材料研究进展与发展趋势剖析

第一篇：材料研究进展与发展趋势剖析

《材料研究进展与发展趋势》课程总结报告

（姓名：王永志）（学号：z1505031）

一、高分子材料研究进展

主讲人：周志平教授，2016年3月2日，研究生楼305室 报告的主要内容是：

1、世界高分子事业的发展历史，可以从一些标志性的事件和诺贝尔奖的获得情况来看，比如1946年JPS在美国创刊，至今仍是高分子学科的最重要期刊之一；1946年世界第一个高分子研究机构布鲁克林高分子研究所在纽约建立；1953年《高分子化学原理》在高分子化学领域获得诺贝尔奖以及2000年艾伦·黑格等人发现和发展了导电聚合物等。

2、中国高分子事业发展历史，八十年代为第一阶段，起步很艰难；九十年代步入第二阶段，稳定满增长的阶段；现阶段为第三阶段，我国学者在各大期刊上发表论文已占很大比例。北京大学陆承勋1980年初在国际期刊上发表第一篇论文，是我国高分子学术界以学术论文走向世界的先驱者之一。

3、功能高分子材料发展趋势：（1）光功能高分子材料，是指能够对光吸收储存转化的一类高分子材料，在材料领域中占有十分重要的地位。（2）电功能高分子材料，可分为结构型导电高分子和复合型导电高分子类，主要应用于发光电极管等，较无机材料制作种类繁多、可弯曲大面积等优势。（3）反应型功能高分子，化学和物理稳定性好，实现连续化和自动化操作以及避免副反应和提高产率。（4）吸附分离功能高分子主要利用该类材料对液体或气体中的某些分子具有选择性的吸附，从而实现复杂物质体系的分离。（5）生物医用功能高分子（6）先进复合高分子材料（7）生物降解及环境友好高分子材料（8）隐身材料（9）智能高分子材料 通过周老师的报告，我对高分子材料有了进一步的认识，也了解了一些高分子材料的背景知识及发展趋势，随着时代的进步以及对材料的要求不断地提高，高分子材料的研究与发展也在往生态、功能性方面进步，我国高分子材料领域在世界上的地位也逐步不可替代。

二、强流脉冲电子束作用下304不锈钢和纯铜的微观结构及腐蚀机理

主讲人：关庆丰教授，2016年3月9日，研究生楼305室

报告的主要内容：

HCPEB作用机理（特殊的表面改性效果），作用过程：较高的能量在极短的时间内沉积在材料表层；

作用效果：在材料表层诱发热应力场从而材料表面快速强烈的塑性变形。优点：HCPEB具有工件变形小、能量效率高、清洁、处理方式灵活等优点。选题依据及研究内容

1、经HCPEB轰击之后，金属材料表面往往会形成大量的熔坑形貌，增加材料表层的粗糙度，并且在材料内部诱发大量的结构缺陷，这些一般会导致金属耐腐蚀性的降低。但许多研究发现HCPEB轰击之后材料的耐腐蚀性能却显著的提高，许多研究者根据此现象进项研究并提出相应的耐腐蚀机制模型。

2、马欣欣等人与俄罗斯Tomsk研究所合作，利用HCPEB对M50钢进行改性研究，指出表面成分与组织均匀化是耐腐蚀提高的根本原因。

3、Schmuki等人分析了不锈钢内部MnS夹杂物附近化学成分的变化并研究了其与点蚀之间的关系。存在问题

1、现存模型却未考虑到HCPEB轰击之后微观结构的形成与演化行为对腐蚀性能的影响。

2、现存模型未研究纯金属的耐腐蚀性能变化，因此实验体系不完善；

3、现存模型尚不能解释腐蚀性能随表层熔坑密度增大而降低的实验现象。实验过程

实验处理参数：密度，持续时间，频率等

表征手段：表面形貌分析，微观组织结构分析，显微硬度测试，腐蚀性能测试：爱用传统的三电极体系，选用CHI660C电化学工作站。

通过关教授的报告，我对强化脉冲电子束（HCPEB）有了更深的认识，强流脉冲电子束(HCPEB)表面处理是一种新兴的高能束表面处理技术。HCPEB利用高能电子束为热源,瞬间作用使材料表面温度迅速升高,表层成分和组织结构发生变化，是一种新兴的高能束表面处理技术。

三、拓扑绝缘体简介

主讲人：糜建立教授，2016年3月16日，研究生楼305室 报告的主要内容：

1、什么是拓扑绝缘体？

2、拓扑绝缘体有什么应用前景？

3、为什么叫拓扑绝缘体（本质）？有哪些特点？

4、如何获得拓扑绝缘体材料?

1、拓扑绝缘体是一种内部绝缘，表面允许电荷移动的材料。这样的表面金属态是稳定存在的，不受到杂质与无序的影响，是由体内电子态的特殊性质决定的，而不是由表面的性质决定。拓扑绝缘体的发展历史：第一代：HgTe量子阱，第二代：BiSb合金，第三代：Bi2Se3，Sb2Te3,Bi2Se3等化合物。

2、Moore定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，随着器件的越来越小型化，耗损的功率占比越来越大，摩尔定律能否延续下去？传统集成电路发展到今天已经趋向于一个瓶颈，而拓扑绝缘体的发展则能突破这种瓶颈。

3、拓扑学：近代发展起来的一个数学分支，主要研究各种“空间”在连续变换下（不通过撕裂，割破等变换）的不变性质和不变量。拓扑绝缘体的“拓扑”不是实空间的拓扑结构，与材料的几何形貌都没有关系。拓扑绝缘体是指电子态在动量空间中的拓扑结构，本质上是电子自旋道耦合的结果。自旋轨道耦合引起了能带反转。电子移动经过原子核的电场时，会产生电磁作用，电子的自旋与这电磁作用的耦合，形成了自旋-轨道作用。

拓扑绝缘体是一种新的量子物质态，完全不同于传统意义上的“金属”和“绝缘体”，这种物质态的体电子态是有能隙的绝缘体，而其表面是无能隙的金属态。信息的传递是通过电子的自旋，而不像传统材料通过电荷，不涉及耗散过程，不会发热。表面金属态的出现是由对称性所决定的，它的存在非常稳定，基本不受杂质与无序的影响，在未来的电子技术发展中有着巨大的应用潜力。寻找具有足够大的体能隙并且具有化学稳定性的强拓扑绝缘体材料，成为人们目前关注的重要焦点和难点。

四、陶瓷复合材料的设计及应用

主讲人：乔冠军教授，2016年3月23日，研究生楼305室

1、先进陶瓷分类及应用：先进陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类，结构陶瓷包括氧化物陶瓷、非氧化陶瓷、低膨胀陶瓷、纳米陶瓷、陶基复合材料。而功能陶瓷包括电子陶瓷、热学光学功能陶瓷、生物抗菌陶瓷、多孔化学陶瓷。结构陶瓷优异的特性表现为高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化等优点，因此现在许多合金逐渐取代现在的超高合金钢，如发动机汽缸套、轴瓦、密封圈等。功能陶瓷材料是具有光、电磁、声、超导、化学、生物学特性，具有相互转化功能的一类陶瓷。

2、结构陶瓷的发展：1980年欧美日掀起陶瓷引擎热潮，1985年中国满怀信心预言前景，1990年汽车用全陶瓷引擎量产，2000年飞机用上全陶瓷发动机。

3、反应结合的RB-SiC,由针叶、阔叶等树枝状的微观组织，将SiC和C还有树脂一起反应烧结，最后获得所需的产品，再由针叶、阔叶延伸到竹子，再到纸张，然后是树脂，通过工艺条件获得的纳米孔隙结构，这种陶瓷比常规性能提高一倍。

4、可加工的陶瓷材料、尿素和硼酸结合先包覆于SiC表层，经反应后，SiC分散着很多纳米级别的BV，这种陶瓷可以加工穿孔、铣工等都可进行。

通过乔冠军教授的讲座，我对陶瓷复合材料有了新的认识和了解，对材料加工有了新的思路，传统的材料加工方式应在陶瓷材料的带动下进行新的突破和尝试，但尽管陶瓷基复合材料的结构部件已用于某些发动机，但陶瓷基复合材料并没有真正地广泛应用，在一些方面有待进一步的研究。

