高分子材料在农业中的应用范文
时间：2023-12-14 17:39:29
导语：如何才能写好一篇高分子材料在农业中的应用，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。
篇1
1.前言
随着社会的发展，我国的科技有了崭新的发展机会以及广阔的发展平台，高分子材料科学也处速发展的状态。经过多年的发展，高分子材料已经在我国市场上的多个领域得到了十分广泛的应用。值得一提的是，合成高分子材料凭借着其独特的优良性质以及相对良好的使用性能，在市场上已经占据了比较重要的地位。伴随着时代的持续发展，人们对新型高分子材料也相应的提出了更高的要求，因此，为了适应人类的需要，对新型高分子材料的研究便十分重要。
2.高分子材料简述
高分子化合物是高分子材料的组成基础，构成高分子化合物的基本成分是聚合物。所以，高分子材料所具有的性质便是其构成基础聚合物所具有的性质了，其含有的主要材料所具有的特性，便是这种高分子材料的特征性能。目前，高分子材料和无机非金属材料以及金属材料是在当前的市场上应用的材料主体，是应用性材料科学的主要内容。在三者当中，属高分子材料最受欢迎，由于其优良的性能得以广泛的应用，在整体的新型材料的市场上都占据着重要的地位。在全球范围内的材料市场上，高分子材料的发展一直都没有停止，反而是以高速的发展形态展现在人类的面前。例如，合成树脂的数量在十年之内几乎增加了一百倍，高分子材料的飞速发展，给人类的生活带来了极大的便利以及翻天覆地的变化。塑料便是一种典型的高分子材料，塑料的用途广泛，传统的木材和水泥的年产量加起来也远远没有塑料的产量高。合成橡胶的产量也大于天然橡胶的产量，合成纤维一年的产量几乎达到了羊毛和棉花等人造纤维或者天然纤维总产量的二倍之多。还要合成树脂的发展等等。但是，即使高分子材料在我国取得了很大的研究进展以及生产应用，但是相比于世界上的发达国家，我国的科技仍然是较为落后，与各大发达国家存在着较大的距离。
高分子材料于一九三零年问世，至今已经发展了将近九十年的时间。但是一直到二十世纪末期，高分子材料才正式收到人类的重视和研究。科技处于不断的进步当中，人类对新型高分子材料的需求也在不断增加。例如大家都熟知的纳米材料，纳米高分子材料是一种聚合物基材以及纳米微粒的复合材料，这种材料具有独特的优良性质，在研究纳米材料的时候，要以其潜在的性质为依托，寻找最有效、迅速的开发方式。
2.新型高分子材料的应用概述
高分子材料作为材料市场的后起之秀，发展速度十分迅速。并且在整个材料市场上的应用十分广泛，在各行各业，在我们生活中的各个角落都能见到高分子材料的身影。例如在功能材料方面随处可见高分子材料，在结构材料方面高分子材料也表现出其难以比拟的优势。新型高分子材料的主要分类为：光功能材料和高分子分离膜，高分子复合材料以及该分子磁性材料。所谓光功能材料即是指这种材料能够对光进行吸收和转换，或者透射和储存。所谓高分子分离膜材料，其本身是一种薄膜性质的材料，即是利用高分子材料来制作成的一种具有半透性质的过滤膜，它的典型特征是选择透过性。这种材料对环保工作等做出了重要贡献，并且分离效率高，使用条件好。所谓高分子复合材料是指有多种具有不同的性质的物质所复合而成的多相材料。这种材料聚集了多种材料的特征，优势十分明显，例如复合材料能够同时具备耐高温和高强度等多种优点。所谓高分子磁性材料是指磁性材料于高分子材料的一种复合形式，也属于高分子复合材料的一种。这些新兴的高分子材料已经渗透进了人类生活的各个领域，在医疗行业以及工业行业都做出了重大的贡献
3.举例说明新型材料在农业领域的应用
科技的进步无疑大大促进了农业的发展，我国是一个农业大国，新兴材料在农业领域的应用，对促进农业的发展发挥了很大的作用。
在我国农业以及工业的生产领域，木塑复合材料的应用十分常见，木塑复合材料大多应用在农业领域，这种高分子材料具有以下优点：韧性好，较高的强度，可再生性好并且能够耐腐蚀。因此，木塑复合材料能够在一定程度上取代传统的钢铁材料，故在我国农业领域具有广泛的应用前景。在我国大片的庄稼地中，大量存在着秸秆这种新型材料，我国对秸秆加以利用的研究已经投入了很大的精力。秸秆用于沼气发电，秸秆用于提取纤维素制作高能燃料等，将秸秆作为一种重要的新型材料仍然需要研究。部分农作物的生长需要在温室中进行，因此温室大棚便是农业领域当中的必需品。新型温室大棚保温材料能够在白天充分吸收阳光，并自动进行恒温工作的处理，在夜晚能够使大棚内维持同样的温度和空气中的湿度。这种采用新型温室大棚保温材料的温室能够使植物自然生长，提高了农业产量和质量。对于温室材料的研究，最主要的研究性能便是其保温性能。新型温室保温材料的研究意义重大。
4.新型材料的发展前景
我们现在共同的目标是可持续发展，新型材料的开发能够满足人类对可持续发展目标的推进，新型材料能够凭借其优良的性能以及可重复利用的特点为人类社会的发展做出重要贡献。但是，我们要时刻铭记，新型高分子材料的发展要坚持以下原则：首先，新型高分子材料的使用不能对环境产生污染，其次，新型高分子材料要尽量追求成本低廉，能够满足大部分人的需求。目前我国所研究出的新型高分子材料大多价钱昂贵，因此，寻找廉价的基础材料作为高分子材料的生产成本至关重要，原材料的选取和加工工艺的选择都是未来新型高分子材料的研究重点问题之一，人类也从未停止过对新型高分子材料的探究工作。同时，要对新型高分子材料进行宣传，让大家都有所了解，才能提高高分子材料的利用率。最后再次强调，不能以牺牲环境为代价去发展新型高分子材料，才能让这种高分子材料对我们的社会发展发挥重要的作用。
参考文献：
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关键词：高分子材料；功能；研究现状；发展前景
前言
在我们的日常生活中，材料随处可见，材料的发展水平直接影响我们的生活质量。高分子材料在我们日常生活的应用中拥有很多的优势，与现代化生产非常吻合，同时它也产生了很高的经济效益等，因此它在工业上发展的十分迅速。在过去，20世纪60年展起来的功能高分子材料是属于那时的一个新兴领域，这个新兴领域同时渗透到能源和电子以及生物三大领等。而如今，21世纪的科技不断创新，也有了新型有机功能高分子材料，它们在人们的生产和生活中扮演着一个越来越重要的角色。
1 功能高分子材料的定义
功能高分子材料是指同时兼顾有两种性能的复合高分子材料，性能一：传统高分子材料的所体现出来的性能，性能二：某些特殊功能的基团所体现出来的性能。一般说来，具有传递信息、转化能量和贮存物质作用的高分子及其复合材料为功能高分子材料，或者还可以理解为具有能量转换的特性、催化特性、化学反应活性、磁性、光敏特性、药理性、导电特性、生物相容性、选择分离性等功能的高分子及其复合材料，同时还具有原有力学性能的基础。
2 功能高分子材料的工程实际应用
目前，在工程上应用较广泛而且具有重要应用价值的一些功能高分子材料主要分为以下几种：光功能高分子、液晶高分子、电功能高分子、吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、医用功能高分子、环境降解功能高分子、高分子功能膜材料等。下文中具体从这几方面阐述：
（1）光功能高分子材料。指在光的作用下能够产生物理变化，如光导电、光致变色或者化学变化，如光交联、光分解的高分子材料，或者在物理或化学作用下表现出光特性的高分子材料。光功能高分子材料主要应用在电子工业和太阳能的开发利用等方面。
（2）液晶高分子材料。液晶高分子是一种新型的功能高分子材料，它是分子水平的微观复合，由纤维与树脂基体在宏观上的复合衍生而来，也可以理解为在柔性高分子基体中以接近分子水平的分散程度分散增强剂（刚性高分子链或微纤维）的复合材料。强度高、模量大是液晶高分子材料的主要特点，它在复合材料、纤维和液晶显示技术等方面的应用非常广泛。
