材料科学进展

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材料科学进展范文第1篇

关键词：合成类高分子材料 生物可降解 药物载体 生物医学

Doi：10.3969/j.issn.1671-8801.2013.08.066

【中图分类号】R-0 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801（2013）08-0070-02

生物可降解高分子材料在主链上一般含有可以水解的基团，如酯、酸酐、碳酸酐、酰胺或氨酯键等，在活体环境中，这些基团可以通过简单的化学反应或者酶催化作用而降解[1]，降解产物为水、二氧化碳等小分子，从而能够被生物体代谢、吸收或排除，对人体无毒无害，而且这类材料具有良好的生物相容性和亲和性，物理化学性质可调节等优点，可用于受损生物体组织和器官的修复、重建以及药物载体材料。

1 生物可降解高分子材料的分类

生物可降解高分子材料按其来源可以分为天然的和合成的两大类。天然的可降解高分子如壳聚糖、明胶、纤维素、淀粉等，因具有良好的生物相容性和可降解特性而被广泛用作药物载体材料[2]。Hejazi等[3]用化学交联的方法制备的四环素-壳聚糖微球，研究发现，通过调节PH改变微球中谷氨酰胺带电性质，可实现药物的靶向释放。淀粉微球在鼻癌治疗中的应用也越来越引起关注[4]。明胶是动脉栓塞疗法治疗肿瘤的常用天然基质材料。近年来研制的抗肿瘤明胶微球如甲氨蝶呤明胶微球、羟基喜树碱明胶微球等，研究证明其治疗效果明显优于传统给药方法，且理化性质稳定。然而，天然高分子大多具有热塑性差、成型加工困难、耐水性差，单独使用时性能差等缺点，应用中受到很多限制。

2 合成类高分子材料的分类

2.1 生物合成类高分子材料。合成类高分子材料可分为生物合成和化学合成降解高分子。生物合成可降解高分子主要是由微生物或酶合成，如聚羟基烷酸酯（PHAs），其具有良好的生物相容性，已被应用于药物载体、手术缝合线、植入材料、骨夹等生物医学装置。但是PHAs力学强度差、降解过慢，适合长期植入材料，为了满足实际要求，往往将不同种类的PHAs按一定比例共混，调节材料的强度和降解速度。Hu等[5]制备了PHAs类聚酯的三元共聚物，研究发现其具有较粗糙的表面，亲水性优于PLA等，材料表面的骨髓基质细胞生长量和成骨性都优于其它PHAs类聚酯。然而这种材料价格较为昂贵，限制了它的临床推广。

2.2 化学合成类高分子材料。

2.2.1 脂肪族聚酯类。化学合成的可降解高分子材料主要有聚酯类、聚碳酸酯、聚氨酯类和聚酸酐类等。脂肪族聚酯类是目前研究最多、应用最广的生物可降解合成高分子，常见的有聚乙交酯（PGA）、聚丙交酯（PLA）、聚己内酯（PCL）及其共聚物，它们具有良好的生物相容性、成膜性好、化学稳定性高、降解产物无毒无害、降解速度和物理化学性能可以通过调节聚合物组分、组成比例和分子量来实现，其单体大部分来源于植物、石油、天然气等再生资源，因此成为目前应用最广泛的合成类生物降解高分子材料[6]。聚乳酸（PLA）材料韧性差且降解慢，而PGA力学强度大，加工成型难度大，降解速度快，所以两者共聚可以取长补短，通过调节两组分比例和分子量改变共聚物的特性来满足实际应用要求。有时也会加入其它的聚合物来改善共聚物的性能，如把亲水性的聚乙二醇（PEG）（B段）插入到PLGA、PCL、LA或GA（A段）的链段中，形成温度敏感型嵌段共聚物ABA或BAB类型，用于调节共聚物的亲水性和降解速度。Ruan等[7]合成了PLA-PEG-PLA嵌段共聚物，并作为水溶性抗癌药物紫杉醇的药物载体，研究表明PEG的加入提高了聚合物的亲水性和释药速率。

