新型材料论文范文

工程是科学和数学的某种应用，应用数学和自然科学概念、原理、实验技术等，探求新的工作原理和 方法 。下面是我为大家整理的工程类中级职称论文 范文 ，希望你们喜欢。工程类中级职称论文范文篇一：《试谈生物工程专业现状、存在的问题及对策》 摘要： 我国生物工程专业正式设立于1998年，它包含了原来的生物化工、微生物制药、生物化学工程、发酵工程等4个专业。自设立以来，发展迅速，全国办学点数从1997年的57个发展到2010年的284个，招生人数从1997年的约2250人达到2010年的30多万人，培养了大量的专业人才。随着科技发展，生物工程产业对从业人员的实验技能、工程问题解决能力和实践 经验 都提出更高层的要求，形成了高素质人才稀缺的局面。本文重点探讨目前生物工程专业的现状，分五个部分详细分析面临的问题，在此基础上提出专业改革的合理方案。 一、课程设置 多数生物工程专业是由原来分属于化工、轻工、医药等学科的生物化工、发酵工程、微生物制药等专业调整而来，部分是在师范、农林及其他综合性院校的生物学、生物技术专业的基础上成立的，各高校生物工程专业的教学背景和专业方向上存在较大差异，在学科定位、人才培养、课程体系等方面大相径庭，各有偏颇。如师范、农林及其他理科院校和部分综合性大学，背景偏理，工科基础薄弱，多存在重理轻工现象：专业课程如细胞生物学、分子生物学、遗传学等课程所占课时比例较大，工程类课程如生化反应工程、分离工程、生物工程设备等课程所占课时较少。而工科院校专业课程设置则相反，偏重于生化反应工程、生化分离工程等工科课程的教学，不重视生物学基础，大纲很少涉及细胞生物学等理论基础内容。这些致使各高校生物工程专业在课程体系上普遍存在上下游技术结合不够紧密、学研产环节薄弱甚至脱节的情况，影响了生物工程专业教学目标的实现和结合型人才的培养。 再有，现行课程体系中，基础类课程占据学生课程学习的3/4以上，致使专业课程的时间和空间严重受限，与人才培养的多元化目标背道而驰。此外，随着科技进步产生交叉学科、边缘学科，学科越分越细，内容庞杂，与此同时，新一轮的教改进一步缩减了理论教学课时，尤其专业课程学时，从而导致学科的新思想、新成果难以及时进入课堂，知识更新速度慢。 因此，迫切需要整改课程体系，切实推进课程建设的改革，全面分析专业的基础知识和实践部分，统一规划授课内容，通过每周的教师例会，将各课程体系中重复的环节适当删减，在保证学生知识体系完整的基础上，使课堂内容精简有致。 二、教材建设 许多学校都对教材选用严格管理，主干课程全部选用 教育 部“十一五”规划教材或面向21世纪课程教材。在教学过程中，存在下列问题①教材编写面面俱到：各教材为了强调它的理论性和系统性，知识点覆盖面不断加宽，例如生物化学教材从原来的十七个大章节增加到现在的四十大章节，内容增加一倍多，教师把握教材的难度明显加大。②知识点重复与漏洞现象并存：专业课程知识分割过细，没有从课程体系整体考虑，例如“氧化磷酸化与形成”这个知识点在主干专业课程中有七门课的任课教师都讲授、“代谢调控”有七门课重复讲授;而“包涵体”“热源”“蛋白质的修饰”等重要概念，却鲜有课程涉及。③工程实践类教材奇缺：如生物工厂设计，全国出版的教材只有“发酵工厂工艺设计”(1992年出版)和“生物工程设计概论”(原为发酵工厂工艺设计概论，1995年出版)，内容陈旧，不能反映学科发展动态和专业科技发展的趋势。 针对这种现象，高校在教材选择和授课内容上需要适应学科的发展动态，在教学大纲的编写环节明确学科教学内容，全面梳理专业知识点，并在此基础上编写适合专业特色的教材体系，避免教材间的过多重复，提升教学质量。 三、观念影响下的实践教学 受传统教育观念影响，我国各级教育历来重理论、轻实践。