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【关键词】高分子材料与工程专业;现状;发展前景
一、简析高分子材料与工程专业及其发展现状
(一)高分子材料与工程专业的演变过程
高分子材料又称为聚合物材料,它是高分子化合物和其他添加剂混合构成的单元共价构成。早在1953年,我国就设置了高分子类专业,很多高校陆续设置了高分子类专业,比如:化学纤维、高分子化学、复合材料等专业。随着我国经济的飞速发展,为高分子材料和工程专业的结合和发展创造了良好的条件,为了培养具备高分子材料和工程方面的高素质人才,教育部于1998年将与高分子材料相关的工科类专业统一称为“高分子材料与工程专业”,这一历史性的创新将迎来崭新的发展,期望我国能在高分子材料的合成改性和加工成型等领域有很好的研究和突破。高分子材料与工程专业的课程设置主要有有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理、聚合物流变学、聚合物成型工艺、聚合物加工原理、高分子材料研究方法等理论知识,力图造利于我国在科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营等领域的发展,推动我国新领域的开发、研究,增强国力,在世界经济中站稳脚跟。
(二)高分子材料与工程专业的发展现状
材料是人们赖以生存的物质基础,高分子材料与我们的生活息息相关,小到日常使用的毛巾、鼠标、油漆,大到汽车轮胎、防弹衣,玻璃钢等等,都在不断满足着人们的种种需求。我国的高分子材料的消费水平还处在一个很低的阶段,高分子材料的生产量无法满足市场的需求,高分子材料的品种、制造工艺、技术等等都远远比不上世界发达国家的水平,资源的浪费和低利用率,以及对环境的污染等等都亟待解决。同时,高分子材料与工程专业人才的就业情况不是很好,截止到2012年,全国以高分子材料与工程专业招生的学校达到145所,其中教育部直属院校18所,国防科学技术工业委员会院校5所,地方院校119所,其它3所,主要分布在北京、湖南、江苏、河北等27个省和自治区、直辖市,招生人数也在逐年增加,但是毕业人员的就业情况却与之不匹配,很多学习这个专业的人才在毕业以后却没有从事与该专业有关的行业。此时,我们需要重新审视,如何保证培训质量和就业问题,培养怎样的高级工程技术人才,才能满足社会对高分子材料与过程专业人才的需求。与此同时,我们还需要从环境、能源方面去考虑,节约能源、利用新能源、回收利用可降解的产品,保护环境,减少资源的浪费。
二、高分子材料与工程专业的发展前景
高分子材料独特的结构决定了它很容易被改变结构和再加工,这个特点是其他材料不可比拟、无法取代的优异性能,从而被广泛应用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域,并已成为现代社会生活中不可缺少的材料。高分子材料与工程专业的结合是任何行业不可或缺和取代的,小到穿衣吃饭、电脑手机,大到建筑楼房、航空航天。直观数据显示,高分子材料与工程专业的就业率还是很高的,达到了92%以上。21世纪以来,中国高分子材料工业取得了令世人瞩目的成就,实现了历史性的跨越。作为轻工行业支柱产业之一的塑料行业,合成树脂、塑料机械和塑料制品近几年一直保持高速增长,从建筑、装饰、家电、电子电器、汽车、玩具、办公设备等行业日益广泛的应用发展来看,也显示了中国高分子材料与工程专业强劲的发展势头。尽管高分子材料与工程专业还存在着很多的不足,但是它的发展前景还是很好的,市场的需求量也很大(包括橡胶、塑料制品、复合材料等等)。在当今的新形势下,我们面临的是挑战,同样也是机遇。我国要想缩短与世界发达国家之间的差距,需要加大高分子材料与工程方面的研究、生产、投入和应用,教育部门应当规范化办学,适当的控制招生规模,提高教学质量,调整高分子材料与工程专业的技术知识结构体系,模拟创业训练,培养科学研究、应用研发、生产工程技术、营销管理等方面的人才,以此来适应社会经济的发展。据调查显示,72%的高分子材料与工程专业学生可以在科研、教学、企业等领域得到很好的发展,他们在毕业以后能很快找到工作,既可以从事高分子材料的研究,也可以从事加工工艺技术的开发或者是在商检、质检等部门从事材料的检测等等,其薪资也属于中等水平。
