复合材料的最新应用与研发动态2011

第一篇：复合材料的最新应用与研发动态2011

复合材料的最新应用与研发动态

时间:2011-11-6

点击率:178 编者按：中国工程院院士杜善义关于“复合材料的最新应用与研发动态”的报告，不仅全面介绍了复合材料研究和应用的最新动态，而且从国家未来发展的视角提出了推进复合材料研发、制备与应用的建议，是一篇难得的美文。感谢杜院士提供文本在《力学园地》发表，以飨读者。杜善义院士的简介附于文后。

杜善义院士

复合材料的最新应用与研发

动态

哈尔滨工业大学 杜善义 引言

材料作为工业基础，是工业革命的推动力，而具有优异性能与功能的新材料本身就是一种高新技术，是现代高新技术发展的物质基础和先导技术。新材料是国家新兴战略性产业之一。作为现代工业和装备的共性关键技术，决定着一个国家的装备发展水平，可以说：“一代材料、一代装备、一代产业”。随着现代科技的发展，新材料的发展日益向着结构功能一体化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备与使用的绿色化、材料全寿命的低成本化、材料的复合化方向发展，特别是材料的复合化已经成为21世纪新材料技术发展最为重要的方向之一。

复合材料是由两种或两种以上材料复合而成的，组分材料间具有明显界面，能够充分发挥组分材料的各自优势，并能获得各组分材料所不具备的性能。它是二十世纪最重要的人工材料之一，成为继金属、陶瓷、高分子材料之后的第四类材料。从“二战”玻璃纤维增强复合材料应用开始，到目前以碳纤维增强复合材料为代表的各种先进复合材料，由于其优越性能和可设计性等突出优点，备受关注。复合材料的发展大都以国防、航空航天需求为牵引，通过材料研发与应用水平的提高，不断的更新换代，现已被推广到航空航天、船舰、交通、能源、建筑、桥梁以及休闲等领域。

复合材料的主要优势体现三个方面：(1)提高结构效率：复合材料具有高比强、高比模等突出优点，它的应用可显著减轻装备结构重量，从而增加有效载荷，节约能量消耗或提高效率；(2)结构/功能一体化：可实现特殊功能，提高抗极端环境能力，进一步提高结构的安全性和功能性；(3)智能化：可提高材料对服役环境的感知和适应能力，并产生革命性的效果。图1给出了军用运输机和战斗机中复合材料用量的变化情况，事实证明，目前先进复合材料的应用水平和用量成为衡量新一代装备先进性的重要标志。

图1． 复合材料在军机民机中用量的变化情况

1.复合材料的应用现状与趋势

从材料的发展历史可以看出，近几十年来复合材料受重视程度一直呈上升趋势，特别是21世纪以来尤为明显，复合材料得到了国内外的充分重视。2003年美国国防部委托国家科学院调研的“面向21世纪国防需求的材料研究”报告中指出：“到2020年，只有复合材料才有潜力获得20-25%的性能提升”，得到国际上广泛认同。胡锦涛主席在2010年院士大会的讲话中指出：“大力发展新材料和先进制造科学技术，„„积极发展先进结构材料和复合材料、功能材料等”。2011年3月，在“十二五规划”纲要中，“科技创新能力建设重点”的“技术创新工程”中重点提到了“碳纤维复合材料”。从应用态势看，有下述四个方面的显著特征。

1.1作用越来越大

先进复合材料在新型或现代装备中的战略作用越来越大，显著提升了装备性能和效能，在某些关键结构部位的作用呈现“不可替代”的趋势。

2010年4月、2011年3月X-37B的两次发射引起巨大轰动和广泛关注，有可能在“太空军事化”上产生革命性影响，其中先进复合材料功不可没。在X-37B中使用了韧化单片纤维增强抗氧化复合材料(TURFOC)作为新型高温热防护系统，其最高温度不低于1700℃，并且首次应用C/SiC复合材料作为热结构，使用碳纤维/双马来酰亚胺复合材料作为主结构。大幅提升了飞行器的气动性能、机动能力、有效载荷能力、可重复使用性能和结构可靠性。

图2． X-37中所用的耐高温TURFOC和碳纤维/双马复合材料主结构

2010年4月美国首次发射了HTV-2，在实现“全球快速到达”FALCON 新型战略威慑和战术打击武器装备的发展中迈出了最为重要的一步，HTV-2对热防护要求极其苛刻，其中C/C复合材料结构的工程化应用是其重要的物质保障。在该飞行器中使用了1650℃的C/C复合材料、2000 ℃以上超高温复合材料、多层高效隔热复合材料技术和大面积复合材料热防护结构技术。是目前世界上最大、最复杂的C/C复合材料结构，也是整体承力热防护结构的首次工程化应用，大幅度提升了美国国防和工业界C/C研制及生产水平。

2011年，航天飞机将全部退役，“Orion”飞船将成为美国载人航天的重要手段，该飞船的热防护和主结构复合材料技术取得了关键的技术突破，大幅度提高了载人飞船的可靠性和有效载荷能力。在“Orion”飞船拥有目前世界上最大的复合材料热防护结构；其主承力结构采用新型树脂基复合材料，大大减轻了结构重量，令隔热层更薄，结构效率更高。其有效载荷能搭乘6名飞行员，返回舱可重复使用10次，其返回舱结构尺寸直径达5米，成本降到1000万美元。

无人机在情报、监视、侦察等信息化作战中发挥越来越重要的作用，纵观无人机的发展，从全球鹰到全球观察者，再到西风和秃鹰，超轻超大复合材料结构技术是提高其持续能力、生存能力、可靠性和有效载荷能力革命性跃升的关键。

图3． 几种无人机复合材料用量和续航能力比较

上述几个无人机大量使用复合材料，提高了覆盖范围和生存能力；大展弦比机翼不断增大，增长了驻留时间；全复合材料无人机是主流发展方向；超大和超轻结构复合材料是其发展趋势。

1.2范围越来越广

先进复合材料在装备中的应用范围越来越广，不仅在航空航天领域进一步扩大，逐步拓展到陆地、海洋、信息等各个领域。

近年来，耐高温陶瓷基复合材料在航空发动机一些热端部件的应用取得进展，如F-35 发动机(F136)的第三级涡轮导向叶片，耐温可达1200℃，但是重量比传统材料部件明显减轻(大约只有镍合金的1/3和钛合金的1/2)，这是陶瓷基复合材料在喷气式发动机热端部件的首次工程化应用。

树脂基复合材料在航空发动机的较低温区应用效果明显，大幅减重和降低成本，如发动机风扇叶片和风扇机匣等位置，比如GE公司的F404发动机外涵机匣重量和成本均降30%，普惠公司的PW4084和PW4168发动机风扇叶片重量和成本均降30%以上。

现代信息化海战对船舰的高隐身、高机动和长寿命提出更高要求，复合材料船舰结构技术将为提升装备生存能力和寿命期可承受成本作出重要贡献。美国加利福尼亚大学教授Robert Asaro说: “同一个多世纪以前在船舶结构中用钢铁代替木材一样，这也将是一场技术革命”。比如美国朱姆沃尔特(Zumwalt)驱逐舰舰体和舱室使用碳纤维夹层复合材料，大幅提高了其隐身性能；美国新概念海军舰艇M80主要结构采用了碳纤维复合材料，时速可达92 km/h，再如世界最先进的全复合材料隐身战斗舰艇——瑞典的“维斯比”。复合材料的应用在抗腐蚀、轻量化、隐身和降低成本等方面效果明显。

复合材料的应用在陆基装备中同样取得大量应用，包括战术导弹结构、发射平台、坦克装甲以及桥梁等技术领域。比如战术导弹的弹体、发射筒就大量采用了复合材料。在21世纪，复合装甲已经成为主战坦克的主要标志，如陶瓷-金属复合材料、编织复合材料等。美国正在研究轻型复合材料便携桥，20-40米，可承受100吨重量，在快速保障，提高生存能力、机动能力、作战能力等方面发挥了重要作用。

