XX村发展史及现状

第一篇：XX村发展史及现状

上焦村发展史及现状

上焦村座落在武功县长宁镇最西边，北接贞元界，西南边与南仁乡为邻。地势平坦，土地肥厚，引渭二支渠东西横穿而过，水利条件优越，民风纯朴。村民勤耕耐劳，以小手工业发展开始，跨西北数省经商，肩扛担挑，后经祖辈人才辈出至今，呈现出了一个现代化的美好家园。

上焦村共有耕地1799亩，人口1584人。由三个自然村（上焦、三家庄、上岗西）组成。

上焦村以地理位置属北莽山根焦上二道塬而得名，隶属兴城里治管辖，原称焦村，后区别于上下堡之分，更名为上焦村。建社以后，先后由六个生产社（队）组成上焦村大队。三家庄村故名思意由先前共同居住三姓人而得名，上岗西村是部队扩建军工厂五七0二时由岗子村部分住户迁上入驻村北而取名。

如今的上焦要三个自然村，楼房林立，街道硬化，道路笔直宽敞，环境卫生整洁，房舍窗明几净。居民和谐，乡风正气，人杰地灵，人才昌旺，耕教传家，人才辈出。有北大学子应邀赴美，作为学者教授，继续深造。有在省兼职的大学教授，省厅检查官、有某大型企事业集团公司副总裁、某军区空军司令部机要秘书等等。在外学业有成，立身创业的大中专学生不下百人。特别是近年来，村民对下一代更是期望成才，教育理念增强，每年都有大本、大专学生十多名走进高等学府继续深造。

村上的主导产业有棉布棉线贩运和劳务输出两大类。棉布棉线贩运由原来的每家每户集中到大户常年专业经营。劳务输出常年在外务工作数达300多人，收入可观，给全村每年增加收入600万元左右。还有以年轻一代精壮小伙80多人组成的摩的车贩运水果、蔬菜等等，一年四季不间断，形成了新的产业群体。仅这一项产业的收入占到全村年总收入的69.3%。种粮面积1730亩，年产值达260万元。养猪存栏数全年3000头以上，户均8—10头，年产值30万元。

历史上的上焦村人主要靠种田和做手工小生意维持生活。清朝以后，老祖宗一直经营梳头的木梳和蓖子，一边制作一边买卖，由于交通不便，只能用担子挑着卖，后来发展到小手推车，再后来是自行车驮货载人，脚踏西北五省及山西、河南、四川等地。再后来又纺线织布卖布，以至于大量生产织布用的“绳、铮”等，这两种工具都是手工制作。接下来由织布变为贩棉线棉布、床单、毛毯、尼料布等。随着社会的发展，如今的上焦人各职其事，各行各业，全国各地都有。

村上有固定资产100万元，学校一所，楼层式教学楼一座，新型合作医疗室一所。农家超市二家。科技培训电教育设备一套。

上焦要从建社到人民公社生产大队三自村属上焦大队，下设六个生产小队。1984年体制改革后，三村各设村支部和村委会，截止到2002年，三个自然村又合并为一个支部及村委会。

上焦村人口发展平稳，每年新增人口千分之八左右，随计划生育政策的深入，今后仍将持续为下降态势。

上焦村村民委员 二0一0年八月一日

第二篇：中国消防发展史及现状

中 国 消 防 科 学 技 术 概 况

虽说火是大家都能理解的一种客观存在，但它并不是常态的，我们可以感知火的形状、温度，但却不能像感受桌椅一样直接、容易。这说明火其实是在特定条件下才能出现的事物。是的，火得出现需要三个必要条件：可燃物、助燃物和着火点。这三点被称为是“火三角”，只有当三者都存在并互相发生作用的时候才能出现火。世界上很大一部分物质都是可燃物，空气存在的氧也为火的发生和发展提供了足够的助燃物，着火点是可燃物发生燃烧的最低温度，不同的物质存在不同的着火点。一旦具备了着火点这个要素，三者同时存在，火就来到我们身边了。

人与火的关系可以追溯到远古，用火是人类历史发展过程的里程碑，人类第一次掌握了自然力并用来改造自然，将生食煮成熟食，用火来驱寒，驱赶野兽，所以火在人类的心灵中一直是光明、温暖的象征，直到今天我们还在家里使用灯火，还用火来煮食。火的作用当然远不至此，作为一种能源，火在征服太空的历史进程中扮演了极为重要的角色。但与世界上所有事物一样，火也有负面作用，火灾是在时间和空间上失去控制的燃烧造成的灾害。这个定义中，“燃烧”是关键词之一，这是就火灾的本质而言，正因为火灾是一种燃烧现象，遵循着所有的科学定律，所以才有了80年代在全球兴起的“火灾科学与消防工程”学科，这是一门专门研究火灾规律并提出火灾防治手段的科学。美国的埃蒙斯教授将物理学基本定律用到火灾科学的研究中，对这门学科起到了推波助澜的作用。另一个关键词是控制，火灾实际上是失控的燃烧，失控的要件是时间和空间，因此，这也是火灾与工程燃烧不同的要素之一。火灾与热工程存在显著的差异，也因此火灾科学有了自己独特的研究对象、目的和手段。

前面讲到火的发生需要三个条件，因此消防的目的就是使这些条件受到制约和影响。“消防”一词是近代我国从日本引进的，“消”指的是灭火，“防”指的是防火。灭火是通过技术手段和人的力量限制火灾发展的程度、限度，使火灾的发展程度降低在人们可接受的范围以内；而防火则是通过技术手段使火灾不发生或发生的危害性很小。我国的消防方针是“以防为主，消防结合”。“预防为主，防消结合”，就是要把同火灾作斗争的两个基本手段——预防火灾和扑救火灾结合起来。在消防工作中，要把火灾预防放在首位，积极贯彻落实各项防火措施，力求防止火灾的发生。无数事实证明，只要人们具有较强的消防安全意识，自觉遵守、执行消防法律、法规和规章以及国家消防技术标准，大多数火灾是可以预防的。当然，最好是不发生火灾，但是要完全避免发生火灾也是不可能、不现实的，所以，在千方百计预防火灾的同时，也要切实做好扑救火灾的各项准备工作，一旦发生火灾，能够及时发现、有效扑救，最大限度地减少人员伤亡和财产损失。防火和灭火是一个问题的两个方面，是辩证统一、相辅相成、有机结合的整体。这也是我国一个

著名成语的说法：“防患于未燃”。

火作为一种重要的自然力，具有破坏和利用双重属性，“善用之则为福，不善用之则为祸”，因此消防从来就没有离开人类，一方面人们积极用火，一方面人们也积极治火。由于我们涉及的研究领域，我今天

重点讲积极治火方面人们取得的巨大成就。

火灾是世界上极为有害的灾害之一，每年都有约100万人死于火灾或火灾引发的疾病，我国每年有近3000人在火灾中丧生，火灾对人的主要危害是火灾产生的热辐射和燃烧产生的毒气，可很快致人死亡。火灾不仅伤及生命，更给人类物质财富造成毁灭性损失。人类许多文化遗产，宝贵财富在火灾中化为灰烬，这些损失是无法补偿的，因此无法估量它们的价值，我国每年的火灾损失达到200亿元人民币，间接损失

也无法估量。

治火需要很多措施，首先是依法治火，通过法律约束人们的行为，规范各种工作方法、程序，出台各种技术标准、规范，指导人们在各种活动中积极预防火灾的发生，这包括建筑防火设计，各种消防器材设施的配备等；其次是科学治火，不断提高防火治火的科学技术水平，引导人们用先进的手段防火，例如采用阻燃材料，可以减少火灾发生后产生的毒气，减缓火灾发展的速度，从而减少对人生命财产的威胁；

其三是提高民众的防火意识，要不断提高我国居民的消防意识，增强群众的消防安全认识水平，在火灾中能有效保护自己的生命安全，并能有效的抢救自己的财产不受火灾威胁，同时要加强消防工程技术人员和消防专业工作者的教育，使他们能成为防治火灾的核心力量；其四是构建一支强大的消防队伍，我国目前的现役武警消防官兵有十二万人，他们是同火灾作斗争的主力军，要不断提高他们的装备水平，加强对他们的教育和训练，使他们能在有效保护自己的前提下，尽快尽早的将火扑灭。

防火是一个有很多内涵的概念，应该从消防规划设计说起。火灾的发生是有时间、空间定格的。通常是在建筑里面，例如安装有机器设备的建筑，供人居住的建筑等；建筑的集合，会形成城镇、城市。在漫长的社会发展过程中，人类充分认识到了火灾蔓延、特别是发展的一些基本规律，所以就产生了城市消防规划和建筑防火设计，也就是在建造房子以前、建造城市以前，把防火的内容考虑进去。在规划城市、建筑的时候，经过这么一道工序，就会先天性的加强了抗御火灾的能力。例如，一栋建筑与另一栋建筑之间，留好防火间距和消防通道、楼梯、走道留到足够的宽度，以备发生火灾时人们逃生疏散。城市消防规划是防火的第一层面。城市消防规划是城市总体规划中的一项重要的专项规划。消防规划的根本任务就是对城市总体消防安全布局和消防站、消防给水、消防通信、消防车通道等城市公共消防设施和消防装备进行统筹规划并提出实施意见和措施，为城市消防安全布局和公共消防设施，消防装备的建设提供科学合理的依据。

建筑防火设计是建筑活动中的一部分，世界上许多国家对建筑活动的技术控制，采取的是技术法规和技术标准相结合的管理体制。技术法规是强制性的，是把建筑活动中的技术要求法制化，严格贯彻在工程建设实际工作中。这种管理体制，由于技术法规的数量比较少、重点内容比较突出，因而执行起来就比较明确和方便，不仅能够满足政府行政管理的需要，而且也不会给建筑技术的发展和进步造成障碍。

阻燃是防火的第二层面，从字面上理解，阻燃就是阻止燃烧，就是让原本可以燃烧的物质变成不能燃烧的。随着合成材料工业的发展，塑料、橡胶、纤维、涂料等已广泛应用于电子工业、交通运输、通讯电缆、建筑、家俱、以及人民生活衣着等各个领域。由于这些材料大多数是易燃的，燃烧后又不易扑灭，因此，往往会造成损失较大的火灾事故。这在塑料用量大的国家已成为严重的社会问题，我国也正在逐步显露出来。为了降低合成材料的易燃性、防止火灾事故，减少经济损失，最简单的方法是加入阻燃剂。

在塑料的所有助剂中，阻燃剂占第二位，仅次于增塑剂。阻燃剂根据其在合成树脂中的形态分为反应型和添加型两类。所谓反应型就是将阻燃剂和被阻燃物（如聚酯的单体）按一定方式和比例混合，并使其发生化学反应，然后再配料加工成各种阻燃制品。所谓添加型，是阻燃剂和被阻燃物之间不发生化学反

