,学习不止,严谨笃学,与时俱进,做终身学习的先行者。

在教育过程中,教师和学生都是最主要的要素,两者缺一不可;不能强调一方面的作用,而忽视另一方面的作用。正确的师生观应该是教师起主导作用,学生起主体作用。教师在教学和学生学习过程中不能当旁观者,而要积极地引导学生学习,要严格要求学生,使学生获得扎实的基础知识和得到较好的训练。因此,新型的师生观对当代教师提出了更高的要求:要具备教师的职业意识和职业道德;要有较强的业务能力;要具有较好的心理素质和思想素质。只有如此,才能形成融洽的师生关系。“没有爱就没有教育,没有兴趣就没有学习”。

第三,应该是教育方法的创新。教师的教育创新最终要落实到教师的教育行为之中。落实到教师的教育方式方法之中。当然,教师的教育行为创新,不是为创新而创新,而是在观念和知识引导之下的创新,是有内涵的创新。新本身不是一种价值,只有当教师行为的创新真正体现时代教育发展的需要和个人对教育的真知,这种创新才是我们所追求的有价值的创新。

总之,创新思维是一种按不同方向思考问题、多种途径解决问题的思维方式。在基础教育中培养学生的创新思维,有助于他们主动地、独创地发现新事物,提出新见解。创新思维的提出,更新了学习者的学习观念,是学生学习方式的革命,是学生生存与发展的基础,是实施素质教育的重要内容,是未来人才的必备素质。

参考文献:

[1]姚本先.大学生心理健康教[M]育.北京师范大学出版集团.安徽大学出版社,2012:272-275.

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Abstract: Starting from the concept of "Green", the article presents the concept of Green Residential Area, and sums up the standard system of Green Residential Area widely used in society, and evaluates its shortage.

关键词: 绿色住区;概念;标准

Key words: green residential area;concept;standard

中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)05-0068-03

0 引言

步入21世纪以来,随着人类对生态环境的关注,生态与可持续发展的思想已越来越成为新世纪人类社会的共识。在世界范围内,绿色建筑的概念正逐渐深入人心。在我国,处于高速城市化进程中的人们也在这样的国际势下也不断的反思和总结,生态建筑、绿色建筑观念不断的被提出和研究。

从《绿色中国生态住宅技术评估手册》、《绿色奥运建筑评估体系》到《绿色建筑评价标准》提出与建立都代表我国在绿色建筑领域的重要探索的成果。

我国的建筑能耗占到了全国能耗的四层以上,而在这个数字中住宅部分又占到了相当的比重,且重要性很高,但是关于绿色住区的“绿色度”评价尚没有统一的标准,本文从阐明绿色住区的概念出发,总结了当今常用的绿色住区的评价标准,希望能为关于绿色住区的相关研究提供基础。

1 绿色居住区的基本概念

1.1 “绿色”概念的起源和发展 “绿色”的概念在很早以前便被人所熟知和发展。自西方工业革命以来,随着新兴技术的大力发展伴随着的生产力的大幅度提升,人类干预和破坏地球自然生态的活动越加强烈。同时,人们在改造自然的过程中对自然环境的巨大破坏也导致了日趋严峻的生态危机的产生。到了20世纪60年代末,人们普遍开始意识到生态危机已经成为影响人类生存的最大的危机之一,并展开了对人与自然和谐共处的辩证关系以及人类在这个星球上所担负的社会责任问题等问题的思考,并基于此提出了“绿色”思想的轮廓。

1962年,由美国著名陆地生物学家雷切尔·卡逊发表其著作《寂静的春天》一书,首次披露并展现了如果放任当时人们继续破坏生态环境的情况,若干年后可能出现的可怕前景,这部著唤醒了美国乃至全世界人民对环境保护意义的重新审视,促使了世界范围内环保事业的发展,并对传播“绿色”概念及推动“绿色”运动起到了重要作用。

1972年,由来自10个国家的约30人所成立的罗马俱乐部,提出了名为《增长的极限》的报告。再次给当时社会的传统发展模式敲响了警钟,并被评为与《寂静的春天》齐名的重要大众环保著作。该报告首次阐述了关于地球的容量是有限的、一味发展经济而无视对自然环境破坏的事实必将导致地球灾难性的崩溃等概念,将生态环保问题纳入了应由全人类共通解决的问题范围内。

