高分子材料研究前沿及发展趋势

第一篇：高分子材料研究前沿及发展趋势

高分子材料研究前沿及发展趋势

.通用高分子材料向高性能、多功能、低污染、低成本方向发展

通用高分子材料主要是指塑料、橡胶、纤维三大类合成高分子材料及涂料、黏合剂等精细高分子材料。高性能、多功能、低成本、低污染（环境友好）是通用合成高分子材料显著的发展趋势。在聚烯烃树脂研究方面，如通过新型聚合催化剂的研究开发、反应器内聚烯烃共聚合金技术的研究等来实现聚烯烃树脂的高性能、低成本化。高性能工程塑料的研究方向主要集中在研究开发高性能与加工性兼备的材料。通过分子设计和材料设计，深入、系统地研究芳杂环聚合物材料制备中的基本化学和物理问题，研究其多层次结构及控制技术，认识结构与性能之间的本质联系，寻求在加工性能和高性能两方面都适合的材料。合成橡胶方面，如通过研究合成方法、化学改性技术、共混改性技术、动态硫化技术与增容技术、互穿网络技术、链端改性技术等来实现橡胶的高性能化。在合成纤维方面，特种高性能纤维、功能性、差别化、感性化纤维的研究开发仍然是重要的方向。同时生物纤维、纳米纤维、新聚合物纤维德研究和开发也是纤维研究的重要领域。在涂料和黏合剂方面，环境友好及特殊条件下使用的高性能涂料和黏合剂是发展的两个主要方向。2.功能高分子材料发展迅速，应用领域不断扩大，越来越多的功能高分子材料将从科学发明、发现走向实际应用

在有机/高分子光电信息功能材料领域，光、电、磁等功能高分子材料作为新一代信息技术的重要载体，在21世纪整个信息技术的发展中将占有极其重要的地位。非常值得关注并可能取得突破的重要方向是：有机/高分子显示材料特别是电致发光材料、超高密度高分子存储材料、高分子生物传感材料等。此外，还有新型功能高分子材料的设计、模拟与计算、合成与组装以及分子纳米结构的构筑。高分子的组装、自组装以及在分子电子器件上的应用研究等。

在生物医用材料领域，总的发展趋势是：从简单的植入发展到再生和重建有生命的组织和器官；从大面积的手术损伤发展到微创伤手术治疗；从暂时性的组织和器官修复发展到永久性的修复和替换；从药物缓释发展到控释、靶向释放。生物医用材料研究的重点是：基于生物学原理，赋予材料和植入体生物结构和生物功能的设计；可靠地试验材料生物安全性和预测材料长期寿命的科学基础；先进的工艺制造方法学。在吸附分离材料领域，分离膜的发展重点是在研究聚合物分离膜制备、成膜机理及其与聚合物结构关系基础上实现膜结构与膜分离性能的预测、调控与优化；通过分离膜与生化技术的集成，实现合成高分子膜材料的强度与可加工性能以及天然生物膜的特殊选择性与生物活性的有机组合。对于吸附分离树脂，不直接利用生物配体，而是通过模拟亲和作用及超分子化学的多重作用（分子识别）来设计合成具有分子识别特征的高选择性吸附树脂材料，具有重要的理论意义和实用价值。新型印迹聚合物材料的设计与制备及选择性分离功能的研究也是重要的发展方向。

3.高分子材料科学与资源、环境的协调发展越来越受到重视 基于石油资源的合成高分子材料已得到了大规模的应用，在带给我们方便的同时也带来了环境污染的问题，而且50年后将面临石油资源逐渐枯竭的威胁。因此，基于可再生的动物、植物和微生物资源的天然高分子将有可能成为未来高分子材料的主要化工原料。其中最丰富的资源有纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖等。它们具有多种功能基团，可通过化学、物理方法改性成为新材料，也可通过化学、物理及生物技术降解成单体或齐聚物用作化工原料。为解决环境污染问题，一方面生物降解高分子材料的研究已成为研究热点，另一方面废弃高分子材料的回收利用也成为重要研究方向。生物降解高分子材料在20世纪末和21世纪初得到迅速的发展，特别是一些发达国家的政府和企业投入巨资开展生物可降解高分子材料的研究与开发，已取得可喜的进展。生物降解高分子材料要求具有好的成型加工性及使用性能，在完成其使用功能后容易降解，同时还应具有可接受的成本。而实现废弃高分子材料的回收利用，建设高分子材料绿色工程，是保护人类生态环境、实现资源充分利用、保证经济和社会可持续发展必须确实解决的全球性战略问题。4.高分子材料加工领域的研究不断拓展并深化

高分子材料的最终使用性能在很大程度上依赖于经过加工成型后所形成的材料的形态。聚合物形态主要包括结晶、取向等，多相聚合物还包括相形态（如球、片、棒、纤维等）。聚合物制品形态主要是在加工过程中复杂的温度场与外力场作用下形成的。因此，研究高分子材料在加工过程中外场作用下形态形成、演化、调控及最终“定构”，发展高分子材料加工与成型的新方法，对高分子材料的基础理论研究和开发高性能化、复合化、多功能化、低成本化及清洁化高分子材料有重要意义。目前这一学科前沿研究领域的主攻方向是：研究在加工成型过程中材料结构的形成与演变规律，实现对材料形态的调控；探索新型加工原理和开发新加工方法。另外，对于功能高分子材料和自组装超分子结构材料的加工正成为新兴的研究领域。例如通过新型的加工方法得到不同微纳尺寸的结构应用于光电器件等领域。5.高分子材料科学与其他学科的交叉不断加强

高分子材料科学与生物科学、生物工程、化学、物理、信息科学、环境科学等的交叉既促进了高分子材料科学本身的发展，同时又使高分子材料扩大了其应用范围。例如，仿效生物体的结构或其特定功能的仿生高分子材料，是发展生物材料的重要途径。对有机/高分子材料电子过程的研究是使有机高分子材料科学与信息科学紧密结合，使有机塑料电子学成为一个重要研究方向。扫描探针显微镜和超高分辨率等现代检测技术的发展使有机/高分子纳米材料的研究得以深入。

我国高分子发展现状及对策

自改革开放我国对外贸易不断扩大，加入WTO更为国内企业提供了更多公平竞争的机会，中国已俨然成为贸易大国。但贸易大国不等于贸易强国，我国在对外贸易中存在的问题不能不引起我们重视。分析现状、制定对策，显然具有重要意义：

对外贸易现状分析

从宏观层面分析，我国对外贸易具有以下四个特点：

1.进出口贸易总额逐年增大。根据商务部的统计资料，中国的对外进出口从1978年206.4亿美元增长到2002年6207.7亿美元，2003年进出口总值更达到8512.1亿美元，再创新高。

2.经贸格局发生了变化，但实质出口产品仍以劳动密集型产品为主，工业附加值不高。以中国最重要的贸易伙伴美国(加上香港的转口贸易，对美贸易占到中国总贸易的25%以上)为例。据美国商务部的统计，2002年中国对美出口排在前五项的商品分别是杂项制品(18.44%)、办公用机械及自动数据处理设备(11.7%)、电信及声音的录制及重放装置设备(10.74%)、鞋靴（8.7%）、电力机械器具(8.09%)。单从数据来看，中国对美出口以纺织服装为主的格局已开始发生变化，计算机通信类产品出口份额在上升。但是结合中国商务部的统计可以看到，中国高新技术产品出口的主要贸易方式仍然是加工贸易类。仍然是以劳动密集型

型产品为主、工业附加值不高。

3.贸易伙伴过于集中、抗风险能力不足。我国的贸易伙伴仍相对集中在欧亚和美洲，特别是有限的几个世界主要国家，如排前3位的分别为日、美和欧盟，对这三者的贸易额占到总额的近一半。这种贸易格局不具备足够的抗风险能力，一个明显的例子就是近来由于这几个主要贸易伙伴经济不景气纷纷采取保守的贸易政策使得中国的对外贸易额受到了较大的影响，到2003年中国的对外贸易顺差为255.4亿美元，同比减少了16.1%。

4.传统的优势产业受到国际市场比较大的影响。我国传统的优势产业主要是一些劳动密集型的产业，近几年这些产业商品的国际市场有萎缩的现象，这种情况的出现主要有三方面的原因：(1)新兴的经济高速发展的国家对我国出口贸易的冲击，如墨西哥对我国纺织业的冲击；(2)发达国家出于自身利益的考虑限制进口，如美国为了保护自己的国内产业限制进口，欧盟为了新加入的国家的利益限制进口等；(3)随着中国经济能力的增强，外国取消对中国的优惠政策。如欧盟决定取消对我国乳、蛋制品等六类产品的普惠制。这三方面因素综合作用的结果就是欧美等国家不断对我国多种商品提出倾销的控诉，使我国的出口受到了很大影响，一些优势产业因此出现下滑的迹象。

