纳米技术的案例范文

导语：如何才能写好一篇纳米技术的案例，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

关键词：纳米技术；生物医学；应用；机遇；挑战

随着科技的进步，纳米技术在生物医药和科学技术等领域的应用较为广泛。尤其是生物医药领域，对于临床医学和基础医学的发展起到了积极的推动作用。虽然在不少科学家和医学研究家们对纳米技术进行了详细的研究，并将其运用于生物医学领域，取得了不错的成效。但是对于纳米技术的研究还不够深入，相较于发达国家而言，我国的纳米医学技术还处于发展的初级阶段。需要对纳米医学技术在今后发展中面临的机遇和挑战进行分析。

一、纳米技术在生物医药领域的应用

（一）纳米生物学

纳米生物学是以纳米作为尺度，其研究内容主要包括：其一，细胞器结构、细胞器功能。比如细胞核和线粒体内部结构和功能分析。其二，交换细胞信息，包括生物体的物质、细胞能量信息等。其三，针对生物反应问题，对其反应机理问题进行研究和分析。比如有关于生物复制和生物调控的机理分析。其四，发展分子工程。包括纳米生物分子机器人和信息处理系统等。将纳米显微术引入生物医药领域，可以为生物学家研究进行研究提供技术支撑。比如ScanningProbeMicro-scopes,简称SPMs，中文简称扫描探针显微镜，这是一种新型的纳米生物技术，标志着显微技术和纳米技术的发展。除此之外，扫描显微镜(STM)的内部结构较小、不复杂，因此操作流程较为简单，生物学家可以借助扫描显微镜展开原子级分辨探究，从而提高生物细胞观测能力和分辨能力。仔细观察原子级的内部结构对于进一步探索和研究生物原子微观知识具有推动作用。在自然条件下，利用扫描显微镜可以对生物的蛋白质、多糖等分子展开直接观察。借助STM弹道电子发射电镜可以对单个原子进行操作，这是一种典型的人工改变单个生物结构和分子结构的行为方式。这种方式可以实现治疗疾病这一超前设想。

（二）生物医学工程

将纳米技术引入生物医药领域，可以帮助传统医生解决复杂的难题。比如纳米机器人和生物传感器。纳米机器人简称分子机器人，是酶和纳米齿轮的结合体，将其引入生物科学领域，能够充当微型医生一角，为医生解决以前的疑难杂症问题。这种纳米机器人不仅可以直接注入血液，还可以成为一种传输身体健康与否的工具。一方面，血液在传输过程中能够判断分子机器人的健康状况，机器人能够获得能量，达到疏通血管血栓的目的。另一方面，医生通过外界信号编制好的程序能够探知和杀死人身体中的癌细胞，从而全面系统地监视身体构造和疾病情况。这种先进医学工程能够为现代医学的发展打下坚实的基础。除此之外，利用纳米技术还可以进行器官的修复工作，比如对修复的器官进行整容手术或者基因配置，从而将错误或者不符合的基因去除，引入正确的染色体装置，进而保障机体的健康运作。

（三）纳米治疗技术

将纳米技术引入生物医药领域是一场全新的革命运动，能够在日后的临床治疗方面起到一定的积极作用。比如德国柏林“沙里特”临床医院，早先就有过利用纳米技术治疗癌症的成功案例。研究人员将氧化钠纳米微粒注入鼠类的肿瘤里，然后将他们放置在磁场中。由于受磁场的影响，患有肿瘤的鼠类的温度会随着纳米微粒升温而增加。实践表明，纳米微粒在可变磁场中的温度能够上升到46℃。这样的高温足够将癌细胞杀死。肿瘤附近的机体组织是健康的，没有受损坏，因此纳米微粒不会烧毁这些健康组织，健康组织的温度也不会受到伤害，这就需要研究人员将目光转移到人体试验中，实现消除人体癌症的目的。

二、纳米技术在生物医学领域中应用的展望

随着社会经济的不断发展以及科学技术的不断进步，纳米技术和生物医学之间的联系不断加强，两者的有机结合不仅能够改善生物医学技术的不足，还可以促进生物医学的进一步发展，为更多的临床实验奠定基础。

（一）生物检测诊断材料的应用

不可否认，将纳米材料与生物诊断技术进行有效融合，能够提高医学检测技术水平。实践证明。两者之间的配合还需要结合生物医学工程和先进医疗器材，医学工程是促进纳米技术与生物医学互相融合的基础，对生物医学工程进行深入研究和分析，能在一定程度上催生新医疗器材的出现。如此一来，机械设备的使用用途和功能将会得到不断扩大，这在很大程度上取决于纳米材料的功能。由此可见，将纳米材料合理运用于生物医疗诊断中，势必会进一步催生一大批更为先进的医疗诊断器材。

（二）纳米技术植入人体器官

利用先进的纳米材料可以制成性能优良的人造器官和人工血液等。将这些器官和血液植入人体，能够帮助人类远离疾病，免遭疾病的伤害。比如将传感器和基因技术进行有机结合，能够将微利器官（比如听觉和视觉上遭到损害的机体）直接植入体内，从而帮助他们恢复视觉和听觉，从而达到正常人的状态。

三、纳米医药技术在发展中面临的机遇和挑战

就机遇而言，我国是首位将纳米晶体合成碳纳米管的国家，这个碳纳米管的长度属于世界最长，其性能良好。在医药学研究方面，我国科学家们利用纳米技术研制出了一批具有抗菌效果的医疗器材和设备，并为现代医疗技术的发展提供了先进的理论和技术支撑。在纳米药物载体的研究方面，我国已有有关于“动物体内”应用的报道。这已标志着我国纳米医疗技术进入了世界领先地位。就挑战而言，与发达国家相比，我国的纳米技术还不够成熟，还需要进一步加强对纳米材料、纳米传感器等方面的研究，以此作为进一步推动我国生物医药科技进步的基础。

四、结语

纳米医药技术对于进一步推动我国临床医学和基础医学的发展具有积极的影响。因此国家相关部门以及科研成员应该以积极主动的态度投入到生物医药纳米技术领域，进一步推动我国生物医药科技的进步。

参考文献：

[1]董大敏.纳米技术与社会发展意义的辩证思考[J].商业经济,2011,23:27-28+32.

[2]中国微米纳米技术学会纳米科学技术分会纳米生物与医药技术专业委员会2010学术年会[J].生物骨科材料与临床研究,2010,05:31.

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关键词：纳米材料；功能整理；天然纤维

中图分类号：TS195.6 文献标志码：A

Technological Model for Applying Nanomaterials in Natural Fiber Modification

Abstract： This paper expounded both advantages and disadvantages of four methods for using nanomaterials in fiber modification， including the blended spinning method， finishing method， the grafting modification and the in-situ formation method. Under the condition of remain the advantages of natural fiber， the author put forward two ways of functional finishing by using nanomaterilas， namely， introducing discontinuous nanomaterials on the surface of fiber and embedding nanomaterials inside the fiber， and the effectiveness of these methods was verified by testing samples.

Key words： nanomaterials； functional finishing； natural fiber

自上世纪合成纤维问世以来，合成纤维产业的日新月异发展带动了纤维业向高技术产品的纵深延伸，也推进了现代人们的消费方式，作为单一天然纤维的应用历史也告终结。从产业角度来看，天然纤维为了自身产业的生存，不断进行着技术革新与改良，但天然纤维作为自然产生物，其产品的性能及功能的发展远达不到合成纤维的技术发展速度。

而从上世纪末至近几年，合成纤维已完成了仿真到超真的技术转变，合成纤维超细化加工技术的实现进一步促进了合成纤维制品的多样化和功能化，这对天然纤维产业所形成的发展压力也是空前的。

但技术发展并不是单向性的，当合成纤维借助于功能材料技术的发展而壮大时，作为合成纤维制品实现了诸如抗紫外、抗菌等功能时，天然纤维也同样获得了现代材料技术发展这一平台的支持，产品功能上也有效地获得了技术突破，这一发展，有效地弥补了天然纤维单一的缺陷，也使天然纤维成功地走向了功能化之路。

近年来，产品消费的细分化现象日益显著，各类纺织纤维在服装产品的亲肌肤性、友好性、美观性、功能性等方面表现出了不同的特点和优势，从而也使各种纺织纤维在产品开发方面表现出了不同的特长，这在客观上促进了纺织产业走向细分化、多样化，也促使纺织技术产品的相互交叉或多重风格。

而在纺织产品的功能化实现中，纳米材料的应用对于推进纺织品的功能化起到了十分重要的作用，但这一作用更多地体现在化学纤维的应用方面，在天然纤维领域，纳米技术产品相对较少，所以也影响了天然纤维多样化的实现。

纳米技术及纳米材料已经成为21世纪世界各国争相研究的重点，在纺织工业中，为功能纺织品的开发和纺织品应用领域的拓展提供了广阔的思路和可行性。

1 纳米技术在纺织产品中的应用

目前，利用纳米材料对纺织材料进行改性通常有 4 种技术方法。

1.1 共混纺丝法

共混纺丝法可以用来制备合成纤维和再生纤维，即将功能纳米材料与纺丝切片或纺丝液混合，通过熔融纺丝、湿法纺丝或干法纺丝等纺丝技术制备纳米材料改性纤维。采用共混纺丝法制备的纳米材料改性纤维具有性能稳定，纳米材料与纤维结合牢度高，稳定性好，耐久性好等特点。采用共混纺丝法需要纳米材料具备一定的性能，如采用熔融纺丝时，要求纳米材料具有较好的耐高温性能，并且粒径足够小；采用湿法纺丝或干法纺丝时，要求纳米材料和溶剂或凝固剂无相互作用，并能在纺丝液中保持足够的稳定性。

1.2 后整理法

对于一些天然纤维或者已经以纤维或纺织品形式而存在的纺织材料而言，则无法通过共混纺丝法来实现纳米材料对其的改性，因此后整理法可以解决这个问题。后整理法即是采用浸渍、浸轧、涂层或喷涂等方法将纳米材料附加到纤维上，并使之固着在纺织材料上的一种方法。后整理法通常有以下几种情况：（1）将纺织材料浸渍到纳米材料分散液中，通过纳米材料高的表面能使之吸附在纺织材料表面；（2）将纳米材料分散在一定溶剂中，通过喷涂方式将纳米材料一次或多次沉积在纺织材料表面；（3）将含有纳米材料的整理剂在一定的粘合剂（如反应性树脂）存在下涂覆到织物表面，形成一种功能性的涂层。

后整理法制备纳米材料改性纺织品具有工艺简单、可操作性强等优势。但加工过程中纳米材料易团聚，纳米材料与纤维结合牢度低；或者处理过程中通常含有一些有毒的溶剂或粘合剂，给纺织品带来一些污染；再者一些粘合剂或涂层会改变纤维本身所具有的一些优异的性能，如棉纤维柔软、吸湿、透气等特性，真丝纤维爽滑、和人体良好的亲和力等，使之手感变差，穿着舒适性大大降低。

1.3 接枝改性法

由于后整理法中纳米材料与纺织纤维间缺少相应的作用力，或者粘合剂和涂层的引入会影响织物的性能。因此，通过某种途径赋予纳米材料表面一定的官能团，再与纤维表面官能团直接或间接反应，将纳米材料接枝到纺织材料表面，以提高其牢度且不影响材料本身。也可制备各种微胶囊，将纳米材料置于微胶囊中，然后将微胶囊接枝到纤维材料上。但纳米材料本身改性及微胶囊技术难度高，目前没有得到广泛应用。