应，仅仅是一种单纯的混和与分散过程。

第三层面是防火材料。就是在材料是可以燃烧的条件下，用来控制燃烧或者烟气的一种技术措施。这些东西很多，种类庞大。比如，建筑里面用来防止火势蔓延扩大的防火门、防火窗、防火卷帘，施工当中用的防火涂料、防火堵料等，这些技术、产品是为了防止火灾扩大而产生的。这些产品很重要，虽然在建筑里面可能是很小的一部分，很不起眼，但是起的作用很大。在火灾已经发生的情况下，能有效阻止火灾和火灾烟气的，常常是这些产品在起作用。美国商务部国家标准与技术研究所的专家在对“9·11”恐怖袭击中倒塌的世贸大厦研究后发现，如果飞机的撞击没有破坏大厦内的防火材料，那么这两座摩天大楼可能就不会倒塌。飞机撞击和起火本身不足以导致大楼坍塌。如果防火材料仍存在，火焰就会逐渐熄灭，不可能

破坏大楼的主体结构。

第四层面是防火工程。这些设备往往比第2、3层面上的东西大，而且自成体系，这主要是指自动喷水灭火系统、消火栓系统和火灾自动报警系统。自动喷水灭火系统是世界上公认的最为有效的灭火设施，是应用最广、用量最大的自动灭火系统。美国纽约对1969-1978年1648起高层建筑喷水灭火案例统计，高层办公楼灭火成功率98.4%，其它高层建筑97.7%；澳大利亚和新西兰，从1886-1968年，安装自动喷水灭火系统的建筑物共发生火灾5734次，灭火成功率达99.8%。实践证明，自动喷水灭火系统安全可靠、经济实用、灭火成功率高。当然也有一些其他灭火系统，例如在计算机机房用的CO2 灭火系统等等。防火工程是直接针对火灾的，所以应用的领域也很广泛。

除了以上这些防范火灾的武器，还有一个层面应该是消防器材。消防器材可能算是最大众化的消防产品了，比如灭火器、安全指示标志等，在家庭里面还有家用燃气报警器等，很多消防学者、专家都不太注意这一块，主要是因为这里的东西很少，技术含量也不高，价钱也不贵，我觉得很有必要把它列为一个层面，因为消防器材在民间覆盖面很广，使用的频率很高。

最后就是消防队和消防装备了，在防治火灾这件事情上，我们立足于先天设计，重点是防范，扑救是最后的手段。在扑救的时候，我们也是把自救放在首位的，所以，消防工作能不能做好，还是要全社会的努力。

上面所说的都是硬件，当今中国在消防硬件上已经是极大的丰富了，我们的消防队装备投入，在逐年增加，消防装备也会越来越好，消防机器人已经走向火场了，防火产品也呈现丰富多彩的局面，供各个阶层的人们选用，价格也日趋合理，都在人们可以接受的范围内。

《中华人民共和国消防法》已由中华人民共和国第九届全国人民代表大会常务委员会第二次会议于1998年4月29日通过,现予公布,自1998年9月1日起施行，以此为母法颁布了300多部消防技术规范和标准，近三十年来，我国消防产业取得了巨大的进步，目前有消防从业人员200万人，3000多家消防企业，一年400亿人民币的产值，可以生产覆盖各种防火灭火要求的消防产品，部分产品远销国外，消防产业也正以朝阳产业的姿态进入二十一世纪并显现出勃勃生机。我国现在已有5所院校培养消防工程学生，每年都有大批新生力量走进防火灭火第一线。

我国实行的是消防监督机制，公安部设消防局，各省设消防总队，地区或地级市设消防支队，这些机构主要从事灭火援救和防火监督工作，市是专门负责消防工作的政府职能部门。

新中国刚成立时，尚处于工业化初始阶段，城市化水平只有10.6%，经济发展水平较低，火灾总量和直接损失相应也比较低。20世纪50年代火灾直接损失平均每年约0.6亿元（以人民币计算，不包括因火灾而停工、停产、停业所造成的损失、以及现场施救、善后处理费用，不包括香港、澳门和台湾地区的数据，也不包含森林、草原、军队和矿井地下火灾，以下同）。随着工业化和城市化的发展，火灾直接经济损失也相应增加：20世纪60年代年均值为1.4亿元；70年供年均值近2.4亿元；80年代年均值为3.2亿元。在改革开放的推动下，20世纪90年代以来，中国经济社会进入了快速发展阶段，社会财富和致灾因素大量增加，火灾损失也急剧上升；20世纪90年代火灾直接损失平均每年为10.6亿元；21世纪前5年间的年均火灾损失达15.5亿元，为20世纪80年代火灾损失的4.8倍。

在新中国成立后的50多年中，因火灾造成的人员伤亡以20世纪60年代和70年代为最多，年代年均火灾死亡人数分别为4500人和4366人，其中1960年火灾死亡人数为10843人。经过各级政府、公安消防部门和全社会的努力，特别是1978年召开的全国科学大会，推进了消防科技的研究和应用，80年代

以后，火灾伤亡得到了一定程度的控制。

20世纪80年代前5年，火灾起数和损失相对平稳，每年火灾直接损失介于1.6亿元至2.4亿元之间；1985年到1996年间，虽然火灾起数增加不多，但火灾直接损失呈现总体上升趋势，1993年到1996年的火灾损失都在10亿元以上；1997年，由于中国火灾统计方法的改变，当年火灾总起数有较大幅度的增加；1997年以后，火灾起数持续攀高，每年火灾直接损失在14亿元至17亿元之间。从1980年到2004年的25年间，年均火灾死亡人数为2404人；受伤人数有较大起伏，最低为1984年的2690人，最高为

1993年的5937人。

3.2 20世纪90年代以来的火灾特点 3.2.1 随着经济社会的发展，火灾损失呈现上升趋势

1991年至2004年，中国国民生产总值、固定资产投资和城镇人均可支配收入分别增加了5.3倍、11.5倍和4.5倍；城市建成区面积增加116%；城市人口增加4499万人；能源消耗总量增加9.3×108吨；公路级路长度增加8.3×105公里；私人汽车量增加15.6倍。经济社会的快速发展也带来了较为严重的消防问题，13年间火灾起数和火灾损失分别增长4.6倍和2.2倍。图5为中国火灾损失随经济增长的变化情况。与发达国家相比，中国工业化和城市化发展水平以及火灾起数与损失都还较低，随着中国的快速发展，火灾还有一个潜在的上升空间。国际经验表明，人均GDP在1000至3000美元之间，通常是一个国家的社会结构变动剧烈，各种矛盾突出的时期。从2003年开始，中国人均GDP已经超过1000美元，正处于这样一个特殊的历史时期，也是安全事故易发期和群死群伤事故高发期。因此，深入研究和分析火灾随经济社会发展的变化规律，积极预防和控制恶性火灾事故的发生，仍将是中国消防科技工作者在今后相当长一

段时期内的重要任务。

3.2.2 特大火灾呈波动下降趋势，群死群伤火灾问题突出

经济社会的快速发展给人们的生产和生活方式带来了显著变化，人员聚集场所、易燃易爆场所和超大规模与复杂建筑增多，大量新技术、新材料、新工艺和新能源的采用，增加了致灾因素与火灾风险。20世纪90年代初，中国特大火灾增多，群死群伤火灾时有发生。1993年和1994年分别发生特大火灾124起和151起，因特大火灾造成的直接经济损失为5.4亿元和?5.0亿元，火灾死亡人数为433人和855人，出现了20世纪90年代以来群死群伤火灾的第一峰值，两年中发生一次死亡10人以上或死亡、重伤20人以上群死群伤火灾31起，造成1218人死亡；1995年以后，特大火灾一度得到遏制，但在1997年出现第二个峰值，发生群死群伤火灾19次，死亡433人；2000年出现第三个峰值，发生了一次火灾死亡309人与死亡74人的特大火灾事故。通过提高防灭火工作科技水平，加大治理火灾隐患的力度，在预防和遏制群死群伤火灾上取得了明显成效。近年来，火灾形势基本稳定。2001年至2004年四年间特大火灾年均31起，死亡人数年均89人，直接经济损失年均1.5亿元，其中群死群伤火灾年均3.8起，火灾死亡年均79

人。

根据1999年至2001年的统计数据计算，中国每十万人的火灾死亡率为0.21%，远远低于经济发达国家的平均水平。但由于中国人口基数大，火灾伤亡总量相应也高，3年火灾死亡平均值为2700人。更突出的问题是群死群伤火灾事故较多。1979年至2004年间，全国发生一次死亡30人以上的火灾35起，共造成2638人死亡，平均每起火灾死亡75人。其中20世纪90年代以后一次死亡30人以上的火灾占26起，死亡2078人，平均每起火灾死亡80人。1994年11月27日辽宁省阜新市艺苑歌舞厅发生的火灾死亡233人；同年12月8日新疆维吾尔自治区克拉玛依友谊宾馆发生的火灾死亡325人；2000年12月25日河南省洛阳市东都商厦火灾死亡309人。这些群死群伤火灾事故的发生，给人民生命财产造成了巨大损失，向我们提出了消防安全领域亟需深入研究解决的重要课题。

3.3 中国消防科学技术发展现状

经济社会发展带来的巨大消防安全需求和科学技术的不断进步，推动了火灾科学和消防技术的长足发展。19世纪末20世纪初电气控制技术与水力学的发展，促进了自动洒水灭火系统的出现和灭火控制技术的应用。20世纪40年代以后，控制燃烧系统预测技术的显著进展，使得消防工程工具逐步得到应用。20世纪60年代至70年代，世界范围内一系列灾难性的高层建筑火灾极大地促进了对高层建筑中烟气运动规律的研究，便更为系统化的人身安全设计方法在建筑设计中得到应用。1985年，庄斯特教授出版的《火灾动力学导论》对此前10年间与室内火灾特性有关的消防工程基本原理研究成果进行了总结。20世纪80年代后期，旨在提高消防投资效益，扩大国际贸易和促进新材料使用的性能化设计方法开始得到研究和应用，并涌现了大量用于分析和评价火灾风险的火灾模型。

中国政府高度重视科学技术在提高火灾防控能力，保护人民生命安全和公私财产中的重要作用。半个多世纪尤其改革开放以来，中国的火灾科学和消防技术经历了从无到有、从填补国内空白到追赶国际先

进水平、从实验科学研究到计算机模拟和理论模型研究，从单一学科研究到多学科联合研究，从国内合作研究到国际合作研究等发展阶段，基本改变了过去中国消防科技基础薄弱，消防产品技术落后和主要消防装备依赖进口的状态，研究开发出大量科技成果，建成了一支具有较强创新能力的跨行业部门的专业化消防科技队伍，建立了一批具有国际水平的实验设施，进行了大量火灾实体实验研究，主要研究领域与国外的差距进一步缩小，主要产品与装备的国产化水平显著提高，部分研究成果和技术已经接近或达到国际先进水平。科学技术在火灾预防、灭火救援、消防标准化、火灾调查、产品检测、宣传教育、训练演习、消防队伍建设等各领域得到广泛应用，显著增强了全社会预防和抗御火灾的整体水平。消防科学技术已成为

消防事业发展的有力支撑和强大动力。

3.3.1主要消防科技力量与基础设施

经过50多年的发展建设，尤其是改革开放以来的快速发展，目前中国已经形成了一支以公安部直属的四个消防研究所、中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室及其他消防科研院所和大型消防企业为主体，相关教育科研单位和人员为补充的消防科技力量。

