关于早自修的作文（3篇）
1.关于早自修的作文 篇一
一、积极实施“安静课”, 巧抓晚自修纪律
纪律是高效的前提。良好的晚自习纪律是高效学习的基础。但是晚自修的学习任务和事件都是有学生自由安排的, 不少同学有喜欢和他人讨论问题的习惯, 并且一旦开始讨论, 讨论的话题往往会由学习转向其他方面, 讨论就变成了闲聊了;还有部分同学总觉得晚自习时间很长, 可以先看看杂志再开始学习, 而一开始看杂志就完全静不下来完成学习任务了。现在不少学校都实施晚自修教师坐班制, 即教师到班组织晚自修纪律, 实际上这样虽然保证了晚自修纪律, 但却给学生以“老师到班, 我们就开始学习”的心理暗示, 对于学生养成自主学习的习惯没有帮助, 也不能从本质上提高学生的晚自修效率。为了加强晚自修纪律, 本校高一年级实施了如下管理措施。
1、设立班级安静课, 评选安静班级
本校每晚有三节晚自修, 现设立前两节课为“安静课”, “安静课”中倡导学生独立思考, 不讨论任何问题, 教室中不发出任何声音。如果某班级能够坚持一星期安静课不发出任何声音, 可以由全班同学签名向年级组申请获得“安静班级”荣誉称号。“安静班级”可享受自修课自制治的权力, 任课老师无需进班, 完全由同学们自我管理。
2、以“阅读”促安静
设立第三节晚自修自诩为自由阅读课, 当某班级获得“安静班级”荣誉称号后, 第三节课可以允许同学们自由阅读杂志, 但不能发出声音, 如果有讲话或者讨论的声音, 将取消“安静班级”荣誉称号, 同样取消下周第三节晚自修自由阅读杂志的权力。
在规定实施的初期, 晚自修纪律仍然需要班主任和任课老师的引导与关注, 但当学生养成了习惯, 这个方法不仅能保证晚自习纪律, 还能暗示同学们应该注意自己的自修效率, 把学习任务尽量在前两节自修课中完成。
二、加强自修课学习计划管理, 提高自修效率
晚自修中有很多时间供学生自由选择学习任务, 但很多同学难以高效地安排自己的时间, 是看书还是做作业?是复习数学还是预习物理, 还是记单词?学生的选择往往很随意, 先做做这个, 再做做哪个, 有时一节晚自修下来, 发现没做几件事, 时间都浪费在了犹豫不决上。对于犹豫不决的同学, 即使保证了晚自修纪律, 但是学习效率依然不高。著名班主任魏书生先生曾经提到过一个效率公式, 即“效率= (劳动量—无效劳动量) /时间”。这个公式说明提高学习效率的关键是增大单位时间内的劳动量, 同时减少无效劳动。一种有效增加学习效率的方法便是制定晚自修的学习计划。让学生在晚自修开始前花几分钟的时间把先做什么, 后做什么, 需要多少时间都做好计划, 晚自修的任务就是不要犹豫, 坚决执行计划。为了督促学生做好晚自修学习计划, 我们在各班后面的黑板报上开辟了学习计划公开栏。在晚自修开始之前五分钟, 要求每位同学都用便签纸写好当天晚自修的学习计划, 计划中的时间安排必须精确到分。写好后, 就由学生自己张贴在黑板上的公开栏上。自修结束后, 学生可以到相应的计划栏目中打钩, 以示完成了相应的学习任务。班主任每天晚自修结束后可以到班检查每位同学的计划完成情况。
公开的计划栏不仅可以帮助班主任了解本班学生的学习任务完成情况, 更重要的是这样的计划表是学生对自己的一种承诺, 任务是由自己确定, 任务是否完成也是由学生自己评价, 在这样的任务分配与评价过程中, 可以培养学生自主学习的意识。同时, 学习计划表能够保证每个学生都有明确的任务, 也减少了同学间相互说话的机会, 能够更好地促进晚自修纪律的保持。在要求学生公开自修学习计划的同时, 班主任还可以适当的开展学习效率竞赛, 比比谁单位时间内完成的学习任务多, 这样能够引导学生关注自己的学习效率。
三、填写反思表, 促进学生效率感的内化
反思, 思考过去的事情, 从中总结经验教训。反思的最终目的, 是为了以后更好地提高学习效率。在班级管理中, 我们发现不同的同学在晚自修使用同样的学习方法, 学习的效果却千差万别。事实证明, 没有一种完美的学习方法可以适合每一个学生, 但教师应该做到时刻提醒学生关注自己的学习, 让学生尝试自己去评判晚自修学习的效率, 从而促使学生改变学习方法提高效率。为了让学生关注自己的晚自修学习效率, 我们制定了晚自修自我评价表, 要求每位同学在当天晚自修结束后填写。表格主要包括以下内容:
1、日期及晚自修准备完成的学习任务
填写要点:请详细填写你本堂课打算完成的学习任务, 学习任务的描述最好能够量化, 如使用完成5页数学作业, 背诵20个英文单词等。
2、晚自修任务完成情况
填写清楚你做了哪些对学习有帮助的事情。如果完成作业, 为了以后你能准确的知道你的效率如何, 你可以加上独立完成、有些艰难、模模糊糊、效率较低、非常勉强、参考他人、翻看答案等形容词。
3、反思
