纳米技术的解释范文

导语：如何才能写好一篇纳米技术的解释，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】 结直肠癌；腹腔镜结直肠癌手术；纳米碳淋巴示踪剂

DOI：10.14163/ki.11-5547/r.2016.17.120

近年来， 结直肠癌疾病发病率、死亡率在逐年提高， 发病率列居恶性肿瘤第五位， 且发病年龄日趋年轻化。临床治疗结直肠癌患者主要采取根治性手术切除法。经淋巴转移为结直肠癌转移的一个主要途径， 转移淋巴结残留、微小癌灶为术后患者复发、死亡的重要原因[1]。为防止术后复发， 提高患者生存率， 术中要尽量将转移淋巴结彻底清除。本文对纳米碳淋巴示踪剂用于腹腔镜结直肠癌手术的价值进行研究， 报告如下。

1 资料与方法

1. 1 一般资料 选择2013年10月～2014年12月本院结直肠外科50例行腹腔镜结直肠癌根治术治疗的结直肠癌患者作为研究对象， 本次研究经医院伦理委员会批准， 且患者均签署知情同意书。其中男28例、女22例， 年龄37～76岁、平均年龄（45.1±10.5）岁， 病程1～6年、平均病程（3.0±1.3）年， 平均肿瘤大小（2.12±0.34）cm；肿瘤部位：11例升结肠， 6例降结肠， 10例乙状结肠， 23例直肠；肿瘤分期：16例Ⅰ期， 10例Ⅱ期， 24例Ⅲ期。根据术前是否应用淋巴示踪剂标记将患者分成实验组（26例）与对照组（24例）。

1. 2 方法 实验组术前应用淋巴示踪剂， 对照组未使用。

1. 2. 1 染色法 应用纳米碳（重庆莱美药业有限公司， 规格：1 ml/支）， 含有50 mg纳米碳， 混悬液内碳团粒平均直径为150 nm。术前1～3 d， 实验组患者在结肠镜下对肿瘤周围1～1.5 cm黏膜下4点位置分别注射纳米碳混悬液， 每点注射量为0.15～0.25 ml。

1. 2. 2 手术法 手术严格坚持全结肠系膜切除术（CME）、全直肠系膜切除（TME）治疗原则， 由同一组医师进行手术。术前对患者实施气管插管全身麻醉处理， 对乙状结肠癌与直肠癌患者治疗时， 均取改良截石位；左半结肠与右半结肠手术均取大字位， 操作时应用5孔操作法；为患者建立CO2气腹， 并将其放置到Trocar内对腹腔进行探查， 确定肿瘤部位， 排除远处转移， 行根治性左半结肠切除术、腹腔镜辅助根治性右半结肠切除术、乙状结肠癌根治术、直肠癌低位前切除术以及直肠癌前切除术等治疗。

1. 3 观察指标 对比两组手术治疗情况和淋巴结检出情况。

1. 4 统计学方法 采用SPSS20.0统计学软件对数据进行统计分析。计量资料以均数±标准差（ x-±s）表示， 采用t检验；计数资料以率（%）表示， 采用χ2检验。P

2 结果

2. 1 两组手术治疗情况对比 两组患者均顺利结束手术， 无一例患者中转开腹手术治疗。术中对解剖层次进行观察， 层次清晰， 无纳米碳淋巴示踪剂潴留手术解剖层次的情况。实验组手术时间为（194.2±25.3）min， 对照组为（190.0±40.5）min， 对比差异无统计学意义（P>0.05）。

2. 2 两组淋巴结情况对比 实验组检出淋巴结422枚， 平均检出枚数为（16.5±3.3）枚；对照组检出321枚， 平均检出枚数为（12.2±1.6）枚；实验组平均淋巴结检出枚数明显多于对照组（P0.05）。实验组微小淋巴结（

3 讨论

目前， 腹腔镜结肠癌根治术已经逐渐成为治疗结肠癌患者的主要术式， 且在国内外得到广泛应用， 标志着结直肠癌治疗进入到微创时代[2]。该术式具备2～3倍的放大效应， 解剖结构、间隙清晰， 对保护神经、清扫淋巴结十分有利。但各级医院技术水平存在较大差别， 规范、标准的腹腔镜结直肠癌术中淋巴结清扫、CME、TME等还较难实现。结直肠癌转移的主要途径为通过淋巴结转移， 还可能发生淋巴结跳跃性转移。为保证D3淋巴结清扫、CME、TME实现， 需要应用淋巴结示踪技术。

纳米碳标记具备切缘标示、肿瘤定位的作用， 可对术中淋巴结清扫进行有效指导。术前通过应用纳米碳标记技术， 可准确定位肿瘤位置， 术中不需要进行肠镜检查， 可加快手术治疗进程， 并缩短治疗时间；另外， 行中低位直肠癌手术时， 应用纳米碳标记， 可明确肿瘤下缘位置， 保证足够切线；此外， 应用纳米碳标记技术可提高淋巴结检出率， 为病理分期和术后辅助治疗提供积极指导。有研究[3]显示， 在转移淋巴结肿， 约有45.4%直径

综上所述， 对行腹腔镜结直肠癌手术治疗的患者术中应用纳米碳淋巴示踪剂， 临床应用价值较高。

参考文献

[1] 崔海宏， 黄平， 张]歆， 等.结直肠癌线粒体脱氧核糖核酸拷贝数与患者预后的关系.中华消化杂志， 2103， 33（3）：180-183.

[2] 张相春， 王延磊， 晏伟， 等.纳米碳淋巴示踪剂在腹腔镜结直肠癌手术中的应用探讨.中华医学杂志， 2015， 95（32）：2612-2615.

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科技与法律归责的关系

神经纳米技术学对于传统的自由意志的概念提出了新的问题。那就是，现代科技的发展与一个观念相悖，即：如果人的意愿是在生理原因交感的确定领域之外的话，那么人的意愿只能是自由的。随着生物科技以及神经科学开始解释人脑与意识时间的关系，以及新的技术使得科学家能够开始变更人精神状态，那么人类是否能够自由地选择某种行为模式呢？这个问题似乎已经变得不再那么确定了。这种不确定性，给刑事司法方面也带来了很多问题，一方面它可能成为我们获得刑事证据的新的途径，或者可能成为预防犯罪的手段；另一方面，它也为我们在判断行为人的主观心理时造成障碍。如果人的同样行为都只能由一种单纯的心理状态来指导（我们称之为“决定论”）的话，那么也就不存在刑事上的归责问题了。[4]但是问题不是这样，以“杀人”为例，某些行为人积极地追求被害人的死亡结果，有些出于放任，有些出于疏忽大意导致被害人死亡，还有些出于认识错误等等。如果这个“决定论”是正确的，并且责任依赖于行为人本可以做出的意思表示，那么我们将如何归责和定罪惩罚呢？即使希望杀人是源于精神上的动机，并且有一个完整的动因形成过程，刑事司法体系在当这种动机指导了行为并产生了刑事上的法律损害才予以归责。这也就是说，刑事责任从不强加于无动因的、自由的行为。未来的技术肯定会帮助我们确定行为人在杀人时的精神状态，并且将这个精神状态进行一个完整的描述。这种进步不仅能够帮助司法机关更好的认清事实，来判定被告是否有罪或者无罪，而且有利于对该罪行进行更精准的分析和归类。