1.4 原位生成法

以上方法都是将纳米材料机械式的添加到纤维上，在加工中工艺复杂，或者效果较差，并且由于纳米材料本身的团聚效应，使纳米材料不能在纤维表面获得很好的分布。对于天然纤维而言，纳米材料只能简单地添加在纤维表面，更加导致了其耐久性差。原位生成技术能够同时在纤维的表面和内部生成纳米材料，在纤维上分布均匀。并且纳米材料的制备和对纺织材料的整理同时进行，避免了纳米材料在整理过程中团聚的问题。而且原位生成技术也使纳米材料与纤维天然结合牢度高，因此，正越来越受到广大纳米材料和材料改性研究者的重视。

2 纳米材料在天然纤维改性中的应用

通过长期对化纤类制品的消费认知，人们发现了天然纤维，在综合性的因素（如舒适性、保健性等）方面，都具有不可替代性，尤其作为内衣面料，天然纤维（特别是真丝和棉纤维）制品具有更大的优越性能，这种通过反复实践所获得的消费认知所形成的对产品的“忠城”将在相当长的时期内存在，这也将提醒研究者，在对天然纤维产品功能化研究中，必须充分尊重天然纤维这一特点。

天然纤维作为天然生成物，功能材料的导入方式，将影响天然纤维本身的自然优势。为了保护天然纤维与人体的友好性，在功能化改性中，可以采用以下两种方式。

2.1 纤维表面非连续介质导入法

非连续介质导入，是指在纤维表面离散分布功能材料的细小微粒，不影响天然纤维本身与人体的接触，这一思考依据，对于真丝制品尤其重要，众所周知，真丝的蛋白质结构与人体蛋白质特征有无可比拟的相似性，所以，任何其他功能材料在真丝表面的连续覆盖都将使真丝制品的友好性和亲和性能受到影响。

2.2 纤维内部填埋法

纤维内部填埋，依据来自天然纤维（蚕丝、棉、麻等）本身的结构具有原纤特征，这种原纤特征决定了天然纤维内部具有众多的微孔和微隙，给功能材料的导入提供客观便利，这种导入方式，也对天然纤维功能的长效性有很大的益处，但这一导入手段对技术的要求相对较高。从现有的技术来看，纤维内部组装技术是一种有效的方法，而前述的原位生成技术，也属于这一范畴，这种原位生成技术的特点在于：在功能材料组装前，功能材料本身以离子或分子形式游离进入天然纤维内部，再通过特定的反应环境，使进入纤维内部的离子或分子反应生成具有特定结构的固体材料，从而使功能材料支撑在纤维内部，实现在保护天然纤维本身优势性能的同时，实现其功能的长效性。

从本质上来看，功能纳米材料是最符合纤维表面非连续介质导入法和纤维内部填埋法的功能元素，也符合纤维表面非连续介质导入法和纤维内部填埋法的技术要素，由于不同纳米材料所表现的功能性各不相同，可以根据开发的功能，选择不同的纳米材料，但这里所言的纳米技术本身，不仅仅是纳米材料，更重要的是制备纳米材料的工艺过程，只有这样，才能实现从常规整理技术到纳米组装技术的突破。

3 实施案例分析

为了能更好地说明问题，笔者选择自己的部分研究结果进行对比分析。

3.1 形态比较

从图 1 和图 2 比较，图 2 采用了原位生成纳米银技术，有效实现了在真丝纤维表面的离散的非连续纳米银分布，纳米银颗粒细小，不影响真丝材料原有的表面特征。

3.2 吸附量比较

表 1 为普通纳米银助剂整理和采用同样浓度制备工艺原位生成技术（组装技术）两种不同方法处理的真丝织物中的纳米银含量，可以看出，随着银浓度的提高，整理到织物上的纳米银含量增加。比较同一浓度下两种方法整理的真丝织物中的银含量，采用原位生成整理的真丝织物银含量明显高于常规浸渍法整理的真丝织物。说明浸渍法整理真丝织物时，纳米银难于均匀地吸附到真丝织物的内部，主要集中在纤维表面。而原位生成、自组装技术整理时，银离子能够均匀渗透到真丝纤维内部的各个部位，再将其还原，自组装生成纳米银，所以其银含量要高于浸渍法整理的真丝织物。

3.3 耐洗牢度比较

为了比较两种方法整理的真丝织物上的纳米银的牢度，选取两个具有相近银含量的样品进行耐洗牢度测试，在经过不同次洗涤后测试样中的银含量，以此评价其耐洗牢度。表 2 中列出了分别经过10、20和30次洗涤后的样品中的银含量，由表中数据可见，浸渍法整理的真丝织物在经过10次洗涤后，银含量从125.94 mg/kg下降到81.63 mg/kg，下降了35.2%，在经过30次洗涤后，银含量下降到56.48 mg/kg，相比未洗涤的样品下降了55.2%。而通过原位生成法整理的真丝织物洗涤30后，银含量从116.48 mg/kg下降到101.29 mg/kg，仅下降了13.0%。证明了原位生成法处理后，因纳米银分布于纤维内部，并支撑在纤维微孔和间隙中，所以纳米银和真丝纤维的结合牢度远高于普通浸渍整理法，具有很好的耐洗牢度。

以上结果表明，原位生成法整理真丝纤维或制品不仅可以获得较高的银含量，提高纳米材料的利用率，同时还能获得很好的耐洗牢度。

3.4 抗菌性能分析

笔者选择低含量原位生成技术制备的纳米银真丝面料，进行抗菌耐冼性分析，表 3 显示，真丝面料经30次洗涤还具有优异的抗菌性能，能有效满足日常生活中的抗菌要求，也有效节约了生产成本。

4 结语

篇3

让癌症治疗不再简单粗暴

4000年以来，我们对癌症的恐惧从来不曾消失，因为它意味着生命的尽头和痛苦的治疗。

癌症已经成为人类健康的头号杀手。目前，我国每年有超过150万人死于癌症，每5位死者中，便有1人死于癌症。大约在公元前2500年，人类第一次有了关于癌症的记录。4000年以来，我们对癌症的恐惧从来不曾消失，因为它意味着生命的尽头和痛苦的治疗。

标准的癌症治疗手段过于简单粗暴

虽然，良好的生活习惯能够预防与慢性感染和烟草相关的癌症，但是衰老与衰老所累积的基因突变等致癌因素却不可避免。积极的预防并不能够解决所有问题，总有一些人会不幸患癌。更糟糕的是，患者和他们的家属不仅要忍受疾病的痛苦，还需要忍受治疗之苦。

现今，手术、化疗、放疗是癌症治疗的三驾马车，它们有效，但是过于简单粗暴。不论是用刀切、用放射线烧，还是用药物毒死癌细胞，我们的健康细胞都会跟着遭殃，或者有癌细胞成为漏网之鱼。这些疗法就像是一个盲人拿着机关枪乱扫一通，不分敌我。到了癌症晚期，即使患者忍受了这些痛苦的治疗，也收效甚微。

智慧型的癌症疗法将成为疾病的终结者

难道就没有更智慧的癌症治疗方法吗？随着科技的进步，和医学工作者持之以恒的努力，RNA干扰技术、纳米技术、微生物技术、免疫疗法等新方法将更加精确、高效、持久地抗击癌症。RNA干扰技术能够让利于癌症生长的基因失去作用，纳米技术可以减少药物的毒副作用和增强药效，微生物技术可以让病毒和细菌成为我们的抗癌雇佣兵，而免疫疗法则使我们的免疫系统全面清除癌细胞。

利用这些新技术开发的药物有的已经用于临床，例如，用免疫细胞制作的癌症治疗疫苗Provenge已经上市，用于治疗晚期前列腺癌，能够延长患者的生命。还有更多的新式抗癌药物正在临床试验阶段，例如治疗肝癌的RNA干扰药物和治疗多种实体肿瘤的靶向性纳米药物。

当然，有时候可能结果并不符合研究者们的设想，但是，他们坚信，这些智慧型药物才是癌症的终结者。随着微生物、纳米和遗传工程学技术的进步，以及我们对于不同种类癌症和自身免疫系统了解的增多，难关将被一一攻克，癌症也将变得不再可怕。

未来战士1

纳米技术——让药物瞄准癌细胞

如果说，化疗药物可能因为各种原因让健康细胞“躺着也中枪”，那么纳米技术就是来帮助它们更精准地“杀敌”。

纳米技术，让“毒药”起死回生

纳米是计量长度的单位，所以它本身并不能够治疗癌症，但是纳米级的分子却能够解决许多抗癌药物的问题。药物可能伤害健康细胞，也可能在到达目标细胞之前便被吸收，而纳米材料却可以解决这些问题。纳米技术可以让RNA干扰等新抗癌技术真正运用到临床中去，也可以让许多早已因为毒副作用被打入冷宫的抗癌药物“起死回生”。

让药物能更好地渗入肿瘤血管

大多数的化疗药物都是通过杀死快速增殖的细胞来抑制癌症，可是除了癌细胞以外，我们的皮肤、肠道和免疫系统中还存在许多快速增殖的健康细胞。在化疗过程中，这些健康细胞经常“躺着也中枪”。有时为了保护快速增殖的健康细胞，只能降低化疗剂量，但这样一来，癌细胞又得到了喘息的机会。相比普通血管，纳米级的药物更容易渗入肿瘤血管，因此，药物将在肿瘤处聚集，放过其他血管。把化疗药物跟纳米技术相结合，就是为了集中火力，把所有子弹送进敌人的胸膛，避免自己人受伤。

给纳米药物加上更精确的导航系统

纳米级的药物“路过”肿瘤血管时，会渗入其中，但是并不会主动寻找肿瘤。于是，只是制作纳米级的药物并不能够满足药物研发者们对抗癌药物的要求，他们还希望给这些药物加上一个导航系统。把能够“找到”癌症蛋白质的抗体附着到纳米级的药物上，药物就会直接找到癌症，这种药物被称作靶向性纳米药物。由于几乎所有的靶向性纳米药物都能够不被浪费地到达肿瘤处，因此，即使是很低的剂量，也可以发挥很好的作用。

旧药装上新补丁：用量更少，效果更好

第一类能够达到临床评估的靶向性纳米药物是BIND公司的新药DTXL-TNP。其中的DTXL为FDA（美国食品与药物管理局）早已批准的传统化疗药物多紫杉醇，而TNP就如同它的补丁，让它效果更好，用量更少。

第一步：制作补丁 根据大小、载药量、释药特性等的不同，研究者从100多种纳米微粒中选出了最佳的一种，然后再将前列腺癌特异膜抗原的抗体附着于上。因为这些抗原存在于前列腺癌细胞和大多数非前列腺实体肿瘤的新生血管上，所以带有其抗体的纳米微粒能够迅速找到肿瘤。这种名为靶向性聚合纳米微粒（TNP）的细微分子将填补传统化疗药物不分敌我的漏洞。

第二步：安装补丁 接着，研发者把传统的化疗药物注入到靶向性聚合纳米微粒中，药物便会被微粒精确地带到肿瘤处。微粒的释药特性能够让血液中的药物浓度长久保持较高水平，延长药效。在小鼠试验中，这种新药的血液循环半衰期可达到约20个小时之久。药物不仅能更长时间地发挥作用，在肝脏的聚集量也大幅度降低，变得更加安全。

第三步：成果测试 与传统化疗药物相比，给药后12 个小时中，纳米药物在小鼠肿瘤处的聚集明显增多。给药24小时后，纳米药物在小鼠血液中的浓度一直维持在传统化疗药物的100倍，药物的生物学效应得到明显改善。而最初的临床试验也表明，相比使用常规剂量的传统化疗药物，晚期实体肿瘤患者在使用了更低剂量的纳米药物后，肿瘤有了更明显的萎缩。简单地说，纳米微粒的运输，让药物使用达到了剂量更少，效果更好的目的。

