ITRAQ技术简介

第一篇：ITRAQ技术简介

ITRAQ技术简述

1994年，Marc Wilkins在Siena双向凝胶电泳（two-dimensional electrophoresis，2-DE）会议上最早提出了蛋白质组（proteome）概念，并于1995年7月的Electrophoresis杂志上发表。随着高通量、高灵敏度、高分辨率生物质谱技术的出现，蛋白质组学技术取得飞速发展，人们不再满足于对一个细胞或组织的蛋白质进行定性研究，而是着眼于蛋白质量的研究，于是蛋白质组学概念就被提出，并得到了广泛的应用。

蛋白质组学（Proteomics）是蛋白质（protein）与 基因组学（genomics）两个词的组合体，表示“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组学研究，就是要把一个基因组表达的绝大多数蛋白质或一个复杂的混合体系中绝大多数蛋白质进行精确的定量和鉴定。

蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。蛋白质组学是一门以全面的蛋白质性质研究为基础，在蛋白质水平对疾病机理、细胞模式、功能联系等方面进行探索的科学。目前最新的iTRAQ蛋白定量分析技术在此基础上被提出，并被得到广泛应用。

仅仅知道蛋白质的身份并不足以对蛋白质给出最终定论，因为蛋白质的浓度对于实现其在细胞中的功能来说极其重要，一种特殊蛋白质在浓度上的变化，就能预示细胞的突变过程。因此，科学家能够对蛋白质的相对和绝对浓度进行测量，是很重要的事情。过去，科学家通常先进行二维(2D)凝较电泳，切断条带，再用质谱方法测量条带中的蛋白质。可是，这种方法不是很理想：既不是非常敏感，也不是非常精确。

新泽西医学及牙科大学的蛋白组学研究中心主任Hong Li说：“当我们开始蛋白组学研究时，就采用2D凝胶技术，但得出的信息量却让大伙很失望，因为许多蛋白质已经改变了自身的代谢过程，如热休克蛋白或者是管家蛋白。”蛋白组学中的方法一直在不断提高。基于高度敏感性和精确性的串联质谱方法，不需要凝胶，就可以获得相对和绝对定量的蛋白质结果。iTRAQ和iCAT是这些新进展中的两大主力，但是，新技术也有不尽如人意的地方，需要不断改进。iTRAQ技术是由美国应用生物系统公司(Applied Biosystems Incorporation，ABI)2004年开发的同位素标记相对和绝对定量(isobaric tags for relative and

absolute quantitation，iTRAQ)技术，是一种新的、功能强大的可同时对四种样品进行绝对和相对定量研究的方法，这种方法是建立在iTRAQ试剂的基础上。上海舜百生物公司目前所采用的就是这种iTRAQ技术。该技术的主要特点在于：1.分离能力强、分析范围广；2.定性分析结果可靠，可以同时给出每一个组分的分子量和丰富的结构信息；3.MS具备高灵敏度、检测限低；4.分析时间快，分离效果好；5.自动化程度高；6.iTRAQ技术不仅可发现胞浆蛋白，还有膜蛋白、核蛋白、胞外蛋白。iTRAQ技术可检测出低丰度蛋白、强碱性蛋白、小于10KD或大于200KD的蛋白。

上海舜百生物使用的液相色谱仪是型号是日本岛津公司2D-nano-HPLC，质谱仪型号是美国ABI公司的MALDI-TOF-TOF 4700，标记试剂盒是美国ABI公司的ITRAQ标记试剂盒。舜百生物所采用的iTRAQ试剂是一种小分子同重元素化学物质，包括三部分：一端是报告部分（reporter group），另一端是肽反应部分（peptide reactive group），中间部分是平衡部分（balance group）。其中，reporter group：质量为114Da、115 Da、116 Da、117 Da，因此iTRAQ试剂共四种。peptide reactive group：将reporter group与肽N端及赖氨酸侧链连接，几乎可以标记样本中所有蛋白质。balance group：质量为31 Da、30 Da、29 Da、28 Da，使得四种iTRAQ试剂分子量均为145 Da，保证iTRAQ标记的同一肽段m/z相同。

舜百生物公司iTRAQ的操作程序如下：

将蛋白质裂解为肽段，然后用iTRAQ试剂进行差异标记。再将标记的样本相混合，这样就可以对其进行比较。与样本结合后，通常用MudPIT多维蛋白质鉴定技术进行下一步的操作，用2D液相色谱串联质谱进行分析。在质谱分析鉴定特殊肽离子片断结构的基础上，采用美国应用生物系统公司的软件包MASCOT和Protein Pilot对每一个肽段进行鉴定。其具体操作如下图所示：

iTRAQ技术对检测标本也有一定要求。舜百生物要求检测蛋白量最低不少于50ug，浓度最低不少于5ug/uL，否则同位素无法标记。而对蛋白提取试剂也要求使用普通的组织、细胞裂解液即可，切忌不要使用二维电泳试剂提取。iTRAQ技术区别与以往二维电泳技术具有更明显的优势，两者比较如下：

