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牙科材料研究现状论文下载

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牙科材料研究现状论文下载

您想问的是口腔材料的研究方法是什么吗?复合树脂磨耗机理。口腔材料的研究方法如复合树脂磨耗机理、粘接机理、疲劳特性、聚合收缩、材料改性、材料与组织界面研究以及各类口腔材料性能评价方法和生物学评价方法的研究。口腔材料室在多年的科研工作中在国内国外杂志上发表科研论文50余篇,获得北京市科技成果奖5项,卫生部科学技术进步奖1项,国家教委科学进步奖1项,国家技术监督局科学技术进步奖1项。在科研开发中获得美国、德国、中国、欧洲专利共5项。

随着经济与社会的发展,以及人们生活层次和质量的提高,现代人在口腔健康与美的投入上越来越大,口腔医学美学应运而生。下面是我为大家整理的口腔医学美学论文,供大家参考。

【摘要】 目的 探讨口腔正畸学研究生进行口腔医学美学教育的必要性。 方法 结合当前国内口腔正畸学研究生的美学教育现状,分析口腔正畸学与口腔医学美学的关系,讨论口腔正畸学研究生口腔医学美学课程的教学内容和 教学方法 。结果 口腔医学美学教育有利于提高口腔正畸学研究生的综合素质。结论 口腔正畸学研究生应加强口腔医学美学教育。

【关键词】 口腔医学;正畸学;美学;教育,研究生

近年来,我国高等教育中美学教育工作日益受到重视。21世纪是审美的时代,美学教育要把培养“审美的人”作为自己的根本任务;与此同时,审美时代也给美学教育提出许多新的课题。口腔医学美学是口腔医学与美学交叉和结合的边缘学科,是医学美学中的一个应用分支,口腔正畸学作为口腔医学的一个分支,与美学关系十分密切,并与美学相互渗透。口腔正畸学在世界医学教育中属于 毕业 后教育,目前我国的临床口腔正畸医师的培养主要是通过研究生教育或进修生教育,其中研究生教育是较为理想的一种口腔正畸学医师教育方式。因此,在口腔正畸学研究生中普及和加强口腔医学美学教育就显得尤为重要。

1 口腔医学美学及口腔医学美学教育概念

口腔医学美学是医学美学中一门具有直接实践性的应用分支,是一门研究在维护、塑造口腔颌面部健美的创造性活动中体现出来的一系列医学美现象和医学审美规律的科学[1]。口腔医学美学教育即口腔医学审美教育,是指从口腔医学领域的特殊性出发,通过各种形式的审美活动和审美教育 措施 ,培养和发展口腔医师的专业审美意识和审美心理,提高他们在医学审美实践中感受美、鉴赏美、运用美和创造美的能力。

2 口腔正畸学研究生进行口腔医学美学教育必要性

2.1 口腔正畸学与美学的关系

美国著名牙医、美学牙医学创始人PINCUS指出,美学牙医学是继生物学、生理学、机械学之后的第四维临床牙医学。西方和日本均将美学作为牙医学院的必修课程。口腔正畸学是口腔医学中的一个专科,是研究各种错畸形的病因机制、诊断分析及其预防和治疗的科学。其研究的解剖范围是人类容貌的敏感区之一——口腔颌面部;其研究内容——错畸形是一类影响外貌和功能的畸形,世界卫生组织(WHO)将其定为“牙面异常”。口腔正畸学的基础理论、科学实验和临床实践中蕴含着许多美学的思想和原理,著名正畸学家GRABER曾指出,口腔正畸学是科学与艺术的统一,这高度概括了正畸学与美学两者密不可分的关系。

2.2 口腔医学美学在口腔正畸学中的作用

口腔医学美学作为一种方法手段对口腔正畸学临床具有实践和指导作用。利用美学手段可以处理正畸学中的一些单纯用医学手段难以解决的技术问题。牙齿与颜面审美的协调关系是口腔正畸治疗的目标[2],在临床正畸学的诊断,矫治方案的设计,临床矫治技术中,处处可见美学踪迹。如面部的对称性,前牙的中线,牙齿与面部以及病人的性别、年龄、身高等的协调性,个体弓形的设计,微笑的美学设计,严重骨性畸形病人术前术后的矫治等均离不开口腔医学美学理论的指导。

2.3 口腔正畸学研究生进行口腔医学美学教育的目的和意义

我国现代高等教育提倡的是素质教育。是以提高民族素质为宗旨的教育。为了适应当今的形势发展,我国口腔医学教学改革的主要目标是:面向现代化、面向世界、面向未来,培养高素质的、适应当代社会和科学技术飞速发展要求的口腔医学专门人才。

美学教育是一种高形态的素质教育,一个适应时代发展的高素质的正畸医师必须具备良好的审美意识和审美观,口腔正畸医师只有很好地掌握了口腔医学美学的知识和原理,才能对病人做出正确的诊断、设计并进行合理的治疗,从而最终取得令病人满意的既美观协调又具有良好功能的牙列和颜面。如果一个口腔正畸医师没有扎实的美学知识作指导,只会简单地排齐牙齿,而不顾牙齿的垂直向位置、近远中位置、唇齿关系、笑线的问题、微笑的问题,那这只能是一个牙匠而非合格的正畸医师。

口腔正畸学研究生是未来的口腔正畸医师,只有加强他们的口腔医学美学教育,才能使研究生的人才培养真正实现由“单一型”向“复合型”、 由“技能型”向“艺术型”、由“匠人型”向“ 文化 型”的转变。

3 目前我国口腔正畸学研究生口腔医学美学的教育现状

口腔医学美学是一门新兴的边缘学科,目前在我国各医学院校口腔正畸学研究生的课程设置中口腔医学美学课程的开设尚不统一,只有少数院校在本科教育阶段将其设为必修课,如安徽医科大学口腔医学系、大连医科大学口腔医学系等,是国内比较早将口腔医学美学作为必修课的医学院校[3,4],但大多数医学院校仍把医学美学或口腔医学美学作为选修课,而且教学力量薄弱,专职的美学老师很少,多由其他专业的教师兼职,尚无统一规范的口腔医学美学教材,教学内容和教学方法也在摸索之中。

4 加强口腔正畸学研究生口腔医学美学教育的方法和途径

4.1 普及口腔正畸学研究生的口腔医学美学教育

虽然有些医学院校已经在本科生教学中将医学美学或口腔医学美学作为选修课,但选修率并非100%,而且学时有限。口腔正畸学在世界医学教育中属于毕业后教育,因而口腔正畸学在整个口腔医学本科教育中的学时不多,主要介绍口腔正畸学的检查诊断以及各种错畸形的矫治原则,而对于临床各种矫治技术的讲解比较简单。本科期间也没有正畸专业的实习,学生对涉及口腔正畸临床方面的美学知识的学习和认识无法深入,所以有必要在研究生阶段进一步加强和普及口腔医学美学教育。 普及口腔正畸学研究生的医学美学教育,就应将口腔医学美学课程列为必修课,使每一名口腔正畸学研究生都能接受这方面的的教育,培养他们的审美能力,健全审美观,提升审美境界,为以后的临床和科研工作打下良好的基础。

4.2 加强师资队伍的建设

目前,我国各医学院校口腔医学美学的师资力量还不够均衡,大多数院校这方面的人才比较匮乏,是由其他专业的教师兼职,如美术老师、音乐老师、中文老师等,但是这些老师对口腔科学的知识了解较少,在讲解与口腔知识有关的美学知识时,不能和口腔正畸临床实践有机地结合起来,这样就不能保证讲解的针对性和生动性。所以有必要加强口腔医学美学的师资队伍的建设,应对美学教师进行口腔相关知识的培训,或对口腔正畸学教师进行医学美学知识的培训,使教师首先做到能将医学美学的理论和原理同口腔正畸实践融会贯通。

4.3 口腔医学美学的教学内容和教学方法

口腔医学美学教学内容应该包括以下三个方面[4]。①美学的理论:该部分是整个课程的基础,通过美学理论启迪建立积极有序的美学思维,健全学生的哲学审美观和艺术审美观,提高对美的感悟、认识、品鉴能力。②医学美学:指导学生探索口腔医学与美学的结合点及其内在联系、规律,熔铸医学审美能力的基础。③口腔医学临床审美的理论和应用:这是口腔医学美学的最终目标。这一部分内容要结合正畸临床讲解,针对与美学有关的正畸问题,如牙齿排列的美学问题:牙冠的长度和宽度,牙齿的垂直向位置,近远中向位置,唇舌向位置;并强化责任意识[3]。严格出科考试和毕业前的临床技能考试与评价。这样,不仅考核了学生的临床技能水平,也评估了临床教学质量,对规范教学管理、加强教学工作有积极意义。颜面软组织与牙齿的美学关系:唇齿关系、与微笑美学有关的笑线、切牙曲线、负性空间等进行讲解。

口腔医学美学的教学方法应采用理论与实践相结合的教学模式,利用多媒体教学手段,将一些与正畸美学有关的现象的照片和图片,以及矫治前后病例的牙齿和颜面改变的资料等直观地呈现出来,结合临床实践讲解,便于学生理解。

在学生当中组织一些病例讨论,选择典型的病例,先让学生利用课堂所学的口腔医学美学的理论知识,独立分析诊断病人所存在的美学问题,并提出相应的处理措施和矫治方法,然后由教师进行讲评,并给出实际临床矫治方案、矫治方法以及最后的矫治结果,最后让同学根据该病例的矫治前后的过程写出 总结 和体会,这种病例讨论可以提高学生的主观能动性。

经过这种理论与正畸临床实践相结合的学习过程,可以使学生真正将审美的理论应用到正畸临床中,达到学习口腔医学美学的最终目标。近年来,我科在口腔正畸学研究生的临床教学中采取了PBL教学法,即“以问题为基础”、自学讨论为主体的教学法,取得了较好的教学效果[5]。作者认为这种方法也可以尝试应用于口腔医学美学的教学中。

综上所述,加强口腔正畸学研究生的口腔医学美学教育是全面提升正畸学研究生审美素质,培养21世纪口腔正畸事业所需合格人才的需要,虽然这项工作在我国起步较晚,但是相信经过广大正畸学和美学教育工作者的共同努力,口腔医学美学教育会越来越成熟。

【参考文献】

[1]孙少宣. 口腔医学美学的理论探讨[J]. 口腔医学, 1992,12(2):105?106

[2]孙少宣,唐丽丽,王光护. 美学在牙医学中的地位和功能[J]. 中华医学美学美容杂志, 2000,6(5):261.

[3]曲晓娟,刘铁玉,张丽君. 口腔医学美学课程的设置探索与研究[J]. 中华医学美学美容杂志, 2001,7(4):207?208.

[4]孙少宣. 口腔医学美学教学中若干问题的探讨[J]. 中华医学美学美容杂志, 2003,9(6):363?364.

[5]陈杰,刘君,徐宏. PBL教学法在口腔正畸研究生教学中的应用[J]. 青岛大学医学院学报, 2006,42(2):177

现代医疗服务对口腔医生的要求20世纪80年代后期, 随着医学美学与医学美容学在我国的兴起, 人们越来越意识到未来医学的口腔专业技术人员,要有精湛高超的医疗技术, 还要有扎实的人体审美以及美学基本知识。

目前,现代口腔医学, 要求把艺术和科学融合在一起, 对口腔医生的基本要求为:具有扎实的专业基础、 素描 能力、透视能力、审美能力、 雕刻 能力、美学以及艺术涵养。把口腔正畸学作为模板, 在整个错牙以及畸形矫正的临床工作中,应在整个矫正设计的理念、矫正过程以及临床效果评估中贯彻美学思维。这就需要不断对口腔科医生的思维进行开拓, 从牙齿的排列中具体体现患者的个性以及性别等要素, 使治疗后的牙列和面部外形既表现出良好的功能, 美观、稳定, 又具有动态美。

不仅要有高超,精湛的医疗技术,还必须有一个坚实的基础知识美学和人体美学的知识。现代口腔医学杂志,需要科学与艺术的融合,要求牙科医生不仅要有扎实的专业知识,还要有审美能力,能力的角度来看,绘图功能,雕刻能力和审美素养和艺术修养。还是正畸,例如,在整个咬合不正矫正畸形在临床工作中,美学应随身携带整个家电设计,创意,且治疗过程评价疗效。这就要求牙医继续发展思维,以反映性别,个性和特定患者的牙列的安排等元素,使处理后的牙列和面部外观既表现出良好的功能性,美观性,稳定性,又具有动态美。

人类对生命的要求不仅仅是寿命的延长, 还要求生活质量的提高, 对疾病不仅仅要求治疗,还要求符合美的原则, 要求医务工作者在临床实际中运用美学理念, 采取最优的医疗手段和护理方法, 使患者早日恢复健康美丽, 满足患者的审美需要。