（3）电功能高分子材料。电功能高分子材料主要表现为在特定条件下表现出各种电学性质，如热电、压电、铁电、光电、介电和导电等性质。根据其功能划分，主要包括导电高分子材料、电绝缘性高分子材料、高分子介电材料、高分子驻极体、高分子光导材料、高分子电活性材料等。同时根据其组成情况可以分成结构型电功能材料和复合电功能材料两类。电功能高分子材料在电子器件、敏感器件、静电复印和特殊用途电池生产方面有广泛应用。
（4）吸附分离高分子材料。吸附分离功能高分子按吸附机理分为化学吸附剂、物理吸附剂、亲和吸附剂，按树脂形态分为无定形、球形、纤维状，按孔结构分为微孔、中孔、大孔、特大孔、均孔等，吸附分离功能高分子主要包括离子交换树脂和吸附树脂。
（5）反应型功能高分子材料。反应功能高分子是有化学活性、能够参与或促进化学反应进行的一种高分子材料。它是将小分子反应活性物质通过共价键、离子键、配位键或物理吸附作用结合于高分子骨架，主要用于化学合成和化学反应。
（6）医用功能高分子材料。在生物体产生生理系统疾病时，一些特殊的功能高分子材料有对疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的作用，此类特殊的功能高分子材料称为医用功能高分子材料。一般来说，医用功能高分子材料多用于对生物体进行疾病的诊断和疾病的治疗以及修复或替换生物体组织或器官和合成或再生损伤组织或器官，具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用，在医疗方面被广泛应用。
（7）环境降解高分子材料。高分子材料在发生降解反应的条件有许多，如机械力的作用下发生的降解称为机械降解，此外在化学试剂的作用下可发生化学降解，在氧的作用下可发生氧化降解，在热的作用下可发生热降解，在光的作用下可发生光降解，在生物的作用下可发生生物降解等。具有此类功能的高分子称为环境降解高分子材料。
（8）高分子功能膜材料。高分子功能膜是一种具有选择性透过能力的膜型材料，同时也是具有特殊功能的高分子材料，一般称为分离膜或功能膜。使用功能膜分离物质具有以下突出的优点：具有较好的选择性透过性，透过产物和原产物位于膜的两侧，便于产物的收集；分离时不发生相变，同时也不耗费相变能。从功能的角度，高分子分离膜具有识别物质和分离物质的功能，此外，它还有转化物质和转化能量的其它功能。利用其在不同条件下显出的特殊性质，已经在许多领域获得应用。
3 功能高分子材料的发展前景
人类赖以生存和发展的物质基础离不开材料，材料的发展关系到社会发展和国民经济以及国家的安全，同时也是体现国家综合实力的重要标志。高新技术和现代工业发展的基石离不开高分子材料，国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要保证同样也离不开高分子材料。而功能高分子材料由于其优越性，使得其在材料行业中发展迅速。
未来材料科学与工程技术领域研究的重要发展方向离不开功能高分子材料，材料、信息和能源理所当然的被评为新科技革命时代的三大根基，信息和能源发展离不开材料领域中功能高分子材料作为它们物质基础所起到的重要作用，新型功能高分子材料的研究与发展主要取决于现代学科交叉程度高这一特点。在传统的三大合成材料以外，陆陆续续又出现了具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料以及功能高分子膜，同时也出现了生物高分子材料，隐身高分子材料等许多具有特殊功能的高分子材料，与此同时功能高分子材料的发展速度依然保持着加快的状态，显然它们对新技术革命影响非常之大。这些新型的功能高分子材料在我们的尖端科学技术领域和工农业生产以及日常生活中扮演着越来越重要的角色，21世纪人类社会生活必将与功能高分子材料密切相关。
4 结束语
功能高分子材料是一门研究高分子材料变化规律以及实际应用技术的一门学科，在高分子材料科学领域中的发展速度是最快的，同时也是与其它科学领域交叉最为密切的一个研究领域。它是以高分子物理、高分子化学等相关学科为基础，同时与物理学和生物学以及医学密切联系的一门学科。因此学习这门学科能让我们很好的将高分子学科的知识综合运用起来，进而使我们对高分子学科有更深刻的认识，让我们受益匪浅。
参考文献
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篇3
关键词： 高分子化学 高分子物理 生物功能材料 教学探索
高分子化学和高分子物理是高分子科学相关专业的专业基础课。在专业课程设计中，一般两门课程独立设置，其中各占有48到72学时不等。我校的生物功能材料专业开设了高分子方面的课程，其中高分子化学与物理是该专业的专业基础课。根据该专业特点，生物功能材料涉及领域较广，从无机陶瓷材料到有机高分子材料都有涉及。该专业学生只需掌握有关高分子化学和高分子物理的基本理论知识和应用技能，因此我们开设了高分子化学与物理课程，所设学时为56学时，开设时间安排在二年级下学期，为三年级开设《高分子材料化学》等课程打下一定基础。该课程内容涉及高分子材料的合成与实施方法，高分子材料的结构、性能、成型加工及其应用，是一门多学科交叉、实用性很强的学科。根据该课程具有涵盖内容广，物理化学和有机化学知识运用较多等特点，这样有限的课时设置就给授课带来了一定困难，导致学生在理解和应用本课程知识方面具有一定难度。另外，我校该专业物理化学课程设置在二年级下学期和三年级上学期，其中物理化学反应动力学部分讲授时间较晚，这也给高分子化学与物理的授课带来了一定困难。那么如何在有限的学时内系统地讲授高分子学科基础知识，是本文需要重点探讨的问题。
1.选择教材，合理安排教学内容
受授课学时的限制，我们选用的教材是化学工业出版社出版的《高分子化学与物理基础》，由魏无际等主编。该教材系统地阐述高分子化学与物理的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法，教材内容全面，难度适中，比较适合生物功能材料专业的教学要求。针对课时较少的现状，我们对教学内容进行了合理安排。对于高分子化学部分，重点讲解高分子的基础概念、缩聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、阴离子聚合等内容，自由基共聚合、阳离子聚合、配位聚合等可较简单讲解，聚合物的化学反应章节主要由学生自学。这样既保证了学生能够掌握高分子化学的基本概念及反应，又没有因为课程过难给学生造成学习困难。对课程中的某些内容，例如聚合动力学的推导，在物理化学中化学动力学部分还没讲解的情况下，我们在教学中不要求学生记住所有推导和公式，仅提出聚合动力学基本知识，引导学生自己进行动力学推导。对于高分子物理部分，我们重点讲解高分子的结构、高分子的分子运动、力学状态及其转变，简单讲解高分子固体的基本力学性质、高分子溶液的基本性质章节，对高分子电学、热学和光学的基本性质章节主要由学生自学。这样课程的安排，重点讲解能够加强学生对高分子学科基本知识的掌握；简单讲解能够扩大学生的知识面、引导有科研需求的学生课下加强该部分内容的掌握；自学部分主要为了深化学生对高分子学科知识的理解。重点讲解、简单讲解与学生自学相结合的教学方法，突出了本课程重点、拓宽了学生知识面，克服了高分子学科教学中内容多、概念多、数学推导多等难于克服的难点。
2.理论联系实际，提高学生学习兴趣