透波和隐身技术是电子信息战的重要技术领域。隐身材料的发展和应用已成为决定隐身技术发展的关键因素，既能隐身又能承载的多功能复合材料是一个重点研究领域。美国的空对地stanf-off远射导弹(JASSM)开始应用，它主要配备给B-52，它的隐身功能的弹身难于被敌发现。JASSM由美国洛马公司开发，进行了纤维创新应用、复合材料弹体由编织复合材料构成，利用RTM工艺制备。美国B-2隐身轰炸机和F/A-22隐身多用途战斗机均在不同部位大量使用了结构型吸波材料，隐身复合材料成为先进隐身飞机、舰船、导弹及其它隐身武器的首选技术之一，大幅提高了生存能力和精确打击能力。

1.3用量越来越大

先进复合材料在装备中从非承力、次承力结构向主承力结构和全复合材料结构方向发展迅速，其用量越来越大，得益于TANGO ACT CAI等计划，与原材料和复合材料制备工业界的关系也愈发密切

图4给出了几种战斗机的复合材料用量对比图，从F16到F22，从F35再到B-2，复合材料用量越来越大，F-35主要用在了机翼、机身、垂尾、平尾、进气道等位置，而B-2采用翼身融合，广泛应用了层压板、蜂窝夹层结构、混杂，用量达到了50%。

图4． 几种战斗机复合材料用量对比

欧洲A400M军用运输机在制造过程中广泛使用了复合材料(英国GKN宇航公司负责为A400M制造复杂的炭合成翼梁)，其有效载荷大大超过现有的美制C－160和C－130大型运输机。该机拥有高悬浮起落装置，可以在短距离内完成起飞和降落；在执行空投和战术飞行过程中，该机拥有很好的低速运行稳定性；该机还具备远距离高速巡航的能力，可以执行长距离机动运输任务。欧洲A400M运输机可以进行空中加油，完成长距续航；同时在两小时内，该机可改装作为空中加油机使用。其复合材料用量达35-40%，其碳纤维复合材料机翼占翼结构重量的85%，减重20-25%，开创了大型复合材料运输机机翼的先例

美国空军实验室和洛马公司的先进复合材料运输机(ACCA，现称X-55A)计划，主要验证快速设计与低成本制造大型结构件的可行性。ACCA(X-55)减少零部件(从3000到300)和紧固件(从40000到4000)，机身全长19.8米全为碳纤维蒙皮和夹层结构，采用非热压罐成型(2010年1月完成了全尺寸的技术验证机)。

1.4需求越来越强烈

随着装备向小型化、高性能化、高可靠性发展，其服役环境越来越恶劣、要求越来越苛刻，许多新技术和创新思想受限于材料技术,军用复合材料成为大幅度提高性能、拓展服役条件最为重要的技术途径，需求越来越强烈。

美国的SHARP、德国的SHEFEX、意大利的USV等一系列计划都将UHTCC(陶瓷基复合材料)作为重点发展材料，未来滑翔式机动战略弹头、天对地精确打击再入飞行器以及演示验证飞行器上都有巨大应用潜力。2000℃以上长时间非烧蚀的特性要求，使得在全世界范围内开始重视发展UHTCC。

长时间超高温结构完整性要求是高超声速飞行器关键部位热防护系统设计首先必须解决的技术瓶颈问题，陶瓷基复合材料体系是最有望成为解决此问题的有效技术途径。美国军方认为超高温陶瓷技术的突破，给飞行器设计带来的革命性的变化，目前UHTC材料作为锐型前缘不影响气动性能的使用温度可达到2830℃，可重复使用温度超过2300 ℃。

图5． 超高温区材料的发展趋势

美国DARPA的“综合传感器即是结构”(ISIS：Integrated Sensor is Structure，ISIS)是高分辨率持久信息、监视和侦查能力的创新概念，是一个续航性能极高的战场监视平台，目前来看其艇身材料需求与现状相差较大，大型轻质和多功能复合材料结构是其关键技术瓶颈之一。

2.复合材料技术发展动态

复合材料的原材料、制造和工艺设计与新型复合材料得到了足够的重视和发展。

随着复合材料在新一代装备中应用需求不断增加，主导复合材料性能的增强体向高性能、低成本方向跨越性发展。以最具有代表性的增强体碳纤维为例来看，未来几年碳纤维市场需求持续增长，2010年，碳纤维在工业领域的需求占到50%，宇航领域占25%，其它领域占25%。而且继T800、T1000之后，Zylon、HS、M65J、M5等PAN基高强、高模碳纤维以及无机(陶瓷)、有机(PBO、芳纶等)纤维也得到了充分的重视和发展。不仅如此，研究也表明纤维缺陷尺度和石墨片层的有序度是决定纤维性能的两大要素，提高小丝束性能，研发性价比更高的大丝束碳纤维是今后的一个发展方向。而基体材料则强调强韧性、功能性和工艺性的协调发展方向。

图6． 碳纤维的需求趋势

随着装备需求的不断扩大，对于树脂基复合材料提出了更多、更高的发展需求，一些双马(BMI)和聚酰亚胺(PI)类树脂韧性、耐温性不断提高，工艺和成本不断降低。B-2轰炸机尾部使用了新型耐高温聚酰亚胺树脂AFR-PE-4，提高耐温能力和抗声振能力，降低维修成本和时间。

复合材料制造工艺非常重要，占复合材料成本比例很大，且对其性能影响很大。自动化、新工艺以及无损检测技术是先进复合材料制备的重点发展方向，以自动铺带技术(ATL)和自动铺丝技术(AFP)为代表的自动化制造装备在大型主承力结欧洲A400M飞机就采用了以铺带技术为主的自动铺放技术。

图7． A400M 大型军用运输机翼梁

以非热压釜工艺和液体成型为代表的低成本工艺技术也发挥越来越重要的作用，并有望成为降低复合材料成本的关键技术。利用新工艺使装备的零件数减少一个数量级，更易制造复杂构型结构。比如美国陆军CH-47运输直升机，利用新工艺后，其发动机吊架结构元件总数从277减少到72，这些元件使用的紧固件也从2526减少到845。仅上甲板的元件数就从100个下降到5个。

复合材料的设计水平在一定意义上决定其应用水平，应充分发挥复合材料的优越性能，科学设计，减轻重量，提高可靠性，降低成本，不能简单用“好材料”，而是要“用好”材料。

复合材料作为一种新材料，随着材料科学、技术和应用水平的不断提高，新型复合材料，如纳米复合材料，智能复合材料以及仿生复合材料不断出现，这也是其技术发展的一大趋势。

3.我国未来发展的几点思考

对于我国而言，复合材料的用量和水平将是制约我国攻防对抗体系的综合能力的主导因素之一，鉴于我们目前的发展现状，应考虑在以下几个进行加强和深化。

(1)、高性能增强体的研发，特别是高性能碳纤维的研发非常重要，应进一步加强T300级碳纤维性能稳定性和工程化研究和开发；加强T800、T1000级等中高端国产碳纤维的预先研究，重要装备的发展应立足于国产碳纤维。

(2)、从长远发展来看，应在国家层面上继续推动新装备、新工艺发展的重大研究计划，提高我国复合材料的制备能力。国外复合材料在F-

22、F-35和B-2等装备上的成功应用，主要依赖于其先进的复合材料工艺和生产装备；虽然Boeing、AirBus都在中国建厂合作生产部件，但装备和工艺方面的核心技术仍受其控制，军用方面的技术更是进行了严格的技术封锁。

(3)、进一步加强设计、分析、检测和评价技术研究，提高复合材料应用技术成熟度；准确把握我国复合材料技术现状和趋势，“用好”材料，而不简单是用“好材料”。设计理念上从全寿命周期考虑性能和成本问题，发挥一体化设计优势；不能把压力完全转加给材料，需要认清材料，敢用材料，善用材料。

(4)、重视和加强新型复合材料与技术的研发进程，推动概念验证-技术突破-验证转化，与国外同步发展的有潜力的新兴技术不能输在起跑线上。进一步加大基础研究支持范围和力度，包括一些有潜力但暂时还不能产生明显军事效益的技术；建立“概念验证-技术突破-验证转化”的良好机制和加速发展策略!

