城市发展与人类文明课程期末论文

第一篇：城市发展与人类文明课程期末论文

XXXX大学2015-2016学年第X学期 《城市发展与人类文明》课程期末论文

姓名：XXX学号：xxxxxx班级：XXX

从水文化浅析杭州市人类文明表现特征及意义

内容提要：杭州具有丰富的水资源形态, 钱塘江、大运河、西湖、西溪国家湿地公园都各具特色。杭州城市形成发展过程中水所起到的作用不可忽视, 本篇着重分析杭州多样性的水资源对杭州的影响。水是杭州经济、社会、文化发展的摇篮。多样性的水和谐共存, 突出展现了杭州水文化独特的魅力。关键词：杭州；城市；水资源；水文化

一、杭州独特水环境地理的形成

杭州地处长江三角洲南翼,杭州湾西端,钱塘江下游,京杭大运河南端。杭州的发展多得益于自身丰富的水系,杭州的扬名是与其城市深厚水文化底蕴密不可分的。钱塘江是杭州最初兴起的主导因素,运河与杭州的历史发展有着不可分割的渊源关系,是杭州早期发展和城市形成的重要原因,西湖则是杭州后期声名远播的关键所在。

1.杭州陆地的形成得益于水

钱塘江杭州段岸线的变迁与城域形成发展有着密切的关系。杭州湾口和长江三角洲原系一片浅海,当时钱塘江口以北的海岸线大致在杭州一带的浙西山麓。随着钱塘江北岸的延长,逐渐连接封闭而成湖泊。其后,又由于泥沙的淤积形成了钱塘江北岸的杭嘉湖平原。杭州湾的涌潮形成,西湖湾口的水下沙洲露出水面,最后使西湖与大海相连的通道被堵塞,西湖与海隔绝成为内湖,杭州城区开始成陆。待东汉“立塘以防海水”,西湖东岸已有较宽阔陆地,并已形成较大型的聚落。这条防海潮大堤,人为地加速了西湖的形成过程。杭州才有机会逐渐以她独特的地理环境为世人所知。

2.水是杭州城市最具特色的独占性资源

杭州是一座山水城市,有江、有河、有湖、有溪,具有2000多年的建城史，是国家首批命名的重点风景旅游城市和历史文化名城。自古以来杭州被誉为江南水乡的典范,现代的杭州被冠以“中国最佳旅游城市”、“ 东方休闲之都”、中国(大陆)最具幸福感城市等多项殊荣。杭州的城市在其发展历程中形成了自己的性格特征、风格和文化风貌,形成了以水为主要特色的城市形象。

杭州这座著名江南水城的形成与发展,就是与其丰富的水资源形态紧密相关的。水,造就了杭州。杭州的环境优势在于多样性的水资源形态,使之成为杭州水文化的显著特征。杭州的历史,就是一部因水而生、因水而立、因水而兴、因水而名、因水而强的历史。水是杭州经济、社会、文化发展的摇篮,是杭州城市最显著的特色和最具代表性的资源。

二、杭州多样性的水资源和谐共存

杭州是一座水资源和谐共存的城市,水是杭州的根基和灵魂,多样性的水资源也为杭州增添了无穷魅力,显示出杭州得天独厚的水域环境优势。

1.古朴的京杭大运河

运河与杭州的历史发展有着不可分割的渊源关系,是杭州早期发展的主导动力和城市形态形成的主控因素。中国的地势决定了多数的河流流向是自西向东,惟有京杭大运河千百年来一直是南北沟通的黄金水道。运河对国家的统一、经济的繁荣、文化的融合以及对外开放和国际交往都发挥过重要作用。京杭大运河是我国重要的南北水上运输通道，沟通钱塘江、长江、淮河、黄河、海河五大水系,是世界上开凿最早、规模最大、线路最长的人工大运河。杭州城中运河的形成起于初唐,此后,直至明代,杭州成为沟通江南运河、浙东运河、钱塘江和外海的河海水运枢纽。杭州作为京杭运河的最南端点,其重要地位不言而喻。运河杭州段是江南水文化遗产的长廊,本身就是一件古老的文物——两岸古老的街巷建筑、名人史迹、风俗掌故、神话传说等,构成了一个庞大的运河历史文化群落,成为杭州文化历史宝库中不可或缺的组成部分。对于杭州而言,京杭大运河是杭州早期发展奠定坚实基础的金名片,至今仍是活着的、流动着的文化遗产。