高分子化合物广泛存在于日常生活中，如穿着用的化学纤维、自然界存在的棉、麻、丝绸等，食品行业中的蛋白质、淀粉、纤维素，建筑行业中用的涂料、各种高分子管材、胶黏剂、有机玻璃，行驶工具中应用的橡胶、工程塑料、增强纤维等。高分子科学在人们的日常衣、食、住、行中发挥着极其重要的作用，其是一门应用基础型的学科。高分子化学与物理的教学，单纯的讲解很难引起学生的学习兴趣，教学效果不显著。为提高学生学习兴趣，我们在讲解基本知识的同时，注重理论和实际相结合，列举了大量实例。例如讲解缩聚反应时，对涤纶、尼龙等一些重要的缩聚物的生产原理进行了重点讲解，对聚乳酸生物材料进行了系列概述，包括其生产方法、原理和应用等；自由基共聚合部分，讲到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS树脂）、丁苯橡胶（SBR橡胶）等一些著名共聚物和常见聚烯烃产品及它们的制备原理、主要性能和用途。其中举例聚四氟乙烯（PTFE）用于流量泵、反应釜内衬和搅拌棒外面涂层，聚氯乙烯（PVC）用于各种集成吊顶和各种垃圾袋等。在高分子发展史中，讲授诺贝尔奖成果和获得者的发明典故，例如电高分子的发现、齐格勒-纳塔催化剂的发展，以增强课堂的趣味性；讲述了第二次世界大战期间高分子的发展典故。此外，让学生翻看塑料水杯的材质、衣服标签让学生认识各种标志上一些材质的名称，指出我们的水杯、服装由哪些合成高分子构成，并讨论目前常用的化学纤维名称和聚合原理；通过举例讲解方式，激发学生自主学习兴趣。
3.多媒体与板书教学方法相结合，提高教学质量
高分子化学与物理基础课程知识面广，其涵盖了高分子化学、高分子物理、高分子加工等方面内容。该课程教学信息量大、理论性强，学生理解相对比较困难。因此，我们在教学过程中注意多种教学形式相结合，提高教学质量。课堂主要采用多媒体教学方式，同时辅以板书讲解，取得了不错的教学效果。利用多媒体教学方法既能够将理论的知识直观体现出来，又能够将难于理解的教学内容形象地展示出来，这样可以使学生更容易理解所学内容。例如，在讲解配位聚合时，利用动画演示双金属活性中心机理和单金属活性中心机理中单体分子的插入过程与链增长过程；自由基聚合实施方法中，利用制作动画模拟悬浮聚合和乳液聚合过程中单体的分散过程，高分子物理中拉伸对高分子结晶形态的影响、动态黏弹性模型，等等。通过多媒体的运用，可以使抽象的教学内容具体化，有效提高学生学习的趣味性。多媒体课件也会存在一些缺陷，比如讲课节奏过快，学生难以吸收；教师过于关注幻灯片屏幕，减少了和学生的交流互动，等等。在实际教学过程中，还应注意和板书的有效结合，对重点知识内容采用板书的形式进行讲解，取得了不错的效果。
4.网络教学方法的运用
针对多媒体教学存在讲课节奏过快，学生难以吸收等缺陷和板书教学进度缓慢等特点，对重要章节，我们采取课堂与课下网络教学相配合的方法。网络教学在原来多媒体教学基础上，对教学过程和教学内容提供了全面支持。目前学校构建了一个比较完整的网上教学支撑环境，提供多媒体录播室进行教学视频的录制，最后把课件与录制视频统一上传到网络教学平台。网络教学有许多传统学习方法无可比拟的优点，例如学生学习自主性增强，真正发挥学习的主观能动性，学生学习在时间和空间上少了许多限制，学习的探究性更加深入。另外，网络背景下学生在获取不同的资源时可以进行比较，相互之间取长补短，知识面更广。随着现在网络技术的发展，学生可以在宿舍、教室和学校多媒体教室通过网络对课堂内容进行学习。网络教学方法的运用，大大弥补了课堂多媒体课件存在一些不足，大大提高了教学效率。
5.开展互动式教学，发挥学生的学习主动性
教学是教师和学生的共同行为，学生是课堂的主体，教师是学生学习知识的引导者。目前高校教学方式偏重以教师“教”为主，忽视了学生“学习”的主动性，学生始终处于“被动学习”地位。这样的“被动学习”，导致学生具有学习压力大、心理负担重等特点。针对这一现状，我们采取课堂互动的教学方式，包括师生提问、讨论和学生上讲台相结合的方式进行教学活动，取得了一定效果。比如在下课前教师先提出下一节课的预习内容，提出一些讨论问题，例如在讲述缩聚反应时，提出不同聚合时间获得聚合物分子量是否相同、什么样的单体能够发生缩聚反应、什么样的单体能够获得支化的高分子等问题。让学生通过查阅资料，自己寻找答案，并在下次课堂上让学生进行讨论，然后教师补充。这样既提高了学生的学习思考能力，又增强了学生的学习主动性，提高了学习兴趣。另外，我校为农业院校，虽然学习《高分子化学与物理课程基础》课程的学生是非农业专业，但是部分学生毕业后或许从事涉农相关服务业。考虑到此种情况，我们在授课内容安排上，对目前农业应用的高分子材料和高分子在农业方面的潜在应用进行了讨论，给他们提供了创造性思维。比如在讲自由基聚合章节时，我们就对强吸水树脂的制备现状和发展前景，主要针对其在农业生产中的应用进行了讲述，对高分子薄膜在农业中的应用及带来的“白色污染”与应对措施进行了讨论。通过这样的讨论，我们锻炼了学生分析思考问题的能力，这为学生工作与科学研究的创新思维形成打下了基础，提高了学生的学习积极性和学习兴趣，加深了对本课程的理解。
6.结语
通过对本校生物功能材料专业《高分子化学与物理基础》课程教学中的一些课程设计特点、面临的问题及目前采取的措施进行了总结。《高分子化学与物理基础》虽然是一门专业基础课，但其理论性强、概念抽象难懂，如何让学生在掌握该课程基本理论的同时，调动学生的学习积极性，培养学生的自主学习能力和创新意识，是教学工作中需要不断探索的问题。我们将在总结已有教学经验的基础上，继续对本课程教学方法的改善与创新进行探索，以提高该课程的教学质量。
参考文献：
[1]魏无际，俞强，崔益华.高分子化学与物理基础（第二版）.北京：化学工业出版社，2011.
[2]黄海霞.应用化学专业《高分子化学与物理》课程教学探索.广州化工，2013，41（12）.
篇4
高分子是一门与日常生活和工农业生产实践联系非常紧密的实用科学，传统的《高分子物理实验》课程教学过程中所使用的实验试剂往往与实际生活脱节，导致学生在学习过程中对该课程产生一定的距离感，实验热情不足［6］。为了提高学生在进行高分子物理实验时的兴趣和积极性，我们在实验教学过程中紧密联系实际，力求使知识与生活相结合。例如，在“电子拉力机法测定高聚物的应力－应变曲线”教学过程中，让学生先行准备生活中典型的纤维、塑料和橡胶等材料若干种，在进入实验室之前，学生对自己准备的实验材料的性能已有一个模糊的认识。在进行具体实验之前首先提出一个启发性的问题:在日常生活中，我们常用脆韧和软硬等词描述材料的性能，这些性能与本实验中的应力－应变曲线有何联系?学生将带着这些问题开始实验，以此激发他们的求知欲和学习兴趣，通过具体实验结果来验证其理论课程中学到的知识，使其对典型的聚合物机械性能指标等基本概念和基本实验方法的掌握更加深入，避免了“操作工”式的实验教学模式［7］，有力地促进理论教学成效，也加深了对本专业的了解与热爱。在教学过程中，教师的“教”与学生的“学”是不可分割的，需要教师和学生双方配合。我们在教学过程中鼓励学生大胆质疑，采用讲授、提问和讨论相结合的互动式教学方法［8－9］。例如:在讲解“差示扫描量热法分析聚合物的特征转变温度”时，让学生首先自行分组讨论，一些高分子材料在不同季节具有明显不同的使用性能，其间的原理是什么?在讨论的过程中引导学生将这些实际问题与聚合物玻璃化转变温度等基本概念联系起来。学生的实验兴趣和学习主动性提高后，其最终实验教学效果将得到有效加强。
2改革实验评价体系
传统的实验课程成绩主要以学生上交的实验报告为依据，这种评价方式存在较大的弊端。实验教学相对于理论课程有其独特性，由于实验过程中存在较多的不确定性，同一个实验项目，可能不同的学生会做出不同的实验结果，很难仅仅通过最终结果来判定其优劣。甚至，有少数同学的实验报告存在抄袭现象，若仅以实验报告为依据，其最终成绩可能高于一些认真做实验的同学。这些“唯结果论”造成的不良现象将给学生带来消极的影响，并打击其实验积极性和主动性。实验课程的主要目的应为培养学生解决实验过程中遇到的问题和合理分析实验结果的能力，因此，我们认为实验过程和实验后的思考与总结比实验过程更为重要［10］。基于此，我们建立新的评价机制来考核学生，其最终实验成绩由以下几部分组成:(1)实验前查阅文献资料，预习实验并制定实验计划;(2)实验过程中对仪器设备的的操作熟练程度和原始数据记录情况(此部分作为重点考察内容，突出和强调学生对基本实验技能的掌握情况);(3)分析实验结果，解释实验现象;(4)总结实验，阐述实验心得与体会。这种评价体系更加符合独立学院“培养高级应用型专业人才”的特点，可综合考量学生对理论知识的掌握程度和具体实验的能力，并培养其认真踏实的学风和严谨求实的科学精神。