3.3.1.1 四个消防专业研究所

公安部天津消防研究所、上海消防研究所、沈阳消防研究所和四川消防研究所分别成立于1965年前后。天津消防研究所主要从事火灾理论、消防工程、消防法规、消防管理等方面的研究，上海消防研究所主要从事灭火理论、消防装备、灭火技术战术及火场防护技术等方面的研究，沈阳消防研究所主要从事电气火灾预防与鉴定、火灾探测报警、消防通信及消防电子应用技术等方面的研究，四川消防研究所主要从事建筑火灾理论、建筑防火、防火材料等方面的研究。

1985年6月，在国家质量监督检验检疫总局（原国家标准局）的统一规划指导下，国家消防电子产品质量监督检验中心在沈阳消防研究所建成。之后，国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心、国家消防装备质量监督检验中心和国家防火建筑材料质量监督检验中心分别在天津研究所、上海消防研究所和四川消防研究的建成。1988年5月，全国消防标准化技术委员会（CSBTS/TC113）正式成立，委员会的秘书设在公安部消防局，负责处理该委员会的日常工作并管理消防标准化工作有关的技术管理工作。该委员会下设9个分技术委员会，分别挂靠天津消防研究所、上海消防研究所、沈阳消防研究所、四川消防

研究所和公安部消防局科技处。

3.3.1.2 火灾科学国家重点实验室和其它消防科研机构

中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室是利用世界银行贷款和国内配套投资兴建的中国火灾科学领域和国家级研究机构。1992年经中国科学院批准边建设边对外开放；1995年11月通过国家验收。火灾科学国家重点实验室分设建筑火灾、城市与森林火灾、工业火灾、火灾化学、火灾监测监控、清洁高效灭火、火灾风险评价、计算机模拟与理论分析8个研究室，在火灾科学基础理论研究、林火和草原火蔓延规律研究以及开发智能化高科技消防技术及新产品方面做出了大量的工作。近年来，该实验室以火灾动力学演化与模拟仿真、火灾防治原理及技术基础、火灾安全工程理论及方法学为主要研究方向。除公安部所属的专业消防科研机构和中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室外，有关部门和大专院校也投入了大量的人力物力开展消防科研活动。如中国建筑科学研究院成立了建筑防火研究所；北京理工大学建立了爆炸科学与技术国家重点实验室和阻燃材料研究重点学科点专业实验室；国家林业局森林保护研究所设有森林消防研究室；交通部国家船舶检验局建立了远东防火试验中心。清华大学、中国人民武装警察部队学院、浙江大学、香港理工大学、香港城市大学、天津大学、同济大学、南开大学、吉林工业大学、中国矿业大学、重庆大学、沈阳航空工业学院、中南大学、台湾成功大学、西南交通大学和华中理工大学等许多高等院校，都设置了消防科研机构或专业实验室，或集中一些专家、学者开展消防科学研究活动，他们是中国消防科学研究与开发技术体系中的一支重要力量。

3.3.2消防科研基础设施

在吸收消化国内外先进科学技术成果和经验的基础上，中国建成了一批重要的技术先进的消防科研设施。如天津消防研究所的燃烧与灭火综合试验馆、建筑构件耐火性能试验馆、石油灭火大型试验场；上海消防研究所的灭火装备性能试验室、消防员个人防护装备性能试验室、消防机器人性能试验室；沈阳消防研究所的消防电子产品专用标准检验成套试验装置和城市消防通信指挥系统模拟试验室、智能火灾探测报警系统评估装置、电气火灾研究与试验装置；四川消防研究所的高层建筑火灾实体实验塔、地下商业街火灾实验室和建筑材料燃烧性能测试系统；中国科学技术大学的大空间火灾试验厅（与香港理工大学联合建造）、林火与草原火模拟实验装置和多层住宅模拟实验楼；中国建筑科学研究院的多功能构件燃烧试验炉；远东防火试验中心的船用构件燃烧试验炉；北京理工大学的阻燃材料研究实验室等。这些重点科研设施的开发和利用，为中国深入开展火灾科学理论和消防工程技术研究提供了良好的条件。

3.2近年来所取得的科技成果

20世纪90年代以来，中国开展了火灾探测报警与灭火技术、建筑耐火性能和防火技术、火灾模化技术及性能化消防安全设计、城市消防规划与灭火救援、消防标准化、火灾动力学演化与防治基础等方面的研究，并重点进行了高层建筑火灾预防与扑救技术、地下与大空间建筑火灾预防及控制技术、城市火灾与重大化学火灾事故防范与控制技术等项目研究，在解决高层建筑、地下与大空间建筑、城市火灾的特性、预防与控制火灾新技术、以及消防工程新技术的综合应用上取得了积极的成果。

3.2.1火灾探测报警与灭火技术

火灾探测报警方面主要研究了吸气型高灵敏早期火灾探测、高可靠性能的复合式感温感烟探测、拉曼散射和光时域反射的光纤感温探测以及线性可燃气体探测等多种火灾探测报警技术。中国学者通过分析不同条件下应用背景信息和火灾参数的变化规律，提出并实现了火灾探测算法评估的三种考核方式、系列试验方法和综合评估数学模型；开发了油罐火灾沸溢喷溅的前兆噪声监测预防方法。灭火技术方面开展了自动灭火抑爆系统动力学性能、设计计算方法、灭火效能与机理、使用环境的影响、系统的集成优化以及工作可靠性等方面的研究。运用激光全息和电子测重技术成功地解决了大水粒三维空间分布与测重的关键技术，进行了细水雾流场特性对灭火效能影响和消防装置喷雾水粒流场特性试验的研究，初步建立了不同水滴流场与灭火效能之间的关系；以实体灭火实验为依据分析并确定了成雾原理、灭火机理、灭火效能及雾束耐电压性能，提出了系统典型应用场所、保护对象及工程应用参数和设计方法。开发出了SD系列强力灭火液和高层建筑火灾智能型探测报警系统、快速反应自动喷水灭火系统、循环启闭自动喷水灭火系统、远控消防泡沫（水）炮灭火系统、中低压消防泵系统、消防员火场防护基本技术参数与热防护试验装置、系列消防机器人、卫星通信消防指挥系统等消防系统和装备器材。

3.2.2建筑耐火性能与防火技术

建筑耐火性能与防火技术方面的研究主要包括建筑构（配）件耐火性能和建筑结构抗火失效过程的理论计算与实验分析、建筑火灾烟气毒性和火场防排烟技术以及防火阻燃技术等方面。在材料产烟毒性试验方法方面，我国开发了以材料充分产烟且无火焰情况下进行小鼠30分钟染毒并观察3天的简化评价以及简易的按等比级数划分材料产烟毒性危险级别的方法，建立了“火灾毒性烟气制取方法”、“材料产烟毒性分级”和“评价火灾烟气毒性危险的动物试验方法”等标准。在防火阻燃技术领域，以纳米Mg-Al-LDHs为阻燃剂、APP为协效阻燃剂，采用混炼技术制备了阻燃性聚苯乙烯/Mg-Al型LDHs系列纳米复合材料，开发了SCB超薄膨胀型钢结构防火涂料、SWB、SWH室外钢结构防火涂料、GF有机防火涂料和SF无机防火堵料等产品。在火灾原因调查技术上，运用火灾动力学理论和火灾现场微量痕迹的形成规律自主开发了线性法、迎火面法和锥形法等火灾原因判定技术。

3.2.3火灾模化技术及性能化消防安全设计

20世纪80年代中期以来，性能化消防设计作为一种新型的工程设计方法得到了迅速发展。中国从20世纪90年代逐步开展了材料与组件的火灾特性、测试方法和燃烧机理方面的研究，并对普通建筑、中庭建筑、大空间建筑和地下建筑的火灾蔓延规律、烟气流动特性及其计算机模拟技术、人员疏散安全评估技术等进行了一些探索性研究，初步建立了大型复杂建筑火灾蔓延模型、烟气流动模型和人员疏散模型。这些研究成果为进一步开展复杂建筑物消防安全性能化设计的研究工作奠定了必备的基础。在大空间建筑火灾及性能化消防安全设计研究方面，香港理工大学与内地的消防科研院所开展了卓有成效的合作研究。在火灾烟气流动研究中，中国学者提出并发展了场—区—网模拟理论，重点研究和解决了三种模拟方式界面的处理，并建立了体现浮力影响、碳黑的生成与输送、湍流及热辐射相互作用的综合理论模型。2003年和2004年，分别在天津和澳门举办了建筑物性能化防火设计方法研讨会。目前中国已对几十个超大型工

程项目采用性能化方法进行了消防安全设计。

3.2.4城市消防规划与灭火救援技术

近年来，中国开展了城市公共安全规划与应急预案编制及其关键技术方面的研究。“城市区域火灾风险评估与消防规划技术”的研究结果提出了我国城市消防规划的内容、技术指标要求和编制规划的流程与方法，得出了扑救城市居住区、商业区、商业与居住混合区一次火灾的消防水流量；提出城市消防给水系统应具备的供水能力和优化的配置与布局方法；运用城市区域火灾风险评估技术和消防资源的优化配置方法完成了《城市消防规划技术指南》的编制。在城市灭火救援力量优化布局方法与技术研究方面，中国学者采用离散定位-分配模型（Discrte Location-Allocation Model），利用集合覆盖（Set covering）法，最大覆盖（Maximal covering）法以及P中值（P-median）法，提出了基于城市区域火灾风险等级的城市消防站优化布局方法和区域灭火救援装备及人员优化配置方法；通过引入最不利火灾规划场景（WCPS ,Worst Case Planning Scenarios）的概念，提出了区域灭火救援装备及人员需求模型，并开发了城市灭火救援力量优化布局实用软件。城市火灾与其它灾害事故等级划分方法和灭火救援力量出动方案编制技术的研究，首次对城市火灾和其它火灾事故进行了分类分级，建立了灭火救援力量等级出动概念。

3.2.5 消防标准化技术

自1988年全国消防标准化技术委员会成立以来，中国的消防标准化工作有了长足的进展，大量的研究成果已经成为标准和规范制定的科学依据。目前，已制定各类消防标准和行业标准289项，主要包括消防行业基础技术标准、工程建设消防专业通用标准、消防产品专业通用标准和消防管理专业通用标准等方面。已编制、实施消防技术规范达28项，包括建筑工程防火设计和各类消防设施设计、施工及验收等多方面内容。2005年9月，沈阳消防研究所所编制的《消防联动控制标准》作为新标准列入了ISO/TC21/SC

3技术委员会的建议草案。

3.2.6火灾动力学演化与防治基础研究

为了对火灾现象有更深入的理解并促进消防安全设计、管理和灭火技术的改进与发展。2002年4月，中国科学技术大学、公安部四川消防研究所、沈阳消防研究所、上海消防研究所和清化大学、浙江大学、香港理化大学、中国林业科学研究院共同承担了国家重点基础发展规划项目“火灾动力学演化与防治基础”的研究工作。该项目重点解决可燃物表面及空间火灾的发生与蔓延、火灾烟气及其毒害物质的生成与释放、基于火灾动力学与统计理论耦合的火灾风险评估方法学、综合性能优化的清洁高效阻燃新技术原理、火灾早期的多信号感知与智能识别和物理化学复合作用下的清洁高效灭火原理等六个方面的关键科学技术问题。目前，该项目已完成了大量用于火灾特性参数测量的实验设备的研制与建造，并取得了初步的研究成果。