在当时面临世纪之交,人口数量爆炸与人类活动规模的膨胀己将人类对环境的影响扩展与深入到全球的情况下,《增长的极限》的出现导致了世界范围内“绿色”意识的觉醒和爆发,国际社会开始对环境保护事业投入大量的关注,同时,“绿色”理论和概念开始作用于指导社会发展的各个方面,并一直在各行业中扮演着重要角色。

1987年,随着世界环境发展委员会发表的《我们共同的未来》的报告,标志着可持续发展观的正式形成,至此成为“绿色”的核心含义。绿色概念的发展已步入成熟阶段,绿色模式的发展已成为历史发展的必然趋势。

1.2 绿色住区的基本概念 1992年,里约热内卢联合国“环境与发展会议”召开,会议通过的“21世纪行动议程”中提出了促进人类住区可持续发展的举措。1996年,伊斯坦布尔举行的联合国第二届人类住区大会,提出了两个主题:“人人享有适当的住房和日益城市化进程中人类住区的可持续发展”,在新的社会背景之下更加确定了绿色住区的可持续发展宗旨[1]。

纵观“绿色”思想的形成过程,结合住区理论与“绿色”概念的实际含义,可以得知绿色住区的概念原型应该是由“绿色”概念中可持续发展理论与基本住区设计理论的结合产生,同时受到“绿色”建筑概念的影响成为绿色建筑体系的重要组成部分,并逐步由住区内微观具体的建筑绿色模式发展至宏观的整体住区,最终形成绿色住区概念,即可持续发展下的人类聚集地。

具体来说,绿色住区的建设基本原则是自然生态系统与人类生活的良性循环,从高效利用自然环境和保护环境的角度出发,在住区建设之始,以绿色技术为支撑,在使用过程中能够最大限度地节约自然资源(节能、节地、节水、节材)、完成住区内资源自我循环维持,以达到保护环境和节约住区维护成本的目的,从而为人们提供经济适中、环境优雅和生态平衡效益三效合一的人居环境。

1.3 绿色住区的基本特征 由居住区的基本概念得知绿色住区应具有高效、和谐、系统、动态、循环五方面特征。高效,指充分利用自然资源与文化资源实现聚居环境与建筑体系的经济、生态、社会效益的最大化。和谐,指资源利用与保护、实现自然资源与文化资源可持续性相结合。系统,指将住区中的各要素与各层级纳入到一个整体系统来考虑.动态,指顺应时间与空间的动态发展规律。循环,指住区各系统资源的循环共生。

其中,高效与和谐是“绿色”的表象特征,系统、动态与循环特征均渗透其中,成为实现高效、和谐的内在特征。实现绿色住区的核心问题,即将住区各要素形成的生态循环体系、建筑节能体系、基础设施维护体系、景观评价体系、文化宣传体系综合形成新的整体系统,运用动态发展观念,寻求其各自与整体资源的最佳平衡互进、循环共生,从而完成绿色住区的高效与和谐发展。

2 “绿色”住区的评价标准

2.1 “绿色”住区评价的基本概念 绿色住区的实质是要营造一种在经济高度发展的同时仍然保持人与自然和谐共生的住区环境,其设计之初就要考虑社会、经济、生态环境等诸多领域之间相互联系、相互制约的复杂情况。

同时,绿色住区系统在建立成功后需要达到的目标远远多于传统意义上的住区系统,这就决定了针对绿色住区的分析评价工作具有综合性、整体性以及多学科交叉的特点,绿色住区系统中对其包含的各学科进行分类评价的工作是对相关设计方案择优评价的基础,这也是“绿色”住区评价的基本概念。

2.2 绿色住区的评价体系与标准 目前“绿色”住区在国际上的评价体系尚处在发展阶段,而“绿色”建筑的评价体系发展相对成熟,通过对如英国的BREEAM,美国的LEED,加拿大的GBTool等评价体系的研究后可以发现,这些评价体系发挥的基本作用十分相似,只是在各国具体国情的影响下,其中的评价项目的制定有所区分。

但是总体关注的焦点依然是围绕环境质量,使用者的健康状况和经济平衡这三个方面,以及设计、规划和管理这三种手段,评价机制包括指标项目、评价标准(一般以现行国家或地区规范以及公认的国际标准作为参照和准则)、执行评价3个方面[2]。