3完善教学体系
篇5
关键词：智能高分子凝胶；机械设备；化学阀；药物释放
1智能高分子凝胶的定义
智能高分子凝胶的含义是在溶剂之中其溶胀并且具有大量的溶剂并且不溶解的智能聚合物[1]。
2智能高分子凝胶的分类
2.1单一响应类型的智能凝胶
2.1.1温度敏感型凝胶
温度敏感性凝胶一般是N-取代的丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺或者类似的聚合物单体的合成。智能高分子凝胶的温度敏感型溶胀性质和收缩性质是非常剧烈的依托于温度的变化，通常在非常低的温度和高膨胀性能下，在非常高的温度下膨胀的程度非常低[2]。金曼蓉等[3]开发5种聚-N-烷基丙烯酰胺凝胶温度敏感的系统来研究这些凝胶的相变特性。
2.1.2 pH敏感型水凝胶
这种高分子凝胶溶胀或溶胀过度是由pH值的产生变化而变化。一般情况可以简单来说，具有非常优良的pH响应性的高分子水凝胶是由交联程度非常高的的大分子网络结构构成，其中当然含有具有酸性（或碱性）基团，这些基团伴随介质pH值得变化，离子强度也会发生剧烈的变化，这些类别的基团的离子化反应一定会发生或者导致具备有氢键的大分子链段之间的剧烈解离，这必将导致高分子凝胶溶胀体积不断剧烈改变[4]。
2.2双重响应智能水凝胶
2.2.1温度敏感、pH -敏感型水凝胶
此种类型的”杂交型”高分子凝胶是近些年来科学家们研究非常多的，为了能够让智能高分子凝胶具备有pH敏感的特性，就是需要通过酸性单体，例如丙烯酸、甲基丙烯酸胺基乙酯来合成和生产高分子凝胶。Hoffman 等人将刺激吲哚美辛包封药物在胃pH值为1.4的温度水凝胶中，只有少量的药物释放，但在pH=7.4，药物则快速释放。
2.2.2热敏感、光敏感型水凝胶
相位变换机理分别有两种类别：第一，利用紫外线的电离作用，例如热响应异丙基戊烯酰胺以及光敏分子合成高分子凝胶，它可以通过用紫外光电离，引起肿胀在32 ℃凝胶体积相变，当紫外线屏蔽时可逆的不连续凝胶收缩答复。第二，吸收聚合物局部温度升高，作为IPAAM和叶绿酸的网络中构成凝胶，它响应于可见光，以产生相变，此时由于光致聚合物的温度上升，显示出凝胶体积收缩的相变，而当没有光照与在32 ℃环境下凝胶体积伴随温度连续变化 。
2.2.3磁性、热敏感型水凝胶
丁小斌等[通过利用分散聚合，以及在醇/水环境中，以及存在Fe3O4磁感性流体下，苯乙烯与异甲基丙烯酰胺共聚反应生成了Fe3O4/P（ST- IPAM） 微球，这种微球除了比一般性质磁性微孔小球反应快速，以及普通磁分离特性之外，同时具备热特性[5]。
3 智能高分子凝胶的应用
3.1机械设备
智能高分子凝胶纤维收缩与膨胀性质是一类把化学能转变为机械能的重要方法，这可利用其性质来研发人工肌肉与调节器。利用变化溶剂条件的方法，并且根据胶原纤维的收缩性质以及松弛性质开展实验，近些年的研究成果表明凝胶发动机的效率伴随着机器负载和交联程度的改变来产生变化的。
3.2化学阀
通过智能高分子凝胶在某个强度电场之下发生收缩的原理，科学家提出了“化学阀“的设想。在一个圆环之上固定住多孔性质的高分子凝胶薄膜，若产生电场时，膜必定收缩。因为膜边缘固定住了，因此膜边缘上小孔的半径必定增到，所以液体之中的分子和微小离子能够通过。若电场消失，高分子凝胶必定因为溶胀而让孔半径降低，液体就不会通过。利用控制电场，高分子凝胶膜的孔半径就能精确的控制，利用有选择性通过粒子，从而实现分离物质。
3.3溶剂提纯
若高分子凝胶从收缩状态向着溶胀状态溶胀，可以大量吸收溶剂或者水，一直到最后的溶胀速率决定于溶剂.并且在混合的溶剂环境下，吸收速度由溶剂分子的化学连接结构和分子间所决定，高分子凝胶的吸收率伴随溶剂的分子量的上升而减小。此种选择性的吸收拓展了利用智能高分子凝胶在水之中萃取溶剂的一种方法。
4.展望
企业的发展战略目标是成为全国领先的智能型高分子材料研究开发及生产机构，除开发系列地铁盾构机掘进材料外，还希望将智能高分子用于生物活性成分的控制释放领域，例如我们希望利用此类材料在酸性条件下收缩的特性将胰岛素包埋，使其顺利通过胃部器官，达到在肠道释放的目的，从而为口服胰岛素的开发提供可能；我们还希望将该技术应用于农业科技，开发价格合理，效果突出的控释肥料。
参考文献
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[5]丁小斌，孙宗华，.热敏性高分子包裹的磁性微球的合成[J].高分子学报，1998，5：628-631.
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关键词强磁场技术与应用产业化
六十年现了实用超导材料，八十年代出现了性质优良的钕铁硼永磁材料，使人们可以不耗费很大的电功率获得大体积持续的强磁场，发展超导与永磁强磁场技术是20世纪下半叶电工新技术发展的一个重要方面。在各国高能物理、核物理、核聚变，磁流体发电等大型科技计划推动下，整个技术得到了良好的发展。低温铌钛合金及铌三锡复合超导线与钕铁硼永磁材料已形成产业，可进行批量生产。人们已研制成功了15特斯拉以下各种场强，各种磁场形态，大体积的可长期可靠运行的强磁场装置，积极推进着强磁场在各方面的应用。
1998年3月投入运行的日本名古屋核融合科学研究所的核聚变研究用的大型螺旋装置（LHD）是当今超导磁体技术水平的典型代表。装置本体外径13．5m，高8.8m，总重约1600t，其中4.2K冷重约850t。它有两个主半径3．9m，平均小半径0．975m，绕环10圈的螺旋线圈，三对内径分别为3.2、5．4和10．8m的极向场螺管线圈，中心磁场前期为3特斯拉（4.2K），后期为4特斯拉（1．8K），磁场总储能将达16亿J。超导强磁场装置需在液氦温度下运行，从使用出发，努力减少漏热以降低液氦消耗和研制配备方便可靠的低温制冷系统有着重要的意义。经不断努力改进，一些零液氦消耗和无液氦的超导磁体系统已在可靠的使用，它们只需配有小型的制冷装置即可持续运行，不需专人维护，使应用范围大大扩大。
我国在超导与永磁磁体技术方面也进行了长期持续的努力，奠立了良好基础，研制成多台实用磁体系统，有些已在使用，具备了按照需求设计建造所需强磁场装置的能力。中国科学院电工研究所研制成功的磁流体发电用鞍形二极超导磁体系统（中心磁场4特斯拉，室温孔径0．44m，磁场长1m，磁场储能8.8兆焦耳）和空间反物质探测谱仪用大型钕铁硼永久磁体（中心磁场0.13特斯拉，孔径1.lm，高0.8m）代表着我国当今的技术水平，无液氦磁体系统的研制工作也在积极进行中。随着超导与永磁强磁场技术的成熟，强磁场的多方面应用也得到了蓬勃发展，与各种科学仪器配套的小型强磁场装置已形成了一定规模的产品，做为磁场应用技术的核磁共振技术，磁分离技术与磁悬浮技术继续开拓着多方面的新型应用，形成了一些新型产品与样机，磁拉硅单晶生长炉也成为产品得到了实际应用。
医疗用磁成像装置已真正成为一定规模的产业，全世界已有几千台超导与永磁磁成像装置在医院使用，我国也有永磁装置在小批量生产，研制成功了几台0．6—1．0特斯拉的超导装置。除继续扩大医疗应用猓谂赜τ么懦上褡爸糜诠ひ瞪碳嗖庥胧称费瘢罱毡窘辛擞糜诩觳馕鞴咸呛坑肟昭坝糜诒姹餝almon鱼雌雄性的实验，取得了有意义的结果。用于高岭土提纯的超导高梯度磁选机已有十余台在生产运行，磁拉硅单晶生长炉也已开始使用，但尚未形成规模，中国科学院电工研究所与低温工程中心曾在九十年代初研制成功超导磁分离工业样机，试制成功了两套单晶炉用超导磁体系统，为产品的形成奠定了基础。
总起来说，超导与永磁磁体技术已经成熟到可以提供不同场强，形态的大体积强磁场装置，开始形成了相应的高技术产业，但大规模产业的形成与发展还有赖于积极地进一步开拓强磁场应用，特别是可能形成大规模市场产品的开拓，根据不完全的了解，目前主要进行的工作有：
1在材料科学方面
（1）热固性高分子液晶材料强磁场下的性能及应用。国际上在0～15特斯拉磁场范围内对高分子液晶材料的取向行为、热效应、磁响应特性、固化成型过程等方面进行了研究，并作其力学性能和磁场的关系的定量分析，应用前景十分看好。
