第一篇：知识产权法在安全工程领域中的应用
知识产权法在安全知识管理中的应用研究
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摘要：概述了知识产权法基本知识和安全知识管理相关知识，分析了知识产权法与安全知识管理的关系，研究了知识产权保护在安全知识管理中的应用以及建立安全知识产权制度必要性和维权流程。
关键词：知识产权法；安全管理；保护；维权
Research of intellectual property law in the application of safety knowledge management
Abstract: Outlines the basic knowledge of intellectual property law and safety knowledge management, the relationship between the intellectual property law and safety knowledge management is analyzed.The protection of intellectual property rights in the application of knowledge management, the necessity of establishing intellectual property system and rights protection process are studied.Keywords: intellectual property;safety management;protection;rights protection
0 引言
党的十八届三中全会审议通过了多项国家发展政策，其中明晰了以城市群为轴心的城镇化发展路线。中国的城镇化进程伴随着大量的基础建设工程，同时也对施工安全提出了更高的要求，对安全知识管理及知识产权的保护亟需解决。知识产权是人们对自身智力劳动成果依法享有的专有权利，知识产权法作为一种权利平衡机制，对社会文化的保护与发展具有积极意义。安全知识管理中合理有效运用知识产权法能有效保证知识产权人的安全管理者利益得到保护，促进安全文化创新发展。本文主要研究知识产权法在安全管理中的应用及安全知识产权保护。
1.1 知识产权法及其特点
知识产权法的理论基础是利益平衡[1]。一方面知识产权人享有知识产品的专有权，拥有其垄断权力；另一方面知识产品作为一种公共商品需要流通、使用和再分配，这其中产生的利益矛盾就是知识产权法要解决的问题。知识产权法既要保护知识产权人的专有权利，使其在不损害公众利益的前提下在法律允许的范围内行使其专有权利，又要维护公众利益不受侵害，确保社会公众对知识产品的合法需求。知识产权法立法是为了更好的平衡个人权利和社会权益之间的矛盾，促进知识产品的发展、创作，维护社会的进步，促成文化、经济、科技等向有利于人类进步、社会发展的方向靠拢、发展，以达到支持、保障社会发展的目的[2]。
因此知识产权具有以下特点： 4.知识产权具备地域性的特点；
5.大部分知识产权的获得需要法定的程序。1 知识产权法
1.知识产权是一种无形财产； 2.知识产权具备专有性的特点； 3.知识产权具备时间性的特点；
1.2 知识产权法研究意义
法律是利益关系的平衡器，具有公正性、权威性、统一性。知识产权具有私有性和公共性双重属性，知识产权法的立法是为知识产品的使用、分配、利益分享做出合理的安排[3]。知识产权法的核心是确保知识产权人利益和公共利益的平衡，实质是激励知识的创造。
知识产权法具有以下意义： 1.确保了知识创造的积极性。一方面知识创造是知识产品生成的前提，没有知识产品的生成及其在社会上的传播、使用，也就不存在知识专有权人利益和社会公众利益的矛盾。另一方面，人类对知识的不断创造和加工，才形成了现代的文明和科技等，对知识创造的激励是人类社会不断进步、不断发展的需要。
2.促进了科技、经济的发展。目前，世界各国对于知识产权法的研究都非常重视，确保自己国家的知识产品的私有权益和流通、使用过程中知识产品价值的体现。知识的流通在实现其价值意义的同时也促进了经济、科技的交流及其发展。
3.知识产权法促进了文化的发展。知识产权法确保了知识产品的自由流通，使其合法的扩散，被社会使用，最大可能的增进了社会的整体福利，使文化在传播、使用和扩散中实现了其更广泛的价值[4]。
知识是人们长期生活经验的总结及对突发事件的处理办法，凝聚了安全工作人员的智慧结晶。安全文化建设使人们了解更多的安全知识。安全知识是国家工程建设的理论基础，宣传和正确运用安全知识有利于深化安全生产管理体制改革，建立隐患排查治理体系和安全预防控制体系，遏制重特大安全事故。
2.2 安全管理
安全管理倡导通过安全知识共享和安全知识创新建立合理的安全管理制度，运用现有先进安全技术通过安全评价来提高工程建设质量，使建设部门能够利用所掌握的安全知识资源来减少安全事故的发生，对突发的安全事故做出迅速而准确的反应。安全知识管理是保证国家工程建设顺利实现的有效手段，核心是把安全知识视为安全工作最重要的战略资源，把最大限度地掌握和利用安全知识作为提高工程质量的关键。安全知识管理与知识产权保护关系
3.1 安全知识管理与知识产权保护联系
3.1.1 目标一致
安全知识管理与知识产权保护最终目标是一致的，都是为了促进知识的创新活动。一方面，安全知识管理通过对安全知识的有效利用和共享，宣传安全知识、安全文化以及安全评价相关知识，提高人员处理安全事故的应急能力，开发出更多新产品、新工艺、新技术，使施工企业拥有更多的知识产权[5]。另一方面，知识产权保护使企业知识成果得到了应有的权利，使知识成果能合1.3 知识产权法具体内容
知识产权法具体内容包括专利法、商标法、著作权法、反不正当竞争法、反垄断法、商业秘密保护、还有计算机图形设计、植物新品种、发明发现权、域名权、地名权、原产地保护等。安全知识管理 2.1 安全知识
安全是在人类生产过程中，将系统的运行状态对人类的生命、财产、环境可能产生的损害控制在人类能接受水平以下的状态。知识是人对事物的认识和经验的总和。安全 2
理的使用和推广，大大鼓励了企业和安全工作人员的知识创新积极性。
3.1.2 属性相同
知识产权保护是安全知识管理中的一个重要方面，一个企业要想使自己的安全知识成果以及创新的安全评价体系得到合理的使用和推广，必须正确运用相应的知识产权法律法规知识保护本企业的安全知识产权人正当利益不受侵犯[6]。安全知识管理包括：
1.安全知识信息管理，建立本企业安全知识创新成果及安全知识评价体系研究成果；
2.安全知识应用管理，把本企业安全知识创新成果及安全知识评价体系研究成果应用于具体实践；
3.安全知识共享管理，鼓励安全知识创造与共享；
4.安全知识财产管理，建立有效的安全知识产权管理机制。
显然，作为知识财产重要形式的、并需要加以有效管理的知识产权，是安全知识管理的重要组成部分。
提高企业的创新能力。虽然两者有相同的目标，都是为了促进企业的创新活动，但其采用的作用机制侧重不同，前者侧重知识共享，后者侧重知识保护。
3.2.3 管理技术不同
安全知识管理和知识产权保护所采用的管理技术不同。安全知识管理技术，主要包括各种信息管理技术(安全评价技术、信息管理技术、数据搜集技术、专家系统技术、搜救技术等)和各种人力资源管理技术（如激励技术、沟通交流技术、协调技术等）。知识产权管理技术则主要利用法律手段保护知识产权和利用经营手段实施知识产权。安全知识管理与知识产权法辩证统一
4.1 知识转化过程中的辩证统一
