高分子材料的实际应用范文篇1

【关键词】硅产业；调研；标准研究

1、引言

基于硅资源深加工的硅材料产业（以下简称硅材料产业）是全球性的朝阳产业和战略性产业，发展势头迅猛，全球60万家硅企业生产的约80亿美元的硅材料，支撑起了2230亿美元的半导体集成电路产业，进一步支撑起数以万亿美元计的电子、计算机、通信等信息产业，全球超过2000亿美元的电子通信半导体市场中，95%以上的半导体器件是用硅材料制作，集成电路的99%以上用硅制作。硅原料和硅制品的产品贸易额达到5000亿美元以上，全球硅业研发机构及学术团体1000多个，行业组织300多个。

当前，各国政府高度重视硅材料产业的发展，如美国、日本、德国、欧盟均制定了诸如21世纪国家纳米纲要、光电子计划、太阳能电池（光伏）发电计划、下一代照明光源计划等新材料、新产业规划。我国政府也高度重视硅产业的发展，先后采取各种措施鼓励、扶持硅材料产业规划与建设。

涉及硅原料和硅产品的国际和各国标准达到8000余项，我国相关标准则不足100项，远远落后于发达国家水平，也不能满足自身快速发展的需要。因此，站在国家战略高度，立足国际、国内硅产业发展态势和市场需求，研究我国硅材料产业及其标准化战略，制定并实施适合我国国情的硅材料标准体系及标准，对提升我国硅产业的国际竞争力具有十分重要的现实意义。

2、国内外硅材料产业调研与分析

2.1工业硅

工业硅及深加工产业是目前国际上的硅产业发展的核心，主要集中在晶体硅材料（单晶硅、多晶硅、硅外延片）和有机硅材料以及石英晶体元器件等方面的生产和研究。

（1）多晶硅

多晶硅材料生产在产业链中处于高端，市场需求旺盛，产品供不应求。主要用于半导体芯片及太阳能

电池芯片、金属陶瓷、宇宙航行、光导纤维通信以及硅有机化合物。生产技术掌握在日本Tokuyama、三菱、住友、美国的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司，德国的Wacker公司手中。国际上多种生产工艺路线并存，产业化技术相互封锁和垄断。主要有改良西门子法、硅烷法和流化床法，其中西门子改良法约占世界总产能的80%。短期内技术垄断的局面不会改变，但研发活跃，涌现出冶金法、熔融析出法等新工艺技术。

我国多晶硅质量已能满足集成电路用单晶的要求，但多晶硅核心技术三氯氢硅还原法被上述国外企业垄断，核心技术工艺没有完全掌握，尚不能完全满足高阻区熔硅要求。与国际先进水平相比，生产成本明显偏高（见表1-1），市场竞争力不强。我国60%以上的的多晶硅材料仍需进口。

（2）单晶硅

单晶硅是电子信息材料中最具基础性的半导体类材料。广泛用于国民经济和国防科技中各个领域，如太阳能电能转化、电视、电脑、冰箱、电话、手机、汽车及航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等。

随着集成电路的迅猛发展，对单晶硅的直径要求越来越大，关键设备—单晶炉也不断向大型化发展。单晶硅拉制技术和工艺是世界上晶体硅工业发展的关键。我国依托日本合资企业，已能够稳定生产200mm集成电路级和212mm（8.5英寸）的太阳能光伏电池级的硅单晶，产量占世界21%。但尚不能生产最先进的300mm（12英寸）的硅单晶。

（3）有机硅

有机硅是指含si-c键的有机硅化合物，主要分为单体、中间体和下游产品。单体主要指甲基、苯基、乙烯基氯硅烷等原料。中间体主要指线状或环状体的硅氧烷低聚物，如六甲基二硅氧烷（MM）、八甲基环四硅氧烷（D4）、二甲基环硅氧烷混合物（DMC）等。下游产品则是指中间体通过聚合反应，并添加无机填料或改性助剂制得，主要有硅橡胶、硅油及二次加工品、硅树脂及硅烷偶联剂四大类。

作为新型高科技材料，有机硅应用于航空、军事、建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等各个领域，被誉为“工业味精”。

美国道康宁等5大有机硅公司占据了全球96%的市场。目前市场发展的动力最主要在亚洲，我国市场规模占亚洲的近一半。中国蓝星集团通过海外并购成为全球第四大有机硅企业。但我国单体生产技术落后，同时存在品种少、水平低、质量差，产量低的状况。有机硅下游产品有5000多种，我国仅500多种；实际产量仅占国内需求的20%；产品结构上，硅油、硅树脂在加工助剂等市场的应用有待发掘。

2.2半导体硅

半导体硅材料包括多晶硅、单晶硅、硅外延片以及非晶硅、浇注多晶硅等。在集成电路（IC）、硅光电池、传感器、射线探测器、整流器等各类电子元件中占有极为重要的地位，是“微电子”和“现代化电子”的代名词。目前，半导体硅和硅基材料向大直径化、新加工处理工艺以及深亚微米乃至纳米集成电路发展方向发展。

半导体产业是世界经济升级的心脏，Intel、IBM、太阳微、德州仪器等执半导体牛耳，走到了世界技术发展的最前沿。日、德控制的硅片公司占世界硅片销量的90%以上。其中信越（Shin—Etsu）、瓦克（Wacker）、住友（Sumitomo）等四家的销售额占世界硅片销售额的近70%。

我国半导体产业已形成了设计、芯片制造及封装并举的全面发展格局。在全球半导体产业中所占份额由1.2%提高到3.7%，发展势头迅猛。但在半导体硅晶体材料方面，我国高纯度多晶硅、SOI材料（绝缘体用硅）、某些化合物半导体材料等与世界水平仍有一定差距。

2.3光伏硅

随着世界各国特别是欧美发达国家清洁能源政策的实施，光伏市场年均增长速度超过30%，仅2000-2010年，世界光伏电池产量增长了17倍，至今仍在快速增长。

光伏产业链上游是Hemlock、Wacker、Tokuyama、REC、MEMC、Misubishi和Sumitomo等7家多晶硅厂商，产量占到全球总产量的95%以上，垄断全球多晶硅供应；中游是22家硅片（Wafer）厂商，包括RWESchottSolar、Sharp、Q-cells、BPSolar、DeutscheSolar、Kyocera等，技术难度仅次于多晶硅；其次是太阳能电池（Cell）制造，全球有40余家；下游则是组件生产，全球数量超过200家，技术含量相对较低，属于劳动力密集型产业。

我国已成为世界第一光伏出口大国。近年来，我国部分企业已基本掌握了多晶硅材料的生产工艺，已满足我国50%光伏产品生产需要。光伏生产设备的国产化能力也迅速提高。但装备技术和高纯多晶硅和高端硅产品原材料技术尚未真正掌握，成为当前我国太阳能光伏产业和微电子产业发展的共同瓶颈。表现在现实层面就是我国光伏出口的主要形式是电池组件等下游产品，高附加值的技术出口较少。

然而，国际多晶硅大公司的技术先进性又是很有限度的，其落后点、薄弱点是为我所知的，并可成为我们破解他们技术垄断的切入点和突破点。

2.4人造石英晶体（石英晶体元器件）

人造石英晶体是重要的电子功能材料，信息领域中的重点基础材料之一。随着手机、笔记本电脑、数码相机、汽车及网络等应用产品市场的飞速发展，石英晶体元器件的市场需求日益增长，其中SMD晶体元器件成为主流产品。

日本在石英晶体元器件占有很大优势。其主要晶体厂商基本将其成熟产品迁到我国生产，使我国成为世界上主要的晶体生产国之一，压电晶体产业有了较大的发展。但我国工艺装备相当于国外20世纪80-90年代水平；国内对压电水晶的缺陷控制仍处于宏观控制阶段（国外已进入微观阶段）；国外压电水晶产品以直径76mm-100mm为主，而国内以50mm为主，不能满足信息产品需求。在技术水平、硬件基础、品种系列、资金投入等方面均有待提高。

人工晶体材料将进入分子剪裁与设计阶段，可以对压电性能定量计算，对材料功能基因裁减设计。石英元器件朝轻薄短小、高频、网路化等方向发展。随着我国移动通讯巨大市场的形成和手机国产化步伐的加快，我国对石英晶体产生的SAW（声表面波）器件和SMD（声体波）器件的需求迅速增长，市场前景良好，我国在新产业面前面临机遇和挑战。

2.5石英玻璃

石英玻璃是属于新材料的工业技术玻璃。广泛用于光源、电子、光通讯、仪表、激光、航天、核技术和国防等领域。

石英玻璃生产集中在美、德、法、日、英等国几家跨国公司手中。我国石英玻璃行业历经1989-2000年的引进国外先进技术、技术创新、增加品种和产量的大发展时期，石英玻璃器材的加工技术已达到世界先进水平。目前，国内石英玻璃原料及产品制造应用领域正向半导体和光通讯行业集中，半导体技术和光通讯技术用石英玻璃生产技术提高很快。如立式扩散用石英仪器、大口径石英玻璃管、不透明石英玻璃管等已达国际水平，并大量出口。电光源和家电用的石英玻璃在产量上，已在世界上占主导地位。

但也存在亟待解决的问题：石英原料提纯技术水平较低，产品纯度比国外差，Fe、K、Na等元素含量比国外高几倍，相应产品的羟基含量比国外高出5-6倍；高精度石英光纤玻璃管、大规格石英扩散管、硅片匣、石英钟罩、托盘等高新技术产品，但国内石英玻璃制品尚不能满足。

2.6新型电光源

作为硅材料产业链的延伸，将电光源用石英玻璃与电光源工业相结合起来是个非常好的发展思路。照明产品是国民经济发展和人民生活的必需品，我国基础设施建设、城市亮化工程、工商企业、日常生活等对照明产品的数量和质量的需求都日益增长，尤其是对环保节能高效型的新型电光源需求旺盛，市场前景广阔。

电光源产品历经白炽灯、荧光灯、金属卤化物灯三代。目前，以半导体发光为光源（LED）的第四代新型电光源时代已经到来，其特点是节能和环保。如：石英玻璃汽车HID灯亮度是卤素灯的3倍、功耗仅为50%、寿命则是十倍。以高档投影灯、液晶监视器冷阴极灯管、汽车用HID灯、LED照明为代表。

国际上新型电光源翘楚为飞利浦（荷），爱普生（日）、优志旺（日），欧司朗（德）、奇异（美）等公司。我国电光源行业依托优质石英资源和较好的石英玻璃管加工能力已形成优势产业集群，能够生产新型汽车灯、节能环保灯、金属卤化物灯、背投电视用放电灯、气体放电灯等30多个系列几百种产品，产品在远销欧美、日韩、东南亚，销售前景良好，发展潜力巨大。但存在种类多但缺乏国际知名品牌，新型电光源产品品种较少的问题。

2.7硅微粉

硅微粉由天然石英或熔融石英经破碎、球磨（或振动、气流磨）、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等工艺加工而成。分为普通、电工级、电子级、熔融石英、超细、纳米等不同类型。

其应用领域由电路封装、塑料、涂料、橡胶、颜料、陶瓷、胶粘剂、玻璃钢、化妆品等已拓展到高分子复合材料、特种陶瓷、航空、航天、精细化工、抗菌材料、药物载体、大面积电子基板等高新技术领域，享有“材料科学的原点”、“工业味精”之美誉，发展前景十分广阔。

当前，只有美、德、日、俄、加、中等少数国家具备硅微粉生产能力。美国处于领先水平，以通用、尤尼明公司为代表。我国石英储量丰富，但高纯、超高纯、超细硅微粉仍处于起步阶段。长期以来，我国高新技术中使用的高纯超细熔融球形硅微粉全部从美、日进口。国外对球形硅微粉生产技术和专用装备严加封锁，直接威胁着我国信息产业的自主发展与国家信息安全保障。

碳化硅微粉用于冶金、磨料、磨具、耐火材料等，在机械、电子、建材等行业需求量很大，我国尚无碳化硅标准。

碳化硅晶体作为信息功能材料与器件，是第三代（高温宽带隙）半导体材料的代表，极有可能触发新的信息技术革命。在半导体器件的应用方面，碳化硅打破了硅芯片材料本身性能的瓶颈，有可能取代硅作芯片，给电子业带来革命性变革。目前主要应用领域有LED固体照明和高频率器件。美国Cree公司的碳化硅晶片产量为30万片，占世界85%，是全球碳化硅晶片行业的先行者。我国已着手利用自身在硅资源和加工技术方面的优势，破解国外碳化硅生产企业对中国实行的禁运，培育碳化硅晶体产业。考虑密切关注其进展，择机进行标准化介入。

