观物理前沿讲座有感

观物理前沿讲座有感（精选8篇）

1.观物理前沿讲座有感 篇一

观《教育讲座》有感

山东省淄博市周村实验学校 姓名：艾芝兰 指导老师：李拥军

今天，我看了山东农科频道播出的一个节目，这个节目是由教育专家王金战老师为我们讲的，主要讲了学生怎么才能爱上学习，家长怎么才能教育好孩子，并且，王金战老师还给我们讲了发生在他身边的故事，我听了之后，也联想起了发生在自己身边的事。

我有一个同学，她在她班里的成绩一直上不去，并且她的妈妈还给她报了补习班，但是也没有什么明显的效果，后来我知道了她的成绩为什么一直上不去，原来是她妈妈在她做作业的时候去干自己喜欢的事情，她爸爸也不会讲解题，就座在客厅看电视，而她呢，由于上课听不懂，但又不敢问，所以回到家里有很多题她都不明白，她只好随便写上一个数，要不就直接不做，时间一长，她对学习便没了兴趣，老师只要一讲课，她自己就像被施了魔法一样想睡觉。她的爸爸妈妈跟我的爸爸妈妈比起来差远了，我觉着她的爸爸妈妈应该多陪陪她，而她自己对待学习也要认真。王金战老师在节目中说：“好孩子是夸出来的，家长对孩子的态度应该是鼓励孩子，用欣赏的眼光看待自己的孩子，要及时表扬。”当然，这是对家长的要求。而我们学生也应该好好学习，不要像我的同学那样不敢提出问题，不敢积极发言。

王金战老师讲得非常有道理，我一定要奔着目标考入好大学，长大报答爸爸妈妈和老师对我的关爱。

2.观王澍教授讲座有感 篇二

她们，在启往建筑工作的道上果断地踏入旅途，在沉浮的人世间伴随着人来人往飘移不确定。她们心存期盼，怀里时尚，在本就非凡的街道社区上创下热闹，在姿势各不相同的建筑中更加奋然。追求完美，她们只有追求完美，像踏入这条道路一样的果断地追求完美。

他，在前去建筑这条道路上掂量慎重，在她们追求完美时，拾捡了一份默然来自我反思，坐着山上收看人世间浮沉的人来人往。潜意识在一片葱郁间揣摩那水墨山水画，初始的原素，当然的奥秘。跟伴随着职工在绿草下，在草青上寻觅归属于我国的建筑。

他怀里着监视者的心态，斟酌了数千年的古建筑文化，念惦记着文化的回归。回归，才算是建筑所必须的`;回归，才算是道路的服务宗旨。

这一念即在世间穿行了七年。

她们，七年后，仍再用他人的原材料在薄纸上勾勒，用他人的核心理念在原就多彩的色彩上重抹一笔，用他人的一砖一瓦来修建自身的光辉。她们不知道他人所云，一意孤行地在看起来光彩照人的道路上走动着自身嘴中的超凡脱俗。殊不知，归属于他们自己的道路，无人过问。本来的路在现如今她们所走动的道上逐渐被浮尘吞食，被风沙匿迹。

他，七年后，决策用自身的念要来吸引这一淹没了过多优秀人才的建筑道路。决策用这些没有人在乎的原材料给自己修路。

他说道：我国那麼浓厚的文化，而如今四处在拆历史悠久的建筑，当初古时候建筑师用的这些有自尊的原材料，现如今像废弃物一样被丢掉，因此 我想用聪慧的方法让他们复生。

也许，取得成功便是在正确认识这世界后依然坚持不懈自身的道路回归文化，不再回头，不凝望。

他在建筑中，抛下了当代乱用的混凝土，试着了土壤与毛竹的混和。一次次的不成功，可他从没想过舍弃这条道路。

犹豫他的建筑。零碎的线框半空中杂乱却无失脚步地民族舞蹈，凌厉又无失风彩。粗狂的线框重重叠叠，最后的交汇处是自然界的风韵。起起伏伏的线框蜿蜒曲折，亦温和亦锋利。

终归是回归了文化。斑斑驳驳的墙壁是土壤，是碎石子，是砖瓦窑。土黄色一样的色彩沒有规律性，像自然界的巧夺天工，匀称地在线框上沾染浮尘的色彩。沒有绮丽的金黄银白色，沒有夺人的眼睛目地赤红深蓝色，沒有长空一线的整齐无感觉。有的仅仅理性的色彩，随心所欲的直线和胆大的布局。各种类型各色各样的方块游戏一样的窗在应当有的地区浑然一体看不到，在不应该有的地区沉积。格子在墙壁懒散地卧着，也是幽幽地悬架。更有像被匠人抄起铁锤砸的一个个粉碎的裂缝恰当地在它必定的部位震撼了大家。

当王澍专家教授得到普利兹克，最大建筑奖时，评审组现任主席帕伦博爵位那样点评王澍专家教授：他的著作可以跨越争执，并演变成投身于其时代背景绝不落伍乃至具全球性的建筑。

多少人，会在长方形立方体三角体的建筑中挑选了多边合作体;没人，会在墙壁上有意粉碎一大块来使二座建筑相映衬。

他的返朴归真不但取决于原材料，更取决于设计方案，这类独具一格艺术创意的设计方案。

他的返朴归真不但取决于设计方案，更取决于生命，过去的古建筑所授予的生命。

它是真实归属于大家我国的当代建筑，是真实归属于王澍专家教授的建筑之途。也许它并不绮丽，也许它并不时尚，也许它并不热闹。但它如同这一纷杂的全球，让人易浮沉在其中的全球一般，拥有 充足的诱惑力。

这条道路上，他努力了过多。停留犹豫七年余久，借问，谁可以保证?

坚定不移，好似王澍专家教授在自身的建筑道上的心态。

坚持不懈，不必觉得无人过问的路就算被风卷浪打也不必。反倒要去挑选它，造就它。

回归，在热闹锦股市中回归文化。一味地追求完美新鮮总是给你丧失最开始的觉得，丧失最开始那类朴实真正的物品。

3.观国学大师翟鸿燊教授讲座有感 篇三

之前在电视中就大概看过翟教授讲国学，今次公司组织大家又系统的观看了一次，从中受益良多，他说：“知识是学出来的，能力是练出来的，能量是修出来的，智慧是悟出来的。”

一、学会沟通。

在人们日益纷杂的生活中、工作中，与人沟通往往是离不开的。沟通是为了增进彼此的相互了解、相互信任、相互和谐，高品质的沟通，应把注意力放在结果上，而不是情绪上，沟通从心开始。我们在 工作中难免会遇到与人争执，有甚者说到激动时会以污言秽语相击，翟教授在讲座中讲道：“不要做气氛和情绪的污染者”。我们应多学习《亮剑》里面的李云龙，当下属反责他错怪自己时，本脾气暴跳的他竟顷刻回转心态，笑脸相迎。为何我们不能放下情绪，调整气氛与身边人好好交谈、多多沟通，解决问题呢！因此，沟通是情绪的转移,信息的转移,感情的互动。沟通没有对错，只有立场。

二、学会修身修养。

目前我们工作压力大，只有摆好、调控好心态，才能更好的工作和生活。如何才能做到，这就要我们加强道德修养。相由心生，改变内在，才能改变面容。一颗阴暗的心托不起一张灿烂的脸。有爱心必有和气；有和气必有愉色；有愉色必有婉容。通过翟教授讲座，我们可以得到其中的智慧和方法。只有觉悟了，才能重视，重视了才能发展进步。学习中国千年文化精髓，古为今用，中西合璧，然后推广应

用转化为现实的价值。为我们的企业，为中华民族的下一代，为中国的繁荣强大做贡献

三、“心亡为忙”，不要总给自己找借口说“忙”。

反醒自己，确实有时在工作和生活中，因为没能及时完成某项工作或事务而给自己找借口，称自己当时太忙，没有时间，现在想想“忙”只是推托搪塞的理由，用鲁迅的话“时间就像海绵里的水，只要挤挤总会有的”。一个心都死了的人，当然对什么事都不会报积极的态度，做事就会被动，养成这种习惯对工作和生活极其不利。只有不断努力学习、完善自我，凝塑自我魅力，提高管理实践经验，在不断的锤炼中，进一步提高自身修养，达到“自强不息，厚德载物”，方能真正的体会到“道法自然”、“天人合一”的境界。

四、做一个有梦想、有追求、有理想的人。

翟教授说：“心有多大，舞台就有多大；思想有多远，我们才能走多远。”这一句话适用于每一个有志向和有梦想的人，我们的出生是有意义的，我们的生命具有不可估量的价值，在成长的过程中，我们应该尽一切可能通过自己的不懈努力把自己的价值逐渐放大。李宁说过：“一切皆有可能。”在我们力所能及的范围内，在一定条件下，这句话是绝对正确的，我们要完全相信自己，我们要把我们的眼光放得够远，只要我们看到了我们所定下的在别人看来几乎不可能达到的目标，那么我们就有可能走到她的身边，来一个深切的拥抱。我们的心有多大，我们就会尽多大的努力去为自己的理想奋斗；我们的理想有多远，我们就会不断地迈动自己的脚步，走到我们的思想所能到达的地方。如果我们过于自卑，对于有难度的挑战，不敢去迎面而上，甚至不敢去这是它，当困难和挫折在我们面前张牙舞爪的时候，连给它一拳的勇气都没有，那么我们的思想永远长不大，我们永远不可能取得令人惊叹的成功，所以在今后的生活和工作中，我会全力以赴地去开拓自己的视界，坚定自己的信念，多做有困难和极富挑战性的事情，以此来磨砺自己的意志，把自己的心放大，把自己的思想走远，把自己的人生过的五彩斑斓。

4.学科前沿讲座 篇四

专业班级： 光信13-3_

姓 名： 朱家兴_

学 号： _10134425__

任课教师： 张国营

2016年 11月 11 日

量子计算与量子计算机

【摘要】量子计算的强大运算能力使得量子计算机具有广阔的应用前景。该文简要介绍了量子计算的发展现状和基本原理，列举了典型的量子算法，阐明了量子计算机的优越性，最后预测了量子计算及量子计算机的应用方向。

【关键词】量子计算；量子计算机；量子算法；量子信息处理 1.引言

在人类刚刚跨入21世纪的时刻！科技的重大突破之一就是量子计算机的诞生。德国科学家已在实验室研制成功5个量子位的量子计算机，而美国LosAlamos国家实验室正在进行7个量子位的量子计算机的试验【1】。它预示着人类的信息处理技术将会再一次发生巨大的飞跃，而研究面向量子计算机以量子计算为基础的量子信息处理技术已成为一项十分紧迫的任务。2.子计算的物理背景

任何计算装置都是一个物理系统。量子计算机足根据物理系统的量子力学性质和规律执行计算任务的装置【2】。量子计算足以量子计算目L为背景的计算。是在量了力。4个公设（postulate）下做出的代数抽象。Feylllilitn认为，量子足一种既不具有经典耗子性，亦不具有经典渡动性的物理客体（例如光子）。亦有人将量子解释为一种量，它反映了一些物理量（如轨道能级）的取值的离散性。其离散值之问的差值（未必为定值）定义为量子。按照量子力学原理，某些粒子存在若干离散的能量分布。称为能级。而某个物理客体（如电子）在另一个客体（姻原子棱）的离散能级之间跃迁（transition。粒子在不同能量级分布中的能级转移过程）时将会吸收或发出另一种物理客体（如光子），该物理客体所携带的能量的值恰好是发生跃迁的两个能级的差值。这使得物理“客体”和物理“量”之问产生了一个相互沟通和转化的桥梁；爱因斯坦的质能转换关系也提示了物质和能量在一定条件下是可以相互转化的因此。量子的这两种定义方式是对市统并可以相互转化的。量子的某些独特的性质为量了计算的优越性提供了基础。3.量子计算机的特征