2.2.2 聚磷酸酯类。聚磷酸酯类最近几年报道较多，在生物医学、塑料工业、饲料行业等都有应用，但在药物控释领域研究尤为突出。主要原因有三[8]，其一，聚磷酸酯中的五价磷原子结构使其更容易被修饰和功能化，可直接接枝药物分子或活性分子；其二，磷酸酯类大量存在于人体内，而且是细胞膜的主要组成之一，因此聚磷酸酯类在生物体内具有很好的细胞亲和性和细胞膜通透能力，而且易被水解和被酶分解；其三，肿瘤细胞内磷酸酯酶和磷酰胺酶等的含量和活性都高于正常细胞，聚磷酸酯载药微粒易被分解而释放药物，达到靶向释放的目的。因此，聚磷酸酯作为抗肿瘤药物的载体越来越受到重视。具有提高人体白细胞作用的茜草双酯和磷酰二氯缩聚反应合成的聚磷酸酯，可以作为抗肿瘤药物5-Fu的载体，降解释放的茜草双酯和5-Fu可达到治疗癌症放化疗引起的白细胞减少症和抗癌的双重功效[9]。Wang等人[10]用含阳离子的聚磷酸酯与其他聚合物合成三嵌段共聚物纳米胶束，作为带负电的小干扰RNA的基因载体，可较好的沉默细胞异性蛋白的表达。聚磷酸酯在组织工程领域也引起越来越多的关注。聚磷酸酯与对苯二甲酸乙酯的共聚物，可作为神经导管材料，生物相容性好，有利于神经再生长[11]。

2.2.3 聚氨基酸类。聚氨基酸具有很好的生物相容性和可降解特性，无毒无害，已广泛应用于药物载体、组织工程材料等生物医学领域。但因其降解性能难控，实际应用中常通过与其他化合物共聚，改变各组分比例、分子量等手段得到具有新特征的材料，如聚赖氨酸-聚乙二醇共聚物、聚天冬氨酸-聚乙烯醇共聚物、聚谷氨酸-氧化硅接枝共聚物、聚氨基酸-聚乳酸共聚物等。目前，研究最热的是聚氨基酸-聚乳酸共聚物。聚乳酸具有亲水性差、细胞亲和性不理想、结晶度高、降解慢的缺点，对聚乳酸的改性成为研究的重点。聚氨基酸含有羟基、氨基、羧基等多个活性官能团，可以固定蛋白质、多肽等生物活性因子，将聚氨基酸与聚乳酸共聚，不仅可以改善聚乳酸的亲水性、细胞亲和性和降解速度，还可以引入活性基团。叶瑞荣[12]等人用直接熔融法合成聚（乳酸-甘氨酸）和聚（乳酸-天冬氨酸），研究发现，改性后的聚乳酸为无定型态，结晶度降低，亲水性和降解速度均提高，可作为药物缓释材料。严琼姣等人[13]用3S-[4-（苄氧羰基氨基）丁基]-吗啉-2，5-二酮和丙交酯共聚，制备了RGD多肽接枝聚（乳酸-羟基乙酸-L-赖氨酸）共聚物，RGD修饰后的共聚物具有很好的神经细胞亲和性和亲水性，可作为神经修复支架材料。

2.2.4 聚碳酸酯。聚碳酸酯是一类环境友好型和生物相容性较好的高分子材料，因主链和侧基的不同而种类繁多，可通过引入功能化侧基（如羧基、羟基、氨基、双键等）和化学设计分子主链等方式，改变其亲水性、降解速度和热力学性能，同时还可以接入多肽、抗体等活性基团。近年来在药物控释系统、手术缝合线、骨固定材料等领域应用越来越广泛。聚碳酸酯根据主链结构的不同，可分为脂肪族聚碳酸酯和含芳香族主链的聚碳酸酯。聚碳酸三亚甲基酯（PTMC）是最常见、研究最多的线型脂肪族聚碳酸酯，在体内生物酶的作用下可加速其降解[14]。聚碳酸酯可通过引入功能化侧基、物理共混和化学共聚的方法进行改性。Zhuo等[15]以甘油为起始原料合成了主链含有羟基的聚碳酸酯，研究证明该聚合物具有较好的生物相容性，羟基的引入改善了聚合物的亲水性和降解特性。Albert-stson等[16]制备了以PTMC为载体的阿米替林释药模，但是药物释放速度很慢，通过PTMC与一定量的聚酸酐共混，可明显提高阿米替林的释放速度。商品名为Maxon的生物可吸收手术缝合线就是由32.5%（摩尔比）的TMC与GA共聚得到的Poly（GA-co-TMC），该聚合物具有很好的弹性，弥补了PTMC降解速度慢的缺点[17]。