1、二维电泳所检测的发生表达变化的蛋白都位于细胞浆内，而iTRAQ可检测到蛋白有胞浆蛋白外，还有线粒体蛋白、膜蛋白和核蛋白。

2、二维电泳观察到的蛋白变化在2倍以上，而用iTRAQ计算出的蛋白变化在1.3-1.6倍之间。

3、iTRAQ技术在鉴定大分子和小分子蛋白方面也有优势。

4、二维电泳是通过切断条带，再用质谱方法测量条带中的蛋白质，但该方法既不是非常敏感，也不是非常精确，获取的信息量很少。而itraq技术是基于高度敏感性和精确性的串联质谱方法，不需要凝胶，就可以获得相对和绝对定量的蛋白质结果。

5、iTRAQ可以对任何类型的蛋白质进行鉴定，包括高分子量蛋白质、酸性蛋白质和碱性蛋白质，而二维电泳对这些蛋白质都束手无策。

由此，舜百生物得出结论：iTRAQ技术比二维电泳技术能发现更多数量和种类的蛋白，但在比较胞浆蛋白及蛋白量的变化方面，二维电泳技术有一定长处，对iTRAQ的实验结果有互补作用。

第二篇：粉末冶金技术简介

姓名：张丹

学号：11309010 指导老师：张自强

粉末冶金的技术简介

摘要：本文对近几十年以来发展的粉末冶金过程中应用到的各种技术，包括制粉技术、成形技术和烧结技术作了一个简单的介绍。并介绍了粉末冶金的特点、粉末冶金材料以及在各行业的应用。

关键字：粉末冶金 制粉技术

粉末成形技术 引言

粉末冶金是一门古老又现代的材料制备技术。古代炼块技术和陶瓷制备技术都是粉末冶金技术的雏形。18至19世纪欧洲采用粉末冶金法制铂，是古老粉末冶金技术的复兴和近代粉末冶金技术的开端。现代最早出现粉末冶金技术的国家是美国，其在1870年通过粉末冶金技术合成了铜铅轴承，利用其多孔性实现了轴承的自润滑。20世纪起，粉末冶金进入了高速发展的时期。至今，粉末冶金已成为新材料科学和技术中最具有发展活力的领域之一。随着全球工业化的蓬勃发展，粉末冶金行业发展迅速，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航天、航空等领域[1]。粉末冶金的特点

粉末冶金是指把制取的金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过成形和烧结，经过必要的后处理得到金属材料、复合材料和各种类型制品的工艺技术。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油和熔渗等。粉末工艺的主要过程包括：制粉→原材料的混合→成形→烧结→后处理。

粉末冶金制品的主要特征之一是多孔，制得的粉末冶金制品多是半致密或致密的。利用多孔性可以在制品内加入润滑介质，形成微型自润滑系统，减轻零件磨损程度，提高其使用寿命；利用多孔性在制品内部加入催化剂，可以提高物质的接触面积，提高反应速度和催化效果；也可以利用多孔性制成多样过滤层。此外，多孔性还有利于减轻产品的重量[2]。然而制品的孔隙，不仅能影响制品的物理、化学、力学和工艺性能，还会对精密成形造成一定难度。所以，现在有很多生产高致密、高性能的粉末冶金制品的技术被研究了出来。

粉末冶金还具有其他特点。如：粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏距，消除粗大、不均匀的铸造组织；可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能；可以实现多种类型的复合，发挥各种材料的特性；可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料、多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料[3]。除此之外，粉末冶金还具有加工工艺流程短而简单，产品质量好，精度高，原材料利用率高，加工

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效率高，节能节时等优点。粉末冶金的工艺技术 3.1制粉

3.1.1粉末冶金材料类型

粉末冶金材料是用粉末冶金工艺将金属粉末与非金属粉末混合，经成形、烧结后制得多孔、半致密或全致密的材料[4]。粉末冶金材料主要可以分为传统的粉末冶金材料和现代先进粉末冶金材料[5]。1)传统粉末冶金材料

① 铁基粉末冶金材料：作为重要的粉末冶金材料，被广泛的应用于汽车行业。此外，还广泛应用于家用电器、电动工具、农业机械、文体休闲器材。

② 铜基粉末材料：主要有烧结青铜（锡青铜和铝青铜）、烧结黄铜、烧结镍银和烧结铜镍合金和弥散强化铜、时效强化铜合金以及减震铜合金。主要应用于含油轴承，此外，还在摩擦材料、电刷、过滤器、机械结构零件、电工零件等有应用。

③ 硬质合金材料：主要由一种或者多种难溶金属经过碳化形成的一种硬质材料。这种材料是通过金属粘结剂进行粘结，然后经过粉末冶金技术进行制作。主要应用于切削领域。

④ 难溶金属材料：这种材料主要有难溶的金属构成，其熔点高、强度和硬度也相对较高。该材料主要用于航空航天、国防、能源和核研究领域。

⑤ 电工材料：这种材料主要用于电气和仪表领域，如电阻器件、电力管等。⑥ 摩擦材料:这种材料是依靠摩擦力来实现制动和传动功能的部件材料，主要应用在摩擦离合器和摩擦制动器中。

