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鲨鱼皮肤－泳衣 一件泳衣，在悉尼奥运会上改变了世界泳坛的格局。几乎大半金牌得主都穿上一种特殊的泳衣———连体鲨鱼装。这种鲨鱼装仿造了海中霸王鲨鱼的皮肤结构，泳衣上设计了一些粗糙的齿状凸起，能有效地引导水流，并收紧身体，避免皮肤和肌肉的颤动。 此后，仿生泳衣越仿越精。第二代鲨鱼装又增加了一些新的亮点，加入了一种叫做“弹性皮肤”的材料，可使人在水中受到的阻力减少4％。此外，还增加了两个附件，附在前臂上由钛硅树脂做成的缓冲器能使运动员游起来更加轻松；附在胸前和肩后的振动控制系统能帮助引导水流。 海蜇－水母耳 每当风暴来临前，最古老的腔肠生物海蜇仿佛能未卜先知，早早就离岸游向大海避灾。原来，海蜇有个“顺风耳”，其“耳”（细柄上的小球)中有小小的听石，上面布满神经感受器，能听到风暴产生时发出的次声波（由空气和波浪摩擦而产生，频率为8赫兹-13赫兹，传播比风暴、波浪的速度快）。 模拟海蜇感受次声波的器官，科技人员设计出一种“水母耳”仪器，可提前15小时左右预报风暴。它由喇叭、接受次声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以及指示器组成。将这种仪器安装在船的前甲板上，喇叭做360°旋转。当它接收到8赫兹－13赫兹的次声波时，旋转自动停止，喇叭所指示的方向，就是风暴将要来临的方向。指示器还可以告诉人们风暴的强度。 仿生成果走向产业 京沪两地科学界级别最高的“香山科学会议”和“东方科技论坛”最近联合就仿生学召开学术研讨会，此举在科学界引起不小震动:为何给予仿生学如此高规格？ 缘自国际科研和高新技术产业的竞争态势。越来越多的科学家认识到：模仿自然更有无限的潜力和机会，更有可能提升原始创新的能力。 人类进化只有500万年的历史，而生命进化已经历了约35亿年。大自然的奥秘不胜枚举。每当我们发现一种生物奥秘，就有可能成为我们一种新的设计可能性，也可能带给我们新的生存方式，仿生思维就是在大自然中寻找解决问题的方程式。10年前，许多国家就开始通过仿生学，提升科技创新活力和产业能级。在美国，有一项长期研究计划与仿生科技紧密相关，其优先发展的先进制造、先进材料和先进军事装备等，不少是从模拟与仿真入手；德国研究与技术部已就“21世纪的技术”为题，从仿生学出发，在电子技术、纳米技术、富勒碳材料、光子学、材料、生物传感器等领域投入了相当大的财力和人力；英国、日本、俄罗斯以及韩国等国都有相应的仿生科技和仿生产业中长期计划,在先进制造、材料、生物技术、高性能计算与通信计划等领域开展基础性研究。 仿生成果已不断涌现，并开始从基础研究发展到商业化竞争阶段。中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员杜家纬介绍，这些仿生学成果应用于经济、军事和人类卫生事业后，在全球经济中所创造的份额会越来越大。如德国轮胎设计专家根据跑行中的猫前爪垫的功能和蜘蛛网的柔顺结构及其稳定性，设计出一种AMC垫型轮胎，其表面的柔软性和硬性网状结构设计，具有较大的抓地性和运行精度，增加了轮胎与地面的摩擦力，使刹车距离从现在的19米缩短为9米，大大提高了安全性。这种轮胎已完成了实地试验，一旦投产，对世界轮胎业产生的冲击可想而知。又如，德国米勒公司新设计的一款洗衣机内桶表面结构仿造蜂巢和龟背壳形状，所洗的衣服非常干净，但洗涤过程却非常柔顺，不伤衣料。据统计，我国每年洗衣机更新量为500万台，有关专家已经担忧，一旦这种仿生洗衣机进入市场，将大大挤压我国的洗衣机市场。 将仿生研究纳入国家战略 机器人、纳米自洁涂料、生物农药……仿生科研在本市和全国其它城市的不少领域已有开展，但始终难以形成规模产业，缘于仿生学缺乏系统的研究规划和研究体系，因此源头创新性研究还远远不够。为此有关专家认为，科研主管部门、科技界和产业界都应转变观念和视角，从模仿国外转变为模仿自然，向大自然汲取科技创新的灵感。 据了解，我国当前优先发展的高技术产业化重点领域共有141个方面，其中将近有30个领域与仿生学相关。例如:光传输系统，生物医学材料及体内植入物和人造器官，生物反应器及分离技术与成套设备，医药新剂型，新型医用精密诊断及治疗仪器，新型材料－纳米材料，膜工程技术，子午线轮胎生产技术及关键设备和原材料，新型传感器，工业机器人及机器人自动化生产线，环境与污染源监测仪器及自动监测系统，高效、安全新农药、兽药及生物防治技术，新型墙体材料等。由此可见，加强仿生科研和仿生成果的转化，将使我国的高新技术产业的质与量都产生飞跃。 杜家纬介绍，21世纪的仿生学，正朝着微观、系统、智能、精细、洁净方向发展，更多地表现为将生物系统构造和生命活动过程融合到技术创新的设计思想中去。当前仿生结构和力学的研究在国际上受到高度关注，研制微型飞行器，机器昆虫和机器鱼等正形成热潮。在新材料研究方面，世界各国也都将目标放在模仿生物界的结构，如海洋壳类构造、蜘蛛丝、植物表面超微结构、动物角趾皮肤等等。 仿生学是多学科的交叉，需要多学科的专家，尤其是生命科学家和工程技术专家的共同关注与参与。专家呼吁：要将仿生学的发展放在国家重要战略地位加以考虑，把握21世纪国际仿生学的发展方向和前沿，加强原始创新研究，从仿生结构与力学，仿生材料与微纳系统，仿生功能器件及控制，分子仿生，神经和信息科学等五大“仿生科学与技术”系统性基础研究方向，建立复杂生物体系的研究与发现体系。在仿生材料,仿生工艺，仿生机械，仿生功能器件，微纳米仿生技术，仿生传感器，基因仿生工程，组织仿生工程，生物膜仿生工程和人工智能等10个前沿领域，加强仿生研究和产业孕育。
苍蝇与宇宙飞船 令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。 苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。[9] 每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。 仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。 这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。 从萤火虫到人工冷光从萤火虫到人工冷光 自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。 在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光。”在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。[10] 科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。 早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。 现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。电鱼与伏特电池 自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种 。人们将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。 各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。 电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究， 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同，所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。 电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏特电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。水母的顺风耳 在自然界中，水母，早在5亿多年前，它们就已经在海水里生活了。“但是，水母跟顺风耳又有什么关系呢？”人们肯定会问这样一个问题。因为，水母在风暴来临之前，就会成群结队地游向大海，就预示风暴既将来临。但是，这又与“顺风耳”有什么关系呢？原来，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波（频率为8～13赫），是风暴来临之前的预告。这种次声波，人耳是听不到的，而对水母来说却是易如反掌。科学家经过研究发现，水母的耳朵里长着一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石。 科学家仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。技能训练长颈鹿与宇航员失重现象 长颈鹿之所以能将血液通过长长的颈输送到头部，是由于长颈鹿的血压很高。据测定，长颈鹿的血压比人的正常血压高出2倍。这样高的血压为什么不会使长颈鹿患脑溢血而死亡呢？这和长颈鹿身体的结构有关。首先，长颈鹿血管周围的肌肉非常发达，能压缩血管，控制血流量；同时长颈鹿腿部及全身的皮肤和筋膜绷得很紧，利于下肢的血液向上回流。科学家由此受到启示，在训练宇航员对，设置一种特殊器械，让宇航员利用这种器械每天锻炼几小时，以防止宇航员血管周围肌肉退化；在宇宙飞船升空时，科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理，研制了飞行服——“抗荷服”。抗荷服上安有充气装置，随着飞船速度的增高，抗荷服可以充入一定量的气体，从而对血管产生一定的压力，使宇航员的血压保持正常。同时，宇航员腹部以下部位是套入抽去空气的密封装置中的，这样可以减小宇航员腿部的血压，利于身体上部的血液向下肢输送。蛋壳与薄壳建筑 蛋壳呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。虽然它只有2 mm的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。结构构件 对于构件，在截面面积相同的情况下，把材料尽可能放到远离中和轴的位置上，是有效的截面形状。有趣的是，在自然界许多动植物的组织中也体现了这个结论。例如：“疾风知劲草”，许多能承受狂风的植物的茎部是维管状结构，其截面是空心的。支持人承重和运动的骨骼，其截面上密实的骨质分布在四周，而柔软的骨髓充满内腔。在建筑结构中常被采用的空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板结构、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的。斑马 斑马生活在非洲大陆，外形与一般的马没有什么两样，它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中，细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圆又大，条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共外，以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到军事上是一个是很成功仿生学例子。昆虫与仿生 昆虫个体小，种类和数量庞大，占现存动物的75％以上，遍布全世界。它们有各自的生存绝技，有些技能连人类也自叹不如。人们对自然资源的利用范围越来越广泛，特别是仿生学方面的任何成就，都来自生物的某种特性，本文简要介绍昆虫与仿生学。（右为家蝇的眼睛） 蝴蝶与仿生蝴蝶与仿生 五彩的蝴蝶锦色粲然，如重月纹凤蝶，褐脉金斑蝶等，尤其是萤光翼凤蝶，其后翅在阳光下时而金黄，时而翠绿，有时还由紫变蓝。科学家通过对蝴 蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间，德军包围了列宁格勒，企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时 人们对伪装缺乏认识的情况，提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理，在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此，尽管德军费尽心机，但列宁格勒的军事 基地仍安然无惹，为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。根据同样的原理，后来人们还生产出了迷彩服，大大减少了战斗中的伤亡。[11] 人造卫星在太空中由于位 置的不断变化可引起温度骤然变化，有时温差可高达两、三百度，严重影响许多仪器的正常工作。科学家们受蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调 节体温的启发，将人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热能力相差很大的百叶窗样式，在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝，随温度变化可调节窗的开合，从而保持了人造卫星内部温度的恒定，解决了航天事业中的一大难题。 甲虫与仿生 气步甲炮虫自卫时，可喷射出具有恶臭的高温液体 “炮弹”，以迷惑、刺激和惊吓敌害。科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小室，分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。二元酚和双氧水流到第三小室与生物酶 混合发生化学反应，瞬间就成为100℃的毒液，并迅速射出。这种原理目前已应用于军事技术中。二战期间，德国纳粹为了战争的需要，据此机理制造出了一种功 率极大且性能安全可靠的新型发动机，安装在飞航式导弹上，使之飞行速度加快，安全稳定，命中率提高，英国伦敦在受其轰炸时损失惨重。美国军事专家受甲虫喷 射原理的启发研制出了先进的二元化武器。这种武器将两种或多种能产生毒剂的化学物质分装在两个隔开的容器中，炮弹发射后隔膜破裂，两种毒剂中间体在弹体飞 行的8—10秒内混合并发生反应，在到达目标的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人。它们易于生产、储存、运输，安全且不易失效。萤火虫可将化学能直接转变成光 能，且转化效率达100%，而普通电灯的发光效率只有6%。人们模仿萤火虫的发光原理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍，大大节约了能量。另外，根据甲 虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用于航空事业中。 蜻蜓与仿生 蜻蜒通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流，井利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔，不但可向前飞行，还能向后和左右两侧飞行，其向前飞行速度可达72km/小时。此外，蜻蜒的 飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家据此结构基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时，常会引起剧烈振动，甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙，于是人们仿效蜻蜒在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。 苍蝇与仿生 昆虫学家研究发现，苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时，平衡棒以一定的频率进行机械振动，可以调节翅膀的运动方向，是保持苍蝇身体平 衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪，大大改进了飞机的飞行性能LlJ，可使飞机自动停止危险的滚翻飞行，在机体强烈倾斜时还 能自动恢复平衡，即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼，能看清几乎360。范围内的物体。在蝇眼的启示下，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照像机，在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。苍蝇的嗅觉特别灵敏并能对 数十种气味进行快速分析且可立即作出反应。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构，把各种化学反应转变成电脉冲的方式，制成了十分灵敏的小型气体分析仪，目前已广 泛应用于宇宙飞船、潜艇和矿井等场所来检测气体成分，使科研、生产的安全系数更为准确、可靠。 蜂类与仿生 蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小 蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的——菱形钝角109。28’，锐角70。32’完全相同，是最节省 材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞 机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太阳准确定位。科学家据此原理研制成功了偏 振光导航仪，早已广泛用于航海事业中。其它昆虫与仿生 跳蚤的跳跃本领十分高强，航空专家对此进行了。 生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。 响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。 火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。 科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。 科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。 白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆，还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一快干胶炮弹。 美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。 我国纺织科技人员利用仿生学原理，借鉴陆地动物的皮毛结构，设计出一种KEG保温面料，并具有防风和导湿的功能。 根据响尾蛇的颊窝能感觉到℃的温度变化的原理，人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。 仿生学是人类一直使用的方法，如模仿海豚皮而构造的“海豚皮游泳衣”、科学家研究鲸鱼的皮肤时，发现其上有沟漕的结构，于是有个科学家就依照鲸鱼皮构造，造成一个薄膜蒙在飞机的表面，据实验可节约能源3%，若全国的飞机都蒙上这样的表面，每年可节约几十亿。又如有科学家研究蜘蛛，发现蜘蛛的腿上没有肌肉，有脚的动物会走，主要是靠肌肉的收缩，现在蜘蛛没有肌肉为什么会走路？经研究蜘蛛不是靠肌肉的收缩进行走路的，而是靠其中的“液压”的结构进行走路，据此人们发明了液压步行机……总之,从自然界得到启迪,模仿其结构进行发明创造.这就是仿生学. 这是我们向自然界学习的一个方面。