杜善义院士简介：

杜善义(1938—)，辽宁省大连人。哈尔滨工业大学教授、博士生导师，力学和复合材料学家，中国复合材料学会理事长，1964年毕业于中国科学技术大学，1999年当选中国工程院院士，全国人大代表(第十届、第十一届)。

现主要兼任：总装备部科技委兼职委员，国家国防科技工业局科技委委员，国家安全重大基础研究计划专家顾问组成员，国家重点基础研究发展计划专家咨询组成员，中国商用飞机有限责任公司专家咨询组成员，国家自然基金委重大研究计划指导专家组组长等职。

解决了热防护材料与结构中的若干关键理论与技术问题，突破了材料超高温力学性能测试技术，提出“非烧蚀”防热材料概念；将细观力学推广到先进复合材料力学分析中，提出了“设计/分析/评价”一体化研究方法；发展了随机夹杂理论，在压电、铁电与功能梯度材料等的多场耦合分析和力学性能预报方面做出贡献；开展了智能复合材料与结构研究，为推动其在航空航天和基础设施等领域的应用做了大量开拓性工作；重视和善于人才培养与团队建设，20余人次获国家级人才奖励，团队获国家自然基金委创新群体、国防科技和教育部创新团队资助；在国家多项重大工程与研究计划中担任专家，在论证和实施中发挥重要作用。获国家科技进步二等和三等奖各1项、国家技术发明二等奖1项，省部级一等奖5项，并获光华科技基金一等奖、航天奖和何梁何利科学与技术进步奖。发表论文200余篇，撰写了《复合材料细观力学》、《智能材料系统及结构》等著作10部，已培养了71名博士。

第二篇：生物技术药物研发动态

生物技术药物研发动态

中国药品生物制品检定所周海钧教授在本次大会上介绍了近年来生物技术药物的最新研究进展。

周海钧教授说，全世界医药生物技术近十年来发展很快，美国在生物制药方面一直稳居榜首，其次是德国和日本。至2003年1月，美国已上市77种生物技术药物。2003年，美国食品与药品监督管理局（FDA）批准了第一个治疗牛皮癣的生物技术药物－－Amevive（alefacept）。我国生物技术药物的研究和开发起步较晚，但在国家大力扶持下，发展迅速，目前已有16种基因工程药物和两种疫苗批准上市，正在进行临床试验的品种近100种。

基因治疗是导入外源基因达到治疗效果的治疗方法。研究表明，基因治疗有可能成为治愈癌症、艾滋病、高血压、糖尿病，以及各种遗传病的最佳选择。周海钧教授介绍说，目前美国FDA已经批准600多个基因治疗方案，治疗的疾病涉及各种肿瘤、心血管疾病、代谢病、遗传病和艾滋病等。我国早在1991年就开展了B型血友病的基因治疗，至今已有多个方案进入临床研究阶段。

DNA疫苗是20世纪90年代新兴的免疫学理论和技术，1995年以来，FDA已经陆续批准艾滋病、流感、乙型肝炎病毒、单纯疱疾病毒、疟疾和肿瘤相关抗原等DNA疫苗十余种，其中疟疾DNA疫苗进展很快，已经进入Ⅲ期临床试验阶段。我国在DNA疫苗方面亦取得可喜进展，并取得了一些具有独立自主知识产权的品种。中科院

动物所研制的HCGβ亚单位肿瘤DNA疫苗，卫生部艾滋病预防与检测中心研制的重组MVA－HCV活疫苗及重组MVA和DNA联合疫苗已经进入临床试验研究阶段。

周海钧教授介绍说，反义核酸药物是20世纪80年代出现的一种以抑制基因表达为目的的基因治疗药物。它是根据碱基互补原理用人工合成或生物合成的特定互补DNA、RNA片段，在复制、转录和表达3个水平上抑制或封闭基因表达。反义核酸药物对肿瘤、遗传病、传染病的防治具有重要意义。1998年，美国第一个批准研制的vitravene反义寡核苷酸（as-ODN）投入市场，用于治疗艾滋病患者的巨细胞病毒和视网膜炎。我国863项目中也有反义核酸药物类的研究项目。军科院放射医学研究所研制的端粒酶hEST2基因为靶的反义核酸抗肿瘤药正在进行临床前研究。

在单克隆抗体研发领域，1993年美国研制的ortho OKT-3鼠单抗，首先批准上市用于急性逆转肾移植免疫排斥反应，后又扩大到肝脏、心脏的移植，现美国已经批准单抗13种。目前，美国正处于临床研究阶段的单抗近70种，其中研究人员正在就人源单抗免疫球蛋白E对血癌、银屑病、肝移植、肾移植、哮喘、鼻炎、色素层炎等多种疾病的治疗进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期临床研究。日本亦有7种人源单抗进入临床研究阶段。我国对治疗性抗体研究非常重视。目前已有流行性乙型脑炎单抗、肝癌单抗导向治疗剂131Ⅰ标记的HAb18及131Ⅰ标记的酶解片段F（ab'）2进入临床研究阶段，并显示出良好的治疗效果。周海钧教授最后指出，发展生物技术药物，应该研究各国成功经

验，结合生物技术药物研究和开发的特点，制订相应措施和策略，创造出一条既有自主知识产权，又能较快赶超世界先进水平的中国之路。《中国医药报》2003.4.29

第三篇：复合大豆磷脂粉生产与应用

复合大豆磷脂粉生产与应用

大豆磷脂是从生产大豆油的油脚中提取出来的产物，在大豆中的含量为1.2%～3.2%.它是由甘油、脂肪酸、胆碱或胆胺所组成的酯，能溶于油脂及非极性溶剂中。大豆磷脂的组成成分复杂，主要含有卵磷脂（约含34.2%）、脑磷脂（约含19.7%）、肌醇磷脂（约含16.0%）、磷酯酸丝氨

大豆磷脂是从生产大豆油的油脚中提取出来的产物，在大豆中的含量为1.2%～3.2%.它是由甘油、脂肪酸、胆碱或胆胺所组成的酯，能溶于油脂及非极性溶剂中。大豆磷脂的组成成分复杂，主要含有卵磷脂（约含34.2%）、脑磷脂（约含19.7%）、肌醇磷脂（约含16.0%）、磷酯酸丝氨酸（约含15.8%）、磷脂酸（约含3.6%）及其他磷脂（约含10.7%）.其中最主要的3种磷脂为：卵磷脂，是由甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱组成；脑磷脂，与卵磷脂的结构相似，它含的氨基醇是乙醇胺而不是胆碱；肌醇磷脂，是由甘油、脂肪酸、磷酸和肌醇构成。大豆磷脂在畜禽体内脂肪代谢、肌肉生长、神经系统发育和体内抗氧化损伤等方面发挥很重要的作用。近年来，大豆磷脂作为饲料添加剂代替部分脂肪已初步应用于饲料工业。

1大豆磷脂的理化性质

纯净的大豆磷脂在高温下是一种白色固体物质，由于精制处理和空气接触等原因而变成淡黄色或棕色。大豆磷脂溶于油脂、脂肪酸和苯、乙醚等有机溶剂，部分溶于乙醇，极难溶于丙酮和乙酸甲酯，不溶于水。磷脂具有亲水胶体的性质，遇水时能吸水膨胀，从而使其在油脂中溶解度大大降低，从油中析出。在磷脂分子中，有磷酸根和氨基醇亲水基团及碳氢键疏水基团，故磷脂能起表面活性剂作用，能使水、油两个不相溶的相形成稳定的乳胶体，这是因为磷脂在水、油两相之间形成一个界面层而降低油与水之间的表面张力，成为很好的乳化剂和分散剂。磷脂在空气中或阳光中不稳定，易氧化酸败而变黑，但在油脂中却比较稳定。磷脂的耐热性能较好，但温度超过150℃会逐渐分解。磷脂在酸碱条件下易水解，其产物为脂肪酸、甘油、磷酸、氨基醇及肌醇等。

2大豆磷脂的种类

根据大豆磷脂加工工艺的不同，可将其分为以下几个类型：

2.1天然粗制磷脂

由大豆精炼油的副产品（油脚）真空脱水而制得，亦称为浓缩大豆磷脂。产品的丙酮不溶物（磷脂和糖脂）含量为60%～64%,大豆油含量为36%～40%.2.2改性大豆磷脂