⑦ 减摩材料：这种材料具有低的摩擦系数和好的耐磨性，具有好的自润滑性能，主要应用于动力机械、汽车、拖拉机、飞机等领域。2)现代粉末冶金材料

① 软磁材料：可分为金属软磁材料和铁氧体软磁材料。后者比前者出现的早，其特点是只能通过粉末冶金的方法获得。这种材料具有较高的导磁率和较强的饱和磁化强度，被各个磁行业广泛应用。

② 能源材料：指在发展过程中，能促进新能源建立和发展的材料。主要发展方向是电池、氢能和太阳能。主要应用于能源开发领域。如采用粉末冶金技术制作锂电池正负极材料、储氢合金、燃料电池的阳极材料、太阳能光电、光热材料、风能中的机械制动材料、核结构

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材料等[6]。

③ 生物材料：这种方法主要应用于医学领域，应用钛合金被多次研究，诸如李元元等用粉末冶金法合成高强低模超细晶医用钛合金[7]。3.1.2制粉技术

制粉按其过程实质分为两类：机械法和物理法。机械法是将原材料粉碎，但是其化学成分基本不发生变化；物理法是借助化学的或物理的作用，改变原料的化学成分或聚集状态而获得粉末。

1)机械法主要有机械粉碎法和雾化法。

①

机械粉碎法主要的方法是球磨法。它是将金属、金属化合物及合金放入球磨机内，在碾磨球强烈的搅动下，受到冲击力、碾磨力、剪切力和压力的不断作用，使之发生变形、破碎和冷焊接的一种粉末制造技术。现在应用较广的机械合金化技术中采用了高能球磨技术，其特点是能制造出超细材料。在球磨过程中，金属和非金属混合物会发生严重的晶格畸变，得到高密度的缺陷和纳米级的精细结构。目前，高能球磨法被广泛应用于合金、磁性材料、超导材料、金属间化合物、过饱和固溶体材料以及非晶、准晶纳米晶等亚稳态材料的制备[8]。② 雾化法。快速凝固雾化制粉技术是直接击碎液体金属或合金并快速冷凝而制得粉末的方法，此种方法可以有效减少合金成分的偏析，通过控制冷凝速率可以获得具有非晶、准晶、微晶、或过饱和固溶体等非平衡组织的粉末。

按照击碎的方式不用，雾化法又可以分为气体雾化、高压水雾化和离心雾化。气体雾化法所用的雾化压力一般为2-8MPa，制得的粒径一般为50-100mm，多为表面光滑的球形。近年发展起来的一种新的紧耦合气体雾化喷枪，可以极大的提高细分率，粒径为30-40mm,粉末占75%左右，粉末的冷凝速度也相应有了提高。高压水雾法是20世纪60年代中期建立起来的技术，其采用密度较高的水作为雾化媒介，其冷凝速度比一般气体雾化要高上许多，一般是提高一个数量级，但是其产生的粉末颗粒形状多为不规则。离心雾化法是利用机械旋转造成的离心力使得金属溶液克服表面张力，以细小的液滴甩出，然后再飞行过程中被冷凝、球化的过程。离心雾化法几乎适用所有金属和合金粉末的制取，还可以制取难溶化合物（如氧化物、碳化物）粉末，也是目前制取高纯、无污染难溶金属和化合物球形粉末最理想的方法，但是其生产过程的自动化产业还未成熟，生产能力低，价格高[9]。

2)物理法。物理法有还原法、化学沉淀法、合金分解法和电解法等。其中应用最大的是还原法和电解法。还原法是用还原剂在一定条件下将金属氧化物或金属盐类等进行还原而制取粉末的一种方法；化学沉淀法是用一种或者多种金属盐溶液，通过化学反应形成沉淀物，然

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后脱除溶剂和加热分解的制粉方法；合金分解法是选择一种溶剂，只溶解合金中某一成份，再将不溶解的成分分离出来获得金属粉末；电解法是电解金属盐的水溶液使得金属阳离子在阴极上沉积或进行熔融盐电解而获得金属粉末[10]。

3.2成形

成形的目的是将粉末制成具有一定形状和尺寸的坯料，制得的坯料具有一定的强度和密度。目前，粉末成形的方法有很多，归纳起来可以分为有压成形和无压成形。无压成形是指粉末在不受压力的作用而得到一定尺寸和形状坯料的成形方法，又称作粉浆浇注成形法，利用毛细管原理让石膏模具吸收浆料（粉末与液体（水、甘油、酒精等）的混合）中的液体，使得粉末在模具中固化成形的过程。有压成形是指粉末在压力作用下得到一定尺寸和形状坯料的成形方法，如注射成形技术、温压成形技术、热压成形技术、等静压成形技术和高速压制成形技术等。3.2.1注射成形技术

粉末注射成形技术（powder injection molding，简称PIM）是将塑料注射成形的思路和方法应用到粉末成形上的一门新技术。粉末成形技术的基本工艺过程是：将粉末与粘结剂混合后，在一定温度下使得粘结剂熔融，然后进一步混合均匀，在注射剂压力作用下，从注射剂喷嘴射入模具，经冷却脱模后得到生坯，实现粉末成形。粉末微成形注射技术的原理与传统的粉末注射成形是一致的，只是最后得到的生坯的尺寸是在微米级，且其粉末粒径亦为微米级别，加大了的制粉的难度，此外，其模具需采用微加工技术加工。北京科技大学自行研制开发了具有自主知识产权的粉末微注射成形用模具，并成功注射成形出齿顶圆直径小于1mm的微型齿轮[11]。

