時(shí)間：2022-12-11 02:14:50
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇功能材料論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
1.1天然硼酸復(fù)鹽化合物天然硼酸復(fù)鹽化合物可用來生產(chǎn)硼酸、硼砂、元素硼以及硼的其他化合物，為硼酸復(fù)鹽化合物的人工合成提供原料，進(jìn)一步生產(chǎn)出純度高、性能好、功能廣泛的硼酸復(fù)鹽材料，如鈉硼解石是制備硼酸鈣的重要原料。
1.2人工合成硼酸復(fù)鹽化合物得益于天然硼酸復(fù)鹽化合物的應(yīng)用價(jià)值，人們?cè)谔剿髋鹚釓?fù)鹽功能材料方面作了大量的研究工作，合成了許多性能優(yōu)良的硼酸復(fù)鹽晶體。目前為止，人們己經(jīng)合成了一系列堿金屬、堿土金屬、兩性金屬及過渡金屬等之間形成的復(fù)鹽類型的硼酸鹽。K2Ca［B4O5(OH)4］2•8H2O可采用水溶液法生長(zhǎng)其單晶，用于制造彩色陶瓷和瓷釉［13］。K2Al2B2O7晶體是一種能用于紫外區(qū)的激光倍頻晶體，是BO3基團(tuán)晶體中唯一一種已經(jīng)成功生長(zhǎng)出大尺寸、高質(zhì)量的能滿足器件切割要求的晶體，采用頂部籽晶法生長(zhǎng)。其透光范圍寬，具有適中的雙折射率，物化性能穩(wěn)定，不潮解，易于機(jī)械加工等諸多的性能優(yōu)良，是Nd:YAG激光器實(shí)現(xiàn)四倍頻、五倍頻輸出的理想材料，在光通信、激光加工等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值［14－15］。宋春榮等［16］對(duì)光學(xué)晶體KABO在相位匹配下的混頻光學(xué)特性進(jìn)行了理論計(jì)算和分析，討論了KABO晶體的折射率與群速指數(shù)隨光波長(zhǎng)參數(shù)的變化，為用于產(chǎn)生紫外激光的實(shí)驗(yàn)研究提供了重要的理論依據(jù)。理論上，從堿金屬K到過渡金屬Fe兩兩結(jié)合可形成的復(fù)鹽應(yīng)該有21個(gè)種類，而從以上已合成出的復(fù)鹽來看，同一類型復(fù)鹽因有無結(jié)晶水、硼氧配陰離子結(jié)構(gòu)不同等因素的影響而具有多種形式。可與過渡金屬Zn結(jié)合的復(fù)鹽Ca－Zn、Mg－Zn、Al－Zn及可與過渡金屬Fe結(jié)合的復(fù)鹽K－Fe、Ca－Fe、Na－Fe、Mg－Fe、Al－Fe、Zn－Fe并未合成出來，這說明復(fù)鹽的合成受到金屬還原性的影響。因此，硼酸復(fù)鹽合成的發(fā)展空間依然很大，有待于依據(jù)已合成復(fù)鹽的理論進(jìn)一步探索和研究其它復(fù)鹽的合成。
2稀土硼酸鹽功能材料
2.1稀土金屬硼酸鹽功能材料稀土金屬硼酸鹽納米材料是一類重要的發(fā)光材料。Schaak，RE［17］采用溶液前驅(qū)體路線合成了一系列納米晶稀土硼酸鹽REBO3(RE=Y，Nd，Sm，Eu，Gd，Ho);何偉等［18］利用溶膠－凝膠燃燒合成法制備了SmBO3粉體，可成為性能較好的針對(duì)1.06和10.6μm激光的激光光防護(hù)材料和濾光功能材料。陳雨金等［19］通過解理方法獲得了Nd3+:LaB3O6微片激光器。(Y，Gd)BO3:Eu熒光粉在真空紫外(VUV)激發(fā)下有很高的發(fā)光效率，而被廣泛應(yīng)用于等離子體顯示器紅色熒光粉［20］。YangJ等［21］合成了LuBO3:Eu3+，其可調(diào)諧發(fā)光性能有潛力應(yīng)用于熒光燈和場(chǎng)發(fā)射顯示器。利用元素硼和稀土元素特殊的在材料抗磨減摩方面的作用及在摩擦表面生成復(fù)雜的邊界膜機(jī)理，可將無機(jī)納米微粒作為添加劑加入到油中改善油的摩擦學(xué)性能，如硼酸鑭就是一類性能優(yōu)異的極壓抗磨添加劑［22］。
2.2金屬和稀土金屬復(fù)合硼酸鹽功能材料隨著光電子技術(shù)研究的深入，激光自倍頻工作物質(zhì)的研究成為國際激光非線性晶體生長(zhǎng)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，而稀土倍頻晶體是一類比較獨(dú)特的晶體材料，因?yàn)橄⊥岭x子在配位結(jié)構(gòu)上具有很大的相似性，它們相近的物理化學(xué)性質(zhì)使得稀土離子在相互取代(部分或全部)時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的突變，因而容易實(shí)現(xiàn)材料的改性。近年來，稀土復(fù)合硼酸鹽倍頻晶體在激光技術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，它們的共同特點(diǎn)是以BO3－3平面基團(tuán)為基本結(jié)構(gòu)單元，具有較大的非線性光學(xué)系數(shù)，應(yīng)用非線性光學(xué)晶體實(shí)現(xiàn)固體激光器的頻率轉(zhuǎn)換，可以用來制作紫外及藍(lán)綠光波段非線性光學(xué)材料［23－24］。
2.2.1摻一種稀土金屬硼酸復(fù)鹽在La2O3－Na2O－B2O3體系，Na3La2(BO3)3和Na3La9O3(BO3)8是兩種性能優(yōu)異的非線性光學(xué)晶體［25－26］，侯碧輝等［27］對(duì)Na3La9O3(BO3)8進(jìn)行了紫外－可見光－紅外及太赫茲波段光譜測(cè)量，結(jié)果可知:該晶體在上述波段具有良好的非線性光學(xué)性質(zhì)，尤其在太赫茲波段，可以用作窗口材料。在La2O3－CaO－B2O3體系中，La2CaB10O19(LCB)單晶［28］是一種優(yōu)秀的非線性光學(xué)晶體材料，在此體系中合成出的有望應(yīng)用于非線性光學(xué)領(lǐng)域的還有Ca3La3(BO3)5、Ca3La(BO3)3等。在Sm2O3－Na2O－B2O3體系中合成的Na3Sm2(BO3)3晶體［29］易溶于酸，在空氣條件下能穩(wěn)定存在，不易吸潮，倍頻效應(yīng)測(cè)試表明其具有非線性光學(xué)效應(yīng)。在Gd2O3－CaO－B2O3體系中，GdCa4O(BO3)3晶體具有良好的非線性光學(xué)性能及透光波段寬、相位匹配范圍大、損傷閾值高、不潮解等特點(diǎn)，可用于光學(xué)倍頻、光學(xué)混頻和光學(xué)參量放大，近年來已受到人們的廣泛關(guān)注［30］。在Y2O3－CaO－B2O3體系中，YCa4O(BO3)3(YCOB)晶體是一種有效的SHG和THG的晶體材料，在性能和應(yīng)用上類似于GdCOB晶體，被認(rèn)為是具有良好應(yīng)用前景的藍(lán)綠光和UV波段光學(xué)倍頻晶體。YAl3(BO3)4是在Y2O3－Al2O3－B2O3體系中發(fā)現(xiàn)的一種優(yōu)良的激光基質(zhì)晶體，具有較大的非線性光學(xué)系數(shù)，透過波段寬，它還是一種耐高溫材料，具有很好的熱導(dǎo)率和化學(xué)穩(wěn)定性，李桂芳等［31］用固相反應(yīng)法制備出性能良好的YAB透明陶瓷前驅(qū)粉體。張國云等［32］用高溫固相法研制了MgB4O7:Dy和MgB4O7:Tb兩種熱釋光材料，四硼酸鎂磷光體是一種系統(tǒng)組織等效性較好的的材料，可望用作測(cè)量電離輻射劑量的個(gè)人劑量計(jì)材料。
2.2.2摻兩種稀土金屬硼酸復(fù)鹽以上金屬和稀土金屬復(fù)合形成的非線性光學(xué)晶體可做為發(fā)光基質(zhì)，當(dāng)摻入Nd3+、Yb3+、Er3+、Eu3+、Tb3+等激活離子時(shí)，晶體同時(shí)具有激光和非線性光學(xué)性質(zhì)形成自倍頻晶體。在Na3La2(BO3)3中摻激活離子Nd3+可達(dá)到較高的摻雜濃度而不至于引起強(qiáng)烈的濃度淬滅效應(yīng)，這主要由于Na3La2(BO3)3晶體結(jié)構(gòu)中，La3+離子間距較大，稀土間相互作用較弱，從而有利于減弱濃度淬滅效應(yīng)［33］。白曉艷等［34］采用頂部籽晶法生長(zhǎng)出Nd3+:Na3La9O3(BO3)8晶體，812nm處較寬的吸收峰適合AlGaAsLD泵浦的吸收，有望成為一種潛在的自倍頻晶體。當(dāng)GdCOB中Gd3+被Nd3+取代后，能夠發(fā)出1060nm的激光，成為能發(fā)綠光的自倍頻晶體［35］。YAB中Y3+被Nd3+部分取代形成Nd:YAB晶體可作為自倍頻材料在激光二極管泵浦的固體激光器中獲得應(yīng)用，Nd:YAB作為透明陶瓷材料的研究是一個(gè)全新的研究方向［36］。摻Y(jié)b3+的晶體在975nm附近有強(qiáng)吸收峰，它的吸收波長(zhǎng)與InGaAs二極管激光器相匹配，可用于研制緊湊廉價(jià)的半導(dǎo)體激光抽運(yùn)全固態(tài)激光器［37］，如Yb:LCB、Yb:GdCOB、Yb:YAB、Yb:GAB。摻Er3+的Er:LCB晶體［38］在790nm和970nm附近存在的吸收對(duì)應(yīng)于AlGdAs和lnGaAs激光二極管輸出波長(zhǎng);Er3+離子發(fā)射的1.53μm激光對(duì)人眼安全，人體細(xì)胞組織對(duì)其發(fā)射的2.94μm激光強(qiáng)烈吸收，因此Er:GdCOB、Er:YAB等晶體在通訊和醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊［39］。由于Tb3+離子具有特征的綠色發(fā)射，所以選擇鋱作為激活劑來合成不同體系的綠色熒光粉一直是人們所感興趣的課題，李其華等［40］采用高溫固相反應(yīng)法制備了Ca3La(BO3)3:Tb3+熒光體。張紅國等［41］采用檸檬酸燃燒法制備Tb:YAB熒光粉。Dy3+和Eu3+做激活離子的VUV光粉的優(yōu)勢(shì)是可能實(shí)現(xiàn)一種激活離子在一個(gè)基質(zhì)中發(fā)白光和紅光，可用于無汞熒光燈中做燈用熒光粉［42］，如Dy:LCB、Eu:LCB［43］。在稀土硼酸鹽功能材料中，Nd3+、Yb3+、Er3+等是目前研究較多的稀土激活離子，在激光和熒光材料中具有廣泛的用途。對(duì)Lu3+、Sc3+、Pm3+稀土離子的研究相對(duì)較少，因此，如何將這些稀土離子應(yīng)用于光學(xué)材料、發(fā)揮其優(yōu)良性能將成為今后的研究重點(diǎn)。
3展望
關(guān)鍵詞：納米涂層；場(chǎng)發(fā)射；電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)；軟凝聚態(tài)物質(zhì)
2003年在國際和中國都發(fā)生了具有突發(fā)性的災(zāi)難事件，但中國的GDP仍以9.1％的高速度在增長(zhǎng)，達(dá)到了人民幣11.6萬億元，其中第二產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)4萬多億元。中國現(xiàn)今的第二產(chǎn)業(yè)主要領(lǐng)域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工廠，也是大市場(chǎng)。在國際競(jìng)爭(zhēng)中所以有優(yōu)勢(shì)是中國的勞動(dòng)力廉價(jià)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)我們能保持多久?我們還注意到與化工有關(guān)的產(chǎn)品中，我們的生產(chǎn)效率是國際發(fā)達(dá)國家的5％，能耗是3倍，環(huán)境的破壞是9倍。這就是我們所付出的代價(jià)。不論形勢(shì)如何嚴(yán)峻，21世紀(jì)是中華民族振興的機(jī)遇期，制造業(yè)絕對(duì)是一個(gè)極其重要的領(lǐng)域，是個(gè)急速發(fā)展變化的領(lǐng)域。2003年3月國際真空學(xué)會(huì)執(zhí)委會(huì)在北京舉行，會(huì)議上討論了將原來的冶金專委會(huì)改名為“表面工程專委會(huì)”，當(dāng)時(shí)也考慮了另一個(gè)名字“涂層專委會(huì)”，我想用涂層材料更合適，含有繼承性和變革性。20世紀(jì)70年代曾經(jīng)說成是塑料年代，此后塑料科技和工業(yè)迅速崛起，極大地改變了人類社會(huì)。繼而是信息時(shí)代，通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、萬維網(wǎng)、智能網(wǎng)，信息流，日新月異地改變著人類的生活和觀念。我們這個(gè)時(shí)代是高速發(fā)展的時(shí)代，技術(shù)和觀念都在與時(shí)俱進(jìn)地改變著。
本世紀(jì)初興起了納米科技，促進(jìn)其到來的是由于微電子小型化的發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)科技發(fā)展進(jìn)入納米時(shí)代[1]，不僅電子學(xué)將進(jìn)入納電子學(xué)領(lǐng)域，物理學(xué)進(jìn)入介觀物理領(lǐng)域，各類科技，包括生物醫(yī)學(xué)等都在探索納米結(jié)構(gòu)與特性。涂層和表面改性越來越多地增加了納米科技的內(nèi)容，這是一種低維材料的制造和加工科技，將是制造技術(shù)的主流，將迅速地改變傳統(tǒng)制造技術(shù)的方法、理論和觀念，作為現(xiàn)今國際上的制造大國，世界加工廠，我們更應(yīng)該注意研究制造技術(shù)的發(fā)展和未來。
1突破傳統(tǒng)制造技術(shù)的觀念
