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1、无机非金属材料工程专业学生毕业后可在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作。一般就是水泥厂,陶瓷厂,玻璃厂,混凝土行业以及专业的相关部门。
2、无机非金属材料工程专业学生主要学习无机非金属材料及复合材料的生产过程、工艺及设备的基础理论、组成、结构、性能及生产条件间的关系,具有材料测试、生产过程设计、材料改性及研究开发新产品、新技术和设备及技术管理的能力。
(来源:文章屋网 )
无机非金属材料是20世纪40年代以后才提出来的,随着现代科学技术的发展,从传统的硅酸盐材料演变而来的。它与有机高分子材料和金属材料并列三大材料之一。主要用于传统工艺上面,比如水泥、陶瓷、玻璃以及耐火材料等等。对现代工艺发展,具有重要的意义。但是,无机非金属材料这个材料并不是大部分人都了解,为了其有利的发展,必须要将其引导至适用其发展的行业上面,本文针对无机非金属这一材料,在未来的发展道路上,该如何发展,如何适应时代要求,做出了相应的发展趋势的探讨。
【关键词】
高效;高科技设备;智能化;引进;升华
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物,氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有从材料的统称。无机非金属材料是现代材料当中必不可少的,水泥、玻璃、陶瓷、等等材料的运用,尤其是建筑业,都是需要无机非金属材料的支撑,它关系着国家的命脉以及人类发展中所必要的材料。随着现代各行各业的发展速度,无机非金属材料也随着现代技术的发展而往更高层次的发展。
一、顺势环境发展,与环境合二为一
现在人们都追求“高利润”“高速度”发展,而没有考虑到环境对人类的重要性。特别是在材料这方面,材料的加工、制作以及运输都是特别容易产生废弃物,如果这些废弃物得不到很好的解决,最坏的结果就是破坏自然环境,打破生态环境。环境是人类赖以生存的基础,人类都是在环境里面生存的,这个是雷打不动的事实,如果一味的靠破坏环境来求得生存,最终都会被自然所抛弃。所以,在强调无机非金属材料的发展中,必须要保证与环境合二为一,确切的保证环境不能遭到污染,生态不能遭到破坏,做到人与自然“和谐发展”。
二、高效、节能、减排三合一
由于传统无机非金属材料产业是一个相对耗能高,环境污染严重的领域。随着世界各地对环境的关注度,务必使这种落后的传统生产方式得到改变,无论是在生产方式还是在经营理念方面,都要进行改变,以便探索出新的研发工艺。社会发展的速度很快,要想顺应社会的发展速度,必须要强调“高效”发展。而在环境保护这方面,必须要节能减排,以便做到与环境的合二为一。高效、节能、减排三合一是适应时展的产物,是社会经济发展与环境协调的体现。无机非金属材料在现实社会中的运用,必须要做到高技术设备与高素质人才并用。高效、节能、减排是国家发展中提出的综合考虑环境因素所做出的发展生产力的方案。
三、与国外发达国家相接
众所周知,中国国内的发展力跟某些发达国家相比较,还是有很大的差距的。中国的发展不能闭关锁国,或者是照搬外国的,这些都是错误的,而且是不现实的。要想获得发展,并且在技术上得到提升,必须要与发达国家相比较,再取其精华去其糟粕,最好是引进一些高素质的专业人才。最好是加快人才的培养,不断进行革新教育设置,把最新的相关知识写入教材,是学习者对无机非金属材料得到认识,让无机非金属材料技术得到升华,推动该项技术的发展。
四、引进国外的高科技设备,提升设备优势
综上所述,发达国家的技术以及设备,甚至是专业人才都是较高的。要想求得该项技术的发展,必须要适当的引进国外的高科技设备,综合所引进的技术,结合国内的发展,再加以提升,不能只是模仿,而不结合本国本地的实际需求,必须要做到“引进与提升”并用,促进无机非金属材料的更好的运用到实际中。
五、大型化生产能力逐渐取代单线生产能力
以往的无机非金属材料的生产能力就是流水线那种很简单的生产能力,大部分都是那种小厂甚至是私人承办的单线生产,没有达到大规模甚至大型化的生产能力。而现代社会发展速度如此之快,单靠这种小型的发展技术是不可能满足现代社会发展需求的,必须要有大型化的生产能力,来支撑这个市场。大型化的生产能力必须是要促进形成若干个有国际竞争力的大型建材集团,建立以企业为主导的新型建材工业科技创新体系,以提高无机非金属新材料品种的多样性。
六、智能化材料取代一体式
知识与技能:
1.了解硅在自然界中的含量、存在、用途。
2.掌握硅的两种重要化合物――二氧化硅及硅酸的主要性质。
过程与方法:
1.初步养成自主查阅资料的能力。
2.养成联系、对比、归纳总结的学习方法。
情感、态度与价值观:
了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生产中的应用,感受化学的实用性,增强学习化学的兴趣。
【教学重点】
二氧化硅的用途、性质,硅酸的性质。
【教学难点】
二氧化硅的性质、结构。
【主要教具】
【主要教法】
实验探究、引导、对比归纳。
【主要学法】
自主学习、思考、讨论。
【教学过程】
[导入新课]硅谷已成为世界各国半导体工业聚集区的代名词,也是高新科技的象征。
[师]既然硅这么重要,那么它是如何存在的,有些什么性质呢?