总结:
高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。随着社会经济的迅速发展,我国人民的可支配收入逐渐增加,城市化的进程不断加快中,人们对更高水平、更高科技化的产品需求加大,绿色环保成为未来发展的需求,因此,社会需要高分子材料与工程专业的专业性人才。有关高分子材料与工程专业的行业有很多,而且涉及范围很广,高分子材料与工程专业的就业前景广阔,影响着我们的日常生活(包括生产、教育、建筑、电子计算机、军事等领域),并发挥着不可或缺的作用。我国的高分子材料与工程专业存在着很多不足,需要我们与时俱进,在教育、科学、汽车、军事等各个领域加大投入和创新,运用新材料、新技术,适应社会经济的发展,不断改革和创新,从而带动我国经济的飞速发展,提高我国的生产力和科技水平。
参考文献:
[1]赵长生. 高分子材料与工程专业发展与教育现状[A]. 中国化学会高分子学科委员会.2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C].中国化学会高分子学科委员会:中国化学会,2011:1.
[2]赵长生,顾宜.高分子材料与工程专业发展与现状[J].塑料工业,2008(01):70-71.
能源、信息和材料是现代经济发展的三大支柱,而材料更是基础。没有先进的材料就没有先进的工业、农业和科学技术.重大的技术革新往往起始于材料的革新。如20世纪50年代镍基超级合金的出现,将材料使用温度由原来的700℃提高到900X2从而使得超音速飞机问世。而高温陶瓷的出现则促进了表面温度高达1000~2的航天飞机的发展。近代新技术(原子能、计算机、集成电路、航天工业等)的发展又促进了新材料的研制。当前可称为精密陶瓷时代、复合材料时代、塑料时代或合成材料时代等等。材料可以从不同角度分类.根据材料的组成可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料(聚合物)和复合材料;根据特性和用途可将它分为结构材料和功能材料两大类。结构材料主要是利用其力学性能,制造需承受一定载荷的设备、零部件、建筑结构等。功能材料主要是利用其特殊物理性能(电学、热学、磁学、光学性能等),用于制造各种电子器件、光敏元件、绝缘材料等。根据材料内部原子排列情况分为晶态和非晶态材料;根据材料的热力学状态分为稳态和亚稳态材料;根据材料尺寸分为一维(纤维及晶须)、二维(薄膜)和三维(大块)材料等。
2“材料科学”与“材料科学与工程”
材料科学(MaterialsScience)~科伴随着生产力发展和科技进步产生与发展。材料的各种性能是其化学成分和组织结构等内部因素在一定外界条件下的行为表现。研究材料主要是为了更有效地使用材料,即了解影响材料性能的各种因素,从而掌握提高其性能的途径。材料科学是阐明材料的性能和行为与其成分及内部组织结构之间的关系。一般认为,学科间的区别不是绝对的。材料科学是由多种学科分化而产生,而又通过集成走向成熟的。材料科学产生之初,有学者认为:冶金学仍然是一门健全的学科,拥有基本理论、方法和界限,但随着工程中日益不断地使用聚合物、陶瓷、玻璃和复合材料,其研究拓展为材料科学(Calvert,1997)。20世纪50年代,材料科学(MaterialsScience)这一新概念,主要源于冶金学,1958至于959年间美国大学教育性质的改变和各种新材料科学研究组织的形成,是材料科学形成的标志。