量子计算机，首先是能实现量子计算的机器，是以原子量子态为记忆单元、开关电路和信息储存形式，以量子动力学演化为信息传递与加工基础的量子通讯与量子计算，是指组成计算机硬件的各种元件达到原子级尺寸，其体积不到现在同类元件的1%。量子计算机是一物理系统，它能存储和处理关于量子力学变量的信息【3】。量子计算机遵从的基本原理是量子力学原理：量子力学变量的分立特性、态迭加原理和量子相干性。信息的量子就是量子位，一位信息不是0就是1，量子力学变量的分立特性使它们可以记录信息：即能存储、写入、读出信息，信息的一个量子位是一个二能级（或二态）系统，所以一个量子位可用一自旋为1/2的粒子来表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的两个极化方向来表示0和1；或用一原子的基态代表0第一激发态代表1。就是说在量子计算机中，量子信息是存储在单个的自旋’、光子或原子上的。对光子来说，可以利用Kerr非线性作用来转动一光束使之线性极化，以获取写入、读出；对自旋来说，则是把电子（或核）置于磁场中，通过磁共振技术来获取量子信息的读出、写入；而写入和读出一个原子存储的信息位则是用一激光脉冲照射此原子来完成的。量子计算机使用两个量子寄存器，第一个为输入寄存器，第二个为输出寄存器。函数的演化由幺正演化算符通过量子逻辑门的操作来实现。单量子位算符实现一个量子位的翻转。两量子位算符，其中一个是控制位，它确定在什么情况下目标位才发生改变；另一个是目标位，它确定目标位如何改变；翻转或相位移动。还有多位量子逻辑门，种类很多。要说清楚量子计算，首先看经典计算。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行交换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路来实现【4】。经典计算机具有如下特点：

a其输入态和输出态都是经典信号，用量子力学的语言来描述，也即是：其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110，用量子记号，即10110110>。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加Cl10110110>+C2I1001001>。

b经典计算机内部的每一步变换都将正交态演化为正交态，而一般的量子变换没有这个性质，因此，经典计算机中的变换（或计算）只对应一类特殊集。

相应于经典计算机的以上两个限制，量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统（称为量子比特），量子计算机的变换（即量子计算）包括所有可能的幺正变换。因此量子计算机的特点为：

c量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常不正交；

d量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。得出输出态之后，量子计算机对输出态进行一定的测量，给出计算结果。由此可见，量子计算对经典计算作了极大的扩充，经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，并按一定的概率振幅叠加起来，给出量子计算的输出结果。这种计算称为量子并行计算，量子并行处理大大提高了量子计算机的效率，使得其可以完成经典计算机无法完成的工作，这是量子计算机的优越性之一。

4.量子智能计算

自Shor算法和Grover算法提出后，越来越多的研究员投身于量子计算方法的计算处理方面，同时智能计算向来是算法研究的热门领域，研究表明，二者的结合可以取得很大的突破，即利用量子并行计算可以很好的弥补智能算法中的某些不足【5】。

目前已有的量子智能计算研究主要包括：量子人工神经网络，量子进化算法，量子退火算法和量子免疫算法等。其中，量子神经网络算法和量子进化算法已经成为目前学术研究领域的热点，并且取得了相当不错的成绩，下面将以量子进化算法为例。

量子进化算法是进化算法与量子计算的理论结合的产物，该算法利用量子比特的叠加性和相干性，用量子比特标记染色体，使得一个染色体可以携带大数量的信息。同时通过量子门的旋转角度表示染色体的更新操作，提高计算的全局搜索能力。

目前量子进化算法已经应用于许多领域，例如：工程问题、信息系统、神经网络优化等。同时，伴随着量子算法的理论和应用的进一步发展，量子进化算法等量子智能算法有着更大的发展前景和空间。

5.量子计算的应用

1.量子叠加态的计算魅力。在经典物理学中，物质在确定的时刻仅有确定的一个状态。量子力学则不同，物质会同时处于不同的量子态上。因为处于叠加态，这就意味着，量子计算一次运算就可以处理210=1024个数（从0到1023被同时处理一遍）【6】。以此类推，量子计算的速度与量子比特数是2的指数增长关系。一个64位的量子计算机一次运算就可以同时处理264=***709551616个数。如果单次运算速度达到目前民用电脑CPU的级别（1GHz），那么这个64位量子计算机的数据处理速度将是世界上最快的“天河二号”超级计算机（每秒33.86千万亿次）的545万亿倍。

量子力学叠加态赋予了量子计算机真正意义上的“并行计算”，而不像经典计算机一样只能并列更多的CPU来并行。因此在大数据处理技术需求强烈的今天，量子计算机越来越获得互联网巨头们的重视。

2.肖尔算法――RSA加密技术的终结者。1985年，牛津大学的物理学家戴维・德意志提出了量子图灵机模型的概念。随后贝尔实验室的彼得・肖尔于1995年提出了量子计算的第一个解决具体问题的思路，即肖尔因子分解算法。

我们今天在互联网上输入的各种密码，都会用到RSA算法加密。这种技术用一个很大的数的两个质数因子生成密钥，给密码加密，从而安全地传输密码。由于这个数很大，用目前经典计算机的速度算出它的质数因子几乎是不可能的任务。但利用量子计算的并行性，肖尔算法可以在很短的时间内通过遍历算法来获得质数因子，从而破解掉密钥，使RSA加密技术不堪一击。

量子计算机会终结任何依靠计算复杂度的加密技术，但这不意味着从此我们会失去信息安全的保护。量子计算的孪生兄弟――量子通信，会从根本上解决信息传输的安全隐患。

6.量子计算机的应用前景

目前经典的计算机可以进行复杂计算，解决很多难题。但依然存在一些难解问题，它们的计算需要耗费大量的时间和资源，以致在宇宙时间内无法完成【7】。量子计算研究的一个重要方向就是致力于这类问题的量子算法研究。量子计算机首先可用于因子分解。因子分解对于经典计算机而言是难解问题，以至于它成为共钥加密算法的理论基础。按照Shor的量子算法，量子计算机能够以多项式时间完成大数质因子的分解。量子计算机还可用于数据库的搜索。1996年，Grover发现了未加整理数据库搜索的Grover迭代量子算法。使用这种算法，在量子计算机上可以实现对未加整理数据库Ⅳ的平方根量级加速搜索，而且用这种加速搜索有可能解决经典上所谓的NP问题。量子计算机另一个重要的应用是计算机视觉，计算机视觉是一种通过二维图像理解三维世界的结构和特性的人工智能。计算机视觉的一个重要领域是图像处理和模式识别。由于图像包含的数据量很大，以致不得不对图像数据进行压缩。这种压缩必然会损失一部分原始信息 参考文献

1.王书浩，龙桂鲁.大数据与量子计算

2.张毅，卢凯，高颖慧.量子算法与量子衍生算法 3.Deutsch D，Jozsa R.Rapid solution of problems by quanturm computation[C]//Proc Roy Soc London A，1992，439：553-558

4.吴楠，宋方敏。量子计算与量子计算机

5.苏晓琴，郭光灿。量子通信与量子计算。量子电子学报，2004，21（6）：706-718

6.White T.Hadoop： The Defintive Guide，California：O’Reilly Media，Inc.2009：12-14

5.前沿讲座报告 篇五

（理工类）

专业班级： 10计算机科学与技术（统招班）学生学号： 1005103051 学生姓名： 韦程 所属院部： 信息技术学院

2012——2013学年 第 2 学期

金陵科技学院教务处制

一、现今计算机主要应用

随着计算机的高速发展，计算机应用进一步向各行各业渗透，上至高、新的尖端技术，下至家庭生活与各种电器，计算机无处不在，无时不在。

（一）科学计算

科学计算也称数值计算，指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算，计算工作量很大。它是计算机最早的应用领域，世界上第一台计算机的研制就是为科学计算而设计的。随着科学技术的发展，各领域的计算模型日趋复杂，人工计算已无法解决的这些复杂问题都需要依靠计算机来进行复杂的运算。

在天气预报中，大量的卫星气象云图、气象资料，如果用人工进行计算，预报一天需要计算几个星期，就失去了时效，现在用计算机，取得10天的预报只需要计算数分钟，这就使中、长期预报成为可能。

在航空与航天领域，复杂的微分方程及大量数据测算工作，需要高速瞬间完成计算任务，也都是计算机应用的重要阵地。

（二）数据处理

数据处理也称为非数值计算，指对大量的数据进行加工处理，例如分析、合并、分类、统计等，形成有用的信息。与科学计算不同，数据处理涉及的数据量大，但计算方法简单。

在计算机的应用领域中，数据处理占有极大的比重。在经济发达的国家里，约占80%至90%的份额。目前，数据处理广泛应用于办公自动化、企业管理、事务管理、情报检索等，数据处理已成为计算机应用的一个重要方面。

（三）过程控制

过程控制又称实时控制，指计算机及时采集数据，将数据处理后，按最佳值迅速地对控制对象进行控制。从20世纪60年代起，就在冶金、机械、电力、石油化工等产业中用计算机进行实时控制。现代工业，由于生产规模不断扩大，技术、工艺日趋复杂，从而以实现生产过程的自动化控制系统的要求也日益增高，利用计算机进行过程控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，从而改善劳动条件、提高质量、节约能源、降低成本。现代化工厂中，生产过程的自动控制是计算机应用的又一重要领域。

（四）人工智能

人工智能AI(Artificial Intelligence)一般是指模拟人脑进行演绎推理和采取决策的思维过 程。在计算机中存储一些定理和推理规则，然后设计程序让计算机自动探索解题的方法。人工智能可用于机器人、计算机象棋、机器证明定理、专家系统(如医疗诊断专家系统)等。人工智能是计算机应用研究的前沿学科。

（五）信息高速公路

信息高速公路的建议最早由美国提出，将美国所有的信息库及信息网络连成一个全国性的大网络，把大网络连接到所有的机构和家庭中去，让各种形态的信息(如文字数据、声音、图像等)都能在大网络里交互传输。这个建议引起了世界各国和地区的极大震动，纷纷提出了自己发展信息高速公路计划的设想，我国也不例外。

（六）电子商务

电子商务是指通过计算机和网络进行商务活动。世界各地的许多公司已经开始通过Internet进行商业交易。他们通过网络方式与顾客联系、与批发商联系、与供货商联系、与股东联系，并且进行相互间的联系。他们在网络上进行业务往来，其业务量往往超出正常方式。

电子商务系统也面临保密性、可测性、可靠性等挑战，但是，我们相信这些挑战将随着技术的发展和社会的进步是可以战胜的。

二、未来几年计算机科技行业的发张

在前几年科技的发展中，我们当中的多数人可以预见：2012年的四大科技发展趋势将在未来几年进一步凸显，移动、社交、云和大数据将进一步壮大。未来几年主要的发展趋势如下：

趋势一：科技将在新兴国家实现疯狂发展

新兴市场对于科技的需求将增长。拉丁美洲、中欧和东欧，以及中东地区将在IT上支出7300亿美元，增长近9%。三分之一的消费者将来自于这些地区。

趋势二：对于部分移动设备供应商来讲，2013年将决定成败

就移动设备而言，2013年将出现以下三种情况：

屏幕小于8英寸的迷你平板电脑将崛起，占平板电脑销量的份额将达到60%；智能手机和平板电脑市场将增长20%；对于移动平台而言，2013年将决定成败。不能获得至少50%应用开发者支持的移动平台将失败。谷歌和苹果已经越过了这个门槛。微软目前的比重为33%，RIM为9%。趋势三：大型IT公司收购小型云服务商

SaaS(Software-as-a-service)软件运营服务模式过去1年间实现发展，甲骨文和SAP等大型供应商斥资数十亿美元为抢占市场铺路。

IDC认为我们还有看到任何东西。其预测：“未来20个月内SaaS领域内的并购额将超过250亿美元，高于过去20个月内的170亿美元。”