反思是用来对自己今天晚自修效率评价的, 也可以写一些鼓励自己的话给自己, 如:效率很高、收获很大、做了几道难题心情大好、终于把难题给攻克了。也可以总结自己效率不足的原因:我可能太喜欢和同桌讲话了、我太爱发呆了、我忍不住看课外书了、今天上课没听懂, 作业占用了我太多时间了。建议大家使用两种不同颜色的笔来填写反思, 比如蓝色和红色。红色的代表今天保持在较高的效率或者比昨天的效率要高;而蓝色的代表效率不高或和昨天相比效率下降了。
根据马斯洛的需求层次理论, 每个人的内心深处都有着很强的自我完善的需求, 有自我实现需要的人, 会竭尽所能, 使自己趋于完美。反思表格的使用, 可以促使学生反思自己在晚自修学习的效率, 唤起他们改善自我的本能。当改善自我的本能被唤起, 才能把晚自修的效率真正内化到了学生心里。我们相信, 学生的潜力是无限的, 学会了反思, 就能让他们更加地优秀。
摘要：晚自修是学生自主学习的重要组成部分, 这段时间的学习效率对学生成绩有很大影响。笔者在提高晚自修学习效率方面进行了一些探索, 通过实施“安静课”, 课前制定晚自修计划表, 课后填写晚自修学习计划表这三个策略, 有效提高晚自修的学习效率, 取得了比较显著的效果。
关键词：晚自修,学习效率,提高效率,反思表
参考文献
[1]徐静.“金点子”让班级管理生辉[J].班主任, 2011 (03) :25.
[2]魏书生.班主任工作漫谈[M].桂林:漓江出版社, 2008, 6.
2.高分子材料自修复机理的研究进展 篇二
用自修复手段来提高高分子材料及其复合材料的整体性能和安全可靠性,是20世纪80年代以来各国特别是发达国家研究的热点,这通常是由政府机构的需求推动的(如美国NASA的“Smart飞机”计划等),而美国空军和欧空局等更是对该类材料研究进行了持续和强力的资助[1,2]。
通常要使一种化学组成单一的合成材料具有类似于生物体的多种功能(控制器、感知器和驱动器)是很困难的,因此目前较成熟的“智能自修复聚合物材料”是由多种材料组分共同构成的一个复合系统,属于“智能材料(Intelligent materials)”或“灵巧材料(Smart materials)” [3]。
在外界应力等环境因素的影响下材料不可避免地产生裂纹等损伤,从而造成性能下降;损伤的累积还会造成材料失效。采用传统的机械连接、塑料焊接和胶接等修复技术可以对材料的可见裂纹进行修复,但是对于材料内部的微观损伤已经不能采用传统修复技术,因此必须寻找合适的修复方法。仿生自修复技术即是理想的、有广阔应用前景的新材料修复技术,自20世纪80年代仿生自修复概念建立以来,在自修复机理、自修复工艺和自修复材料应用等方面都有深入的发展[4,5]。
自修复机理来源于生物体具有的自动感知、自动响应和自愈合损伤的特性,但是目前在合成高分子材料中完全模拟并实现生物体自修复功能是不现实的。目前研究工作大多集中在利用复合材料技术将感知元件和修复元件以胶囊或空心纤维的形式埋置在高分子基体中,制得具有一定自修复功能的高分子复合材料[6]。这并不是真正意义上的自修复高分子,因为对于高分子材料内部微观损伤的愈合不是通过高分子自身来实现的。近几年运用分子设计和计算机模拟,在高分子利用自身化学键实现自修复功能方面取得很大进展,很多研究工作见诸Nature和Science等顶级期刊上[7,8,9]。
从概念上说,自修复高分子材料是这样一类仿生智能高分子材料:材料能够通过对外界造成的不可见裂纹自动(或在施以外界刺激的情况下)进行修复,使裂纹基本愈合从而达到性能可以基本维持的目的。 自修复性能的评价一般以材料性能的恢复程度作为指标,如断裂韧性、拉伸强度和断裂形变率等,按照Wool和O’Connor的定义,自修复效率可用式(1)表示 [10]。
undefined
式中:R是性能恢复效率,即自修复效率;σ是拉伸强度;ε是拉伸变形率;而E是断裂功。
高分子材料的传统修复方法(塑料熔焊、打补丁、粘接和铆接等)并不是材料本身的特性;而仿生自修复是在微观尺度或分子水平上进行的,是材料的内在性能,是仿生学、复合材料学和高分子科学相结合的交叉科学,并且有望形成在军事和民用领域广泛应用的新材料技术。
2 第一代和第二代自修复高分子
利用埋植技术制备自修复高分子复合材料是迄今比较成功的方法。通过在聚合物基体中埋置修复剂微胶囊或含修复剂的液芯纤维,当聚合物基体受外力影响而形成裂纹时,会引起微胶囊或液芯纤维的破裂而释放修复剂热固性树脂和固化剂,借助于热固性树脂修复剂的固化交联反应将裂纹“焊接”起来(见图1)[11,12]。 这被认为是第一代自修复高分子材料。