口腔医学美学是一门研究口腔颌面部医学美学现象及其审美规律的科学,既是口腔医学的专业基础课,又是直接参与和塑造口腔系统健美的临床美容学科,由于口腔是人体容颜美最显露的部分,任何牙颌畸形、牙列缺损、错位牙和口腔颌面部的创伤都会影响功能协调,感情的表达,人物的形象,所以现在就诊的患者不仅要求疾病得到治疗,功能恢复,而且更注重对美的要求和完善。

1 浅谈口腔工作者的美学修养

口腔科是一门造型艺术,如牙体牙列缺损的修复,错颌畸形的矫治,颌面部外伤的手术缝合等,无不包含和浸透着美学的因素。口腔工作者是人体美的忠诚卫士,要履行自己的 岗位职责 ,自身必须具备心灵美和外在美的优良素质,提高自己容颜美的专业造诣。美学素质应包括仪表美、语言美、行为美、心灵美和环境美等几个方面。

①口腔工作者的自我形体风格要严格注意修养。上班时要服饰整齐,衣着严谨,仪表雅洁这是表现一个白衣天使形象美的关键,②为患者服务或谈话接触时要保持良好的心态,耐心倾听患者的要求,态度和蔼,举止文雅,语言文明,通过美好的语言使患者对你有一个亲切信任感,进而使患者产生康复有望的积极心理;然后再检查操作时动作要敏捷,技术娴熟,为患者磨牙或备洞时,操作要正规动作要轻巧,程序要规范,最后在医德、情操、品格方面还要表现出高尚,奉献精神使患者感到一种宽松、宁静、舒适感,进而产生对医生的信任和满意。

医疗环境的完美是保证医疗活动正常开展的一个缺少的硬件条件,口腔工作者应积极营造一个美的工作环境。患者一踏进医院的大门就应感觉赏心悦目,候诊室内应有导医小姐热情接诊,根据病情将患者分诊到应就诊的诊室,同时候诊室内应设有电话、饮水机科普宣传书等。这是口腔工作者在临床工作中应提倡和注意的美学修养。

2 探讨求美者的心理,提高医疗效果

探讨求美者的心理状态,了解患者的顾虑、愿望和要求,因人施治,有的放矢地采取相应的美学措施,尽量满足患者的合理要求,达到医患共同的目的。患者的心态分析如下。

2.1积极型 某些患者有残疾或前牙疾患的患者,他们往往因生理的缺陷和社会的偏见与歧视,或者受到同龄伙伴的讥笑,造成一定的心理障碍,有强烈的自卑感,这些人都迫切希望通过手术"辞旧迎新"。这一类型患者手术时都比较配合,要给患者充分参与的机会,了解他们的审美观,尽量满足其要求,以获得理想的效果。

2.2适应需要型 因为自我的容颜缺点,引起恋爱、升学、求职的失败,故而通过美容实现对方需要的美。这类型患者的愿望和不切实际的要求要及时疏导与患者达成一个美的共同认识。术者有义务和责任尽最大努力恢复其功能和协调,使之成为体态完美的人。

2.3参与型 自身要求美容的心理不强烈,但看到别人术后效果好,或者经别人劝告而参与的,这类患者应保证修复的成功,让患者满意。

2.4欲望过高型 客观上没有美容的必要,如有些人他本来已有一微黄,有光泽的健美牙齿,但他们却认为牙齿越白越好,要求做牙齿漂白等,对这类型患者应做好解释工作不应进行手术。

3 应用审美意识使口腔医学更加完美

3.1在口腔颌面外科的修复中,要根据颌面部的解剖和美学要求,合理地选择手术切口部位,精巧地切开与缝合,选择最佳的手术时机,使口腔颌面部的疾患得到很好的修复,维护患者的美和健康。口腔内科的修复既要治疗疾病的同时,还要使牙齿更完美,如注意不要因充填材料而使前牙变色,后牙的充填也要美观实用。在口腔修复中运用美学规律指导设计制作,使修复体既符合解剖形态,又能体现形态美和艺术美。

3.2口腔修复美学中应注意的几个问题

3.2.1义齿的选择以及形态的排列 选择义齿的重点在于区别义齿的形状和排列,能在年龄和性别方面体现患者的特点,要注意形美、应遵守法律。总结得出男性的特点是以毅力和力量为主的表现形式,是一种"阳刚之气", 女人的优雅和温柔,是"阴柔之美。"一般年轻女性选择圆钝、贝壳形人造牙冠,按照平均角度,圆弧状各个角度的平衡,对称布置,易与女性的特征和性格相联系。特别是年轻的成年人男性患者,人工牙齿需要明确的标准,尤其是在切牙中的平衡安排,把侧切牙转向内侧,尖牙向外转,覆盖范围较小的侧切牙,中切牙突出,突出男性的刚强性格。

而老年患者,应该体现其沧桑的形态,在排列人工牙和选择人工牙形态方面要注意以下几点:人工牙切端发生磨损,颈端是尖型的,暴露牙根部,邻面以面接触,需借助调磨以及修改等工序以达到美观的效果。

3.2.2人造牙的颜色 天然牙具有好的色泽,分为浅白、浅黄和淡黄色;选择完成制作假牙或牙烤瓷冠,应与天然牙色线、牙邻牙或皮肤的颜色搭配。医生认为环境周围颜色的口比色的影响应该如患者的口红、面妆、毛巾的颜色、医患服装、诊室墙壁的颜色以及有色光源等,均可能会影响比色精度,使修复身体失去真实的感受。烤瓷牙制作过程中,由于种种原因,特别是由于瓷的厚度不够做成的烤瓷冠,缺乏足够的水平,牙体冠、颈、活力切割边缘不容易区别,这些应在生产过程中避免,生产的烤瓷冠应该模仿同名牙齿表面的不规则性发育沟、窝和自然磨损,在灯光的照射下,形成漫反射入射光产生光泽,从视觉上更可能产生与天然齿的类似的感觉。

3.2.3牙齿修复的和谐之美 如何让牙修复前后达到和谐之美。和谐之美是指对称分布应包括平衡、对比色、协调的形态与和谐的比例。因此,前牙修复需求之间的关系,实现与邻牙色泽均匀的一致,并符合比例协调的要求。中切牙,侧切牙,在大小选择是有区别的,侧切牙最小,中切牙最大,下颌牙比上颌牙小,虽然他们,但整体布局和大小应该没有差异,混合整齐寻求和谐之美。排列应与上下颌弓关系相呼应,在牙弓弧线上进行排列,前牙具有合适的覆盖关系,无论从唇面观或面观,前牙的排列曲线不是处于呆板的直线状态。

一个美丽的微笑,上颌的4个切牙切缘构成的曲线应和下唇缘线基本吻合,而下唇缘线的弧度会因年龄的增长和面部表情肌肉张力的下降而逐渐减小,即年轻人的下唇缘线弯曲程度较老年人大,老年人的下唇缘线已经趋于平直状态,所以应使中切牙与侧切牙和平 面相 差的距离(一般为1mm)进行患者年龄特征的判断。Richarde EoLombardi等主张:中切牙凸显年龄,侧切牙凸显性别,尖牙凸显性格。

参考文献:

[1]孙少宣. 口腔医学美学教学中若干问题的探讨[J]. 中华医学美学美容杂志, 2003,9(6):363-364.

[2]孙少宣,唐丽丽,王光护.美学在牙医学中的地位和功能[J].中华医学美学美容杂志, 2000,6(5):261.

[3]曲晓娟,刘铁玉,张丽君. 口腔医学美学课程的设置探索与研究[J]. 中华医学美学美容杂志, 2001,7(4):207-208.

[4]Yoshikai T, Yonemitsu N, Ishimarn J, et al. Pleomorphic adenoma of the salivary glands: correlation between Gallium-67 uptake and histopathological components[J]. J Nucl Med, 1998, 39:537-541.

一、审美教育对口腔医学生的重要性

(一)提高口腔医学生的审美和创造美的能力

口腔医学生需要具备丰富的色彩学、美学等相关知识,并能够将其运用到口腔治疗中。口腔医学生需要利用审美能力对口腔进行美的创造,从而治疗疾病,同时重塑患者容貌。口腔医学生的审美能力与专业技术决定了患者形象是否美观。通过对口腔医学生进行审美教育,使其具备美术造型能力,进而创造美。

(二)提高口腔医学生对容貌、空间的把握能力

对口腔医学生进行美术造型训练,提高学生对空间感和物体结构、质感的把握能力,通过大量训练,将手与眼统一并提升至一定高度。为提升口腔医学生对器官的空间把握能力,可对人物面部进行写生或是解剖,进而提高口腔医学生的动手和观察能力。

(三)提高口腔医学生的审美实践能力

1.色彩的重要性人们对于色彩有着天生的辨别能力,这种能力要强于对外形的辨别。色彩能够影响人们的情绪和感觉,进而引起不同的生理反应。因此,把握好色彩对口腔医学生来说,是十分重要的。例如修复义齿时需要对义齿进行比色,参考患者脸色、唇色以及光源,设计适当的义齿颜色。

2.义齿修复与个性化修饰医师对于色彩的把握很大程度上影响了义齿的美观程度。口腔医学生应了解色彩原理和相关基础知识,并对配色有一定了解。在进行色彩训练时,加强训练学生对于色彩的辨识和搭配,为了避免学习枯燥,可将色彩运用至绘画。

(四)提高口腔医学生的人文素质和专业修养

良好的审美教育可以提高口腔医学生的人文素质,并且以此提高学生的艺术思维,培养学生专业修养,将自身的美学理念融入专业知识,促进全面发展。

二、口腔医学生审美教育现状及内容

(一)口腔材料美学教育

以往选择口腔材料时,只是考虑材料的机械强度与相容性是否达标,但是,近些年,口腔材料是否符合美学标准已经成为了选择材料时必需考虑的因素,这是口腔美学的一大进步。过去常用的金属冠桥已经被树脂和陶瓷材料所取代,原因在于较强的金属色泽在口腔中过于突兀,远不如陶瓷材料美观,而且陶瓷、树脂的性能优于金属材料。

(二)口腔色彩美学教育

由于计算机光电测色技术的发展与进步,使得口腔色彩美学得到了更好的发展,利用计算机调色、配色,将色彩数值化,消除了人眼误差,提高了配色技术。另外,利用计算机测色,可研究出各种影响因素对口腔材料色泽的影响。

(三)颜面美学教育

正畸治疗是改善面部软组织的重要治疗方法,但是以往的治疗只是注重矫正错咬合,却少有人关注对面部容貌的影响。目前,研究人员对正畸治疗的作用进行改观,不仅要矫正牙列,还应矫正面部异常。

(四)牙周病审美治疗

我国对牙周病的审美治疗已经获得了一定的成效。牙周病包括牙龈增生、牙龈暴露过多、高笑线等,都会在一定程度上影响容貌,可通过切除牙龈、修复生理冠等手术治疗牙周病,从而有效改善面部美观程度。对于青年人的牙周炎,可配合正畸治疗、咬合调整,进行牙周手术,进而解决牙列不齐、咬合紊乱等问题,提高口腔美观性,同时治愈疾病。对于成年人的牙周炎,可配合牙周夹板进行常规治疗,从而固定牙齿,恢复牙列。

三、提高口腔医学生审美教育的具体措施

(一)充实教育内容

在进行课堂教育时,应选择丰富、优秀的教材,并以此为载体,制定相关教学计划,并充分利用网络资源丰富课程,使教师有所教,学生有所学。

(二)提高教师审美素质

教师在审美教育中发挥着重要作用,因此,只有提高教师自身的审美素质,才能提高口腔医学的审美教育。这就对进行审美教育的教师提出了更高的要求,教师必需具备丰富的专业知识,在此基础上还应具备一定的美学知识以及审美 经验 。将口腔学与美学相融合,提高自身的口腔审美素质,才能为学生带来更好的教育。

(三)加强学生审美兴趣

在对学生进行审美教育前,首先应激发学生对口腔美学的学习产生兴趣,然后鼓励学生 发散思维 ,使用美学理念去看待专业知识。在讲授专业知识时,应融合入美学知识,并同时讲解医学与美学的基础知识,有利于学生对知识的理解与掌握。另外,还应培训学生的审美技能,通过实践提高学生发现、创造美的能力。

四、小结

综上所述,审美教育在口腔医学教育中占据着重要地位,不仅可以提高学生的审美能力和空间把握能力,还能提高学生创造美的能力。因此,口腔美学在我国的口腔教育中得到了发展与重视,学校应改善教材、丰富内容,并且提高教师的审美素质,进而加强口腔医学生的审美教育。