部分公司由于估值过高难以被收购，如已经上市Salesforce.com市值已经达到220亿美元，未上市的Box估值已经达到12亿美元。但部分其他公司则适合被收购：Okta、Zenoss和ServiceMax。

趋势四：很多小型、专业的云技术将出现

2012年，很多新型云技术的出现使得人们以更容易的方式建设“云”，成本也相应降低。这意味着后面几年很多新型云技术将出现，为某些行业服务，如医院、建筑公司和银行。

趋势五：大数据将发展壮大

就如2012年移动设备和云计算成为了每家公司的必需品那样，大数据将在后面几年被每一个人所使用。

IDC表示，大数据市场的年增长率将达到40%，2012年该市场的规模约为50亿美元，到2013年规模为100亿美元，到2017年规模将达到530亿美元。

趋势六：新数据中心技术获得发展

在2012年生根的新数据中心技术将在后面几年实现进一步的发展。这包括融合系统(Converged Systems)，即公司购买集计算、存储、网络和软件于一身的设备；另外一个是软件定义网络，这是一种建设网络的新方式。

这为思科、戴尔、惠普和甲骨文等大型公司提供了巨大商机。但如果出现战略失误，他们也将面临巨大风险。多家初创公司正在快速崛起，计划对巨头发起挑战。

三、心得体会

这两次的IT领域的讲座开阔了我的眼界，更让我在迷茫中看到希望，新技术的涌现，让我在以后的日子里能更加的不断鞭策自己不断的学习、学习、再学习。

6.前沿讲座总结报告 篇六

时光荏苒，不知不觉，我的研究生的生涯已经度过了一半的时间。虽然仅仅是一年的时间，但已经足以使我对其有一个整体的把握，并使自己逐渐融入其中，享受其中。同时，时间的流逝，更让我对接下来的日子感到珍惜。以下就结合研一这段时间曾参加的前沿讲座和学术沙龙活动，并谈谈自己的些许感悟以及总结。

前沿讲座作为了解学科的学术研究领域、方法和方向的一种重要形式，在学习中起着极为重要的作用。因此，我积极参加了学院和学校组织的前沿讲座。研一期间，我参加了心理健康、原是校园行、数据库培训、名师讲坛以及学术沙龙等诸多讲座。这些由诸多国内外学科最前沿的学者专家所做的精彩的讲座，为我们提供了了解国内外最新、最先进学术知识和科研进展以及学科研究方向的机会。同时，这些讲座使我的专业素养和个人心理素质都得到了很大提升，并对我的学术认识、观点以及今后的研究生学习提供了巨大的帮助。2015年11月9日，是我第一次参加院士校园行系列的讲座。由David院士不远万里，从大洋对岸来到我们交大，给我们带来一场精彩的讲座。

2011年全国博士生学术论坛由北京交通大学承办，其中我参加了由机电学院承办的载运工具运用工程分论坛，听取了李强教授、任尊松教授做的专家点评。通过此次高水平的论坛学习了在载运工具结构设计与动力学分析、结构疲劳及可靠性、故障诊断技术及试验技术、安全与检测控制技术、先进动力技术、节能技术及环境保护等多方面知识。

还参加了几期学术沙龙，几位本学院的博士深入浅出的讲解让我收获很大，他们结合自己的课题，讲的生动详细。主要参加了这些方面的讲座，听取了丁万和聂蒙博士分别就机器人的创新和钢轨打磨的研究做的报告，对并联机器人的基本概念，研究现状以及国际研究前沿有了大概的了解，并第一次接触了钢轨打磨的知识，深刻体会到当前我国钢轨打磨方面研究的落后，拓宽了我们的视野。听取了金涛涛博士关于混合动力传动系统国内外研究现状及研究方向，着重学习了一种双模式混合动力传动系统，同时了解了美国的学习、科研生活，开阔了我们的视野。听取了姚燕安老师关于机构与机器人学方面的研究，在并联机器人的滚动步态设计、可变形车轮缩放比计算、两足步行机构设计及魔方内部结构设计等方面的内容。在上述讲座中，都与主讲博士进行了较好的互动，及时把自己的疑惑与博士进行了交流。

在论文写作方面听取了曹文平博士就“如何在一流IEEE杂志上发表高质量学术论文”的报告。曹博士结合自己多年来在电工机械、电力传动领域的研究成果和在一流IEEE杂志上发表高质量论文的经历，以自己发表的一篇研究论文为例，从论文的整体结构、标题引文、正文写作、结果分析、标点符号等方面，深刻剖析了每个环节的写作要点和注意事项。通过这个讲座我对英语科技论文写作的语言使用以及投稿过程中遇到的一些问题都有了了解。Vittal Prabhu博士介绍了制造业中的分布式控制应用现状，对分布式在企业中的应用有了很好的了解。此外机电学院研究生辅导员潘显钟与我们分享近年来机电学院研究生就业去向，帮助我们理清职业与就业的一些困惑，共同探讨了研究生求职问题关注及求职策略，机电学院研究生就业趋势剖析和职业生涯规划。我校78级校友李海滨先生结合自己的职业历程，讲述了现代铁路的发展趋势，从青年学生的职业规划和青年学生求职注意事项方面对我们的职业规划进行了很好的指导，他以自身经历为蓝本耐心、详细的给我们解惑，让我们为他在科研上的奋斗精神和对下一代的关心深深感动。胡心仪老师的心理讲座给我们提供了很好的了解自己的机会，我们的心理问题由产生到解决进行了丰富又生动的讲演，还接触到了中国科学院院士、地球化学家李曙光院士，中国工程院院士、范维澄教授。李曙光院士从科学家的名声问题，谈了科学研究职业道德。就当前科学家群体名声下降、科学研究不端行为增多，学术泡沫现象开始浮现等问题做了深入剖析，他提出科学研究的职业道德要坚持两个关键点：不能造假和尊重他人的知识发现权。他认为影响科学家名声的六个基本品格为：诚实、认真、尊重前人工作、合作精神、自我反省精神和开阔胸怀。范维澄教授讲述了我们国家的火灾防御的科研进展和公共灾害防治国家实验室的整体构思和建设方案，对开阔我们的视野起了很大的作用。

通过研一的这些讲座，我收获很多，通过这些平台可以接触到很多在领域里知名的科学家、教授等，让我们真正接触到推动科技进步的大师。学校组织的这些活动，对我们的身心的成长，自我的完善都有很大的积极作用，在参与中我们不断提高自己，不断充实自己，使自己在每一次的活动中都发现自己新的一面，坚定我们在后续研究生生活奋斗的决心。

学生：马双龙

7.化工前沿讲座总结 篇七

听完了各位老师精心准备的前沿讲座课程，收获颇多。下面我就谈谈自己通过听讲、查资料，经过思考后对化工领域的一些工艺和专业知识有了一定的理解，主要包括：甲醇转化制烯烃分子筛催化剂的设计制备及应用、炼化污水趋“零排放”及水系统优化先进技术综述、新型燃料电池电极催化剂的最新研究进展实例、清洁汽油生产技术现状及发展趋势、对二甲苯生产技术现状及发展、加氢催化剂研究新进展、石油烃类催化裂解生产低烯烃的基础研究、气体化合物相关的化学工程科学问题和FCC汽油加氢改质过程反应动力学的研究进展。

一、甲醇转化制烯烃分子筛催化剂的设计制备及应用

目前全世界石油资源紧缺，原油价格一路飙升（最近油价一直在下降），天然气也是大幅上涨，有价无市。制备乙烯丙烯主要是以石油和天然气为原料，但目前丙烯市场供不应求，就衍生出了“甲醇经济”即在过渡期内利用有效方法直接将现存天然气资源转化为甲醇和二甲醚，或回收燃烧生成的CO2及空气中的CO2用化学法转化为甲醇和二甲醚，以液体的形式储存能量作为运输燃料；另一方面催化转化为乙烯、丙烯。当然也可以发展以煤为原料的丙烯制备技术格外重要，即所谓的“煤代油”战略。通过煤制合成气，进而制甲醇，这是一个比较成熟的工业过程。而甲醇制低碳烯烃（Methanol—To—Olefin，MTO）和甲醇制丙烯（Methanol—To—Propylene，MTP）是最有希望替代石油路线制烯烃的工艺，甲醇转化化学历程：①甲醇生成二甲醚和水，并快速达到平衡过程②动力学诱导过程③第一个烃类分子的形成（C-C键的形成）④初级烃转化为其它烃类的过程⑤催化剂的失活过程。现目前甲醇是连接煤化工和石油化工的桥梁，面临的技术瓶颈是甲醇转化催化剂和过程的放大，但我国在甲醇转化的技术开发和工业化方面处于国际领先。甲醇制烯烃技术的核心是分子筛催化剂的开发，催化剂是掌握和开发甲醇制烯烃成套技术的关键，催化剂的性质和性能将主要决定甲醇制烯烃技术的发展方向。以改性ZSM—5分子筛为活性组分，德国鲁奇公司开发了固定床合成丙烯的MTP工艺，MTP的反应特征：MTP对反应压力、反应空速敏感、需要严格控制反应空速、固定床反应器易实现对反应空速的控制、固定床反应需要催化剂具有较高的抗结焦能力、ZSM-5具有良好的抗结焦能力，是MTP首选催化材料。到目前为止，上述工艺技术经历实验室和工业示范装置的运行，并取得了较好的结果。SAPO—34分子筛催化剂，具有三维交叉孔道，平均孔径约为0.38nm，与ZSM—5相比，SAPO—34具有更小的孔径，适合生成小分子的乙烯、丙烯和正构烷烃，异构烷烃以及芳烃将受到严重限制。由于SAPO—34具有适宜的质子酸性和孔道结构、较大的比表面积、较好的吸附性能以及热稳定性和水热稳定性，SAPO—34对甲醇制烯烃反应呈现出较好的催化活性和选择性，对低碳烯烃的选择性达到90%以上，目前可以说是促进这一反应过程的最优催化剂。SAPO—34分子筛催化剂是MTO和FMTP工艺的基础。分子筛应用的基础：

1骨架组成和阳离子的可调变性，使得酸性或其它活性中心的强度和浓度能被调整 2 催化活性中心均匀的分布在催化剂的内表面，且其位置和活性在一定程度上可调 3 非常高的表面积和吸附容量 孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸（3——12埃）范围之内 比较集中的孔径分布和特征的孔道结构，允许沸石和分子筛对产物、反应物和中间物有形状选择性、避免副反应 具有分子筛性质、分离混合物可以基于它们的分子大小、形状、极性、不饱和度等 7 吸附性质能被控制，可以从亲水性到疏水性 良好的热稳定性和水热稳定性，多数沸石的稳定性可超过500℃ 较好的化学稳定性，富铝沸石在碱性环境中有较高的稳定性，而富硅沸石在酸性介质中有较高的稳定性 分子筛很容易再生，如加热或减压除去吸附的分子，离子交换除去阳离子 酸的类型、强度、量与催化的关系 分子筛中引进酸性的四种方法：

1铵根离子交换后热分解 2直接氢离子交换 3 多价阳离子交换水解，然后部分脱水 4 高价阳离子转化为低价 分子筛的改性： 离子交换（如钙，铜，铁，锂等）2改变骨架硅铝比（如水热脱铝）3外表面和孔修饰 4 内表面修饰