仿生学（bionics）在具有生命之意的希腊语bion上，加上有工程技术涵义的ics而组成的词。大约从1960年才开始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受（感觉功能）、信息传递（神经功能）、自动控制系统等，这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。可举出的仿生学例子，如将海豚的体形或皮肤结构（游泳时能使身体表面不产生紊流）应用到潜艇设计原理上。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科，而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较，进行研究和解释的一门学科。 苍蝇，是细菌的传播者，谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“复眼”，由30O0多只小眼组成，人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的，用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”，一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路，大大提高了工效和质量。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件，它的用途很多。 自然界形形色色的生物，都有着怎样的奇异本领？它们的种种本领，给了人类哪些启发？模仿这些本领，人类又可以造出什么样的机器？这里要介绍的一门新兴科学——仿生学。 仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学，它是在本世纪中期才出现的一门新的边缘科学。仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和机器，创造新技术。从仿生学的诞生、发展，到现在短短几十年的时间内，它的研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路，也就是向生物界索取蓝图的道路，它大大开阔了人们的眼界，显示了极强的生命力。 【仿生学的诞生】 随着生产的需要和科学技术的发展，从20世纪50年代以来，人们已经认识到生物系统是开辟新技术的主要途径之一，自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。人们用化学、物理学、数学以及技术模型对生物系统开展着深入的研究，促进了生物学的极大发展，对生物体内功能机理的研究也取得了迅速的进展。此时模拟生物不再是引人入胜的幻想，而成了可以做到的事实。生物学家和工程师们积极合作，开始将从生物界获得的知识用来改善旧的或创造新的工程技术设备。生物学开始跨入各行各业技术革新和技术革命的行列，而且首先在自动控制、航空、航海等军事部门取得了成功。于是生物学和工程技术学科结合在一起，互相渗透孕育出一门新生的科学——仿生学。 作为一门独立的学科，仿生学正式诞生于1960年9月。由美国空军航空局在俄亥俄州的空军基地戴通召开了第一次仿生学会议。会议讨论的中心议题是“分析生物系统所得到的概念能够用到人工制造的信息加工系统的设计上去吗？”斯梯尔为新兴的科学命名为“Bionics”，希腊文的意思代表着研究生命系统功能的科学，1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”。斯梯尔把仿生学定义为“模仿生物原理来建造技术系统，或者使人造技术系统具有或类似于生物特征的科学”。简言之，仿生学就是模仿生物的科学。确切地说，仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征，并把它们应用到技术系统，改善已有的技术工程设备，并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。从生物学的角度来说，仿生学属于“应用生物学”的一个分支；从工程技术方面来看，仿生学根据对生物系统的研究，为设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径。仿生学的光荣使命就是为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的接近于生物系统的技术系统，为人类造福。 【仿生学的研究方法与内容】 仿生学是生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门新兴的边缘科学。第一届仿生学会议为仿生学确定了一个有趣而形象的标志：一个巨大的积分符号，把解剖刀和电烙铁“积分”在一起。这个符号的含义不仅显示出仿生学的组成，而且也概括表达了仿生学的研究途径。 仿生学的任务就是要研究生物系统的优异能力及产生的原理，并把它模式化，然后应用这些原理去设计和制造新的技术设备。 仿生学的主要研究方法就是提出模型，进行模拟。其研究程序大致有以下三个阶段： 首先是对生物原型的研究。根据生产实际提出的具体课题，将研究所得的生物资料予以简化，吸收对技术要求有益的内容，取消与生产技术要求无关的因素，得到一个生物模型；第二阶段是将生物模型提供的资料进行数学分析，并使其内在的联系抽象化，用数学的语言把生物模型“翻译”成具有一定意义的数学模型；最后数学模型制造出可在工程技术上进行实验的实物模型。当然在生物的模拟过程中，不仅仅是简单的仿生，更重要的是在仿生中有创新。经过实践——认识——再实践的多次重复，才能使模拟出来的东西越来越符合生产的需要。这样模拟的结果，使最终建成的机器设备将与生物原型不同，在某些方面甚上超过生物原型的能力。例如今天的飞机在许多方面都超过了鸟类的飞行能力，电子计算机在复杂的计算中要比人的计算能力迅速而可靠。 仿生学的基本研究方法使它在生物学的研究中表现出一个突出的特点，就是整体性。从仿生学的整体来看，它把生物看成是一个能与内外环境进行联系和控制的复杂系统。它的任务就是研究复杂系统内各部分之间的相互关系以及整个系统的行为和状态。生物最基本的特征就是生物的自我更新和自我复制，它们与外界的联系是密不可分的。生物从环境中获得物质和能量，才能进行生长和繁殖；生物从环境中接受信息，不断地调整和综合，才能适应和进化。长期的进化过程使生物获得结构和功能的统一，局部与整体的协调与统一。仿生学要研究生物体与外界刺激（输入信息）之间的定量关系，即着重于数量关系的统一性，才能进行模拟。为达到此目的，采用任何局部的方法都不能获得满意的效果。因此，仿生学的研究方法必须着重于整体。 仿生学的研究内容是极其丰富多彩的，因为生物界本身就包含着成千上万的种类，它们具有各种优异的结构和功能供各行业来研究。自从仿生学问世以来的二十几年内，仿生学的研究得到迅速的发展，且取得了很大的成果。就其研究范围可包括电子仿生、机械仿生、建筑仿生、化学仿生等。随着现代工程技术的发展，学科分支繁多，在仿生学中相应地开展对口的技术仿生研究。例如：航海部门对水生动物运动的流体力学的研究；航空部门对鸟类、昆虫飞行的模拟、动物的定位与导航；工程建筑对生物力学的模拟；无线电技术部门对于人神经细胞、感觉器宫和神经网络的模拟；计算机技术对于脑的模拟似及人工智能的研究等。在第一届仿生学会议上发表的比较典型的课题有：“人造神经元有什么特点”、“设计生物计算机中的问题”、“用机器识别图像”、“学习的机器”等。从中可以看出以电子仿生的研究比较广泛。仿生学的研究课题多集中在以下三种生物原型的研究，即动物的感觉器官、神经元、神经系统的整体作用。以后在机械仿生和化学仿生方面的研究也随之开展起来，近些年又出现新的分支，如人体的仿生学、分子仿生学和宇宙仿生学等。 总之，仿生学的研究内容，从模拟微观世界的分子仿生学到宏观的宇宙仿生学包括了更为广泛的内容。而当今的科学技术正是处于一个各种自然科学高度综合和互相交叉、渗透的新时代，仿生学通过模拟的方法把对生命的研究和实践结合起来，同时对生物学的发展也起了极大的促进作用。在其它学科的渗透和影响下，使生物科学的研究在方法上发生了根本的转变；在内容上也从描述和分析的水平向着精确和定量的方向深化。生物科学的发展又是以仿生学为渠道向各种自然科学和技术科学输送宝贵的资料和丰富的营养，加速科学的发展。闪此，仿生学的科研显示出无穷的生命力，它的发展和成就将为促进世界整体科学技术的发展做出巨大的贡献。 【仿生学的研究范围】 仿生学的研究范围主要包括：力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等。 ◇力学仿生，是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。例如，建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑，模仿股骨结构建造的立柱，既消除应力特别集中的区域，又可用最少的建材承受最大的载荷。军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构，把人工海豚皮包敷在船舰外壳上，可减少航行揣流，提高航速； ◇分子仿生，是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激素的化学结构后，合成了一种类似有机化合物，在田间捕虫笼中用千万分之一微克，便可诱杀雄虫； ◇能量仿生，是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程； ◇信息与控制仿生，是研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以及高级中枢的智能活动等方面生物体中的信息处理过程。例如,根据象鼻虫视动反应制成的“自相关测速仪”可测定飞机着陆速度。根据鲎复眼视网膜侧抑制网络的工作原理，研制成功可增强图像轮廓、提高反差、从而有助于模糊目标检测的—些装置。已建立的神经元模型达100种以上，并在此基础上构造出新型计算机。 模仿人类学习过程，制造出一种称为“感知机”的机器，它可以通过训练，改变元件之间联系的权重来进行学习，从而能实现模式识别。此外，它还研究与模拟体内稳态，运动控制、动物的定向与导航等生物系统中的控制机制，以及人-机系统的仿生学方面。 某些文献中，把分子仿生与能量仿生的部分内容称为化学仿生，而把信息和控制仿生的部分内容称为神经仿生。 仿生学的范围很广，信息与控制仿生是一个主要领域。一方面由于自动化向智能控制发展的需要，另一方面是由于生物科学已发展到这样一个阶段，使研究大脑已成为对神经科学最大的挑战。人工智能和智能机器人研究的仿生学方面——生物模式识别的研究，大脑学习记忆和思维过程的研究与模拟，生物体中控制的可靠性和协调问题等——是仿生学研究的主攻方面。 控制与信息仿生和生物控制论关系密切。两者都研究生物系统中的控制和信息过程，都运用生物系统的模型。但前者的目的主要是构造实用人造硬件系统；而生物控制论则从控制论的一般原理，从技术科学的理论出发，为生物行为寻求解释。 最广泛地运用类比、模拟和模型方法是仿生学研究方法的突出特点。其目的不在于直接复制每一个细节，而是要理解生物系统的工作原理，以实现特定功能为中心目的。—般认为，在仿生学研究中存在下列三个相关的方面：生物原型、数学模型和硬件模型。前者是基础，后者是目的，而数学模型则是两者之间必不可少的桥梁。 由于生物系统的复杂性，搞清某种生物系统的机制需要相当长的研究周期，而且解决实际问题需要多学科长时间的密切协作，这是限制仿生学发展速度的主要原因。 【仿生学的现象】 苍蝇与宇宙飞船 令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。 苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。 每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。 仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。 这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。 从萤火虫到人工冷光 自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。 在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。 在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。 科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。 早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。 现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。
苍蝇，是细菌的传播者，谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“复眼”，由30O0多只小眼组成，人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的，用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”，一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路，大大提高了工效和质量。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件，它的用途很多。 【人类仿生由来已久】 自古以来，自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。种类繁多的生物界经过长期的进化过程，使它们能适应环境的变化，从而得到生存和发展。劳动创造了人类。人类以自己直立的身躯、能劳动的双手、交流情感和思想的语言，在长期的生产实践中，促进了神经系统尤其是大脑获得了高度发展。因此，人类无与伦比的能力和智慧远远超过生物界的所有类群。人类通过劳动运用聪明的才智和灵巧的双手制造工具，从而在自然界里获得更大自由。人类的智慧不仅仅停留在观察和认识生物界上，而且还运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物，通过创造性的劳动增加自己的本领。鱼儿在水中有自由来去的本领，人们就模仿鱼类的形体造船，以木桨仿鳍。相传早在大禹时期，我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯，他们就在船尾上架置木桨。通过反复的观察、模仿和实践，逐渐改成橹和舵，增加了船的动力，掌握了使船转弯的手段。这样，即使在波涛滚滚的江河中，人们也能让船只航行自如。 鸟儿展翅可在空中自由飞翔。据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之，三日不下”。然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中。早在四百多年前，意大利人利奥那多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖，研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行。设计和制造了一架扑翼机，这是世界上第一架人造飞行器。 以上这些模仿生物构造和功能的发明与尝试，可以认为是人类仿生的先驱，也是仿生学的萌芽。 生物在漫长的年代里就是生活在被声音包围的自然界中，它们利用声音寻食，逃避敌害和求偶繁殖。