[板书]第一节 无机非金属材料的主角――硅
形式。
[师]硅在地壳中的含量居第二,仅次于氧。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳总量的90%
以上。
[学生总结]它们最外层均为4个电子,既不容易得到电子,也不容易失去电子。
【教学反思】
本节课充分体现了元素化合物与自然界、社会生活的密切联
系,促进学生科学素养的提高。联系生产和生活实际,充分利用实物、模型及教科书中的彩图和插图,增强教学的直观性,有利于激发学生的学习兴趣。比如,可用生活事例(水晶、玛瑙)来说明SiO2质硬、不溶于水的性质。引导学生通过观察课本中的图片,观察陶瓷和玻璃制品等实物来了解硅酸盐的广泛用途等。
在教学中,采用了实验、科学探究等活动充分调动学生的学习热情,积极参与,主动地去发现问题―提出假设―验证分析―得出结论。提高了学生分析解决问题的能力,回避了传统教学法(碳和硅的对比教学);冲破教学的重难点――二氧化硅和氢氟酸反应、
二氧化硅与氢氧化钠反应。
从课前预习和最后的活动探究来看,学生的阅读和获取主要
信息的能力较弱,对于“较强的酸制备较弱的酸”这类规律也不能很好地运用,此类问题还需要在教学中不断加以指导和强化。
参考文献:
【关键词】金属材料;能源状况;相关技术
0 引言
人类的发展历史证明,在人类生存和发展中,主要的物质基础就是材料,现代文明基础的重要支柱就是材料工业和能源。材料工业的发展在人类社会发展中占据着比较重要的位置,人们常常将主要的材料体系分为四个:一是金属材料;二是有机高分子材料;三是无机非金属材料;四是复合材料等。无机非金属材料是由比较传统的硅酸盐材料形成的,对于现代来说,无机非金属材料得到了较大规模的扩展,涉及从最早的硅酸盐领域到现在的碳化物、卤化物以及磷酸盐等等多个方面的领域。
1 无机非金属材料的结构以及特性
无机非金属材料的相关元素结合力主要分为三种,一是离子键;二是共价键;三是离子共价键的结合。这种化学键具有的高键较强的特点,就会给材料带来一些主要的特性,一是熔点高;二是具有较高硬度;三是较强的耐磨损性能;四是很高的强度;五是较好的抗氧化性能,六是良好的导电性能;七是较好的透光性;八是铁电性能;九是铁磁性能;十是具有一定的压电性能。
2 无机非金属材料的发展
无机非金属材料主要分为两大类,一是比较传统的无机非金属材料;二是新型无机非金属材料。传统的无机非金属材料主要有四类:一是水泥和一些相关的制品;二是玻璃和一些相关的制品;三是日常能够遇到的陶瓷;四是电瓷和磨料等等,它们不仅和人们的生活有密切的联系,同时还和生产有着联系,也是工业以及基础建设过程中不能缺少的材料之一。新型无机非金属材料不仅具有一些比较特殊的功能,同时也是具有一定用途的材料,它是现代新技术和产业、生物工程中都不能缺少的物质基础,主要有非晶体材料、人工晶体等等。无机非金属材料都是在高温的情况下才能够制成的,产生高温的主要来源就是能源,由此可以看出,无机非金属材料在一定程度上和能源相关的工业具有一定的联系。
3 相关行业技术状况的分析
随着人类文明以及科学技术不断的发展,无机金属材料工业也在不断的发展起来,我们主要介绍一下无机非金属材料在相关能源行业技术状况。
3.1 陶瓷工业
随着经济不断的发展,先进技术得到了比较广泛的使用,发展了具有现代技术的窑车式隧道窑,不仅产品的质量得到了比较大的提高,还降低了能源损耗,同时也减少了工人的劳动强度,对生活的环境起到了一定的改善作用,并在窑车的基础上进行不断的改造,最后推出了像步进窑以及气垫窑等等。辊道窑的使用,促进了烧成的速度,辊道窑在进行烧成的过程中,要求也是比较严格的,使其实现了全自动控制的相关操作,在一定程度上对人力资源起到了节省的作用。使用高质量的燃料对其进行烧成,并会烧制成高质量的产品,大多数的厂家都会抛弃传统的燃料,转而使用比较洁净低污染的燃料,减少了对环境的污染。
3.2 水泥工业