五、快速成型制造技术

主讲人：王雷刚教授，2016年4月13日，研究生楼305室

1、快速成型制造的基本过程：CAD建模、分层、层面信息处理、层面加工与粘接、层层堆积、后处理。

2、快速成型制造的主要方法：（1）选择性液体固化（SLA）（2）选择性层片粘接（LOM）（3）选择性激光烧结（SLS）(4)熔融沉积成型（FDM）

（1）SLA基本原理：基于液态光敏树脂的基本原理，将激光聚集到液态光固化材料表面逐点扫描，令其有规律的固化，由点到线到面，完成一个层面的建造，层层迭加成为一个三维实体。SLA方法是目前快速成型技术领域中研究的最多的方法，也是技术上最成熟的方法。

特点：

1、SLA工艺成型的零件精度较高，能达到0.1mm，产品透明美观，可直接做力学实验。

2、但这种方法也有自身的局限性，比如需要支撑，树脂收缩导致精度下降，光固树脂价格昂贵，有一定的毒性，且产品不能溶解，不利于环保。

（2）LOM基本原理：采用激光或刀具对片材进行切割，首先切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线，而后将不属于原型的材料切割成网格状。片状表面事先涂覆上一层热熔胶。通过升降平台的移动和箔材的送给，并利用热压轮碾压将后铺的箔材与先前的层片粘接在一起，再切割出新的层片，层层迭加得到下一个块状物，最后将不属于原型的材料小块剥除，就获得所需的三维实体。

特点：工艺简单，成型速度快，精度较高，无需加支撑，成本低，力学性能差。

（3）SLS工艺是利用粉末状材料成型的，又称激光熔结（LF）。特点：材料适应面广，具吸引力，不需加支撑，精度不高，不易做薄壁件。

（4）FDM是将热熔性材料通过喷头加热器融化，喷头沿轮廓线填充轨迹运动的同时融化材料被挤出，冷却后形成层面，层面堆积而获得三维实体。

特点：使用、维护简单，成本较低，适合做薄壁件，污染小。

3、快速成型的主要特征：高度柔性，可以制造出任意复杂状的三维实体；CAD模型直接驱动，设计制造高度一体化；成型过程无需专用夹具或工具；无需人员干预或较小干预，是一种自动化的成型过程；成型过程的快速性，适合现在的产品市场。

通过王雷刚教授的报告，对快速成型技术有了大概的了解，快速成型技术的出现也对传统工业技术产生了很大的冲击，对制造业产生了革命性意义，但由于发展时间相较于传统工业技术还相对短暂，技术、设备也有待于完善与提高，因此具有良好的广阔的发展前景，与传统工业技术之间的良性竞争也对双方的发展产生促进作用。

六、专利讲解

主讲人：，2016年4月22日，材料楼418室

报告的主要内容是：

1、专利的基本知识。专利通常指的是专利权，也可以解释为授予专利权的技术发明。专利权类型有三种：发明、实用新型和外观设计。发明：是指对产品、方法或者其改进所提供的新的技术方案。实用新型：是指对产品的形状、构造或其结合所提供的适于实用的新的技术方案。外观设计：是指对产品的形状、图案或者其结合以及色彩与形状、图案的结合所作出的富有美感并适用于工业应用的新设计。不同专利类型的差异很大：发明专利权的保护期限是20年，实用新型权的的保护期限则是10年。发明专利权的授权时间长达2-3年，而实用新型的授权时间仅几个月。另外，外观设计更倾向于美术思想美感，而发明、实用新型则更注重技术思想、功能和效果。专利权具有独占性、地域性和时间性的特点。专利申请程序：按专利法规定，国务院专利行政部门负责全国的专利工作，统一受理和审查专利申请，依法授予专利权。办理专利申请应当提交必要的申请文件，并按规定缴纳费用。专利申请必须采用纸件形式或者电子申请的形式办理。申请人可以直接面交或通过邮寄的方式向国家知识产权局提交专利申请，也可以通过设在地方的代办处递交专利申请。国家知识产权局于2004年3月12日建立了电子申请系统。申请人可通过国家知识产权局政府网站递交专利申请。

2、专利申请书的写法。书的文体：专利文体=说明书+议论文+法律文书。1）说明文：客观地说明事物，以解说或介绍事物的形状、性质、成因、构造、功用、类别等物理的含义、特点、演变等为主要内容。要求：讲清楚、说明白、揭示本质、条理清晰。说明文主要是通过对客观事物或事理的介绍说明，说明文强调科学性、客观性。2）议论文：其要素有论点、论据和论证。论点是论文的作者对所论问题的见解和主张。论据是说明论点的材料。论证是运用论据来证明论点的过程和方法。论证的类型有主论和驳论。主论从正面论证，驳论从反面论证。专利申请中只有主论。而论证的基本结构层次：三段论式的结构：提出问题、分析问题、解决问题。3）法律文书，即权利说明书，像法律条文一样，一个萝卜一个坑，当人家侵犯你的专利时，就看他是否符合相关条款的表述，如果完全符合，则表示侵犯了你的专利。

通过 老师的报告，我了解了一些关于专利的知识，专利属于知识产权的一部分，是一种无形的财产，与其他财产有不同的特点。像之前所说的，专利具有排他性、事件性和区域性。专利是受法律规范保护的发明创造。另外，授予专利权的发明和实用新型，应当具备新颖性、创造性和实用性。

七、层状过渡族金属硫、硒化物纳米材料MX2(MMO,W,Nb,Ta,Ti;XS,Se)及复合材料的制备

主讲人：李长生教授，2016年4月27日，研究生楼306室 报告的主要内容是：

1、研究背景。从结构角度阐述了从Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Re，最终推出了开发新型层状结构的固体润滑材料，而MoS2的结构正好符合，于是国外就有人通过氧化—去氧化方法制备了MoS2纳米管。

2、纳米材料的制备和表征。模板法制备WS2和MoS2，其反应方程式如下所示：

(NH4)2MoS4H2MoS22NH32H2S

(NH4)2WS2H2WS22NH32H2S

MoS2和WS2纳米管的表征（SEM）可以看出未用NaOH溶液处理，热处理前后无明显变化，用NaOH溶液处理后，管状结构显示出来。接着对WS2纳米管的TEM表征进行了解释。对NbS2和TaS2纳米线（束）的SEM表征也给出了详细的讲解。MoSe2和WSe2纳米片状结构的XRD、SEM表征也被对比突出地讲解。对影响NbS2的纳米线形貌因素及生长过程进行了讨论。

影响WSe2纳米颗粒形貌因素及生长过程讨论：随氢气流量加大形貌趋近片状。0.75mol/L时，不规则的片状结构，片与片重叠在一起，团聚现象明显。影响WSe2纳米线形貌因素及生长过程讨论：800℃保温1h，过硒系数分别为1.1、5.2，过硒系数增加，衍射峰逐渐宽化，粒度减小。

3、摩擦学特性测试。用AFM评价MoS2和WS2 纳米管的摩擦性能：与MoS2相比，WS2晶粒细小且均匀摩擦，力分布起伏小。用MS-T3000 评价NbS2和TaS2纳米纤维的摩擦性能：f=0.06-0.13，f随L增加，但平稳。低含量，f随L增加，高含量，f随L增加降低，说明承载能力强。先减小后增大，低转速，10％效果好，高转速5％效果好，纳米颗粒在润滑油中所起的作用也发生了变化。用UMT-2评价MSe2（使摩擦系数降低约40％-50％）。转速为50MP时的摩擦系数随载荷的增加有急剧降低的趋势。另外，对氧化物超导复合材料也进行了研究，研究Pb/NiAg,Au/Xe；分子动力学软件做数值模拟得出了同样的结论。新型固体润滑剂的设计：石墨+复合氧化物+钛酸钾晶须。1000℃时摩擦试验结果：

1、纯石墨：2-石墨+复合氧化物；3-石墨+复合氧化物+钛酸钾晶须；4-纯复合氧化物。

通过李长生教授的报告，我对纳米材料和复合材料的制备和检测方法有了一定的了解，纳米颗粒在材料中的形貌和大小对过渡金属复合材料的性能有很大的影响，且通过一些数学分析方法可以检测出来，同时由于纳米颗粒的形貌的不同使得其在润滑油中的作用也产生一定程度的变化，因此也是在进行新型固体润滑剂的设计时所必须考虑的因素。