粉末注射成形可以获得组织结构均匀，力学性能优异的净成形零部件，制造比传统的工艺要低，且通过注射成形的零件一般都不需要在经过机械加工，而且能加工出传统粉末冶金方法不能制造的各种形状复杂的零件。现在粉末注射成形生产已实现一体化，自动化程度高。3.2.2温压成形技术

温压成形技术于1994年国际粉末冶金和隔离材料会议上，由美国Hoeganaes公司公布，被国际粉末冶金界誉为“导致粉末冶金技术革命”的新成形技术[12]。粉末温压技术，顾名思义其加压温度介于室温和热压温度之间，一般为100-150℃，在压力作用下混合粉末（粉末加高温润滑剂）在预热的封闭钢模中被加压成形。其特点是：制造铁基粉末冶金零部件的成本低；能使生坯致密；制品强度高；可以制造复杂形状零件；密度均匀等。3.2.3热压成形技术

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热压成形过程中，将成形与烧结两个工序一并完成，它是对装有粉末的模腔加压并加热，温度达到正常烧结温度或更低一些，在短时间内完成烧结得到致密均匀的制品。热压成形按照加热方式可以分为电阻间接加热、电阻直接加热和感应加热三种。第一种方式是采用碳管发热，对模具和粉末同时加热；第二种方式是采用压横材料发热，使得模具成形部位的温度要高于其他部位。第三种方式由于粉末坯料中的涡流大小与密度相关，而坯料密度在热压成形过程中会变大，造成电阻降低，涡流发热减小，所以感应加热的温度是不好控制的。热压成形的优点是可以制成全致密的材料。但是，热压成形中温度的均匀性和稳定性不好把握。3.2.4等静压成形技术

等静压成形过程的基本原理是将混合粉末经过真空吸粉，气动填料输入等静压成形机的模具（橡胶模具或塑料模具）中，在通过介质（水或油或气体）向各向施加均等的压力，压制成致密、结实的制品。等静压成形又可分为冷等静压和热等静压，前者传递压力的介质是水或油；后者传递压力的介质是气体。等静压成形的特点是能制成形状复杂的零件；制品密度均匀，强度高；成本低廉；在较低温度下可以值得接近完全致密的材料。然而，其制品表面精度和光洁度比钢模压制法低；生产率低；模具寿命短。3.2.5高速压制成形技术

高速压制成形的基本原理是通过高速运动的垂头产出强烈的冲击应力波，在很短时间内（0.02s）将冲击能量通过压模传递粉末进行致密化，通过附加间隔（0.3s）的高频冲击应力波可以进一步提高材料的密度，从而使得制品性能更加优异。具有密度高，分布均匀，径向弹性后效小容易脱模、生产率高、成本低等特点。高速压制成形技术近几年来成为了研究热点，各种研究成果得到了证实，华南理工大学肖志瑜教授等人提出了一种高速压制和温压相结合的温高速压制的技术思路，通过一系列实验表明，该方法能否获得更高的压坯密度，取决于粉末的种类和特性；华南理工大学邵明教授等人，自行设计和制造了一种基于机械弹簧蓄能的粉末冶金高速压制压力机，并用于基础探索研究[13]。

3.3烧结

烧结作为粉末冶金过程中最重要的工序，一直以来是人们研究的重点。一个好的烧结工艺，不仅能提高粉末冶金制品的力学性能，还能降低物质和能源消耗。

3.3.1放电等离子体烧结（SPS）

放电等离子体烧结，是将瞬间、断续、高能脉冲电流通入装有粉末的模具上，在粉末颗粒间会产出等离子体放电，能迅速消除粉末颗粒表面吸附的杂质和气体，并加速物质高速度的扩散和迁移，导致粉末的净化、活化和均化。它是一种集等离子体活化、热压、电阻加热

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为一体的加工工艺，具有烧结时间段、温度控制准确、烧结样品颗粒均匀、致密性好等优点。王兴华等[14]采用机械合金化技术制备的Fe75Zr3Si13B9粉体，通过放电等离子体烧结技术在不用温度下将非晶合金粉体制备成了d20 mm×7 mm的块状非晶纳米晶合金。研究表明，在500MPa烧结压力下，随着烧结温度的升高，非晶相开始晶化形成非晶纳米晶双相结构。同时，样品的致密度、抗压强度、微观硬度、饱和磁化强度显著提高。最后在500MPa的烧结压力和863.15 K的烧结温度下,获得密度6.9325 g/cm3、抗压强度1140.28MPa、饱和磁化强度1.28 T的非晶纳米晶磁性材料。3.3.2选择性激光烧结成形（SLS）

选择性激光烧结成形（SLS）是将三维数值模型分解成一系列二维层片结构后，由计算机控制激光束移动，进行逐层烧结，最后形成三维实体。在SLS过程由三个部分组成，分别是激光源、粉末摊铺系统和气氛控制系统。激光源发射的激光束功率、扫描速度和方式对烧结精度有重要影响。粉末摊铺密度、厚度对粉末烧结致密性有影响，一般是粉末摊铺密度越大、厚度越薄，烧结得到的制品越致密，精度越高。气氛的作用是防止粉末在烧结过程中被氧化，通常有氮气、氩气等。