随着对水泥生产的工艺进行不断的改善和发展,产生了充分利用现代技术的科学管理方法,同时制造出新型的干法回转窑系统,水泥的生产开始朝向高质量、低料消耗和低热消耗以及低电消耗等方面发展。随着水泥窑单机生产的规模不断扩大,产生了一种新的干型法水泥回转窑生产的相关系统,它在水泥生产的整个过程中占有着比较重要的位置,可以进一步对生产的能耗进行降低,促进了生产效率的提高,符合低消耗生产的发展规律。由此可以看出,传统的无机非金属材料已经朝向低污染、高增长的方向发展。
3.3 新型无机非金属材料
针对新型无机非金属材料来说,虽然在用量上不是很大,但它所具有的特殊性能会在一定程度上满足各种比较特殊的需求,随着经济和科技不断的发展,人们对其进行了比较深刻的研究,在一定程度上扩宽了其发展的领域。现在的使用范围主要分为:一是纳米材料上的应用;二是梯度材料上的应用;三是超导陶瓷材料上的应用;四是电压陶瓷材料上的应用;五是生物陶瓷材料上的应用以及仿生材料上应用;六是复合新技术材料生的应用等等。
3.4 无机非金属能源材料
从无机非金属能源材料和与其相关比较密切的能源工业方面来看,无机非金属材料在工业上用的主要就是燃料以及电能,燃料主要是在工业的生产上进行应用,电能主要在新型的无机非金属材料生产的过程中进行有效的应用。相对来说燃料是一次性能源,而无机非金属行业经常用到的燃料主要是煤、天然气、以及城市煤气等等。煤的燃烧会给环境带来一定的污染,而天然气对环境污染的程度相对来说是比较小的。
4 总结
大多数的无机非金属工业在生产的过程中,使用的都是非清洁的燃料,在生产消耗上有较大的浪费,热效率相对来说也是比较低的,由此可以看出,能源是不能够进行持续发展的,在一定程度上也会给环境带来污染。同时生产过程中使用的也是一些不可再生的资源,这样就会导致资源枯竭的可能,所以要找到一种新的能源进行替补,才能保护我们赖以生存的环境,促进国民经济健康发展。
【参考文献】
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[3]靳正国.天津大学材料学院无机非金属材料系简介[C]//北京:复合材料:生命、环境与高技术――第十二届全国复合材料学术会议论文集,2002,28(13):138-142.
关键词:无机非金属材料;卓越工程师;培养模式
“卓越工程师培养计划”是指高等学校培养具有工程师基本能力、并有获得工程师执业资质或者工程师职称潜力的后备工程师。借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验,创建具有中国特色工程教育模式,通过教育和行业、高校和企业的密切合作,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养造就一大批创新能力强、适应企业发展需要的多种类型优秀工程师。通过实施“卓越工程师培养计划”,主动服务国家战略、服务社会需求。
一、无机非非金属材料专业特点
沈阳建筑大学是以建筑、土木等学科为特色,因此学校各专业人才培养的主要目标是围绕建筑、土木学科展开的。材料是土木工程实施的物质基础,二十一世纪建筑业迅猛发展,新材料、新工艺的不断更新,对材料的人才需求提出了新得挑战。因此无机专业的培养是为土木工程材料的研发、生产及应用等服务。
无机非金属材料工程专业人才应具备无机非金属工程材料相关领域的基础理论,掌握土木工程材料的研究开发、生产应用、工程施工管理质量检测的基本方法,实验技能和工程应用技术,能够从事各类土木工程材料的工程应用、质量检测及研究、开发和生产的高级工程技术人才。
二、卓越工程师培养模式研究的背景
教育部启动“卓越工程师教育培养计划”以来,以清华大学为首的61所高校成为第一批“卓越工程师教育培养计划”高校,2013年沈阳建筑大学无机非金属材料工程专业获批教育部第三批“卓越工程师教育培养计划”建设高校。