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学位论文>社会科学II辑幼儿园大班科学教育活动开展现状研究葛江宇幼儿科学教育作为幼儿园五大领域教育的重要组成部分,对幼儿的发展起着至关重要的作用。幼儿园科学教育活动的开展是培养幼儿一定的科学情感态度、掌握科学方法和获得科学知识的主要途径。科学教育活动开展的现状如何直接影响到幼儿科学教育的效果。本研究选取了大班集体性的科学教育活动为研究的切入点,具体从科学教育活动的目标、内容、实施方法和对幼儿评价四个方面现状的调查分析,发现科学教育活动中存在的问题,并加以改善,以提高大班科学教育活动的质量。本研究以保定市三所省级示范幼儿园14个大班作为研究对象,利用观察法、问卷调查法,分别从科学教育活动的目标,教育内容、实施方法和对幼儿的评价四个部分分析科学教育活动的实施现状。通过对大班科学教育活动的非参与式的观察为本研究提供了丰富的案例;通过整理收集到的教案,获得很多的信息,填补笔者不能进行全部科学教育活动观察的缺陷;通过对幼儿教师的问卷调查,为本研究提供了真实客观的数据。本文针对大班科学教育活动中存在的问题,尝试提出提高科学教育活动质量的建议。增强教师自我发展意识,提高教师科学素;教师要科学的制定科学教育活动的目标;教师要科学的选择科学活动内容;教师要合理地使用科学教育的方法;提升教师的评价水平;幼儿园要加大对科学教育的支持力度。…… [关键词]:科学教育活动;目标;内容;方法;评价[文献类型]:硕士论文 [文献出处]:河北大学2017年 下载本文参考文献期刊 | 《纲要》颁布10年来幼儿园科学教育内容改革探析期刊 | 不同教龄段幼儿园教师专业发展现状的调查研究期刊 | 对当前幼儿园科学教育内容选择的几点建议论文 | 幼儿园科学教育的现状与对策研究论文 | 基于支架式教学的幼儿园科学教学活动设计研究论文 | 幼儿园科学教学活动现状研究论文 | 幼儿园科学领域课程实施研究共引文献期刊 | 学前儿童科学教育的5W1H分析期刊 | 幼儿园文化教育中人文精神的培养探析期刊 | 幼儿园教师倾听幼儿的现状分析论文 | 幼儿园科学教育中幼儿探究性学习策略的研究论文 | 幼儿教师科学素养培养研究论文 | 幼儿园大班科学教育活动开展现状研究论文 | 社会文化理论视角下汉语国际教育硕士课程实施的个案研究论文 | 基于生活哲学的幼儿园社会领域课程研究论文 | 幼儿园课程实施现状与特征的个案研究二级参考文献期刊 | 对当前幼儿园科学教育内容选择的几点建议期刊 | 幼儿科学活动中教师指导的特点与类型期刊 | 幼儿科学启蒙教育的基本原则与途径论文 | 幼儿园科学教育活动中幼儿学习品质的培养论文 | 科学探究活动对大班幼儿学习品质的实验研究论文 | 幼儿园专家型教师科学教育活动中的PCK研究相似文献期刊 | 论科学教育与人文教育的融合期刊 | 英国中学的科学教育论文 | 幼儿园科学教育内容的构建研究会议 | 我国科学教育专业发展的问题与对策搜索文献、工具书、图书、期刊

(四)课题研究的目标 课题研究的目标也就是课题最后要达到的具体目的,要解决哪些具体问题。相对于目的和指导思想而言,研究目标是比较具体的,不能笼统地讲,必须清楚地写出来。只有目标明确而具体,才能知道工作的具体方向是什么,才知道研究的重点是什么,思路就不会被各种因素所干扰。下面是《学科教学与素质教育》研究实验方案所写的课题研究目标:1、通过实验研究,总结出中小学各学科实施素质教育的特点和规律;2、提出在中小学学科教学中实施素质教育的意见;3、制定中小学各学科教育中实施素质教育的目标和评价方案;4、初步形成素质教育机制下的中小学学科教学基本理论;5、全面提高实验学校学生的素质,促进实验学校教育质量的大面积提高;6、促进实验学校教师素质的提高,造就高水平的科研队伍。 确定课题研究目标时,一方面要考虑课题本身的要求,另一方面要考虑课题组实际的工作条件与工作水平。 五、课题研究的基本内容 我们有了课题的研究目标,就要根据目标来确定我们这个课题具体要研究的内容,相对研究目标来说,研究内容要更具体、明确。并且一个目标可能要通过几方面的研究内容来实现,他们不一定是一一对应的关系。大家在确定研究内容的时候,往往考虑的不是很具体,写出来的研究内容特别笼统、模糊,把研究的目的、意义当作研究内容,这对我们整个课题研究十分不利。因此,我们要学会把课题进行分解,一点一点地去做。这里给大家举一个例子:广东拾九五”重点课题《初中语文活动课研究和实验》的研究方案指出,本课题研究的中心是,如何科学有序、切实有效的开展初中语文活动课。具体内容包括下列三个方面。 1、根据初中各年级学生的情况和语文教学要求,对初中各年级语文活动课对学生认知领域、情感领域和动作技能领域素质的发展进行详细的目标规定,从而建立初中语文活动类课程的目标体系。 2、根据初中各年级语文活动课目标和语文学科的特点,安排初中各年级语文活动课的内容,内容的安排力求充实、精当、有序,并初步形成一个相对完整的活动课内容体系。 3、根据初中各年级语文活动课目标内容和初中各年级学生的理特点,探索初中语文活动类课程的学习活动方式,确定活动类课程的教学时间、空间及程序,并在此基础上形成多种切实可行的可操作的语文活动教学模式。 六、课题研究的步骤 课题研究的步骤,也就是课题研究在时间和顺序上的安排。研究的步骤要充分考虑研究内容的相互关系和难易程度,一般情况下,都是从基础问题开始,分阶段进行,每个阶段从什么时间开始,至什么时间结束都要有规定。 七、课题研究的方法 教育研究的方法很多,包括历史研究法、调查研究法、实验研究法、比较研究法、理论研究法等。一个大的课题往往需要多种方法,小的课题可能主要是一种方法,但也要利用其它方法。 我们在应用各种方法时,一定要严格按照方法的要求,不能不三不四,凭经验、常识去做。比如,我们要通过调查了解情况,我们如何制订调查表,如何进行分析,不是随随便便发张表,搞一些百分数、平均数就行了。 八、课题研究的成果形式 课题研究的成果形式包括报告、论文、专著、软件、课件等多种形式。课题不同,研究成果的内容、形式也不一样,但不管形式是什么,课题研究必须有成果,否则,就是这个课题就没有完成。 九、课题研究的组织机构和人员分工 在方案中,要写出课题组长、副组长、课题组成员以及分工。课题组组长就是本课题的负责人。一个课题组应该包括三方面的人,一是有权之士,二是有识之士,三是有志之士。有权了课题就可以得到更多的支持,有识了课题质量、水平就会更高,有志了可以不怕辛苦,踏踏实实踏实实去干。课题组的分工必须是要分得明确合理,争取让每个人了解自己工作和责任,不能吃大锅饭。但是在分工的基础上,也要注意全体人员的合作,大家共同研究,共同商讨,克服研究过程中的各种困难和问题。 第三部分 开题报告的结构与写法 开题报告主要包括以下几个方面: (一)课题名称 (二)课题研究的目的、意义 (三)国内外研究现状、水平和发展趋势(四)课题研究的理论依据(五)课题主要研究内容、方法(六)研究工作的步骤(七)课题参加人员的组成和专长(八)现有基础(九)经费估算(三)国内外研究现状、水平和发展趋势就是本课题有没有人研究,研究达到什么水平、存在什么不足以及正在向什么方向发展等。开题报告写这些内容一方面可以论证本课题研究的地位和价值,另一方面也说明课题研究人员对本课题研究是否有较好的把握。我们进行任何科学研究,必须对该问题的研究现状有清醒的了解,这在第一部分已经谈到。 (五)课题研究的理论依据 我们现在进行的课题基本上都是应用研究和发展研究,这就要求我们的研究必须有一些基本的理论依据来保证研究的科学性。比如:我们要进行活动课实验研究,我们就必须以课程理论、学习心理理论、教育心理学理论为研究试验的理论依据。我们进行教学模式创新实验,就必须以教学理论、教育实验理论等为理论依据。 (七)课题参加人员的组成和专长 主要看参加人员的整体素质与水平,尤其是课题负责人的水平怎么样。如果参加人员和负责人既没有理论又没有实践经验,这个课题主无法很好地完成,也就无法批准立项。 (八)现有基础 主要是人员基础和物质基矗很多课题对人员和设备方面要求是比较高的,如果基本的研究条件都没有,这个课题同样不能立项。 (九)经费估算 就是课题在哪些方面要用钱,用多少钱,怎么管理等。记得采纳啊