综上所述，中国的消防科学技术发展已经在基础研究、实验设施、信息积累、技术开发、科技队伍建设和国际学术合作等诸多方面取得了积极的成果，奠定了进一步发展的基础，我们对消防技术发展前景充满信心。但也应该看到，当前中国消防科学技术带滞后于经济社会的迅速发展，科研基地和基础设施建

设与发达国家仍有较大的差距，消防科技创新能力的整体水平还不高，缺乏具有自主知识产权的原创性科技成果，一些重要领域的关键性技术有待进一步突破，基础研究有待进一步加强，科研成果的转化率有待

进一步提高。

3.3 中国消防科学技术展望

本世纪头二十年，是中国发展的重要阶段。中国经济持续高速增长，社会事业蓬勃发展。改革开放以来，中国GDP年均增长率达到9.5%；目前，中国已进入工业化发展中期阶段，2004年中国工业总产值比1991年增长了5.6倍，在信息化的推动下，中国新型工业化步伐正在加快；中国城市化水平不断提高，2004年全国城市化率已从改革开放之初的18%上升到42%以上。在经济建设和社会生活发生显著变化的形势下，非传统消防安全问题凸显，现代火灾呈现出许多新的特点。我们将以科技进步为动力，努力加快消防事业的发展，切实解决日益增长的社会消防安全需求与相对匮乏的消防资源之间的矛盾，不断提高社会防控火灾的能力和公共消防安全水平，使生活在中国的每一个人都享有更高水平的消防安全保障。

进入新世纪以来，中国坚持以人为本，全面、协调、可持续的科学发展观，全面建设小康社会，把提升公共安全水平摆上了更突出的位置。在信息和知识经济时代，科学技术已成为公共安全事业发展的基础和决定性的推动力量，我们正着手制订第十一个五年计划期间的消防科技发展纲要与规划。我们要在继续引进国际消防先进科技成果的同时，更加重视原始创新、自主创新和系统集成创新，以火灾预防及减少火灾中死伤人员为重点，力争在防控火灾的关键技术和核心技术上取得新的突破；坚持基础研究、应用技术开发和科学普及并重，加快科技成果向现实生产力和防灭能力的转化，不断提高国民消防安全素质；实施人才战略，努力培养、造就具有自主创新能力的高素质消防科技队伍。

3.3.1注重火灾动力学理论和火灾风险理论的研究与应用

消防安全是一个复杂的系统，火灾的复杂性和燃烧理论的不完善使得消防科技还处于一种有待走向成熟的状态。20世纪70年代以来燃烧理论、科学计算技术、非线性动力学理论、系统安全原理、宏观与小尺度动态测量技术、信息技术的迅速发展，为系统地研究复杂的火灾问题提供了理论支持和技术手段。我们将深入开展工作火灾机理、火灾动力学理论和火灾风险评价方法的研究，把可燃物热解动力学与火灾早期特性的研究、复合材料与阻燃材料火灾特性的研究、轰燃与回燃等特殊火行为的机理研究、阴然及其向明火转化机理的研究、单一房间与复杂特殊环境下火灾蔓延与烟气流动的动力学演化模型及理论研究系统化；开发拥有自主知识产权的火灾模化技术，建立符合我国国情的可靠火灾风险评估体系；通过对公众聚集场所、大型公共建筑、易燃易爆危险品单位、地铁及城市交通隧道等高风险场所火灾烟气排放与控制技术、烟气优化管理技术、烟气危险性评估方法与人员疏散技术的研究，开发火灾风险评估技术和工程工具，将其应用于人员安全疏散设计、消防安全管理和公众教育上，以改善建（构）筑物的消防安全状况，减少火灾中的人员伤亡，最大限度地预防和遏制群死群伤火灾的发生；以建筑火灾虚拟现实和仿真技术应用研究推动对火灾科学试验新手段的开发，为火灾基础理论研究、复杂或常规条件下的火灾过程计算、消防指挥决策、灾害后果分析、消防队员训练、公民安全意识教育等提供先进的研究手段和技术条件。

3.3.2 推进城市区域火灾风险和消防安全保障能力评估技术研究

对城市防治重特大火灾和其它灾害事故的能力进行整体规划、系统研究。引入并发展火灾动力学理论和火灾风险理论，对城市区域火灾危险性、重大危险源火灾危险性、重特大火灾和化学事故进行研究和评估；并与城市消防供水、站点、人员、装备等相关因子耦合、开展城市消防规划、安全布局、消防供水、消防响应时间和消防力量等的优化配置研究，提高城市防控火灾的整体水平。

3.3.3研制开发新型消防设施及其工程应用技术

建立城市消防重点保护单位的火灾自动报警系统网络监控中心，与消防指挥中心联网，形成城市应对各类灾害事故的监测、预警和应急联动综合平台。进一步加强火灾早期的多信号感知与智能识别技术、火灾探测器响应模型、建筑消防联动优化集成及控制模型、气体灭火系统工程应用评价方法、细水雾灭火系统工程应用、高层建设避难层正压送风效能、特殊建筑机械排烟补同量、新型防火阻燃技术与材料等多方面的研究和技术开发。重点研究开发高效、低毒、纳米阻燃材料、复合防火材料、绿色环保及适用于特

殊场所和用途的新型防火材料和防火涂料。

3.3.4加快消防装备与器材的现代化

消防装备与器材的开发应向新型高效、节水、环保、智能、人性化和多功能集成的方向发展。研究开发灭火、救援和化学处置所必需的新型个人防护装备；研究开发适用于各类场所，具有灭火、防化、洗消及抢险救援等功能的各种新型消防车；研究开发适用于地铁、隧道等特殊场所的灭火救援技术装备；研究开发可应用于危险场合的具有火场侦察、化学侦检、灭火、堵漏、洗消、输转等功能的消防机器人；研究开发空中灭火救援技术及配套装备；开展消防装备优化配置与战斗编成的研究；开展化学侦检传感器、智能头盔、智能搜救器材和轻质高效破拆器具等研究。3.3.5 进行建筑结构耐火性能评价与抗火设计技术研究

为了有效避免火灾中建筑物坍塌所造成的人员伤亡，需要开展建筑结构耐火性能评价与抗火设计技术研究。其主要内容包括：（1）热与力综合作用下建筑结构受损坍塌的模拟预测、提高建筑结构耐火性能的方法和建筑结构耐火性能的评价方法；（2）建立钢结构防火保护系统评估方法、防火涂料的安全性能评估方法，进行新型结构、构件的耐火性能研究；（3）大跨度空间钢结构建筑火灾升温模型与抗火设计方法研究；（4）建筑结构火灾灾难性坍塌的机理及规律研究。

3.3.6 开展人在火场中的行为特征研究

火灾与人类行为相互关系的研究随着性能化消防规范的出现和对计算机疏散模型的需求而得到迅速发展。为最大限度地避免和降低火灾造成的人员伤亡，我们将进行不同建筑中人员行为模式特征、居住人员特征分类、疏散模型、疏散场景想定、疏散设计和社区消防安全预案等重点研究，开发大型公共建筑人员疏散模拟技术、考虑火灾中人员的个体和群体心理反应，建立智能化人群疏散模型。

3.3.7 发展完善火灾数据库

火灾发生的随机性和火灾动力学规律的确定性，客观上要求不断发展完善火灾统计数据库、材料燃烧特性数据库、人在火场中的行为特征数据库、消防系统效能数据库等不同类型的火灾数据库。这些数据库的建立能够为预测火灾的发生与发展，更为科学地进行人员疏散设计和更好地进行消防系统设计与维护提供基础数据。火灾统计数据库应考虑到各地区自然环境的差异和经济发展程度的不同对火灾的影响。除火灾损失、人员伤亡和火灾原因等基本情况外，火灾统计数据库中还应包括较为详细的火灾过程描述、消防系统和消防力量的使用与有效性情况。材料燃烧特性数据库应包括日用品、室内组件、建筑材料、电缆材料、能源、建筑构件、交通运输工具内容材料及组件、织物产品等的对火反应特性、燃烧发烟密度、烟气毒性及耐火特性等数据，并包括实验室规模的火灾试验结果与全尺寸火灾特性预测结果的对比研究。人在火场中的行为特征数据库则需要在大量的心理和生理研究基础上建立；消防系统效能数据库应能反映出不同类型的系统在不同场所及不同维护条件下所发挥的抑制火灾作用。

3.3.8开展消防经济学与性能化消防工程方法的研究

无论是为了以最低的成本保证一定的消防安全水平还是以一定的投入提供更高的消防安全保障，消防安全的成本效益都是一个核心问题。为了在火灾风险与消防投入之间找到一个社会可以接受的平衡点，就必须要进行消防经济学与性能化消防工程的研究。开展性能化消防工程方法的研究离不开设计指南和工程工具，需要建立并完善指导性文件、广泛接受的判据和评价方法。虽然目前性能化消防工程方法还不够成熟、稳定，但国际上已经开发出一些具有实用价值的、以计算机技术为基础的性能化设计定量分析和计算工具。中国在性能化消防工程方法应用方面，还有一系列关键技术需要解决。火灾场景基础参数研究、材料火灾烟气毒性研究、建筑消防设施与火灾相互作用研究、建筑火灾增长与蔓延特性研究、建筑火灾烟气流动特性研究、建筑物人员疏散研究、特殊建筑物性能化防火设计和消防安全评估方法与技术研究都是

需要我们深入研究的课题。

《庄子》说：“指穷于为薪，而火传也。”这句话后来演变成一句成语“薪火相传”。虽然火灭了，但火种却保留着，延续着，我希望大家能以这种生生不息的精神传承人类历史中一切美好的东西，在为消防事业奋斗的征程中，不断提高个人修养，体现短暂人生的价值，像火一样，为这个蔚蓝色的星球带来光明和

温暖。

第三篇：杏园村发展史

中共杏园村发展史

一、村概况综述

杏园，唐时建村，因村周围多杏树而得名，明初，袁国顿由山西洪洞县迁此定居落户。杏园村位于曲周县城东13公里，东与孙庄相邻，西连付庄，北有王庄，四平大公路从村东头串过，北有柏油路和曲魏路相通，交通便利，东有辛集排干，西有二分干，中国农大曲周实验站分别在村南村北，打深井两眼，难怪有一老农自编了一幅对联，上联：东西河滋润沃土，下联：南北井浇灌良田，横批：永记党恩，这些配套的水利设施，改变了杏园的生产条件。村有东西三条大街，全村共138户，706人，耕地1320亩，高低压线路6000多米，标准办公楼10间，支票两委班子成员6人。共产党员15名。沙壤地，土地肥沃，各种农作物宜种，街道全部硬化，家家吃上自来水。2006年人均收入2800元。

解放前，特别是抗战时期，本村距龙堂炮楼仅2华里，经常被日伪军烧杀抢掠，大多数群众被强迫炮楼做过苦工，民国三十二个又遇上大灾荒，草籽不见，全村人绝大部分外逃，丢儿弃女比比皆是，村民没有在天灾人祸面前低头，在共产党领导下，英勇地同日伪军展开斗争。成立了党组织、模范班、自卫队、农会，组织青年参加革命军队，先后有李玉山、李凤祥等烈士为国殉职。1945年日本投降，炮楼拆除，在党的领导下，斗地主、分田地，杏园人民彻底翻身，自己学家做了主人。

