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但电流变液可提供的剪切屈服强度小、所需工作电压高,安全性及经济性低,不能满足生产需求,磁流变液因此再获关注。
磁流变液（Magnetorheological Fluid , 简称MR流体）属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。
1948年Rabinow首先提出了磁流变液的概念。它是将微米尺寸的磁极化颗粒分散于非磁性液体(矿物油、硅油等)中形成的悬浮液。在零场情况下,磁流变液表现为流动性能良好的液体,其表观粘度很小;在强磁场作用下可在短时间(毫秒级)内表观粘度增加两个数量级以上,并呈现类固体特性;而且这种变化是连续的、可逆的,即去掉磁场后又恢复到原来的状态。然而,从50年代到80年代期间,由于没有认识到它的剪切应力的潜在性以及存在悬浮性、腐蚀性等问题,磁流变液发展一直非常缓慢。进人90年代,随着制备技术的提高,磁流变液研究重新焕发了生机,成为当前智能材料研究领域的一个重要分支。目前国外已有十几个国家投巨资,对该项目进行加速研究和开发,竞相发展这一技术。美国LORD公司的Carlson和Weiss等人在磁流变液性能研究和应用开发方面取得了较为突出的成就,使LORD公司在国际上第一个推出商用磁流变器。美国加州州立大学的Zhu和Liu等人对磁流变液的流变学,特别是微观结构进行了大量深入的研究。美国Notre Dame大学的Dyke和Spencer等人将磁流变液阻尼器用于大型结构地震响应的控制。另外,白俄罗斯传热传质研究所的Kordonski等人在磁流变液的抛光和密封应用方面取得了较大的进展。德国Kormann等人在对颗粒直径、表面层等作了适当修饰改进后,已研制出稳定的纳米级磁流变液(具有和磁流体几乎完全相同的组成),在的中等磁场作用下,屈服应力可达4kPa。我国的磁流变液研究工作起步较晚,近几年来国内先后有中国科技大学、复旦大学、重庆大学、西北工业大学、中科院物理所、重庆智能材料结构研究所等数十家科研机构和院校也都相继开展此方面的研究工作。随着研究的深入和MRF性能的提高,该技术开始在机械工程、汽车工程、控制工程、精密仪器加工及航空航天等领域得到初步的应用,已显示了巨大的市场应用潜力。
磁流变液是一种由分散相、连续相与添加剂三部分组成的悬浮液，作为一种智能材料其可以在毫秒级的时间内迅速对磁场变化做出反应。磁流变液具有连续可调、可实现主动控制、低耗能等特点，在机械制造、汽车零部件、精密加工、航空航天、生物医疗等方面均有广泛应用。-超光滑磁流变抛光液-磁流变液的概念是1948年Rabinow首次在美国国家标准局提出的，在外部磁场的作用下，磁流变液内的铁磁性颗粒产生强相互作用力，使磁流变液整体形态由液体状态变为半固体状态。尽管在剪切运动中磁流变液能提供较大的剪切屈服应力，但由于当时磁流变液易沉降结块、可靠性低，使得磁流变液的应用受阻。但电流变液可提供的剪切屈服强度小、所需工作电压高，安全性及经济性低，不能满足生产需求，磁流变液因此再获关注。目前经过大量的尝试，已经制备出了沉降稳定性良好、剪切屈服强度高的商业化磁流变液。随着磁流变液在工程领域应用的深入，磁流变液摩擦磨损对器件密封、剪切屈服强度的影响亟需引起重视，高精度的工程作业也对磁流变液摩擦磨损特性的主动控制提出了要求。由摩擦引起的壁面滑移现象导致磁流变液的真实流变特性难以测得，因此磁流变液的摩擦磨损特性是磁流变领域研究的热点和重点。
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在项目建设中,材料的选择直接影响着工程造价,尤其是新型建筑材料的投入往往会使工程造价大幅度增减。下面是我为大家整理的材料工程 毕业 论文，供大家参考。
材料工程毕业论文 范文 一：金属材料工程专业实践教学研究
摘要：通过对实践教学在新形势下的重要性及意义进行阐述，结合沈阳化工大学的发展定位，以化工行业为依托，对金属材料工程专业实践教学模式进行改革，优化专业课程的实践教学，加强校企合作，强化实践教学的管理，构建了完善的金属材料工程专业实践教学体系，努力培养学生创新能力，使其成为高素质应用型人才。
关键词：金属材料工程;实践教学;教学改革;人才培养
沈阳化工大学金属材料工程专业是应社会经济发展需求，尤其是化工行业建设的需求，在原金工教研室师资力量和实验设备条件的基础上，经过充分的论证、申请，于2006年国家教委批准，开始面向全国招生，同年获批材料学硕士学位授予权。在专业建设中，充分发挥化工大学化工行业特色优势及高素质专业教师队伍的优势，不断改革完善培养方案、培养模式，逐步形成了立足行业、与辽宁工业产业紧密衔接、全方位实践创新能力培养的专业特色，专业定位符合本校办学定位和发展方向，已纳入本校专业建设规划并进行重点建设，成效显著。在2013年辽宁省普通高等学校本科专业综合评价中，全省九所学校金属材料工程专业参评，沈阳化工大学的金属材料工程专业排名第二。实践教学是培养本科生理论联系实际，也是培养本科生创新意识和创新能力的主要途径[1]。但近年来，在市场经济的影响下，许多生产企业以影响生产和安全为由不愿接待本科生实习，同时，本科生实习的积极性也不高，导致实习效果不尽如人意。
1金属材料工程专业实践教学的现状