从微观层面分析，我国外贸企业具有以下三个特点：

1.国际贸易及国际金融方面的人才缺乏使企业承担更大的经营风险。有专家预测过，中国入世后外贸及金融方面的人才缺口大概在20万左右，随着越来越多的企业取得进出口许可权，这方面的人才缺口将会更大。在这种情况下总会有一些企业不能获得自己需要的人才，并因此要承担两方面的额外风险：（1）由于不熟悉wto规则所需要承担的风险；（2）由于金融知识的匮乏所要承担的风险。如果不能规避这两方面风险，企业就可能会遭受灭顶之灾。

2.信息不对称导致无序竞争。出口企业很难预测自己将要进军的市场到底有多大容量、有多少竞争对手。但对立一方则不同，它基本上可以搞清楚目标进口地的该种商品的产能，举例来说，中国的一家企业想对美国出口家具，它是不清楚全世界会有多少家具制造商将向美国提供家具的，但美方则不同，如果它想从中国进口家具完全可以通过—些正常的信息渠道调查清楚中国家具产业的产能。这种信息的不对称造成的严重后果就是行业的无序竞争：看到去年某种商品出口旺盛，今年大家就会都来生产，结果造成产品的大量积压、竞相降价，让进口方得了利，更严重的可能给人以倾销的口实，从而导致这种产品在各国引起连锁的反倾销效应，完全丧失国际市场。

3.研发能力不足阻碍我国产品进入国际市场。中国在10年前打过一场漂亮的家电保卫战，众多的国内家电企业凭借价格优势取得了国内的绝大部分市场份额。可惜后来国内家电业在同行业竞争中总是把价格战当作最后致胜的法宝，忽视产品的创新，结果当洋家电以更高的性能重新杀入我国市场后马上夺取相当大的一部分市场，这种情况完全可以类推到其他行业。中国的外贸企业由于技术达不到要求被拒之门外的事屡见不鲜。而且由于技术水平的原因，我国的产品很难挤入高档次系列。研发能力的不足也使我国企业产品附加值不高。

若干对策建议

1.完善中央、省、市-分级化管理的纵向体系

其实中央、省、市-分级化管理体系是业已存在的事实，完善这一体系将对完成我国的对外贸易结构性调整起到关键性作用，完善体系一个重要内容是明确确定对这一体系各级管理的控制目标或任务。

中央一级外贸部门的任务应包含以下几项：(1)参与wto规则及双边协议的制定及修改。加入wto虽然总体上来看对我国有利，但有些wto的规则的确对发展中国家是不利的。以中美签订wto协议有关农业条款和金融条款为例，这份协议规定如某产品大量涌入美国市场，美国政府可以采取特别手段保护国内产业。具体来说，任何一项产品，在美国市场上突然增长20%-30%，美国就可采取禁止进口等断然措施，而不需提供国内产业受伤害的证据。这个条款与反倾销法案相比要更为苛刻。此类对发展中国家不利的条款还有很多，中央一级外贸部门显然应积极主动地参与此类协议的修订，为我国的外贸企业争取利益，变被动接受为主动争取。（2）分析全国性商品进出口结构，制定相关的产业政策。商务部可以通过对进出口结构的分析，找出竞争优势、劣势产业，产能过剩和产能不足产业，制定相关产业政策，抑制过剩，发展不足。(3)为企业开拓海外市场提供政策帮助。中国的贸易伙伴相对集中，不利于抗击风险，海外市场的开拓虽然靠的是企业或行业，但政策性的帮助也很重要，这些政策只能由商务部提供，这样才能使国内企业大胆进军新的国际市场。(4)对外贸进出口许可证发放的控制。商务部门可以根据行业的统计数据对外贸企业实行末位淘汰，每年取消一部分企业的外贸经营权，保证外贸企业处于良性经营及竞争状态，这样可以减少一些无序竞争。(5)为企业提供完备的信息服务。

省、市两级外贸部门的任务相对类似，主要有：一是分析本地区进出口产品结构，确定本地区的优势产业；二是为本地区的进出口产品提供各方面的帮助。

2.建立以专业外贸公司为纽带的行业内部的横向战略联盟

中央、省、市-的纵向管理体系虽然可以解决宏观层面的一些问题、但外贸企业遇到的微观难题则应依赖于同行业间的横向联盟的建立，这种战略性的联盟是以专业的外贸公司为纽带的。

横向联盟不同于传统的行会，它是一种战略联盟，没有硬性规定的责任和义务，这一点使它与行会区别开来。这种松散的结构形式可以保证成员可以相对比较自由、独立地进行生产经营，但通过专业外贸公司为纽带，又能在以下方面可以为联盟的成员提供帮助。

(1)人才自由流动帮助企业规避风险。在这种联盟体系下，不需要每个外贸企业都要有自己的外贸专业人才。通过专业外贸公司为媒介，专业人才可以作为流动资源，只有在项目需要的时候他才在这个公司工作，这种方式还有利于企业降低成本，因为公司不用固定地支付人才费用。

（2）应对冲击，特别是关于倾销的控诉。在国际市场上一旦遇到关于倾销之类的情况，只有全行业统一口径才能在国际谈判中取得相对较好的效果，这时候联盟的结构会变得暂时紧密。而且联盟的建立也有助于减少个别企业为了自身利益扰乱出口秩序的情况，因为不规范的行为虽然不会受到直接的制裁(战略联盟不具备这种功能)，却可使不守规则的企业被排除出联盟，降低企业的商誉。

(3)建立行业信息平台，变事后控制为事前控制。战略联盟一个很重要的任务就是为成员提供决策所需要的本行业详细的数据。而且联盟也可以做出行业分析、企业排名，预测下一期的进出口，并通报商务部，为商务部许可证的发放决策提供依据，预防后一期的无序竞争，变事后控制为事前控制。举例来说，2002年对美国出口服装300亿美元，考虑到世界经济竞争形势，预期2003年会出口310亿美元，服装行业联盟将此结论通报商务部，商务部因此决定增减许可证发放、从而避免了这样的一种后果：过多的服装企业为美国提供服装导致价格的恶性竞争，造成出口量增加，出口额反而减少，美国还提出了一项反倾销控诉。有了这种信息平台显然有利于缓解信息不对称对企业造成的不利影响。

3.企业自身重视价值工程分析

行业间的横向战略联盟是一种松散的联盟形式，联盟成员间依然存在自由竞争关系，所以企业自身应该努力，提高产品竞争力。这就要求企业运用价值工程来指导产品的研发、生产。企业实行价值分析过程中可以利用外部资源。自身研发能力不足可以借助高校资源，企业和高校间也可以建立一种长期的战略合作关系，将高校的人才资源转化为企业的经济效益，对企业和高校是一种双赢策略，而且也是一种相对快捷的方式。

以三个方面的对策并不是相互独立，而是互动的。联系它们的纽带是信息，借助现代化的信息交流平台，这些对策的相互作用将会促使我国从贸易大国向贸易强国的转变。

高分子学科研究现状及发展趋势高分子学科研究现状

及发展趋势

1、学科概况

高分子科学与工程学科，含有高分子化学、高分子物理、高分子工程三个基础分支学科及功能高分子、高分子新材料二个派生领域，其学科特点是理－工结合、基础－应用结合、学术－产业结合。在高分子学科发展中，我们应掌握高分子学科特点，促进学科发展。高分子各分支学科应相互联系，互促发展。应以学科研究为高分子学科的基础，同时兼顾新材料、新技术研究，使学科研究和材料应用研究彼此相辅相承。高分子科研队伍约1.5万人，其中副教授以上约2000人，人员的专业分布为，高分子化学占65％，高分子物理占25％，高分子工程占10％。

2、高分子化学概况

高分子化学研究线索是，研究新聚合反应、新合成方法以及新聚合物和新结构高分子聚合物的合成，在这些方面国内有大量的研究工作。目前存在的问题是，追踪别人的工作多，创新工作少；应用性课题多，学术问题研究少。今后应注意非键合聚合物（超分子聚集体）的研究，注意生物合成方法，提高有序合成的技巧以及通过分子设计采用共聚合方法，探讨通用聚合物高性能化、功能化的途径。

3、高分子物理概况

高分子物理研究线索是，研究大分子运动，分子相互作用，大分子聚合物的多层次结构，结构与材料性能、功能间的关系以及相关的检测、表征方法。目前国内主要工作有高分子凝聚态研究，亚稳态研究，复杂流体研究，聚合物材料的形态控制研究以及计算机方法、数学方法研究等。目前存在的主要问题是工作思路窄，创新少，还有一些工作停留在物性表征阶段。今后应注意利用“软物质”的概念研究聚合物对外界刺激产生结构的响应的情况，注意利用各种外场控制聚合物的形态及结构，注意特殊情况下的聚合物凝聚态情况。

4、高分子工程概况

高分子工程的研究线索包括二个方面，其一是研究在外场作用下高分子链运动，相态、结构的演变及控制形成（高分子成型）；另一是研究工业规模聚合物的合成（聚合反应工程）。国内目前在螺杆剪切成型、振动剪切成型、反应加工、力化学加工及新成型工艺、聚合工艺方面有大量的工作。目前存在的问题是，制品研究多，工艺研究多，基础性学术问题研究相对较少。今后应注意开展成型原理研究，控制结构成型研究以及计算机辅助设计成型工艺研究等。

