浅谈全息技术的发展及前景论文

第一篇：浅谈全息技术的发展及前景论文

浅谈全息技术的发展及前景

摘要从全息思想的提出至今已经有半个多世纪的历史。期间，全息技术的发展取得了很大的成就。梳理一下全息技术的发展以及当今的研究和应用现状，有助于我们深入了解全息技术对生产、生活的重要影响以及其今后的发展方向。关键词全息防伪存储全息透镜

Abstract The proposal from the hologram has been half a century since.During the development of holographic technology has made great achievements.Comb the development of holography and the current status of research and application, holographic technology will help us understand the production, the important influence of life and its future development.Key words Holography

Anti-fake

Storage

Holographic lens

1、引言

全息技术一门正在蓬勃发展的光学分支，主要运用了光学原理，是一种不用透镜，而用相干光干涉得到物体全部信息的二部成像技术。如果说全息技术在照相方面的应用与普通照相技术的最大区别，那就是全息技术能够利用激光的相干性原理，将物体对光的振幅和相位反射（或透射）同时记录在感光板上，也就是把物体反射光的所有信息全部记录下来，并能够再现出立体的三维图像。也就是全息技术所记录不是图像，二是光波。全息技术近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中，特别是在现代测试、生物工程、医学、艺术、商业、保安及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。随着全息技术的快速发展，全息技术的产品正越来越多地走向市场、应用于现代生活中。

2、全息技术的发展简介

全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯·伽伯(Dennis Gabor)为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得了诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。直到十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂·利斯与朱里斯·尤佩尼克拍成了第一张全息相片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。全息术的发展大约可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等4个阶段。同轴全息术是伽伯当时采用的技术，这一阶段主要是在1960年激光器出现以前。这种技术获得的物体的再现像与照明光混在一起，不易观察。

1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、泽尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第1张全息图。从那时起至20世纪5O年代末期，全息图都是用汞灯作为光源，而且是参考光与物光共轴的共轴全息即同轴全息图。它与4-1级衍射波是分不开的，这是全息术的萌芽时期。这个时期全息图存在2个严重问题，一个是再现的原始像与共轭像分不开；另一个是光源的相干性太差，因此在这10多年中，全息术进展缓慢。离轴全息术是在激光器出现以后产生的用激光记录激光再现的全息术，其特点是获得的物体重现像与照明光分离，易于观察。

1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源。1962年，美国科学家利思(Leith)和乌帕特尼·克斯(Upatnieks)将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了离轴全息术，就是用离轴的参考光与物光干涉形成全息图，再利用离轴的参考光照射全息图，使全息图产生3个在空间互相分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。这样，同轴全息图两大难题宣告解决，产生了激光记录、激光再现的全息图。从而使全息术在沉睡了十几年之后得到了新生并进入了一个极为活跃的阶段。此后，又相继出现了多种全息方法，如大景深全息照相法、激光记录与激光再现的彩色全息照相法等。白光再现全息术是用激光记录，白光照明再现的全息图制作技术，它在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩，这是目前应用最广的全息术。由于激光再现的全息图失去了色调信息，科学家们开始致力于研究第3代全息图。一个叫班顿的人发现了用激光记录，使用白光还原影像的方法，从而使这项技术逐渐走向实用阶段。美国《国家地理杂志》第1次使用白色光全息片贴在封面时，销售量由1000万份增加到再版后的1600万份。这一技术后来由美国传到欧洲和其它国家，激光全息摄影技术也随之风靡全世界。常见的有反射全息术、像全息术、彩虹全息术和合成全息术等。

白光全息术是利用白光制作全息图，用激光或白光照明观察再现，这是全息术的最高阶段，至今虽有不少人做了一些初步工作，但尚未有突破性进展。激光的高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变。这也给全息技术的实际使用带来了种种不便。于是，科学家们又回过头来继续探讨白光记录白光再现全息图的可能性。它将使全息术最终走出有防震工作台的黑暗实验室，进入更加广泛的实用领域。

3、全息技术的应用前景 全息技术的应用非常广泛，并不断被应用于新的领域，以下列举了全息技术的部分重要应用。全息显示

全息显示主要利用全息照相能重现物体三维立体图像的特点，因全息片能给出和原物大小一样、细节精美、形状逼真的三维图像，所以是极有发展前景的应用之一。它可以用来复制历史文物艺术珍品、全息肖像、全息装饰品和全息风景画等也可用于超景深照相，使远距离到近距离的物体同时记录在一张全息底片上。而从其再现像中逐次按不同距离分层观测，不受普通照相景深的限制。全息显示常用的全息术有：透射和反射全息、像面全息彩虹全息、真彩色全息、合成全息和模压全息等多种类型。其中除透射全息图需要用激光再现外，其余都可用自光再现，从而使在自昼自然环境中可观察到三维景像。近年来模压全息逐步进入到人们生活中，并受到人们的欢迎和喜爱模压全息把浮雕艺术和照相艺术相结合，用多层次体现三维空间，极具有观赏价值它除了作为艺术全息品便于携带和保存外，已广泛用于防伪标识、贺卡、商标、纪念封和图书插图等领域，国内外都已形成一种巨大的产业。全息干涉计量

全息干涉的相干光束是由同一系统产生的。因而可以消除系统的误差、降低对光学元件的精度要求。全息干涉计量能实现高精度非接触无损三维测量，对任意形状、任意粗糙表面的三维漫反射表面的物体，都能相对分析测量到波长数量级的水平，同时还可以对一个物体在2个不同时刻的状态进行对比，从而探测物体在一段时间内发生的任何变化。全息干涉测量技术已与莫尔技术、光电检测技术、CCD数据采集技术、计算机技术等结合起来，实现了自动、快速、准确的实时测量。目前，全息干涉计量分析在无损检验、尺寸形状和等高线的检测、振动分析等领域中已得到广泛的应用。全息干涉计量是全息应用的一个重要领域。