安全知识管理与知识产权法保护虽然存在着一定的矛盾，然而它们的目标是一致的，都是为了提高一个企业的创新能力，促进企业的创新活动。因此企业应在开展安全知识管理的
同时进行知识产权的保护，在保护知识产权的前提下开展安全知识管理，使得企业知识管理与知识产权保护相互促进，为共同完成统一的目标而发挥作用。
在安全知识应用和共享的同时也伴随有知识由企业或他人所不能掌握的且保存于知识产权人大脑中的理论、经验、智慧转化为可整理和记录的知识产品[7~8]。主要表现在：
1.一个人在社会中可以分享别人的经验、技能，在潜移默化中接受别人的心智模式；
2.通过归纳、演绎、想象和推理等手段和方法，将不可掌握知识转化为可整理和记录的知识产品。一方面有利于知识产权的保护，另一方面使得知识能更方便、高效的交流和共享。3.2 安全知识管理与知识产权保护区别
3.2.1 涉及对象不同
安全知识管理与知识产权保护所涉及的对象不同。安全知识管理所涉及的对象包括企业易于整理和进行保存的知识、企业难以掌握保存于知识产权人大脑中的智慧和人。一般情况下，安全知识管理主要针对企业难以掌握且保存于知识产权人大脑中的智慧的知识管理，从而更多的表现为对人的管理。而知识产权法保护所涉及的对象主要是企业易于整理和进行保存的知识。
3.2.2 作用机制不同
安全知识管理与知识产权保护的作用机制不同。安全知识管理主要通过知识的有效利用和共享，来达到其提高企业创新能力和应变能力，从而获得更好的工程效益；而知识产权保护是通过对知识的保护，让知识创新人员获利，从而激发大众创新积极性，3
3.在系统归纳和引用时伴随知识的转化，在此过程中必须尊重别人的知识产权，引用必须注明出处、注明参考文献。
4.企业的在职培训伴随知识的转化，通过培训把知识产权人的安全经验、技能传授给员工，员工个人经过体会、思考、分析获取别人知识劳动成果。在这个过程中，员工应该尊重企业的知识产权，企业也应尽力留住已受训员工，以免知识产权的流失，对于一些知识型企业更应如此。安全知识管理产权保护 5.1 建立侵权赔偿制度
在我国现有知识产权法制体系下建立知识产权惩罚性赔偿制度是十分必要的[11]，主要表现如下：
第一，因其无形性和可复制性而难以为权利人所完全控制。尽管关于知识产权的客体一直难有定论，但其无形性和可复制性却是社会所公认的，具体表现为不能像物权客体一样被占有控制，而更多地是为人们的意识所感知，并且不会产生有形的交付，可以同时被多人复制占有和使用而不致有所损耗或折旧，权利人对其利用更多是以法律为保障手段的处分；
第二，因客体的公开性而易受侵犯。如商标和专利都必须向社会公开公示以及著作权作品也只有在向公众公开之后才具有更为广泛的价值一样，安全知识管理中所涉及到的安全文化创新和安全评价方法创新发明知识产权也具有公开性，但是客体在公开的同时也意味着无时无刻不面临着来自他人的非法侵犯，权利人将更加难以控制其权利；
第三，损害结果具有多样性、隐蔽性、长期性。因知识产权侵权而遭受到的损害可能是物质上的也可能是精神上的，可能是直接的也可能是间接的，对于权利人而言可能是一定数额的销售量的减少也可能是长期的竞争优势的丧失，而由于其无形性的特征，权利人通常难以及时获知侵权发生的事实，对有些知识产权来说即使停止侵权行为也难以完全恢复其市场信誉和品牌价值。4.2 在安全知识管理要素中的辩证统一
安全知识管理涉及到许多重要的要素，包括安全文化要素、人力与技术要素、组织和制度要素。
1.安全文化要素是安全知识管理中最重要的要素，因为它包含着企业知识中最重要却最难管理的知识，是其最重要的知识产权[9]。它的好坏关系到安全知识管理成败，涵盖了安全评价方法研究、安全知识创新以及在无形中规范着员工的思想和行为准则。企业进行安全知识管理必须深化员工对知识的认识，尊重知识产权又鼓励知识共享；
2.人力和技术要素是企业知识管理中的核心要素，知识存在于人的头脑中，对知识的管理实质上表现为对人的管理[10]。知识管理中的人力资源管理主要为知识产权人提供知识产权保护建议，对知识创新加强知识的收集、整合、共享，为知识创新性人才提供良好的发展环境。技术要素是知识管理的基础，是实现知识积累、存储、交流的手段，企业应在知识产权得到保护的前提下利用技术要素进行安全知识管理。
3.组织结构要素和制度要素是企业知识管理的关键要素。有一套具有知识产权保护和知识共享意识的考评奖励制度，能激励员工创新能力，促进知识的交流和共享。
表1 安全知识管理专利知识产权侵权行为
侵权行为表现
侵权行为判定原则
侵权法律责任 行政责任 民事责任 刑事责任 侵害有效知识产权 全面覆盖原则 未经知识产权所有人许可授权
等同原则 侵权行为导致损害结果 禁止反悔原则
归责原则判定 无过错责任原则和
过错责任原则相结合
侵权行为以生产经营为目的 多余指定原则
全知识管理当中，当自身利益受到侵害时学会用法律保护自己的合法利益。5.2 学习、宣传知识产权制度
学习知识产权法，懂得在自身利益受到侵犯时如何利用法律武器维护自身利益；宣传知识产权法制度是制度深入人心能有效遏制知识产权的侵权，如表1。
6.2 展望
本文主要研究知识产权法在安全管理中的应用及安全知识产权保护，还有一些方面需要进一步研究：
1.维权时一些需要注意的问题及细节需要进一步研究；
2.知识产权法在安全知识管理中的具体应用还有待研究。
5.3 维权流程
安全知识管理专利知识产权侵权维权流程[12]如下：
1.咨询、说明案由。包括诉请目的、诉讼标的、陈述侵权理由和事实及出示相关证据；
2.签订专利诉讼委托代理合同。签订合同，并提交授权委托书和身份证明；
3.准备诉讼费。根据案由和标的交纳相关诉讼费用；
4.代理收集调查侵权证据；
5.诉前协调调解，提出调解方案和条件，参与谈判并签订调解协议书；
6.整理证据材料、起草诉讼请求书，向人民法院提交诉讼请求书；
7.代理出庭答辩。
参考文献：
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1.安全文化、安全知识及安全评价方法伴随工程建设的全过程，是国家顺利完成基础建设中的重要内容。安全知识创新及评价方法创新成果是专利申请人长期生活经验及思想智慧的结晶，是知识产权所有人一笔宝贵的财富。
2.知识产权法以法律的形式规范和约束社会合法经营，不得侵害他人的利益，同时也促使了知识的不断创新、社会的不断发展以及科学技术知识的共享。
3.安全知识管理与知识产权保护有矛盾性也有一致性，侵权后的维权需要具备基本的知识产权法的基本知识。安全知识管理者及安全知识专利或发明持有者应学习和宣传知识产权知识，将知识产权法应用到安
第二篇：复合材料在航空领域中的应用
复合材料在航空领域中的应用
先进复合材料具有高比强、高比模、耐疲劳、多功能、各向异性和可设计性、材料与结构的同一性等优异性能，自上世纪60年代年问世以来，先进复合材料很快获得广泛应用，成为航空航天四大材料之一。下面就让我们对先进复合材料的应用情况和其优异性能做一简要介绍。
1．应用先进复合材料可以显著提高战斗机作战性能
为满足新一代战斗机对高机动性、超音速巡航及隐身的要求，进入90年代后，西方的战斗机无一例外的大量采用复合材料结构，用量一般都在25％以上，有的甚至达到35％，结构减重效率达30％。应用部位几乎遍布飞机的机体，包括垂直尾翼、水平尾翼、机身蒙皮以及机翼的壁板和蒙皮等。如美国第四代战斗机F-22复合材料用量已达到24%，而EF2000更高达43％，EF2000除鸭翼外，机身、机翼、腹鳍、方向舵都采用复合材料，结构的“湿润”表面的70％为复合材料，阵风也是如此，70％的“湿润”表面为复合材料，约947kg之重。F-35的复合材料几乎覆盖了整个飞机外表面。