5、功能高分子及高分子新材料领域概况

本领域研究线索是，通过学科交插，探索各种所需的功能材料及通用材料。功能高分子研究主要集中在光、电、磁等信息材料及医用材料研究方面。通用材料研究主要工作有工程材料、复合材料、建筑材料、环境降解材料、杂化材料等。目前存在的问题是，学科交插不够，过分着眼于应用，对基础性学术问题注意不够。今后应注意聚合物结构与功能、性能关系研究，注意绿色环境材料研究。

6、结论

高分子各分支学科应协调发展，以学科基础研究为主体，注意新材料、新技术研究。提倡创新意识，提倡通过学科交插，学科介入，从实践中提炼学术问题等途径来增加创新性研究工作。

新型有机高分子材料

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类文明的重要里程碑．当今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础．自从合成有机高分子材料出现的那一天起，人们始终在不断地研究、开发着性能更优异、应用更广泛的新型材料，来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工业和机械工业等尖端技术发展的需要．除了传统的三大合成材料以外，又出现了高分子膜，具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料，生物高分子材料，医用高分子材料，隐身材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料．这些新型有机高分子材料在我们的日常生活、工农业生产和尖端科学技术领域中起着越来越重要的作用．本节我们简要介绍其中的两种．

一、功能高分子材料

功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料．如高分子分离膜①是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜．它的特点是能够有选择地让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉．这类分离膜广泛应用于生活污水、工业废水等废液处理以及回收废液中的有用成分，特别是在海水和苦咸水的淡化方面已经实现了工业化．在食品工业中，分离膜可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒等，分离时不需要加热，并可保持食品原有的风味．未来的高分子膜不仅可以用在物质的分离上，而且还能用在各种能量的转换上，如传感膜能够把化学能转换成电能，热电膜能够把热能转换成电能等．这种新的高分子膜为缓解能源和资源的不足，解决环境污染问题带来希望．

在医学上，人们一直想用人工器官来代替不能治愈的病变器官，但是，在过去很长一段时间内都没有成功，主要是材料问题解决不了．直到高分子材料大力发展以后，人们的这种愿望才初步得以实现．合成高分子材料一般具有优异的生物相容性，较少受到排斥，可以满足人工器官对材料的苛刻要求．此外，用作人体不同部位的人工器官，还必须具备某些特殊的功能．拿人工心脏来说，不仅要求材料与血液能有很好的相容性，不能引起血液凝固、破坏血小板等，而且还要求材料具有很高的机械性能．这是因为，心跳一般为75次/分左右，如果使用10年，人工心脏就得反复挠曲4亿次，这样高的要求，一般材料是很难胜任的，目前大都使用硅聚合物和聚氨酯等高分子材料．随着医用高分子材料的发展，人类目前已经制成从皮肤到骨骼，从眼到喉，从心肺到肝肾等各种人工器官．所有这些再加上新型高分子药物的发展都将为人类的健康和长寿作出不可估量的贡献．

二、复合材料

随着社会的发展，单一材料已不能满足某些尖端技术领域发展的需要，为此，人们研制出各种新型的复合材料．复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型的材料．其中一种材料作为基体，另外一种材料作为增强剂，就好像人体中的肌肉和骨头一样，各有各的用处．例如，以玻璃纤维和树脂组成的复合材料——玻璃钢，质轻而坚硬，机械强度可与钢材相比，可做船体、汽车车身等，也可做印刷电路板．复合材料可以发挥每一种材料的长处，并避免其弱点，既能充分利用资源，又可以节约能源．因此世界各国都把复合材料作为大有发展前途的一类新型材料来研究．

由于复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料，因此，宇航工业就成了复合材料的重要应用领域．我们知道，质量对于飞机、导弹、火箭、人造卫星、宇宙飞船来说是一个非常重要的因素．有的导弹的质量每减少1 kg，它的射程就可以增加几千米．而且这些航天飞行器还要经受超高温、超高强度和温度剧烈变化等特殊条件的考验，所以，复合材料就成为理想的宇航材料，它的发展趋势从小部件扩大到大部件，从简单部件扩大到复杂部件，成为宇宙航空业发展的关键所在．另外，复合材料在汽车工业、机械工业、体育用品甚至人类健康方面的应用前景也十分广阔．

三、有机高分子材料的发展趋势

目前，世界上有机高分子材料的研究正在不断地加强和深入．一方面，对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大．例如，塑料一般作为绝缘材料被广泛使用，但是近年来，为满足电子工业需求，又研制出具有优良导电性能的导电塑料．导电塑料已用于制造电池等，并可望在工业上获得更广泛的应用．另一方面，与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并且取得了一定的进展，如仿生高分子材料、高分子智能材料等．这类高分子材料在宇航、建筑、机器人、仿生和医药领域已显示出潜在的应用前景．总之，有机高分子材料的应用范围正在逐渐扩展，高分子材料必将对人们的生产和生活产生越来越大的影响．

隐形眼镜

角膜接触镜，俗称隐形眼镜．它是一种直接贴附在角膜表面的镜片，可随着眼球运动而运动，具有视力矫正作用．隐形眼镜可分为硬质、半刚性和软质三种，硬质隐形眼镜是由基本上不能透过氧的有机玻璃以及可渗透氧的硅氧烷和丙烯酸酯共聚物制成；半刚性隐形眼镜则是由可渗透氧和可维持角膜表面正常呼吸的硅橡胶制成，需使用专用的润湿溶液来保持润湿；为了满足舒适性和生理上的要求，目前大量使用的是软质隐形眼镜，最常用的是由聚甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)制成的中心厚度为0.05 mm的超薄镜片．HEMA分子是网状结构，使镜片具有吸附和释放低分子液体的功能，含水量越高，镜片的功能越好，现在已经有了十几种新的材料．目前的软质隐形眼镜不能连续长期戴用，必须每天取下消毒．一些角膜重症及某些眼病患者也不适宜使用软质隐形眼镜

生物降解塑料开发概况

生物降解塑料又分为天然生物降解塑料、微生物降解塑料和化学合成生物降解塑料几大类,下面分别介绍。

2.3.1

天然生物降解塑料

天然生物降解塑料是指以天然聚合物为原料,可通过各种成型工艺制成生物降解塑料制品的一类材料。这类材料包括由淀粉、纤维素、甲壳素、大豆蛋白等天然聚合物及其各种衍生物和混合物。其中,热塑性淀粉已经产业化,其他天然材料尚处于基础研究阶段。

热塑性淀粉是采用一定技术改性淀粉使其具有热塑性,再加入各种可在自然环境中降解的添加剂或与其他可生物降解塑料配混,通过挤塑、注塑、吹塑或发泡等工艺加工成型的材料。有几种淀粉塑料的制备方法:

(1)淀粉可塑化改性并与少量添加成分挤出;(2)淀粉与生物降解聚酯共挤出;(3)改性淀粉与PVA 共混,并使其具有热塑性。世纪90年代中期以后,江西省科学院、中科院长春应用化学研究所、华南理工大学、天津大学、天津工业大学材料科学与化学工程学院、中科院兰州化物所、绿维新材料(深圳)有限公司、武汉华丽科技有限公司等科研单位陆续推出了热塑性淀粉生物降解塑料的研究成果,制品包括薄膜、网、片材和发泡材料,但尚未规范化进入市场。目前,武汉华丽科技有限公司已开始热塑性淀粉产品商品化生产,规模10 kt/ a。

蛋白质类的是通过采用甘油等增塑剂增塑植物蛋白,可以制得可模塑的蛋白塑料。上海交通大学对大豆蛋白进行了研究,清华大学高分子材料研究所对鸡蛋膜蛋白进行了研究,但是,其应用前景还相当遥远。

再生纤维素类,武汉大学化学与分子科学学院和湖北纤维厂承担国家863计划,研发了一种新的廉价的纤维素溶剂体系———尿素和氢氧化钠体系,用于天然纤维素的湿法纺丝或流延法成膜,以制造纤维和薄膜。另外,湖北工学院化工系采用生物发酵法合成了茁霉多糖(pullulan),并研究了它的成膜性及其膜性能,由于其极低的氧气透过率,适合用作食品保鲜包装材料,有望成为一种有前途的生物降解塑料。

2.3.2

微生物合成生物降解塑料

聚乳酸(PLA)是以糖蜜等发酵制得的乳酸为原料,再通过直接缩合聚合法,或其二聚体丙交酯开环聚合法等方法化学合成的。

中国聚乳酸研发还处于研究阶段。聚乳酸的合成主要采用丙交酯催化开环聚合的路线。通过催化剂的研究,提高聚乳酸的相对分子质量,降低聚乳酸的成本。目前,中科院成都有机所已经能合成相对分子质量达到百万的消旋聚乳酸,这种高相对分子质量的聚乳酸有很好的力学性能。开展研究工作的有中科院长春应用化学研究所、中科院成都有机化学研究所、中科院上海有机研究所、武汉大学、浙江大学、复旦大学、天津大学、南开大学、东华大学、华南理工大学、华东理工大学、北京理工大学等。最近,中科院长春应用化学研究所和浙江海生生物降解塑料股份有限公司正共同进行中试研究,产品性能基本达到Cargill Dow 公司产品水平,目前正在设计组建5 000 t 生产能力的示范生产线[2 ]。