3、标准体系研究与标准制订

3.1标准体系建立及标准制定的原则和办法

我国硅产业起步晚，整体水平距世界先进水平仍有差距。主要表现在：产品链不全，各产品系列均存在不同的空白区域，特别是高技术产品地带；尖端高技术产品线较为单薄，不少关键性产品的生产技术和装备成为发展瓶颈。但发展速度快，主要表现在：产品线全面，特别是中低端产品有相当一部分占据主导地位；引进、吸收国外资本、技术及产业化推广速度快，在部分高端领域居先进地位，发展潜力巨大。基于此，我国电子级硅材料标准体系的建立、标准的制定、标准化的实施原则应是：建立硅材料产业标准整体构架，实现产品全面覆盖；实施不对称发展战略，实现高端领域的重点突破；以点带面，实现产业升级。其具体实施办法是：

（1）建立多晶硅、单晶硅、半导体硅、有机硅、人造压电水晶、石英玻璃制品、硅微粉、新型电光源等产品系列的全面标准体系框架；

（2）对技术成熟、质量稳定，市场占有率高的的硅材料产品，制定国家或行业标准，积极争取国际标准制定主导权。

（3）对我国拥有自主知识产权的高技术材料产品，推行专利标准化战略，争取制定国际标准。

（4）标准化范围不限于产品，对装备、工艺等均考虑其标准化需求。

（5）对属于新增产品类别的新产品、新产业，鼓励先行制定标准联盟统一产品标准，待时机成熟，及时制定国家或行业标准。（待续）

参考文献

[1]苏波.工业和信息化产业部原材料工业司.中国新材料产业年度发展报告[M].北京：电子工业出版社出版社，2013.

[2]刘秀琼.唐正林.太阳能光伏产业[M].北京：化学工业出版社，2013.

[3]赵陈超.章基凯.有机硅树脂及其应用[M].北京：化学工业出版社，2011.

[4]国家硅材料深加工产品质量监督检验中心.基于硅资源深加工的电子级硅材料标准研究[R].

[5]中国科学院地理科学与资源研究所.东海县硅产业发展规划[R].

[6]邓丰.多晶硅生产技术[M].北京：化学工业出版社，2009.

[7]张艳琦.我国LED照明产业标准化现状分析与研究[J].北京：中国标准化，2003.07：40-46

作者简介

苗雪原（1973-），男，高级工程师，主要研究方向为产品质量检验与标准化。

高分子材料的实际应用范文1篇2

在工业生产中，广泛使用的金属有铁、铝、铜、铅、锌、镍、铬、锰等。但用得更多的是它们的合金。金属和合金的内部结构包含两个方面：其一是金属原子之间的结合方式；其二是原子在空间的排列方式。金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系，原子排列方式不同，金属的性能就出现差异。金属材料热处理过程是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能的一种工艺。

因此，对某些金属或合金来说，可以用热处理工艺来改变它的原子排列，进而改变其组织结构，控制其机械性能，以满足工程技术的需要。不同的热处理条件会产生不同的材料性能改变效果，下面就金属的材料的某些性能来分析其与热处理工艺的关系，以便更好的提高材料的机械性能。

二、金属材料与热处理工艺的关系

1.金属材料的切削性能与热处理预热的关系

金属材料加工的整个工艺流程中，如果切削加工工艺与热处理工艺之间能相互沟通，密切配合，对提高产品质量将有很大好处。在金属切削过程中，由于被加工材料、切削刀具和切削条件的不同，金属的变形程度也不同，从而产生不同程度的光洁度。预先热处理主要是应用于各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及热加工过程产生的缺陷，并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态。从而保证材料的切削性能、加工精度和减少变形，提高零件的切削性能。各种材料的最佳切削性能都对应有一定的硬度范围和金相组织。齿坯材料在切削加工中，当齿硬度偏低时会产生粘刀现象，在前倾面上形成积屑瘤，使被加工零件的表面光洁度降低。而对齿坯材料进行正火+不完全淬火处理，切屑容易碎裂，形成粘刀的倾向性减少。并随着齿坯硬度的提高，切屑从带状向挤裂多渡，减少了粘刀现象，提高了切削性能。经固溶处理和时效强化后的铝合金，比铸态或压力加工状态的切削性能好。所以铝合金通常都是先经强化处理，再切削加工。晶粒细小、均匀的组织，不仅改善了切削性能，提高了机械加工精度，而且为最终热处理，保证获得良好的组织和性能做好准备。

2.金属材料的切边模量与热处理温度的关系

切变模量是材料的力学性能指标之一，是材料在剪切应力作用下，在弹性变形比例极限范围内，切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力，模量大，则表示材料的刚性强。通过热处理，可以改变材料的性能，同时，材料本身的物理性质也发生改变，切边模量应该也随之变化，从而导致了弹簧的实际伸长量与设计计算的伸长量存在着一定的误差。通过相关实验，分析了热处理与金属材料切边模量变化的关系。工业生产中在选用弹簧钢进行弹簧设计计算时，要用到材料的切边模量和弹簧模量。如果按传统设计资料中给出的切边模量取值，那么，通常计算的弹簧变形量和实际测得的弹簧变形量有较大的误差。这是因为加工后的成品弹簧，特别是热绕成形的弹簧都需经过热处理。而由于材料弹性模量的大小是由原子间的结合力决定的，所以凡是影响原子间结合力的因素都会影响弹性模量的大小。合金成分和组织、温度、形变强化都会对原子间的结合力产生影响，所以经过热处理后材料温度发生了变化，即材料弹性模量发生变化。

在对特性线要求较高的弹簧进行设计计算时，不应按照传统资料的给定值进行设计，应根据弹簧的服役条件，如工作温度、载荷等等确定。只要在相应的回火温度和硬度要求范围内选取切变模量即可。而对于特性线要求不高的螺旋弹簧来说，可以不考虑弹簧经过热处理后的切变模量的变化。

3.金属材料的断裂韧性与热处理温度的关系

断裂力学的出发点是，任何材料实际都含有不同数量、不同尺寸的裂纹。断裂韧性实际可以理解为含有裂纹的材料在外力作用下抵抗裂纹扩展的性能。提高金属断裂韧性的关键是要减少金属晶体中位错，使金属材料中的位错密度下降，从而提高金属强度。细晶强化是减少金属晶体中位错的一种重要方法，其原理是通过细化晶粒使晶界所占比例增高而阻碍位错滑移从而提高材料强韧性。而金属组织的细化则主要通过热处理后再结晶获得。当冷变形金属加热到足够高的温度以后，会在变形最剧烈的区域产生新的等轴晶粒来代替原来的变形晶粒，这个过程称为再结晶。只有在一定的应力和变形温度的条件下，材料在变形过程中才会积累到足够高的局部位错密度级别，导致发生动态再结晶。因此，不同温度对金属的再结晶效果好坏有明显的关系。

4.金属材料抗应力腐蚀开裂与热处理应力的关系

金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分引起应力腐蚀开裂的应力是由残余拉应力引起的。残余应力是金属在焊接过程中产生的。金属在加热时，以及加热后冷却处理时，改变了材料内部的组织和性能，同时伴随产生了金属热应力和相变应力。

三、结论

金属材料的性能与热处理工艺的制定在机械零件制造中占有十分重要的地位。在生产实际使用中，应准确把握二者之间的关系，有效地提高金属零件的制造水平。

高分子材料的实际应用范文篇3

2010年12月17日，黑龙江省推出《黑龙江省新材料产业发展规划》，旨在通过加快发展新材料等新兴产业，调整现有产业结构，转变经济发展方式，促进老工业基地振兴。为加快推进黑龙江省经济区”建设和实施十大工程”发展战略，黑龙江省着力培育新材料产业以提高经济发展核心竞争力，计划在未来5至6年间，重点发展10个新材料产业群，推进100个技术改造、研发和招商引资项目，打造具有较高水平的国家新材料产业化基地，这其中与材料化学密切相关的产业有聚烯烃材料及工程塑料产业群、高性能纤维及复合材料产业群、精细化工材料产业群。基于以上国情、省情，社会迫切需要大量面向基层和生产一线，清楚高分子材料的成分结构、性质、制备合成与使用性能之间的关系，较好地掌握材料化学专业的基础理论、专业知识和基本技能，能够在高分子材料与工程、轻工、化工等领域从事科学研究、技术应用、生产及经营管理等方面工作，素质高、能力强、知识面宽的材料化学专业的配方工程师、工艺工程师、研发工程师、质量工程师、环境工程师、安全工程师、销售工程师、营销工程师等服务于地方经济和国家建设的应用型高级专门人才。为此，材料化学专业的培养目标定位为：培养适应国家发展和地方经济建设需要的，德、智、体、美全面发展，基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高，具有创新精神，系统掌握高分子材料的基础理论、专业知识和基本技能，具备在生产第一线从事高分子材料应用开发、生产、管理和经营销售等方面工作的能力与素质，在轻工、化工等原材料生产行业、产品加工行业、生产管理部门、质量监督部门，从事本专业相关的技术、管理、营销、科学研究或教学等方面工作的具有创新意识和实践能力的应用型高级专门人才。

培养标准细化

CDIO工程教育将工科专业培养目标归纳为工程推理、个人品质、交流能力和设计能力等四个一级指标，具体分为17个二级指标进而细化分解为73个三级指标，这些详细的知识、能力和素质要求，为工科专业合理设计课程体系，制定课程目标，组织教学，评估教学效果奠定了基础，同时也为教师、学生理解专业培养目标、学习效果，明确课程目标提供了依据。依据CDIO工程教育模式，将材料化学专业培养标准细化为以下指标：

1掌握材料化学相关的基础与专业知识，了解材料化学专业发展现状和趋势具有从事材料化学及相关工作所需的科学技术知识及一定的人文和社会科学知识，树立科学的人生观、价值观，具有较强的社会责任感和良好的工程职业道德，具有基本的使用外语、计算机的能力，掌握自然科学基础知识，了解管理学、技术经济学等经济管理知识；掌握从事材料化学及相关工作所需的核心工程基础知识，建立材料化学知识体系，具有应用所学知识处理、解决高分子材料与工程及相关工程技术问题的能力；建立完整的材料化学及相关领域专业知识结构体系，掌握高分子材料及相关产品的选材、加工、处理、检测及评价能力，了解材料化学专业发展现状和趋势。

2具有适应材料化学及相关工程发展的个人职业技能和职业道德具备推理和解决材料化学及相关工程问题的能力，具有在材料化学及相关工程实践中发现问题、表述问题能力，并依据专业知识进行定性分析和不确定性分析，根据实际情况可以进行一定的建模，策划，最后提出解决问题的方法和建议；掌握材料化学及相关工程的实验与发现知识，掌握常用高分子材料的种类、性能、应用及改性方法，能够针对产品性能要求合理选材；熟悉本专业有关材料常用的制备与加工方法，了解相关测试设备组成、原理和使用，能够分析解决生产一线现场出现的问题；具备处理常见的材料化学及相关工程实际问题的能力：原材料选择，实际加工工艺选择，具体工艺参数制定，加工工艺实际操作，加工过程操作，成品检验方式方法，检验结果分析与评价等，具备系统思维能力；具有较强的个人能力与积极的态度，工作积极主动，具有执着、变通的性格，具有创造性思维、批判性思维，具有终身学习的习惯，对自己的实践和资源能进行高效的管理；具有良好的职业能力与道德，具备严谨的职业言行，有强烈的责任感；能主动进行合理的职业规划，实时了解材料化学及相关专业科技发展现状与趋势。

3在解决材料化学及相关工程的问题时具备良好的人际交往能力通过参加创新人才培养计划项目，社团活动，各种竞赛活动，培养组建高效团队，独立分配团队工作任务和计划的能力、团结协作的精神、科技创新能力、领导能力、组织和协调的能力；能够使用多种交流媒介（语言、电子和多媒体、书稿等），在跨文化环境下进行沟通、表达与人际交往；具有在交流中高效地获得信息回馈，并进行相应加工处理的能力。