因此，声音是生物赖以生存的一种重要信息。意大利人斯帕兰赞尼很早以前就发现蝙蝠能在完全黑暗中任意飞行，既能躲避障碍物也能捕食在飞行中的昆虫，但是堵塞蝙蝠的双耳后，它们在黑暗中就寸步难行了。面对这些事实，帕兰赞尼提出了一个使人们难以接受的结论：蝙蝠能用耳朵“看东西”。第一次世界大战结束后，1920年哈台认为蝙蝠发出声音信号的频率超出人耳的听觉范围。并提出蝙蝠对目标的定位方法与第一次世界大战时郎之万发明的用超声波回波定位的方法相同。遗憾的是，哈台的提示并未引起人们的重视，而工程师们对于蝙蝠具有“回声定位”的技术是难以相信的。直到1983年采用了电子测量器，才完完全全证实蝙蝠就是以发出超声波来定位的。但是这对于早期雷达和声纳的发明已经不能有所帮助了。 另一个事例是人们对于昆虫行为为时过晚的研究。在利奥那多·达·芬奇研究鸟类飞行造出第一个飞行器400年之后，人们经过长期反复的实践，终于在1903年发明了飞机，使人类实现了飞上天空的梦想。由于不断改进，30年后人们的飞机不论在速度、高度和飞行距离上都超过了鸟类，显示了人类的智慧和才能。但是在继续研制飞行更快更高的飞机时，设计师又碰到了一个难题，就是气体动力学中的颤振现象。当飞机飞行时，机翼发生有害的振动，飞行越快，机翼的颤振越强烈，甚至使机翼折断，造成飞机坠落，许多试飞的飞行员因而丧生。飞机设计师们为此花费了巨大的精力研究消除有害的颤振现象，经过长时间的努力才找到解决这一难题的方法。就在机翼前缘的远端上安放一个加重装置，这样就把有害的振动消除了。可是，昆虫早在三亿年以前就飞翔在空中了，它们也毫不例外地受到颤振的危害，经过长期的进化，昆虫早已成功地获得防止颤振的方法。生物学家在研究蜻蜓翅膀时，发现在每个翅膀前缘的上方都有一块深色的角质加厚区——翼眼或称翅痣。如果把翼眼去掉，飞行就变得荡来荡去。实验证明正是翼眼的角质组织使蜻蜓飞行的翅膀消除了颤振的危害，这与设计师高超的发明何等相似。假如设计师们先向昆虫学习翼眼的功用，获得有益于解决颤振的设计思想，就可似避免长期的探索和人员的牺牲了。面对蜻蜓翅膀的翼眼，飞机设计师大有相见恨晚之感！ 以上这三个事例发人深省，也使人们受到了很大启发。早在地球上出现人类之前，各种生物已在大自然中生活了亿万年，在它们为生存而斗争的长期进化中，获得了与大自然相适应的能力。生物学的研究可以说明，生物在进化过程中形成的极其精确和完善的机制，使它们具备了适应内外环境变化的能力。生物界具有许多卓有成效的本领。如体内的生物合成、能量转换、信息的接受和传递、对外界的识别、导航、定向计算和综合等，显示出许多机器所不可比拟的优越之处。生物的小巧、灵敏、快速、高效、可靠和抗干扰性实在令人惊叹不已。 【连接生物与技术的桥梁】 自从瓦特（James Watt，1736～1819）在1782年发明蒸汽机以后，人们在生产斗争中获得了强大的动力。在工业技术方面基本上解决了能量的转换、控制和利用等问题，从而引起了第一次工业革命，各式各样的机器如雨后春笋般的出现，工业技术的发展极大地扩大和增强了人的体能，使人们从繁重的体力劳动解脱出来。随着技术的发展，人们在蒸汽机以后又经历了电气时代并向自动化时代迈进。 20世纪40年代电子计算机的问世，更是给人类科学技术的宝库增添了可贵的财富，它以可靠和高效的本领处理着人们手头上数以万计的各种信息，使人们从汪洋大海般的数字、信息中解放出来，使用计算机和自动装置可以使人们在繁杂的生产工序面前变得轻松省力，它们准确地调整、控制着生产程序，使产品规格精确。但是，自动控制装置是按人们制定的固定程序进行工作的，这就使它的控制能力具有很大的局限性。自动装置对外界缺乏分析和进行灵活反应的能力，如果发生任何意外的情况，自动装置就要停止工作，甚至发生意外事故，这就是自动装置本身所具有的严重缺点。要克服这种缺点，无非是使机器各部件之间，机器与环境之间能够“通讯”，也就是使自动控制装置具有适应内外环境变化的能力。要解决这一难题，在工程技术中就要解决如何接受、转换。利用和控制信息的问题。因此，信息的利用和控制就成为工业技术发展的一个主要矛盾。如何解决这个矛盾呢？生物界给人类提供了有益的启示。 人类要从生物系统中获得启示，首先需要研究生物和技术装置是否存在着共同的特性。1940年出现的调节理论，将生物与机器在一般意义上进行对比。到1944年，一些科学家已经明确了机器和生物体内的通讯、自动控制与统计力学等一系列的问题上都是一致的。在这样的认识基础上，1947年，一个新的学科——控制论产生了。 控制论（Cybernetics)是从希腊文而来，原意是“掌舵人”。按照控制论的创始人之一维纳（Norbef Wiener,1894～1964)给予控制论的定义是“关于在动物和机器中控制和通讯”的科学。虽然这个定义过于简单，仅仅是维纳关于控制论经典著作的副题，但它直截了当地把人们对生物和机器的认识联系在了一起。 控制论的基本观点认为，动物（尤其是人）与机器（包括各种通讯、控制、计算的自动化装置）之间有一定的共体，也就是在它们具备的控制系统内有某些共同的规律。根据控制论研究表明，各种控制系统的控制过程都包含有信息的传递、变换与加工过程。控制系统工作的正常，取决于信息运 行过程的正常。所谓控制系统是指由被控制的对象及各种控制元件、部件、线路有机地结合成有一定控制功能的整体。从信息的观点来看，控制系统就是一部信息通道的网络或体系。机器与生物体内的控制系统有许多共同之处，于是人们对生物自动系统产生了极大的兴趣，并且采用物理学的、数学的甚至是技术的模型对生物系统开展进一步的研究。因此，控制理论成为联系生物学与工程技术的理论基础。成为沟通生物系统与技术系统的桥梁。 生物体和机器之间确实有很明显的相似之处，这些相似之处可以表现在对生物体研究的不同水平上。由简单的单细胞到复杂的器官系统（如神经系统）都存在着各种调节和自动控制的生理过程。我们可以把生物体看成是一种具有特殊能力的机器，和其它机器的不同就在于生物体还有适应外界环境和自我繁殖的能力。也可以把生物体比作一个自动化的工厂，它的各项功能都遵循着力学的定律；它的各种结构协调地进行工作；它们能对一定的信号和刺激作出定量的反应，而且能像自动控制一样，借助于专门的反馈联系组织以自我控制的方式进行自我调节。例如我们身体内恒定的体温、正常的血压、正常的血糖浓度等都是肌体内复杂的自控制系统进行调节的结果。控制论的产生和发展，为生物系统与技术系统的连接架起了桥梁，使许多工程人员自觉地向生物系统去寻求新的设计思想和原理。于是出现了这样一个趋势，工程师为了和生物学家在共同合作的工程技术领域中获得成果，就主动学习生物科学知识。 【仿生学的诞生】 随着生产的需要和科学技术的发展，从50年代以来，人们已经认识到生物系统是开辟新技术的主要途径之一，自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。人们用化学、物理学、数学以及技术模型对生物系统开展着深入的研究，促进了生物学的极大发展，对生物体内功能机理的研究也取得了迅速的进展。此时模拟生物不再是引人入胜的幻想，而成了可以做到的事实。生物学家和工程师们积极合作，开始将从生物界获得的知识用来改善旧的或创造新的工程技术设备。生物学开始跨入各行各业技术革新和技术革命的行列，而且首先在自动控制、航空、航海等军事部门取得了成功。于是生物学和工程技术学科结合在一起，互相渗透孕育出一门新生的科学——仿生学。 仿生学作为一门独立的学科，于1960年9月正式诞生。由美国空军航空局在俄亥俄州的空军基地戴通召开了第一次仿生学会议。会议讨论的中心议题是“分析生物系统所得到的概念能够用到人工制造的信息加工系统的设计上去吗？”斯梯尔为新兴的科学命名为“Bionics”，希腊文的意思代表着研究生命系统功能的科学，1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”。斯梯尔把仿生学定义为“模仿生物原理来建造技术系统，或者使人造技术系统具有或类似于生物特征的科学”。简言之，仿生学就是模仿生物的科学。确切地说，仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征，并把它们应用到技术系统，改善已有的技术工程设备，并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。从生物学的角度来说，仿生学属于“应用生物学”的一个分支；从工程技术方面来看，仿生学根据对生物系统的研究，为设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径。仿生学的光荣使命就是为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的接近于生物系统的技术系统，为人类造福。 【仿生学的研究方法与内容】 仿生学是生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门新兴的边缘科学。第一届仿生学会议为仿生学确定了一个有趣而形象的标志：一个巨大的积分符号，把解剖刀和电烙铁“积分”在一起。这个符号的含义不仅显示出仿生学的组成，而且也概括表达了仿生学的研究途径。 仿生学的任务就是要研究生物系统的优异能力及产生的原理，并把它模式化，然后应用这些原理去设计和制造新的技术设备。 仿生学的主要研究方法就是提出模型，进行模拟。其研究程序大致有以下三个阶段： 首先是对生物原型的研究。根据生产实际提出的具体课题，将研究所得的生物资料予以简化，吸收对技术要求有益的内容，取消与生产技术要求无关的因素，得到一个生物模型；第二阶段是将生物模型提供的资料进行数学分析，并使其内在的联系抽象化，用数学的语言把生物模型“翻译”成具有一定意义的数学模型；最后数学模型制造出可在工程技术上进行实验的实物模型。当然在生物的模拟过程中，不仅仅是简单的仿生，更重要的是在仿生中有创新。经过实践——认识——再实践的多次重复，才能使模拟出来的东西越来越符合生产的需要。这样模拟的结果，使最终建成的机器设备将与生物原型不同，在某些方面甚上超过生物原型的能力。例如今天的飞机在许多方面都超过了鸟类的飞行能力，电子计算机在复杂的计算中要比人的计算能力迅速而可靠。 仿生学的基本研究方法使它在生物学的研究中表现出一个突出的特点，就是整体性。从仿生学的整体来看，它把生物看成是一个能与内外环境进行联系和控制的复杂系统。它的任务就是研究复杂系统内各部分之间的相互关系以及整个系统的行为和状态。生物最基本的特征就是生物的自我更新和自我复制，它们与外界的联系是密不可分的。生物从环境中获得物质和能量，才能进行生长和繁殖；生物从环境中接受信息，不断地调整和综合，才能适应和进化。长期的进化过程使生物获得结构和功能的统一，局部与整体的协调与统一。仿生学要研究生物体与外界刺激（输入信息）之间的定量关系，即着重于数量关系的统一性，才能进行模拟。为达到此目的，采用任何局部的方法都不能获得满意的效果。因此，仿生学的研究方法必须着重于整体。 仿生学的研究内容是极其丰富多彩的，因为生物界本身就包含着成千上万的种类，它们具有各种优异的结构和功能供各行业来研究。自从仿生学问世以来的二十几年内，仿生学的研究得到迅速的发展，且取得了很大的成果。就其研究范围可包括电子仿生、机械仿生、建筑仿生、化学仿生等。随着现代工程技术的发展，学科分支繁多，在仿生学中相应地开展对口的技术仿生研究。例如：航海部门对水生动物运动的流体力学的研究；航空部门对鸟类、昆虫飞行的模拟、动物的定位与导航；工程建筑对生物力学的模拟；无线电技术部门对于人神经细胞、感觉器宫和神经网络的模拟；计算机技术对于脑的模拟似及人工智能的研究等。在第一届仿生学会议上发表的比较典型的课题有：“人造神经元有什么特点”、“设计生物计算机中的问题”、“用机器识别图像”、“学习的机器”等。从中可以看出以电子仿生的研究比较广泛。仿生学的研究课题多集中在以下三种生物原型的研究，即动物的感觉器官、神经元、神经系统的整体作用。以后在机械仿生和化学仿生方面的研究也随之开展起来，近些年又出现新的分支，如人体的仿生学、分子仿生学和宇宙仿生学等。 总之，仿生学的研究内容，从模拟微观世界的分子仿生学到宏观的宇宙仿生学包括了更为广泛的内容。而当今的科学技术正是处于一个各种自然科学高度综合和互相交叉、渗透的新时代，仿生学通过模拟的方法把对生命的研究和实践结合起来，同时对生物学的发展也起了极大的促进作用。在其它学科的渗透和影响下，使生物科学的研究在方法上发生了根本的转变；在内容上也从描述和分析的水平向着精确和定量的方向深化。生物科学的发展又是以仿生学为渠道向各种自然科学和技术科学输送宝贵的资料和丰富的营养，加速科学的发展。闪此，仿生学的科研显示出无穷的生命力，它的发展和成就将为促进世界整体科学技术的发展做出巨大的贡献。 【仿生学的研究范围】 仿生学的研究范围主要包括：力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等。 ◇力学仿生，是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。例如，建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑，模仿股骨结构建造的立柱，既消除应力特别集中的区域，又可用最少的建材承受最大的载荷。军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构，把人工海豚皮包敷在船舰外壳上，可减少航行揣流，提高航速； ◇分子仿生，是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激素的化学结构后，合成了一种类似有机化合物，在田间捕虫笼中用千万分之一微克，便可诱杀雄虫； ◇能量仿生，是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程； ◇信息与控制仿生，是研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以及高级中枢的智能活动等方面生物体中的信息处理过程。例如,根据象鼻虫视动反应制成的“自相关测速仪”可测定飞机着陆速度。根据鲎复眼视网膜侧抑制网络的工作原理，研制成功可增强图像轮廓、提高反差、从而有助于模糊目标检测的—些装置。已建立的神经元模型达100种以上，并在此基础上构造出新型计算机。 模仿人类学习过程，制造出一种称为“感知机”的机器，它可以通过训练，改变元件之间联系的权重来进行学习，从而能实现模式识别。此外，它还研究与模拟体内稳态，运动控制、动物的定向与导航等生物系统中的控制机制，以及人-机系统的仿生学方面。 某些文献中，把分子仿生与能量仿生的部分内容称为化学仿生，而把信息和控制仿生的部分内容称为神经仿生。 仿生学的范围很广，信息与控制仿生是一个主要领域。一方面由于自动化向智能控制发展的需要，另一方面是由于生物科学已发展到这样一个阶段，使研究大脑已成为对神经科学最大的挑战。人工智能和智能机器人研究的仿生学方面——生物模式识别的研究，大脑学习记忆和思维过程的研究与模拟，生物体中控制的可靠性和协调问题等——是仿生学研究的主攻方面。 控制与信息仿生和生物控制论关系密切。两者都研究生物系统中的控制和信息过程，都运用生物系统的模型。但前者的目的主要是构造实用人造硬件系统；而生物控制论则从控制论的一般原理，从技术科学的理论出发，为生物行为寻求解释。 最广泛地运用类比、模拟和模型方法是仿生学研究方法的突出特点。其目的不在于直接复制每一个细节，而是要理解生物系统的工作原理，以实现特定功能为中心目的。—般认为，在仿生学研究中存在下列三个相关的方面：生物原型、数学模型和硬件模型。前者是基础，后者是目的，而数学模型则是两者之间必不可少的桥梁。 由于生物系统的复杂性，搞清某种生物系统的机制需要相当长的研究周期，而且解决实际问题需要多学科长时间的密切协作，这是限制仿生学发展速度的主要原因。 【仿生学的现象】 苍蝇与宇宙飞船 令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。 苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。 每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。 仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。 这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。 从萤火虫到人工冷光 自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。 在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。 在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。 科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。 早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。 现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。 电鱼与伏特电池 自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种 。人们将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。 各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。 电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究， 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同，所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。 电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。 水母的顺风耳 “燕子低飞行将雨，蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道，生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海，就预示着风暴即将来临。 水母，又叫海蜇，是一种古老的腔肠动物，早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能，每当风暴来临前，它就游向大海避难去了。 原来，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次)，总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到，小小的水母却很敏感。仿生学家发现，水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石，当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时，听石就剌激球壁上的神经感受器，于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。 仿生学家仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。把这种仪器安装在舰船的前甲板上，当接受到风暴的次声波时，可令旋转360°的喇叭自行停止旋转,它所指的方向，就是风暴前进的方向；指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。 你知道避孕套最早是谁发明的吗？你了解节育环的最早是从动物身上得到启发吗？……各类避孕药具的发明，发展，其中的趣味性，你将第一次从本片中愉快地体验到。 本片介绍了近年来上市和即将上市的最新避孕药具共七大类近廿个品种，其中有进口的，有三资企业生产的，也有国内产家研制生产的，众多的避孕药具及其使用方法，实为你“知情选择”的良师益友。 本片介绍的药具既有过去的产品演变发展而来，也有新创的；其卓越的性能特点和适用性，望仔细了解；其详细的使用方法，望认真学习，如此，你夫妻性生活的质量将上一个新台阶。 宫内节育器、口服避孕药、外用避孕药、阴道避孕药、避孕套、注射避孕药、皮下埋植