而工科的显著特点就在于其有很强的工程性、技术性、实践性，其忽视实践教学的后果会严重制约人才素质。欧美发达国家不但在工科本专科教育阶段有充分的实践教学环节，而且在这之后还必须接受几乎全部为实践技能训练的继续工程教育。而我国的生物工程专业普遍存在实践教学内容不足、执行困难的问题。 切实改变观念，提升对实践教学的重视程度，深刻理解实践教学对工程类学科的重要意义，在教学设置中增加实践教学的比例，是解决现有问题的必经之路。 四、实践 教学方法 和手段 实践教学方法和手段落后，也是影响实践教学质量的主要问题。原因有两个方面：一是传统教学模式中，涉及的实验多为演示性、验证性实验，学生的参与性、创新性得不到体现。二是教育经费的紧张与逐年扩大招生的现实矛盾使高校本科实验室硬件建设落实困难，教育手段、教学方式难以突破革新。 我院的专业实验安排为专业理论课程的附属部分， 实践中发现有几点明显不足：①实验时间短而分散;②实验内容及容量受到局限;③综合实践性差。实验多安排为一周两次，每次3～4学时，连贯性差，只能开设一些验证性或 经验性实验，无法实施设计性、创新性实验，严重影响了学生综合能力的培养。 改革实践教学模式和手段，增加综合性，设计类实验，不仅提高了学生们的动手能力，对其创新意识和科研能力的培养也不无裨益。另外，积极利用多媒体教学对学生感观的强烈刺激，录制实验步骤，形象演示，并增加学术 报告 丰富教学内容，都能够以新颖的方式提升教学质量。 五、校外 实习基地建设 受市场 经济的影响，很多企业担心学生短期的实践会影响到有序的正常生产，影响经济收益，拒接学生实习，校外实习走马观花，变成了“参观式”学习，学生无法接触一线生产，没有亲自动手实践机会，专业技能得不到训练。 另外，教师自 身的实践水平也是左右实践教学质量的关键因素。就生物工程专业来说，由于近年博士招生规模同比扩大，大量刚刚离开校门的年轻博士纷纷走上讲台，他们的成长背景决定了其在专业小领域具有比较深入的了解，但对学生多方面知识的渴求往往显得力不从心，指导学生动手能力训练时难免底气不足，影响学生的学习效果。 针对上述问题，一方面需要重视实习基地建设，设置学校自己的校内中试规模基地，另外，对师资队伍尤其是新进教员进行及时的实践培训也是提升实践教学水平的必要 措施 。 结语 综上，我们将继续研究分析国内外生物工程技术 发展的趋势，加强素质 教育，为全国生物技术领域的快速发展提供广泛的智力支持。 工程类中级职称论文范文篇二：《应用型高分子材料与工程专业人才培养模式探讨》 摘要：随着科学技术的迅猛发展，材料、能源和信息已被公认为科技发展的三大支柱。作为社会发展的物质基础，材料的发展水平已成为一个国家综合国力的主要标志之一。高分子材料与工程专业作为材料科学与工程学科下的分支学科，在过去20年的时间里得到了飞速发展。高分子材料应用的日趋普及，使得社会对高分子材料与工程专业的人才需求日益迫切。培养具有一定的实际操作能力，能以理论指导实践、应用于实践，服务于地方经济建设的高分子材料与工程专业技术人才是十分重要的责任。为了满足这一需求，高分子材料与工程专业应实施“强化基础，注重应用，突出创新”的人才培养模式，大力提高学生的科研创新应用能力。 一、社会发展急需工程应用型人才 人才培养模式涉及的一个重要问题是培养什么样的人。中国是世界上最大的高分子化纤生产国，化纤工业正在实现由“数量型”向“技术型”的战略转变，使化纤主要常规品种具备国际竞争能力，在一些重要高新技术纤维品种上取得产业化成果。 目前，我国高分子化纤材料工业随着数量的增加和规模的扩大正由数量型向效益型转变，行业发展的速度远远高于化纤人才的培养速度。