西北大学(NorthWesternUifiversity)是最早将材料科学作为系名的大学(1954年),并为本科生的研究生开设了相关课程,出版了《材料性能原理(PrinciplesofthePropertiesofMaterials))(1954年)一书,材料科学领域已经发展出多个分支,包括固体物理、冶金学、高分子化学、无机化学、矿物学、玻璃与陶瓷技术。一门学术型学科抽涉及的范围远远大于由大学里院系、学会和专业杂志所构成的群体,它是一所“看不见的学院(hwisiblecollege)”,它们的成员共享某一特定的研究传统,学者们从中学到了基本的理论框架、操作规范和技术方法。DavidTumbul(1983)~E《对“材料科学”产生和发展的评述》一文中,将材料科学定义为:在超分子水平上表征,认识和控制物质的结构.并建立这一结构与性能(力学、磁、电等)间的关系,即所谓的超分子科学。
MSE(MaterialsScienee&Engineering)的概念最初产生于20世纪50年代,到1960年已经基本稳固建立。在COsMT(1974)的报告中,将MSE定义为:涉及将材料成分、结构和制备与其性能和使用建立关系所形成并应用的知识。1957年美国政府出台了资助l2个相关实验室计划,首批三个材料科学实验室分别建立在康奈尔大学、宾西法尼亚大学和西北大学。这些实验室1972年由国家科学基金会(NSF)正式负责。此后各个大学教授的课程,也深受这些材料科学实验室所从事工作的影响。1958年,为了更好地已经建立的新学科的特征,又在系保后面加上了。与工程,并开始了。材料科学与工程的教育,如牛津大学的材料科学系也简单地更名为“材料系(DepartmentofMaterials)”。同期还有一批大学,如德克萨斯大学的奥斯分校等没有设立材料科学系,但已经开始了系间合作,进行了与材料科学相关的研究生教育,通常这种教育也不仅限于在“工程学院”之内。虽然没有这个系名,但老师的专业知识和研究生的研究工作集中在材料制备、固体化学、高分子工程与科学、X射线晶体学、生物材料、结构材料、材料理论和凝聚态材料及器件等相关领域。1964年麻省理工学院(MIT)也将系名以为“冶金与材料科学系”,1974年正式改名为“材料科学与工程系”。20世纪60年代,材料科学被引入欧洲的大学,如北威尔士大学、苏赛克大学和伯明翰大学。1956年,中国在西方工作过的科学工作者们制定一份科学技术规划时,认识当时的中国已经培养了具有金属材料方面知识的科技人员,但对合金及其热处理方面的科技人员数量不足,到1980年,已经有l7个院校的金属物理专业改为材料科学专业。
基于与业务主管部门和登记注册管理部门前期积极的工作交流,“人才联盟”落户海南进入加速实施阶段,相关人才项目的准备工作基本完成,现将近期工作汇报如下:
一、“人才联盟”申请成立进度
积极与相关领导深入沟通交流,在充分阐述“人才联盟”成立的初衷、即将开展的业务范围、广泛深远的社会经济意义以及发展前景的基础上,对可行性征询材料进行了系统的完善。
“人才联盟”筹备委员会已经在第一时间通知所有发起单位、会员单位以及捐资单位按照成立登记申请相关要求完成相关材料的整理,近期提交筹委会进行审核、报送社会团体管理处。
二、首批外籍院士工作站项目