納米科技研究的內(nèi)容主要是在原子、分子尺度上構(gòu)造材料和器件，測(cè)量表征其結(jié)構(gòu)和特性，探索、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律和應(yīng)用領(lǐng)域。與我們熟悉傳統(tǒng)的相比，納米材料和器件具有顯著的維數(shù)效應(yīng)和尺寸效應(yīng)。近幾年來，在納米材料制造方面做了大量的研究工作，在納米粒子粉材的制造，以及材料結(jié)構(gòu)和特性測(cè)量、表征上取得了顯著成果[2～7]。接下來深入到納米線、納米管和納米帶的研究[8～14]，出現(xiàn)了一些成功有效的制造方法，發(fā)現(xiàn)了一些驚人的結(jié)構(gòu)和特性。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了納米復(fù)合材料的研究，展現(xiàn)了非常有希望的應(yīng)用前景[15～17]。近來人們?cè)诩{米科技初期成果的基礎(chǔ)上挑戰(zhàn)某些產(chǎn)品的傳統(tǒng)加工技術(shù)，比如Al組件的快速加工。
T.B.Sercombe等人報(bào)道了快速加工鋁(Al)組件的新方法[18]，這個(gè)方法的主要特征是用快速成型技術(shù)先形成樹脂鍵合件，然后在氮?dú)夥罩蟹纸馄滏I和第二次滲入鋁合金。在熱處理過程中，鋁與氮反應(yīng)形成氮化鋁骨架，在滲透過程中得到剛體結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)制造工藝相比，這個(gè)過程是簡(jiǎn)單的快速的，可以制造任何復(fù)雜組件，包括聚合物、陶瓷、金屬。圖1是過程示意和原型樣品，(a)是尼龍巾鑲嵌鋁粒子的SEM像，中心有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是為還原氧化鋁，它將不是鑄件中的成分。在尼龍被燒去時(shí)，這個(gè)結(jié)構(gòu)基本保持不變。(b)是氮化物骨架，圍繞Al粒子的一些環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微鏡像，再滲入Al時(shí)將形成密實(shí)結(jié)構(gòu)。(c)是燒結(jié)的氮化鋁和滲鋁組件，小柱的厚為0.5mm其密度和強(qiáng)度都達(dá)到了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的水平。他們還制作了公斤重量多種結(jié)構(gòu)的樣品。這是一種冶金技術(shù)的探索，開辟了一種新的冶金和制造技術(shù)途徑。
2納米材料的完美定律
描述材料結(jié)構(gòu)的常用術(shù)語是原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。原子結(jié)構(gòu)的主要參量是晶格常數(shù)、鍵長(zhǎng)、鍵角；電子結(jié)構(gòu)的主要參量是能帶、量子態(tài)、分布函數(shù)。對(duì)于我們熟悉的宏觀體系，這些參量多是確定的常數(shù)，但對(duì)于納米體系，多數(shù)參量隨著原子數(shù)量的改變而變化。這是納米材料和器件的典型特征，它決定了納米材料的多樣性。其中有個(gè)重要規(guī)律，我們稱之為納米材料的完美定律，用簡(jiǎn)單語言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。它包括了納米晶粒的魔數(shù)規(guī)則，即含有13、55、147…等數(shù)量原子的原子團(tuán)是穩(wěn)定的，對(duì)于富勒烯碳60和碳70存在的幾率最大，而對(duì)于碳59或碳71等結(jié)構(gòu)體系根本不存在。這就是為什么斯莫利(Smmolley)他們當(dāng)初能在大量的富勒烯中首先發(fā)現(xiàn)碳60和碳70，從而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。對(duì)于一維納米結(jié)構(gòu)，包括納米管和納米線，存在類似的規(guī)則?？梢阅Ｐ蜕险J(rèn)為是由殼層構(gòu)成的，每個(gè)殼層中更精細(xì)的結(jié)構(gòu)稱為股，每一股是一條原子鏈，中心為1股包裹殼層為7股的表示為7-1結(jié)構(gòu)，再外殼層為11股的，表示為11-7-1結(jié)構(gòu)，等等，構(gòu)成最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這是一維納米結(jié)構(gòu)的魔數(shù)規(guī)則。對(duì)二維納米膜存在類似的缺陷熔化規(guī)則，即不容許存在很多缺陷，一旦超過臨界值，缺陷自發(fā)產(chǎn)生，完全破壞二維晶態(tài)結(jié)構(gòu)。上述這些低維結(jié)構(gòu)特征是完美定律的具體表述，進(jìn)步普遍表述理論是正在研究中的課題。
完美定律是我們討論涂層材料的出發(fā)點(diǎn)，因?yàn)榧{米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造過程中，方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)額高、成本低是最有競(jìng)爭(zhēng)力的。可以想象，制造成本很高的材料和器件能有市場(chǎng)，一定是不計(jì)成本的特殊需要，有政治背景或短期的社會(huì)需求。因此在我們探索納米材料制造時(shí)，首先考慮的應(yīng)是滿足完美定律的技術(shù)，如用甲烷電弧法制備納米金剛石粉技術(shù)[1]，電化學(xué)沉積法制備金屬納米線陣列技術(shù)[19]，以及電爐燒結(jié)法制造氧化物納米帶技術(shù)[20]等等。
3涂層納米材料將給我們帶來什么?
涂層納米材料是納米科技領(lǐng)域具有代表的材料，或是低維納米材料的有序堆積結(jié)構(gòu)，或者是低維納米材料填充的復(fù)合結(jié)構(gòu)。兩者都比傳統(tǒng)材料有驚人的結(jié)構(gòu)和特性。如新型高效光電池[21]、各向異性結(jié)構(gòu)材料[19]、新型面光源材料[22]等，這里舉例介紹基于熱電效應(yīng)的新型納米熱電變換材料。
熱電效應(yīng)器件的代表是熱電偶，即利用不同導(dǎo)體接觸的溫差電現(xiàn)象進(jìn)行溫度測(cè)量的器件。基于熱電效應(yīng)可以制成兩類器件：熱產(chǎn)生電和電產(chǎn)生溫差。前者可以用于制造焦電器件，即用熱直接發(fā)電，如將焦電材料涂于內(nèi)燃機(jī)缸表面，利用缸體溫度高于環(huán)境幾百度的溫差發(fā)電，將余熱變作電能回收。后者可以做成電致冷器件。這類的直接熱電變換器件具有無污染，沒有活動(dòng)部件，長(zhǎng)壽命，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，但塊體材料制成器件的效率低，限制了它的應(yīng)用。納米科技興起以后，人們探索利用納米晶或納米線結(jié)構(gòu)能否解決熱電效應(yīng)的效率問題。認(rèn)為用量子點(diǎn)超晶格材料有希望顯著提高熱電器件的效率，這是由于納米材料顯著的能級(jí)分裂，有利于載流子的共振輸運(yùn)和降低晶格熱傳導(dǎo)，從而提高了器件的效率。T.C.Harman等人[23]報(bào)告了量子點(diǎn)超晶格結(jié)構(gòu)的熱-電效應(yīng)器件，他們制備了PbSeTe／PbTe量子點(diǎn)超晶格(QDSL)結(jié)構(gòu)，用其制造了熱電器件(Thermo-electrics，TE)，圖2(a)是納米超晶格TE致冷器件的結(jié)構(gòu)和電路圖，(b)電流-溫度曲線。將TE超晶格材料，其寬11mm，長(zhǎng)5mm，厚0.104mm，n-型的TE片，一端置于熱槽，另一端置于冷槽，為了減小冷槽熱傳導(dǎo)而形成這同結(jié)接觸，用一根細(xì)金屬線與熱槽連接。當(dāng)如圖2(a)所示加電流源時(shí)，將致冷降溫。對(duì)于這種納米線超晶格結(jié)構(gòu)，由于量子限制效應(yīng)，發(fā)生間隔很大的能級(jí)分裂，從而得到很高的熱電轉(zhuǎn)換效率。圖2(b)是TE器件的電流-溫度曲線，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)標(biāo)明為熱與冷端溫差(T)與電流(I)關(guān)系，電流坐標(biāo)表示相應(yīng)通過器件的電流?！鰹闊岫藴囟萒h與電流I的關(guān)系，其溫度對(duì)于流過器件的電流不敏感。為冷端溫度Tc與電流I的關(guān)系，其溫度對(duì)于電流是敏感的。圖中A是測(cè)得的最大溫差，43.7K，B是塊體(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大溫差，30.8K。從圖中可以看出，在較大電流時(shí)，冷端溫度趨于飽和。采用這種致冷器件由室溫降至一般冰箱的冷凍溫度是可能的。
電熱效應(yīng)的逆過程的應(yīng)用就是焦電器件，即利用熱源與環(huán)境的溫差發(fā)電。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)、鍋爐、致冷器高溫?zé)岫说仍O(shè)備的熱壁，涂上超晶格納米結(jié)構(gòu)涂層，利用剩余熱能發(fā)電，將是人們利用納米材料和組裝技術(shù)研究的重要課題。
類似面致冷、取暖，面光源，面環(huán)境監(jiān)測(cè)等涂層功能材料，將給家電產(chǎn)業(yè)帶來革命性的影響，將會(huì)極大地改變?nèi)祟惖纳罘绞胶陀^念。
4含鐵碳納米管薄膜場(chǎng)發(fā)射
碳納米管陣列或含碳納米管涂層場(chǎng)發(fā)射被廣泛研究，以其為場(chǎng)發(fā)射陰極做成了平板顯示器。研究結(jié)果表明碳管的前端有較強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射能力，因此碳管涂層膜中多數(shù)碳管是平放在基底上的，場(chǎng)電子發(fā)射能力很差。我們制備了含有鐵(Fe)納米粒子的碳納米管，它的側(cè)向有更大的場(chǎng)發(fā)射能力，有利于用涂層法制造平板場(chǎng)發(fā)射陰極。圖3(a)是含鐵粒子碳納米的TEM像，碳管外形發(fā)生顯著改變。(b)是碳管場(chǎng)發(fā)射I-V特性曲線，I是CVD生長(zhǎng)的豎直排列碳納米管的場(chǎng)發(fā)射曲線，II是含鐵粒子碳納米管豎直陣列的場(chǎng)發(fā)射曲線，III是含粒子碳納米管躺在基底上的場(chǎng)發(fā)射曲線，有最強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射能力。根據(jù)此結(jié)果，將含鐵的碳納米管用作涂層場(chǎng)發(fā)射陰極，有利于研制平板顯示器。
5電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)
上面所講到的涂層納米功能材料和器件是當(dāng)今國際上研究的熱門課題，會(huì)很快取得重要成果，甚至有新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。當(dāng)我們?cè)谟懻撨@個(gè)納米科技中的重要方向時(shí)，不能不考慮更深層的理論問題和更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。這就涉及到物理學(xué)的重要理論問題，即電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系(electronstrongcorrelationsystem)與軟凝聚態(tài)物質(zhì)(softcondensationmatter)。
在量子力學(xué)出現(xiàn)之前，金屬材料電導(dǎo)的來源是個(gè)謎，20世紀(jì)初量子力學(xué)誕生后，解決了金屬導(dǎo)電問題。基于Bloch假設(shè)：晶體中原子的外層電子，適應(yīng)晶格周期調(diào)整它們的波長(zhǎng)，在整個(gè)晶體中傳播；電子-電子間沒有相互作用。這是量子力學(xué)的簡(jiǎn)化模型，沒有考慮電子間的相互作用，特別是在局域態(tài)電子的強(qiáng)相互作用。2003年又有人提出了金屬導(dǎo)電問題，Phillips和他的同事以“難以琢磨的Bose金屬”為題重新討論了金屬導(dǎo)電問題[24]。當(dāng)計(jì)入電子間的相互作用時(shí)，可能產(chǎn)生的多體態(tài)，超導(dǎo)和巨磁阻就是這種狀態(tài)。晶體中的缺陷破壞了完善導(dǎo)體，導(dǎo)致電子局域化。電子與核作用的等效結(jié)果表現(xiàn)為電子間的吸引作用，導(dǎo)致電荷載流子為Cooper對(duì)。但這個(gè)對(duì)的形成，不是超導(dǎo)的充分條件。當(dāng)所有Cooper對(duì)都成為單量子態(tài)時(shí)，才能觀察到超導(dǎo)性。這樣，對(duì)于費(fèi)米子由于包利(Paulii)不相容原則，不可能產(chǎn)生宏觀上的單量子態(tài)。Cooper對(duì)的旋轉(zhuǎn)半徑小于通常兩個(gè)電子相互作用的空間，成為Bose子。宏觀上呈現(xiàn)單量子態(tài)，Bose子的相干防止了局域量子化。在局域化電子范圍內(nèi)，超導(dǎo)性可能認(rèn)為是玻色-愛因斯坦凝聚，這個(gè)觀點(diǎn)現(xiàn)今被很多人接受。從20世紀(jì)初至今，對(duì)于基本粒子的量子統(tǒng)計(jì)有兩種，一是Fermi統(tǒng)計(jì)，遵從Paulii不相容原理，即每個(gè)能量量子態(tài)上只能容納自旋不同的2個(gè)電子，而Bose子則不受這個(gè)限制。在凝聚態(tài)物質(zhì)中有兩個(gè)基態(tài)：即共有化Bose子呈現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，局域化Bose子呈現(xiàn)絕緣態(tài)。然而，在幾個(gè)薄合金膜的實(shí)驗(yàn)中，觀察到金屬相，破壞了超導(dǎo)體和絕緣體之間直接轉(zhuǎn)換。經(jīng)分析認(rèn)為這是玻色金屬態(tài)，參與導(dǎo)電的是Bose子。推斷這個(gè)金屬相可能是渦流玻璃態(tài)，這個(gè)現(xiàn)象在銅氧化物超導(dǎo)體中得到了驗(yàn)證。