据调研统计，化纤企业的专业人才数量不到职工总数的5%，有的甚至不到1%，存在专业人才严重匮乏的现象。同时还发现，由于化纤新技术、新设备、新产品的不断出现，企业原有的专业人才不能完全跟上行业的发展，急需更新人才。 二、应用型高分子材料与工程专业人才培养的基本原则 1.更新教学理念，明确培养目标。 面向未来的教学改革需要前瞻性的教学理念和现代化的教学思想。这些教学理念包括从重视知识传授向重视能力培养转变;从封闭式的学校教育模式向开放型的产、学、研相结合的教育模式转变;从标准化培养模式向个性化培养模式转变;从维持性学习向创新性学习转变[1，2]。 应用型高分子材料与工程专业的培养目标，是以市场需求和就业为导向，以课程建设为核心，以实践教学为重点，培养在高分子材料与工程专业领域具有丰富的理论知识，能在高分子材料的合成、改性和成型加工等领域从事科技开发、工艺设计及经营管理等方面工作，具有创新精神及实践能力的高素质创新型高级技术人才，更好地为地方经济建设服务。 2.重视能力培养，实施素质教育。 提高学生的综合素质可以通过选修课、专题讲座、 社会实践 ，以及在专业教育中融入人文精神、工程环境背景等多种形式，从而加强对学生思想道德素质、 文化 素质、业务素质、身心素质和获取知识、运用知识、创新知识的能力等方面的培养。 3.强化基础训练，拓宽专业口径。 强化基础、拓宽专业口径是培养学生适应能力的有效途径。强化基础，一是在基础理论和技能上进行面上拓宽，加强要求，使学生对基础知识掌握更牢固，知识结构更加合理;二是将专业基础课拓宽到新的专业目录的专业口径，为新专业的各个专业方向提供广阔的发展空间。拓宽专业口径，不是将专业课程的名称加以改变，而是将专业主干课程认真整合，构建新的专业课程体系。 4.优化课程体系，整合课程内容。 课程体系与教学内容是实现培养目标最直接的体现，是形成人才知识结构和能力的主要因素，是提高人才培养素质的核心，也是教学改革的重点[3]。要进行课程重组，减少课程内容重复，做好课程之间的衔接，逐步深入;建立大工程观念下的新型课程体系，重视各相关学科知识内容的融合、渗透和时间安排上的协调，做到课程综合化、系统化。 二、应用型高分子材料与工程专业人才培养模式的实施途径 1.实施“平台式”教学。 本着工程应用型人才培养要主动适应用人单位的实际需要，要面向基层、面向生产第一线的原则，在加强通识教育的基础上，强调提升学生的综合素质，强化学生的专业实践能力和动手能力的培养。新的教学模式设置了三个教学平台，即理论教学平台、实践教学平台、第二课堂素质教育平台，以达到学生适应社会、适应行业和充分发展个性空间的目的。 “理论教学平台”包括学科基础课程、专业知识能力课程、专业能力拓展课程，初步形成学院、学科、专业、职业兴趣四级理论课程体系;“实践教学平台”包括学科基础实验教学和模拟仿真企业生产的工程实践教学两部分;“第二课堂素质教育平台”则包括学院公共选修课、课外素质教育及社会实践三部分，作为第一课堂的补充和延伸，拓展学生个性发展的空间[4]。 2.以实践教学改革为重点，提升学生工程实践能力。 高分子材料与工程专业有着不同于其他学科的显著特点，它是在大量的科学实验和工程实践基础上发现并 总结 出的一般规律，运用科学分析方法探索这一规律内在的作用机理，采用数学、物理、化学理论与模型计算归纳形成理论体系，并在理论指导下，将科学研究应用于生产实践，使理论体系进一步得以检验并逐步完善，经过实践→理论→再实践的循序渐进过程向前发展的学科。在该领域的科学研究中，实验是分析问题、解决问题的主要手段，每一理论、发明的诞生都是在实验中孕育、培养出来的。针对上述学科特点，专业教研组在制定本科教学培养计划时，要有意识地加强实践教学环节课时比重，培养学生的创新意识、创新能力和实践能力。 