高分子材料工程特征的含义
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高分子材料工程特征的含义范文第1篇
关键词：相变；储能材料；微胶囊
能源是人类赖以生存和发展的基本，是推动社会进步和改进所必需的物质基础。但是由于能量的供给和需求都存在一定的时效性，在许多情况下，人们还做不到合理的利用能源。相变材料作为一种储热和调控温度的材料，已经成为人们当前注重的焦点。人们利用储能材料具有一定的能量储蓄存放的功能，来储存或者是释放其中的热量，从而达到一定的调节和控制此种相变材料周遭环境的温度，来达到所需的目的，提高了能源的利用率。
1.相变储能材料简介
1.1相变材料的含义
利用这些物质在自身发生相变过程中的吸热和放热的特殊性质，可以将热能储存起来和释放出来，从而实现了调节和控制周围环境温度的目的，我们将此种具有热能的储存和调控温度的功能物质称为相变材料。物质的存在状态通常有三相：固相、液相和气相。当物质从一种相太变化到另一种相态叫相变。相变的形式主要有四种：（1）固-固相变；（2）固-液相变；（3）液-气相变；（4）固-气相变。当一种物质能够发生四种相变中的任意一种相变时，都可称为相变材料。如果从发生相变的过程来看，这种相变材料在吸热和放热的过程中，能够把热能储存起来，并对其周围环境温度调节控制。
1.2 相变材料的特点
热能储存的方式一般有显热、潜热和化学反应热三种。相变材料是利用自身在发生相变过程中吸收或释放一定的热量来进行潜热储能的物质，该材料是通过材料自身的相态变化或结构变化，向材料的周遭环境自动的进行吸收或释放一定的潜热，从而达到改变或者是平衡环境温度，实现了调节控制周遭温度的物质，一般来说，此种物质具有储热密度高、自身体积小、热效率高以及放热过程保持恒等温度等优点。由于性能的限制，相变材料有一些特定的要求，比如说：（1）化学性能方面：在反复的相变过程中化学性能稳定，可多次循环利用，对环境友好，无毒，使用条件安全。（2）物理性能方面：材料发生相变时的体积变化小；放热过程温度变化稳定。（3）经济性方面：材料的价格比较便宜，并且较容易获得。
1.3相变材料的分类
根据物质成分的不同：可以将相变材料分为无机相变材料、有机小分子相变材料和高分子相变材料。其中无机盐种类的相变材料常见有：熔融盐类、结晶水合盐类等；有机物小分子种类的相变材料常见有：酰胺类、高级脂肪烃类、脂肪酸或其酯或盐类、醇类、芳香烃类等；高分子类的相变材料则有：聚烯烃类、聚烯酸类、聚烯醇类、聚多元醇类、聚酰胺类等。
根据相态变化的形式：相变材料又可分为固-气相变材料、液-气相变材料、固-固相变材料及固-液相变材料。固-液相变和固-固相变是人们经常使用的相变材料种类。固-气和液-气类型的相变材料在其本身相变过程中有气相产生，相变材料的自身体积变化方面比较明显，这样的话就使得他们在应用方面的范围变的比较窄。固-固相变材料和固-液相变材料的在发生自身相变的过程中，他们自身的体积变化相对来说还是较小的，并且固-固相变材料对容器的密封性以及强度方面的要求不怎么高，但他们的总体类型在自然界中相对比较少，在当前的实际应用中也很少见到。固-液相变材料的研究比较早并且在当前的科学研究中相对比较成熟的一类相变材料，这类材料的成本低、相变潜热大、相变温度分布比较宽泛，所以，固-液相变材料在应用中是最为广泛的一种。
根据温度范围：这些相变材料又可以分成低温、中温和高温等等。其中低温相变材料的相变温度范围一般在20℃-200℃之间，中温相变材料的相变温度范围一般在200℃-500℃之间，高温相变材料的相变温度范围则为500℃-2300℃之间。一般来说，低温相变材料的储能密度比较大，温度范围覆盖面广，是目前固-液相变储热的主要研究对象。
1.4 相变材料的研究现状及发展趋势
国际上游很多国际对相变材料在进行科学实验工作，这方面美国一直在科学前沿。最早对相变材料研究是出于节能的想法，所以最初常见到的是太阳能或者是风能等方面的利用以及对废弃的热量进行回收，经过较长时间的发展以来，相变材料已经慢慢的向化工领域渗
。maria telkes博士从1950年就着手对相变材料进行研究，他发现化学物质硼砂可以把十水硫酸钠过冷度降低将近3℃，并预计测出了该材料的相变次数可以达到2000次。在工程建筑应用方面，美国科学实验室已成功研制一种利用十水硫酸钠共熔混合物做相变芯材的太阳能建筑板，并进行了试验性应用，取得了较好的效果。美国的dayton大学的j.k.kssock等人将十八烷做为自己的实验相变材料，采用了浸泡法制成相变墙板，然后建筑了一个相变墙实验房和一个普通墙实验房进行比较，试验显示出相变墙板房内的温度相对来说比较平稳，如果将相变墙应用在实际建筑物中，可以适当的提高居住的舒适性、削减电力的高峰负荷。
目前在研究的发展趋势中，相变材料的研究主要表现为：开发复合储热材料；研发复合相变材料的多种工艺技术；纳米技术在复合相变材料领域的深入应用。
2.相变材料的微胶囊化
如何将相变材料进行有效的包装，一直是相变材料研究领域的研究重点。较为先进的纳米复合法是将纳米材料的界面效应和较大的比表面积与相变材料的优点结合在一起，可制得高传热效率的复合相变材料。目前，微胶囊可以较好解决相变材料在流出和外渗方面的问题。目前，在微胶囊相变材料的制备过程中，很多人选用了三聚氰胺甲醛树脂（mf）、脲醛树脂（uf）作为壁材，所制备的微胶囊在某些性能方面有较好的表现：强度较高、耐热性能好。
2.1 微胶囊技术