（2）功能高分子材料在强磁场作用下的研究。国际上高电导率的高分子材料、防静电及防电磁辐射高分子材料的研究和应用取得了很大进展，某些材料纤维的电导率经强磁场处理后，可达铜电导率的1／10，是极具潜力的二次电池材料。在防静电服和隐形技术方面电磁波吸收材料已用于军工领域。
（3）强磁场下金属凝固理论与技术研究。
（4）NdFeB永磁材料的强磁场取向。在NdFeB永磁材料加压成型过程中，采用4～5特斯拉强磁场取向，可大大提高性能，国外已开始实际应用。
2在生物工程与医疗应用方面
（1）血液在强磁场下性能的改变及对生物体的影响。国际上研究了人体及动物的全血的强磁场下的取向行为及其作用的主体——血红细胞的作用机制；血液在强磁场下流变性能的变化；血纤维蛋白质在强磁场下的活性变化及对生物代谢作用的影响；人血在强磁场中所受磁力、磁悬浮特性和光吸收特性。
（2）蛋白质高分子在强磁场下的特性及其应用。国际上研究了磷脂中缩氨酸在强磁场下的取向作用；肌肉细胞蛋白质在磁场中的磷代谢过程；神经肽胺酸在强磁场下的结构改变及蛋白质酰胺与氢的交换等。
（3）医疗应用。除继续发展人体成像系统外，近年来国际上还研究了在4—8特斯拉强磁场下血纤维蛋白质的活性以及对血管中血栓溶解的影响；强磁场及磁场梯度对血纤维蛋白的溶解过程的影响；强磁场对动物血细胞的活性及其对心肌保护特性的影响；外加磁场对血小板流动性能的影响及其在医疗上的应用等。
3在工业应用方面
除继续积极进行强场磁分离技术、磁悬浮技术的发展与应用外，近年来，国际上还研究了磁场对石油滞粘性能的影响及对原油的脱蜡作用；研究了磁场对水的软化作用及改善水质的作用；研究了外加磁场对改善燃油燃烧性能及提高燃值的作用；通过在强磁场中的取向提高金属材料的强度和韧性；通过表面吸出排除杂质、提高金属质量等。
4在农业应用方面
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生命是人们永恒探究的课题，在漫长的求索过程中生物医用材料扮演着不可或缺的角色。有记载表明，早在古希腊时代人们就已经开始用马尾上的毛作为外科缝合线进行一些外科手术。时至今日生物医用材料已获得长足的进步，其中医用高分子材料更是被誉为医疗技术发展史上的一次飞越。
在此我谨对医用高分子材料中的壳聚糖材料谈一些我个人的认识。
壳聚糖学名：几丁聚糖。俗称甲壳素、甲壳胺、壳聚糖、可溶性甲壳素、脱乙酰基甲壳素、壳糖胺等。是以虾蟹壳为原料，先制得甲壳素，然后在浓碱的作用下脱去甲壳素分子中的乙酰基而得一种天然高分子化合物，在自然界中的含量仅次于纤维素。由于壳聚糖分子中含有活泼的羟基和氨基等极性基团，主链上可发生水解反应c-2位上的氨基和c-6位上的羟基可以发生乙酰化、羟乙酰化、羧甲基化、氰乙基化、硫酸酯化、氧化、黄原酸化等化学修饰。在双官能团的醛或酸酐等交联剂作用下，可进行交联反应。在r-射线或催化剂的作用下，乙烯基单位和丙烯酸类单体可与壳聚糖进行接枝共聚反应，加上它不仅具有很好的生物相容性，而且无毒、易生物降解，使得其在医药、农业、环境、纺织、印染、造纸、催化、食品、日用化妆品等领域具有广泛的应用前景。下面我们就针对其在生物医用材料方面的应用进行讨论。
首先让我们来关注《第二军医大学学报》上刊登的一则实验结果。该实验是为观察聚合物壳聚糖〔chi〕和磷脂化壳聚糖〔pc2chi〕涂层膜对培养的血管内皮细胞增殖和迁移及血液相容性的影响而设计的。实验者将chi 和pc2chi 均匀喷涂在培养皿底层制成聚合物膜,以316 l 不锈钢片做成不锈钢圆柱体槽,将猪髂动脉内皮细胞接种于聚合物膜、不锈钢槽和不做任何处理的培养皿底部(空白对照组) ,培养24 h。光镜和扫描电镜观察细胞形态,以cck28 试剂盒测定细胞增殖,并进行细胞迁移检测。以凝固法测定健康人血液在聚合物膜上作用2 h 后的凝血活酶时间(aptt) 、凝血酶原时间(pt) 、纤维蛋白原测定( fib ) 和凝血酶时间(tt) 。结果发现动脉内皮细胞在chi 和pc2chi 膜上生长良好,形态正常。培养24 h ,内皮细胞在chi 和pc2chi 膜上的增殖率分别达88. 8 %和77. 8 % ,存活内皮细胞数目较不锈钢片组显著增加( p < 0. 01) ;而chi 组的存活内皮细胞数目显著高于pc2chi 组( p <0. 01) 。培养72 h ,内皮细胞在chi 和pc2chi 膜上迁移细胞数均显著高于316 l 不锈钢片,pc2chi 组较chi 组的细胞迁移数目显著增加( p < 0. 01) 。pc2chi 组、316 l 不锈钢片组和空白对照组的aptt 较chi 组显著延长( p < 0. 05 , p < 0. 01) ,fib显著增加( p < 0. 01) 。各组间pt 和tt 均无明显差异。从以上实验我们可以得出结论：壳聚糖材料有着很好的血液相容性能够促进内皮细胞在其上的附着生长以便与周围组织协调。同时我们也应看到单纯的壳聚糖材料的抗血栓形成作用并不理想但当我们对它进行磷脂化以后这一情况便得到了改善。因此壳聚糖材料仍是较理想的医用高分子材料。
接下来再让我们关注一下壳聚糖的组织相容性。有研究者取sd大鼠胚胎(孕14～16d)大脑皮层组织制成单细胞悬液在无血清培养液中进行培养,获得大量的神经干细胞,再将所获神经干细胞在不同条件下移植接种至壳聚糖膜上联合培养1周,在倒置显微镜下观察神经干细胞生长增殖情况及形态变化,并对其分别进行免疫组化染色、电镜观察,了解壳聚糖对神经干细胞生长、增殖、分化的影响.结果在无血清联合培养条件下,神经干细胞仍然维持其原有的干细胞特性;在含血清的培养液中,神经干细胞能分化成多种形态的神经细胞,并且在壳聚糖膜上生长良好。由此我们能够了解到该材料不会抑制神经干细胞的生长也不引起炎症或致癌致祭。因此壳聚糖与神经干细胞具有良好的组织相容性。（以上材料摘自《苏州大学学报（医学版）》20__年05期）
不仅单独的壳聚糖材料具有良好的生物相容性，它的复合材料也是如此。《中国实验诊断学》中有一则关于壳聚糖—聚磷酸三钙复合材料的报道。实验采用冻干法制备壳聚糖一聚磷酸三钙复合材料，培养人牙周膜细胞，传代扩增后接种到材料表面，体外继续培养，用倒置光学显微镜、扫描电镜观察细胞的粘附和生长情况，用mtt方法检测种植后2、4、6、8d细胞的增殖情况。结果发现种植2d后细胞呈梭形纤维细胞样，平均每100倍视野下，有生物材料的实验组与无材料的对照组胞数分别为（380±16）个和（80±20）个，二者比较差异性显著（p﹤0．01）。mtt法检测对照和实验组细胞增殖情况，两组细胞均保持持续增殖。且实验组增殖最快，接种后2、4、6、8d光吸收值与对照组相比，差异性均显著（p﹤0．01）。扫描电镜下可见材料呈多孔网状结构，人牙周膜细胞紧密贴附在材料表面，细胞可沿材料的孔隙活跃生长。从上述实验中我们看到壳聚糖—聚磷酸三钙复合材料能促进人牙周膜细胞的增殖，人牙周膜细胞与复合材料具有良好的生物相容性。
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本文对粘度法测定高聚物分子量的原理进行深入剖析和探讨，并确定了粘度法测定PPS分子量所用的溶剂――α-氯萘。
关键词：PPS；粘度法；高聚物分子量
聚苯硫醚简称PPS，是苯环在对位上与硫原子相连而构成的线性大分子结构。PPS纤维具有优良的阻燃性、耐化学腐蚀性、热稳定性、电绝缘性及良好的加工性能等。纤维级PPS树脂通过熔融纺丝法纺制成具有优异特性的纤维，用途十分广泛，尤其在火力发电厂、水泥厂、垃圾焚烧、高温、多化学腐蚀成分的尾气过滤、除尘中应用突出[1]。PPS纤维也是我国“十二五”规划期间产业化重点发展的高性能纤维之一。目前，国内外的研究基本上都是关于PPS的增强、增韧及改善摩擦性能、耐热性能等方面的研究。对于PPS树脂分子量的测定，尤其是粘度法测定其分子量属于空白领域。PPS分子量的大小对于其在加工和生产中，控制产品的性能具有重要的影响，因此，寻求一种简单、方便、快捷的测试PPS分子量的方法具有十分重要的意义。