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材料科学啊，现代物理啊都行
纳米材料技术作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。下面我给大家分享一些纳米材料与技术3000字论文， 希望能对大家有所帮助！纳米材料与技术3000字论文篇一：《试谈纳米复合材料技术发展及前景》 [摘要]纳米材料是指材料显微结构中至少有一相的一维尺度在100nm以内的材料。纳米材料由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高，因而其性质显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性，具有许多常规材料不可能具有的性能。纳米材料由于其超凡的特性，引起了人们越来越广泛的关注,不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一，纳米技术将成为21世纪的主导技术。 [关键词]高聚物纳米复合材料 一、 纳米材料的特性 当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能： 1、尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80A/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。 2、表面效应 一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。 纳米微粒尺寸d(nm) 包含总原子表面原子所占比例(%)103×1042044××1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与 其它 原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。 3、量子隧道效应 微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际 应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。 二、高聚物/纳米复合材料的技术进展 对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类： 1、高聚物/粘土纳米复合材料 由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。 2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料 用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性 方法 。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的 发展 ，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。 3、高聚物/碳纳米管复合材料 碳纳米管于1991年由 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。 碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30-50GPa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。 在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林Trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。 三、前景与展望 在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但 发展 很快，对于有些方面的研究 工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究;黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响;另外，四川大学高分子 科学 与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物 应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向 工业 化方向发展，其应用前景会更加诱人。 参考 文献 ： [1] 李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987. [2]都有为.第三期工程科技 论坛 ——‘纳米材料与技术’ 报告 会. [3]rohlich J，Kautz H，Thomann R[J].Polymer，2004，45(7)：2155-2164. 纳米材料与技术3000字论文篇二：《试论纳米技术在新型包装材料中的应用》 【摘 要】作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。进入20世纪90年代，纳米科学得到迅速的发展，产生了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学及纳米生物学等，由此产生的纳米技术产品也层出不穷，并开始涉及汽车行业。 【关键词】纳米技术 包装材料 1 纳米技术促进了汽车材料技术的发展 纳米技术可应用在汽车的任何部位，包括发动机、底盘、车身、内饰、车胎、传动系统、排气系统等。例如，在汽车车身部分，利用纳米技术可强化钢板结构，提高车体的碰撞安全性。另外，利用纳米涂料烤漆，可使车身外观色泽更为鲜亮、更耐蚀、耐磨。内装部分，利用纳米材料良好的吸附能力、杀菌能力、除臭能力使室内空气更加清洁、安全。在排气系统方面，利用纳米金属做为触媒，具有较高的转换效果。 由于纳米技术具有奇特功效，它在汽车上得到了广泛的应用，提升汽车性能的同时延长使用寿命。 2 现代汽车上的纳米材料 (1)纳米面漆。汽车面漆是对汽车质量的直观评价，它不但决定着汽车的美观与否，而且直接影响着汽车的市场竞争力。所以汽车面漆除要求具有高装饰性外，还要求有优良的耐久性，包括抵抗紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕的性能。纳米涂料可以满足上述要求。纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中，作承受负载的填料，与骨架材料相互作用，有助于提高材料的韧性和其它机械性能。研究表明，将10%的纳米级TiO2粒子完全分散于树脂中，可提高其机械性能，尤其可使抗划痕性能大大提高，而且外观好，利于制造汽车面漆涂料;将改性纳米CaCO3以质量分数15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等。 纳米TiO2是一种抗紫外线辐射材料，加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，可同时增强涂料的强度、光洁度和抗老化性;以纳米高岭土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料不仅透明，而且吸收紫外线，同时也可提高热稳定性，适合于制造汽车面漆涂料。 (2)纳米塑料。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。随着汽车应用塑料数量越来越多，纳米塑料会普遍应用在汽车上。主要有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃烧时，超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层，起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用，从而起到阻燃作用。 目前汽车设计要求规定，凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准，例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套，包裹线束的波纹管、胶管等，使用阻燃塑料比较容易达到要求。增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。 抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力，因此这种塑料能够吸收和反射紫外线，比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上。据报道这类材料经过连续700小时热光照射后，其扩张强度损失仅为10%，如果作为暴露在外的车身塑料构件材料，能有效延长其使用寿命。抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中，可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成，可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单，广谱抗菌，24小时接触杀菌率达90%，无副作用。 (3)纳米润滑剂。纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的纯石油产品，它不会对润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂和减磨剂等产品产生不良作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。由于这些微小烃类分子间的相互吸附作用，能够完全填充金属表面的微孔，最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦。与高级润滑油或固定添加剂相比，其极压可增加3倍-4倍，磨损面减小16倍。由于金属表面得到了保护，减小了磨损，使用寿命成倍增加。 另外，由于纳米粒子尺寸小，经过纳米技术处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍、钢铁的7倍。目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长。 (4)纳米汽油。纳米汽油最大优点是节约能源和减少污染，目前已经开始研制。该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂。它能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧，使用时只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可。交通部汽车运输节能技术检测中心的专家经试验后认为，汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物(浮碳、碳氢化合物和氮氧化合物等)排放降低50%～80%。它还可以清除积碳，提高汽油的综合性能。更令人注意的是，纳米技术应用在燃料电池上，可以节省大量成本。因为纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力。根据实验结果，在室温常压下，约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放，故其能替代昂贵的超低温液氢储存装置。 (5)纳米橡胶。汽车中橡胶材料的应用以轮胎的用量最大。在轮胎橡胶的生产中，橡胶助剂大部分成粉体状，如炭黑、白炭黑等补强填充剂、促进剂、防老剂等。以粉体状物质而言，纳米化是现阶段橡胶的主要发展趋势。新一代纳米技术已成功运用其它纳米粒子作为助剂，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽车中最大的改变即是，轮胎的颜色已不再仅限于黑色，而能有多样化的鲜艳色彩。另外无论在强度、耐磨性或抗老化等性能上，新的纳米轮胎均较传统轮胎都优异，例如轮胎侧面胶的抗裂痕性能将由10万次提高到50万次。 (6)纳米传感器。传感器是纳米技术应用的一个重要领域，随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面。半导体纳米材料做成的各种传感器，可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米材料来制作汽车尾气传感器，可以对汽车尾气中的污染气体进行吸附与过滤，并对超标的尾气排放情况进行监控与报警，从而更好地提高汽车尾气的净化程度，降低汽车尾气的排放。我国纳米压力传感器的研制已获得成功，产品整体性能超过国外的超微传感器，缩小了我国在这一技术领域与世界先进国家存在的差距。有专家认为，到2020年，纳米传感器将成为主流。 (7)纳米电池。早在1991年被人类发现的碳纳米管韧性很高，导电性极强，兼具金属性和半导体性，强度比钢高100倍， 密度只有钢的1/6。我国科学家最近已经合成高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃入世界先进行列。此种新材料能储存和凝聚大量的氢气，并可做成燃料电池驱动汽车，储氢材料的发展还会给未来的交通工具带来新型的清洁能源。 结语 随着材料技术的发展，纳米技术已成为当今研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。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，未来汽车技术的发展，有极大部分与纳米技术密切相关，纳米材料和纳米技术将会给汽车新能源、新材料、新零部件带来深远的影响。对于汽车制造商而言，纳米技术的有效运用，有效地促进技术升级、提升附加价值。相信在不久的将来，纳米技术必将在汽车的制造领域得到更广泛的应用。 参考文献 [1]肖永清.纳米技术在汽车上的应用[J].轻型汽车技术，. [2]潘钰娴，樊琳.纳米材料的研究和应用[J].苏州大学学报(工科版)，2002. [3]周李承，蒋易，周宜开，任恕，聂棱.光纤纳米生物传感器的现状及发展[J].传感器技术，2002，(1)：18～21 纳米材料与技术3000字论文篇三：《试谈纳米技术及纳米材料的应用》 摘要：本文主要论述了纳米材料的兴起、纳米材料及其性质表现、纳米材料的应用示例、纳米材料的前景展望，以供与大家交流。 关键词：纳米材料;应用;前景展望 1.纳米技术引起纳米材料的兴起 1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。80年代初，德国科学家成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后，纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能，使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的 热点 。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2.