未来战士2

RNA干扰技术——关掉癌症基因

只是杀死癌细胞，它们还会长出来，可是如果关掉了癌症基因，那么便一劳永逸了。就好像厕所漏水了，你不能只舀水，必须得关掉水龙头，不然，水永远都舀不干。RNA干扰技术就是关掉癌症基因的希望所在。

RNA干扰=让癌症基因不致病

给矮牵牛花注入了催生红色素的基因后，花朵理应变得更鲜红，结果却是，花瓣褪成了白色。后来科学家们发现，这种奇怪的现象是因为矮牵牛花自身的RNA干扰现象让催生红色素的基因沉默了。这是因为，DNA是携带着蛋白质编码的基因，而mRNA是DNA和蛋白质之间传递编码信息的“中间人”，如果mRNA扰了，那对应的基因就失去了作用。如果我们能够让癌症的基因沉默，那么即使你拥有癌症基因，也不会患癌症。

怎样利用RNA干扰治病

许多生物，尤其是低等生物，都是依靠RNA干扰来抵抗病毒的入侵，例如，植物、蠕虫和果蝇体内都存在这种原始的RNA级别抗病毒机制。但是，包括人类在内的脊椎动物体内却没有这种抗病毒机制。现在，在人类身上，研究者们希望运用RNA干扰技术使特定的基因沉默，例如让可导致胆固醇升高、病毒感染、内分泌紊乱的基因沉默，从而达到治疗疾病的目的。

让基因沉默的具体工作是由小干扰片段完成的，它们会截杀传递基因信号的mRNA，让相应的蛋白质无法合成。小干扰片段只截杀与其碱基配对的mRNA，所以具有特异性，这是抗癌药物梦寐以求的。把针对癌症基因的小干扰片段注入癌症患者体内，他们的癌症基因就会保持沉默，癌症也就会停止生长。健康mRNA的碱基与这些小干扰片段并不符，因此不会受到影响。但是，想要让小干扰片段截杀正确的mRNA，就必须先知道这个mRNA参与合成哪一种蛋白质。

资料库：小干扰片段是什么

小干扰片段是RNA干扰的一个中间产物。1998年美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛发现， RNA的编码链被称作“正义”链，与之互补的RNA链被称作“反义”链。一正一反两条RNA链集合在一起形成了双链RNA。蛋白质复合体Dicer附着其上后，会将其切割成许多小干扰片段，即siRNA。然后，蛋白质复合体RISC会再与这些片段结合，清除其中一条RNA链，剩余的一条成为探测mRNA（信使RNA）分子的探针。当一条mRNA分子与RISC复合体上的RN段通过碱基配对的形式结合时，该mRNA分子便会被剪切并降解，其对应的基因也就沉默了。这一现象被称为RNA干扰。

以致病蛋白质为线索制药

以生物技术公司Alnylam治疗感染肝癌的RNA干扰药物ALN-VSP为例，药物研发者把癌细胞大量制造的两种蛋白质作为线索。第一种蛋白质能帮助肿瘤血管的新生，用于向癌细胞运输血液，第二种蛋白质则能够让癌细胞加速生长。于是，针对这两种蛋白质，研发者设计出了截杀其mRNA的小干扰片段，然后将这些小干扰片段注入患者体内。这些小干扰片段与负责生产两种致病蛋白质的mRNA配对，然后将它们分解掉，这样就切断了致病蛋白质的生产链，从而抑制了癌症的生长。

纳米材料让药物安全到达敌营

但小干扰片段也有缺点，在自然的RNA干扰过程中，它们很快就会降解，于是在治疗癌症时，如何才能保证它们“安全”到达肿瘤处是一个问题。制造出特定的小干扰片段后，还必须有能够保护它们的“运输工具”，以免它们“出师未捷身先死”。因此，药物研发者又设计了一种脂质的纳米材料，它只能够被肝脏吸收。把小干扰片段藏到这种脂质纳米微粒中，它们在到达肝脏以前都能够保持完整，而到达肝脏后，纳米材料被吸收，小干扰片段便会出来阻断癌症基因发出的信号。小干扰片段如果是士兵，那么纳米材料就是把士兵安全运输到敌营的坦克。

断掉肿瘤生长的后路

在首次临床试验中，化疗失败的19名肝癌患者服用了ALN-VSP数周内，药物便开始阻止致病蛋白质的生成，使病情有了明显好转。核磁共振成像显示，患者体内肿瘤62%的血流被切断了。肿瘤无法获得养分，只能停止生长。今年Alnylam公司与中美合资的世方药业有限公司结成合作伙伴，将在中国共同开发这种纳米药物，用于治疗包括原发性肝癌的各类肝癌。

Bruce Sullenger是美国杜克大学一位研究RNA干扰的分子生物学家，他说：“我们现在已经可以利用RNA干扰使2万个基因沉默，剩下的工作就是如何制造出载体让RNA干扰能够准确地到达目标细胞。”除了ALN-VSP以外，还有很多其他RNA干扰药物已经进入临床试验阶段，希望在不久的将来，RNA干扰药物能够成为“包治百病”的灵丹妙药。

现在处于临床试验阶段的RNA干扰药物

未来战士3

微生物改造——化敌为友，共同抗癌

敌人的敌人便是朋友，这个原则也同样适用于癌症治疗。病毒和细菌原本是我们的敌人，可是，如果让它们感染和杀死癌症细胞，那么它们便成为我们抗癌的雇佣兵。

让病毒成为我们的抗癌雇佣兵

病毒的天性是侵占我们的细胞，然后在其中繁殖，直到细胞死亡，再去侵占更多的细胞。如果我们能够操作病毒，使其只攻击癌细胞，那么病毒便不再可怕，它们将成为我们对付癌症的重要战略伙伴。这个想法并不新鲜，早在20世纪50年代便有人希望利用病毒的破坏力来对付癌症。各式各样的病毒被注入患者的肿瘤中，但有时候病毒感染会迅速蔓延开，并且导致致命的后果。以毒攻毒有可能变成玩火自焚。

而如今，利用基因技术改造病毒，可以让它们只感染肿瘤细胞，还能让它们在肿瘤细胞中的繁殖更加疯狂，最终能够把肿瘤“吞噬”干净。现在，至少有10 个种类的病毒在接受基因改造后被用于癌症治疗的研究，而BioVex公司的OncoVEX GM-CSF可能是目前为止效果最好的这类药物。GM-CSF是英文“粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子”的首字母缩写，这是一种强劲的免疫化学物质，能够刺激免疫系统辨别和攻击癌细胞。基因被改造后的疱疹病毒再“带上”这种免疫化学物质，就变成了能够治疗癌症的病毒。这种治疗性病毒通过两种方式起作用：第一，直接入侵癌细胞，并在其中繁殖和杀死宿主癌细胞；第二，告诉身体制造更多能刺激免疫系统抗癌的化学物质。这种双管齐下的治疗性病毒，可用于治疗黑色素瘤、乳腺癌、胰腺癌等多种癌症。

在临床试验中，已发生转移的50位黑色素瘤患者中，有8位患者的肿瘤完全消失了，而且疗效持续时间长。对于存活率极低的晚期黑色素瘤患者来说，这是一个天大的好消息。另外，据参与试验的患者反映，这种以病毒为载体的药物所带来的副作用和不适感要远远小于干扰素（干扰素常用于癌症治疗中，毒副反应较为明显）。现在，这种治疗性病毒已经进入了临床试验的第3阶段，也许在不久的将来便能够造福更多的患者。

拔掉艾滋病病毒的毒牙

全球的免疫学家都在积极寻找更多适合抗癌的病毒，美国宾夕法尼亚大学的研究者便看中了艾滋病病毒强大的感染能力。首先，他们通过基因改造去掉了艾滋病病毒的致病能力，使其成为缺陷型病毒。然后，他们把缺陷型病毒的基因插入人体免疫系统的T细胞中，这样T细胞便会如同艾滋病病毒一样疯狂地攻击癌细胞和大量繁殖。3位接受这种实验性的病毒疗法的血癌患者中，有2位患者痊愈，1位患者病情得到控制。而在此前，化疗已经对这3位患者不再产生作用，而且他们也没有接受骨髓移植的机会。可以说是艾滋病病毒救了这些血癌患者一命。

寻找天生的癌症捕杀者

除了利用基因改造后的病毒去杀死癌细胞，研究者们还在寻找天生就只杀死癌细胞的病毒。Neotropix公司的抗癌药物NTX-010所选用的病毒，天然就只感染和杀死癌细胞，不需要基因改造。药物注射入患者体内后，病毒会有选择性地感染和杀死神经内分泌癌细胞。在临床试验中，一些走投无路的小细胞肺癌（神经内分泌癌的一种，恶性程度较高）患者的病情得到了不错的控制。不过，这种治疗性病毒并不能歼灭所有的癌细胞，它们杀死癌细胞的速度与癌细胞生长的速度达成了一个平衡。肿瘤虽然不会缩小，可会停止长大，患者的生命也将得到延长。以病毒为载体的抗癌药物研究还只是一个开始，还有很多以病毒为载体的药物正在动物试验阶段。

细菌打起癌症包围战

说起病毒便不能忘记另外一种寄生在我们体内的微生物——细菌。许多菌株，包括沙门氏菌和大肠杆菌，都倾向于寄宿在肿瘤中，因为在氧气稀少的肿瘤中心，这些细菌能够躲过人体免疫系统对它们的追捕，还能够以癌细胞的代谢产物为食。接受过基因改造的细菌能够按照我们的要求释放毒素或者在指定的地点完成其他任务。

这与病毒疗法十分相似。不过，相比改造病毒，细菌更容易大量培养，而且在基因改造的过程中也更容易控制。更好的是，细菌还会作用于被病毒忽略掉的肿瘤基质细胞，它们本身不是癌细胞，但是却会支持癌细胞的生长。肿瘤的80%都是由这些基质细胞构成的。所以，细菌疗法不仅能够直指敌人的大本营，还能包围敌人。

给益生菌装上抗癌武器

2010年，爱尔兰库克癌症研究中心的主要研究人员Tangney改造了一种无害的肠道细菌，短双歧杆菌的基因用于追踪小鼠的皮下肿瘤。结果显示，即使是口服，这种抗癌细菌也可以通过胃肠道，最终到达肿瘤处，并在其中繁殖，其效果与静脉注射的给药方式几乎相同。在给药2周后，细菌仍然在小鼠的肿瘤处工作，而且小鼠在整个实验中都没有因为细菌感染而患病。

以无害的益生菌作为载体，插入“报道基因”，医生便能通过这些细菌找到患者体内容易被忽略的癌细胞；插入“治疗基因”，则可以用这些细菌来杀死癌细胞。不过，由于细菌疗法是比病毒疗法更新的技术，还处在实验室研究阶段，所以没有相关的临床试验案例。

未来战士4

免疫疗法——启动我们天生的抗癌引擎

我们的免疫系统在面对癌症的时候并不是束手就擒的，它们也会反抗，只不过大多数时候都失败了。有一些幸运的患者发现，自己的肿瘤自然消失了，这其实是自身免疫系统在对抗癌症的战役中迎来了迟到的爆发。癌症的免疫疗法就是要让我们的免疫系统重新加入战争，并最终赢得胜利。

免疫系统让肿瘤不治而愈

免疫疗法的概念诞生于19世纪80年代，这都得益于美国纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心的一位外科医生——Coley。他发现在抗生素发明以前，癌症患者在切除肿瘤后并不容易复发，而在抗生素发明以后，切除肿瘤后，患者的癌症反而变得容易复发了。另外，一些肿瘤自然消失的患者，都几乎有过急性感染的经历，有的人患过麻疹，有的人患过流感，还有的人患过疟疾。把这些综合起来思考，Coley怀疑，是感染让患者的免疫系统在对付病毒或者细菌的时候也顺便清除掉了癌细胞。因此抗生素虽然让癌症患者避免了手术后受到感染，但是也让其失去了清理癌细胞的机会。