当前我国普通院校本科生 教育 普遍存在的一个突出问题是本科生创新意识差和创新能力不足，动手能力较很弱，难以适应激烈的市场竞争和知识经济的快速发展的需要[2]。而实践教学是培养本科生综合素质，提高本科生解决实际问题的能力，以及促使本科生将所学的理论知识向实际技能转化的环节。通过实践教学可以巩固、加深本科生对所学的理论知识的理解，并能够培养本科生严肃认真的科学态度[3]。高等学校中的传统的金属材料工程专业实践教学通常具有如下特点：首先，本科生实验教学内容主要以演示性、验证性实验居多，综合性实验和设计性实验相对较少，实验教学多以模仿为主，创新内容涉及较少。其次，部分本科生的课程设计和毕业设计与实际生产相脱节，影响本科生的就业竞争力。最后，由于受到现实条件的限制，目前的本科生生产实习和毕业实习主要采取到相关企业生产现场进行观摩教学的方式，大多数本科生很难彻底认识企业生产的组织和实施过程。实践教学环节存在的这些问题制约着本科生创新能力的提高[4]，为培养二十一世纪合格的金属材料专业人才，沈阳化工大学金属材料工程专业近年来对金属材料工程专业实践教学体系进行了一系列改革，形成了稳定而有效的实践性教学体系。
2专业课程实验的优化
为培养二十一世纪化工行业合格的金属材料工程专业人才，自2006年以来，沈阳化工大学金属材料工程专业对实验教学内容统筹规划、整体安排。经过几年的改革和实践，建立了具有化工行业特点及金属材料工程专业特色、科学合理的实验教学内容，结合沈阳化工大学的化工特色，针对化工单元设备的主要加工 方法 ，如压力加工、焊接、机械加工及化工单元设备的腐蚀问题。强化金属塑性加工原理、焊接冶金学、焊接工艺与设备、金属腐蚀与防护、金属热处理和材料无损检测等主要专业课程。这些主要专业课程均设置有实验内容，同时优化了验证性实验，增加了综合性和设计性实验的数量，使本科生动手能力得到提高。巩固科研教学资源化的成果，进一步完善校内实践实训基地的建设，创造学生动手操作的条件，培养学生的工程实践能力。此外，金属材料工程专业每年投入一定的资金对现有实验设备进行改造，更新部分专业实验，增加创新性实验硬件条件，增加开放实验室公用设备的种类及台套数。进一步开放实验室，一周至少两天全天开放实验室，保证本科生根据需要自主进行实验。
3加强校企合作，强化实习管理
原有认识实习、生产实习、毕业实习的企业很多设备比较陈旧，几乎没有先进的设备和技术，实习效果大打折扣，为此，近年来金属材料工程专业增加个性化实习，采用校企合作，结合学生的 兴趣 爱好 、就业方向、教师的科研课题以及就业单位的培训等等，分别送学生到企业去学习实践，为方便学生到企业实习，金属材料工程专业先后建立了与沈阳铸锻工业有限公司、富奥辽宁汽车弹簧有限公司、抚顺机械设备制造有限公司等十余家企业的实习基地。通过实习基地，加强了与相关企事业单位的合作，利用其设备开展金属材料工程专业的实践教学，结合企业实际进行企业课程教学、现场教学和案例教学，这样也促使本科生了解金属材料及其相关材料最新的科技发展动态，使本科生具有分析和解决生产中的实际问题的能力。对于本科生毕业论文和设计结合企业实际项目或在实践教育基地、企业开展，校内校外指导教师共同指导，以强化学生综合运用所学知识进行独立分析问题和解决问题的能力。为保证实习效果，加强本科生对实习的重视，金属材料工程专业主任及全体实习指导教师参加实习动员，强调实习过程安全问题，明确每次实习的集合时间、地点、着装和注意事项等。在实习期间，每到一个车间，先请车间主任介绍该车间的典型设备和工艺流程，使本科生在参观前对参观内容有大概了解。实习成绩评定主要依据实习期间的出勤、纪律、实习笔记、 实习 报告 等。通过各方的努力，大大增强了本科生实习的主动性。
4开展创新活动，推进实践教学
鼓励本科生积极开展多样化的科技创新活动[4-5]，例如参加教师的科研项目以及各类大学生竞赛等。通过组织各种类型、各种形式和不同层次的课外活动，将各类工程实践活动、创新实践训练、学科竞赛活动、学术前沿讲座、 社会实践 、公益活动等课外活动作为第二课堂课程模块纳入到课程体系中统一实施和管理。近年来，金属材料工程专业参赛学生项目获第三届全国机械创新设计大赛国家二等奖一项;“第十一届挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛国家三等奖一项;2011年、2013年分别获全国大学生英语竞赛三等奖、二等奖各一项;省级奖项几十多项。通过创新竞赛的开展，培养了学生的创新能力，同时也提高了教师指导学生创新的积极性，活跃了创新教育的氛围，为金属材料工程专业学生的个性发展提供平台，为学生毕业后从事科学研究活动奠定了一定的基础。
5结论
当今，素质教育快速发展[6-7]，金属材料在化工行业中占有举足轻重的地位，为培养二十一世纪化工行业合格的金属材料专业人才的需要，我们将继续优化实践课程建设，建设具有化工行业特点及金属材料工程专业特色、科学合理的实践教学内容，努力培养学生创新能力，使其毕业后能在化工企业、高等学校或科研院所从事金属材料及金属基复合材料的研究、成分-工艺及设备设计、组织和性能检验、生产制造、技术开发和经营管理等方面工作的高素质应用型人才。
参考文献
[1]胡宗智，吴敏，王燕，等.依托地域优势开展金属材料工程专业生产实习的创新实践[J].中国电力教育，2011(2)：129-130.
[2]甄睿，蔡璐.应用型本科院校金属材料工程专业人才培养和教学改革的思考[J].南京工程学院学报：社会科学版，2009，9(4)：65-68.
[3]胡宗智，邹隽，孙小华，等.金属材料工程专业创新型人才培养实践教学体系研究[J].中国电力教育，2013(26)：98-99.
[4]王荣，杨爱民，张骁勇，等.关于我校金属材料工程专业建设的思考[J]. 人力资源管理 ，2010(1)：46.
[5]王生朝，蔡素莉，高泽平，等.金属材料工程专业实践性教学改革研究[J].湖南工业大学学报，2011(5)98-101.
[6]孙建春，陈登明.金属材料工程专业实习教学的改革实践[J].中国冶金教育，2009(4)55-57，60.
[7]孙小华，胡宗智，黄才华，等.金属材料专业综合实验教学改革与实践[J].中国电力教育，2013(14)118-119.