选择性激光烧结成形的特点是无需模具就能直接烧成近净形致密零件，成形灵活性强、周期短、原料广泛，适合制造不同材料和复杂形状的零件。在汽车、造船、机械、航空与航天领域得到广泛应用[15]。3.3.3场活化烧结技术

场活化烧结技术是利用外场的活化作用实现低温快速烧结致密化的一种烧结技术。在烧结的初始阶段施加一个脉冲电流，使得粉末颗粒间产生电火花或等离子弧，在其作用下粉末表面的氧化膜和杂质被清除，粉末颗粒直接接触并发生烧结形成烧结颈，戒指同时施加大电流和一定压力，使得粉体致密化。与传统的烧结方法比，烧结时间短，烧结过程对粉末微观组织影响小，制品纯度高。在日本已应用于工业化生产软磁和硬磁材料以及切削工具[16]。结束语

随着新材料的不断开发研究，粉末冶金技术越来越多应用到各种新材料的加工制造中，粉末冶金制品的应用领域不断扩大，对粉末冶金技术的改进技术不断被开发提出。我国的粉末冶金技术与发达国家比还尚有差距，因此，我们要及时开发具有自主知识产权的粉末冶金新技术。

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姓名：张丹

学号：11309010 指导老师：张自强

参考文献

[1]黄伯云,易键宏.现代粉末冶金材料和技术发展现状

（一）[J].上海金属, 2007, 29(3):1-7.[2]现代粉末冶金技术简介[J].金属世界, 2010,(3):1-7.[3]韩明刚.关于粉末冶金技术的发展趋势研究[J].现代企业教育, 2008,(18):108.[4]焦健,彭芳.浅析粉末冶金材料[J].内蒙古石油化工, 2013,(5):63-64.[5]魏建华.粉末冶金材料的分类及应用分析[J].科技与企业, 2013,(23):359.[6]郭志猛,杨薇薇,曹慧钦.粉末冶粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J].粉末冶金工业, 2013, 23(3):10-20.[7]李元元,邹黎明,杨超.粉末冶金法合成高强低模超细晶医用钛合金[J].华南理工法学学报, 2012, 40(10):43-50.[8]袁慎坡,陈萌莉.高能球磨法细化合金钢粉末工艺的研究[J].新技术新工艺, 2007,(6):84-86.[9]郭菁.粉末冶金技术的发展概述[J].新疆有色金属, 2013,(1):151-153.[10]郭青蔚.粉末冶金工艺发展现状[J].世界有色金属, 1998,(1)：8-9.[11]潘豪.微成形技术的研究概述[J].电子世界, 2013,(18):171-172.[12]周洪强,陈志强.粉末冶金温压成形技术的研究现状[J].钛工业进展, 2007, 24(5):5-8.[13]马春宇,肖志瑜,李超杰等.粉末冶粉末冶金高速压制成形技术最新研究进展[J].粉末冶金工业, 2012, 22(2):55-59.[14] Xing-hua WANG，Ge WANG，Yu-ying ZHU.Fe75Zr3Si13B9 Magnetic Materials Prepared by Spark Plasma Sintering[J].Science Direct, 2014,(24):712-717.[15]余文焘,欧阳鸿武,杨家林等.粉末选区激光烧结—一种新型粉末冶金成形技术[J].稀有金属, 2006, 30(12):80-83.[16]全球五金网.场活化烧结技术.[EB/OL].[2012-12-11].http://cn.made-in-china.m/info/article-4401684.html.

第三篇：光纤通信技术简介

内蒙古科技大学

现代通信概论

结课论文

光纤通信技术简介

入学年级2011级 所在班级通信1班

学生姓名韩秉宏

学号 1167119127指导教师张宝华

2012年5月22日、【摘要】光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。光纤通信具有高速度，大容量，高保密的要求。光纤通信技术自20世纪70年代诞生以来，不断发生着日新月异的变化，已成为当今信息传输的主要手段。经济发展社会进步是人类进入了信息化时代，通信业务猛增长，极大地促进了光纤通信技术的发展。信息产业已成为国民经济的基础产业，作为信息产业基础的通信网建设尤其是光纤同信网的建设规模与水平已成为衡量国家综合实力的重要方面。

【关键词】光纤通信，激光，发展趋势，前景，接入技术

【正文】

1光纤通信发展简史

早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。1880年贝尔发明了光电话。但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。

1960年7月8日美国科学家梅曼（Maiman）发明了世界上第一台红宝石激光器。激光器发出的激光与普通光源发出的光相比，其光束的强度极高，方向性极好，是一种理想的通信载波。后来各种不同的激光器相继出现，但是当时人们还没有一种好的传送光波的介质。然而大气光通信虽然在机动性，灵活性方面具有优势，适合于大气层视觉范围，星际之间，水下等特殊场合的通信，但用于长距离的陆地海底通信显然是不理想的。正在许多人为光通信的前途表示担忧时，英国标准远程通信实验室的英籍华人高锟博士（K.C.Kao）提出了大胆的设想，他认为电可以沿着导电的金属向前传输，那么光也可以沿着导光的玻璃纤维，即光导纤维传输，这就开启了光纤通信的大门。