这方面的例子如Dry等[13]为探讨材料对裂纹的自修复能力,在玻璃微珠填充的环氧树脂基复合材料中嵌入长约10cm、容积100pL的空芯纤维,修复剂为双组分环氧树脂。在动态载荷的作用下液芯纤维破裂,适时释放(Timed release)粘合剂到裂纹处固化,从而堵满基体裂纹,阻止裂纹的进一步扩展。杨红等[14]将灌注修复剂胶液的液芯光纤埋入玻璃钢复合材料中制成兼有自诊断和自修复功能的智能材料,测得其对拉伸性能的修复可以达到原始值的1/3,对压缩性能的修复达到2/3以上。Zako等[15]研究了微胶囊环氧树脂体系,损伤的材料经过热修复后强度几乎恢复到损伤前的水平,充分显示了自修复的效果和潜力(见图2)。
近年出现了“第二代自修复聚合物材料”(如美国University of Illinois at Urbana-Champaign的S. R. White教授和英国Bristol大学I. P. Bond教授的研究工作),在埋置修复剂时采用了类似于人体血管形式的仿生方式(见图3)[16]。当聚合物内部某处出现裂纹时,会将周围的空心纤维切断,预先灌注在空心纤维中的液体修复剂在毛细作用下流出并汇集在裂纹处,液体修复剂固化后将裂纹修补好[17]。相比于第一代自修复聚合物材料,它的优点是:当裂纹较大,周围空心纤维中修复剂不足时,远处的修复剂会借助于相互贯通的孔道补充到裂纹处;当修补好的裂纹处再次出现裂纹时,仍然可以进行一定程度的修复。相比于第一代自修复高分子复合材料,该类材料的自修复速率较高,且能实现同一部位的多次修复,因此极大地提高了材料的安全性和可靠性[18]。Kathleen S Tooheys等[19]将双环戊二烯树脂灌注在类毛细血管微管系统中,并包覆在含有Grubbs催化剂的环氧树脂中做成涂层,用三点弯曲试验评价了其自修复性,该材料实现了多次自修复,且修复效率在7次修复后仍维持50%。
尽管利用液芯纤维或微胶囊进行聚合物材料的自愈合很有潜力,但仍然有一些实际限制:裂纹愈合的微观动力学过程仍然不够清楚,材料服役期间催化剂性能也会衰减,以及材料多次自修复的能力有限。但这一领域的自愈合研究还处于初级阶段,可以想象自修复人工材料在将来的潜在应用会涉及一般材料所无法胜任的领域,如高空探索、深海潜航乃至人造器官的移植等[20]。
第一代和第二代自修复聚合物材料本身并不具备对损伤的应激性和修复功能,它们必须借助外加的修复剂(及其固化催化剂)完成对裂纹的修补。所以近年来对于如何将外界感知能力和修复性赋予高分子本身,成为高分子化学和智能材料领域的研究热点[21]。
3 基于可逆共价键的自修复机理
如果高分子中某些共价键在施加一定外界刺激(如光照、加热等)时可以断裂,而撤销外界刺激后又可恢复成键,这样高分子便具有了内在的自修复裂纹的能力:损伤发生时,施加光照、加热或电压等促使损伤处的高分子链断裂成单体或预聚态,从而使损伤裂纹两侧分子具有足够的扩散活动性而缠结在一起;撤销光照或加热等外界条件,断裂的高分子链重新聚合起来。近几年关于这方面的研究工作成果丰硕,归纳起来可以利用的可逆共价键体系有:①基于Diels-Alder[4+2]环加成可逆反应,如马来酰亚胺-呋喃基高分子、环戊二烯基高分子等;②基于光二聚[2+2]电环化可逆反应,如含古马隆高分子、含蒽高分子等;③基于Redox可逆氧化还原反应,如含硫醇高分子体系;④基于自由基交换反应,如含N-O键高分子。
基于Diels-Alder[4+2]环加成可逆反应的自修复高分子中含有可逆成键-断键的活性基团,这是近几年研究的热点之一[22]。美国加州大学Los Angeles分校的Fred Wudl教授在该领域有很出色的研究工作[23]。在高分子骨架上键接可以发生可逆环加成反应的官能团(如马来酰亚胺基和呋喃基,或古马隆基团),改变外界条件(对于马来酰亚胺基和呋喃基聚合物如加热-冷却,对于含古马隆基团聚合物如光照-外力),借助于开环反应实现高分子链的迁移、扩散和缠结,而通过环加成反应实现高分子交联从而愈合损伤(见图4)。这样就赋予了高分子材料本身对于损伤的自修复特性。
常见的Diels-Alder环加成可逆自修复高分子材料有含呋喃环-马来酰亚胺环高分子,如聚(N-乙酰乙基亚胺)[24]、聚硅氧烷[25]、聚苯乙烯[26]等,甚至有关的树枝状聚合物也有报道[27];含双环戊二烯高分子[28,29];另外有少量报道的含蒽高分子自修复材料,如Jones报道的含蒽基和马来酰亚胺基聚酯[30]。McElhanon等合成的含呋喃环和马来酰亚胺环环氧树脂,在110℃热处理1h大约40%开环成呋喃环和马来酰亚胺环,而在65℃缓慢冷却数日可以完全闭环而交联[31]。
Liu和Hsieh等[32]研究了三官能度马来酰亚胺单体TMI和三官能呋喃单体TF组成的共混高分子[4+2]Diels-Alder可逆反应的热自修复过程。在热处理后,经由开环-闭环可逆反应,实现了对裂纹的完全修复,而且该修复过程可以重复多次。