“卓越工程师培养计划”对于本科生制定通用标准和专业标准两方面要求。通用标准是指对所有工科学生的毕业生的基本要求。在通用标准的基础上,为满足各行业对工程技术人员职业资格要求,各行业根据具体专业特点制定工程型人才培养要求。本科层次卓越工程师工程能力的评价重点在学生分析和解决实际工程问题的能力、生产系统运行和维护能力、创新意识、新产品开发和设计能力、技术改造和创新能力等。因此培养计划的制定应围绕着专业特点和卓越工程师培养计划要求制定。
依据卓越工程师培养计划要求,通过对长安大学、西北建筑科技大学等多个“卓越工程培养计划,建设院校相关专业进行调研的基础上,修改制定了本校的专业培养方案。明确了本专业卓越工程师培养计划的定位,加强了实践环节的设置和过程管理,增加了工程界参与的深度,克服了理论和实践脱节的现象,保证了理论与实践环节的连续性。
三、培养模式的建设
1、优化培养方案:为了卓越工程人才培养计划的顺利实施,保证卓越工程师培养过程中有足够的工程实践训练,首先调整教学培养方案的进程,调整理论课内容至五一六学期完成,专业实验和课程设计调整到第七学期的13-20周。通过对课程进程的调整,保证卓越培养计划的学生有足够时间参与工程实践和顶岗实习。其次修改教学内容,增设了设计性实验内容和顶岗实习实践,调整校内的实验教学内容和方式,并聘请了企业工程技术人员作为导师,强化实践环节的过程管理。
2、加强实验实践教学过程建设:
教学实验实践主要是指与通识课程和专业课程相关联的各种课程教学需要的实验实践、以及专门实验课的实验实践。实践场地以校内的各种基础实验室、工程训练中心和专业实验室为主,以校外实践基地为辅。通过校内外导师联合培养和强化实践环节的过程管理,训练学生的工程实践能力和创新思维。
(1)强化校内教学实验体系建设
培养方案增加了综合、设计性实验内容。在现有专业实践教学内容基础上,对于“卓越工程培养计划”的学生增加了4周的材料设计试验,材料设计实验以土木工程背景下的新型建筑材料发展的热点问题进行,实验内容强调开发设计性、综合性和创新性实验,实验内容灵活多样,学生可自行选择。增加课程设计部分的工艺设计内容,同时工厂设计采取局部和整体结合的方式,学生根据生产工艺进行组合设计,创新探索新的生产工艺的可行性,让学生掌握行业发展动态。
(2)凸显专业特点的实习实践教学环节
顶岗实习实践是加强学生实践能力训练的另一个重要的实践教学环节。无机非金属材料工程专业依托建筑行业背景,结合现代的建筑产业的发展趋势,建立了具有行业特色卓越工程师培养计划校外实践教学体系建设,
首先是以混凝土生产及应用为主线的实践教学。中建商品混凝土有限公司是国内商品混凝土行业内的领军企业,具有鲜明的行业特点,契合无机非金属专业的培养方向,企业可为学生的生产实践提供了良好的践基地和大量的就业机会,使学生实践能力培养和工作培训融合,缩短了学生适应岗位能力的时间。本专业第一批学生已经顺利完成顶岗实习,并取得良好的效果。
其次是以建筑装配式产业化生产为主线的实践教学。装配式建筑是国家近几年推荐的新型建筑结构形式,住建部已经在沈阳开展了试点,并逐步在多个撑死推广。在这种行业需求下,学院与沈阳亚泰装配式建筑有限公司建立了校外实践基地,引导部分学生参与到装配式建筑设计、生产和应用过程,培养符合装配式建筑设计生产应用复合型人才。
此外与辽宁秦恒科技、恒威水泥,利盟高科等建立了一批实习实践基地,这些实践基地为学生提供了建筑行业背景下的特色培养需求。
校外实践基地是对校内实践训练的有益补充,是实践教育环节的重要组成部分。基于无机非金属材料专业结构和特色优势,实践体系的建设思路是:以建筑行业为背景,以水泥混凝土生产应用为主,结合玻璃、陶瓷、建筑装配式化等建立培养面向建筑领域的工程技术人才的实践教育体系。
(3)增加与企业相关毕业设计的环节
充分利用企业的资源开展毕业设计环节。企业或者用人单位结合自身的发展需求和科研方向,提供毕业设计和毕业论文题目,并指派专门技术人员配合校内导师协同指导,按照学校毕业设计环节进行过程管理。这种模式既有利于企业需求,也有利培养学生尽快熟悉岗位技能,同时可缓解校内资源不足等问题。