神经纳米技术用于探知人的主观心理状态并影响归责

如前述，神经纳米技术的发展能够使我们获取人类主观心理状态的新信息，能改变或者抑制人的主观心理，甚至能灌输某种精神状态。首先，如果神经纳米技术能够为我们提供更准确的关于人的精神状态的信息，我们其实不用担心这作用会消极地影响刑事司法体系。实际上，这种信息应该帮助我们更好实现罪名的分类。比如在一场命案中，我们可以利用神经纳米技术成功地分析到嫌疑人的心理状态。只要我们相信通过神经纳米技术获得的信息的可信性，那么他们应该被看做是刑事司法体系的一个助手。这种进步能帮助我们更好的区分被告的一级谋杀还是二级谋杀，还是误杀，等等(这是美国刑法中关于谋杀的定性)。当然，关于神经纳米技术的先进性以及其收集数据的真实性被看作是一个有争议的事情。[5]此外，从神经纳米技术中获得的关于人的精神状态的信息，有一个关于转换的问题。也就是说，科学家需要将科学数据转换成法官和陪审团能够理解的用于归责的普通语言。法官和陪审团通常不理解一个新的科技数据所体现的归罪含义。在这种情况下，法官需要扮演一个信息筛选者的角色，要筛选不相干的信息，并且专家也应当能够将科学数据翻译成法官所理解的语言。以美国最高法院在Daubertv.MerrellDowPharmaceuticals案中[6]，表示：法官应当扮演信息筛选者的角色，法院接受任何专家证据的结论，该证据应当获得该特定领域的普遍接受和认同。这个标准使得很多好的技术被拒之门外，因为它们没有获得科学家的普遍的接受。然而Daubert案要求联邦法官在决定科学证据的关联性时需要考虑被提交的数据是否已经符合严格的测试以及同行的审查。Daubert案同样要求相关的科学能够帮助发掘事实，去理解证据或者去决定事实争议。

神经纳米技术改变或者限制人格并影响归责

“纳米技术提供了一系列的搜集、积累、分配个人信息的可能性。但是另一方面，作为被施加技术的客体，接受神经纳米技术的人可能在不久的将来会被技术性介入，并影响其精神以及大脑系统。这种可能性不仅是现实的，而且是确定的。”[8]这也就意味着，纳米科技可以导致特定大脑区域的封闭，或者阻断大脑区域之间的联系，这种可能性引起了人们对于公共政策的关注。迫使犯罪嫌疑人的人格转变的技术是否有悖于道德呢？如何让这个技术具有可信赖性呢？如果上述技术证明了涉及归责的特定心理状态的存在，那么足以作为证据吗？[9]另外一个令人关注的问题是，是否接受这个化学技术的程序是自愿履行的。我们能够想象的到，如果一个人选择接受这种技术就有可能减轻获罪，那么这个过程就可能是自愿的。这种技术手段的刑罚是否超越了宪法呢？这个问题很难回答。这种惩罚看上去并不比现在的惩罚方式残酷，但是它却产生了同样的抑制效应。改变人的动机可能是在利用神经纳米技术防止犯罪方面最可能做的事情，通过这种方法可以阻止人们的犯罪。但是，这有一个严肃的道德问题。首先，这种方式是否具有自愿的性质是需要被考虑的。在现有体制下，犯人仍然允许保持其作为人的资格，但如果他们被释放后，他们又将继续追求他们私人的欲望。我们可以换一个角度去考虑这个问题，如果我们的道德标准变化了、法律标准变化了，或者他们的欲望不再是认为是犯罪了，那么这个人就可以从监狱中释放出来了。在基于社会道德规范永久地改变犯人之前，我们需要确认这种道德是否其本身具有时间性。一个相关的问题就是关于权威和规则的道德问题：谁来决定哪个罪犯有资格被改变？这种的欲望到底有多严重以至于必须要改变？进一步分析，如果国家强制改变罪犯的等级，法官以及陪审团将不再承担将罪犯归类的任务了。这种决定可能是有偏颇的，正如我们在过去将死刑的适用与种族联系到一起一样。

神经纳米技术向人“植入”意念并影响归责

最后，神经纳米技术非常可能向人的大脑灌输某些意识。一个人希望从事某种犯罪行为的时候是伴随着对于世界的错误认识，那么这个人可能对于其危害行为负较轻的责任。这种错误认识也能导致对于精神失常的主张。对于主张精神失常很重要的一点就是被告在其从事犯罪时所表现出来的症状的性质以及严重性，仅仅存在精神病是不足够的。[10]这种精神上的疾病经常与关于精神病的抗辩相联系，比如：精神分裂症，极端紊乱，而这又通常与法律责任相联系。总之，当故意是基于错误信息，这种导致的有害行为有时候会被法律所拒绝。错误认识抗辩与精神错乱的抗辩的不同点在于，后者的错误意识是源自于内部的，而错误认识的原因是源于外部。[11]从这个分析中，我们可以判断，当某种意念得以“植入”人脑时，并且当这种意念对于损害行为非常关键时，那么行为人可能不会负刑事责任或者较轻的责任。在现有的法律体系下，很难去处理这种神经纳米技术植入的案例。一般不正常以及通常的意识没有破坏归责的问题，即使这种意识明显源自精神混乱。只有当一个人的意识显示出不正常的时候才能减轻责任。我们可以想象一下几种情形：1.甲通过煽动乙对丙的仇恨，而使得乙杀害了丙；2.甲通过引诱乙吸毒，而使得乙在幻觉中杀人；3.甲通过神经纳米技术将“杀人”的意念植入乙的意识，从而酿成杀人案。我们可以判断，第一种情况下，甲因为教唆应该承担责任[12]；第二种情况下，我们很难判定甲对于杀人的行为负担刑事责任。那么在神经纳米技术植入的情况下，如何确定责任呢？如何确定神经纳米技术所输入的是“杀人”的意识呢？界定这个问题是很困难的。神经纳米技术可能是比其他的传统医学工艺更复杂，因此发现这种效果也比发现传统医学工艺的效果更困难。如果刑法要对通过神经纳米技术而植入的意念采取不同的态度，那么法律就不得不修改，而这种修改将挑战公平的原则。

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纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。

1.在催化方面的应用

催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。

纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。

光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2，既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道，选用硅胶为基质，制得了催化活性较高的TiO／SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒，对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。

2.在涂料方面的应用

纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。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。

3.在其它精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2，作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中，使其密封性和粘合性都大为提高。此外，纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2，可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的；而加入A12O3，不仅不影响玻璃的透明度，而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻，无毒无臭，添加在化妆品中，可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2，能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有机污染物，具有除净度高，无二次污染，适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域，除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外，还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能对这些制剂进行过滤，从而消除污染。

4.在医药方面的应用

21世纪的健康科学，将以出入意料的速度向前发展，人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗，已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病，美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流动，因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道，我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒，然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用，通过纳米技术处理后的银表面急剧增大，表面结构发生变化，杀菌能力提高200倍左右，对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。

微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。

纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程，从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白质特别是酶，从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合，研究分子生物器件，利用纳米传感器，可以获取细胞内的生物信息，从而了解机体状态，深化人们对生理及病理的解释。

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    一、21世纪物理学的几个活跃领域

    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矗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“无限斜系统物理学

    “无限大”和“无限斜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矗但是到目前为止,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“无限斜系统物理学的范畴,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“无限斜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“无限斜微观区域的现象。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“无限斜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5

据专家解释，人体冷冻确有科学依据。它被称为低温学――研究在非常低的温度下物质的性质将如何变化。人体冷冻法――在极低温度下保存人体，并希望在未来使其复活的技术――现在已经实现，但仍处于初级阶段。

冷冻条件：心跳停止　脑细胞仍活动

要了解人体冷冻技术，先想想以前的新闻故事：有人掉进了冰冻的湖里，并在冰冷的水中浸泡了一小时后才被救起。这些人之所以幸免于难是由于冰水使他们的身体处于假死状态，减慢了新陈代谢，并使大脑活动处于不需要氧气的状态。但人体冷冻法与掉进冰湖后苏醒有一些不同。首先，对活着的人实施人体冷冻延时是违法的。要实施人体冷冻程序的人首先应是被宣布法定死亡的人，心脏必须停止跳动。