把固体或液体用某种膜材料包覆起来，然后形成微小粒子的技术，称之为微胶囊封装技术。球形微粒芯材在升温时，由固态时转变为液态，但外层包封的高分子薄膜层仍保持其固态，因此材料的外貌形态仍为固态颗粒。微胶囊包覆芯材，外层的壳物质称壁材；被外层壳材包覆的囊心物质称芯材。芯材可以是由单一物质组成，也可以是由混合物质组成；它的形态可以是固体、溶液、水分散液或油剂，也可以是一些特定的气体。微胶囊的粒径大小在1～1000微米范围内，它的微观形貌通常需要借助电子显微镜才能观察到。相变微胶囊技术是一种新工艺，它在化工、医药、农业等领域已经有了较大的发展，并且在科研领域中得到了越来越多科研人员的重视。微胶囊技术的应用前景非常广阔，主要表现为以下优点。 2.1.1 改善物质的物理性质
（1）液态转变成固态。当液态物质经过壁材包覆微胶囊化后，可得到细粉状产物，称之拟固体（pseudo-solid）。虽然在外貌形态上它具有固体特征，但其内部芯材仍然是液体，因而内部芯材液相仍具有相应的反应性，这种外部有壳、内部芯材性质不改变的特性在某些场合中有其特别的用处。
（2）改变重量或体积。芯材经过微胶囊化以后，物质的重量会增加或减少。在某种工艺条件下，制成的微胶囊内部可以含有空气或成为空芯，这样导致物质的体积增大了，于是经过微胶囊化后的密度大的固体便可以漂浮在水面上了。
（3）良好的分离状态。充分利用微胶囊的细分特性将其应用于生产实际中。例如在涂层工艺方面：在等量浓度下，其粘度较低是微胶囊的一大优点；另一优点是微胶囊材料能以粉末的形态分散于涂层当中。
2.1.2 控制释放
在可以控制的工艺条件下，微胶囊中活性组分在释放时，可以采用立即释放、延时定时释放或适当的长效释放等多种释放形式。
2.1.3 保持芯材稳定性
（1）保持芯材的抗氧化性；（2）保护具有吸水性的芯材物质；（3）避免液体环境中ph值对芯材的影响；（4）降低芯材的挥发性。
2.1.4减少芯材的对周围环境的毒副作用
微胶囊化将硫酸亚铁、乙酰水杨酸（阿司匹林）等药物包囊后，可以控制药物的释放速度来减轻对肠胃刺激。药物微胶囊化对于制药工业来说，具有一定的前沿性。
2.1.5 屏蔽芯材味道
某些化合物（如药物）具有一些刺激性气味，利用微胶囊化进行包覆，可以适当减少这些物质的气味。
2.1.6 气味控制释放
很多香料或香精，例如：水杨酸甲酯和薄荷油，可通过微胶囊化来防止芯材气味的挥发。
2.2 微胶囊芯材和壁材的选择
微胶囊相变材料中的芯材可以是油溶性，也可以是水溶性的化合物。界面聚合法制备微胶囊时，要求参加反应的这两种反应单体分别存在于乳液中不相混溶的分散相和连续相当中，而聚合反应应发生在相界面上，由于在水相溶解的聚合单体存在于有机溶
剂中时也有一定溶解度，所以它会通过相界面进入有机相一侧，所以常常在有机相侧发生聚合反应。微胶囊化要想顺利的进行，壁材的表面张力较芯材的应小，并且芯材与壁材之间不能发生任何的化学反应。
微胶囊化常用的芯材有：醇类、无机盐、石蜡类、酯类、脂肪酸等单一相，或将几种材料相复合，得到复合芯材。微胶囊产品的性能应考虑微胶囊壁材的选择。选择壁材时要考虑到其稳定性、耐久性等因素；还要考虑芯材的性质，微胶囊产品的在应用方面等性能要求，聚合物对于被包囊物质以及对于周围介质的溶解能力，聚合物的弹性、韧性、渗透性、熔点及玻璃化温度、溶解性及单体的性质。
微胶囊壁材常见的有无机材料和高分子材料两大类。无机材料壁材主要有pb、cu、s等无机单质和zro2、tio2、硅酸盐等无机化合物，但微胶囊壁材以无机材料为基础时的成膜性比较差；而高分子材料作为微胶囊壁材时的成膜性比较好，所以常见的是用高分子材料作为壁材。当前科研中可作为壁材的高分子材料主要有：天然高分子材料、半合成高分子材料和合成高分子材料。
2.3 微胶囊化的方法
微胶囊化的常见方法有：物理机械法、物理化学法和化学法三种类型。物理机械法的特点是通过微胶囊壁材的物理变化，制备的主要方法有：喷雾干燥法、真空蒸发沉积法、空气悬浮法、静电结合法、多空离心法等。物理化学法特点是改变反应的工艺条件，使溶解状态的壁材材料从溶液中聚沉出来，将芯材包覆形成微胶囊，主要的物理化学方法有：水相相分离法、油相相分离法、干燥裕法、融化分散法与冷凝法等。化学法主要是：小分子反应聚合，生成高分子成膜材料，然后将所要包覆的芯材包覆起来，它使用的主要聚合方法有界面聚合法、原位聚合法。重点介绍一下经常用到的微胶囊化方法：原位聚合法、界面聚合法和喷雾干燥法。
2.3.1 原位聚合法
原位聚合法制备相变微胶囊时，将芯材分散成液滴，聚合单体在芯材液滴表面上形成较低分子量的预聚物，随后这些预聚物的分子链逐步增大，并沉积在芯材液滴的表面上，聚合反应逐渐的进行，最终形成了固体微胶囊外壳。原位聚合法是以可溶性单体或预聚物聚合反应生成不溶性聚合物为基础的。原位聚合法制得的微胶囊，一般来说它的囊壁坚韧、粒径分布均匀。我们常见到的聚脲、聚酰胺、密胺等高分子材料就可作为原位聚合法的壁材。
2.3.2 界面聚合法
界面聚合法制备微胶囊时，微胶囊的外壳是通过两类互不相容性单体的聚合反应而形成的。参与聚合反应的单体至少有两种，其中必须存在两类单体，一类是油溶性的单体，另一类是水溶性的单体。它们中的一种在芯材液滴的内部，一种在芯材液滴的外边，然后在芯材液滴的表面反应聚合，形成聚合了微胶囊的壁材薄膜。这种制备微胶囊的方法具有工艺简单、反应速度快、效果好、设备便宜、反应温度要求不高等特点，避免了反应中要求严格控制温度给操作带来的不便。界面聚合的步骤如下：将芯材溶于含有单体a的分散相中，然后在乳化剂的溶液中乳化分散，再将反应单体b溶于少量的连续相溶剂中加入乳液；单体a、b分别从油相和水相内部向乳状液滴的界面处移动，此时在相界面处反应聚合，形成聚合物壁材，包覆了相变芯材。界面聚合法反应速度快，反应条件温和，是制备相变微胶囊的一种常用方法。
2.3.3 喷雾干燥法
喷雾干燥法是将芯材和壁材混合后，通入加热或冷却装置，使其脱除溶剂凝固得到微胶囊，一般是先将壁材溶于溶剂中，然后将芯材在壁材的溶液中乳化，最后进行喷雾干燥。