2.大气的钱塘江

钱塘江是浙江省最大河流,流经杭州市闸口以下注入杭州湾。闻家堰以下河口一段才称钱塘江,这段水道貌岸然曲折,形如反写的“之” 字,故称之江。钱塘江因其河口独特的涌潮而举世闻名，潮波破裂汹涌,形成天下奇观“钱塘江潮”。自古以来在文人墨客的诗句中留下印记,苏轼《望海楼晚景》中就描绘了大潮的气势。每年的农历八月十八日观潮最能体现钱塘江的大气磅礴。但钱塘江大潮带来的水患也历来难以驯服, 杭州著名景点六和塔就有震慑潮水之意。为使钱塘江两岸长治久安,杭州市1997年从下沙海塘开始实施历史上规模最大的钱塘江标准海塘建设。如今,涌潮凶险的钱塘江下游两岸坚固的大堤巍然屹立,为杭州城市增添了一道“水上长城”,更显示出城市的大气魄力。

3.静谧的西湖

“上有天堂, 下有苏杭”。杭州之所以闻名于世,西湖功不可没。以西湖为中心的西湖风景名胜区是中国十大风景名胜区之一。西湖因位于杭州市老城区西面而得名,它三面环山,层峦叠嶂;中涵绿水, 波平如镜。全湖面积5.6平方公里,绕湖一周近15 公里。环湖的绿荫丛中,隐现着数不清的 楼台亭榭,风姿绰约,雾霭漫漫。天然景色加上人工布局,把自然美和人工美融为一体。西湖风光之美,真是“古今难画亦难诗”。如果说西湖单以俊美还不足以称著于世,西湖不仅揽山水之胜,林壑之美,它更因众多的历史文化名人而生色,因丰富的文化内涵而出众。中国历史上的民族英雄岳飞、于谦、张苍水、秋瑾等,都埋骨西子湖畔,他们的英名和浩然正气长留于西湖的青山绿水之间。著名的诗人画家,如白居易、苏东坡、柳永、潘天寿、李叔同、章太炎等, 都与西湖结下不解之缘。西湖也因他们的题咏和描绘而更负盛名。千百年来,多少墨客骚人,倾倒于西湖的秀水幽山,他们各逞所能,创作了大量诗、词、曲、赋、文、联、剧、画、字、印等,乃至神话传说、民间故事、工艺珍品、名点佳肴, 无不是西湖山水滋养哺育之下的精神文化产物。反过来, 它们又泽润山水,美化山水,传播山水。更难能可贵的是,华夏山水何止千万,像西湖那样自唐以来,被文学艺术史上几乎所有的大家写人诗文书画连篇累犊的却是绝无仅有。据一家国外的权威机构考证:杭州是今天中国幸福指数最高的城市,杭州有此荣耀,因为杭州有西湖。

4.安逸的西溪

西溪国家湿地公园位于杭州市区西部,是杭州最大的一块湿地,距西湖不到5公里,是罕见的城中次生湿地。这里生态资源丰富、自然景观质朴、文化积淀深厚,曾与西湖、西泠并称杭州“三西”,是目前国内第一个也是唯一的集城市湿地、农耕湿地、文化湿地于一体的国家湿地公园。西溪之胜,独在于水。园区约70 % 的面积为河港、池塘、湖漾、沼泽等水域,正所谓“一曲溪流一曲烟”。整个园区六条河流纵横交汇,其间分布着众多的港湾和鱼塘,形成了西溪独特的湿地景致,溪流、港湾、鱼塘、芦花、柿树、竹笋、菱角构成了江南水乡的特有韵味。2003年8月,西溪湿地综合保护工地从原始的原生态湿地演变为次生态湿地,西溪湿地的自然生态、人文生程正式启动。工程遵循着“生态优先、最小干预、修旧如旧、注重文化、以人为本、可持续发展”的原则,通过农居搬迁、河道清淤、植物复种、生态驳坎、房屋整修等各种措施,对西溪湿地的水体、地貌、动植物资源、民俗风物、历史文化等进行科学的保护和恢复,从而打造杭州特有的湿地生态品牌,全面提升杭州的生态、环境质量和国际旅游名城品位。

三、从西湖时代跨越到钱塘江时代

杭州曾是五代时吴越国和南宋的都城,杭州建城至今已有两千多年,在钱俶手里,杭州就确立了老城区“三面云山一面城”的城市格局,西湖时代已经至少延续了一千多年。杭州城市要继续发展,就必须摆脱原有的面貌受束缚的局面,真正拉开城市建设的架势。从“西湖时代”转向“钱塘江时代”,这为杭州的发展提供了一个广阔的空间,同时,也丰富了杭州水文化在新时代的内涵。

1.时代必然性

杭州城市的起源与形成和钱塘江河口海湾的演化息息相关,最初灵隐山下的天竺谷地,成为钱塘县最初的县治所在地;自唐以后,杭州城的发展才与西湖的开发利用紧密联系起来。到唐代大历年间,官吏引西湖淡水人城,城市发展的重心逐渐由钱塘江之滨转向围绕西湖发展,自此进入西湖时代。