高分子专业教学实践分为认识实习、专业基础实验教学、专业实验、生产实习、课程设计、 毕业 实习和毕业教学环节等实践教学部分。在专业基础实验教学中要积极有效地开展研究型、设计综合型实验教学，鼓励学生利用业余时间参加开放实验室科研活动，注重培养学生的动手能力和科研能力[5]。 在毕业教学环节实践中结合教师科研项目，选择学科前沿或与企业合作开发的课题进行毕业论文选题，结合工厂实际进行毕业设计，可使学生获得良好的科研能力培养，有效地促进学生动手能力，提高学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，为今后从事本专业研究与生产奠定良好的基础。 3.以市场需求为导向，积极探索“订单式”人才培养模式。 在教学改革上，注重人才培养与市场需求相结合，积极开展“订单式”培养模式。此举不仅能为企业发展量身定做工程实际应用型人才，而且能够提前将学生“预售”出去。同时，企业还可以根据实际情况，为“订单式”培养学生提供奖学金、贫困助学金等费用，解决经济困难学生的求学、就业等问题。 4.理论联系实际，注重培养创新能力。 要强化学生的操作技能，培养综合素质和创新能力，进一步提高学生在社会大环境中的竞争能力，关键是建立与企业同步发展的规范的实训环境。要充分利用区域与学科优势，加强产学研联合，设立产学研联合体实验室，为学生提供必要的社会实践场所，保障实习、实践教学效果，培养学生的工程应用能力[6]。实习基地可以完成学生的认识实习和生产实习任务和多项工艺实验。学生通过这些实践环节能加深对书本理论知识的理解和应用，同时也了解了本行业发展趋势和存在的问题，这对于学生踏入工作岗位和继续深造都是大有裨益的。 5.加强师资队伍建设。 为适应素质教育的教学改革需要，办好高等教育质量工程建设，教师的知识更新与自身素质的提高是非常重要的。只有高水平的师资队伍才能培养出高素质的人才。因此学校需要不断引进高水平科技人才，提高本专业教师队伍的科研能力和科技创新能力。同时，还要注重青年教师的培养，指定有丰富教学经验的老教授对新进教师进行“传、帮、带”教学指导，使新进教师的授课水平快速提高，从而有效地将行业发展动态与理论授课相结合，最大限度地激发学生的科研兴趣，拓宽学生的专业知识面。 三、结语 高分子材料的发展极其迅速，每年都会有许多新材料、新技术、新工艺不断涌现，而教育教学改革随着社会的发展也是永无止境的。如何加强高分子材料与工程专业学生的工程应用能力的培养，提高高等教育的办学质量和人才培养质量，是21世纪高等教育面临的挑战，必须引起高度重视。但是，如果一味追求应用而忽略科研创新能力的培养，所培养出来的人才就不是社会需要的高级人才。所以在重视应用的同时，还要注意科研创新能力的培养，即提倡一种“强化基础，注重应用，突出创新”的人才培养模式，才能够适应当代社会经济发展需要。 参考文献： [1]龚春丽，文胜，郑根稳，汪连生，颜永斌.高分子材料与工程专业人才培养方案[J].孝感学院学报，2008，28，(6)：109-111. [2]高炜斌，枝苗，自瑛.高职教育中高分子材料加工专业人才培养模式探析[J].辽宁教育行政学院学报，2006，23，(12)：69-70. [3]申长雨，关绍康，张锐.加强课程建设培养创新人才——“高分子材料成型加工”课程建设随想[J].中国大学教学，2008，(3)：52-54. [4]陈立贵，袁新强，李雷权，王忠，付蕾.构建符合学校定位的高分子专业人才培养方案的研究[J].科技教育，2009，(22)：161-162. [5]刘仿军，国平，喻湘华，曾小平，周爱军.高分子材料与工程专业人才培养模式研究与实践[J].