由浓缩大豆磷脂经化学改性而制成，具有较好的亲水性和水包油（O/W）乳化功能。改性方法主要有3种：物理法、化学法和酶法。其丙酮不溶物含量与天然粗磷脂含量相同，但其乳化性和亲水性能较浓缩大豆磷脂有显着提高，因此在饲料添加性能、液体饲料制备和能量的消化吸收方面有更大的优势，在饲料中应用广泛。

2.3粉末大豆磷脂

浓缩大豆磷脂经丙酮脱除油脂后的高纯度磷脂产品，也称脱油磷脂粉。色泽为米黄色或浅棕黄色，呈粉粒状，丙酮不溶物含量为95%～98%.2.4精制大豆磷脂

经丙酮沉淀制得的粉末大豆磷脂可经乙醇油提进行纯化，乙醇处理后分为醇溶部分和醇不溶部分。醇溶部分磷脂酷胆碱含量高，增强了其亲水性，是O/W型乳化剂；醇不溶部分分为磷脂酸乙醇胺和磷脂酷肌醇，是W/O型乳化剂。

2.5磷脂油

植物油和脂肪酸稀释的磷脂产品，粘度低，易于泵送或喷涂。磷脂含量一般为30%～52%.2.6粉状大豆磷脂

液态磷脂加载体而形成的固体粉状产品。磷脂含量为10%～50%.2.7漂白大豆磷脂

粗磷脂经过过氧化氢漂白后进一步脱水所得的产品，含水量小于1%.3大豆磷脂的生理营养作用

大豆磷脂产品的主要成分有油脂、磷脂、胆碱、不饱和脂肪酸和维生素E等。磷脂是生物膜的重要组成部分，是动物脑、神经组织、骨髓和内脏中不可缺少的组成部分，对幼龄动物的生长发育非常重要。大部分磷脂以脂蛋白复合体的形式存在于细胞壁基质、细胞膜、髓鞘、线粒体和微粒体中，其作用是使非极性物质具有很高的通透性。磷脂还参与脂类的代谢，促进饲料中脂类的消化。吸收、转运和合成，防止脂肪肝的产生。磷脂不仅参与脂肪酸的代谢，而且改善维生素 A的吸收。磷脂还参与钠离子与钾离子的活动，激活一些神经组织。磷脂与不饱和脂肪酸中的必需脂肪酸作为组织细胞不可缺少的成分，还可增强组织器官功能，提高动物机体免疫系统活力，增强抗应激能力和抗病力。胆碱可节约动物体内部分蛋氨酸。油脂中的亚油酸、亚麻酸是动物体不能合成的，是细胞结构和机体代谢不可缺少的，必须从饲料中摄取。维生素E具有抗氧化作用，保护饲料中的其他维生素和不饱和脂肪酸。

4大豆磷脂在动物生产中的应用

4.1预防脂肪肝

鱼类营养性脂肪肝严重影响鱼的生长、肉质和抗病力；鸡的脂肪肝可导致产蛋率下降、死亡率升

高。脂肪肝综合症的生理原因主要是缺少磷脂，因为磷脂对脂肪代谢是非常重要的。磷脂分子具有乳化特性，所含的不饱和脂肪酸能酯化胆固醇，在血液中调节脂肪、胆固醇的运输和沉积。动物在肝中合成磷脂，并可通过形成脂蛋白不断把这些脂肪转运到肝外。脂蛋白是磷脂、胆固醇、甘油三酯和阿扑蛋白的复合物，如无足够的磷脂，脂蛋白便不能形成，肝内则会充盈脂肪。由于肝壁薄组织被脂肪浸润，其他重要的化学过程和合成就不能顺利进行，这样机体的其他有关功能将受到影响。因此，在饲料中补充一定量的磷脂，使脂蛋白的合成顺利进行，肝内的脂肪便可输运出，预防脂肪肝的发生。曹俊明等（1997）对草鱼的研究表明，当饲料中添加一定量的大豆磷脂时，草鱼肝脏脂肪脂质含量大幅度降低。

4.2改善动物的体脂构成

在饲料中添加适量的大豆磷脂可提高屠宰率、降低腹脂和改善肉质。由于大豆磷脂产品含有一定量的不饱和脂肪酸，如二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）,动物采食含大豆磷脂的饲料，其体脂中这些不饱和脂肪酸的含量会相应提高，从而达到改善体脂的目的。邵邻相等（1996）在高脂日粮中添加大豆磷脂饲喂大鼠，结果大鼠血清中胆固醇、甘油三酯及极低密度脂蛋白含量明显降低，这说明大豆磷脂有降低血脂的作用。曹俊明等（1997）的试验表明，用含5%磷脂的饲料饲喂草鱼，52d后肝、胰脏的脂肪酸组成发生了变化，EPA和DHA含量显着升高，说明大豆磷脂可改善草鱼体脂构成。王若军等（1997）的试验表明，大豆磷脂可完全替代肉鸡日粮中的豆油，可提高屠宰率，降低腹脂和改善肉质。

4.3提高生长效率和饲料转化率

4.3.1猪

国内外的研究表明，在仔猪断奶后14d内由于胆汁分泌不足，仔猪对脂肪的乳化能力较弱。在仔猪饲料中添加磷脂可提高日粮粗蛋白质和能量的消化率，减少因消化不良导致的腹泻，促进代谢，改善增重和饲料转化率。Gunther（1994）研究表明，在断奶仔猪日粮中添加0.2%脱油大豆磷脂，仔猪的日增重比对照组提高9.5%,料重比降低7.5%;添加0.6%日增重提高17.1%,料重比降低12%.甘溢凌（2000）进行的大豆磷脂对断奶仔猪的试验表明，添加大豆磷脂组仔猪日增重提高6.8%,节约饲料约5.4%.在生长猪日粮中添加大豆磷脂也有同样的效果。李立（1999）的试验表明，生长猪日粮中添加5%大豆磷脂，日增重可提高7%.4.3.2牛

有研究证实，添加磷脂可显着改善小牛对人造奶中非乳脂的消化率。在小牛饲料中添加大豆磷脂40～50g/d,5个月中试验组平均日增重为870～880g,比对照组提高53%～64%.同时在饲料中添加磷脂和脂肪，可解决给小牛喂酪蛋白、乳糖、矿物质和维生素的合成日粮时出现的代谢紊乱和生长迟缓问题。

4.3.3家禽

有研究报道，在肉仔鸡料中添加磷脂可改善仔鸡的生长状况，并可增加肝中维生素A的贮存，促进骨的生长。耿庆辉（1996）的试验表明，在肉鸡日粮中添加2%改性磷脂，可提高增重7%～10%,饲料报酬提高5%～8%;给产蛋鸡饲喂含1.5%大豆磷脂的饲料，产蛋率提高9.9呢，饲料报酬提高9.2%.常开成（1998）用浓缩大豆磷 脂全部替代蛋鸡日粮中3%的油脂，添加磷脂组蛋鸡多产蛋7.l%,蛋白质消耗减少7.2%.4.3.4水产动物

鱼类在孵化后的快速生长中，需要丰富的磷脂来构成细胞的成分，当磷脂的生物合成不能充分满足仔鱼的需求时，需要在饲料中添加磷脂。另外，饲料中的磷脂还能促进甲壳动物对胆固醇的利用，提高甲壳动物的生长和成活率。虾在不同生长时期对磷脂的需要量不同，幼虾因不能合成足够的磷脂供生长和代谢的需要，因而幼虾对磷脂的需要量高。Abramo等（1981）的研究证明，龙虾需要卵磷脂以确保它在脱壳期间的生存。日本科学家指出，日粮中含0.5%～l%的磷脂对幼虾的生长和成活是必需的。薛永瑞等（1989）的试验表明，在鲤鱼饲料中添加2%的改性大豆磷脂，比对照组增产30.7%,饲料系数降低0.21,饲料成本降低了9.63%.Poston（1990）在饲料中添加4%或8%的大豆磷脂，明显降低了大西洋鲑的饵料系数。Kanagana等（1985）报道，在虾料中添加1%大豆磷脂可提高虾的生长速度和成活率。