然而，如果他们已经死亡，又如何让其复活呢?实施人体冷冻技术的科学家的说法是：“法定死亡”与“完全死亡”是不同的。科学家指出，完全死亡是指所有的大脑活动都停止；但人的心脏停止跳动时，一些脑细胞仍在活动。人体冷冻法就是保存这些残留的少量活动细胞。从理论上说，这个人在未来是可以复活的。

冷冻过程：细胞除水　注甘油防护剂

如果您决定接受人体冷冻，首先要加入一个人体冷冻机构并每年支付会员费(大约400美元／年)。当心跳停止后，应急小组会稳定您的身体状况，为大脑提供足够的氧气和血液来维持最基本的大脑活动。他们把您的身体放入冰块中，并注射肝磷脂(一种抗凝血剂)防止在途中血液凝结。

实施真正的“冷冻”不会只将病人放入一桶氮液中，因为这样做会使细胞中的水分结冰。一旦水分结成冰，细胞会膨胀并最终破裂。人体冷冻小组必须先去除细胞里的水分，然后注入一种基于甘油的化学混合液，称为低温防护剂。这个过程称为玻璃化(不结冰的冷冻)，使细胞进入假死状态。

身体的水分被低温防护剂替代后，他们会将您的身体放置在一张干冰床上进行冷冻，直到温度达到零下130摄氏度，玻璃化过程才结束。下一步要将身体放入一个单独的容器里，并将容器放入一个盛满零下196摄氏度液态氮的大金属箱内。您的身体是头朝下放置的，这样即使箱子有泄漏，您的大脑也会浸泡在冷冻液中。

替代选项：只冻大脑未来重造身体

在20世纪70年代末，美国大约有六家人体冷冻公司。但是保存和维护每个遗体的费用如此之高，使很多公司在接下来的十年中都倒闭了。现在，只有少数公司提供冷冻延时服务，包括位于美国亚利桑那州的阿尔科生命延续基金会和位于密歇根州的人体冷冻研究院。2004年初，阿尔科生命延续基金会有650多名会员和59个低温贮藏的病人遗体。

实施人体冷冻并不便宜，费用高达约15万美元。对节俭一些的人来说，仅5万美元就可保存大脑――这种选择被称为神经延续。以这种方式保存的人，希望随着技术的进步，可通过克隆或重生来构造身体其他部分。

如果您选择冷冻延时，您要有心理准备，旁边会有同伴。几个身体或头部一起存储在同一个氮液箱子中是常有的事。许多人被保存在冷冻机构中。可能他们当中最著名的人物就是棒球运动的传奇人物托德・威廉姆斯。但是，还没人真正被复活过，因为这项技术还不存在。

有望成功：纳米技术　修补冷冻损伤

虽然被冷冻延时的人还没被复活过，但活的有机体已可以从死亡或临近死亡的状态下恢复健康，并且有过这样的事。神经外科医生常常冷却病人的身体，以便对动脉瘤进行手术，而不损伤或割裂大脑中扩张的血管。生育诊所里冷冻的人类胚胎被解冻后植入母亲的子宫，可发育为正常的人类。

篇6

在过去的两个多世纪里，人类的平均寿命已经得到大幅度的延长。在1800年，人的平均寿命只有35岁；到了1900年，人的平均寿命增加到47岁；1950年，人平均能活到68岁；现在，人平均能活到78岁。

人类的寿命正在不断地延长。问题是，人类寿命究竟能延长到多少岁？我们能否终有一天长生不老？

今天，科学家们正孜孜不倦地寻找长寿的方法，试图让生命的时钟停顿，或者至少走慢点儿。

■长寿术之一：气味影响

自上世纪90年代以来，衰老和死亡受细胞和基因变化过程控制的认识就逐渐为人们所接受。最近美国研究人员在对一种只被喂食少量食物的黑腹果蝇进行了研究之后又发现，气味也能控制生命的长短。

研究人员让饥饿的果蝇闻酵母的气味。他们惊讶地发现，这些果蝇的寿命变短了。研究人员随后利用基因技术“关闭”了果蝇的一个关键的嗅觉感受器，结果发现：失去嗅觉的果蝇比其他正常果蝇的寿命最多长出了50％。

研究人员希望，未来能够考查其他气味和嗅觉感受器对寿命是否具有更大的影响。他们希望找到可以控制生命长短的特殊芳香物质。目前还无法预测该成果是否能够直接应用到更高等的动物甚至人的身上，但进行此类研究的科学家们希望有朝一日能延缓人类衰老。

■长寿术之二：改变基因

美国加州大学的赛西亚・肯尼娅教授利用一种细微的蠕虫做实验。这种蠕虫通常的平均寿命在13天左右，然而，通过修改一种特定的基因，科学家能让这种蠕虫的寿命延长到原来的六倍。

赛西亚・ 肯尼娅教授说：“在蠕虫活到第13天的时候，我们改变它身上一种基因的结构，使它变得长寿。虽然过了13天，它仍然活得充满生气。”

基于其研究成果，肯尼娅深信衰老的过程不是固定的。相反，这一过程能够被大幅度延迟。她说：“过去人们以为衰老是不可避免的自然过程，人类对此束手无策。但是现在，我们成功地延长了动物的寿命……有时候我们以为不可能发生的事情，的确会发生。”

■长寿术之三：控制食量

在美国威斯康星州大学，科学家正用恒河猴来进行类似目的的试验。这次，科学家没有改变猴子的基因，而是减少它们的食量。譬如，两只年龄相同的猴子，一只正常喂食，另一只由科学家控制其吸收的卡路里。

有关控制热量吸收与寿命的关系的研究可以追溯到70多年前。当时，美国康奈尔大学开创先河地在老鼠身上进行相关试验。结果显示，控制进食量看来确实有助延长寿命，但是至今科学家也无法对此给出明确的解释。

■长寿术之四：抗老药丸

利用控制食量来长寿，最大的困难就是饥饿的感觉不好受。为此，哈佛大学的大卫・辛克莱尔目前正在进行一项新尝试: 把控制卡路里的好处浓缩进一颗药丸里。

这种药丸的主要成分是一种自然生成的物质――白藜芦醇，在红酒里面能够找得到这种物质。不过，1000杯红酒里所含的白藜芦醇加起来，才能抵得上这颗药丸。

科学家表示，目前这种药丸在老鼠身上取得很好的试验效果。而这种药丸的主要作用不是延迟衰老过程，而是治疗那些由衰老导致的疾病，例如糖尿病。

■长寿术之五：纳米技术

跟大卫・辛克莱尔比起来，发明家雷・克兹威尔的野心更大，他认为人类的寿命应该至少被延长数千年。

克兹威尔表示：“人类经过了两万多年的漫长进化，人体机能却几乎没有发生任何重大的改变。我们得发明一些工具来解决这个问题。”

根据克兹威尔的大胆构想，将来纳米生物学技术的发展，能够使得微型机器人钻进人类的血液里，清除使人患病的毒素。

篇7

北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。目前，第16颗北斗导航卫星已成功发射升空。此举表明一个导航卫星网络已经构建完成，覆盖中国以及大部分亚太地区。明年上半年，北斗将正式提供服务。计划到2020年，北斗卫星导航系统将拥有35颗卫星，形成覆盖全球的卫星网络。

中国卫星高精度星载铷钟通过验收

日前，航天二院203所研制的两台北斗二代二期导航卫星高精度星载铷钟电性件通过有效载荷总体的验收。星载铷钟是北斗二代卫星的核心部件，关系到整个卫星系统导航定位的精度。星载铷钟的长期频率稳定度和产品寿命大幅提高，产品体积重量降低了30%以上，减轻了卫星的负荷。高精度星载铷钟性能目前已达到国际先进水平。

我国成功研发首台3D激光烧结机

第三次工业革命是以数字化制造及新材料、新能源应用为代表的科技领域的又一次重大飞跃，3D增量制造技术是数字化制造的重要标志，选择性激光烧结技术被公认为3D增量制造技术的最佳途径。湖南华曙高科有限责任公司自主研发的国内首台高性能3D激光烧结机，实现了由“中国制造”到“中国创造”的转型。