3.微胶囊的现状进展
triangle以正二十一烷和正十八烷双组分pcm 作为相变芯材，制成微胶囊pcm ，可以用在某些需要降温的设备领域。如今，美国outlast公司积极研发相变材料，研制了较多的相变材料产品，其中outlast纤维就属于微胶囊包覆石蜡烃。gateway公司也提到了：同样的厚度下，outlast的调温产品与比其他的隔热材料效果能提高25%。 k.hong和s.park采用界面聚合法、原位聚合法制备了包覆不同相变材料的微胶囊。任晓亮、王立新[1]等采用界面聚合法，以甲苯2、4二异氰酸酯（tdi）、二亚乙基三胺（deta）为壁材单体，制备了以十八烷为相变芯材聚脲微胶囊；通过dsc分析，相变储热微胶囊仍具有十八烷的相变点28.6℃；以聚脲为壁材制得的微胶囊有一定强度，可用于墙体，一定程度上缓
解了建材在使用和开发过程中造成的环境污染和能源浪费。邓磊、林休休等[2]用甲苯2、4（2、6）二异氰酸酯（tdi）为壁材原料，由原位聚合法制得了fe3o4聚脲微胶囊，将fe3o4包覆于聚脲中，既能起到与磁性微球中fe3o4相同的作用，又不易流失，而且颜色变浅、密度减小、分散性提高，从原来的亲水性变得完全疏水性，增大了与有机溶剂的相容性，可分散于丙烯酸异辛酯、丙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、二乙烯三胺、甲苯、乙醇、乙醇水溶液、二缩三乙二醇等有机溶剂中，且能稳定存在180天以上，能更好的应用于涂料、油墨、粘合剂等领域。中国科学院大连化学物理研究所的邹光龙、兰孝征[3]等用界面聚合法，合成了直径大约2.5μm可用于热能储存含相变材料的聚脲微胶囊.在含有乳化剂的水溶液中，将溶有芯材正十六烷的有机相乳化成微米级油性液滴，随后加入的水溶性单体二胺与甲苯2、4二异氰酸酯在胶束界面相互反应形成囊壁.分别用乙烯二胺，1、6-己二胺和他们的混合物作为水溶性单体进行了研究，并用红外光谱和热分析分别考察了不同胺类对微胶囊化学结构和热性质的影响，得出含正十六烷的聚脲微胶囊能耐受约300℃的高温。
4.结语
微胶囊技术封装相变材料具有其优越性。随着微胶囊技术的不断发展和成熟，微胶囊材料会逐步渗透到生产和生活的各个领域。但是，当前微胶囊制备中存在着较多不足，如工艺复杂、制备成本高，同时还有一些性能有待提高，工业化应用条件仍需摸索。所以今后应将主要精力放在简化制备工艺、降低成本上；提高微胶囊热导率、使用寿命、pcm含量等等。（作者单位：兰州理工大学石油化工学院）
参考文献：
[1]任晓亮，王立新，任丽. 聚脲型相变微胶囊的制备. 生态设计与环境材料.2005.
高分子材料工程特征的含义范文第2篇
关键词：节能建筑；施工技术；现状；技术要点
中图分类号：TU74 文献标识码：A
引言
随着经济的高速发展，人们对能源的需求也越来越大，能源问题也逐渐成为人类面临的四大生存问题之一。房屋建筑能耗在我国目前的能耗中占据了一大比例，缓解我国的能源危机的一个重要途径就是做好建筑的节能施工。然而，建筑的节能施工问题由来已久，很多施工人员并没有做到位。在建筑的施工过程中，施工单位应该按照节能建筑涉及施工的图纸，有效地与特殊的施工方案结合，严格按照操作程序对建筑进行施工，在按照操作程序的同时，必须保证施工周期。只有把节能建筑施工的每一个技术都做好，才能创造出质量最优、节能最好的建筑。显然，目前我国的节能建筑施工技术并不到位，因此，本文的研究针对建筑施工的节能技术是非常有意义的。
一、建筑节能的意义与施工要求
1、建筑节能的意义
现代生活中,对建筑的节能的意义是非常重大的,它主要表现在：(1)随着经济的不断发展,建筑行业也在迅猛发展,因此,建筑的节能也就成为了建筑业发展的必然要求。(2)由于我国人民生活水平的不断提高以及我国经济的快速发展,人民生活需要的主要建筑环境要求便是舒适,建筑节能不仅可以提高建筑环境的质量,还可以保护我们的生态环境,一举两得。(3)建筑的节能更是社会发展的需要,它在一定程度上可以帮助我们缓解能源及各种资源紧张的局面,它也能提高能源的效力,是降低能耗的主要战略举措,它的建设与国民经济更是息息相关。
2、节能建筑施工要求
一般来说,节能建筑主要从外墙、屋面、门窗等方面提高围护结构的热阻值和密闭性，达到节约建筑物的使用能耗的目的。施工单位的项目经理和技术负责人应根据节能建筑设计施工图或节能设计专篇，结合其特殊性，制定施工方案，设立有效的质量控制点，严格按操作程序施工，保证必需的施工周期。加强施工操作人员的岗前培训和施工技术交底。
二、节能建筑施工技术的现状
当前，节能建筑施工技术贯穿在施工各个环节，并且涉及施工方、建筑方以及监理方。现如今，经济发展飞速，人们的环保意识也在不断的提升，并且各种节能理念也在不断的深入，在节能环保方面，我国也已经取得了长足的进步，早在二十世纪八九十年代，我国的建筑行业就已经提出并且有了节能的理念，并且这种理念一提出就得到了各方面的重视与支持。时代在进步，我国也陆续制定出一些标准和规范，总的来说，我国在节能建筑施工方面的环境不错，另外，再加上人们生活水平的不断提高以及消费力的提高，在一定程度上也促进了节能建筑施工技术的发展。虽然在节能建筑施工技术上我国已经取得了一定的成绩，但是同时也存在一定的不足之处:(1)关于节能建筑施工技术的要点不明确，在这种情况下，施工人员在施工的过程中没有可以遵循的标准的节能建筑技术要点，在施工过程中出现了很多的浪费现象，甚至有时候还会出现建筑物质量不达标的严重现象。(2)目前施工成本较高。施工的过程中，各方都想赢利，如果成本过高，那么，各方得到的赢利也就会少，当然，在这种情况下，没有很多的施工方会选择节能施工，这样节能施工技术是很难普及应用的。
二、节能建筑施工技术要点