材料工程毕业论文范文二：高分子材料工程硕士创新实验能力培养
摘要：
结合国内外的工程硕士教学现状，通过分析国内工程硕士的课题研究方向和企业需要解决的问题存在脱轨现象、上理论课时间不足等问题，在借助于国外先进 经验 的基础上，提出了双导师制、灵活培养模式，确保创新实验能力培养的效果，为企业培养“留得住，用得上”的高分子材料工程实践实力和创新能力的应用型高级人才。通过对工程硕士创新实验能力培养模式的实践与探索，使工程硕士研究生在理论知识和动手能力及 创新思维 积累方面得到一定的提高。
关键词：工程硕士;创新实验能力;培养模式
研究生培养作为高校培养人才的重要一环，其培养模式的探索与研究一直都受到高度重视[1，2]。在我国经济体制转型期，高层次复合人才在传统工矿企业和工程建设部门需求非常大，国家为了弥补学术型硕士实际操作能力相对较弱的特点，1997年国务院学位委员会正式批准设置工程硕士专业学位，而工程硕士创新实验能力培养又成了该领域的重要研究课题。
1国内外研究现状分析
美国的工程类硕士教育起源，可追溯到第二次世界大战以后。二战后，新知识、新技术、新材料、新工艺层出不穷，工程活动的涉及层面迅速拓宽，复杂性与日俱增，对工程教育产生了极大的影响[3]。其工程类硕士培养的最大特点就是面向专业实践应用而非学术研究，培养目标是未来设计和开发的工程师。美国自开展工程硕士教育以来，逐步形成了独特的、多样性的培养模式[4]。在美国学校工程类硕士培养的模式主要为培养方式的不同，如本硕连读制、远程教育三年制等，但其课程标准与学位要求是统一的，都必须遵循美国工程技术鉴定委员会(ABET)和各专业学会(协会)提供的统一的专业认证标准[5]。英国的硕士学位教育分成两种类型[6]。一种是给予课程学习的硕士，称为MSC(MSCourse);另一种是基于研究工作的硕士，称为MSphil(MSphilosophy)。此外，还有一种类似我国工程硕士的研究工程师学位。英国工程教育是以让毕业生取得专业头衔(即专业资格)为主要目标。经过20多年的发展，英国的专业资格已经把学术资格和职业资格融为一体。严格的入门要求、多样化的候选资格，加上灵活的注册路线，保证了专业资格的质量。我国工程硕士教育从1984年提出，经历了从试点到奠定工程硕士人才培养模式的阶段。自从奠定了人才培养模式后，工程硕士教育从9个培养单位、10个工程领域、年招生1千多人，发展到2004年的180个培养单位、38个工程领域、年招生3万多人、在校生10万余人。从发展的势头看，工程硕士教育充满着活力。为使工程硕士专业学位规范管理、稳步发展，经中华人民共和国国务院学位委员会考核验收，已下发(1997)57号文批准全国70多所高校具有工程硕士学位授予权，如清华大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学、中南大学、北京航空航天大学、华南理工大学等。总的来说，大多数高校都形成了自己的办学特色[7，8]，以培养高级应用型工程技术人员为目标，经过多年发展经验[9]，目前工程硕士培养模式。相比国外，现在国内开设工程硕士培养点的高校数量在大幅度增加，但在实际培养过程中很多高校对工程硕士资格认证标准重视不够[10，11]。就目前高分子材料工程工程领域来说，工程硕士研究生专业人才培养模式的主要缺点是：没有将工程硕士的课题研究方向和企业需要解决的问题有机的结合起来，存在脱轨的问题，在定课题方向时，把企业摆在可有可无的位置上，研究生研究的课题与生源单位生产技术不搭。学生在企业工作很忙，无法保证上理论课时间等问题。针对出现的这些问题，我们高分子材料加工硕士点拟逐步摸索出一种新型的双导师制、灵活培养模式。让学生充分利用学校与企业资源平台，培养出符合社会需求的创新性人才。本课题以高分子材料加工领域工程硕士人才培养模式为样本进行研究，课题完成鉴定后推广到我校 其它 研究生专业。
2主要研究内容
本课题拟通过课程体系改革、授课方式改革、学位论文形式改革、课题来源研究内容改革等进行研究，培养出在高分子材料工程领域创新实践能力强的应用型高级专门人才。其主要研究内容。
课程设置体系研究
由于工程硕士自身特点即能够来上课的时间很少，生产实际经验丰富。本项目改革是想在时间少的情况下，使学员学到更多的东西，并发挥各自的长处。在课程设置体系设置上改革以往只注重在理论教学，必修课多的特点(至少17学分)。根据学生所在生产岗位需要多增加一些选修课(原来是11学分)。并在传授专业理论知识过程中，加强对学生创新思维的培养。
授课形式及方式研究
目前的工程硕士大多都在生产岗位作领导工作，工作很忙，集中上课存在的难度很大，本项目拟采取的办法：远程网络上课(视频和师生互动交流上课)，即课件点播、在线答疑、在线辅导、同步和异步讨论、在线测试、专家讲座等方式。即用时下流行的BBS进行提问和沟通。
学位论文形式改革
由于目前工程硕士学位论文形式比较单一，通常采用撰写“大论文”方式。依据此问题本次改革拟采取的办法为：学位论文形式：产品研发、工程设计、应用研究、工程/项目管理、 调研报告 。
课题来源研究内容改革研究
现在学生的课题大多源于校内导师课题，这与研究生所从事的专业严重脱节，针对这一问题本项目拟采取的办法：校企联合培养，针对企业具体问题，进行研究。校企联合培养模式是一种以培养学生的全面素质、综合能力与就业竞争能力为重点，利用学校与企业两种不同的教育环境和教育资源，采取课堂教学与学生参加实践有机结合的方式，培养适合不同用人单位需要的、具有全面素质与创新能力人才的教育模式。而校企联合培养模式与传统高校培养模式的根本区别在于，校企联合办学的人才培养目标是以应用能力培养为主线，依托行业发展，构建适应新材料发展的以生产技术为导向的“零距离”实践教学体系、与生产“零距离”接轨的教材体系、基于解决生产实际问题需求的“零距离”素质拓展培养体系，能实现学校、企业、学生三方共赢。由此，我们将努力尝教授走进企业，老板走进校园，企业员工(学生)走进实验室的目的。
导师管理改革
学位论文是综合衡量工程硕士培养质量的重要标志，应在导师的指导下，由攻读工程硕士学位者本人独立完成。学位论文由学校具有工程实践经验的硕士导师与工程单位选派的责任心强的具有高级技术职称的技术人员联合指导。
3创新实验能力培养模式
工程硕士学位研究生教育的科学发展取决于其适应社会需求的程度，而如何深化高校与企业之间的互动关系则是目前症结之所在。材料学院就这一问题采取了如下 措施 ：
(1)聚焦企业需求，创新工程硕士教育的办学理念随着工程硕士培养规模的不断扩大，我们不断更新工程硕士教育的办学理念，将以服务企业为宗旨贯穿于工程硕士培养之中，为企业培养“留得住，用得上”的高层次应用型人才。对于校企合作培养的研究生，可以自带科研课题。即工程硕士可以带自己单位的科研课题，课题的完成可以利用学校和企业的现有实验条件完成。学校具有良好的实验教学基础条件和高水平教师，实验室开放运行，资源共享。
(2)量身定做相比于一般的研究生，工程硕士生的知识背景更具多样性，在培养过程中应力争实现“量身定做、量体裁衣”，针对不同的行业和学生，学生可以选择自己从事工作领域的课题。从而更好地满足企业需要，满足各领域工程建设和发展需要。如我们2011级有名学生来自于威海碳纤维厂，他做的课题是“PAN。
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电磁学计算方法的研究进展和状态摘 要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法，如GTD，UTD和射线理论。 从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特点：IE法的求解区域维数比DE法少一维，误差限于求解区域的边界，故精度高；IE法适合求无限域问题，DE法此时会遇到网格截断问题；IE法产生的矩阵是满的，阶数小，DE法所产生的是稀疏矩阵，但阶数大；IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题，DE法可直接用于这类问题〔1〕。