鲁奇煤基甲醇制丙烯工艺（MTP）动力学选择性——沸石酸性的影响

研究表明，随沸石催化剂酸性降低，丙烯选择性增加，而乙烯选择性下降;通常认为，酸性降低，导致低碳，烯烃消耗减少，因此其选择性增加

二、炼化污水趋“零排放”及水系统优化先进技术综述

炼化厂会产生大量的污水，污水造成的危害主要有：排入河流、湖泊或海湾会造成水体污染，影响水生生物生存；用于农业灌溉，则会堵塞土壤空隙，妨碍农作物生长；由于溢油的漂移和扩散，会荒废海滩和海滨旅游区，造成极大的环境危害和社会危害；石油中含有多种致癌、致畸和致突变的潜在性化学物质，进入人体后，能溶解细胞膜和干扰酶系统，引起肝、肾等内脏突变。为了解决这一问题，少数炼厂引进了炼化污水趋“零排放”及水系统优化先进技术，但实现污水“零排放”太难啦。炼化污水“零排放”可带来的丰厚的经济效益，中国石油推广的炼化用水优化与污水回用技术，使目前已完成污水回用工程的7家炼化企业每年可用污水3690万立方米，在新疆油田的10个采出水处理站推广应用，累计产生直接经济效益4.05亿元；在辽河油田实施，年回用污水近1300万立方米，创经济效益1亿多元，燕山石化实行污水回用技术后，工业用新鲜水由2000年的6800万吨/年下降到2011年的2074万吨/年，当年污水回用量达到740万立方米。炼油污水主要来自于原油的直接蒸馏、重质油的裂化和蒸馏以及某些馏分的精制等生产过程，具体讲，有机泵冷却水、灌区脱水、锅炉浓水、循环水场排污、生活污水、水处理站排酸碱废水等。炼油污水的特点是污水量大，废水组分复杂，烃类及其衍生物含量高，并且含有多种重金属。基于水系统优化的“零排放”技术：水夹点技术从概念上说是质量交换集成，包括从用水操作中传递杂质到水流中。水夹点技术代表工业水回用、废水量最小化、废水处理系统设计的一种新方法。水夹点分析：预先识别在用水操作中最小新鲜水消耗量和最少废水产生量目标。水夹点综合：设计一个用水网络，通过水回用、再生循环以达到上述目标。水夹点改造：改造现有的用水网络最大限度地回用水和最小程度地产生废水。基于深度处理回用的污水“零排放”技术：膜处理法、高级氧化法、生物强化法。基于末端浓缩的液体“零排放”技术：膜浓缩—污水的多级反渗透处理；热浓缩—反渗透浓液的蒸发结晶处理。Thermal ZLD是热法的液体零排放系统，由蒸发器、结晶器和压滤机组成，包含蒸发浓缩、结晶两个工艺过程，自动化系统。热法“零排放”系统适用于高污染、高腐蚀性强的FGD废水或炼油厂高含油污水回收等。阿奎特公司热法“零排放”系统适用于以下水质：TDS：>10000mg/L，COD：>500mg/L。全球范围提供100多套热法“零排放”系统。1绪论

污水“零排放”（太难啦）——非单项技术，节水减排目标，技术体系（系统）污水“零排放”的技术内涵：1水系统2污水回用3末端液体浓缩 2基于水系统优化的“零排放”技术：

2.1水系统优化目标：1按质用水2系统水重率最大3给、排水量最小4“零排放”理想目标 2.2技术发展：终端处理→源头治理→初期网络→污水最小化→污水零排放 2.3水夹点技术：水夹点分析、水夹点综合、水夹点应用 2.4数学规划

2.5水系统优化技术发展趋势

2.6发展瓶颈：工艺单元用排水指标体系，用排水工艺流程的优化改造工程 3基于深度处理回用的污水“零排放”技术

3.1回用途径：循环水补水（早期）、工业用水水源（推广受限）、锅炉产汽用水（近期）3.2技术现状：炼化污水回用不存在技术瓶颈：工艺组合视回用对象而定；生物强化处理，高级氧化，膜处理是热点

3.3膜处理法：微滤，超滤，纳滤，反渗透

优点：出水水质好

缺点:膜污染，投资，组件质量，浓水 3.4高级氧化法：O3，电化学，催化氧化等，O3广泛应用 优点：针对有机污染物

缺点：二次污染，投资，稳定性 3.5生物氧化法：BAF,生物固定化等

优点：高污染物负荷进水

缺点：冲击，难降解污染物 3.6典型工艺——循环补水 3.7发展瓶颈：回用水点与指标体系；膜污染与浓盐水外排问题；无法实现零排放 4基于末端浓缩的液体“零排放“技术：膜浓缩；热浓缩 几乎所有ZLD技术均由预处理，RO蒸发，结晶系统组成 5认识与建议

1提出时机和必要性：行业现状，国外部分炼厂已经做到’零排放“，中石化2009年提出‘零排放”，中海油有实施方案

2需要搞明白几个问题A用水的概念：工业用水与民用一样吗？炼化各单元过程的用水水质一样吗？炼化各单元过程的排水水质一样吗？B污水回用的概念:一定要集中后回用吗？回用水点能够接受得了吗？从节能角度考虑了吗？C深度处理回用技术：非得用膜处理法吗？大量的浓水怎么办？还能实现零排放吗？D现有技术条件：管理条件？技术条件？可行性？

3已有的基础：A炼化企业水系统优化与应用技术B超稠油加工污水的油品回收及预处理技术 C稠油加工炼厂污水集成处理技术D劣质油加工污水处理技术研究

4整体研究思路：A水资源的重新认识 B污水集中处理设施的重新认识 C清洁生产、循环经济的再认识 D节水，减排，节能的统一E复杂问题简单化 关键技术问题；

炼化工艺单元用排水水量，水质指标体系 水资源的重新定义，分类与评价体系 石油加工重度污染污水的预处理及回用技术 水系统全过程回用技术集成 水系统集成与优化平衡技术等

5研究目标：水系统实现全过程回用，污水排放量为零，达到国际先进水平

三、新型燃料电池电极催化剂的最新研究进展实例

燃料电池由于可以直接将化学能转化为电能，具有高效、环境友好的特点，被视为21世纪的清洁能源技术。金属铂（Pt）是高效的燃料电池电极催化剂，然而其昂贵的成本、易中毒以及亟待提高的催化活性极大地限制了商业应用。在国家自然科学基金委的资助下，张鑫课题组采用甘氨酸和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）分别作为形貌调变剂和还原剂（和保护极），在温和水热条件下“一锅法”实现了铂镍（Pt-Ni）纳米晶核形成速度和晶体生长速度的精细控制，观察并证实了在低浓度甘氨酸条件下，通过自组装的机理合成了具有高指数晶面的铂镍凹面立方体，而在高甘氨酸浓度条件下，通过晶体生长控制合成了铂镍六八面体，这些具有高指数晶面的铂镍纳米晶作为阳极电化学催化剂，显示出了比商业Pt黑和Pt/C更高的面积比活性。研究过程中，课题组通过与厦门大学孙世刚教授课题组合作，确定了铂镍纳米晶暴露的晶面，并进一步证实了这些具有高指数晶面的铂镍纳米晶作为阴极电化学催化剂，显示出了对氧还原反应（ORR）优异的电催化性能。展望与结束语：

1、传统催化材料的改造，优化和裁剪可以创制出新型的催化剂

2、新材料的设计与制备是开发新型催化剂的重要素材

3、在上述两者中纳米化学扮演着重要的角色，对催化剂活性组分与载体的纳米尺寸及形貌控制所带来的纳米尺寸效应必将是催化科学创新的热点

4、勤奋、踏实、求实和执着是研究生创新的前提和保障

纳米材料制备技术的进步使我们不仅能对活性组分的形貌尺寸进行控制，也可以对载体尺寸、形貌调变，使系统的负载型金属催化剂改造为“金属/氧化物”纳米复合物催化剂，产生纳米尺寸匹配效应。

负载型阳离子金属用于液相催化反应 构造具有高指数晶面的Pt纳米电极催化剂 具有高指数晶面的Pt—Ni纳米晶合成

四、清洁汽油生产技术现状及发展趋势

随着人们环保意识的日益增强，对汽油的质量提出了更高的要求，低硫、低烯烃、低芳烃和高辛烷值清洁汽油的生产成为现代化汽油生产的发展趋势。为了降低汽油中的硫、烯烃、苯和芳烃含量,生产清洁汽油,国内外的石油公司和研究单位都相继开发了针对性的清洁技术,这包括降低汽油中硫含量、烯烃含量、苯含量技术和提高汽油辛烷值的技术等。降低汽油中硫含量的技术：催化裂化进料加氢预处理技术，采用该技术生产的催化裂化汽油的硫含量为进料硫含量的6%—8%；由于常规的加氢脱硫工艺虽可以降低其硫含量，但辛烷值损失比较大，此时可采用选择性加氢脱硫技术；采用双功能催化剂的非选择性加氢脱硫技术，对汽油 重馏分脱硫效果较好；催化蒸馏加氢脱硫技术脱硫率可达95%以上，抗暴指数损失小于1个单位；还有碱性抽提、吸附脱硫、生物脱硫等技术。降低汽油中烯烃含量的技术有：优化操作降烯烃，可使得催化裂化汽油烯烃降低1.5%—3%；采用降烯烃催化剂；添加降烯烃助剂，选用特定金属改性的沸石制备而成，水热稳定性、抗磨性、活性稳定性都比较好，既能3降低催化汽油的烯烃含量，又能保持辛烷值不降或略有提高；催化裂化汽油的醚化技术等。降低汽油的苯含量的技术：重整进料预分馏技术，该技术可以降低重整油的苯体积含量的1—2%，降苯含量是有限的；溶剂抽提技术，使用的溶剂一般为环丁砜、三乙二醇醚、四乙二醇醚；催化蒸馏加氢脱苯技术，以C3—C9重整生成油为原料，通过分馏塔使苯加氢生产环己烷，可以得到苯含量不大于1%的汽油。目前对提高汽油的辛烷值技术的研究主要集中在烷基化和异构化技术方面。为了适应日益严格的环保要求，缩小与发达国家的标准，应该尽快做好我国汽油调和组分的结构调整,大力发展催化重整、烷基化和异构化等技术,以提供更多的高质量的汽油调和组分。鉴于我国催化裂化由于掺炼渣油和石蜡基原料密度过大造成烯烃含量过高的现状,应该优化操作条件、使用降烯烃催化剂和助剂,开发有效的催化汽油改质降烯烃技术,加快催化汽油的醚化技术的研究。

五、对二甲苯生产技术现状及发展 对二甲苯具有特殊芳香味的液体，不溶于水，可溶于乙醇、醚和丙酮，通过吸入、食入，导致对呼吸道有刺激作用，使皮肤脱脂。对二甲苯是重要的芳烃产品之一，是二甲苯中用量最大的产品。它主要用于制备对苯二甲酸以及对苯二甲酸二甲酯，进而生产聚对苯二甲酸乙二醇酯，还可用作溶剂以及作为医药、香料、油墨等的生产原料，用途十分广泛，就2013年中国对二甲苯消耗量占世界总量的47%，占亚洲的64%，因此掌握生产对二甲苯技术和了解其发展现状十分必要。对二甲苯最早是直接从重整油和裂解汽油中抽提和分离而得，但随着聚酯工业的不断发展，该方法获得的对二甲苯已经无法满足实际生产的需要。当前芳烃联合装置的一个目标是增加二甲苯的产率，同时减少苯的产率。受热力学平衡的限制，通常在二甲苯混合物中间二甲苯含量较高，而工业上需求量较大的对二甲苯含量却较低。为此，目前工业上通常通过甲苯歧化和烷基转移工艺、C8芳烃异构化工艺以及甲苯选择性歧化等工艺来增产对二甲苯。C8芳烃异构化的目的是提高对二甲苯的收率，一般都使用双功能催化剂，目前工业上使用较多的是UOP公司的“Isomer”工艺和ExxonMobil公司的“MHAI”工艺，两者的主要差别在于乙苯处理工序的不同。MHAI工艺通过乙苯脱烷基化和歧化反应，使乙苯有较高的转化率，但二甲苯损失也大。甲苯的甲醇甲基化是有望增加对二甲苯产量的一种新工艺路线，目前世界上还没有大规模的生产装置问世，但BP、杜邦、陶氏化学、埃克森美孚以及GTC等大公司均在进行研究开发。这类装置的经济效益主要取决于是否与大规模的甲醇生产装置配套。该方法的吸引力在于其收率要比传统的甲苯歧化工艺高出近一倍。工业上对二甲苯的分离主要采用模拟移动床吸附分离工艺，也有少数采用结晶（深冷）工艺，其中最有代表性的是UOP公司开发的Parex液相吸附分离工艺。该工艺一般采用ADS-27吸附剂，且通常与异构化工艺结合，这样可以高收率地得到对二甲苯。