4能够在企业和社会环境下对材料化学及相关工程进行构思，设计，实施和运行了解材料化学工程师在外部和社会环境下的角色和责任，明确材料化学专业对社会的影响，了解社会对材料化学专业的规范和需求；具有认识和融入不同的企业文化，参与制定企业策略、目标和计划，进行技术创新和成功运行一个团队的能力；具有独立设计材料化学及相关工程项目的能力，设计的项目功能完备、体系合理清晰，并具有进行项目实施能力；在外部和社会环境进行成熟的材料化学及相关工程项目系统的设计，具有对项目进行模块划分能力，具有在设计中综合运用所掌握知识的能力，具有再学习，进行知识更新的能力；在外部和社会环境下根据设计内容进行系统的开发和分工协作；具有进行项目实施、产品加工制造、成品测试和检验等全过程的综合能力；熟悉掌握材料化学及相关产品加工制造、成品测试和检验过程，对产品检验结果进行科学分析评价反馈，修改产品设计书或进行加工技术反馈。

专业教育内容与课程体系的确定

按照顶层设计的方法，在分析材料化学专业毕业生应具备的知识、能力、素质结构等要求的基础上，遵循高等工程教育规律，将各种要求转化成通识教育内容、专业教育内容和综合教育内容三大部分，进而构建知识体系。材料化学专业通识教育内容包括：人文社会科学、自然科学、经济管理、工具、体育、通识教育实践训练等知识体系。材料化学专业教育内容包括：学科专业基础、本学科专业、专业教育实践训练等知识体系。材料化学专业综合教育内容包括：素质拓展、创新创业教育等知识体系。知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。在每个知识体系中包含一个或多个知识领域，每个知识领域有核心（必修）知识单元和一般（选修）知识单元，知识单元又包含若干个知识点。核心知识单元是本专业在本科教学中必要的最基本的知识单元。一般知识单元是指未包含在核心知识单元内的那些知识单元。在探索人才培养模式进行课程设置的同时，组织教师学习和理解CDIO工程教育的理念，并落实到每门课程的教学和实践之中，要求教师在教学之前先搞清楚所授课程在本专业知识结构中的地位和作用，以相互有机联系的方式传授知识和培养能力。教师以培养目标为导向，明确列出每门课程的知识点和学习的要求，以及对卓越工程师能力培养的贡献，使学生对所学习的专业知识形成较清醒的认识。在教学过程中教师应结合自己的工程经历，从实际或教材提供的工程技术及产品中，提出问题，引导学生思考，并引导学生带着问题寻找解决方案，同时应用所学知识探究新的规律和知识。#p#分页标题#e#

高分子材料的实际应用范文

关键词：聚合物成型加工复合材料应用型本科院校

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1673-9795（2013）05（b）-0138-01

聚合物加工工艺是我校复合材料专业的一门重要的必修课程。它的目标是使学生了解从理论上了解影响聚合物性能的因素、成型加工中所需的添加剂、聚合物的结构与性质在成型加工中的变化，熟悉聚合物配方设计方法，掌握聚合物的成型加工方法以及工艺过程，培养独立分析问题和解决问题的能力[2～5]。在教授的过程中，为了培养学生解决实际高分子材料成型加工中遇到的问题，我校复合材料专业增加了这门课程的实践和实习的课时，这样就减少了理论课的课时。我校这门课的课时仅为32课时，比起相应课程传统的理论课时要少了很多。此外，我校的部分学生来源于职高。这类学生相对的数学和物理的基础较为薄弱，使他们理解抽象理论较为困难，但是相对实践能力较强，大部分同学都可以对实际成型加工进行操作。因此，如何上好这门课是这门课程的老师面临的一大问题。

本文根据笔者阐述在“聚合物成型加工”教学过程中所做的思考和探索。从以下3方面进行课程改革。

1重视理论基础，突出从理论到实际的联系

应用型本科院校的定位是在本科层次上培养有一定的理论基础和较强实践能力的应用人才[1]。可见，让学生们知其然和知其所以然同样重要。因此，要重视基础理论的教学。除了物理化学、高分子物理、有机化学、高分子化学等专业基础课是聚合物加工工艺的理论基础以外，加工技术本身也有一定的理论基础。而这些理论本身存在着内容分散化、概念抽象化、理论半经验化等特点。这就又增加了教学的难度。由于学生已具备初步的实践技能与知识，让学生通过已有的知识和技能来理解所学习的理论是一种很好的教学方式。因此，在课程教学中，理论的讲解亦是十分重要的，并且不单是理论的独立讲解，更重要的是建立从理论到实践的关系。

聚合物加工工艺是采用各种成型加工设备，通过诸如混合、塑化、成型等手段将高分子原料转变为塑料或橡胶制品的过程。这里包含了两层意思：一是加工，是原料从固态变为可流动的状态的过程；二是成型，是物料从流动状态固化的过程。由此可见，聚合物的这些变化是聚合物加工工艺的主线。根据这个主线可以将课程的理论基础分解为三个部分：（1）发生了那些变化；（2）为什么会发生变化；（3）如何发生变化。通过课程分解使这门课程的理论知识系统化，从而教给学生的加工过程中的实质性问题。

2统筹管理相关课程的实践教学体系

聚合物加工工艺是针对实际工程技术的一门课程[5]。因此，理论与实践相结合显得十分必要。对于实践性较强的课程，实验课的开设尤为重要。此外，此课程与高分子材料、复合材料等课程都有一定的相关度，部分内容有一定的重叠。因此在教学中，要充分考虑课程间的联系。因此，我们对实验教学进行了系统性的整合，建立了课程间的联系。

2.1设立专门的实验课程

经过调查分析，我们发现高分子材料课程的部分实验也涉及某种特定材料的成型加工，而复合材料的部分实验设计几种不同材料间的共混与复配，并且各实验是独立的。经过实验，学生掌握的只是某种仪器设备的使用或材料生产的某个步骤，而对高分子材料的生产加工没有系统的了解。所以，我们现将这几门课的实验全部分离，设立专门的实验课程，并将其设计成系统性实验。实验总体分为三大部分：（1）材料的共混与复配。主要的实验内容涉及高分子共混设备如开炼机、密炼机、挤出机等仪器的使用，高分子材料与添加剂的混合与复配；（2）材料的成型与后处理。主要的实验内容涉及将复配好的物料通过模压成型、注塑成型、压延等手段将单一的材料或复合材料制成成品；（3）成品的性能检测。

2.2建立校外实习基地

为了让学生了解实际的生产过程，现场的实习十分必要。我校复合材料专业本着立足南京、服务南京的思想与南京市多家复合材料生产单位如肯特、沪江、海之美等建立了合作关系，使我校的学生有了多个教学实践基地。学生在实习基地切身体会高分子的加工过程，通过认知实习、生产实习和毕业设计等方式进入生产的第一线，从而更深刻的理解和了解聚合物加工的理论和工艺。

3改变考核方法

正如前所述，聚合物加工工艺的这门课程分为理论和实践两大部分。这两部分教学内容存在很大的差异，就使得其教学方法必要多样化。与此相适应的考核方式也应该多样化。因此，在教学改革过程中，要针对不同教学内容和不同的教学方法，采用不同的考核方式。

对于理论部分的内容可以考试的方法进行考核，考察学生对理论的理解和掌握程度。对于实际的成型加工部分如挤出成型、模压成型、注射成型等，考核内容除了理论内容外，增加部分来源于聚合物生产厂家的实际问题，主要考察学生解决实际问题的能力，采用让学生自己查资料、做方案、集中讨论的方式进行考核。

4结语

聚合物加工工艺是复合材料专业的一门重要的专业课，通过重视理论基础、突出从理论到实际的联系，强加强课程间的联系、建立系统的实践教学体系，改变考核方法等措施让学生在理解和掌握高分子成型加工的专业知识和基本技能。

参考文献

[1]尹飞鸿.工程类应用型本科教学质量保障体系的研究[J].上海工程技术大学教育研究，2007（3）：22-25.

[2]郭正虹，方征平，程捷.聚合物成型加工课程教学改革初探[J].高分子通报，2011（1）：105-108.

[3]周达飞.高分子材料成型加工[M].北京：中国轻工业出版社，2009：1-2.

高分子材料的实际应用范文

【关键词】高分子材料成型加工；工艺；实验教学；改革；综合能力

在高等职业教育从精英教育转向高素质技能人才教育发展以后，创造性与适用性的实验教学方法的重要性日益凸显。高分子材料成型加工作为一门专业性强、实用性与系统性兼具、技术不断快速发展的新兴学科来说，高分子材料成型加工教学的实施需要通过理论教学和实践教学的有机结合，培养学生良好的学习方法和探究性、创新性的思维方法。为此，探究性的实验教学已经成为其教学过程中十分重要的教学手段与教学环节。随着新材料技术的不断发展，高分子材料特别塑料已经在各个领域得到了越来越广泛地应用，已成为现代工业三大新型材料，高分子材料成型加工业已成为我国经济发展的支柱产业。高分子材料成型加工是一门实践性很强的学科，因此，对于高分子材料成型加工这门学科的教学来说，改革创新实验教学，对保证本学科的整体教学效果和质量有着非常重要的意义。

一、高分子材料成型加工专业概述

高分子材料成型加工技术是以高分子材料的结构性能和改性制备、制品设计、成型工艺、模具设计与应用、性能检测、设备应用等为研究对象的一门学科。开设主要课程有高分子化学基础、高分子物理学、聚合物流变学、聚合物加工原理、高分子材料与配方、高分子材料成型工艺、塑料成型模具、塑料成型设备等。高分子材料成型加工工艺是高分子材料成型加工技术专业最为核心的课程。培养具有高分子材料成型加工专业基础知识，能在高分子材料领域从事科学研究、技术开发、工艺设计、生产及经营管理等方面工作的高素质应用型专门技能人才。通过本专业的学习，学生应该掌握高分子材料的改性与配制方法；高分子材料的组成、结构和性能关系；聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论和基本技能；具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试，并开发新型高分子材料及产品的初步能力；具有应用计算机进行模流分析、制品与模具设计应用的能力；具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步能力。

二、高分子材料成型加工实验教学的改革方法探索

（一）对实验课程进行系统性设计，让其更具实操性

高分子材料成型加工技术是一门系统学科，其实验教学课程也应该是一个具有系统性的课程。但在以往的课程设置中却将实验课程分割成了高分子化学实验、高分子物理实验、高分子成型加工实验等若干个零碎的单元实验，学生获得的实验知识散乱，无法形成系统的知识链和技能集群。因此，将相关实验课程进行项目分类，按照案例模块设计，将相关实验有机地串联成一门集趣味性、知识性和实践性为一体的完整实验教学课程，这样知识间的联系也更为紧密，使实验课程的实操性更高。

（二）让实验的“验证性”向“探究性”转变，增加学生的自主性

现行的高分子材料成型加工实验教材上，都是以验证实验的正确性作为实验目的，实验教材上已经将实验方法、步骤、标准等介绍得非常清楚了，因此，学生只需要按照实验教材上的步骤完成即可，整个过程很少有需要学生创新探索的地方。很显然，这样的实验教学是无法满足高职教育对于提高学生综合实际应用能力的要求的。为此，在已有实验标准基础上，将“验证性”实验向“探究性”实验转变。让学生自行设计方案，自行探究完整实验应该如何做。学生将自己设定的实验步骤完整地记录下来，在实验过程中如果出现了问题，学生根据自己的实验步骤探究分析问题的症结。例如在做PP树脂熔体指数的测试实验时，同时进行PP树脂分子量的测定实验，通过两种实验的对比研究，使学生真正懂得在同一环境因素条件下，熔体指数只是树脂熔体流动性能好坏的表现形式，而高分子的大小才是树脂熔体流动性好坏的内在决定因素。只有让学生的所学在探究性的实验教学中有所体现，学生才能切实得到实践能力上的提升，才能不断提升自身综合素质。在这个过程中，学生分析与解决问题的能力才会得到有效提升。