3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出，在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为： 应用变分原理，把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，离散化变分问题为普通多元函数的极值问题，进而得到一组多元的代数方程组，求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤： ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D，并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到如下一组代数方程组：其中：Kij为系数（刚度）矩阵；Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式（2），即可得到待求边值问题的数值解Xi（i＝1，2，…，N） （2）矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕： L（f）＝g（3）其中：L是线性算子，f是未知的场或其他响应，g是已知的源或激励。 在通常的情况下，这个方程是矢量方程（二维或三维的）。如果f能有方程解出，则是一个精确的解析解，大多数情况下，不能得到f的解析形式，只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1，f2，f3，…，fn的线性组合：其中：an是展开系数，fn为展开函数或基函数。 对于精确解式（2）通畅是无限项之和，且形成一个基函数的完备集，对近似解，将式 （2）带入式（1），再应用算子L的线性，便可以得到： m＝1，2，3，…此方程组可写成矩阵形式f，以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中，散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较，则可以采用一般的矩量法；如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围，那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响，有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的，因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比（N为离散点数），而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧，如采用小波展开，选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 （3）时域有限差分方法 时域有限差分（FDTD）是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的，这些年以来，时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性，尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置，这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着，反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式，通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算，在执行到适当的时间步数后，即可获得所需要的结果。 在上述算法中，时间增量Δt和空间增量Δx，Δy和Δz不是相互独立的，他们的取值必须满足一定的关系，以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件：其中：（对非均匀区域，应选c的最大值）〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散，即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等，因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域，这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数，在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象，对此也应该进行定量的研究，以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间，而由于计算机内存总是有限的，只能模拟有限空间，因此差分网格在某处必将截断，这就要求在网格截断处不引起波的明显反射，使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件，使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射，当然不可能达到完全没有反射，目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求，如Mur所导出的吸收边界条件。 （4）复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式，在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位，从而直接得出局部不均匀波（凋落波）的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于：通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束／射线束（Bundle ofrays）分析模型；通过费马原理及其延拓，由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术，构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如，复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间，利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索，从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播，因此，提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索，这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情，他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化，得到通用的计算程序，而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长，由于他是区域性解法，分割的元素数和节点数较多，导致需要的初始数据复杂繁多，最终得到的方程组的元数很大，这使得计算时间长，而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题，有限元产生的是带状（如果适当地给节点编号的话）、稀疏阵（许多矩阵元素是0）。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散，多年来人们一直在研究这个问题，试图找到一种有效、方便的离散方法，但由于电磁场领域的特殊性，这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构，一般的剖分方法难于适用；另一方面，由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关，因而人们采用了许多方法来减少存储量，如多重网格法，但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一，采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整，在网格密集区采用高阶插值函数，以进一步提高精度，在场域分布变化剧烈区域，进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快，与其他理论相结合方面也有了新的进展，并取得了相当应用范围的成果，如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等，还包括一些尚处于探索阶段的工作，如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等，这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组，既适用于求解微分方程，又适用于求解积分方程。