基于[2+2]光二聚电环化可逆反应作为高分子自修复机制也得到深入研究,如图5所示,当材料出现损伤时(分子内四元环开环导致分子链断裂),只需将材料在一定波长的紫外光下照射即可发生闭环反应而实现自我修复[33]。
Saegusa等[34]研究了含古马隆侧基的聚恶唑啉,在约300nm紫外光照射下可以发生古马隆双键的[2+2]成环交联反应,而在253nm紫外光照射下会可逆地开环为古马隆双键,这就为高分子材料自修复创造了前提条件。光引发的可逆自修复过程是颇受关注的,相比于其它自修复方法,光照是方便和绿色环保的(比如太阳光)[35]。
基于可逆氧化还原反应(Reversible redox)的自修复机理如下:高分子骨架间的二硫键交联结构在还原条件下(化学还原剂)解聚为硫醇基,使分子链活动性增强,高分子在受损部位进行扩散融合;而含硫醇基分子链在氧化条件下(化学氧化剂)重新聚合为二硫键,从而恢复受损前的状态[36]。如Tesoro等[37]合成了含二硫键的聚酰亚胺,作为可逆交联材料使用,大大提高了聚酰亚胺材料的性能可靠性。M W Urban[38]则报道了基于硫醇/二硫键的星形聚合物。
基于热可逆自由基交换反应的自修复高分子,主要指含N-O键的高分子体系。比如,Otsuka等[39]系统研究了含烷氧氮基高分子的热可逆成键反应,如图6所示,大约60℃时发生自由基型断键反应,冷却后会恢复成键。Higaki等[40]合成了侧链含烷氧氮基的PMMA树脂,在10%苯甲醚溶液中,冷却时是不流动态,而100℃加热时变为液态。
基于可逆共价键(断键-成键)的自修复过程,其可贵之处在于它无需额外添加催化剂、修复剂单体或进行其它特殊处理即具有“无限”的内在自我修复能力。不过作为一种新颖的修复方法,还有一些问题需要完善,如马来酰亚胺单体熔点太高、不溶于呋喃四聚体;需要降低反应单体的熔点和改善互溶性;马来酰亚胺单体预聚物在130℃固化完全,固化耗时较长,需要加快反应速度。此外,马来酰亚胺聚合物的使用温度(80～120℃) 对于许多聚合物的应用显得过低,也许对于易产生裂纹的电子封装材料会比较理想。
4 基于可逆非共价键的自修复机理
由非共价键构筑的超分子体系具有一定的可逆性,可以利用其作为自修复机制。目前已研究的基于非共价键的自修复高分子材料主要有:①利用氢键的高分子体系;②基于金属配体配位的高分子;③主客体高分子;④离子聚合物;⑤可逆共价键-可逆非共价键复合体系。
当聚合物链上具有多个可以形成氢键的基团时,在一定条件下会聚集成可逆交联态的超分子结构[41]。高分子链上的氢键易于在低温下形成,而在升高温度时氢键会断裂,这样可以用来愈合高分子内的微裂纹[42]。Yagai等[43]报道了利用三重氢键构筑基于双三聚氰胺和巴比妥酸酯的超分子聚合物,同时设计合成了基于双三聚氰胺和巴比妥酸酯的部花青染料。
利用金属配位反应是构筑可逆超分子聚合物体系的常见方法。Schubert[44]利用tpy配体(2,29:69,20-terpyridine)与Fe(Ⅱ)的配位合成了超分子金属聚合物,tpy配体之间由二乙基乙二醇连接,与等物质的量的Fe(Ⅱ)配位聚合得到紫红色水溶性的高分子,该配位高分子在乙二胺四乙酸作用下会解配位为配体。Lehn 等[45]借助缩聚-配位-脱质子反应合成了中性的金属超分子聚合物,反应是在二酰肼、醛和Zn(Ⅱ)或 Ni(Ⅱ)盐之间进行的。由于配位键可逆性(配体交换和重新结合),这类高分子溶液具有可逆的动态行为。
借助于主体-客体相互作用构筑的环糊精超分子聚合物和聚[2]轮烷超分子聚合物,由于主客体相互作用的可逆性,可以在一定程度上实现自修复性,但该类高分子材料在可逆转变前后往往会有形态、结构和性能上的改变[46]。
离聚物是离子性热塑性聚合物,最初是由DuPont公司通过部分中和乙烯-甲基丙烯酸共聚物而发展起来的[47]。 一些离聚物对于外界刺激具有即时的和自动的自修复反应。DuPont公司的Surlyn 8920、Surlyn 8940、Nucrel 960和Nucrel 925都具有自修复特性,其中Surlyn 8940还被用在射击场的靶标背衬上[48]。在所有自修复高分子中,离聚物能够从材料灾难性损伤中迅速完成自动修复,并且制造成本相对较低[49]。
共价键-非共价键复合方法也被用到自修复高分子的合成中。Takata等[50]设计合成了含有硫醇-二硫键的类轮烷聚合物,2～3个冠醚环由二硫键铵盐串联起来形成Mn=5100、Mw/Mn=7.1的高离散性聚合物。 Kolomiets和Lehn[51]研究了一类在分子和超分子水平均具有动态性能的双重动聚物(Double dynamers),既含有DAD-DAD受体间的六重氢键(可逆非共价键),同时含有乙酰腙键(可逆共价键,由连在氰尿酸上的酰肼和醛基缩合而成)。