研究现状是什么意思研究现状是什么意思国内外研究现状,即文献综述,要以查阅文献为前提,所查阅的文献应与研究问题相关,但又不能过于局限。与问题无关则流散无穷;过于局限又违背了学科交叉、渗透原则,使视野狭隘,思维窒息。所谓综述的“综”即综合,综合某一学科领域在一定时期内的研究概况;“述”更多的并不是叙述,而是评述与述评,即要有作者自己的独特见解。要注重分析研究,善于发现问题,突出选题在当前研究中的位置、优势及突破点;要摒弃偏见,不引用与导师及本人观点相悖的观点是一个明显的错误。综述的物件,除观点外,还可以是材料与方法等。国内外的研究现状述评是什么意思随着大学校园建设量成倍增长,有关大学校园的研究也日益升温。因为大学校园具有两种基本属性:建筑性和教育性。所以,对它的研究也多局限在建筑学、城市规划和高等教育三个学科领域。一、建筑及城市规划界对大学校园的研究我国的大学校园建设开始是以西方19世纪末、20世纪初的校园规划理论为指导原则的。建国以后,根据经验,结合国情,确立了以功能分割槽为核心准则的校园规划理论和规划指标体系,指导了我国现有的绝大多数大学的建设与发展。然而,那些曾被奉为经典的校园规划理论和规划指标体系都是建筑、规划界的学者站在自己学科视野中的阶段性经验总结,是相当不成熟的,至今,这些欠成熟的校园规划理论仍是我国大学校园规划建设的根本依据。在理论欠缺的情况下,建筑、城市规划领域对大学校园的研究只能是实践走在理论前面。随着近几年高教改革的深入,校园建设工程量比过去翻了几翻,建筑和城市规划界开始频繁关注大学校园建设的理论建构。2001和2002年在北京和台北分别举办了“海峡两岸‘大学的校园’研讨会”,在大陆和台湾的建筑规划界掀起了大学校园的学术热。与以往相比,两次会议的论文开始重视从历史发展的角度分析大学校园建设的历程,不再局限于校园工程的阶段性总结。一些建筑学者开始关注高等教育思想对校园建设的影响,只是他们的观点阐述不太系统,只能说是一种“散见”。如:《大学校园规划结构的研究》一文认为“大学校园形态与大学当时的办学理念、教学制度和内容是一致的”。如中世纪的大学主要职责是培养神职人员和为王室服务的人才,大学校园必须是封闭的,能够使学院排除外界各种影响,完全服从教会,校园生活充满清规戒律。因此,校园多附属于教堂或修道院,或者以宗教建筑为样本进行设计建设。19世纪工业革命后,美国高校将学术自由理想和为社会服务的办学宗旨相结合,创立了独特的高等教育模式,也创立了影响全世界的开放式校园形态。20世纪后期,教育体制走向多元化,校园形态也越来越多元。这种对教育思想和校园建设关系的描述,虽然稍稍打破了一点建筑界习惯性思维的限制,但依然停留在对高等教育理论浅层次的理解上,并没有阐明在大学校园形态演变中表现出的教育与建筑之间的互动关系。国内研究现状文献综述就是用资料,只不多有一个比较固定的格式。主要是,关于你的论文主题,国内外学者提出多点看法和主张。某某学者在某某文章中,就你的论文主题,提出看法认为如何如何都是这样的语句,写出来就ok了。需要大概七八篇文章的论述,最好是高阶的人物写的文章,发表在高阶期刊上的。知网搜寻文章,搜出来的文章,看看摘要就能写进综述里了,不用下载,中国知网,搜寻合适采纳啊不懂可以追问给你一个,见下方百度知道附件供参考手机可能看不到附件,得电脑上网才能看到例如张丽萍在其研究中指出:“培育企业员工的忠诚度应以人为本,有良好的领导团队,理想的企业发展前景,采用公平竞争、相应的激励机制为手段,使之贯穿于企业员工管理的各个方面,从而形成企业独特的员工管理机制”。其他更多的见附件哈国外研究现状(一)同类相关问题的研究1.问题一:他人研究成果的罗列——承担他人研究成果的“宣传员”。例如1:新课程标准明确指出:中学教育的一个十分重要的任务是培养和发展学生的逻辑思维能力。而人们思维活动的本质特点在于它不仅与感性认识互相联络著,而且与语言互相联络著,即思维的概括必需借助于语言来实现的。任何思想的产生和发展都与语言有着不可分割的联络,数学思维也不例外。数学是研究现实世界的空间形式和数量关系的科学。数学源于现实,寓于现实,并且用于现实,但又高于现实,这就使数学完全脱离了具体的事实,仅考虑形式的数量关系和空间形式,决定了数学学习是一个逐步掌握数学语言,建构数学思维的过程,从而成为学生学习的各门学科中最为抽象、最为概括的学科。由于数学既是演绎科学,又是归纳科学;既是理论科学,又是实验科学,数学思维具有“实验、猜测、想象、直觉、灵感”等特点,因此学生有效学习数学的难度较其它学科更大。教学实践也表明,虽然经过许多努力,还是有相当一部分学生存在不同程度的数学学习困难问题,究其原因,除了数学学科的特征以外,还与他们掌握数学语言的水平息息相关。学生智力发展的诊断研究表明,学生的数学思维结构的特点及掌握数学语言的水平,是其智力发展和接受能力的重要指标。数学语言发展水平低的学生,课堂上对数学语言资讯的敏感性差,思维转换慢,从而造成知识接受质差量少。同时,数学语言发展水平低的学生的数学理解力也差,理解问题时常发生困难和错误。丰富学生数学语言系统,提高学生的数学语言水平,对提高数学学习的有效性,有着重要的现实意义。(选自“初中生数学语言能力培养的实践研究”课题)例如2:一个国家要增强参与国际竞争的综合国力,必须要提高国民素质。社会发展客观地要求每个社会成员具有健全的价值观和健康负责任的生活态度,具有创造意识和创新能力,善于发现和探究;具有参与社会实践的能力,善于和他人共同生活、工作;具有社会现任感和生态伦理意识,能够与周围环境和谐相处。在这种背景下,各国基础教育改革不断更新课程内容,加强学科知识与学生经验、当代社会发展的内在关联;强调以学习者的经验、社会需要和问题为核心进行课程的整合,有效地培养和发展学生解决问题的能力和综合实践能力,转变学生的学习方式和生活方式。被誉为当代教育思想发展中一个里程碑的《学会生存——教育世界的今天和明天》一书,鲜明地提出了基础教育“为了生存”和“学会生存”这一主题;面向21世纪的“德洛尔报告”则更明确提出:“学会认知”、“学会做事”、“学会共同生活”、“学会生存”是教育的四个重要支柱。更重要的是,基础教育被视为“走向生活的通行证”。基础教育关照生活世界,回归生活,注重生活的教育意义和教育对学生生活方式的建构,成为世界基础教育改革的一个基本特征。然而多少年来,我国的基础教育忘却了学生的生活世界,远离了学生的生活世界,导致了学生对人生与社会自主思考的忽视,导致课堂教学缺乏生命的活力,导致教育丧失生活意义。总之,与人的“生活世界”分离的教育难以体现教育全部的生活意义和生命价值,无法给予学生“走向生活的通行证”。因此,回归生活世界,是当前基础教育改革与重建的根本依据。理论依据语文是基础教育中的一门重要学科,古今中外,许多著名的教育家都深刻的意识到语文联络生活的重要意义。刘国正先生曾提出:“语文训练联络生活则生动活泼,脱离生活则死气沉沉。具体地说,读(包括听)是通过语文认识生活和学习怎样生活;脱离生活,读就变成无意义的活动,吸收和鉴赏都失去辨别优劣美恶的基本标准。写(包括说),是运用语文反映生活,表述自己的见解,并服务于生活;脱离生活,写就变成无源之水,技巧就变成无所附丽的文字游戏。而与生活相结合,读有嚼头,写有源头,全域性皆活。至于思想教育,那更是只有与生活和思想相结合才能奏效。”“语文教学与生活结合有两个方面:一方面,语文教学固然应以课堂为主要场所,但立足课堂,还要看到其它各科、校园、家庭、社会,充分调动并利用广阔天地中有利于语文教学的因素。另一方面,语文教学不能脱离生活,脱离生活就会变得枯燥乏味和空洞无物;而结合了生活,就有丰富的内容,就会牵动学生的心灵,就注进了充实的活力。”顾黄初先生在《语文教学要贴近生活》一文中指出:“语文是在生活的广阔天地里频繁运用的重要工具,要教学生掌握好语文工具,我们的思想要向广阔的生活审视。”他同时强调“语文教学的改革,关键在贴近生活。”王尚文说:“语文是一门得天独厚的课程,因为它本身提供了贴近学生生活的最大可能,提供了实现他们作为一个人的生命活动、心灵活动的最大可能。把本来是生活中作为实现生命活动、心灵活动手段的读、写、听、说,与语文教学作为教学手段的读、写、听、说融而为一,让学生在语文教学的读、写、听、说活动中实现成长,实现完美的自我。我们应当而且必须使两者合流,我们也能够使两者合流。”美国教育家华特也指出:“语文的外延与生活的外延相等”。基于以上情况,根据《九年义务教育语文课程标准》所提出的“语文课程的目标是全面提高学生的语文综合素质”的要求,以及二期课改的核心理论——美国心理学家加德纳的多元智慧学说的观点,我们将教育与生活紧密相连,致力于培养学生适应生活需要的、整合的、可持续发展的语文素养,充分发展学生的多元智慧,积极开展了语文生活化教学策略的研究。对策:对比分析,阐述他人研究结论对自己开展课题的启示,依据等;或发现他人研究未解决的问题。2.问题二:“研究表明”成为口头禅,多是自己的想法或是常识性道理。但为了增加可信度,冠以“研究表明”或“多数研究表明”。对策:规范的应该“某某研究表明”或注释3、问题三:填补空白或“国内外很少有人研究”例如:…………..目前见之于书报的一些研究性课题,基本上采用独立性课题,比如浙江瑞安中学“以创新为核心的学校课程建设的理论与实践的研究”、江苏戚墅堰铁路中学《陶潜诗文价值历史变化》、我市大同中学“知识论的探索”七宝中学“开放型主题活动课程”、华师大二附中“小课题研究”等等。日本、法国的一些学校也都是这种方式。至于采用完全融合式课程形态,从有关资料显示:美国有部分学校进行过尝试和实践,国内少见,见到的基本附属于综合研究或其他研究,未作为独立的研究课题。(选自“高中语文单元拓展型研究型学习试验研究”课题)对策:谨慎陈述(二)外文文献研究问题问题一:国外大量研究表明,给人感觉自己对国外教育发展动态非常了解,但是在参考文献中没有1篇是有关文章。对策:只要是有价值的课题,且我们未能很好解决或你尝试不同的解决方法都是可以进行研究。没必要用洋人壮胆。满意请采纳。隐喻研究现状两千多年以前,隐喻作为修辞格式就为世人所知。在西方,亚里士多德在其著作《诗学》和《修辞学》中就对隐喻进行了系统地研究,并确立了其后两千年西方修辞学界隐喻研究的基本线索。如今,国内外的人们对隐喻展开了大量的研究,近几年来国内的相关论文已达到了好几百篇。传统的隐喻理论只是局限于对隐喻现象本身的研究,没有将隐喻放在人类认知、思维和交际活动这一更大的背景之下进行考察,所以不能全面解释隐喻的机制和实质问题。而当代的隐喻认知理论则认为隐喻不仅是一种语言修辞现象,而是人类认识世界的一种基本的、普遍的认知方式,可以用于解释人们概念的形成、思维的过程、认知的发展、行为的依据等等。通过对相关统计资料的分析,我们发现从研究趋势上看,国内隐喻研究呈明显上升趋势;从研究内容上看,国内研究主要集中在国外研究成果的介绍与隐喻理论研究两个方面;从研究角度上看,90%的国内研究主要从认知角度开展,说明认知科学已成为隐喻研究的主视角;而且隐喻研究已经开始由单一的英语向其他语种扩充套件。因此,隐喻研究在我国还刚刚起步,未来的隐喻研究无论从广度上还是深度上都有很大的发展空间。国外ERP研究现状ERP在国外应该是使用得比较广泛,这个与他们的基础设施比较健全,配合度比较高是有很大的关系的。但是在国内,因为国内设施基础还有待健全,尽管使用得也比较广泛,但是由于结果不是很理想,因此很多的专案在进行到一半的时候就可能背离原来的目标或者安于现状。制造行业中,采购,生产和物流,如果是根据订单来生产的企业,排产会比较困难些,主要还是看订单的规则性和生产瓶颈,这方面解决了,还要看供应商的状况和物流状况,前者直接影响到生产,后者直接影响到销售,进而反作用订单。如果是先行排产的企业,那这方面的压力会小很多,压力主要集中在销售。“研究”是什么意思?研究①钻研;探求事物的性质、规律等:凡事须得研究,才会明白|研究人类学。②考虑;商讨:这个方案领导正在研究|请大家来研究问题。研究是指为获取并理解新的科学或技术知识而进行的独创性的有计划调查。研究是要有所得跨国公司内部贸易研究现状国外研究现状正在整理,到时候给你发离线,嘿嘿嘿嘿=3=戏曲的研究现状是现状研究吧^_^这要看哪个剧种的你要是写戏曲的研究成果和状况哪也得细分一下是哪方面的啊安与现状是什么意思?应该是安于现状吧。对现在的生活和工作环境等比较满意,没有向更高目标迈进的想法与做法。应该是一个略带贬义色彩的词。