2．应用先进复合材料可以明显增大军用运输机有效载重量
C-17是上世纪先进大型军用运输机的典型代表，C-17是1986年设计的，限于当时的水平，复合材料主要用于次要结构，如雷达罩、整流罩、操纵面、口盖、翼梢小翼蒙皮等，复合材料重约7258k，占该机结构重量8.1%。树脂基复合材料从非承力结构发展到次承力构件。在复合材料中碳纤维增强复合材料约占结构重量6%，玻璃纤维塑料、Kevlar纤维增强材料占2%。而欧洲EADS正在研究的A400M属于新一代大型军用运输机，在材料应用技术上有了一个新的飞跃，主要表现为先进复合材料占结构重量的35%~40%。与C-17不同的是，在A400M上，碳纤维复合材料用于一些主承力结构，而C-17的复合材料结构重量比仅为8%，且主要用于操纵面及次要结构。A400M的机身仍由传统的铝合金制成，但却开创了采用碳纤维复合材料制造大型运输机机翼的先河，机翼长达19米，令业界颇为瞩目。
3．应用先进复合材料是高超声速飞行器能否上天的关键因素
高超声速技术主要指研制高超声速（Ma>5）飞行器所需的相关技术。近中期将采用的材料将包括陶瓷纤维增强的金属基复合材料、陶瓷及碳碳复合材料以及轻质隔热材料。此外，发动机及机身将需要导热率高的材料，如碳碳复合材料。更远的将来，将需要先进型的材料，如铍基复合材料之类的超轻材料以及纤维增强陶瓷之类超高温材料。
以NASA开发的第二代可重复使用航天飞机为例，油箱内衬为复合材料。在推进系统中将采用陶瓷基复合材料发射斜轨、金属基复合材料机匣以及树脂基复合材料涵道。此外还将采用复合材料电子设备舱。第三代可重复使用航天飞机将为一智能结构，具有自适应热防护系统及智能化无损检测装置，自愈合的飞机结构及表面。发动机材料将可能使用经冷却的复合材料、金属基复合材料加力燃烧室壳体、超高温复合材料。结构材料将包括超高温树脂基复合材料、低成本耐腐蚀热防护系统复合材料液氧油箱。
美国高超声速飞行器X-43是由超燃冲压发动机作动力装置的验证机。其油箱/机身由石墨/环氧框架及蒙皮组成。蒙皮外再覆以热防护系统。飞机上翼面热防护层为可剪裁的先进绝缘毡，下翼面为内多层屏蔽绝缘物。后者是正处于开发中的防热材料，由C/SiC外面板，中介陶瓷屏以及先进聚酰亚胺泡沫内衬。中介陶瓷屏覆以贵金属以降低其热辐射。机翼及垂尾由钛基复合材料制成，并有一个由二硼化锆制成的前缘。
4．应用先进复合材料能大幅增加无人战斗机载油量
国外目前研制的无人机以复合材料和传统铝合金的混合结构为主。如“捕食者”“全球鹰”等均是如此。其中“全球鹰”的机翼和尾翼由石墨/环氧复合材料制造，而机身仍采用传统铝合金，复合材料占结构重量的65%。
无人战斗机是未来航空武器的一个重点发展方向。为满足采购政策、隐身性能、机动性、生存力对材料的特殊需求，为尽可能地降低结构重量、提高燃油装载量，无人战斗机结构的一个显著特点就是大量应用复合材料。以波音公司的X-45A为例，除机身的龙骨、梁和隔框采用高速切削铝合金外，其余的机体结构都是由复合材料制成。诺斯罗普格鲁门公司的X-47A的机体除一些接头采用铝合金外，整个机体几乎全部采用了复合材料。
5．应用先进复合材料可以极大提升民用飞机市场竞争力
民用飞机方面，复合材料的使用对于增大客舱湿度进而改善乘客的舒适度、降低油耗、易于实现结构/舱内材料的一体化、减少零部件数量、简化系统安装及缩短总装时间等方面潜力巨大。波音、空客两家大型民用客机制造商均将其视为实现新飞机机体减重及降低直接运营成本的有效途径。如在新一代波音787飞机上，复合材料用量将达到50%，创大型客机复合材料的应用记录。欧洲空中客车公司在新近研制的A380型宽体客机的机翼和机身结构上均采用了先进复合材料，用量已占结构重量的25%，其中碳纤维增强复合材料占22%，另采用了3%玻璃纤维增强的铝合金层板复合材料Glare。在机翼前缘等处还采用了聚苯硫醚热塑性复合材料。该公司目前正在研制的新一代客机A350，复合材料的应用比例也将达到39%。
6．应用先进复合材料在减重的同时很好地改善了直升机抗坠毁性
直升机采用复合材料不仅可减重，而且对于改善直升机抗坠毁性能意义重大，因而复合材料在直升机结构中应用更广、用量更大，不仅机身结构，而且由桨叶和桨毂组成的升力系统、传动系统也大量采用树脂基复合材料。H360、S-75、BK-117和V-22等直升机均大量采用了复合材料，如顷转旋翼飞机V-22用复合材料近3000公斤，占结构总重的45％左右，法德合作研制的“虎”式武装直升机，复合材料用量更高达77％。
7．先进复合材料在航空发动机上也得到成功应用
航空发动机使用碳纤维增强树脂基复合材料取代金属材料可以有效减轻发动机重量，降低燃料消耗，增加航程。有资料报导，发动机减轻1磅重量，从而使飞机可减轻10～20磅重量。从70年代初，复合材料就成为TF39、F103特别是GE36UDF发动机研制计划的一部分，在这些发动机上积累了经验之后，在GE90的风扇叶片上成功使用了高性能韧化环氧复合材料。此外，在F119风扇机匣、遄达发动机的风扇机匣包容环及反推力装置上也广泛采用了树脂基复合材料。
近期开发的波音787的动力装置GEnx的风扇机匣及风扇叶片，将由碳纤维/环氧树脂基复合材料制成。除减重外，复合材料还表现出良好的韧性及耐蚀性。
至于陶瓷基复合材料等超高温复合材料，目前已在M88、F119等发动机尾喷管等静止件上获得应用。
随着飞行器向高空、高速、无人化、智能化、低成本化方向发展，复合材料的地位会越来越重要。国外预计，在下一代飞机上，复合材料将扮演主角，目前采用全复合材料飞行器的计划正处于酝酿之中。
第三篇：纳米技术在航天领域中的应用
序列号： 16
课 程 论 文
课程名称
21世纪高新技术
题目名称 纳米技术在航天领域中的应用 学生学院 管理学院 专业班级 电子商务1班 学 号
3113004743
学生姓名 陈昌桐 指导教师 曹晓国
2015年
11月 3日
摘要
本文初步介绍纳米技术、纳米材料及其结构在航天领域中的应用，综述了纳米卫星、纳米碳管、纳米面料、纳米流体等航天领域的应用，重点介绍纳米材料在航天器的结构材料和功能材料方面的应用。可以预料，纳米技术的应用在航天领域有着相当广阔的前景。
关键词
纳米技术；纳米材料；航天；纳米卫星；
正文
引
言
纳米材料由于具有独特的小尺寸效应而表现出不同于传统材料的物理和化学性质。利用纳米材料这些独特的性质，可对传统材料进行改性，进而开发出更高性能的材料，以满足传统材料所不能达到的要求，尤其是满足航天航空领域对材料性能的特殊要求。
一、纳米技术的介绍
纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学和现代技术结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。
二、航天技术的简介
航天科学技术是20世纪兴起的现代科学技术，自其形成以来，一直汲取基础科学和其他应用科学领域的最新成就，高度综合了工程技术的最新成果，并引领许多学科专业的发展，甚至促成某些专业的形成。它是20世纪以来发展最为迅速、对人类生活影响最大的科学技术之一。进入21世纪，航天科学技术继续保持高科技的重要地位，在推动原始创新，促进学科交叉与学科融合方面扮演着重要角色。
三、纳米技术对航天业的影响
首先是为航天业从宏观向微观发展提供了可能。专用微型集成器将取代现有航天器和运载火箭上使用的有关系统，最终将在航天系统引发一场技术革命，导致微型卫星乃至“纳米卫星”的问世。
其次是纳米技术的使用，将对原有的航天业的制造方法、实验手段、研究方式带来巨大冲击，怎样才能将纳米技术引入到航天领域的制造方法、实验手段和研究方式中呢?