为抓紧落实人才交流大会上关于“百位外籍院士入海南”的签约合作以及推进首批外籍院士工作站项目,“人才联盟”筹委会依托联盟平台优势整合国际人才资源,已经累计与24名外籍院士及2名重要领域博士确立合作关系,外籍院士及博士分别来自俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦和中国,涉及领域涵盖公共卫生、医疗、环境保护、新能源、可再生能源、生物科学、生态系统、农业技术、新材料、机械科学、电真空技术、船舶技术设计和物理化学等领域,分别为农业学、无线电物理学、低温物理学、声学、热物理学、光学、固态物理学、核物理学、雷达技术、电磁场与微波技术、高功率微波技术、超导体学、生物能源、新能源、综合医学、临床医学、病理学、神经生理学、血液学、免疫学、肿瘤学、高科技医学工程、微血管学、心脏外科、分子诊断、基因组学、蛋白质组学、系统生物学、生物化学、分子生物学、遗传学、天然及合成化合物技术、化学物理学、晶体量子化学、固体量子化学、高分子物理学、高分子化合物、纳米材料、复合材料、聚合过程动力热力学、动力工程学、爆炸物理学、核技术以及流体力学等学科的专家。2名外籍博士为各自所在领域的高端技术研究人才,所掌握技术为无线电应用和探地雷达领域核心技术,可填补国内在该领域的空白。
——李永荣
李永荣,2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者。1984年出生,2006年7月本科毕业于华东理工大学化工学院。2009年4月于该校硕士毕业后赴日留学,在东京工业大学有机高分子物质专业攻读博士学位。2012年5月起,就职于空气化工产品(中国)投资有限公司。留学期间,主要从事点击化学后功能团化聚合物合成芳香胺高分子化合物及其光电性能研究,目前已在Macromolecules等期刊上发表研究论文10余篇,同时申请日本专利2项,参加日本国内外学术会议10余次。
多年的留学经历让我逐渐领悟到“读万卷书,行万里路”的道理,开阔眼界的同时也开阔了自己的思维,无形中对自己的研究工作和生活也会有所帮助。如何面对中西文化差异并将中西文化融为一体也是工作、学习与生活中很大的考验。艰辛的求学路上困难重重,克服了种种挫折一路走来之后,发觉自己收获的不仅仅是一个学历,更重要的是对理想的执著和对世事的豁达。——马斌
马斌,2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者。1983年出生,2005年获兰州大学生物科学专业学士学位,同年赴荷兰格罗宁根大学攻读医学及制药学硕士。2007年在荷兰特文特大学开展细胞与分子生物学方向的博士研究,2012年获得博士学位。目前在瑞士苏黎世大学进行博士后研究工作,研究兴趣集中在阐述炎症疾病发展的的细胞分子机制及探索治疗方法。
非常荣幸能获得自费生奖学金,真诚地感谢国家对海外学子的关怀和鼓励,并深感自己肩上对祖国的义务和责任。这一荣誉给我的学习生涯划下一个完美的句号,同时也是日后努力工作的动力,我会继续努力提升研究能力和水平,并秉承海外学子“知识报国”的优良传统,争取早日回国为祖国的繁荣昌盛贡献自己的一份力量。——马儒军
马儒军,2012年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者。1984年出生,2007年获山东师范大学电子信息工程工学学士学位,2009年获韩国成均馆大学机械工程工学硕士学位,2013年2月获该校纳米科学与技术学院工学博士学位。目前在韩国成均馆大学基础科学研究所从事博士后研究工作。研究方向为碳纳米管复合材料,至今已在Advanced Materials等核心期刊上以第一作者身份发表文章4篇,总影响因子达37。此外获国际专利3项,多次参加国际会议并作报告。
新材料是支撑我国战略性新兴产业的基础材料,是发展先进制造业和高技术产业的物质基础,是全球发展最快和最活跃的科学技术领域之一,其技术和产业的发展水平与规模,已成为衡量一个国家综合国力的重要标志。蒋士成院士在致辞中指出,高性能纤维与复合材料是战略物资,如果能广泛推广在民用领域的应用,将减少交通工具能耗和二氧化碳的排放,提升制造业的科技水平和竞争力,对“中国制造2025”计划具有重要的意义。