生物材料研究现状论文

生物医用高分子材料摘要:简述了对功能高分子材料的认识,功能高分子材料的特征和功能高分子材料的分类,接着重点写生物医用高分子的发展前景和趋势,对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。关键词:功能高分子材料,生物医用高分子材料。功能高分子材料功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料,或具体地指在原有力学性能的基础上,还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料是上世纪60年代发展起来的新兴领域,是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来,功能高分子材料的年增长率一般都在10%以上,其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50%所谓功能性高分子材料,一般是指具有某种特别的功能或者是能在某种特殊环境下使用的高分子材料,但这是相对于一般用途的通用高分子材料而言。这一定义只是一个概括,不一定很确切,较多的人认为所谓功能性高分子材料是指具有物质能量和信息的传递、转换和贮存作用的高分子材料及其复合材料。如有光电、热电、压电、声电、化学转换等功能的一些高分子化合物。可以看出,这是一类范围相当大、用途相当广、品种相当多,而又是在生活、生产活动中经常遇见的一类高分子材料。 功能高分子材料按照功能特性通常可分成以下几类:(1)分离材料和化学功能材料;(2)电磁功能高分子材料;(3)光功能高分子材料;(4)生物医用高分子材料。 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支,它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。随着时代的发展,在医学领域中越来越迫切地需要开发出能应用于医疗的各种新型材料,经多年的研究已发现有多种高分子化合物可以符合医用要求,我们也把它归属于功能性高分子材料。 一般归纳起来医用高分子材料应符合下列要求: 1、化学稳定性好,在人体接触部分不能发生影响而变化; 2、组织相容性好,在人体内不发生炎症和排异反应; 3、不会致癌变; 4、耐生物老化,在人体内材料长期性能无变化; 5、耐煮沸,灭菌、药液消毒等处理方法; 6、材料来源广、易于加工成型。 经多年研究,能较好符合上述要求的高分子化合物主要有两大类,一类是有机硅化合物,第二类是有机氟化物,最主要的两种产品是硅橡胶和聚四氟乙烯,例如美国GE公司开发了一批主要是有机硅方面的用于医学领域的功能高分子化合物。 生物医用高分子材料的现状和发展趋势生物医用高分子材料是以医用为目的,用于和活体组织接触,具有诊断、治疗或替换机体中组织、器官或增进其功能的高分子材料,即biomedical polymeric materials ,生物医用高分子材料是在高分子材料科学不断向医学和生命科学渗透,高分子材料广泛应用于医学领域的过程中,逐渐发展起来的一类生物材料,它已形成一门介于现代医学和高分子科学之间的边缘科学。在功能高分子材料领域, 生物医用高分子材料可谓异军突起, 目前已成为发展最快的一个重要分支。生物医用高分子材料的发展经历了三个阶段,第一阶段始于1937 年,其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料, 如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953 年, 其标志是医用级有机硅橡胶的出现, 随后又发展了聚羟基乙酸酯缝合线以及四种聚(醚- 氨) 酯心血管材料, 从此进入了以分子工程研究为基础的发展时期。该阶段的特点是在分子水平上对合成高分子的组成、配方和工艺进行优化设计, 有目的地开发所需要的高分子材料。目前的研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料,这标志着生物医用高分子材料的发展进入了第三个阶段。其特点是这种材料一般由活体组织和人工材料有机结合而成, 在分子设计上以促进周围组织细胞生长为预想功能, 其关键在于诱使配合基和组织细胞表面的特殊位点发生作用以提高组织细胞的分裂和生长速度在国外,生物医用高分子材料研究已有50多年的历史,早在1947 年美国已发表了展望性论文。 随后,美国、日本、欧洲等工业发达国家不断有文章报道,有些并已在临床上得到应用。 我国研究历史较短,上世纪70年代开始进行人工器官的研制,并有部分器官进入临床应用。1980 年成立了中国生物医疗工程学会,并于1982 年又成立了中国医学工程学会人工脏器及生物材料专业委员会,使得生物医学器材获得进一步发展. 生物医用高分子材料作为一门边缘科学,融合了高分子化学和物理、高分子材料工艺学、药理学、病理学、解剖学和临床医学等方面的知识,还涉及许多工程学问题。生物医用高分子材料的发展,对于战胜危害人类的疾病,保障人民身体健康,探索人类生命奥秘具有重大意义。1 生物医用高分子材料的基本要求及生物相容性对于生物医用高分子材料来说,除了要有医疗功能外,还必须强调安全性,即不仅要治病,而且对人体健康无害。 当然,对生物医用高分子材料的要求也不是一律不变的,可因其使用环境或功能的不同而异,如外用医疗材料与肌体接触时间短,要求可稍低,而与血液直接接触,或体内使用的材料则要求较高。2 生物医用高分子材料的种类及发展生物医用高分子材料按性质可分为非降解和可生物降解两大类。非生物降解的生物医用高分子包括:聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等,其在生理环境中能长期保持稳定,不发生降解、交联或物理磨损等,并具有良好的力学性能。可生物降解的生物医用高分子材料则包括胶原、脂肪族聚酯、聚氨基酸、聚己内酯等,这些材料能在生理环境中发生结构性破坏,且降解产物能通过正常的新陈代谢被基体吸收或排出体外。非降解和可生物降解生物医用高分子材料在生物医学领域各具有自己独特的发展地位,然而,随着生物医学和材料科学的发展,人们对生物医用高分子材料提出了更高的要求,可生物降解生物医用高分子材料越来越得到人们的亲睐。因此,在这里主要讨论可生物降解医用高分子材料的种类。根据来源来划分,可生物降解医用高分子材料可分为天然可生物降解和合成可生物降解两大类。3 生物医用高分子材料的应用及展望生物技术将是21世纪最有前途的技术, 生物医用高分子材料将在其中扮演重要角色, 其性能将不断提高, 应用领域也将进一步拓宽。生物医用高分子材料应用主要有以下几个方面:(1)与血液接触的高分子材料。与血液接触的高分子材料是指用来制造人工血管、人工心脏血囊、人工心瓣膜、人工肺等的生物医用材料, 要求这种材料要有良好的抗凝血性、抗细菌粘附性, 即在材料表面不产生血栓、不引起血小板变形, 不发生以生物材料为中心的感染。此外, 还要求它具有与人体血管相似的弹性和延展性以及良好的耐疲劳性等。(2)组织工程用高分子材料。组织工程学是近十年来新兴的一门交叉学科,它是应用工程学和生命科学的原理和方法来了解正常和病理的哺乳类组织的结构- 功能关系, 以及研制生物代用品以恢复、维持或改善其功能的一门科学。细胞大规模培养技术的日臻成熟和生物相容性材料的开发与研究, 使得创造由活细胞和生物相容性材料组成的人造生物组织或器官成为可能。(3)药用高分子材料。与低分子药物相比,药用高分子具有低毒、高效、缓释、长效、可定点释放等优点。根据药用高分子结构与制剂的形式, 药用高分子可分为三类: a. 具有药理活性的高分子药物,它们本身具有药理作用,断链后即失去药性, 是真正意义上的高分子药物。b.低分子药物的高分子化。低分子药物在体内新陈代谢速度快, 半衰期短, 体内浓度降低快, 从而影响疗效, 故需大剂量频繁进药, 而过高的药剂浓度又会加重副作用, 此外, 低分子药物也缺乏进入人体部位的选择性。将低分子药物与高分子结合的方法有吸附、共聚、嵌段和接枝等。C.药用高分子微胶囊,即将细微的药粒用高分子膜包覆起来形成微小的胶囊,其作用有:延缓、控制释放药物, 提高疗效; 掩蔽药物的毒性、刺激性和苦味等不良性质, 减小对人体的刺激; 使药物与空气隔离, 防止药物在存放过程中的氧化、吸潮等不良反应, 增加贮存的稳定性。(4)医药包装用高分子材料。用于药物包装的高分子材料正逐年增加,包装药物的高分子材料大体上可分为软、硬两种类型。硬型材料如聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等, 由于其强度高、透明性好、尺寸稳定、气密性好,常用来代替玻璃容器和金属容器, 制造饮片和胶囊等固体制剂的包装。新型聚酯聚萘二甲酸乙二醇酯除具有优异的力学性能及阻隔性能外, 还有较强的耐紫外线性, 可用于口服液、糖浆等的热封装。软型材料如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氯乙烯及乙烯- 醋酸乙烯共聚物等, 常加工成复合薄膜, 主要用来包装固体冲剂、片剂等药物。而半硬质聚氯乙烯片材则被用作片剂、胶囊的铝塑泡罩包装的泡罩材料。至于药膏、洗剂、酊剂等外用药液的包装, 则用耐腐蚀性极强且综合性能优良的聚四氟乙烯来担任。(5)隐形眼镜是最常见的眼科用高分子材料制品。对这类材料的基本要求是: ①具有优良的光学性质, 折光率与角膜相接近;②良好的润湿性和透氧性; ③生物惰性, 即耐降解且不与接触面发生化学反应; ④有一定的力学强度, 易于精加工及抗污渍沉淀等。常用的隐形眼镜材料有聚甲基丙烯酸β-羟乙酯, 聚甲基丙烯酸β- 羟乙酯- N - 乙烯吡咯烷酮, 聚甲基丙烯酸β- 羟乙酯- 甲基丙烯酸戊酯, 聚甲基丙烯酸甘油酯- N - 乙烯吡咯烷酮等。浙江工业大学的邬润德等研究的聚钛硅氧烷化合物, 由于在聚合体系中加入了钛烷氧化物交联剂,使材料的致密性增加, 减少了固化收缩, 制备了一种优良的隐形眼镜材料。此外, 发生病变的角膜和晶状体也可用人工角膜和人工晶状体替代。人工角膜可用硅橡胶、聚甲基丙烯酸酯类或聚酯等薄膜制备。人工晶状体的主体材料可用聚甲基丙烯酸酯类, 其起固定作用的附加爪状细枝可用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯的共聚物或甲基丙烯酸环己酯和甲基丙烯酸丁酯的共聚物等。(6)医用粘合剂与缝合线。生物医用粘合剂是指将组织粘合起来的组织粘合剂, 它们除了应具备一般软组织植入物所应有的条件外, 还应满足下列要求: ①在活体能承受的条件下固化, 使组织粘合; ②能迅速聚合而没有过量的热和毒副产物产生; ③在创伤愈合时粘合剂可被吸收而不干扰正常的愈合过程。常用的粘合剂有α- 氰基丙烯酸烷基酯类, 甲基丙烯酸甲酯- 苯乙烯共聚物及亚甲基丙二酸甲基烯丙基酯等。手术用缝合线可分为非吸收型和可吸收型两大类。非吸收类包括天然纤维(如蚕丝、木棉、麻及马毛等) 和合成纤维(如PET、PA、PP、PE 单丝、PTFE 及PU 等) 。可吸收类包括天然高分子材料(如羊肠线、骨胶原、纤维蛋白等) 和合成高分子材料(如聚乙烯醇、聚羟乙基丁酸酯、聚乳酸、聚氨基酸及聚羟基乙酸等) 。其中, 由聚乳酸和聚羟基乙酸或两者的共聚物制成的缝合线因性能优越而倍受关注。这种缝合线强度可靠, 对创口缝合能力强, 又可生物降解而被肌体吸收, 是一种理想的医用缝合线。(7)医疗器件用高分子材料。高分子材料制的医疗器件有一次性医疗用品 (注射器、输液器、检查器具、护理用具、麻醉及手术室用具等) 、血袋、尿袋及矫形材料等。一次性医疗用品多采用常见高分子材料如聚丙烯和聚4-甲基- 1 - 戊烯制造。血袋一般由软PVC 或LDPE 制成。由PU 制的绷带固化速度快, 质轻层薄, 不易使皮肤发炎, 可取代传统的固定材料———石膏用于骨折固定。硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚酸酐及聚乙烯醇等都是性能良好的矫形材料,已广泛用于假肢制造及整形外科等领域。医用高分子材料的发展方向主要包括:(1)可生物降解医用高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到高度重视, 无论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材料, 都将得到巨大的发展。(2)1906 年En rililich 首次提出药物选择性地分布于病变部位以降低其对正常组织的毒副作用, 使病变组织的药物浓度增大, 从而提高药物利用率这一靶向给药的概念。此后一个世纪以来, 靶向药物的载体材料一直吸引了医药工作者的兴趣。其中高分子纳米粒子以其特有的优点是近年来国内外一个极为重要的研究热点。(3)任何一种材料都是通过其表面与环境介质相接触的, 因此材料的开发与应用必然涉及其表面问题的研究。一般高分子材料的表面对外界响应性较弱, 但有些高分子表面的结构形态会因外界条件(如pH、温度、应力、光及电场等) 的改变在极短时间内发生相应的变化, 从而造成表面性质的改变, 此乃智能高分子表面。因此设计这类智能表面将是生物医用高分子材料发展的一个重要方面。(4)随着科学的发展,由高分子材料制成的人工脏器正在从体外使用型向内植型发展,为满足医用功能性、生物相容性的要求,把酶和生物细胞固定在合成高分子材料上,从而制成各种脏器,将使生物医用高分子材料发展前景越来越广阔。(5)通常,在组织工程的应用中,高分子材料支架要负载上生长因子,以促进组织在生物体内的再生,另一方面,把特殊的粘附因子,如粘连蛋白结合到支架上,可使聚合物表面能够促进对某种细胞的粘附,而排斥其它种类的细胞,即支架对细胞进行有选择的粘附。为了使生长因子和粘附因子能够结合到可降解高分子材料上,就需要对材料进行表面改性,而有时表面改性很困难, 因此,可利用与天然聚合物杂化的方法来达到上述目的, 同时由于这些材料有良好的机械性能,又可以弥补天然聚合物强度不高、稳定性差的缺点。可见,生物杂化材料在这方面的表现是相当突出的, 必将成为医用生物高分子材料发展的一个主要趋势。 给我分吧,我找得苦。