第二篇：地下水数值模拟研究进展和发展趋势

地下水数值模拟研究进展与发展趋势

摘要：地下水数值模拟的应用研究进展国外对地下水数值模拟的研究和应用较早，且理论、技术等各方面相对成熟，目前已经从“水量问题”的应用研究逐步过渡到“水质问题”的应用研究上，以解决各种更复杂的地下水问题。国内相关研究起步较晚、同国外存在一定的差距，主要应用研究在地下水位预测、地下水资源开发利用、地下水循环机制研究、地下水资源预报评价等水量、水位问题方面，但在加油站渗漏场、石油渗漏场、垃圾填埋场、工业废料填埋场、矿区、核废料处置场等污染场地污染物的迁移问题方面的应用研究逐渐增多，并已取得了一定的成果。

关键词： 数值模拟、进展、发展趋势

随着计算机技术的快速发展，科学有效的数值计算方法在处理地下水污染、分析地下水资源评估等问题中的应用越来越广泛;利用数值模拟软件对地下水流等问题进行模拟，以其有效性、灵活性和相对廉价性逐渐成为地下水研究领域的一种不可缺少的重要方法［1］。尤其针对加油站渗漏场、石油渗漏场、垃圾填埋场、工业废料填埋场、矿区、核废料处置场等污染场地污染物的迁移问题，建立准确的数值模型进行预测是查明污染物污染潜水范围、程度及其分布特征最有效最直观的方法之一，同时还可以为污染区实施污染防治与修复等优化配置提供科学技术支持［2］。

地下水数值模拟的应用研究进展国外对地下水数值模拟的研究和应用较早，且理论、技术等各方面相对成熟，目前已经从“水量问题”的应用研究逐步过渡到“水质问题”的应用研究上，以解决各种更复杂的地下水问题。国内相关研究起步较晚、同国外存在一定的差距，主要应用研究在地下水位预测、地下水资源开发利用、地下水循环机制研究、地下水资源预报评价等水量、水位问题方面，但在加油站渗漏场、石油渗漏场、垃圾填埋场、工业废料填埋场、矿区、核废料处置场等污染场地污染物的迁移问题方面的应用研究逐渐增多，并已取得了一定的成果［4］。

近几十年来，随着地下水科学和计算机科学的发展，地下水数值模拟也得到了快速发展，主要体现在：加拿大Borden基地、美国Cape Cod基地与Columbus基地开展的大型野外试验场研究，大大丰富了地下水溶质运移的理论和方法，取得不少新的认识，并为发展和检验溶质运移理论和相应数学模型提供了大量数据（MacKay et al，1986； LeBlanc et al，1991； Bogga et al，1992；Zheng and Gorelick，2003）；随机方法在非均质介质渗流和溶质运移的模拟中得到比较多的应用，从而加深、甚至改变了人们对此类介质中流体运动和溶质运移的认识（Dagan and Neuman，1997； Zhang D，2002）；通过多孔介质中水流运动、溶质运移和化学反应，甚至生物过程的耦合建立模型来集成地研究这些过程也取得很多进展（van Genuchten and Sudicky，1999； Yeh and Tripathi，1989； Barry et al，2002）。此外，计算方法也取得不少进展，但溶质运移模拟中数值弥散和振荡问题的解决和地下水模拟逆问题的求解进展比较缓慢（Sun and Yeh，2007）。

由于种种原因，国内地下水数值模拟开展得比较晚，始于20世纪70年代初，当时文化大革命还没有结束，所以从事这项工作困难重重，而且人也不多，主要来自高等学校和研究部门，以后才逐步扩展到产业部门。为了加快我国地下水数值模拟的发展，深切感到有必要

开展相互交流。于是利用一次在水文地质工程地质研究所开会的机会，在张宗祜所长的支持下，以肖树铁教授为首的几个人（肖树铁、张蔚榛、薛禹群等）进行了酝酿，考虑到当时文化大革命结束不久，还是不成立什么组织为好，不定期在一起碰个头，达到交流的目的就行了。参加人不要太多，也不叫谁负责。商定邀请参加的人有：肖树铁、谢春红、孙讷正、陈明佑、杨天行、张蔚榛、薛禹群、张宏仁、崔光中、李文渊、陈雨荪、许涓铭、刘金山等（少数被邀请人没有来，未列入名单的来了），水文所当时不好定人员名单，决定每次请张宗祜所长指定。每年轮流在一个成员所在地或由他选定的地方开交流会，交流国内外最新研究内容和进展、以及个人最近研究的心得体会或成果。交流活动按此原则进行之后，效果很好，也得到各方面人士的支持、肯定，有人称之为“神仙会”。进入80年代中期后，各类学会逐 渐恢复活动，这种最初的交流活动形式也就完成了它的历史使命，在清华大学数学系举行最后一次学术交流后就停止了。现在回想起来，成员有数学家、水文地质学家、水动力学家的这些活动具有鲜明的学科交叉特点，数学家对我国早期地下水模拟的开展起了很好的帮扶、促进作用，可以少走弯路，加快它的健康发展，对国内出现的少数不正确的苗头也通过交流取得共识。我国地下水模拟所以能够很快赶上国际先进水平，笔者认为和这个“神仙会”在早期为它奠定良好且正确的基础是密不可分的。

二、三十年过去了，当年的参加者都已进入古稀之年，个别已作古，不少记忆已经模糊，这段历史写在这儿或许有益，也可供后人评述。目前我国地下水数值模拟的应用已遍及与地下水有关的各个领域，各类模型的研制能够满足国民经济建设的需要，国际上出现的各类模型在中国基本上都有了，如各类常系数、变系数水流模型（薛禹等群，2007）、地下水污染模型（林学钰等，1985；薛禹群等，1997）、海水入侵模型（Xue et al，1995）、高浓度（>100～200 g/L）咸/卤水入侵模型（张永祥，1997；张勇等，1999）、地下水中某些组分运移行为的模型（如海水入侵条件下，交换阳离子运移行为模型）（Wu et al，1996）、大区域地面沉降模型（面积超过17 000 km2）（薛禹群等，2008）、地下水中热量运移和含水层贮能模型（Xue et al，1990）、地下水资源管理模型（吴剑锋等，1999）和井渠合理布局模型（李恩羊，1982；张慧春，1989）、各类坝体渗漏模型（毛昶熙，1999）、渠道渗漏模型、地下水-地表水联合评价调度模型等等。运移和化学反应耦合模型以及其他一些耦合模型也有人着手考虑了。上述模型中有些水平比较高，和国际高水平模型基本上处于同一水平。它们涉及的地质条件多种多样，有潜水，也有承压水，有单个含水层，也有多个含水层存在越流的情况，以及种种复杂的地质构造和岩相变化等。它们有二维的，也有三维的和准三维的。国外各类数值方法国内均有应用，少数数值方法还是将国外数学家的构思加以完善后直接应用于地下水模拟的（Ye et al，2004）、或由中国学者直接构思完成的，因而远早于国外水文地质学者（Xue，1985；薛禹群等，1980）。随机水文地质的研究虽然起步较晚，但从无到有，成果比较突出，基本能跟上国外同类研究的步伐。但一般只是跟踪性研究，仅在个别领域接近国际前沿［3］。

如何考虑在下个十年应该优先发展的领域是值得我们思考的，很多国内外学者已经提出了很好的建议（中国地下水科学战略研究小组，2009；中国科学院地学部地球科学发展战略研究组，2008），笔者只是在这儿做些补充或拾遗补漏。要讨论这个问题，首先要确定如何来遴选，原则是什么。遴选优先发展领域时先要考虑我国地下水科学的战略定位是什么。我想应该是：在21世纪的整个地学发展中有所作为，为国家的可持续发展提供科学支持；取得地下水研究重大突破为目标，做出与中国作为世界大国身份相称的贡献；为保证国家社会、经济发展安全供水，提供一定的资源量，实现地下水资源的可持续利用。同时，还要关注和参与当前国际水文地质学界关心的前沿科学问题。这是我们的定位，也是我们的展望。遴选时既要着眼于我国地下水科学需要解决的核心科学问题，又要考虑当前国际前沿科学问题。当前水文地质学需要解决的核心科学问题主要有：（1）地下水环境的演化和发展趋势；