六、加氢催化剂研究新进展

加氢裂化是大量生产优质中间馏分油（喷气燃料和柴油等）和调整油品结构的重要手段。而且，它还是唯一轻质化同时直接制取低硫、低芳烃清洁燃料的重要手段。加氢裂化不需要原料与处理，可以直接加工含硫的VGO原料，也可以最大量生产芳烃潜含量高的优质重整原料，以进一步制取BTX轻质芳烃或高辛烷值组分。加氢裂化尾油既可以作为制取乙烯的优质原料，又可以作为低硫的催化裂化原料。当采用不同催化剂匹配及组合时，它又是生产符合API高档润滑油基础料的关键技术。对二次转化油品，如催化裂化柴油，焦化汽油可以通过芳烃开环及深度脱硫芳等加氢改质技术制取清洁柴油产品。

VGO是加氢裂化的典型进料，它是大分子链烷烃、单双、多环环烷烃，烷基单、双、多环芳烃及环烷芳烃组成的复杂混合物；硫，氮、氧和少量的重金属原子也混杂在这些分子的结构中。加氢裂化过程中的HDS、HDN、HDO等反应与加氢过程相同。原料油中类烃分子的加氢裂化反应，与FCC过程类同，其反应历程都遵循正碳离子反应机理和正碳离子β位处断链的的原则。所不同的是，加氢裂化过程自始至终伴有加氢反应。加氢裂化催化剂按载体分为无定形载体和分子筛载体；按生产目的产品分为轻油型、灵活型、中油型和高中油型；按金属分贵金属和非贵金属有W、Mo、Co、Ni等，贵金属有Pt、Pd等。加氢裂化催化剂是双功能催化剂，由有裂化功能的无定形或沸石分子筛、加氢功能的贵金属或非贵金属和助剂、粘结剂等构成。加氢裂化催化剂的设计原则：根据原料与目的产品，调节加氢功能与酸功能平衡，确保催化剂活性高，选择性好，耐氨、耐毒害能力，结焦少，催化剂成本低，稳定性好，且易硫化与再生，再生后催化剂活性恢复率高，催化剂寿命长。国内最大的加氢裂化催化剂研发基地是抚顺石油化工研究院（FRIPP）,FRIPP经过50余年的不断努力，加氢裂化催化剂已经形成系列化，总体上已达到国外同类催化剂的先进水平。新型催化材料及加氢裂化催化剂：层柱分子筛、MCM—41介孔结晶硅铝分子筛、MCM—41/Al2O3复合材料、新型分子筛—ITQ-2等。催化新材料是新型催化剂的源泉，新型催化剂的诞生将带来工业技术的革新及飞越，在新材料研究及开发方面，要突破传统思维。今后研究重点：新的沸石分子筛、无定型硅铝、氧化铝和超微粒金属材料等催化材料的研究开发，对Y、β、SAPO、ZSM-5等沸石分子筛进行合理改性；对纳米金属材料，非金态合金和贵金属等进行开发和应用，预计将会取得显著成效。

七、石油烃类催化裂解生产低碳烯烃的基础研究

低碳烯烃的市场需求旺盛，在1990—2010年间，乙烯年均增长率约为7.5%，丙烯年均增长率约为7.8%，2010—2015：乙烯年均增长率约为6.6%，丙烯年均增长率为7.2%。低碳烯烃主要用来生产聚合单体如苯乙烯、二氯乙烯丙烯腈等和生产石化产品，如醇类、酮类、酯类等。乙烯95%来自于管式炉蒸汽裂解，而丙烯66%来自管式炉蒸汽裂解和32%来自催化裂化。通过采用ZSM—5催化剂，以高温、大剂油比、大水油比，汽油或C4烃回注双提升管，重油注提升管裂化，汽油注另外一根提升管的反应器来多产低碳烯烃。管式炉蒸汽裂解对原料要求苛刻，一般为轻烃、石脑油、柴油；而催化裂化的目的产品：汽油和柴油，改变工艺条件可以提高乙丙产率，但增幅有限。催化裂解是在催化剂存在的条件下，对石油烃类进行裂解制取乙烯、丙烯等低碳制烯烃的过程。与常规的热裂解技术相比，不仅可以降低反应温度，获得高的低碳烯烃选择性，而且更易于调节产物组成的分布。在裂解原料中，主要烃类有烷烃、环烷烃和芳烃，二次加工的馏份油中还含有烯烃。尽管原料的来源和种类不同，但其主要成分是一致的，只是各种烃的比例有差异。烃类在高温下裂解，不仅原料发生多种反应，生成物也能继续反应，其中既有平行反应又有连串反应，包括脱氢、断链、异构化、脱氢环化、脱烷基、聚合、缩合、结焦等反应过程。因此，烃类裂解过程的化学变化是十分错综复杂的，生成的产物也多达数十种甚至上百种。要全面描述这样一个十分复杂的反应过程是很困难的，所以人们根据反应的前后顺序，将它们简化归类分为一次反应和二次反应。所谓一次反应是指生成目的产物乙烯、丙烯等低级烯烃为主的反应。所谓二次反应就是一次反应生成的乙烯、丙烯继续反应并转化为炔烃、二烯烃、芳烃直至生碳或结焦的反应。烃类热裂解的二次反应比一次反应复杂。原料经过一次反应后，生成氢、甲烷和一些低分子量的烯烃如乙烯、丙烯、丁二烯、异丁烯、戊烯等，氢和甲烷在裂解温度下很稳定，而烯烃则可以继续反应。

八、FCC汽油加氢改质过程反应动力学的研究进展

8.材料学科前沿讲座总结 篇八

生物医用高分子

一.引言

生物医用功能材料即医用仿生材料，又称为生物医用材料。这类材料是用于与生命系统接触并发生相互作用，能够对细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的天然或人工合成的特殊功能材料。随着化学工业的发展和医学科学的进步，生物医用功能材料的应用越来越广泛。从高分子医疗器械到具有人体功能的人工器官，从整形材料到现代医疗仪器设备，几乎涉及到医学的各个领域，都有使用医用高分子材料的例子。医用高分子材料所用的材料种类已由最初的几种，发展到现在的几十种，其制品种类已有上千种。

目前，生物医用功能材料应用很广泛，几乎涉及到医学的各个领域。其大致可分为机体外使用与机体内使用两大类。机体外用的材料主要是制备医疗用品，如输液袋、输液管、注射器等。由于这些高分子材料成本低、使用方便，现已大量使用。机体内用材料又可分为外科用和内科用两类。外科方面有人工器官、医用黏合剂、整形材料等。内科用的主要是高分子药物。所谓高分子药物，就是具有药效的低分子与高分子载体相结合的药物，它具有长效、稳定的特点。二.发展历史

生物医用高分子材料的发展经历了三个阶段，第一阶段始于1937年，其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料，如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年，其标志是医用级有机硅橡胶的出现，随后又发展了聚羟基乙酸酯缝合线以及四种聚酯心血管材料，从此进入了以分子工程研究为基础的发展时期。该阶段的特点是在分子水平上对合成高分子的组成、配方和工艺进行优化设计，有目的地开发所需要的高分子材料。目前的研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料，这标志着生物医用高分子材料的发展进入了第三个阶段。其特点是这种材料一般由活体组织和人工材料有机结合而成，在分子设计上以促进周围组织细胞生长为预想功能，其关键在于诱使配合基和组织细胞表面的特殊位点发生作用以提高组织细胞的分裂和生长速度。

三.基本性能要求 1.力学性能稳定

在使用期限内，针对不同的用途，材料的尺寸稳定性、耐磨性、耐疲劳度、强度、模量等应适当。比如，用超高分子量聚乙烯材料做人工关节时，应该用模量高、耐疲劳强度好、耐磨性好的材料。2.化学性能稳定

作为生物材料，化学性能必须稳定，对人体的血液、体液等无影响，不形成血栓等不良影响。人体是一个相当复杂的环境，血液在正常环境下呈现微碱性，胃液呈酸性，且体液与血液中含有大量的钾、钠、镁离子，含有多种生物酶、蛋白质、人体的环境易引起聚合物的降解、交联及氧化反应；生物酶会引起聚合物的解聚；体液会引起高分子材料中的添加剂析出；血液中的脂类、类固醇以及脂肪等会引起聚合物的溶胀，使得材料的强度降低。例如聚氨酯中含有的酰胺基极易水解，在体内会降解而失去强度，经过嵌段改性后，化学稳定性提高。

3.与人体的组织相容性好

医用材料必须与人体的组织相容性好，不会引起炎症或其他排异反应材料，所引起的宿主反应应该能够控制在一定可以接受的范围之内。一些含有对人体有毒有害的基团是不能用作生物医用功能材料的，如有些添加剂对人体有害或有些残留单体对人体有不良影响等，这都应该引起极度的警惕。有些添加剂会随时间的变化，从材料内部逐渐迁移到表面与体液和组织发生作用，引起各种急性和慢性的反应。4.无致癌性，耐生物老化

无致癌性，耐生物老化，长期放置体内的材料及物理机械性能不发生明显的变化。生物医用药用功能材料植入人体时，除应该考虑材料的物理性质和化学性质外，另外还应该考虑其形状因素。引起癌变的因素是多方面的，有化学因素、物理因素以及病毒等。应用高分子材料植入人体后，其本身的性能以及它所包含的杂质、残余单体等都有可能引起和众多副反应的发生。研究表明，高分子材料对人体并不存在更多的致癌因素。5.易于加工成型并且来源广泛

除上述一般要求外，根据用途的不同和植入部位的不同有着各自的特殊要求，如与血液接触的不能产生凝血，眼科材料应对角膜无刺激，注射整形材料要求注射前流动性好，注射后固化要快等。作为体外时用的材料，要求对皮肤无害，不导致皮肤过敏，耐汗水等侵蚀，耐消毒而不变质。人工器官还要求材料应具有良好的加工性能，易于加工成所需的各种复杂形状。总而言之，不同的用途有着许多特殊的要求。

四、医用高分子材料分类 1.高分子人造器官

高分子人造器官主要包括人造心脏、人造肺、人造肾脏等内脏器官；人造血管、人造骨骼等体外器官；人造假肢等。由于这些人造器官需要长时间与人体细胞、体液和血液接触，因此此类材料除了需要具备特殊的功能外，还要求材料安全无毒，稳定性好，具备良好的生物相容性。大多数的高分子本身对生物体并无毒副作用，不产生不良影响，毒副作用往往来自于高分子生产时加入的添加剂，如抗氧剂、增塑剂、催化剂以及聚合不完全产生的低分子聚合物。因此对材料的添加剂需要仔细选择，对高分子人造器官应进行生物体测定。人造器官在使用前的灭菌也是重要的一个环节。另外，人造器官要求在使用条件下材料不能发生水解、降解和氧化反应等。2.高分子治疗材料 用于治疗用的功能高分子材料主要包括牙科材料、眼科材料、美容材料和外用治疗用材料。对这种材料的基本要求首先也是稳定性和相容性好，无毒副作用；其次才是机械性能和使用性能。例如，人工晶状体以前多用硅玻璃水晶体，后采用硅橡胶球，也可以用甲基丙稀酸环和甲基丙烯酸丁酯的共聚物来提高其折光性和韧性。20世纪80年代初，聚乙烯醇水凝胶被用来制造人工玻璃体，PVA水凝胶的特性与玻璃体比较接近，注入后可以与玻璃体完全融合。3.高分子包装材料