生物材料学作为生命科学和材料科学的前沿性交叉学科,更是优先发展的重点。生物功能材料专业正是根据社会发展的需要,特别是生物医学工程、组织工程和药物释放等交叉学科技术的迅速发展对专业人才的迫切需求而设立的 。生物医用材料的分类生物材料应用广泛,品种很多,有不同的分类方法。通常是按材料属性分为:合成高分子材料(聚氨醋、聚醋、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他医用合成塑料和橡胶等)、天然高分子材料(如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖等)、金属与合金材料(如钦金属及其合金等)、无机材料(生物活性陶瓷,羟基磷灰石等)、复合材料(碳纤维/聚合物、玻璃纤维/聚合物等)。根据材料的用途,这些材料又可以分为生物惰性(bioinert)、生物活性(bioactive)或生物降解(biodegradable)材料。这些材料通过长期植入、短期植入、表面修复分别用于硬组织和软组织修复与替换。生物医用材料由于直接用于人体或与人体健康密切相关,对其使用有严格要求。首先,生物医用材料应具有良好的血液相容性和组织相容性。其次,要求耐生物老化。即对长期植入的材料,其生物稳定性要好;对于暂时植入的材料,耍求在确定时间内降解为可被人体吸收或代谢的无毒单体或片断。还要求物理和力学性质稳定、易于加工成型、价格适当。便于消毒灭茵、无毒无热源、不致癌不致畸也是必须考虑的。对于不同用途的材料,其要求各有侧重。 常用的医学生物材料 一、医用硅橡胶 医用硅橡胶(silicone rubber)是美容外科中应用较广的生物材料(组织代用品).它是高分子有机化合物聚硅酮的一种橡胶样固体形态,又称二甲基硅氧烷。 二、人工骨 随着生物医学和材料的发展,各种人工制备的生物材料植入骨内替代骨移植,临床应用效果好.这些人工合成或提取的植入材料生物相容性好,对骨形成具有明显的诱导作用,被泛称为人工骨(artificial bone)。 一般而言,临床医学对生物医学材料有以下基本的要求:无毒性,不致癌,不致畸,不引起人体细胞的突变和组织细胞的反应;与人体组织相容性好,不引起中毒、溶血凝血、发热和过敏等现象;化学性质稳定,抗体液、血液及酶的作用;具有与天然组织相适应的物理机械特性;针对不同的使用目的具有特定的功能。物质属性分类根据物质属性,生物医学材料大致可以分为以下几种: 1、生物医学金属材料(biomedical metallic materials)医用金属材料是作为生物医学材料的金属或合金,具有很高的机械强度和抗疲劳特性,是临床应用最广泛的承力植入材料,主要有钻合金(co-cr-ni)、钛合金(ti-6a1-4v)和不锈钢的人工关节和人工骨。镍钛形状记忆合金具有形状记忆的智能特性,能够用于矫形外科、心血管外科。 2、生物医学高分子材料(biomedical polymer)生物医学高分子材料有天然的和合成的两种,发展得最快的是合成高分子医用材料。通过分子设计,可以获得很多具有良好物理机械性和生物相容性的生物材料。其中软性材料常用来作为人体软组织如血管、食道和指关节等的代用品;合成的硬材料可以用来作人工硬脑膜、笼架球形的人工心脏瓣膜的球形阀等;液态的合成材料如室温硫化硅橡胶可以用来作注入式组织修补材料。 3、生物医学无机非金属材料或生物陶瓷(biomedical ceramics)生物陶瓷这类医用材料化学性质稳定,具有良好的生物相容性。生物陶瓷主要包括两类。(1)惰性生物陶瓷(如氧化铝、医用碳素材料等)。这类材料具有较高的强度,耐磨性能良好,分子中的键力较强。(2)生物活性陶瓷(如羟基磷灰石和生物活性玻璃等),这类材料具有能在生理环境中逐步降解和吸收,或与生物机体形成稳定的化学键结合的特性,因而具有极为广阔的发展前景。 4、生物医学复合材料(biomedical composites)生物医学复合材料是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料,主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造。其中钻合金和聚乙烯组织的假体常用作关节材料;碳-钛合成材料是临床应用良好的人工股骨头;高分子材料与生物高分子(如酶、抗源、抗体和激素等)结合可以作为生物传感器。 5、生物医学衍生材料(biomedical derived materials)生物衍生材料是经过特殊处理的天然生物组织形成的生物医学材料,经过处理的生物衍生材料是无生物活力的材料,但是由于具有类似天然组织的构型和功能,在人体组织的修复和替换中具有重要作用,主要用作皮肤掩膜、血液透析膜、人工心脏瓣膜等。编辑本段应用广泛,增长迅速生物医学材料应用广泛,仅高分子材料,全世界在医学上应用的就有90多个品种、1800余种制品,西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%~20%的速度增长。随着现代科学技术的发展尤其是生物技术的重大突破,生物材料的应用将更加广泛。表1列举了生物医用材料的一些典型应用,其应用之广泛可见一斑。编辑本段生物医学材料发展的主要动力生物医学材料得以迅猛发展的主要动力来自人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。人口老龄化进程的加速和人类对健康与长寿的追求,激发了对生物材料的需求。作为世界人口最多的国家,中国已进入老龄化国家行列,生物材料的市场潜力将更加巨大。 生活节奏的加快、活动空间的扩展和饮食结构的变化等因素,使创伤成为一个严重的社会问题。我国创伤住院年增长率达7.2%,高居住院人数第2位。美国1998年用于骨骼-肌肉系统损伤患者的治疗费高达1280亿美元,仅骨缺损患者就达123万,其中80%需用生物医学材料治疗。在全球,心脑血管疾病、各种癌症、艾滋病、糖尿病、老年痴呆症等发病率逐年增加,急需用于诊断、治疗和修复的生物材料。 随着生物技术的发展,不同学科的科学家进行了广泛合作,从而使制造具有完全生物功能的人工器官展示出美好的前景。人体组织和器宫的修复,将从简单的利用器械机械固定发展到再生和重建有生命的人体组织和器宫;从短寿命的组织和器官的修复发展至永久性的修复和替换。这一医学革命(特别是外科学),对生命利学和材料等相关学科的发展提出了诸多需求,对生物医学材料的发展产生了重要的促进作用。发展我国生物医学材料的建议生物医用材料学生物医用材料是材料科学与工程的重要分支,其最大特点是学科交叉广泛、应用潜力巨大、挑战性强。随着新材料、新技术、新应用的不断涌现,吸引了许多科学家投人这一领域的研究,成为当今材料学研究最活跃的领域之一。在我国,生物医学材料的研究虽然取得一些令人瞩目的成果,但整体水平不高,跟踪研究多,源头创新少。在产业化方面,生物医学材料及其制品占世界市场的份额不足2%,主要依靠进口,产品技术结构和水平基本上处于初级阶段。结合我国国情和学科发展趋势,按照"有所为,有所不为,重点突破"的原则,我们建议,应在五个方面开展重点研究。 一是生物结构和生物功能的设计和构建原理研究。着重研究具有诱导组织再生的骨、软骨及肌腱等基底材料和框架结构的设计及其仿生装配; 二是表面/界面过程-材料与机体之间的相互作用机制研究。从细胞和分子水平深入研究材料与特定细胞、组织之间的表面/界面作用,揭示影响生物相容性的因素及本质。 三是生物导向性及生物活性物质的控释机理研究。研究可自控或靶向释放蛋白、基因等特异性生物活性物质的材料的设计以及生物导向性原理;用于组织细胞和基因治疗的半渗透聚合物膜的设计、自装配及特异性细胞密封技术; 四是生物降解/吸收的调控机制研究。研究生物降解/吸收材料的分子结构和生物环境对其降解的影响、降解/吸收速度的调控、降解/吸收及代谢机制,以及降解产物对机体的影响。其目标是为组织工程化人工器官生物材料及药物控释材料的自成、改性方法提供理论基础,实现材料参与生命过程和构建生命组织的目的。 五是材料的制备方法学和质量控制体系研究。主要研究生物医用材料及修复体的计算机辅助设计; 通过上述研究的开展,将使我国生物材料的研究水平有较大提高,为我国生物医用材料科学及其产业的发展奠定坚实的基础。编辑本段意义生物医用材料为挽救生命和提高人民健康水平做出了重大贡献,当前正面临重大突破。我国加入 WTO后,生物医用材料产业将面临更大的挑战和更多的机遇,生物材料科学工作者任重而道远。我们相信,在国家的大力支持下,跨部门、跨学科通力合作,通过走自力更生与技术引进相结合的发展之路,在生物材料组织工程化、分子设计、仿生模拟、智能化药物控释等方面重点投人,生物医用材料必将为全面提高人们的生活水乎,造福人类做出更大的贡献。

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论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成

石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料,因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性,引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9],这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.

另一方面,PANI作为典型的导电高分子之一,由于合成容易,环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料,由于纳米效应不但能提高材料固有性能,并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容,其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而,当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能,为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性,人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].

作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO,化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能,但也在一定程度上钝化了PANI [13],另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.

基于以上分析,首先使PANI和GO相互分散和组装,借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料,以期获得高性能的超级电容器电极材料.

1实验部分

1.1原材料

苯胺(AR, 国药集团),经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS, AR, 湖南汇虹试剂);草酸(OX, AR, 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, AR, 天津市光复精细化工研究所).

1.2PANIF的制备

PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14],制备过程如下:把250 mL去离子水加入三口烧瓶后,依次加入1.82 g CTAB,0.63 g 草酸以及0.9 mL苯胺,在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后,往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液,同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性,随后30 ℃真空干燥24 h. 1.3GO的制备

采用Hummers法制备GO,具体过程如下:向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目),加入5 g硝酸钠固体,搅拌下加入220 mL浓硫酸,10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾,在冰水浴下搅拌120 min,再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min,然后向瓶中滴加460 mL去离子水,同时将水浴温度升至95 ℃,保持95 ℃搅拌60 min,再向瓶中快速滴加720 mL去离子水,10 min后加入80 mL双氧水,过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中,加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸,趁热抽滤,随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min,得氧化石墨烯溶液.

1.4PANIF/rGO复合材料制备

按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的6.8 mg/mL 的GO溶液混合,使混合液总体积为30 mL, GO在混合液中的最终浓度为0.5 mg/ mL,磁力搅拌10 min后,将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应,在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出,用去离子水洗涤产物直至洗液无色后,于60 ℃真空干燥24 h,待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5,10以及15,相应命名为PAGO5,PAGO10和PAGO15,对应的PANIF质量为75 mg,150 mg和225 mg.

1.5仪器与表征

用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后,用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.

电极制备和电化学性能测试:将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液,将其均匀地涂在不锈钢集流体上,在10 MPa压力下压片,之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中,使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂片(Pt)作为对电极,在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试,电势窗为-0.2~0.8V.

比电容计算依据充放电曲线,按式(1)[15]计算:

Cs=iΔtΔVm.(1)

式中:i代表电流,A;Δt代表放电时间,s;ΔV代表电势窗,V;m代表活性物质质量,g.

2结果与讨论

2.1形貌表征

图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后,从低倍的SEM(图1(c))可以看出,PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合,且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知:成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.

2.2FTIR分析

图2为PANIF,GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1,1 500 cm-1,1 305 cm-1,1 144 cm-1,829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰,它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图,在3 390 cm-1, 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H,C=O键振动,1 550~1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16],可以看出,GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图,与GO,PANIF谱图比较, 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现,这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO,另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.

2.4电化学性能分析

图4为样品的CV曲线,其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图,可以看出,4个样品均出现明显的氧化还原峰,这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变,表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线,由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加,在扫描速率为1 mV/s时,PAGO10电极的比电容为521.2 F/g.

图5为PANI,PAGO5,PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图,由图可知:4种样品均有明显的氧化还原平台,这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线,借助式(1),计算了4种样品在不同电流密度下的比电容,结果如图5(b)所示,很明显,相同电流密度下PAGO10比电容最大,当电流密度为1 A/g时,其比电容为517 F/g,这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为0.5 A/g时,比电容分别为 261和495 F/g)[18-19], 而PANIF比电容最小,仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右,这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时,紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚,增加了电极/电解质接触面积,从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径,对样品进行了交流阻抗测试,图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知:在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区,电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5

值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区,直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制,并且PAGO5所展现的直线斜率最大,说明其电容行为最接近理想电容,即频响特性最好,这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.

氧化还原反应的发生,导致PANIF具有十分高的赝电容,但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩,导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此,对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示,PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后,电容保持率为77%,而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为54.3%,这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外,rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接,降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩,使得链段不容易脱落或者断裂,从而PAGO10具有出色的循环稳定性.

3结论

采用自组装的方法,经水热反应,制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现,rGO与PANIF紧密连接;而且,当PANIF与GO质量比为10∶1时,复合材料展现了最佳的电化学性能,当电流密度为1和10 A/g时,其比电容分别为517, 356 F/g.从上可知:合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能,从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.

浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用

1 概述

随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及,我国水泥工业得到飞速发展,2012年,水泥总产量达21.8亿吨,占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代,镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能,而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1],并取得了良好的使用效果,但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合,形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫,碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质:R2(Cr,S)O4。水泥窑在正常运转中,其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸,飘落在厂区及周边环境中,造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中,废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时,窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害,据有关专家论证,Cr6+腐蚀皮肤,使人易患上大骨病,进而致癌。因此,镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。

发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范,其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍,执行也是最严格的,具体内容如表1所示:

我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88,对地面水中Cr6+含量进行明确规定,如表2所示:

这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大,特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵,因此,水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。

2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制

2.1 研制思路

目前,用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性,但是抗热震性差,抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性,但是挂窑皮性差[3,4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料,结构韧性好,抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强,具有良好的挂窑皮性能,在烧成带能有效延长使用寿命,是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。

2.2 试验与研究

2.2.1 铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物,化学分子式为FeAl2O4,其中含58.66%A12O3和41.34%FeO。铁铝尖晶石为立方体结构,二价阳离子占据四面体位置,三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为4.39g/cm3,莫氏硬度为7.5。要形成铁铝尖晶石,必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内,才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石,而在FeO稳定存在的区域以外的条件下,铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石,而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示:

为了得到高质量的合成铁铝尖晶石,我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导,经过大量试验,掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术,为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯,在保证“FeO”稳定存在的气氛下,经高温烧成,制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示:

2.2.2 原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验,结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求,我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料,并加入特殊添加剂来强化制品的性能,研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度,采用四级配料,经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3,产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。

2.2.3 铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出:随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势,这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果,铁铝尖晶石的加入量在10%时,制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出:以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。

2.3 产品的性能

2.3.1 结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中,同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒,与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石,这一活化效应使制品在烧成或使用过程中,内部形成大量的微裂纹,重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行,使得MgO-FeAl2O4耐

火材料在整个高温使用过程中,可以形成大量的微裂纹,这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。

2.3.2 强度高。从制品显微结构可以看出:制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶,结构非常均匀致密,晶粒发育良好,颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接,结合良好,明显的提高了砖的密度和高温强度。

2.3.3 具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中,制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物,该矿物具有一定的粘度,可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面,形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块,用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4,压制成Φ30×10mm圆饼,把圆饼放在两个样块中间,放入电炉内加热,温度升到1500℃,保温3小时,冷却后测其抗折强度,二者基本相同。由此可见,新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。

2.4 产品的应用

新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来,通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用,寿命周期均达到12个月以上,受到用户认可。