1 高聚物分子量测定的意义
随着现代科学的发展，高分子材料在工业、农业、国防及日常生活各个领域的应用日趋广泛，因此，对高聚物的研究也日益增多。高聚物有两个显著的特点，一是分子量比低分子化合物大得多；二是分子量不均一，具有多分散性，即它是各分子量大小不同的同一种聚合物的混合物。高聚物的分子量对高分子材料的物理性能与加工性能都有重要的影响，不同材料、不同用途和不同的加工方法对分子量的要求是不同的。如高分子材料在被加工成各种制品时，基本上是通过挤压、吹塑、浇铸、纺丝等加工形式，如果分子量太低，加工过程中材料就不能成型或成型后的材料的机械强度和韧性都很差，失去了其使用价值；相反，如果分子量太高，聚合物分子间的作用力也相应增加，加工过程中高聚物的高温流动粘度也增加，这不仅会给加工成型带来困难，而且还会造成纺丝过程中纺丝孔的堵塞，增加加工难度；高聚物的分子量还可作为加工过程中各种工艺条件以及加工速度调节的选择依据[2]。因此，在科学研究和生产实践中，为了控制产品的性能，就需要测定高聚物的分子量。
1.1 高聚物分子量测定的方法
由于高聚物分子量比低分子大N个数量级，而且具有分散性，导致聚合物分子量的测定比低分子要困难得多。对于高聚物多分散性的描述，最为直观的方法是利用某种形式的分子量分布函数，或分布曲线，但通常还是直接测定其平均分子量。任何一种高聚物都是一类具有相同的化学组成而分子链长短不同的同系物，高聚物的分子量实际上是各种大小不等的分子量的统计平均值[2]。由于各试验方法基于的统计方法不同，因而平均分子量具有各种不同的数值。常用的统计平均分子量的方法有数均、重均、Z均和粘均分子量。
1.1.1 基于数均分子量的测定方法
数均分子量，即按分子数统计平均的分子量。
数均分子量的测定方法有：端基分析法、沸点升高法、冰点降低法、气相渗透压法和膜渗透压法等。
1.1.2 基于重均分子量的测定方法
重均分子量 ，即按质量统计平均的分子量。
重均分子量的测定方法有：光散射法、超速离心沉降法等。
1.1.3 基于Z均分子量的测定方法
Z均分子量 ，即按Z值统计平均的分子量。
Z均分子量的测定方法有超速离心沉降平衡法和GDP（凝胶渗透色谱法）。
1.1.4 基于粘均分子量的测定方法
粘均分子量即用稀溶液粘度法测定的平均分子量。
粘均分子量则是通过粘度法而测定的。在众多方法中，比较起来，粘度法所用的设备简单，操作方便，成本低，并且具有良好的试验精度，是常用的方法之一。粘度法测定聚合物分子量的范围为103～107。
1.2 粘度法测定高聚物分子量的理论基础
1.2.1 粘度的表示方法
（1）相对粘度（）：溶液粘度相当于纯溶剂粘度的倍数。
式中：为溶液的粘度；为纯溶剂的粘度。
（2）增比粘度（）：溶液的粘度比纯溶剂的粘度增加的分数。
（3）比浓粘度（）：浓度为的情况下，单位浓度的增加对溶液增比粘度的贡献。
（4）比浓对数粘度（）：浓度为的情况下，单位浓度的增加对溶液相对粘度自然对数的贡献。
（5）特性粘度：表示高分子单位浓度的增加对溶液增比粘度或相对粘度对数的贡献。
1.2.2 粘度法测定高聚物分子量的原理
高聚物溶液的特性粘度和高聚物平均分子量之间的关系通常由Mark-Houwink经验方程式表示为：
以及对c作图得两条直线，两者必定交纵坐标于同一点上，该点的纵坐标即是高聚物的特定粘度（如图1所示）。
在溶液粘度测定中，根据泊塞勒（Poiseuille）公式：（式中：为流经毛细管液体的体积；为毛细管半径；为液体密度；为毛细管的长度；t为流出时间；是作用于毛细管中液体上的平均液柱高度；g是重力加速度）。液体在毛细管内靠液柱的重力流动，而这部分位能除了要克服分子内摩擦的阻力，同时使液体本身获得了动能，使实际测得的液体粘度偏低。当液体的流速较大时动能消耗的能量较大，必须对泊塞勒公式进行修正。当液体流速较慢时，动能消耗很小，可以忽略不计。此时，对于同一粘度计来说、、、是常数，则有。通常情况下，粘度的测定是在很稀的溶液下进行的，溶液的密度与纯溶剂的密度可视为相等，则溶液的相对粘度可表示为：
可见只要测得各种浓度的高聚物溶液的流出时间和纯溶剂的流出时间，便可求出各种浓度的和，进而求出和，根据公式（9）作图，便可求得。
在此，需要注意的是在用粘度法求时，关于溶液浓度的选择，浓度太高时图的线性不好，外推结果不可靠，而且，粘度的理论处理也发生困难，反之，若浓度太稀，溶液流出的时间与溶剂的流出时间很接近，与的相对误差比较大，试验的精确度很差，恰当的浓度是使在1.2～2.0之间[3]。
1.2.3 值的确定
由Mark-Houwink经验方程式可知，只要测得高聚物的和，根据公式：
高聚物的分子量分布对值没有影响，但对值有一定的影响。如用重均分子量作为确定的基础，对值影响较小[2]。因此，一般情况下，要用光散射法测定高聚物的重均分子量即为。通过求得的和测定的，根据公式（12）便可求出和。
值与体系的关系不大，仅随聚合物分子量的增大而有所减小，但在一定的分子量范围内可视为常数，随温度的增加而略有下降，而值却反映高分子在溶液中的形态，它取决于温度、高分子和溶剂的性质[4]。对同一高分子―溶剂体系，高分子链越长，它在溶液中弯曲、缠结趋向越大，所以，分子量范围不同时，值不同，只有在一定的分子量范围内，值可视为常数。总之，对于一定的高分子―溶剂体系，在一定的温度下，一定的分子量范围内，和为常数。应注意的是，在标定时，试验点要在七点以上才能得到可靠的数据，并且如果图上出现一条曲线，只能分段求得各分子量范围内适用的，而在每个分段呈直线关系的上，可看作是常数。
1.3 溶剂的选择
PPS具有突出的耐化学腐蚀性，在200℃以下几乎不溶于任何有机溶剂。有文献报道α―氯萘可以作为PPS的溶剂[5]，因此本试验通过用二甲基硅油油浴控制α―氯萘溶剂的温度来溶解PPS切片，验证其真实性，以便为用粘度法求解PPS的平均分子量做铺垫。
试验原料与试剂：日本宝理集团纤维级PPS切片，二甲基硅油，α―氯萘（纯度99%）。
试验仪器与设备：电热套，500mL烧杯，铁架台，10mL容量瓶。
试验结果：α―氯萘溶剂温度大于180℃可将PPS切片溶解，但溶解的时间较长，为≥2h。
下一步通过试验确定溶解的最佳温度、时间，以便为后续求解提供依据。
2 结论
聚苯硫醚分子量的测定对控制其产品的性能具有重要的意义。而粘度法操作简单方便，成本低，又具有很好的精度，在测定高聚物分子量的方法中占有一定的优势。本文通过对粘度法测定高聚物分子量原理及方法的探讨，又通过试验验证并选定了溶解PPS的溶剂α―氯萘，为下一步运用粘度法具体求解PPS分子量的步骤和方法提供了理论依据。
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关键字：陶瓷增强剂；坯体增强剂；机理；粘度
1 前言
从20世纪90年代至今，随着陶瓷行业的快速发展，国内的优质陶瓷原料（可塑性原料的粘土，瘠性原料的石英及熔剂性原料的长石及各种石粉）逐渐枯竭。尤其是粘土中的黑泥，它由于较好的可塑性，改善了陶瓷浆料及生坯的性能，尤其在生坯强度方面的作用比较明显。陶瓷生产消耗大量原料，对自然以及农业优质耕地造成破坏，直接影响粮食安全，因此国家从本世纪初开始，逐步制定政策，严禁开采黑泥及优质粘土。陶瓷生坯强度，坯料的制备是一个重要的环节，而坯体的干燥强度则是一个重要指标。优质粘土在陶瓷生产中应用逐渐降低甚至缺失，导致生坯干燥强度不足，尤其是大规格的砖坯，因为强度不足，导致坯裂缺陷及生坯破损率增加，直接影响陶瓷制品的产出率，降低了陶瓷企业的经济效益。
自2000年开始，科研人员不断开发并应用各类型的增强剂。坯体增强剂是指用于增强、增塑陶瓷生坯的物料，一般为高分子聚合物，加入后对陶瓷生产工艺各环节无不良影响，并具有良好的烧成特征。目前常见的坯体增强剂主要有甲基（羧甲基纤维素钠，CMC）、变性淀粉，聚乙烯醇（PVA）及丙烯酸聚合物、海藻酸钠、糊精，栲胶等。