新型超密磁带可存储35TB数据

富士胶片公司和瑞士苏黎世的研究人员研发出一种新型超密磁带，被称为“线性磁带文件系统”。他们研制的原型超密磁带覆盖钡铁氧体颗粒图层，所使用的带盒长10厘米，宽10厘米，高2厘米，能够存储35TB数据，大约相当于3500万本图书所涵盖的信息。

最快超级计算机每秒运算逾2亿亿次

美国科学家们展示了一款名叫“泰坦”的超级计算机，它可能是世界上运算速度最快的超级计算机。这款计算机的内存也超过了700兆兆字节，运算速度超过每秒2亿亿次，即相当于全世界70亿人每个人每秒钟进行300万次运算。它可以让科学家们更切实可行地去模拟替代性能源、能源使用率等实体系统。

从分子层面解释“记忆的产生”

美国神经学家们揭示了记忆形成中分子的时空活动。他们利用加利福尼亚海兔，对形成短期、中期和长期记忆过程中神经元分子活动的时间顺序和空间位置进行了区分。这一成果为记忆形成的分子活动提供了最新解释，也为开发相关疾病的干预疗法带来了更好的“地图”。

新算法能确定两神经元间的连接概率

神经元的通讯速度非常之快，而德国科学家新开发出一种破解连接脑神经线路的运算方法，通过检测总体神经元的活动，能确定两个神经元连接在一起的概率。了解神经元之间如何建立信号线路，有助于人们理解大脑的工作原理。

用蛋白质制造诱导多能干细胞

利用病毒将基因插入特化的成熟细胞，将其变成多能干细胞（iPS细胞）的研究成果荣获今年的诺贝尔生理学或医学奖。也有人指出，用这种方法造出的细胞效率虽高，但能治病也能引发细胞癌变。美国斯坦福大学医学院发现，只用基因编码的蛋白质来制造iPS细胞更加安全，效率也能大大提高。他们认为，该发现照亮了细胞向多能性转变的生物路径，为多能干细胞疗法进入现实铺平了道路。

可绘制全脑神经连线图的新方法

美国冷泉港实验室团队提出了一种全新的革命性方法：利用“单个神经元连接条形码”的新工艺，高通量DNA测序法能以单个神经元的解析度来探求神经回路的连接，进而可获得小鼠的全脑神经元连接图。与之前利用电子显微镜检查单个细胞间的突触的手段相比，该方法廉价且快速，其目前正在接受概念论证测试。

纳米技术检测艾滋病毒便捷便宜

利用人体唾液检测艾滋病毒的手段相当简便快捷，但如果病毒载量未达到一定的浓度时，往往会闹出“假阴性”的“乌龙剧”。英国帝国理工大学的科学家研制出一种用纳米技术测试血清的方法，它能够使待测样本的检测结果显示为红色（阴性）或蓝色（阳性），用普通裸眼就可分辨，其灵敏度比目前的检测方法高出10倍以来，且成本低廉。

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【关键词】Seminar教学法 研究生教学 纳米表面工程

【中图分类号】G643 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2015）33-0012-03

随着我国研究生教育事业的不断发展，为国家社会经济发展输送了大量的高层次人才。作为高层次人才培养的主要渠道，研究生教育对未来社会发展起着举足轻重的作用。为了提高研究生的培养质量，必须注重研究生的教育创新，探索研究生教学的新方法，加强研究生能力的培养。

一 Seminar学习理论及其特征

1.Seminar教学法的内涵

Seminar教学法起源于18世纪的近代德国。Seminar意为“研究生为研究某问题而与教授共同讨论之班级”，也即“专题讨论会”、“研究班”或“研究班课程”，是一种结合教学活动进行的研习方式或在教学过程中开展学术研究的一种制度。Seminar通常由一名研究专家向学生提出问题或鼓励学生自己发现问题，然后在其指导下进行解决问题的活动。这种制度是以学生探讨为主的双向、多向的交流过程，是充分体现学生主体地位的教学模式。一节典型的Seminar实施的课堂一般由主持人介绍、主题报告宣讲、回应人发言、限时辩论与交流、总结与评点五部分组成。

2.Seminar教学法的主要特征

第一，教学与科研的统一。教学与科研的统一是Seminar的重要特征，教学与科研的结合在Seminar中得到充分、完美的结合。在Seminar中，教授与研究生完全改变了传统教学中的师生关系，因为教学是一个追求真理的过程，必须通过教授与研究生的研究探讨，逐步接近真理。对于选中的具体专题，教授与研究生必须明确关于这个专题前人已有的研究成果；前人已有成果的理论背景；这些理论成果有什么现实意义；如何利用别人的成果进行新的探索。这样就很好地把教学与科研完美地结合在一起，教学的过程同时也是师生共同研究的过程，二者紧密结合，不可分割。

第二，强调研究生科研能力的培养。Seminar注重研究生独立科研能力的培养。在Seminar中，教授不再以告知的方式灌输知识，转而重视研究生的独立研究及思考能力；对于每一个由研究生和教授共同确定的专题，研究生必须花费大量时间搜集资料，然后对资料进行分析整理，对前人的成果进行反思，最后提出自己的观点。这一过程是研究生独立研究的过程，可以更好地培养研究生独立学习和科研的能力，只有在研究生出现问题的时候教授才做适当的指导。

第三，注重研究生的互动与合作，师生关系平等融洽。Seminar是以小组讲座的形式进行的，这种形式为研究生的交流合作提供了多向互动的平台，它可以全方位地调动小组成员的参与热情，在激烈的探讨中激发小组成员对于问题的不同见解，促进研究生发散性思维的形成，从而激发研究生对此类问题的连锁反应，形成良好的探讨氛围。在探讨的过程中，由于教授不是以权威方式作用在讨论过程中，因此Seminar成员之间具有平等合作的基础。Seminar为研究生之间的互动提供了必要的平台，在互动过程中小组成员之间思想的碰撞就可能形成多样的解释，而每一种思想都有它独到的价值。Seminar为参与者提供了合作空间，它将合作精神引入学习生涯，有利于实现和强化合作思想。在Seminar中教授主要的作用在于控制课堂的进程，对小组成员间的讨论做进一步的指导，并最终在讨论结束后进行总结，在这一过程中，师生之间是平等的、协商的关系。

二 纳米表面工程课程

1.课程基本情况

纳米表面工程是装甲兵工程学院硕士、博士研究生材料科学与工程专业的一门专业基础课程，在第一学期开设，学时为40课时。

通过课程学习，主要使学生了解纳米表面工程研究现状及其在民用工业和武器装备中的应用，熟悉纳米颗粒材料表面改性常用的技术方法，熟悉材料表面纳米薄膜、纳米复合涂层、纳米结构涂层等纳米涂覆层的分析和表征方法，了解各种纳米表面工程技术，重点掌握纳米硬膜技术、微/纳米热喷涂技术、纳米复合镀技术、纳米技术、纳米自修复技术等装备中已经取得成功应用的纳米表面工程技术，掌握纳米表面工程技术设计的基本原则，能够针对装备维修和再制造问题设计和选择纳米表面工程技术。

2.课程教学特点

从纳米表面工程的教学内容来看，作为一门专业基础课程，具有如下特点：

第一，涵盖内容广泛。纳米表面工程的教学内容涉及的学科专业知识如图1所示。由图1可知，纳米表面工程所涵盖的学科专业知识十分广泛。由于研究生入学前的知识结构各不相同，学习基础不一，因此学习本门课程只能针对研究生阶段的研究方向有重点地学习。而对于一名授课教师教授如此广泛的专业知识，也有很大的难度。