（2）地下水循环和地下水资源的可持续利用；（3）人类活动与地下水环境。1 期薛禹群：

中国地下水数值模拟的现状与展望5水文地质学需要解决的核心科学问题找到后，解决其中涉及的地下水模拟问题就是我们需要优先研究的领域。其次，需要关注的就是当前国际前沿科学问题。综合上述情况，可以遴选出需要优先研究的领域如下。

1）区域尺度不同地域单元地下水循环过程及其演化趋势的数值模拟

查明区域尺度地下水循环过程及其演化趋势，在此基础上开展整个盆地大尺度水流和溶质运移过程的模拟，才有可能正确评估地下水的补给量，合理确定开采量，为整个盆地地下水资源的可持续利用奠定坚实基础。

2）地下水污染的形成机理，各类污染物（包括微生物、无机、有机）在地下水中的运移行为的模拟

地下水污染问题日益严重，查明各类污染物在地下水中运移行为、有机污染物的生物降解过程、金属污染物及放射性核素的生物修复过程，并在此基础上赏试通过模拟来再现这些过程，以便找出更有效的修复技术。

3）水文地质参数非平稳场的时空变异性和尺度效应

这是当前国际前沿研究课题，我国还很薄弱，加速这方面的研究不仅是实际需要，也有助于我们追赶国际先进水平。

4）含水层非均质性对地下水流动和污染物运移的影响，随机理论的研究和应用这也是当前国际前沿研究课题，我国也很薄弱，加速这方面的研究是必要的。

5）地下水开发利用所引起的各类环境问题（地面沉降、地裂缝、海水入侵等）的模拟和预测

我国幅员辽阔，地质情况复杂，现有模型远不能满足各地生产实际的需要，何况有些模型，如地裂缝模型、反映生态平衡破坏的模型在我国还属空白。指望依靠国外商用软件来解决所有这些问题是要失望的。因此，从各地实际情况出发，研究符合中国国情的各类模型是当务之急，以便为预测和调控提供技术支撑。

6）地下水可持续利用、科学管理与决策模型

过量开采和不合理开采地下水已给我国地下水造成一系列复杂的环境问题和生态平衡破坏，为保证地下水的长期、稳定的可持续供给以满足日益增长的国民经济发展需求已成为非常紧迫的问题，为此盆地尺度地下水资源的可持续性科学管理和决策模型的研究将成为重要的研究方向。

7）随着石油制品的渗漏，引起人们关注的非饱和带多相流问题和介质非均质性非饱和带中的水流和溶质运移过程直接影响与它相通的饱和带中的水流和溶质运移过程；人类活动则通过非饱和带间接影响地下水系统；反过来，地下水对地表水和生态系统的影响又要通过非饱和带传递，因而，非饱和带成为研究地下水必须关注的领域。

8）地下水模拟中逆问题的研究

由于含水层地质结构通常比较复杂、尺度多种多样，因而给解地下水模拟的逆问题带来很多困难，甚至成为建立和应用数学模型的瓶颈，需要对模型结构的确定、尺度选择、参数识别、可靠性分析等问题加强研究，尽快取得突破。

为了中国地下水模拟领域的发展，迎头赶上国际前进的步伐，有必要积极组织开展以上各方面的研究。很好完成这些项目以后，相信我国的地下水模拟事业必然会更上一层楼，到达一个新的水平，有可能普遍接近，而在一些领域则达到国际先进水平，做出与中国国际地位相应的贡献［3］。

参考文献

［1］李思达, 林曼利, 孙瑞.Fellow 在任楼井田第四含水层水流场模拟中的应用[J].工程与建设, 2012, 26(1): 21-23.［2］赵庆辉, 王兴润, 张增强.地下水六价铬运移的仿真及场地修复限值探讨[J].环境工程, 2011, 29(2): 16-19.［3］薛禹群.中国地下水数值模拟的现状与展望[J].高校地质学报, 2010(1): 1-6.［4］孙从军, 韩振波, 赵振, 等.地下水数值模拟的研究与应用进展[J].环境工程, 2013, 31(005): 9-13.［5］Winter T C.Numerical simulation of steady state three‐dimensional groundwater flow near lakes[J].Water Resources Research, 1978, 14(2): 245-254.

第三篇：造船门式起重机的研究进展与发展趋势

造船门式起重机的研究进展与发展趋势

上海海事大学图书馆 石亮 摘编 2010-08-12

门式起重机是桥式起重机的一种变形。它的金属结构像门形框架，承载主梁下安装两条支脚，可以直接在地面的轨道上行走，主梁两端可以具有外伸悬臂梁。门式起重机具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点，应用非常广泛。造船龙门起重机是门式起重机的一种，主要用于船台拼装船体，常备有两台起重小车：一台有两个主钩，在桥架上翼缘的轨道上运行；另一台有一个主钩和一个副钩，在桥架下翼缘的轨道上运行，以便翻转和吊装大型的船体分段。起重量一般为100～1500吨；跨度达185米；起升速度为2～15米/分，还有0.1～0.5米/分的微动速度。

一、发展历程

随着我国船舶工业的快速发展，所建船舶的吨位也越来越大，各地船厂也大多由船台造船的船坞造船发展，船坞的主要配套设备––大型造船厂门式起重机的需求也迅速增长。

我国自上世纪80年代起，逐步开展船坞加大型造船门式起重机造船的研究，这种造船型式最早始于大连造船新厂。鉴于当时国内的机械行业总体发展的水平不高，大连造船新厂从国外引进了580t和900t大型造船式起重机各一台，用于该厂的15万吨和30万吨的船坞，并取得了较好的经济效益。

从上世纪90年代中期开始，国内开始自行研制开发大型造船门式起重机。渤海造船厂480t×122m和南通中远川崎300t×116m门式起重机的设计建造，使我国在大型造船门式起重机的设计建造领域内逐步走上了自我发展的道路。2010年3月10日下午15时，随着最后一声落钩哨声响起，北面柔性支腿主管吊装到位，我国最大的一台龙门起重机诞生了。该起重机跨度为230米，为国内最大跨度，标准载重为900吨，实际载重可以达到1500吨，由武桥重工总承包制造安装完成。它的顺利制造安装标志着公司在特大型造船龙门起重机制造领域跨入了领先行列，标志着我国在大型船用门机制造方面有了新跨越，突破了我国大型船舶装备制造的瓶颈。

进入21世纪以来，我国的造船工业走了快速发展的轨道，各大主力船厂承接的船舶吨位从几万吨发展到十几万吨，年造船能力也普遍跃上百万吨水平，造船模式也相继从船台造船转向船坞造船，大型造船门式起重机的需求也大幅度增加。随关中船长兴、中船龙穴、青岛海西湾、舟山金海湾、靖江新时代、太平洋集团扬州大洋等大型国营和民营造船基地的建设，大型造船门式起重机也进入了一人大型集中建造的黄金时期，起重机的提升能力从600t上升到900t，跨度从170米增加到239米，已经建成的和在建的大型造船门式起重机有几十台。

二、技术动态

从造船门起重机的技术发展来看，主要体现的三个方面。

(1)总体结构

一般采用双梁结构为主，如南通中远川崎的300t×116m门式起重机和渤海船厂480t×122m门式起重机。随着起重机跨度的增加，双梁门式起重机主梁侧向刚度的问题就越来越突出，引起上小车跑偏。所以大跨度的造船门式起重机一般采用单梁的结构型式。从2004年起，在造船用双梁门式起重机上小车的车架结构上地行了改进，采用类似门架结构的刚柔腿形式，用一刚一柔的车架结构解决了上小车跑偏的问题，并获得了专利。

目前大型造船门式起重机的总体结构基本上采用双梁和单梁两种形式，双梁的跨度目前达到了208米，单梁的跨度更是达到了239米。这两种形式各有优缺点：双梁维修方便，三钩高度一致，主梁结构简单，制造方便，但自重相对较重；单梁自重较轻，但下小车维修困难。两种形式的造船门式起重机，一般根据用户的要求进行设计。

（2）机构形式

大型造船门式起重机的机构形式的改进较大。由于这种形式的门式起重机，起升高度一般在八、九十米左右，单钩的起升重量300t到500t。如何合理的配置起升绞车的形式，降低小车的重量，是设计所追求的主要目标之一。由于起重量大，起升高度高，在前期设计的门式起重机，起升绞车一般采用双卷筒形式。卷筒布置在上小车的两侧，钢丝绳由卷筒直接下放至吊钩滑轮组，由于部件重量和载荷重量均处于上小车的悬臂端，造成上小车自重较重。