在18世纪，一些外科手术医生也注意到了感染就像是某种原始的“免疫疗法”，可以清除手术所遗漏的癌细胞。因此，他们会故意不做好消毒工作，有的甚至会大胆地将疟疾或者梅毒病毒注入癌症患者体内。有时候，这种原始的“免疫疗法”真的能够成功。不过医疗发展到Coley的时代，故意感染患者显然是不可行的，但仍然有一些意外受到感染的患者，他们的肿瘤会自行消失。Coley告诉纽约医学院，如果感染能够清除肿瘤，那么类似的人为操作应该也能够达到相同的目的。

链球菌刺激免疫系统抗癌

链球菌是一种能够引起扁桃体炎等感染性疾病的细菌，但是又不如梅毒或者结核杆菌那样致命。在1981年5月，Coley给一位自愿的肿瘤患者在肿瘤处直接注射了链球菌。这位患者的颈部和扁桃体都长有肿瘤，之前的手术后，肿瘤复发并且生长迅速。Coley为他治疗的前两个月，他几乎每天都注射链球菌，而肿瘤真的萎缩了。到了8月，Coley停止了注射，肿瘤再次开始生长。于是，Coley又给患者注射了一种更为强劲的链球菌，这次患者开始高烧，但两周后，其颈部的肿瘤完全消失了。两年后，这位患者颈部的肿瘤仍然没有复发，扁桃体的肿瘤虽然没有消失，但也没有继续长大。

之后，Coley开始用这个方法治疗其他患者。其中一位患者的肿瘤迟迟无法消失，直到Coley给他注射了另外一种能引起他发烧的链球菌。接着的24小时中，Coley眼睁睁地看着肿瘤一点点地消失了。似乎发烧是让这个疗法发挥作用的核心所在。但有的时候，即使天天注射也无法让患者发烧，可还有时候，一次注射便让患者的感染情况一发不可收拾。因此，他制造了一种混合死链球菌和黏质沙雷氏菌的注射液，并称其为Coley毒素。这种药物会造成患者高烧，但是却不会引起真正的感染。Coley强调，重要的并不是细菌的种类，而是要保证注射液能够注射到肿瘤的深处，而且必须引起患者发烧，这样持续几周甚至几个月，肿瘤便能够萎缩甚至消失。

免疫疗法研究仍在继续

我们在“发烧”的时候，免疫系统的工作效率最高，这个时候身体会制造更多的免疫细胞，而且这些免疫细胞的活动范围广、攻击能力强。越来越多的研究显示，一个人受到感染并且发烧的次数越多，他患某些种类癌症的几率便越小。可以说，发烧是我们天生抵御疾病的引擎。Coley就是靠着刺激身体发烧成功治愈了许多患者，甚至是一些肿瘤已经发生转移的患者。

但是，Coley也遇到了很多困难，例如，如何才能够调配出适合每一位患者的细菌注射液，还有如何让免疫系统保持“亢奋”。1936年，Coley去世后，他的Coley毒素也逐渐被更容易预测效果的放疗和化疗取代。但是，对于免疫疗法的研究并没有因此而停止。

在免疫疗法沉寂了一段时间后，研究者们又开始重新研究如何利用我们天生的防御机制来对抗癌症。不同于Coley的是，现在随着对免疫系统的了解的加深，科学家们更清楚地了解到抗原、抗体、免疫细胞在我们身体防御机制中所扮演的角色，因此能够更加精确地去操控免疫细胞。再结合最先进的生物技术，他们可以通过各种方法让免疫细胞去攻击癌细胞，包括给患者注射癌症抗原、培育更多免疫细胞、改造免疫细胞的基因等等。

“疫苗”是免疫系统的抗癌启动按钮

把病毒抗原或者灭活的病毒注入患者体内，患者便会产生抗体，其免疫系统就能够识别和清除病毒，这就是疫苗的作用。现在，科学家们希望像对付细菌和病毒一样来对付癌细胞。最简单的方法是使用抗原疫苗：给患者注入癌细胞特有的蛋白质（即抗原），或者带有抗原的已死癌细胞，刺激患者的免疫系统自动识别和杀死癌细胞。如果说，免疫系统清除掉身体内的癌细胞是一项复杂的工作，那么疫苗就是启动按钮，一旦触动，免疫细胞便开始奋力杀敌。

让免疫系统不停工作——DNA疫苗

设想是美好的，但现实是残酷的。在过去的几十年里，数百名患者于临床试验中接种了治疗癌症的抗原疫苗，动物实验更是不计其数，但都以失败告终。总结一下原因，如下：第一，肿瘤会对免疫系统发出一种撤退的信号；第二，大多数患者的免疫系统因为放疗已经脆弱不堪；第三，免疫系统要杀死癌细胞必须同时依靠免疫细胞和抗体，但抗原疫苗虽然善于诱导免疫系统产生抗体，可却不善于刺激免疫系统产生免疫细胞，然而，最终要真正杀死癌细胞却得靠免疫细胞。在困难重重的环境中，抗原疫苗刚开始还能起到一些作用，但等免疫系统适应了之后，就会停止工作。

现在，英国南开普敦大学的研究者改变了思路，寻找其他办法来激活免疫系统。他们不再给患者直接注射抗原，而是把负责制造抗原的DNA放入一种载体中，制成DNA疫苗。一旦这种DNA疫苗注射入患者的手臂肌肉中，那里的肌肉细胞便会遵循新的基因指示，开始源源不断地产生抗原，直到它到达细胞的表面。

以往，直接注射抗原后，抗原会在血管中随波逐流，或者只是依附于已死的癌细胞上，很难真正刺激免疫系统产生免疫细胞。而现在注射了DNA疫苗，细胞产生的抗原依附于细胞的表面，只有这样的抗原才能达到刺激免疫系统产生免疫细胞的目的。DNA疫苗的另外一个好处是，由于细胞会持续不断地产生抗原，所以免疫系统会一直得到刺激，对癌症的追击便不会停止。目前，已有几种DNA疫苗在进行小规模的临床试验。

给T细胞找个帮手——树突状细胞疫苗

树突状细胞是一种特殊的免疫细胞，它能帮助免疫系统辨别癌细胞，还能将癌细胞分解为带有抗原的小碎片，让免疫系统中的T细胞更容易找到并且清除这些癌细胞片段。总的来说，树突状细胞的工作就是为了方便免疫系统识别和杀死癌细胞，但其数量非常稀少。

研究者先从患者的血液中获取免疫细胞，然后在实验室中让这些免疫细胞暴露于癌细胞或者癌症抗原中，接着再用一些化学物质让免疫细胞转变成树突状细胞，并让树突状细胞大量增殖。最后，树突状细胞被注射回患者体内，并刺激免疫系统对身体内的癌细胞做出反应，诱导T细胞将癌细胞杀死。这种把免疫细胞植回患者体内的做法叫过继性免疫疗法。

因为树突状细胞疫苗是一种自体同源的疫苗（即利用患者自身的免疫细胞制作疫苗），所以每一个患者的疫苗都是“私人定制”，无法批量生产，是疫苗中的奢侈品。美国Dendreon公司研发的Provenge疫苗便属于治疗晚期前列腺癌的树突状细胞疫苗，也是FDA首个批准用于治疗肿瘤的疫苗。这种疫苗治疗一个病人的开支高达9.3万美元，疗法为一个月内注射三次，平均能够为患者延长4个月的寿命。

训练癌症杀手——T细胞疫苗

树突状细胞毕竟不能直接杀死癌细胞，因此有研发者直接培育能杀死癌细胞的T细胞。研究者从患者切除下来的肿瘤中获取T细胞，培育后再注射回患者体内，也属于“私人定制”类的疫苗。如果再结合放疗与去除免疫抑制细胞，T细胞疫苗甚至能治愈晚期黑色素瘤，而在此之前，医生们面对这种癌症几乎都无力回天。美国国家癌症研究所（NCI）的Steven Rosenberg医生，在美国国立卫生研究院（NIH）附属临床研究中心进行了T细胞疫苗的临床试验。结果显示，在接受治疗的93位晚期黑色素瘤患者中，有20人的肿瘤完全消失，而且其中19人在5年后都没有复发。总共52位患者的肿瘤有了明显萎缩。

但科学家们并不满足于现在的结果，他们已经开始着手给患者的T细胞做基因改造，将能够识别癌症的基因插入T细胞中，使T细胞更有效地攻击癌细胞。随着技术的进步，我们将可能通过基因改造，制造出各种全新的细胞类型，而将免疫疗法与遗传工程相结合是现今最前沿的研究。少数与大学挂钩的医疗中心已对一些绝症患者进行了相关的临床试验，而部分患者的情况显示，这可能成为癌症的真正终结者。

盘点2012癌症研究十大突破

1杀死癌症干细胞的药物

据《细胞》杂志报道，一个癌症干细胞研究团队的领导者Mick Bhatia博士发现，甲硫哒嗪（一种抗癌药物）可以在不损伤正常干细胞的前提下，杀死诱发白血病的癌症干细胞。这是一项重大的发现，因为癌症干细胞可以持续分化，进而发展为癌症，并且它也是导致癌症复发的一个常见原因。

2破解致死乳腺癌的基因

三阴性乳腺癌是一种特殊类型的乳腺癌，死亡率高，患者的雌激素受体、孕激素受体和人表皮生长因子受体均成阴性，并且尚无针对性的标准治疗方案。但Vanderbilt-Ingram癌症中心的研究人员破解了关于三阴性乳腺癌的基因，发现其患者的许多基因都发生了变化，例如MYC、MCL1和JAK2发生了基因扩增，而PI3K基因却发生了突变。了解有关于三阴性乳腺癌的基因异常，有利于疾病的诊断，以及研发出更有针对性和个性化的疗法。

3提高罕见胰腺癌患者存活率

胰腺癌的死亡率极高，但加拿大国家癌症研究所一个临床研究小组发现，一种较为罕见的胰腺癌——壶腹周围癌，如果治疗得当，患者的寿命将会延长。壶腹周围癌患者在接受了手术切除肿瘤后，继续进行氟尿嘧啶或者吉西他滨的化疗，那么存活率将会明显提高。

4维生素D或可抑制癌症生长

加拿大安大略癌症研究所的John White博士及其研究小组，对一种名叫cMYC（寡核苷酸）的蛋白质进行了研究，至少50%的癌症患者体内这种蛋白质的含量会升高。研究发现，维生素D可以阻断cMYC的生成。该项发现对未来研究和了解维生素D在阻断癌症生长过程中的作用有重大意义。

5儿童恶性脑癌新疗法

随母细胞瘤是一种儿童后颅恶性胶质瘤。在此之前，我们认为所有的随母细胞瘤都一样，采用的也是同一种标准治疗方法，但许多患儿因此接受了过度治疗。加拿大多伦多病童医院的Taylor医生带领一个国际研究小组发现，随母细胞瘤有四个分型，情况也有轻有重。如果能够在治疗患儿以前先确认到底是哪一种分型，那么治疗将更有针对性，也避免了对于病情较轻的患儿过度使用放疗。放疗可能带来长期的副作用，包括损害患儿的大脑结构。