新中国成立后，在历届党支部的带领下，杏园人民积极加入社会主义建设、奋发图强、艰苦创业，开河打井、大搞水利建设，在北农大的帮助下，平整了土地，打了深井，修建了防治垄沟，使过去低洼盐碱、寸草不长的盐碱地变成了现在排灌自如的良田。

现在全村人民生活富裕、安居乐业，家家电器齐全，人均收入创历史新高，在支村一班人与乡亲们一起，向建设高效农业、商品流通、农副加工等纵深方向发展，为新杏园的建设奠定了良好的基础。

二、村政治、经济、民风特点

政治方面：

杏园村党政组织健全，并能较好发挥作用，村成立了村务公开领导小组，认真落实村民的各项权利，让群众行使自己的民主权利，同时，制作了公开栏、意见箱，让村民参政议政，自觉接受村民监督，支村两委干部树正气、讲团结、求发展、刹歪风，全村干群关系融洽，社会秩序稳定，各项事业发展较快。

经济方面：

建国后，在党的领导下，生产力得到了解放，广大群众建设社会主义的积极性高涨。特别是袁贵银担任支部书记、孙全福担任村委会主任以来，多方筹资，新建达标小学一所，办公楼一外，硬化路面1260米，整改了线路，打深井3眼，新增50KV变压器2台，在公路两侧建起了物流市场，既方便了群众也加快了群众致富的步伐，现在全村大部分村民已安上了电话，大部分家庭有摩托车，有的还购买了小轿车。

民风方面：

杏园村原是县第七完小所在地，本村人称它为“大学”，1950年由县开办，后来成立了龙堂乡总校部，算是龙堂乡的文化中心。在当时的社会环境下，村民对学校教师非常尊敬，教师的文化修养对村民也产生了很大影响，所以杏园的村民非常崇尚文化，尊师重教，教师的文化修养对村民产生了很大的影响，所以杏园的村民非常崇尚文化，久而久之形成了良好的民风。

第四篇：光纤通信技术的发展史及其现状

光纤通信技术的发展史及其现状

制作学生：孔露森 学号 22201333321015

5【内容摘要】

光纤通信符合了高速度、大容量、高保密等要求，但是，光纤通信能实际应用到人类传输信息中并不是一帆风顺的，其发展中经历了很多技术难关，解决了这些技术难题，光纤通信才能进一步发展。

本文从光源及传输介质、光电子器件、光纤通信系统的发展来展示光纤通信技术的发展。

【关键词】

光纤通信技术光纤光缆 光有源器件 光无源器件 光纤通信系统

【正文】

光自身固有的优点注定了它在人类历史上充当不可忽略的角色，随着人类技术的发展，其应用越来越广泛，优点也越来越突出。

光纤通信是将要传送的图像、数据等信号调制到光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式。作为载波的光波频率比电波频率高得多，作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。

将优点突出的光纤通信真正应用到人类生活中去，和很多技术一样，都需要一个发展的过程。

光纤通信技术的形成

早期的光通信

光无处不在，这句话毫不夸张。在人类发展的早期，人类已经开始使用光传递信息了，这样的例子有很多。

打手势是一种目视形式的光通信，在黑暗中不能进行。白天太阳充当这个传输系统的光源，太阳辐射携带发送者的信息传送给接收者，手的动作调制光波，人的眼睛充当检测器。

另外，3000多年前就有的烽火台，直到目前仍然使用的信号灯、旗语等都可以看作是原始形式的光通信。望远镜的出现则又极大地延长了这类目视形式的光通信的距离。

这类光通信方式有一个显著的缺点，就是它们能够传输的容量极其有限。近代历史上，早在1880年，美国的贝尔（Bell）发明了“光电话”。这种光电话利用太阳光或弧光灯作光源，通过透镜把光束聚焦在送话器前的振动镜片上，使光强度随话音的变化而变化，实现话音对光强度的调制。在接收端，用抛物面反射镜把从大气传来的光束反射到硅光电池上，使光信号变换为电流传送到受话器。

光电话并未能在人类生活中得到实际的使用，这主要是因为当时没有合适的光源和传输介质。其所利用的自然光为非相干光，方向性不好，不易调制和传输；而以空气作为传输介质，损耗会很大，无法实现远距离传输，又易受天气影响，通信极不稳定可靠。

如此看来，这种光电话并没有太大的实际应用价值，然而，我们不得不说，光电话仍是一项伟大的发明，它的出现证明了用光波作为载波传输信息是可行的，因此，把贝尔光电话称为现代光通信的雏形毫不过分。

现代光纤通信技术的形成

随着社会的发展，信息传输与交换量与日俱增，传统的通信方式已不能满足人们的需要。为了扩大通信容量，通信方式从中波、短波发展到微波、毫米波，这实际上就是通过提高通通信载波频率来扩大通信容量的。

继续提高频率，达到光波波段，光波是人们最熟悉的电磁波，其波长在微米级，而频率则为Hz数量级，这比常用的微波频率高～倍。如此看来，用光波作为载波进行通信，通信容量将大大超过传统通信方式。

要发展光通信，最重要的问题就是要寻找适用于光通信的光源和传输介质。1970年，光纤和激光器这两个科研成果同时问世，拉开了光纤通信的帷幕，所以我们把1970年称为光纤通信的“元年”。

光源

1960年，美国的梅曼（max.book118.coman）发明了红宝石激光器，它可以产生单色相干光，使高速信息的光调制成为可能。

和普通光相比，激光具有波谱宽度窄，方向性极好，亮度极高，以及频率和相位较一致的良好特性。激光是一种高度相干光，它的特性和无线电波相似，是一种理想的光载波。但是，红宝石激光器发出的光束不容易耦合进光纤中传输，其耦合效率是极低的，因此需要研制小型化的激光光源。

1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司（NEC）和前苏联先后突破了半导体激光器在低温（－200）或脉冲激励条件下工作的限制，研制成功室温下连续工作的镓铝砷（GaAlAs）双异质结半导体激光器（短波长）。虽然寿命只有几个小时，但其意义是重大的，它为半导体激光器的发展奠定了基础。1973年，半导体激光器寿命达到10万小时（约11.4年），外推寿命达到100万小时，完全满足实用化的要求。在这个期间，1976年日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3 的铟镓砷磷（InGaAsP）激光器，1979年美国电报电话（AT&T）公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55的连续振荡半导体激光器。

激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。

传输介质

大气

1961～1970年，人们主要研究利用大气传输光信号。美国麻省理工学院利用He-Ne激光器和激光器进行了大气激光通信试验。试验证明用承载信息的光波通过大气的传播实现点对点的通信是可行的，但是大气传输光通信存在很多严重的问题：

通信能力和质量受气候影响十分严重。由于雨、雾、雪和大气灰尘的吸收和散射，光波能量衰减很大。例如，雨能造成30dB/km的衰减，浓雾衰减高达120dB/km。

大气的密度和温度很不均匀，造成折射率的变化，加上大气湍流的影响，光束位置可能会发生偏移和抖动。因而通信的距离和稳定性都受到极大的限制，不能实现“全天候”通信。

大气传输设备要求设在高处，收、发设备必须直线可见。这种地理条件使得大气传输通信的适用范围具有很大的局限性。

虽然，固体激光器（例如掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）激光器）的发明大大提高了发射光功率，延长了传输距离，使大气激光通信可以在江河两岸、海岛之间和某些特定场合使用，但是大气激光通信的稳定性和可靠性仍然没有解决。

为了克服气候对激光通信的影响，人们自然想到把激光束限制在特定的空间内传输。因而提出了透镜波导和反射镜波导的光波传输系统。透镜波导是在金属管内每隔一定距离安装一个透镜，每个透镜把经传输的光束会聚到下一个透镜而实现的。反射镜波导和透射镜波导相似，是用与光束传输方向成角的两个平行反射镜代替透镜而构成的。

这两种波导从理论上讲是可行的，但在实际应用中遇到了不可克服的困难。首先，现场施工中校准和安装十分复杂；其次，为了防止地面活动对波导的影响，必须把波导深埋或选择在人车稀少的地区使用。

由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质，对光通信的研究曾一度走入了低潮。

光纤

为了发展光通信技术，人们又考虑和尝试了各种传输介质，其中包括利用玻璃材料制成光导纤维来传输光信号，但是当时最好的光学玻璃材料的损耗在1000dB/km以上，这么高的传输损耗根本就无法用于通信。美籍华人高锟（max.book118.com）和霍克哈姆（max.book118.comham）发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了光纤通信的基础。

1970年，光纤研制取得了重大突破。美国康宁 Corning 公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。因此，光纤通信开始可以和同轴电缆通信竞争，世界各国相继投入大量人力物力，把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。

1972年，随着光纤制备工艺中的原材料提纯、制棒和拉丝技术水平的不断提高，进而将梯度折射率多模光纤的衰减系数降至4dB/km。

1973年，美国贝尔实验室研制的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974年降到了1.1dB/km。

1976年日本电报电话（NTT）公司等单位将光纤损耗降低到0.47dB/km（波长1.2）。

在以后的10年中，1.55波长处的光纤损耗（如图2所示）：1979年是20dB/km，1984年是0.157dB/km，1986年是0.154dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。

1976年，在进一步设法降低玻璃中的（氢氧根）含量时，发现光纤的衰减在长波max.book118.com低损耗窗口。

1976年，美国在亚特兰大进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验，系统采用GaAlAs激光器作为光源，多模光纤作为传输介质，速率为44.736Mbit/s、传输距离约10km，这一试验使光纤通信向实用化迈出了第一步。

1980年，原材料提纯和光纤制备工艺得到不断完善，从而加快了光纤的传输max.book118.com.55的进程。特别是制出了低衰减光纤，max.book118.com/km，已接近理论值。与此同时，为促进光纤通信系统的实用化，人们又及时地开发出适用于长波长的光源，即激光器、发光管和光检测器。应运而生的光纤成缆、光无源器件、性能测试及工程应用仪表等技术的日趋成熟，都为光纤光缆作为新的通信传输媒质奠定了良好的基础。

1981年以后，世界各发达国家将光纤通信技术大规模地推入商用。历经20余年的突飞猛进的发展，光纤通信速率已由1978年的45Mbit/s（例如美国MCI于1991年开通了Chicago至St.Louis全长275英里的4×10Gbit/s的商用光纤通信系统等）。

光纤通信技术现状及其发展

从宏观上来看，光纤通信主要包括光纤光缆、光电子器件及光通信系统设备等三个部分。

光纤光缆

光纤本身所固有的优点及其技术的进步使其成为当今社会信息传输的主要媒介。

展示了北美消费的光缆较多，占了全球近25%，其次为欧洲全球光纤的消费额逐年增加，由此看出，光纤的市场需求量在增加，其应用越来越广。图4展示了单模、多模光纤的消费额总体在增加，单模光纤的市场份额有所下降，多模光纤的应用则变得较为广泛。