另外,上海同济大学开发成功了乳酸一步法直接缩聚制备聚乳酸的工艺,并作为上海“科教兴市”重大科技产业化项目将建立年产千吨级的聚乳酸生产线。该项目是具有自主知识产权的项目。另外的研究单位还有浙江轻工业学院等。

北京理工大学和原北京轻工业学院联合研究过采用化学合成的方法制备聚乳酸。

在聚乳酸的应用方面中科院成都有机所、中科院长春应用化学研究所正进行聚乳酸在医疗方面的应用,制品包括医用片材、骨螺钉、手术缝合线等医用材料。

中国聚羟基烷酸酯的研究最早开始于上世纪80年代中,武汉大学开展了生物合成聚羟基丁酸酯的研究,但是,工作未能进行下去,至上世纪90年代初,一些单位在国内不同部门的支持下,又开始了微生物发酵法合成聚羟基烷酸酯的研究工作。主要研究单位有中科院微生物所、清华大学生物系和化工系、中科院长春应用化学研究所、山东大学、无锡轻工大学、中科院成都生物研究所、西北工业大学等,生产单位有广东江门生物技术开发中心、广东汕头华逸生物工程公司、宁波天安生物材料有限公司等。其中宁波天安生物材料有限公司已具备年产聚羟基戊酸酯(PHBV)千吨的规模。

商业化生产PHBV 的关键是降低成本,已有人开始利用植物的叶子或根来生产PHBV ,如柳枝稷,如果这项技术成功,PHBV的价格有可能降低。

2.3.3

化学合成生物降解塑料

用微生物等方法合成的生物聚酯价格较高,是目前难以普遍采用的主要障碍,化学合成便于批量生产,降低成本。化学合成法开发的生物降解塑料的主要有各种脂肪族聚酯,前者主要品种包括聚己内酯(PCL)、脂肪族聚碳酸酯(二氧化碳和环氧化合物共聚物或称聚二氧化碳)等。另外,也在开始研究脂肪族聚酯和芳香族聚酯的共聚酯。

2.3.3.1

脂肪族聚酯

当前,聚二氧化碳的合成研究是一个十分热门的环保课题,这一领域竞争非常激烈。中国从1985年由前期的国家自然科学基金开始立项研究,至今已近20年,主要的研究单位有中科院广州化学研究所、长春应用化学研究所、浙江大学、中山大学理工学院等。其中,中科院广州化学研究所主要采用聚合物负载的双金属催化体系(PBM),产品略带**,相对分子质量较低。长春应用化学研究所以二氧六环作溶剂,采用三元混合稀土催化体系(稀土/ 烷基锌/ 甘油),得到了交替结构的产物,二氧化碳固定量接近50 % ,而且外观呈白色,硬度较高,催化效率高。浙江大学采用三元稀土催化剂(稀土/ 烷基铝/甘油),以二氧六环与甲苯作溶剂,得到相对分子质量较高的无规共聚物,但二氧化碳固定量低。另外,中国台湾清华大学(Chung-Sung2Tan)也在研发PPC。

内蒙古蒙西集团公司采用长春应用化学研究所的技术,已建成年产3 kt 二氧化碳/环氧化合物共聚物的装置,产品主要应用在包装和医用材料上;中科院广州化学研究所的技术已在江苏泰兴开始投产,品种是低相对分子质量二氧化碳/环氧化合物共聚物,用来作为聚氨酯发泡材料的原材料,用于家用电器等包装。

中科院上海有机化学研究所在详细研究了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的耐水性、稳定性等的基础上,开发了高效催化体系,合成了高稳定性高相对分子质量的聚丁二酸丁二醇酯,重均相对分子质量可达到250 000。另外,中科院理化研究所也在进行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。

四川大学化学学院低成本合成了对二氧环己酮,为制备聚对二氧环己酮创造了条件。他们的工作也涉及聚对二氧环己酮的接枝和共混改性。

2.3.3.2 脂肪族/ 芳香族共聚酯

热塑性芳香族聚酯热性能稳定,力学性能优良,便于加工,价格低廉,自从工业化以来,已经发展成为一类用途广泛的树脂,但芳香族聚酯生物降解性很差,不能单独作为生物降解塑料使用,因此,设计合成了脂肪族/芳香族共聚酯(CPEs),使其既有脂肪族聚酯的可生物降解性又有芳香族聚酯的力学性能。自20 世纪80年代,尤其90年代以来,有许多研究者致力于此领域的研究,并取得了丰硕的成果。至21 世纪初,一些世界著名的化学公司相继推出各种可生物降解的脂肪族/芳香族共聚酯商品。

脂肪族/芳香族共聚酯原料来源广泛,其中许多是大规模工业化原料,且整个生产过程不需要另外添置设备,在现有的条件下即可进行生产,所以,不仅生产技术较成熟,而且可获得廉价的产品,有利于生物降解塑料的市场化应用。

用于合成脂肪族/ 芳香族共聚酯的芳香族组分通常有:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、聚间苯二甲酸乙二醇酯(PEIP)和聚对苯二甲酸二甲酯(DMT)等;脂肪族组分通常有乙二醇(EG)、丙二醇(PDO)、1 ,4 乳酸(LA)、二羧酸酰氯等双官能度单体及聚乙二醇(PEG)、聚四氢呋喃(PTMG)、PGA、PLA、PCL等聚合物。

合成脂肪族/ 芳香族共聚酯有3 种常用的方法: ①PET 等芳香族组分与PEG、PGA、PLA、PCL等聚合物直接在高温、高真空度下进行酯交换反应;②将二元醇、二元酸等与DMT一起投入反应釜中,先在相对较低的温度下进行酯交换反应,然后再升高温度、提高真空度,进行熔融缩聚反应;③将对苯二甲酸乙(丁)二醇酯或其衍生物与二羧酸酰氯等溶解在有机溶剂中,在适宜的温度下进行溶液缩聚。

国内研究脂肪族/ 芳香族共聚酯材料的单位有北京理工大学、成都有机研究所等,但目前还未见有商业化产品推出。

发展趋势

回顾中国生物降解塑料的研究开发历程,发现产业界和学术界各自独立开展工作,交流很少。产业界盲目引进了多条聚烯烃/淀粉塑料生产线,学术界独立开展全生物降解塑料的研究,未能和产业界紧密结合,结果,影响了中国生物降解塑料发展。今后,在生物降解塑料的研发进程中,要加强学术界和产业界的联系和交流,促进中国生物降解塑料的健康发展。

在中国,依赖于石油资源的塑料制品对环境的污染仍是一个迫切需要解决的问题。有希望担当此重任的生物降解塑料品种主要有热塑性淀粉、聚二氧化碳/环氧化合物、聚羟基丁酸戊酸酯和聚乳酸等,目前总能力约在20 kt ,国内市场的实际用量还很小。鉴于国内市场对价格的承受能力较小以及人们的环保意识还不够,国内生产企业都将目光转向了国外市场,如日本、韩国和欧洲。

在应用领域,降解塑料地膜经上世纪90 年代的大规模试验,其结果表明了降解塑料地膜降解和应用的复杂性,同一配方的降解塑料地膜在不同的地方、对不同的作物有不同的降解表现,必须通过应用研究才能推广使用。为此,降解塑料地膜的实际推广受到了阻碍,虽然有需求,但是,应用终未能走向普及。降解塑料在地膜上的应用还是一个未能解决的问题,是今后需要进一步开发的应用领域。

在大量的一次性使用的塑料包装袋、餐具等应用领域,用生物降解塑料去替代不可降解塑料,因受到经济原因的制约,也尚未形成其应有的市场。在这一领域,生物降解塑料的任务是进一步降低成本,提高性能,推进市场化。

生物降解塑料在其他领域的应用,如卫生用品、光盘盒、文具、家电零部件方面的应用应该引起重视。

结语

以建立生物降解塑料各项标准为核心,以生物降解塑料研发为主体,中国正在重组科研和生产队伍,经过锲而不舍的努力,生物降解塑料产品正向着实现商品化的方向发展。另一方面,生物基聚合物由于其可再生资源原料的优势,在产品市场上甚至正在取得更快的进展。有机／高分子材料

有机／高分子材料是现代工业和高新技术的重要基石，已成为国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要材料。一方面量大面广的通用高分子材料需要不断地升级改造，以降低成本、提高材料的使用性能；另一方面各类新型的高分子材料将应运而生，尤其是有机及聚合物分子或少数分子组合体的光、电和磁特性将成为高分子向功能化以及微型器件化发展的重要方向。

（1）分子材料与分子电子器件研究

该领域的主要研究方向是：新型功能分子的设计、合成与组装；分子纳米结构的构筑；分子的组装、自组装以及自组装技术在分子电子器件上的应用研究。这些分子电子器件主要包括分子电开关、分子光开关和分子电光开关的设计、分子导线、分子整流器、分子开关、分子晶体管、分子马达及分子逻辑器等。