軟凝聚態(tài)物質(zhì)研究的對(duì)象是原子、分子間不僅存在短程作用力，而且存在長(zhǎng)程作用力，表觀上呈現(xiàn)的粘稠物質(zhì)形態(tài)，稱為軟凝聚態(tài)。至今，人類對(duì)于晶體和原子存在強(qiáng)相互作用的固體已經(jīng)知道得相當(dāng)透徹了，但對(duì)軟凝聚態(tài)的很多科學(xué)問題還沒有深入研究，21世紀(jì)以來，引起了科學(xué)家的極大興趣。軟凝聚態(tài)物質(zhì)包括流體、離子液體、復(fù)合流體、液晶、固體電解、離子導(dǎo)體、有機(jī)粘稠體、有機(jī)柔性材料、有機(jī)復(fù)合體，以及生物活體功能材料等。這其中的液晶由于在顯示器件上的很大市場(chǎng)需求，是被研究得相當(dāng)清楚的一種。其他軟凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和特性的科學(xué)問題和應(yīng)用前景是目前被關(guān)注的研究課題。這其中主要有：微流體閥和泵、納米模板、納米陣列透鏡、有機(jī)半導(dǎo)體、有機(jī)陶瓷、流體類導(dǎo)體、表面敏感材料、親水疏水表面、有機(jī)晶體、生物材料(人造骨和牙齒)、柔性集成器件，以及他們的復(fù)合，統(tǒng)稱為分子調(diào)控材料(materialsofmolecularmanipulation)。其主要特征是原子結(jié)構(gòu)的多變性和柔性，研究材料的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)和特性的測(cè)量、表征，追求特殊功能；理論上探討原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定體系，光、電、熱、機(jī)械特性，以及載流子及其輸運(yùn)。關(guān)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)，有些早已為人類所用，電解液、液晶等，但對(duì)其理論研究處于初期階段?？茖W(xué)的發(fā)展和應(yīng)用的需求促進(jìn)深入的理論研究，判斷體系穩(wěn)定存在的依據(jù)是自由能最小，體系自由能可表示為F=E-TS，其中S是熵。對(duì)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)體系，S是重要參量。其中更多的缺陷，原子、分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜行為，更多的電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)，不再是單粒子統(tǒng)計(jì)所能描述，需要研究粒子間存在相互作用的統(tǒng)計(jì)理論。多樣性是這個(gè)體系的突出特征，因此其理論涉及廣泛、復(fù)雜問題。
物理學(xué)是探索物態(tài)結(jié)構(gòu)與特性的基礎(chǔ)學(xué)科，是認(rèn)識(shí)自然和發(fā)展科技的基礎(chǔ)，其中以原子間有較強(qiáng)作用的稠密物質(zhì)體系為主要研究對(duì)象的凝聚態(tài)物理近些年有了迅速進(jìn)展，研究范圍不斷擴(kuò)大，從固體結(jié)構(gòu)、相變、光電磁特性擴(kuò)展到液晶、復(fù)雜流體、聚合物和生物體結(jié)構(gòu)等。幾乎每一二十年就有新物質(zhì)狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)了人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)和對(duì)其規(guī)律把握能力，推動(dòng)了科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。21世紀(jì)仍有一些老的科學(xué)問題需要深入研究，一些新科學(xué)問題已提到人們的面前。特別是低維量子限域體系和極端條件下的基本物理問題。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的介觀物理，后來發(fā)展成為納米科技所涉及的學(xué)科領(lǐng)域。與宏觀體系和原子體系相比，低維量子限域體系，還有很多物理問題有待解決，人們熟悉的宏觀體系得到的規(guī)則和結(jié)論有些不再有效，適用于低維量子限域體系的處理方法和理論需要探索，特別是將涉及到多層次多系統(tǒng)問題的描述和表征，將會(huì)有更多的新現(xiàn)象、新效應(yīng)、新規(guī)律被發(fā)現(xiàn)。在納米尺度，研究原子、分子組裝、測(cè)量、表征，涉及有機(jī)材料、無機(jī)／有機(jī)復(fù)合材料和生物材料，這將大大的擴(kuò)展了物理學(xué)研究的范圍和深度。涉及的重大科學(xué)前沿問題和重點(diǎn)發(fā)展方向有①強(qiáng)關(guān)聯(lián)和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，及其他新奇特性凝聚態(tài)物質(zhì)；②低維量子限域體系的結(jié)構(gòu)和量子特性，包括納米尺度功能材料和器件結(jié)構(gòu)和特性；③粒子物理，描述物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和基本相互作用的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型和有關(guān)問題，以及復(fù)雜系統(tǒng)物理；④極端條件下的物理問題，探索高能過程、核結(jié)構(gòu)、等離子體、新物理現(xiàn)象和核物質(zhì)新形態(tài)等；⑤生命活動(dòng)中的物理問題，物理學(xué)的基本規(guī)律、概念、技術(shù)引入生命科學(xué)中，研究生物大分子體系特征、DNA、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能等，其研究關(guān)鍵將在于定量化和系統(tǒng)性，必然是多學(xué)科的交叉發(fā)展，成為未來科學(xué)的重要領(lǐng)域。
6結(jié)論
本文討論了納米線涂層的結(jié)構(gòu)和特性，重點(diǎn)是納米線的復(fù)合涂層和其電學(xué)特性、光電特性。其中包括制造技術(shù)新觀念，納米材料的完美定律，納米涂層的熱-電效應(yīng)，碳納米管的側(cè)向場(chǎng)發(fā)射，以及電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，展示了涂層科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展前景。
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功能材料是指具有優(yōu)異的物理、化學(xué)、生物、光電性質(zhì)并能在其之間相互轉(zhuǎn)化的材料。根據(jù)材料的功能分類，功能材料包括電子材料、磁性材料、光學(xué)材料、生物材料、各種功能轉(zhuǎn)換材料等，涵蓋電子學(xué)、光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)域，是一門多學(xué)科交叉融合的學(xué)科。目前，高校的材料科學(xué)與工程專業(yè)基本都開設(shè)功能材料學(xué)及相關(guān)的專業(yè)課程。功能材料學(xué)涵蓋面廣、信息量大，但是一般課程的教學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)較少，所以多數(shù)高校都是選取幾類功能材料作為教學(xué)內(nèi)容。例如華中科技大學(xué)開設(shè)的《先進(jìn)功能材料》課程主要介紹光功能材料、電功能材料、磁功能材料和能源材料。本校的《功能材料學(xué)》課程實(shí)施全英語教學(xué)，雖然學(xué)生在前期已學(xué)習(xí)了全英語授課的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《現(xiàn)代材料分析方法》、《材料結(jié)構(gòu)與性能》等專業(yè)基礎(chǔ)課，能夠較好適應(yīng)全英語授課的節(jié)奏和方式，但是很多學(xué)生以英語思維方式理解和掌握專業(yè)知識(shí)仍然面臨困難和挑戰(zhàn)，所以在教學(xué)時(shí)數(shù)有限的情況下，教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化至關(guān)重要。
1.為實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)與國外接軌，同時(shí)結(jié)合功能材料領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r和本校材料學(xué)院以能源、環(huán)境、生物材料為主的研究特色，本課程教學(xué)中選用了DeborahD.L.Chung主編的原版英文教材《FunctionalMaterials：Electrical，Dielectric，Electromagnetic，OpticalandMag-neticApplications》作為主要參考教材，同時(shí)補(bǔ)充BuddyD.Ratner等人編寫的原版英文教材《BiomaterialSci-ence：AnIntroductiontoMaterialsinMedicine》作為生物功能材料的參考教材，并將發(fā)表的經(jīng)典論文與最新研究成果等作為補(bǔ)充教材。
2.由于本課程的學(xué)生已學(xué)習(xí)了大量的材料學(xué)基礎(chǔ)理論課程，所以教學(xué)內(nèi)容以功能材料的應(yīng)用為主，兼顧理論知識(shí)的鞏固。以材料設(shè)計(jì)中的“結(jié)構(gòu)－性能－應(yīng)用”基本思路為主線，在介紹某種功能材料的結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，著重講授功能材料的性能與應(yīng)用之間的相互關(guān)系，突出實(shí)際應(yīng)用案例。這樣，課程教學(xué)內(nèi)容既保證學(xué)生可以鞏固功能材料學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，又引導(dǎo)學(xué)生將基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，提高解決實(shí)際問題的能力。
3.為了教學(xué)內(nèi)容能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生把握功能材料領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，本課程以專題形式只在壓電材料、磁性材料、光電材料、電池能源材料、生物材料等范圍內(nèi)選擇幾種經(jīng)典的和最新發(fā)展的功能材料及其制備新技術(shù)作為講授內(nèi)容，同時(shí)引入新材料、新技術(shù)等方面的課堂討論內(nèi)容。例如在講授太陽能電池材料及新技術(shù)時(shí)，除了介紹太陽能電池的工作原理、目前研究的太陽能電池材料外，結(jié)合本院開展太陽能電池材料研究的老師的科研成果，課堂討論太陽能電池材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。
二、多元化教學(xué)方法與手段的運(yùn)用
全英語教學(xué)是指用英語全程授課，讓學(xué)生在全英語環(huán)境中學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，這對(duì)學(xué)生提出了更高要求。復(fù)旦大學(xué)蔡基剛教授研究認(rèn)為，具有大學(xué)英語四級(jí)水平以上的學(xué)生，具備上全英語課程的能力，關(guān)鍵在于堅(jiān)持和信心[4]。目前，本專業(yè)學(xué)生在上海市及全國范圍內(nèi)均為一本招生，英語整體水平較高，而且學(xué)生在前期已經(jīng)學(xué)習(xí)了多門全英語授課的專業(yè)基礎(chǔ)課。但是，部分學(xué)生仍然對(duì)全英語課程產(chǎn)生畏難情緒。因此，在全英語教學(xué)中，如何提高學(xué)生對(duì)課程的興趣以幫助學(xué)生克服畏難情趣，是影響教學(xué)效果的重要因素。在近幾年的全英語教學(xué)實(shí)踐中，我們對(duì)多種教學(xué)方法和手段進(jìn)行了融合運(yùn)用。