光电子器件 光有源器件 光检测器

常见的光检测器包括：PN光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。目前的光检测器基本能满足了光纤传输的要求，在实际的光接收机中，光纤传来的信号及其微弱，有时只有1mW左右。为了得到较大的信号电流，人们希望灵敏度尽可能的高。

光电检测器工作时，电信号完全不延迟是不可能的，但是必须限制在一个范围之内，否则光电检测器将不能工作。随着光纤通信系统的传输速率不断提高，超高速的传输对光电检测器的响应速度的要求越来越高，对其制造技术提出了更高的要求。

由于光电检测器是在极其微弱的信号条件下工作的，而且它又处于光接收机的最前端，如果在光电变换过程中引入的噪声过大，则会使信噪比降低，影响重现原来的信号。因此，光电检测器的噪声要求很小。

另外，要求检测器的主要性能尽可能不受或者少受外界温度变化和环境变化的影响

光放大器

光放大器的出现使得我们可以省去传统的长途光纤传输系统中不可缺少的光－－随着半导体激光器特性的改善，首先出现了法布里－泊罗型半导体激光放大器，接着开始了对行波式半导体激光放大器的研究。另一方面，随着光纤技术的发展，出现了光纤拉曼放大器。80年代后期，掺稀土元素的光纤放大器脱颖而出，并很快达到实用水平，应用于越洋的长途光通信系统中。目前能用于光纤通信的光放大器主要是半导体激光放大器和掺稀土金属光纤放大器，特别是掺饵光纤放大器（EDFA）倍受青睐。1985年英国南安普顿大学首次研制成掺饵光纤，1989年以后掺饵光纤放大器的研究工作不断取得重大突破。由于光纤放大器的问世，在1990年到1992年不到两年的时间里，光纤系统的容量竟增加了一个数量级。而在1982年到1990年的8年时间里，光纤系统的容量才只增加了一个数量级。光放大器的作用和光纤传输容量的突飞猛进，为光纤通信展现了无限广阔的发展前景。当前光纤通信系统工作在两个低损耗窗口：max.book118.com。选择不同的掺杂元素，可使放大器工作在不同窗口。掺饵光纤放大器工作在1.55窗口，该窗口光纤损耗系数比1.31窗口低（仅0.2dBkm）。已商用的EDFA噪声低，增益曲线好，放大器带宽大，与波分复用（WDM）系统兼容，泵浦效率高，工作性能稳定，技术成熟，在现代长途高速光通信系统中备受青睐。掺镨光纤放大器工作在1.31μm波段，已敷设的光纤90％都工作在这一窗口。PDFA对现有光通信线路的升级和扩容有重要的意义。目前已经研制出低噪声、高增益的PDFA，但是它的泵浦效率不高，工作性能不稳定，增益对温度敏感，离实用还有一段距离。非线性的研制始于80年代，并在90年代初取得重大突破光纤拉曼放大器是利用光纤的非线性光学效应――受激拉曼散射效应产生的增益机理而对光信号进行放大的。其优点是传输线路与放大线路同为光纤，因此，放大器与线路的耦合损耗小，噪声较低，增益稳定性较好。但需要很大的泵浦功率（数百毫瓦）和很长的光纤（数公里）。另外，光纤拉曼放大器的特性对光纤的偏振状态十分敏感。因此，光纤拉曼放大器目前还不能用于光纤通信

光无源器件

光无源器件是光纤通信系统的重要组成部分，在光纤通信向大容量、高速率发展的今天，光无源器件显得尤为重要。今年来，新材料、新工艺和新产品在不断涌现，光无源器件正面临一个迅速发展的时期。

光纤活动连接器

光纤（缆）活动连接器是实现光纤之间活动连接的光无源器件，它还具有将光纤与其他无源器件、光纤与有源器件、光纤与系统和仪表进行活动连接的功能。在进一步提高光纤活动连接器性能的基础上，使其向小型化、集成化方向发展。

进一步提高光纤活动连接器性能指标

目前的插入损耗范围在0.1dB～0.5dB，平均值为0.3dB，相对过高且变化范围大。随着加工精度的提高，争取将平均值降到0.1dB以下，变化范围缩小至0.2dB左右。改变插针端面的几何形状是提高回波损耗的有效手段。可以预期，端面为平面形状的插针将会逐渐被淘汰，球面和斜球面的插针会同时存在，而且球面插针的需要量仍将占主要地位。此外，采用镀膜工艺等新的加工技术来提高回波损耗可以降低零件的加工精度要求，并可提高两接器的一致性和互换性。

小型化

随着光纤接入网的发展，目前使用的连接器已显示出体积过大、价格太贵的缺点，因此小型化是光纤活动连接器的发展方向。

光纤活动连接器小型化的一种方法是缩小单芯光纤连接器尺寸，开发小型化（SFF）的连接器，如瑞士Diamond公司的E-2000型连接器，美国朗讯公司的LC型连接器以及日本NTT公司的MU型连接器等，它们的插针直径只有1.25mm。

连接器小型化的另一种方法是开发适应带状光纤的多芯光纤连接器，即MT型系列光纤连接器。带状光缆具有可集成的优势，是今年来迅速发展的一个光缆品种，它具有以下优点：体积小、重量轻、密集度高；采用注塑成型，一致性好，适于大批量生产；具有较低的插入损耗；具有良好的稳定性。随着干线网、用户网和局域网的发展，带状光缆连接器将成为连接器发展的方向。

集成化

光纤活动器不仅仅只有连接功能，还具有其它功能，因此，集成化是其发展的一个重要方向。现在已经出现了一些集成化的多功能产品，如外形与各种变换器一样的固定衰减器；既可作为FC型转换器，又可以对光的衰减量连续可调（0～25dB）的小型可变衰减器等。

光纤活动连接器的集成化，不但增加了连接器的功能，而且更重要的是体高其它器件的密集度和可靠性，给使用者带来极大方便。

固定连接器

固定连接器又称固定接头或接线子，它能够把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性连接。固定接头的制作方法按其工作原理有熔接法、V形槽法、毛细管法、套管法等。

光纤熔接机正朝着两个方向发展：一是向全自动、多功能方向发展；二是向小型化、简易化方向发展。目前普遍使用的全自动光纤熔接机设备笨重，价格昂贵。今后这一机型会朝着提高精度、降低成本、尤其是增加连接芯数的方向发展。

同时，随着光纤应用领域的扩大及用户不同的需要，对光纤熔接技术的要求也逐渐趋于多样化。因此，研制小型和超小型熔接机就成为第二个发展方向。同时致力于多芯光纤熔接机和保偏光纤熔接机的研究生产。

对于其它几种固定连接器而言，插入损耗和回波损耗这两个指标上都落后于光纤熔接机所制作的固定接头。要想提高这几种接头的加工精度，研制更适合的匹配液是一种比较有效的办法，目前许多厂家正致力于这方面的研究。此外，V形槽和毛细管结构比光纤熔接机更容易实现带状光纤与光波导阵列、光有源器件阵列的固定连接，可以从改善机械结构、光学透镜和匹配液入手，使这种连接得以实现。最后，为配合带状光缆的应用，多芯化的固定连接器也应大力发展。光衰减器

光衰减器是光通信中发展最早的无源器件之一，目前已形成了固定式、步进可调式、连续可调式及智能型光衰减器四种系列。

目前，光衰减器的市场越来越大。由于固定光衰减器具有价格低廉、性能稳定、使用简便等优点，所以市场需求比可变光衰减器大一些。而可变光衰减器由于其灵活性，市场需求仍稳步增长。

国外的光衰减器性能已达到高性能要求，目前国外的一些光学器件公司正在不断开发各种新型光衰减器，以求获得性能更高、体积更小、价格更适宜的实用化产品。

从市场需求的角度来看，光衰减器将向着小型化、系列化、低价格的方向发展。此外，由于普通型光衰减器已相当成熟，所以今后的研究将侧重于其高性能方面。

为了避免器件的光反射引起光源的频率漂移和线路噪声，使受此影响较大的系统能够正常工作，必须在相应的线路中使用高回损衰减器。因此，高回损衰减器是衰减器发展的一个重要方向。此外，光衰减器还必须有更宽的温度使用范围和频谱范围及多更能等优良性能。

光波分复用器

光波分复用器（WDM）又称为光合波/分波器，它是对光波波长进行合成与分离的光无源器件，在解决光缆线路的扩容或复用中起着关键作用。

当前使用的光波分复用器主要是两波长的复用器，例如1310/1550nm主要用于通信线路，980/1550nm和1480/1550nm主要用于光纤放大器。随着密集波分复用（DWDM）系统的发展，多波长复用器的需求量正在增加，复用波长之间的间隔也在逐渐缩小。当波长之间的间隔为20nm时，一般称为粗波分复用器；波长之间的间隔为1～10nm时，一般称为密集波分复用器。因此，密集化、小型化、实用化、组件化是波分复用器发展的必然趋势。

无源光耦合器

光耦合器的研制、开发及应用已经历了近四十年，目前基本形成了以熔融拉锥型器件为主、波导器件逐渐发展的局面。随着光纤通信、光纤传感技术、光纤CATV、局域网、光纤用户网以及用户接入网等的迅速发展，对光耦合器的需求会进一步增大。

当前，能进行大批量生产单模光纤耦合器的方法是熔融拉锥法。但是在这种方法中，由于光纤之间的耦合系数与波长有关，所以光传输波长发生变化时，耦合系数也会发生变化，即耦合比发生变化，一般它随波长的变化率为0.2%nm。所以宽带化是耦合器的一个重要方向。

与此同时，为了适应各种光纤网络用户数量剧增的需要，一方面需要大功率的光源，另一方面在不断增加耦合器路数的同时，进一步降低附加损耗、减少器件体积，并提高使用的可靠性。

综上所述，未来的光耦合器将是宽带的、集成化的、低损耗和易接入的器件，还应根据要实现多路数、小型化等。

光隔离器

隔离器是一种光单向传输的非互易器件，它对正向传输光具有较低的插入损耗，而对反向传输光有很大的衰减作用。

目前，光隔离器已经产生了一系列的器件，如阵列光隔离器、小型化光隔离器，还有一些隔离器与WDM、Tap、GFF等滤波器混合的器件，这些器件都已研制成功，并批量生产。到目前为止，自由空间型、偏振相关型隔离器应用较多，主要用于有源器件的封装。从实用的角度来看，光隔离器发展的主要方向是高性能偏振无关在线型光隔离器、高性能偏振灵敏微型光隔离器以及多功能光隔离器。

随着光纤放大器、CATV网、光信息处理、Gbit/s级高速光纤通信及相干光通信等技术的进一步推广，光隔离器也正向着高性能、微型化、集成化、多功能能、低价格方向发展未来的光隔离器很可能是一种微型化高性价比的集成器件。

光开关

随着密集波分复用系统和全光通信网的使用，各结点上的信号交换直接在光域中完成，这就需要光开关。由于这些结点上进行交换的光纤和波长数量很多，所以这种光开关应当是大端口数的矩阵开关。因此，光开关的矩阵化和小型化是光开关发展的一个重要趋势。今年来出现了能继承大规模矩阵阵列而又有良好性能的两种新型光开关，即微机械光开关（MEMS）和热光开关。