他的求解过程简单，求解步骤统一，应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧，如离散化的程度、基函数与权函数的选取，矩阵求解过程等。另外必须指出的是，矩量法可以达到所需要的精确度，解析部分简单，可计算量很大，即使用高速大容量计算机，计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，针对不同的研究对象，可在不同的坐标系中建模，因而具有这几个优点，容易对复杂媒体建模，通过一次时域分析计算，借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应；能够实时在现场的空间分布，精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性；计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制，其网格空间不能无限制的增加，造成FDTD方法不能适用于较大尺寸，也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多，若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸，而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合，目前这种技术正蓬勃发展，如时域积分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的应用范围也很广阔，诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点，在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场，通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献，可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩（雷达舱）、（加吸波涂层）翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制，但其本身是一种高频近似计算方法，由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献，带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势，尤其是对复杂目标的处理。5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举，还有边界元素法、格林函数法等，在具体问题中，应该采用不同的方法，而不应拘泥于这些方法，还可以把这些方法加以综合应用，以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术，他横跨了多个学科，是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲，从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要，应大力进行电磁场的并行计算方法的研究，不断拓广他的应用领域，如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。参考文献〔1〕 文舸一．计算电磁学的进展与展望〔J〕．电子学报，1995，23（10）：62-69.〔2〕 刘圣民．电磁场的数值方法〔M〕．武汉：华中理工大学出版社，1991．〔3〕 张成，郑宏兴．小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕．宁夏大学学报（自然科学版），2000，21（1）：76-79. 〔4〕 王长清．时域有限差分(FD-TD)法〔J〕．微波学报,1989,(4):8-18.〔5〕 阮颖诤．复射线理论及其应用〔M〕．成都：电子工业出版社，1991．〔6〕 方静，汪文秉．有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕．微波学报，2000，16(2):139-143.〔7〕 杨永侠，王翠玲．电磁场的FDTD分析方法〔J〕．现代电子技术,2001,(11):73-74.〔8〕 洪伟．计算电磁学研究进展〔J〕．东南大学学RB （自然科学版），2002，32（3）：335-339.〔9〕 王长清，祝西里．电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕．北京：北京大学出版社，1994．〔10〕 楼仁海，符果行，袁敬闳．电磁理论〔M〕．成都：电子科技大学出版社，1996． 现代电子技术
物理学科现有教授17人（其中博士导师10人），副教授17人。李福利：男，生于1957年1月20日。教授，博士生导师。研究方向：原子核多体量子理论、量子光学中原子与腔场相互作用动力学、光场非经典态的产生、量子干涉效应与原子共振荧光光谱及量子信息方面的研究。2001年6月评聘为校“腾飞计划”特聘教授。曾获得：宝钢优秀教师奖（1995）；陕西省优秀留学回国人员（2001）；国务院政府特殊津贴（2000）。张胜利：男、1962年3月出生。教授，博士生导师。主要研究方向：纳米管结构与物理性质、软物质系统斑图的演化与生长控制、生物大分子结构与功能。研究成果在Physical Review、Physics Letters等国际著名的物理学术刊物发表研究论文三十余篇，其中SCI收录24篇，EI收录4篇。论文被国内外同行引用一百多篇次。研究成果获省教委科技进步一等奖一项、获省科技进步一等奖一项、教育部提名国家科学技术奖自然科学二等奖一项。丁秉钧：男，1946年12月出生，教授，博士生导师。主要研究方向：电接触材料，纳米功能材料。主编“纳米材料导论”，机械工业出版社。在国内外学术刊物上发表了近百篇学术论文。研制的CuCr触头材料已创产值近4亿元。陈光德：男，1957年5月生。教授，博士生导师。主要研究方向： 1. 固体光谱学（半导体和纳米材料的光学性质）；2. 非线性光学；近些年来在国内外物理类学术期刊和国际学术会议上发表科学研究论文三十余篇，其中二十篇被SCI收录，截至2003年11月，发表的科研论文已被国内外评论引用430篇次；梁工英：男，1953年8月出生，博士，教授，博士生导师。主要研究方向：激光与物质相互作用，纳米磁性材料。 1995年获国家教委科技进步三等奖，2000年获陕西省科技进步二等奖。承担国家自然科学基金两项，省部级基金项目4项，横向课题多项。主要研究课题有激光反应合成纳米复合材料，激光快速晶化纳米双相NdFeB磁体，纳米软磁材料等。近年来共在国际和国内著名刊物发表论文50余篇。其中外文26篇，被SCI 收录论文20篇，被Ei收录37篇，被引用30多次。宋晓平：男，博士、教授，博士导师，研究生院常务副院长。研究方向：科研上一直从事相变、磁性材料，新型功能材料研究开发工作。1997年获省优秀教学成果二等奖一项（第一获奖人）。科研上一直从事相变、磁性材料，新型功能材料研究开发工作。1995年在英国里兹大学高访1年，2000年在美国特拉华大学高访3个月。先后主持和参加科研项目二十余项，其中国家自然科学基金3项，863项目2项，发表科研论文80余篇，其中SCI 收录论文40篇，发表的论文被他文引用40余次，2002年获教育部提名科技自然科学奖一等奖（第一获奖人）。王永昌：男，1938年11月出生。教授，博士生导师。主要研究方向：红外上转换和光存储材料的研究及其应用；纳米金属粒子的光学性质及纳米结构组装体系的研究；原子分子的高激发态结构及碰撞动力学研究；微型激光器的理论与实验研究。1982年，“镧系元素三元络化物化学”获甘肃省教委科研成果一等奖（名列第四）。1985年，“激光等离子体光谱学”获甘肃省教委科研成果一等奖（名列第一）。1994年，“与热核聚变和短波激光有关的原子参数的研究” 获甘肃省高校1992-1993年度科技进步二等奖（名列第二）。2003年，“物理新技术在生物膜液晶态结构及抗癌研究中的应用和意义”获陕西省高等学校科技进步二等奖（名列第四）。