（三）增加实验教学的创意性与趣味性

高分子材料成型加工的实验教学与一般化学实验的不同之处在于，它的很多实验都需要一个完整的工艺流程才能看到效果，有的单元实验枯燥无味，因此，对于高分子材料成型加工实验来说，增加一些创意性与趣味性是非常必要的。学生如果将做实验当做自己的兴趣来对待，所取得的教学效果会更好。以双酚A型环氧树脂的合成与粘接实验为例，由于环氧树脂是透明的，因此教师可以让学生在实验开始前自行准备一些喜欢的树叶或者卡片之类的东西。当环氧预聚体合成出来以后可以将这些准备好的树叶以及卡片等放到合成模具中，然后进行灌浆、封口以及加热操作，待其固化以后就会得到一个非常漂亮的自制相框。在这一创意的启发下，学生还可以发挥自己的才智制作出台历、钥匙牌等小用具，这就使这样的实验变得非常的有趣。这些创意不仅让学生获得了成就感，同时也更加喜欢实验课程。

（四）实施案例教学法来提高学生的实验分析能力

高职院校教学的重要任务是引导学生学会学习，培养学生的自主学习能力和创新精神。案例教学法是一种以案例为基础的教学法。在教师的指导下，根据教学目标和内容的需要，运用案例来个别说明展示，从实际案例出发，提出问题、分析问题、解决问题，通过师生的共同努力使学生达到举一反三、理论联系实际、融会贯通、增强知识、提高能力和水平的方法。它实现了以学生为主体，以培养学生的实践能力和创新能力为基本价值取向，将理论与实践有机地结合了起来，迅速、高效地解决实际问题。为了让同学们掌握分析解决塑料制品应力开裂现象的方法，在实验教学过程中，以学校高分子材料加工中心生产的某品牌的食用油包装瓶盖在使用过程中发生部分开裂现象为例，让同学们分析发生开裂的原因。通过调查研究知道，瓶盖发生开裂可能是加工温度等工艺条件设定不合适、材料的选择不够正确、模具的冷却系统和模具浇注系统结构不合理等因素造成。然后通过计算机模流分析，发现主要是浇口进浇方向不正确而引发的应力收缩开裂。为此，将进浇方向改为从瓶盖侧向进浇，使问题得到了解决。

三、结束语

综上所述，对于实践性比较强的高分子材料成型加工技术来说，实验教学是教学环节中非常重要的一个部分。创新性实验教学对于高分子材料成型加工学科的整体教学效果会产生至关重要的影响。实现高分子材料成型加工实验教学的改进与改革，有利于提高学生的学习能力、综合应用能力和解决实际问题的能力。对高分子材料成型加工的实验教学进行改革，从对实验课程进行系统性设计着手，让其更具实操性；使实验教学从“验证性”向“探究性”转变，增加学生的自主性；增加实验教学的创意性与趣味性，以及实施案例教学法等，实现理论教学与实验教学的有机结合，提高本学科教学的内涵质量和整体教学效果。

参考文献：

[1]杨芳，刘钰馨.《高分子材料成型加工原理》课程教学改革探索[J].广西师范学院学报（自然科学版），2010（04）

[2]高长有，叶辰，马列.高分子材料课程的讨论与互动式教学[J].高分子通报，2013（06）

[3]张立英.高职高分子材料改性课程项目化教学改革探索[J].科技信息，2013（19）

高分子材料的实际应用范文篇6

关键词：高分子材料；废旧塑料；建筑材料；回收应用；

中图分类号：TU5文献标识码：A文章编号：

一、前言

处理废旧高分子材料是一把双刃剑,处理的好了不但降低了高分子的危害,而且还能降低产品成本;处理不好我们的生活就要受到废旧高分子的影响,甚至毒害。将废旧高分子材料作为一种建筑材料,开辟了废旧高分子回收的新途径,不但可以降低废旧高分子材料的危害,而且扩大建筑材料的来源。随着科学技术的进一步发展,会有越来越多的这种新型材料问世,最终达到经济效益、环境效益和社会效益的统一。

二、废旧高分子材料在建筑材料中的回收应用问题分析研究

1、废旧高分子材料制作墙体材料。随着国家有关禁止使用粘土砖禁令的公布,开发使用新型墙体材料已经成为一种必然趋势,同时回收利用废旧高分子材料技术的发展,为废旧高分子材料复合成新型墙体材料提供了强有力的支持。目前已有许多这类技术发展相当成熟,并用于实际的生产当中。

一是玻璃与塑料复合而成的样品砖。由塑料,玻璃复合而成的样品砖已经研制出来,在国外已经得到了较广泛的应用。其中塑料组分包括聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,聚氯乙烯以及ABS,相同的粒径形态,较窄的尺寸范围和尺寸分布与近似尺寸的棕色玻璃混合成玻璃塑料复合材料,其中玻璃的质量百分比根据不同的性能要求可为15%,30%,45%。这种材料能在235℃模压成标准的粘土砖形状。当温度在20～50℃范围变化时,经过抗压实验,发现其断裂应力是普通粘土砖的两倍多。制备这种试样时所要求的塑料不需要区分热塑性和热固性,因此它的原料来源相当广泛。

二是金属橡胶混凝土。这种材料具有良好的性能,它可以有效解决目前各类混凝土结构及现有墙体砌块工程中常出现的各种裂缝,隔音差、抗震性能不够,重量重,抗冲击性不足等问题,可广泛应用于桥梁、路面、飞机跑道、大坝及其他建筑。

三是用聚苯乙烯泡沫塑料生产混凝土保温砌块。运用此技术生产的混凝土保温砌块具有表观密度小,保温、隔声性能好,抗压强度高,属于轻质高强的新型墙体材料。生产的砌块完全满足墙体材料的表观密度、抗压强度以及保温性能要求。在工程实际中,砌块的聚苯乙烯泡沫塑料部分基本不受外力作用,只有外裹的水泥砂浆层起骨架作用。这种新型混凝土保温砌块是一种前景看好的新型墙体材料。

四是利用废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦。这种建筑用瓦的研制成功,不仅可以降低成本,还是消除“白色污染”的一种积极方法。

五是利用废泡沫生产新型保温砖。研究成功了造价低廉、防火性好、保温性能优良的新型保温砖。经测试,这种新型保温砖导热系数小于0.06W/m.K,优于0.09W/m.K的国家标准,含水率小于8%,密度小于225kg/m3,抗压强度大于0.21MPa,且耐候性强,适合国内不同气候的各地区使用,取代传统珍珠岩或煤渣等保温材料。

2、废旧高分子材料制作建筑装饰材料

一是利用废旧塑料生产的建筑用装饰板材。利用废旧塑料生产建筑用装饰板材的研制已经取得了很大的进展,其中一种技术已经在实际生产中广泛应用。它是用废旧塑料、色素添加剂、增强剂、增塑剂为原料,以重量为单位,每100份废旧塑料匹配5～10公斤色素添加剂,20～50份增强剂,1～5份增塑剂,先将废旧塑料洗净、晒干后熔化,再将熔化后成块状的废旧塑料粉碎为0.5cm左右的细颗粒,再次熔化同时加入色素添加剂和增强剂,搅匀后注入模具成型,冷却后出模,然后漆上耐温清漆即生产出成品。

二是利用废旧塑料生产阻燃建筑装饰材料。目前有报道研制出一种利用废旧热塑性塑料和锯木粉通过加入添加剂改性生产防火阻燃型窗套、门套、墙裙等建筑装饰材料的方法。运用该工艺生产的产品,根据国家标准塑料燃烧性能实验方法进行测定,其结果达到GB2408—80/1级、GB4609—84/FV-0级;按照国家标准GB5465—85建筑材料不燃性试验方法测定,结果建筑材料不燃性试验方法测定,结果完全符合不燃性材料的要求。实验证明这种材料阻燃性能良好,完全可以用作建筑装饰材料,同时通过造型还可以生产美观耐用的环保型城市垃圾桶。

3、废旧高分子材料制作其他建筑材料

一是粉煤灰、废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒生产防水材料。以粉煤灰、废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒为主要原料,普通硅酸盐水泥、生石灰为胶凝材料,添加少量防水荆、憎水剂、激发剂,可生产屋面保温防水材料.该材料集保温隔热与防水为一体,表观密度为588kg/m3,导热系数为0.12W/(m·K),28d的抗压强度为1.6MPa,在0.2MPa的水压下可保持30min不透水。该保温防水材料具有密度低、强度高、保温隔热性能好、粉煤灰掺量大等优点,是一种较为理想的屋面保温防水材料,该材料可达到《屋面工程质量验收规范》(GB50207-2002)标准。

二是利用废聚烃类树脂生产塑料地板。在世界塑料家族中,PVC的产量居第二位,制品多,消费量较大。如管材、蔬菜大棚膜、建筑材料、日用品等多种用品废弃较多。由于PVC是一中含卤物质,所以它的回收利用受到了限制。这项技术研制的成功,可以大量回收PVC,运用这项技术可以生产出多种产品。常见的如:废农膜100份、碳酸钙120～150份、剂1.5份、稳定剂4份、色浆适量,经混合、密炼等一系列加工可制成塑料地板。安徽大学高分子材料研究所通过改性发泡等工序,用废弃聚烯烃塑料生产泡沫片和硬质板材,泡沫片用作旅游鞋、皮鞋和布鞋的原料,硬质板材则用作弹性地板的原料。

三是利用回收农膜与木屑复合制成塑质木材。该材料除了具有与天然木材一样可锯、刨、钉、粘等性能外,还具有耐潮、防蛀等优点,而且制造的灵活性强,既可挤压成板材、型材,也可一次模压成产品。

高分子材料的实际应用范文篇7

[关键词]工程意识；高分子材料专业；综合实验

我国的高等工程教育培养造就了大批工程科技人才，有力地支撑了我国工业体系的形成与发展。但与其它工业发达国家相比，我国高等工程教育虽然规模位居世界第一，但总体质量并不高。突出的问题就是高等工程教育培养出的人才工程性缺失和实践能力薄弱。针对高等工程教育存在的的问题，2010年6月，中国工程院、教育部启动“卓越工程师教育培养计划”，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，使我国培养的卓越工程师后备人才满足我国工业化和现代化建设的需求，使我国跻身工程教育强国之列。

一、目前高分子材料专业综合实验存在的问题

长期以来，我校高分子材料专业综合实验仅仅是停留在使学生巩固并加深对专业基本理论及概念的理解，对高分子材料性能检测，以及高分子材料成型加工设备的操作等层面。存在的最大问题就是实验内容陈旧、滞后，实验教学形式僵化。验证性的实验内容较多，与工程实际密切结合的实验内容太少。这种传统的高分子材料专业实验教学体系不利于学生工程观念的建立，不利于后续阶段的顶岗实习、毕业设计、及进入工作岗位后迅速完成从学生到合格的工程技术人员的转变。

二、加强高分子材料专业综合实验工程性的指导思想与原则

“卓越工程师教育培养计划”具有三个特点：一是企业深度参与培养过程，二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才，三是强化培养学生的工程能力和创新能力。我们认为高分子材料专业综合实验应该是在专业实践层面上安排的，能够与生产实际紧密结合，能够体现工程与教学相互联系、相互促进关系的一门实验课。通过实验培养学生建立初步的工程能力。在这门实验课中要创造出一种让学生真正感受到工程实践的氛围，促使学生从知识积累向工程能力生成的转化。

三、高分子材料专业综合实验改革的具体实施

（一）调整高分子材料专业综合实验开设时间

我校高分子材料专业综合实验原开设时间放在第3学年的第6个学期。通过几轮教学发现，在学生专业学习还没完全到位的情况下，学生并不完全具备很好完成实验的能力，严重影响专业实践能力的取得。因而将设置时间调整到第4学年第7个学期，时间从3周延长到4周。从实践结果来看，这一调整是合理的。

（二）企业参与高分子材料专业综合实验教学计划的制定

以往的实验教学计划完全由任课教师自行制订，由于教师的工程能力不足等原因，制订的实验教学计划脱离生产实际，即所谓的“理论性、研究性过强”。在新的实验教学计划修订时，我们积极争取企业具有丰富实践经验的生产技术人员参与进来，共同制定人才的培养目标，培养方案，共同制定实验教学大纲、实验教学计划。

（三）高分子材料专业实验内容的确定

1.原有实验内容优化。全面更新实验内容。只保留小部分经典的实验内容，这些经典实验可以训练学生系统地掌握原料的准备、材料的合成、性能测定与表征方法等。增加具有工程背景的实验，选择贴近实际的社会需求，符合高分子材料的变化潮流，适应企业对人才需求的内容。