6天然海绵可以预防癌症导致的肌肉萎缩

肌肉萎缩，也叫作恶病质，是由癌症引起肌肉或体重减少的一种疾病。癌症死亡者中，大约30%是死于肌肉萎缩。加拿大麦吉尔大学的研究团队在蒙特利尔发现，在小鼠实验中，一种源自于海绵的天然产品可以有效预防肌肉萎缩。该研究首次为肌肉萎缩患者提供了一个潜在的治疗方法。

7甲氟奎抗癌大有前景

急性骨髓性白血病是一种血液和骨髓癌症，如果治疗不及时，可能会引发更为严重的后果。加拿大麦吉尔大学的Aaron Schimmer博士以及他的同事对多种药物进行了检测，希望确定其中是否有药物可以攻击急性骨髓性白血病细胞。最终研究发现，甲氟奎，一种常用于治疗疟疾的药物，可以导致急性骨髓性白血病细胞破裂。

8只化疗对霍奇金淋巴瘤更好

加拿大国家癌症研究所的另一个临床试验小组发现，局限期的霍奇金淋巴瘤患者如果只接受化疗，比接受化疗并接受放疗的患者活的时间更长。化疗联合放疗一直都是对付癌症的有利武器，此前，90%的霍奇金淋巴瘤患者都同时接受达卡巴嗪化疗和次全淋巴结照射放疗，但实际上，这种双管齐下的疗法可能让患者更快走向死亡。

9罕见癌症的智能疗法

加拿大英属哥伦比亚大学的Torsten Nielsen博士及其团队，日前揭示了基因突变与蛋白质相互作用引发癌症的过程。这种基因变体可以引起一种罕见但是致命的癌症（滑膜肉瘤）的增生。研究人员发现，通过药物或者基因抑制剂能够阻止这些致病蛋白质的生成，从而杀死肿瘤细胞。

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1 运行可靠性在线控制功能

目前，电力系统向高度信息化、自动化的方向发展，电网规模日益扩大，需要管理庞大的电力设备设施数据、用户数据、规划数据等。并且，随着电网互联技术的发展，导致电力系统地域扩大，规划选址、经济运行等诸多因素都与地理信息系统有关，电力GIS的特点在于以地理信息为背景，将图形和数据库相结合来描述和管理各种电力设备的参数属性以及电网内的运行控制信息。

与国外主要面对用户、更强调终端不同的是，国内将GIS在电力中的应用提高到一个新的高度，从电网的各个环节强调大联网。目前，国内企业主要在电网规划、设计、生产、应急救灾、抢险救灾等应用GIS。电力系统是国民经济命脉所在，电力系统的安全也关系到国家的安全！徐大力表示：超图软件作为亚洲领先的地理信息系统软件与服务提供商，安全作为第一位要素在我们的产品研发和设计中进行体现，在此基础之上，梳理适合于中国国情的电力GIS应用。

2 在线控制技术分析

2.1 在线控制技术

在线控制技术是物联网技术重要的组成部分，它最早这个概念来源于医学领域，将人体的信息和人的工作、学习等等的信息记录下来，随时察看。后来到了一个在线控制人体整个的环境，比如说通过这个技术可以判断用户步行、骑车、开车甚至是坐飞机，每个时间点都记录下来，通过光和温度的感应知道你是在室内室外一天工作了多长时间，一天的身体的状态如何，通过云的技术，存储、统计、分析告知本人。在线控制技术应用最大的特点是传感器，传感器用的是微传感器，质量很轻，我们写的毫米、微米、纳米，纳米技术的传感器发展很快，使在线控制技术应用逐渐展开了，在一个机片上可以多个传感器，功耗很小，成本低。美国DCC分析2016年市场份额将达到102亿美元，需要到2016年纳闷传感器的市场份额从0.1%涨到0.3%，这个涨幅已经非常大了，体量虽然小但是增速是最快的。去年4月份日本千叶大学的教授成功研制出世界上最小的磁力传感器，可以读电脑空间的信息，这个方法使原来的感应器尺寸缩小到原来的1%。在线控制技术主要的应用是采集数据以及新的工具，可以帮助电网、设备等相互互联，自我诊断，自我修复等等。随着互联网技术的普及，智能电网的开展，通过在线控制技术将电力设备的状态的信息，包括电网和设备都记录下来进行存储分析。

2.2 感知层综合测试的平台

感知层综合测试的平台，包括电磁环境、射频性能，安全性、抗干扰性等等。如图，温度传感器、温湿度传感器，线路传感器。我们还可以扩大到电力工程实施的过程中的管理。物联网和传感器在整个的智能电网中是作为智能电网的信息感知末梢，也是智能电网的神经系统，包括了智能电网发电、输电、配电等等六个环节，实现一体化的融合。先进通信技术是在线控制技术重要的技术的支撑，如图可以看到底下是感知层，剩下的是感知和应用。这个系统的应用是不同的主干网络，包括一级、二级和三级的安全网络，中间是短通信，包括无线通信，包括电子线载波和统一的网管。再往说是应用，和在线控制中间是网络。利用这个技术实现对电网、设备、人员进行实时的数据获取、跟踪和存储，贯穿了电子系统生产、输送、消费、管理的全过程。应用微传感器是电器设备的状态的监测。包括输电、变电和智能巡检，现在做电器设备的跟踪，比如说三项变压器的跟踪，包括巡检方面的跟踪。电子系统现场作业，包括我们的开关、断路器、电流等等，另外电动汽车的感知的技术，在线控制的技术，跟踪车的运行的情况，我们响应国家的电动汽车的应用，做电池的感知，包括充换电池的感知，包括温度的感知。

3 应用案例及建议

3.1 案例分析

在国家电网公司信息系统灾备中心，对机房里的设备，数据中心的应用对温度进行的监控。这是对设备的温度的监控，机房里所有的服务器的温度的监控，还有机架的光纤的传感器，可以对机房里的温度进行的控制，很节省电费。在线控制和智能变电站，对变电站的容易发热的部分都安装了温度传感器，以前是采用红外来监控，现在是安装了实时的，这样本身自我感觉自己的设备的运行的情况来进行报警。包括泄漏电流的监测等等。在甘肃的白银地区，有一些高耗能的技术对它进行的跟踪。园区的感知层，包括系统的主要的功能，时间的关系不详细介绍了。 两个应用案例，一个是通过式峰谷差降低电费。安装前和安装后通过跟踪系统以后原来的电费的情况，和现在的电费的情况，现在是可以节省8.6%的电费。另外一个案例是化工的公司，这个系统安装了12个剂量点，主要是为了有序用电，节省是5.1%。

3.2 具体建议

第一，将传感器在线控制技术纳入物联网技术的整体的规划；第二，关于标准，因为是微传感器，统一组织制定符合在线控制技术在物联网发展规划及相关的技术标准，强化标准的执行，各相关企业在应用和建设系统的过程中，系统地应用这项技术；第三，对在线控制技术及产品研发的支持的力度，现在微型的芯片和传感器，我们国家还非常少，这是非常好的契机，应该进行研究，在微感应器，包括移动芯片上多个传感器上进行研究，融合信息处理与安全技术等方面进行突破，尤其是随着宽带中国来发展是非常好的契机。

4 结论

高压带电设备在线监测系统，切合目前所提倡的“状态检修”技术研发及应用发展趋势，是一次具有实用意义的成功尝试，为今后开展高压带电设备的“状态检修”提供科学的依据，并对电网的安全运行增加一项重要的砝码。

参考文献

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[关键词]科研 教学工作 基础课

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）20-0077-02

二十一世纪科学技术迅猛发展，对物质世界奥秘的探索至广至深，各不同学科深入交叉渗透，取得了惊人的成果。化学作为自然科学的一门，涉及的领域非常广泛，同时也与我们每个人的工作和生活联系密切。化学的研究范围也逐渐扩大到了众多的交叉及边缘学科，例如材料化学、生物化学、能源化学、环境化学等。化学已深入社会、科学和技术的各个领域，并成为高科技发展的强大支柱，其研究测试手段快速更新，这些理论与应用的迅猛发展，要求化学教育工作者必须跟踪科技前沿，提高自身的业务素质，不断更新知识，在教学改革中，体现出科技的发展对化学教育改革的促进，使之对提高学生的科学素养，培养基础扎实，知识面宽，具有开拓创新能力的人才更为有效。普通化学课程是高等工科教育中必不可少的基础课程，也可能成为所有非化工类专业本科生所接受的最后的和最高的化学教育，它将在很大程度上影响到当代和今后中国的工程技术骨干所具有的基本化学素养。[1]

一、科研工作对教学内容的补充与提高

化学是一门实践性极强的学科，随着科学技术的发展，其理论、概念、内容、方法等也在不断地更新。例如：现有的航天技术已经把100多颗空间探测器送到月球或其它行星，在失重的条件下进行了晶体生长试验，如InSb单晶的快速生长，并未经过扩散而进行，与传统的单晶生长过程，成核扩散机理有所不同。再如，金刚石、石墨的同素异形体C60具有独特的笼形结构，但它不遵循化学变化规律。对于这些新的化学发现，需要归纳总结，得出新的概念和理论以解决新的问题。因此普通化学课程不仅要比较系统全面地向学生讲授化学的基本原理和基本知识，使学生能够运用化学的理论、观点和方法审视公众关注的环境污染，能源危机以及新型工程材料等社会热点问题。[2]同时还应向学生介绍由化学所提供的新技术、新方法、新工艺、新材料在不同专业领域中的重要作用，以加深学生对化学的总体了解，提高学生把化学规律、知识、技术、方法应用到本专业工作中的能力和素养。科研可以促进教学，从事科学研究能使教师站在学术最前沿，及时地扩充教学内容，把最新的科学知识和信息传递给学生，从而使课程体系和教材体系结构得以优化，使之更为科学、合理。[3]教师可以将自己的科研成果与教学内容相结合，形成自己的特色。[4]作为化学教师，要经常查阅资料，跟踪科技的发展，了解科技新动态，使自己视野更开阔、思维更活跃。同时本身要从事科研工作，从自己的实际工作中发现新现象，找出新问题，提出解决问题的方法。通过科研工作掌握化学科学在新时代的新特点。本人多年来一直从事科研工作，在国家自然科学基金资助项目“磁性纳米超强酸（碱）的研究”中，一方面对酸碱的概念有更全面深入的理解；另一方面在实验中遇到的问题，如用溶胶-凝胶法制备磁性纳米超强酸时，洗涤、过滤、分离、焙烧等所出现的问题的处理及解决方法。在教学的过程中，对于酸碱的定义介绍较之以前更宽泛。纳米材料是20世纪80年代提出的，因为纳米材料其异乎寻常的特性引起了材料界的广泛关注。本人一直从事纳米稀土氧化物、铁氧体、粉体的合成，磁性纳米超强酸（碱）、纳米脱氧、脱硫催化剂的制备，从科研工作中掌握了最新的科研发展动态、纳米材料的发展趋势及存在的问题，充分认识纳米材料所带来的不仅是经济和科技上的革命，它也将完全代替微米时代的文明，把一种全新的纳米文明呈现在人类的面前，产生于微米时代的信息技术使世界的距离缩小了，而纳米时代的纳米技术则不仅体现了人类对自然界的利用，更体现了人与自然的和谐相处。带着科研工作的体会和理解，讲解“材料化学”课程，尤其是纳米材料一章时，不是简单的照本宣科，枯燥无味地讲解，而是有的放矢地提出问题、探讨问题，与学生互动、讨论，大大地激发了学生的学习兴趣和主动性，好多同学下课还意犹未尽与教师进一步探讨，几个同学决定在毕业设计中就做纳米材料方面的研究。材料化学课程受到了学生的好评，获得了很好的教学效果。

