第一篇：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。
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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：博弈论在多个领域中应用广泛
博弈论在多个领域中应用广泛，在管理中的以下方面受到了广泛关注。(1>博弈论在区域创新中的应用
研究对象主要包括企业之间的博弈，企业与政府之间的博弈，政府之间的博 弈。易余1}L运用演化博弈理论研究企业自主创新行为、模仿创新行为与市场结构的演化，研究表明，在满足一定的条件下，市场中进行自主创新投资的企业的比 例以及市场结构将演化稳定。政府的宏观调控对于企业自主创新行为以及市场结 构的演化起着至关重要的作用。刘义建立博弈模型，通过研究区域创新系统内各 个参与者的博弈，分析参与者共享隐性知识的可能性以及隐性知识应该怎样在这 个系统内转移，对怎样才能更好地实现隐性知识在区域创新系统内共享提出对 策。郭朝阳从技术创新成本的角度，建立了国内企业与国外企业技术创新竞争的 静态博弈模型，根据模型，当国外企业以规模扩张为竞争目标时，我国企业只能 选择渐进式的技术创新战略。技术创新是经济发展的动力和源泉，企业是技术创 新的主体，但政府也应通过创新政策的介入来鼓励和促进企业的创新。由于企业 和政府各自效用不同，从而对技术创新的投入战略不同，双方对技术创新投资时 都本着自己效用最大化的原则，使其在投资决策中二者相互博弈，赵惠芳通过一 个静态博弈模型分析并试解释某些现实经济现象。
(2>博弈论在人力资源管理中的应用
由于人力资源管理面对的对象主要涉及人与人之间的互动关系，所以用博弈 论来研究人力资源管理中的一些问题能够较真实的模拟出管理情境，得出比较实 际实用的结论。贾蔚使用博弈论的有关模型，对企业在人力资源管理过程中企业 与其雇员之间的行为进行分析。张向前应用博弈论分析方法，在强调个人理性和 政府、社会、企业理性矛盾基础上，研究分析人力资源管理中的公共资源等有关 人力资源的若干问题，建立相应的分析模型，提出了解决问题的建议。涂锦分析 了高校教师绩效的现状，在相关经济利益主体行为特征基础上建立高校人力资源
第四篇：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
第五篇：数字艺术在艺术设计领域中的应用
数字艺术在艺术设计领域中的应用
彭晓辉
（江汉大学艺术学院，湖北，武汉 430056）
摘要：数字艺术是集科学、艺术、技术为一体的现代艺术品缔造的综合性学科。它是通过数字化设备和软件来表达艺术语言和设计思想的艺术形式。它不仅为设计师提供了前所未有的艺术形式和创意空间，它还具有方便的交互功能，设计中的所有物理操作将由机器代劳，工作效率得以提高。
关键词：数字艺术；艺术设计；辅助设计；创新；
The Application of Digital Arts in the Field of Art Design
PENG Xiao-hui
(From Art College of Jianghan University, Wuhan 430056, Hubei Province, China)