2.教师科研课题转化。将部分教师完成的或在研的科研项目中的部分内容拿到专业实验中来，分解为学生有能力可以完成的实验项目。

3.到有合作关系单位完成部分实验。生产单位可以为人才培养提供先进的工程实践条件。此种实验方式最显著的特点是实验方案的应用性和工程性。更能激发学生动手实验的兴趣，发挥了学生自主实验和学习的主观能动性。

（四）实验教学方式的改革

1.题目自选与指定结合。由过去的分配到人改变为由学生在给定题目中自行挑选感兴趣的题目，使实验教学从传统的“以教师为主”的模式转变为“学生为主体、教师为主导”的模式，充分发挥学生的积极性和创造性。

2.改变实验指导方法，强化学生自主实践能力的培养。强调实验指导教师的“导师”作用，使学生成为实验的主动参与者、探索者。鼓励学生独立思考，引导而不是替代学生解决实验过程中出现的问题。

3.实验以课题组形式进行。每三名同学组成一个课题组，并选举一名组长。每课题组配备一名指导教师或生产单位的技术人员，为课题组提供技术上的指导和方向上的把握。通过具体的研究课题，培养学生团结协作的精神。

4.计算机辅助教学。引入新的教学手段，即利用高分子材料与工程设备素材库，对实验中涉及到和未涉及的工艺进行计算机模拟仿真实验，扩大实验范围。

（五）专业综合实验的考评方式改革

实验模拟本科毕业论文方式进行。结合实验内容给学生下达任务书，学生做出开题报告、开题答辩，以论文的形式完成实验报告，最后采用类似毕业论文答辩的方式总结实验。在同等的实验时间、实验条件下，增加了实验信息量，增强了团队意识，强化了工程理念。

四、专业综合实验改革取得的成效

（一）直接促进了毕业教学环节的顺利进行

专业综合实验过后，就是毕业环节的教学工作。专业综合实验的过程就是一个微缩的毕业论文过程。有了专业综合实验的基础，很多同学在短时间内就适应了毕业论文过程。毕业答辩也充分体现了这个环节所起的作用。

（二）促进了教师队伍工程能力的提高

从事高等工程教育的教师多数是从学校直接到学校，他们没有企业工程实践的经历，因而在实践教学中缺少工程思维、工程方法和工程文化的传授。专业综合实验内容及教学方式的改革以及企业专家的参与，极大促进了实验指导教师工程能力的提升。

五、结语

通过新的高分子材料专业综合实验教学体系的构建，从根本上改变了实验教学内容陈旧、滞后与生产实际脱节严重的现状。新的实验教学体系不仅加深了学生对整个高分子材料体系的理解，更重要的是培养了学生在实验中以工程意识去发现问题、分析问题和解决问题的能力。

基金项目：黑龙江工程学院教改项目：基于“卓越工程师教育培养计划”专业综合实验教学改革与实践（项目编号：JG2012042）

参考文献：

[1]刘宇艳，刘宇婷，刘立洵等.高分子材料与工程专业系统化实验体系的建立.[J]实验技术与管理，2011（1）：9-11.

高分子材料的实际应用范文篇8

记者（以下简称记）：请蔡总先给浅们介绍下什么是超导技术？

蔡传兵教授（以下简称蔡）：有一些类型的金属材料，像钛、钒、铬、镍和一些合金及氧化物，当将其置于特别低的温度下（临界转变温度）时，此时其电流通过时的电阻为零，这种现象就是超导现象，这些能够实现超导的物质就是超导材料。

由于材料实现超导的临界转变盈度非常低，最早都在零下200多摄氏度。为了让超导材料有实用性，人们开始逐步探索高温下的超导材料，当然这里的高温是相对于原来零下200多度而言的，实际温度并不高。从上世纪八十年代到现在，高温超导材料的临界温度从零下二百多度上升到零下一百到几十摄氏度。目前，临界温度最高的高温超导材料是美国科学家于2009年发现的一种合成材料，其临界温度是零下19摄氏度。

现在常见的高温超导材料主要有两类，钇钡铜氧和铋锶钙铜氧。钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜，应用在电子、通信等弱电领域，铋锶钙铜氧主要用于线材的制造，应用在强电领域。

记：既然有高温超导，那是不是还有低温超导？

蔡：是的。低温超导和高温超导按临界转变温度来分的，临界温度低于30K，也就是零下243摄氏度条件下的就是低温超导，在此状态下能实现超导的材料就是低温超导材料。低温超导材料需要在液氦中工作，由于液氦的制备及制冷费用极为昂贵，所以其应用受到很大限制，目前应用很少。而高温超导材料可以在廉价的液氮制冷环境中工作，因而应用比较广泛。

高温超导材料的应用

记：高温超导材料都能应用在哪些方面？

蔡：高温超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用包括超导发电、输电和储能等；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。

记：这些都是如何应用的？

蔡：基本都是利用超导材料在超导状态下的零电阻和完全抗磁性特征，这样因此只需消耗极少的电能，就可以获得稳态的强磁场。比如在电力领域，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万～6万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量可以比常规发电机提高5～10倍，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效率提高50%。尤其风力发电机，因为要架在几十米高的支柱上，对体积和重量要求很高，只有超导材料才能做到，所以高温超导风力发电机是5兆瓦以上风力发电系统的目前唯一选择。

另外，超导材料还可用于建造超导磁体计算机。高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会发生大量的热，而散热是超大规模集成电路面临的难题。超导计算机中的超大规模集成电路，其元件问的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作，就不存在散热问题，可以大大提高同级别计算机的运行速度。至于利用超导技术制造的磁悬浮列车，目前已经有成功运行的，其原理大家也都熟悉，就不多讲了。

高温导材料的军事用途

记：上述这些应用都是民用的，它在军事领域有什么应用？

蔡：高温超导军事上可以应用的地方也很多。比方说军舰，前面提到过超导材料在民用领域可以用来研制高效的发电机和电动机，所以可以将超导发电机与涡轮发动机直接对接，组成高效紧凑的发电模块，将超导低转速大扭矩电动机直接与螺旋桨连接，作为舰船的电力推进系统，从而研制出全电推进舰艇。

实际上，这种应用研究已经有了结果，英美海军很早就将性能优越的超导电机作为舰船电力推进的理想动力设备，投入巨资进行开发和研究，已分别成功地进行2200kW和1000kw超导单极电机组成的超导直流电力推进系统的实船实验，同时还分别进行过30MW和50MW大容量超导单极电机的研究和试制，目前这些技术已经部分应用在新建的舰艇上，像英国新服役的45型驱逐舰，其采用的电力推进系统和舰上的配电网络就大量应用了高温超导技术。

在军舰上应用高温超导电机，其舰船体积重量更小，空间布置更灵活，推进系统运行更加可靠，效率更高，控制更方便，调速性能更好，能大大提高隐蔽性，达到高速安静运行，具有重要的军事意义。

除了使用高温超导电机驱动螺旋桨推进外，船舶还可以直接使用超导电磁力推进。现在国际上已有3艘超导电磁推进船试验成功。超导电磁力推进装置是按照电磁原理设计的。在舰艇上安装电磁铁，在磁场和电流的相互作用下，海水向后运动。在海水的反作用力下，舰艇将获得向前的推力。超导舰艇既不需要发动机，也不需螺旋桨，能有效地消除噪音、降低红外辐射，从而大大提高生存能力和快速机动的突防能力。

此外，高温超导材料在强电领域还有一个用途具有重要的军事意义，那就是储能。超导储能装置是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其他负载的一种电力设施。由于储能线圈由超导线绕制且维持在超导态，线圈中所储能几乎无损耗地永久储存下去直到需要释放时为止。超导储能的这种特性在民用领域主要用来调节电力系统的峰谷或解决电网瞬间断电对用电设备的影响。但在军事领域，却可以用作高能脉冲武器的储能器，用于激光、微波和电磁武器发射器的储能。另外，还可将其用在航母电磁拦阻装置上，将电磁拦阻装置每次拦阻飞机时带动制动电机产生的电力储存起来，用于拦阻装置复位或者反馈给航母电网。

记：除了动力系统，高温超导材料还有那些军事用途？

蔡：除了上述强电应用，军事通信、电子探测、指挥等方面也会大量应用到高温超导材料。比方说雷达、通讯等电子领域大量使用的一种元器件――滤波器，它的作用就是消除干扰和杂讯，但实际上在有用信号的通带相邻处往往会产生较强的干扰，目前使用的腔体滤波器无法将其完全抑制，而高温超导材料的由于其电阻比金属小3个数量级左右，具有很高的品质因数，因此用其制造的高温超导滤波器具有损耗极小、边带极陡峭和带外抑制极好的特点，滤波性能十分理想的，是目前可以同时解决损耗和陡度的唯一有效方案。

这样的话，现代信息战武器装备（如预警飞机、雷达、电子战设备、导弹制导部件等）中，使用高温超导滤波器替代普通滤波器，就可以大幅度地提高接收机的灵敏度和选择性，增强抗干扰能力，加长预警时间，减小发射机功率，提高制导精确度，增加末端制导距离等。目前，国外已将高温超导滤波器应用于雷达、军事通信和导弹制导等方面，使现代武器装备的性能提高到了一个全新的水平。

而在探测和精密测量方面，超导材料也有很大用途。比如红外探测，目前的半导体红外焦平面列阵面临着两个问题：一是制造工艺；二是功耗。从制造工艺上看，半导体红外焦平面阵列包括探测器的组合件、前置放大器和二维的信号判读部分。用这样的混成结构在单一基片上制造出电学特性均匀的大面积列阵是相当困难的，而且很难要求结构小于100μm2，因此，对于100×100以上元数的器件就必须是镶嵌的组合件。而采用高温超导材料由于电阻极低，因此其电路尺寸可以降低到普通半导体电路的1/10左右，因而在一定面积上，超导线路可以完成更为复杂的线路设计和信息处理，可以更为容易地制造大尺寸的红外焦平面阵列。再加上高温超导材料的低功耗和对磁场和电磁辐射的敏感特性，因此制造出的超导红外探测器，具备高集成密度、低功耗、高探测灵敏度和作用距离远等优点。而且具备一般可见光和红外探测系统所不具备的全天候以及穿透烟云的探测能力，并能提供对低特征目标的探测能力，可广泛应用于天文探测、光谱研究、远红外激光接收、军事光学、航天器的相控阵天线、反潜武器和水雷探测等领域。

至于精密测量，就拿军事定位装备上最常用的陀螺仪来说，机械式陀螺仪因为有机械摩擦所以会导致陀螺偏移进而导致误差，而光纤陀螺仪虽然没有机械摩擦，但仍有光源噪声、光波折射产生偏移影响精度的问题。而超导陀螺则是将球形超导转子放入高真空的球腔内，利用超导体的抗磁性，使超导转子悬浮在空中与支撑装置脱离接触，成为真正的自由转子，消除了因机械摩擦而引起的陀螺漂移，实现理想的惯性导航功能。可应用于大型舰船、核潜艇、飞机等装备的制导系统。

超导材料可有效提高通信系统性能

记：高温超导技术如何提高有线和无线通信性能？

蔡：在目前的技术条件下，高温超导电缆的传输损耗是传输功率的0.5%左右，比常规电缆5%～8%的损耗低得多。而且由于省去了电一光转换和光电转换，因此超导电缆传输信息的响应速度要高于光纤系统，而且损耗极低，可以省去每3～4千米就要设置的信号放大器，使用方面比光纤更为灵活，可用于国防通信网络的布设。

军用无线电方面，利用超导材料制作的无线电发射机和接收机，不仅灵敏度高、频带宽，而且可减小天线的尺寸和重量，提高系统的生存（适应）能力。比如英国伯明翰大学设计制成的世界上第一台超导无线电发射机，其发射距离比常规发射机增大10倍，但功耗降低数倍。超导材料也是制造通信卫星的理想材料，它可以提高信息处理速度，并可使频率响应时间缩短一半。利用超导材料制造卫星天线，其效率可提高90%。

而在雷达系统方面，目前，新一代超导雷达也正在研制之中，其大线、发射机、接收机、稳频源、信号模拟器、滤波器等电子器件全部是采用高温超导材料制作而成的，具有低功耗、低噪声、宽频带、高灵敏度、高可靠性以及体积小、重量轻等优点。用于雷达系统的超导电子器件，可使雷达频谱扩展上百倍，作用距离提高一个数量级。