目前在小车的起升机构的布置形式上，一般采用单卷筒的起升绞车，运用链条驱动的绞车排绳机构，绞车布置在小车的中部，不仅减轻了绞车的自重，并利用绞车的重量平衡了部分起升载荷的重量，从而减轻了小车的自重。随着我国机械行业整体制造水平的提升，硬齿面减速器代替了中硬齿面减速器，新型结构的钢丝绳代替了传统的钢丝强，也使得机构的重量得到了进一步的降低。新型小车的自重与传统小车的自重相比大约可减轻重量1/3左右。

（3）电气控制

大型造船门式起重机的电气控制系统，对各机构的速度控制、安全保护一般要求都较高。最初一般采用直流调速系统，而随着变频控制技术的日趋完善，目前大都采用交流变频控制系统，降低了投资成本，提高了控制的可靠性，方便了日常的维修保养。

大型造船门式起重机对上下小车的起升、行走，大车刚性腿侧和柔性腿侧的行走机构、以及两机联吊时的的同步要求一般较高。目前在起升结构的同步上，采用绝对值编码器进行检测和控制，行走机构（包括上下小车和大车的刚柔性腿）上，采用加装在检测轮上的绝对值编码器进行行走距离的检测的控制，对于大车行走机构，增加地面感应开关对编码器可能出现的误差进行校正，同时在柔性铰处安装超差限位开关，以防止出现的极端情况。大型造船门式起重机的装机容量较大，大都在2~4千千瓦左右，所以对于节能的要求也是设计需要考虑的因素之一。目前的节能设计一般采用AFE（IGPT）公共直流母线，能量再生反馈的传动系统，在实际运行中可以节省大量的能源（大约可节省20~50%）。

大型造船门式起重机的安全保护，较一般的起重机显得更为突出。除常规的安全保护功能外，在这种起重机上我们还加装了工业视频系统、激光防撞系统、起重机管理系统等。

为了及时了解设备的使用情况，设备发生故障时，能及时分析故障的原因和指导维修工作，在某些起重机上我们还增加了远程监控系统，利用因特网能及时了解设备的使用情况、指导故障的处理。

三、发展趋势

随着造船工业的发展，1万标准箱以上的大型集装箱船舶和大型液化气船舶建造需求也越来越多。为了缩短船舶的建造周期，大量的舾装工作在分段总组前完成，使得分段总组的重量和尺度也越来越重和越来越大，所以客户要求造船门式起重机的跨度越来越大，提升重量也越来越重。

随着管理现代化的要求，这类起重机的管理系统与车间、厂级管理系统的联网，也将提上议事日程。目前我们在设计时，一般预留了用于通讯联网的光缆接口装置，但目前尚无一家投入使用。相信在不久的将来，这一管理系统将会逐步实现。

由于这类起重机工作的特殊性，吊车司机和地面指挥人员很难全面顾及到被吊物品的周围。为避免出现机毁人亡的严重事故，更完善的安全防护措施，将被用于这类起重机上。参考文献

[1]门式起重机简介，http://jd108.cn/news/jszx/msqcjjg.aspx，西安机电网，2009-12-28 [2]国内最大900t×230m

龙门起重机安装完成, 中国机经网, http:// 提供本文相关主题文献

型门式起重机专利技术介绍

上海海事大学图书馆 石亮 摘编 2010-08-12

门式起重机，或称龙门起重机，这种起重机最大的特点就是使用场合均为室外，它是在固定跨间内搬运和装卸物料的机械设备，被广泛应用于车间、仓库或露天场地。它在主梁的两端有两个高大的支撑腿，大车行走车轮就装在支撑腿的底梁上，沿着铺设在地面上的轨道做纵向运行。一般可以分为普通龙门起重机、水电站龙门起重机、造船龙门起重机、集装箱龙门起重机等。目前，门式起重机的功能越来越健全，结构越来越新颖。下面介绍几种新型门式起重机的专利技术。

1.折叠式门式起重机

[技术目的]：提供一种工作效率高、适应性好、机动性强、方便拆装运输的折叠式门式起重机。

[技术方案]：该折叠式门式起重机，包括轨道总成、走行机构、门架总成、起升机构、电控及供电设备，图1为该装置当门架支腿打开时侧向结构示意图。轨道总成为轻型结构，包括轨道、调平机构和基础联结装置，轨道为折叠式或多段拼接式，轨道上间隔均匀的分段设置有调平机构，调平机构固定在基础联结装置上，基础联结装置间隔均匀的分段设置在轨道底部，门架总成包括折叠式的门架支腿、折叠驱动机构和可折叠或分段拼接的门架上主梁组成，门架支腿为连轩结构，折叠驱动机构设置在走行机构的台车架上并与门架支腿连接，门架上主梁为轻型结构且与门架支腿上部连接。调平机构为一套棋形体或折叠连杆的顶升结构，棋形体或折叠连杆通过螺栓或液压缸推动，调平机构采用手动、电动、液压或气动方式驱动。基础联结装置为伸缩箱式结构，箱体内部填充沙石骨料，基础联结装置的高度方向有级可调，底部与地面通过锚杆或锚栓固定，顶部与调平机构通过螺栓连接。轻型结构为衍架结构或空腹结构。图1 门架支腿打开时侧向结构示意图

[技术效果]：该装置能在相对较短的时间内在一个固定的场所进行小型物料搬运，完成后，可以方便地转移到另一个固定的场所进行同样的工作。解决了那些作业面相对分散、大型施工设备不易进出或施工空间条件有限的小型住宅项目及其它构建筑物等施工场所的起吊运输，以及临时货场、应急储运场地的物料搬运。轨道底部设置有基础联结装置，因此门机轨道敷设简便、快捷，无需进行复杂的地基处理:适应性强，对场地无过高要求:由于轨道总成和门架总成都采用折叠设计，因此在没有大型起吊安装设备的条件下，可在较短的时间内实现门机的组装和拆卸，设备的机动性强。门机的跨度和高度可调，可适应不同的工作环境和场地的需要，工作效率高，门机整机重量轻，分解单元少，方便运输。（CN200820086410.2）

2.单腿行走的门式起重机

[技术目的]：提供一种占用的操作空间和施工场地较小、适应狭窄施工场地施工需要、采用弧线运动的单腿行走的门式起重机。

[技术方案]：图2为单腿行走的门式起重机结构示意图，包括起重机本体1，起重机本体1，包括现有起重机的电路控制装置、行走动力装置等；起重机本体1主要由行车主梁

2、活动支撑腿3和固定支撑腿5组成，门式起重机主梁2的两端分别设置在活动支撑腿3和固定支撑腿5上，门式起重机主梁2与活动支撑腿3之间是紧固连接，主门式起重机梁2与固定支撑腿5之间是活动连接活动支撑腿3的下端设置有行走轮4，行走轮4在行走轨道7上或其内移动，行走轨道7是整个封闭的水平圆环状或不封闭的水平圆弧状。固定支撑腿5通过固定基础牢固设置在适宜位置，门式起重机主梁2与固定支撑腿5之间通过活动转轴8活动连接:在起重机的电路控制装置、行走动力装置作用下，活动支撑腿3带动行车主梁2围绕固定支撑腿5转动，活动支撑腿3的行走轮4在行走轨道7上或其内移动，其运动轨迹是水平圆弧或整圆，在扇形或圆形范围内进行起重作业。

图2 单腿行走的门式起重机结构示意图

[技术效果]：该单腿行走的门式起重机由于其中一个支撑腿固定、另一个支撑腿围绕该固定的支撑腿旋转作水平圆弧运动，不需要作平行直线运动，需要的操作空间和施工场地较小，特别适合狭窄施工场地施工需要；结构简单、控制操作容易。（CN200920126386.5）