（2）光电信息功能高分子材料研究重点主要在：

●有机／高分子光子晶体材料：探索有机／高分子形成光子材料的途径；

●超高密度高分子存储材料：开发存储密度高的高分子材料；

●高分子传输材料：研究和开发应用于通讯传输的具有较高光学透过性，光学均匀，且高折射率、低光损耗的高分子塑料光纤；

●高分子显示材料：有机／高分子电致发光材料、高分子液晶材料等，其发展方向为开发出具有高的电致发光效率、低驱动电压，具有不同发光波长（彩色）和长寿命的各种发光器件。

（3）生物医用高分子材料包括：

●药物载体与控释材料：研究适于各类药物的新型生物降解高分子载体和控释材料的设计与合成，药物与载体的相互作用以及药物载体体系的生物医学性能（注射、口服、吸收、分布、排泄等）评价；

●诱导组织自修复与再生材料：研究能够诱导组织自修复与再生新型生物降解材料的设计与制备，材料的形态、孔度、降解速度等与组织自修复和再生过程的相互作用关系；

●生物医用材料的表面修饰以及生物相容性研究：研究不同结构的生物医用材料表面修饰新方法以解决材料的生物相容性问题等。

（4）与能源、环境相关的高分子功能材料

●燃料电池、太阳能电池的关键高分子材料：研究高能、长寿命固态电池及相关电极材料；研究不同有机光敏染料和纳米半导体结构体系的太阳能电池，柔性、薄膜太阳能电池的研究将是未来发展的重要方向；

●吸收／分离高分子材料：重点研究用于废气与废水处理的功能材料；具有高选择性吸附、分离功能的膜及纳米介孔材料等；

●环境敏感材料与材料智能化：研究对微量有害物质等环境因素高灵敏度感应和传感材料及危害防护材料等；

●绿色、环保高分子材料研究：重点研究天然高分子材料（如淀粉、纤维素等）的改性等

第二篇：刑法前沿犯罪研究

刑法前沿犯罪研究

——不良传媒对犯罪的影响——经济法1001班安燕龙3102102015 摘要：不良传媒对犯罪能产生很大的影响，尤其是一些人受电视剧，电影，和动画片的影响，按照里面的故事情节进行行凶杀人，处理尸体消灭证据，等等，给社会安全和犯罪防治产生了极大地影响。

关键词不良传媒社会安全犯罪防治净化环境

我们重点说以下不良传媒对青少年犯罪的影响及特点

我们学马克思学了这么多年自然知道社会文化对社会发展具有巨大的能动作用。顺乎历史潮流积极向上的社会文化，对社会发展起着促进作用；违背历史发展趋势的不良传媒，对社会进步起着阻碍作用。有些不良的社会文化则会诱发犯罪。

不良传媒会改变青少年长期受社会化教育、培养而初步形成的良好社会化倾向，而认同反社会行为，以致走上犯罪。有一学者把社会变化比作青少年的一所特殊学校，认为吸收社会文化在青少年成长过程中，起着不可忽视的重要作用。不良传媒以反社会规范为主要内容，与正面的社会教育背道而驰，而且以大肆鼓吹和美化反社会行为而取悦青少年，如果长期受到这种不良传媒的刺激和感染，不仅会淡化青少年受社会化教育所取得的积极成果，还会使他们已初步形成的原有良好品德、兴趣与需求结构发生变异，认同不良传媒所渲染的内容，价值取向出现错位，就会走上违法犯罪的道路。

社会主导文化与不良传媒的不同影响主要有：在人生观上，主导文化提倡先进的，具有时代特色的，有益于青少年身心健康成长，符合社会伦理道德规范的人生价值观。培养青少年做一名遵纪守法的公民和对社会有益的人，不良传媒则是大肆宣传无政府主义和享乐主义人生观，主张“人生在世，及时行乐”的处世哲学；在集体观上，社会主导文化倡导以社会群体为中心，宣传守纪律、爱集体、讲文明和遵守社会分工，按社会需要自我设计社会角色的集体主义精神，而不良传媒则渲染以个人为中心，宣扬无政府主义自由观和我行我素的绝对个人主义价值观。在消费观上，社会主导文化鼓励正常的生活消费，提倡勤俭节约，反对铺张浪费；不良传媒则炫耀尽情挥霍，尽情享受，主张“金钱至上”、“金钱万能”和“超前

消费”的生活观。1

上述所及不良传媒的侵蚀和毒化势必会影响世界观尚未定型、思想单纯、识别能力较差的青少年，使他们原有的社会价值取向与良好社会化趋势发生变化。有效的文化隔离带，净化青少年文化市场和环境，让不良传媒远离青少年，这样，我们才能有效的遏制青少年犯罪上升趋势，减少青少年违法犯罪行为发生。

首先，在心理上进行矫正。有的青少年因为喜欢看武侠小说或暴力电影而离家出走，这表明，青少年在不同程度地存在着心理不卫生的问题。人的心理健康与否，尤其是青少年心理健康，对其成才具有很大作用，从心理学角度来说，人的行为总是受主观意识支配的，把那些与犯罪行为有联系的社会心理和不良传媒等因素消弱或排除掉，就可以减少或控制犯罪行为。同时，要积极对青少年进行有效的指导，使他们奠定增强和适应新形势的信心，产生和增加学习和生活的乐趣，在精神和心理方面起到健康的发展，成为一个认识正确、情感丰富、意志坚强，性格爽朗、有理想、有道德、有文化、有纪律的社会有用人才。

其次，在预防青少年犯罪上，大力推进社会治安综合治理措施的落实，预防和减少青少年犯罪。一是深入开展法律宣传教育，增强青少年的法制观念，在较长一段时间里，校园的法制宣传教育工作跟不上形势的需要，青少年的法制观念淡薄，因不知法、不懂法而犯法的现象有增无减。因此，在青少年中开展法制宣传教育，把法律交给青少年，提高和增强法制观念，这是预防和减少青少年犯罪的首要工作。二是着力提高青少年素质。要高举伟大旗帜、唱想奋进凯歌、振奋民族精神、服务人民大众。就是赋予青少年工作者的责任和义务。三是在以经济建设为中心的现代化进程中，要不断净化社会环境，物质文明和精神文明建设要同步发展。发挥经济基础的作用，必须有正确的人生观、价值观和适应新社会的思想意识作为推动物质文明建设的内驱动力，“两手抓，两手都要硬”。四是确实地把法制教育融入课堂，改进教育学方法，开设适应不同年龄段、重点内容不同的法制课，把学生遵纪守法情况列入学校考评内容。2

第三、净化文化娱乐场所的环境，消除各种不健康的“污染源”。未成年人犯罪有很多是在游戏机房、舞厅网吧里结交的朋友，而被害人也常常是到这些场所娱乐的青少年。高消费和“身边就能作案”等原因都是诱发青少年犯罪的重要因素。因此，对于那些向未成年出售、出租渲染暴力、色情、赌博、恐怖活动等内容的实物、音像制品或电子出版物及利用通讯设施、计算机网络等向未成年人提供危害他人身心健康信息的违法行为，违者要处以罚款，1 高铭暄，马克昌：《刑法学》，北京大学出版社,2010年1月第4版赵秉志：《新刑法教程》，中国人民公安大学出版社, 1997年版

并没收非法所得。中小学附近禁止开办营业性歌舞厅、网吧以及电子游戏场所等。各部门要齐抓共管，特别刊业管理和控制，彻底清除对青少年的污染源。

第四，少管所要以“转化思想，矫正恶习，增加知识，培养技能”为目的，提高教育改造质量，降低重犯率摆在一切工作的首位，积极探索教育改造工作的新路子、新方向。努力对在押的少年犯进行思想、行为和心理上的矫治，全面提高少管人员的履行质量，降低重新犯罪率。对一时失足的青少年要及时挽救，拉回到人生的正道上来。

下面我们简单地说下网络色情传播对犯罪的影响。

网络传播技术的发展，为人们提供了极其丰富的信息资源和应用服务。但网络犯罪与网络技术同步发展，在网络上传播淫秽物品是互联网与生俱来的毒瘤之一。

有人认为“网上传播淫秽物品的行为一般表现为三种形式，即上载淫秽物品、下载淫秽物品和建立展示淫秽物品的超链接点” 我认为这种提法欠妥。上载淫秽物品应当区分情况，如果是上载到自己的个人网页或博客，而并不向他人传播，仅供自己“欣赏”，这种情况不应当认定为触犯本罪。1同样道理，如果下载淫秽物品也是下载到自己的电脑上单纯的浏览，并不刻录成光盘向其他人传播的，也不能构成传播淫秽物品罪，而且下载后制作成其他淫秽物品传播，也不应当属于网络传播。我认为网上传播淫秽物品的行为主要表现为三个方面：向互联网上传淫秽物品、在线发送淫秽物品和建立淫秽物品的超链接

传统的传播淫秽物品方式比较单一，主要是由行为人在管理疏松的公共场所买卖、展示和放映。而且仅仅局限于一定人群、地域，传播范围狭小，效率较低。而国际互联网连接世界各地，用户数以亿计。在计算机上传播淫秽物品，其恶劣影响的范围已经不限于某个国家或某个阶层，传播者只需要建立一个网站或发送淫秽信息，就可以在短时间内将淫秽物品传播至世界每一个角落，并且可以综合图、文、音、像等所有传媒形式，最大程度地对受害者进行腐蚀，其恶劣影响的力度远远大于传统方式，因而具有更大的社会危害性。2