20世纪60年代，光导纤维的损耗很大，使得光通信的传输距离限制在短距离内。1970年纽约康宁（Corning）玻璃厂的Kapron,Keck和Mmaarer发明了一种低损耗光纤，这是光通信在实际应用中的又一重大突破。这种采用光导纤维来传送光波的通信就是现在所说的光纤通信。自此以后各种低损耗的光纤如雨后春笋般地出现，这为光纤通信打下良好的基础。就在对光纤损耗的研究获得巨大突破的同时，美国贝尔实验室于1970年研制成功了可在室温连续工作的半导体激光器。半导体激光器体积小，耗电少，通过注入电流可方便的实现对信号的调制，具有寿命长可靠性高等优点。至此，可以说光纤通信向实用化发展的两大障碍——没有良好的光源和理想的传输介质，都得到了圆满的解决。此后各种各样的光纤通信系统就很快地发展起来了。

1976年，在美国亚特兰大成功的进行了速率为44.7Mb/s的光纤通信系统实验。

1977年，美国芝加哥电话局进行了速率为44.7Mb/s的光纤通信系统的现场实验。1978年，日本进行了速率为100Mb/s的光纤通信系统现场实验。

1980年，日本进行了速率为400Mb/s的光纤通信系统现场实验。

1989年，ITU-T(美国电信联盟电信委员会)制定了155Mb/s,622Mb/s,2.5Gb/s等SDH速率标准。

自1982年以后，光纤通信迅速发展，促进了光纤的应用和产业化，光纤的需求量呈指数规律上升。无论是在陆地，还是在海底都敷设了光纤光纤已经延伸到我们的办公桌和家中。光纤已成为高质量信息传输的主要手段。

2光纤通信的优点

光纤通信之所以被广泛应用，就是它有一定的优越性，当然它也有不足之处。下面说一下它的特点。

（1）通信容量大。由于光纤的可用带宽较大，一般在10GHz以上使光纤通信系统具

有较大的通信容量。而金属电缆存在的分布电容和分布电感实际起到了低通滤波

器的作用，使传输频率，带宽以及信息承载能力受到限制。现代光纤通信系统能

够将速率为几十Gb/s以上的信息传输上百英里，允许大约数百万条话音和数据

信道同时在一根光缆中传输。实验室里，传输速度达Tb/s级的系统已研制成功。

光纤通信巨大达信息传输能力，使其成为了信息传输的主体。

（2）传输距离长。光缆的传输损耗比电缆低，因而可传输更长的距离。光纤系统仅需

要少量的中继器，而光缆与电缆的造价基本相同，少量的中继器使光纤系统的总

成本比相应的金属电缆通信系统的要低。

（3）抗电磁干扰。光纤通信系统避免了电缆间由于相互靠近而引起的电磁干扰。金属

电缆发生干扰的主要原因就是金属导体向外泄漏电磁波。由于光纤的材料是玻璃

或塑料，都不导电，因而不会发生电磁波的泄漏，也就不存在相互之间的电磁干

扰。

（4）抗噪声干扰。光纤不导电的特性还避免了光缆受闪电，电机，荧光灯及其他电器

元件的电磁干扰，外部的电噪声也不会影响光波的传输能力。此外，光缆不辐射

射频能量的特性也使它不会干扰其他通信系统，这在军事上的运用时非常理想的而其他种类的通信系统在核武器的影响下（电磁脉冲干扰）会遭到毁灭性的破坏。

（5）适应环境。光纤对恶劣环境有较强的抵抗能力。它比金属电缆更能适应温度的变

化，而且腐蚀性的液体或气体对其影响较小。

（6）重量轻，安全，易敷设。光缆的安全和维护比较安全，简单，这是因为：首先，玻璃或塑料都不导电，没有了电流通过或电压的干扰；其次，它可以在易挥发的液体或气体周围使用而不必担心会引起爆炸或起火；第三，它比相应的金属电缆

体积小，重量轻更便于机载工作，而且它占用的储存空间小，运输也方便。

（7）保密性好。由于光纤不向外辐射能量，很难用金属感应器对光缆进行窃听，因此

它比常用的铜缆保密性强。

（8）寿命长。尽管还没得到证实，但可以断言，光纤通信系统远比金属设施的使用寿

命长，因为光缆具有更强的适应环境变化和抗腐蚀的能力。

（9）原材料来源丰富，潜在价格低廉。制造石英光纤的最基本原料是二氧化硅，即砂

子，而砂子在大自然中几乎是取之不尽用之不竭。因此潜在价格是十分低廉的。

3光纤通信的发展趋。

光纤通信的潜力是巨大的，目前的光纤通信应用水平据分析仅仅是其水平的1%—2%左右。光纤通信作为现代通信的主要支柱之一，在现代通信网中起着重要的作用。光纤通信具有以下几个发展趋势：