Abstract: Digital arts is a comprehensive course created by modern art objects combining science, art and technology and an art form expressing art language and design ideas by digital equipment and software.It not only provides designers with an unprecedented art form and creative space but also has convenient interactive function.As all of the physical operations are performed by the machine, the working efficiency can be improved.Key words: digital arts, art design, aided design, innovation
1引 言
数字艺术的发展和应用几乎涉猎了艺术设计的各个领域：视觉传达设计、环境艺术设计、服装设计、影视动画、工业造型等。数字艺术能有如此蓬勃的发展，既表现了数字化技术对传统方式的冲击，也是科技与艺术的完美结合的体现。科技的发展为现代艺术创作提供了新的载体，它不仅丰富了艺术设计的构成语言和视觉效果，同时增强了艺术作品的感染力。设计者只需提供具体数据和完整的设计思想，即可快速高效完成现代数字艺术设计作品。计算机技术对数字艺术的推动和数字艺术在艺术设计领域中的应用是值得关注的。
2数字艺术的科技依赖性
数字艺术的造型与表现手段依赖于计算机技术，特别是计算机图形图像和软件技术。数字艺术主要涉及计算机图形图像在艺术设计不同研究方向的应用与实践，特别是图像处理及影视动画软件技术的应用。软件，从核心来讲，是算法和编程的集合，它们具有更友好和人性化的界面、图形编辑工具及操作环境，为设计师打造了更自然、更方便的设计空间，而把繁杂的算法语言、编程逻辑和运算公式都隐藏在“后台”。因此软件开发和程序设计是计算机工程师的事情。这并
不意味着数字艺术设计师不需要学习计算机语言，目前很多特效和交互设计都需要用计算机编程来定制，而一般的应用软件并没有这些特殊的模块。如：FLASH数字艺术设计中的交互动画就需要设计师动的ActionScript编程知识；这些知识对于平面设计、游戏设计等都是非常重要的。因此，设计师不仅要懂得使用软件，还要能够辅助编程来实现仅通过软件所无法实现的艺术效果。
数字艺术对技术的依赖与传统艺术对创作材料的依赖有所不同，传统的绘画艺术的创作依赖于画笔、画布、颜料等物质材料，而观赏者对作品的欣赏并不依赖于这些物质材料。但在数字艺术中，创作者和观赏者对硬件的依赖是相同的，如二者都需要电脑或网卡等。所不同的是，创作者依赖于更多的创作软件。于是艺术家就必须成为技术人员，因为他们必须掌握运用软件，而IT技术的发展迅猛，软件更新快，这促使艺术者必须不断学习。技术的迅速发展，使艺术家不断地思考如何利用一种新的创作资源进行艺术创新，这种创作资源使艺术家可以极其逼真地再现任何形象，也可以随意塑造任何形象[1]。
3数字艺术的应用
3.1 数字艺术在视觉传达设计中的应用
视觉传达设计包括平面设计、包装设计、书籍设计、广告设计、电子视传设计等。在所有设计行业中，视觉传达设计最易受到计算机系统的影响。其中，计算机桌面排版技术、计算机图形工作站以及相关艺术设计软件的发展，引起了设计行业乃至整个印刷工业的巨大变革，计算机输入、输出设备的研发也因此得到迅速发展。
在视觉传达设计中，数字艺术设计具有传统设计手段无法比拟的强大优越性，它能快速有效地进行图像的编辑；印刷分色打样等许多印前工作也都可以通过计算机进行处理；可以很出色地实现复杂而精确的点、线、面的绘制；可模拟特殊效果的图像，如浮雕效果等；它还可以将多幅图像进行叠加、羽化，产生虚拟而又真实的视觉效果；也可迅速修改画面中任何部分的色彩和形状，设置各种字体，拷贝设计元素，并将画面存储以便随时调出使用、调整，这大大提高了工作效率[2]。
3.2 数字艺术在服装设计中的应用