二、全息防伪技术

防伪与我们的生活息息相关，将全息技术应用于防伪领域可以大大提高防伪功效。如第二代身份证上的视读防伪：当以适当角度看身份证正面时，会有长城标志出现，变换角度，长城标识的颜色会发生变化。从全球角度看，第一个将全息图片作为防伪标识的产品是Johnny Walke Whishy（一种威士忌），该酒的销售额较以前增加了45％。上世纪90年代全息防伪迎来首个鼎盛时期，无论高档商品促销、名优商品的防假冒或有价证券（如信用卡、钞票、护照签证）的防伪和加密以及图书、印刷、印染、装潢、纪念邮票和广告标牌等等，都普遍采用激光模压技术。该技术在八十年代末九十年代初传入我国，1990年至1994年期间，全国各地引进生产线上百条。主要防伪技术。

1.激光全息标识定位烫印技术 全息烫印的原理是：在烫印设备上通过加热的烫印模头将全息烫印材料上的热熔胶层和分离层加热熔化，在一定的压力作用下，将烫印材料的信息层全息光栅条纹与PET基材分离，使铝箔信息层与承烫面黏合，融为一体，达到完美结合。

（1）该技术要求印刷厂家拥有精密定位烫印设备，并要求印刷厂的相关设备有能适应定位烫印的要求，具有精密的走步和定位功能，因此造假者很难制假。

（2）定位烫印与包装物本身有机融合为一体。同时经过合理的设计可以大大提高包装物的质量和档次，这样无论在防伪力度还是美观方面，都提高了一大步。

（3）定位烫印可实现调整大规格自动化生产，与高速印刷设备配套，满足了印刷厂家的生产工艺要求。

（4）防伪标识烫印到包装盒上后无须覆膜，可满足绿色包装的要求，比普遍采用不干胶全息防伪贴标前进了一大步，并且彻底解决了防伪标识的重复使用问题。2.全息标识上的加密技术。

该技术是在防伪标识中设置特殊的加密记号以增强防伪效果。其原理是在物体与全息底板之间加一个编码器，使得物光发生畸变；只有用该特定的解码器才能重现物体，否则，只能出现一些散斑。因此，该技术具有较高的防伪功能，常用于一般商品的防伪。3.BOPP激光全息防伪收缩膜包装防伪技术。

该技术是发展起来的新型防伪技术。由于该技术对BOPP收缩膜基材有特殊要求，购买和开发BOPP生产设备造价昂贵，从而在源头上堵住了造假者制假的可能性和可行性。激光全息防伪收缩膜在生产中首创采用宽幅全息透明模压技术与加密全息图像防伪技术相结合，并巧妙解决了热压与基材热收缩的矛盾；在使用中通过BOPP防伪收缩膜两个表面提供热封，将被包装物整体包裹；在拆包时必须先撕开BOPP防伪膜，而这样也就破坏了原防伪膜的完整性。由于该防伪手段技术层面复杂、防伪力度高，工艺精细、外观精美，被中国防伪行业协会激光全息技术专业委员会给予很高的评价。BOPP生产线高昂的价格和热封型热收缩膜复杂的加工工艺，加上透明全息防伪图像和隐秘的微缩密码，使得那些分散的中小型工厂极难制假。

生物医学方面

全息以它独特的优点解决了许多其他技术难以解决的问题，为疾病的诊治做出了贡献。激光全息技术首先在眼科疾病诊治的应用中获得了成功，一张全息照片所提供的信息相当于480张普通眼底照片所提供的信息。在眼科疾病的诊断过程中，利用激光全息成像技术可以提供整个眼睛的三维立体图像，并可以用显微镜对整个眼睛图像的不同位置(如角膜、前房、晶状体、玻璃体以及视网膜等)进行逐层观察和研究。也可以利用激光全息成像技术提供眼睛各个部分单独的三维立体图像以做深入的检查。在临床检查中，利用全息诊断方法可以查出直径在1 mm以上的乳腺癌，有利于癌症的早期诊断和治疗。超声全息可用于医疗上的透视等。全息存储

光盘技术这种按位存储和读出的“串行”方式要求读出头相对于记录介质作机械运动，因而光盘的记录密度被限制在机械调节的精度以内，数据传输速率也受到低速机械运动的限制。当前光盘技术的前沿研究已使光盘存储容量接近光学极限，数据已达到每秒几兆字节的数量级，这虽然满足当前多媒体技术的需要，但计算机技术正在向高速、并行性和智能化方向发展，按位存取的磁盘和光盘显然不能满足需要。要寻求一种既能并行读/写、提高数据速率、又能增大存储容量的海量存储技术，激光全息存储则是一种最佳选择。1.目前主要使用的全息存储材料及其特点

银盐材料。超微粒的银盐乳胶有很高的感光灵敏度和分辨率，有较宽广的光谱灵敏范围。目前，超微粒的银盐乳胶已经具有成熟的制备技术，稳定的商品化产品——全息干板。银盐材料的缺点主要在于：不能擦除后重复使用，湿显影处理程序较为繁琐，且对于位相型全息图，其较高的衍射效率却往往带来噪声的增加和图像质量的下降。