2.2.5 聚酸酐类。聚酸酐类最早由Bucher和Slade在1909年合成。直到八十年代，人们发现它的易水解特性才将其应用到药物缓释体系中。聚酸酐具有以下特点：①表面溶蚀的降解特性。其在人体内的药物释放接近零级释放，且无药物暴释现象。②降解速度可调节。可以通过调节共聚物的组成、组分比例和分子量等调节降解速度和药物释放速度。③具有良好的生物相容性，对人体无毒害作用。④在药物释放领域具有良好的药物稳定作用。目前，用聚酸酐局部控制给药体系治疗实体瘤癌症已引起高度重视，成为研究的热点。美国FDA已批准其用于复发恶性脑瘤的辅助化疗。

3 应用和发展趋势

目前，合成类生物可降解高分子材料在药物控释体系、组织工程、手术缝合线、超声造影等领域已经得到广泛的关注和应用。在药物控释领域，根据作用部位不同，可加工成微球、纤维、片剂、膜、棒、纳米乳和亚纳米乳等。为了提高药物的靶向性，纳米颗粒和磁性纳米颗粒成为研究的热点。单个的聚合物材料因自身缺点往往不能满足生物医学的要求，常与其他高分子共聚、共混或引入活性官能团，通过改变各组分配比、分子量、制备方法和条件等因素，或对侧基进行功能化修饰，制备出符合现实要求的、兼顾各自优点的新型高分子材料。当然，新型材料制备的经济成本和工艺实现工业化等问题也应引起重视。未来，合成类生物可降解高分子材料在生物医学领域的应用会越来越广阔。

参考文献

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[10] Sun T M，Du Z，Yan L F，Mao H Q，Wang J. Self-assembled biodegradable micellar nanoparticles of amphiphilic and cationic block copolymer for siRNA delivery. Biomaterials，2008，29：4348-4355

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[13] 严琼姣，李世普，殷义霞等.RGD多肽接枝聚（乳酸-羟基乙酸-L-赖氨酸）的制备与表征[J].中南大学学报，2008，39（6）：1190-1195

[14] 周瑜，刘芝兰，陈红祥.脂肪族聚碳酸酯及其在医学中的应用.化学通报，2011，74：1112-1113

[15] Wang X L ， Zhuo R X， Liu L J ， et al. J. Polym. Sci，Polym. Chem. 2002， 40： 70-75

材料科学进展范文第2篇

今天，程书记和各位领导在百忙之中到我局检查指导工作，我代表全局干部职工对程书记和各位领导的到来表示热烈的欢迎和衷心的感谢。多年来，我局在县委、政府的正确领导下，全局干部职工精诚团结、务实工作，积极投身于全县各项事业的建设中，为全县经济社会又好又快发展做出了积极的努力。下面，我代表发改局向程书记和各位领导简要的汇报一下我局的基本情况和开展深入学习实践科学发展观活动进展情况。

一、发改局的基本情况

发改局下设(略) ，发改局主要承担全县宏观经济管理、固定资产投资管理、物价管理及价格认证等职能。多年来，发改局按照“思路项目化，项目数字化，措施具体化，效益最大化”的要求，认真落实“两抓两跑”的工作部署，全面落实县委提出的“保增长、抓重点、带一般、促发展”的工作思路，做到了重大项目论证储备一批、上报争取一批、建设实施一批、竣工验收一批，努力把投资转化为促进经济增长的动力。20__年至今,发改局共争取到国家和省级资金13593.4万元,项目66个。其中:20__年争取到上级资金3737.7万元，项目12个；20__年争取到上级资金5253.21万元，项目44个；20__年1-3月，争取到上级补助资金4602.49万元,项目10个。

二、开展学习实践的情况

我局开展学习实践科学发展观活动的具体情况是：县委科学发展观活动动员大会召开后，我局立即按照县委的安排部署，一是成立活动机构。成立了由局长（党支部书记）任组长、副局长任副组长，支部其他成员和股室负责人组成的学习实践活动领导小组，同时设立领导小组办公室，安排专人负责活动的指导、监督、宣传和检查等日常工作。二是统筹兼顾、周密部署。结合我局工作实际，制定详细的学习实践活动方案，并排出学习实践活动的日程表。方案明确提出学习调研阶段、分析检查阶段、整改落实阶段的主要工作，强调在学习调研阶段重点抓好广泛发动、深入学习、组织讨论、深化调研、主题实践等工作。在分析检查阶段重点抓好广泛征求意见、找准突出问题、撰写领导班子分析检查报告、召开专题民主生活会和组织生活会、组织群众评议等工作。在整改落实阶段抓好针对问题制定方案、公布方案促进整改、突出重点解决问题。开展查思维理念、看思想观念是否更新、思维方式是否科学，查工作思路、看发展方向是否明确、工作重点是否突出，查落实措施、看目标责任是否落实、工作推动是否有力，查推行机制、看制度体系是否完善、长效机制是否形成，查工作成效、看重点任务是否落实、广大群众是否满意 的“五查五看”等工作。三是强化宣传，营造氛围。在门户网站开设学习实践活动专栏，及时公布学习实践活动的动态信息。领导小组办公室在会议室悬挂了“深入学习实践科学发展观、促进发改工作再上新台阶”宣传横幅，截止4月3日，已在门户网站上公布学习实践活动信息6条。四是于3月31日召开开展深入学习实践科学发展观活动动员会，对学习实践活动进行了动员部署。五是以学习实践活动为契机，着力提高党员领导干部的思想政治素质，紧紧围绕全县经济社会又好又快发展为目标来开展学习实践活动。通过动员，全局党员及干部职工统一了思想，提高了认识，以饱满的政治热情、良好的精神状态，积极投入到学习实践活动中去。目前，学习实践活动工作正在我局有计划的开展。