（1）波分复用技术（WDM）。所谓波分复用，就是用一根光纤同时传输几种不同波长的光波，以达到扩大通信容量的目的。在系统的发送端，由各个分系统分别发出不同

波长的光波，并由合波器合成一束光波进行传输，而在接受端用分波器把几种光波

分离开，分别输入到各个分系统的光接收机。

（2）相干光通信。所谓相干光通信，就是在发端由激光器发出谱线级窄，频率稳定，相

位恒定的相干光，并用先进的调制方法(如FSK,ASK和PSK)对之进行调制。在收端，把由光纤传输来的相干光载波与本振光源发出的相干光，经光耦合器后加到光混频

器上进行混频与差频，然后把差频后的中频光信号进行放大，检波。相干光通信技

术一则可以增大光纤的传输容量，二则可以大大提高光接收机的灵敏度。

（3）超长波长光纤通信。为了实现越来越大的信息容量和超长距离传输，必须使用低损

耗和低色散的单模光纤。所谓单模光纤，就是光纤中只存在一种模式（由光纤导引

沿光纤轴线向前传播的电磁波），光源耦合进光纤的能量以该模式向前传输。光源发

出的光在多模在多模光纤上传播时能量被分配到不同的模上向前传播，则不同模在光纤中传输的速度就不一样的，因而经过一定长度的光纤后，不同的模达到的时间

有差异。如果用单模光纤就不一样了，它可以减少损耗，色散，这样一来传输距离

就不是问题了。

（4）光集成技术。它和电子设计中的集成电路相似，是把许多微型光学元件，如光源器

件，光检测器件，光透镜，光滤波器等集成在一块很小的芯片上，构成具有复杂性

能的光器件；还可以和集成电路等电子元件集成在一起形成更复杂的光电部件，如

光发送机和光接收机等。采用光集成技术，不仅使设备的体积，重量大大减小，而

且提高了稳定性欲可靠性。

（5）光孤子通信。通信容量越大，要求光脉冲越窄。窄光脉冲经光纤传输后，因光纤的色散作用出现脉冲展宽现象而引起码间干扰，因此脉冲展宽一直是制约大容量，长

距离传输的关键因素。经研究发现，当注入光强密度足够大时，会引起光脉冲变窄的奇特现象，其光脉冲宽度可低达几个皮秒，即所谓光孤子脉冲。进程用孤子脉冲

可以实现超大容量的光纤通信

（6）实现超大容量通信的近期趋势。时分复用、波分复用、光时分复用、光放大技术、色散补偿技术。这些技术的应用将会使光纤通信技术更加完善，也会使得通信行业

更进一层楼。结束语

总之，光纤通信技术在以后的发展中会走向更高的水平，也会为我们的生活带来更大的方便。通过这段时间的学习，我也认识到现在通信行业的发展前景非常可观，也可能有新的技术加入到通信行业。由最近几年的发展可知，光纤通信在以后的通信中将占到更高的地位。但是这也不能说明其他通信方式就会停止发展或者被取代，毕竟光纤也有自己的不足。由此可知，以后的通信将趋向于多元化，各种通信技术的综合应用，这样不仅带动了各种通信技术的发展，也使我们的选择多样化，生活多样化。

【参考文献】

[1]光纤通信技术/顾生华主编。—北京：北京邮电大学出版社，2004

[2]光纤通信/张宝富等编著。—西安：西安电子科技大学出版社，2004.2

[3]光纤通信/彭利标主编。—北京：机械工业出版社，2007.3

[4]光纤通信技术/王加强编著。—武汉：武汉大学出版社，2007.8

[5]光纤通信简明教程.袁国良.北京.清华大学出版社，2006.12

第四篇：粉末冶金技术简介

Xx大学本科生专业选修课

粉末冶金技术 结课论文

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粉末冶金技术简介

摘要：本文对近几十年以来发展的粉末冶金过程中应用到的各种技术，包括制粉技术、成形技术和烧结技术作了一个简单的介绍。并介绍了粉末冶金的特点、粉末冶金材料以及在各行业的应用。

关键字：粉末冶金制粉技术粉末成形技术

1.引言

粉末冶金是一门古老又现代的材料制备技术。古代炼块技术和陶瓷制备技术都是粉末冶金技术的雏形。18至19世纪欧洲采用粉末冶金法制铂，是古老粉末冶金技术的复兴和近代粉末冶金技术的开端。现代最早出现粉末冶金技术的国家是美国，其在1870年通过粉末冶金技术合成了铜铅轴承，利用其多孔性实现了轴承的自润滑。20世纪起，粉末冶金进入了高速发展的时期。至今，粉末冶金已成为新材料科学和技术中最具有发展活力的领域之一。随着全球工业化的蓬勃发展，粉末冶金行业发展迅速，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航天、航空等领域[1]。

2.粉末冶金的特点

粉末冶金是指把制取的金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过成形和烧结，经过必要的后处理得到金属材料、复合材料和各种类型制品的工艺技术。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油和熔渗等。粉末工艺的主要过程包括：制粉→原材料的混合→成形→烧结→后处理[2]。

3.粉末冶金的工艺技术

3.1制粉材料

粉末冶金材料是用粉末冶金工艺将金属粉末与非金属粉末混合，经成形、烧结后制得多孔、半致密或全致密的材料[3]。粉末冶金材料主要可以分为传统的粉末冶金材料和现代先进粉末冶金材料[4]。