5影响大豆磷脂应用的因素

随着畜牧业和饲料工业的飞速发展，饲料在市场上的竞争日趋激烈。大豆磷脂产品作为一种替代植物油，降低饲料成本的能量原料，被越来越多的厂家、养殖业户所重视和使用。但是，由于这种产品在国内处于刚刚开发阶段，技术尚不十分成熟，产品质量良莠不一，国内饲料行业又没有制定相应的质量标准，再加上有的使用单位对其性能与质量不清楚，所以该产品也给一些饲料加工企业及养殖户带来了很大的损失。近年来，东北地区的很多饲料加工企业应用磷脂后的质量事故；如饲料发霉、变质、肉鸡发生脑组织软化、白肌病、免疫力下降、腹泻、采食量下降，甚至拒食等。很多事故是由磷脂导致的或与磷脂有直接关系。

其次，由于粉末磷脂加工成本及使用成本较高，饲料工业中使用的基本上是粗制大豆磷脂，常温下为半固态，粘度非常大，用于饲料添加不能混合均匀，即便是高温流动状态下加入也难于混合。为解决磷脂在饲料中的混合问题，复合磷脂粉（粉状大豆磷脂）在近些年得到了很好的发展。

6复合磷脂粉的生产

复合磷脂粉的生产工艺很简单，就是将玉米膨化后与磷脂油混合即可。

目前，东北地区有众多厂家生产复合磷脂粉，我公司的膨化机用户也有很多从事该产品的生产。需要注意的是，复合磷脂粉中的膨化玉米比普通膨化饲料玉米膨化度高，要求较高的吸附性能，以生产出含脂肪及磷脂较高的产品。我们的用户一般采用45～50%的膨化玉米粉吸附50～55%的磷脂油，终产品为浅黄色至棕黄色粉状，具有大豆磷脂及膨化玉米固有香味，含磷脂、豆油、蛋白质、碳水化合物、胆碱（0.8%-1.1%）、必需脂肪酸（16-20%）VE等，主成分：粗脂肪≥50%、粗蛋白4-7%、磷脂≥30%、水分≤6%、酸 价≤20%、粒度（目）20-30、能量（大卡/千克）≥6000.7复合大豆磷脂粉的应用

复合大豆磷脂粉可提高饲料的能量和营养价值；提高饲料转化率，降低饲料系数；改善饲料的适口性，具有诱食作用；提高制粒的物理质量和产量，减少饲料在挤压成形时的粉料损失和能量消耗；防止粉尘飞扬和饲料自动分级；减少水产饲料中水溶性营养素的溶失；改善水产饲料在水中的漂离和沉降；减少饲料浪费和水质污染；促进脂质消化吸收，预防脂肪肝；促进幼龄动物生长发育，提高成活率；提高动物生长速度和生产性能；提高动物繁殖能力，增强动物机体抗病能力；便于饲料加工，可替代部分油脂和合成氯化胆碱。

7.1 肉禽用

改善适口性，缓解应激，缩短出栏时间。

提高免疫系统，增强抗病力，有效预防脂肪肝、腹水综合症及猝死症。提高屠宰率，降低腹脂，改善肉质风味，有效增加肝重。全增重率提高5%,成活率提高1.5%,料肉比降低2%,代谢能≥5.69MCal/kg直接添加 ,前期1.5～3%,中期2.5～4%,后期3.5～5%.7.2 蛋禽用

提高蛋壳质量，减少破蛋、白班蛋及肉班蛋，改善蛋黄质量，增大蛋卵个头。提高受精率、孵化率。增强免疫系统活力，缓解应激。

产蛋率提高越5%,枚蛋增重2.5克左右。产蛋高峰期延长半月之久。直接添加，蛋禽2～5%.7.3乳猪、仔猪、育肥猪用

有效降低粉料的粉尘量。

改善适口性，促进生长，提高成活率，缩短出栏时间，缓解应激。增强抗病力和仔猪的御寒能力。成猪皮薄细腻，皮毛光亮，瘦肉率提高。提高增重：仔猪5%,生成猪3%,降低料肉比，仔猪：2%,生长猪：1%左右。消化能5.19MCal/kg.7.4水产用（鲤、鲫、鳗、虹鳟、鲑鱼、罗非鱼及虾、蟹、甲鱼等）

提高饲料颗粒质量，减少水溶性维生素在水中的散失，具有诱食作用改善适口性。提高成活率，特别是甲壳类在幼苗和脱壳期的成活率。增强免疫系统活力，缓解应激；有效预防脂肪肝，肾脏和肠内出血、贫血等疾病，磁降低体侧弯及大腹腔发生率，保持自然条形。提高越冬和运输成活率。

有利色素沉积，保持天然体色，并提高机体组织磷脂含量，改善肉质风味鲤鱼增重越15%,成活率提高2%,饲料系数降低15%.消化能直接添加，3～5%.

第四篇：化学自制教具的研发与应用

化学自制教具的研发与应用

化学新课程中的实验与传统课程中的实验相比，在内容的选择、设计和呈现方式上，都发生了很大的变化，表现出了生活化、趣味化、探究化的新特点，这给化学教师的实验教学研究提出了更高的要求。然而在现今中学理科实验配备中，能适应新课程实验改革的教学用具并不多。因此，贯彻执行与新课程相适应的实验教学理念，钻研教材教法、研制实用教具成为一种教学需要。

一、化学自制教具的涵义及其在教学中的作用

1、自制教具的涵义

教具是指在教学过程中使用的具有教学特点、体现教育思想、教育目标和教学方法的实物、模型等辅助课堂教学的直观教学用具。自制教具，顾名思义，则是指利用身边的废旧材料、易得物品，采用简单可行的方法，自己设计、制作的教具。它是教师在把握了深入理解教材，充分了解学生，精心设计教学过程这三者联系后的产物，是满足教学需要的工具，是教学效果的有效支撑和补充。这里需要指出的是化学自制教具的范围非常宽泛，它可以是传统的粉笔、黑板擦等，也可以是先进的传感器等电教设备。

2、自制教具在教学中的作用

（1）自制教具，展示了教师的教学独创性

自制教具是教师根据教学经验对课堂教学行为进行创新的一项活动。它针对教学中的重点、难点和急需解决的问题而设计制作，融教师的教法和学生的学法于一体。这种设计制作改变了以往平铺直叙的课堂教学模式，极大地补充了教材资源、优化了教学结构，教师教得轻松而愉快，学生学得扎实而透彻。这都充分地展示出了教师的教学独创性。

（2）自制教具，激发了学生的学习积极性

新课程标准特别关注学生的兴趣与好奇心。特别关注学生的求知欲望。而自制教具贴近生活，有较强的针对性与趣味性，用它来呈现科学现象，探索科学规律，学生感到亲切，感到好奇，感到兴奋。因此在教学中，利用自制教具适时适度地进行演示，有意识的创设出好奇情景，可以最大限度地激发学生的求知欲望，从而提高他们的学习主动性。其作用是一般的现成教具所无法比拟的。

（3）自制教具，提升了化学教与学的广度和深度 对同一教材的同一内容，不同的教师可能在教学中有不同的处理。而即使是同一教师教同一内容，面对的教学对象不同，需要采取的教法也可能不同。因此，在研究不同教学方法的同时，就伴随着研制适应教学要求的不同的教具。而不同教具的研制成功，也就带来了不同教法的成熟。进而言之，新教具的成功和新教法的成熟，又提升了化学教与学的广度和深度。

二、基于需要的化学自制教具研发源泉

1、研发源于学生观察的需要

演示实验最主要的教学任务是将实验现象的变化展现在学生的眼前，并引导学生观察、思考，从而解决问题，这是一种最有效、最直观的教学手段。然而在目前以45～50人为主的班级组织中，教师在讲台上演示的实验现象并不能让班级所有的学生都能清晰的观察到，尤其是座位较后的学生。基于这种需要，就应自制教具，以放大实验情景。