材料科学进展范文第3篇

我叫周相岐，现任塔湾镇芦沟村支部书记，我首先将我村的概况给大家做一介绍。我村位于芦河以北，属典型的风沙草滩区，土地总面积4118平方公里，之中有耕地1200亩，稻地1200亩，隶属12个自然村16个组，全村210户总人口940人，有党员 人，农民的收入主要以种植和养殖为主，特别是我村的陕北白绒山羊养殖无论从数量和质量全市闻名，我村的羊子在榆林市从92年以来12次大规模的赛羊会上捧回了六个类别26个奖项的优良成绩，涌现了何志强、贺培东、屈二民等芦河上下闻名的，仅养羊一项年收入达6-10万元的大户，从而带动了你追我赶相互帮扶竞争养好羊，发养财的比拼的强烈氛围。我村也被榆林学院畜牧系屈磊教授列为白绒山羊科研示范村，被市、县畜牧局定为优良白绒山羊品种保护村，在产业建设上被市县政府列为养羊“一村一品”示范村和专业村，我村也从去年以来以“升级晋档 科学发展”为契机，以建设二十字方针为目标的社会主义新农村这一大思维的感召下，特别是在我们镇党委、镇政府的正确领导下，在相关业务部门的引导下，通过我们支部组织的深入学习科学发展观活动的开展，全面的贯彻了党的十七大和十七届三中全会以省、市、县党代会精神，着力加强了党的建设，提高了党员干部的整体素质,以升级晋档,科学发展,统揽工作全局,积极快速的推进社会主义新家村建设,努力的将我村的特色产业打造好,将芦沟白绒山羊的品牌打好,大幅度的增加农民的收入,竭力为群众办好事,办实事,从而使全村的经济社会发展三年内能晋到第一档,提到快速的发展,我村着手以下几个方面的工作.

第一紧扣农民增收发展生产,强化品牌的效应,我村始终把增加农民收入摆在重要的位置上,结合我村的羊产业优势,在科学发展,升级晋档的过程中不仅给每家每户的基本情况建了档,以便于分析决策,千方百计增加农民的收入.更是为我结优良羊子以防疫,耳标号、户主姓名、像选美一样排了名，建了档，这不仅为我村优良羊子繁育提供了依据，为品种培育树立了目标，更是调动了农民养好羊的积极性，增辑家民的养羊收入，在我村2万多只羊中，到今年春天共建立1260个羊子档案，被畜牧系统挂了种羊耳标，无形中使我村的羊子增了值，尽管受金融危机的影响，但是给我村的农民收入影响不大，去年户均养羊收入在3-6万，去年统计我村共出售种羊3000只，肉羊4000只，绒毛12吨，总收入达360多万元。

大力发展劳输出，努力增加农民工资性收入，在镇社保所组织的农民工培训中，我村不仅学到了科学的种植和养羊的知识，而且掌握了驾驶等技能。去年，我村通神华公司何生兵副总的支持，劳务工资近200多万元。

水利工程建设方面，去年我村新打机井21眼，新增水浇地1120亩，增加了农民的种植收入，通过引进“科多号”和“健宝牧草”等品种，推广种植面410多亩，为畜牧业的发展提供了饲料保证。

第二着力改善民生，不断提高群众生活质量。通过大力发展生产，预计今年全村的总收入达750万元，增幅达25%，农民人均纯收入过8000元，增幅达30%，农牧、劳务、建筑三大产业总收和主达800多万，其中羊子收达到80%以上，统计去年冬天到今年元月我村共购回家庭小轿车14辆，购回家电82台，电脑20台，全村砖混结构住房比例达到80%，其中在靖边、横山购房户达16户。