第二，各章教学内容相对独立，自成体系。由图1可以看出，《纳米表面工程》课程的教学内容建立在纳米材料特性及制备技术、分析技术等知识基础上，由相对独立的纳米硬膜技术、纳米热喷涂技术、纳米复合镀技术、纳米固体技术、纳米粘接技术、纳米复合功能涂料技术、金属表面自身纳米化技术等所组成。每种技术自成体系，有相对完善的理论知识、研究方法和研究成果。

三 Seminar理论在纳米表面工程课程教学中的应用

为充分培养研究生的自学能力和创新能力，我们提倡将教学过程分为课堂教学和课题研究两个部分。课堂教学主要以教师讲授、学生研究报告和课堂讨论为主，主要在课堂内进行。课题研究主要以学生分组展开与课程相关课题研究为主。教师选择课程相关领域前沿研究的热点问题，组织学生展开讨论，并选择若干具体的方向组织学生展开研究，课题研究主要在课外进行。纳米表面工程课程Seminar组织过程如图2所示。

这种激发学生主观能动性的教学过程，一方面要求研究生课前进行广泛的阅读和认真的准备；另一方面主要通过讨论、专题研讨等方式培养学生的创造性思维，在课堂上锻炼学生的自学能力、创新能力和表达能力。

下面以纳米表面工程中的纳米复合镀技术一章的Seminar交流教学过程进行说明。

1.交流内容调研

一般而言，调研内容分为基础理论调研、国内外研究进展调研、目前存在的问题或需要改进的内容调研、应用情况调研等。

第一，基础理论调研。基础理论是本次交流内容的理论基础，应该简要介绍，而且要深入浅出。就纳米复合镀技术一章而言，所涉及的基础理论包括电化学理论、电镀理论、复合镀理论、化学镀理论等基础理论，结合纳米技术的发展进行总结和梳理。

第二，国内外研究进展调研。介绍国内外相关技术的研究发展历程及最新研究进展，通过这方面的介绍，使参加交流人员对交流内容有一个全面的认识。纳米复合镀交流内容调研流程图如图3所示。

第三，目前存在的问题或需要改进的内容调研。对于交流内容中所存在的问题，交流者应该进行总结，并进行客观的表述。这部分内容也是后续交流环节的主要内容，应该列为重点，也是准备工作的难点所在。

第四，应用情况调研。纳米表面工程这门课程与工程应用结合十分紧密，其发展也是以工程应用为背景和牵引进行的。因此，对于课程中涉及的每种技术都要结合工程应用情况进行详细介绍，不要让理论变为空中楼阁。

2.交流PPT内容制作

在交流PPT内容制作方面，主张以课本内容为主线，同时加入调研内容和自己的见解。一些对交流内容比较熟悉的学生，可以根据自己的理解进行内容安排。

3.交流与讨论

第一，汇报时间。一般而言，每次交流汇报时间安排为2课时。其中汇报时间应该控制在30～50分钟。时间过短，不利于深入分析知识点；时间太长则不能为交流提供充分的讨论时间。

第二，讨论方式。讨论方式可以分为两种。一种是边交流边讨论。此种讨论方式解决问题的时效性较强，不会出现遗忘情况。另一种是汇报完毕后集中讨论。这种讨论交流方式会增强问题的针对性和系统性，也会引起讨论的广泛性。

在组织过程中，教师可以针对情况灵活选取，以提高教学效果。

4.内容完善与再交流

根据讨论情况，汇报者要进行总结，课下针对建议内容进行再调研、再学习、再总结，教师可酌情组织简短的课上交流或课下交流，确保讨论问题得到有效解决。

在纳米复合镀一章教学中，讨论的问题主要有：（1）“纳米复合镀技术”的定义；（2）纳米材料在镀液中的应用与表征方法；（3）纳米颗粒在镀层中的强化机理。

针对以上讨论比较热烈的问题，教师主要明确以下几个问题：（1）定义、理论、论据的确切参考文献；（2）参与讨论的论点的科学性与正确性；（3）对交流内容提出改进意见和建议。

5.教学效果

该教学法已经在3轮博士、硕士研究生课程中进行了试点改革。在2013级博士教学过程中，对参与教学的7名博士研究生进行了问卷调查。结果如图5所示。7名博士生中，有6人认为该种教学方式有利于所学知识的巩固；6人认为能够开阔思路，通过讨论他人研究成果中出现的问题和失误，指导自己今后的课题研究工作；所有人都认为通过该课程教学掌握了更多有效的科研工作方法。

四 小结

通过Seminar课堂教学实践，主要有如下心得体会：

第一，Seminar教学法比较适合研究生课程尤其是公共基础课程的教学。参与讨论的学生可以找到较多的共鸣点，容易引发讨论。

第二，Seminar教学法的实施离不开细致全面的准备。尽管准备工作并不是课堂教学的一个部分，但是准备工作的作用是不能忽视的，它能够直接影响课堂教学的顺利推进。前期准备工作做得认真仔细的学生，在课堂讨论的时候占据了比较大的优势，陈述也更加全面，辩驳更加有力。

第三，教师实施Seminar教学法的时候需要做好以下几个方面的工作。一是要制定一个全面的教学计划。二是在汇总整理材料的时候要认真分析。三是教师在开场介绍的时候要平铺直述，不做任何评价、不带任何观点，避免由于教师的主观好恶对参与者造成心理影响，影响学生的自我判断。同时，教师应该鼓励学生尽可能多地提出怀疑和反对意见，在讨论过程中为意见的交锋创造良好的气氛。四是要善于引导学生，驾驭整个课堂。

参考文献

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京瓷作为单通道喷墨打印头技术的首选供应商至少已经有3年时间了，通过其客户CTC（Cutting-Edge技术公司）的产品展示，我们可以更好地了解京瓷的实力。CTC是一家位于日本京都的印刷企业，它从10年前开始研发自己的表格喷墨印刷系统，其母公司是总部设在京都的表格印刷企业Densanshi印刷公司，后者于2000年左右成为Check Technology电子束技术的分销商，并通过新成立的CTC公司推出了自己的喷墨印刷系统。该公司最近推出的是一款拥有16个喷墨头的BookBee-500UV喷墨印刷机，每个喷墨头拥有2556个喷嘴，主要用于汽车说明书等高光泽书籍纸的印刷。

该系统所有的电子元件都是由京瓷提供的。这是京瓷首次为印刷系统提供电子元件。BookBee-500UV喷墨印刷系统目前所使用的LED固化灯来自第三方供应商，但将来很有可能与喷墨头和电子元件一样，全部由京瓷提供。

14.兰达，能否成功？

纳米图像？微小墨滴成像？新一代数字印刷技术？这项技术到底应该叫什么名字并不重要，重要的是，因为兰达，它在2012年火了。作为Indigo液体电子油墨技术的发明者、惠普在2001年以8亿美元的价格收购Indigo的受益者，以及拥有印刷业“乔布斯”美誉的传奇人物，兰达的新技术的确令人震撼。

drupa2012上，伴随着从后台升起的烟雾，兰达开始了他的演讲，并向大家解释了数字印刷取代98%的胶印页面所必须具备的四个条件：①与胶印相当的印刷质量；②与胶印相当的生产率；③与胶印相当的印刷单价；④在各种承印物上印刷的能力。

前两个条件，数字印刷几乎已经具备，而后两个条件还没有达到。这正是“纳米数字印刷”需要解决的问题。纳米图像是兰达发明的名字，旨在突出这项技术用微小墨滴成像的能力。正如他所解释的那样，纳米技术能将颗粒做到非常小的尺寸，并具备独特的功能。纳米粒子可以非常坚硬、吸水（就像将药物输送到血液里的载体），也可被称为超级着色剂。