教具1：多功能实验仪器篮

【制作背景】

传统的实验仪器篮功能单一，只用来盛放上课演示实验用的仪器药品等（如图1a），对于一些不能拿在手中边做边讲的演示实验，如反应非常剧烈的实验或成套的物质制备实验，其只能放在讲台上演示，这就局限了学生的观察视野（如图1b，坐在第二排的同学就已经看不清讲台上的演示实验了）。因此想到我们每次实验必带的实验提篮，可在（如图1a）基础上进行改造（如图1c），以充分挖掘它的另一功能——增大演示实验的可视性。

图1a

图1b

图1c

图1d 【使用方法】

如图1d，拿出实验用品后，将其倒置在讲台上，便可在上面进行演示实验，即使最后排的学生，也能清晰地观察到实验的现象。【教具特点】

本教具在不增加其它辅助用具的前提下，充分开发出了演示实验提篮的双重功能，既可盛放演示实验所需用品，又可增大演示实验的可见度和直观性。

2、研发源于教学设计的需要

设计并使用自制教具是为了辅助教学。教师在对教材中的工业流程图、化学发展的历史等进行教学设计时，若能适应教学需要自制出教材中所没有的形象教具，则将有助于学生的观察、理解和记忆，并为他们尽快地掌握知识而创造条件。

教具2：硫酸的制备流程示教板

【制作材料】

大瓶空饮料瓶（2.5 L）3个、软塑料管、泡沫塑料 【制作方法】

利用3个大瓶空饮料瓶（如图2a），依次制作好硫酸制备流程中的三个重要装置模型：沸腾炉、接触室、吸收塔（如图2b）。

图2a

图2b 【教具特点】

本自制教具的使用，给了学生感性的、形象而具体的知识，增强了教学效果。同样，利用此想法，还可制作出工业制备硝酸的流程示教板、炼铁高炉模型等。

3、研发源于学生理解的需要

在化学教学中，常有这样的教学需求：宏观知识缩微描述，微观知识放大描述，抽象概念形象描述。但每遇此类教学需要，却常感无现成教具之苦。教师教得困难，学生学得吃力。而自制教具具有很强的针对性和灵活性，它应教学中遇到的学生知识理解上的难点而设计。如在讲解盐的双水解原理时，教材无现成实验辅助说明，学生理解起来有如空中楼阁。而自制的简易泡沫灭火器，有效地减轻了学生学习该抽象原理时的困难，并为他们尽快地掌握概念和规律创造了条件。

教具3：自制泡沫灭火器

【制作材料】

矿泉水瓶（550 mL）1瓶、棒棒冰1个 【制作方法】

（1）去除棒棒冰内部的棒冰，配制饱和的Al2(SO4)3溶液（如图3a）。（2）在空矿泉水瓶的上部用针扎几个小孔，并在瓶中加入适量小苏打固体；在棒棒冰里面加满饱和的Al2(SO4)3溶液（加少许洗涤剂），并将其置于装有小苏打固体的空矿泉水瓶中，拧紧瓶盖，正放于桌上（如图3b）。

（3）用手指堵牢第（2）步制好的矿泉水瓶上的小孔，并将矿泉水瓶倒置（使Al2(SO4)3与NaHCO3接触），上下振荡几次，对准酒精灯火焰，松开堵小孔的手指（如图3c），反应产生大量的白色泡沫，并很快将火焰扑灭（如图3d）。

图3a

图3b

图3c

图3d 【教具特点】

通过该教具的使用，加深了学生对Al3+与HCO3-水解相互促进而产生Al(OH)3和CO2的理解，同时还增强了课堂教学的趣味性。

4、研发源于示错教学的需要

在进行课堂演示实验时，教师通常的做法是将正确的实验操作示范给学生，但学生在进行分组实验时，操作却往往规范不起来。究其原因是学生不知道操作不规范到底会有怎么样的后果。因而，教师在进行实验操作示范教学的同时，也要适当地运用一些示错教学法。

教具4：浓硫酸稀释操作示错教学仪

【制作材料】

具支试管（25 mm×200 mm）、单孔橡皮塞、直角玻璃导管、乳胶管、医用注射器、小气球、双面胶 【制作方法】

（1）在具支试管的支管口系一小气球，在直角玻璃导管的上端用双面胶粘一张pH试纸，将吸有少量水的注射器通过乳胶管与直角玻璃导管连接起来（如图4a）。小心地往试管中缓缓注入约为试管容积1/4的浓硫酸，然后，立即将单孔橡皮塞塞到试管口上，并旋紧。

图4a

图4b

（2）轻推注射器的活塞，并将水缓缓注入到浓硫酸中。浓硫酸遇水释放出大量的热，气球快速鼓起，同时注入浓硫酸的水立即沸腾，夹带着酸液向四周飞溅，粘在导管上的pH试纸遇到溅起的酸液而出现很多红色的斑点（如图4b）。【教具特点】

学生通过气球膨胀，直观地体会到浓硫酸溶于水放出大量热的事实，同时pH试纸上的红色斑点直观地显示了酸液溅起的高度，从而使学生清晰地认识到“把水加入到浓硫酸中进行稀释是一种错误的实验操作，它极易酿成安全事故”。通过这种示错性教具的使用，学生知道了规范实验操作的重要性。

5、研发源于实验方法的需要

在实际的教学过程中，教具为教学效果的提升起到了极大的帮助。然而随着新材料和新方法的出现，原有的教具不再适应教学的需要，这时就需在原有教具的基础上，或调整、或改造、或更新、或创制新的教具。

教具5：吊针式吸气装置

【制作材料】

大瓶空饮料瓶（2.5 L）1个、乳胶管、具支试管（25 mm×200 mm）、玻璃导管、橡胶塞（单孔、双孔各1个）、止水夹 【制作方法】

（1）在饮料瓶的瓶盖上打两个孔，将带有导管的双孔橡皮塞的导管从瓶塞上穿过，在饮料瓶中装满水，拧紧瓶盖，将饮料瓶倒立在铁架台的铁圈上，另一空瓶放在其下面用于待接水，此时，上瓶中的水不能流下（如图5a）。

图5a

图5b

（2）缓缓打开止水夹，上瓶中的水受重力作用将流下进入到下面空瓶中，上瓶内形成负压，将反应产生的气体吸入具支试管中并形成连续的气泡（如图5b）。吸气的速率可由止水夹闭合的大小来控制。【教具特点】

原有教具的最大缺点是产生的气体不能很快地被试剂所吸收，而此教具通过负压 原理将气体很快地汇集起来，并通入到具支试管内的试剂中，从而使得实验效果更加的明显。此外，该教具还可用作检验可燃物（如木炭、甲烷等）在空气中燃烧后是否有CO2生成，以及火柴头中是否含有硫元素等。

6、研发源于分组实验的需要

随着课程改革的逐步深入，学生化学分组实验越来越多。对于有一定规模的学校来说，往往一次实验准备的液体药品只够几个班级使用，后续班级的实验要能顺利进行，就必需及时、快速地添加液体药品，但像H2SO4、NaOH溶液等液体药品是盛放于细口试剂瓶中，而实验时常用的细口试剂瓶的规格有60 mL、125 mL、250 mL，它们的瓶口直径均约为2 cm，瓶口太小。因此如果直接向细口试剂瓶中添加溶液，溶液就很可能洒落到试剂瓶外而造成药品的浪费。如果通过漏斗向细口试剂瓶中添加溶液，尽管可以避免溶液洒落到试剂瓶外，但由于添加液体时试剂瓶中的气体无法顺利导出，而致使液体不能快速地进入到试剂瓶中。因此，为保证实验教学的顺利进行，就需自制出适应学生分组实验要求的教具。