用于药物包装的高分子材料正逐年增加。包装药物的高分子材料大体上可分为软、硬两种类型。硬型材料如聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等，由于其强度高、透明性好、尺寸稳定、气密性好，常用来代替玻璃容器和金属容器，制造饮片和胶囊等固体制剂的包装。新型聚酯聚萘二甲酸乙二醇酯除具有优异的力学性能及阻隔性能外，还有较强的耐紫外线性，可用于口服液、糖浆等的热封装。软型材料如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氯乙烯及乙烯-醋酸乙烯共聚物等，常加工成复合薄膜，主要用来包装固体冲剂、片剂等药物。而半硬质聚氯乙烯片材则被用作片剂、胶囊的铝塑泡罩包装的泡罩材料。至于药膏、洗剂、酊剂等外用药液的包装，则用耐腐蚀性极强且综合性能优良的聚四氟乙烯来担任。

五、小结

医用高分子的发展已经渗透到医学的各个领域，但离随心所欲地应用高分子医用材料的目标尚有许多差距。传统的医用高分子材料多采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯作为硬组织材料，但它们的性能还远远不够。医用高分子材料在许多方面尚有待进一步发展。

迄今为止，许多人工脏器还不能解决凝血问题，异体材料的抗凝血性已成为医用高分子材料发展的一个重要的问题，制备生物相容性好、具有抗血栓性能的材料已成为目前的一个重要的课题。研究开发混合型人工脏器，将生物酶和生物细胞固定在高分子材料上，制备具有生物活性的人工脏器已取得很大的成就。医用材料近些年来研究效果显著，但目前仍然处于经验和半经验阶段。由于医用材料与肌体组织在结构、功能、代谢、生物化学行为和生物力学特性方面具有差异，这些材料往往被生物体看作异物，从而不被生物体接受。考虑如何才能使植入材料整合，使得组织重建并建立在分子设计的基础上以材料的结构与性能关系、材料的化学组成表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据，从而研究开发新材料才是重要课题。

PVC复合材料

一、引言

二十世纪30年代广泛发展起来的以塑料为代表的聚合物，已具有越来越重要的地位。塑料工业在当今世界已成为新型的材料工业，塑料已经和钢材、木材、水泥并列为4大基本材料，而今作为塑料原料的合成树脂产量多年来始终以高速增长。到上实际90年代中期已经突破一亿吨。二十一世纪能源工业、材料工业、信息工业将是世界经济的三大支柱产业。塑料工业将创造各种各样性能的材料，为世界经济的发展注入强大的动力。PVC作为通用树脂之一，具有价廉、阻燃性能优良、绝缘性能好、耐腐蚀等优良的综合性能和价格低廉、原材料来源广泛的优点，已被广泛的应用于建筑、包装及汽车工业等领域，其产量仅次于聚乙烯(PE)而居世界树脂产量的第二位。硬质PVC塑料具有硬度大、刚性和强度大、耐腐蚀、耐老化性优良、电绝缘性好等优点，且价格便宜。近年来硬质品发展迅速，其中硬质挤出制品如管材、板材、异型材等正被用来代替钢材、木材等制造管道、板材、建筑结构材料、装饰材料以及各种嵌条。广泛应用于建筑、化工、医学、电子、轻工、农业及交通等部门。

我国硬质PVC制品比例甚小，无论在树脂品级、改性剂的研究、生产、加工设各改良及制品市场开拓诸方面有待发展。作为结构材料，硬质PVC制品面临的主要技术难点是：材料脆性大、耐热变形性差及热稳定性差、加工性能不佳等，这在一定程度上使它的应用受到限制。为了改进这些性能，国内外自上世纪70年代起开始大规模的开展PVC改性的研究，内容涉及增韧、增强、提 高耐热性能、赋予PVC特种功能等方面，迸一步拓宽了PVC的应用领域。国外常用PVC共混物来替代价格昂贵的工程塑料，大大提高了PVC的使用价值。PVC的增韧增强改性引起了世界各国学者广泛的关注，并展开了大量的研究工作。

二、PVC的改性 1.共混改性PVC 塑料共混改性是指在一种树脂中掺入一种或多种其它树脂(包括塑料和橡胶)。从而达到改变原有树脂性能的一种改性方法。共混方法是高分子材料改性最常用的方法，共混物中各聚合物组分之间主要是物理结合，共混物的形态结构取决于聚合物之间的热力学相容性、聚合物的组分特性、实施共混的方法和工艺条件等多方面的因素影响。PVC与其他性能相对优良的材料共混，可以提高PVC的性能。如PVC与ABS共混，能提高PVC的拉伸强度、冲击强度和加工性能。PVC与ACR或CPE共混，能显著提高PVC冲击强度和加工性能.制备共混物的方法主要有：1．机械共混法：将诸聚合物组分在混合设备如高速混合机、双辊混炼机、挤出机中均匀混合。2．溶液共混法：系将各聚合物组分溶解于共同溶剂中再除去溶剂即得到聚合物共混物。3．乳液共聚法：将不同聚合物的乳液均匀混合再共沉析而得的共混物。溶液共混法适用于易溶聚合物和某些液态聚合物共混物以溶液状态被应用的情况。4．共聚一共聚法：这是制备共混物的化学方法。该法又有接枝共聚一共混与嵌段共聚一共混之分，在制取聚合物共混物方面，接枝共聚一共混法更为重要。5各种互穿网络聚合物(IPN)技术,IPN法形成了互穿网络聚合物，是一种以化学法制备物理共混物的方法。

2.3纳米复合技术改性PVC 研究表明，任何材料进入纳米尺寸(1～100nm)时都会具有奇异或反常的特性，表面界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。这些特性使纳米微粒结构表现出奇异的物理、化学特性，具有卓越的光、力、电、热、放射、吸收等特殊功能。聚合物纳米复合材料是以聚合物为基体、填充颗 粒以纳米尺度(小于100nm)分散于基体中的新型高分子复合材料。与传统的复合材料相比，由于纳米粒子带来的纳米效应和纳米粒子与基体间强的界面相互作用，聚合物纳米复合材料具有优于相同组分常规聚合物复合材料的力学、热学性能，为制各高性能、多功能的新一代复合材料提供了可能。

近年来，利用将纳米材料分散于聚合物中以提高聚合物材料性能的研究日趋活跃。研究较多的复合技术主要有：纳米粒子增韧增强PVC、纳米插层复合物增韧增强PVC、分子复合纳米材料增韧增强PVC、原位复合材料增韧增强PVC、纳米晶须增韧增强PVC及纳米级聚合物微纤增韧增强PVC等。2.4添加改性助剂在PVC中

塑料添加改性是指在聚合物(树脂)中加入小分子无机物或有机物，通过物理或化学作用，以取得某种预期性能的一种改性方法。塑料的添加改性是开发最早的一种改性方法，它改性效果明显，工艺简单，成本低，因而应用十分广泛.塑料添加改性按添加剂的性质可以分成无机添加改性和有机添加改性两种。无机添加改性是指在塑料中添加无机添加剂的一类改性，常用的无机添加剂主要有：填充剂、增强剂、阻燃剂、着色剂及成核剂等。有机添加改性是指在塑料中添加有机添加剂的一类改性，常用的有机添加剂主要有：增塑剂、有机锡稳定剂、抗氧剂从有机阻燃剂等。

PVC的改性助剂主要包括增塑剂、抗冲剂、热稳定剂、润滑剂等几大类。

三、小结

PVC是一种通用塑料，价格低廉，应用广泛，但其韧性差、稳定性差，通过不同的方式对其进行改性复合，不仅可以使PVC达到增强、增韧的目的，还会赋予PVC一些特殊性能（如高阻隔性、高导电性、高阻燃、抑氧、尺寸稳定性、优良的光学性能等）。随着复合材料技术的发展，PVC改性复合材料的市场前景非常看好，在高性能化和功能化方面具有潜在的市场。

航空航天材料

一、简介

航空航天材料是指飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料，是航空航天工程技术发展的决定性因素之一。也是航空航天材料科学是材料科学中富有开拓性的一个分支。18世纪60年代发生的欧洲工业革命使纺织工业、冶金工业、机器制造工业得到很大的发展，从而结束了人类只能利用自然材料向天空挑战的时代。1903年美国莱特兄弟制造出第一架装有活塞式航空发动机的飞机,当时使用的材料有木材(占47%),钢（占35%）和布（占18%）,飞机的飞行速度只有16公里/时。1906年德国冶金学家发明了可以时效强化的硬铝，使制造全金属结构的飞机成为可能。40年代出现的全金属结构飞机的承载能力已大大增加，飞行速度超过了600公里/时。在合金强化理论的基础上发展起来的一系列高温合金使得喷气式发动机的性能得以不断提高。50年代钛合金的研制成功和应用对克服机翼蒙皮的“热障”问题起了重大作用，飞机的性能大幅度提高,最大飞行速度达到了3倍音速。40年代初期出现的德国 V-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后，材料烧蚀防热理论的出现以及烧蚀材料的研制成功，解决了弹道导弹弹头的再入防热问题。60年代以来,航空航天材料性能的不断提高,一些飞行器部件使用了更先进的复合材料，如碳纤维或硼纤维增强的环氧树脂基复合材料、金属基复合材料等，以减轻结构重量。返回型航天器和航天飞机在再入大气层时会遇到比弹道导弹弹头再入时间长得多的空气动力加热过程，但加热速度较慢，热流较小。采用抗氧化性能更好的碳-碳复合材料、陶瓷隔热瓦等特殊材料可以解决防热问题。

二、基本性能要求 1.高的比强度和比刚度

对飞行器材料的基本要求是：材质轻、强度高、刚度好。减轻飞行器本身的结构重量就意味着增加运载能力，提高机动性能，加大飞行距离或射程，减少燃油或推进剂的消耗。因此比强度和比刚度是衡量航空航天材料力学性能优劣的重要参数。同时飞行器除了受静载荷的作用外还要经受由于起飞和降落、发动机振动、转动件的高速旋转、机动飞行和突风等因素产生的交变载荷，因此材料的疲劳性能也受到人们极大的重视。2.优良的耐高温性质

航空材料要能耐受较高的工作温度。对机身材料，气动力加热效应使表面温度升高，需要结构材料具有好的高温强度；对发动机材料，要求涡轮盘和涡轮叶片材料要有好的高温强度和耐高温腐蚀性能。3.耐老化、耐腐蚀

各种介质和大气环境对材料的作用表现为腐蚀和老化。航空航天材料接触的介质是飞机用燃料(如汽油、煤油)、火箭用推进剂（如浓硝酸、四氧化二氮、肼类）和各种润滑剂、液压油等。其中多数对金属和非金属材料都有强烈的腐蚀作用或溶胀作用。在大气中受太阳的辐照、风雨的侵蚀、地下潮湿环境中长期贮存时产生的霉菌会加速高分子材料的老化过程。所以耐腐蚀性能、抗老化性能、抗霉菌性能也是航空航天材料应该具备的良好特性。4.寿命长以及安全性高

作为载人技术的支撑材料，安全因素是必须考虑在内的。同时要注意的是，在不断减少飞机质量的同时，更加不能忽视因质量减少而导致安全性减小现象的产生。5.成本要低

新型号的先进飞机价格不断攀升，各航空技术领先的国家和地区都先后对航空产品提出了“买得起”的要求。而材料在航空产品的成本和价格构成中占有相当份额，所以科学地选材和努力发展低成本材料技术是航空材料发展的重要方向。同时很多民航飞机，作为普通民众所要使用的交通工具，努力降低成本也是实现“以人为本”的一项要求。