光致抗蚀剂。它可以旋涂在基片上制成干板，光照射后，抗蚀剂中将发生化学变化，且随着曝光量的不同，发生变化的部分将具有不同的溶解力。选用合适的溶剂显影，便可制成表面具有凹凸的浮雕相位型全息图。为了获得较好的图像质量，需要对负性光致抗蚀剂进行足够曝光，但这往往与全息图成像的最佳曝光量相矛盾，从而使负性光致抗蚀剂存储的全息图的精细线条往往由于曝光量不够，而在显影时被腐蚀掉，影响全息图的质量。光折变材料。光折变材料受到非均匀的光强度照射时，材料局部折射率的变化与入射光强成正比。光折变材料具有动态范围大、存储持久性长、可以固定以及生长工艺成熟等优点。光折变材料主要有无机存储材料和有机存储材料两类。常见的光折变无机材料主要有掺铁铌酸锂晶体（LiNb3：Fe）、铌酸锶钡（SBN）、和钛酸钡（BaTiO3）；而常见的有机光折变聚合物则有PMMA 等。

光致聚合物。光致聚合物主要由单体、聚合体和光敏剂组成。记录光照射聚合物后，光敏剂被激发，并引发曝光过程；然后，自由基引发单体分子聚合，最后在材料中形成位相型全息图。光致聚合物具有较高感光灵敏度、高分辨率、高衍射效率以及高信噪比，可用完全干法处理及快速显影，记录的生息图具有很高的几何保真度，并易于长期保存。光致聚合物的主要缺点在于其体积容易受到影响而发生变化。光致变色材料。这是由于光致变色膜层内的分子极化特性发生改变，会导致膜层折射率的变化。尤其记录波长与介质吸收谱非共振时，膜层内部可产生显著的折射率变化。光致变色材料具有无颗粒特征，分辨率仅受记录光波长和光学系统的影响。但是光致变色材料存储 的全息图的衍射效率并不高。2.全息存储中的复用技术

角度复用：这是一种使用最早、研究最为充分的复用技术，它利用了体积全息图的角度选择性，使不同的信息页面可以互不相干地叠加在同一个空间区域内。每幅全息图在记录和读出时所采用的物光和参考光的夹角都各不相同，但采用的激光波长是固定的。角度复用存储的全息图数目越多，平均衍射效率就越低，并且由于串抗干扰的叠加将导致读出数据的信噪比下降，这些因素也影响和限制了角度复用技术可以实现的存储容量。位相复用：为了克服角度复用技术串扰噪声较大的缺点，人们又提出了正交位相编码复用技术。在这种复用技术中，参考光的波长和光束角度都是固定的，而位相编码一般使用确定性位相编码中的正交位相编码。因此，位相复用技术可以提高读出过程中全息图的衍射效率，增加读出数据的信噪比，并且可以使对存储数据的寻址通过改变光束的位相而不是改变光束的方向来实现，从而使寻址过程更快。波长复用：由于全息图的再现对读出光的波长也十分敏感，所以波长复用也是全息光存储的主要复用方式之一。波长复用也是基于全息光存储所具有的布喇格角选择性，只是此时每幅存储的全息图是与一个特定的光源波长相对应，记录和读出过程中参考光和物光之间的夹角保持不变。3.取得的成就

20世纪60年代末发现光折变效应后，在光折变晶体中进行全息存储一度成为热点。1975年，美国RC公司报道了在1cm铌酸锂晶体中存储500幅全息图的实验。美国Northrop公司于1991年在掺铁铌酸锂晶体中存储并高度保真再现了500幅高分辨率军用车辆全息图。1992年，有在同样的铌酸锂晶体中存储1000页的数字数据，并无任何错误地复制到数字计算机的存储器。1994年美国加州理工学院在1cm掺铁铌酸锂晶体中记录了10000幅全息图。同年，斯坦福大学的一个研究小组把经压缩的数字化图像视频数据存储在一个全息存储器中。IBM公司也研制出一台灵活而稳固的高分辨率的自动全息存储系统试验台。目前，我国有人正在研制利用二值空间光调制器实现多灰阶全息存储的方法，它可近一步提高存储密度与读出数据的传输速率。另有人正在研究体全息相关器的内容寻址功能的相关研究，它可以并行快速地进行关联检索，并具有很大的提升潜力。

美国斯坦福大学的HDSS WORM演示平台。2000 年，美国斯坦福大学为DARPA 投资实施的HDSS 项目开发了高传输速率、高容量的全息光盘存储系统，如下图所示。该系统采用了IBM公司的铁电液晶空间光调制器(FLC SLM)记录二维数据，最高分辨率为1 024×1 024 像素，采用Kodak公司的CCD 作为探测器，其分辨率与SLM 匹配，最大帧数为1 000 fps。利用脉冲倍频Nd∶YAG 激光器(波长为532 nm)进行记录和读出，光盘安装在精密的空气静压轴承上，使用精密光电轴角编码器系统的全息信道解码传输速率可达1 Gbits/s，使用1 次写入多次读取(WORM)的光致聚合物作为存储介质，容量为120 GB。由于较厚的介质(如LiNbO3 晶体)的存储容量受到介质动态范围和噪声的影响要多于复用技术，而较薄的介质(如光致聚合物)则不然，所能存储全息图的数量在很大程度上由复用技术决定。经常在较厚介质中使用的角度复用技术在这里效果不大，需要使用其它复用技术，例如移位或旋转复用技术, 该系统采用的是散斑-移位复用技术。

图为美国斯坦福大学的HDSS WORM 演示平台系统 全息存储器可望存储几千亿字节的数据（目前光盘是6.4亿字节数据），而且具有高保真度，并以等于或大于bit/s速度传送数据，可在100微秒或更短时间内随机选择一个数据页面。全息存储技术的迅速发展，必将在不远的未来迎来光辉的时代。

四、全息透镜

全息透镜是依据光的干涉和衍射原理，可以完成普通光学透镜的任务和功能。最早的全息透镜是1871年由瑞利制成的菲涅尔波带片。全息透镜有许多明显的优点，它的重量轻、造价低、制造快、易于复制、能多重记录以及便于分割。英国研制出的一个全息产品——头盔夜视仪，它可以借助微弱的星光看清一公里远的目标。当前全息透镜的主要应用 补偿透镜