军事指挥和控制现代军事指挥和武器控制，需要高速地处理大量信息。采用具有零电阻特性的超导材料制作计算机，由于功耗减小，电路产生的热量可以忽略不计，运算速度大大提高，而且体积和重量可大幅减小。日本富士通公司研制成功的4位超导微处理机，与采用砷化镓技术的同类处理机相比，速度快10倍，功耗只有后者的1/500。据称，若采用超导材料制作计算机，目前的亿次巨型计算机可制成只有微型个人计算机那么大。这种微型高速计算机的应用，必将大大提高军事指挥效率，同时也可提高武器制导系统的性能。

我国的高温超导研究

记：高温超导材料在军事领域原来有这么多的作用，那我国的高温超导技术目前是一个什么水平？

蔡：我国在超导领域的研究中，超导材料也经历了从低温到高温，第一代材料已经研究成熟，第二代材料由于其成本低更适用于产业化运作而被广泛应用，超导产品品类也是逐渐增加。总的来说，少数尖端技术上与国际尚有一定差距，但大部分领域的研发已经处于国际先进水平。

记：我国都研制有哪些高温超导材料？

蔡：我国在铋系带材、铊系和钇系大面积双面薄膜、钇系准单畴块材以及钇系新型涂层带材等方面与国际水平相当或相近，在前驱粉制备、线（带）材加工工艺和热处理等方面具有独立的技术和知识产权。

比方说在铋系高温超导带材方面，已先后建成年产200千米的生产线，为我国超导应用技术产业化提供了必要的材料基础。这种高温超导线料300米长的临界电流接近90安培，达到国际先进水平，在满足国内需求的同时，产品还出口到韩国、欧洲等国家和地区。

而在大面积双面高温超导薄膜方面，中科院物理所和北京有色金属研究总院也分别实现了2英寸钇系薄膜的批量制备，其表面微波电阻降低到1mΩ以下。由于高温超导薄膜除了应用于超导滤波器子系统外，在其他许多电子学器件，如谐振器、传输线、延迟线、移相器、耦合器、天线等中都有广泛的应用。这些器件可以降低超导器件在微波和更高频率下的应用低通讯的信号损耗，提高接收机的灵敏度，对军事应用具有重要价值，因此高温超导薄膜是我国目前发展的重点。

我国在高温超导材料上技术水平最高的是高温超导单畴块材，不仅达到世界一流水平，且拥有材料制备工艺的知识产权，我国研制的世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车，就是用自研的钇系高温超导材料制造出来的。

记：我国超导产业的未来发展前景如何？

蔡：前景非常好，预计到2022年，我国超导产业的产值将超过200亿美元，超导电力技术、超导通讯技术、超导测量器件都将得到广泛应用，形成较大规模并有较强国际竞争力的超导材料产业，将占据国际超导市场的10%以上。

记：我国的高温超导技术在军事上应用的如何？

高分子材料的实际应用范文篇9

【关键词】教学内容改革材料物理与性能

1．引言

教学质量是高校赖以生存和发展的重要保证,而加强课程教学改革,则是提高教学质量的重要途径。近年来,以电子、生物、航天和能源等为应用对象的材料科学已经从过去的单一性金属材料、无机非金属材料和高分子材料转向以功能材料、复合材料、纳米材料等高性能、多功能为主的发展趋势,对材料科学人才也提出了新的、更高的要求。1997年国务院学位办颁发了新专业目录,材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料,而是横向融合金属材料、无机非金属材料和高分子材料的基础理论于一体,纵向充分强调理科与工科的结合。为满足社会对材料专业的需求，并与国内外“材料科学与工程”学科发展接轨,北方民族大学制定了材料类专业的长期规划并制定了2008本科专业培养方案。材料物理与性能学课程作为2008培养方案中材料科学与工程本科生的专业基础课,其教改方案已列入2009年宁夏高等教育教学改革项目。

本文从教材建设的意义与目标、课程教学内容改革、课程教学方法改进及教改初步成果等几个方面对材料物理与性能学课程建设思路进行阐述。

2．教材建设的意义与目标

《材料物理》是材料科学与工程、高分子材料与工程和材料成型与控制工程专业的专业基础课，其主要内容是利用物理学的一些基本概念、基本原理、基本定律来说明物质的微观结构、组织形貌、原子电子运动状况以及它们与材料性能和成分之间的关系。

对于材料专业的学生来讲，化学方面的基础知识学习得较多，包括有机化学、无机化学、分析化学和物理化学等，但物理方面的基础知识却较少涉及，只有普通物理课程，而物理本身所包含的基础知识比化学更多，例如光、电、磁、热、力、辐射等。因此，给材料专业的学生补充更多的物理知识，尤其是材料物理方面的知识非常必要。而当前材料物理教材的诸多版本多数偏重理论指导，要求学生对物理分支的知识掌握太多，这不能完全适应现行本科生教育的需求，对研究生来说相对更适合一些。个别相对合适的材料物理教材因为有些内容太深无法讲透，而有些内容又太浅，对本科生来说，作为参考书使用较为适合，这是一个方面的原因。另一方面，大多材料专业都开设了材料物理性能课程，此课程包含的材料物理的基本概念又都比较缺乏。编写这本《材料物理与性能学》教材的目的就是一方面给材料专业本科生增加一些有关材料物理的基础知识，另一方面将材料物理性能方面的内容合并到一起，减少学生的课程数目。

在教材的编写过程中，注意突出了以下几方面的特色。

（1）以实际应用实例讲解材料物理学的一些基本概念和物理效应，例如：位错的运动形式分为滑移和攀移，滑移的运动形式是像蚯蚓一样以局部带动全部进行运动；为什么钢铁进行淬火后会变硬？是因为加热加速了原子的运动，突然冷却使原子来不及运动到正常格点位置就停止了，使得原子排列紊乱，阻止了位错的滑移，所以会变硬。以这样的方式来介绍材料物理学的一些基本概念和物理效应，使学生便于理解、掌握和记忆。

（2）以实验的手段讲解各种材料的性能。如：通过拉伸实验，讲解金属材料、无机非金属材料、高分子材料的力学性能的异同等；通过对不同材料进行电阻测量，讲解如何利用电阻绘制材料的溶解度曲线，将此曲线应用到实际研究中。采用这样的方式设计实验，达到真正锻炼学生动手能力和创新能力的目的。

（3）加入现代新材料的内容，介绍其应用与发展。例如：复合材料、纳米材料、能源材料、生物材料等。

3．教材知识体系改革

根据材料相关行业发展需求进行教学知识体系的改革。目前材料科学发展的趋势是新型功能材料（特别是电子、光电子材料）、新能源材料、环境友好材料、生物活性材料的研究与开发，本课程针对材料发展的总体趋势和行业需求，结合我校2008本科生培养方案的指导思想，在设置材料的热学性能、力学性能和电学性能的基础上，设置了材料的介电性能、缺陷物理与性能、铁电物理与性能、磁性物理与性能、非晶态物理、高分子物理、薄膜物理。在内容的编写上，略去了大量的公式推导，注重基本概念、基本原理的讲解，同时，结合生产、生活和材料前沿科学研究中的实例对材料物理与性能进行阐释。

在每章的开始，教材以实际案例开篇来提高学生对本章内容的学习兴趣，如从材料的导热性角度解释“9.11事件”对纽约世贸中心造成毁灭性破坏的原因；从材料的导电性能与硅材料的薄膜化对太阳能发电在解决能源危机方面的重要地位与应用现状等导入案例。在每章的结尾，设置了拓展性内容，主要将章节内容相关的前沿科学发展现状、需要解决的关键科学问题呈现给学生，为学生在学完章节基本内容后进行深层次的思考和进一步利用所学内容阅读学科领域前沿知识提供了引导，如教材引入纳米材料（如碳纳米管）的热学、力学性能来拓展学生对纳米材料独特性质的认识；以超导材料的发展历史、研究现状、和应用（如磁悬浮列车）来引导学生对材料的导电性进行探求。

另一方面，针对我校2008本科生培养方案加强实践教学的指导思想，在内容设置上，教材还考虑通过学习基本内容的基础上，可以为本科生开设一些基础实验和创新性实验。结合本课程的学习，我院对本课程开设了材料的力学性能检测、硬度测定、材料热容的测定、材料热导率的测定、材料导电性能的测定、陶瓷热稳定性测定等基础实验，同时通过新建设的新能源、电磁学专业实验室，为学生提供创新性实验平台。

4．教学方法改革

教学过程是通过教师与学生之间的互动配合完成的，教学方法在教学活动中的作用至关重要，在《材料物理与性能学》的教学过程中，注重学生能力的培养，摒弃传统“填鸭式”灌输的教学方法，而采用“启发―引导―互动”式的教学方法，以此来实现传授知识、培养学习能力和创新能力的目的。在教学方法的改革中，采取了以下具体的教学方式

（1）采用板书与多媒体结合的方式进行知识讲解。对较为抽象的概念、模型，采用动画演示帮助学生理解，如对于位错的两种基本类型―螺型位错和刃型位错以及它们的运动方式―攀移和滑移，很难用易于理解的语言表达清楚，而采用动画演示的方式，学生很容易理解并在脑海中留下深刻的印象；如三极管的放大作用，采用动画演示即可让学生在较短时间内对其放大机理和对发射极、基极、集电极材料的不同要求了然于胸。

（2）学生讲授，集中讨论的方式。针对有些能引起学生兴趣的内容，采取学生讲授、课堂讨论的方式实现对知识的接受与消化吸收。比如关于铁电物理的内容，通过讲解基本理论，让学生通过查阅文献资料来挖掘铁电物理的知识在我们生活中的应用，而学生通过文献资料，利用磁性物理知识讲解了以“卡的世界”为题的关于存储卡的相关原理和技术前沿、利用材料的压电效应讲解了打火机的原理，这不仅加深了对知识的理解，还极大地调动起学生对铁电物理知识的兴趣。

（3）开放式作业题目。对于有些基本观点，随着科学的不断发展，可能遇到一些无法解释的现象，对此，鼓励学生通过查阅文献发现此类问题。例如，将块体材料的一些基本理论应用于纳米材料去解释其性能显然是不正确的，不同点有哪些？为什么不同？针对这些问题，让学生自己去解决，然后在作业中写出自己的观点。这样做的好处是，既启发了学生的主动性和创新思维，又防止了抄袭作业的现象发生。

5．初步成果与展望

《材料物理与性能学》课程已作为“21世纪全国高等院校材料类创新性应用人才培养规划教材”由北京大学出版社于2010年1月出版。《材料物理与性能学》课程是材料科学与工程、高分子材料与工程和材料成型与控制工程专业的专业基础课，授课学时为理论48学时，实验16学时。该教材已被东北大学、郑州轻工业学院、北方民族大学，以及江苏、湖北、浙江和山东等省的高等院校选用，受益学生3000多人，反映良好。

通过教学内容和教学方法的改革后，学生对材料专业产生了极大的兴趣，出勤率和听课率大大提高，学生对本课程的课堂听课率创历年新高接近100%，根据校教务系统所提供的学生对教师的教学评价结果表明，课堂满意度在90%以上，同时通过对材料物理与性能学课程的学习，我院学生申报创新性实验和挑战杯的数量明显增加，与往年相比，增加的项目主要来自与本课程相关的内容。

虽然，通过教改，我们在教学中取到了良好的初步成果，但对本课程的双语教学、精品课程建设的工作以及课程考核体系、质量监控等方面的创新还是今后对本课程改革的主要方面。

今后，我们通过总结《材料物理与性能学》的教学实践，搞清存在的问题，进一步明确课程定位，形成以贯彻向“宽基础、宽口径、重实践”的培养模式上转变的新课程体系。通过充实和丰富教学内容，完善和增加案例教学，制作和搜集影像资料，研究和制作优质课件，完善相关实践环节，使该课程教学做到目标明确、基础扎实、内容丰富和方法多样。

[参考文献]

[1]万红，白书欣.材料物理课程建设的思考[J].高等教育研究学报,2009,32:21-23.