防治以网络为主体的不良信息传播已经刻不容缓。网络就是最大的不良媒体聚集地，他们无节操不底线的践踏着法律与道德。唐旭：《当前刑法问题研究》，载《西南法学》, 2011年第1期余军生：《我国的刑事犯罪现状》，载《河南社会科学》, 2012年第2期

第三篇：材料化学研究前沿和发展展望

材料化学研究前沿和发展展望

摘要:材料是人类发展的铺路石,从古至今材料伴随着人类的发展而发展,到了21世纪更是成为了材料的世纪。工业、军事、航空航天、生物、能源等都与材料密不可分。材料的研究前沿和发展成为众多科技工作者关注的对象。

本文关键字：材料、发展、工业、生活

能源、材料与信息是现代科技的基础，而材料是发展工程、信息、新能源等高科技的重要物质基础，是当代前沿科学技术领域之一。由于现代科技的不断进步，各个科学领域对材料的需求量越来越大，对其性能的要求也越来越高，甚至其形态规格，也由三维块状材料向二维薄膜材料、一维纤维材料和准零维纳米材料发展。

就此，本文将对材料化学的研究前沿和发展展望作简要讨论。

1.材料研究前沿

随着时代的不断发展，人类所使用的材料也由简到繁，由少到多。人类从石器时代走来，经历了上千年的风风雨雨，人类使用的器具也由石器到青铜，再到铁器„„慢慢地，到现在使用的许多高品质的化学材料。不光在我们的生活中，在当今世界的许多高科技领域，材料的品质和发展得到了极大的重视和进步，其中处于当前研究前沿并收到科学界、工业界广泛关注的，主要有纳米材料、先进陶瓷材料、功能薄膜材料等等。

1.1 纳米材料之概论

纳米是一个极小的度量单位，一纳米等于十的负九次方米，所以纳米级的材料由于它是由极小的微粒组成，因而具有许多其他材料所不具备的性质，因此在大量科学领域中纳米材料的开发和使用成为其领域发展和进步的重中之重。

而纳米材料则由于其优良的特性成为科学界青睐的对象，其特性主要表现在表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应。

（1）微粒随着粒径变小，比表面积将会明显增大，则表面原子所占的百分数会显著增加，即微粒表面具有极高活性的原子所占百分数增加，进而导致纳米材料可以直接和空气发生剧烈反应，这就是在材料研究中不可忽视的表面效应。

（2）纳米粉体的粒径和光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度形成透射深度等物

结构陶瓷主要在军事、航天、机械领域有着重要的作用。当然，处于不同的领域，陶瓷材料的性质品类也会有所不同，有高强度、耐磨损，可以制作轴承、燃烧室的氮化硅陶瓷材料；有高强度、高韧性，可以制作代替金属制作模具的氧化锆材料，且加韧的氧化锆材料可以制成不会生锈，也不会导电的新型剪刀，可以放心剪带点的电线。另外以氧化铝和氧化镁混合在1800℃高温下制得的全透明镁铝尖晶石陶瓷可以做“防弹玻璃”，这类陶瓷在国防和宇航领域中得到了广泛的运用。

还有一种很重要的结构陶瓷材料——生物陶瓷。生物陶瓷和纳米生物材料有着相似的作用，生物陶瓷目前主要用于人体硬组织的修复，它在人体中具有极佳的亲和性，因为生物陶瓷和骨组织的化学组成比较接近，将其成功植入后随着陶瓷的降解，新骨长成，所以这是今后医学上硬组织修复上的上乘之选。

1.2.2 功能陶瓷

功能陶瓷和结构陶瓷的差别很大，功能陶瓷因为其在电、磁、光、热、力学上优良的转换能力而广泛运用在信息技术和计算机技术之中。

首先介绍一个军事工业中的天之骄子——压电陶瓷。压电陶瓷晶体上没有对称中心，当在某个方向施加压力，则在特定方向引起极化，相应的一对表面就出现电位差；反之在一定方向上施加电场，则会发生特定形变和位移。由于这种令人惊讶的性能，压电陶瓷成为众多科技领域的研究和关注对象（但是其中常常有铅等有毒金属），原子弹的起爆器和压电扬声器等都是压电陶瓷的产物。

还有另外一大类非常常用、非常重要的敏感陶瓷材料。热敏、光敏、气敏、湿敏等大量的陶瓷，而且不能只想到我们生活中的声控开关等等，声控开关中的光敏开关和声敏开关与这类先进陶瓷材料还有很大的距离。

敏感陶瓷是由离子键的金属氧化物多晶体构成的一种导电材料。它可以敏感地感觉到周围环境的变化并及时做出相应的反应，由于这类陶瓷的特殊性，在各个领域都可以使用到，在节能和安全方面都有至关的作用。

先进陶瓷材料在很多方面性质都比金属要优良稳定，例如陶瓷没有锈蚀这个概念，这样可以极大程度的节省材料。虽然现在先进陶瓷材料还在发展研究阶段，但是在以后的发展中，陶瓷材料定会变得越来越广泛，越来越实用。

1.3 新型薄膜材料之概论

从古至今材料都是人类发展中不可缺少的一元，由三维块状材料到二维薄膜材料，薄膜材

随着现代人类的发展，能源问题已然成为全球共同面对的一个很严峻的考验，煤、石油、天然气等不可再生资源在地球上已探明的储量越来越少，且由于煤、石油的不完全燃烧产生了大量有毒有害的气体，它们对我们的环境有着极大的破坏作用。于是我们在不断地开发新能源，风能、地热、潮汐能、太阳能和核能。在将来核能与太阳能将会成为我们日常生活的主要能量来源，但是太阳能所面对的转换效率低下，核能面对的高温与核辐射都是我们需要考虑的，那样新材料的开发和使用又是科技工作者们需要关注的问题。另外在军工方面，各国也是抓紧时间研制军需材料，隐形材料，高强度、高韧性纤维材料，耐高温材料层出不穷。不光如此，空间技术、电子技术、激光技术、光电子技术、红外技术、环境保护等都需要高品质的新型材料。现今的普通材料已经不能成为社会的主流，它们造成的“白色污染”非常严重，对可以快速降解塑料的研制不仅可以方便普通居民的生活，同时也可以避免“白色污染”对人们生活造成的不良影响。再者，电力科研人员在关于怎样尽可能减少电在运输过程中出现的能量损耗上花费了大量的功夫，因为目前用于运输电力的输电线材料在常温下的电阻率不可能为零，但是后来出现了超导材料，它可以在某个温度时出现电阻率为零的惊人性能，但是这种温度往往是自然界里不可能出现的超低温。我们就来设想，如果我们能够研制出能在常温下实现超导的材料，再将其广泛运用到实际中不就可以实现电力运输中的零损耗了？理论上是成立的，但是实际上我们现在还没能开发出这中材料，所以这还需要我们广大的科学工作者的不懈努力和不断追求。

还有一种材料在未来将起到非常重要的作用——复合材料。树脂基高强度、高模量纤维材料，金属基复合材料，陶瓷基复合材料，碳碳基复合材料，这类复合材料的性能大都强于单体材料，它们将来将会参与到各类科学研究中去。

回顾材料这几十年的飞速发展，给人类带来了许多福音，相信在未来材料定会带给我们更多的惊喜和福祉。

参考文献：

【1】 【2】 【3】 朱裕贞，顾达，黑恩成.现代基础化学.北京,化学工业出版社.2004 云南大学学报(自然科学版).2002.S1期

朱晒红，周科朝，黄伯云，黄苏萍，刘芳，薛志刚，龙志高.羟基磷灰石纳米颗粒:一种新型基因转染载体材料.生物科学杂志,2005,(05)【4】 【5】 全宏声.防弹冲击的透明装甲陶瓷.材料工程.2001,(07)杨亦权;导师:郑强,杜淼.压电陶瓷/聚合物复合材料压电阻尼性能研究.浙江大学材料学硕士论文.2002年

第四篇：国内外研究现状及发展趋势

国内外研究现状及发展趋势

世界银行2000年研究报告《中国：服务业发展和中国经济竞争力》的研究结果表明，在中国有4个服务性行业对于提高生产力和推动中国经济增长具有重要意义，它们是物流服务、商业服务、电子商务和电信。其中，物流服务占1997年服务业产出的42．4％，是比重最大的一类。进入21世纪，中国要实现对WTO缔约国全面开放服务业的承诺，物流服务作为在服务业中所占比例较大的服务门类，肯定会首先遭遇国际物流业的竞争。