1.多媒體教學(xué)，精心準(zhǔn)備課件及教學(xué)細(xì)節(jié)。在課前精心組織教學(xué)內(nèi)容，注重最新研究成果和經(jīng)典功能材料的實(shí)際應(yīng)用案例，力求課程內(nèi)容的前沿性、實(shí)用性和趣味性。多媒體課件盡量通過圖片、表格、動(dòng)畫以及視頻等資料，以直觀的方式體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，避免在幻燈片上出現(xiàn)大段文字，以此吸引學(xué)生的注意力，幫助其克服語言障礙。通過講授過程中放慢語速或者重點(diǎn)內(nèi)容重復(fù)多次的方式，爭(zhēng)取絕大多數(shù)同學(xué)在課堂上能夠聽懂、理解，并且設(shè)置提問環(huán)節(jié)以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。
2.將研究和探索的氛圍帶到課程教學(xué)中。本課程的教學(xué)內(nèi)容結(jié)合了學(xué)院的研究特色，教學(xué)團(tuán)隊(duì)由多名從事不同功能材料研究的科研一線教師組成，分別在其擅長(zhǎng)的研究領(lǐng)域講授教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)將各自的科研成果引入教學(xué)，豐富教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合起來。增加教師本人的科研成果展示、科研故事等內(nèi)容，使課程充滿研究和探索的氣氛，激發(fā)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容和功能材料研究的興趣。
3.開展當(dāng)前研究熱點(diǎn)和最新研究成果的課堂討論。通常學(xué)生對(duì)研究熱點(diǎn)和最新研究成果都比較感興趣。例如在講授目前非常熱門的石墨烯材料時(shí)，教師提前給學(xué)生布置討論題目：石墨烯材料具有非常優(yōu)異的電導(dǎo)、機(jī)械強(qiáng)度、韌性等性能，那么這類材料的應(yīng)用領(lǐng)域在哪里？在課堂上，教師在講授完石墨烯材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系后，在輕松的氛圍下開始課堂討論。這樣的教學(xué)方式不僅有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與的積極性，而且可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和分析判斷問題的能力以及交流、討論、合作的熱情和能力。
4.注重學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后知識(shí)鞏固。全英語教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生的課前預(yù)習(xí)對(duì)提高課堂教學(xué)效果非常重要。為了讓學(xué)生的課前預(yù)習(xí)有的放矢，教師在課程開始前將課件放在課程網(wǎng)站上，讓學(xué)生根據(jù)課程進(jìn)度表提前下載課件并配合英語參考教材預(yù)習(xí)，避免了英語參考教材信息量大、學(xué)生預(yù)習(xí)無從下手的情況。通過預(yù)習(xí)，學(xué)生可以熟悉課堂的教學(xué)內(nèi)容以及專業(yè)詞匯，盡量避免因?yàn)檎n程內(nèi)容和詞匯生疏帶來對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解困難，有助于學(xué)生跟上教師授課節(jié)奏，提高課堂教學(xué)效果。而對(duì)學(xué)生課前預(yù)習(xí)要求的檢查和督促則通過教師課堂隨機(jī)測(cè)驗(yàn)、點(diǎn)名提問等方式進(jìn)行，并且將結(jié)果計(jì)入平時(shí)成績(jī)。另外，為了進(jìn)一步鞏固課堂所學(xué)知識(shí)，每個(gè)專題授課結(jié)束后都會(huì)通過布置作業(yè)來引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行回顧。對(duì)學(xué)生課后作業(yè)完成情況的檢查則通過作業(yè)批改、在課堂上問答的互動(dòng)方式進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)解答定期上傳至課程網(wǎng)站，以便學(xué)生加深對(duì)課程內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。同時(shí)，本課程還設(shè)置課后輔導(dǎo)答疑環(huán)節(jié)，學(xué)生在每周的固定時(shí)間可到教師辦公室接受答疑輔導(dǎo)。
三、課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系的建立
關(guān)鍵詞：材料檢測(cè)；節(jié)能材料；建筑施工
中圖分類號(hào)：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：2306-1499（2013）03-（頁碼）-頁數(shù)
1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體、屋面、地面工程
當(dāng)前，浙江大部分地區(qū)采取外墻外保溫方式對(duì)建筑物進(jìn)行節(jié)能保溫，該方式具有保護(hù)主體結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)建筑物使用壽命、防止“熱橋”和“結(jié)露掛霜”現(xiàn)象，不占室內(nèi)空間、增大使用面積等優(yōu)點(diǎn)。通過統(tǒng)計(jì)檢測(cè)工作中的檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際節(jié)能工程中，無論是采用定型產(chǎn)品、成套或非成套技術(shù)，95%以上建筑物的節(jié)能工程在整體熱導(dǎo)率、密度、強(qiáng)度等方面均能達(dá)到規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)的要求，能夠有效保證節(jié)能工程的施工質(zhì)量。但在檢測(cè)工作過程中發(fā)現(xiàn)，仍然存在以下問題。
1.1保溫材料阻燃性
保溫材料的燃燒性能、氧指數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)不合格率較高，這給建筑物的防火性能帶來了極大的隱患，近年來由此引起的火災(zāi)次數(shù)也呈現(xiàn)逐步增高趨勢(shì)，保溫材料的阻燃性有待進(jìn)一步提高。同時(shí)，要提高建筑物的防火性，單純提高保溫材料的阻燃性效果并不明顯，還需從優(yōu)化保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、施工工藝，開發(fā)研制新型耐火保溫材料等多方面著手，從而提高建筑物防火性能。
1.2保溫材料吸水量
大部分地區(qū)對(duì)保溫材料的強(qiáng)制檢測(cè)都忽略了保溫材料吸水量的問題。由于保溫材料尤其是膠粉聚苯顆粒保溫漿料相對(duì)其他密實(shí)墻體材料吸水量要大，對(duì)于冬季易結(jié)冰的北方地區(qū)來說，保溫材料的凍脹極易引發(fā)或直接造成系統(tǒng)開裂，因此在施工過程中應(yīng)加以注意。
1.3檢測(cè)工作中遇到的問題
在檢測(cè)工作中也遇到了一些難于檢測(cè)和不便檢測(cè)的項(xiàng)目：包括現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)和保溫漿料的同條件試樣兩方面。在保溫板材與基層粘結(jié)強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)中，特別要注意剔除由于粘結(jié)面積不足造成的異常數(shù)據(jù)。同時(shí)，拉拔試驗(yàn)中，部分試樣的破壞部位出現(xiàn)在粘結(jié)面上而非保溫板材內(nèi)，需重新試驗(yàn)，給檢測(cè)工作帶來不便。對(duì)于采用保溫漿料做保溫層的工程，要求制作同條件試件，檢測(cè)其熱導(dǎo)率、強(qiáng)度及密度。但在實(shí)際檢測(cè)過程中，發(fā)現(xiàn)測(cè)試時(shí)間過長(zhǎng)，尤其是保溫漿料強(qiáng)度的測(cè)試需5—6d，同時(shí)《規(guī)范》中也未指明對(duì)檢測(cè)結(jié)果不合格的處理意見—應(yīng)復(fù)檢、拆除、還是修補(bǔ)，影響了檢測(cè)工作的時(shí)效性，并對(duì)處理不合格材料在實(shí)際操作上造成了一定的困難。
2.外窗工程
外窗是影響建筑能耗的主要因素之一，尤其是門窗的單體面積日趨大型化和墻體化，導(dǎo)致其空氣滲漏問題日益突出，門窗的節(jié)能性對(duì)建筑發(fā)展以及能源的有效利用顯現(xiàn)出舉足輕重的作用。目前我國住宅多采用帶隔熱條的鋁塑復(fù)合窗，在對(duì)其物理性能和保溫性能的檢測(cè)過程中也發(fā)現(xiàn)了如下問題。
2.1試驗(yàn)室檢測(cè)
外窗進(jìn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)的參數(shù)包括氣密性、水密性、抗風(fēng)壓及熱導(dǎo)率四項(xiàng)，通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，送檢的外窗普遍能夠滿足規(guī)范的要求，僅有5%左右的外窗氣密性、熱導(dǎo)率不達(dá)標(biāo)。造成這些外窗氣密性不達(dá)標(biāo)的原因大多集中在窗框與窗扇結(jié)合不嚴(yán)密，或窗扇密封條安裝不合格方面；而造成門窗熱導(dǎo)率不合格的原因則集中在框扇隔熱設(shè)計(jì)不合理和中空玻璃熱導(dǎo)率較大兩方面。
2.2現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)
外窗現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的參數(shù)為氣密性、水密性兩項(xiàng)，通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)比試驗(yàn)室復(fù)驗(yàn)檢測(cè)不合格率高出15%。通過現(xiàn)場(chǎng)檢查和了解發(fā)現(xiàn)，空氣滲漏主要現(xiàn)象是門窗框與四周的墻體連接處滲漏和推拉窗滑槽構(gòu)造設(shè)計(jì)不合理，空氣滲漏嚴(yán)重。造成這種現(xiàn)象的原因主要是門窗框與墻體間注膠不足、有縫隙，門窗工藝不合格，窗框與窗扇之間結(jié)合不嚴(yán)，窗扇密封條安裝不合格幾方面，也不排除部分工程存在弄虛作假現(xiàn)象。因此，一方面要改進(jìn)施工工藝，另一方面要嚴(yán)格監(jiān)控施工過程，以提高外窗氣密性。
2.3外窗用中空玻璃
中空玻璃檢測(cè)參數(shù)為可見光透（反）射比、遮陽系數(shù)、中空玻璃露點(diǎn)。在檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，中空玻璃露點(diǎn)的不合格率較高，主要原因集中在中空玻璃密封性不好、內(nèi)部不干燥，因此還需加強(qiáng)中空玻璃制造工藝和密封性。同時(shí)也有小部分玻璃遮陽系數(shù)雖達(dá)到要求，但因?yàn)槠涞洼椛淠べ|(zhì)量較差，造成可見光透射比較低，影響了室內(nèi)采光效果。
隨著建筑節(jié)能工作的進(jìn)一步開展，以及人們對(duì)居住舒適性要求的不斷提高，越來越多的建筑物開始采用遮陽設(shè)施進(jìn)行隔熱，遮陽設(shè)計(jì)得到了進(jìn)一步發(fā)展和完善，從簡(jiǎn)單遮陽板到統(tǒng)一設(shè)計(jì)安裝的內(nèi)外綜合可調(diào)遮陽裝置，遮陽設(shè)施的應(yīng)用開始發(fā)展起來。但這些遮陽設(shè)施的安全性、耐久性、美觀舒適性以及所附屬的電力驅(qū)動(dòng)裝置的安全性，只有通過標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)，人們才能放心使用。因此急需出臺(tái)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)等：建筑節(jié)能工程施工與檢測(cè)應(yīng)注意的問題規(guī)范來控制遮陽產(chǎn)品的質(zhì)量問題。
3.系統(tǒng)節(jié)能性能檢測(cè)
采暖、通風(fēng)與空調(diào)、配電與照明工程的能耗在建筑物總耗能中占很大比重，這些工程的設(shè)計(jì)是否合理、安裝完成后是否能正常運(yùn)行以及運(yùn)行的效果如何，直接影響建筑物的能耗，因此系統(tǒng)節(jié)能性能的檢測(cè)至關(guān)重要。在檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，盡管《規(guī)范》在可操作性方面下了很大的工夫，但由于系統(tǒng)檢測(cè)的龐雜，運(yùn)行管理單位以及熱用戶的配合等問題，實(shí)際的系統(tǒng)節(jié)能檢測(cè)仍存在諸多困難和問題。