纳米技术在航天领域中的应用
一、纳米卫星
纳米卫星，又叫“纳星”，通常指重量小于10公斤、具有实际应用价值的卫星。纳米卫星的概念最早由美国宇航公司于1993年提出，未来重量可以实现降低到0.1公斤以下。利用微电子机械和纳米电子技术制造的惯性检测元件、换能器、射频元件、光学元件、电源系统及各种传感器核芯片作为星载设备，可使卫星的体积和重量大大减小。由于它的部件都集成在芯片上，故也称为“芯片级卫星”。用一枚小型运载火箭一次可以发射数百枚到上千枚的这种卫星，从而使航天器的发射费用从目前的每磅一万美元降至约 200 美元。
1995年，美国开始研制纳米卫星。这种卫星比麻雀略为大些，所用元器件全部为纳米材料制成。由于纳米卫星性能好，可靠性强，故它在通信领域、军事领域、对地观测、科学研究等方面有广泛的应用前景。
为降低发射费用，纳米卫星常采用一箭多星的发射方式进行发射，目前已经发射的包括：俄罗斯的SPUTNIK-2卫星、美国的AUSat卫星和PICOSAT卫星，以及英国的SNAP-1卫星等。
纳米卫星的功能多样。QuakeSat卫星可以使用磁力计对高空的低频磁场等进行研究，用以对地震进行分析预测。日本东京大学的XI-IV纳米卫星就使用CMOS相机对地球和太阳影像进行拍照，英国萨瑞公司的SNAP-1型卫星可对其它卫星拍照，用以判断在轨航天器的完好状态和工作能力。nCube卫星可以接收船只的广播AIS信号，提供船只的方位、位置等信息，确保船舶航行安全。此外，纳米卫星组成的卫星网络在应急通信领域也具有巨大的潜在优势。
目前在国际纳米卫星研究领域，美国处于技术领先地位。2002年12月，美国“奋进”号航天飞机就发射了两颗只有2磅重的纳米卫星。从2003年开始，美国空军和国防高级研究计划局开始研发新一代低成本军用纳米卫星，并于近几年相继交付。
二、纳米碳管———太空缆绳
碳纳米管由日本科学家于1991年研究发现，是由Sp2杂化碳原子排列成的石墨片层卷曲而成，具有纳米级一维管状结构的纳米碳材料。理论预测和实验结果均表明：CNT具有超高的强度、模量和韧性，其弹性模量高达1 TPa，拉伸强度超过100 GPa，断裂伸长率达到15%-30%。
纳米碳管具有强度高、质量轻、性能稳定、柔软灵活、导热性好、表面积大及许多奇异的电子性质等特点。单个纳米碳管的直径只 1.4nm，5万个纳米碳管并排在一起仅相当于一根头发丝的直径。它可能成为未来理想的超级纤维。纳米碳管的一种可能具有突破性的应用，是用于太空升降机。用其做成的太空缆绳，与钢或其他特质不同的关键是它能支持住自身的质量而不会断掉。这就提供了一种把人或物品提升到外层太空的可能方法，也许将成为人类移居外星球的最理想方法。
2013年，中国清华大学魏飞教授团队成功制备出单根长度达半米以上的碳纳米管，创造了新世界纪录，对于碳纳米管的生长而言，其高温生长过程中催化剂的失活是一个不可逆的规律，从而限制了碳纳米管的长度；因此尽可能地提高其催化剂活性概率是进一步提高碳纳米管长度的唯一途径。
三、纳米军服面料和纳米纤维
利用特殊的纳米技术对传统的材料进行处理，形成相互交错混杂的具有互特性的二维纳米相区，使原来无法兼容的特性通过它低度的相互协同作用表现出来，从而生产出功能强大的新型军用服面料。这种新型军服具有抗紫外线、吸收红外线、抗老化和热老化，以及减轻、保暖、隔热的作用。由于纳米材料具有小尺寸效应及宏观量子效应，将大幅度地提高材料的弹性、强度、耐磨性和稳定性。二维协同纳米技术的运用，使军服不但防油、防水、抗菌、抗污，清洁起来也极其简便，穿着也柔软舒适，更加适应野战条件下的要求。此类军服所需面料，在理论上已得到证实，现正加紧应用研究。在这一领域我国处于世界先进水平行列。
四、纳米流体流动强化传热
航天器中安装有借助于液体工质单相对流换热实现热控制的泵驱动液体回路系统实现舱内温度指标的控制。液体回路系统的质量及功耗在压力舱内占有较大比例，而新型航天器(如大型航天器、无人自主深空探测器、小卫星和纳米卫星等)的研制需求日益迫切，航天器的电子器件及设备的功率日趋增大，对航天器热控制技术和液体回路系统提出了更新更高的要求，加上航天器所处的空间电子器件散热困难。传统的纯液体工质和常规的散热措施难以满足热负荷日益增长的航天器热控系统的需要。目前，航天器液体回路系统采用的传热工质是一种冰点低、比热大、粘度小、无毒的化合物，具有适合在航天器中使用的独特优点，但由于它的导热系数极低，很难满足航天器不断增长的高强度、高负荷传热的要求。
纳米流体是指以一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或金属氧化物粒子，形成一类新的传热工质。已进行的研究表明，在水、乙二醇等常规液体中添加纳米粒子，可以显著增加液体的导热系数和对流换热系数，显示了纳米流体在强化传热领域具有广阔的应用前景。实验研究已证明，纳米流体强化传热技术应用于航天器热控系统是可行的。
五、纳米材料在航天器材料上的应用(一)纳米材料在航天器功能材料上的应用
(1)金属及金属基复合材料
晶粒细化是目前唯一的一种既可以提高金属强度，又可以提高韧性的方法，而且也是提高金属材料强度最有效的方法之一。在纳米金属材料中普遍存在着细晶强化效应，即材料的硬度和强度随着晶粒尺寸的减小而增大，利用添加纳米陶瓷来增强金属合金基材料的方法，就是把超微细陶瓷粉末引入金属基体(如向铝、铜、银、钢、铁等合金中引入SiC、Si3N4、TiN)均匀分散于合金中，例如，将纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米氮化钦、纳米硅粉添加到金属基体(铝、铜、银、钢、铁等合金)中，可制造出质量轻、强度高、耐热性好的新型合金材料。
纳米晶合金打破了常规合金生产中的一些定律，即硬度提高必然伴随韧性下降的结论，对于小尺寸晶粒，纳米合金变质剂的高表面活性可以使晶粒以较快速度合并，使晶粒尺寸增大和晶粒与晶粒合并的驱动力同时减小。在合金中形成晶须结构，明显提高合金硬度及韧性。
研究发现，在航天领域使用较多的金属材料Al、Ti，采用纳米材料增强后，其强度有较大提高，同时重量有较大降低，有望在航天舱体结构材料上得到应用。
(2)聚合物基复合材料