20世纪90年代,“三面云山一面城”的面貌严重束缚了城市的进一步扩展。在10余年的论证后,杭州市提出了开拓城市发展新空间,由“西湖时代”迈向“钱塘江时代”,继而又明确以钱塘江为轴,两岸共同发展的新思路。跨江发展战略的提出,其更深远的意义是使杭州城市复归到钱塘江时代发展新阶段。钱塘江时代是西湖时代的继承与创新,两者同根同生。同时,和西湖时代的精致和谐相对应,钱塘江时代强调的更是开放大气的形象。

放眼杭城,无论是城西高尚居住区、沿西湖风景旅游区还是城北一带,其基本还是围绕西湖为核心的单核城区,且城市功能单一化十分明显。而钱塘江,杭州市境范围内全长20公里,北岸老城区较为成熟,南岸及下沙为依托经济强区萧山的新城区,线型平面上可规划、开发用地量在杭城具有无以比拟的优势。同时,钱塘江作为浙江母亲河、省内最大的江河水系,其生态价值及人文、景观价值弥足珍贵。

2.实施可行性

多样性的水不仅是杭州城之瑰宝,更是杭州的城之命脉。水是生活的源泉, 是构筑杭州环境品质的特色;水又是杭州文化的象征,孕育了杭州的西湖文化、运河文化、钱江文化、西溪文化。打造“五水共导”的“和谐杭州”,推进跨江发展。把“沿江开发、跨江发展”摆在更加突出的位置,保老城、建新城、促融合,推动杭州城市发展从“西湖时代”迈人“钱塘江时代”。

按照规划, 杭州目前正在有序的按照“一主三副六组团”的步骤进行建设发展。其中,在市区沿钱塘江将规划建设湘湖新城、之江新城、滨江新城、钱江新城、城东新城、钱江世纪城、空港新城、下沙新城、江东新城、临江新城等“十大新城”。

3．战略重要性

面对崭新的机遇,杭州乘势而上,科学确定城市功能和布局,制定实施气势恢宏的“城市东扩、旅游西进、沿江开发、跨江发展”战略。为杭州建设成为中国特色、时代特点、杭州特征,覆盖城乡、全民共享,与世界名城相媲美的“生活品质之城”的城市定位做出贡献。

从西湖时代到钱塘江时代,是以钱塘江为生态轴、钱塘江沿岸成熟区块,即杭州老城区、萧山区等为依托,两岸夹江联动发展的21世纪杭州大都市格局的象征,代表着杭州城市的重心将从西湖转向钱塘江,而城市产业结构也将由以旅游名城为核心的单一化走向游、学、住、创业等多元化、综合型城市发展。在城市空间设计中,也将由原先聚焦西湖改变为以钱塘江——西湖为发展轴,钱塘江为生态轴及核心平行线,多点分区、功能呼应的全新格局。钱塘江时代的意义,一方面在于城市功能及老城区压力的释放,可以在很大程度上解决老城区就业、居住、生活、娱乐等问题,平衡城市空间结构。另一方面,它将是新城市宏图的理想载体,开放型的地理位置及城市交通都为大都市提供了广阔前景。

参考文献

[1] 打造五水共导“和谐杭州”[N].浙江日报,2006-07-21

[2] 刘志琰，孟阳。武汉水文化研究[J].中国水运,2006(11):100～101

第二篇：材料与人类文明期末论文

材料与人类文明期末论文

作者：黄培原

班级：医电12 学号：2111201037

说明：敬爱的汪老师，您好！我的这篇电子版和我交的手写的那篇内容并不一样，是因为我一直对论文的要求没有太明确，而后面有没有机会问您，就记得您说要看文献，我的那篇手写的是在看了几篇关于吸附材料的论文后将几篇的内容综合了一下而做的一个关于复合型材料吸收二氧化碳的想法，而在问了杨生春老师后我对论文的要求更清楚了，觉得我手写的那篇论文不是太符合要求，于是我又写下这篇，希望您不要见怪。

论文题目：功能材料让世界更简单

老师就给我们介绍到，材料有结构材料和功能材料，并且就现在来看，功能材料的研究很热门，很前沿。在上完整个课程后，也可以说是在听完老师们的报告性讲座后，我有一个粗略的感觉：功能材料让世界更简单了。

虽然从总体上看，功能材料无论是从产量和需求量上看都比结构材料要小，但是稍加分析就可以发现，功能材料在生活中扮演着重要的作用。并且由于功能材料的应用越来越多，世界也因此越来越简单。