服装行业最初是为了提高生产效率才实施计算机化的。首先是服装样版的数字艺术设计，这样就可以用最少的材料进行合理的安排。服装效果图也可以在计算机上完成，利用计算机数字艺术软件可以很轻松地对服装设计效果图进行绘制和色彩调整；利用服装打版软件可以直接完成服装制版、做缝份、牙口、记号、开省、贴边、剪接等传统制图方法[2]。可以自动排版及人机交互式排版，同时开
启服装设计图与打版图，使设计观念具体化；可以建立常用的打版符号作为版型的制图标示，让打版师与缝制工人达到最佳的协调，使作业流程连贯化。
服装设计软件的应用使得设计表现手法多种多样，可以运用三维动画软件将模特的形体数据化，在计算机中形成一个虚拟空间中的模特，然后将设计的服装也转化为计算机数据，在虚拟空间中与虚拟的模特进行位置结合，通过视频输出，有助于设计师对其作品的细节和整体效果的把握，在还没有成批量生产之前，通过虚拟数字艺术设计将其做得尽善尽美。服装面料的印染重塑也主要使用计算机系统，用艺术设计软件将图案纹样编辑好，然后进行菲林制作和感光制版。目前服装行业软件存在多版本不统一的问题，企业使用的和学生所学的并不一致。这种矛盾有待教育机构、服装企业和软件开发商协同解决。
3.3 数字艺术在工业造型设计中的应用
工业造型设计涉及产品造型、色彩、美学、人机、标志等方面的内容。未来的造型设计不仅要表现产品的三维效果，而且还要模拟产品的工作状况，它可以研究用户对产品的反应，也可以从生产的角度来检验设计。产品模型用三维建模软件来制作，然后用动画软件表现产品要完成的预想功能，这样使用者就能全方位观察产品并体会产品在使用甲的感觉。
数字艺术中，概念设计的魅力就在于你要设计一款仿佛真的存在于特定世界的物品，它在那个世界应该是高效率的，可用的。这要建立在对已存在的机械结构和工业设计的深刻理解上。计算机将概念设计图通过数字艺术软件转换为设计创意，渲染生成效果图方案；这还为生产制作提供数据，从CAD到CAM等系统，还有新开发的CIMS计算机集成制造系统，计算机参与整个产品的设计和制造过程[3]。
汽车工业设计就是较早运用计算机数字艺术设计的行业之一。20世纪80年代中期，世界上大多数大型的汽车制造商都安装了计算机设计系统，并开始认识到运用计算机设计汽车要比传统的方法更为有效。计算机技术在设计车身的同时，还能显示出汽车的所有表面特征和材质效果，它比实物摄影更灵活。由于虚拟的场景中没有一粒尘埃，所以产品的效果也可以一尘不染。这种模型的质量和精准度远远超过了手工技法，使设计师能建造出更为逼真的模型。
随着工业造型设计在工业产品设计中的广泛应用，设计师提出了数字三维建模和其他数字艺术软件结合，进行高质快速的应用设计，缩短了工业造型设计周期，降低了设计成本，使造型设计和生产加工更方便、更迅速、更精确。数字艺术和工业造型设计的成熟结合，将为未来的工业造型设计师提供更为丰富的造型语言和创新手段。
3.4 数字艺术在环境艺术设计中的应用
计算机已成为环境艺术设计专业人员不可缺少的重要工具，数字艺术软件不仅可以绘制线稿图，还可以绘制高质量的环境效果图。随着计算机硬件的不断升级和设计师对软件的熟练掌握，环艺设计效果图在质量上有了令人瞩目的提高。
数字艺术的设计模式使设计师从繁重的手工绘图中解放出来，利用计算机可以完成从方案设计、施工图纸到效果图的全部设计工作。目前进行环境艺术设计的软件很多，应用AutoCAD, 3DS MAX和Photoshop组合软件即可取得很优秀的效果，它们可以完成平面设计图到三维效果图、三维动画、虚拟现实的全套操作 [4]。
数字艺术的可视化应用也越来越受到环境艺术设计师的重视。设计者可以把天空、树木、湖泊、人物以及规划区域附近的保留性景点通过数码相机拍摄下来，并将这些素材输入计算机，当我们在三维软件中将规划模型建好并调整角度后，便将它们一同合成到计算机中，这样就能直观地观察规划方案和周边环境是否和谐统一，如需调整、修改，也很方便、直接。三维动画在计算机平台的推广和应用，我们可以始终身临其境地在三维环境里进行直观、真实的创作和设计[5]。数字艺术这一信息时代的宠儿在环境艺术设计领域中，越来越多地影响和改变着传统的设计方法和观念，它将为环境艺术设计开辟更广阔的新天地，使环境艺术设计师的工作更加流畅、完善。