张淳民：男，教授，博士生导师。研究方向：成像光谱技术; 空间光学；大气科学; 信息图像处理；光纤通信技术及低维材料的光学性质等。目前主持的科研项目有国家自然科学基金（两项）、省自然科学基金重点项目、省科技攻关项目和市工业攻关项目等，先后承担的科研项目有国家863―308、863―2基金和国防科技预研项目等；发表学术论文50余篇，其中SCI、EI收录10余篇；近两年在国际重要光学学术期刊Applied Optics，Optics Communications，Journal of Optics A上发表论文6篇，国际会议特邀报告1篇；申请专利五项（已获4项） ；主持国家级教改项目1项，省、校级教改项目8项；主编出版《大学物理》、《物理学》、《大学物理》（电子教案）等教材四部。先后获省（部）级、校级奖10余项。作为第一发明人，2002年获国际专利技术成果博览会金奖3项；2000年获中国科学院院长奖学金优秀奖。 2001年－2004年9月（其中2003年由于非典没有外国专家来访），物理学科共有12人次来访，来访期间，与理学院物理学科师生座谈，并作学术报告。具有实质性的合作主要有：与美国再生能源实验室高级研究员-Huai Wei在固体理论计算方面进行合作，提供实验样品材料，并指导博士生、硕士生。参加国际会议：2002年以来学科教师参加国际会议：4人次；2002年以来物理学科发表论文情况：发表论文97篇，其中SCI收录55篇。
二○○七年五月纳米科技带给我们的哲学思考摘要：纳米技术是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工陶瓷材料公司业化，以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性技术体系。纳米科技的发展拓展了人类认识微观世界的能力，可以在微观尺度探索人类和世界的奥秘。但另一方面，我们也应看到纳米技术的不当应用带来的灾难，本文在总结纳米科技的成就基础上运用哲学辨证法思考纳米科技的危害。关键词：纳米科技 哲学反思 解决之道正文1纳米科技及其成就1．1什么是纳米纳米是英文namometer的译音，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一；相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。就像毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，并没有物理内涵。当物质到纳米尺度以后，大约是在1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。纳米尺度范围的性能表现在小尺寸效应、比表面效应、量子尺寸效应等。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。1．2 &nbs工艺陶瓷模具p; 纳米科技纳米科技是指在至100nm纳米材料是究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方厘米400g的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（1～100urn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。4纳米产业发展趋势（1）信息产业中的纳米技术：信息产业不仅在国外，在我国也占有举足轻重的地位。2000年，中国的信息产业创造了gdp5800亿人民币。纳米技术在信息产业中应用主要表现在3我眼中的纳米的论文个方面：①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件，都要原器件，美国已经着手研制，现在有了单电子器件、隧穿电子器件、自旋电子器件，这种器件已经在实验室研制成功，而且可能在2001年进入市场。②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件，这方面我国还很落后，但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间，所以，中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面，我国的研究水平不落后，在安徽省就有。④压敏电阻、非线性电阻等，可添加氧化锌纳米材料改性。（2）环境产业中的纳米技术：纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备，可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。(3)能源环保中的纳米技术：合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面，现在主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。(4)纳米生物医药：这是我国进入wto以后一个最有潜力的领域。目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。(5)纳米新材料：虽然纳米新材料不是最终产品，但是很重要。据美国测算，到21世纪30年代，汽车上40％钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替，这样可以节省汽油40％，减少co2，排放40％，就这一项，每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外，还有各种功能材料，玻璃透明度好但份量重，用纳米改进它，使它变轻，使这种材料不仅有力学性能，而且还具有其他功能，还有光的变色、贮光，反射各种紫外线、红外线，光的吸收、贮藏等功能。(6)纳米技术对传统产业改造：对于中国来说，当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱，可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉，用的是抗菌涂料，里面的果盘都采用纳米材料，发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展；其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势，中国纺织要在进入WTO后能占据有利地位，现在就必须全方位应用纳米技术、纳米材料。去年关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术，特殊功能的有防静电的、阻燃的等等，把纳米的导电材料组装到里面，可以在11万伏的高压下，把人体屏蔽，在这一方面，纺织行业应用纳米技术形势看好；第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶，可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能，而且釉不结霜，其它综合性能都很好；第四是建材工业中的油漆和涂料，包括各种陶瓷的釉料、油墨，纳米技术的介入，可以使产品性能升级。纳米科技的发展和纳米材料的不断研制，给我们的生活带来了翻天覆地的变化，极大地改变着我们的生活，但是纳米材料的安全性问题引起人们的关注。对纳米科技的反思从“纳米牙膏”到“纳米护肤霜”，全球目前已有300多种号称使用纳米技术的产品上市了。纳米技术开始走进人们的生活圈。但与此同时，人们对纳米材料可能的、潜在的安全性问题却一直心有余悸。早在3年前，就有几份报告让人对“纳米”这个极具发展前景的新兴技术感到迷惑。在2003年美国化学学会年会上，有3个研究小组发表了纳米材料具有特殊毒性的报告。美国宇航局的研究小组发现碳纳米管会进入小鼠肺泡，形成肉芽瘤，这是肺结核病的典型特征。杜邦公司的一个研究小组也发现了类似的结果。纽约罗切斯特大学的研究者让老鼠在含有直径为20纳米聚四氟乙烯颗粒的空气中待15分钟，大多数实验鼠在随后4小时内死亡，而另一组大鼠暴露在含直径为120纳米颗粒的空气中，则安然无恙。该研究小组在另一项实验中还发现纳米颗粒能够进入大鼠的嗅球，并迁移到大脑。目前，人们关注的纳米技术安全性问题主要集中在：纳米微粒对人类健康的潜在风险和对环境的负面影响。尽管纳米材料毒理的问题现在还说不清楚，但专家都同意需要对纳米科技的潜在风险及其负面影响进行专门研究。