通过使用被兰达称为油墨发射器的标准压电喷墨打印头（据说由一家日本厂商提供），纳米数字印刷机能将纳米油墨喷射到一个加热的转印橡皮布上，随着着色剂的分布和水分的蒸发，图像以一种聚合黏膜的形式呈现在已被加热到120？C的转印橡皮布上，随后再被转印到承印物上。这个过程与Indigo的转印过程有些类似，只不过它使用的是水性油墨。通过利用转印橡皮布的热能，水性油墨中的水分迅速蒸发，并形成一层非常薄的墨膜，其厚度只有不到400nm。这既解决了成本问题（由于着色剂不会渗透到纸质承印物的纤维中，因此不需要用太多的油墨来提高图像的鲜艳度），也解决了承印物的问题，由于墨膜具有黏性，因此可以在包括塑料、PVC甚至是PET薄膜在内的各种承印物上成像。

过去人们也一直在尝试用类似的方法将油墨转移到一个中间介质上。从20世纪90年代开始就有一些专利技术试图通过中间转印过程和单通道喷墨头来解决纸粉问题，但它们总是在将油墨从传送带或滚筒上转移到承印物上时遇到瓶颈，因为传送带或滚筒上残留的油墨会污染接下来要印刷的图像。兰达声称自己能够解决此问题，因为他们的纳米油墨可以实现100%的转移，不需要在印刷页面之间进行任何清理工作。

但是，这项技术还需要很长时间才能实现商业化。兰达谦虚地指出，Indigo技术在1993年上市就有些为时过早，现在他不想再犯同样的错误。

其实，兰达并没有推出全新的喷墨技术或纸张传输系统，甚至连销售和分销方式都与以前一样。他的创新点只局限于油墨及其转移过程。纳米数字印刷技术与其他垄断技术最大的不同之处就在于它将成为一个“开放的标准”，很多合作伙伴都将参与到这个产品的开发过程中（除了油墨和加热橡皮布输送带）。将来任何一个合作伙伴的压电喷墨头、输纸系统、印后加工系统都有可能被用到兰达的纳米数字印刷机上。

兰达公司除了自己销售产品以外，也会将技术授权给其他公司使用，并收取油墨和加热橡皮布输送带技术的使用费。这样一来，其他公司虽然可以使用这项创新技术，但无法对设备的机械、物理、电气和软件等各个方面进行开发，所以也无法对兰达公司构成威胁。

兰达带给人们的惊喜还不仅仅是这些，所有的兰达纳米数字印刷机都具有一个为新一代操作者而设计的操作界面――这是一个安装在印刷机前面的3米长的电子触摸屏（由2个40英寸的显示器组成，但看起来像是一个面板），操作起来就像iPhone手机一样。它具有活件控制功能，能根据纸张类型和尺寸按顺序自动显示活件，甚至能通过视频展示出印刷机内部的运转情况。当操作人员离开印刷机时，这个触摸屏就会显示出印刷机的工作状态，并通过大号的、让人从很远的地方就能看到的字体发出警告信息，告诉人们还有多久需要更换油墨或纸张。

这个控制面板还能复制在iPad上，并能通过视频告诉人们如何更换零件、解决问题，以及还有哪些订单需要完成。兰达认为只要一个操作人员就能同时操作四台兰达纳米数字印刷机。这是一个真正为新一代操作者而设计的界面，年龄在20～30岁的印刷机操作人员更喜欢这种方式，而不用枯燥地学习如何保持水墨平衡。

兰达公司在drupa2012上展出了五种配置不同的纳米数字印刷机，从用于出版和商业印刷的B2和B1幅面的单张纸印刷机到面向标签印刷、软包装印刷领域的幅宽为50厘米（20英寸）的连续式印刷机等都在展出范围内。每一款兰达纳米数字印刷机均具有4～8色的颜色配置，可增加的颜色包括：白色油墨、金属油墨、用于局部上光的光油以及其他特殊油墨。

虽然很多事情还有待验证，但一些业内人士打赌兰达不会获得成功。他们怀疑兰达能否将自己独立开发的纳米图像技术投入商业化生产，能否依靠技术授权生存，或者是否会以把技术卖给一个大型的战略收购者而告终。与所有冒险家一样，兰达的未来还无法确定，但其无疑是2012年最热门的话题。

15.柯达，未来在哪？

柯达在drupa2012上给人留下的印象是一家正在成长和蓬勃发展的公司。据该公司首席执行官安东尼奥？佩雷斯介绍，柯达此次是携史上最强的生产型数字印刷机阵容参展，共了10款新产品。佩雷斯表示，自从破产事宜恢复“平静”之后，客户又开始恢复下单（其中包括日本凸版公司订购的第4套Prosper系统），供应商也开始供应零件。

佩雷斯认为：“法院对破产申请的批准有利于我们对遗留成本进行调整，但公司从模拟技术向数字技术转型的基本战略没有发生变化，公司董事会和领导团队也将一如继往地带领公司走向重生。柯达目前面临的最大挑战是资源配置。我们以前过于重视美国和欧洲市场，而现在是时候为新兴国家做一些事情了。”展望未来，柯达将把重点放在Prosper、包装印刷和功能性印刷上（例如集成电路芯片和平板显示器的背板等）。

不过，我认为现实对柯达来说可能更加残酷。生产型喷墨印刷市场的竞争正日益激烈，柯达需要迅速赢得大量新设备订单，否则，它的破产问题又将成为人们关注的焦点。值得庆幸的是，Prosper技术似乎已经开始发挥作用，自两年多前正式以来，柯达已售出500多个S系列喷墨头，它们主要用于取代直邮和个性化表格领域中所使用的柯达6240喷墨打印头。目前，Prosper 1000XL/5000XL以及最新的6000XL印刷机都在柯达当初为Prosper系列产品所选择的NewPage（目前也已申请破产）高光胶印涂布纸上运转良好。

但不太好的消息是，除了美国之外，Prosper印刷机还没有在欧洲和其他地区找到合适的胶印涂布纸。现在柯达的其他解决方案，包括预涂系统能让人们在自己喜欢的承印物上进行印刷，但他们现在最大的问题是要与时间赛跑。I.T.战略公司认为柯达在未来12个月的命运主要取决于其领导者定下的基调，给客户和供应商带来的信心以及员工们的工作态度。

16.小森，蓄势数字印刷

在小森家族成员的带领下，小森目前仍然是日本最值得骄傲的胶印机制造商之一。它在胶印机自动化方面始终处于市场领先地位，极大地减少了胶印机的开机设置时间并实现了自动化的双面印刷以及联机涂布等。但是，与其他胶印机制造商一样，小森也面临着市场萎缩的问题。在这种情况下，它推出了一系列生产型数字印刷机，但这也在无意中向市场传递出这样一个信号――小森并不清楚自己的数字印刷平台是否能够成功。

在drupa2012上，小森与柯尼卡美能达合作展出了KM1单张纸喷墨印刷机，它是在原有胶印机的基础上改造而成的。这款高质量的生产型数字印刷机能直接在涂布和非涂布纸上进行印刷，而且不需要进行预处理或后处理，它将与富士胶片的Jet Press 720和网屏公司的SX印刷机展开竞争。与此同时，小森还推出了一款连续纸水性喷墨印刷机，这款设备看起来与另外一款宫腰OEM的产品非常相似。而且小森还抢在海德堡之前宣布将与兰达公司展开合作，共同开发一款纳米数字印刷机。这项技术在理论上将超越前两款产品，为客户带来高质量、高效率和低成本的印刷解决方案。

篇10

■王大锐　赵霞

“致密油”（tightoil）最早的定义出现在20世纪40年代的美国石油地质家学会会刊（AAPGBulletin）上，随着人们认识的深入，这个概念一直在不断地在修改、完善着。目前，致密油已经成为一个专门术语，代表一种非常规油气资源。2011年9月，美国国家石油委员会（NPC）在其的北美地区油气资源评价中将致密油表述为：“一般来说，致密油蕴藏在那些埋藏很深、不易开采的沉积岩层中，这些岩层具有极低的渗透率”；加拿大非常规资源协会(CSUR)对致密油定义更广，明确把在已发现常规油田周边的含油区因为储层致密而未纳入常规油田产区的区域归属于致密油范畴，称之为“haloplay”（边缘区带），在这些边缘区带，石油通过应用水平井、水压裂等新技术得以开采。