3.1室內(nèi)溫度檢測(cè)
溫度檢測(cè)需在冬季和夏季分別進(jìn)行，耗時(shí)較長(zhǎng)，尤其在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)
施之后，室內(nèi)溫度測(cè)試時(shí)間需整個(gè)采暖期，操作不方便。同時(shí)規(guī)范中對(duì)居住建筑的測(cè)試要求是每戶都要測(cè)試，工作量大，遇到已入住的居住建筑尤其困難，在檢測(cè)過程中經(jīng)常遇到不配合的住戶，往往一棟居住建筑需要往返現(xiàn)場(chǎng)幾次，需多方協(xié)調(diào)才能測(cè)試完畢，檢測(cè)實(shí)施較困難。
3.2采暖系統(tǒng)室外管網(wǎng)水力平衡度、補(bǔ)水率、熱輸送效率檢測(cè)
檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，很多居住建筑的水力平衡度、補(bǔ)水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值或規(guī)范的要求值。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的熱力管的水流量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值或遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，水力失衡嚴(yán)重，表現(xiàn)在室內(nèi)溫度上就是有的住戶室內(nèi)溫度超過25℃，而同一棟建筑的另一住戶室內(nèi)溫度卻僅為11℃。造成水力失衡的原因是多方面的，其主要原因是供熱的循環(huán)水量，它不是以系統(tǒng)中所設(shè)計(jì)的每一棟樓的設(shè)計(jì)供熱量所需的設(shè)計(jì)流量值平均分配，實(shí)際情況是近處樓區(qū)大流量，遠(yuǎn)處樓區(qū)循環(huán)流量不足，流量分配不均勻，造成在同一熱網(wǎng)采暖區(qū)域中，“遠(yuǎn)處末端冷，近處超溫過熱”的水力失衡現(xiàn)象。同時(shí)由于采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝的不合理，流量和壓力的分配無法做到合理有效，也是造成供暖水力失衡的原因之一。
在檢測(cè)過程中還發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)的補(bǔ)水率大部分在2%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范中0.5%～1%的要求，有的工程提供的補(bǔ)水率甚至超過了5%，因此優(yōu)化采暖方式、提高采暖工程施工質(zhì)量和運(yùn)行管理水平至關(guān)重要。
事實(shí)上，采暖系統(tǒng)安裝完成后，其運(yùn)行調(diào)試至關(guān)重要，系統(tǒng)檢測(cè)過程發(fā)現(xiàn)的問題，往往并非系統(tǒng)設(shè)計(jì)或設(shè)備本身有問題，而是由于系統(tǒng)運(yùn)行不正常造成的。未進(jìn)行良好運(yùn)行調(diào)試的系統(tǒng)，往往需多次往返現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行重復(fù)測(cè)試，耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力物力。另外還需注意的是整個(gè)供暖系統(tǒng)在運(yùn)行穩(wěn)定后，各項(xiàng)參數(shù)的檢測(cè)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，測(cè)得同一時(shí)間內(nèi)的室內(nèi)溫度與流量可互相印證，有利于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題。而檢測(cè)操作中遇到的主要問題是：有的熱力入口的有效直管段太短，超聲波流量計(jì)無法安裝；有的熱力入口老舊，熱力井內(nèi)有積水、淤泥等雜物影響檢測(cè)。因此在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中還需靈活變通，尋找適宜的檢測(cè)部位。
關(guān)鍵詞：相變；保溫材料；建筑；節(jié)能；工程
一、前言
在建筑施工過程中隨著新工藝和新技術(shù)的不斷發(fā)展，保溫材料在建筑中的應(yīng)用也越加的廣泛，在建筑施工過程中相變保溫材料作為一種新的保溫材料正在被廣泛的使用。
二、保溫材料特點(diǎn)
1、真空隔熱板。在以往建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中，所用的保溫材料，其厚度相對(duì)比較大，易減少層和層之間的距離，出現(xiàn)窗洞不斷加深等各種問題，為有效地解決這些問題，出現(xiàn)了一種新的保溫材料，即真空隔熱板，該材料自身較薄，同時(shí)所排放的CO量也較小，在其外表面裹有相應(yīng)的紙質(zhì)與金屬外殼，在殼間形成真空，且填充了纖維、壓縮硅酸鹽與泡沫塑料等，其中所填充的這種纖維為多孔。真空隔熱板作為一種高效且新型的材料，其應(yīng)用前景非常廣泛。
2、復(fù)合型硅酸巖保溫材料。該材料含有硅酸鹽、鋁以及鎂等物質(zhì)，是一種非金屬的礦物基料，通過添加相應(yīng)的輔助原料與化學(xué)添加劑，借助于新技術(shù)以及新工藝的應(yīng)用制造而成?？v觀我國當(dāng)前建筑材料市場(chǎng)，這種材料是當(dāng)前最為理想的一種保溫材料，其導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較低、用料厚度也比較少且熱損也比較小，具有無毒特性，不會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，屬于一種高效保溫且輕質(zhì)性的材料。除此之外，相對(duì)于其他類型的保溫材料而言，該材料還具有無粉塵與無刺激等特點(diǎn)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行任意地裁剪，便于施工等。
三、外墻保溫特點(diǎn)
不同的建筑在節(jié)能上的要求不同，根據(jù)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)在施工時(shí)將保溫材料同墻體固定復(fù)合，通過該種方式降低建筑墻體的導(dǎo)熱系數(shù)，達(dá)到隔熱的目的，使得建筑具有更好的保溫能力。保溫材料大多為導(dǎo)熱系數(shù)較低的塊材或者松散材料，可以通過直接粘附于墻上的辦法進(jìn)行安裝，也可以將材料同外裝飾一齊掛在墻面上。外墻保溫分為三種：外保溫、夾心保溫以及內(nèi)保溫，就保溫效果而言，外保溫效果最佳。以下就外保溫特點(diǎn)展開敘述：
1、外保溫能夠消除熱橋效應(yīng)。
2、建筑采用外保溫的形式后，能夠使得室內(nèi)貯存更多熱量，這是由于保溫材料內(nèi)部實(shí)體墻熱容較大，因而可以達(dá)到保溫的目的。
3、對(duì)外保溫加強(qiáng)后，以室內(nèi)熱環(huán)境保持為前提對(duì)室溫做適當(dāng)?shù)慕档?，不但能夠保證室內(nèi)環(huán)境溫度的適宜，同時(shí)還能夠降低能耗，以此節(jié)約能源減少采暖負(fù)荷。
4、由于墻體外添加了外保溫材料，因此建筑內(nèi)部的主體墻溫度會(huì)相對(duì)較高，從而濕度相對(duì)較低。由于保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小因此主體墻熱應(yīng)力減小，因而裂縫、變形以及破損等主體墻的病害出現(xiàn)幾率就會(huì)相對(duì)降低。
5、外墻保溫優(yōu)點(diǎn)概述：
（1）外墻保溫從技術(shù)結(jié)構(gòu)上分析能夠減少外界環(huán)境（降水、紫外線、溫度等）對(duì)主體結(jié)構(gòu)造成的不良影響。
（2）擴(kuò)大使用空間。由于外墻保溫材料設(shè)置在外部，因此會(huì)節(jié)約內(nèi)部空間。
（3）在舊房改造中能夠發(fā)巨大的優(yōu)勢(shì)，且不會(huì)干擾人們的正常生活。
四、相變保溫材料在建筑工程節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用
1、相變保溫材料在建筑工程中的應(yīng)用特點(diǎn)
在建筑工程的施工建設(shè)中，采用相變保溫材料能夠大大提升工程的施工效率、促進(jìn)工作進(jìn)度和增加工程效益，這也給我國的可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)和諧社會(huì)提供了新的途徑，同時(shí)這也是可持續(xù)發(fā)展觀念和建設(shè)和諧社會(huì)主義目標(biāo)的主要途徑。變形保溫材料在建筑工程中的主要特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。
（1）新型保溫材料
一些性能良好的節(jié)能保溫材料對(duì)于建筑的保溫起到了很好的作用，這也讓現(xiàn)代建筑實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的節(jié)能目標(biāo)。且在國外，一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在建筑節(jié)能保溫材料方面取得了突破性的成果。
（2）紅外熱反射技術(shù)
紅外熱反射技術(shù)是最近新興保溫技術(shù)，它的工作原理是通過在建筑物的內(nèi)部或者外表以及護(hù)結(jié)構(gòu)的空氣間層中通過采用高純度的鋁箔或者其他的一些高效熱反射材料，將絕大部分的紅外線反射回去，從而達(dá)到隔絕建筑物內(nèi)部熱量的散失、提高居住環(huán)境的舒適程度的目的。
2、配制漿料
保溫漿料需要專業(yè)人員來配制，這樣才不會(huì)出現(xiàn)攪拌不勻而出現(xiàn)保溫效果失常的情況。
3、抹底層相變節(jié)能材料
保溫層應(yīng)當(dāng)分成三次涂抹，且每一次的厚度應(yīng)當(dāng)控制在10～12mm左右。每次涂抹的間隔時(shí)間也不能太短，這樣才能夠保證涂抹層的穩(wěn)定性。
五、相變材料與隔熱材料的具體應(yīng)用
節(jié)能環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，促使人們對(duì)房屋建筑質(zhì)量在節(jié)能環(huán)保方面的要求有所提高，建筑市場(chǎng)對(duì)保溫隔熱型環(huán)保材料的應(yīng)用也變得更加重視。隨著深入探索與實(shí)踐，隔熱保溫材料在墻體中的應(yīng)用理論和技術(shù)日益完善和成熟。外墻保溫材料的應(yīng)用主要分為三類：內(nèi)保溫、外保溫以及空夾心復(fù)合型墻體保溫。外墻保溫材料的應(yīng)用使得建筑節(jié)能環(huán)保效果有了大幅度的提高。由于保溫隔熱材料自身導(dǎo)熱系數(shù)低、構(gòu)成材質(zhì)強(qiáng)，熱穩(wěn)定性極佳，同時(shí)耐火、耐氣候性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此較之一般材料，具有非常顯著的優(yōu)越性。特別是保溫隔熱材料具備良好的抗壓性、耐火性，極其適合現(xiàn)代建筑的實(shí)際需求。目前市場(chǎng)中還有一些玻璃材料，具有非常良好的保溫效果，而且種類日益繁多，比如吸熱玻璃、調(diào)光玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃等，在實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能、降低污染的同時(shí)，還能充分滿足人們的個(gè)性化需求，因此在現(xiàn)代建筑中可以廣泛利用。
基于標(biāo)準(zhǔn)房間熱過程模擬的非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，并采用專用氣象數(shù)據(jù)對(duì)相變材料的兩種不同應(yīng)以北京的建筑為例，就外墻的保溫節(jié)能工程進(jìn)行闡述。