第三新农村建设，我村被列为市级新家村建设示范村，争取到市上项目资金20万元，修建了占地80平方米的村委办公室，修通农业生产道路42公里。并且抓住了长庆开发的有利机会，硬化了西沟到东沟畔的12公里的通村道路，在交通部门争到到项目资金万元，硬化了四里洼到边墙梁10公里的沙砾石硬化路面。争取资金 万元，建成村级文化体育休闲广场 平方米，安装乒乓案2副，新农村建设顺利通过市县验收。

四、突出项目建设 着力完善设施

我村从水利局争取到流域治理资金 万元，将打东沟、西沟两个坝，不仅治理了流域面积 平方公里，而且为农民出行提供了方便，争取到飞播造林 万亩，人工种草 万亩，大大提高了科学覆盖率，争取到50万元资金对我村110的羊圈进行科学改造。

五、深化“三级联创”活动推进乡风文明

一是大力开展计划生育新农村新家庭创建，计划生育符合政策生育率达100%，三查率和节育手术及时率分别达到99%以上，做到了无多胎生育，无计划外生育。二是大力开展平安村创建，建立并健全了矛盾纠纷排查调处机制，定期开展排查调处，年内全村没有发生一起越级上访事件，有效地维护了全村稳定。

六、深化创卫活动，着力改善村容村貌

材料科学进展范文第4篇

【关键词】材料科学基础；教学方法；知识体系

材料是人类文明进步的里程碑，时代的发展需要材料，而材料又推动时代的发展，所以人们把材料视为现代文明的支柱之一[1]。《材料科学基础》是材料科学与工程类专业学科中一门重要的基础课程，是相关材料学学科的基础和媒介，它起着公共基础课与专业课程之间的纽带作用，特别是在各学科相互交叉融合不断加强的今天，《材料科学基础》在高校教学中的地位更加的突出和明显。通过《材料科学基础》课程的教学，使学生很好的掌握材料科学的基本理论，是学生学习其它专业课程的基础，也是今后从事材料科学研究工作的重要基础。

伴随着材料科学技术的迅猛发展，《材料科学基础》课程内容不断扩充更新，《材料科学基础》课程的教学改革问题也日益显现。学生在学习过程中，普遍反映课程内容枯燥、抽象，知识点太多，难于理解等，学习具有一定难度。结合近几年的教学实践和体会，本文探讨了《材料科学基础》课程教学改革的几点认识与实践。

1 优化教学方法，提高教学效果

1.1 多媒体辅助教学

《材料科学基础》课程涉及到物理、化学、高分子等多个相关学科，课程具有内容多，概念多，理论抽象等特点。针对这些特点，《材料科学基础》课程教学方法改革的主要措施是：改变过去单一的粉笔加黑板的传统教学方法，制作多媒体课件辅助教学，将看不见摸不着、又极为抽象复杂的材料内部结构形态，生动、直观的表达出来，使学生易于理解和接受。如三元相图的空间模型，晶体结构的大量空间堆叠，空间粒子间的错综复杂的相互联系，位错的各种交互作用等，需要很丰富的空间想象力去理解。这些教学内容单靠课本上简单的平面图形和教师的静态模型，难以让学生理解和掌握。结合《材料科学基础》课程内容及课程特点，采用多媒体教学为主的教学方式，大大提高了教学效果。在讲述三元相图时，将相图进行拆分、重组，可以很清晰的把点、线、面的具置及相互关系展示给学生。多媒体教学通过形象、逼真的动画形式，从静态到动态、从平面到立体、从单色到彩色、具有局部结构解析功能、全方位演示课程的重点和难点教学内容，极大的丰富了《材料科学基础》课程的教学信息量，扩充了教学内容，既有利于学生空间概念的建立，正确理解材料微观结构的特点和宏观性质及其应用之间的相互关系， 又提高了教学效率和学生的学习积极性，使教学效果得到了明显的提高。

1.2 “参与式”和“互动式”教学

在《材料科学基础》课程的讲授过程中，让学生作为学习的主体参与教学，针对不同的教学内容，采用学生分组讨论、学生代表上台讲授、同学间辩论、老师点评等教学方法，使学生感受到自己是教学的主体，引导他们在民主、宽松、和谐的课堂气氛中自主学习、合作学习与探究学习。让学生变“被动学习”为“自主学习”，变“要我学”为“我要学”。充分发挥学生的积极性、主动性、创造性为前提，培养学生的学习热情，使学生“爱学习”。促进学生掌握学习的正确方法，使学生“会学习”。另外，通过布置部分教学内容自学、阅读一些必要的参考书、撰写小论文等形式，引导学生提出问题，独立思考，大大提高了学习的能动性。