纳米材料及其性质表现 纳米材料 纳米(nm)是长度单位，1纳米是10-9米(十亿分之一米)，对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级;对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 纳米材料的特殊性质 纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。 3.纳米材料的应用示例 目前纳米材料主要用于下列方面： 高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料 纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和;喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末;再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。 纳米结构软磁材料 Finemet族合金已经由日本的Hitachi Special Metals，德国的Vacuumschmelze GmbH和法国的 Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的 Alps Electric Co.一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。 电沉积纳米晶Ni 电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall-Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为 EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15%。晶间开裂抗力大为改善。 基纳米复合材料 Al基纳米复合材料以其超高强度(可达到)为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和过渡族金属(如 Fe、Ni)。通常必须用快速凝固技术(直接淬火或由初始非晶态通火)获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化(导致拉神状态下的塑性不稳定性)。这类纳米材料(或非晶)可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为Gigas TM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑性行为：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500%。 4.纳米材料的前景趋向 经过我国材料技术人员多年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生;用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用;分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。 近年来还有一些引人注目的发展趋势新动向，如：(1)纳米组装体系蓝绿光的研究出现新的苗头;(2)巨电导的发现;(3)颗粒膜巨磁电阻尚有潜力;(4)纳米组装体系设计和制造有新进展。
（1）高考议论文满分作文，从素材到例文，到评语都全了，好几篇，自己斟酌下(2)下面引几篇范文，希望对你有用！！【高考满分作文之议论文】勿以亲疏定是非湖南1考生《出师表》有言日:"亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也;亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。" 这1亲1疏，导致"成败异变，功业相反"。这又是什么原因呢? 在我看来，勿以亲疏论事非。 纵观1部卷恢浩繁的中华史，其中王朝更替、治乱相续往往能使人掩卷沉思。作为拥有至高无上权力的君主，百姓们的生杀予夺之大权，也毫无疑问地掌握在其手中，真可谓:"君主1畦步，皆关民命。"就是这样，我们往往能看见1些小人，他们溜须拍马，阿识奉承，曲意逢迎，把君主们的每1个毛孔无不弄得舒坦至极。于是这些人深得君主之"亲"，甚至独揽大权，破坏朝纲，明末的魏忠贤专权不就是明证吗?而贤明的君主求贤若渴，对人才亲之信之，恰恰是因为明是非，懂事理，才知孰亲孰默之分。 在人类社会中，自"大道既隐，各亲其亲子其子9以来，亲情就成为了维系这个社会的稳固的牢不可破的精神纽带，人们往往认为亲人们总是对自己好，因而他们总是对的，没有错的，而对于旁人，难免存着此疆彼界之心，所谓"人心隔肚皮"，难免对别人有着成见，故事中的富人即此类典型人物，而有两位人物的行为却值得我们的赞叹。 祁黄羊的"内举不避子，外举不避仇"。想必大家是耳熟能详了，不以亲疏好恶来定是非，而是惟贤是举，诚可贵矣。 另1位是中国革命的先驱者孙中山先生，他在广大的人民群众中享有崇高的威望，在担任了南京临时政府大总统之后，权力可谓达到政治生涯的顶峰。各界人士1致推举孙中山的哥哥孙眉担任广东的都督，当此之时，孙中山先生只需微微首肯，便定能保证自己的哥哥飞黄腾达，然而这位伟人没有这样做，他只是婉言地谢绝了，说:"我哥哥才力有限，不堪担此重任。"如此高风亮节怎能不让人仰慕不已。 勿以亲疏定是非就意味着抛弃小我，1己之私利，来成全大我，寻求真理;勿以亲疏定是非就意味着克制感悟，注重理性，让理性之光摺摺生辉！勿以亲疏定是非其实就意味着1种广博的爱！ 【点评】：旁征博引 论证有力 前贤明训，"文章合为时而著"，"千古之大事，经国之伟业也"。或示哲理，给人以启迪;或明辨是非，给人以教益。以这个标准来衡，《勿以亲疏定是非》是1篇相当成功的考场作文。文章旁征博引，刻阐述了剔除私情影响、尊重事实、维护真理的重要性。论据翔实，比鲜明，论证颇为有力。叙述自己的观点时，古今史料，作者颇有信拈来左右逢源之感，显示出了扎实的文史功底。 情感的权力湖南1考生在我所听闻过的悲剧中，情感犯下的错是占大多数的，因为情感的权力有时太大，大得等不及真相的告白。就将1切画上了句号。 翻开历史，尤其是中国的历史，君王的昏庸，王朝的颓败，忠臣蒙"莫须有之罪"，奸候飞黄腾达的段子1折接1折，这大概就是情感惹下的不小的祸吧，侯臣们大抵也是科举之人，1试1试考上来的，也大抵有着灵活的头脑和如簧的巧舌，3言两句套套近乎，便成了亲信，成了近宠，他们的话，岂止是"1言千金"，更是"1言系千命"呀，君主们的情感被这些居心回测之心操纵，君主们的情感也随即获得了无人企及的权力可悲的权力，惨痛的教训。 莎翁的悲剧有1出，叫《麦克白》，性质也是1样的，即使妻子身出名门，即使自己相信妻子是忠心不2，然而我们也不得不承认，情感是脆弱的，信任在怀疑和虚荣面前是瑟缩发抖直不起腰的。于是亲信的部下有了可乘之机，让麦克白亲手杀妻抱憾而终。情感的权力施展起来往往就是这么残忍而不可理喻，它封闭1切正义的外力作用范围，总是1意孤行，让月户"者昌，"是"者亡。 谬误总爱偷穿真理华贵高雅的衣裳，卖弄纯洁卖弄博学，所以情感会禁不起诱惑，近谬而疏真理，情感会操纵当权者的法杖，颠倒黑白所以说，"感情用事"很多情况下是有害无益的，在情感与正义面前，我们需要让情感"回避"，让情感站远，让真理敢于靠前。 当然，历史上，现代社会中也有很多大义灭亲的事例，不会单凭着感情的亲疏胡乱判案模糊执法的。古语云:太子犯法与庶民同罪，太子亦然，这是明君之所为。才不愧"光明正大，明镜高悬"8个锋锋大字。而在现今社会，小到班级学校，教师们不因为个人与某些学生的亲疏而错判正误;大到1个国家不因与某些国家的邦交厚薄而任意进行军事政治支援纵容非正义战争的肆意扩大，伤及无辜;这些，都是正确处理情感与真理的极佳明证，不论在什么时间，什么地点，真理永远是真理，我们不能掩盖或歪曲它，所谓"真金不怕火炼"么！ 当情感的亲疏开始干涉正义时，当情感的亲疏开始混淆是非时，当惊觉情 感的权力超出界限时，我们应该学会反省，保持冷静，"退1步海阔天空"，——"退1步，真相会昭然而现"，站远1点看事情，会更加公正1些。 【点评】：优美的语句 丰富的内涵 精美的题目、丰富的内涵、优美的语句和无可辩驳的力量，让这篇佳作从考场上脱颖而出。文章以史为鉴，先概述了中国历代君王用情感操纵权力而造成的惨痛教训，继而用悲剧《麦克自》进行佐证，让读者从古今中外的历史事实与文学作品中认识到了情感给权力带来巨大影响;接着又从反面展开，逐层深入，揭示了不能用情感遮蔽真理的主题。结尾用排比句展开，含正义真挚之情，见排山倒海之力。莫让浮云遮望眼福建1考生"不识庐山真面目，只缘身在此山中。"f百年前，文人们就通过朗朗上口的诗歌告诫后人，对待事物要站在正确的角度，切不可让其他因素干扰了你对真相的审视。 宋人的墙为雨淋坏，儿子与邻翁对他做出了相同的提醒:"修好墙，以防盗。"盗贼果真光顾后，宋人称赞起儿子的先知先觉，却怀疑邻翁的手脚是否干净。同样的提醒，为何招来截然不同的态度，恐怕宋人正是被感情上的亲疏蒙蔽了双眼吧！ 自古以来，人们就颇为重视感情因素对事件成功与否的影响。"打虎亲兄弟，上阵父子兵。"诚然，感情上的亲密对事业的成功也许会起到1定作用，然而，在认知事物本质上，感情上的亲疏有时也会给人带来错觉以及误导。国外科学家曾做过试验，让试验者在1组照片中选出长像最符合审美标准的1张，结果受测者选出的容貌多与自己亲友相近。排除个人审美观念不谈，生活的耳儒目染对人的影响可见1斑。 视觉的评判尚且如此，事物本质的洞察更何以堪?自古以来多少人在感情因素上受到了蒙蔽。西晋王室广封王，欲使天下尽归司马氏之手，殊不知诸公之中良萎不齐，终于导致8王之乱、5胡乱中原的下场。3国中孔明因对马谩偏爱有加，忘却先主对马谩"华而不实"的评价，委以重任，终使《出师表》空有 "真名世"，也不免"长使英雄泪满襟"。 如今，不也有领导干部任人唯亲，从而祸起萧墙的事例吗?可见，认知事物，为人处世，若戴上感情的有色眼镜，危害大矣！ "不畏浮云遮望眼，只缘身在最高层。"若要不被感情上好恶的云雾蒙蔽，身在高处，眼观4方不失为好的方法。岳家军威震4海，正是由于岳飞超越亲情，以军规处罚岳云，军风大肃，d有了"撼泰山易，撼岳家军难"的美谈。孔明事后挥泪斩马谩，以肃军纪，才没有因感情亲疏而再误军国大事。 1个公正的决断往往是建立在理性观察和思索基础上的。而摆脱感情上的干扰则是做出正确理性评价的先决因素。 也许真正完全超越情感的决定难以做出，然而，3思而后行，从多个角度思考是可以尽量避免感情上的误导。现今我国法规制度中"回避"和"协商"原则不正是对理性处事的指导和提倡吗? "横看成岭侧成峰，远近高低各不同。"从各个方面的理性观察，将帮助我们迈过感情的误区，真正认识到事物的复杂与多变性。而在1览无余的最高层，摆脱情感辑绊的我们，或许可以长吟:"莫让浮云遮望眼！" 【点评】：诗句哲理，感悟人生 本文是篇辩证析理的议论文，其基本特点有2。首先是富于哲理诗句反复出现。作者在首段开头引用苏拭著名诗句，以此表现本文对待事物要站在正确的角度，切不可让其他因素干扰了你对真的审视，"通过大量事例对照分析后，作者化用古诗句"不畏浮云遮已只缘身在最高层"，指明解决问题办法:身在高处，眼观4方。文章前6段在提出问题、分析问题，最后3段提出解决问题的措尾段开头引用苏拭同1诗篇中的前两句，突出强调从各个方面的性观察，将帮助我们避免进入感情的误区，认识到事物的多样性、复性。文章尾句以"莫让浮云遮望眼"作结，哲理诗句首尾呼应。 其2是本文能够大量援引或转述所供材料作为自己的叙事部分，且能叙议结合，有的放矢，针对性强"作者所用材料既有历史事例，有当今科学试验及国内政治生活中1些不正常现象(共用7个事，并从正反两方面对照论证，从而得出:在认知事物的本质上，感情亲疏有时也会给人带来错觉以及误导。任人唯亲，任人唯贤陕西1考生感情是人类的本性，在认识事物和处理问题的时候，感情上的亲疏远近对事物的认识正误与深浅会产生很大的影响。 《韩非子》中的11个寓言故事就是用感情来认识和判断事物的典型。富人家的墙被雨淋坏了，他儿子和邻居家的1位老人都劝他修墙防盗，结果，丢了东西以后，他怀疑是邻居家老人偷的，而认为自己的儿子聪明。很简单，儿子与他有血缘关系，由于对儿子的深爱，使他认为儿子料事如神，怀疑邻居老人是贼。由此可见，他判断事物不是依据事物的本身，而是根据感情的亲疏。重感情而没有理性思考是导致他对事物认识出现偏差的根本原因。 在现代，有没有韩非子笔下的"富人"呢?有！譬如在干部的任用问题上就出现了"任人唯亲"的弊端，1些领导在任用下属时，不是视其是否有才能，而是看其与自己远近、使11些无德无能的人混人干部队伍，正所谓"1人得道，鸡犬升天"。而真正有志有才之士被拒之门外。 古往今来，情感高于理性的事情屡见不鲜，而理性控制情感的例子也不少。古时有1位贤臣，深得君主信任，君主要他推荐1位能辅助自己处理国事的人，他出人意料地推荐了跟自己有仇但很有才能的人。曼子也是中国古代的名臣，他竟然将跟随他多年，情同手足且从没有做过错事的高缀辞退了，原因是高对他的过失1言不发，他们都是人，都有普通人的感情，可是，他们在为国家选拔人才的时候，没有被感情所左右，做出了理性的选择。如果当今社会的领导们在任用干部、选拔人才时，能像古代的这位贤臣和曼子1样，以国家和人民的利益为重，少---些感情的色彩，多1些理性的思考、我们党的干部队伍也许会更加纯洁，人民和国家的利益就会更有保障。 感情对我们认识事物总会产生这样或那样的影响，但只要我们时刻保持清醒的头脑，能依据事物的本身，在理性的指导下去认识事物和处理问题，就1定能正确地认识世界、改造世界。 【点评】：古今对比依事析理 用了对比，美丑自见;善用对比，褒贬显现;巧用对比，辞近意远，对比，不失为写作的好方法。本文结构线条简单、明了，不受常规思维约束，只抓住"对比"来作文章。以寓言中"富人"依照感情认识、判断事物和今日干部任用上的任人唯亲类比，加以批驳;由古时姜子任人不唯亲而唯贤与今日干部任用上的任人唯亲来正反对比，呼唤人事任用上的公平、公正！古今对比、类比、正反对比，对比手法运用角度多变，灵活多样，是本文1大特色。同时紧扣所给材料和列举材料分析事理，阐述道理透彻，也是值得学习借鉴之处。情感、理性、认知福建1考生在情感与认知之间架起1杆理性的天平！ —— 题记作为万物之灵的人类，在漫长的历史长河中，以丰富的主观情感以及对客观世界的认知构筑起纷繁复杂的社会体系。情感为人与人之间心灵的交融架设自由的桥梁，它以亲情、友情、爱情……维系着整个社会;认知则为人与客观的事或物之间的理解与探知铺就了通途！情感与认知之间，本就是相对独立的，对等的。然而实际上，冲动的感情和不明智的主观认识往往驾驭着人类的 言行，替代了客观的认知，使得理性的天平倾斜了！ 寓言中的富人在面对失窃的事实时，对同样作出劝诫的儿子与邻家的老人，抱持着完全不同的两种态度。原因何在感情上亲疏之别左右了他对客观事实的评价！ 诚然，正是由于有了人类之间曼妙的情感，全社会乃至全世界才不至于陷入1种盲目的、机械性的单调之中就如同电影《摩登时代》和《城市之光》中描绘的那样，人的言行似乎在工业革命的浪潮中变得毫无生气，如同机器人1般。缺乏感情的社会是僵硬的，是脆弱的。然而这并不意味着仅仅凭借情感就可以主导全世界，就可以来评判事物认知的正误深浅这还需要客观的评价标准，诸如法律、法规等等 而这些则又需要认知与进1步的探索。否则，理性的天平就难以使得整个世界在1种相对稳定的状态之下继续发展。 历史上的教训，足以使我们对此有更为清醒的认识！太平天国的洪秀全，领导农民起义，开创了反帝反封建的创举，却由于统治者洪秀全的独断专行，任人唯亲，大肆提拔同宗族的亲信，封王封侯，排挤同属统治阶层中非其宗族的开国元勋、元老，诸如石达开、杨秀清、韦昌辉……导致苦心经营的大好山河断送人手，石达开愤然率天国精锐出走天京，韦昌辉滥杀无辜酿成震惊中外的"天京事变"?…¨是当时农民阶级中深厚的封建宗族思想，占据了洪秀全的心智，以所谓的"亲情"葬送了太平天国以及千百年来农民斗争的血泪结晶！ 历史的硝烟，并不曾掩去人们心申的理性。建国后，毛泽东同志毅然拒绝调用湘潭老家的亲友赴京任职的请求，甚至将自己的亲生儿子送上抗美援朝的前线，提拔任用党内外有识之士，为共和国奠定了良好的基石。毛泽东同志不愧为任人唯贤的典范！ 用理性的思维来衡量感情与认知，在主观与客观之间寻求1个和谐的统1，不失为正确处理人际关系、人事关系的绝佳手段！ 俗语说得好:帮理不帮亲！先人为我们积淀了深厚的历史，今人又将以理性的天平衡量情感与认知，打造更为美好的明天。 【点评】：精练的语言 精当的事例 本文以1组关键性的词语做文题，既醒目又揭示本文论述的中心，这是篇阐明3者关系的议论文。 作者对客观事物的认知是充满辩证分析的，语言同样是毫不逊色老到的。如文章首段整段语言都是建立在1种对事物高屋建叙的认识之下，使我们由衷为作者精练语言所折服。 文中列举两方面精当的典型事例。首先列举历史上太平天国起义失败惨痛教训，突出农民阶级中深厚的封建宗族思想占据洪秀全的心智，以所谓"亲情"葬送农民革命。接着精当列举毛泽东任人唯贤事例，具有不可批驳的作用。文章结尾两段又以精练语言点题、析题，突出了全文中心片段。 能思考的苇草4川1考生我很喜欢那样1个比喻11"人是能思考的苇草。"也许思考就是那个让人可以凌驾于万物之上的台阶。但也正是这思考的能力赋予了人类以思想，从而把人类置于了很多旭旭的境地，比如亲情与真理。 我清楚地记得康德曾经说过:"有两样东西我越是思考就越感到无上敬畏之情:我们头上的灿烂星空，我们心中的道德法则。"这句镑刻在人类思想史上的话语也许很精当地为人类摆脱揽恤境地提供了柳暗花明的1招坚持自然真理与思想的道德法则。也许这样，人类才可以真正做1棵生长在自然之基上的能思考的苇草。 我相信人类在判断认知事物的时候1定都会烙上思想感情的印迹，更何况是那样1种与生俱来挥之不去的神圣感情。中国历史长河中清风明月般的人物当然有，但是完全割裂亲情毫无私念的例子又实在不算多。而我也许真的不太主张做1个冷血无情的人，否则世界没有了感情，也没有了色彩。 我很喜欢鲁迅，喜欢他那横眉下的犀利思想。先生1定可以算是1个深刻的人。