在制造全息透镜时, 用光学系统产生的有像差的波前(对应参考光)和完善的点源球面波(对应物光波)记录。当使用时，用有像差的波前（作为物光波）照明全息透镜, 就可以起到补偿的作用。对于有像差的波前在记录时, 也可以不用实际的系统, 而用一个计算全息图来代替。准直物镜

大口径的球面或非球面准直物镜的制造是很费工的, 如果用全息的方法制造就快得多了,当然在制造时需要有一个大口径、高质量的准直物镜产生平面波。这种全息准直物镜用于干涉系统和激光系统是很合适的, 可以避免它的缺点。因这些系统多是用单色狭光源照明。把成像元件和转像元件结合起来

光学系统有时需要加一个棱镜来转像。如果用离轴透射全息透镜或者反射全息透镜, 就可以同时完成成像和转像的功能。分割透镜

为了某些特殊的应用, 有时需要把一个透镜分割开, 再组合起来, 例如干涉用的双半透镜, 把一块透镜分为两半, 使其有一定的距离。又如跟踪接收机把一个透镜分成四部分, 再按相反方向组合起来, 可以对一个目标产生四个分开的像。这一类元件如果用全息透镜就很容易分割。多重透镜

多重透镜的种类很多。例如一些干涉系统, 大都需要一个标准波面和测试波面。用全息的方法就可以用一块透镜来完成。又如用傅里叶变换透镜进行空间滤波, 至少要两个变换镜头, 将空间滤波器和一个变换镜头用一个全息系统来代替, 可以省去一个变换透镜, 还可以缩短光路。

大相对孔径的透镜

全息透镜的另一优点是便于制作大相对孔径的透镜。在低光强成像系统或全息信息存贮系统中, 都需要大相对孔径的透镜, 用全息的方法制造就比较容易。傅里叶变换透镜

全息透镜同普通透镜一样,可以完成傅里叶变换的功能, 因此可用全息透镜代替信息处理系统中的傅里叶变换透镜。

3、全息技术的展望 全息照相的应用潜力是巨大的，这一新技术将会在工业、医学、国防、公共安全等各个领域全面展开，产生显著的社会效益和经济效益。

作为一门新兴学科，全息技术还处在蓬勃发展阶段，我们相信：随着科技的进一步发展和科技人员的努力垒息照栩的应用必将迎来它更辉煌的明天。参考文献：

1.杨帆,杨宁中州大学学报第 25卷 第 2期

2.王典民激光全息照相技术[M] 吉林科学技术出版社 1993 2-8 3.葛宏伟，裴敏激光全息技术在防伪领域中的应用华中理工大学学报, 1997 4.李明激光全息技术的发展及应用趋势研究激光杂志 2005 [1] Uhlmann DR,Teoospects G.Sd-Gel science and technologe:Current state and future prospect[J].J sol-Gel science and technologe,1988 [2] 陶世荃.光全息存储[M].北京工业大学出版社,1998.12 [3] 于美文.光全息学及其应用[M].北京理工大学出版社，1996.8 [4] 中国防伪协会组编.中国防伪战略[M].中国标准出版社，1997 [5]王仕璠.信息光学理论与应用(第二版)[M].北京邮电大学出版社，2009.2

第二篇：3D打印技术发展及其应用前景

3D打印技术发展及其应用前景

课程名称：3D打印技术

班级： 姓名：

学号: 时间：2016年10月7日

一、3D打印技术兴起

3D打印产业是工业制造领域新发展起来的技术，被誉为“具有业革命意义的制造技术”。运用3D打印技术的主要生产流程是先用计算机软件设计出一个立体的加工样式，再通过3D打印机用特制的固体材料进行打印。广泛应用于工业制造、文化创意及数码娱乐、航空航天、生物医疗、消费品、建筑工程、教育和个性化定制等领域。由此可见3D打印技术需要依托信息技术、精密仪器和科学材料等多个领域的技术，作为一项新兴的多科学交叉的技术，必须在这些相关的领域投入相应的研发力量才能真正掌握其整个的核心技术。

二、简介3D打印机

3D打印机英文 “3D Printers”，3D打印机这个名称是近年该产品来针对民用市场而出现的一个新词。其实在专业领域 他有另一个名称快速成形技术。快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技 术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。

三、3D打印技术原理

说到它的原理，其实也并不不复杂，其运作原理和传统打印机工作原理基本相同。传统打印机是只要轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像，而打印机 首先将物品转化为一组3D数据，然后打印机开始逐层分切，针对分切的每一层构建，按层次打印。

例如我们制作一个塑料材质的苹果，首先我们需要在电脑上使用3D软件制作出一个苹果的3D模型文件，然后把它转换成3D打印机支持的文件格式。接下来需要给3D打印机放入塑料耗材，现在3D打印机就可以制作了。这个过程是不是像我们的平面打印机的操作呀！好下面说重点。打印系统在制作的时候会从这个苹果3D模型底部开始切成很多片（多少片呢？这个要根据打印机的技术指标它所支持的“层厚”来决定。）也就是我们上面说的截面图。最先开始制作的是苹果模。

四、几种主要的3D打印机技术

（一）SLA技术3D打印机

SLA是最早实用化的快速成形技术。SLA 是“Stereo lithography Appearance”的缩写，即立体光固化成型法。用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。

SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。

（二）SLS技术3D打印机

SLS(Selective Laser Sintering)选择性激光烧结（以下简称 SLS）技术。最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的 Carlckard于1989年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter Sation。选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。