纳米技术这个名词的发明者———美国麻省理工学院的埃里克·德雷斯勒早在1986年出版的《创造的引擎》一书中，就详尽描述了操作原子大小物质的各种纳米技术的现状、未来发展潜力和危险。这样他既激起了人们对纳米技术的兴趣，也让许多人对纳米技术的未来忧心忡忡。“纳米技术的危险性远远高出它的益处。”整个90年代，这种论点一直在科学界中广泛存在。2000年底，《发现》杂志曾评出21世纪20大危险，纳米技术与行星撞地球及全球疫病一道，并列为其中之一。那么，在科学家眼中，纳米技术的危险又在哪里呢？这还得从德雷斯勒说起。在他的书中，德雷斯勒设想过一种叫做“装配工”的纳米机械通过原子的抓取和放置，这种人造的分子大小的纳米机械能够像人体内的蛋白质和酶一样，制造出任何东西，比如电视机和电脑———当然，也包括它们自己。科学家们由此开始担心：这些装配工如果能够听从人的善意指挥，固然是一件好事，但如果控制程序出现错误或被人恶意利用，是否会像计算机蠕虫病毒那样无限度自我复制下去，从而覆盖并毁灭整个地球？相关阅读：新型建筑材料有哪些+碳纳米管化学纪事ChroniclesofCarbonNa...发表于2007-12-1800:41|碳纳米管化学佛山世界现代设计史论文陶瓷模具纪事八发信人:...新型建筑材料有哪些&科学家展望未来世界关键字：发展世界国家成为人类创新科技人们未来服饰未来世界的食品低热量低胆固醇随着现代科技的迅猛发展...新型建筑材料有哪些!人文科技走进科学科学知识科学新闻科学论文研究纳米技术的科陶瓷材料学家都有这样的感觉：他们实际上是在——探寻宇宙万物的最终秘密它不是小尺寸的...科技新闻::孩子们眼中的纳米爸爸$新型建筑材料有哪些今年刚40岁的王中林博士是美国佐治亚理工学院材料科学系教授，佐治亚理工学纳米科氧化物基金属陶瓷学和...新型建筑材料有哪些&科学家展望未来世界关键字：发展世界国家成为人类创新科技人们未来服饰未来世界的食品低热量低胆固醇随着现代科技的迅猛发展...新型建筑材料有哪些科学家展望未来世界关键字：发展世界国家成为人类创新科技人们未来服饰未来世界的食品低热量低胆固醇随着现代科技的迅猛发展...
钐钴磁性薄膜材料设计原理： 钐钴磁体已广泛生产40多年，主要由钐和钴组成，但某些牌号也含有少量的铁（Fe）、铜（Cu）、铪（Hf）、锆（Zr）和镨（Pr），许多常见的制造工艺可用于生产钐钴磁体，但通常采用还原和熔化的方法，然后采用粘结或烧结原材料的工艺来形成磁体，钐钴磁体可采用粘结或烧结工艺制造。钐钴磁铁粘结工艺介绍 一、首先，将生产钐钴磁体所需的原材料在充满氩气的感应炉中加热并熔化以形成合金材料。 二、然后，将液态合金倒入模具中，并用水冷却以形成铸锭。铸锭冷却后，将其破碎，磨碎并研磨以产生微小的颗粒。 三、作为烧结的替代方法，将合金粉末与诸如环氧树脂的粘结化学品混合，在外部施加的磁场的存在下进行模压和加热以使颗粒取向。结果，大多数粘结的钐钴磁铁都是各向异性的，但通常具有比烧结钐钴磁铁更低的最大磁能值。 四、通常，粘结的钐钴磁铁不需要任何额外的加工，因为他们被压成他们想要的形式。最后一步是磁铁的涂层，如果需要涂层，则进行涂层，然后使用外部施加的磁场进行磁化
对于许多现代技术应用，如用于磁共振成像的超导导线，工程师们希望尽可能地消除电阻及其产生的热量。然而事实证明，在固态计算机内存等自旋电子应用中，电阻产生的少量热量是金属薄膜的理想特性。同样地，虽然缺陷在材料科学中通常也是不受欢迎，但它们可以用来控制被称为斯凯密子的磁性准粒子产生。麻省理工学院杰弗里·s·d·比奇教授和他在加利福尼亚、德国、瑞士和韩国的同事在本月发表在《自然纳米技术与高级材料》上的另一篇论文中指出：博科园-科学科普：在室温下可以在特制的层状材料中产生稳定而快速移动的拓扑结构——斯格米子(skyrmion)态，创造了尺寸和速度的世界纪录，而且每篇论文都登上了各自期刊的封面！为了发表在《高级材料》(Advanced Materials)上的这项研究，研究人员制作了一种金属合金线，这种金属合金由一种重金属铂、一种磁性材料钴铁硼和镁氧组成，共15层。在这些层状材料中，铂金属层和钴铁硼之间的界面创造了一种环境，在这种环境中，通过施加垂直于薄膜的外部磁场和沿导线长度传播的电流脉冲：可以形成拓扑结构——斯格米子(skyrmion)态。值得注意的是，在20毫安特斯拉的磁场下(磁场强度的一种测量方法)，导线在室温下会形成天空介子。在349 kelvins(168华氏度)以上的温度下，拓扑结构——斯格米子(skyrmion)态在没有外部磁场的情况下形成，这是由材料升温引起，即使材料冷却到室温，斯格米子(skyrmion)仍然保持稳定，比奇说：以前只有在低温和强磁场的情况下才能看到这样的结果。 这篇高级材料论文的第一作者，也是麻省理工学院材料科学与工程专业的研究生Ivan Lemesh（合作作者包括资深作家比奇和其他17人）说：在开发了许多理论工具之后，我们现在不仅可以预测内部的斯格米子(skyrmion)态结构和大小，而且我们还可以做一个逆向工程问题，比如想要一个这样大小的斯格米子(skyrmion)态，我们将能够生成多层，或者材料，参数，这将导致该斯格米子(skyrmion)态的大小。电子的一个基本特征是自旋，自旋可以指向上，也可以指向下。斯格米子(skyrmion)态是一组电子的圆形簇，其自旋方向与周围电子的方向相反，并且skyrmion保持顺时针或逆时针方向。2018年11月30日莱梅什在波士顿的材料研究学会秋季会议上介绍了他的研究并表示：然而，除此之外，我们还发现磁性多层中的斯格米子(skyrmion)态形成了一种复杂、依赖于厚度的扭曲性质，这些发现发表在《物理评论B》上的另一项理论研究中。目前的研究表明，虽然这种扭曲结构对斯格米子(skyrmion)态计算平均尺寸的能力影响较小，但它对其电流诱导行为有显著影响。 在《自然纳米技术》上发表的这篇论文中，研究人员研究了一种不同的磁性材料，将铂与钆钴合金和氧化钽的磁性层叠加在一起。在这种材料中，研究人员展示了他们可以产生10纳米大小的斯格米子(skyrmion)态，并证实他们可以在这种材料中快速移动。第一作者、材料科学与工程专业研究生卢卡斯·卡塔塔(Lucas Caretta)说：我们在这篇论文中发现，铁磁体对于准粒子的大小以及利用电流驱动它们速度有基本极限。在铁磁体中，例如钴铁硼，相邻的自旋平行排列，产生很强的方向磁矩。为了克服铁磁体的基本限制，研究人员求助于钆钴，这是一种铁磁体，相邻的自旋上下交替，这样它们就可以相互抵消，导致整体磁矩为零。可以设计一个铁磁体，使其净磁化率为零，从而产生超小的自旋纹理，或者调整它，使其净角动量为零，从而产生超快的自旋纹理。”这些性能可以通过材料组成或温度来设计。2017年，Beach团队的研究人员和他们的合作者通过实验证明，他们可以通过在磁性层中引入一种特殊的缺陷，在特定的位置随意制造这些准粒子。莱梅什说：可以通过使用离子轰击等不同的局部技术来改变一种材料的性质，通过这种方法，你可以改变它的磁性，然后如果你向导线中注入电流，斯格米子(skyrmion)态就会在那个位置诞生。最初发现这种材料存在天然缺陷，后来通过金属丝的几何形状，它们变成了工程缺陷。用这种方法在新的自然纳米技术论文中创造了天空介子。研究人员利用x射线全息术，在德国同步加速器中心的室温下拍摄了钴钆混合物中的斯格米子(skyrmion)态。Felix Buttner，海滩实验室的博士后，是这种x射线全息技术的开发者之一。这是唯一的一种技术，可以允许这样高分辨率的图像，可以看到这样大小的skyrmions。这些斯格米子(skyrmion)态只有10纳米大小，这是目前室温斯格米子(skyrmion)态的世界纪录。研究人员利用一种同样可以用来移动斯格米子(skyrmion)态的机制，证明了当前驱动的域壁运动速度为每秒公里，这也创造了一项新的世界纪录。除了同步加速器的工作，所有研究都是在麻省理工学院完成，研究人员在麻省理工学院“种植”材料，制造材料，并对材料进行特性描述。 这些斯格米子(skyrmion)态是这些材料中电子自旋的一种自旋构型，而畴壁是另一种。域壁是自旋方向相反的域之间的边界。由于斯格米子(skyrmion)态是材料的基本属性，其形成和运动能量的数学表征涉及到一组复杂的方程，这些方程包含了它们的圆形尺寸、自旋角动量、轨道角动量、电子电荷、磁强度、层厚，以及一些捕捉相邻自旋和相邻层之间相互作用的能量的特殊物理术语，如交换相互作用。其中一种相互作用被称为Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)，它是由铂层和磁层的电子相互作用产生，对形成斯格米子(skyrmion)态具有特殊的意义。