光纤通信系统

光纤通信系统已经历了四代变更：

第一代光纤通信系统是在1973～1976年研制成功的45Mbit/s、0.85多模光纤系统。其光纤损耗在0.85处为4dB/km，在1.06处为2dB/km，LD（Laser Diode，激光二极管）寿命达到小时。此外组成系统的其他各个部分在性能上已基本满足要求。1978年投入使用的第一代光纤通信系统的速率范围在50～100Mbit/s，中继距离为10km。

第二代光纤通信体统于1976～1982年研制成功，它可以传送中等码速的数字信号。其工作波长为1.30，损耗为0.5dB/km，色散的最小值近似为零。

目前正处在大规模实用化的是第三代光纤通信系统。其工作波长为1.31，使用LD可传输140～600Mbit/s的高码速信号，中继距离达30～50km。

第四代光纤通信系统目前还处在实验室研制阶段。其主要思想是将零色散波长移到1.55，这样可以使光纤损耗更低，色散为零。

目前，人们已经涉足第五代光纤通信系统的研究和开发，称之为光孤子通信系统。光孤子通信系统具有超长距离的传输能力，其应用潜力是巨大的。但是光孤子通信系统目前尚处于研究开发阶段，要真正进入实用化还需要解决一系列实际应用问题。

我国光纤通信的发展

在国外光纤通信的研究起步不久，我国从1974年就开始了光纤通信的基础研究，并在几年之内就取得了阶段性的研究成果。在此基础上，20世纪70年代末进行了光纤通信系统现场试验。80年代主要进行光纤通信系统的实用化攻关，完成了武汉市话中继实用化工程，武汉-荆州多模光缆34Mbit/s省内干线工程以及合肥-芜湖140Mbit/s单模光缆一级干线工程等，为大规模推广应用打下了基础。90年代初期，我国开始了光纤通信系统的大量建设，光缆逐渐取代电缆，并完成了“八纵八横”国家干线。这些干线主要是采用PDH140Mbit/s系统。随着市场需求量的增加以及技术水平的不断提高，逐渐采用了SDH622Mbit/s和2.5Gbit/s系统。郑州-洛阳-开封的16×2.5Gbit/s和上海-南京的32×10Gbit/s的波分复用数字光纤通信系统的研究开发与投入商用等工作正在加速进行之中。此外，国产的光器件产品在国际市场也具有较强的竞争力。由此可见，我国已具有大力发展光纤通信的综合实力。1982年建武汉市话中继光缆（0.85窗口、3.5dB/km，多模、8Mbit/s、13.5km），1988年建第一条国产设备长途直埋光缆兰州至武威工程（1.30窗口、1.2dB/km，多模、140Mb/s、286km），1989年起大量用单模光纤建线路。至2000年底，光缆总长度达125万公里（其中长途干线光缆28.6万公里，中国电信23万公里、中国联通5.6万公里），通达250多个地市，总用光纤约3000万公里。上述线路基本上是G.652单模光纤（只有京九光缆放了六根G.653光纤），且1995年前只开通1310nm窗口，1995年后才开通1550nm窗口。传输速率九十年代末期才开始从622Mb/s提升到2.5Gb/s。这两年新建线路用到10Gb/s，波分复用最高达32，总传输容量达320Gb/s（32×10Gb/s）。1999年开始较多使用G.655光纤。在光纤研制方面，我国对国际上现有的光纤类型都在跟踪研究并有了成果，武汉邮科院和长飞公司研制的非零色散位移光纤已经实用。其他如色散补偿光纤、偏振保持光纤、掺饵光纤、数据光纤、塑料光纤等均能达到生产阶段。光有源器件的研制在掺饵光纤激光器、主动锁模光纤环形激光器、被动锁模光纤环形激光器、光纤光栅激光器、增益平坦EDFA、高增益低噪声EDFA、掺饵光纤均衡放大器、DFB-LD与EA型外调制器的集成器件等方面都有显著进展。

第五篇：材料发展史

材料的历史同人类社会发展史同样悠久。历史上，材料被视为人类社会进化的里程碑。历史学家曾把材料及其器具作为划分时代的标志：石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙。这里我们不难看到材料在社会进步过程中的巨大作用。

制作物品的来源即原料或材料。其中“来源”指物质。

材料：是由一种化学物质为主要成分、并添加一定的助剂作为次要成分所组成的，可以在一定温度和一定压力下使之熔融，并在模具中塑制成一定形状，冷却后在室温下能保持既定形状，并可在一定条件下使用的制品，其生产过程必须实现最高的生产率、最低的原材料成本和能耗，最少地产生废物和环境污染物，并且其废弃物可以回收、再利用。

按组成、结构特点进行分类：金属材料；无机非金属材料；高分子材料；复合材料。 按使用性能分类：利用材料力学性能的称为结构材料；而利用材料物理和化学性能的则称为功能材料。

也可将材料分为传统材料和新型材料。两者无严格区别，是互相依存、互相转化的。传统材料的特征：需求量大、生产规模大，但环境污染严重；新型材料的特征：投资强度较高、更新换代快、风险性大、知识和技术密集程度高，一旦成功，回报率也较高，且不以规模取胜。狭义陶瓷是陶器与瓷器的统称。 二者的坯料都由长石、硅石和矾土（氧化铝）构成。陶器的原料中矾土的成分多一些，是粘土质。瓷器的坯料是矾土成分较少的矿石质。陶瓷的概念有狭义、广义之分。 从狭义上说，陶瓷是用无机非金属化合物粉体，经高温烧结而成的，以多晶聚集体为主的固态物质。狭义的陶瓷概念中不包括玻璃、搪瓷、水泥、耐火材料、金属陶瓷等。 从广义上说，陶瓷泛指一切经高温处理而获得的无机非金属材料，包括人工单晶、非晶态、狭义陶瓷及其复合材料、半导体、耐火材料及水泥等。

公元前8000年左右，铜首次被有意识地用来作为原料。先民们发现并利用天然铜块制作铜兵器和铜工具。 到公元前5000年，人们已逐渐学会用铜矿石炼铜。 公元前4000年，铜器及其制造就已推广，而石头作为材料已退居第二位。铜是人类获得的第二种人造材料，也是人类获得的第一种金属材料。

在人类历史上，有过一个辉煌灿烂的青铜器时代。考古表明，青铜文明的源头在古代中国、美索不达米亚平原和埃及等。 随着时间的推移，先民们发现，在铜中加入部分锡，可使原来较软的铜制品变得更坚韧、更耐磨。于是青铜（铜锡合金）产生了。

中国商代青铜器已经盛行，并将青铜器的冶炼和铸造技术推向了世界的顶峰。 中国先民们掌握了6种不同铜、锡比例的青铜技术。知道含锡量1/6的青铜韧性较好，可做钟鼎；而含锡量2/5的青铜较硬，可做刀斧。

后来的化学成分分析证明，铁中含有百分之几的镍和钴，而不含碳和其他熔渣夹杂物。这说明它是天外来客——陨铁；  天上掉下陨铁的机会是很少的，人类不可能大量使用陨铁。但是，陨铁让人们认识了铁，知道它比铜更坚韧，用它可以制成更坚固耐用、更锋利的砍削工具。早在2600年前的春秋时代中后期，我们的祖先就发明了生铁冶炼技术，比欧洲国家要早1000多年；世界上冶炼、浇铸生铁的最早文字，也记载于我国古代典籍名著《左传》中；  最早的钢是在大约1200ºC的较低温度下，用木炭还原出铁矿石里的混杂铁（含铁、矿渣和没烧尽的木炭混杂在一起的炼铁块）为原料，在炭火中反复锻打，反复渗碳而逐步形成的。

钢和生铁的最大区别是含碳量的多少，前者少而后者多，以2.11％为界。 生铁硬而脆，韧性不好；很少作为结构材料使用（跟碳含量有关）

 炼钢跟炼铁的主要区别是消耗掉多余的碳，最简单的方法是利用空气中的氧气去除碳，以降低碳含量；

第一次技术革命发端于18世纪后期，以蒸汽机的发明及广泛应用为主要标志，由此引发的纺织工业、冶金工业、机械工业、造船工业等的工业大革命，是这次技术革命的产物，使人类从手工工艺时期跃进到机器工业时代，开创了工业社会的文明。

其主要的材料依靠是钢铁的飞速发展，实现了高炉、转炉、平炉制造优质钢材的工业化。第二次技术革命开始于19世纪末，以电的发明和广泛应用为标志，由于远距离送电材料以及通讯、照明用的各种材料的工业化，实现了电气化。其结果是石油开采、钢铁冶炼、化学工业、飞机工业、电气工业、电报电话等迅猛发展，组成了现代产业群，使人类跨进了一个新的时代，实现了向现代社会的转变。

其主要材料依托是紫铜、黄铜、铝、钨等有色金属以及高分子绝缘材料的迅猛发展。

第三次技术革命始于20世纪中期，以原子能应用为主要标志。1942年12月，意大利物理学家费米在美国建立了第一个核反应堆，实现了控制核裂变，使核能利用有了可能，实现了合成材料、半导体材料等大规模工业化、民用化，把工业文明推到顶点，开启了通向信息社会文明的大门。

其主要材料依托是钛合金、先进合金、高温陶瓷、先进复合材料等材料的迅猛发展。

第四次技术革命始于20世纪70年代，它是以计算机，特别是微电子技术、生物工程技术和空间技术为主要标志，新型材料、新能源、生物工程、航天工业、海洋开发等新兴技术是主攻方向。

其主要材料依托是以硅、砷化镓为代表的半导体材料、先进高分子材料、先进复合材料、生物相容材料等的迅猛发展。在炼钢时加进金属锰，就能炼出锰钢。锰钢最大的特点是强硬坚韧，是工业建设的栋梁之材，是国防建设的“铁甲卫士”。锰钢的问世，是一位年轻的冶金学家（英国的哈德菲尔德）藐视权威，以他那锰钢般的意志顽强攻关的结果。权威们告诫人们，钢铁中锰的含量绝不能超过1.5％，否则它就会越来越脆。在经过了几百次的失败以后，他终于发现当锰的含量达到13％时，锰钢一改它昔日脆弱的形象，变得既有很好的硬度，又富有韧性了。

不锈钢，是以铁为主体元素，加上一定比例的铬、镍、钼、锰等金属炼成的耐腐蚀合金材料。不锈钢以其锃亮的外表、良好的机械性能和对酸性腐蚀物质的强大抗御能力赢得了人们的欢迎，是现代工业生产和日常生活中常用的金属材料。冶金专家布里尔利在一次偶然发现，由电炉炼成的含铬8％，含碳0.24％的合金钢经过热处理后，具有极好的耐腐蚀性能，特别是不怕酸性物质的腐蚀。布里尔利把它起名为“不锈钢”。

到1898年，美国工人技师泰勒创造了一个奇迹。他想研制一种耐高温的高速刀具钢。他分析了钨锰钢的成分，认为钨是好的，熔点高达3380℃，受热肯定不会变软，问题一定是出在熔点和硬度都不够高的锰身上。泰勒思考了很久，决定采用铬取代锰。泰勒赶紧安排试验冶炼含铬钨钢。经过一段时间的试验，合乎要求的含铬钨钢炼出来了。新材料做的车刀的切削速度比过去提高了5倍!在这之后，泰勒又对钨铬钢刀做了不少改进，使它能在五六百摄氏度下也不变软，切削速度达到每秒10米(600米／分钟)，可与奥运会100米跑的冠军比一比速度。