与其它3D打印机技术相比，SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。目前，可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复 杂的支撑系统，所以SLS的应用越来越广泛。

（三）LOM技术3D打印机

分层实体制造法（LOM———Laminated Object Manufacturing），LOM又称层叠法成形，它以片材（如纸片、塑料、薄膜或复合材料）为原材料。激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。

该技术的特点是工作可靠，模型支撑性好，成本低，效率高，缺点是前、后处理费时费力，且不能制造中空结构件。

（四）FDM技术3D打印机

熔积成型（FDM—Fused Deposition Modeling）法,该方法使用丝状材料（石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝）为原料,利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度（约比熔点高1℃）,在计算机的控制下,喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。该技术污染小。

五、3D打印技术优点

（一）制造快速

3D打印机技术是并行工程中进行复杂原型或者零件制造的有效手段,能使

产品设计和模具生产同步进行,从而提高企业研发效率，缩短产品设计周期，极0大的降低了新品开发的成本及风险，对于外形尺寸较小,异形的产品尤其适用。

（二）CAD/CAM技术的集成

设计制造一体化一直来说是现在的一个难点,计算机辅助工艺（CAPP）在现阶段由于还无法与CAD、CAM完全的无缝对接，这也是制约制造业信息化一直以来的难点之一,而快速成型技术集成CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术,使得设计制造一体化的概念完美实现。

（三）完全再现三维效果

经过快速成型制造完成的零部件，完全真实的再现三维造型，无论外表面的异形曲面还是内腔的异形孔，都可以真实准确的完成造型，基本上不再需要再借助外部设备进行修复。

（四）材料种类繁多

到目前为止，各类3D打印机设备上所使用的材料种类有很多，树脂、尼龙、塑料、石蜡、纸以及金属或陶瓷的粉末，基本上满足了绝大多数产品对材料的机械性能需求。

（五）创造显著的经济效益

与传统机械加工方式比较，开发成本上节约10倍以上，同样，快速成型技术缩短了企业的产品开发周期，使的在新品开 发过程中出现反复修改设计方案的问题大大减少，也基本上消除了修改模具的问题，创造的经济效益是显而易见的。

六、3D打印技术未来发展的主要趋势

3D快速成形技术除了与其他RP技术一样,可以用于产品的概念原型与功能原型件制造外,3D快速成形技术还因其独特的成形特点,使其在生物医学工程、制药工程和微型机电制造等领域有着广阔的应用前景。随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域，3D打印技术也将被推向更高的层面。未来，3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。

提升3D打印的速度、效率和精度，开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法，提高成品的表面质量、力学和物理性能，以实现直接面向产品的制造；开发更为多样的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等，特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点；3D打印机的体积小型化、桌面化，成本更低廉，操作更简便，更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求；软件集成化，实现CAD/CAPP/RP的一体化，使设计软件和生产控制软 件能够无缝对接，实现设计者直接联网控制的远程在线制造；拓展3D打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用。

【参考文献】：

[1] 王灿才.3D打印的发展现状分析[J].丝网印刷。2012，(09).[2] 王雪莹.D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企事业，2012，(09)[3] 刘海涛.光固化三维打印成形材料的研究与应用[D］.华中科技大学博士论文 [4] 胡发宗等.三维立体打印机的成形技术[J］.模具技术，2004 [5] 吕德平.激光打印机原理与维修[J］.中国计算机用户，1994,5.[6] 陈清，打印机技术研究和未来应用发展趋势初探[D],2010,4 [7] 邵华，3D打印机技术在未来电工教学应用中的设想[A],2011.9 [8] 刘厚才.莫健华.刘海涛.三维打印快速成形技术及其应用[J].机械科学与技术，2008(9):1184-1186．

[9] 王忠宏.李扬帆.张曼茵.中国3D打印产业的现状及发展思路.2013,(1):90-93 [10] 蔡恩泽.3D打印颠覆传统制造业.中国中小企业.2012,(11):46-47.[11] 古丽萍．蓄势待发的3D 打印机及其发展[J].数码印刷，2011,(10):64-67.

第三篇：轨道交通技术发展论文

发展城市轨道交通是解决大城市交通问题的重要手段。轨道交通建设从规划、设计、施工到运营,涉及建筑业、制造业及管理的所有领域，为大家分享了轨道交通技术发展的欢迎阅读！论文

摘要：2008年我国轨道交通进入全面发展的黄金阶段，而城市轨道交通更是进入了发展的新高峰，运营里程每年都有新突破。通过分析国内轨道交通产业发展现状，希望能够对我国轨道交通的发展有所启示。

关键词：轨道交通；发展现状；发展启示

一、我国轨道交通快速发展的基础

1.发展城市轨道交通可实现城市可持续发展。城市社会经济的发展，需要安全、高效、清洁、经济的城市交通运输系统。城市轨道交通的发展可减少城市环境污染，缓解城市交通压力，促进新城区发展，使城市形态发生变化，带动沿线土地开发，而轨道交通的建设、运营和维护又拉动了内需。与传统城市交通运输形式相比，城市轨道交通以其巨大的优势与城市社会的经济发展目标相协调，与城市可持续发展目标相―致。

2.发展城际轨道交通有利于构建完善的综合交通体系。城际轨道交通的客流来源于城市内部和城市郊区的主要中心乡镇之间、城市组团与次中心城镇之间。从各种运输方式的运距来看，定位于为中短途城际轨道交通系统可更好地衔接既有大铁线路和市内交通。将铁路网、城际网、市内公共交通线路网综合布局，将更好地完善综合运输体系。