认识致密油

人们对致密油的认识是随着北美地区页岩气的成功开发和地质理论研究的发展而展开并深入的——暗色页岩及其共生的致密储层发育丰富的微米—纳米级孔隙，可以大量成烃、运烃和储烃，形成自生自储型油气富集，致密油就是其中之一。

2000年以来，美国相继在威利斯顿盆地泥盆系的Bakken组、德克萨斯州南部的EagleFord组、德克萨斯州北部的Fortworth盆地获得致密油勘探开发的重大突破，2010年美国致密油产量突破3.0×107t，使美国持续24年的石油产量下降的趋势首次得以扭转，到2014年底，美国境内致密油生产井超过2000口，平均单井产油12t/d。预计2020年全美致密油的产量将达到1.5×108t，使美国原油总产量增加1/3，大大减小了对外依存度，很大程度上改变了世界能源格局。

在致密油地质理论的研究中，致密油的形成与富集机理备受人们关注，尤其是大面积分布的微孔隙系统（微米—纳米级孔隙系统）中流体渗流规律、运移和富集机理，是致密油地质理论研究的核心。进一步研究表明，在微孔隙系统中，相对于孔隙度和渗透率，孔喉尺寸大小和分布（即孔喉网络体系）是决定储集层储集能力和渗流能力更直接更有效的参数，而且，不同类型的孔喉系统对应不同的流体流动规律，它控制着致密油的形成、运移和富集，因此，加快致密油微米—纳米多尺度孔喉网络体系、流体非线性流动聚集机理研究，是目前致密油研究的重中之重，具有重大理论与现实意义，亟待加强。

作为一类极为重要且潜力巨大的非常规油气资源，我国致密油地质理论研究还处于准备或起步阶段，极大地制约了我国致密油勘探开发进程。目前，石油地质学和全球油气勘探目标具有从毫米—微米孔的圈闭油气领域逐渐向纳米孔喉的源储共生连续型油气富集新领域发展的趋势。当物质到纳米尺度以后，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能“纳米效应”。纳米油气是指用纳米技术研究和开采富集在纳米级孔喉储集系统中的油气，包括页岩油和气、致密油和气等，一般储集层以纳米孔喉为主，局部发育微米毫米级孔隙。致密砂质岩油存在介于400～900nm的纳米级孔隙中。纳米油气的主要特征是：（1）源储共生，致密储集层与油气连续分布；（2）源内滞留或短距离运移；（3）以扩散作用、分子作用、异常高压（排烃压力）等为主，非浮力富集；（4）一般单井无自然工业产量，需研发纳米系列技术。纳米级孔隙的发现丰富了孔隙类型，使储层孔隙结构特征研究精度大大提高，为解决非常规储层孔隙特征、连续型油气富集机理提供了重要研究思路与方法，对推动致密油、致密气、页岩油、页岩气、纳米油气的工业开采具有重要科学意义。

针对我国致密油特殊形成条件，通过对四川盆地中北部侏罗系油藏特征研究，我国学者提出致密油概念和特征——致密油是一种特殊类型的大面积非常规油聚集，没有明显圈闭界限；没有明显边、底水及油水界面，浮力与重力分异不明显，缺少大规模二次运移，源内或近源聚集；储层具有特低孔渗、双重介质特征，连续分布在斜坡及凹陷区，不受局部构造控制而受岩性控制。并认为致密油是致密储层油的简称，是指覆压基质渗透率小于或等于0.1mD的砂质岩、灰岩等储集油层、石油经过短距离运移而富集的非常规油气资源。2013年，考虑到鄂尔多斯盆地石油勘探开发实际,我国学者又将储集层地面空气渗透率小于0.3mD，赋存于油页岩及其互层共生的致密砂岩储层中,石油未经过大规模长距离运移的油藏称为致密油,包括致密砂岩油和页岩油两大类。

经过近几年深入研究，我国石油地质学者从机理上进一步将致密油特征归结为：（1）大面积源储共生，圈闭界限不明显；（2）微孔隙流体流动，非浮力富集，水动力效应不明显；（3）油水分布复杂，异常压力，裂缝高产；（4）非达西渗流为主；（5）短距离运移为主；（6）纳米级孔喉连通体系为主，并认为纳米级孔喉连通系统是致密油运移富集机理的根本。

近几年来，非常规连续型油气富集理论的发展和致密储层中纳米孔隙系统及其中赋存石油的重大发现，都为非常规致密砂、灰岩油气的开发提供了科学依据。它突破了常规圈闭和常规储层高部位富集和找油的理论，为今后非常规油气资源的勘探和开发奠定了十分重要的理论基础。这些研究不仅规范和加深了对致密油特征的认识，而且也逐渐明确了微米—纳米孔喉网络系统在致密油运聚富集中的至关重要的作用。

致密油开发面临的挑战

世界公认，致密油在美国的勘探开发取得了重大突破，主要取决于其勘探开发技术的创新，而美国人在致密油成藏研究方面的报道很少。现已证实，致密油储层中，纳米级孔隙占据总体孔隙主体，决定了其低孔-超低渗的物性及特殊的流体运聚成藏机理。但遗憾的是，目前这种极为重要和特殊的流体运聚成藏机理尚未得到有效的揭示，极大制约了致密油勘探开发进程，是目前亟待解决的重大理论与现实问题。致密油成藏机理涉及的重要问题较多，首要解决的一个关键问题就是储层致密与油气成藏的关系，即储层先成藏后致密、先致密后成藏还是边成藏边致密，目前尚未公认观点。

近年来，尽管我国一些学者研究了致密储层超微观孔隙空间中流体运移的动力、流动方式、运移途径、流动状态等流动规律，取得了一些重要成果，比如认识到致密储层与常规油气储层不同。致密油储层储集空间以低孔特低渗透系统的纳米级孔隙结构为主，毛细管压力大，浮力不起主要作用，流体运移主要靠源储压力差（烃源岩中由于热力生烃增压作用、欠压实、黏土脱水等产生的异常高压与储层中的毛细管力之差）提供动力，且流体在致密储层中流动不符合达西定律。也就是说，在致密油储层的纳米级微观孔隙系统中，流体运移动力、流动方式、运移途径、运移相态、富集场所与常规储层的毫米级或微米级储层空间完全不同。

在以纳米孔隙为主的孔喉网络体系中流体的微观流动机理、渗流规律仍不清楚，这使得对应于纳米级孔喉储集空间中油气的流动机制、赋存状态及最终可动用程度，成为致密油勘探生产最为关注的重大科学问题：（1）在什么样的动力作用下，烃源岩中生成的石油为什么能够在致密储层超微观的微米—纳米孔喉系统大面积地短距离运移，并在其中大范围地富集起来，形成连续型富集的致密油藏？其运移的动力、相态、方式、路途是什么？即石油流体在致密储层微米——纳米多尺度孔喉系统中流动、富集的机理是什么？符合什么样的流体渗流规律？（2）在致密储层微米—纳米多尺度孔喉系统中是否存在阻止流体继续流动的下限条件？如果有，那么控制致密储层微米—纳米孔喉网络体系中流体耦合流动下限的主要地质因素是什么？致密油储层中流体流动的物性下限是多少？

由于致密油复杂的孔喉网络结构和“神奇”的超微观纳米效应，使得致密油研究具有很强的探索性和挑战性，比如：（1）超微观空间：致密油赋存于微米—纳米的超微观孔隙空间中，使得常规的技术与手段难以有效进行致密油赋存状态、孔隙结构、孔喉网络体系等关键现象的观察和分析，必须采用高精尖的先进纳米技术；

（2）难以预测的纳米效应：在纳米级孔隙系统和孔喉网络体系下，流体的流动与聚集会产生特殊的纳米效应，使得致密油运移聚集特征和机制充满神秘性和不确定性，油气在微米—纳米级多尺度孔喉系统中的生成、吸附、解析、扩散、聚集与采出等重大理论问题研究难度巨大；