端小平在会上指出,中国化纤行业用不到10年的时间缩短了与发达国家30年的差距,各种高性能品种齐步发展,部分品种质量达到国际中等以上水平。未来,中国的高性能纤维发展将注重在汽车、耐高温过滤材料和航空航天等国防军工领域的应用,重视低成本生产高品质产品和回收再利用技术的研发,加快制定化纤全产业链的标准。
正如东华大学余木火教授所讲,轻质高强材料是“中国制造2025”的核心竞争力之一。面对国外的成熟市场,中国更需要重点培育具有战略意义和中国特色的大市场,与优势产业共同发展。例如中国的汽车产业、大型飞机和高铁的轻量化设计。通过建立设计-材料-制造-评价一体化的研发能力,为整个产业链提供技术支撑。并解决汽车轻量化复合材料需要解决的工程技术问题,即设计与评价能力、低成本自动化量产技术和回收与循环利用技术。
在学术报告环节,来自交通、航天领域的企业嘉宾针对高性能纤维及复合材料的应用现状及未来发展趋势展开深入分析。其中,江苏奥新新能源汽车有限公司总经理史践向与会代表展示了公司在研发轻量化碳纤维复合材料电动汽车的各阶段成果。并表示,奥新电动车的创新核心思想是轻量化,其创新技术主要体现在新电动底盘、新材料应用、新生产工艺、高比能量电池和智能化、网络化车载技术应用。
上海飞机制造有限公司副总工程师刘卫平表示,复合材料在商用飞机上大量应用已是一种趋势,我国商用飞机将大量使用复合材料,带动我国碳纤维及其复合材料在高端应用领域的快速发展。
中国南车株洲时代新材料科技股份有限公司副总工程师姜其斌指出,未来在交通领域,高性能轻量化复合材料将成为重点发展方向。并重点讲解了反应尼龙材料、芳纶蜂窝复合材料、阻燃轻质板材、长玻璃纤维增强热塑性复合材料(LFT)等几种典型高性能轻量化复合材料的工程化研究应用。
在碳纤维、芳纶及复合材料在汽车轻量化应用交流分论坛上,来自吉林硅谷碳纤维、江苏恒神、河北硅谷化工、中复神鹰、泰和新材料、广州汽车集团等企业的专家从低成本碳纤维生产、碳纤维市场分析及企业的对策、碳纤维复合材料在汽车轻量化方面的应用及推广的策略、基于轻量化材料的电动汽车结构设计与创新等内容进行深入探讨。
其中,江苏恒神股份有限公司技术顾问沈真基于市场需求分析,认为航空和工业碳纤维需求决定企业必须具备单条千吨线生产能力才能满足制造商的批量生产要求、实现质量稳定性和降低成本,并且碳纤维复合材料制品研发的特殊性决定企业必须具备从纤维、上浆剂、树脂直至产品开发和设计制造服务的全产业链发展模式。
在功能性纤维开发与应用科技论坛上,来自化纤生产企业、石油化工企业和高等院校等一线科研人员和专家,分别对高模低缩涤纶工业丝、保暖聚酯纤维、氨纶、丙纶等纤维功能性开发及其应用进行了学术交流。
搭建化纤产业创新升级和跨界融合的合作平台
7月16日,2015中国纺织工程学会化纤专业委员会学术年会在萧山同地召开。年会以“创新驱动、跨界融合、绿色转型和智能发展”为主题,举办“高性能纤维及复合材料科技论坛”和“生物基化学纤维及原料科技论坛”,同时揭晓了“中国化学纤维工业协会・恒逸基金”获奖优秀学术论文,并举办获奖论文专题报告。
作为全球化纤界唯一的学术技术奖,“中国化学纤维工业协会・恒逸基金”优秀学术论文奖自2013年设立以来,累计收集论文637篇,已评出一等奖 2 名,二等奖25名,三等奖47名,优秀奖143名。“超高分子量PPTA树脂及其高模量芳纶纤维的结构与性能”、“干法纺丝制备聚酰亚胺纤维及其结构与性能”、“低成本碳纤维制备新技术 ―― 增塑熔融纺丝法制备PAN纤维及其结构性能研究”、“轶纶?聚酰亚胺纤维的性能及在滤料中的应用”、“聚乳酸生物质纤维的研发、产业化及发展建议”等几十项化纤前沿新技术、创新成果得到业内高度关注并在行业推广,为化纤行业科技实力提供了战略支撑,推动了行业的科技进步。
在高性能纤维及复合材料科技论坛上,各位专家学者主要围绕国产碳纤维炭化装备的发展现状与趋势、连续玄武岩纤维产业发展规划、耐高温吸波碳化硅纤维的设计合成与性能、电纺纳米丝球结构聚醚砜的研制及其低阻过滤性能等研究方向进行深入交流。