高分子材料的实际应用范文1篇10

关键词强磁场技术与应用产业化

六十年现了实用超导材料，八十年代出现了性质优良的钕铁硼永磁材料，使人们可以不耗费很大的电功率获得大体积持续的强磁场，发展超导与永磁强磁场技术是20世纪下半叶电工新技术发展的一个重要方面。在各国高能物理、核物理、核聚变，磁流体发电等大型科技计划推动下，整个技术得到了良好的发展。低温铌钛合金及铌三锡复合超导线与钕铁硼永磁材料已形成产业，可进行批量生产。人们已研制成功了15特斯拉以下各种场强，各种磁场形态，大体积的可长期可靠运行的强磁场装置，积极推进着强磁场在各方面的应用。

1998年3月投入运行的日本名古屋核融合科学研究所的核聚变研究用的大型螺旋装置（LHD）是当今超导磁体技术水平的典型代表。装置本体外径13．5m，高8.8m，总重约1600t，其中4.2K冷重约850t。它有两个主半径3．9m，平均小半径0．975m，绕环10圈的螺旋线圈，三对内径分别为3.2、5．4和10．8m的极向场螺管线圈，中心磁场前期为3特斯拉（4.2K），后期为4特斯拉（1．8K），磁场总储能将达16亿J。超导强磁场装置需在液氦温度下运行，从使用出发，努力减少漏热以降低液氦消耗和研制配备方便可靠的低温制冷系统有着重要的意义。经不断努力改进，一些零液氦消耗和无液氦的超导磁体系统已在可靠的使用，它们只需配有小型的制冷装置即可持续运行，不需专人维护，使应用范围大大扩大。

我国在超导与永磁磁体技术方面也进行了长期持续的努力，奠立了良好基础，研制成多台实用磁体系统，有些已在使用，具备了按照需求设计建造所需强磁场装置的能力。中国科学院电工研究所研制成功的磁流体发电用鞍形二极超导磁体系统（中心磁场4特斯拉，室温孔径0．44m，磁场长1m，磁场储能8.8兆焦耳）和空间反物质探测谱仪用大型钕铁硼永久磁体（中心磁场0.13特斯拉，孔径1.lm，高0.8m）代表着我国当今的技术水平，无液氦磁体系统的研制工作也在积极进行中。

随着超导与永磁强磁场技术的成熟，强磁场的多方面应用也得到了蓬勃发展，与各种科学仪器配套的小型强磁场装置已形成了一定规模的产品，做为磁场应用技术的核磁共振技术，磁分离技术与磁悬浮技术继续开拓着多方面的新型应用，形成了一些新型产品与样机，磁拉硅单晶生长炉也成为产品得到了实际应用。

医疗用磁成像装置已真正成为一定规模的产业，全世界已有几千台超导与永磁磁成像装置在医院使用，我国也有永磁装置在小批量生产，研制成功了几台0．6—1．0特斯拉的超导装置。除继续扩大医疗应用外，正在努力开拓应用磁成像装置于工业生产过程监测与食品选择，最近，日本进行了用于检测西瓜糖含量与空穴及用于辨别Salmon鱼雌雄性的实验，取得了有意义的结果。用于高岭土提纯的超导高梯度磁选机已有十余台在生产运行，磁拉硅单晶生长炉也已开始使用，但尚未形成规模，中国科学院电工研究所与低温工程中心曾在九十年代初研制成功超导磁分离工业样机，试制成功了两套单晶炉用超导磁体系统，为产品的形成奠定了基础。

总起来说，超导与永磁磁体技术已经成熟到可以提供不同场强，形态的大体积强磁场装置，开始形成了相应的高技术产业，但大规模产业的形成与发展还有赖于积极地进一步开拓强磁场应用，特别是可能形成大规模市场产品的开拓，根据不完全的了解，目前主要进行的工作有：

1在材料科学方面

（1）热固性高分子液晶材料强磁场下的性能及应用。国际上在0～15特斯拉磁场范围内对高分子液晶材料的取向行为、热效应、磁响应特性、固化成型过程等方面进行了研究，并作其力学性能和磁场的关系的定量分析，应用前景十分看好。

（2）功能高分子材料在强磁场作用下的研究。国际上高电导率的高分子材料、防静电及防电磁辐射高分子材料的研究和应用取得了很大进展，某些材料纤维的电导率经强磁场处理后，可达铜电导率的1／10，是极具潜力的二次电池材料。在防静电服和隐形技术方面电磁波吸收材料已用于军工领域。

（3）强磁场下金属凝固理论与技术研究。

（4）NdFeB永磁材料的强磁场取向。在NdFeB永磁材料加压成型过程中，采用4～5特斯拉强磁场取向，可大大提高性能，国外已开始实际应用。

2在生物工程与医疗应用方面

（1）血液在强磁场下性能的改变及对生物体的影响。国际上研究了人体及动物的全血的强磁场下的取向行为及其作用的主体——血红细胞的作用机制；血液在强磁场下流变性能的变化；血纤维蛋白质在强磁场下的活性变化及对生物代谢作用的影响；人血在强磁场中所受磁力、磁悬浮特性和光吸收特性。

（2）蛋白质高分子在强磁场下的特性及其应用。国际上研究了磷脂中缩氨酸在强磁场下的取向作用；肌肉细胞蛋白质在磁场中的磷代谢过程；神经肽胺酸在强磁场下的结构改变及蛋白质酰胺与氢的交换等。

（3）医疗应用。除继续发展人体成像系统外，近年来国际上还研究了在4—8特斯拉强磁场下血纤维蛋白质的活性以及对血管中血栓溶解的影响；强磁场及磁场梯度对血纤维蛋白的溶解过程的影响；强磁场对动物血细胞的活性及其对心肌保护特性的影响；外加磁场对血小板流动性能的影响及其在医疗上的应用等。

3在工业应用方面

除继续积极进行强场磁分离技术、磁悬浮技术的发展与应用外，近年来，国际上还研究了磁场对石油滞粘性能的影响及对原油的脱蜡作用；研究了磁场对水的软化作用及改善水质的作用；研究了外加磁场对改善燃油燃烧性能及提高燃值的作用；通过在强磁场中的取向提高金属材料的强度和韧性；通过表面吸出排除杂质、提高金属质量等。

4在农业应用方面

高分子材料的实际应用范文篇11

关键词：教学改革；高分子材料科学基础；探讨

【中国分类法】：G420

随着我国对科技应用型人才的需求急剧增加，福建工程学院将立足于建设成为优秀的科技应用型大学，向社会和企业培养输送优秀的科技应用型人才。科技应用型本科人才是介于学术型人才和技术型人才之间的工程应用型人才[1],因此，在课程培养模式上应有一定的适应培养科技应用型人才的方法。原有的培养学术型人才的教学方法不再适应现在对科技应用型人才培养的要求，迫切需要对一系列本科课程教学进行改革。《高分子材料科学基础》课程是福建工程学院材料成型与控制工程专业中极其重要的一门专业基础课，通常在本科三年级上学期开设，此门课程构建了公共基础课与专业课程的一个桥梁，其教学成果的优劣直接关系到学生学习其它专业课程。因此，根据福建工程学院办学定位和特色，本文将对《高分子材料科学基础》课程教学方法的改革进行研究与探讨。

一、运用实例激发专业激情

对于刚刚接触专业课的大三学生，专业兴趣对他们的培养十分重要，专业学习的兴趣一旦产生，对后续的专业课程学习将会起到事半功倍的效果。那么，我们如何来激发学生的这种专业学习兴趣呢？可以应用身边高分子材料应用的实例来激发学生的专业学习激情。例如，食物中的蛋白质、淀粉、御寒的棉、麻、丝、毛以及皮革，居住建筑的竹木等都是高分子材料；生活中随处可见的塑料饮料瓶、一次性塑料杯、各种各样的塑料玩具、尼龙绳、汽车轮胎等同样也是高分子材料。目前，形形的高分子材料在各个方面改变着人们的生活方式及生活环境，在提高人们生活质量方面起着极其重要的作用。高分子材料在逐渐替代传统的金属、陶瓷等材料，可以说人类正在经历高分子材料时代[2]。那么，如何去合成制备高分子材料呢？如何去表征及测试高分子材料的结构及性能呢？如何去加工制备高分子材料制品呢？如何去理解探究高分子材料的合成制备、结构和性能三者之间的关系呢？带着这些问题的提出，学生求知心切，想知道原因，将会大大激发学生进一步去学习这门专业基础课的兴趣。

二、改革教学方法与手段

目前，基于电视录像、幻灯片、多媒体课件等多种形式的教学方法的采用，不仅提高了教学过程中的信息传递量和教学内容的科学性、先进性、趣味性,又加强了学生与老师的实时交流，从而提升了教学效果[3]。但对于应用性学科《高分子材料科学基础》来说，扎实的理论知识和良好的实践技能二者缺一不可。因此，仅仅靠多媒体教学还不能够达到理想的教学效果。例如，在对‘聚合物成型加工’这部分内容进行讲解时，完全可以把课堂搬进实验室。学生边参观注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、压延成型以及发泡成型等成型设备，老师边对这些设备的原理，加工方法，适合的高分子材料等进行详细的讲解。这种教学方法使抽象的理论基础知识与形象的实践应用有机的结合起来，不仅提高了学生的学习兴趣与热情，而且把课堂所学的理论知识达到学以致用的效果。

三、改革实践教学环节

实践教学环节不仅是《高分子材料科学基础》课程建设的重要组成部分，而且是培养学生工程意识、创新能力和动手能力的重要途径。这对科技应用型本科教育尤为重要。因此，在这门课程的教学过程中，应大力改革实践教学的形式和内容。对于传统的实践教学环节，多数采取老师边操作边讲解的教学模式，让实验基地变成了仅仅是学生参观的地方。实践教学环节应该充分发挥实验基地的功能，让其不仅是学生参观的地方，更是学生把课堂所学的理论知识发挥的地方，让学生有更多的时间自己动手操作学习。这样不仅培养了学生的实际动手能力，而且更激发了其认真学好理论知识的积极性。另外，可以把教学实践环节与科研项目结合起来，加大综合性、创新性实践环节的比值，使学生尽早的进入科研实践活动。在解决工程中出现的实际问题的同时，学生得到了系统的科研实践能力的训练，同时避免了知识陈旧，紧跟科技应用前沿，为学生毕业后的社会工作做好充分的知识与实践能力的准备。

四、考核方式与成绩评价标准多元化

传统的采取开卷或闭卷‘一考定终身’的考核方式已经无法满足科技应用型人才培养模式的需要。考核方式与成绩评价标准应以提高学生的综合素质和实践应用能力为主要目标。因此，《高分子材料科学基础》课程应采取多元化的评价标准，例如，笔试、课程小论文、实践创新课题研究、工程应用实训环节等。通过笔试重点考查学生对基础与理论知识的理解能力和应用能力，检测学生分析解决问题的能力。通过课程小论文侧重培养和锻炼学生综合应用材料知识、自主创新,并快速有效地获取分析材料信息资源、撰写科技论文的能力。通过实践创新课题研究考查学生理论联系实际和创新能力，并锻炼和培养其科学思考问题的思维习惯。通过工程应用实训环节考查学生利用基础知识解决实际应用问题的能力，为以后的工作打下坚实的基础。通过以上多元化的考查方式建立起以素质教育为本的考核体系，从而形成有利于培养具有良好综合能力的科技应用型人才的衡量标准。

小结

为了良好的适应培养科技应用型人才的培养方案，课程教学改革是一项任务艰巨、涉及面广、影响深远的系统工程。本文对《高分子材料科学基础》课程在教学方法与手段、实践教学环节、考核方式与成绩评价标准多元化等方面的改革进行了初步的探讨。强调教师应充分在立足于教材的基础上对教学方法进行改革，结合科技应用型人才的培养方案，注重实践教学环节，建立科学的评判制度评定学生成绩，从而形成培养学生综合能力的人才培养模式。

参考文献

[1]麦茂生，吕力．市域新建本科院校应用型本科人才培养模式的构建[J]．广西大学学报：哲学社会科学版，2008，30(11)：137-141．

高分子材料的实际应用范文篇12

（吉林建筑大学材料科学与工程学院，吉林长春130118）

【摘要】以就业为导向，紧紧围绕“提升就业能力”这一中心，从实验课程体系、实训基地、实习、毕业论文选题和师资队伍五个基本要点进行了探讨，构建出一套适合高分子材料专业发展的“1+5”型实践教学模式。此实践教学模式的运行，有望促进高分子材料专业学生的就业及提高就业质量。

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关键词就业导向；实践教学模式；高分子材料专业；能力

【Abstract】inthispaper，weconstructasetof“1+5”practiceteachingmodesuitableforpolymermaterialsspecialtydevelopment，whichthatarediscussedfromthefivebasicpointsoftheexperimentcurriculumsystem，practicaltrainingbase，practice，graduationthesistopicandtheteachersteam，undertheemployment-oriented，closelyaroundthecenterofthe“promoteemploymentability”.Theoperationofthepracticeteachingmodeisexpectedtopromoteemploymentandimprovethequalityofemploymentforstudentsmajoringinpolymermaterials.