5 其他自修复机理
除以上所述的几种自修复高分子外, 其他自修复机理的自修复高分子体系有:①纳米粒子作为修复剂的高分子体系;②活性聚合物等。
与其他自修复机理将断裂的高分子链重新键接起来不同,纳米粒子对于损伤的修复是借助于均匀分散的纳米粒子对于微裂纹的填充[52]。计算机模拟表明,只要材料中有足够的纳米粒子即可实现材料的多次自修复;有学者认为,纳米粒子向微裂纹的迁移富集是靠高分子链断裂引发的损耗吸引驱动的,直到将裂纹填满迁移才停止[53]。纳米粒子修复方法的关键是对纳米粒子表面进行合适的官能化修饰[54]。
活性聚合物具有可以控制的再聚合活性,在一定条件下处于休眠状态,而在外界条件改变时会再次启动聚合反应,因此作为高分子自修复机制,活性自由基聚合物是很适合的[55,56]。 分子水平的修复过程是由高分子自由基的扩散速率控制的(即决定于聚合物的玻璃化转变温度Tg);只有在Tg以上,自修复过程才具有较高的效率。Chipara和Wooley[57]研究了聚苯乙烯活性聚合物自修复体系,但该方法也适用于热固性树脂。活性聚合物自修复体系不需外加催化剂,是分子级别的再修复,特别适合外太空环境下材料的防护;若与包覆单体微胶囊结合使用,将会构成多级自修复材料。
6 自感应型自修复机理
美国University of Illinois at Urbana-Champaign的J.S.Moore教授开发了一类基于力化学的聚合物自修复新途径[58]。荷兰Eindhoven University of Technology的R.Sijbesma教授在外力激活潜伏催化剂用于原位自修复聚合物内部损伤方面也进行了出色的工作[59,60,61]。高分子材料的外力响应特性是通过潜伏催化剂在外力的激活下启动的,潜伏型催化剂的配键是聚合物中最薄弱的连接,在外力作用下配键的断裂释放具有聚合催化活性的金属催化剂(如Ru、Pt等),引发周围可聚合基团交联固化,从而完成对裂纹或损伤的修补(见图7)。尽管目前研究集中在利用超声波产生外力作用,但最终目标是实现对真实环境下外力(如拉伸、压缩、弯曲、剪切等)的应激响应性和对微裂纹的主动修复性。
另外,在自然条件下修复自身裂纹的聚合物将会极受欢迎,美国Southern Mississippi大学的Marek W. Urban教授报道了一种紫外光敏性自修复涂层用高分子,它是含有氧杂环丁烷取代基壳聚糖的聚氨酯,因此是一种可以在紫外光照条件下实现裂纹自修复的环境友好材料[62,63]。当涂层出现擦痕时,将其暴露在紫外光下(在日光下也有同样的效果),壳聚糖环体会开环产生自由基,在损伤断裂时打开的氧杂环丁烷产生的自由基会和壳聚糖自由基键连在一起,从而将损伤修补,这是完全借助自身分子结构进行的分子级别修复。这种环境友好的自修复高分子材料非常适合用作汽车涂层和包装材料等(见图8)。
到目前为止,自修复智能高分子材料在自感应功能方面的研究还很缺乏,很少有此类报导。美国Illinois(Urbana-Champaign)大学的研究人员在高分子自感应(Self-sensing)方面进行了探索,发现将螺吡喃环结构接在高分子链上,可以赋予高分子对于外力的感应性[64]。在正常状态下,高分子材料显示本体颜色淡黄色,但在外加载荷达到一定程度时,螺环会打开形成部花青结构而显示红色,从而指示材料可以承受的极限载荷(见图9)。美国Southern Mississippi大学的Marek W. Urban教授则用偶氮苯交联溴化聚乙烯基酯,在受到外力(比如拉伸300%时)或损伤时,在302nm紫外光照射下,偶氮苯基团可以发射绿色荧光,这可以作为微观裂纹的感应器或检测器[65]。如果将自感应和自修复结合起来,将会极大地提高自修复高分子材料的可靠性。
7 自修复高分子研究展望
回顾近10年来高分子材料自修复理论和技术方面的进展,高分子材料自修复能力几乎可以解决分子和结构层面的大部分损伤模式。除了广泛采用的空心纤维和微胶囊方法外,由光、热或电引发的分子自修复机制(如分子扩散缠结、热可逆交联、光可逆交联、可逆氧化还原交联等)都得到了深入研究。建立在模拟毛细血管结构基础上的修复剂网络输运方法是主动修复高分子复合材料研究中的重大进展。
可逆聚合作为智能自修复高分子材料的自修复机理,具有明显的优点:①可以实现对同一损伤部位的多次修复;②自修复高分子材料为单组分,而不是通常的多组分高分子复合材料,这样可以保证材料可靠性和稳定性。但是也有以下缺点:①自修复过程的启动必须给以热或光等外界条件;②可供利用的单体和聚合物很少,且比较昂贵。而相比于单一组分可逆聚合自修复高分子材料,自修复高分子复合材料借助不同组分的协调实现了主动修复,具有如下优点:①无需借助外界干预即可进行对材料内部损伤的修复,是真正意义的主动修复;②可以方便地应用到大多数商业聚合物材料上;③有望大规模产业化[66]。但是该体系的缺点是:①一般只能进行单次修复;②虽然类毛细血管修复技术可以满足多次重复修复要求,但液芯类毛细血管纤维网络以及含有该网络的块状高分子材料的制备繁琐,且很难放大;③修复剂一般为双组分(树脂和固化催化剂),活性匹配和存贮期问题都会导致材料不稳定[67,68,69]。