2 知识体系的融会贯通

高效的课堂要以扎实的教学内容为载体。扎实的教学内容是课堂教学促进学生发展的载体。课堂教学并不是教学内容越“多”越好，也不是越“难”越好[2]，而是要在了解学生的实际发展水平和特点的基础上，合理地确定教学内容的重点。因此，课堂上教师要以“精讲多练”方式落实教学重点，要让学生扎实掌握基础知识，发展熟练的基本技能。在分析和讲解各种材料理论体系时，我们都从理论范畴和科学体系层面进行融会贯通。例如在讲授材料中的质点扩散、结构缺陷类型、界面偏析、相变类型、表面带电等时均进行了整合贯通，使学生既能够把握材料的共性，又能熟悉材料的个性。

材料科学在理论上的交叉融合已日益明显，材料制备和使用过程中许多概念、现象和转变都存在着许多相似之处[3]。例如马氏体相变理论最初由金属学家建立，广泛应用于钢的热处理理论解释。而氧化锆增韧陶瓷中同样也发现了马氏体相变现象，并作为陶瓷增韧的一种有效方法。又如缺陷行为、平衡热力学、扩散、塑性变形和断裂机理、界面的精细结构与行为、晶态和非晶态结构、不同类型材料中的电子迁移理论等可以用来解释不同类型材料的行为。这些都为材料科学基础课程的内容整合提供了十分良好的基础和可能性。

3 注重实践环节，学以致用

《材料科学基础》课程所面临的学时数不足与当代知识信息量迅速增加、课程内容的不断拓展和更新的矛盾日益加剧，深化教学改革迫在眉睫。如何提高《材料科学基础》课程的教学效果，形成知识传授、思维方法与能力培养、创新精神相互渗透形成的完整系统，课题组成员进行了深入的尝试和探索，从教学内容的整合、教学方法与教学手段的改进，到融汇情感教育，千方百计调动学生学习积极性，注重实践环节，要求学生学以致用，达到了较理想的教学效果。实验环节可帮助学生巩固和加深对理论知识的理解，掌握基本实验技能，培养理论联系实际，自己动手分析、解决问题的能力。目前，我们材料科学基础实验室，通过实验课程的基本训练，学生拥有了较多的实践和动手机会，实践技能和创新能力得到较大程度的培养。实验教学在材料科学与工程专业人才的培养中占有重要地位，加强《材料科学基础》课程的实验教学，可以帮助学生巩固理论知识，掌握实验技能。

《材料科学基础》课程是一门与实验和工程实践紧密相联的学科。强化课程实验和实践环节的教学，无论对于学生基础理论的掌握还是工程实践能力的培养都具有举足轻重的作用。以提高学生分析和解决实际问题的能力是我们高校教育的重中之重，但长期以来《材料科学基础》实验的开设都是沿用实验教材上所设置的内容，大多是一些验证性实验。为了培养学生的动手能力，我们的实验部分逐步调整为两个部分：一部分为验证性实验，训练学生材料配置的基本技能和掌握相关基础知识；另一部分则为综合性实验，如样品的制备、材料的分析等，提前将实验内容布置给学生，让学生查阅资料，自拟实验方案，准备实验材料，一直到自主完成实验操作，处理好数据，上交数据报告等全过程。这对学生的独立性培养很有益处，对他们将来做科研也很有帮助，对我们老师也有了更高的要求。在教学实践中，将“粘土性能测定及差热分析”设计为综合实验，涉及到粘土白度、表面电位、阳离子交换容量、膨胀容、胶质价等物理性能测定，粘土的钠化、有机改性，差热分析等。学生在教师指导下分析粘土的物理性能，对改性前后粘土进行查热分析并对比，对实验结果进行数据处理，锻炼了实际动手能力，培养了分析问题能力。在实验教学中打破传统教学中学生被动接受的缺点，使学生逐步形成以自助式学习方式，将实验教学由封闭变为开放，有效地提高了学生的学习积极性和学习质量。针对材料科学基础课程已经学习过的内容安排验证性实验，巩固已学过的知识，培养学生动手和亲自设计实验的能力，通过加强实验和实践的教学环节，使学生加深了材料的成分结构的了解。