【Keywords】Employment-oriented；Practiceteachingmode；Polymermaterialspecialty；Ability

0引言

自高校扩招以来，毕业生的就业问题日益严峻。国际及国内社会环境、经济环境风云变幻，导致高校毕业生就业呈现越发复杂的趋势。国家教育部下发的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2022年）》中明确提出要把高校毕业生就业摆在当前就业工作的首要位置[1]。然而，高校以往的实践教学过于形式化，导致学生实际应用技能与就业能力的缺失。学生所学知识与现实生产差距较大；教育实践环节薄弱、学生动手实践能力差，造成毕业生与企业实际需要脱节的现象[2-3]。

高分子材料以其突飞猛进的发展态势和广阔的应用前景成为了21世纪最具生命力的新型材料。众多与高分子材料相关的行业发展迅猛，社会对兼具创新和实践能力的高分子材料专业的人才需求量越来越大[4]。高分子材料专业是实践性很强的学科，它的发展强烈地依赖于实践技术的进步。实践教学为培养具有一定实际操作能力、能将理论应用于实践的高分子人才创造了必要的条件。为此，以行业为依托，以就业为导向，以服务企业为宗旨，探索新的实践教学模式已经成为迫切需要解决的课题。

本文立足于我校的高分子材料专业，以就业能力提升为核心，以为社会各界输送优质人才为己任，对实践教学体系进行了探索研究，提出了一套适合高分子材料专业发展的新型实践教学模式。

1实践教学与就业之间的内在关系

实践教学是高等学校整个教学活动中的主要环节和不可缺少的部分，它有利于培养大学生动手操作的能力、分析问题及解决问题的能力，从而提高就业竞争力及社会适应性。通过开展实践教学活动，容易吸引大学生的好奇心和注意力，促使学生去思考、去判断、去解决问题，能够放大学生研究问题的主动性和创新意识。实践教学对本科生就业起到积极的促进作用。

随着社会经济发展模式的多元化，以及产业结构的优化，用人单位对高分子材料专业本科层次人才的实践能力和综合素质的要求越来越高。另外，全国一般的综合性大学都开设了高分子材料专业，每年有大量的毕业生涌入市场，竞争异常激烈。严峻的就业现状对本科生的实践教学提出了新的挑战。

理清就业与实践教学的关系，有利于指导我们从专业特色出发，突破本专业传统的教学模式，以就业需求为导向，加强实践教学改革。

2新型实践教学模式的建立

长期以来，各院校忽略了高分子材料专业的实践性与工程性，教学中往往重视理论轻视实践。我们以修订2014级高分子材料专业人才培养方案为契机，结合高分子教研室多年的教学经验，提出了“1+5”实践教学模式，以供大家共同探讨。

“1+5”模式是以提升大学生就业能力为一个中心，实验课程改革、专业实训基地建设、多样化实习、毕业论文革新和师资水平提升为五个基本点的新型实践教学模式。以就业能力提升为核心，在实施的层面上将实验教学体系、专业实训、实习、毕业论文和师资队伍五个基本点串联起来，把各项实践活动凝聚在“就业”这一导向上。模式的构建有利于把高分子专业人才所应具备的专业素质和就业能力连接成一个有机整体，形成综合能力培养的动态过程，最终实现促进就业及提高就业质量的目标。

3高分子材料专业大学生“1+5”实践教学模式的运用

3.1强化实验课程改革是提高高分子材料专业学生就业能力的基础

许多高校实验室建设得宽敞气派，为评估也购买了不少实验设备，然而利用率却很低。有些实验室大门紧锁，担心设备损坏只让参观不让动手。让实验室开放政策真正落到实处，不只是虚张声势，不仅可以提高实验设施的利用率，而且为学生利用课余时间开展创新性项目的研究提供了平台，提高了大学生的实践能力。

实验教学是实践教学的最重要组成部分，它是提高高分子材料专业大学生实际操作能力的最重要最直接的手段，也是提升就业能力的基础。积极推行实验课程改革，降低验证性实验的比例，开设综合性实验，增设设计性实验，可以提升大学生的专业能力和培养创造性思维能力，从而使学生在就业竞争中展现出良好技能。例如，开设“聚苯胺的制备和导电性测试”这一综合性实验。学生不仅能理解聚合物的结构，还能掌握聚苯胺的聚合方法及性能测试，可以把聚合物的“结构”和“性能”两大方面结合起来，有利于提高学生综合运用知识的能力。例如，“海藻酸钠溶液的流变性研究”就是一个很好的设计性实验。根据实验任务，学生自己查阅相关文献、设计实验方案并付诸实施。这个过程要求学生动手、动脑、交流、协作，切实得到科学研究的一般逻辑过程训练，有助于培养学生的科学思维和从事科学研究的能力。以就业为导向，切实进行实验课改，加大实验室开放力度，为提升大学生就业能力打下了坚实的基础。

3.2增创专业实训基地是促进高分子材料专业学生就业的关键

以就业为导向，校企结合为基础，增创专业实训基地和良好的社会实践教学环境，是促进高分子材料毕业生就业的关键，也是提升就业质量的决定因素。

鉴于目前的大环境，校外实习的学生很难安排到工厂生产第一线，建立校内实训基地成为非常迫切的需要。纵观国内外好的高分子专业都要有能够满足学生实践的工厂和车间，学生的课程作业很大部分是在实物操作过程中完成的。由于直接接触材料，同时又因处于实际操作中，所以更容易理解在教室授课所不能充分表达的内容，教学效果立竿见影。高校创立大型实验中心和创新中心，以及与企业设立联合校内实训基地，由教师带领学生亲临生产一线来完成企业的科研攻关任务，不但可以增加实践机会，而且可以加强学生对企业的了解。

校企联合共建校外实习基地。校企共建的关键是需要双方共同遵守互利、互补、共同管理、共担风险的原则，以克服企业工作繁忙、怕影响工作秩序、怕出事故与大学生实际操作经验少、好奇心强之间的矛盾。工科高校应根据专业特点，选择有代表性的企业合作建设稳定的校外实训基地。让学生在真实的企业环境中，培养实践创新能力。这种稳定的实习基地能够让学生积累一定的实践经验，加深学生对工作职责、工作技能的认识，缩短与用人单位需求的差距，从而使学生能够更快地适应工作环境。

3.3开展多样式实习是拓宽高分子材料专业学生就业渠道的手段

实习教学是加深专业知识教育，增加学生的感性认识，培养学生实践能力、综合素质、创新能力的重要环节。我校的高分子专业实习包括认识实习、生产实习和毕业实习等多种形式，但从最终的实习报告中可以看出实习效果并不理想。企业出于对安全事故的担心，“只准看，不许动”几乎是所有企业对大学生实习的一条硬性规定。学生没有机会进行实际操作，往往使生产实习和毕业实习变成了参观。鉴于大学生实习的种种困难，采用分散与集中、模拟与真实实习相结合的多样式实习方式，有望解决实际困难的同时增加就业渠道。

利用多媒体计算机技术开发仿真交互式实习教学软件，为高校学生实习提供了一种新的教学手段。学生修完专业课程以后，可以在大三、大四第一学期进行。学生可单人在计算机上操作，也可多人练习，这部分实习不受时间限制，可多次重复进行。例如，塑料成型工艺CAI实习软件，介绍了塑料成型工艺实习所必需的基础知识，包括高分子材料的流变行为、物料的准备，以及注射成型、挤出成型、中空吹塑成型等成型方法所用设备、工艺流程和相关产品，学生可根据自己需要选择学习内容。模拟实习过程中，不用担心安全、产品质量等问题，可以充分发挥想象力在计算机软件上探索各参数对最终产品性能的影响，为将来从事企业的工艺设计及改进奠定了基础。模拟实习省时省力，它强化了大学生的专业技能，为提高大学生的就业竞争力创造了条件。

改变以往集中实习的方式，采取分散实习。集中生产实习不仅会影响企业生产，同时学生的实习效果不佳。鼓励学生到专业对口的企业去生产实习，如果企业对学生满意就可以长期实习或者签约就业。学生毕业后进入企业，不需岗前培训和适应期，为企业节约了时间和资金成本，也增加了学生的就业机会。高分子材料对口的企业非常多，如塑料厂、汽车配件生产厂、涂料厂、外墙保温材料生产企业等，学生分散到各自感兴趣的企业去生产实习，可以使学生有机会与未来的就业实现零对接，同时也拓宽了学生的就业渠道。

3.4革新毕业论文选题方式是推动高分子材料专业学生就业的动力

适应就业取向，革新毕业论文选题方式是推动高分子专业学生就业的动力源泉。以往毕业论文选题以教师自拟为主，缺乏针对性、不利于就业。依据已经签约毕业生所签单位的工作性质，选择相关的课题，有利于学生掌握必备的专业知识，更快地适应企业的工作，并且有可能帮助企业解决技术难题。

对于未签约的学生可以尽量选择教师的科研项目或与企业合作的项目为课题，让学生加入到指导教师的课题研究中来，利用科研经费补充毕业论文经费的不足。采用以学生操作为主，教师指导为辅的方式，极大地发挥学生的主动性和求知欲。若干个学生在同一个教师的指导下，从不同的方法或者不同的方案等角度围绕着同一个课题展开工作，学生之间可以相互探讨和交流，指导教师可以组织开会定期检查学生的工作进展，及时地解决遇到的问题。通过课题的完成，学生得到了专业知识、计算机应用能力、实验操作技能及科研论文撰写等多方面的综合训练，极大程度地提高了学生的综合能力，为以后的就业打好基础。

3.5提升师资队伍水平是提高高分子材料专业大学生就业能力的保障

随着高分子行业的发展，不断有新技术、新理念、新材料出现，作为高校教师需要顺应潮流、适时地更新知识同时应具备大量的实践经验，才能保障培养出来的学生具有较强的实践能力及就业竞争力。由于较重的教学任务，分散了教师的精力，减少了教师从事科研及实践的时间，对大学生能力的培养非常不利。

高校应利用寒暑假组织教师参加实践教学能力培训，加强与其它院校及企业间的交流；鼓励教师通过社会化考试取得各类资格证书，如建造师资格证、化学工程师证书等，掌握行业职业标准和职业岗位能力；提供科研创新奖励机制，激发教师和学生从事科研实践的积极性，参加各种科技大赛，积累实践经验，逐步造就日后从事本岗位的专业能力。

以上五个基本要点紧紧围绕“提升就业能力”这一中心，符合人才发展的需要，也充分体现了高分子材料专业的技能性、实践性、应用性的本质特征。这种“1+5”实践教学模式的实施，为推动高分子材料专业人才的就业起到了至关重要的作用。

4结语

采用“1+5”新型实践教学模式以就业为导向，将加强实验课改、增创专业实训基地、开展多样式实习、革新毕业论文选题和提升师资队伍水平五个基本要点贯彻执行，可以提高高分子材料专业大学生的专业技能、社会适应力及竞争力，实现大学生的稳步就业，推动高分子材料专业的可持续发展。该实践教学模式的推行需要高校与企业的配合，需要教师与学生的积极响应，最终成效需要就业市场的检验，相信经各方齐心努力定会取得良好的效果。

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参考文献

［1］于珊珊.应用型人才培养目标下就业导向与高校弹性实践教学改革研究[J].中国校外教育，2012（2）:99.

［2］刘海燕.几种典型实践教学模式对应用型本科院校的启示[J].理工高教研究，2005，24（6）:82.

［3］张迎庆，马卓，李冬生，糜志远，付展鹏.就业导向的制药工程专业实践教学模式的构建[J].广州化工，2012，40（22）:157.