纳米功能材料

纳米功能材料由于将材料做到了纳米级别，所以材料的某些性质极大地改变了，而这其中的某些特性给我们生活带来了方便。

因为我是生命学院的，所以老师在讲纳米材料的在人体上的应用极大地吸引了我，特别是对纳米粒子用作药物载体感兴趣。磁性纳米颗粒作为药物载体，在外磁场的引导下集中于病患部位，进行定位病变治疗，利于提高药效，减少副作用。如采用金纳米颗粒制成金溶液，接上抗原或抗体，就能进行免疫学的间接凝聚实验，用于快速诊断。这里就极大地方便了医疗方面，以前都说是药三分毒，所以每一种药都有不同的副作用，而这种功能材料使用可以让这种副作用大大的减小而且对于患者来说会得到最大的安危。

同时我也是一个电脑迷所以老师在提到巨磁电阻效应的读出磁头能大大提高磁盘的性能是我又被震撼了，随着3D的发展和人们对高清的需求增大，我们对硬盘的需求越来越大，要是没有这种巨磁电阻效应，可以想象一下我们得扛着多大一个笔记本呀。

纳米氧化锌对紫外线的吸收更是为很多美眉带来了福音，有了氧化锌作为添加剂的防晒霜很大程度上减少了阳光对皮肤的损伤，使我们的活动时间和活动范围上都有了方便，而后面老师提到的将这种纳米材料与纺织工业结合做出来的面料将是更大的福利。

纳米银的防臭，抑制细菌的功能更是让我们的生活极大的改善了，用添加了纳米银的面料做的衣服不光是装饰品同时更是一种保健品。

生物材料

人们常说21世界是生命科学的世界，而生物材料则是生命与材料最完美的结合了。在讲课中老师一再强调了凝胶这种材料，其与生物体的高队相容性使其在生命科学领域大有作为。在生物凝胶上培养细胞能将细胞培养成为我们希望的形状，这样就能将皮肤等组织培养出来，即人造皮肤。

而生物大分子材料更是，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶和硅凝胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工心脏、人工肾、人工肝等)人工管形器(人工器官、食道)等。可以看见，老话说身体发肤受之父母，不敢损伤，现在看来，将人类的很多器官用生物材料来打造已经是事实，虽然我也怕有一天人再也不能称为人，甚至都不再是动物，但是我们不得不承认，生物材料的发展给人类带来了很大的方便。

汽车材料

虽然汽车材料是没办法与前两种材料并列的，但说到功能材料是世界更加简单，关于功能材料的话题实在是太有的说了，所以我姑且将他们并列。

先说汽车玻璃，由于玻璃的特殊设计，使得汽车玻璃有了好多特性。变色，由于汽车玻璃能根据车外的亮度来调节玻璃的透光性，使得我们再也不用担心阳光的直射，这也为控制车内温度提供了方便，实际上这再古代就实现了，古代使用了帘子来遮挡阳光，但是不用多说有了这种变色玻璃，生活更加方便。

然后说一下汽车的尾气处理由于添加了尾气处理系统，使得汽车对环境的影响减小了好多。并且配合在车身重量，发动机的性能方面的改进，现在的汽车可以说真的是一个为人类带来方便而不是罪恶。

而且由于好多功能材料在汽车上的应用，使得汽车在空气处理，安全性能，舒适程度上都有了很大的提升。

信息材料

开始觉得结构材料的发展为信息带来了很大的进步，现在想来，由于功能材料的应用，在信息上为我们带来了很多的好处。

就拿与我们最相关的信息终端——手机来说。最近只能机成为了热门，而智能机之所以智能，离不开功能材料。智能手机之所以只能很大程度上是因为各种传感器的利用，有，光线传感器，距离传感器，磁场传感器，温度传感器等。而这些传感器的制作就离不开各种功能材料，比如光电材料，磁电材料等。而在手机内部，也因为各宗功能材料的应用使得现在的手机越做越小，却越来越强大。

说完手机，电脑又何尝不是，触摸板，显示屏，磁盘，每一个器件的革新都与功能材料的运用有着莫大的关系。

而且在信息的传播途径上，功能材料也是大有作用。

结语：

这种讲座似的课程不能将种类繁多的材料都讲清楚，即使将清楚我们也听明白，所以以上的看法有点不是很客观。但是在这个月的学习中收获还是不少的，涉猎了好多以前没有去了解的方面，尤其是在开始将的材料与人类文明关系的课中让我长了好多见识，认识到材料的发展促进了人类文明的进步，而中途在讲材料的测量时，让我明白一个道理：想要探究清楚一个东西，你的目光一定要比它更小一个层次。而将汽车材料那堂课让我成为了一个弱弱的汽车谜。最后一节课杨生春老师苦口婆心而富有深意的教导将使我受益终身。