尽管在自修复机理和相应高分子材料制备方法上取得了大量成果,但在合成高分子中复制哪怕最简单的生物自修复机理也依然有很长的路。诸如实现类似生物体修复过程的多步修复,“快速补丁+缓慢修复”,在目前已经研究的方法中都没有很好的体现[70]。另一个值得模仿的生物体自修复特性是生物体多重修复机理的同时作用[71,72],但在合成高分子材料中往往是单一的修复过程。可以期待的是,自修复高分子材料将会越来越具有仿生自愈合能力,就像人体血液循环系统一样,连续不断地将化学修复剂及时有效地输送到需要修复的部位,达到完全恢复,并且具有无限重复该自修复过程的能力。
自修复高分子材料的应用前景是光明的,尽管目前还没有商业化应用的自修复高分子材料,但自修复系统的不稳定性或修复剂成本问题,都会得到解决, 相信在不久的将来诸如大桥坍塌等多发事故将会得以避免[73]。
3.关于早自修的作文 篇三
作为生产企业和建设监理方对产品质量控制的法定依据, GB 18445—2001《水泥基渗透结晶型防水材料》自2002年3月1日实施以来, 有力推动了水泥基渗透结晶型防水涂料在国内防水工程领域的推广应用。虽然该标准中混凝土第二次抗渗压力是衡量水泥基渗透结晶型防水涂料自愈性能的唯一指标, 但许多情况下, 由于相关方不了解该指标的意义或等不及结果 (检测周期超过两个月) 而不去要求检测该指标。这是导致目前假冒伪劣水泥基渗透结晶型防水涂料产品充斥市场的重要原因之一。此外, GB18445—2001中的“第二次抗渗压力”指标尚存在以下问题:1) 基准混凝土抗渗压力值对第二次抗渗压力数值影响较大, 因为基准混凝土抗渗压力值随水泥品种、品牌、批次以及砂、石的级配不同而波动较大。2) 一些非渗透结晶型防水涂料以及混凝土本身也具备一定的自愈合性能, 所以该指标不是甄别水泥基渗透结晶型防水涂料渗透结晶活性的有效指标。
鉴于上述情况, 在水泥基渗透结晶型防水材料国标负责起草单位国家建筑材料工业技术监督研究中心的组织下, 由同济大学主持验证试验, 对GB18445—2001进行了前后4年左右系统、严格的修订工作, 修订后的新国家标准GB 18445—2012《水泥基渗透结晶型防水材料》于2012年12月31日颁布, 并于2013年11月1日起正式实施。
本文对GB 18445—2012中反映渗透结晶活性的关键指标———“去除涂层抗渗压力”作了简要介绍, 着重阐述如何通过系统试验, 验证去除涂层抗渗压力与渗透结晶活性之间的对应关系。
1 GB 18445—2012中“去除涂层抗渗压力”指标简介
GB 18445—2012中“去除涂层抗渗压力”是这样定义的:将基准试件表面涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料后, 在规定养护条件下养护至28 d, 去除涂层后进行试验所测定的抗渗压力。新标准规定去除涂层试件的抗渗压力比必须不小于175%, 这项规定相当于提出如下要求:1) 当基准试件抗渗压力为0.4 MPa时, 去除涂层试件的抗渗压力不小于0.7 MPa;2) 当基准试件抗渗压力为0.3 MPa时, 去除涂层试件的抗渗压力不小于0.6 MPa。
试验时, 首先按规定方法和一定的配合比成型基准试块, 基准试块的28 d抗渗压力必须为0.4 MPa, 允许负误差为0.1 MPa。在基准试件成型1 d后, 再按规定方法在基准试件上分两次涂刷总量为1.5 kg/m2的水泥基渗透结晶型防水涂料, 按规定养护28 d后, 用角向磨光机磨去涂层, 测定的试件抗渗压力即为去除涂层的抗渗压力。
为避免砂石的级配、粒径等对混凝土试件抗渗压力的影响, 本文重点探讨砂浆试件去除涂层抗渗压力与渗透结晶活性等的关系。为避免基准试件的抗渗压力变化对试验数据的影响, 本文只讨论基准砂浆28 d抗渗压力为0.4 MPa时的情况, 对应于去除涂层砂浆试件的抗渗压力比必须不小于175%的要求, 则去除涂层砂浆试件的抗渗压力不得小于0.7 MPa。
2 三个关键问题的提出
GB 18445—2012中去除涂层试件的抗渗压力是否能准确反映水泥基渗透结晶型防水涂料渗透结晶活性的大小, 取决于以下三个问题的答案。
1) 非渗透结晶型防水涂料去除涂层试件的抗渗压力是否都小于0.7 MPa?