1、墙体保温施工技术
1.1普通墙体施工
首先，对外墙体的承重砖，使用整砖平砌，确保孔洞方向垂直，避免砍凿空心砖。其次，对于墙体中的管道位置，使用实心砖砌筑，保证预埋，避免随意凿孔。最后，杜绝空心砌块墙体施工，做好施工前的准备工作，准确绘制砌块的排列图，针对热阻值比较低的墙体和容易开裂的砌体做好具体保证措施避免裂缝的渗漏。
1.2墙体保温施工
（1）外挂式建筑外墙外保温
外挂式建筑外墙外保温材料有岩(矿)棉板、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫塑料板(简称聚苯板,EPS、XPS)、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等,其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本,已经在世界范围内的建筑外墙外保温外挂技术中被广泛使用。外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件,将保温材料贴、挂在建筑外墙上,然后抹抗裂砂浆,压入玻璃纤维网格布,使其形成保护层,最后加做装饰面。
（2）聚苯板与墙体一次性浇灌成型
本技术是在混凝土框———剪体系中,把聚苯板内放于建筑模板里,在即将浇灌的墙体外侧随后浇灌混凝土,就这样,混凝土用聚苯板一次性浇灌成型为复合墙体。该技术解决了外挂式建筑外保温的主要问题,则优势非常明显。鉴于外墙主体与保温层一次成活,所以工效提高,工期大为缩短,而且施工人员的安全有了保证。在冬季施工时,聚苯板起着保温作用,可减少围护保温措施。不过,在灌输混凝土时一定要注意均匀,连续浇注,否则由于混凝土侧压力的影响而造成聚苯板在拆模后出现变形和错位,影响后序施工。
（3）聚苯颗粒保温料浆建筑外墙外保温
把废弃的聚苯乙烯塑料(简称EPS),加工破碎成0.5～4mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。此技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层),其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料和技术,是当前被广泛认可的建筑外墙外保温技术。这施工技术简便,还可减轻劳动强度,提高工作效率,不受结构质量差异的影响,对有缺陷的墙体施工时,墙面不需修补找平,直接用保温料浆找补即可,避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了建筑外墙外保温工程中,因使用条件恶劣造成界面层易脱落空鼓、面层易开裂等问题,从而实现建筑外墙外保温技术的重要突破。与别的建筑外墙外保温相比,在达到同样保温效果的情况下,其成本较低,从而可降低房屋建筑造价。此外,节能保温墙体技术中,还有把墙体做成夹层,将珍珠岩、木屑、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料(也可在现场发泡)等填入夹层中,形成保温层。
2、门窗节能施工技术
门窗具有采光、通风和围护的作用，还在建筑艺术处理上起着很重要的作用。然而门窗又是最容易造成能量损失的部位。为了增大采光通风面积或表现现代建筑的性格特征，建筑物的门窗面积越来越大，更有全玻璃的幕墙建筑。这就对外维护结构的节能提出了更高的要求。对门窗的节能处理主要是改善材料的保温隔热性能和提高门窗的密闭性能。从门窗材料来看，近些年出现了铝合金断热型材、铝木复合型材、钢塑整体挤出型材、塑木复合型材以及UPVC塑料型材等一些技术含量较高的节能产品。其中使用较广的是UPVC塑料型材，它所使用的原料是高分子材料--硬质聚氯乙烯。它不仅生产过程中能耗少、无污染，而且材料导热系数小，多腔体结构密封性好，因而保温隔热性能好。UPVC塑料门窗在欧洲各国已经采用多年，在德国塑料门窗已经占了50%。为保证门窗能达到预期的节能要求，安装过程中应注意以下几个问题：（1）根据设计要求选择门窗时，要复查其抗风压性、空气渗透性、雨水渗漏性等性能指标。（2）安装门窗框时要反复检查框角的垂直度。变形严重、缝隙超标、密封条不密闭的门窗扇不能上墙。（3）在框与扇、扇与扇之间须设密封条，以防渗水、透气，推拉窗的轨槽处须增加密封处理，局部缝隙较大的位置可用单组份密封膏挤注。（4）在门窗框四周与墙或柱、梁、窗台等交接处，须用水泥砂浆进行严密处置，在靠室外一侧须结合外装修进行处理，以防渗水、透气。（5）粘贴密封条或挤注密封音时，应事先将接缝处清理干净干燥，无灰尘和污物。
3、屋顶节能技术
在一个建筑物中，最重要的围护结构就是屋顶，屋顶的保温和隔热处理是一个建筑实现节能的重要组成部分。因为在所用的围护结构中屋顶是受热面积最大的部分，尤其是在夏季和冬季对节能起着至关重要的作用。当前的屋顶一般都是采用混凝土浇筑技术因而造成保温性能差、出现冬冷夏热的现象。有的地区采用尖顶设计方式通过分散太阳光线的折射来达到隔热和保温的效果，但是这种设计方式使屋顶其他功能的开发受到了诸多限制，例如太阳能热水器无处放置等。综合而言，在屋顶采用保温层来实现隔热保温是比较实用的方法，保温隔热层主要就是在防水层下面填充导热系数小的轻质材料，例如如玻璃棉、膨胀珍珠岩以及苯乙烯泡沫等，然后再将屋顶设计成草坪或小型的花园，不仅可以起到保温隔热的效果，同时又可以起到一定的绿化和保护环境的作用。
结束语
综上所述，节能建筑施工技术是未来建筑工程施工中的重要发展方向，这就要求建筑工程设计人员必须要明确节能建筑的重要性与基本含义特点，并积极采取节能施工技术进行设计施工，大力宣传节能减排的重要性。同时，我们要在观念上和技术上继续努力，不断地更新观念和创新技术，充分认识节能建筑的对于资源节约的长远意义。