3.国内经济的快速增长为轨道交通的发展提供保障。国务院参事林毅夫预测，中国还有持续20年左右，每年8%的增长潜力。到2020年，我国GDP、人均收入能达到在2010年的基础上翻一番的目标。目前我国政府债务余额占国内生产总值的比值仍不超过50%，且负债多用于投资，有资产抵押。轨道交通建设属于国家的基础设施建设，在国家基础设施建设刚需的大背景下，轨道交通的投入将会持续增加，为轨道交通的发展提供了保障。

二、我国轨道交通发展现状

1.我国城市轨道交通发展现状。根据国家发改委运输所《2012―2013年中国城市轨道交通发展报告》数据，2013年将有12个城市新开通运营轨道交通线路，到2013年底，我国轨道交通运营线路累计将达到80条，运营总里程将达到2400公里，运营车站将达到1600座。截至2013年9月，我国获得国家批准建设轨道交通的城市已达到37个，高居世界第一。据分析，未来3年，至少还有10个以上城市将获得批准，至2020年我国城市轨道交通累计营业里程将达到7395公里，以每公里5亿元造价计算，保守估计需要3万亿的财政投入。而根据国务院批准地铁建设的指标来看，我国有50个城市满足地铁建设的标准，未来我国大约有229个城市有发展轨道交通的潜力，2050年规划的线路将增加到289条，总里程数达到11700公里。

2.我国城际轨道交通发展现状。依据国家发改委发布的多个城际轨道交通发展规划数据统计，至2020年，规划里程达到9871.5公里。我国主要地区城际轨道交通规划情况如下。环渤海京津冀地区：该区域的规划覆盖京津冀地区的主要城市。建成后将形成以北京、天津为中心的“两小时交通圈”。按照规划，到2020年，京津冀地区城际轨道交通总里程将达到710公里。长江三角洲地区：长三角地区将形成“1～2小时交通圈”，该交通圈主要是以上海、南京和杭州为中心的。预计建成的全长295公里的南京―镇江―无锡―苏州―上海城际轨道交通线，上海至杭州也将建成160公里的城际轨道交通线。与此同时，杭州到宁波、常州经江阴常熟到苏州、苏州到嘉兴也都将建设城际轨道交通，分别长约158公里、124公里和78公里。综上，到2020年，长三角地区的城际轨道交通总里程将达到815公里。珠江三角洲地区：珠江三角洲地区将建设的广深、广珠城际，是以广州为中心的，建成后覆盖珠三角地区的主要区域，并且可以连接港澳地区的城际轨道交通，形成网络。其中建成广州经东莞到深圳、广州到珠海、广州到佛山、小榄到虎门、江门到小榄、广州到肇庆、东莞到惠州的城际轨道交通线共七条。其中里程最长的为100多公里，最短为37公里。到2020年，珠三角地区的城际轨道交通总里程可达600公里。长株潭：长株潭地区打造核心区为半小时都市圈，次中心区为一小时都市圈。规划在次中心区之间将在90分钟内到达。长株潭规划了七个项目，分别为长沙到株洲、长沙经益阳到常德、长沙到岳阳、株洲到衡阳、长沙西环线、长沙到浏阳、湘潭到娄底等。这七条城际轨道交通线路，合计里程可达760公里。山东半岛城市群：将形成以济南和青岛为中心的公交化轨道交通网络，形成14个地市间18条城际轨道交通线路，打造济南、青岛与周边主要城市半小时、1小时直达的交通圈。近期（2015至2020）修建青烟威荣城际铁路、青岛―日照快速、济南东―泰安城际、济南―聊城城际、济南―滨州城际、滨州―东营城际、济南―德州城际、济南―青岛城际、泰安―济宁城际、东营―潍坊城际、莱芜―泰安城际；远期（2030）修建的德州―滨州城际、东营―烟台城际、淄博―莱芜城际、莱芜―日照城际，远景展望的济宁―枣庄城际、济宁―菏泽、沂南―临沂城际。环渤海地区山东半岛城市群城际铁路网规划线网长度1516公里，其中新建1076公里。成渝经济区城市群：成渝经济区内50万以上人口的所有城市、20万―50万人口2/3的城市通城际客专，形成一小时城际高铁网。该城际高铁网将以成渝客专为主轴，成绵乐、万州至重庆为两条辅助轴，绵遂内宜、成南达、宜泸渝、重庆至黔江等四条为骨架线，建成12条城际客专，以成都和重庆为中心，将形成了一个成都、雅安、乐山、内江、宜宾、泸州、重庆、万州、广安、南充、达州、巴中、广元、绵阳、德阳的成渝经济区1小时高铁环线网。按照规划，到2020年，成渝地区城际客专将新增线路1000公里，到2030年，成渝经济区的城际轨道交通线网将达到4000余公里。

三、我国轨道交通发展进程中遇到的问题

我国一线城市轨道交通现状与国外大城市相比差距甚远。以2009年上海市常住人口1921万人计算，每万人拥有轨道交通里程数为0.185公里，而巴黎的水平为0.909公里/万人。其他二三线城市的轨道交通更是处于起步阶段。即使国外已经有较成熟的案例可以学习，我国在发展轨道交通的道路上仍需继续探寻。

1.相关政策的不健全。轨道交通是一个庞大的系统，需要大量的资金准备和长期的时间上的准备。一旦开建运营，需求持续且不确定，无法停止。轨道交通是一项半公益性质的公共服务项目，经济回报率低，建设和运营投入资金量大，需要国家出台一系列的扶持政策，保证这项公共事业的顺利开展。自2012年9月份以来，国家密集出台了一系列的政策，但是仍有一些急需解决的方针政策问题。如土地开发利用政策，出台统一建设标准、技术标准、投融资标准政策等。