进入20世纪以后，刀具材料又有了一次飞跃，那就是诞生了硬质合金。1907年，德国冶金专家施特勒尔用碳化钨的硬质颗粒，加上铁和钴的粉末，先压制成型，再以高温烧结，让铁和钴熔化而成为粘结材料，使碳化钨紧紧地“团结”起来，制成了硬质合金。硬质合金一经问世，便受到了热烈欢迎。人们发现用它制作的刀具，在1000℃的高温下也不会变软，切削速度可达到每分钟2000米以上，比普通碳素钢刀高出100多倍。

铝是地壳中含量最多，分布最广的金属元素。我们脚下的粘土，就是铝的藏身之处、所以人们称铝是“来自粘土的白银”。

在今天，铝是产量仅次于铁的第二金属。生活中随处可见。但在100多年前，铝比黄金还要贵几倍，是王公贵族才能赏玩的珍宝。

说明：炭没有从铝手里夺取氧的能力，那就换一种思路，让氯气从氧那里把铝夺过来。

他向烧得发红的矾土里通入氯气，发现有一些液体流出来，得到了应该是氯化铝。他仔细地把这些液体收集好，再加热并加入还原能力强大的钾汞剂(合金)，让它代替炭去把铝还原出来。实验分析结果告诉他，有氯化钾生成。钾汞剂已经变成了铝汞剂，加热以后汞蒸发掉了，可铝也再一次变成了白色的矾土。

由于铝的需求量越来越大，原料矾土的供应也变得紧张。自然界纯矾土矿很有限，大部分的矿石含有一半的铁硅和其它杂质，不能直接用来炼铝。有必要寻求一种廉价的方法将氧化铝提取出来。

奥地利化学家拜尔采用煅烧矿石，然后粉碎，再加入氢氧化钠，使其与氧化铝反应，生成氢氧化铝。然后分离出氢氧化铝，最后加热使氢氧化铝分解，就可以得到纯净的矾土了。他们研究发现：

1.具有形状记忆能力的合金并不只是镍钛合金一种，还有铜铝合金、铜锌合金、铜镍台金、镍铝合金等；

2.不同的组成，甚至是组成虽然相同，但热处理方法不同的合金，被“唤醒记忆”恢复原有形状的温度就有所不风

3.这些合金变形能力是无疲劳的，即使反复变形上百万次也不会断裂。

氢是一种高效的燃料，它的比热是航空煤油的三倍，也就是说1公斤的氢可以代替3公斤煤油，目前任何化学燃料都无法和它相比。更重要的是它是一种洁净的、无污染的燃料。因为氢燃烧时与氧结合，剩下的只是水，避免了产生有害的废弃物。

通常，人们只是把易与氢气结合成金属氢化物的合金才称为“储氢合金”。金属为什么具有储氢的本领呢? 因为氢是一种很活泼的元素，能与许多金属起化学反应。一个金属原子能与两个、三个或更多的氢原子结合，生成稳定的金属氢化物，同时放出热量。当稍微加热，金属氢化物吸收热量后，就会分解出高纯度的氢气。研究表明，能满足储氢材料基本条件的合金，其成分中的主要元素有镁、钛、铌、钒、锆和稀土类金属，添加元素有铬、铁、锰、钴、镍、铜等。

现在研究开发的合金，有镧镍、钛铁、镁镍、混合稀土、非晶态类储氢合金。储氢合金有很好的吸附性能，不需要高压高温就能贮存氢和释放氢，并且两者的数量很大，而且吸附性能也不会因反复贮藏、释放而减弱，因而特别适用于贮藏和运输氢，其理论贮氢量可为同体积高压贮气瓶的1000—1300倍，为液态氢单位容积贮气量的1.5倍，而且不会形成氢气压力，使之成为可靠的贮氢手段。

晶须是一种直径为几微米到几十微米、长度可达数厘米的单晶体，可以在自然界生成，也可由人工制成。它强度极高，接近晶体的理论强度。因晶须十分细小，故一般不能独立使用，但可编织成线材或与其他聚合物复合成纤维增强复合材料。

经现代的X射线衍射技术显示，晶须内部的原子完全按照同样的方向和部位排列。这是一种没有任何缺陷的理想晶体。而在一般金属中，虽说总体上原子是有规则排列的，但局部地方，一些原子的排列并不规则，因而，晶体构造中产生了缺陷。

设想：将硝化纤维薄膜夹在两层玻璃中间，设法把它们粘成一体，就可以做成不伤人的安全玻璃。

困难：硝化纤维“脾气暴躁”，见火就烧．有时温度一高还会自己烧起来。怎样使它与玻璃紧密结合起来？ 方案：

1.用胶水?——粘合牢度太低。

2.把玻璃烧软了，再趁软把硝化纤维压在一起?——实验不是着火就是爆炸，太危险。

所谓先进陶瓷，是以高纯、超细的人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制的制备工艺烧结而成的，比传统陶瓷性能更加优异的新一代陶瓷。先进陶瓷又称为高性能陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷或高科技陶瓷。

先进陶瓷按化学成分可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。

(1)陶瓷的耐热性好，这可以提高发动机的工作温度，从而使发动机效率大大提高。例如，对燃气轮机来说，目前作为其制造材料的镍基耐热合金，工作温度在1000℃左右；若采用陶瓷材料，工作温度可达1300℃，使发动机．效率提高30％左右。

(2)工作温度高，可使燃料充分燃烧，尾气中的污染成分大大减少。这不仅降低了能源消耗，而且减少了环境污染。

(3)陶瓷的热传导性比金属低，这使发动机的热量不易散发，可节省能源。

(4)陶瓷具有较高的高温强度和热稳定性，这可延长发动机的使用寿命。目前，这种陶瓷滚动轴承已经问世。陶瓷滚动轴承具有下列优点：

(1)陶瓷的耐蚀性好，所以陶瓷滚动轴承适合于在有腐蚀性介质的恶劣环境中工作；

(2)陶瓷滚动体的密度比钢低，转动时对外圈的离心作用力可降低40％，故使用寿命长；(3)陶瓷的热膨胀系数比钢小，在轴承的间隙一定时，允许在温差变化较大的环境中工作；(4)陶瓷的弹性模量比钢高，具有较好的刚度，有利于提高工作速度，达到较高的精度。人造金刚石：金刚石是大家熟悉的高级装饰品，又是已知材料中最硬的，由于天然金刚石矿床不多，故价格很贵。而商业上、工业上都有很大需求，于是人们希望能够人工合成。金刚石和石墨都是有碳元素组成，但是两者的性能却千差万别，一个很硬，一个很软。这为我们人工合成提供了线索。塑料、合成纤维和合成橡胶，是合成高分子化合物的三大家族。纤维和橡胶都有天然的存在，惟有塑料没有天然的存在，是人类创造力的产物。虽说塑料的诞生是受自然界的树脂类物质启发而起步的，但在塑料的发展过程中，完全是人类以丰富的想象力和艰苦卓绝的努力，才创造出这一个崭新的材料领域。

聚乙烯是由乙烯单体聚合而成，为发展最快、产量最大的一种热塑性聚合物。聚乙烯质感类似石蜡状，无味无毒，有良好的耐低温性、化学稳定性、加工性、电绝缘性，但耐热性不高，只可在80℃下使用。

由高压法所得的聚乙烯，分子质量较低，分子的支链较多，密度较小，所以又称低密度聚乙烯(LDPE)，为半透明状，质地柔软，耐冲击，常用于制作薄膜、软管、瓶类等包装材料及电绝缘护套等。

超高分子量聚乙烯(简称UHMPE)的分子质量达上百万，使结晶困难。

与普通PE相比，耐磨性、抗冲击性、自润滑性、生理相容性、耐蚀性更好，但其硬度、强度、耐热性低些。可用于耐磨输送管道、机床耐磨导轨、小齿轮、人工关节、防弹衣、滑雪板等。

最轻且价低的塑料：聚丙烯(PP)

聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的热塑性聚合物，常用的PP，耐蚀性、电绝缘性优良，力学性能、耐热性（可达150 ℃）在通用热塑性塑料中最高，耐疲劳性好，是常见塑料中密度最低、价格最低的塑料，但低温脆性大及耐老化性不好。其无味无毒，是可进行高温热水消毒的少数塑料品种之一。

最鲜艳且成形性特好的塑料：聚苯乙烯（PS）

聚苯乙烯为苯乙烯单体聚合而成的典型线型无定形热塑性塑料。

PS极易染成鲜艳色彩，透明度仅次于有机玻璃，制品表面富有光泽；几乎可用各种成形方法进行成形加工，成形收缩特小，可成形性非常突出；电绝缘性（特别是高频绝缘性）极好，刚性好、脆性大，为敲击时惟一有清脆的类似金属声的塑料；其无味无毒，但抗冲击强度低，易脆裂；不耐高温（100 ℃以下使用），户外长期使用易变黄变脆。与“尼龙—66”相比，聚酯纤维的优点：

1.保型性好。

它弹性足，尤其是弹性模量要比尼龙-66高2～3倍，不容易产生折皱，经熨烫后有“一朝定型，永不变形”的功效。

1.耐温性能好。

聚酯纤维既不怕高温又耐得低温。将其在150℃的热空气中加热1000小时，还能保持50％以上的强度，而尼龙-66在此温度下差不多已经“毁尸灭迹”了。聚酯纤维的熔化温度高达250℃、但在零下100℃的低温环境中也不会降低性能。

3.强度高；

它在干燥情况下强度与尼龙-66不相上下、而且在潮湿条件下依然如故。尼龙-66受潮后强度会下降10％～15％，聚酯的抗冲击能力比尼龙要强整整4倍。

3.“生命力”旺盛。

把它放在玻璃瓶里晒上一年，强度并没有太大的降低，而如果换成尼龙，同样晒一年，强度会有大幅度的下降。

3.聚酯还不怕酒精、汽油等有机溶剂，不怕含氯的氧化剂，不怕稀酸、稀碱溶液的腐蚀作用。

橡胶、人称“弹性之王”，最大的特点是富有弹性，可以在外力作用下伸长七八倍。但外力一消失，又迅速恢复其原来的长度。除了弹性好以外，橡胶还有防水、绝缘、气密、抗震、耐磨等一系列优良性能。橡胶是当今社会不可缺少的重要战略物资，是现代人生活中非常熟悉的材料之一。

橡胶家族分为天然的和人工合成的两大分支。无论是天然橡胶，还是合成橡胶，都是化学家们付出了大量辛勤的劳动后，才得以进入人类生活的。

人造“大然橡胶”与真正天然的橡胶相比，可以说是“巧手胜天成”的杰作。

它的弹性、耐磨性、耐温性、气密性等各项性能指标都与天然橡胶相同，甚至它的缺点也和天然橡胶一样——耐油性不太好。不同在于它在合成时的原料特别纯，所以产品中不含天然橡胶里常有的植物蛋白及脂肪等杂质，电绝缘性能比天然橡胶好，耐老化的时间也更长。