3.易装卸门式起重机

[技术目的]：提供一种易装卸门式起重机。

[技术方案]：该易装卸门式起重机（图3），包括桥架、支腿、行走梁、起重小车和电动葫芦。桥架1通过设置在桥架1两端的支腿2支撑形成门式结构，行走梁3和大车运行机构4设置在支腿2的下方，起重小车设置在桥架1上，桥架1采用三根主弦管5焊接组成管和结构，三根主弦管5之间相互平行，桥架1的横截面呈倒置的三角结构。为便于拆卸，桥架1采用分段式结构，各段桥架的上部主弦管51之间采用法兰或销轴连接，各段桥架的下部主弦管52之间采用法兰连接。支腿2采取对称结构，支腿2 的左、右支撑脚之间、支腿2的上部与桥架1之间以及支腿2的下部与行走梁3之间均采用法兰连接。在桥架1的下部主弦管的下方设置有电动葫芦运行导轨6。

[技术效果]：通过将桥架改为多段式结构，不但可以满足不同跨度的工作场合的安装使用要求，而且各段桥架之间以及桥架与支腿之间均采用可拆卸式固定连接，满足了快速拆卸和组装的需要，便于安装和运输。通过采用管和结构，减轻了设备自身的重量，同时由于采用三角形布置，减小了迎风面，降低了风阻，同时结构紧凑，增加了设备运行的寿命。（CN200920128671.0）

图3 易装卸门式起重机(a)桥架连接结构(b)桥架横截面结构(c)支脚结构的示意图

4.带减速防撞装置的门式起重机

[技术目的]：提供一种带减速防撞装置的门式起重机，通过采用三级减速防撞装置，能够在小车快接近终点的时候，实现三级调速、平稳停车。

[技术方案]：图4为带减速防撞装置的门式起重机结构示意图，包括水平主梁、可在水平主梁上行走的小车、用于驱动小车行走的驱动马达和用于支撑水平主梁的支腿，门式起重机还包括小车减速防撞装置，小车减速防撞装置包括红外线发射装置、红外线接收装置和红外控制电路，红外线发射装置设置在水平主梁上的小车终点处，红外线接收装置设置在小车上，且与红外控制电路电连接，红外控制电路设置在小车上并与驱动马达的控制器电路连接。根据红外线发射装置于红外线接收装置之间的距离长短，小车减速防撞装置通过驱动马达的控制器对驱动马达实现三级变速控制。

图4 带减速防撞装置的门式起重机结构示意图

[技术效果]：通过在小车上加装减速防撞装置，能够在小车在接近终点的设定位置触发，根据红外线发射装置与红外线接收装置之间的距离长短，小车减速防撞装置通过驱动马达的控制器对驱动马达实现三级变速控制，实现减速一档一减速二档一停止的三级调速效果，从而保证小车不会以很大的速度在极限位置撞车止档，不仅避免了小车出轨翻车的风险，对于小车本体也是一种很好的保护，延长了小车的使用寿命。（CN200920128670.6）

门式起重机简介，西安机电网，2009-12-28，http://jd108.cn/news/jszx/msqcjjg.aspx 浙江华东机电工程有限公司，折叠式门式起重机，CN200820086410.2[P]，2009-03-18 中冶建工有限公司，单腿行走的门式起重机，CN200920126386.5[P]，2009-11-11，江苏万富安机械有限公司，易装卸门式起重机，CN200920128671.0[P]，2010-05-12，江苏万富安机械有限公司，带减速防撞装置的门式起重机，CN200920128670.6[P]，2010-05-12 参考文献[1]门式起重机简介，西安机电网，2009-12-28，http://jd108.cn/news/jszx/msqcjjg.aspx [2]浙江华东机电工程有限公司，折叠式门式起重机，CN200820086410.2[P]，2009-03-18 [3]中冶建工有限公司，单腿行走的门式起重机，CN200920126386.5[P]，2009-11-11，[4]江苏万富安机械有限公司，易装卸门式起重机，CN200920128671.0[P]，2010-05-12，[5]江苏万富安机械有限公司，带减速防撞装置的门式起重机，CN200920128670.6[P]，2010-05-12 提供本文相关主题文

第四篇：银杏的开发利用与研究进展

银杏科植物的开发利用与研究进展 摘要：本文主要就银杏类植物的各个部分的作用及其价值进行综合阐述，对其研究进展进行简单说明，指明其发展趋势, 给人们在以后的银杏栽培及开发利用方面以启迪。

银杏(Ginkgo)是一种多年生木本植物.又名白果树、公孙树。银杏是目前世界上珍稀裸子植物之一其生存历史可追溯到2 亿年前.树龄达千余年, 素有‘活化石’之称。这种古老树种早在地质史第四世纪冰川期就大批灭绝而仅存于中国、朝鲜半岛和日本。我国大部分地区诸如江苏、浙江、山东、广西、贵州、河南、湖北、江西、安徽、四川等省均产银杏。银杏是一种孑遗植物。和它同门的所有其他植物都已灭绝。银杏是现存种子植物中最古老的孑遗植物。变种及品种有：黄叶银杏、塔状银杏、裂银杏、垂枝银杏、斑叶银杏。主要分布在中国中部肥沃的砂质土壤，阳光充足的隐蔽处。

1我国银杏栽培发展状况

改革开放以来, 我国银杏栽培发展速度突飞猛进。现在人们不再是只有走进寺庙或名胜古迹地, 才可看到稀有的几株老银杏树, 银杏的千万个子后代都纷纷离开寺庙, 到城市的街道旁、公园里、校园及其他庭院内扎根落户, 到农村的田地时、山坡上和宅边路旁安了家。据不完全统计, 现在全国银杏栽培面积约13 万hm2, 仅江苏、山东两省栽植银杏就达2500 万株左右(不包括正在培育的数亿株苗木)。通过科学研究的深入开展和科学知识的普及, 越来越多的人对银杏的生长发育特点有了一定的了解,掌握了银杏丰产栽培新技术。从而打破了过去那种把银杏说成是30年而生, 300年而兴, 以及桃三杏四梨五年, 无儿不栽白果园等旧的观念。现在可以达到一年播种, 二年嫁接, 三年见花, 四年见果, 五年果实产量形成一定规模。若是以收获银杏叶作为主要栽培目的, 则见效更快。

2银杏的价值和用途

银杏科植物，不管是原种还是变种的价值之高, 效益之大, 用途之广, 是一般树种难以比拟。

2.1银杏树的环境价值

银杏树高大挺拔，叶似扇形。冠大荫状，具有降温作用。叶形古雅，寿命绵长。无病虫害，不污染环境，树干光洁，是著名的无公害树种、有利于银杏的繁殖和增添风景。适应性强，银杏对气候土壤要求都很宽范。抗烟尘、抗火灾、抗有毒气体。银杏树体高大，树干通直，姿态优美，春夏翠绿，深秋金黄，是理想的园林绿化、行道树种。可用于园林绿化、行道、公路、田间林网、防风林带的理想栽培树种。被列为中国四大长寿观赏树种（松、柏、槐、银杏）。

2.2银杏果的食用价值

银杏果俗称白果，它由肉质外种皮、骨质中种皮、膜质内种皮、种仁组成。白果养生延年，银杏在宋代被列为皇家贡品。日本有每日食用白果的习惯。西方人圣诞节必备白果。就食用方式来看，银杏主要有炒食、烤食、煮食、配菜、糕点、蜜饯、罐头、饮料和酒类。有祛痰、止咳、润肺、定喘等功效，但大量进食后可引起中毒。白果中含有的白果酸、白果酚，有抑菌和杀菌作用，可用于治疗呼吸道感染性疾病。白果水浸剂对各种真菌有不同程度的抑制作用，可止痒疗癣。白果外种皮中所含的白果酸及白果酚等，有抗结核杆菌的作用。白果用油浸对结核杆菌有很强的抑制作用，用生菜油浸演的新鲜果实，对改善肺结核病所致的发热、盗汗、咳嗽咯血、食欲不振等症状有一定作用。

2.3银杏果和银杏树的经济价值

又名白果，属于干果类，其经济结果年限可达数千年之久。在诸多的干果中，银杏的经济价值排名第三。白果的价值主要体现在食用和药用。中国白果产量占世界总产量的90%，银杏叶、果是出口创汇的重要产品，尤其是防治高血压、心脏病重要的医药原料，银杏叶中提取物可以“捍卫心脏，保护大脑”。已知其化学成分的银杏叶化学提取物多达160余种。主要有黄酮类、萜类、酚类、生物碱、聚异戊烯、奎宁酸、亚油酸、蟒草酸、抗坏血酸、a-已烯醛、白果醇、白果酮等。白果的药用主要体现在医药、农药和兽药3个方面。银杏的外种皮提取物对苹果炭疽病等11种植物病菌的抑制率达88%～100%。醇提取物对丝棉金尺蠖3天内防治率达100%，同时可防治叶螨、桃蚜、二化螟等害虫。此外，银杏树干通直，木材是制乐器，家具的高级材料。银杏木材优质，价格昂贵，素有“银香木”或“银木”之称。银杏木材质具光泽、纹理直、结构细、易加工、不翘裂、耐腐性强、易着漆、掘钉力小，并有特殊的药香味，抗蛀性强。银杏木除可制作雕刻匾及木鱼等工艺品，也可制作成立橱、书桌等高级家具。银杏木具共鸣性、导音性和富弹性，是制作乐器的理想材料。