纳米粒子加入聚合物基体后，可提高其耐磨性、硬度、强度和耐热性等性能。举例说明，在酚醛树脂中加入5 %左右的某纳米粉，除层剪强度无显著提高外，玻璃钢的拉伸强度、弯曲强度、弹性模量等力学性能均有显著提高，并且线烧蚀率显著下降。北京玻璃钢研究院的研究表明，将某些纳米粒子掺入树脂体系，对玻璃钢的耐烧蚀性能大大提高。这些研究对于提高导弹武器酚醛防热烧蚀材料性能、改善武器系统工作环境、提高武器系统突防能力有着深远影响。像纳米氮化铝应用于环氧树脂，玻璃化转变温度提高，弹性模量达到极大值。将纳米氮化铝添加到环氧树脂中制得的复合材料，在结构上完全不同于添加粗晶的氮化铝-环氧树脂基复合材料：粗晶氮化铝一般作为补强剂加入，其主要分布在高分子材料的链间，而纳米氮化铝由于表面严重的配位不足、庞大的比表面积使其表现出极强的活性，同时，尚有一部分纳米氮化铝颗粒分布在高分子链的空隙中。与粗晶氮化铝相比，纳米氮化铝具有很高的流动性，可使环氧树脂的强度、韧性及延展性均大幅提高。
(3)工程塑料及其它复合材料
纳米材料与工程塑料复合既能提高工程塑料的固有性能，又可赋予其高导电性、高阻隔性及优良的光学性能等。因此，把纳米材料应用于工程塑料的改性，可进一步拓宽工程塑料的应用范围。
工程塑料与纳米粒子复合材料就是采用纳米粒子对有一定脆性的工程塑料增韧是改善工程塑料韧性和强度等力学性能的一种行之有效的方法。只要纳米粒子与基体树脂结合良好，纳米粒子也可承受拉伸应力，增韧、增强作用明显。少量纳米氮化钦粉体用于改性热塑性工程塑料时，可起到结晶成核剂的作用。而大量纳米氮化钦颗粒弥散于PET中，可大幅提高PET工程塑料的耐磨性和抗冲击性能。
另外的像还有工程塑料与纳米磁性金属及其氮化物复合材料，纳米磁性材料具有单磁畴结构，其磁化率、矫顽力很高，饱和磁矩和磁损耗较低，而且它的磁化过程完全由旋转磁化进行，所以可用作永磁记忆材料，以显著提高信噪比，改善图形质量，有望在卫星记忆材料上得到应用。国外已制造出性能优于NdFeB 的具有高矫顽力的纳米 NdFeB 材料。日本于 1988 年研制成功的纳米软磁材料“Finemet”，具有铁基非晶材料优异的高频特性，有可能在航天仪表上得到应用。
而工程塑料与纳米磁性金属复合材料则具有特殊的光电功能(对电磁波有特殊的吸收作用)和优良的磁性能及导电性，可广泛应用于军事、航空航天、电子通讯等高技术领域。
比如用偶联剂进行表面处理后的纳米碳化硅，在添加量为10%左右时，可大大改善和提高PI聚酞亚胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PTFE(聚四氟乙烯)等特种塑料的性能，全面提高材料的耐磨、导热、绝缘、抗拉伸、耐冲击、耐高温等性能。
(4)陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体，与各种纳米材料复合制得的材料。陶瓷基体包括氮化硅、碳化硅等。这些先进陶瓷具有耐高温、强度和硬度高、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有较强的脆性，在应力作用下，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而纳米陶瓷在室温下就可以发生塑性变形，在高温下有类似金属的超塑性。研究发现，将纳米粒子分散到陶瓷基体中，可以极大提高材料的断裂强度和断裂韧性，明显改变耐高温性，并提高材料硬度、弹性模量和抗热震及抗高温蠕变性，其强度和韧性约提高 2～4 倍。
新型陶瓷材料具有优异的高温强度、耐磨性、耐热性和耐蚀性，是固体发动机碳 / 碳喷管和燃烧室之间的热结构绝热连接件的理想材料，还可用于喷管出口锥有关部件。把纳米粉末引入陶瓷基体中制成颗粒增强复合材料可极大地提高材料的强度、韧性和高温性能，使之成为很有前途的高温结构材料，有可能用于未来的热机和航天热防护。
陶瓷基复合材料己实用化或即将实用化的领域有刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。例如，纳米氮化硅掺杂制造的精密陶瓷结构器件可用于冶金、化工、机械、航空、航天及能源等行业中使用的滚动轴承的滚珠和滚子、滑动轴承、套、阀，以及有耐磨、耐高温、耐腐蚀要求的结构器件中。(二)纳米材料在航天器功能材料上的应用
(1)导电、导磁、导热、隔热、耐烧蚀、防热等功能材料
纳米TiN具有优良的导电性能，在Al2O3基体中加入纳米TiN颗粒可以有效降低其电阻率，随着纳米TiN加入量的增加，复合材料的电阻率逐渐降低，当加入量达到20vol%以后，复合材料的电阻率趋于稳定。由于纳米材料自身的特点，纳米TiN-Al2O3复合材料具有更好的导电性能，特别在低添加量时，效果尤为明显。
超高导热纳米AlN复合的硅胶具有良好的导热性，良好的电绝缘性，较宽的电绝缘性使用温度（工作温度-60℃～-200℃），较低的稠度和良好的施工性能。如CPU与散热器填隙、大功率三极管、可控硅元件、二极管、与基材接触的细缝处的热传递介质。纳米导热膏是填充IC或三极管与散热片之间的空隙，增大它们之间的接触面积，达到更好的散热效果。
纳米AlN粉体可以大幅度提高塑料的导热率。通过实验产品以5~10%的比例添加到塑料中，可以使塑料的导热率从原来的0.3提高到5。导热率提高了16倍多。相比较目前市场上的导热填料（氧化铝或氧化镁等）具有添加量低，对制品的机械性能有提高作用，导热效果提高更明显等特点。目前相关应用厂家已经大规模采购纳米氮化铝粉体，新型的纳米导热塑料将投放市场。
纳米AlN粉体与硅匹配性能好，在橡胶中容易分散，在不影响橡胶的机械性能的前提下（实验证明对橡胶的机械性能还有提高作用）可大幅度提升硅橡胶的导热率，在添加过程中不像氧化物等会使其黏度上升很快，添加量很小（根据导热要求一般在5%左右就可以使导热率提高50%-70%），现广泛应用与军事，航空以及信息工程中。
飞行器在大气中高速飞行时，由于气动加热飞行器表面与空气发生剧烈的摩擦，产生大量的热量，使飞行器表面温度急剧上升。随着科技的发展，采用纳米改性的玻璃钢材料能显著提高材料的热防护性能，在未来航天领域具有广阔的应用前景。
在导弹、火箭的发动机喷管上防热材料普遍采用碳-酚醛、高硅氧-酚醛。热防护材料中的树脂体系和含碳量决定了碳层的质量，进而影响其耐烧蚀性能。石墨及C-C复合材料是制造固体火箭发动机喷管的理想烧蚀材料，但石墨及C-C复合材料在使用中暴露出一个严重不足就是氧化侵蚀。在 500 ℃以上就可以被氧化，生成CO2、CO，使材料强度降低。通过在材料中加入非氧化物陶瓷纳米颗粒，使非氧化陶瓷纳米颗粒氧化成膜来实现碳材料自愈合抗氧化。