甲基是比较常用的增强剂，缺点是添加后浆料粘度的增加较明显，而在泥浆的制备中粘度过高会造成球磨效率降低、能耗增高，以及喷雾干燥后粉料颗粒级配不合理，后期工艺的缺陷增加。淀粉和糊精稳定性较差，容易发酵而腐败变质。聚乙烯醇分子量要合适，否则影响浆料的粘度及增强效果。海藻酸钠和栲胶成本与增强效果性价比不高，在陶瓷行业的应用较少。
本文采用我司研发的P系列中的一个型号、甲基以及佛山某中铝瓷坯体增强剂EP（为PVA类型）作对比，简要介绍三类增强剂对浆料粘度及增强效果的影响，在实际生产应用时以作参考，规避不良效果。
2 增强剂作用机理
增强剂增强机理概括为有机高分子链增强、氢键增强、粘合增强、静电力增强和纤维素增韧。
2.1 有机高分子链增强
在没有增强剂时，陶瓷坯体颗粒之间的结合是依靠范德华力，在添加了增强剂之后，陶瓷坯体颗粒之间的结合机制则取决于增强剂的分子结构。对于有机高分子类型的增强剂，具有足够链长的高分子聚合物可以在陶瓷颗粒之间架桥，产生交联作用而形成不规则网状结构，并形成凝聚，将陶瓷颗粒紧紧包裹，如图1所示。坯体断裂前，施加在坯体上的部分载荷由增强剂分子链承担，且由于分子链中有许多可以内旋转的单键，这种内旋转的单键使得高分子具有较强的柔韧性和弹性，因而能增加坯体的强度。
2.2 氢键增强
坯体成型后，陶瓷颗粒之间还存在少量水份，故颗粒之间具有毛细管力。毛细管力的存在使得颗粒扩散层产生张紧力，从而将颗粒拉近。成型压力越大，颗粒之间的距离越近，毛细管力越大，颗粒结合力越强，坯体强度越大。当有增强剂存在时，除了上述的范德华力和毛细管力作用之外，由于颗粒表面被高分子材料包裹，还会使颗粒之间借助于高分子而产生氢键作用，因而增强了坯体强度，如图2所示。氢键作用强弱取决于增强剂的分子链表面电荷密度，电荷密度越大，作用力越强。
2.3 粘合增强
分子的热运动增加，使包裹在颗粒表面的高分子与包裹在另一个颗粒外表面的高分子缠绕或链合，把两个颗粒更加紧密的粘合在一起。从而在生坯成型时，既有外部对泥料施加的压力，形成颗粒间的机械结合，又有泥料内部的高分子粘合效应，形成三维网状体型结构，最终使生坯强度得以提高。
2.4 静电力增强
粘土颗粒往往形成片状结构，从结晶学和硅酸盐理论观点可知，板面常带负电，四周棱边常带正电，由于片状厚度薄，粒度的磨细往往是板面面积的减小，棱边变化不大，颗粒或多棱角状负电荷作用减弱，相对的正电荷作用增强。在成型过程中，颗粒以边-棱链接为主，而边-边、棱-棱链接较少，因而带负电荷的边与带正电荷的棱由于静电引力作用而相互凝聚起来，随着成型压力增加，颗粒间隙减少，颗粒间距进一步缩小，颗粒接触数目逐渐增多，静电引力再度增加，从而使坯体具有一定的强度。
2.5 纤维增韧
SiC纤维具有高强度模量，高温耐氧化性强，且高温下强度、模量损失又少的特点。Brennar等用连续微晶纤维来不强玻璃陶瓷，与单一玻璃陶瓷相比，强度提高了4倍。Rich也有研究报道，用SiC纤维补强ZnO2时强度可达450 MPa。
3 试验过程
3.1 材料准备
坯料：佛山某中铝瓷坯料（粉碎过10目筛备用），该坯料瘠性料配比较高，80%。
解胶剂：佛山市富威顺化工有限公司生产的FD-3009。
增强剂：三种增强剂型号见表1。
3.2 试验过程
试验所用中铝瓷坯料组成见表2，试验条件见表3。
试验所用仪器有：立式快速实验球磨机，抗折仪（佛山市华洋仪器），电子天平（常熟市双杰测试仪器厂，型号：JJ1000，Max=1000 g，d=0.01 g，e=0.01 g），电子天平（上海良平仪器仪表有限公司，型号：FA1004，Max=200 g，d=0.0001 g，e=0.001 g），NDJ-5型涂-4粘度计，比重杯，秒表。
4 试验结果
4.1 浆料粘度
采用NDJ-5型涂-4粘度计检测浆料流速以衡量其粘度大小。结果见表4和图3。
4.2 生坯抗折强度
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摘 要：文章以安徽农业大学为例，分析高等农林院校新建材料科学与工程专业的特色，即在于以农林生物质材料为主要教研对象，因具有循环再生及环境友好等特征，成为21世纪热点发展领域，在时代需求、发展方向与专业依托等方面富有特色，并结合其专业创建过程中的师资队伍建设、专业性教材建设、实践教学与创新创业等问题，提出采取夯实学科基础、加大人才引进力度、加强专业基础建设、优化实践教学体系、开展创新创业教学等措施，提高学生的综合素质和能力，以实现人才培养目标。
关键词：高等农林院校；材料科学与工程；特色；路径
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2017）05-0030-03
材料是国民经济建设的物质基础。材料科学是21世纪的支柱学科和技术先导，是众多学科发展的坚强后盾，材料在某些领域已成为制约我国关键技术的瓶颈。随着经济快速发展和国际竞争的加剧，高新材料的地位日益凸显，社会对材料科学与工程专业技术人才的需求越来越高。
材料科学与工程专业是一门主要涉及物理、化学、计算科学、工程学和材料学的综合叉学科，其内涵极为丰富，涵盖金属材料、冶金、无机非金属材料、高分子材料、材料物理和材料化学等二级学科，是研究材料的组成与结构、合成与制备、性质及使用性能、测试与表征等四个基本要素及其相互关系与制约规律的一门科学[1-2]。
目前，我国大部分院校开设有材料类及其相关专业，根据院校自身发展特点，大致分为两种类型：一类存在于理工院校，与冶金、机械、金属、非金属和高分子材料交叉融合，侧重于从实际应用领域来探求新材料的制备、性能评价与使用；另一类存在于综合性大学，由物理学和化学孕育并分化形成材料物理与材料化学，侧重于基础研究方向[3-4]。由此可见，基于不同起点和研究重点，这两类材料学科研究方向在发展中自我完善又相互靠近，形成了基础研究与应用研究逐步融合发展的方向。
一、新建材料科学与工程专业的特色
（一）时代需求方面
随着时代的发展，材料科学与工程研究方向正从传统领域向新型生物质功能材料拓展，农林生物质材料主要以木本、禾本和藤本植物及其加工剩余物和废弃物为原材料，通过物理、化学和生物等高科技手段，加工成性能优异、环境友好、附加值高的新型材料[5]。2010年教育部明确提出要大力发展互联网、绿色经济、低碳经济、环保技术、生物医药等关系到未来环境和人类生活的重要战略性新兴产业，要加大战略性新兴产业人才培养力度，支持和鼓励有条件的高等学校申报与战略性新兴产业相关的专业，其中新材料产业中的新型生物质功能材料就是优先申报的领域[6]。目前，高等农林院校每年向社会输送此类人才最多400人，远远不能满足国家未来战略性新兴产业发展对人才之需求，在此背景下，安徽农业大学成功申报了材料科学与工程专业。
（二）发展方向
所谓专业特色是指学校根据所具备的优势条件，经过长期的办学实践逐步积淀形成，具有优于其他学校的、独特的、稳定的、鲜明的个性特点并为社会所承认的专业风格[7]。高等农林类院校在农业和林业等方面积累了深厚的研究基础。
随着我国经济的快速发展，能源等资源供给存在巨大缺口，已成为可持续发展的瓶颈。目前，世界上每年主要以石油为原料生产约1.57亿吨的高分子聚合物，同时产生8000多万吨的塑料废弃物，从理论上讲，聚烯烃塑料在环境中自然降解需要200年甚至100万年的时间，大量的废弃塑料积累在环境中，给环境修复带来了巨大的压力和破坏，而且石化资源是有限的。可再生、可循环利用、无污染的植物资源在自然界中储量丰富，发展潜力大，加快生物质资源的培育、研究和利用，发展农林生物质材料产业，对缓解资源与环境压力意义重大，符合可持续发展和循环经济的理念，将成为不可逆转的历史潮流[8]。我国生物质资源品种及产量位居世界前列，年均生产量约21亿吨，其中仅农业秸秆年产量就达7亿吨，目前只有约5000万吨得到初级利用，发展潜力很大[9-10]。农林生物质材料作为材料科学与工程专业的研究对象，其发展前景具有不可替代的优势，专业性人才的培养势必能够推动生物质材料研究的步伐，满足社会对人才的需求。