2.4银杏的艺术价值

银杏气势雄伟，树干虬曲、葱郁庄重。在中国的名山大川、古刹寺庵、无不有高大挺拔的古银杏，它们历尽沧桑、遥溯古今，给人以神秘莫测之感，历代骚人墨客涉足寺院留下了许多诗文辞赋，镌碑以书风景之美妙，文载功德以自傲。选取姿势优美的银杏，加工制成盆景，将大自然中银杏的雄姿浓缩在盆盎之中，古特幽雅、野趣横生，清供案头，令人怡情怡目。

银杏树是著名的长寿树种，生命力强，叶形奇特，易于嫁接繁殖和整形修剪，是制作盆景的优质材料，用银杏树奶制作的银杏盆景更是一绝，具有很高的观赏价值和经济价值。银杏是中国盆景中常用的树种，银杏盆景干粗、枝曲、根露、造型独特、苍劲潇洒、妙趣横生，是中国盆景中的一绝。夏天遒劲葱绿，秋季金黄可掬，给人以峻峭雄奇、华贵雅之感，近年来日益受到重视，被誉为“有生命的艺雕”。按照人们不同的欣赏要求，主要有观实盆景、观叶盆景和树桩盆景几种类型。

2.5银杏叶的价值

银杏叶为银杏科银杏属植物银杏 的叶子。银杏中含有丰富的黄酮类物质。此外, 还含有银杏内醋、银杏多糖等。其提取物(E G B)具有多种保健功能, 广泛应用于食品及化妆品。

银杏叶中含有多种黄酮类化合物(如芸香甙、山奈素-3-鼠李糖甙、山奈酚、槲皮素、异鼠李素等),叶蜡中含有白果醇, 秋季黄叶中还可提取银杏素和异银杏黄素等。就目前所知, 银杏叶片中含有180 余种有机化合物[ 2, 4] , 这些化合物其中许多具有药理活性。当前人类发生多且又危害大的首要疾病是心脑血管病, 而治疗心脑血管疾病的药物的有效成分便是银杏叶中所富含的黄酮类化合物和银杏内酯等。这些化合物对人体能起到扩张血管, 软化血管, 抑制血小板活化因子, 抑制脂质过氧化, 清除血液中活性氧和血管壁上废弃物等良好作用。从而可达到增加血流量, 降低血液粘稠度, 改善微循环, 防止血小板凝集等方面的积极效果。因此, 对高血压、冠心病、心绞痛、脑血栓、脑供血不足, 以及由这些疾病所引起的并发症(如视网膜距离改变、老年性痴呆、头昏、头痛、眩晕、耳鸣、失眠、健忘等)均有极为显著的疗效。到目前为止, 用银杏叶有效成分制成的药物应是防治心脑血管疾病的最佳天然药物。近期发现, 银杏叶黄酮尚具有一定的抗肝损伤作用。

3研究前景

我国银杏资源相当丰富.其拥有量占世界总量的70% 以上，银杏除作为药用外.它的提取物更广泛地用干食品、饮料、化妆品等方面。国外市场己有含银杏叶提取物的口香糖和巧克力;口本已将银杏叶提取物添加到红茶、绿茶、乌龙茶中制成保健茶;香港市场已有银杏洒、银杏饮料等产品出售。另外.银杏叶提取物加入消炎剂能有效地促进毛发生长及改善皮肤末梢血液循环.在美容、美发上均有显著功效。目前已有以银杏提取物为主要成分的生发剂等。一批发明专利问世。与国外相比 我国银杏制剂的开发尚处干出口原料及粗提取物初级阶段.欧洲所需银杏叶90 % 从我国购买。因此.我们应充分利用我国的银杏资深改变我国出口原料及粗提取物的现状.进一步开发出有效的银杏新药品和保健食品、美容化妆品及饮料等其它银杏制品。

参考文献

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第五篇：我国农药研究进展与展望

我国植物源农药研究进展与展望

2011-2012 学年第 1 学期

检疫性有害生物防除药剂学

班级：09级植物检疫2班

学号：0907102047

学生姓名：刘国松 摘要 界农药市场发展平缓，竞争加剧，非农用农药稳定增长，杀虫剂面临较大的发展机遇。世界农药市场的特点表明，化学农药仍将是世界农药市场的主角。各类杂环农药新品种，如烟碱类、恶二嗪类杀虫荆、甲氧基丙烯酸酯类杀菌荆和三唑并嘧啶磺酰胺类除草剂等，成为研究开发的热．最，农药品种结构的变化加快。我国农药工业的发展要顺应世界潮流，以品种结构调整为中o，强化技术创新，大力发展高效安全的农药新品种厦其配套的中间体、助剂和应用技术，继续推进新农药创制研究，关注新方法和新技术的开拓应用，加速我国农药研究开发的现代化进程。

关键词

农药 农药毒理学 剂型 研究开发 植物源农药

农药是防治农业有害生物不可或缺的重要生产资料，早已是各国政府和联合国粮农组织的共识。尽管是在世界环境保护主义者的一片贬斥声中，联合国粮农组织农业技术服务部(AGSE)在1996年的一份报告中仍明确指出：“化学合成农药仍将保持其在世界有害生物防治中的重要地位。叽”农药科学的发展是建立在人类社会进步和农业生产发展的需求之上而并非化学家对化学合成农药情有独钟的刻意追求口。我国建国之初，基本上没有农药工业，但是严重的农业病虫害、草害、鼠害、仓库害虫所造成的损失，对年轻共和国的稳定和发展造成巨大威胁，也对国家的安全造成严重威胁。中央政府参照发达国家的成功经验，决定采用高效的化学防治策略，因此得以迅速控制住自然灾害肆虐，保证了国家得以雄踞于世界。我国的农药生产起点很低。建国之初全国只有从旧社会保留下来的生产能力为0．1万t0．2万t以无机农药为主的几家小型农药生产厂，而国际发达国家则早已进入合成农药的大批量工业化生产时期。

目前实际生产能力已近100万t。1998年以来我国农药的快速增长同农药出口量的快速增长有关，农药总产量中约有1／2供出口换汇，产值达7亿～8亿美元。世界农药生产一直保持着旺盛的发展势头。1953年世界农药销售额仅为1．6亿美元，在《寂静的春天》一书1962年出炉后，反对农药之声甚嚣尘上，然而1970年世界农药销售额反而升高到30亿美元。1980年更高达116亿美元，1990年又飚升到264亿美元，2006年则已超过300亿美元。发人深思的是高效和超高效农药的不断大量上市，本应降低农药的实际需求量，然而国际农药销售市场却继续强劲发展，个中原委耐人寻味。

值得注意的是，在评估农药对于世界农业生产作出的巨大贡献时，农药理所当然地得到了高度评价，各国政府和联合国组织皆然。但是当食物安全同胚、农产品安全问题、环境安全问题提上日程时，农药又成为舆论中的头号替罪羊。尤其是在绿色和平组织的炒作之下，农药的生产被认为不仅无功而且有过，被列入必须禁止的化工产品之列，我国舆沧界也疾速作出响应[5]。Beckerman通过他的专著对这种错误的舆论导向进行了严厉的系统的批驳[6]。