参考文章

材料与人类文明老师们的课将。HTTP//afm.xjtu.edu.cn

医电12 黄培原

学号：2111201037

第三篇：材料与人类文明期末论文

材料与人类文明期末论文

纳米二氧化硅及其发展前景

纳米二氧化硅及其发展前景

【摘要】纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，由于自身的优异特性，纳米二氧化硅可被广泛应用于各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。这篇论文介绍纳米二氧化硅的性质、制备及其应用范围，并分析其发展前景及商业价值。

【关键词】纳米二氧化硅；介绍；稻壳制备纳米二氧化硅；发展前景；商业价值

经过这段时间对“材料与人类文明”这门课程的学习，我学到了很多关于材料学科的知识，了解到许多与人类生活息息相关的材料学常识，稍稍领略到些许材料学科的风景与魅力，并为此着迷着。作为一名学习会计的学生，或许我以后从事的工作与材料科学联系不大，但这并不影响我对这一学科的兴趣与关注。在这段时间的学习中，我接触了很多种类的材料。其中纳米材料的讲解尤其使我记忆深刻，因此，我在课后查阅了很多有关纳米材料的资料，最终被一篇“我国稻壳制备纳米二氧化硅获国际金奖”的相关报道吸引了眼球，于是我决定仔细了解纳米二氧化硅并将其成果展现于这篇结课论文中。

1.纳米二氧化硅的性质[1]~[3]

纳米二氧化硅，呈三维网状结构，表面存在大量的不饱和残键和不同状态的羟基，这使得纳米二氧化硅表面能高，处于热力学非稳定状态，俗称为“超微细白炭黑”。

纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员，为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。微结构呈絮状和网状的准颗粒结构，为球形。这种特殊结构使它具有独特的性质：

纳米二氧化硅对波长490 nm以内的紫外线反射率高达70%～80%，将其添加在高分子材料中，可以达到抗紫外线老化和热老化的目的。

纳米二氧化硅的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可深入到高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性。

纳米二氧化硅在高温下仍具有强度、韧度和稳定性高的特点，将其分散在材料中，与高分子链结合形成立体网状结构，从而提高材料的强度、弹性等基本性能。

纳米二氧化硅的三维硅石结构、大比表面积、不饱和的配位数，使其对色素离子具有极强的吸附作用，可降低因紫外线照射而造成的色素衰减。

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2.纳米二氧化硅的制备方法

2.1 物理法

物理法一般指机械粉碎法。利用超级气流粉碎机或高能球磨机将二氧化硅,的聚集体粉碎可获得粒径1～5微米的超细产品。该法工艺简单但易带入杂质.粉料特性难以控制，制备效率低且粒径分布较宽。

2.2 化学法

化学法可制得纯净且粒径分布均匀的超细Si02颗粒。化学法包括化学气相沉积(CVD)法、液相法、离子交换法、沉淀法和溶胶凝胶(Sol-Gel)法等。但主要的生产方法还是以四氯化硅为原料的气相法.Ti酸钠和无机酸为原料的沉淀法和以硅酸醋等为原料的溶胶凝胶法。

2.3 纳米二氧化硅的制备新技术——用稻壳制备[4]

水稻是一个纳米硅的生物制造器，我国稻壳制备纳米二氧化硅获国际金奖。

步骤：稻壳—高温热解—浓盐酸—沸水浴蒸干（2次）—移入烘箱—取出冷却—浓盐酸—煮沸—过滤—烘干—灼烧至恒质量—白色颗粒（二氧化硅）

我国是水稻生产大国，产量大，分布地区广，如东北、长江中下游地区以及南方大部分地区。稻壳的价格便宜，100公斤稻壳只要10元左右。且稻壳中富含二氧化硅，主要分布在稻壳的外表内层，颗粒大小为50nm左右，主要是以生物矿化方式、无定形状态存在，在稻壳中占13.0～22.0%。用稻壳制备纳米二氧化硅方法简单，能耗低。而且,用稻壳制备纳米二氧化硅不仅可以充分利用稻壳这种农业垃圾,减少环境污染,并且具有重要的开发价值,[5] 成为一种新的可再生资源。3.纳米二氧化硅的生产与应用现状

由于纳米二氧化硅SP30具有小尺寸效应，表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子遂道效应和特殊光、电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象以及在高温下仍具 的高强、高韧、稳定性好等奇异性，纳米二氧化硅可广泛应用各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。

3.1 在涂料领域

纳米二氧化硅（SP30）具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料 干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不退色。

纳米氧化硅（同VK-SP30）添加到涂料中能对涂料形成屏 蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性，徐国财等通过纳米微粒填充法，将纳米氧化硅