勒梅什说：在季亚罗辛斯基-森也相互作用中，自旋相互垂直排列，从而稳定了天空介子。DMI的相互作用使这些斯格米子(skyrmion)态具有拓扑结构，产生迷人的物理现象，使它们稳定，并允许它们随电流移动。卡塔塔说：铂本身提供了所谓的自旋电流，这是驱动自旋纹理的运动，自旋电流对邻近的铁或铁磁体的磁化提供了一个扭矩，这个扭矩最终导致了自旋结构的运动，基本上是用简单的材料在界面上实现复杂现象。在这两篇论文中，研究人员进行了微磁和原子自旋计算的混合，以确定形成斯格米子(skyrmion)态和移动它们所需的能量。事实证明，通过改变磁性层的比例，可以改变整个系统的平均磁性能，所以现在我们不需要使用不同的材料来产生其他性质。可以用不同厚度的间隔层稀释磁性层，就会得到不同的磁性，这就给了无限的机会来制造系统。 新罕布什尔大学(University of New Hampshire)物理学助理教授张家东(Jiadong Zang)在谈到这篇先进材料论文时表示：精确控制产生磁斯格米子(skyrmion)态是该领域的一个中心课题。这项工作提出了一种通过电流脉冲产生零场斯格米子(skyrmion)态的新方法。这无疑是朝着纳秒级斯格米子(skyrmion)态操纵迈出的坚实一步。英国利兹大学凝聚态物理学教授Christopher Marrows在评论《自然纳米技术报告》时表示：斯凯米子非常小，但在室温下可以稳定下来，这一点非常重要。Marrows注意到Beach小组在今年早些时候的一篇科学报告中预测了室温天空介子，并说：新结果是最高质量的研究工作。但是他们做出了预测，现实生活并不总是如理论预期的那样，所以他们应该为这一突破负全部责任。Zang在评论《自然纳米技术》的论文时补充道：斯格米子(skyrmion)态研究的一个瓶颈是要达到小于20纳米尺寸(相当于最先进的存储单元的尺寸)，并以每秒1公里以上的速度驱动它 运动，这两项挑战都在这项开创性的工作中得到了解决。一个关键的创新是使用铁磁体，而不是常用的铁磁体，来承载斯格米子(skyrmion)态，这项研究工作极大地刺激了基于skyrmi的内存和逻辑设备的设计，这绝对是skyrmion领域的一份明星论文。 基于这些斯格米子(skyrmion)态的固态设备有一天可能会取代现有磁存储硬盘驱动器。比奇在华盛顿大学的一次演讲中说：磁斯格米子(skyrmion)态流可以作为计算机应用程序的比特。在这些材料中，可以很容易地绘制出磁迹的图样。这些新发现可以应用于由IBM的Stuart Parkin开发的赛道内存设备。设计这些材料用于赛道设备的一个关键是设计能够形成skyrmions的材料，因为斯格米子(skyrmion)态是在材料存在缺陷的地方形成。理工学院材料研究实验室(MRL)的联合主任Beach说：人们可以通过在这类系统中设置缺口来进行设计，注入材料中的电流脉冲在缺口处形成了斯格米子(skyrmion)态。同样的电流脉冲可以用来写入和删除，这些斯格米子(skyrmion)态的形成速度非常快，不到十亿分之一秒。为了能够有一个实用的操作逻辑或内存赛道设备，必须写入比特，这就是在创建磁准粒子时所讨论，必须确保写入比特非常小，必须以非常快的速度将比特通过材料进行转换。利兹大学的教授Marrows补充道：在基于斯基里米的自旋电子学中的应用将会受益，尽管现在就确定在包括记忆、逻辑器件、振荡器和神经形态学器件在内的各种各样的提议中哪个会是赢家还为时过早。剩下的一个挑战是阅读这些斯格米子(skyrmion)态位元的最佳方式。海滩小组在这一领域的工作仍在继续，目前的挑战是找到一种方法，以电的方式检测这些天空介子，以便在电脑或手机上使用它们。卡塔塔说：是的，所以不需要把你的手机带到同步加速器来读一点，由于在铁磁体和类似的反铁磁体系统上所做的一些工作，我认为该领域的大多数领域实际上将开始转向这类材料，因为它们拥有巨大的前景！
主要从事亚稳结构磁性薄膜的外延生长及其结构与磁性的关联，外延薄膜、低维纳米结构的生长及其在气敏传感器、光电子器件上的应用，强磁场物理与测量等方面的研究。有多篇研究论文在Physical Review Letters, Physical Review B, Applied Physics Letters等刊物上发表。
2006年主办与协办的学术会议 会 议 时 间 会 议 名 称 会 议 地 点 人 数 第三届散裂中子源多学科应用研讨会 北京 220 第一届中美中子散射技术研讨会 北京 160 第五届全国磁性薄膜与纳米磁学会议 苏州 130 中国物理学会2006年秋季会议磁学分会议 北京 60 2006年实验室来访交流人员 序 号 姓 名 国 家 身 份 来访起止时间 来访目的 1. 龙振强 美国 高级研究员 合作交流 2. 王循礼 美国 高级研究员 中子会议 3. 赵金奎 美国 研究员 中子会议 4. 鲍威 美国 教授 中子会议 5. 李济晨 英国 教授 中子会议 6. 陶举洲 美国 博士后 中子会议 7. Thom Mason 美国 高级研究员 中子会议 8. Andrew Taylor 英国 高级研究员 中子会议 9. Yasuhiko Fujii 日本 高级研究员 中子会议 10. Yukio Morii 日本 教授 合作交流 11. Makoto Hayashi 日本 教授 合作交流 12. Hirohiko Shimizu 日本 教授 合作交流 13. Ichiro Tanaka 日本 副教授 合作交流 14. Shinichi Kamei 日本 教授 合作交流 15. Philippe Mangin 法国 教授 合作交流 16. M. Latroche 法国 高级研究员 顺访交流 17. 张曙丰 美国 教授 讲学合作研究 18. 大兼干彦 日本 助教 2006． 合作研究 19. 大坊忠臣 日本 博士后 2006． 合作研究 20. 张晓光 美国 教授 讲学合作研究 21. 王守国 英国 助教 合作研究 22. Sebastiaan van Dijken 爱尔兰 助教授 讲学合作研究 23. Young Keun Kim 韩国 教授 讲学合作研究 24. 钱嘉陵 美国学 教授 讲学合作研究 25. M. Z. Butt 巴基斯坦 基金会主席 访问 26. ．Coey 爱尔兰 教授 讲学合作研究 27. 王守国 英国 助教 合作研究 28. 白伟武 台北 教授 学术交流 29. Graham Anderson 英国 研究生 合作交流 30. 陈丰 美国 助教 合作交流 31. Rehana Shahid 巴基斯坦 讲师 进修博士 32. Shamaila Shahzadi 巴基斯坦 讲师 进修博士 33. Saira Riaz 巴基斯坦 讲师 合作进修 34. 沈健 美国 教授 学术交流 35. 沈健 美国 教授 基金答辩 2006年实验室出访人员 序号 姓 名 出访国家或地区 出访时间 出访目的 1. 王芳卫 日本 会议交流 2. 王芳卫 法国 合作研究 3. 何伦华 瑞士 合作研究 4. 张俊荣 瑞士 合作研究 5. 梁天骄 日本 合作研究 6. 梁天骄 英国 合作研究 7. 梁天骄 瑞士 合作研究 8. 贾学军 日本 合作研究 9. 贾学军 美国 国际会议 10. 贾学军 英国 合作研究 11. 贾学军 瑞士 合作研究 12. 殷雯 日本 合作研究 13. 殷雯 英国 合作研究 14. 殷雯 瑞士 合作研究 15. 王希龙 日本 合作研究 16. 王希龙 英国 合作研究 17. 王希龙 瑞士 合作研究 18. 魏红祥 美国 国际会议 19. 韩秀峰 美国 合作交流 20. 韩秀峰 芬兰 合作交流 21. 韩秀峰 巴基斯坦 国际会议 22. 丰家峰 爱尔兰 . 4 合作交流 23. 杜关祥 芬兰 合作交流 24. Rehana 日本东京 国际会议 25. 胡凤霞 香港 合作研究 26. 成昭华 美国 学术会议 27. 成昭华 韩国 国际会议 28. 孙 阳 日本 国际会议 29. 李庆安 美国 合作交流 30. 吴光恒 香 港 合作交流
都有为，中国科学院院士，磁学与磁性材料学家。南京大学物理系教授，博士生导师。1936年11月生于浙江杭州。1957年毕业于南京大学物理系。中国物理学会磁学专业委员会副主任，中国颗粒学会超微颗粒专业委员会副主任、中国仪表材料学会副理事长。2005年当选为中国科学院院士。都有为长期从事磁学和磁性材料的教学和研究工作，在磁性、磁输运性质与材料组成、微结构关系等方面的教学及研究成果突出。发表SCI论文600余篇，被4000余篇SCI论文引用；国内学术刊物论文200余篇，编著（含合编）著作十本；获中国发明专利19项，实用新型1项。12014年3月17日江西师范大学双聘院士，并任江西师范大学微纳材料与传感实验室名誉主任。