對(duì)于被動(dòng)式建筑，可充分利用白天太陽能和夜間冷風(fēng)自然資源，將相變材料應(yīng)用于被動(dòng)式建筑中，在夏天材料可吸收室內(nèi)多余熱溫，進(jìn)而降低室內(nèi)溫度波動(dòng)幅度，可蓄存夜間冷風(fēng)量，使室內(nèi)始終保持較好的舒適度。通過對(duì)北京地區(qū)建筑有外保溫和無外保溫、內(nèi)墻為相變墻體和普通墻體的夏季室內(nèi)溫度變化情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)內(nèi)墻采用相變墻體且墻體熔點(diǎn)合適時(shí)，被動(dòng)式建筑房間的溫度在整個(gè)夏季都會(huì)滿足舒適度要求，而應(yīng)用隔熱材料則不利于夜間散熱，其降低室溫的效果不明顯，在某種情況下甚至?xí)霈F(xiàn)室外溫度較低但室內(nèi)溫度卻較高的情況。通過對(duì)冬季有外保溫和無外保溫、內(nèi)墻為相變墻體和普通墻體的室內(nèi)溫度逐時(shí)變化情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被動(dòng)式建筑采用的內(nèi)墻為相變墻體時(shí)對(duì)室內(nèi)溫度的影響較小，只有在室溫接近墻體熔點(diǎn)時(shí)才會(huì)發(fā)生相變，相變材料作用無法得到有效發(fā)揮，而隔熱材料卻具有良好的保溫效果。綜合考慮冬季、夏季外保溫和相變墻體對(duì)被動(dòng)式建筑室內(nèi)溫度的影響時(shí)，無法選擇較為合適熔點(diǎn)的相變墻體同時(shí)滿足北京地區(qū)建筑對(duì)冬夏兩季舒適度的要求，雖然外保溫在夏季無法發(fā)揮作用，但是在冬季具有良好的保溫效果，所以采用隔熱材料來提高被動(dòng)式建筑舒適度更為合理。
對(duì)于相變材料與隔熱材料在主動(dòng)式建筑中的應(yīng)用則可通過空調(diào)、采暖運(yùn)行過程中的耗電量來對(duì)兩者應(yīng)用效果進(jìn)行比較分析。主動(dòng)式建筑在冬季采暖期間，采用相變蓄能式電加熱地板采暖系統(tǒng)，白天耗電量較低，只是普通房間的20%左右，這有利于緩解白天供電緊張的情況，同時(shí)也可大大節(jié)約采暖費(fèi)，而采用隔熱材料時(shí)不僅耗電量低，采暖費(fèi)的節(jié)約率也更高。在夏季，主動(dòng)式建筑北墻采用相變墻體時(shí)，其單位面積空調(diào)冷耗量最小，相較于普通房間要低約16%，而在墻體內(nèi)設(shè)置保溫層或是添加相變材料空調(diào)降耗效果并不明顯。雖然夏季使用相變墻體能夠降低冷耗量，但是針對(duì)北京地區(qū)氣象條件，其冬季采暖比重更高，由此可以推斷，若綜合考慮全年空調(diào)采暖耗量，選擇外保溫比較合適。
六、結(jié)束語
在建筑設(shè)計(jì)施工過程中我們要不斷的提高節(jié)能意識(shí)，在建筑施工中應(yīng)用新工藝和新技術(shù)來提高節(jié)能效果。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：建筑外墻；保溫；節(jié)能；材料；施工技術(shù)
1 引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對(duì)于住房的消費(fèi)需求，也在快速增長(zhǎng)，據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，我國當(dāng)前的房屋建設(shè)規(guī)?？胺Q世界第一。目前，全國房屋數(shù)量有400億m2左右，僅去年一年房屋竣工面積是19.7億m2，這幾年差不多都接近這個(gè)數(shù)字。而據(jù)預(yù)測(cè)，到2010年我國房屋總建筑面積將達(dá)到519億m2，其中城市171億m2。然而截止到去年，我國節(jié)能建筑的總面積還只有2.3億m2，在每年的房屋竣工面積當(dāng)中節(jié)能建筑只占3%左右，也就是說有97%屬于高耗能建筑，我國是人均資源短缺的國家，能源緊缺是制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要矛盾。因此，建筑節(jié)能就成為緩解我國能源緊缺矛盾，改善人民生活質(zhì)量，減輕環(huán)境污染，實(shí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵一環(huán)，推廣建筑節(jié)能將是我國發(fā)展住宅建設(shè)的一項(xiàng)長(zhǎng)期國策。目前，外墻保溫技術(shù)已日益成熟，主要有內(nèi)保溫，外保溫，內(nèi)外混合保溫，夾心保溫等方法，下面就這幾種方法進(jìn)行論述。
2外墻內(nèi)保溫技術(shù)分析
外墻內(nèi)保溫就是在外墻的內(nèi)側(cè)使用苯板，保溫砂漿等保溫材料，從而使建筑達(dá)到保溫節(jié)能作用的施工方法。該施工方法具有施工方便，對(duì)建筑外墻垂直度要求不高，施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)。在2001年外墻保溫施工中約有90%以上的工程應(yīng)用內(nèi)保溫技術(shù)。然而，外墻內(nèi)保溫所帶來的質(zhì)量問題也隨之而來。外墻內(nèi)保溫的一個(gè)明顯的缺陷就是結(jié)構(gòu)冷（熱）橋的存在使局部溫差過大導(dǎo)致產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。
另外，在冬季采暖，夏季制冷的建筑中，室內(nèi)溫度隨晝夜和季節(jié)的變化幅度通常大約（10℃左右），這種溫度變化引起建筑內(nèi)墻和樓板線性變形和體積變化也不大。但是，外墻和屋面受室外溫度和太陽輻射熱的作用而引起的溫度變化幅度較大。當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，外墻收縮的幅度比內(nèi)保溫?zé)狍w系的速度快；當(dāng)室外溫度高于室內(nèi)氣溫時(shí)，外墻膨脹的速度高于內(nèi)保溫隔熱體系。這種反復(fù)形變使內(nèi)保溫隔熱體系始終處于一種不穩(wěn)定的墻體基礎(chǔ)上，在這種形變應(yīng)力反復(fù)作用下，不僅使外墻易遭受溫差應(yīng)力的破壞，也易造成內(nèi)保溫隔熱體系的空鼓開裂。內(nèi)保溫影響居民的二次裝修，內(nèi)墻懸掛和固定物件也容易破壞內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)。內(nèi)保溫在技術(shù)上的不合理性決定了其必然要被其它保溫方法所替代
3內(nèi)外混合保溫技術(shù)分析
內(nèi)外混合保溫，是在施工中外保溫施工操作方便的部位采用外保溫，外保溫施工操作不方便的部位做內(nèi)保溫，從而對(duì)建筑的保溫的施工方法。從施工操作看上，混合保溫可以提高施工速度，對(duì)外墻內(nèi)保溫不能保護(hù)到的內(nèi)墻，板同外墻交接處的冷（熱）橋部分進(jìn)行有效的保護(hù)，從而使建筑處于保溫中。然而，混合保溫對(duì)建筑結(jié)構(gòu)卻存在著嚴(yán)重的損害。外保溫做法部位建筑物的結(jié)構(gòu)墻體主要受室內(nèi)溫度的影響，溫度變化相對(duì)較小，因而墻體處于相對(duì)穩(wěn)定的溫度場(chǎng)內(nèi)，產(chǎn)生的溫差變形應(yīng)力也相對(duì)較小；內(nèi)保溫做法部位使建筑物的結(jié)構(gòu)墻體主要受室外環(huán)境溫度的影響，室外溫度波動(dòng)較大因而墻體處于相對(duì)不穩(wěn)定的溫度場(chǎng)內(nèi)，產(chǎn)生的溫差變形應(yīng)力相對(duì)較大。
局部外保溫、局部?jī)?nèi)保溫混合使用的保溫方式，使整個(gè)建筑物外墻主體的不同部位產(chǎn)生不同的形變速度和形變尺寸，建筑結(jié)構(gòu)處于更加不穩(wěn)定的環(huán)境中，經(jīng)年溫差結(jié)構(gòu)形變產(chǎn)生裂縫，從而縮短整個(gè)建筑的壽命。工程保溫做法中采用內(nèi)外保溫混合使用的做法是不合理的，比作內(nèi)保溫的危害更大，該方法已很少使用。
4 復(fù)合夾心保溫技術(shù)分析
復(fù)合夾心保溫墻體，是在施工中將墻體分為外葉墻與內(nèi)葉墻，中間填充保溫材料，（一般為EPS板、容重18kg/m3～20kg/m3）一種施工方法。從施工操作上看，該方法具有施工方便，保溫效果可靠受溫差影響較小，產(chǎn)生的溫差變形應(yīng)力也相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn)，該方法可有效的解決保溫墻體外墻裝飾面開裂，裝飾材料脫落等技術(shù)難題，同時(shí)相對(duì)于外墻外保溫來說，建筑物的防火性能有顯著的提高。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，局部地區(qū)仍大量使用。但該技術(shù)同樣存在一些缺陷，如建筑物細(xì)部、節(jié)點(diǎn)、保溫處理難度較大；不利于建筑物后期維護(hù)，維修。就青海省而言，節(jié)能工程設(shè)計(jì)使用年限為25年，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限為50年，由于內(nèi)外葉墻將保溫層封閉，如夾心保溫層老化達(dá)到使用年限，將無法替換維修，另外一點(diǎn)，內(nèi)外葉墻之間靠穿過保溫層的拉結(jié)件連結(jié)，抗震性相對(duì)較弱，抗震等級(jí)高的地區(qū)不宜采用該方法，。
5外墻外保溫技術(shù)分析
5.1技術(shù)成熟，施工方法多種多樣，適于各類建筑比較成熟的有EPS板及EPS模塊外墻外保溫技術(shù)，噴涂硬泡聚氨酯外墻保溫技術(shù)，膠粉EPS顆粒保溫漿料外墻保溫技術(shù)及粘貼保溫復(fù)合飾面板保溫技術(shù)等，各類方法使用方法簡(jiǎn)便，可靠性高，同時(shí)有成熟的驗(yàn)收規(guī)范。
5.2適用范圍廣。外保溫不僅適用于北方需冬季保溫地區(qū)的采暖建筑也適用于南方需夏季隔熱地區(qū)的空調(diào)建筑。即是用于新建建筑，也適用于既有建筑的節(jié)能改造。
5.3保溫效果明顯。由于保溫材料置于建筑物外墻外側(cè)，基本上可以消除在建筑物各個(gè)部位的“熱橋”影響。從而充分發(fā)揮了輕質(zhì)高效保溫材料的效能，相對(duì)于外墻內(nèi)保溫和夾心保溫墻體，它可使用較薄的保溫材料，達(dá)到較高的節(jié)能效果。
5.4保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。置于建筑物外側(cè)的保溫層，大大減少了自然界溫度、濕度、紫外線等對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響。隨著建筑物層數(shù)的增加，溫度對(duì)建筑豎向的影響已引起關(guān)注。國外的研究資料表明，由于溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，建筑物外向的熱脹冷縮可能引起建筑物內(nèi)部一些非結(jié)構(gòu)件的開裂，外墻采用外保溫技術(shù)可以降低溫度在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。
5.5有利于改善室內(nèi)環(huán)境。外保溫不僅提高了墻體的保溫隔熱性能，而且增加了室內(nèi)的熱穩(wěn)定性。它在一定程度上阻止了雨水等對(duì)墻體的浸濕，提高了墻體的防潮性能，可避免室內(nèi)的結(jié)露，霉斑等現(xiàn)象。因而創(chuàng)造了舒適的室內(nèi)居住環(huán)境。
6保溫材料的選擇總則
6.1墻體節(jié)能工程采用的保溫材料，其導(dǎo)熱系數(shù)，表現(xiàn)密度抗拉強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度或壓縮強(qiáng)度，燃燒性能應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
6.2粘結(jié)材料的粘結(jié)強(qiáng)度；耐堿玻纖網(wǎng)格布的力學(xué)性能，抗腐蝕性，必須達(dá)到國家規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。
a.保溫材料的選擇?，F(xiàn)施工的建筑中，保溫材料的使用以擠密苯板、聚苯板、聚苯顆粒保溫材料為主。擠密苯板具有密度大，導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，它的導(dǎo)熱系數(shù)為0.029w（m.k）而抗裂砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)為0.93w（m.k）兩種材料的導(dǎo)熱系數(shù)相差32倍。而聚苯板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.042w（m.k）同抗裂砂漿相差22倍。因此擠密苯板與聚苯板相比抗裂能力弱于聚苯板。聚苯顆粒為主要原料的保溫隔熱材料，由膠粉料和膠粉聚苯顆粒做成。膠粉材料作為聚苯顆粒的粘結(jié)材料，一般采用熟石灰-粉煤灰-硅粉-水泥為主要成分的無機(jī)膠凝體系。該類材料的導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.06w（m.k），與抗裂砂漿相比相差16倍。b.增強(qiáng)網(wǎng)的選擇。玻纖網(wǎng)格布作為抗裂保護(hù)層軟賠進(jìn)的關(guān)鍵的增強(qiáng)材料，在外墻外保溫技術(shù)中的應(yīng)用得以快速發(fā)展。一方面它能有效的保護(hù)層的拉伸強(qiáng)度。另一方面由于能有效分散應(yīng)力，將原本可以產(chǎn)生的裂縫分散成許多較細(xì)裂縫。從而形成抗裂作用。由于保溫層的外保護(hù)開裂砂漿為堿性。玻纖網(wǎng)格布的長(zhǎng)期耐堿性對(duì)抗裂縫就具有了決定性的意義。c.保護(hù)層材料的選擇。由于水泥砂漿的強(qiáng)度高、收縮大、柔韌性變形不夠，直接作用在保溫層外面，耐候性差而引起開裂。為解決這一問題，必須采用專用的抗裂砂漿并輔以合理的增強(qiáng)網(wǎng)，并在砂漿中加入適量的纖維。d.無空腔構(gòu)造提高體系的穩(wěn)定性。在采用聚苯板作外保溫的設(shè)計(jì)中。保溫層主要承受的是重力和風(fēng)壓。由于聚苯板強(qiáng)度的限制，使保溫層開裂甚至脫落。為了提高保溫板的強(qiáng)度，應(yīng)盡可能提高粘結(jié)面積，采用無空腔以滿足抗風(fēng)壓破環(huán)的要求。