而先生客观冷静的观点绝不是众叛亲离而来的，"无情末必真豪杰，怜子如何不丈夫"这是先生的诗，而先生也是这样做的。所以先生的面孔永远是鲜活的，泛着血的殷红。 世界失去了亲情的牵绊将会变得多么苍白，多么令人窒息。当然我们也很难接受1个亲情泛滥的、失真与扭曲的世界。我相信人们可以找到1个折中的契合点，而不是偏激地走向极端。 去过草原的人1定会惊异于牧草的柔顺和坚韧，人这棵可以思考的苇草也许也应该这样遵循着自然与思想的双重法则在风中生存。 柔情也许是1把双刃剑，正负的功能淬于1身，但也许它更可以算是1把刻刀，在尊重真理的前提下刻出生活的特质与生命的特质:让生命美丽而不轻桃，繁华而不浮躁。 【点评】：无情未必真豪杰 豪杰亦应勤思考 该文立论明确、鲜明，即以"人是能思考的苇草》为喻，借康德之语道出行人类要做1棵生长在自然之基上的能思考的苇草，就必须坚持自然真理与思想的道德法则"这1主题。 论证过程严密、思辨，充满辩证法。既呼吁理智控制下的柔情，认为"世界失去亲情的牵绊将会变得多么苍自，多么令人窒息"，同时又 "难接受1个亲情泛滥的、失真与扭曲的世界"，希望人们"找到1个折中的契合点，而不是偏激地走向极端"，"让生命美丽而不轻桃，繁华而不浮躁"。 让理性主持宣判浙江1考生世俗是11张望不透的网，水晶般的双脾难免被滚滚红尘蒙蔽，让悲剧上演。 今天的朋友也许就是明天的敌人;微笑的神情背后也许隐藏着奸诡的用，b;最亲密的人也许会将你送人海底，含恨永远. 伟大的叙利亚先知赐给万物的灵感不是1目了然，而是理性的思维- 3国旧事依旧明朗，昔日之覆辙岂能重蹈，是谁让1代果雄董卓含恨离世?是他那信任的义子吕布，是谁偷换了曹太公墙上的那些金砖?是他最宠爱的小儿阿瞒。是谁捧着张飞的头奔向敌营?是他亲自挑选的副将，往事躇蛇，不堪回首，在历史的天平上他们都让亲密的感情所欺弄、所扼杀;在理性的尺度上，他们显得是那么的渺小、那么的无知。 从哲学角度上，有善恶逻辑与是非逻辑之分。很明显，3国中1直串演着善恶逻辑的悲剧。其实在历史上，文化的积淀1直追溯着道德的魁力。只有站在道德的足印上，你才会明透是非逻辑的韵味与事实的感动。依记"堕泪碑"的谈，晋将羊枯与吴将陆抗在兵刃相见的战场边，留下了1幕幕送汤送药、彼此相敞露真诚的感动，终念奥林匹克精神的光芒，在法西斯纵横的时光中。是给了美国黑人运动员夺魁的信心?是他那最强大的德国运动员的1个真诚眼神，1次无私的鼓励，论感情亲密上，他们都是人生的陌路，在彼此各自的百列面前矮了--大截。但岁月的孤独将证明，所有1切都是真，都是事实-他门都有理性的头脑接受了彼此的那份祝福。 俗话说:"防人之心不可无。"即使是心腹，也应防他那末露的尖刀。不要再上西楚霸王的头颅捧在敌人吕马童的手中，不要再让李闯王的生命结束在心腹将的刀下，《韩非子》中富人的家财很可能就在他儿子的手中，希腊神话大英赫拉克勒斯的生命澳没在他娇妻的毒药下。 也许亲密的感情真的是1种美丽，但在对事物认知的角度上我们要舍得放丽远行，是理性让铁的烙印留在仁人志士身上，是理性让世道不拥有那份公平。 事实之光胜过达摩克利斯之剑。让理性去宣判事实的得主，让理性去主持场是非善恶的宣判。不要再让伪君子的滑稽重演，不要再让"祸起萧墙"的岁再现。因为人终究是现实中的动物，而非梦中的风等，1切都应尊重事实。 【点评】：势如破竹 贵在积累 "让理性宣判"，本文如1篇宣言，气势宏大，言辞激烈"更可贵的是作者用敏锐的眼光穿越古今，横贯东西，从哲学、历史、文化等多角度辨析亲情与理性的较量，最后将焦点锁定在"道德"两字上，可谓1语千金，极具洞穿力。 在短短的考试时间内，能写出如此内容丰厚、主题深刻、势如破竹的文章，其材料之广泛，语言之老辣，构思之严
高考作文的基本结构范式（10法）----如何使高考作文分数稳定在56分左右一、 议论文的结构模式（谋篇布局）开头 1节、 概括材料（话题），引出论点。 [引论] 2节、 主体 3节、 分析问题 论证论点 [本论] 4节、 （用三个分论点作段首句）结尾 5节、 总结全文 重申（深化）论点 [结论] （三层五节式 . 五股文）如何列出“主体”部分的三个分论点（段首句）呢？1. “是为怎”法（提出问题、分析问题，解决问题；母法）（是什么、为什么、怎么办） 以“浅谈母语”为题作文 [纵式结构] 什么是母语（汉语）？ 为什么要重视母语的学习？ （汉语是民族文化的载体汉语是中华文化的标志 汉语是中华国人的名片） 怎样学好中华母语？2 “是什么”法（并列分解“是什么”） [横式结构]以“漫谈上海的城市文化精神”为题作文 （上海的名片） 上海精神是海纳百川的大海精神 上海精神是勇于争先的龙马精神 上海精神是与世界共赢的协和精神3 “为什么”法（原因分析法；并列分解“为什么”；横式结构）以“品味‘杂’”为题作文：为什么“杂”给世界带来了美呢？ 文学因“杂”而多姿。[体裁杂而美,人物杂而美] 艺术因“杂”而多彩。[音乐.舞蹈.美术.影视综合艺术] 科学因“杂”而发展。[理化生,仿生学,杂交水稻] 生活因“杂”而味美。[火锅,服饰]以“扎稳民族精神之根”为题作文：（并列分解“为什么”） 为什么要扎稳民族精神之根呢？ 因为民族精神是我们做人的圭臬（孔孟的修身之道） 因为民族精神是我们的立国之本（自强不息，和为贵） 因为越是民族的，越具有世界性（海外孔子学院，孙子兵法）以“如何看待流行文化”为题作文： 流行武侠文化，传承“舍生取义”的民族精神。 流行音乐文化，拨动少男少女的心弦。 流行影视文化，使我们与世界文化同步。4 “怎么办”法（解决问题法；并列分解“怎么办”；横式）以“‘忙’之管窥”为题作文： 怎样卓有成效地“忙”呢？首先，忙要有正确的方向。， 其次，忙要有科学的方法。 最后，忙要“有为有不为”。5 领域并列法 （兼用“为什么”法，“原因分析法”）以“也谈‘重复’”为题作文： 复而不重，使艺术惊世骇俗。复而不重，使科学日新月异。 复而不重，使生活丰富多彩。 以“感悟生命”为题作文：生命是一江春水，要勇往直前。生命是一棵果树，花果飘香乐于奉献。 生命是一首乐曲，有低音也有高音。6 由小到大法 （兼用“为什么法”；纵式结构） 以“解读‘有为有不为’”为题作文： 坚持“有为有不为”的原则，是人生走向辉煌的坦途。坚持“有为有不为”的原则，是企业立于不败之地的关键。 坚持“有为有不为”的原则，是国家科学发展的保证。（可持续性发展）7 古今未来法 （兼用“为什么法”；纵式结构） 以“倾听”为题作文：倾听历史的回声，毋忘国耻。 倾听时代的强音，与时俱进。 倾听未来的召唤，前瞻思维。以“国学”为题作文：国学，是中华历史的文化瑰宝（经学）。 国学，是中华现代的人文滋品。 国学，是中华未来的强国之本。二 记叙文（夹叙夹议）结构模式8 感点引路法（并列分解“为什么”；横式结构）以“我想握住你的手”为题作文：我想握住你的手，因为是您引我迈进了物理学的天地。（接写一个故事）我想握住你的手，因为是您教我学做真人。（接写一个故事）我想握住你的手，因为是您带我进入“三个境界”。（接写一个故事）9 分镜头法（并列横式结构）以“收获”为题作文：镜头一：实验室中 （在汗水中收获） 镜头二：苏州河边 （在实践中收获）镜头三：领奖台上 （在创造中收获）三 抒情文的结构模式 10 分情点法（移情并列象征法） 以“我爱绿色”为题作文：呼唤绿色心灵，她平静而纯洁。 呼唤绿色心灵，她顽强而有活力。 呼唤绿色心灵，她淡泊而谦逊。 （参见月考作文题：哪种色彩打动你心）以“品味‘成长’”为题作文： 成长是一棵树，根深方能叶茂。 成长是一组宋词，三入境界悟真谛。 成长是一个X，有悬念才引人入胜。普陀区高中毕业考试作文题：阅读下面一首现代诗歌，根据诗意作文。动身的时候到了让我们走吧不必惋惜，也无须告别纵使歌声渐渐沉寂我们的心却永远跳荡不息（节选自辛磊《我们正年轻》）以“青春礼赞”为题作文：青春似春笋，充满活力。青春似激流，永不回头。 青春似旭日，光芒无比。同学考场作文中优秀的分情点写作提纲展示 作文题：青春就要向前走（张一炜）青春就要向前走，因为过去的时光不复回，无须留恋。 青春就要向前走，因为时代在发展， 吾辈须与时俱进。 青春就要向前走，因为我们前途无量，拥有未来的世界。作文题：年轻的我们（徐世立） 年轻的我们应当朝气蓬勃。 年轻的我们应当积极进取。 年轻的我们应当勇敢乐观。作文题：把握青春（李蔚青）勇于把握人生的青春，我从逆境中走出。 勇于把握人生的青春，我走进了“三个境界”。 勇于把握人生的青春，我从稚嫩走向成熟。 作文题：讴歌青春（龚辰烨）我讴歌青春，因为她是梦飞的起点。 我讴歌青春，因为她是黄金的时代。 我讴歌青春，因为她是人生的春天。（重点是3，5，8，10，并列发散法）附一：练习题根据以下命题、话题、半命题，编写主体部分2、3、4节的段首句。1、 选择 13 科学与艺术2、 底线 14科技与人文3、 眼光 15汉语与外语4、 我的世界 16我与家长5、 纱窗的启示 17漫谈“换位思考” 6、 青春心事 18 “不要班门弄斧”7、 生活的艺术 与“弄斧必到班门”8、 生活告诉我 19走进------9、 感悟我的成长之路 （鲁迅、经典、民族文化）10、 写给自己的一封信 20 敬畏------（自然、法纪）11、 以“家园”为话题作文 21 如果------（重度高中时光、考上了大学、记忆可以移植）12、 以“阳光”为话题作文 22 呼唤------（自主、绿色、诗歌、经典、民族精神）附二：临场作文材料搜索法（顺口溜） 古今中外科教文，社会家校和自身。（总起） 数学天文理化生，居里牛顿华罗庚。（科学） 刘翔金晶蒲巴甲，罗丹阿炳贝多芬。（体艺） 孔孟子长屈韩柳，海伦苏辛周树人。（文学）附录三：执教者丁寅生（左）简介丁寅生, 生于1950年。主要文学作品有：长篇历史小说《字仙段玉裁》（主人公为〈说文解字注〉的作者，是段力佩之七世祖），30集电视文学剧本《中华字仙》，广播剧〈少年华罗庚〉，文赋〈九寨沟赋〉。作词作曲的声乐作品有：〈华罗庚的脚印〉，〈茅山组歌〉（又名〈陈毅在茅山〉。教辅书有〈影视编导专业高考辅导教程〉。〈论中学语文教学中的审美联觉〉一文获苏、浙、沪地区年会论文奖。附录四：56分以上的作文范文当信念成为磐石 当小苞成为花朵，它用它的美点缀世界；当冰雪成为流水，它用它的清澈滋润大地；当信念成为磐石，在我的心中，它用它的坚定成就的是绚丽多彩的人生。为什么“信念之磐石”如此重要呢？ 当信念成为磐石，个人的困难便不堪一击，成为信念下的颗颗灰尘。任何困难在信念坚定的人面前都不算是困难。左拉一生贫困，他靠着坚定的信念坚持写作成就了一世英名；霍金靠着信念用他的手描写下《时间简史》；海伦凯勒虽然又聋又哑，但她凭借着坚定的信念，为残疾人事业做出巨大贡献，并且写下了不朽名著《假如给我三天的光明》。还有许许多多的人都是靠如磐石般坚定的信念获得成功。牛顿，居里夫人……他们每个人的名字都曾震撼世界。是凭借磐石般的信念，就像汽车装加足了汽油，电脑接上了电源，它们不停运作向前，迎着困难，克服困难，心中的信念成为源动力，磐石般的信念引领个人走向成功。 当信念成为磐石，民族的大义在这一刻得到伸张，自由的旗帜在空中飘扬。是如磐石般的信念给自由加上了坚固的翅膀。圣雄甘地领导印度人民用坚定的信念为印度独立做出了贡献；华盛顿用信念领导美利坚民族推翻英国殖民统治；中国共产党用坚定的信念让中华民族重新崛起。是的，正是坚定的信念让现在这个曾经充斥战争和侵略的世界高唱自由的歌曲，让曾经被凌辱压迫的民族平等独立。是磐石般的信念压倒了一切罪恶的本源，是信念给那些民族源源不断的动力去赢得未来的美好天空。 当信念成为磐石，即使是大自然的灾难，人们也可以去战胜，让世界更美好。如磐石般的信念就好比坚实的屏障挡住自然的灾难从而改造出更美好的环境。三北防护林便是中国人用信念筑起了屏障挡住沙漠。世界人民则用《京都议定书》展现了战胜全球变暖的坚定信念。是人们坚定的信念挡住了上涌的潮水，是坚定的信念成为人类战胜自然的利器，又是磐石般的信念让未来充满希望。 这个世界没有什么是可惧的，可惧的是没有一颗坚定的心，一股坚定的信念，当信念成为磐石，当心中有了坚实的支持，那么无论个人、民族或是世界都能从中获益，都能在信念的引导下获得成功。 信念――心中的磐石！ [为什么法、由小到大法]: 个人 民族 大自然钥匙啊钥匙 钥匙以其形与锁之完全契合，故能以腕之小力开启后重之门，钥匙啊钥匙，其之伟大便在于深深植根于锁之形态。每一道门都有唯一一把合适它的钥匙，而对于个人，城市和国家来说又何尝不是如此呢？ 开启人生之门的钥匙在哪里呢？汉弥尔顿给了我们答案。身高159cm的前奥运花样滑冰冠军汉弥尔顿由于身材矮小，体弱多病，而在人生路上屡屡碰壁。直到他发现了滑冰，在冰场上，他娴熟的技艺完美的跳跃征服了所有人，最终成就了他的冠军梦，钥匙啊钥匙，如果没有它，汉弥尔顿的一生注定要在命运的大门外徘徊不前，他弱小的身体永远也无法撞开这命运的阻拦，还好，汉弥尔顿最终找到了最适合自己的成功之路，摸索到了那开启成功之门的钥匙。而生活中的人们呢，何妨停止一次次无用的冲撞，而去寻找与之相合的钥匙呢？ 开启城市之门的钥匙在哪里呢？难道是轰鸣的推土机和不断筑构的钢筋水泥？不！城市化之门的钥匙应该深深植根于城市历史之中的文化内涵，江南名楼滕王阁在现在的城市群中被周遭的高楼抢尽了风头而甚是落寞；悠悠历史的成都府僵硬的水泥路取代了光滑的石板桥，城市闲适自然的文化风格在经济化的氛围前吓的花容失色……这些做法无益于铸造适合城市发展的钥匙，而是将来打造钥匙的铁投入了千篇一律的大熔炉中，早已没了踪影。钥匙啊钥匙，在英伦，他是风光旖旎的英伦小镇；在巴黎，他是淡定优雅的街心花园；在瑞士，他是浪漫悠闲的露天咖啡。可在中国的城市中，他在哪里呢？ 开启一个国家的现代化之门的钥匙在哪里？是全盘借鉴现代的经济体制，还是完全照搬别人的管理经验？不，国家现代化之门的钥匙是植根于本国国情的创新！在英国政治上的创新使其在社会发展中占领先机；法国思想上的解放令他在几百年的近代史上独领风骚。现代化之门的开启决不是用陈旧的木头去撞击而是磨砺一把属于自己的钥匙。钥匙啊钥匙，在寻找他的道路上，我们也经过挫折也走过弯路，但最终，我们在千万中发现了属于我们的那一把，顺着他的纹路，一点点开启现代化之门。 钥匙啊钥匙，个人的那一把只属于自己，其他的人无法代替。钥匙啊钥匙，城市的那一把只属于她的文化和精神，同样纹路的钥匙只是阻碍前进的障眼法！钥匙啊钥匙，国家的那一把只属于她用创新打造的精髓，绝无复制品！钥匙啊钥匙，如何以门之形态去寻找钥匙之契合呢？[62分]运用“由小到大”法：人生城市国家以“寻找 ”为题作文：寻找大境界（范文） 1、 人降生于大千世界，自然赋予其形貌，天地赋予其精魂，而欲溯源探求人生的至道，我们必须要寻找人生的大境界。 昔时冯友兰先生曾语：境界就是人的觉悟，觉未解，便是浑浊蛮荒；觉解了，便是清明澄澈。那么境界何处寻？其虚无缥缈，充乎天地间。何为大境界？若到寻得，我们须俯首聆听先贤的教诲。 2、 仲尼提倡的是“和而不同”的社会境界。和者，天下大同也；不同者，和中存异也。仲尼屡称于君子，君子的大境界，就须和而不同。在着纷繁复杂的社会中，我们必须学会去倾听他人的声音，和睦和谐与他人共处，取他人之长，和乐地生活。但和不是趋同。我们必须要在心中涵养自身的精神与气节，不做人云亦云的追随者，而要在心中独树一帜，坚持内心的自我，和而不同的社会孕育了稷下学宫的灿烂辉煌，“天下大同”的文化大革命实际上将文化的火种生生掐灭。夫人处于世，要有社会大境界。 3、 慧能祖师提倡的，是万物皆出自本心的自然境界。“菩提本无树，明镜亦非台。本来无一物，何处惹尘埃”。内心本源乃是万物的主宰，内心清净，才能不为外物受侵扰，利与义都出自身外，无所求才能得大自在。是以禅宗云：“非凡动也，非幡动也，乃心动。”夫人之于自然外物，要有自然大境界。 4、 庄周所提倡的是“外化而内不化”的人生境界。外化，是指我们的生活可以随遇而安，无论是瓮墉绳枢还是金玉满堂，二者并无区别。内不化是指我们内心我们的生命必须有所坚持，大道发于内心，大美源于发端。我们的生活，就如泊于江海的扁舟，大风起兮，可以冯虚御风，纵情飘荡，任意东西；而我们的生命，是幽深恬静的江海，无论生活怎样役使，内心自傲然不动。夫人之于人生奥义，要有人生大境界。 5、 寻于儒者，得社会境界；寻于禅者，得自然境界；寻于道者，得人生境界。境界之为物也，浩浩荡荡，只有我们寻找到它，并将之涵养于胸中，才能乐于身处社会，才能乐于纵情自然，才能挟鹏鸟遨鲲鱼，作人生的逍遥游。 （此文评分为一类上：68分） 上文是半命题作文。将所“寻找”的“大境界”，并列分解为“社会境界”、“自然境界”、“人生境界”。并列分解“是什么”。 仲尼提倡的是“和而不同”的社会境界。 慧能提倡的是“万物自本心”的自然境界。 庄子提倡的是“外化内不化”的人生境界。以“细微深处”为题作文 （命题作文） 细微深处 （谈“细节”）当冬日的梅显露“凌寒独自开”的风骨，当夏日的荷绽放“水面清圆，一一风荷举”的风姿，当秋天拂下“梧桐落叶深院锁清秋”的风尘，于此种种细微深处，让我看见了生命之美。为什么说生命之美在细微深处呢？因为：于细微深处，可见自然之美。伴月将饮，对影三人；采菊东篱，悠见南山；夜半蛙声，清风鸣蝉。这种种自然的景致，或许被匆匆走过时所忽略，或许被繁华所覆盖，在喧闹的都市中，这些在细微深处的美丽，藏于细微深处的点滴的感动，或许已经被忙于工作的人们忽略，然而正是在这样点滴的细处，善于发现的人找到了美，找到了秋日街头的落叶，找到了春日树梢的新芽，于细微深处，让我看见了美。于细微深处，可见文学之美。喜爱沈从文先生的作品，并非因场面宏大，或因其厚重深沉，恰恰只因其皆如此的清新自然，平易朴实。于那些点滴的文学中，仿佛可以窥见那美丽的风凰小城和生活在城中质朴的人们，仿佛可以亲见《边城》中山上圯塌的白塔，倾听翠翠天真的笑声，亲历那样纯洁的爱情。正是在这点滴的细微深处，让我领略了先生的文字，先生的世界，让我看到文学之美。于细微深处，可见人性之美。人性之美体现于细微，而非吵嚷叫嚣，自夸自傲。恰如晚年的卓别林，给予我平和而真实的感动，厌倦美国喧嚷生活的他，晚年在瑞士一个叫做薇薇的小镇里，默默地做着分益，在此终了一生。他的晚年安静而平和。如同人们在湖边为他矗立的塑像，脸上没有了曾经的夸张的笑容，只是平和安逸地凝望远处的山岚。这样安逸的一个表情，却给了我深深的感动，从那样的凝望中，我看到了人性之本真，看到了不追逐名利的洒脱、真实、自然而平和的美。在这样的细微深处，体现了返朴归真，表达了宁静致远，淡泊明志，也让我，看到了人性之美。