二、科研工作对教学方法的改进和提高

教学有了科研做依托，就能提高自身的档次。首先，科研能够为教学内容提供丰富的知识源泉。教师具有雄厚的知识基础，才能教好学生，而科研的积累则能提供这种必需的知识基础；其次，科研还能让教师及时了解到知识发展和创新的动态，[5]使教师更深刻地理解教学内容，懂得科研的过程和思维的方法，能深入浅出地教学。把与教学内容相关的自己研究的课题带进课堂，讲述自己科研过程中的思路和体会，或者向学生介绍科技的前沿信息，从而激发学生的科研兴趣和科研意识；而有针对性地提出问题要求学生通过查阅资料、独立思考、调研、讨论等方式解决问题，可以很好地培养学生的科研能力和创新能力。教学内容的前沿性和教学方法的互动性，能够培养学生更高的兴趣和参与率。

单调的灌输式教学方式很难做到因材施教，因而容易忽视学生的特点和个性，更难激发学生的学习热情和求知欲望，因此在很大程度上制约和阻碍了学生创造性思维的培养。教师在教学过程中要有意识地引导学生主动学习，培养学生主动思考、参与、实践的意识，使学生的学习模式由被动性向探索性、研究性、自主性转变，在教学中培养学生的创新意识和创新能力。为了让学生从被动的课堂灌输到主动探索学习，在教学方法上，教师要经常采用讨论的方法促进同学之间、师生之间的交流，从而激发学生的学习兴趣和研究热情，培养他们主动参与教学过程的意识，形成互动式的教学模式，这样不仅可以提高学生独立思考的能力和善于探索的意识，更能激发出学生的创新性思维。[6]正如哈佛大学Sandel教授所说：“学习的本质，不在于记住哪些知识，而在于它触发了你的思考。[7]”教师除了要传授给学生专业知识和技能之外，还要让学生具有宽广的视野，掌握更为广博的知识基础。广博而精深的知识结构是创新型人才必备的基本素质，同时也是从事创新型研究的基础条件。

三、科研与教学结合对学生创新能力的培养

科研、教学融为一体能够最快地把教师的科研成果带入教育，带入整个人才培养的活动中。提高本科教学质量，必须以科研为支撑，构建科研促进教学的一体化机制，尤其是当今工科大学生，很欠缺实际操作能力，只有丰富的抽象理论知识，很难将这些知识运用到将来的工作实践中。为了使学生创新能力不足的现状得以改变，教学过程模式的创新就显得尤为重要，科学研究和教学的结合，能够将科学研究的成果充实到教学过程中，引导学生培养基于发现的学习模式，让学生在问题中探索、在研究中学习、在学习中解惑、在解惑中提高，让学生真正体会到知识来源于自然、来源于社会和人类的活动，使学生融入真正的求知过程中，掌握获取更多知识的途径，善于探索、调查、发现，以不断提高学生的创新能力和创新素质。培养学生在学校学习时期的创新能力是大学教育的基本任务。尊重人才成长规律、尊重教学规律、尊重科研规律是科研和教学相互融合的重要准则；合适的案例和课程、精心的设计和合理的开发是实现科研与教学融合、提高学生创新能力的重要手段。在科研实践中教学可以提高大学生理论联系实际、学以致用的能力，促使学生在实践中发现问题、思考问题，从而为国家、为社会培养出一批批有用的高素质人才。课程教学与科研项目的有机结合，大大促进学生创新能力的提高，同时也是培养创新型人才的重要途径，而科学的态度和有效的方法则是科研与教学融合成功的保证。

科研工作拓宽了教师的视野和知识面，丰富了课堂的教学内容，不仅是知识的传授，更重要的是给学生一种正确的思维方式，提高了学生科研与创新的意识。因此说教师在特定的研究领域保持旺盛的创造力和处于学科的领先水平，可以很好地推动教育的发展。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 宋海农，王双飞，黄显南.高校本科教育中教学与科研的关系[J].高校论坛，2004， （1）.

[2] 生云龙.高校实现“教学与科研统一”理念的制度选择[J].清华大学教育研究，2005， 26（4）.

[3] 徐颖.国外研究性大学教学与科研互动经验及借鉴[J].技术经济与管理研究，2011， （6）.

[4] 陈玉琨.教学与科研相统一的原则――历史与现状的比较研究[J].高等师范教育研究，2003， 15（2）.

[5] 吴洪富.纽曼论大学教学与科研关系[J].现代大学教育，2010， （6）.

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关键词：情感态度价值观 切入模式

一、在教学导入时，激发学生的学习兴趣，以科学家为榜样，落实学生的情感态度价值观。

教学中从物理学的研究对象入手，图文并茂地说明物理的发展促进了科学技术和社会的进步，并向学生展望了物理学的未来。从人造地球卫星的发射到神舟飞船的发展历史，微电子技术的发展、微电子技术在计算机的应用触发了第三次产业革命，电子计算机的迅猛发展使世界进入了信息时代和知识经济时代；介绍了纳米技术的应用和制成的各种纳米材料特有的性质。从情感方面进行投入，发挥榜样的力量，引导学生向榜样学习，是一种良好的教育手段，榜样是把一切美好的东西具体生动的体现出来了，学生能够看得见，易于体会和接受。老师可以通过描述成功的科学家遇到困难时，如何思考，如何探索从而达到目的，描绘物理学家探索科学的欢乐与痛苦，成功与失败，从而使学生精神受到感染、情操得到陶冶、意志得到磨炼、鉴赏力得到提高，能正确理解人和自然的关系，正确理解人于社会的关系，并产生热烈的感情，形成了对美善、丑恶的辨别，使他们的心智得到和谐发展。教学的导入时用法拉第几十年的努力发现电磁感应现象，培养学生战胜困难的勇气和毅力；用瓦特从一个锅炉工变成蒸汽机的发明家，唤起后进生的崛起，让学生保持对自然界的好奇，初步领略自然现象中的美妙与和谐，切入对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感。课堂引入常用科学家的故事，社会的热点，人们的关注点导入新课，有利于学生在解决问题的过程中，有克服困的决心和信心，体验战胜困难、解决物理问题的时的喜悦，树立将科学服务于人类的意识，树立有理想、有抱负、热爱祖国振兴中华的使命感和责任感。

二、在课堂教学中注重体验策略，落实情感态度与价值观

情感、态度、价值观属于隐性知识，往往隐含于社会、生活实际、教材中，无法形成像书本一样的格式化知识，不易传授、说教，只能通过实践活动或具体案例分析在感受中体会。培养学生的情感态度与价值观，不能像传授知识一样直接“教”给学生，而是要创设机会，通过参与活动，日积月累，让学生感受、体验与内化，在日常物理教学过程中，把这一目标渗透到每一项活动中是最基本的方法。在教学中设置情境是通过为学生提供一个相对完整，真实的情境，还原知识产生的背景，恢复起原来的生动性和丰富性，使个体更真实地融入到情境中去，“身临其境”亲“身”体验其过程，并以此为基础，使个体产生学习的需要和兴趣，进行自主学习，从而达到主动建构知识，产生感悟，生成意义的目的。

三、在课堂教学的评价中，落实情感态度与价值观

在课堂教学中，师生之间的情感是教学活动中最为敏感的一对关系，它是需要用真情去维系的一种人际关系，也是渗透情感态度价值观的一个重要方面。“你的冷眼里有爱迪生，你的讥讽中有瓦特，你的棍棒下有法拉第。”这是对情感评价的最好诠释。教师用真挚、强烈的情感去点燃学生激情的火焰，晓之以理、动之以情评价学生，用情感的力量培养学生的爱心，主动走进学生的内心世界，抓住学生的闪光点，及时鼓励和表扬，客观公正的评价和对待每一位学生，以强烈的爱心和无私奉献的精神对每个学生负责。课堂上善于用激励上进的话语对学生进行情感投入，能使学生树立学习的勇气，端正学习态度，把握人生的正确方向。因为“情感、态度、价值观”的评价指向的是学生科学精神的培养，“科学精神”的教育是我们核心任务。

四、在课堂教学中联系生活实际，落实情感态度与价值观

物理课上如果教师一味的讲理论知识，会使学生感到茫然，就会失去学习物理的兴趣，也不知道怎样学习物理，学习物理有什么用，甚至觉得学习物理就象读天书。在课堂上，教师要理论联系实际，要引导学生在生活中用物理知识解决问题，并引导学生用物理知识解释生活现象。在讲解《串并联电路》时，可以让学生思考楼梯间的电路图，看怎样设计才能实现在楼上打开电灯既能在楼上关灯也能在楼下关灯，并且鼓励学生自己到实验室设计组装，这样把物理知识跟身边的物理现象联系起来，培养学生的学习兴趣和动手能力。从而联想到解决问题方法中也有串联并联，加深学生对问题的理解。

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在机械设备及各种零部件实际加工生产过程中，工业设计与机械设计制造技术水平直接影响着产品质量与性能的好坏。若设计水平低，则产品质量就差，在实际应用中就可能给工业生产引发事故，进而给作业人员的生命财产安全构成威胁。相反，若设计水平高，则产品性能就好，在实际应用中事故发生概率就小。因而对这两种技术在实践中的运用进行分析有利于技术水平提高。

工业设计概述

工业设计，是工学、美学等多种学科技术相互融合下的一种产物，其在实际中的运用是一种创造性的活动，是人们为达到某种特定目的而采取的一种措施。较之发达国家工业设计，由于我国工业发展缓慢，工业设计起步较晚，因而工业设计水平与国际水平之间有着较大一段距离[1]。但自改革开放以后，我国工业领域人士逐渐意识到工业设计的重要性，开始积极改进企业工业设计技术来提升工业设计与机械设计制造技术水平。同时，许多高校开始开设工业设计、机械设计课程，加大对此类人才的培养力度，这极大地推进了我国工业设计与机械设计制造技术向着现代化转变。

工业设计具有实践性、应用性强，学科综合性高，时代特征突出等几个基本特点。工业设计囊括了机械学、美学、物理学、经济学等多种学科知识，主要应用于实践生产中的产品设计和设计制造过程中出现问题的解决，以提高生产能力，提高人们生活质量，并随着时代的发展和人们需求的转变来对产品进行设计，确保产品符合当前人们需求。

机械设计制造技术概述

机械设计制造技术包括产品研发设计、加工制造、销售、维修维护等多方面，它作为机械工程中的重要组成部分之一，对机械性能有着直接深远的影响[2]。伴随互联网、信息技术的不断成熟与科技的不断进步，机械设计制造技术取得了飞跃性发展，不仅融合了现代虚拟仿真技术、计算机技术、数字化处理技术、网络技术、纳米技术、自动化智能技术等多种先进技术，而且随着时代的发展得到了不断的改进与完善。为响应国家提倡的节能环保生产理念，一些先进节能技术与方法被应用在机械设计制造技术当中，又进一步提高了制造技术水平[3]。相比于以往，目前我国机械设计制造技术已经达到较高水平，但大多是建立在对国外先进技术的借鉴与引进上，因而我国机械设计制造技术还需进一步加强，努力研发出专属于自己的机械设计制造技术。

工业设计与机械设计制造技术的实践运用

在实际生产中，工业设计与机械设计制造技术往往是相互影响、相互制约的，因而将两者进行有效融合与贯通，进行综合运用，既能够促进两者各自技术水平的不断提高，又能够达到一个相互弥补的应用效果。

以某工厂为例，对工业设计与机械设计制造技术在实践中的运用进行分析。以往该工厂对于工业设计与机械设计制造技术的运用都是独立分开来进行的，两者之间缺乏有效的沟通与交流，使得生产过程中经常出现各种问题，生产效率低下，产品质量不合格率较高。后随着工厂对工业设计与机械设计制造技术认识的逐渐提高，其开始尝试将两种技术进行综合运用。与此同时，要求相关负责人与技术操作人员进行不断学习，了解与掌握与工业设计和机械设计制造技术相关的最新理论知识，在综合运用过程中加强沟通与交流，并要求技术水平高的人员运用自身所学知识对工业设计与机械设计制造技术各环节进行规范性指导，包括工业设计正确思路，产品结构、外观设计等。通过员工的不断学习与两种技术的有效融合，该工厂产品在质量与性能上均有了明显的改善与提升，不仅产品工业设计符合机械设计制造技术要求，而且产品操作可行性增强，相比以往更能够满足人们对产品的不同需求。这一案例充分说明了工业设计与机械设计制造技术综合运用以及提高相关人员理论知识与操作技能的重要性。

总结

总之，随着工业化发展步伐的不断加快，人们对于工业产品与设计技术要求会变得越来越高，所以工业设计与机械设计制造技术在实践运用的同时，也需要进行不断的改进与创新，以适应和满足工业领域发展需要，推动我国工业化水平进一步提高。

参考：

[1]王思硕.工业设计及机械设计制造技术的运用探析[J].品牌，2015，04：185.