按照GB 18445—2012规定, 水泥基渗透结晶型防水涂料去除涂层试件的抗渗压力必须≥0.7 MPa。如果非渗透结晶型防水涂料去除涂层试件的抗渗压力都<0.7 MPa, 而水泥基渗透结晶型防水涂料去除涂层试件的抗渗压力均不小于0.7 MPa, 则0.7 MPa以上的去除涂层试件抗渗压力与水泥基渗透结晶型防水涂料的渗透结晶活性之间可能存在一定的对应关系, 0.7 MPa以上的去除涂层试件抗渗压力就可能成为水泥基渗透结晶型防水涂料的特征性能指标。
2) 渗透结晶型防水涂料去除涂层试件的抗渗压力与渗透结晶活性之间是否存在正对应关系?
如果非渗透结晶型防水涂料去除涂层试件的抗渗压力都<0.7 MPa, 而水泥基渗透结晶型防水涂料去除涂层试件的抗渗压力均不小于0.7 MPa, 同时, 去除涂层试件的抗渗压力随渗透结晶活性的增大而提高, 并且抗渗压力越大渗透结晶活性也越大, 则对于同一渗透结晶型防水涂料来说, 去除涂层试件的抗渗压力与渗透结晶活性之间存在一一对应关系, 0.7MPa以上的去除涂层试件抗渗压力是水泥基渗透结晶型防水涂料的特征性能指标。
3) 渗透结晶型防水涂料0.7 MPa以上的去除涂层试件抗渗压力是否能反映其对混凝土的自修复性能?
水泥基渗透结晶型防水涂料的渗透结晶活性在工程上产生的使用功能, 如对裂缝的自动修复、整体防水等, 是人们期望该材料达到的使用性能。所以去除涂层试件抗渗压力在准确反映水泥基渗透结晶型防水涂料渗透结晶活性的同时, 如与该材料对混凝土的自修复性能有良好的对应关系, 则该指标也能同时反映工程界对该材料的使用要求, 从而成为更有效的产品质量控制指标。
如果水泥基渗透结晶型防水涂料对混凝土的自修复性能随0.7 MPa以上去除涂层试件的抗渗压力增大而提高, 并且随混凝土的自修复性能越大, 0.7MPa以上的去除涂层试件抗渗压力也随之越大, 则对于同一渗透结晶型防水涂料来说, 0.7 MPa以上去除涂层试件的抗渗压力与该材料对混凝土的自修复性能之间存在一一对应关系, 0.7 MPa以上的去除涂层试件抗渗压力的大小能反应该材料对混凝土自修复性能的好坏。
3 去除涂层抗渗压力、自修复性能和渗透结晶活性三者之间的对应关系试验
3.1 非渗透结晶型防水涂料和渗透结晶型防水涂料去除涂层砂浆试件抗渗压力的对比试验
3.1.1 原材料
1) 水泥:江南水泥厂“金宁羊”42.5#P.Ⅱ硅酸盐水泥。该水泥的需水量、加外加剂时的净浆流动度和混凝土坍落度、相应损失以及其他物理化学性质均较稳定, 而且P.Ⅱ硅酸盐水泥掺合料的量在5%以内, 可避免掺合料品质和掺量波动对试验数据的影响。2) 保水剂:黏度>20 000 m Pa·s的纤维素醚MC9101。3) 砂浆用砂:符合GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法 (IOS法) 》规定的ISO标准砂。4) JS防水涂料:南京某公司的Ⅱ型JS防水涂料和上海某公司的Ⅱ型JS防水涂料。5) 无机堵漏材料:浙江某公司的“堵漏王中王”。6) 水泥基渗透结晶型防水涂料:采用南京科瑞玛科技有限公司自主知识产权研发生产的TC系列母料配制的涂料和某国外品牌的浓缩型渗透结晶涂料。
3.1.2 基准试件配合比
基准砂浆的配合比按照表1中4#配合比。经多次试验验证, 该配合比的基准砂浆28 d抗渗压力稳定在0.4 MPa。
3.1.3 试验方法、结果和讨论
按新标准规定的试验方法在基准砂浆表面涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料、JS防水涂料和无机堵漏材料, 涂层厚度均为1 mm, 各材料用水量按厂家推荐用量。按照新标准的试验方法, 同批测试砂浆试件的28 d带涂层抗渗压力和去除涂层抗渗压力, 试验结果见表2。
从表2数据可见, JS防水涂料、聚合物水泥防水砂浆、无机堵漏材料的去除涂层抗渗压力均<0.7MPa, 而水泥基渗透结晶型防水涂料的去除涂层抗渗压力均不小于0.7 MPa。所以0.7 MPa以上的去除涂层试件抗渗压力可以看作水泥基渗透结晶型防水涂料的特征性能指标, 从而回答了前文中提出的第一个问题。
3.2 去除涂层抗渗压力、自修复性能和渗透结晶活性三者之间的关系试验