7外墻體外保溫施工要點(diǎn)
7.1施工工藝。當(dāng)基層墻體施工并驗(yàn)收合格后，就可以進(jìn)行保溫層施工，其具體施工工藝為：清理、找平基層彈、掛控制線安裝、找平底端托板檐材料工具準(zhǔn)備配粘結(jié)膠漿粘結(jié)翻包網(wǎng)格布粘貼苯板檢查校平填塞板縫打磨找平安裝裝飾線條（用苯板制成）或分格縫釘錨固定保溫層驗(yàn)收。
7.2施工要點(diǎn)。施工工藝看起來十分簡(jiǎn)單，但實(shí)際上操作起來卻十分復(fù)雜，在要求材料質(zhì)量合格的前提下，對(duì)實(shí)際操作施工人員也要求具有一定技術(shù)水平和責(zé)任心。否則，將直接影響整個(gè)體系的質(zhì)量。
7.3保護(hù)層施工要求。保護(hù)層做法一般為“一布二漿”。在有加強(qiáng)要求的部位為“兩布三漿”。保護(hù)層施工時(shí)應(yīng)先鋪設(shè)翻包網(wǎng)格布和加強(qiáng)網(wǎng)格布，然后進(jìn)行墻面標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)的施工，墻上容易碰撞的陽角、門窗洞口及不同材料基體的交接處等特殊部位應(yīng)采取加強(qiáng)措施。
8結(jié)論
雖然近年來隨著建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)素質(zhì)的發(fā)展和提高，我國建筑技術(shù)水平在不斷提高，尤其是一些單項(xiàng)技術(shù)已躋身世界先進(jìn)行列。但從整體上看，目前我國建筑技術(shù)的水平還比較低，建筑業(yè)作為傳統(tǒng)的勞務(wù)密集型產(chǎn)業(yè)和粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，沒有得到根本性的改變，在建筑工程領(lǐng)域如何加快科技成果轉(zhuǎn)化，不斷提高工程的科技含量，全面推進(jìn)施工企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)建筑技術(shù)整體水平提高的唯一的途徑就是緊緊依靠科技進(jìn)步，將科學(xué)的管理和大量技術(shù)上先進(jìn)、質(zhì)量可靠的科技成果廣泛地應(yīng)用到工程中去，應(yīng)用到建筑業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。建筑外墻保溫是近年來新興的施工方法，由于內(nèi)保溫、混合保溫等方法在設(shè)計(jì)中的缺陷，建議采用外保溫，并按照逐層漸變，柔性釋放應(yīng)力的原則，選擇材料及施工方法，以達(dá)到保溫、抗裂的目的。同時(shí)應(yīng)大力發(fā)展和更新節(jié)能材料，使外墻保溫技術(shù)得到更好的發(fā)展，更好地發(fā)揮其作用，從而真正地實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。
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關(guān)鍵詞：環(huán)境功能材料；教學(xué)方法；教學(xué)效果
中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）03-0226-02
一、引言
在當(dāng)今的世界，環(huán)境污染威脅著人類的生存，制約著人類的發(fā)展。因此，用于環(huán)境保護(hù)的功能材料成為世界關(guān)注的熱點(diǎn)。環(huán)境功能材料是指具有獨(dú)特化學(xué)、物理、生物性能，并有良好環(huán)境凈化能力的新型材料。它們可以在經(jīng)典的環(huán)境凈化工藝中發(fā)揮重要作用，也可以為人類新的環(huán)境污染提供解決方案。為了使學(xué)生掌握好材料與環(huán)境之間的關(guān)系，并為今后的研究和實(shí)際工作中利用好環(huán)境功能材料治理環(huán)境污染打下前期基礎(chǔ)，在環(huán)境專業(yè)中開設(shè)“環(huán)境功能材料”課程至關(guān)重要。但是，這門課的教學(xué)面臨著諸多問題，比如：這門課程內(nèi)容涉及材料、化學(xué)、物理、環(huán)境、生物等多個(gè)領(lǐng)域，學(xué)習(xí)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少。而且大部分的材料是學(xué)生日常不熟悉的，容易造成學(xué)習(xí)困難。因此，如何在有限的教學(xué)時(shí)間獲得良好的教學(xué)效果，是師生共同關(guān)注的問題。本文作者結(jié)合近幾年來對(duì)本課程的教學(xué)體會(huì)闡述一些個(gè)人的觀點(diǎn)和看法，與同行商榷。
二、將生活實(shí)際融入課程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
學(xué)生對(duì)這門課程的興趣將直接關(guān)系到他們對(duì)這門課的掌握程度。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，筆者平時(shí)留心將環(huán)境功能材料有關(guān)的生活資料收集和整理出來，適時(shí)穿插到課程中去。例如，在講到吸附材料或活性炭時(shí)，先給學(xué)生提出一個(gè)問題：“大家常見的空氣凈化器以及廚房?jī)羲到y(tǒng)用的濾芯一般用的是什么材料？”讓學(xué)生調(diào)研后再來回答這個(gè)問題；在講到汽車尾氣凈化材料時(shí)，可以讓學(xué)生先去了解一下平時(shí)經(jīng)常聽到的“三效催化劑”到底能處理哪三種污染物，車子的性能與“三效催化劑”是否有關(guān)等問題，然后再對(duì)材料的組分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和講解，這樣可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，將環(huán)境功能材料的理論與學(xué)生日常生活中感受到的、易于接受的實(shí)際問題聯(lián)系起來，并能學(xué)以致用，使學(xué)生對(duì)環(huán)境相關(guān)的新材料產(chǎn)生強(qiáng)烈的親切感，由此激發(fā)強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，進(jìn)而主動(dòng)學(xué)習(xí)這門課程。
三、成立興趣小組，定期開展實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情
可以通過自薦和推薦的方式將學(xué)習(xí)環(huán)境功能材料興趣濃厚的學(xué)生組織起來，成立由老師指導(dǎo)的興趣小組，定期開展與課程相關(guān)的小型實(shí)驗(yàn)課題研究，以期進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在積累了一定研究成果的基礎(chǔ)上，舉行階段性研究成果小型報(bào)告會(huì)，鍛煉學(xué)生的講演能力，同時(shí)增加成就感。報(bào)告會(huì)要適當(dāng)邀請(qǐng)環(huán)境功能材料專業(yè)老師、研究人員和學(xué)院相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)參加。例如，利用業(yè)余時(shí)間，讓興趣小組的學(xué)生針對(duì)當(dāng)前某種典型的水或大氣污染，基于某種環(huán)境功能材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來治理或解決這種污染，對(duì)所選擇的環(huán)境功能材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男曰蚪Y(jié)構(gòu)優(yōu)化，并研究材料的微觀結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，最后將所得到的改性材料盡可能做到一個(gè)簡(jiǎn)單的小產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)更高的污染物去除能力。如果效果理想的話，可以讓他們參加校級(jí)或市級(jí)的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目比賽，或?qū)⒆罱K的成果寫成。實(shí)踐證明，這些有針對(duì)性的、趣味性的小項(xiàng)目研究和實(shí)驗(yàn)，不僅提高了興趣小組學(xué)生的獨(dú)立處理問題的能力，也帶動(dòng)了其他學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深了所學(xué)的理論知識(shí)印象，起到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。
四、合理利用多媒體提高課堂教學(xué)效果
環(huán)境功能材料課程中，有些章節(jié)比如多孔材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，一些微觀概念和理論相對(duì)比較晦澀難懂，某些微觀過程也很難理解。因此，我們需要適時(shí)地引入多媒體教案。例如，分子篩的結(jié)構(gòu)和種類，微觀結(jié)構(gòu)相對(duì)比較抽象，學(xué)生僅憑想象很難判斷。多媒體課件能以立體圖來表現(xiàn)，使其“具現(xiàn)化”，這對(duì)學(xué)生來說就容易理解多了；再如，講到離子交換樹脂交換原理的時(shí)候，由于內(nèi)容抽象，老師在講解時(shí)很難解釋清楚，為了清晰地闡明這一問題，我們可以采用多媒體動(dòng)畫的表現(xiàn)形式，以兩個(gè)鈉離子交換一個(gè)鎂離子軟化水質(zhì)為例來展示交換過程。課件具體設(shè)計(jì)時(shí)，首先顯示出離子樹脂上的鈉離子，當(dāng)含有鎂離子的流體通過時(shí)，兩個(gè)鈉離子就會(huì)與一個(gè)鎂離子交換，隨后鈉離子隨流體流出。這樣直觀的畫面展示形式，在一定程度上突破了時(shí)間和空間的限制，使學(xué)生有身臨其境的感覺，不僅擴(kuò)大了宏觀視野，同時(shí)也強(qiáng)化了直觀效果。
五、建立合理科學(xué)的考評(píng)體系
新教育觀念下，理論聯(lián)系實(shí)際地探索具有科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性、實(shí)用性的考評(píng)體系是一大重點(diǎn)。其實(shí)，考試只是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的一種手段，并不是學(xué)生學(xué)習(xí)、老師教學(xué)、乃至學(xué)校和社會(huì)培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才最終目的。“環(huán)境功能材料”作為環(huán)境工程專業(yè)的一門新興學(xué)科，具有更新快的特點(diǎn)。這門課的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想和分析解決問題的能力，因此，用閉卷考試的傳統(tǒng)評(píng)價(jià)形式很難合理科學(xué)地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)“環(huán)境功能材料”這一課程的掌握程度。閉卷考試很容易使學(xué)生形成為考試過關(guān)而死記硬背的應(yīng)試學(xué)習(xí)心態(tài)，為了能更好地避免這一消極現(xiàn)象，更科學(xué)合理地評(píng)價(jià)學(xué)生的整個(gè)課程學(xué)習(xí)過程的表現(xiàn)、學(xué)科知識(shí)掌握情況和應(yīng)用能力，本課程需要將考核方式進(jìn)行細(xì)化，注重考察學(xué)生的綜合能力。課程考核的方式要加強(qiáng)多樣性和實(shí)用性。例如，一些基礎(chǔ)性的知識(shí)點(diǎn)可以利用較短的課堂時(shí)間通過隨堂測(cè)驗(yàn)的考核方式來測(cè)驗(yàn)，并及時(shí)給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)果；為了加強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，學(xué)期伊始即可布置開放性的研究型論文，這也將成為期末成績(jī)考評(píng)的一個(gè)重要組成部分；根據(jù)實(shí)際情況也可在期末以個(gè)人或小組的形式，將“學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)”也作為考評(píng)的一部分內(nèi)容，既鍛煉學(xué)生能力，也可節(jié)約老師的評(píng)閱時(shí)間，教師結(jié)合學(xué)生的講演給課程論文評(píng)分。通過這種方式，學(xué)生們以小組形式自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，與授課教師討論并提出可行的研究方案。合理科學(xué)的考核方式能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，同時(shí)鍛煉其解決實(shí)際問題的能力。