3.2成形

成形的目的是将粉末制成具有一定形状和尺寸的坯料，制得的坯料具有一定的强度和密度。目前，粉末成形的方法有很多，归纳起来可以分为有压成形和无压成形。无压成形是指粉末在不受压力的作用而得到一定尺寸和形状坯料的成形方法，又称作粉浆浇注成形法，利用毛细管原理让石膏模具吸收浆料（粉末与液体（水、甘油、酒精等）的混合）中的液体，使得粉末在模具中固化成形的过程[5]。有压成形是指粉末在压力作用下得到一定尺寸和形状坯料的成形方法，如注射成形技术、温压成形技术、热压成形技术、等静压成形技术和高速压制成形技术等。

3.3烧结

烧结作为粉末冶金过程中最重要的工序，一直以来是人们研究的重点。一个好的烧结工艺，不仅能提高粉末冶金制品的力学性能，还能降低物质和能源消耗[6]。

4.结束语

随着新材料的不断开发研究，粉末冶金技术越来越多应用到各种新材料的加工制造中，粉末冶金制品的应用领域不断扩大，对粉末冶金技术的改进技术不断被开发提出。我国的粉末冶金技术与发达国家比还尚有差距，因此，我们要及时开发具有自主知识产权的粉末冶金新技术[7]。

参考文献

[1]黄伯云,易键宏.现代粉末冶金材料和技术发展现状

（一）[J].上海金属, 2007, 29(3):1-7.[2]焦健,彭芳.浅析粉末冶金材料[J].内蒙古石油化工, 2013,(5):63-64.[3]魏建华.粉末冶金材料的分类及应用分析[J].科技与企业, 2013,(23):359.[4]郭志猛,杨薇薇,曹慧钦.粉末冶粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J].粉末冶金工业, 2013, 23(3):10-20.[5]李元元,邹黎明,杨超.粉末冶金法合成高强低模超细晶医用钛合金[J].华南理工法学学报, 2012, 40(10):43-50.[6]袁慎坡,陈萌莉.高能球磨法细化合金钢粉末工艺的研究[J].新技术新工艺, 2007,(6):84-86.[7]郭青蔚.粉末冶金工艺发展现状[J].世界有色金属, 1998,(1)：8-9.

第五篇：电动车技术简介

电动车技术简介

电动力具有清洁、高效的特点，是未来最重要的汽车能源形式之一。

纯动力汽车

电动车是单纯以电池为能量的来源，具有零排放、低噪音等特点，其技术技术瓶颈主要来自于电池，本身电池能量密度低、可靠性差，造价高电池质量差等因素，严重制约了电动车的推广使用。

混合动力汽车

混合动力汽车更将传统燃油发动机驱动与电力驱动相结合，通过对计算机，电子智能控制，新能源等技术的综合利用，利用急速停机，加速助力，能量回馈EPS等技术，达到提高汽车燃油经济性，减小排放，降低污染的目的，一般来说，混合动力技术不但可节省30%~~50%的燃料，同时也可降低排放。目前，混合动力装置3种不同的有置形式。串联式、并联式和混联式，串联式比较适合公交运输，例如公交客车，短途运输车等，其特点是运行速度慢，怠速次数多，制动次数多，并联合混联式适合经常加速行驶的车辆，如私人轿车等，而混联式的传统性能比并联式的好。电动轮技术

电动轮亦轮内电机，目前大部分重型矿用自卸汽车所采用是电动轮是直流电机，而第二代纯电动汽车所采用的是交

流传动系统，其工作原理如交流传动系统，其工作原理交流传动系统中的磁式或三项同步伺服交流电机，紧凑地收藏车轮内电动机的转子通过转子托架与车轮轮轴相连，而轮轴支撑于转向节上，轮胎随同电动机的转子一同旋转，二电机的空子则通过空子托板，轮轴，转向节连接于车身上。该电动机的转子为永久磁铁。当向电动机的定子线圈中通过以交流电流偶是，空子便会产生旋转磁场，便永磁式转子连同轮胎一起旋转，即整个车轮旋转起来。

国际电动汽车的发展

国际电动汽车的发展概况

电动汽车一直是各大汽车集团花费巨资研发的新尖领域。纯电动汽车由于受到电池续航能力，充电时间的困扰，目前还没有一款非常完善的产品推向市场，本田公司自80年代起就开始了电动汽车的研究开发，1996年终于推出了本田的EV本PLOS，该车使用是高能镍氢蓄电池，充电一次可行210~~350公里，最高时速可达130公里，1997年plos成功地出租到美国，但充电式电动汽车在蓄电池充电时间，充电后的续行距离，时速以及充电的公共设施等方面都存在许多难题，特别是燃料电池开发的滞后，使电动汽车一直未能进入市场。目前本田公司停止了电动警车，电动巡逻车的进一步发展。

丰田汽车在电动汽车领域的成功代表，丰田每月推出纯电动

汽车，而是推出了更实用的油混合动力代表。

我国电动汽车发展环境分析

1缓解石油能源短缺。

预计2012年后我国石油消费将超过亿吨，相当于科威特一年的总产量，同样世界石油局势也日趋紧张，由于电动汽车不采用石油做燃料，所以在很大程度上缓解目前石油资源短缺的现象。