虽然一些非渗透结晶型防水涂料以及混凝土本身也具备一定的自愈合性能, 并具有一定的第二次抗渗压力, 但目前为止, 混凝土试件的第二次抗渗压力 (56 d) 仍然是反映水泥基渗透结晶型防水材料自修复性能最有效的试验方法。所以本研究仍然以混凝土试件的第二次抗渗压力 (56 d) 来表征水泥基渗透结晶型防水材料的自修复性能。
本文将渗透结晶活性定义为水泥基渗透结晶型防水涂料中活性物质渗透、结晶作用的大小, 近似用高渗透性活性物质浓度的大小加以区分。
本研究通过调整水泥基渗透结晶型防水涂料中活性物质的含量, 按照新标准的试验方法, 同批测试活性物质含量不同的水泥基渗透结晶型防水涂料去除涂层抗渗压力 (28 d) 与混凝土带涂层试件第二次渗透压力 (56 d) 。
3.2.1 原材料
1) 水泥:江南水泥厂“金宁羊”42.5#P.Ⅱ硅酸盐水泥。2) 保水剂:黏度>20 000 m Pa·s的纤维素醚MC9101。3) 砂:洗净、晾干的江砂, 含泥量为0, 表观密度2.64, Mx=2.6。4) 石子:洗净、晾干的镇江玄武石, 石子粒径5~25 mm, 含泥量为0, 表观密度2.85。5) 水泥基渗透结晶型防水涂料:南京科瑞玛科技有限公司自主知识产权研发生产的TC系列母料配制的涂料。
为减少水泥、砂、石的品质波动对试验数据的影响, 每批试验均采用同一批水泥, 每次水泥进货量为3个月用量。砂、石进货量每次为5 t, 经清洗、晾干、均化后储存。
3.2.2 基准试件配合比
基准砂浆配合比按照表1中4#配合比。基准混凝土配合比见表3, 经多次试验验证, 该配合比的基准混凝土28 d抗渗压力稳定在0.3 MPa。
3.2.3 试验方法、结果和讨论
通过调整TC渗透结晶母料中的活性物质含量, 调配出四种渗透结晶活性大小不同的水泥基渗透结晶型防水涂料样品, 按照渗透结晶活性物质含量由小到大, 将样品分别编号为1#、2#、3#、4#。测试去除涂层砂浆和混凝土试件的28 d抗渗压力以及带涂层混凝土试件56 d第二次抗渗压力, 结果见表4。涂料用量均为1.5 kg/m2, 用水量均为水固比=0.35;去除涂层砂浆和混凝土试件表面均用4 mm×4 mm孔的耐碱玻璃纤维网格布覆盖;去除涂层试件其他试验方法完全按照GB 18445—2012, 带涂层混凝土试验方法按照GB 18445—2001。
由上述试验结果可知:
1) 随渗透结晶活性物质含量的逐步增大, 无论是去除涂层的砂浆试件还是混凝土试件, 其28 d抗渗压力均随之增大。说明水泥基渗透结晶型防水涂料渗透结晶活性大小与去除涂层砂浆和混凝土试件的28 d抗渗压力呈正相关关系。由图1可见, 相比而言, 去除涂层砂浆试件的28 d抗渗压力与渗透结晶活性大小的对应关系比混凝土试件更明显, 从而回答了前文中提出的第二个问题。
2) 随去除涂层砂浆试件的28 d抗渗压力逐步增大, 带涂层混凝土试件56 d第二次抗渗压力也随之增大。反之, 带涂层混凝土试件56 d第二次抗渗压力逐步增大, 0.7 MPa以上去除涂层砂浆试件的28 d抗渗压力也随之增大。所以对于同一渗透结晶型防水涂料来说, 0.7 MPa以上去除涂层试件的抗渗压力与其对混凝土的自修复性能之间存在一一对应关系, 0.7 MPa以上的去除涂层试件抗渗压力的大小能反应水泥基渗透结晶型防水涂料对混凝土自修复性能的好坏, 从而回答了前文中提出的第三个问题。
4 结论
本文通过系统试验, 验证了GB 18445—2012去除涂层的抗渗压力与渗透结晶活性、对混凝土的自动修复性能之间存在良好的对应关系。试验结果证明, 去除涂层抗渗压力不小于0.7 MPa是GB 18445—2012标准甄别水泥基渗透结晶型防水涂料的唯一特征性能指标, 其大小同时反映水泥基渗透结晶型防水涂料对混凝土自动修复性能的优劣。可以预见, 在GB 18445—2012颁布实施后, 与GB 18445—2001中的第二次抗渗压力相比, 去除涂层试件的抗渗压力指标能更简易、有效地甄别水泥基渗透结晶型防水涂料与非渗透结晶型防水涂料, 更有效地反映水泥基渗透结晶型防水涂料的性能优劣。
参考文献
[1]全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB18445—2012水泥基渗透结晶型防水材料[S].北京:中国标准出版社, 2013.
[2]杨斌.《水泥基渗透结晶型防水材料》国家标准的制定[J].广东建材, 2002 (2) :19-21.