在加强实践的教学改革中，采取实验教学课程建设与学院平台实验室建设相结合的方式，推进课程实践教学的全面提高。通过加强实验和实践的教学环节，使学生加深了材料的成分、组织结构、材料制备工艺材料、使用性能之间有着相互依存、彼此影响的复杂关系的理念，有效地调动学生的主观能动性，激发学生的创新意识，使学生既提高了实验动手能力，又进一步巩固了课堂教学的内容，取得了新教学培养模式的良好的教学效果。

在不断的教学改革实践中，良好的教学效果已初见端倪。但教育教学改革是一个新的事物，总会出现这样那样的新问题，这就需要我们认真地区对待去解决，从中改进我们的教学效果，提高我们的教学质量。此外，从与科学技术和人类文明社会发展相适应的角度上说，教育教学改革也是永无止境的。教学质量是高等教育的主题，只有不断总结教学经验，深化《材料科学基础》课程教学改革，才能提高材料科学基础工程专业人才的培养质量。必须正确认识到《材料科学基础》教学改革是一项涉及面广、科学性强的系统工作。在教学改革中，必须始终抓住基础理论和工程实践相结合的特征。只有勇于实践和探索，并不断充实和完善，才能达到培养具有创新能力、高素质和复合型人才的目标。今后我们要对《材料科学基础》课程改革做更多的具体的探索和调查研究，以总结其中的教改效果和经验教训，通过不断地实践、不断地认识、不断地完善，相信我们定会走出一条适合于材料科学专业人才培养的成功之路。

【参考文献】

[1]师昌绪.跨世纪材料科学技术的若干热点问题[J]. 自然科学进展， 1999， 9 （1）：2-13.

材料科学进展范文第5篇

【关键词】空间材料；加工试验；微重力条件；发展

0.前言

空间材料科学试验，也称材料加工，其目的是在空间微重力环境下，为改善与指导地面材料生产提供出科学依据，了解重力对材料加工过程以及材料性能的影响，并且制取出有特殊性能的、地面没有办法制取的材料。

随着航空航天技术以极快的速度发展，一系列新的科学领域与空间资源不断开拓，为空间材料试验的发展开辟了新的前景。目前，空间材料科学已研究出的新材料产品具有广阔的发展前景，空间材料加工是空间工业中最具潜力的新技术领域之一，也将是新型工业中一个有着经济和技术效益的领域。作为人类最有意义的探索领域之一，空间材料加工试验研究在过去几十年的发展过程中，取得了十分显著的成就。空间材料科学研究也会随着从研究中积累的经验与教训越来越多，以及试验机会的增加，在未来取得更多的突破。本文将就我国空间材料加工试验的进展情况做概括介绍。

1.我国空间材料科学研究现状

中国的空间材料科学试验研究从1987年开始，利用返回式卫星进行微重力条件下的空间材料加工试验，研究了GaAs晶体空间熔炼生长。后多次利用我国自主研制的返回式卫星，搭载空间晶体炉，进行空间材料加工试验。研究开发出来很多空间材料的试验装置，为以后良好的发展积累了许多宝贵的研制经验。主要研究了解砷化镓单晶、碲镉汞晶体、锑化镓、锑化铟、铝铌合金、钯镍磷的生长，烧结超导材料，制备铝基碳化硅复合材料等。如，与在地面混合再与石英管浸润的镉铟样品，通过空间熔化后分离成两种成分，它们分别是镉与铟的球体，而且和石英管都不用浸润。经过空间对铝锂、锌铅、铝铅、铝铌、铝锌铋等难混合金与偏晶合金进行凝固试验，发现块状锌铅样品在空间中实现了弥散相分布。经过这些实验成果表明，中国的空间材料科学研究正稳步向前，不断迈进。

但是到目前为止，因为缺乏资源，我国的设备大部分还是溶液晶体和多工位炉的生长设备，主要进行的还是与溶液法晶体和固体熔化的生长相关的试验研究。在实验次数、设备的研究、以及开展研究的范围和深度上，我国与美国、俄国等空间大国之间还落后较大的一段差距。差距最明显的体现在我们所用的设备的适用性以及自动化程度上，这减缓了我国空间材料的科学研究向前迈进的步伐。

2.我国空间微重力下的材料加工试验

中国利用返回式卫星进行的第一次空间微重力下的材料加工试验是在1987年8月5日至10日，这是一次取得卓越成就的在空间微重力条件下的材料加工试验。这次试验一共有12个项目，其中包括砷化稼单晶的生长达到了国际先进的水平，世界第一次的Y-Ba-Cu高温超导材料试验，还有HgCdTe红外材料，Insb半导体材料和难混合金等也都取得地面上不能得到的结果。此次试脸的多用途加工炉吸收国外空间加工技术特点，构思巧妙、效果明显，开辟了空间搭载的新道路。这次试验也标志我国进入了开发、利用空间的微重力资源条件的新阶段。