参考文献
[1]吴宪.浅谈住宅建筑节能施工技术[J].中国新技术新产品.2011，45（13）：145-148.
高分子材料工程特征的含义范文第3篇
为了适应这种快速发展的形势,美国、日本、澳大利亚等发达国家先后制定了国家发展计划,把海洋生物技术研究确定为21世纪优先发展领域。1996年,中国也不失时机地将海洋生物技术纳入国家高技术研究发展计划(863计划),为今后的发展打下了基础。不言而喻,迄今海洋生物技术不仅成为海洋科学与生物技术交叉发展起来的全新研究领域,同时,也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容并将显示出强劲的发展势头和巨大应用潜力。
1.发展特点
表1和表2列出的资料大体反映了当前海洋生物技术研究发展的主要特点。
1.1加强基础生物学研究是促进海洋生物技术研究发展的重要基石
海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学,乃至生物多样性和海洋生态学等广泛内容,为了使其发展有一个坚实的基础,研究者非常重视相关的基础研究。在《IMBC 2000》会议期间,当本文作者询问一位资深的与会者:本次会议的主要进步是什么?他毫不犹豫的回答:分子生物学水平的研究成果增多了。事实确实如此。近期的研究成果统计表明,海洋生物技术的基础研究更侧重于分子水平的研究,如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标记、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的基础研究,对今后的发展将有重要影。
1.2推动传统产业是海洋生物技术应用的主要方面
目前,应用海洋生物技术推动海洋产业发展主要聚焦在水产养殖和海洋天然产物开发两个方面,这也是海洋生物技术研究发展势头强劲。充满活力的原因所在。在水产养殖方面,提高重要养殖种类的繁殖、发育、生长和健康状况,特别是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的进步,如转生长激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等;在海洋天然产物开发方面,利用生物技术的最新原理和方法开发分离海洋生物的活性物质、测定分子组成和结构及生物合成方式、检验生物活性等,已明显地促进了海洋新药、酶、高分子材料、诊断试剂等新一代生物制品和化学品的产业化开发。
表1 近期IMBC大会研讨的主要内容
表2 近期IMBC大会和《Marine Biotechnology》学报论文统计表
1.3保证海洋环境可持续利用是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面
利用生物技术保护海洋环境、治理污染,使海洋生态系统生物生产过程更加有效是一个相对比较新的应用发展领域,因此,无论是从技术开发,还是产业发展的角度看,它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包括生物修复(如生物降解和富集、固定有毒物质技术等)、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等。有关国家把“生物修复”作为海洋生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段,美国和加拿大联合制定了海洋环境生物修复计划,推动该技术的应用与发展。
1.4与海洋生物技术发展有关的海洋政策始终是公众关注的问题
其中海洋生物技术的发展策略、海洋生物技术的专利保护、海洋生物技术对水产养殖发展的重要性、转基因种类的安全性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性关系以及海洋环境保护等方面的政策、法规的制定与实施倍受关注。
2. 重点发展领域
当前,国际海洋生物技术的重点研究发展领域主要包括如下几个方面:
2.1发育与生殖生物学基础
弄清海洋生物胚胎发育、变态、成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理,不仅对于阐明海洋生物生长、发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义,而且对于应用生物技术手段,促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动,提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此,这方面的研究是近年来海洋生物技术领域的研究重点之一。主要包括:生长激素、生长因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、生长一催乳激素、渗透压调节激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定、克隆及表达分析,以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。
2.2基因组学与基因转移
随着全球性基因组计划尤其是人类基因组计划的实施,各种生物