武汉工程大学学报，2009，31，(6)：88-91. 工程类中级职称论文范文篇三：《试谈材料工程测试技术》 摘要：材料工程测试技术针对材料工程的检测技术。针对工程材料进行科学有效的检测，是保证工程材料符合建设要求的前提。 文章 主要对检测的概念和一般方法，以及相关方面的最新发展状况进行分析。 关键词：材料工程;测试技术;新发展 1材料工程的测试技术 材料工程测试技术针对材料工程的检测技术，其任务是：一方面对成品或半成品进行检测和测量，另一方面有效的检查、监督和控制某个生产过程，或者运动对象，保证这些环节都处于最佳状况，以便能够全程掌控反映这种最佳状况的各种数据。因此，相关技术和测试人员就需要随时对这些参数的大小和变化情况，进行定性检查或定量测量。为了适应科技进步和生产发展，材料工程需要不断的更新和发展，不断研制出性能优异的新型材料。实践表明，制备新型材料的需要有严格的生产工艺，同时要提高某种材料原有性能，也会对加工工艺有较高的要求，而要满足这些要求，就需要自动控制技术来保证。而自动控制技术的开展，需要在求出相关参数的基础上，经处理后送人控制装置，然后再实施自动控制。 2测量误差和提高准确度的方法 ①测量误差概述。被测对象某参数的量值之真实大小(真值)xo是客观存在的，但是由于种种原因，测量结果可能会存在一定的误差。为了保证测量结果的准确性，将误差控制在一定的范围内，同时尽可能的用数学办法估算出大小。同时也掌握测量误差出现的规律，尽量减少误差的产生。 ②误差产生的原因。测量方法方面：测量方法的不完善、不合理，定义的不严密，以及结果表达式不当，导致测量结果无法得到反映等因素所引起的误差统称方法误差;测量设备方面：测量所使用的仪器、仪表、量具及附件不准确都可能引起误差;环境方面：在测量中，由于实际环境条件与规定的条件各不相同，可能会引起的误差;测量人员方面：在测量时由于人员的分辨能力、反应速度、感觉器官、情绪变化、工作责任心、操作经验、心理的固有习惯等存在差异，这就可能引起相应的认为误差。 3提高测量准确度的方法 要想很好的提高测量准确度，就必须要尽可能的减小误差。提高准确度，需要根据具体的产生误差的原因进行分析，在科学的测量原理的指导下，通过优良的仪器设备，提高操作人员的素质才能实现。从实际的测量工作来看，在现有的条件下，通过对测量方法、校正手段以及数据处理这些环节，来提高准确度具有更有效更积极的意义。主要的方法有以下几个方面：首先，掌握产生误差的规律，并通过专业的理论分析，从测量方法的调整着手，完成测量的校正，或者在实验数据的指导下，找出应修正的量值大小。其次，因为缓变误差有不平稳、随机过程的特点，当前要对此问题进行解决，往往是通过不断校正，且校正周期尽量短一些的办法来解决。再次，坏值是指带有粗差的测量数据，在测试过程中一旦发现就要马上剔除，因此，掌握发现坏值的方法至关重要。最后，随机误差，针对随机误差，我们一般是通过掌握统计规律来减小误差量，减少随机误差的影响，保证测量结果的准确性。 下文将主要分析利用统计规律估算随机误差、减小和剔除粗差的方法。 3.1随机误差的估算 尽管通过正确有效的处理测量仪表的间隙和摩擦以及外界噪声干扰，可很好的减小产生随机误差的影响，然而，从随机误差的特点看，其产生的原因是由众多微小因素共同造成的。所以，在测量时需要利用其出现的统计分布规律，结合所得出的测量结果，尽量把估算出的随机误差的范围缩小。在随机误差出现的概率分布上，测量人员必须有要对多数随机误差产生的独立因素有所理解。而误差出现的概率分布正好符合正态分布，那对一个不变的量作n次测量，其随机误差的概率密度函数P(δ)为： P()=·e- 3.2粗大误差的减小和剔除准则 含粗差的测量值是与事实不符的坏值，在实际的测量中必须要在主观上避免出现，也就是要避免测量的操作者出错，防止外界的各种重大干扰，同时要保证测量设备的完好。