微重力条件下的材料科学研究试验在国外是从60年代末到70年代初这段时间才发展起来的高新技术，美国、苏联、欧空局等几个发展较快的国家和组织也只是处于研究与探索的阶段。我国微重力条件下的科学加工试验开始于生物，然后用落塔进行流体力学方面的研究，材料科学方面的试验在1987年还是第一次。首次的试验结果出乎了人们的意料，一些项目甚至达到了世界先进的水平，如半导体所的空间砷化嫁单晶生长等，发展了空间微重力条件下的加工技术。这些成绩与各个方面的齐心协力、共同攻克难关是分不开的。

2.1空间晶体加工炉物理设计

砷化稼晶体空间加工具有很大难度。卫星总体的要求是，加工炉的平均功率是170W，而炉壳的温度为40℃，重量为11.5kg，工作时间是90min，晶体的生长速度为1-1.5cnl/h，冷却的速度为0.2-0.3℃/min，熔区长为3～4cm，砷化嫁晶体的生长要求熔化区温度是1250℃，在地面上完成这样的条件是十分困难的。我国研究解决了以下几方面的问题以完成这个首次的空间试验任务：（1）晶体生长方式的确定；（2）晶体加工炉多用途的开发；（3）炉体的热控方法。

2.2空间晶体加工炉技术保障

顺利完成空间搭载任务，要求要有全面的质量技术保障。其中包括：（1）加热技术保障；（2）热控技术保障；（3）减震和防震技术保障；（4）整星相容性和可靠性技术保障；（5）地面模拟和技术试验保障；（6）严格质量管理保障。克服各种技术障碍与技术难关，对于能够保证质量地按时完成任务是十分重要的。

3.搭载空间材料试验结果

3.1微重力下的晶体生长

经初步分析，空间首次搭载的三个晶体生长试样（砷化嫁、碲镉汞晶体和锑化锢）都生长出了所希望的单晶体。说明这次试验是成功的。

3.2微重力下的难混，偏晶合金加工

在空间制造出秘-嫁、铝-妮、铝-铅、锌-铅、铝-锉等地面上难以混和的偏晶合金，合金重熔预想的目的已经达到了，多数合金都形成了均匀混合的弥散合金。但是，因为存在温度梯度，炉内有Marallgoni对流的现象。

3.3微重力下高温超导热处理试验

测试与分析的结果表明： 地面热处理和空间热处理的对比样品，无论在形貌上还是在成份比例上均有较大的差异，空间样品晶粒较均匀。这还是世界上首次进行该项试验。

3.4微霞力下液/固，液/液界面研究

空间试验发现锢的反常润湿行为，锢在空间不浸润，在地面则是和石英管浸润的。据国外统计，空间试验的失败项目通常占总项目的25%。但据初步分析，我国首次试验项目的成功率就达到了90%，这表明我国在空间微重力下的材料加工试验取得了鼓舞人心的成绩。

4.我国空间材料加工试验的发展展望

对于材料制备，空间环境的作用十分重大。尤其是对于必须经过凝固和熔化才能够制出的半导体材料、金属、合金等，在空间环境可以制出地面不可能制造出来的新材料。因此，空间材料加工这个新的技术领域的广阔前景不可估量。空间材料科学研究也是一项投入量大、持续时间长的研究领域，它对空间研究设备以及空间的投送能力的制造水平十分依赖，反过来，它对空间探索的促进与保障作用也是十分巨大的。

虽然我国空间材料加工的研究起步较晚，但是，已经在难混偏晶合金、润湿行为与晶体生长等研究方面取得了较多成果，而且今后空间材料加工将着重于新型材料与有关物理现象的基础研究。在今后，我国的空间科学研究要充分认识到对相应的地面研究加大投入、维持高水平研究队伍的重要性，并且应该加大对空间实验设备的投入。随着我国经济的持续发展，我国的空间探索的地位将越来越重要，我国的空间飞行器技术也会不断取得重大突破。在未来一段时间内，无论从认识材料还是开发新型材料、促进国民经济和航天事业这些方面来说，空间材料科学研究对于我国都将是不可或缺的。

【参考文献】

[1]刘岩，艾飞，潘秀红，金飞，高国忠.空间材料科学实验技术总体方案构想[J].载人航天，2010，（3）：19-23.