的结构基因组和功能基因组研究成为生命科学的重点研究内容,海洋生物的基因组研究,特别是功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物(包括鱼、虾、贝及病原微生物和病毒)基因组进行全序列测定,同时进行特定功能基因,如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析。在此基础上,基因转移作为海洋生物遗传改良、培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段,已成为该领域应用技术研究发展的重点。近几年研究重点集中在目标基因筛选,如抗病基因、胰岛素样生长因子基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因;大批量、高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面,除传统的显微注射法、基因枪法和携带法外,目前已发展了逆转录病毒介导法,电穿孔法,转座子介导法及胚胎细胞介导法等。 2.3病原生物学与免疫
随着海洋环境逐渐恶化和海水养殖的规模化发展,病害问题已成为制约世界海水养殖业发展的瓶颈因子之一。开展病原生物(如细菌、病毒等)致病机理、传播途径及其与宿主之间相互作用的研究,是研制有效防治技术的基础;同时,开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究,弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的发生具有重要意义。因此,病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究领域之一,重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆,海洋无脊椎动物细胞系的建立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。
2.4生物活性及其产物
海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表明,各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物,用来保护自己生存于海洋中。来自不同海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力,如海绵是分离天然药物的重要资源。另外,有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的功能,研究开发利用这些具特殊功能的海洋极端生物可能获得陆地上无法得到的新的天然产物,因而,对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物、工业酶及其它特殊用途酶类、极端微生物定功能基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及产业化生产等。
2.5海洋环境生物技术
该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解含义更为广泛,又以生物降解为重点的海洋环境生物技术。其方法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物,减少毒性或转化为无毒产品,富集和固定有毒物质(包括重金属等),大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖、石油污染、重金属污染、城市排污以及海洋其他废物(水)处理等。目前,微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制,抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容。
3.前沿领域的最新研究进展
3.1发育与生殖调控
应用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术[1],研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用,发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高,在肌肉中最低,而在肝、肾和鳃中表达水平中等,表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用[1],对海鞘的同源框(Homeobox)基因进行了鉴定,分离到30个同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉[1],建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因[2],进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定[2],应用受体介导法筛选GnRH类似物,用于鱼类繁殖[2],建立了海绵细胞培养技术,用于进行药物筛选[2],建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统[2],通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达[3],建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法[3],研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达[4],从海参分离出同源框基因,并进行了序列的测定[4]。