教具6：PVC三通管式快速加液器

【制作材料】

普通漏斗1个，PVC三通管（管口直径3.2 cm，长度7 cm）1个。【制作方法】

（1）取一PVC三通管（管口直径3.2 cm，长度7 cm），如图6a所示；将普通漏斗置于PVC三通管上，如图6b所示。

图6a

图6b

（2）将该教具置于待加溶液的细口试剂瓶上，通过漏斗添加试剂，如图5c所示。

图6c 【使用方法】

按图6c所示装置向细口试剂瓶中添加溶液。【教具特点及用途】

（1）特点：本教具将PVC三通管与普通漏斗结合在一起，既解决了添加液体时试剂瓶中的气体不能顺利导出的问题，又解决了添加液体时溶液易洒落到试剂瓶外的问题。

（2）用途：本教具既可实现细口试剂瓶中液体药品的快速添加，也可实现酒精灯中酒精的快速添加。

7、研发源于教育技术的需要

在科学技术发展的今天，自制教具应不断地突破传统的实验技术，较快地将现代科技融入其中，以提升现有教具的功能。比如在进行中和滴定实验时，传统的操作只能进行最简单的酸碱滴定，而对滴定过程中突跃现象的展现却无能为力。但若在现有教具的基础上结合传感器技术，则可非常清晰地将滴定的全过程呈现在学生的面前，从而使学生更好地理解滴定的实质。

教具7：原电池放电效果演示器

【制作材料】

电流传感器、数据采集器、电脑、塑料小盒（1个）、锌片、铜片、1.0 mol·L-1 CuSO4溶液

【制作方法】

（1）将电流传感器的两极分别与Zn、Cu相连，并将Zn、Cu置于1.0 mol·L-1 CuSO4溶液中，再将数据采集器分别与电脑和电流传感器相连（如图7a）。

图7a（2）打开朗威DIS Lab实验软件，点击“通用软件”，再进行校正工作后，点击“系统控制”的“开始”按钮。将两电极间的间距先减小后增大，系统显示出如图7b所示的图形，说明减小电极间的间距可提高原电池的放电效果。同样的方法，利用该教具还可进一步做如下实验：①探究不同电极对电流的影响；②探究不同溶液对电流的影响；③探究电极面积对电流的影响。

图7b 【教具特点】

定量研究是在定性研究基础上进行的更高层次，通过该教具的使用，学生直观地看到了影响原电池放点效果的几种因素。

8、研发源于增强兴趣的需要

利用生活中的材料自制的教具可以激发学生的学习兴趣。教师要利用学生对实验的热爱，组织好实验教学。根据教材的要求和特点，精心自制一些对学生具有吸引力的演示实验教具，努力使化学课节节有收获，节节有兴趣。如学生在学习原电池原理后，通过自制水果电池，不但更好地理解科学知识，更感受到了科学的魅力。

教具8：易拉罐（铝）—空气燃料电池

【制作材料】

铝制易拉罐、枯木炭、导线、海绵、二极管（或小功率风扇）、活性MnO2粉末、饱和食盐水（或浓NaOH溶液）、H2O2溶液 【制作方法】

（1）制作燃料电池正极：取一枯木炭（市场上有售或用火烧过的也可），在海绵上平铺一些活性MnO2粉末（如图8a），并用此海绵将枯木炭包裹好（如图8b左图）；制作燃料电池负极：取一铝制易拉罐，用剪刀去除易拉罐的罐盖（如图8b右图）。

图8a

图8b

（2）将制作好的燃料电池正极放入易拉罐中，并在其中加入半罐的饱和食盐水（为增加O2的量，可在饱和食盐水中加入少许H2O2溶液），分别用导线将两电极与二极管的正负极相连（如图8c），或分别用导线将两电极与小功率风扇的正负极相连（如图8d）。

图8c

图8d 【教具特点】

该教具制作简单，可由学生自己动手实现，大大提高了学生学习电化学知识的兴趣，并使学生感受到了化学科技的魅力。同时该教具的制作材料均来源于日常生活，极大地拉近了化学与学生的距离。

三、关于化学自制教具研发的几点思考

1、教师应多参加一些自制教具相关的活动

大力开展自制教具活动，有利于促进教师以突出教学重点、突破教学难点为目的，以原有实验不足或教学过程中出现的新问题为突破口，而更加深入地挖掘教材，并钻研实验教学的规律。因此，教研部门要广泛开展一些自制教具相关类的活动，并制定奖励政策，鼓励更多的教师参与其中。

这种活动可以以教具评展的形式进行。如国家教育部为促使自制教具活动健康发展，在各地自制教具评展活动的基础上，每隔三年举办一次全国优秀自制教具评选活动，由教育部教学仪器研究所负责，该活动每次都能得到广大教师的支持，并涌现出了一大批优秀的自制教具。依据这种全国性的活动，浙江省每次也相应的举办全省优秀自制教具评选活动。省属的县市区同样也相应的举办了地区性的优秀自制教具评选活动。通过这种自下而上的活动，每次都能涌现出很多优秀的自制教具能手，并带动了一大批青年教师的积极参与。这种活动还可以以教具自制培训的形式进行。如学校可以将教具制作纳入学校校本培训计划之内，利用网络资源，从网上收集有关教具制作的文章作为培训的内容，或结合教材内容，邀请有经验的教师示范指导，讲授教具制作的方法和手工技能。所以，不管教师以哪种形式参与了自制教具活动，其自制教具的能力一定能得到极大程度的开发，因为看看别人的构思与制作，见得多了，想得多了，视野也就自然而然的开阔了。

2、教师应多参阅一些学科相关类的期刊

教具制作活动是一种运用已有知识和技能，设计方案、选择材料、加工组装成新产品，并且加以运用，进而获取新知识的综合性探究实践活动。这需要教师具有丰富的实验知识和过硬的操作技能。因此，教师在平时应多参阅一些学科相关类的期刊杂志，如北京师大杂志《化学教育》“实验教学与教具研制”栏目，华东师大杂志《化学教学》“实验研究”栏目，陕西师大杂志《中学化学教学参考》“实验园地”栏目，南京师大杂志《化学教与学》“实验教学研究”栏目，长沙理工大学杂志《实验教学与仪器》“自制教具”栏目，教育部教学仪器研究所杂志《教学仪器与实验》“仪器自制与改进”等栏目中的大量文章均介绍了化学实验教学及教具研制方面的新鲜经验和成果。如果教师经常翻阅这些杂志，那么，一定会从杂志中寻找到新鲜的教具设计与制作的灵感。

3、教师应多关注一些身边的事物

在日常生活中，很多随手可得的东西：一个饮料瓶，一只鸡蛋，一张纸，一个气球……，都可以成为我们教具的来源。如在实验中用废针筒和废输液壶或者矿泉水瓶和气球等做成简易的气体发生装置，用输液管来代替导气管，用输液管上的开关来代替止水夹，用废输液袋来收集气体等等。所以生活中并不缺少可利用的教具，而是缺少发现教具的眼睛。只要我们平常超市购物、医院看病时善于发现，善于利用，多留个“心眼”。那么生活中很多器具和废旧材料都可用来做教具，我们可以直接来用，也可以简单组装后再用，正如坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验。

总之，要制作大量适合教学的教具，平时必须做到“四留心”：留心学生：知道学生急欲解决什么样的共性问题，对哪些问题感兴趣；留心教具：知道现有的教具有什么特点，还需要补充改进或制作什么样的教具；留心材料：知道有哪些新材料的应用，这些新材料用起来如何得心应手；留心技术和方法：知道怎样应用新的技术和方法去研制教具。