农药在世界上已经有大约150年的漫长发展历史，近代农药是在以电和化学的发展为特征的第二次技术革命时期(19世纪80年代至20世纪30年代)发展起来的，农药已进入了化学合成的新时代，即所谓“第二代农药．[7-8]。合成农药的重要特点和意义是：人类能够采取有机合成的方法制造出人类所需要的包括农药在内的各种新化合物，极大地改变了世界的面貌和人类的生存空间和生活面貌。因为19世纪初期以后100多年里，化学家已经系统地研究确立了100多种经典有机合成反应。Surrey在他1954年所编撰的《Name Reactions》--书中共收编了120多种人名反应，1961年又增补为127种[9]。有机合成基本反应的确立使新有机化合物的研究开发速度大大加快，这是有机合成农药在20世纪中叶以后得以快速大量涌现的根本原因。农药结构毒理学方面的重大进步如三维结构活性定量相关性，计算机模拟分子设计，组合化学及相关的高通量筛选等现代研究方法和技术，更为有机合成农药开拓了无限广阔的道路[10-12]。我国的有机化学和有机合成化学水平很高，所以在建国以后很快就追赶上国际先进水平，迅速跻身于农药生产大国之列，并已成为发展中国家的农药出口大国，虽然出口的农药目前仍然是国际上的过专利期产品。近十多年来我国已经有20多种属于自主知识产权的新农药投产，不过产量还比较小，还未能形成龙头产品。原因很多，重要原因之一是对于新化合物的开发深度不够，特别是对于新化合物的毒理学研究严重不足。国际上各大公司的新农药研发，在毒理学方面的投资远超过农药的化学研究投资。在著名的各家大公司的研究开发部，毒理学研究的规模很大，技术力量很强，设施和设备先进。研究的深度达到分子生物学和分子毒理学以及有害生物行为学的水平。皿内、盆内和田间的药效测定结果并非新化合物的毒理学表达。只有在毒理学问题完全查明之后，才可能开发出真正的农药新产品。农药与农药毒理学

在毒理学未明之前，合成的新化合物只是一种新化学物质，可能有多种用途，但并不一定适合于用作农药。一些典型案例足以说明。早年Shrader合成的有机磷化合物对氧磷(E600)是威力很强的杀虫剂，因为毒性太高并未用于农业害虫防治，却成为著名的眼药水“沃古林”的有效成分。著名杀菌剂多菌灵的基本分子构架是苯并咪唑，苯并咪唑可以有许多衍生物，有的衍生物成为著名的胃酸抑制剂(医药兰索拉唑等)，而著名抑酸剂奥美拉唑的有效残基是甲氧基苯并咪唑。抗凝血剂“华法林”(warfare)早在20世纪50年代就是著名的强力抗凝血型灭鼠剂，其有效残基是香豆素(coumarone)，用香豆素开发出的其他灭鼠剂还有多种。而日本则从中草药草木樨中发现了香豆素并开发成为抑制人体水肿药物“消脱止一M”的有效成分。另外一个突出的案例，如农药中两个最常用的有机化学残基二氯苯胺和苯乙酸，组合在一起竟成为诺华公司当今著名的特效消炎止痛药扶他林(通用名：双氯芬酸钠)，其化学名称为二氯苯胺基苯乙酸钠。一个著名药物的分子结构竞如此简单。如果不是基于深度的毒理学研究，这样成功的研究开发是不可想象的。

类似的案例极多，说明任何一种新化合物是否能够作为农药使用，决定于其毒理学性质和使用时的条件及使用方法。足见农药学与毒理学密不可分。

尤其发人深省的是，早在1874年DDT已由Zeidler合成，BHC更早在1825年就已由Faraday合成，却均未注意到它们强大的杀虫作用，这正是由于毒理学研究未能同步发展所留下的历史遗憾，否则农药科学的历史必将改写口“。在杀菌剂中也有同样的历史遗憾，例如早在1800年法国化学家Proust就已制备成功硫酸铜与石灰乳的胶态悬浮液，却由于不了解其杀菌作用毒理而未能开发成为杀菌剂，把重大的历史机遇留给了100年后的植物病理学家Millardet，他通过毒理学研究把它开发成为重要的世界通用的无机杀菌剂波尔多液““，后人在波尔多市为他竖立了纪念铜像。另外值得注意者，国际许多大农药公司的新农药研究开发，往往是建立在公司本身的化学化工资源基础之上，所以很容易迅速做大做强。例如前CI—BA—GEIGY公司的一个重要医药和染料中间体均三氮苯，被开发成为一系列重要的均三氮苯类除草剂，在很长时期内占据了世界除草剂市场的半边天。DOW氏公司的重要化学化工中间体吡啶，也是该公司研发的一系列重要农药的原料中间体。日本则走了另外一条特殊的新农药开发道路，也是以毒理学研究开发为基础，此不赘述。这些重要经验对我国的新农药研发应具有重要的参考价值。2植物源农药的发展现状与趋势

（1）植物源农药的发展现状

国内的土壤、气候、农作物的多样性，使中国在植物农药方面具有得天独厚的优势。我国植物农药资源十分丰富(表1)，全国各地荒山、荒地均可种植，云南已大面积引种植印楝。如建设2座年产1万t植物农药的工厂，约需各种中草药7万一8万t，可使20万左右的农民脱贫，社会效益十分显著。特别是近年来我国高新技术的开发和创新方面，不断取得突破性进展，从国外引进的农药植物形成产业化，为进一步发展植物农药创造了良好的条件。

近年来，国内出现了植物农药加工利用的热潮心]，所涉及的植物及有效成分包括印楝、川楝、除虫菊、烟碱、鱼藤酮、苦参、银杏、苦皮藤、百部、青蒿素、辣椒素、茶皂素、石蒜素、巴豆毒素等20余种，生产厂家近百家，仅印楝开发的产品就有印楝乳油制剂、悬浮剂、可湿性粉剂和印楝原油等。从而看出植物农药已成为一类重要的农药，对促进农业生产，保护生态环境将发挥重要的作用。（2）植物农药今后发展趋势近年来，美国和日本着重研究植物源农药的化学成分如印楝素的分离、提纯、分子结构的鉴定，从而找到新的杀虫品种。因此，植物源农药有效化学成分的提纯、结构鉴定和理化性质的研究，将是一个主要的发展趋势。只有搞清楚结构与杀虫作用的关系，才能更好地开发和利用植物源农药。植物源农药相互复配是今后发展的另一个趋势。如印楝素与除虫菊酯、苦参素、青蒿素、烟油、藤黄、蒜精、涩草等复配，比较成功的例子是印楝素与除虫菊酯或与合成除虫菊酯的复配。除虫菊酯是比较好的生物农药，有较宽的杀虫谱，二者结合，不仅可以提高药效，而且对除虫菊酯有抗性的害虫特别有效；同时二者的结合不仅可以杀死植物害虫，还可用来防治动物体外寄生虫。第三个发展趋势是提高植物源农药的稳定性。植物源农药的稳定性控制是目前世界上公认的难题。由于天然物的不稳定，在紫外光、阳光和高温下极易分解。因此，除了避免强光、高温、强酸碱和酶外，在配制制剂过程中，可以加入一种或多种环氧化植物油稳定剂和对氨基苯甲酸抗光剂，来抑制天然物的热分解与光降解旧J。另外，还可以通过选择适宜乳化剂来实现其乳化稳定性。第四个发展趋势是在植物中寻找具有农药生物活性的化合物，通过结构上的修饰，获得新型的农药。最成功的例子当属菊酯类杀虫剂，它来源于菊科植物中的除虫菊素。其他还有源于植物中乙烯的乙烯利，源于豆科植物毒扁豆种子中毒扁豆碱的氨基甲酸苯酯，源于大蒜中大蒜素的抗菌素402，源于水稻恶苗病原的赤霉素等。加强植物农药开发与推广工作

为了可持续发展的需要以及有利于我国农产品的出口，我国应加大高效低毒植物农药的开发力度。目前，开发高效低毒植物农药的工作已经有计划有步骤地展开，一些农药企业已经把开发高效低毒植物农药作为企业的重大决策。值得一提的是，近年来国内一些非农业行业的上市公司及许多科研院所和高等学校已加人到开发高效低毒植物农药的行列，为我国高效低毒植物农药的超常规发展创造了有利的条件。还应加强政策引导，加大宣传力度，特别是应加强对农民的宣传工作。农民既是生产者，又是农业操作、病虫草防治活动的决策者，即可持续发展的管理者。因此，必须提高农民的科技素质，重视对农民的培训，使其掌握科学、合理的农药使用方法，充分认识植物农药在农业可持续发展中的地位和作用。提高农民的生态环境意识和植保水平，使植物农药能够在农业生产中广泛使用，生产出无公害绿色食品，增加经济效益。

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