3.2功能基因克隆
建立了牙鲆肝脏和脾脏mRN A的表达序列标志,从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子,从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因,从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因[1];将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用,构建了班节对虾遗传连锁图谱,建立了海洋红藻EST,从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基,初步表明硬骨头鱼类IGF-I原E一肽具有抗肿瘤作用[2];构建了海洋酵母De—baryomyces hansenii的质粒载体,从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂,从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质,从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子,发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记,克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501A cD-NA,通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域,分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因,建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记,构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因,建立了班节对虾一些组织特异的EST标志,从经Hirame Rhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞 EST中分离出596个 cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的?一肌动蛋白基因,从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件[4];鉴定和克隆出的基因包括:南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原(allergen)基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH(促性腺激素)受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。
3.3基因转移
分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子,并构建了大马哈鱼IGF(胰岛素样生长因子)基因表达载体[1]。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率[1],建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价;对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导,发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快,但优于未转基因的二倍体鱼,同时,转基因三倍体雌鱼是完全不育的,因而具有推广价值[2];研究了超声处理促进外源DNA与金鲷结合的技术方法,将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂;表明转基因沟鲶比对照组生长快33%,且转基因鱼逃避敌害的能力较差,因而可以释放到自然界中,而不会对生态环境造成大的危害[3];应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率[3];在抗病基因工程育种方面,构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验[2];在转基因研究的种类上,目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类[2.3]。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达[4]。
3.4分子标记技术与遗传多样性
研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性,应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性[1]。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性[1];利用寄生性原生动