物流的配送方式从手工下单、手工核查的方式慢慢转变成现今的物流平台电子信息化管理方式，从而节省了大量的人力，使得配送流程管理自动化、一体化。

当今出现一种智能运输系统，即是物流系统的一种，也是我国未来大力研究的方向。它是指采用信息处理、通信、控制、电子等先进技术，使人、车、路更加协调地结合在一起，减少交通事故、阻塞和污染，从而提高交通运输效率及生产率的综合系统。我国是从70年代开始注意电子信息技术在公路交通领域的研究及应用工作的，相应建立了电子信息技术、科技情报信息、交通工程、自动控制等方面的研究机构。迄今为止以取得了以道路桥梁自动化检测、道路桥梁数据库、高速公路通信监控系统、高速公路收费系统、交通与气象数据采

集自动化系统等为代表的一批成果。尽管如此，由于研究的分散以及研究水平所限，形成多数研究项目是针对交通运输的某一局部问题而进得的，缺乏一个综全性的、具有战略意义的研究项目恰恰是覆盖这些领域的一项综合性技术，也就是说可以通过智能运输系统将原来这些互不相干的项目有机的联系在一起，使公路交通系统的规划、建设、管理、运营等各方面工作在更高的层次上协调发展，使公路交通发挥出更大的效益。

1.国内物流产业发展迅速。国内物流产业正处在前所未有的高速增长阶段。2008年，全国社会物流总额达89.9万亿元，比2000年增长4.2倍，年均增长23%；物流业实现增加值2万亿元，比2000年增长1.9倍，年均增长14%。2008年，物流业增加值占全部服务业增加值的比重为16.5%，占GDP的比重为6.6%。预计“十一五”期间，我国物流产业年均增速保持在15%以上，远远高于美国的10%和加拿大、西欧的9%。

2.物流专业化水平与服务效率不断提高。社会物流总费用与GDP的比例体现了一个国家物流产业专业化水平和服务效率。我国社会物流总费用与GDP的比例在近年来呈现不断下降趋势，“十五”期间，社会物流总费用占GDP的比例，由2000年的19.4%下降到2006年的18.3%；2007年这一比例则下降到18.0%，标志着我国物流产业的专业化水平和服务效率不断提高。但同发达国家相比较，我国物流

产业仍然处于粗放式经营的层面，质量和效益并不理想，物流业务附加值低。一方面，发达国家通过推行现代物流精细化经营，社会物流总费用占GDP的比重已经降低到10%左右，而我国与之相比，仍然有较大的差距；另一方面，我国物流业务附加值低，物流业务增值服务太少，物流活动长期处于低水平的粗放阶段。

3.第三方物流方兴未艾。我国第三方物流开始于20世纪末，现已发展成为一个具有较高发展潜力的崭新行业。据统计，我国第三方物流企业营业额从2001年的400亿元增加到2004年的1000亿元，年均增长36%。中国仓储协会第三次物流市场调查表明：57%的生产企业和38%的商业企业正在寻找新的物流代理商，企业对第三方物流的满意度逐渐提高。预计到2010年，国内第三方物流将达到3700亿元，年均增幅25%左右；到2020年达到22900亿元，年均增幅20%左右；第三方物流占全社会物流比重，2010年将达到30%～40%，另外，在我国物流中，第三方物流所占比重明显偏低。第三方物流供应商功能单一，增值服务薄弱。据统计，目前中国企业原材料物流和成品物流中均有21%的业务由第三方完成，在商业企业物流中也占到13%。由经贸委和南开大学物流研究中心组织的调查显示中国使用第三方物流模式的企业占22.2%。这与发达国家50%以上的比重（比如美国占58%，日本占60%）相比还有较大的空间。

4.我国物流产业空间布局不均衡。我国物流产业空间发展不平

衡，东部沿海地区明显领先于中西部地区，表现为物流基础设施和规模大的物流企业多集中于东部沿海地区。据统计，我国物流基础设施54%分布在东部、30%分布在中部、16%分布在西部，呈现明显梯级递减模式。物流基础设施“鸿沟”已经成为制约中西部物流产业快速发展的瓶颈。另外，我国城市物流与农村物流发展严重失衡，农产品物流与农资物流发展滞后，城乡物流“二元鸿沟”

5.物流领域资源浪费情况严重。据统计，目前我国商品周转率只有发达国家的30%，每平方米库存的商品量只及发达国家的25%，配送差错率为发达国家的3倍。每年因包装造成的损失约150亿元左右，因装卸、运输造成的损失约500亿元，因保管不善造成的损失在30亿元左右。仓库过剩量达到40%，公路货运因缺乏合理的物流组织，空驶率多年来保持在50%左右。物流活动的诸多环节不可避免地会对环境造成危害。

第五篇：我国电网发展趋势研究

印永华：我国电网发展趋势研究

时间：2010-1-18来源：<电气时代>

文/印永华 中国电力科学研究院总工程师

我国能源发展面临两大挑战：一是我国一次能源分布和生产力发展水平不均衡，重要的电源基地与负荷中心的距离一般都在800~3000km，需要开发和应用大容量远距离输电技术；二是全球气候变化成为影响能源发展的重要因素，像以前大量开发火电等常规的能源发展模式已经无法满足要求。

第一大挑战具体表现在：我国煤炭资源80%以上分布在山西、内蒙古、陕西、新疆、宁夏等西部地区和北部地区；水能资源80%分布在西部地区，包括黄河、金沙江、澜沧江等。陆地风能资源主要分布在西北、华北北部和东北地区，其中西北地区占50%以上。太阳能的大规模开发主要分布在西部、北部地区；中部和东部地区的能源需求占75%，是负荷中心地区。

第二大挑战具体表现在：全球应对气候变化的形势十分严峻，已成为世界政治经济秩序调整的重要动因。不仅是能源问题，还关系到我国在世界上的地位；在应对气候变化问题方面，发展中国家面临的形势和压力更为严峻，在与发达国家的碳减排博弈中，发展中国家处于劣势，面临成本增加，发展步伐减缓的挑战。我国环境面临的压力较大。实施“一特四大”能源发展战略

为了迎接挑战，必须实施“一特四大”的能源发展战略。

“一特”，是规划建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的国际领先，自主创新、中国特色的统一坚强智能电网。“四大”就是优先开发大水电、优化发展大火电，合理开发大核电和加快开发大型可再生新能源发电基地。加快特高压电网建设

为了跟“一特四大”发展战略相吻合，国家电网公司提出了加快特高压和坚强智能电网建设。

1.特高压电网建设进展情况

第一，建成了目前世界上输送能力最大、代表国际输变电技术最高水平的交流特高压输变电工程。晋东南-河南南阳-湖北荆门交流特高压输电试验示范工程，已于2009年1月6日正式投入运营。

第二，特高压智能电网。四川向家坝-上海±800kV高压直流示范工程已全线开工。该工程全长2000km，额定输送功率640万kW，最大连续输送容量720万kW，比三峡直流输电工程两倍还要大，2009年12月开始做工程调试，将于2010年6月建成。

第三，特高压设备研制取得重大突破。电气工业制造行业和电网公司两家是密切配合，在特高压设备方面取得重大突破，包括世界首台1000kV，3000MVA特高压变压器；电压等级最高、容量最大的1000kV、960MVar的高压并联电抗器；特高压交流开关设备开断能力达到世界最高水平。特高压直流关键元件6in晶闸管已研制成功。

第四，特高压标准化工作居于领先水平。提出的特高压交流1100kV电压被国际电工委员会和国际大电网组织推荐为国际标准电压；国家电网公司向国际电工委员会标准化管理局提出的高压直流输电新技术委员会已经成立，已经在北京召开第一次会议。在技术上工程上领先，在标准上才有发言权。

第五，建成了世界上试验能力最强和技术水平最高的特高压实验研究体系，特高压交流、在武汉和北京昌平的建了直流实验基地；在西藏海拔4000米以上建了试验基地；可以对特高压交流、直流进行试验；最近还在规划青海到西藏的直流工程。除了高电压方面研究以外，对电网的系统研究也很重要，我国建的国家电网仿真中心进行仿真试验、计算试验等达到国际领先水平。提供建设依据，为工程设计建设，调度运行提供全方位的技术支持。

2.我国特高压电网的发展思路

在交流输电方面，我国已连接华北和华中两大网，建成华北-华中-华东特高压同步电网。但还不够，还要扩大延伸，山西要延伸到陕北，华中地区还要走到武汉、芜湖，形成华北-华中特高压核心电网。

然后是西南水电和北方煤电基地采用特高压交流和直流送至华北-华中-华东同步电网，形成连接各大电源基地和华北华中华东负荷中心的特高压大电网。

第三是大规模风电群和太阳能电站依靠大电网，与火电等合理配合，打捆外送至负荷中心地区。这也是为什么要搞大电网的原因。

第四是西北、东北和南方电网采用直流输电方案与华北-华中-华东、西北、东北及南方四个同步电网。

物联网的好处就是提高了经济效益。当然电网大了以后，另一个方面就是安全稳定性要求更高。一旦出事故，影响较大，一个事故就会影响一大片地区，因此要做好安全稳定的研究，做好三道防线，保证出现事故后，把事故隔离开在小范围里，然后逐渐恢复。我国的安全事故现在已经杜绝了全网停运的大规模事故。