第五篇：动态电子商务应用论文

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源莲山 课

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k J.Com 7 摘 要：Internet促进了电子商务飞速发展，B2B模式的企业级电子商务要求动态电子商务的应用。动态电子商务着重程序对程序的交互作用，实现应用程序之间的集成。动态电子商务实现的关键是Web Service，它不仅已作为动态电子商务的基础，也是“电子商务随需应变”技术发展的基础。关键词：动态电子商务； Web Service； 多层结构应用程序； 应用程序集成 1 引言 电子商务（E-business）是在Internet开放的网络环境下，以在线的形式实现用户、合作伙伴、供应商以及员工进行交互的商业运营模式。今天，Internet为电子商务带来了飞速的增长，但现在的电子商务应用遇到了局限。目前，大多数商业网站都像是提供数据和逻辑的孤岛。它们不同其他的商业网站协同工作，当前在站点之间建立有用的交互是很痛苦的。通过用Web Services，使不仅两个站点，而是许多站点能够更容易地相互间协同工作[1]。2 动态电子商务 电子商务主要有两种形式：B2C和 B2B。B2B模式是企业级电子商务，电子商务更核心的是市场潜力比零售业大一个量级的企业级电子商务过程。企业级电子商务是一个将买方、卖方以及服务于他们的中间商（如金融机构）之间的信息交换和交易行为集成到一起的电子运作方式。而这种技术的使用会从根本上改变企业的计划、生产、销售和运行模式，甚至改变整个产业社会的基本生存方式。动态电子商务是着重于 B2B 的综合性和基础设施组成上的下一代电子商务，通过调节因特网标准和通用基础设施为内部和外部企业计算创造最佳效益。动态电子商务实现的关键是Web Service。Web Service就是原来的组件技术思想在Internet时代中的进一步发展，它集成了CORBA、COM/DCOM等各种组件模型技术，是原有各种组件技术的继承和发展。它不仅已作为动态电子商务的基础，也是“电子商务随需应变”技术发展的基础。3 Web Service框架 Web service是描述一些操作的接口，利用标准化的 XML 和SOAp消息传递机制可以通过网络访问这些操作[2]，如图1所示 Web Service与服务请求者通过SOAp交互。XML(可扩展标记语言)具有跨平台的特性，它作为数据交换和网络计算的基础，将无可非议的成为网络的通用语言，尤其是在电子商务的应用上的出色表现。图1 Web Service与服务请求者交互 Web Service 体系结构基于XML，SOAp，WSDL和 UDDI，图 2 展示了一个概念性 Web 服务协议，上面的几层建立在下面几层提供的功能之上[3,4]。Web service体系结构基于三种角色（服务提供者、服务代理者和服务请求者）之间的交互，如图3。交互涉及发布、查找和绑定操作。图2 Web service 层次结构 图3 三种角色之间的交互 SOAp是一种基于XML的不依赖传输协议的表示层协议，用来在应用程序之间方便地以对象的形式交换数据。在SOAp的下层，可以是HTTp，也可以是SMTp/pOp3，还可以是为一些应用而专门设计的特殊的通信协议。服务提供者通过在服务代理者那里注册来配置和发布服务，服务请求者通过查找服务代理者那里的被发布服务的登记记录来找到服务，服务请求者绑定服务提供者并使用可用的服务。在Web Service的世界里，三个操作都包含三个不同的技术。发布服务使用UDDI(统一描述、发现和集成)，查找服务使用 UDDI 和 WSDL(Web Service描述语言)的组合，绑定服务使用WSDL 和SOAp。在三个操作中，绑定操作是最重要的，它包含了服务的实际使用，这也是容易发生互操作性问题的地方。正是由于服务提供者和服务请求者对 SOAp 规范的全力支持才解决了这些问题，并实现了无缝互操作性。电子商务驱动了Web Service的发展，Web Service是高度可集成的、基于Web 的对象，能够将你现有的企业应用使用SOAp包装、WSDL描述，从而发布企业的商务功能或商务数据。Web service 使应用程序之间可以通过Web交互，而不管应用程序在不同的操作系统或用不同的语言编写。通过Web service，应用程序间可以共享数据，在这种环境下，Web Service 成为应用程序集成的平台。4 多层分布式应用程序 企业级的商用应用程序开发中，企业里经常都要把用不同语言写成的在不同平台上运行的各种程序集成起来，而这种集成将花费很大的开发的力量。你的应用程序经常都需要从运行在古老的IBM主机上的程序中获取数据；或者再把数据发送到主机或UNIX应用程序中去。即使是在同一个平台上，不同的软件厂商生产的各种软件也常常需要集成起来。通过Web service，应用程序可以用标准的方法把功能和数据暴露出来，供其它的应用程序使用。用Web service集成应用程序，可以使你公司内部以及公司之间的商务处理更加自动化。与企业级应用程序相关联的概念基于一个常规分布式应用程序结构；Microsoft 最近几年为降低企业范围内应用程序的复杂性而开发了这个结构。这一模型被称为“多层结构”(Multi-tier)，原因是它可以非常容易地按照逻辑分组来加以理解。Microsoft.Net平台提供了对多层结构模型的支持，用Visual Studio 可创建基于Web Service 的多层结构的应用程序。使用.NET平台创建分布式应用程序的关键原则是将应用程序逻辑地分为三个层： 图4表示了三层分布式应用程序体系结构[5]。图4 三层分布式应用程序体系 表示层为应用程序提供大量可视的，灵活的以及交互式的用户界面。商业逻辑层（也称为中间层）负责接收来自表示层的请求，并根据它包含的业务逻辑给表示层返回一个结果。在表示层所有发生的所有事情通常都会调用商业逻辑层。而逻辑层则需要调用数据层，获取其中能响应表示层请求的信息。数据层负责存储应用程序的数据，并在接收到请求时，把这些数据发送给逻辑层[5，6]。中间层采用Web service，用户界面通过SOAp与Web service 通信。Web Service的主要目标是跨平台的可互操作性，使用Web Service给我们带来很大的好处：第一，应用程序的代码的可重用性比以前更高，当你完成一个Web Service之后，任何已授权的且连接的设备或别的软件可使用它。第二，增强企业之间应用程序的交互能力，提高数据的集成。最新数据源的集成很简单，即使它距离你很远，你也可以很简单地把它拿来同别的数据一起，在你的决策系统和分析工具中使用。第三，相对于现在的软件，Web Service可使你开发出能完成更加复杂功能的软件。你不仅可以使用一个节点的处理能力，你也可以使用与之相连的别的结点的及节点之间的处理能力[7]。Web Service的使用给软件业带来的革命好比是制造业中从手工转向流水线。安全，自由的数据流可提高效率，使你有机会接触或服务于更多的客户，产生新的合作关系。这些商业需求促使了Web Service的发展。5 下一代Internet服务模式 “电子商务随需应变”(e-business on demand)。就是企业用户在需要企业管理程序、商业数据库资料时，不必再独立投资建立内部的全套软件和程序，只需到应用服务提供者提供的网上企业电子商务应用软件库（Web Service）里去调一个出来用。这样做的好处很明显，首先，不用再付软件和程序本身的高额费用，而只需付软件使用费，成本大大降低，使用更加简便和经济。其次，企业的电子商务软件在使用过程中，可以更直接地得到专家的协助和技术支持，效率可以大大提高。Web Service的核心就是集成，他们把计算机的处理能力从台式机传到数据中心，通过无处不在的Internet作为媒体，把应用程序连接起来创造更大的价值。Web Service实现了应用的集成，为客户调用远端的对象提供了一整套的Internet规范，而使远程调用轻松方便。基于Web Service 的使Internet更能发挥作用的框架，将是下一代Internet 服务模式。6 小结 本文介绍了Web Service的动态电子商务。电子商务可以利用Web Service 创建多层分布式结构，这种分布式构建实现了跨平台的可互操作性，提高了软件模块的可重用性，减少应用程序的开发时间。Web Service 集成各种应用，为用户提供统一的界面，使得新型电子商务应用和动态服务集成能迅速发展，推动下一代Internet服务模式的开发应用。参考文献： 1 Juval Lowy．Web Services Hurdle the Firewall[EB/OL]．.Net magazine，Nov.2001 2 尚俊杰 ．ASp.NET程序设计[M]．北京：清华大学出版社、北京交通大学出版社，2004 3 Microsoft Corporation．Global XML Web Services Architecture[EB/OL]． http://www.xiexiebang.com/team/XMLwebservices/gxa_overview.aspx，October 2001 4 吴增德, 刘岩, 马范援．基于服务的电子商务应用集成框架研究[J]．上海交通大学学报，2002，36(9)：1341-1345 5 Stephen Chu, Branko Cesnik．A three-tier clinical information systems design model[J]．International Journal of Medical Informatics，2000，57(3)：91-107 6 Cristian Darie, Karli Watson．ASp.NET电子商务入门经典[M]．北京：清华大学出版社，2002 7 Charles Fitzgerald．一种了不起的创新：Web Services[EB/OL] ． http://www.xiexiebang.com/china/XmlFile.aspx?ID=100，April 2002

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