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作掺杂到紫外光同化涂料中，明显地提高了紫外光固化涂料的硬度和附着力，还减弱了紫外光同化涂料吸收 UV辐射的程度，从而降低了紫外光同化涂料的同化速度。

3.2 在纺织领域

目前，人们已将纳米二氧化硅应用到防紫外、远红外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如，以纳米二氧化硅（同VK-SP30F）和纳米二氧化钛（T25F）的适当配比而成的复合粉体是抗紫外辐射纤维的重要添剂。

3.3 在杀菌剂领域

纳米二氧化硅具有生理惰性、高吸附性，在杀菌剂的制备中常用作载体，当纳米二氧化硅作载体时，可吸附抗菌离子，达到杀菌抗菌的目的，在报道可用于冰箱外壳、电脑键盘等的制造。

3.4 在催化领域

纳米二氧化硅的比表面积大、孔隙率高、表面活性中心多，在催化剂和催化剂载体方面具有潜在的应用价值。以纳米二氧化硅为基本原料，采和溶胶～凝胶技术，可制备含纳米氧化硅（SP30）的复合氧化物。此复合氧化物为催化剂载体时，对于许多结构敏感反应，将显示出独特的反应性能。反应的催化活性高，选择性好，反应中能长时间保持催化活性。目前，常规二氧化硅(20 ～ 100um)用作作催化剂载体实现工业化生产的报道较多，但纳米二氧化硅（VK-SP30）在此领域实现大规模生产的报道并不多见，应积极开展这方面的研究。

4.纳米二氧化硅的发展前景与商业价值

纳米二氧化硅(SP30)具有高的表面能和吸附性质，有良好的稳定性及生物亲和性，可作为新型传感器；利用纳米二氧化硅无毒、无味、无污染以及耐蚀、可增强、增韧的特性，可大大地提高了人造牙齿的硬度及强度，也改善了其韧性。将纳米二氧化硅(SP30)应用于电刷镀工艺中，提高镀层的力学性能、改善镀层的微动磨损性能；纳米二氧化硅可用于油墨中作为分散剂和流量控制剂；在护肤产品、电子组装材料、隔热材料等方面都有着重要的应用，甚至能节约能源、保护环境。

纳米二氧化硅(SP30)作为纳米材料家族中的一员，对其开发具有重要的实际意义。我国纳米材料的研究已取得许多成果，但纳米二氧化硅的应用才刚刚起步，随着对纳米二氧化硅研究的深入，应用领域的扩宽，纳米二氧化硅(SP30)会进一步工业化，纳米二氧化硅（SP30）材料也必然引起更多的关注，必将开辟更加广阔的应用前景。【参考文献】

[1] 陈凯先，蒋华良，嵇汝运． 计算机辅助药物分子设计： 原理及应用[M]． 上海： 上海科技出版社，1996.[2] 俞庆森，朱龙观． 分子设计导论[M]． 北京： 高等教育出版社，2000．

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[3] M.Karelson, V.S.Lobanov, A.R.Katritzky.Quantum chemical descriptors in QSAR/QSPR studies[J].Chem.Rev., 1996, 96: 1027-1044.[4] 郑典模，张晓婕，刘小梅．稻壳制备纳米二氧化硅新工艺研究[D].南昌大学环境与化学工程学院，2010.[5] 阮长青，马军喜，崔素萍，等.稻壳沉淀法制备白炭黑工艺的研究[J].黑龙江八一农垦大学学报,2005,17(2):63-66.4 / 5

第四篇：材料与人类文明论文

西安交通大学

材料与人类文明论文

纳米材料及其发展前景

2014.05.16

纳米材料及其发展前景 摘要

纳米技术的发展和纳米材料的出现标志着人类认识自然达到了一个新的层次，人类的科学技术进入了一个崭新的时代——纳米科技时代。纳米技术在人类社会发展中日益显示的重要作用，对社会生产、生活都将产生深刻的影响。纳米技术的研究和广泛的应用，亦促进了人类认识领域的革命性飞跃。然而，纳米技术的发展也正如其他科技一样，必然同样受到人性的规约，这样才能保证现代科学技术发展的正确方向，才能为人类文明的进步服务。前言

材料是人类赖以生存和发展的基础。一种新材料的诞生，可以引起人类文化和生活的巨大变化。近年出现的纳米材料，是纳米技术和材料科学的产物。

基本概念

1990年在美国巴尔的摩召开的第一届纳米科技会议上统一了概念，正式提出纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学和纳米机械学的概念。纳米材料是指那些由尺寸小于100nm(0.1-100nm)的超精细颗粒构成的材料的总称。基本特性

纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等纳米技术就是利用纳米材料的奇妙性能，制造具有特定功能的零部件和产品的技术。如今，纳米技术已向我们走来，并将得到广泛应用。