2.轨道交通建设投融资问题。我国轨道交通在建设运作上最初是由政府全面掌握，建设的投资费用都由政府出资。随着轨道交通事业发展越来越迅速，从运作形式上也向多元化和市场化转变，逐渐形成“政府引导，社会参与，市场运作”的投资格局。目前在投资渠道上，还是依赖于财政投资渠道，走市场化道路的很少，大部分的城市建设轨道交通需要政府进行资金的筹措，制定长期的计划进行实施。分析国内运转较好的城市轨道交通，如广州、上海。其资金来源通过三个途径：一是政府投入。政府投入的资金包括市财政资金和区财政资金。二是项目借款。项目公司借入内外债运用到项目建设中去。三是沿线土地开发收益。这项资金来源被认为是解决轨道交通投融资问题的关键所在，目前在香港地铁运用较为成功。在实践中，由于前面所述相关政策尚未健全，在各个城市中实施的效果差异性很大。目前，第二个途径，项目借款成为项目建设资金构成的大部分。

3.轨道交通技术水平和安全问题。国际上轨道交通技术水平不断上升，不少技术日臻完善，并且得到广泛的应用。我国轨道交通国产化水平较低，所以实现技术国产化成为我国发展为轨道交通先进国家的标志。我国轨道交通早期建设并投入运营的地铁系统建设存在设备较老，系统配置不完善，建设标准较低的问题，导致一系列的安全隐患。而用于地铁建设的盾构等设施设备，运营用的车辆、通信信号、控制等系统来源于不同的国家，尚未形成统一的标准。这对建设和运维都会造成安全问题。城市轨道交通安全物防和技防设施不全、应对突发事件能力亟待提高。

四、我国轨道交通发展所带来的启示

1.政府政策保障。轨道交通的建设推动国民经济的发展，能够解决城市的交通问题等，是国家重要的基础设施。发展初期需要政府政策的支持，如制定相应的法规，明确国家和地方的投入比例，对前期建设和运营的费用给出保障措施。通过法规的制定，保证轨道交通建设发展的刚性需求。在轨道交通的发展进入快速发展期后，可探索以资本市场为平台，拓展轨道交通产业的多元化融资渠道，以产权为纽带，引入市场化体系，发展轨道交通产业。在此阶段，可探索多种融资模式，如BOT、PPP等项目融资、股票及债券融资、信贷、租赁、信托等多种方式进行融资模式创新。进入成熟期后，轨道交通所需的资金主要用途是改造和维护现有路网，进入此阶段后，应该能够形成较为完善的投资建设法律法规体系，能够形成较为合理的投融资模式，轨道交通产业的市场化特别更加明显。

2.科学运营。我国轨道交通的发展起步晚，发展时间短，尚未形成网络化运营。且在站场布局上与各种运输方式的衔接性较差，无统一的规划和协调。目前，我国轨道交通系统的规划虽然有考虑到其他交通方式，但是由于其他交通方式存在已久，不能够合理地进行统一规划，在整体上未呈现出布局的系统化、集成化和高速化。在对香港地铁等较为先进的运营模式进行学习后，积极探索有地方特色的运营模式。

3.提高设备国产化率。在轨道交通产业中，技术装备投资最大的便是车辆、牵引供电、通信信号，大约占到总造价的30%～35%。目前，如何在保证使用安全性的基础上降低技术装备的成本是降低轨道交通总造价的关键。比如地铁车辆，我国生产的地铁车辆价格仅为外国车辆的二分之一到四分之一。在广州地铁、上海地铁、南京地铁和北京地铁也已经运用了一批可靠的国产设备。在制定规范统一技术标准的同时，加强国产设备的运用率，既可降低成本又可带动轨道交通产业链的快速发展。

小结：

轨道交通事业的可持续发展需要长期规划，有序实施。规章制度的完善，科学技术的进步将会进一步推动我国轨道交通事业又快又好地发展。

参考文献：

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第四篇：安全息

扎实开展“安全生产月”活动

一是加强领导，精心部署。成立了由局党组书记、局长任组长，副局长和粮油公司经理任副组长，局属各股室及各公司经理为成员的活动领导小组，细化了活动内容及活动安排，明确了活动要求，层层落实安全生产责任目标。二是加大宣传力度，增强安全意识。广泛开展了安全宣传进库区、进家庭活动，在办公场所、各粮库悬挂安全宣传标语，营造了“安全生产月”活动的浓厚氛围。

三是开展安全生产法律法规学习。组织局干部职工和各粮库负责人学习安全生产法律法规，对典型事故进行认真剖析，分析原因，吸取教训，做到警钟长鸣。通过安全生产学习教育，提升了安全生产监督管理水平，提高了全系统干部职工安全生产意识。

四是集中开展隐患排查治理。以开展粮食系统安全生产“打非治违”专项行动为契机，对本系统进行了一次安全生产大检查。一是对我县所有储备粮油库房进行了检查，确保储备粮油存储安全。同时结合汛期安全生产特点，加强了对消防和防汛设施、排水设施的排查整治，确保设施运转正常、消防通道和排水渠道畅通。二是对玉米粉和糌粑加工车间、操作间、电源房等关键部位进行了检查，切实消除事故隐患。三是加大对办公楼、家属院和出租房屋的水、电、气管理。针对各粮站、粮点住房较旧特点，加大了安全巡查力度，确

保人民生命、财产安全。

第五篇：当代生命科学与生物技术发展的现状和前景

当代生命科学与生物技术发展的现状和前景

点击次数：1533 发布时间：2009-8-2

当今世界，科学技术发展突飞猛进，新兴学科、交叉学科不断涌现，科技进步对经济社会的影响作用日益广泛和深刻。伴随着信息科技革命方兴未艾的浪潮，生命科学和生物技术的发展也正在展现出未可限量的前景。越来越多的人们已经预见到，一个生命科学的新纪元即将来临，并将对科技发展、社会进步和经济增长产生极其重要而深远的影响。