六、小結(jié)
環(huán)境功能材料是一門與生活息息相關(guān)，多學(xué)科交叉、綜合發(fā)展的新學(xué)科。本文作者結(jié)合這幾年對(duì)本課程的教學(xué)在教學(xué)方法和手段上淺談幾點(diǎn)體會(huì)和看法。筆者堅(jiān)信，通過廣大專業(yè)教師的不懈堅(jiān)持和共同努力，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、與時(shí)俱進(jìn)，今后環(huán)境專業(yè)中“環(huán)境功能材料”課程的教學(xué)手段將更加豐富多彩，教學(xué)評(píng)價(jià)也更能反映學(xué)生實(shí)際情況，教學(xué)效果也必將更上一層樓。
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Some Opinions and Experience on Teaching of "Environmental Function Materials" Course
WANG Yan-gang
（School of Environment and Architecture，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）
關(guān)鍵詞：課程項(xiàng)目；功能材料；工程教育模式
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2011）35－0090－02
一、引言
我國傳統(tǒng)的通識(shí)教育過于強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)科學(xué)理論，弱化專業(yè)內(nèi)容和工程實(shí)踐，企業(yè)普遍反映畢業(yè)生缺乏創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。而西方國家針對(duì)這一問題開展了大量的研究實(shí)踐，成果豐富，其中尤以工程教育模式更為突出。它是以工程項(xiàng)目為載體，以從科研到運(yùn)行為生命周期，讓學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)踐，以課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程?！白鲋袑W(xué)”是工程教育改革的戰(zhàn)略之一，中國教育部于2008年開始組織課題組進(jìn)行試點(diǎn)。
《功能材料》是一門既有一定的理論基礎(chǔ)知識(shí)，又與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)的多學(xué)科交叉的課程。以教師講解為主的傳統(tǒng)教學(xué)方式無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與積極性，解決實(shí)際問題的能力得不到體現(xiàn)。本文就是根據(jù)這一實(shí)際需要，適應(yīng)北京石油化工學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）素質(zhì)教育，滿足培養(yǎng)綜合性、創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才的要求，就工程教育模式下《功能材料》課程在教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行探究。
二、工程教育模式應(yīng)用到《功能材料》課程的依據(jù)
將工程教育模式應(yīng)用到《功能材料》課程，符合高等院校工程教育培養(yǎng)的目標(biāo)要求。工程教育模式突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，通過選取項(xiàng)目創(chuàng)設(shè)情景，協(xié)作學(xué)生學(xué)習(xí)開展教學(xué)，通過完成項(xiàng)目達(dá)到意義建構(gòu)，通過解決問題實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，充分體現(xiàn)我院以研究型和應(yīng)用型人培養(yǎng)為目標(biāo)的教育特點(diǎn)。
功能材料作為能源、計(jì)算機(jī)、通訊、電子等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究的基礎(chǔ)，近年來已成為材料科學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一。種類繁多、功能各異的新型功能材料正在眾多不同領(lǐng)域?qū)萍嫉倪M(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了越來越大的影響。目前根據(jù)我院2009版新大綱要求，《功能材料》課程涉及面廣、頭緒多、內(nèi)容繁雜、系統(tǒng)性不強(qiáng)，而且課程的理論教學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)較少。如果還像以前一樣照本宣科，在課堂上根本不能吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不理想。而且，事實(shí)也證明，按照傳統(tǒng)方式培養(yǎng)出來的畢業(yè)生在今后的工作中的應(yīng)用能力也比較差，不能達(dá)到用人單位對(duì)人才的要求標(biāo)準(zhǔn)。
三、工程教育模式應(yīng)用于《功能材料》教學(xué)的實(shí)踐
以真實(shí)項(xiàng)目為載體開展項(xiàng)目式教學(xué)，能使學(xué)生親身經(jīng)歷產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的項(xiàng)目開發(fā)生命周期，在與課程緊密聯(lián)系的項(xiàng)目實(shí)踐中積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生的成就感，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能。
1.構(gòu)思
根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容選取研究項(xiàng)目。課程研究項(xiàng)目是《功能材料》課程學(xué)習(xí)的一個(gè)重要組成部分。通過實(shí)施課程研究項(xiàng)目，學(xué)生可以深入掌握課程的理論知識(shí)體系，提高綜合應(yīng)用已有知識(shí)解決問題的能力，更好地培養(yǎng)材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力和綜合素質(zhì)。
2.課程研究項(xiàng)目設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)，我院設(shè)計(jì)了《功能材料》課程研究項(xiàng)目指導(dǎo)書，主要內(nèi)容包括：①項(xiàng)目的題目；②項(xiàng)目組成員；③項(xiàng)目的研究背景及意義；④項(xiàng)目擬開展的主要研究?jī)?nèi)容；⑤擬采用的主要研究方法或研究工具等；⑥項(xiàng)目主要的日程安排或時(shí)間節(jié)點(diǎn)；⑦主要參考文獻(xiàn)。讓學(xué)生在完成研究項(xiàng)目指導(dǎo)計(jì)劃書的過程中掌握項(xiàng)目所包含的理論知識(shí)，真正實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”。
3.任務(wù)實(shí)現(xiàn)
教師經(jīng)過簡(jiǎn)單的理論介紹和導(dǎo)入之后，帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)施項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生自己選取感興趣的項(xiàng)目。把學(xué)生分成小組（每組最多3個(gè)學(xué)生），每一小組選出一個(gè)組長(zhǎng)，全面負(fù)責(zé)該組的任務(wù)。所有環(huán)節(jié)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)都靠小組成員的共同努力。
研究項(xiàng)目選取的難易程度，研究?jī)?nèi)容的多少，都會(huì)影響到每組的最終成績(jī)。每個(gè)小組要在項(xiàng)目報(bào)告中標(biāo)明每個(gè)人在總體工作中的貢獻(xiàn)和工作比例，或者每個(gè)人負(fù)責(zé)的內(nèi)容。
4.成果展示
所有的項(xiàng)目都要按照規(guī)定的時(shí)間對(duì)教師和全體學(xué)生進(jìn)行演示匯報(bào)。演示匯報(bào)的主要目的是讓教師和其他學(xué)生了解各組的工作和研究成果。小組的學(xué)生都要在臺(tái)前匯報(bào)，匯報(bào)前由教師指定主匯報(bào)人。每個(gè)項(xiàng)目演示匯報(bào)時(shí)間不超過10分鐘，另外有5分鐘的提問時(shí)間。每個(gè)組必須嚴(yán)格控制演示時(shí)間，超過時(shí)間1分鐘以上要扣分。
不同項(xiàng)目的設(shè)定有利于滿足不同層次學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求，便于開展個(gè)性化、差異化教學(xué)。通過個(gè)體和合作的形式進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)，學(xué)生不僅能培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，而且能培養(yǎng)合作、溝通和組織能力。項(xiàng)目完成后的及時(shí)反饋，又有利于學(xué)生間經(jīng)驗(yàn)的分享。該模式構(gòu)建出一個(gè)開放性、研究性的學(xué)習(xí)環(huán)境，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心、以學(xué)生的全面發(fā)展為中心的教育思想。
四、在工程教育模式下教師的角色
將工程教育模式應(yīng)用到“功能材料”課程，有利于教師教學(xué)科研水平的提高。要將工程教育模式應(yīng)用到課程教學(xué)，教師必須結(jié)合院校教學(xué)實(shí)際，以及本校學(xué)生的知識(shí)層次、結(jié)構(gòu)能力，合理制定教學(xué)大綱，優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)教材建設(shè)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法、教學(xué)手段，理論結(jié)合實(shí)踐，設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目，體現(xiàn)以能力培養(yǎng)為主的原則。這個(gè)過程本身就是一個(gè)學(xué)習(xí)知識(shí)、提高理論層次和教學(xué)水平的過程，也是工程教育的具體體現(xiàn)。這個(gè)過程有利于進(jìn)行多種資源的有效整合，不僅要求教師具有良好的專業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)組織能力，而且利于發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，能極大地提高教師的業(yè)務(wù)能力和教學(xué)科研水平。
五、結(jié)語
《功能材料》課程結(jié)合工程教育理念的教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容本質(zhì)性理解，促使學(xué)生結(jié)合課程主動(dòng)考慮并構(gòu)思滿足要求的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的任務(wù)緊扣《功能材料》課程的核心內(nèi)容，并具有豐富的題材和多樣的結(jié)果。注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及系統(tǒng)調(diào)控能力。使學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)查找書籍資料的良好習(xí)慣，讓學(xué)生學(xué)會(huì)關(guān)注科技發(fā)展，極大地提高學(xué)生的系統(tǒng)調(diào)控能力。
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