此外，纳米材料在航天领域还有很多的应用，如采用纳米材料对光电吸收能力强的特点可制作高效光热、光电转换材料，可高效地将太阳能转换成热、电能，在卫星、宇宙飞船、航天飞机的太阳能发电板上可以喷涂一层特殊的纳米材料，用于增强其光电转换能力；在火箭发动机壳体上喷涂一层防静电纳米涂料，可以有效的提高火箭工作的可靠性。(2)涂层材料
纳米材料用作涂层可提高工件的耐磨性、抗剥蚀性和抗氧化能力。研究表明，用纳米SiC、ZrC、TiC、TiN、B4C粉作为金属表面上的复合涂层可以获得超强耐磨性和自润滑性，其耐磨性要比轴承钢高100倍，摩擦系数为0.06-0.1，同时还具有高温稳定性和耐腐蚀性等。在液体火箭发动机关键零组件中应用纳米技术，大大拓展了这些零件的使用范围。如在重载、高DN值轴承表面上采用纳米级材料粉末涂层，可提高其寿命和可靠性。
在动密封和其他具有相对运动的摩擦副面喷镀上一层纳米级金属或非金属粉末就能极大地提高它们的抗磨损、耐高温和防腐蚀性；采用纳米磁性材料，探索发动机新型密封结构，可使发动机密封发生根本性改变等。这些技术在80年代研制的发动机上已得到应用，效果良好。将纳米技术应用在液浮轴承中，会使轴承的寿命和可靠性成百倍提高。涡轮盘是发动机中最关键的零件，它是在高温、高压、高速条件下工作，失效率很高。如果采用纳米级粉末冶金制造，将大幅度提高涡轮盘的强度和耐高温性能。推力室的内壁冷却和抗高温是发动机的关键技术，经常因为推力室的冷却和抗高温问题而降低发动机的性能，如果采用纳米级金属粉末涂镀在推力室内壁上，就可以解决这个问题。
用纳米SiC、ZrC、TiC、TiN、B4C粉还可以作为模具、切削刀具、汽轮机叶片、涡轮转子以及汽缸内壁涂层，耐热涂层，散热表面涂层，防腐涂层及吸波涂层等。(3)特种密封材料
发动机出现故障最多的是各种密封的失效，密封面的表面质量是决定密封性能好坏的主要因素，利用纳米材料制成密封零件基体或在密封表面覆盖一层纳米粉末将会极大的改善其密封性。纳米粒子加入橡胶能极大地改善其力学性能。纳米AlN粒子与橡胶复合可以提高其介电性和耐磨性。添加纳米SiN的新型橡胶不但具有优越的力学性能，还可以根据需要设计具有特殊性能的新型橡胶，这种新型材料中的纳米SiN不仅具有补强作用，而且具有常规橡胶不具备的一些功能特性，例如通过控制纳米SiN的颗粒尺寸可以制备对不同波段光敏感不同的橡胶，既可抗紫外线辐射，又可反射红外；也可利用纳米SiN制成电绝缘性能优异的橡胶。纳米级金刚石粉可用来增强橡胶、塑料、树脂。目前橡胶所用的增强剂多半为纳米级炭黑，若改用SiN能使其拉伸强度提高1-4倍，并改善其耐磨性和密封性。(4)固体火箭推进剂
固体火箭推进剂主要由固体氧化剂和可燃物组成。固体火箭推进剂的燃烧速度取决于氧化剂与可燃物的反应速度，它们之间的反应速度的大小主要取决于固体氧化剂和可燃物接触面积的大小以及催化剂的催化效果。纳米材料由于粒径小、比表面积大、表面原子多、晶粒的微观结构复杂并且存在各种点阵缺陷，因此具有高的表面活性。正因为如此，用纳米催化剂取代火箭推进剂中的普通催化剂成为国内外研究的热点。近年来，国外研究了加入纳米铝粉以及金属/聚合物纳米层压材料片状粉末添加剂改性的纳米火炸药、推进剂和固体燃料。试验研究表明，在火炸药、推进剂和固体燃料配方中加入上述纳米粉末具有加快燃烧速度，改善燃烧效率，提高性能以及防止凝结有害金属微滴等优点。
将纳米金属粉添加到火箭固体推进剂中，可以显著改进推进剂的燃烧性能。20 世纪 90年代美国的 Argonide 公司生产了商品牌号为Alex的纳米铝粉，用Alex纳米铝粉铝化端羟基聚异丁烯，其燃烧速度是微米铝粉(20～35μm)的2倍，燃烧速率是微米铝粉的 40～60 倍，没有铝微滴凝结现象，从而避免了加入微米铝粉会凝结铝微滴造成降低燃烧效率、影响火箭飞行特性以及增加热红外信号等重大缺点。
未来展望
纳米技术是在20世纪90年代初才逐步发展起来的一门主导性的新兴科学技术，它将与信息技术和生物技术一样，对21世纪经济、国防和社会产生重大影响，并可能引导下一场工业革命。随着纳米技术以及大规模工业化生产进程的发展，纳米材料在国民经济各领域越来越得到广泛应用。由于保密原因，纳米材料在军事、航空、航天等特殊领域的应用报道还较少。从纳米材料的特性出发，结合航天产品的发展趋势和特点，可以看出纳米材料在航天领域具有较大的应用前景。
纳米科学技术正处于重大突破的前夜，它取得的一系列成果，引起了关心未来世界发展的科学家的思索。人们正注视着纳米科学技术领域不断涌现出的奇异现象和新进展。纳米技术无论是在理论上还是在实际使用过程中，还存在很多问题，需要我们进一步的探索和改进。我们相信，随着纳米科技的发展，纳米材料在航天领域将得到越来越多的应用，纳米技术将为促进我国的航天事业的发展做出重大贡献。
参考文献
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第四篇：材料科学在医学领域中的重要应用
材料科学在医学领域中的重要应用
摘要：材料科学是一门多学科交叉的综合性学科，在很多科学领域都起着至关重要的作用。在医学科学方面，它一次次的掀起新技术的革命，促进医学的不断发展。目前，它在解决困扰医学界多年的难题——器官移植方面也起着重要的作用。
关键词：材料科学、医学、器官移植、生物医学材料、医用金属材料、高分子水凝胶。
材料科学是基于物理，化学，力学，计算机科学、数学和生物学等基础科学而形成的一门多学科交叉的综合性学科，以研究材料性质，组成和结构，合成和加工以及它们之间关系为内涵和特色。它既是一个以探索自身规律为目标的基础科学领域，又是一门与电子，冶金，能源，化工和机械等工程技术密切相关的应用科学。它在工业，航天航空，信息技术，交通运输，军事，医学等领域都起着至关重要的作用。
在医学领域，材料化学必不可少，新材料的不断产生和应用在医学领域掀起一次次的技术和观念革命，不断推动着医学科学的前进与发展。微创介入技术的诞生，使得多年来医疗服务中追求已久的“及时，微创，无痛，舒适”的观念终于得到实施，特殊的器械与材料使得医生在进行手术时可以把刀口开小，有效减少病人的出血和创伤，使病人并发症少，术后恢复快，尤其在治疗心脑血管疾病方面更是疗效显著。纳米材料的应用更是在医学领域掀起了风暴——空心结构的金纳米粒子利用纳米材料特有的小尺寸效应在肿瘤诊断和治疗方面起着重要作用，贵金属纳米银以其超强的还原能力成为一种性能优良的抗菌材料，而目前正在研发的用于医学方面的纳米机器人相信其一旦问世，也将震撼世界。