现在大家很担心新能源，风能、太阳能采集之后怎么往外送？跟地面怎么配合？包括火电跟煤电怎么配合？包括电网的调控，风电、太阳能的遥控等，现在都在研究。

2009年整个西北电网已经联网。为加快特高压和坚强智能电网建设，目前在特高压交、直流电网建设方面，四川向家坝-上海特高压直流输电工程将于明年6月投运；安徽淮南-上海特高压交流输电工程准备工作已就绪；陕北-长沙、锡盟-上海、雅安-南京、蒙西-澭坊特高压直流等后续工程的前期工作已全面启动。

加快统一坚强智能电网建设

在对我国能源资源格局、负荷分布特点等开展大量研究基础上，结合世界能源发展新趋势以及我国电网发展的实际，立足于服务发电企业、服务用户、服务社会的基本理念，国家电网公司提出了建设统一坚强智能电网的发展目标。这是应对能源发展挑战的重大举措。

1．国外智能电网研究现状

目前，美国、加拿大、澳大利亚以及欧洲各国都相继开展了智能电网相关研究，而其中最具代表性的是美国与欧洲。美国电科院EPRI推动的IntelliGrid研究计划致力于开发智能电网架构。欧洲于2005年成立了欧洲智能电网论坛，2008年9月发布的《欧洲未来电网发展策略》提出了欧洲智能电网的发展重点和路线图。

在输电领域，PJM(美国典型的独立系统运行机构)负责13个州的电网调度运行和电力市场组织，主要从广域测量技术和高级调度控制中心着手开展智能输电网研究工作。

在配电和用电领域，开展了大量的智能化实践，包括智能表计、电压控制和动态储能等，提高电网与用户的互动性，以及风电等新能源的使用率。

美国科罗拉多州的一个9万人小镇波尔得(Boulder)从2008年起建设全美第一个“智能电网”城市。其主要技术路线是：构建配电网实时高速双向通信网络；建设能够远程监控、准实时数据采集和通信，以及优化性能的智能变电站；安装可编程家庭用户控制系统；支持小型风电和太阳能发电、混合电力汽车、电池储能系统等分布式发电储能技术。

2．国内智能电网研究现状

在智能电网相关的技术领域已经开展了大量的研究和实践，为智能电网的发展打下了良好基础。金融危机以后，美国把新能源开发作为应对金融危机的重要举措，提出来了智能电网。我国在2009年5月也正式提出智能电网的建设概念和目标，和国外基本上是同等发展。如特高压输电，大电网运行控制，高级调度中心，灵活交流输电技术，SG186信息系统建设，数字化变电站，城乡电网安全可靠供电，电网环保与节能等。

我国统一坚强智能电网的特点：一是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础；二是利用先进的通信、信息和控制技术；三是以信息化、自动化、互动化为特征；全面涵盖发电、输电、配电、用电环节。

3．智能电网建设分三个阶段

第一阶段：2009～2010年，为规划试点阶段。重点开展以下工作：智能电网发展规划编制，现在已经完成；正在制定技术和管理标准；开展关键技术研发和设备研制；开展各个环节的试点。

第二阶段：201l～2015年，为全面建设阶段。重点开展以下工作：加快特高压电网和城乡电网建设，为智能电网建设提供可靠基础；初步形成智能电网运行控制和互动服务体系；关键技术和设备研制实现重大突破和广泛应用。

第三阶段：2016～2020年，为引领提升阶段。重点开展以下工作：全面建成统一坚强智能电网；电网的资源配置能力、安全水平、运行效率以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高；在服务清洁能源开发和保障能源供应中发挥重要作用。

4．每个环节的具体目标

(1)发电环节

大规模可再生能源发电出力预测，发电运行控制技术研究；电网接纳大规模可再生能源能力及其对电网安全稳定影响等关键技术研究，制订并网技术标准；建立风、光、储一体化仿真分析平台。

2009～2011年：建成风电和太阳能发电研究中心，张家口现在已开始建设太阳能和风电研究中心，这是我国太阳能检测中心，检测达到标准才可以入网。在新能源发电运行控制、功率预测等方面取得突破。

2012～2015年：风电、太阳能发电等新能源信息化、数字化和自动化技术得到普遍应用。

2016～2020年：所有并网风电场实现风电功率预测；可再生能源有序并网发电，实现协调经济运行。

(2)输电环节

全面掌握特高压交、直流输电技术，加快特高压和各级电网建设；开展分析评估诊断与决策技术研究，实现输电线路状态评估的智能化；加强线路状态检修、全寿命周期管理和智能防灾技术研究应用；加强灵活交流输电技术研究。2009～2011年：加快建设交流特高压工程；建成±800和±660千伏直流输电工程；完成750 kV串补、750 kV／l 000 kV可控电抗器、短路电流限制器、新型无功补偿装置研究和工程示范。

2012～2015年：加快华北一华中一华东特高压电网建设；全面掌握和应用特高压直流输电技术；完成特高压串补和灵活交流输电装置关键技术开发和应用；实现输电线路标准化与全寿命周期管理。

2016～2020年：建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展为基础的统一坚强智能电网；电网的资源配置能力、安全水平、运行效率以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高；在服务清洁能源开发和保障能源供应中发挥重要作用。

(3)变电环节

制定智能变电站和智能装备技术标准和规范；建设广域同步信息采集系统；构建综合测控保护体系；研究各类电源规范接纳技术；开展智能设备及设备智能化改造技术研究；转变检修模式，实现资产全寿命综合优化管理。

2009～2011年：制定技术标准规范体系；初步实现信息统一采集；支持大型能源基地、可再生能源规范接入；初步形成基于风险控制检修模式；完成智能变电站建设及改造试点。

2012～2015年：跨域实时信息初步共享；各类电源的规范接入；实现智能设备对优化调度和运行管理的信息支撑；建立资产全寿命周期管理和检修工作体系；电网重要枢纽变电站智能化建设和改造。

2016～2020年：枢纽及中心变电站完成智能化建设和改造；超过50％的关键变电站实现关键设备的智能化；建立面向智能电网和智能化设备的运行管理体系；基本实现基于企业绩效管理的设备检修模式；形成基于状态的全寿命周期综合优化管理。

(4)配电环节

建成高效、灵活、合理的配电网络，具备灵活重构、潮流优化能力和可再生能源接纳能力，在发生紧急状况时支撑主网安全稳定运行；实现集中／分散储能装置及分布式电源的兼容接入与统一控制；完成实用性配电自动化系统的全面建设；全面推广智能配电网示范工程应用成果，配电网主要技术装备达到国际领先水平。

2009～2011年：研究智能配电网的总体框架和技术发展规划；开展重点科研项目攻关和试点工程建设；建立智能配电网仿真实验平台；智能配电网示范工程建设。

2012～2015年：完善智能配电网技术架构体系；继续优化完善配电网架；在全面总结试点经验的基础上，研究建立智能配电系统的成熟度评估模型和实验平台。

2016～2020年：在重点城市建成具有自愈、灵活、可调能力的智能配电网。

(5)用电环节

全面开展智能用户管理与服务；推广应用智能电表；实现电网与用户的双向互动，提升用户服务质量，满足用户多元化需求；通过智能电网建设推动智能楼宇、智能家电、智能交通等领域技术创新；改变终端用户用能模式，提高用户用电效率。

2009～2011年：完成双向互动关键技术研究；开发智能电表等计量装置；智能电表覆盖率达30％，用户超过5000万户；电能占终端能源消费比重提高到约2l％。

2012～2015年：智能用户管理与服务体系基本建成；全面建成用电信息采集系统；智能电表覆盖率超过80％，用户超过1．4亿户；电能占终端能源消费比重提高到约23％。

2016～2020年：全面建成智能用户管理与服务体系；双向互动服务全面应用；全面建成并完善用户用电信息采集系统；智能电表覆盖率达100％；电能占终端能源消费比重提高到约26％。

(6)信息平台环节

信息是非常重要的基础手段，要建立坚强智能电网信息体系架构，实现信息高度共享，为发电到用户的各个应用环节提供安全的信息化平台支撑；满足系统协调优化控制、电网企业与用户问灵活互动的要求；充分利用智能电网多元、海量信息的潜在价值，增强智能分析和科学决策能力；全面建成国家电网资源计划系统，实现信息化与电网的高度融合。2009～2011年：初步建立智能电网信息和通信体系架构和统一信息模型；开展下一代电力光传输网络、支撑配用电及分布式能源的负荷通信网络研究与试点；完成“SGl86工程”。

2012～2015年：完善智能电网信息通信架构体系建设和一体化统一信息模型；基本建成国家电网资源计划系统(SG-ERP)；全面建成坚强智能电网骨干通信网；基本建成适应于配电、用电及分布式能源接入的负荷通信网络。

2016～2020年：结合信息与通信技术的发展，优化信息与通信应用的融合、统一和集成；实现智能决策，支撑智能电网各环节建设；信息平台整体达到国际领先水平。

结束语

加快推进“一特四大”能源发展战略，满足社会经济发展要求。

加强清洁能源相关技术研发，促进清洁能源在发电能源中比重的提高，积极应对减排压力。

以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，加快智能电网建设，推进大规模清洁能源开发和并网技术研究，提高电网对能源资源的优化配置能力。