3.5数字艺术在多媒体动画设计中的应用
多媒体是基于数字艺术的媒体，是文本、图形、图像、声音、动画和视频等诸多成分的交织组合。数字动画是指利用计算机数字化技术生成具有空间维度的动态连续运动画面的一种形式。它是建立在传统动画基础上，采用计算机图形图像技术发展起来的一门高新技术。它利用计算机动画制作软件和输入输出设备直接在计算机构建的虚拟空间中制作数字模型和材质，配合模拟灯光和摄像机，再为模型或摄像机设置运动轨迹，通过最终的渲染从而在计算机显示器上显示出运动的连续画面。计算机动画所生成的是一个虚拟的世界，虚拟景物并不需要真正去建造，物体、虚拟摄像机的运动也不会受到什么限制，动画师可以自由地去创造虚幻世界。动画使得多媒体信息更加生动，富于表现力[6]。
基于数字艺术的多媒体动画首先应用于传媒娱乐，也就是电影、游戏等。许多电影中以假乱真的影视特效，其实都是计算机动画生成的画面。其次是宣传，利用多媒体动画全方位地表现某种信息。其他，如国际、国内各方面的形式发展变化分析，城市规划预想等工作，也很适合用多媒体动画来表达；仿真模拟在军事、医学、经济、工程等许多方面都用得上多媒体动画技术；采用多媒体动画技术制作的课件直观而生动，能充分调动学生的兴趣，形象生动地传授知识，达到较好的教学效果，为现代教育技术的发展奠定了基础。通过计算机网络展厅将多
媒体动画实践成果进行展示，它既是对学生实践情况和教师指导工作的检验，也是促进学生进一步学习和提高的好渠道[7]。
数字艺术动画以计算机图形学，特别是实体造型和虚拟现实技术为基础，涉及图像处理技术、运动控制原理、视频技术、艺术，甚至视觉心理学、生物学、人工智能等领域，它以其自身的特点逐渐成为一门独立的学科。
4结束语
学会运用数字艺术，这将为我们认识和表现世界提供新的途径。了解数字化设计和传统手绘设计的关系，学会应用数字艺术设计软件，提高动手能力和创新精神。从科学和艺术结合的历史背景来看，数字艺术的出现绝对不是偶然，而是时代进步的必然产物，是人类对科学和艺术追求的一个重要的里程碑。随着计算机技术的发展、随着现代社会信息化的不断加深，数字艺术的活动范围和表现深度将不断加大。今天的数字艺术借助其强大的数学模型和精确的几何表现手段，在现代工业造型设计中也发挥着越来越重要的作用。结合了绘画、摄影、动画和三维空间再现的种种优势，数字艺术正在成为数字艺术家们表现人类精神世界、探究作为“内在自然”的人类生命的奥秘的有力工具。玛格利特、达利等人开拓了超现实主义艺术。而当代数字艺术恰好是对传统艺术的补充和提升。数字艺术打破了客观世界局限，将抽象思维和意念直接通过计算机硬件和软件再现于电子显示器上[8]。这无疑是人类认识世界和表现自身艺术思维的一步大的跨越。
参考文献：
[1] 李四达.数字媒体艺术概论[M].北京：清华大学出版社, 2006.[2] 彭晓辉.计算机辅助艺术设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2006年.[3] 陈宇晨，王大中等.数字制造与数字装备[M].上海：上海科学技术出版社，2011.[4] 陈志明.精雕细琢：中文版PhotoshopCS5建筑表现技法[M].北京：机械工业出版社2011.[5] 刘光然.虚拟现实技术[M].北京：清华大学出版社，2011.[6] 黄峻.Flash MX动画大风暴[M].北京：北京科海电子出版社, 2003.[7] 吴傲冰，黄华明，王萍.基于网络技术的艺术设计实践教学系统[J].实验技术与管理，2010,27（12）：139.[8] 李四达,数字媒体艺术史[M].北京：清华大学出版社, 2008.
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