三、材料分类 1.铝合金 铝合金因其技术成熟、成本低、使用经验丰富等优势，在相当长的时期内，仍将是亚音速飞机和低超音速飞机的主要结构用材之一。2.结构钢

一些新型超高强度钢在今后仍然还会是起落架、主要接头、隔框等一些主要承力构件的备选材料。3.钛合金

钛合金在飞机结构用材中所占的重要地位已确定无疑，但是钛合金的较贵的价格和较差的工艺性，是影响使用的很大因素。4.先进复合材料

由于先进复合材料具有比钢、铝、钛高得多的比强度、比模量和耐疲劳等优点，在未来高性能的飞机结构材料中，先进复合材料将会占据越来越重要的地位，甚至完全有可能出现全复合材料结构的飞机。

光纤通信

一、光纤通信的发展史

1966年，英籍华人高馄指出：如果能够减少玻璃中的杂质含量，就可以制造出损耗低于 20dB/km 的光纤。1970 年是使光纤通信发展出现跨越的一年，美国康宁公司研制出了损耗系数为 20dB / km 的光纤。同年，美贝尔公司研制出使用寿命长达几小时的半导体激光器，光纤通信从此进入飞速发展。通过以上的发展时期可以把光纤通信的发展归纳为三个阶段： 1966～1976 年：从基础研究到商业应用的开发时期；1976～1986 年：以提高传输速率和增加传输距离为目的和大力推广的发展阶段；1986～1996 年：以实现超大容量超长距离为目标，全面深入开展新技术的援救阶段。

二、光纤通信的特点 目前光纤通信己经成为通信中的最主要的传输技术，以下优点： 1.传输频带宽，通信容量大

由信氨论知道，载波频率越高，通信容量越大。它与其他通信传输系统相比，具有目前光纤通信使用的光载波频率在 1014Hz ～1015Hz 数量级，比常用的微波频率高 104倍～105倍，因而，通信容量原则上比微披通信高 104倍～105 倍。

2.传输衰减小，传输距离长

普通传输线的传输损耗，主要是由铜线的电阻以及导线间电容的漏电引起的，要想降低损耗，就得增大传输线的尺寸。而光纤传输损耗不同于普通传输线，其损耗几乎与光纤尺寸无关，且在使用的光波段内，光纤对每一频率的损耗几乎是相同的，提高纯度可以降低损耗。目前，通信用的普通石英光纤损耗一般都低于l0dB/k m。使用 1.55 波长时，损耗可以降为 0.2dB/km。3.抗电磁十扰，传输质量好

制造光纤的材料石英是绝缘介质，它不受输电线、电气化铁路的馈电线和高压设备等电器干扰的影响，不会在光纤中产生感应电磁干扰，也可避免雷电等自然因素产生的损害和危险。4.体积小、重量轻、便于施

光纤真正传光的是线芯，多模光纤的线芯直径为 50 m～85 m，单模光纤的线芯直径为 5 m～10 m，国际上规定通信光纤的包层自径为 125 m，当然，外面还要有保护层，再将若干光纤制成光缆。与电缆相比，无论是尺寸还是重量都少得多，由于光缆线径细，重量轻，可以节约地下管道建设投资，而且便于敷设、运输和施工。

5.原材料丰富，节约有色金属

有利于环保制造光纤的原材料是石英，材料丰富，并且可以代替光缆的铜线或铝线，节约有色金属，也有利于环保。光纤本身也有缺点：如光纤质地脆，机械强度低；光纤的切断和接续需要一定的工具设备和技术，光缆的歪曲半径不能过小等等。但总的说来，光纤技术比其他通信方式优越，大力发展光纤通信己成趋势。

三、光纤的结构与分类

目前通信用的光纤大多采用石英玻璃（SiO2）制成的横截面很小的双层同心圆柱体，未经涂覆和套塑时称为裸光纤，如图1所示。从图1中可以看出，光纤由纤芯和包层两部分组成，纤芯的材料是SiO2，掺杂微量的其他材料，掺杂的作用是为了提高材料的光折射率。包层的材料一般用纯 SiO2，也有掺杂的，掺杂的作用是降低材料的光折射率。所以纤芯的折射率略高于包层的折射率，目的在于使进入光纤的光有可能全部限制在纤芯内部传输。由于石英玻璃质地脆、易断裂，为保护光纤不受损害，提高抗拉度，一般需要在裸光纤外面指经过两次涂敷。它的剖面结构如图2 所示。

图一 光纤的结构图图

从图 2 中可以看出：纤芯位于光纤中心，直径（2a）为 5 m～75 m，作用是传输光波。包层位于纤芯外层，直径（2b）为 100 m ～150 m，作用是将光波限制在纤芯中。为了使光波在纤芯中传送，包层材料折射率 n2比纤芯材料折射率 n l 小，即光纤导光的条件是 n l > n2。一次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮树脂层，厚度一般为30 m ～150 m。套层又称二次涂覆或被覆层，多采用聚乙烯塑料或聚丙烯塑料、尼龙等材料。经过二次涂敷的裸光纤称为光纤芯线。

图二 光纤剖向结构图

光缆一般由缆芯、加强元件和护层三部分组成。(a)缆芯：由单根或多根光纤芯线组成，有紧套和松套两种结构。紧套光纤有二层和三层结构。(b)加强元件：用于增强光缆敷设时可承受的负荷，一般是用金属丝或非金属纤维制作。（c）护层：具有阻燃、防潮、耐压、耐腐蚀等特性，主要是对己成缆的光纤芯线进行保护。根据敷设条件可由铝带／聚乙烯综合粘接外护层（LAP），钢带（或钢丝）销装和聚乙烯护层等组成。

实际使用的光缆分类如表 1 所示：

表一 实际使用的光缆分类

吸附材料

一、简介 吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物，以便回收或去除它们，从而使废水得到净化的方法。利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史，国内外的科研工作者在这方面作了大量的研究工作，目前吸附法已广泛应用于化工、环境保护、医药卫生和生物工程等领域。在化工和环境保护方面，吸附法主要用于净化废气、回收溶剂（特别适用于腐蚀性的氯化烃类化合物、反应性溶剂和低沸点溶剂）和脱除水中的微量污染物。后者的应用范围包括脱色、除臭味、脱除重金属、除去各种溶解性有机物和放射性元素等。在处理流程中，吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体及余氯等，也可作为二级处理后的深度处理手段，以便保证回用水质量。利用吸附法进行水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点，随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。

二、基本性能要求

吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素，广义而言，一切固体都具有吸附能力，但是只有多孔物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积，才能作为吸附剂。工业上常用的吸附剂有：活性氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛等，另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否，极大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。工业吸附剂还必须满足下列要求：（1）吸附能力强；（2）吸附选择性好；（3）吸附平衡浓度低；（4）容易再生和再利用；（5）机械强度好；（6）化学性质稳定；（7）来源广；（8）价廉。

三、常见吸附材料种类 1.活性氧化铝

活性氧化铝是由铝的水合物加热脱水制成，它的性质取决于最初氢氧化物的结构状态，一般都不是纯粹的Al2O3,而是部分水合无定形的多孔结构物质，其中不仅有无定形的凝胶，还有氢氧化物的晶体。由于它的毛细孔通道表面具有较高的活性，故又称活性氧化铝。它对水有较强的亲和力，是一种对微量水 深度干燥用的吸附剂。在一定操作条件下，它的干燥深度可达露点‐７０℃以下。市售的层析用氧化铝有碱性、中性和酸性三种类型，粒度规格大多为100～150目。2.硅胶

硅胶是硅酸的部分脱水后的产物，其成分是SiO2·xH2O，又叫缩水硅酸。是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，为一种亲水性的极性吸附剂。它是用硫酸处理硅酸钠的水溶液，生成凝胶，并将其水洗除去硫酸钠后经干燥，便得到玻璃状的硅胶，它主要用于干燥、气体混合物及石油组分的分离等。工业上用的硅胶分成粗孔和细孔两种。粗孔硅胶在相对湿度饱和的条件下，吸附量可达吸附剂重量的８０％以上，而在低湿度条件下，吸附量大大低于细孔硅胶。

3、活性炭

吸附剂中活性炭应用于水处理已有几十年的历史。60 年代后有很大发展，国内外的科研工作者已在活性炭的研制以及应用研究方面作了大量的工作。制作活性炭的原料种类多、来源丰富，包括动植物(如木材、锯木屑、木炭、谷壳、椰子壳、稻麦杆、坚果壳、脱脂牛骨、鱼骨等)、煤(泥煤、褐煤、沥青煤、无烟煤等)、石油副产物(石油残渣、石油焦等)、纸浆废物、合成树脂以及其他有机物(如废轮胎)等。是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。活化方法可分为两大类，即药剂活化法和气体活化法。药剂活化法就是在原料里加入氯化锌、硫化钾等化学药品，在非活性气氛中加热进行炭化和活化。气体活化法是把活性炭原料在非活性气氛中加热，通常在700℃以下除去挥发组分以后，通入水蒸气、二氧化碳、烟道气、空气等，并在700~1200℃温度范围内进行反应使其活化。活性炭含有很多毛细孔构造所以具有优异的吸附能力。3.分子筛

又包括沸石分子筛和碳分子筛。分子筛与其他吸附剂相比, 还具有特殊的吸附性能, 即在低分压(或低浓度)及较高温度的吸附情况下, 分子筛与其他吸附剂 有显著的差别。如对于水, 即使在低分压或低浓度、高温度下仍有很高的吸附容量, 是其他吸附剂所不及的。

多孔金属材料的制备及应用

一、介绍

多孔材料可分为金属和非金属两大类,也可细分为多孔陶瓷材料、高分子多孔材料和多孔金属材料3 种不同的类型。多孔金属材料又称为泡沫金属,作为结构材料,它具有密度小、孔隙率高、比表面积大等特点;作为功能材料,它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种性能。而且,多孔金属材料往往兼有结构材料和功能材料的双重作用,是一类性能优异的多用途材料。目前,多孔金属材料已经在冶金、石油、化工、纺织、医药、酿造等国民经济部门以及国防军事等部门得到了广泛的应用。

二、制备方法

多孔金属材料作为多孔材料的重要组成部分,在材料学领域具有不可取代的地位。从20 世纪中叶开始,世界各国竞相投入到多孔金属材料的研究与开发之中,并相继提出了各种不同的制备工艺。根据制备过程中金属所处的状态可以将这些制备方法划分为以下几种:(1)液相法,(2)气相法,(3)金属沉积法。1 液相法 1.1 直接发泡法

早在19 世纪六七十年代,以直接发泡法制备多孔金属就已经获得了成功。相关实验主要集中在Al、Mg、Zn 等低熔点金属及其合金的闭孔金属材料的制备方面。经过研究者多年的实验和研究,直接发泡法制备多孔金属材料的工艺日渐成熟,目前已广泛应用于工业生产领域。直接发泡法包括两类不同的工艺:(1)直接吹气法发泡法;(2)金属氢化物分解发泡法。(1)直接吹气法发泡法 对于制备泡沫金属,直接吹气法是一种简便、快速且低耗能的金属发泡方法。该方法的工艺是首先向金属液中加入SiC、Al2O3等以提高金属液的粘度,然后使用特制的旋转喷头向熔体中吹入气体(如空气、氩气、氮气)。该法制备泡沫金属的工艺流程如图1 所示。

图1 直接吹气法发泡法制备泡沫金属材料的流程图

该方法主要应用于泡沫铝的生产中。用这种工艺来生产泡沫铝,首先应在熔融铝液中加入一种高熔点材料的细小颗粒,这种难熔颗粒在铝液中既可以增加铝液粘度,又可以在气体和金属的界面上形成一层表面活性剂,从而保证气体能稳定地滞留在铝液中,并在凝固过程中不会导致泡沫塌陷。尽管有多种符合应用条件的难熔材料,但在实际生产中常选用碳化硅作为增加铝液粘度的增粘剂。在这一过程中,碳化硅可与铝液反应形成碳硅铝的合成物,并使铝液保持在相对较低的搅拌温度。