于细微深处，可见自然之美，可见文学之美，可见人性之美，更可见生命之美。生命之美，体现于点滴的感动，体现于细微深处的真挚与质朴，体现于人性的返朴归真，去伪存真。于细微深处，让我看清了人生之种种，让我看见了生命之美。（62分）上文为2008年上海春考作文高分佳文。考生回答了“为什么说生命之美在细微之处”的问题，将“细微深处的美”并列分解为“三个美”。运用了“并列分解法”和“为什么”法。其横式并列分解的结构布局如下： 于细微深处，可见自然之美。 于细微深处，可见文学之美。 于细微深处，可见人性之美。[接下页] 九寨沟里，一路童话世界；五彩池中，双眸瑶池人间。九寨沟之湖，碧蓝蓝以见底，波粼粼而涟漪。树正群海，片片明镜镶嵌；沼泽湖泊，簇簇盆景点染。芦苇滩上，苍苍蒹葭鸳鸯；熊猫海畔，似有“国宝”饮汀。九寨沟水之清兮，色彩由浅而深；千年古木之沉兮，卧于深水之中。钙化而成神灵兮，似白虬潜渊。横于水面之木兮，苔藓满布；几点蕙芸闪烁兮，时有翠鸟栖息。泷湫潺潺低唱兮，似韬光养晦。长海蓝蓝，静卧群山之怀；镜湖滟滟，倒映叠嶂云天。沟内湖泊，大小一百一；寨中水面，海拔两三千。前贤尝云：黄山归来不看山，除却巫山不是云。今愚存想：五花海返里莫观海，九寨沟还乡不看水。湖水湛蓝，深不可测；锦鳞佁然，空寂人心。九寨沟之瀑，宛若千条白练悬挂于峭壁之上；犹如万钧雷霆轰鸣于天地之间。瀑布之势，排山倒海，一泻万仞，气势磅礴；浩浩之水，从天而降，撕破岩崖，势不可挡。难怪乎，电视剧《西游记》片尾景中，唐僧师徒四人，涉水于诺日朗瀑颠，迎来日出，送走晚霞，敢问路在何方！壮哉，茫茫珍珠滩；伟哉，瀑布诺日朗！九寨沟之树，古老以遒劲，挺拔而参天。原始森林，莽莽乎如无边瀚海，葳蕤苍苍；丛丛古树，幽幽乎如晦天暝穴，翳日蔽天。苔藓裹树，层层更替新旧；丝絮网林，悠悠混沌回归。九寨沟之岩，逶迤匍匐丈三千。黄龙蜿蜒，气势古今观止；钙化岩溶，天然地质公园。金沙铺地，珍珠流淌；黄碝磊砢，磷磷灿灿。乳石隆然，斯为黄龙鳞甲；彩池生辉，恍若睡美婵娟。青绿蓝紫伴乳白，五彩争艳世无双。遐而瞰之，艳若天仙披霓裳；迩以察之，灼若芙蕖出渌波。五彩岩池，大小凡三千余盆，似块块砚台，如瓣瓣莲葩，似层层梯畴，如片片绮霞，似孔雀开屏，如仙女散花。九寨沟之魂，隐匿于川北之藏羌。我问黄龙之岩：世界自然遗产，固当天下共赏，胡为晏然卧藏？岩神应答：弼禹治水，事济化为黄龙；蛰伏松潘，无情显隐悲欢。我问九寨之水：汝之娇美，天下惊艳，盖蚤显诸？唯隐是求？奚为掩面于陇蜀之鄙？胡为低眉于岷山之麓？水仙回声：奴心之不解，我本天成未妆；嫣艳之不知，胡为美我溢洋？世外九寨，万年寂寥为常；今日见君，俾我羞惭汗颜；不愠不忻，宠辱毁誉偕忘；隐则善身，显则济物同唱；入世出世，从未踌躇忖量；用之则行，舍之奴复深藏；碧水萦回，曲泾卒沁长江。 [此抒情文运用了分镜头法： 湖、瀑、树、岩]
2004高考四川满分作文：遭遇挫折，笑对痛苦人之一世，殊为不易。在看似平坦的人生旅途中充满了种种荆棘，往往使人痛不欲生。痛苦之于人，犹狂风之于陋屋，巨浪之于孤舟，水舌之于心脏。百世沧桑，不知有多少心胸狭隘之人因受挫折放大痛苦而一蹶不振；人世千年，更不知有多少意志薄弱之人因受挫放大痛苦而志气消沉；万古旷世，又不知有多少内心懦弱的人因受挫放大痛苦而葬身于万劫不复的深渊……面对挫折，我们不应放大痛苦，而应直面人生，缩小痛苦，直至成功的一天。 “老当亦壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。”初唐四杰之一的王勃，可谓：“时运不济，命途多舛，”然而直面挫折，他却能达人知命，笑看人生。试想，如果没有王勃开朗阔达的胸襟，哪能有他吟放出“海内存知己，天涯若比邻”的千古绝唱？ “安能摧眉折腰事权贵，使我不得开心颜”的浪漫诗仙李白，在遭遇仕途不顺的挫折后，他沉寂了吗？消沉了吗？没有。“长安市上酒家眠，”笑对痛苦，面对挫折他拂袖而去，遍访名山，终于成就了他千古飘逸的浪漫情怀！ 由此看来，面对挫折，我们不应过分地沉迷于痛苦失意的阴影中不能自拔；面对挫折，我们不应整日浸泡在悲伤痛苦的泥陷中越陷越深；面对挫折，我们不应长期颓废不振而迷失眼前的方向。遭遇挫折，缩小痛苦，才是明智的选择。相反，若一味沉迷于挫折的痛苦中，结果将不堪设想。 刘备面对失去二弟的挫折，因兄弟之情无法释怀，放大痛苦，结果在痛苦中做出错误决定，贸然出兵伐吴，落得“白帝托孤”的千古悲剧。可悲可悲！ 前事不忘，后事之师。古人已经为我们做出了太多的榜样，也留下了太多的遗恨。在现在竞争日益加剧的社会里，挫折无处不在。若因一时受挫而放大痛苦，将会终身遗憾。遭遇挫折，就当它是一阵清风，让它从你耳边轻轻吹过；遭遇挫折，就当它为一阵微不足道的小浪，不要让它在你心中击起惊涛骇浪；遭遇挫折，就当痛苦是你眼中的一颗尘粒，眨一眨眼，流一滴泪，就足以将它淹没。 遭遇挫折，不应放大痛苦。擦一擦额上的汗，拭一拭眼中欲滴的泪，继续前进吧！相信总有一天你会看见蓝蓝的天，白白的云，青青的草，还有你嘴角边的甜甜的笑…… 2005上海高考仿写作文：万事皆有可能“There a star for everyone。”每个人的心中都有一颗明星。这是Drugstore组合同名专集中主打歌Super Glider（超级滑翔机）的一句歌词。人们心中的星各不相同，可以是大侠纵骋的武林；可以是哼哈饶舌的说唱；可以是太极忧郁的生死恋；可以是混音拟成古典乐……但是造星的过程却应该是一致的。 是什么影响了人们的喜好，而决定了心中文娱价值观的趋向呢？如果将学术界的应激理论，引用到这里便有三种论调：首先是基因决定论（genetic determinism），其认为人的爱好由父母决定。父母喜欢什么，借着基因遗传，你也就喜欢什么。可是回顾，双亲（八零代的父母）青春时对于红宝书的痴迷，抑或是对于丽君歌曲的钟情凡此这般的喜好，却鲜现在其子女的身上。因此这个论断有点悬。另一个是心理决定论（psychic determinism），强调你的喜好是父母种下的因。但当下，父母的极力反对也无法改变自己孩子对流行文化的狂热，所以这个论点也不太靠谱。最后的环境决定论好像是问题的症结，如果再将其细分到社会文化环境的影响这项考量依据的话，似乎有了些感触。再凝神细想，也就体味到了周遭的诸多变化—— 当李白不再吟诵诗词，而改唱流行；雨果不搞剧作，而投身百老汇；达芬奇不画梦那丽纱，而钻研密码学；罗米欧与朱丽叶走出莎翁小说的缠绵，而主演NC电影；当……的时候，我发现这个世界疯了，全球化的脚步使科技成为了人类的鸦片，高度发达的商业成了人民的精神食粮。商业文化与通俗文化再信息传播如此之快的今天，压碎了纸张和历史拼凑起来的书窗和积淀。如上这般不过只是创造崭新文化的代价罢了。 可是这种易食的罐头文化，带给我们的是什么呢？我们该如何面对与理解这样的文化呢？仅仅是对纸醉金迷的文化产业化的悲嗟？或是说文化艺术摆脱不了消费社会带给她们的压力，而径直走进了高雅的通俗的死胡同里。但是这些臆断是否本身就带有精英阶层的傲慢与偏见呢？应该看到，时尚文化、通俗文化这些经过商业包装后的文化本身就是，将小众文化推向大众的过程。套用一下时下足球界的行话：这就是革命，革命不是请客吃饭，革命就是要打破菁英阶层的文化霸权与垄断！若是这样，李白唱流行又何妨？至少还有“天生我才”的歌词。 “Nothing is impossible” 这是Adidas的一句广告词，如果直译的话，可以解释为没有什么不可能。确实当今全球话的背景下，文化的融合与嬗变超乎想象，似乎普天之下没有什么不可能发生的！而在这种文化环境影响下成长起来的八零代，能带给中国怎样的惊喜呢？一切皆有可能！2005年北京高考优秀作文：说“安”古来有云：修身、齐家、治国、平天下。可见，古时之人就把修身放在了第一位。我也认为：安家、安国、安邦，必先安心。 志者，必先安心。有志之士，必先有心。确定心之所向，志向也将势如破竹地冲破一切阻碍，成就一番事业。诸葛孔明忠义乾坤世人皆知，一句“鞠躬尽瘁，死而后已”便把“伏龙”这个名字照得亮堂堂的，孔明将心安在了汉室统一上，最后虽然出师未捷身先死，可后人永远将佳话围绕在了他身边。元帅岳飞将心安在大宋，一首《满江红》，歌出了“精忠报国”的英雄气概，志者，安心，心如磐石。 治者，必先安心。冰心诗中写道：“心若冰清，天塌不惊”。治国之人，必先做到天塌不惊。心安得稳，国安得就稳。勾践卧薪尝胆终报国耻的故事再次证明了治者安心。记得从书上看过这么一句话“不可忘，不可念”，用在这里正合适，所谓国仇不可忘，天塌不可惊；家耻不可念，心应若冰清。治者，安心。心若冰清。 智者，必先安心。曾经疑惑，曾经迷茫，将心放平，你便是智者。做得到宠辱不惊任庭前花开花乱，做得到去留无心，看天上云卷云舒，这才是将心放平，一朝不得志便抑郁而终的人，也许是诗人，也许是文学家；也许是富五车，也许家财万贯，但不懂得笑看风云，不懂得安心的人，决不是智者。智者，是一份潇洒、一份幽默、一份认真、一份玩笑、一份勇敢，五份安心。智者，安心。心比镜湖。 知者，必先安心。佛曰：“渡人自渡。”也许这就是安心的最高境界。与人争名逐利，不如守掘归园田的恬淡轻松；与人比权量力，不如渡人自渡的豁达明朗。水至清则无鱼，人至察则无徒。只有懂得宽宏，懂得不把世界看得太清楚，懂得笑看得失，淡观荣辱的人，才是知者，才懂得笑看得失。知者，安心。心似苍穹。 安家，安国，安邦之人，必先安心。将心安如磐石的人是“志者”；将心置若冰清的为“治者”；将心比作镜湖的必为“智者”；将心看似苍穹的实作“知者”。安心、安家、安邦，之后安天下。【精彩点击】 好一篇说理层层递进的考场佳作，好一篇语言如行云流水的满分作文。该考生打破了议论文板着面孔说理的板滞，写出了有散文诗般韵味的灵动美文。文章开合得当，收放自如。 美文开篇从“修身”切入，引出本文中心：“安家、安国、安邦，必先安心。” 接着又分段提出“志者，必先安心。”、“治者，必先安心。”、“智者，必先安心。”、“知者，必先安心。” 四个分论点，说理层层递进。在每段说理中，又抒写“心如磐石”、“心若冰清”、“心比镜湖”、“心似苍穹”的“安心四境”，使文章情理融合，语言颇有韵味。卒章总括全文，升华中心：由“安心”扩展至“安天下”。如水之归海，令人拍案叫绝。（陈中复 评点）04年山东满分作文：相信自己，也要相信别人庸者，相信别人，怀疑自己；愚者，相信自己，排斥别人；智者，相信自己，也相信别人。——题记 有人说：“当局者迷，旁观者清。”于是相信别人，让别人决定自己。有人说：“只有自己才最了解自己。”于是闭目塞听，在错误的泥潭中越陷越深。相信自己与听取别人意见看似是不可统一的矛盾双方，但二者却有统一的一面，它们正如我们的左臂与右臂，缺一不可。在竞争激烈的今天，我们既要相信自己，又要相信别人。 相信自己，是对自己的充分肯定，是对自己能力的赞同。一个连自己都不相信的人，又能相信谁呢?当自己有着清醒理智的认识时，就应当“走自己的路，让别人去说吧”。中国女排主教练陈忠和在当初改组女排时压力很大，任务很重，许多人劝他以“保险”为好。然而他力排众议。相信自己，起用冯坤等新将，最终改组成功，夺回了失去17年的奖杯。假如当初他采纳别人建议，那金牌奖杯还有谁拿?正是在关键的时刻相信自己，陈忠和取得了骄人战绩。 然而，凡事都有限度，“过犹不及”。我们在相信自己时，也要相信别人。这是由事物的多变性与自我局限性决定的。很多时候，我们的目光被禁锢在一个狭小的范围内，“鼠目寸光”而又“自以为是”。这时别人多角度的观察、评价更具客观真实性，我们要相信别人。唐太宗接纳魏征等人的进谏，于是有了开明盛世；朱元璋接受朱升”高筑墙、广积 粮”的建议，于是也国泰民安。相反，那顽固的马谡置王平忠言于不顾，自认为“熟读兵书”，结果痛失街亭，丢掉性命。别人的意见有时是好的，有时则不是，我们既不能全盘否定，也不能全盘肯定，取其精华，弃其糟粕，才是明智之举。 “金无足赤；人无完人”，谁都不能夸口自己是完美的，代表亘古不变的真理；但同时，也没有人一无是处。因此我们要相信自己，也相信别人。 在“胸有成竹”时相信自己，在“迷茫怅然”时相信别人，让二者相互配合，相互补充，你会拥有精彩的人生。
上中国知网，或者豆丁上下..很多的...智能无机非金属材料摘 要 结构材料所处的环境极为复杂，材料损坏引起事故的危险性不断增加，研究与开发对损坏能自行诊断并具有自修复能力的结构材料是十分重要而急迫的任务。本文对智能材料的发展、构思、无机非金属智能材料进行了综述，对智能材料进一步研究进行了展望。 关键词 智能；无机非金属；材料 智能材料是指对环境具有可感知、可响应并具有功能发现能力的新材料。日本高木俊宜教授[1]将信息科学融于材料的物性和功能，于1989年提出了智能材料（Intelligent materials）概念。至此智能材料与结构的研究也开始由航空航天及军事部门[2,3]逐渐扩展到土木工程[4]、医药、体育和日常用品[5,6]等其他领域。 同时，美国的R•E•Newnham教授围绕具有传感和执行功能的材料提出了灵巧材料（Smart materials）概念，又有人称之为机敏材料。他将灵巧材料分为三类： 被动灵巧材料——仅能响应外界变化的材料； 主动灵巧材料——不仅能识别外界的变化，经执行线路能诱发反馈回路，而且响应环境变化的材料； 很灵巧材料——有感知、执行功能，并能响应环境变化，从而改变性能系数的材料。 R•E•Newnham的灵巧材料和高木俊宜的智能材料概念的共同之处是：材料对环境的响应性。 自l989年以来，先是在日本、美国，尔后是西欧，进而世界各国的材料界均开始研究智能材料。科学家们研究将必要的仿生(biominetic)功能引入材料，使材料和系统达到更高的层次，成为具有自检测、自判断、自结论、自指令和执行功能的新材料。智能结构常常把高技术传感器或敏感元件与传统结构材料和功能材料结合在一起，赋予材料崭新的性能，使无生命的材料变得有了“感觉”和“知觉”，能适应环境的变化，不仅能发现问题，而且还能自行解决问题。 由于智能材料和系统的性能可随环境而变化，其应用前景十分广泛[7]。例如飞机的机翼引入智能系统后，能响应空气压力和飞行速度而改变其形状；进入太空的灵巧结构上设置了消震系统，能补偿失重，防止金属疲劳；潜水艇能改变形状，消除湍流，使流动的噪声不易被测出而便于隐蔽；金属智能结构材料能自行检测损伤和抑制裂缝扩展，具有自修复功能，确保了结构物的可靠性；高技术汽车中采用了许多灵巧系统，如空气-燃料氧传感器和压电雨滴传感器等，增加了使用功能。其它还有智能水净化装置可感知而且能除去有害污染物；电致变色灵巧窗可响应气候的变化和人的活动，调节热流和采光；智能卫生间能分析尿样，作出早期诊断；智能药物释放体系能响应血糖浓度，释放胰岛素，维持血糖浓度在正常水平。 国外对智能材料研究与开发的趋势是：把智能性材料发展为智能材料系统与结构。这是当前工程学科发展的国际前沿，将给工程材料与结构的发展带来一场革命。国外的城市基础建设中正构思如何应用智能材料构筑对环境变化能作出灵敏反应的楼层、桥梁和大厦等。这是一个系统综合过程，需将新的特性和功能引入现有的结构中。 美国科学家们正在设计各种方法，试图使桥梁、机翼和其它关键结构具有自己的“神经系统”、“肌肉”和“大脑”，使它们能感觉到即将出现的故障并能自行解决。例如在飞机发生故障之前向飞行员发出警报，或在桥梁出现裂痕时能自动修复。他们的方法之一是，在高性能的复合材料中嵌入细小的光纤材料，由于在复合材料中布满了纵横交错的光纤，它们就能像“神经”那样感受到机翼上受到的不同压力，在极端严重的情况下，光纤会断裂，光传输就会中断，于是发出即将出现事故的警告。 1、 智能材料的构思[8] 一种新的概念往往是各种不同观点、概念的综合。智能材料设计的思路与以下几种因素有关：(1)材料开发的历史，结构材料→功能材料→智能材料。(2)人工智能计算机的影响，也就是生物计算机的未来模式、学习计算机、三维识别计算机对材料提出的新要求。(3)从材料设计的角度考虑智能材料的制造。(4)软件功能引入材料。(5)对材料的期望。(6)能量的传递。(7)材料具有时间轴的观点，如寿命预告功能、自修复功能，甚至自学习、自增殖和自净化功能，因外部刺激时间轴可对应作出积极自变的动态响应，即仿照生物体所具有的功能。例如，智能人工骨不仅与生物体相容性良好，而且能依据生物体骨的生长、治愈状况而分解，最后消失。 1．1 仿生与智能材料 智能材料的性能是组成、结构、形态与环境的函数，它具有环境响应性。生物体的最大特点是对环境的适应，从植物、动物到人类均如此。细胞是生物体的基础，可视为具有传感、处理和执行三种功能的融合材料，因而细胞可作为智能材料的蓝本。 对于从单纯物质到复杂物质的研究，可以通过建立模型实现。模型使复杂的生物材料得解，从而创造出仿生智能材料。例如，高分子材料是人工设计的合成材料，在研究时曾借鉴于天然丝的大分子结构，然后合成出了强度更高的尼龙。目前，已根据模拟信息接受功能蛋白质和执行功能蛋白质，创造出由超微观到宏观的各种层次的智能材料。 1．2 智能材料设计 用现有材料组合，并引入多重功能，特别是软件功能，可以得到智能材料。随着信息科学的迅速发展，自动装置(Automaton)不仅用于机器人和计算机这类人工机械，更可用于能条件反射的生物机械。 此自动装置在输入信号(信息)时，能依据过去的输入信号(信息)产生输出信号(信息)。过去输入的信息则能作为内部状态存贮于系统内。因此，自动装置由输入、内部状态、输出三部分组成。将智能材料与自动装置类比，两者的概念是相似的。 自动装置M可用以下6个参数描绘： M＝（θ，X，Y，f，g，θ0） 式中θ为内部状态的集；X和Y分别代表输入和输出信息的集；f表示现在的内部状态因输入信息转变为下一时间内部状态的状态转变系数；g是现在的内部状态因输入信息而输出信息的输出系数；θ0为初期状态的集。 为使材料智能化，可控制其内部状态θ、状态转变系数f及输出系数g。例如对于陶瓷，其θ、f、g的关系，即是材料结构、组成与功能性的关系。设计材料时应考虑这些参数。若使陶瓷的功能提高至智能化，需要控制f和g。 一般陶瓷是微小晶粒聚集成的多晶体，常通过添加微量第二组分控制其特性。此第二组分的本体和微晶粒界两者的性能均影响所得材料特性。 实际上，第二组分的离子引入系统时，其自由能(G=H-TS)发生变化，为使材料的自由能(G)最小，有必要控制焓(H)，使熵(S)达最适合的数值。而熵与添加物的分布有关，因此陶瓷的功能性控制可通过优化熵来实现。熵由材料本身的焓调控。