（三）专业依托
全国大约有7所高等农林院校在木材科学与工程本科专业基础上，以新型生物质功能材料为方向新建材料科学与工程专业，借助木材科学与工程专业的传统优势，短期内提升材料科学与工程专业发展的水平和质量。安徽农业大学是一所具有80多年办学历史、学术积淀深厚的省属重点高等农林院校，长期以来，与林业生物质材料相关的林业工程、农业工程、纺织工程等学科得到了飞速发展，在木材功能材料、纤维功能、农作物秸秆改性材料等方面已取得了一系列的研究成果，具有较好的学术积淀和较强的师资队伍。安徽农业大学以木材科学与工程实验室、林产化学与工程实验室、高分子材料与工程实验室、纺织材料实验室等为基础，整合现有资源，进行优化组合，创建了材料科学与工程专业，培养生物质材料与工程专业人才，满足了国家和安徽省新型战略产业发展之需要。
二、新建材料科学与工程专业面临的挑战
新建材料科学与工程专业面临的机遇与挑战并存。如何抓住机遇迎接挑战，需要认真剖析建设过程中的诸多“障碍”，才能将挑战转化成机遇。
（一）师资队伍建设
新专业师资队伍存在的问题主要集中在教师资源少，专业教师年轻化，教学科研成果缺乏积淀上，因此如何在短期内建立起职称结构、学历层次、年g梯度合理的师资队伍，是新专业建设亟待解决的关键问题。
（二）专业教材建设
以生物质材料为发展方向的高等农林院校新建材料专业，由于办学时间短，针对生物质材料的系列教材缺乏，目前选择的或是理工院校，或是综合大学同类专业的教材，或是农林院校相近专业的教材，因此针对性、系统性不强，生物质材料特色不明显，教师和学生都不甚满意。
（三）实践教学
实践教学作为人才能力培养的核心，在“双创型”、“复合型”人才培养过程中起到十分重要的作用。新专业在建立之初，通常存在实验室建设不完善，实习基地建设不规范，实习点较少，创新实践活动缺乏新颖性等问题。如何建立“网络化”、“系统化”的实践教学模式是创新型人才培养的关键。
（四）创新创业教育
大学生就业形势严峻，缓解就业压力的一条重要途径是走创新创业之路，学校有责任培养他们的创新创业意识和能力。我们都知道要o学生一杯水，教师得有一桶水的道理，因此，创新创业教育的质量和效果，首先取决于学校及教师自身创新创业的水平，这就为学校和教师提出了新的更高要求。显然，对于新建专业，教师的精力更多尚在适应课堂教学的努力中，自身创业经验缺乏，教师和学生创新创业水平亟待同步提升。
三、新建材料科学与工程专业的发展路径
在新建材料科学与工程专业的过程中，为了弥补发展中的不足，解决发展瓶颈，提升专业发展层次，针对材料科学与工程专业知识特点，进行教学体系改革，调整专业知识结构，变革教学方式，不断优化专业基础建设，解决建设过程中出现的问题。
（一）夯实学科基础，拓宽专业口径
农林院校材料专业虽然以农林生物质材料为主要方向和特色，但课程的设置要充分考虑材料学科的共性基础，考虑多学科的交叉融合，使得培养的学生既有学科特色，又有广泛的社会适应性，如安徽农业大学开设了理论力学、材料力学、高分子化学与物理、物理化学、高分子材料学、生物质资源材料学、复合材料学、材料装备学和胶合材料学等基础课程，学生毕业后的就业或深造可在高分子材料、以植物资源为基础的生物质材料及复合材料等领域，为学生今后的发展奠定坚实的基础和宽广的空间。
（二）加大人才引进力度，建设结构合理的教师队伍
师资队伍的水平是办学质量的根本。新建专业的教师紧缺，是亟待解决的最重要的工作之一。虽然有校内传统相关专业部分教师能够承担新专业的教学，但仅仅是一种应急措施，教师知识构成的局限性、师资整体结构的系统性，都远不能满足新专业建设和发展的需求，因此师资队伍的建设刻不容缓，必须要加大人才引进的力度，采用灵活多变的政策广纳人才，包括从师资队伍充沛的老牌兄弟院校、科研院所等，通过人才合理流动，实现教师资源的优化配置。同时要加强对新进青年教师的培养，激励他们参与国际、国内访学交流和社会实践，促进师资队伍快速成长。如安徽农业大学在人事引进制度上采用“一人一议”政策，最近从国外著名大学引进1位材料专业的30岁博士后，并破格聘他为教授。
（三）加强基础条件建设，全面服务新专业的发展
在新专业建设之初，教材、实验室、实习基地等基础条件都很不足，对这些基础条件必须同步建设，才能在短期内适应新专业教学所需。
1.教材建设。教材是学生课堂前后预习和温故知新的物质条件，必须跟进，但新建专业教材的配套性总是不尽如人意，虽然现在教材版本繁多，表面上选择余地很大，但不可否认，粗制滥造现象也不罕见，因此对现有教材的选取必须高度重视，要充分发扬民主精神，集思广益，将真正优秀的、适合的教材甄别出来。同时加强教材编写力度，对尚不成熟的脚本，先作为讲义印发给学生，经过一届学生的试用，在修改完善后正式出版，逐步建立起一套针对性强的教材体系。
2.实验室建设。实验室建设是新专业建设中资金投入最大的部分，涉及实验用房的建设、实验仪器设备的购置及实验教师的培养等诸多方面，牵涉面广，需要学校多部门的磋商协调。往往基础课实验条件建设容易实现，因为基础课实验内容的刚性强，建设思想易统一；而专业课实验室建设弹性大，投入多，易受到挤压或拖延，但专业课实验室恰恰是体现专业特征的地方，是学生创新训练的主要场所，也是教师科研的主要依托，因此在实验室建设中，对建设目标的充分论证、建设过程的细致规划，是专业实验室建设得到学校理解支持的关键。如安徽农业大学在材料科学与工程新专业实验设备购置方面，近三年投入300多万元。
3.实习基地建设。实践教学离不开实习基地，离不开相关行业的企事业单位。让这些企事业单位乐于接收学生的实习，必须从实习安全、产学研合作、人才输送与就业等多方面为企业着想。学院动员所有领导和教师主动出击、多方联系，在诚信的基础上，解除企业对学生实习的顾虑。如安徽农业大学在竹材的基础研究方面具有较多成果，积极探讨竹材深加工的应用方向，因此与安徽龙华竹业有限公司达成了合作共识，建立了良好的校企合作实践教学基地。
（四）优化实践教学体系，提升学生的实践能力
实践教学是确保学生理论联系实际、学以致用的重要环节，这也是工科专业的一个重要特征，材料科学与工程专业更是如此[9-11]。如安徽农业大学为了学生将来更快地适应工作需要，成为社会需要的精英人才，在专业课设置中几乎都有配套实验，根据教学内容，加强理论与实践的结合，为了突出实验教学的全过程化，通过开设综合性、设计性实验，进一步提高学生的创新能力。
（五）开展创新创业教学，提升学生的创新能力
校内的创新创业教育需要鼓励和氛围，通过宣传大学生创业先进典型，培养学生创新创业的意识、信心和勇气；通过创新创业讲座和科研活动，形成以项目和社团为组织的“创新创业教育”实践群体，如安徽农业大学每年开展“创客”大赛，每个班级组成若干团队参赛，让学生在参赛过程中得到锻炼和提高。另外每年都有国家级、省级和学校创新基金项目，鼓励二年级以上的学生组团申报，到大四时，基本上每位学生都是创新基金项目的参与者。
此外，创新创业需要走出校园、走进社会，从专业的角度去发现问题、需求和不足，寻找专业的创新点，进而发现创业的切入点，提升创业的竞争力。要求学生走进社会，首先教师要密切与社会的联系，如安徽农业大学对新建专业给予一定经费上的投入，支持教师通过参加学术会议、加入行业协会等途径，开拓社会资源，为学生搭建创新创业训练的桥梁和平台。
四、结语
材料科学与工程专业已呈现出与多学科相互渗透、交叉综合的发展趋势，以生物质资源为材料主体是高等农林院校材料科学与工程专业的特色，顺应了当今社会经济对高素质人才需求。它在新建过程中出现了一系列的问题，这些问题要在实践中予以解决，最终目的是为了办好新专业，引领新专业走入正轨，迈向一个较高的发展平台。因此，我们要探索出一条适合我国国情的、具有国际化与工程背景、富有创新创业精神和实践能力的高素质材料类人才培养的路子，提高我国材料工业水平并使之具有可持续发展能力，使我国尽快从一个材料大国走向材料强国。
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收稿日期：2016-08-29