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关键词：VOCs； 沸石浓缩转轮； 催化燃烧； 溶剂回收； 生物降解

中图分类号：X51文献标识码：A文章编号：16749944（2016）18010203

1引言

“十二五”时期，我国工业化和城市化仍在快速发展，资源能源消耗持续增长，大气环境面临前所未有的压力，环境形势十分严峻。汽车涂装行业有机废气排放具有工序多、成分复杂、大风量浓度低、漆雾多等特点，给废气处理工程带来了挑战。

2有机废气处理技术简介

VOCs处理技术大体可分为回收和消除技术两大类。回收技术主要包括吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法等物理方法，消除技术主要包括燃烧法、生物法、低温等离子体法和催化氧化法等生物、化学方法[2]。根据VOCs处理技术应用状况的分析可知，工业VOCs气体特性对处理技术选择有重要影响。其中，VOCs浓度可作为技术初步筛选的一个重要影响因素。根据研究调查统计结果，对于高浓度（TVOC>10000 mg/m3）有回收价值气体，可考虑采用冷凝技术进行处理（VOCs 的沸点越高越适宜），对于TVOC浓度2000～10000 mg/m3的有回收价值气体，可考虑采用吸附技术处理。对于高浓度气体，当流量不大且温度不高时还可以考虑采用膜分离技术进行回收处理。对于TVOC 浓度大于2000 mg/m3并没有回收价值的气体，可以采用催化燃烧、热力燃烧等技术进行处理[3]。VOCs成分复杂，浓度、流量等因素不同，每种VOCs处理技术都有其自身的优势和使用限制，如何选择合适的技术是VOCs处理工作者必须面对的问题[4]。

3汽车涂装VOCs废气的主要成分、特点及技术方案比选传统溶剂型的汽车涂装过程中，产生的VOCs主要有甲苯、二甲苯、芳香烃、酯、醇、醚、酮等，主要来源是喷漆、流平和烘干等过程，其中约 15% 的VOCs在喷漆和流平过程中挥发，约 85% 的VOCs在烘干过程中挥发。

烘干室废气的VOCs浓度高、排气量相对较小，且烘干室需要大量热源，所以烘干室产生的有机废气一般采用直接燃烧法进行处理，燃烧温度为 800～850 ℃，以天然气作为辅助燃料，二甲苯、甲苯等有机物净化效率大于 90% 。经检测，燃烧处理后的烘干有机废气二甲苯浓度在1.5 mg/m3左右，苯的浓度在0.3 mg/m3左右，甲苯未检出，非甲烷总烃的浓度在1.85～2.32 mg/m3之间。

与烘干室不同，喷漆室VOCs的浓度低、风量大，且废气中夹杂着大量漆雾，处理喷漆室的有机废气较为复杂，通常要用几种方式的组合才能达成目标。现介绍几种汽车喷漆行业常用的处理方式。

3.1预处理+沸石浓缩转轮吸附/脱附+催化燃烧

喷漆房排放出来有机废空气先后经过预处理，滤去废空气中粉尘及漆雾小液滴。

沸石浓缩转轮由若干块单元拼合而成，单元块的加工，先由基材卷制后烧制成陶瓷基体，再将基体放入沸石的合成混合物中，控制溶液的浓度和放置时间，基体表面上就会形成一定厚度的疏水性分子筛膜，分子筛膜是吸附有机废气的关键部分。

陶瓷基体上的沸石分子筛膜，具有均匀微小的孔道和较大的比表面积和吸附容量，同时具有良好的疏水性和再生能力。当有机废气从陶瓷孔穿过时，在浓度梯度的作用下，有机气体分子附着在沸石分子筛膜表面并逐渐向内部扩散，与膜内孔壁充分接触，在分子间的范德华力和静电吸引力作用下，膜内有机气体分子达到一定数量，内外浓度及蒸汽压力开始保持一定的平衡，即达到吸附饱和。当有机气体吸附饱和后，用热空气对陶瓷孔进行吹扫，高温破坏了有机气体分子与沸石分子之间范德华力和静电吸引力，有机气体分子从沸石分子筛膜内微孔道内释放出来，被热空气带走，从而完成脱附。

旋转的浓缩转轮，使以上的吸附、饱和、脱附过程得以连续循环地进行，在实际应用上实现了连续从有机废气中分离出有机气体，达到净化空气的目的。

其工作过程如图1所示，转轮以一定的速度匀速顺时针转动，有机废气穿过吸附区，去除了有机气体的洁净空气直接排放到大气；转轮旋转到脱附区时，热空气将吸附在转轮内的浓缩有机气体带走，送到焚烧炉进行焚烧，之后经换热器换热后排放到大气；当转轮旋转到冷却区时，被有机废气的小量分支冷却，转轮冷却后继续进行吸附；冷却完转轮的废气送去换热器进行加热，加热后送到脱附区用来进行脱附。如此过程，周而复始。

蓄热式热力焚烧系统主要由燃烧机组、炉膛、蓄热室（两室或三室）、流向转换阀门和控制系统等组成。蓄热室内的蓄热陶瓷有很强的蓄热能力，先将流经的高温烟气中大部分热量储存在里面，再把热量传递给流经的有机废气，废气可以被加热到接近裂解的温度，燃烧机组只需要很少的燃料就可以维持系统的运行。在转换阀门的控制下，烟气和废气交替经过每个蓄热室，实现蓄热、放热的循环过程。其突出特点是燃料消耗少，处理温度高，排烟温度低。

近年来，国内“沸石浓缩转轮吸附+催化燃烧”工艺发展迅速，目前许多知名汽车企业有选用此套工艺处理VOCs废气，如：一汽解放、一汽大众、天津华泰、重庆力帆、长安福特、长安汽车、长城汽车等，都采用此工艺。

3.2预处理+活性炭吸附+催化燃烧

喷漆房排放出来有机废空气先后经过二级或三级预处理，滤去废空气中粉尘及漆雾小液滴。

本法是应用新型活性炭吸附浓缩低浓度的有机废气，吸附接近饱和后引入热空气加热活性炭，使有机废气脱附出来进入催化燃烧床进行燃烧净化处理，热气体在系统中循环使用或增设二级换热器进行热能回收。该法将低浓度的有机废气通过活性炭将其浓缩成高浓度的有机废气再通过催化燃烧彻底净化。该法结合了吸附法和催化燃烧法的优点，克服了单独使用的缺点，解决了治理低浓度、大风量有机废气的难题，是目前国内治理有机废气的成熟、实用方法之一。其大致的工艺流程如图2。

此工艺目前已较为成熟且有广泛推广，已用于电子、化工、制药、鞋业和涂装等各行各业的有机废气治理。相关喷漆行业的应用案例有比亚迪、太平货柜、新华昌、中集等大型企业均有采用此法处理有机废气。

3.3预处理+活性炭吸附/脱附+溶剂回收

喷漆房排放出来有机废空气先后经过过滤器预处理，滤去废空气中粉尘及漆雾小液滴，再由经过漆雾分离器里的水洗后由高压离心风机抽送进入装有活性炭的吸附槽内。有机废气在通过活性炭层时，被活性炭吸附在孔隙中，空气则透过炭层。达到排放要求的尾气由吸附槽顶部排放口排至大气。吸附槽吸附一定时间，当吸附槽顶部即将穿透时，通入蒸汽加热气体溶剂，使活性炭得到再生。从活性炭表面脱附下来的有机溶剂和水蒸汽进入冷凝器冷凝成液体后，混合液体进入油水分离槽自动分离，分离出来的溶剂液进入储槽，废水直接排到废水处理场。

此法目前普遍用于集装箱及厢式货运车喷漆废气处理，如中集、新华昌、太平货柜等大型企业有采用此法，每年可能回收再利用废气中90%左右的有机物，可产生巨大的环境和经济效益。

3.4生物降解处理法

生物降解处理有机废气的原理主要是利用微生物的代谢活动将VOCs气体转化为CO2、H2O以及细胞组成物的过程，处理工艺主要包括生物过滤池、生物洗涤器、生物滴滤塔以及膜生物反应器[5]。生物降解技术最早出现在美国的研究报道中，至20世纪70年代逐渐在西方各国兴起，而我国相关研究起步较晚。据统计，欧洲21世纪初已有7500多套生物降解处理VOCs装置投入运行[6]。

由于生物降解处理技术在常温、常压下进行，操作条件要求低，能耗、投资和操作费用相对较少，而且无二次污染，因此，该技术在各种环保净化方法中具有较广泛的应用前景。对于VOCs浓度低、风量大的废气，生物法具有设备简单、成本低廉、效果好、操作简便等优点被广泛关注[7]。但生物降解技术也存在一定的局限性，其生物降解速率有限，废气中有机物需能溶于水，对具有生物毒性的物质处理效果较差。汽车涂装的VOCs气体的主要成分是苯系污染物，属难溶或不溶于水的，也可称之为疏水性VOCs。

针对疏水性的VOCs气体，国内外开展了广泛的研究，科学家们大量的实验数据也表明，添加表面活性剂是提高处理效率的方法之一。研究表明：甲苯在表面活性剂浓度小于临界胶束浓度的溶液中增溶明显[8]。王宝庆在用生物过滤法净化乙苯过程中添加的表面活性剂为0.3 mol/L的十六酸钾，可使净化效率提高25.86%[9]。添加表面活性剂促进疏水性有机物增溶和降解，将给工业推广生物降解处理疏水性有机废气带来极大的机遇和发展空间。

4结论

四种有机废气处理的工艺各有优势和适用范围（表1）。目前轿车大部分已采用水性漆，水性漆中有机挥发物的成分比传统的油性漆已大大降低，废气中VOCs的浓度低，“沸石浓缩转轮吸附+催化燃烧”是近年来国外引进的新技术，主要用于处理废气量大、浓度较低的有机废气，因此目前普遍应用于轿车类的喷漆废气处理，不过其一次性投入成本较高；“活性炭吸附/脱附+催化燃烧”工艺较为成熟，目前在国内使用较为广泛，但其较为适用于处理浓度中、高的有机废气，且活性炭和天然气消耗量大，汽车涂装行业的废气特点是风量大、浓度较为偏低，若使用“活性炭吸附+催化燃烧”工艺需要耗费大量的电力及天然气，一方面设备的占地面积大，另一方面运行成本高；“活性炭吸附/脱附+溶剂回收”最大的优点在于环境效益和经济效益明显，此法能吸附浓缩废气中90%以上的有机物成分，并将其脱附、冷凝后回收成有机溶剂，回收后的有机溶剂能二次利用，且不用添加天然气等能源去焚烧。其较适用于喷漆量较大、废气浓度较高的工艺，在集装箱喷漆、货车车厢喷漆等废气处理运用较为广泛，且实例证实，此法可取得较大的经济效益和环保效益；客车生产工艺有别于小轿车和厢式货车等，因客车属于定制化产品，颜色、图案都不一样，大多采用间歇式生产，难以实现流水化连续作业，因此相比轿车和厢式货车等连续性流水线作业的产品，客车喷漆废气的废气量更大、浓度更低，喷漆室在100%工况下，实测的VOCs浓度也都在40 mg/m3以下，若采用以上三种废气处理工艺，投资成本和运行费用都极高，占地面积也极大，且处理效率也有限，生物降解处理法或将是此类喷漆废气的一个良好备选方案。

参考文献：

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[3]席劲瑛，武俊良，胡洪营，等. 工业VOCs气体处理技术应用状况调查分析[J]. 中国环境科学， 2012，32（11）：1955～1960.