故为使陶瓷具有高功能进而达到智能化的目的，应使材料处于非平衡态、拟平衡态和亚稳定状态。 对于智能材料而言，材料与信息概念具有同一性。而某一L符号的平均信息量Φ与几率P状态的信息量logP有关，即 此式类同于热力学的熵，但符号相反，故称负熵(negcntropy)。因熵为无序性的量度，负熵则是有序性的量度。 1．3 智能材料的创制方法 基于智能材料具有传感、处理和执行的功能，因而其创制实际上是将此类软件功能（信息）引入材料。这类似于身体的信息处理单元——神经原，可融各种功能于一体（图1（a）），将多种软件功能寓于几纳米到数十纳米厚的不同层次结构（图1（b）），使材料智能化。此时材料的性能不仅与其组成、结构、形态有关，更是环境的函数。智能材料的研究与开发涉及金属系、陶瓷系、高分子系和生物系智能材料和系统。 2、 智能无机非金属材料 智能无机非金属材料很多，在此介绍几种较为典型的智能无机非金属材料。 2．1 智能陶瓷 2．1．1 氧化锆增韧陶瓷 氧化锆晶体一般有三种晶型： 其中t-ZrO2转化为m-ZrO2相变具有马氏体相变的特征，并且相变伴随有3%～5%的体积膨胀。不加稳定剂的ZrO2陶瓷在烧结温度冷却的过程中，就会由于发生相变而严重开裂。解决的办法是添加离子半径比Zr小的Ca、Mg、Y等金属的氧化物。 氧化锆相变可分为烧成冷却过程中相变和使用过程中相变。造成相变的原因，前者是温度诱导，后者是应力诱导。两类相变的结果都可使陶瓷增韧。增韧机制主要有相变增韧、微裂纹增韧、表面增韧、裂纹弯曲和偏转增韧等[9]。 当ZrO2晶粒尺寸比较大而稳定剂含量比较小时，陶瓷中的t-ZrO2晶粒在烧成后冷却至室温的过程中发生相变，相变所伴随的体积膨胀在陶瓷内部产生压应力，并在一些区域形成微裂纹。当主裂纹在这样的材料中扩展时，一方面受到上述压应力的作用，裂纹扩展受到阻碍；同时由于原有微裂纹的延伸使主裂纹受阻改向，也吸收了裂纹扩展的能量，提高了材料的强度和韧性。这就是微裂纹增韧。 由于ZrO2相变温度很高，借助温度变化来设计智能材料是不可行的，需要研究应力诱导下的相变增韧，应力诱导下的相变增韧在ZrO2增韧陶瓷中是最主要的一种增韧机制。 材料中的t-ZrO2晶粒在烧成后冷却至室温的过程中仍保持四方相形态，当材料受到外应力的作用时，受应力诱导发生相变，由t相转变为m相。由于ZrO2晶粒相变吸收能量而阻碍裂纹的继续扩展，从而提高了材料的强度和韧性。相转变发生之处的材料组成一般不均匀，因结晶结构的变化，导热和导电率等性能随之而变，这种变化就是材料受到外应力的信号，从而实现了材料的自诊断。 对氧化锆材料压裂而产生裂纹，在300℃热处理50h后，因为t相转变为m相过程中产生的体积膨胀补偿了裂纹空隙，可以再弥合，实现了材料的自修复。 对于材料使用中产生的疲劳强度及膨胀状况等，可通过材料的尺寸、声波传播速度、导热和导电率的变化进行在位观测。 2．1．2灵巧陶瓷 灵巧陶瓷是灵巧材料的一种，它能够感知环境的变化,并通过反馈系统作出相应的反应。用若干多层锆钛酸铅(PZT)可制成录像磁头的自动定位跟踪系统，日本利用PZT压电陶瓷块制成了Pachinko游戏机。 录像磁头的自动定位跟踪系统的原理是：在PZT陶瓷双层悬臂弯曲片上，通过布设的电极将其分为位置感受部分和驱动定位部分。位置感受部分即为传感器，感受电极上所获得的电压通过反馈系统施加到定位电极上，使层片发生弯曲，跟踪录像带上的磁迹，见图2。 Pachinko游戏机也应用了类似的原理。 利用灵巧陶瓷制成的灵巧蒙皮，可以降低飞行器和潜水器高速运动时的噪声，防止发生紊流，以提高运行速度，减少红外辐射达到隐形目的。 根据上述原则，完全有可能获得很灵巧材料。这种材料能够感知环境的多方面变化并能在时间和空间两方面调整材料的一种或多种性能参数，取得最优化响应。因此，传感、执行和反馈是灵巧材料工作的关键功能。 压电仿生陶瓷 材料仿生是材料发展的方向之一。日本研究人员正在研究鲸鱼和海豚的尾鳍和飞鸟的鸟翼，希望能研究出象尾鳍和鸟翼那样柔软、能折叠、又很结实的材料。 图3为模拟鱼类泳泡运动的弯曲应力传感器。传感器中两个金属电极之间有一很小的空气室，PZT压电陶瓷起覆盖泳泡肌肉的作用。因空气室的形状类似于新月，故称为“Moonie”复合物。此压电水声器应用特殊形状的电极，通过改变应力方向，使压电应变常数dh增至极大值。当厚的金属电极因声波而承受静水压力时，一部分纵向应力转变为符号相反的径向和切向应力，使压电常数d3l由负值变为正值，它与d33叠加，使dh值增加。这类复合材料的dh•gh值比纯PZT材料的大250倍。 应用PZT纤维复合材料和“Moonie”型复合物设计开发的执行器元件，可以消除因声波造成的稳流。 2．2 智能水泥基材料 在现代社会中，水泥作为基础建筑材料应用极为广泛，使水泥基材料智能化具有良好的应用前景。 智能水泥基材料包括：应力、应变及损伤自检水泥基材料[10～12]；自测温水泥基材料[13]；自动调节环境湿度的水泥基材料[14]；仿生自愈合水泥基材料[15、16]及仿生自生水泥材料[17]等。 水泥基材料中掺加一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维后，材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。因此，该材料可以监测拉、弯、压等工况及静态和动态载荷作用下材料内部情况。在水泥净浆中（体积）的碳纤维用做传感器，其灵敏度远远高于一般的电阻应变片。 将一定长度的PAN基短切碳纤维掺入水泥净浆中，材料产生了热电效应。这种材料可以对建筑物内部和周围环境温度的变化实时监测。基于该材料的热电效应，还可能利用太阳能和室内外温差为建筑物供电。如果进一步使该材料具有Seebeck效应的逆效应——Peltier效应，那么就可能制得具有制冷制热材料。 在水泥净浆中掺加多孔材料，利用多孔材料吸湿量与温度的关系，能够使材料具有调湿功能。 一些科学家目前在研制一种能自行愈合的混凝土。设想把大量的空心纤维埋入混凝土中，当混凝土开裂时，事先装有“裂纹修补剂”的空心纤维会裂开，释放出粘结修补剂把裂纹牢牢地粘在一起，防止混凝土断裂。这是一种被动智能材料，即在材科中没有埋入传感器监测裂痕，也没有在材料中埋入电子芯片来“指导”粘接裂开的裂痕。与此原理相同，美国根据动物骨骼的结构和形成机理，尝试仿生水泥基材料的制备。该材料在使用过程中如果发生损伤，多孔有机纤维回释放高聚物愈合损伤。 美国科学家正在研究一种主动智能材料，能使桥梁出现问题时自动加固。他们设计的一种方式是：如果桥梁的某些局部出现问题，桥梁的另一部分就自行加固予以弥补。这一设想在技术上是可行的。随着电脑技术的发展，完全可以制造出极微小的信号传感器和微电子芯片及计算机把这些传感器、微型计算机芯片埋入桥梁材料中。桥梁材料可以用各种神奇的材料构成，例如用形状记忆材料。埋在桥梁材料中的传感器得到某部分材料出现问题的信号，计算机就会发出指令，使事先埋入桥梁材料中的微小液演变成固体而自动加固。 3、结语 目前，智能材料尚处在研究发展阶段，它的发展和社会效应息息相关。飞机失事和重要建筑等结构的损坏，激励着人们对具有自预警、自修复功能的灵巧飞机和材料结构的研究。以材料本身的智能性开发来满足人们对材料、系统和结构的期望，使材料结构能“刚”“柔”结合，以自适应环境的变化。在未来的研究中，应以以下几个方面为重点。 （1）如何利用飞速发展的信息技术成果，将软件功能引入材料、系统和结构中； （2）进一步加强探索型理论研究及材料复合智能化的机理研究，加速发展智能材料科学； （3）加强应用基础研究。
仿生学是近期发展起来的生物学和技术学相结合的交叉学科。 仿生的英文名字是Bionics。 人们发现，一些关于植物和动物的相类似的功能，实际上是超越了人类自身的在此方面的技术设计方案的。植物和动物在几百万年的自然进化当中不仅完全适应自然而且其程 8月,三星与您激情奥运 奖牌获得者的台前幕后 LG 手机一元抢拍 精彩手机赛事全攻略 度接近完美。仿生学试图在技术方面模仿动物和植物在自然中的功能。这个思想在生物学和技术之间架起了一座桥梁，并且对解决技术难题提供了帮助。通过再现生物学的原理，人类不仅找到了技术上的解决方案，而且同时该方案也完全适应了自然的需要。 仿生学的目的就是分析生物过程和结构以及它们的分析用于未来的设计。仿生学的思想是建立在自然进化和共同进化的基础上的。人类所从事的技术就是使得达到最优化和互相间的协调。而模拟生物适应环境的功能无疑是一个好机会。 在我们人类的技术世界中模拟自然中的东西并不是一个新鲜的思想，自从传说中的Ikarus带着用鸟的羽毛做成的翅膀飞向空中，而最后因为太阳的热度掉到地上起，人类一直就沉迷于此。 那么仿生学的确切定义是什么呢？ 仿生学是研究生物系统的结构和性质以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学。属于生物科学与技术科学之间的边缘学科。它涉及生物学、生物物理学、生物化学、物理学、控制论、工程学等学科领域。仿生技术通过对各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究，最后实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。
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1。由令人讨厌的苍蝇，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。 2。从萤火虫到人工冷光； 3。电鱼与伏特电池； 4。水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。 5。人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。 电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。 6。根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 7。模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。 8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器——步行机。 9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11。船桨模仿的是鱼的鳍。 12。锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。 13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。 15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 好运 生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。 响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。 火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。 科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。 科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。 白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆，还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干胶炮弹。 美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。 我国纺织科技人员利用仿生学原理，借鉴陆地动物的皮毛结构，设计出一种KEG保温面料，并具有防风和导湿的功能。 根据响尾蛇的颊窝能感觉到℃的温度变化的原理，人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具
鲨鱼皮肤－泳衣 一件泳衣，在悉尼奥运会上改变了世界泳坛的格局。几乎大半金牌得主都穿上一种特殊的泳衣———连体鲨鱼装。这种鲨鱼装仿造了海中霸王鲨鱼的皮肤结构，泳衣上设计了一些粗糙的齿状凸起，能有效地引导水流，并收紧身体，避免皮肤和肌肉的颤动。 此后，仿生泳衣越仿越精。第二代鲨鱼装又增加了一些新的亮点，加入了一种叫做“弹性皮肤”的材料，可使人在水中受到的阻力减少4％。此外，还增加了两个附件，附在前臂上由钛硅树脂做成的缓冲器能使运动员游起来更加轻松；附在胸前和肩后的振动控制系统能帮助引导水流。 海蜇－水母耳 每当风暴来临前，最古老的腔肠生物海蜇仿佛能未卜先知，早早就离岸游向大海避灾。原来，海蜇有个“顺风耳”，其“耳”（细柄上的小球)中有小小的听石，上面布满神经感受器，能听到风暴产生时发出的次声波（由空气和波浪摩擦而产生，频率为8赫兹-13赫兹，传播比风暴、波浪的速度快）。 模拟海蜇感受次声波的器官，科技人员设计出一种“水母耳”仪器，可提前15小时左右预报风暴。它由喇叭、接受次声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以及指示器组成。将这种仪器安装在船的前甲板上，喇叭做360°旋转。当它接收到8赫兹－13赫兹的次声波时，旋转自动停止，喇叭所指示的方向，就是风暴将要来临的方向。指示器还可以告诉人们风暴的强度。 仿生成果走向产业 京沪两地科学界级别最高的“香山科学会议”和“东方科技论坛”最近联合就仿生学召开学术研讨会，此举在科学界引起不小震动:为何给予仿生学如此高规格？ 缘自国际科研和高新技术产业的竞争态势。越来越多的科学家认识到：模仿自然更有无限的潜力和机会，更有可能提升原始创新的能力。 人类进化只有500万年的历史，而生命进化已经历了约35亿年。大自然的奥秘不胜枚举。每当我们发现一种生物奥秘，就有可能成为我们一种新的设计可能性，也可能带给我们新的生存方式，仿生思维就是在大自然中寻找解决问题的方程式。10年前，许多国家就开始通过仿生学，提升科技创新活力和产业能级。在美国，有一项长期研究计划与仿生科技紧密相关，其优先发展的先进制造、先进材料和先进军事装备等，不少是从模拟与仿真入手；德国研究与技术部已就“21世纪的技术”为题，从仿生学出发，在电子技术、纳米技术、富勒碳材料、光子学、材料、生物传感器等领域投入了相当大的财力和人力；英国、日本、俄罗斯以及韩国等国都有相应的仿生科技和仿生产业中长期计划,在先进制造、材料、生物技术、高性能计算与通信计划等领域开展基础性研究。 仿生成果已不断涌现，并开始从基础研究发展到商业化竞争阶段。中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员杜家纬介绍，这些仿生学成果应用于经济、军事和人类卫生事业后，在全球经济中所创造的份额会越来越大。如德国轮胎设计专家根据跑行中的猫前爪垫的功能和蜘蛛网的柔顺结构及其稳定性，设计出一种AMC垫型轮胎，其表面的柔软性和硬性网状结构设计，具有较大的抓地性和运行精度，增加了轮胎与地面的摩擦力，使刹车距离从现在的19米缩短为9米，大大提高了安全性。这种轮胎已完成了实地试验，一旦投产，对世界轮胎业产生的冲击可想而知。又如，德国米勒公司新设计的一款洗衣机内桶表面结构仿造蜂巢和龟背壳形状，所洗的衣服非常干净，但洗涤过程却非常柔顺，不伤衣料。据统计，我国每年洗衣机更新量为500万台，有关专家已经担忧，一旦这种仿生洗衣机进入市场，将大大挤压我国的洗衣机市场。 将仿生研究纳入国家战略 机器人、纳米自洁涂料、生物农药……仿生科研在本市和全国其它城市的不少领域已有开展，但始终难以形成规模产业，缘于仿生学缺乏系统的研究规划和研究体系，因此源头创新性研究还远远不够。为此有关专家认为，科研主管部门、科技界和产业界都应转变观念和视角，从模仿国外转变为模仿自然，向大自然汲取科技创新的灵感。 据了解，我国当前优先发展的高技术产业化重点领域共有141个方面，其中将近有30个领域与仿生学相关。例如:光传输系统，生物医学材料及体内植入物和人造器官，生物反应器及分离技术与成套设备，医药新剂型，新型医用精密诊断及治疗仪器，新型材料－纳米材料，膜工程技术，子午线轮胎生产技术及关键设备和原材料，新型传感器，工业机器人及机器人自动化生产线，环境与污染源监测仪器及自动监测系统，高效、安全新农药、兽药及生物防治技术，新型墙体材料等。由此可见，加强仿生科研和仿生成果的转化，将使我国的高新技术产业的质与量都产生飞跃。 杜家纬介绍，21世纪的仿生学，正朝着微观、系统、智能、精细、洁净方向发展，更多地表现为将生物系统构造和生命活动过程融合到技术创新的设计思想中去。当前仿生结构和力学的研究在国际上受到高度关注，研制微型飞行器，机器昆虫和机器鱼等正形成热潮。在新材料研究方面，世界各国也都将目标放在模仿生物界的结构，如海洋壳类构造、蜘蛛丝、植物表面超微结构、动物角趾皮肤等等。 仿生学是多学科的交叉，需要多学科的专家，尤其是生命科学家和工程技术专家的共同关注与参与。专家呼吁：要将仿生学的发展放在国家重要战略地位加以考虑，把握21世纪国际仿生学的发展方向和前沿，加强原始创新研究，从仿生结构与力学，仿生材料与微纳系统，仿生功能器件及控制，分子仿生，神经和信息科学等五大“仿生科学与技术”系统性基础研究方向，建立复杂生物体系的研究与发现体系。在仿生材料,仿生工艺，仿生机械，仿生功能器件，微纳米仿生技术，仿生传感器，基因仿生工程，组织仿生工程，生物膜仿生工程和人工智能等10个前沿领域，加强仿生研究和产业孕育。
Cell Research 细胞研究（英文版） of Biomedical Science 生医科学杂志（英文版） 上面两个是SCI影响因子大于1的两个中国期刊。最后一个数字即为其影响因子（2007年）《遗传》的影响因子只有
应该是《Biomaterials》，最新的影响因子是
《微生物学》《古生物学报》《病毒》 忘了。。。
4.生物工程学报10.中国生物工程杂志23.生物技术通报