现今我国的绿色住区的标准可以在2009年《广东省绿色住区标准》的基础上,关于绿色居住区的评价标准主要由规划设计,建筑工程,建筑材料,生活能源,住宅功能,环境建设,物资消耗,物业管理,文化艺术,住宅产业这10项基本指标组成。

2.2.1 绿色住区的规划设计标准 规划设计标准包括:

第一,在区位和用地方面首先要符合当前城市的总体规划,与周边环境相协调;对场地内原有适宜的地形、地貌、植被和自然水系要积极保留,住区建成后还应对洪涝、泥石流、滑坡等自然灾害有一定的抵御能力。

第二,住区内建筑物规划需合理布局,需全面考虑建筑物的朝向、采光、日照、通风等情况,主要居住用建筑的房间朝向尽量满足南北向或接近南北向;容积率、绿化率及建筑密度要符合规划要求,避免超度开发。

第三,住区内交通要与外部交通相连接,住区与最近公共交通接驳站(如公交站、地铁口、公共自行车租赁点等)的直线距离控制在500米以内;住区内要形成人车分流,流线有序的交通系统,防止安全隐患的出现,住区内主要车行道设置应尽可能远离住宅楼,以减少车辆尾气及噪音对居民生活的影响;在住区内建筑出入口、住区道路接驳处等主要公共场地内应设置完善的无障碍设施,形成室内外无障碍设施的连接与贯通;消防车道设计为隐蔽式,在不妨碍消防车通行的情况下车道内可以种植草皮作为公共休闲绿的一部分;住区内停车场车位需充足,满足住户/车位比不小于1:1,室外停车场宜采用透水砖铺设并辅以绿化为车辆遮阴。

2.2.2 绿色住区的建筑工程标准 绿色住区在建筑设计方面因遵循以下几个要求:

第一,住区内建筑物在布局时要考虑当地的气候特征,建筑护结构选用轻质材料,形成开敞式大空间建筑空间类型,提高室内热循环效果;

第二,在住区出入口、各主要道路以及公共活动场地的铺装要选取平整,防滑的材质并符合相关无障碍设计要求;

第三,建筑物立面设计要与周边环境相协调,造型设计简洁美观。建筑结构设计要结合当地生态环境,充分利用现有光能、风能建立相应设备;住房内各功能空间布局需紧凑,给排水、燃气、电气、空调等设备及其管线布置合理,对于部署在室外的管线要安装隐蔽措施,避免出现空间的浪费,以期符合国家相关节能、节水、节才要求规范。

2.2.3 绿色住区的建筑材料标准 住区内建筑外墙和屋面应采用具有蓄热系数高、导热系数低、憎水性强的节能材料,杜绝使用实心粘土砖;室内装饰可选择含有纳米技术、气凝胶技术或生物化学技术等高新技术的装饰材料。

如利用纳米材料的高吸附性的特征,开发出可抗菌杀菌,除臭净化室内空气且具有高度自洁能力的墙材;利用二氧化硅气凝胶自身低密度、低导热率和折射率的特点,建造环保型高效保温、轻质、隔声的墙材。

在常规室内材料的选择上,需按照国家颁布的相关10项“室内装饰装修材料有害物质限量”标准,选择对人体健康和人身安全无害的装饰材料。

2.2.4 绿色住区的生活能源标准 为保证绿色住区内的生活能源利用最大化,在结合各地住区实际自然资源和气候条件情况下,普及安装可以利用太阳能、地热能、风能的设备,如太阳能热水器、住区内照明系统采用利用太阳能或风力发电的照明设备;建立住区雨水收集循环利用和中水处理系统,完善住区水资源的循环使用;实现太阳能光热(光电)系统实现与建筑一体化。

2.2.5 绿色住区内综合环境建设标准 住区内噪声控制等级在白天≤50dB,夜间≤40dB,对临街区域受噪声干扰较大的居住楼,需安装膈音性能好的双层玻璃、中空玻璃或隔音围护设施,减少噪声污染对住区内居民的生活影响。住区内不得设立任何空气和噪声污染源、无扬尘污染源、空气中总悬浮颗粒物数量和可吸入颗粒物数量控制在国家标准以内;住区内地面尽可能选用透水性良好的铺装材料,保持室外绿地有一定面积的土壤具有良好的通透性。住区内排水系统需实行雨污分流的排水体制,通过两条管道分别将住区产生的生活污水引入市政污水处理系统,而将雨水通过雨水管道直接排入河道,在水资源紧缺地区可加强雨水的收集利用工作,建立相应的雨水收集储藏库,作为住区内景观用水或道路清洁用水储备。