1、力学性质：高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型。

2、热学性质：纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。

3、电学性质：由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点。

4、磁学性质：纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%，可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。同时纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也可以用作新型的磁传感材料。

纳米材料的主要应用

1）纳米陶瓷——新型的组织工程材料。

纳米陶瓷在人工骨、人工关节、人工牙齿及牙种植体、耳听骨修复体等人工器官制造及临床应用领域有广阔的应用前景。

2）纳米材料用于细胞分离和染色。

利用纳米微粒进行细胞分离技术很可能在肿瘤早期从血液中检查出癌

细胞，实现癌症的早期诊断和治疗。

3）纳米材料可实现可控、靶向、缓释性给药。

伊利诺伊大学的Tajel Desai用可植入纳米技术发明了一种可以根据体内血糖水平分泌胰岛素的纳米植入物，将其植入糖尿病患者体内，可免除注射胰岛素的麻烦。

4）纳米材料成为新型抗菌材料。

目前已研制出纳米创口贴、纳米抗菌溃疡贴，具有护创作用，还能激活细胞，修复病变组织，加速伤口恢复，此外，还开发出具有抗菌功能的多种纺织品及广谱抗菌的新型医用棉。

5）纳米材料制造的医用超微型机器人。

未来的纳米机器人进入机体后可随血液流经全身，并借助其灵敏的传感器件和智能电脑系统对整个机体进行全天候实时监测，并能根据监测结果进行适时的改造和维护。

6）纳米技术将推动航空航天事业的发展。

纳米技术将使科学家和工程师设计并制造出用于飞机、火箭、空间站等的轻质、高强度、热稳定的材料，它们在航空航天领域的应用前景极为广阔。

7）纳米技术在能源和环境领域大显身手。

碳纳米管作为新型的贮氢材料、电化学贮能材料在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景。在环境保护方面，可以制造出具有高灵敏度、高选择、高稳定性和高重复性的应用于气体、化学和生物化学领域的纳米传感器，可以监视和检测环境。

纳米材料的发展前景展望

经过几十年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生；用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用；分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。

纳米技术目前从整体上看虽然仍然处于实验研究和小规模生产阶段，但从历史的角度看：上世纪70年代重视微米 科技的国家如今都已成为发达国家。当今重视发展纳米技术的国家很可能在21世纪成为先进国家。纳米技术对我们既是严峻的挑战，又是难得的机遇。必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究，通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用，为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。整个人类社会将因纳米技术的发展和商业化而产生根本性的变革。

第五篇：材料与人类文明、论文

材料与人类文明论文

航空航天中的合金材料

姓名：徐宗真 指导教师：杨森 学号：2111704021 年级：2011级 专业：飞行器设计与工程

2012-05-23

航空航天中的合金材料

目录

绪论·······························································3 摘要·······························································3

一、铝合金

1.1简介··············································4 1.2合金化············································4

二、钛合金

2.1简介··············································4 2.2分类及特征········································4

三、镁合金

3.1简介··············································5 3.2合金化············································5

四、发展前景

4.1前景展望···········································5 参考文献··················································7

航空航天中的合金材料

航空航天中的合金材料

绪论：

航空航天材料包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料和先进复合材料四大类，按其使用功能又可分为结构材料和功能材料两大类。航空航天材料既是研制生产航空航天产品的物质保障，又是推动航空航天产品更新换代的技术基础。由于航空航天产品受其使用环境和条件的制约，对材料也提出了更为严格的要求。对结构材料，就要求其要有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀的特性。除结构材料外，功能材料也在航空航天器中发挥着重要的作用。

摘要

随着人类探索太空步伐的加快，对航天飞行器的要求越来越高。航天飞行器在超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀等极端条件下工作，除了依靠优化的结构设计之外，还有赖于材料所具有的优异特性和功能。对航天材料而言，轻质高强、耐高温、耐低温和耐腐蚀是航天产品选材的主要标准。

轻合金和超高强度钢都是航空航天飞行器的主要结构材料。轻合金和超高强度钢的主要特点都是比强度高，综合性能好。因此，特别适合于制造航空航天飞行器。

关键词：航空航天；铝合金；钛合金；镁合金

一、铝合金

铝合金密度小、延性好、耐腐蚀、易加工、价格便宜。因此，几乎从三十年代开始，人们就企图用铝合金制造飞机。近年，其他树脂基复合材料在飞机机体和运载火箭箭体结构的应用日益增多，但是铝合金至今仍是飞机机体和运载火箭箭体结构的主要结构材料。

航空航天中的合金材料

1.1 简介：

铝合金一般按其生产和加工方法分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。航空航天器主要应用变形铝合金的各种半成品加工成各种零部件，或用铸造铝合金直接生产零部件。