党的十六大指出，对于我国来说，二十一世纪头二十年是一个必须紧紧抓住并可以大有作为的重要战略机遇期，我们要集中力量，建设惠及十几亿人口的更高水平的小康社会。应当说，生命科学和生物技术及其产业的发展为我国提供了一次实现科技创新和社会生产力跨越发展的重大战略机遇。

无论是科技界还是产业界，都基本认同这样一个重要判断：在新的世纪里，生命科学的新发现，生物技术的新突破，生物技术产业的新发展将极大地改变人类及其社会发展的进程。日益成熟的转基因技术、克隆技术以及正在加速发展的基因组学技术和蛋白质组技术、生物信息技术、生物芯片技术、干细胞组织工程等关键技术，正在推动生物技术产业成为新世纪最重要的产业之一，深刻地改变人类的医疗卫生、农业、人口和食品状况。尽管世界各国对高科技领域范围的界定不完全相同，但几乎无一例外地将生命科学和生物技术放在重要位置。特别是近二十年来，生命科学与生物技术获得了飞速发展，为世界各国医疗业、制药业、农业、环保业等行业开辟了广阔发展前景。

作为“对全社会最为重要并可能改变未来工业和经济格局的技术”，生命科学与生物技术日益受到世界各国的普遍关注和重视。进入新千年后，生物技术产业显示出强劲发展势头，成为当今高技术产业发展最快的领域之一。2001年美国生物科技投资占到风险投资总额的11%，2002年美国在生物技术领域投入研究开发资金已高达157亿美元。日本政府2002年已明确提出生物技术立国战略，强调把“科研重点转向生命科学和生物技术”，并计划五年内将政府在生命科学和生物技术的研究预算增加一倍，达到8800亿日元，力争使日本生物技术达到世界领先水平。欧盟已成立生物技术委员会，继在第四个研究开发框架计划对生物技术研究大量投资后，又在第五个研究开发框架计划中专门制定了“生命科学计划”，进一步加强在这一领域的努力。在软件领域成就斐然的印度，早在1995就提出“人类基因组——印度起点”研究计划，明确提出通过发展生物产业实现经济结构的多元化。这些都表明，世界上许多国家已把发展生命科学、生物技术及其产业作为赢得未来竞争的战略选择。目前，生命科学的研究热点仍然集中在基因组学、蛋白质学等领域。继2000年人类基因组计划完成之后，水稻、疟原虫、蚊子和老鼠的全部DNA序列测定也在2002年完成，这

些研究成果都直接与粮食生产和人类健康有关。老鼠和河豚鱼基因序列的测定，将可能为人类提供关于脊椎动物进化的重要线索。特别是科学家们已经把目光投入到功能基因组学（Functional Genomics）和蛋白质组学（Proteomics）这两个极富挑战性的领域，这将带来更多与人类自身发展密切关联的重大研究成果。

生物技术方面的进展则更为迅速，基因工程、细胞工程、酶与发酵工程、组织工程、蛋白质工程、抗体工程、干细胞研究、克隆技术、转基因技术、纳米生物技术、高通量筛选技术等等，将大大加快基因工程药物和疫苗的研制，以及推进对重大疾病新疗法的研究进程。总体来看，生物技术目前仍主要应用于医药和农业，但在食品、环保、化工、能源等行业也有广阔的应用前景。据统计，全球生物药品市场规模1997年为150亿美元，2000年为300亿美元，预计2003年将达到600亿美元。在转基因技术方面，尽管人们对基因改造生物的讨论和疑虑仍然存在，但2002年全球转基因作物的种植面积仍然比上年增加了600万公顷，达5867万公顷。据有关资料分析，转基因食品市场的销售额2010年将达到250亿美元。随着人类基因组图谱的破译，将有力地促进生物药物的研究与开发。到2020年，利用生物技术研制的新药可能将达到3000种左右。这将对提高人类的医疗水平和健康水平产生极为重要的影响。

值得强调的是，当代科学技术发展正在呈现出前所未有的技术融合趋势。特别是生物技术与其他高技术的融合，形成了生物芯片、生物信息、生物材料、生物能源、生物光电、生物传感器等高技术领域，产生了生物技术群。比如，生物芯片技术的开发和运用，将在生物学和医学基础研究、疾病诊断、新药开发、食品、农业、环保等广泛领域中开辟一条全新的道路，改变生命科学的研究方式，革新医学诊断和治疗。据GoldmanSachs最新技术报告显示，美国的IBM、Sun、康柏和摩托罗拉等公司都已与生物技术公司达成了广泛合作意向，内容涉及到DNA敏感基因芯片、通过计算机模拟药效等各种技术领域。据有关专家估计，到2010年全球仅生物芯片的市场就将达到600亿美元。科技发展的这一突出现象以及由此带来的产业深层次变革，已经引起许多国家的高度关注。

当然，生命科学和生物技术的发展进程也并非一帆风顺。目前在转基因食品、克隆技术和基因诊断及治疗等方面，存在涉及生物安全、生态环境和对人类传统伦理、道理方面的争论，并已引起了世界各国的普遍重视。然而，各国在加强生物安全性研究和加快生物安全立法的同时，并没有停顿或放慢生物技术的研发和应用步伐，而且在国家层面上，从争夺未来科技及产业制高点出发，都进一步加大研发投入，加强了生命科学研究和生物技术开发与应用的力度。历史经验告诉我们，新的生产力发展在社会思想和体制方面总是呼唤变革，寻求支持。通过加强科学研究，积极制定相应的法律法规和政策，可以实现生物技术及其产业的快速、健康发展