在长期的医学治疗方面，对于病变的器官和组织，在器官移植技术没有出现之前，人们长期停留在以药物进行治疗和缓解的阶段。但能以药物治好的都是轻中度的病变，而对已经重度病变或是已经坏死的器官，药物根本不起作用，病人只能在极大的痛苦中死去。多年以来，医疗界一直在探求是否能够进行器官移植来挽救患者的生命。但器官移植存在着三个重要的难关——1.移植器官一旦植入受者体内，必须立刻接通血管，以恢复输送养料的血供，使细胞赖以存活，这就要求有一套不同于缝合一般组织的外科技术。2.切取的离体缺血器官在常温下短期内（少则几分钟，多则不超过1小时）就会死亡，不能用于移植。而要在如此短促的时间内完成移植手术是不可能的。因此，要设法保持器官的活性，为器官移植手术赢得时间。3.医疗上用的器官来自另一个人。但是受者作为生物有着一种天赋的能力和机构（免疫机构），能对进入其体内的外来“非己”组织器官加以识别、控制、摧毁和消灭。这种生理免疫过程在临床上表现为排斥反应，导致移植器官破坏和移植失败。人类的主要两大类主要抗原：ABO血型和人类白细胞抗原(HLA)，它们决定了同种移植的排斥反应。ABO血型只有4种(O、A、B、AB)，寻找ABO血型相同的供受者并不难；但是HLA异常复杂，现已查明有7个位点，即HLA──A、B、C、D、DR、DQ、DP，共148个抗原，其组合可超过200万种。除非同卵双生子，事实上不可能找到HLA完全相同的供受者。所以，同种移植后必然发生排斥反应，必须用强有力的免疫抑制措施予以逆转。在经过几十年的探索及解决这些问题之后，1962年美国J.E.默里第一次进行人体肾移植获得了长期存活，标志着器官移植作为医疗手段成为现实。
但是尽管器官移植手术经过几十年的发展已经十分成熟，但仍然存在着很大的 弊病：1.可移植的器官数量稀少，往往很多病人还未等到所需器官就已去世。2.某些器官移植的难度太大，医生稍不注意就会造成医疗事故。3.某些病人因自身体质原因不能进行器官移植。4.由于病人体质的各不相同，免疫抑制药物的用量很难控制，往往引起较大的不良反应。5.道德、伦理、法律上的某些问题不允许进行有关的器官移植。
但是，生物医学材料的出现和应用有效的解决了这一问题。生物材料种类繁多，按照其属性，可分为天然生物材料，合成高分子生物材料，医用金属材料，无机生物医学材料，杂化生物材料，复合生物材料等等。其中，医用金属材料应用最早，可被用做生物材料的金属和合金，是非常合适的外科用金属材料。它具有较高的机械强度和抗疲劳性能，良好的生物力学性能和优良的抗生理腐蚀性，生物相容性，无毒性和简易可行及确切的手术操作技术。众所周知，骨、牙齿这样的硬组织损坏之后，由于器官移植所需费用过高且会产生免疫排斥反应，所以具有和这些硬组织一样有较高的强度和韧性的的金属材料被广泛的应用于修复和替换这些硬组织。如不锈钢材料因其具有耐蚀性和屈服强度，所以可以用来制成多种形体，如髓内针、齿冠、三棱刀等器件和人工假体用于临床；钴基合金由于具有极为优异的耐腐蚀性和耐磨性而被应用于人工关节的制作，人工骨及骨科内处固定器件的制造，齿科修复中的义齿，心血管外科及整形科等；记忆合金由于其特有的形状记忆效应，而在临床上被应用于如外耳道之类的管腔狭窄的治疗，断骨连接，弯曲脊柱矫正等等。医用高分子材料的应用也十分广泛。由于其是由天然聚合物衍生或改性而来，因此其具有一些独特的性能。如高分子水凝胶，它由于具有三维网络结构，所以具有在水中能够吸收大量的水分溶胀，并在溶胀后继续保持其原有结构而不被溶解性质，因而被广泛的应用于生物医药领域。它类似于生命组织材料，表面粘附蛋白质及细胞能力很弱，在与血液、体液及人体组织相接触时，表现出良好的生物相容性，它既不影响生命体的代谢过程，代谢产物又可以通过水凝胶排出，性质上类似于细胞外基质部分，吸水后还可减少对周围组织的摩擦和机械作用。因此，它可以代替坏死或功能低下的器官，起到相同的作用——1.可作为组织填充剂，注射隆乳、面颊、颞部、臀部填充，阴茎加粗等。2.防止受伤的子宫角、腱、肠的浆膜引起组织之间的粘连。因其含水率高，避免了血栓的粘附；又因其柔软而富弹性，伤害所接触生物组织的可能性很小。3.因为其具有透气性和生物适应性，可制作成角膜接触镜，具有矫正视力和追求美观的作用，而且比传统的隐形眼镜更加方便，舒适，也比传统的视力矫正手术更加安全、可靠。当然，具有像这样的特殊功能及生物活性的材料还有很多，它们都可被用作制成相应的人造器官来造福人类。目前由于多种新材料的诞生和应用，越来越多的衰竭或坏死器官可以被新研发出的人造器官所取代。其生理功能和移植器官的功能不想上下，甚至更为优异。而且没有免疫排斥反应，患者的恢复时间也较快。虽然此项技术目前还不十分成熟，但是相信日后必将在医学领域带来一场革命。
当然，材料科学在医学领域的重要作用不仅于此，医疗观念、技术、手段、器械等的不断进步都与材料科学的发展有着重要关系，材料科学对医学科学的发展有着重要影响与推进作用。
参考文献： 百度百科
《水凝胶在医学领域的热点研究和应用》，杨连利，梁国正《材料导报》2007年2月第21卷第二期
《水凝胶的应用与研究发展》，王萃萃，杨伟平，许戈文《PU技术》 《口腔材料器械杂志》
第五篇：信息技术在数学教学领域中的应用
12010247253 吴姗姗
信息技术在数学教学领域中的应用
摘 要：教育技术的发展要求教师的角色发生根本性变化，作为教师要改变传统的教育观念，努力学习新的先进的教育教学理论，积极进行教学改革与实验。随着现代信息技术的发展，计算机这种媒体以其生动的图像、声音等多媒体效果已越来越受到各学科教师的欢迎。传统的教学强调教师讲的作用，在课堂上利用的媒体也多是粉笔、黑板和幻灯，教学过程显得非常单调；而运用多媒体信息技术进行教学，可使学生手、脑、眼、耳并用，使学生有新颖感、惊奇感、独特感、直观感，能唤起学生的情趣，激发他们的兴趣，从而提高教学效率。
关键词： 信息技术
数学教学
优化激活
以计算机技术和网络技术为代表的信息技术，已逐步渗透到社会的各个领域，正日新月异的改变着人们的生产与生活、工作与学习方式。教育作为全社会的一个重要领域，当然也不例外，最令人瞩目的信息技术与学科的整合。而对于数学，面对21世纪的挑战，学生数学方面发展的愿望和能力最重要的基础之一就是现代信息技术与新的数学课程理念的融合，现代信息技术为数学教学改革提供了切实可行的方案、方法和工具，营造了新的数学学习环境。教师运用现代多媒体信息技术对教学活动进行创造性设计，发挥计算机辅助教学的特有功能，在数学课堂上，为学生传递了形、声、光、色、意等大量信息，将枯燥抽象的概念、复杂的计算过程，转换成形象的画面，生动地展现在学生面前，使数学与生活融为一体，学生津津乐 “看”、乐“思”、乐“学”。可以使教学的表现形式更加形象化、多样化、视觉化，有利于充分揭示数学概念的形成与发展，数学思维的过程和实质，展示数学思维的形成过程，激活我们的数学课堂，使数学课堂教学收到事半功倍的效果。