3 结论

绿色建材的概念和意义摘要: 绿色材料的概念是在1988年第一届国际材料科学研究会上首次提出。1992年国际学术界给绿色材料定义为:在原料采取、产品制造、应用过程和使用以后的再生循环利用等环节中对地球环境负荷最小和对人类身体健康无害的材料。关键词: 绿色建材 建筑材料1-1 绿色建材的概念绿色材料的概念是在1988年第一届国际材料科学研究会上首次提出。1992年国际学术界给绿色材料定义为:在原料采取、产品制造、应用过程和使用以后的再生循环利用等环节中对地球环境负荷最小和对人类身体健康无害的材料。70年代末一些工业发达国家的科技工作者就己着手研究建筑材料对室内空气质量的影响及对人体健的危害性,并进行了全面系统的基础研究。到了90年代对绿色建材的发展、研究和应用更加重视,思路逐渐明确,制定出一些有机挥发物散发量的试验方法,并推行低散发量标志认证,同时积极鼓励开发生产绿色建材新产品和建造健康住宅。我国环境污染程度处在世界前列,首都北京的污染程度又处在世界十大严重污染城市之列。我国在1992年发布的\"中国21世纪议程\"中把保护环境、发展绿色产品作为可持续发展战略的重要内容。国家环保总局正在抓环境标志产品及认证工作。目前,住宅室内装修热方兴未艾,人们除了讲究装修格局、色调、材质、做工和价格外,更关注所用装修材料对人体健康有无危害。近一段时期一些报刊、电视等新闻媒体时有报导入住新装修的房主发生人身伤害事故。对某些装修材料的危害性也有说法,如花岗石衰变会产生氡气,人长期处在高浓度的氡气环境中会有致癌的危险;木材类复合板的生产,多用脲醛树脂、酚醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂为胶粘剂,在使用过程会释放出游离甲醛,它可以使蛋白质发生硬化,人长时间接触高浓度甲醛气体会导致癌症的产生;涂料所用成膜助剂主要是毒性较大的乙二醇单乙醚、乙二醇丁醚,二乙二醇和苯甲醇等;油性涂料中的氯化物溶液或芳香类碳氢化合物以及塑料制品中使用的铅类热稳定剂等对人体都有很大的危害性等等。这些说法一方面提高了人们选材的环保意识,提醒厂家生产中少用有害物质,另一方面也使百姓在选用装修材料时不知所措,因此,已经到了为绿色建材建立正确概念的时候了。然而,对人体健康的直接影响仅是绿色建材内涵的一个方面,而作为绿色建材的发展战略,应从原料采集、产品的制造、应用过程和使用后的再生循环利用等四个方面进行全面系统的考察,方能界定是否称得上绿色建材。众所周知,环境问题已成为人类发展必须面对的严峻课题。人类不断开采地球上的资源后,地球上的资源必然越来越少,为了人类文明的延续,也为了地球生物的生存,人类必须改变观念,改变对待自然的态度,由一味向自然索取转变为珍惜资源,爱护环境,与自然和谐相处。人类在积极地寻找新资源的同时,目前最紧迫的应是考虑合理配置地球上的现有资源和再生循环利用问题,走既能满足当代社会发展的需求又不致危害未来社会的发展,做到发展与环境的统一,眼前与长远的结合。1-2 绿色建材的定义与基本特征1、绿色建材的定义1992年,国际学术界明确提出绿色材料的定义:绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料,亦称之为“环境调和材料”。建材工业是国民经济非常重要的基础性产业。是天然资源和能源资源消耗最高、破坏土地资源最多、对大气污染最为严重的行业之一。绿色建材又称生态建材、环保建材和健康建材等。绿色建材是指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料。2、绿色建材的分类在制造和使用总过程中,对地球环境负荷相对最小的材料称为\"环境材料\"或\"绿色材料\";而有益于环境健康的材料称为\"保健环境材料\"或\"环保型材料\".然而,环保型建材在国际上却仍处于研究阶段。传统天然材料及大多数人造新材料均属于\"绿色建材\"的范畴。\"健康材料\"的概念系指具有特定的环保功能和有益于健康功能的材料,可具有空气净化、抗菌、防霉功能或电化学效应、红外幅射效应、超声和电场效应等。\"绿色建材\"主要针对地球环境负荷,而\"保健材料\"是指直接与健康有关的居室内小环境,也有人把二者总称为\"生态环境材料\".\"生态环境\"是指气、水、地球环境及光和热等自然条件之外,微生物、动植物等与人类有关的一切环境。因此,把\"生态环境材料\"分为如下几种:(1)气环境材料-净化空气材料(2)水环境材料-净化水材料(3)地环境材料-改良土地、利用废渣(4)循环材料-零排放废气、废水和废渣(5)保健环境材料1)空气净化建材2)饮水净化材料3)保健抗菌材料4)健康功能材料3、绿色建材的基本特征绿色建材与传统建材相比可归纳以下五个方面的基本特征:1、其生产所用原料尽可能少用天然资源,大量使用尾矿、废渣、垃圾、废液等废弃物。2、采用低能耗制造工艺和无污染环境的生产技术。3、在产品配制或生产过程中,不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物;产品中不得含有汞及其化合物;不得用铅、镉、铬等种金属及其化合物的颜料和添加剂。4、产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨,即产品不仅不损害人体健康,而应有益于人体健康,产品具有多功能化,如抗菌、灭菌、防霉、除臭、隔热、阻燃、防火、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。5、产品可循环或回收再利用,无污染环境的废弃物。绿色建材满足可持续发展的需要,做到了发展与环境的统一,现代与长远的结合。既满足现代人的需要,安居乐业,健康长寿,又不损害后代人对环境、资源的更大需求。总之,建材工业的发展、绿色化进程,不但关系到建材工业目前的发展问题,还关系到能否和国际市场接轨问题,关系到国计民生能否可持续发展的大事,关系到我国人民生活质量的大事,关系到功在当代,造福千秋的大事。因此要以战略的眼光、时代的紧迫感和历史责任感努力促进各种绿色建材的发展,以绿色建材建造健康-安全-舒适-美观的建筑和室内环境,造福于社会,造福于人民。1-3 发展绿色建材的意义本世纪七十年代以来,臭氧层破坏、温室效应、酸雨等系列全球性环境问题的日益加剧,人们已逐步认识到保护我们赖以生存的地球环境已不再只是政府、民间团体、科研机构的事情,每个人都应以自己的行动来直接参与环境保护工作。作为建筑材料而言,在生产、使用过程中,一方面消耗大量的能源,产生大量的粉尘和有害气体,污染大气和环境,另一方面,使用中会挥发出有害气体,对长期居住的人来说,会对健康产生影响。鼓励和倡导生产、使用绿色建材,对保护环境,改善人民的居住质量,作到可持续的经济发展是至关重要的。据资料介绍,自然界中每年大约有400-500亿吨的 CO2被绿色植物的光合作用所消耗,同时每年动植物呼吸、微生物的分解及燃烧等,又把数量相当的CO2释放到大气中去,所以千百年来大气中的CO2含量基本保持不变,长期稳定在0.03%这个水平上。但近一个世纪以来,随着现代工业和运输业迅猛发展,大量化学燃料被燃烧,数以百万吨的CO2释放到大气中去,严重干扰了大气中的CO2循环的动态平衡。据联合国政府间气候变化委员会(IPCC)的报告,大气中CO2的浓度已经从1800年的280PPm,上升到1995年的364PPm,增长了30%.目前正以每年1.8PPm的速度继续增加,预测新世纪时为600PPm以上,这将给地球大气的变化带来严重后果。为了解决温室效应,降低CO2排放量并回收排放的CO2,因而提出了许多治理CO2方法。例如:(1)节省能源,减少化石燃料的燃烧;(2)开发氢能、原子能等无污染的能源;(3)CO2的分离、吸附和再利用;(4)CO2的化学和生物法固定;(5)海洋固定;(6)地下或海洋中储存等。在以上这些方法中,虽然用化学、物理方法可以回收CO2,如气体吸收或膜分离技术等。问题是回收后如何处理,即如何把它变成其它无害甚至有用的物质。另外把回收的CO2送入大海或废弃的天然井中,不但所需费用昂贵,而且储存在海洋里的CO2还不知道对地下水资源会产生什么样的影响。据日本Ounma的估计,不论是采用太阳能发电、CO2的分离和海洋储存,还是种植物等各种方法处理,每吨CO2要花掉3-4万日元。所以,用以上方法处理CO2问题,目前从技术上和经济上都很难达到降低CO2排放量和有效利用的水平。我国每年排放CO2量为23亿吨,12亿人口和居室小环境中CO2排放量为6亿吨,占总排放量的1/4左右。除了CO2以外,更为严重的是燃烧和机动车排放的NO2和SO2等气体不仅对人体有害而且可产生酸雨及光化学烟雾。谈到空气污染,人们往往只意识到大环境中的大气污染,却对居室内空气污染认识不足,其实,居室内的污染对人体的侵害更为直接。这种小环境是大环境的组成部分,它与人们朝夕相伴,与健康息息相关。居室内污染物质有化学物质、放射物质、细菌等生物性物质。据美国环保局对各类建筑物室内空气连续五年的监测结果表明,迄今已在室内空气中发现有数千种化学物质,其中某些有毒化学物质含量比室外绿化区多20倍,已对人体健康造成威胁。新建筑物完工的的前6个月空气中有毒物质含量比室外完工后有害物质含量高100倍。因而致使许多人患上\"厌恶建筑物综合症\",即眼鼻不适、头痛、疲劳、恶心和其它一些不适症状,甚至致癌。因此,解决小环境污染、保护人类健康环境成为我们刻不容缓的责任。仅供参考,请自借鉴。希望对您有帮助。

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中国材料科学石墨烯研究现状论文

未来发展是很有前途的,集多种优良性能于一身,应用潜力很大,是引领高科技的超级材料;突破石墨烯的技术研发,加快石墨烯的产业进程。

石墨烯产业规模持续扩大,下游领域不断拓宽,多地企业密集投建石墨烯制备和应用项目,并借助并购重组打通上下游各环节,提高自身产能,整合产业资源,优化提升石墨烯产业能级。

1、2020年中国石墨烯行业发展现状分析:行业发展势头良好,市场规模持续扩大

中国石墨烯行业正处于市场导入期,产品尚未成熟,行业利润率较低,但市场规模持续扩大。2015年到2018年,我国石墨烯产业处于高速发展期。据中国经济信息社数据统计,2015年石墨烯市场规模仅为6亿元,2018年我国石墨烯产业规模约为111亿元,复合增长率高达117%。

在高速发展后,从2019年开始石墨烯行业进入快速平稳发展期,增速有所降低。《2020年中国石墨烯产业发展形势展望》中估算2019年中国石墨烯规模将达到120亿元,考虑到疫情的影响,前瞻测算2020年石墨烯市场增速将有所下降,石墨烯市场规模达到126亿元。

2、中国石墨烯行业细分产品分析:下游涉及行业众多,石墨烯应用领域广泛

石墨烯下游行业众多,主要应用于以下五个领域:

一是光电产品领域,以其非常好的透光性、导电性和可弯曲性,在触摸屏、可穿戴设备、OLED、太阳能等领域中发挥作用。

二是能源技术领域,主要依赖于石墨烯超高的比表面积、超轻的重量和非常好的导电性。

三是功能复合材料,通过将石墨烯加入各种塑形基体,能够制备出具有很好导电、导热、可加工、耐损伤的特殊材料。

四是微电子器件,未来的石墨烯半导体、石墨烯集成电路、THz器件等领域,需要利用石墨烯独特的性质来发挥。

五是生物医药和传感器领域,石墨烯对单分子的响应能力、承载抗体后的分子输运能力都是其他传感器不能实现的。

3、中国石墨烯行业产能分析:龙头公司产能持续扩增加,中小企业生产能力有待提高

2018年以来,石墨烯粉体和薄膜的生产规模进一步扩大。粉体方面,常州第六元素、青岛昊鑫、宁波墨西等多家企业已拥有国内领先的石墨烯粉体生产线。薄膜方面,长沙暖宇新材料科技公司年产量100万平方米的石墨烯膜生产线已开建,预计建成后将成为国内第二大石墨烯膜生产线。

——石墨烯粉体

石墨烯粉体材料制备工艺类化工属性,将以添加剂的形式提升传统产品性能。以粉体应用为主的行业包括防腐涂料、锂电池、超级电容、导热塑料、消费电子散热片等。石墨烯粉体将主要以添加剂的形式与传统产品混合,结合石墨烯特殊的物理化学特性生产具备更多功能、更高性能的新产品。

石墨烯粉体多掺杂在其他材料中使用,比如导电剂、超级电容、特种涂料、高效催化剂等。目前中国规模以上企业石墨烯粉体的生产能力多在100吨左右。

——石墨烯薄膜

石墨烯薄膜可以应用在导热膜上,发挥其优异的导热性能,用于智能手机、平板电脑等设备的散热层;利用石墨烯的导电透光以及高度柔性,可以用来制作柔性显示屏、可穿戴设备等;石墨烯巨大的比表面积以及优异的电子传输性能,是的传感器领域成为石墨烯薄膜的一大目标市场;此外,石墨烯对硅的替代有望带来半导体领域颠覆性的革命,成为下一代集成电路、超级计算机的基础材料。

中国石墨烯薄膜的产能约超过650万平方米左右,主要集中在常州地区。

4、中国石墨烯行业未来发展趋势:扩产成为行业趋势

我国石墨烯产业化发展势头迅猛,各地企业积极投建石墨烯项目。随着石墨烯行业规模的不断扩大,下游应用的不断延伸,2018年以来,石墨烯龙头企业纷纷投资建立新的生产线,扩大产能,以实现规模化生产。