如果在测量中发现问题，应该马上剔除。在测量中判别坏值主要有两种方法，即物理判别法和统计判别法。 所谓的物理判别是指测量人员一旦发现在测量过程中，有读错、记录错、操作错等错误现象，或者发现不符合测量条件或环境突变的情况下，应该随时剔除，并重新进行测量取值。统计判别是在完成自动检测中待测量后，再通过统计办法来处理所取得的测量数据。如果是在无系差的测量情况下，产生随机误差的可能性是比较小的，而且出现大误差的次数是很小的，所以我们可以制定出剔除准则，常材料工程测试技术用的有3σ。 4检测的一般方法 ①电测量和非电量电测量。由于电测量的参数差别很大，很难直接检出和测量，所以一般情况下都是采用非电量电测量技术进行测量的。也就是通过传感器把待测的非电参数转换成电参数，接着测出此电量，最后再按原转换的规律逆向找出待测非电量。传感器是指能按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。而敏感元件则是指传感器中能够直接感受，或者响应被测量输出与被测量成确定关系的其他量，如果这个量已是电量，那就会被称为转换元件。 ②主动检测和被动检测。主动检测是指为了检测，主动向被测对象施加能量，通过得到的反馈情况实现检测，这种检测类似于我们在日常生活中检测瓷瓶是否破裂，就敲击一下，提高其发出的声音来判断。当然，这里要指出的是主动检测会干扰对象的状态。而相对主动检测而言，被动检测不需要向对象施加能量。 ③接触检测和非接触检测。所谓的接触检测，就是让检测仪器和对象直接接触。这种直接检测的方式必然会对对象产生一定的干扰，甚至能够对测定的正确性产生较大的影响。在特殊情况下，如有高腐蚀、高辐射等情况时，对象是不便或不能直接接触被测对象的。所以，我们往往会采用非接触检测的方式，这种方法一般不会对对象的原来状态造成破坏，不过也会因为非接触，而造成侵入外界干扰的情况。 ④偏差法、平衡法和微差法、替代法。这些方法的共同特点是，在测量过程的被测量和单位量对比操作上，做出相应的变化，这样能够在原有仪表的作用下，提高测量准确度。偏差法是常规的测量方法。被测量的大小是由模拟的显示仪表指针偏转来反映的，其与家用电压表测电压相似，操作简单且快速，仪表的等级对准确度有决定性的作用。像天平称重那样，平衡法是通过不断地调节已知标准量的大小，使之与被测量平衡。如果指零仪表示零时，则表明此时达到平衡，这种情况下标准量大小就是被测量的大小。电位差计和平衡电桥均都是在此原理之下完成的。测量的高准确度，主要决定于示零仪表的灵敏度是否到位。微差法与平衡法很相似，不过这种方法可以有微小差值，不用把标准量调整到和被测量完全相等，可以用偏差法测出此差值，被测量大小就是此微差值和标准量之和，其准确度比直接用偏差法更高。替代法也是测量方法的一种，曹冲称象是最典型的例子，以石块替代大象，使船只吃水深度达到原承载大象时的深度，然后称出石头的总重量，即为大象体重。这种方法可以很好的解决直接称重存在困难的问题，其在检测中常常会被采用，比如辐射测温等。 5结语 材料工程测试技术是一项复杂工程，涉及了多个方面的内容。无论是测试的种类，还是测试的方法，都是多种多样的。测试人员只有对各种类型的测试技术有所了解，并结合工程的需要，才能更好的完成测试工作。 猜你喜欢： 1. 中级工程师职称论文 2. 测绘中级职称论文范文 3. 工程职称评定工作总结 4. 电气中级职称论文范文 5. 2017年中级职称论文格式要求

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