（3）复杂的控制因素：有复杂的宏观地质因素如构造、沉积、成岩及其演化，又有复杂的微观因素如孔隙结构、孔喉网络、微观渗流特征、流体运移动力与阻力、复杂的多相共存关系等等，使得研究的结果充满不确定性和风险性。

在纳米级（孔喉直径小于1μm）孔喉中流体与周围介质之间存在巨大的黏滞力和分子作用力，一般条件下，流体不能自由流动，形成“滞留”，即使改变温压条件也仅能以分子或分子团的状态进行扩散，如粉细砂质岩、页岩、黏土等非常规致密层的孔喉即属该种类型，需用纳米技术开采。常规油气藏储集体发育毫米级或微米级孔喉介质，毛细管阻力较小，符合达西渗流规律。油气从烃源岩排出后，经浮力驱动发生二次运移，通过一系列输导体系，在相对独立的常规圈闭（在相对低势区）富集成藏，具有明确的圈闭度量要素，浮力作用下油气“渗流”或“管流”成藏是常规油气的根本特征。而在纳米级微观孔隙系统中，流体的驱动力、流动方式、运移途径、富集场所与毫米级或微米级储层空间完全不同。

贾承造院士等研究发现，中国致密油主要发育纳米级微观孔喉网络体系，兼具生、储、盖等多项功能，其形成机制明显不同于传统油气圈闭成藏。相对于孔隙度和渗透率，孔喉尺寸大小和分布是决定储集层储集能力和渗流能力更直接的参数，油气水在纳米孔喉中渗流能力差，相态分异难，超微观储集空间体系中强大的毛管压力限制了浮力在油气富集中的作用，油气被滞留吸附，主要依靠超压驱动，油气在源储压差的作用下就近发生层状运移，运移距离短但排烃效率高。运移动力以烃源岩排烃压力为主，受生烃增压、欠压实和构造应力等控制，富集阻力主要为毛细管压力，二者耦合控制含油气边界，致密油运移以渗流扩散作用为主，借助源储共生的地质条件，油气发生短距离运移。这样，就决定了致密油大面积连续型或准连续型富集的根本特征。

致密油连续型纳米孔喉油气的提出，突破了常规储层物性下限与传统圈闭找油的理念，要寻找大面积展布的非常规储集体，关键在于弄清大规模纳米孔喉储层的致密背景与油气生成、排聚（强调全过程、连续性）过程的时空匹配。

可以说，大面积分布的微米—纳米级孔隙结构和孔喉网络系统是致密油储层最基本特征，孔隙结构决定致密油的储集性能，而孔喉连通体系决定其低孔-超低渗的物性和特殊的流体运聚、富集机理，流体流动的物性下限决定了致密油运移的最大距离和聚集最大边界；因此，研究致密油孔喉体系及其流体流动机理、流动下限具有特别重要的意义，而恒速压汞、纳米-CT及高分辨率场发射扫描电子显微镜技术等则是精细刻画和系统表征致密油储层微米—纳米级多尺度微观孔喉结构和孔喉系统及其流体非线性流动特征、流动下限最有效技术方法。

由于对致密油的研究刚刚开始，致密油储层微米—纳米孔隙结构、孔喉体系及其流体流动机制的研究尚处于起步阶段，对致密储层中的流体运移、富集机制的认识多为主观推断，极大制约致密油理论发展与勘探开发进程，迫切需要加大研究力度。

我们准备好了吗？

美国致密油勘探开发的成功给我国致密勘探开发带来启发和希望。

由于致密油的研究起步较晚，致密油的概念近两年才在国内得到广泛的接受和采用。勘探实践证实，致密油资源在中国广泛分布：包括鄂尔多斯盆地三叠系延长组、准噶尔盆地三叠系芦草沟组、四川盆地中一下侏罗系、松辽盆地白垩系青山口组一泉头组，都发现丰富的致密油资源。江汉、酒泉、三塘湖、泌阳等盆地或坳陷也证实存在致密油资源，据我国石油专家贾承造院士等人的预测，中国主要盆地的致密油分布面积达20×104km2，地质资源总量为106.7×108～111.5×108t，可采资源量为13×108～14×108t，勘探开发潜力巨大，是最具有潜力的能源接替领域之一，主要分布在鄂尔多斯、准噶尔、松辽、渤海湾和四川等盆地中，是未来勘探开发的重点。

针对致密油运聚成藏的非常规机理，应该采用先进的纳米科技理念来指导研究思路。实际地质观察包括野外地质考察和室内岩芯观察描述两种工作。两者均是最直接、最方便观察和研究致密油源储共生关系的有利场所，通过岩芯描述和实地观察致密油源储地质剖面，并进行取样分析，可以获得不同类型致密油源储共生组合类型的第一手资料，为致密油源储共生组合划分与研究、致密油储层微观孔隙结构的分析、孔喉网络系统的总结提供依据。

微米—纳米级多尺度孔喉连通系统是致密油大面积短距离运移、富集的根本特征和原因。将纳米科技的理念引入致密油的研究是致密油理论发展与实践必然趋势。微米-纳米级孔喉连通网络决定了非浮力作用下油气原位滞留和短距离扩散运聚的机理，利用纳米技术、加强油气在纳米孔喉系统中的生成、吸附、解析、扩散和富集能力等油气系统的研究具有重要意义。纳米级孔隙系统的发现，改变了微米级孔隙是油气储层唯一微观孔隙的传统认识，为认识常规油气局部富集，非常规油气连续富集的地质特征、研究连续型油气富集机理、增加资源潜力具有重要的科学意义。运用纳米理念进行致密油运聚成藏研究，应该是今后致密油研究的发展方向。

分析测试手段的应用主要是针对致密油特殊的源储共生关系及普遍发育的微米—纳米孔喉系统，采用恒速压汞以及先进的纳米-CT三维无损扫描成像、高分辨率场发射扫描电子显微镜等尖端技术来系统刻画和研究致密油储层孔隙结构、孔喉网络系统、致密油赋存状态、模拟流体流动、运移动力、相态、路径，寻找致密油储层微米—纳米孔喉网络体系中流体耦合流动规律，揭示流体运移、富集机理。其中压汞毛管压力曲线法可定性、定量的研究储层孔隙结构、评价储层的储集性能，可获得微米—纳米孔喉系统的各类参数，包括反映孔喉大小的最大孔喉半径、孔喉半径中值等，反映孔喉分选性的分选系数、孔喉歪度和孔喉丰度等，反映孔喉连通性的渗透能力的排驱压力、压力中值和驱油效率等。纳米-CT三维无损扫描成像技术可获得致密油储层的微米—纳米级孔隙结构、孔喉网络、致密油赋存状态、颗粒表面结构、构造及物性参数等，为致密油储层流体流动机理奠定基础。

将实际地质观察描述与分析测试相结合，可以将宏观地质现象研究与微观地质特征精细刻画有机结合起来，有助于更好地总结致密油源储共生关系、精细刻画储层孔隙结构与孔喉网络特征以及流体在微米—纳米孔隙结构与孔喉网络体系中的耦合流动规律等。

典型实例剖析指以已证实的致密油藏为对象，开展不同类型源储组合的致密油运移、聚集与富集条件、过程研究，从宏观上总结其成藏与富集模式，为下一步进行致密油储层微观孔隙结构、微米—纳米孔喉网络输导体系及其流体耦合流动、富集机理模拟实验提供良好的实验模型。

微米—纳米孔喉网络体系中流体流动的机理十分复杂，不仅要从理论上进行研究，模拟实验也是重要的研究手段，目的是揭示在实验条件下致密油不同源储组合类型储层的微米—纳米孔喉系统中流体运移、富集的路径、方式、相态和流动规律等，为机理性解释提供实验依据。