(2)金属氢化物分解发泡法

这种方法是在熔融的金属液中加入发泡剂(金属氢化物粉末),氢化物被加热后分解出H2 ,并且发生体积膨胀,使得液体金属发泡,冷却后得到泡沫金属材料。在制备过程中,为了防止不均匀现象的发生,也可以加入固体Ca来增加粘度,以避免气泡逸出。1.2 铸造法(1)熔模铸造法 熔模铸造法是先将已经发泡的塑料填充入一定几何形状的容器内,在其周围倒入液态耐火材料,在耐火材料硬化后,升温加热使发泡塑料气化,此时模具就具有原发泡塑料的形状,将液态金属浇注到模具内,在冷却后把耐火材料与金属分开,可得到与原发泡塑料的形状一致的金属泡沫。采用这种方法制备多孔金属的成本较高,以多孔锌为例,每立方厘米的成本在10美元以上。(2)渗流铸造法

该原理是先把填料放于铸模之内,在其周围浇铸金属,然后把填料去除掉,得到泡沫金属材料。渗流铸造法可根据渗透压力的不同分为高压渗流法和低压渗流法。高压渗流法是将填料和调节性载体(均可燃)按一定的比例混合均匀,把这种混合物在模子内压实,烘干后得到一定尺寸的预制块,将预制块放入高压渗流模内,加入熔融金属液,在一定的高压下,金属液体快速渗入预制块的孔隙之中,冷却后将可燃性预制块在一定温度下燃烧去除,就得到了三维网络状的金属泡沫金属。低压渗流法则是将可溶性填料放置于预热炉的上部,通过进气口加压,使金属液体沿着型腔内壁上升至预热炉内并与填料颗粒混合,冷却后将颗粒溶解去除即可。填料有许多种,它可以是有机的或无机的颗粒,也可以是低密度的空心球。可溶性盐、泡沫玻璃球、氧化铝空心球可以作为无机填料颗粒。如果熔融的金属液凝固的速度足够快,高分子聚合物也可以作为有机填料颗粒。为了避免金属液提前凝固而不能充分的渗入,填料颗粒必须经过预热。1.3 溅射法

溅射法可以制备多孔金属(合金)材料。该方法的原理是在反应器内维持可控的惰性气体压力,在等离子的作用下,通过电场的作用将金属沉积在基体上,与此同时,惰性气体的原子也一并沉积,升高温度,金属熔化时惰性气体发生膨胀形成一个个的空穴,冷却后即为泡沫金属。2 固相法

2.1 粉末冶金(PM)法 该方法的原理是将金属粉末与造孔剂按一定的配比混合均匀后,在一定的压力下压制成具有一定致密度的预制品。将预制品在真空烧结炉中进行烧结,制得复合材料烧结坯,将烧结坯以一定方法去除造孔剂,最后制得了多孔金属材料。2.2 粉末发泡法

该方法的基本工艺是将金属或非金属粉末与发泡剂按一定的比例混合均匀,然后在一定的压力下压制成具有一定致密度的预制品。将预制品经过进一步加工,如轧制、模锻等,使之成为半成品,然后将半成品放入一定的钢模中加热,使得发泡剂分解放出气体发泡,最后得到多孔泡沫金属材料。2.3 金属空心球法

该方法是将一个个的金属空心球通过烧结粘结到一起而形成多孔结构。目前所用的金属空心球原料是以铜、镍、钢或者钛为基体的。金属空心球可以通过化学合成和电沉积的方法在高分子球的表面镀上一层金属,然后把高分子球去除而得到;通常金属空心球的直径在0.8～8mm ,壁的厚度在10～100μm。金属空心球可以用来制备通孔或闭孔、排列规则或不规则的多孔金属材料。2.4 金属粉末纤维烧结法

烧结金属粉末多孔材料是采用金属或合金粉末为原料,通过压制成型和高温烧结而制得具有刚性结构的多孔材料。其孔隙结构由规则和不规则的粉末颗粒堆垛而成,孔隙的大小和分布以及孔隙率大小取决于粉末粒度组成和加工工艺。3 金属沉积法

金属沉积法就是采用化学的或物理的方法把欲得泡沫金属的金属物沉积在易分解的有机物上,可分为电沉积和气相沉积两种。3.1 电沉积法

电沉积是用电化学的方法实现制备,它主要由4个步骤组成:(1)以泡沫有机物为基体,由于它不导电,故须在酸性条件下用强氧化剂对有机物进行腐蚀,使其表面变得易于被水润湿并产生微痕,常用的氧化剂为H2Cr2O7、H2SO4、H3PO4的混合物,这一步骤常称为粗化；(2)粗化后用PdCl2 溶液中的Pd2+对表面进行催化,称为活化；(3)放入镀液进行化学镀,得到均匀地附着于与有机物表面导电的金属层,镀液中含有金属离子和还原剂,常见的镀层有Cu、Ni、Fe、Co、Ag、Au和Pd；(4)最后将经过化学镀处理的有机物进行电镀得到所需要种类的金属和厚度。必要时可把有机物在高温下进行处理使其分解。Pd 较为昂贵,活化时加入PdCl2 会导致泡沫金属的生产成本较高,此外Pd2 + 离子吸附在高分子材料表面又具有催化作用,会加速化学镀液的分解使稳定性变差,故可采用Pd 的代用品或进行无Pd 活化工艺的研究,有的已取得了较为理想的效果。3.2 气相沉积法

泡沫金属也可以由气态的金属或金属复合体来制得。固态的基体是必须的,因为它可以说明泡沫金属产生的几何学。以泡沫镍的制备为例,通过Ni+4CO→Ni(CO)4 的反应。当加热到120℃以上时,Ni(CO)4 分解为金属Ni和CO,在分解过程中,Ni沉积在泡沫体表面上即为所要制备的产物。4 多孔金属材料的应用

由于多孔金属材料具有轻质、比表面积大等特点,又集结构材料和功能材料的特点于一身,所以多孔金属材料的应用范围很广。4.1 多孔金属材料作为结构材料的应用

多孔金属材料作为结构材料的应用领域主要集中在汽车行业、船舶行业、铁路行业三大行业。而在这三大行业中,多孔金属材料主要扮演着能量吸收材料和减振材料的角色。此外,多孔金属材料在生物医学领域也有应用。(1)能量吸收材料

多孔金属材料可用作能量吸收材料。例如，泡沫铝材作为能量吸收材料已广泛应用于汽车行业，它在汽车制造中的应用多为三明治式的三夹板,即芯层为泡沫铝或泡沫铝合金,上下层为铝板或其他金属薄板。(2)减振材料 多孔金属材料具有优良的抗冲击性能,因此它可作为减振材料。超轻质泡沫镁是密度最低的轻质金属材料,并且具有很高的减振能力。此外,在发生碰撞时,泡沫镁合金能有效地吸收冲击能。(3)生物材料

因为多孔材料具有开放多孔状结构,允许新骨细胞组织在内生长及体液的传统。尤其是多孔材料的强度及杨氏模量可以通过对孔隙率的调整同自然骨相匹配。多孔钛对人体无害且具有优良的力学性能和生物相容性,已被用作植入骨用生物材料。多孔镁因具有生物降解及生物吸收特性也被列入植入骨用生物材料的行列。

三、多孔金属材料作为功能材料的应用

用传统的粉末冶金法制备的多孔金属材料作为功能材料的应用很广泛,就目前来看,其应用主要有以下几个方面。1.电池电极材料

利用高孔隙率的多孔金属材料作电极是电池电极行业的一大发展。例如，泡沫镍可以作为电化学反应堆中的电极材料还可以作可充电的NiCd 电池。2.过滤与分离

多孔金属材料具有优良的渗透性,因此过滤与分离又是其应用的一大热点。多孔金属材料的孔道对液体有阻碍作用,从而能从液体中过滤分离出固体或悬浮物。目前使用最广的金属过滤器材料是多孔青铜和多孔不锈钢。3.催化载体材料

泡沫金属在韧性和热导率方面的优势,是催化载体材料的又一选择。如将催化剂浆料涂于薄的泡沫金属片表面,然后通过成型(如轧制)和高温处理, 可以用于电厂废气氮氧化物(NOX)等的处理。4.消音材料 多孔金属材料具有如此好的能量吸收的性能,因此它也是一种很好的消音材料。泡沫铝由铝质骨架和气孔组成,它质轻并具有一定的强度,具有吸声、耐火、防火、减震、防潮、无毒等优良的特性。因此,泡沫铝是一种综合性能良好的多孔性吸声材料。5.装饰材料

泡沫金属材料作为一种新材料,不仅被工业界的人士所重视,而且也受到了设计师和艺术家们的重视。与普通材料相比,在装饰领域,泡沫金属材料可以给人们一种独特的视觉效果。以金、银为基体的泡沫材料被认为是一种有很大潜力的珠宝材料,它可以给人们带来意想不到的利润。泡沫铝已被用来制作奇特的家具、钟表、灯具等。6.其他用途

多孔金属材料的孔道对电磁波有很好的吸收能力,因此可以用作电磁屏蔽材料。在石油化工、冶金等工业中,青铜、镍、蒙乃尔合金、不锈钢等粉末烧结多孔材料应用于流体分布板。多孔金属材料还用于流体控制。最近大量应用的是在自动化系统中作为信号的控制延时器。用多孔金属材料作为灯芯材料,用多孔青铜作铸模中的排气塞,可提高铸锭质量。用多孔钛作为海水钓鱼鱼饵。在日本,多孔铁已被用作一种去臭材料。泡沫材料已经成为建筑物、高速列车电机室、无线电录音室等建筑内经常使用的吸音材料、装饰材料。由于具有质量轻和能量吸收的特点,多孔金属材料还可以应用在运动器械等领域。具有开孔结构的多孔金属材料还可以起到净化水的作用,因此被用于污水处理行业中。

锂离子电池

一、介绍

锂离子电池：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则 相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。

二、发展历史

1970年，埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压，不需充电。锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。

1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。

1992年日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。此类以钴酸锂作为正极材料的电池，至今仍是便携电子器件的主要电源。

1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸铁锂(LiFePO4)，比传统的正极材料更具安全性，尤其耐高温，耐过充电性能远超过传统锂离子电池材料。因此已成为当前主流的大电流放电的动力锂电池的正极材料。纵观电池发展的历史，可以看出当前世界电池工业发展的三个特点，一是绿色环保电池迅猛发展，包括锂离子蓄电池、氢镍电池等；二是一次电池向蓄电池转化，这符合可持续发展战略；三是电池进一步向小、轻、薄方向发展。在商品化的可充电池中，锂离子电池的比能量最高，特别是聚合物锂离子电池，可以实现可充电池的薄形化。正因为锂离子电池的体积比能量和质量比能量高，可充且无污染，具备当前电池工业发展的三大特点，因此在发达国家中有较快的增长。电信、信息市场的发展，特别是移动电话和笔记本电脑的大量使用，给锂离子电池带来了市场机遇。而锂离子电池中的聚合物锂离子电池以其在安全性的独特优势，将逐步取代液体电解质锂离子电池，而成为锂离子电池的主流。聚合物锂离子电池被誉为 “21世纪的电池”，将开辟蓄电池的新时代，发展前景十分乐观。

2015年3月，日本夏普与京都大学的田中功教授联手成功研发出了使用寿命可达70年之久的锂离子电池。此次试制出的长寿锂离子电池，体积为8立方厘米，充放电次数可达2.5万次。并且夏普方面表示，此长寿锂离子电池实际充放电1万次之后，其性能依旧稳定。

三、组成部分

锂离子电池虽然形状各不相同，但其组成部分主要为以下几个部分： 1.正极

活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。2.隔膜

一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。3.负极 活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。4.有机电解液

溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。5.电池外壳

分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。

参考文献