—— 更多数据可参考前瞻产业研究院《中国石墨烯行业深度市场调研与投资战略规划分析报告》

主要上市公司:贝特瑞(835185);方大炭素(600516);银基烯碳(400070);碳元科技(603133);沃特新材料(002886);常州二维碳素(833608)

本文核心数据:石墨烯行业企业营收额;石墨烯行业区域企业数量;石墨烯行业企业产能

行业概况

1、定义

石墨烯,是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。应用于物理、材料、电子信息、计算机等众多领域,具有较好的额导热性、光学特性和稳定性。石墨烯虽然从合成和证实存在到今天只有短短十几年的时间,但目前已经得到了较为广泛的应用。石墨烯层数可分为单层石墨层、少层石墨烯和多层石墨烯;按照功能化形式可以分为氧化石墨烯、氢化石墨烯、氟化石墨烯等;按照产品形态又可分为石墨烯粉体和石墨烯薄膜。

2、产业链剖析:下游应用较为广泛

石墨烯产业链的上游为石墨矿资源及生产设备;中游为石墨烯薄膜和石墨烯粉体制造;下游主要的应用以新能源、涂料、大健康、节能环保、化工新材料、电子信息等六大产业。

目前,我国石墨烯产业链的上游石墨烯矿产及设备公司有方大炭素、思泉新材和宝泰隆等;中游石墨烯粉体和薄膜的生产公司有常州二维碳素、第六元素和中泰化学等;下游应用领域众多,目前较为广泛的新能源领域的代表企业有贝特瑞新材料、东方碳素、南都电池和欣旺达等;涂料领域的代表性企业有墨睿科技和深创时代等;大健康领域代表性公司有烯旺科技和圣泉集团等;节能环保领域的代表性企业有正拓能源和驰飞等;化工新材料的代表性企业有新纶科技和华高烯暖等;电子信息领域的代表性企业包括远望谷和汉威电子等。

行业发展历程:行业处在突飞猛进阶段

石墨烯的理论研究始于1947年,迄今已有70余年的历史。但真正能够独立存在的二维石墨烯晶体则是出现在2004年,英国曼彻斯特大学天文物理学教授Andre K. Geim领导的研究小组利用微机械剥离方法首次获得了石墨烯,标志着这一新型材料的问世。中国国家自然科学基从2007年开始对石墨烯项目投资,促进了我国石墨烯产业的发展。2013年以来,石墨烯先后被列入“十二五”“十三五”规划中,政策的推动促使了我国一大批石墨烯企业的诞生,石墨烯生产开始走向批量化、规模化。2017年至今,石墨烯已经在锂电池、太阳能、散热材料、电缆LED等行业有了较为广泛的应用。

行业政策背景:“十四五”规划愈发重视石墨烯行业的发展

相比于国外政府较早进行政策扶持,我国直到2012年才由工信部发布《新材料产业“十二五”发展规划》,首次明确提出支持石墨烯新材料的发展。之后,我国先后出台《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》《国家创新驱动发展战略纲要》《新材料产业发展指南》《“十三五”材料领域科技创新专项规划》等文件,确立石墨烯在新时代我国制造业发展中的重要战略地位,鼓励在电化学储能、海洋工程、柔性电子器件、重大环保技术装备、汽车、航天航空行业等领域拓展石墨烯应用。2021年,国家发改委发布了《国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要》,提出大力支持发展新材料产业的重点任务。

行业发展现状

目前,石墨烯产品主要为石墨烯粉体和石墨烯薄膜。石墨烯粉体主要应用于防腐涂料、锂电池、超级电容、导热塑料、消费电子散热片等行业;石墨烯薄膜主要在导热膜、柔性显示、传感器、集成电器等行业有较为广泛的应用。

1、供给:石墨烯粉体和石墨烯薄膜已经实现大规模量产

目前中国大部分石墨烯行业代表性企业均已建立石墨烯产品生产线,其中,在明确公布产量数据的企业中,第六元素、凯纳股份、青岛昊鑫及先丰纳米的石墨烯相关产品产能均达到了千吨级别。此外,根据2021年11月12日举办的2021(第八届)中国国际石墨烯创新大会公布的数据,目前中国已成为石墨烯材料生产大国,石墨烯粉体产能达1.46万吨,石墨烯薄膜产能740万平米。

注:上述数据均来源于企业官网,部分企业官网数据未做更新。

2、需求:石墨烯需求不断增加,市场规模达百亿以上

2015年到2018年,我国石墨烯产业处于高速发展期。据中国经济信息社数据统计,2015年石墨烯市场规模仅为6亿元,2018年我国石墨烯产业规模约为111亿元,复合增长率高达117%。在高速发展后,从2019年开始石墨烯行业进入快速平稳发展期,增速有所降低,根据赛迪智库发布的《2020年中国石墨烯产业发展形势展望》估算,2019年中国石墨烯规模将达到120亿元;根据石墨烯联盟公布的数据,2020年国内石墨烯相关领域市场规模达140亿元。初步估测2021年中国石墨烯市场规模或达到157亿元。

3、专利情况:2020年石墨烯相关专利申请热度最高

根据智慧芽搜索结果,2015-2022年9月,我国石墨烯相关专利申请数量先增后降,2020年相关专利申请数量达到峰值33390项,2021年相关专利申请数量下降至30165项。此外,截至2022年9月的石墨烯相关专利中,发明申请类型的专利占比最多,达到了57%,其次为授权发明,占比为27%。

注:查询时间为2022年9月26日。

4、发展痛点:关键技术制约下游应用拓展

由于石墨烯从发现至今仅经历10余年时间,其发展仍处于较新的阶段,尽管石墨烯在规模化生产技术和 工艺装备等方面均取得重大进展,但其低成本规模化制备技术、下游应用技术、绿色制备技术等方面仍存在技术瓶颈,且产品普遍存在尺寸和层数不均匀、质量不稳定等问题,材料的各项性能指标远不及实验室水平,难以满足大规模工业化量产的需求,制约了石墨烯在下游应用领域的拓展。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国石墨烯行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

在材料学科上,要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,了解材料科学的发展前沿。下文是我为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容,欢迎大家阅读参考!

论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成

石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料,因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性,引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9],这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.

另一方面,PANI作为典型的导电高分子之一,由于合成容易,环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料,由于纳米效应不但能提高材料固有性能,并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容,其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而,当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能,为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性,人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].

作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO,化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能,但也在一定程度上钝化了PANI [13],另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.

基于以上分析,首先使PANI和GO相互分散和组装,借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料,以期获得高性能的超级电容器电极材料.

1实验部分

1.1原材料

苯胺(AR, 国药集团),经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS, AR, 湖南汇虹试剂);草酸(OX, AR, 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, AR, 天津市光复精细化工研究所).

1.2PANIF的制备

PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14],制备过程如下:把250 mL去离子水加入三口烧瓶后,依次加入1.82 g CTAB,0.63 g 草酸以及0.9 mL苯胺,在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后,往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液,同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性,随后30 ℃真空干燥24 h. 1.3GO的制备

采用Hummers法制备GO,具体过程如下:向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目),加入5 g硝酸钠固体,搅拌下加入220 mL浓硫酸,10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾,在冰水浴下搅拌120 min,再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min,然后向瓶中滴加460 mL去离子水,同时将水浴温度升至95 ℃,保持95 ℃搅拌60 min,再向瓶中快速滴加720 mL去离子水,10 min后加入80 mL双氧水,过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中,加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸,趁热抽滤,随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min,得氧化石墨烯溶液.

1.4PANIF/rGO复合材料制备

按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的6.8 mg/mL 的GO溶液混合,使混合液总体积为30 mL, GO在混合液中的最终浓度为0.5 mg/ mL,磁力搅拌10 min后,将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应,在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出,用去离子水洗涤产物直至洗液无色后,于60 ℃真空干燥24 h,待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5,10以及15,相应命名为PAGO5,PAGO10和PAGO15,对应的PANIF质量为75 mg,150 mg和225 mg.

1.5仪器与表征

用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后,用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.

电极制备和电化学性能测试:将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液,将其均匀地涂在不锈钢集流体上,在10 MPa压力下压片,之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中,使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂片(Pt)作为对电极,在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试,电势窗为-0.2~0.8V.

比电容计算依据充放电曲线,按式(1)[15]计算:

Cs=iΔtΔVm.(1)

式中:i代表电流,A;Δt代表放电时间,s;ΔV代表电势窗,V;m代表活性物质质量,g.

2结果与讨论

2.1形貌表征

图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后,从低倍的SEM(图1(c))可以看出,PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合,且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知:成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.

2.2FTIR分析

图2为PANIF,GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1,1 500 cm-1,1 305 cm-1,1 144 cm-1,829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰,它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图,在3 390 cm-1, 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H,C=O键振动,1 550~1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16],可以看出,GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图,与GO,PANIF谱图比较, 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现,这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO,另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.

2.4电化学性能分析

图4为样品的CV曲线,其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图,可以看出,4个样品均出现明显的氧化还原峰,这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变,表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线,由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加,在扫描速率为1 mV/s时,PAGO10电极的比电容为521.2 F/g.

图5为PANI,PAGO5,PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图,由图可知:4种样品均有明显的氧化还原平台,这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线,借助式(1),计算了4种样品在不同电流密度下的比电容,结果如图5(b)所示,很明显,相同电流密度下PAGO10比电容最大,当电流密度为1 A/g时,其比电容为517 F/g,这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为0.5 A/g时,比电容分别为 261和495 F/g)[18-19], 而PANIF比电容最小,仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右,这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时,紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚,增加了电极/电解质接触面积,从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径,对样品进行了交流阻抗测试,图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知:在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区,电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5

值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区,直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制,并且PAGO5所展现的直线斜率最大,说明其电容行为最接近理想电容,即频响特性最好,这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.

氧化还原反应的发生,导致PANIF具有十分高的赝电容,但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩,导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此,对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示,PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后,电容保持率为77%,而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为54.3%,这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外,rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接,降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩,使得链段不容易脱落或者断裂,从而PAGO10具有出色的循环稳定性.

3结论

采用自组装的方法,经水热反应,制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现,rGO与PANIF紧密连接;而且,当PANIF与GO质量比为10∶1时,复合材料展现了最佳的电化学性能,当电流密度为1和10 A/g时,其比电容分别为517, 356 F/g.从上可知:合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能,从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.

浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用

1 概述

随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及,我国水泥工业得到飞速发展,2012年,水泥总产量达21.8亿吨,占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代,镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能,而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1],并取得了良好的使用效果,但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合,形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫,碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质:R2(Cr,S)O4。水泥窑在正常运转中,其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸,飘落在厂区及周边环境中,造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中,废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时,窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害,据有关专家论证,Cr6+腐蚀皮肤,使人易患上大骨病,进而致癌。因此,镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。

发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范,其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍,执行也是最严格的,具体内容如表1所示:

我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88,对地面水中Cr6+含量进行明确规定,如表2所示:

这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大,特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵,因此,水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。

2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制

2.1 研制思路

目前,用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性,但是抗热震性差,抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性,但是挂窑皮性差[3,4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料,结构韧性好,抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强,具有良好的挂窑皮性能,在烧成带能有效延长使用寿命,是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。

2.2 试验与研究

2.2.1 铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物,化学分子式为FeAl2O4,其中含58.66%A12O3和41.34%FeO。铁铝尖晶石为立方体结构,二价阳离子占据四面体位置,三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为4.39g/cm3,莫氏硬度为7.5。要形成铁铝尖晶石,必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内,才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石,而在FeO稳定存在的区域以外的条件下,铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石,而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示:

为了得到高质量的合成铁铝尖晶石,我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导,经过大量试验,掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术,为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯,在保证“FeO”稳定存在的气氛下,经高温烧成,制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示:

2.2.2 原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验,结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求,我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料,并加入特殊添加剂来强化制品的性能,研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度,采用四级配料,经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3,产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。

2.2.3 铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出:随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势,这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果,铁铝尖晶石的加入量在10%时,制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出:以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。

2.3 产品的性能

2.3.1 结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中,同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒,与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石,这一活化效应使制品在烧成或使用过程中,内部形成大量的微裂纹,重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行,使得MgO-FeAl2O4耐

火材料在整个高温使用过程中,可以形成大量的微裂纹,这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。

2.3.2 强度高。从制品显微结构可以看出:制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶,结构非常均匀致密,晶粒发育良好,颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接,结合良好,明显的提高了砖的密度和高温强度。

2.3.3 具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中,制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物,该矿物具有一定的粘度,可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面,形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块,用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4,压制成Φ30×10mm圆饼,把圆饼放在两个样块中间,放入电炉内加热,温度升到1500℃,保温3小时,冷却后测其抗折强度,二者基本相同。由此可见,新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。

2.4 产品的应用

新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来,通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用,寿命周期均达到12个月以上,受到用户认可。

3 结论

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