住区内绿化质量标准应满足:绿地率≥35%绿地率≥35%,绿地覆盖率≥70%,人均公共绿地不低于1平方米;乔木多选种遮阴效果良好的阔叶树种,尽量保证每百平方米内乔木数量不小于3株;积极开发住区内建筑屋顶、墙面以及阳台的立体绿化,利用墙面植物的蒸腾、光和作用对太阳辐射起到吸收、控制、调节的作用,令建筑外侧围护结构的受热量大幅衰减,从而降低室内空间的温度同时亦可减低建筑物外墙对周边环境的热辐射影响,扩大住区绿化面积提升住区整体绿化量。

通过开发屋顶绿化,还可以进行一定的雨水量收集分流,减轻地下管网的压力。

2.2.6 绿色住区的物资消耗标准 住区内产生的如果皮、树叶等具有易腐蚀性的生活垃圾,可以就地掩埋于小区绿化中,通过自然分解的手段将其转化为肥料,降低住区垃圾处理的成本,减少对住区环境的污染并能满足住区生活垃圾处理无害化、减量化和资源化处理的原则;对于住区内产生的无法自然降解的居民垃圾,如废旧家具、废旧电器、过期书报等,要实行垃圾分类收集方式,对于住区内产生的废旧电池,要集中收集并定期送往专业部门处理,防止垃圾的无序倾倒造成二次污染。

3 总结

当今社会,绿色象征着生命、象征着健康、在绿色建筑的发展已经成为21世纪建筑发展的趋势时,发展绿色住区是人们普遍的要求,这是当今世界环保的普遍趋向。人们对污染日益严重的城市环境感到越来越不能忍受,当人们经济条件达到可以自由选择居住地和追求环境优美的住宅时,必然产生巨大而持久的需求[3],由此可见,绿色住区的发展具有很大的空间潜力。

如何在住区建设过程中、营造出即符合当地生态自然情况,又具有自我更新能力,能够提供舒适使用空间的场所,是我们在绿色住区的实施过程中必须关注的实际问题。

我国绿色住区行业的发展尚处在起步阶段,主要原因在于:

首先是开发商及设计人员对“生态”、“绿色”住区的概念缺乏全面系统的认识和理解,当前环境下许多所谓的“绿色”宣传口号仅仅局限于住区环境绿化量的增加以及园林小品造型的自然化上,将“绿色”住区简单的理解为充满绿量的住区,这些住区的景观看起来很美,但是却很少从居住者的健康需求入手,在这些华丽的景观背后缺少了对实用性以及绿化队小气候等方面的影响的考虑,从本质上说,就是并没有理解“绿色”住区的真正内涵。

其次,由于我国“绿色”住区的设计创建工作尚处在初级阶段,且“绿色”住区的的评价涉及到了多学科的交错,其中蕴含的指标选择,评价体系的构建等工作极为复杂,与发达国家绿色住区的相同因素比较,我国住区生态标准的量化还很不够,主观评价多,可操作性较差;有的指标很多小区还无法做到,如住宅产业化、废弃物处理等,有的指标还需要商榷[4]。

总体来看,绿色住区评价体系的标准化研究是一个地域性和阶段性相结合的问题,不同地方应根据自身具备的生态环境、人文环境及经济环境制定符合实际情况的“绿色”住区评价体系。我们可以从中国自身的实际情况出发,通过借鉴国外一些成熟的生态社区或绿色建筑的相关研究成果,建立一套以政府调控为手段,以科学理论为支撑,以居住者实际居住体验为主体,营造出有机可持续性的住区喜用,达到人与自然的真正和谐统一。

参考文献:

[1]王晶.我国现代乡村绿色住区规划与设计初探[D].西安建筑科技大学,2007.

[2]卓刚.从绿色住区标准看住区生态存在的问题[J].中国园林,2007,(7):15-16.