物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度,应用18S和5.8 S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究[2];研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性,用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性,采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价,在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA,在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA[3];弄清了一种深水鱼类线粒体基因组的结构,并发现了硬骨鱼类 tRNA基因重组的首个实例,测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列,用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段,从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA,用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性[3];用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献[4]。 3.5 DNA疫苗及疾病防治
构建了抗鱼类坏死病毒的 DNA疫苗[1];开展了虹鳟IHNV DNA疫苗构建及防病的研究,表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟,诱导了非特异性免疫保护反应,证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性,从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶[2];建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒,用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原,将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控,研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性,研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法[3];研究了Latrunculin B毒素在红海绵体内的免疫定位[4]。
3.6生物活性物质
从海藻中分离出新的抗氧化剂[1],建立了大量生产生物活性化合物的海藻细胞和组织培养技术,建立了通过海绵细胞体外培养制备抗肿瘤化合物的方法[1];从不同生物(如对虾和细菌)中鉴定分离出抗微生物肽及其基因,从鱼类水解产物中分离出可用作微生物生长底物的活性物质,海洋生物中存在的抗附着活性物质,用血管生成抑制剂作为抗受孕剂,从蟹和虾体内提取免疫激活剂,从海洋藻类和蓝细菌中纯化光细菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表现出批精细胞形成的作用,从海洋植物Zostera marina分离出一种无毒的抗附着活性化合物,从海绵和海鞘抽提物分离出抗肿瘤化合物,开发了珊瑚变态天然诱导剂,从海胆中分离出一种抗氧化的新药,在海洋双鞭毛藻类植物中鉴定出长碳链高度不饱和脂肪酸(C28),表明海洋真菌是分离抗微生物肽等生物活性化合物的理想来源[2];发现海洋假单胞杆菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性,从硬壳蛤分离出谷光甘肽一S一转移酶,从鲤血清中分离出丝氨酸蛋白酶抑制剂,从海绵中分离出氨激脯氨酸二肽酶,从一种珊瑚分离出具DNA酶样活性的物质,建立了开放式海绵养殖系统,为生物活性物质的大量制备提供了充足的海绵原料[3];从虾肌水解产物中分离到抗氧化肽物质[4];从一? 趾Q笙妇?蟹掷氪炕?鲮一乙酸葡糖胺一6一磷酸脱乙酸酶[4]。
3.7生物修复、极端微生物及防附着
研究了转重金属硫蛋白基因藻类对海水环境中重金属的吸附能力,表明明显大于野生藻类[1],研究了石油降解微生物在修复被石油污染的海水环境上的可疗性及应用潜力[1];研究了海洋磁细菌在去除和回收海水环境中重金属上的应用潜力[1];用Bacillus清除养鱼场污水中的氮,用分子技术筛选作为海水养殖饵料的微藻,开发了六价铬在生物修复上的应用潜力,分离出耐冷的癸烷降解细菌,研究了海洋环境中多芳香化烃的微生物降解技术[2];从噬盐细菌分离出渗透压调节基因,并生产了重组Ectoine(渗透压调节因子),从2650米的深海分离到一种耐高温的细菌,这种细菌可用来分离耐高温和热稳定的酶,在耐高温的archaea发现了D型氨基酸和无氧氨酸消旋酶,测定了3种海洋火球菌的基因组DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析进行了特定功能基因的筛选,从海底沉积物、海水和北冰洋收集了1000多种噬冷细菌,并从这些细菌中分离到多种冷适应的酶[2];建立了一种测定藤壶附着诱导物质的简单方法,研究了Chlorophyta和共生细菌之间附着所必需的形态上相互作用,研究了珊瑚抗附着物质(dterpene)类似物的抗附着和麻醉作用[3];分析了海岸环境中污着的起始过程,并对沉积物和附着物的影响进行了检测[4]。
4.展望与建议