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高职物理 教材建设 应用性 前沿性 专业性

教材建设工作是整个高职高专教育教学工作中的重要组成部分，也是课程建设和改革的重要环节。近年来，高职教材的编写倍受关注。普通物理作为高职院校各专业的一门必修的基础课程，近几年也陆续出版了一部分将普通物理内容重新整合后的高职物理教材，但总体看来，这些教材的体系相差不多，与专业结合不紧密，不能充分体现高职特色，滞后于当前的教学改革。因此，高职物理教材建设必须提高针对性，必须打破原有的教材体系，在编写过程中要充分体现高职教育的以应用为目的这一特色。笔者在多年的高职物理教学实践中，一直努力探寻教材建设的途径与方法，认为当前高职物理教材建设应着力解决以下几方面的问题。

一、物理教材体系的构建要突出应用性

1.现状分析

目前，各高职院校中普通物理课程的开设情况令人担忧，课时被大量压缩，有些院校是在专业课程安排完毕以后将剩余时间留给物理课，使得物理课程学时得不到保证，个别院校甚至已将普通物理课程砍掉，将课时让给专业课。导致这一现象发生的原因有两方面：一方面，是近年来全国范围内都出现了应届高中毕业生人数逐年大幅度减少的现象，而每年本科院校的招生规模没有减少，有的院校甚至还在不断扩大，这就导致了高职院校生源紧张，生源的素质也在不断降低。由于生源文化基础较差，而普通物理教材的内容偏难，教材中大部分的内容要运用到高等数学的知识，不适应高职学生的现状，使普通物理课程的教学陷入了困境，学生根本听不懂课，因此就出现了普通物理课时被大量压缩或砍掉的现象。另一方面，是大多数高职院校为了突出职业教育的特色、强化对学生专业技能的培养，为了给专业课让出更多的课时，就对基础课进行了大幅度的删减。因此，如何在精简学时的情况下，加强对普通物理课程的教材建设，将普通物理课程精选、整合，构建出适应高职学生实际的高职物理教材，就成了解决问题的关键。

2.建设思路

教材是教师和学生进行双边教学活动的材料和主要媒体。教材的主要作用：一方面，应最大限度地满足教师的专业创造与教学创新，引导教师利用教材对教学的全过程进行构建与创造；另一方面，又要有利于启迪学生的智慧，便于学生阅读与自学。物理学是一门应用性较强的实验科学。高职物理教材体系的构建，应紧扣物理学科的特点，充分发挥物理学独特的实验教学环境和条件的优势，将学科知识与典型实验、专业案例紧密结合，突出对高职学生实验能力、思维能力和创新能力的培养。

由于高职物理教材要面对差异很大的专业和程度不同的学生，为此，高职物理教材的建设，要打破原有的学科知识体系，按照高职人才培养目标中的要求，以“必需够用”为度，将学科知识要点进行梳理、整合，构建“公共基础+专业应用”两个知识模块。公共基础模块部分的教学内容应是高职学生所必须具备的科学素养，同时也是学生学习专业知识所必须具备的知识；专业应用模块部分的教学内容主要是针对知识点所涉及的相关专业，通过实验操作、项目实训、典型案例、情境模拟等教学形式，将学科教学内容与专业教学内容有机结合，从而增强知识的实用性、趣味性与目的性，激发学生学习物理的兴趣，培养学生开拓创新的思维品质，促进学生创新意识和实践能力的不断提高，为学生将来学习专业知识打下良好的基础。同时，在教材建设过程中，一要尽量降低教材难度，降低教材中的数学要求，直接给出定理或定律内容，减少理论推导，突出教学重点，增强教材的适用面；二要尽可能增强教材的弹性，丰富、充实教材内容，使教材既能适应学时变动，又能因材施教，还能使高职物理教材内容更有利于学生阅读和自学。

二、物理教材内容的编写要凸显前沿性

1.现状分析

由于普通物理知识体系的特点，传统教材一直以经典物理为主，偏重于理论性的知识较多，内容过于陈旧，与现代前沿科学联系不多，使得物理学与现代科学发展不同步。

2.建设思路

高职物理教材建设应将20世纪后的前沿科学成就纳入课程体系，融入教学之中。一方面，要加大现代物理知识在教学中的含量；另一方面，要将现代科技发展的尖端技术充分展现给学生，使学生在感受现代科技带来的巨大震撼的同时，进一步感受到科学的无穷魅力，从而更加热爱科学、努力学习。例如，在教材中可以加入超导材料、纳米技术、等离子体、黑洞、混沌、激光、全息、传感器、空间技术等现代知识。在此要强调的是，现代科技与物理学是密切相关的，强调现代并不意谓忽略传统内容，而是要对传统的学科内容进行精选和整合，以现代技术的物理基础为结合点，处理好应用性与现代化的关系，使二者做到有机结合、相辅相成，从而突出高职教学的特色。

三、物理教材素材的选取要体现专业性

1.现状分析

目前使用的高职物理教材中，普遍存在的问题是：教材素材过于老化，缺乏时代感，与专业岗位需求相适应的内容少，不能吸引学生；教材素材的选取数量不足，涉及面也不够广泛，与生产、生活实际联系不够紧密，没有体现专业特色。

2.建设思路

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是玩具还是生活的一部分？

技术产品最终能够产生怎样的影响力，除了其产品功能外，还包括开发相应技术产品的公司如何在市场中对其定位和推广。在苹果和谷歌进入智能手机领域之前，使用微软、黑莓和诺基亚操作系统的智能手机早已存在，但这些公司均把手机功能限制在打电话、发短信和查看电子邮件等传统通信功能上。苹果和谷歌重新定义了智能手机，使它成为承载各种应用软件的平台，以及个人信息的处理工具。因此，可穿戴式设备能产生多大影响，很大程度上取决于它如何定位。

坦率地讲，如果单纯为了统计人们每天走了多少路，消耗了多少卡路里，花129美元去买UP这样一个既不好看，戴在手上还嫌累赘的塑料环，确实不值。当然它可以连接手机，并通过漂亮的图形和动漫呈现枯燥的统计数据。调查约10位使用UP或类似产品的人时，他们表示起初会经常查看手机上的数据统计，几天以后，查看频率就降低到一天一两次，再后来就经常忘记戴这个手环了。这时，该产品基本上只能当作玩具。如果穿戴式设备的作用仅停留在这个层次，前途堪忧。

如换一种方式，将其作为连接人、计算机和互联网中必不可少的一环，结果就不一样了。我们不妨先看三个例子：

首先，假设使用者在做运动时，将该设备固定在身体相应的部位，跟踪跑步或者打球的每一个动作，然后将这些数据上传到云计算的数据中心，将个人数据和大量职业人士数据对比分析，帮助使用者改进动作、提高运动水平以及避免受伤。

第二，利用可穿戴式设备，记录人的生活习惯，并将相关数据与医疗保健系统（如保险公司）共享，保险公司可根据数据给每一个人不同的保费报价。目前，世界上没有一家保险公司能够了解一个客户具体的身体状况，它们只是根据性别、年龄等信息对客户进行粗略分类，这是导致很多人保费偏高的重要原因。如可根据客户生活习惯的记录作为参考，保险公司就有依据给出更合理的保费报价。

第三，如果家庭电器的遥控装置都可通过可穿戴式设备用手势（或语音）进行，家庭生活会方便得多。

显然，实现这些功能单靠一个穿戴式设备是不够的，这涉及到和移动互联网以及云计算大数据的结合，还需要和各种专业技术结合。而在这整套产品系统中，可穿戴式设备是不可或缺的一环。这三个例子并非杜撰，有一些创新公司已开始着手开发。相信在未来几年，上述设想都会变成现实。

相比以收集和传输个人数据为主的可穿戴设备，谷歌眼镜更有前景和意义。它成功地把计算机的绝大部分功能（计算器、手机、摄像机、显示屏、蓝牙、Wi-Fi、GPS、音箱、摄像头、麦克风和触摸板等）集成到一个轻量级的框架上。使用者可以通过手指，眨眼或者语音操作这台特殊的计算机。它也包含计算机的一些常用功能，如上网和作笔记。其翻译功能可帮助旅游者和当地人交流。使用者还可随时随地观看新闻和娱乐节目。

若它的功能仅限于此，如今的大部分智能手机也能完成，但谷歌眼镜还可扮演另一个角色，即真正实现个人、他人和互联网的连接。从理论上讲，谷歌眼镜可以记录人一生中看到的所有一切，包括人们自己可能都没有注意的生活细节。若成为现实，这将彻底改变人的生活并引发整个社会变革，比如司法制度的改变。如果信息传输速度够快，虚拟现实的技术进一步发展，通过谷歌眼镜，人们可以获得天涯咫尺的感觉——你可以身临其境般进入远方亲人朋友所处的环境。当然，这些事情并非一家公司能够办到，需要整个IT行业的努力。

成为人体的延伸

谷歌眼镜摄像机的分辨率能在几年内超过人眼，并帮助占人口比例5%的弱视患者看到远景。具备此功能的可穿戴设备将成为人体的延伸。

早在十几年前，心脏起搏器就已是一种特殊的可穿戴设备。它除了按照设定的程序刺激患者的心脏外，其实还发挥了一台永不停歇的心脏活动记录仪的功能。在美国，装有起搏器的患者会定期去医院检查。起搏器可以通过无线通信的方式将患者的心电图数据导出到医院的数据中心，供医生分析诊断。

此类和人体有关的可穿戴式设备非常多。2014年，谷歌宣布正在测试的原型隐形眼镜将有助于糖尿病人管理疾病。该设备使用无线芯片和微型葡萄糖传感器，通过眼泪测定葡萄糖。这远胜于刺手指的微创技术，或用粗针头嵌入患者胃部监测的方法，也将降低肾功能衰竭和失明的风险。

可穿戴设备甚至可能帮助残疾人和重病患者享受原本只能奢望的生活。在以前，美国只有5%的心脏病重症患者有机会通过心脏移植而重获生机。2013年，约翰霍普金斯大学开始实验一种人工心脏。该人工心脏是一个由计算机控制的泵，代替心脏进行血液循环，可以根据人的活动调节供血量。这是IT技术和传统医学结合的典型案例。此类特殊的可穿戴设备还很多，虽然它们离实际应用尚有时日，但长期来看，不仅可以拯救千百万人的生命，也能提高人类的生活质量。

机遇和挑战

罗马不是一天建成的。这些愿景的实现也并非一两年能够完成。

首先，可穿戴设备在技术上需要进一步改进。目前穿戴式设备对速度的测定已非常准确，但对轨迹和路线测定的准确性有待提高。对于谷歌眼镜这样的产品，其技术指标，包括计算速度、屏幕分辨率、语音识别准确率等都有提升的空间。