1.2 合金化：

纯铝的强度很低，不适合作为结构材料使用。作为结构材料使用的铝合金都必须通过合金化或其他手段来提高其强度。

很多元素都能与铝形成合金。

在航空航天工业中使用的主要是可以热处理强化的铝合金。

铝合金的热处理是控制性能的重要手段。同一成分的合金，通过不同的热处理，可以得到相差很大的性能。

除了为强化合金而加入的元素外，铝合金中还加入一些起其他作用的元素。一些过渡元素（Cr、Mn、Ti、Zr等）在铝中的固溶度很小，没有多少强化作用。但它们与铝形成一些金属间化合物，它们对控制铝合金的晶粒结构有重要的作用。因此，工业铝合金中通常加入一些过渡族元素。

二、钛合金

2.1 简介：

钛合金是航空航天器的关键结构材料。钛合金的密度小、强度高、耐腐蚀性好、热强性高，在航空、航天工业中得到越来越多的应用，特别是用于飞机机体和发动机中要求强度高及热强性好的部位。

2.2 分类及特征：

钛合金一般分为三大类：α型合金、β型合金、α+β型合金。

一般来说，α型合金热强性好、可焊，但热加工困难。β型合金室温强度高，成型容易，可热处理。而α+β型合金介于两者之间，可以通过热加工和热处理较大范围的调整其显微结构和性能。

随着我国航天技术发展，粉末钛合金和铸造钛合金获得了广泛的应用。航天飞行器速度提高，以及对构件轻质化、低成本和高可靠性的苛刻要求给粉末钛合

航空航天中的合金材料

金和铸造钛合金的应用发展带来了机遇。粉末钛合金与铸造钛合金相比较，其内部组织细小均匀，不存在成分偏析，性能优于铸造钛合金。高性能粉末钛合金目前已在国外先进的航空航天关键部件上得到应用，在国内的相关研究也取得了较好的进展。

三、镁合金

3.1 简介：

镁合金的密度比铝合金和钛合金的密度低得多。镁合金曾在航空航天和其他工业部门中有较多的应用。但是由于其耐腐蚀性差和一些其他问题，后来在航空航天上的应用大大的减少了。近年来，由于合金生产技术和性能的改进，镁合金在航空航天和其他领域上的应用有上升趋势。

3.2 合金化：

镁合金主要采用固溶强化。与镁形成固溶体的合金元素很多，主要有Al、Zn、Li、Ce、Zr、Th、Ag等。Mg-Al-Zn系和Mg-Zn-Zr系是最常见的合金系。Mg-Zn-Zr系中常加入少量Mn来改善其抗蚀性。Zr对镁合金有强烈的细化晶粒作用。有些镁合金有沉淀强化效应，但其作用比在铝合金中要少得多，而且镁合金中的沉淀过程十分复杂。

镁合金具有良好的铸造性能，铸造镁合金应用十分广泛。镁的晶体结构是六方结构，其变形性能不是很好，比立方结构的金属差。

镁合金变形性能不是很好，特别是在低温条件下。当温度高于250℃时，变形就容易多了。因此通常通过热加工生产变形镁合金产品。一般在300~500℃温度范围内进行轧制、挤压和锻造。

四、发展前景

由于太空飞行器的相对载荷较小，因此减轻材料的比重，寻找质优量轻的新材料成为科学家们研究的热点。在这一点上钛合金已占据优势。

我国航天飞行器上应用的钛及钛合金未来的发展方向是：

1、高性能化，即研制具有良好的强度和塑性相配合的高强韧钛合金和耐温性能更优异的钛合金;

2、低成本化，即发展不含或少含贵重金属元素的钛合金和易加工成形、易切

航空航天中的合金材料

削加工的钛合金等;

3、高加工率，即发展粉末冶金、超塑成形-扩散连接(SPF-DB)、精密铸造等技术。[摘自中国钛合金发展报告] 我国镁资源储量世界第一，是世界上最多大的镁生产国和出口国。但我国镁合金应用开发严重滞后，80%以上作为初级原料低价出口。我国发展镁合金工业正面临前所未有的机遇和挑战，加快高性能镁合金的研究、应用与产品制备高技术的开发，使我国我国在这一领域抢占制高点。

不仅如此，被誉为“21世纪的绿色工程材料”的镁合金材料，将在汽车、计算机、通信器材及消费类电子产品、航空航天、国防军工等领域具有越来越重要的应用价值。

航空航天中的合金材料

参考文献

[1]李成功.航空航天材料.北京：国防工业出版社，2002 [2]陈振华（译）.钛与钛合金.北京：化学工业出版社，2005 [3]丁文江.镁合金科学与技术.北京：科学出版社，2007