一、合理利用信息技术，可以激发学生的学习积极性。
“兴趣是最好的老师”，有良好的兴趣就有良好的学习动机，但不是每个学生都具有良好的学习数学的兴趣。“好奇”是学生的天性，他们对新颖的事物、知道而没有见过的事物都感兴趣，要激发学生的学习数学的积极性，就必须满足他们这些需求。而传统的教学和现在的许多教学都是严格按照教学大纲，把学生 1 封闭在枯燥的教材和单调的课堂内，使其和丰富的资源、现实完全隔离，致使学生学习数学的兴趣日益衰减。将多媒体信息技术融于教学课堂，利用多媒体信息技术图文并茂、声像并举、能动会变、形象直观的特点为学生创设各种情境，可激活学生的各种感官的参与，调动学生强烈的学习欲望，激发动机和兴趣。
二、合理利用信息技术，可以激活学生的自主探究。
要充分发挥学生的主动性，要让学生能根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案。强调和利用各种信息资源来支持学生的学。为了支持学习者的主动探索和完成意义建构，在学习过程中要为学习者提供各种信息资源。
在教学实践中，老师们充分利用现代信息技术，结合教学内容和学生的认知特点最大限度地为学生提供自主学习、自主探索的活动机会。如在教学《圆的周长》一课时，我首先通过电脑屏幕演示“圆一周的长”，使学生产生形象的感知，然后让学生动手操作，将课前准备好的圆分别沿直径滚动一周，观察讨论，滚动一周的长度与圆有什么关系？通过交流小结圆不论大小，圆的周长总是它直径长度的3倍多一些，这个倍数是一个固定不变的数，这就是圆周率。最后推导公式，通过以上的观察、操作、讨论、小结，引导学生用简洁、完整的语言表达“圆的周长”的计算公式。这样不仅使学生主动参与公式的推导过程，而且让学生体验知识由未知、探索、已知的学习过程，培养学生自主探索的精神。在现代信息技术与数学教学整合的教学模式中，我们要充分利用信息技术的优势，充分调动学生认识与实践的主观能动性，让学生真正成为数学学习的主人。
三、合理利用信息技术，可以激活学生的发散性思维。
数学教学过程，事实上就是学生在教师的引导下，对数学问题的解决方法进行研究，探索的过程，继而对其进行延拓，创新的过程。于是，教师如何设计数学问题，选择数学问题就成为数学教学活动的关键。而问题又产生于情境，因此，教师在教学活动中创设情景就是组织课堂教学的核心。现代多媒体信息技术如网络信息，多媒体教学软件等的应用为我们提供了强大的情景资源。数学是集严密性、精确性、逻辑性、创造性于一身的一门基础科学，要想让学生逐渐掌握这门科学，就应该注重在教学过程中培养学生的思维能力，特别是发散思维能力。教学《用地砖密铺》时，我用心质疑，启发学生放飞思维：地砖的形状往往是正方 2 形的，也有长方形的，我们还见过正六边形的地砖。无论是正方形、长方形还是正六边形的地砖，都可以将一块地面不留空隙也不重叠地铺满，也就是密铺。还有什么形状的图形可以密铺地面呢？你知道这些多边形能铺满地面的奥秘吗？然后借助多媒体课件，通过各种图片的 “飞”入“飞”出，把各种颜色的多边形铺成各种美丽的图案，并让学生自己亲自操作键盘，进行有趣的拼图。这样，学生很快在动手操作、仔细观察中揭开了多边形能够铺地面的奥秘，教学内容就由难变易了。
四、合理利用信息技术，可以优化教学内容。
如在教学《亿以内数的读法和写法》时，课前，我安排学生自己通过各种途径（包括上网），搜集有关数据，课上学生代表汇报。上课时，学生带来的材料：有的是查阅课外书籍，世界珍奇树木的种类，某两个星球之间的距离，中国土地面积大小等；有的是上网查询，今年中央电视台春节晚会的收视率，今年报名参加成人高考的人数，近期游览九寨沟风景区游客的人数等„„通过生动、富有教育意义、有说服力的数据和统计材料，学生不仅轻松的完成本节课的教学任务，而且成功地接受了一次爱祖国、爱社会主义、爱科学的思想教育。教师这样有意识地让学生自己去查阅资料或进行社会调查，把学习数学由课内延伸到课外，不仅开阔学生的知识视野、丰富了课余知识，并且培养学生自主探求知识的能力，提高学生搜集和处理信息的能力。我们正是利用网络信息丰富、传播及时、读取方便、交互性强及信息资源跨越时空界限等特点，将传统的课堂教学模式引向计算机多媒体网络信息领域，将信息技术融合到小学数学教学中来。充分利用各种信息资源，引入时代活水，与小学数学教学内容相结合，使学生的学习内容更加丰富多彩，更具有时代气息、更贴近生活，使教材“活”起来。从而促进学生对数学产生强烈的求知欲。
五、合理利用信息技术，可以优化教学反馈。
知识的掌握、技能的形成、智力的开发、能力的培养，以及良好的学风的养成，必须通过一定量的练习才能实现。所以，练习是学生学习过程中的重要环节。在教师的主导作用下，发挥计算机容量大，信息的检索、提供、显示及信息类型的转换方便迅速，信息传播速度快的功能优势，巧妙设计练习，激发学生“乐学乐做”的情感非常重要。因此，在教学中，应广泛借助多媒体为学生提供更多的 3 练习素材，更多的练习和表现自己能力与成就的机会。同时，也为教师提供及时获得学生准确、真实的学习成效和学习态度及反馈信息的方法和途径。
时代的发展，要求竞争者提高自身素质，也要求学校教育走在发展的最前端，学校发展的方向要求教师更新教学手段，教学手段的更新首先要教师们转变教育观念，真正把现代信息教育技术融入到我们新课标所倡导的合作，探究性学习模式之中。在师生互动的教与学过程中，信息技术已成为产生数学问题，促进学生思维扩散的路标。
不过它仅仅是课堂教学的一个辅助工具，我们不能盲目的使用信息技术，用它来取代教师在教学活动中的地位。所以，正确客观合理的将信息技术应用于课堂教学，积极探索现代信息技术于课堂教学整合方法，才是现代教师在新课标教学活动中应转变的观念。
参考文献：
余文森等.《新课程的深化与反思》［M］.北京：首都师范大学出版社，2004 孔企平.《数学教学过程中的学生参与》[M].上海:华东师大出版社,2003尹启泉.论课堂教学中的问题意识培养[J].中小学教师培训,2005,03:57
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