太阳能汽车应用前景与技术难点

第一篇：太阳能汽车应用前景与技术难点

太阳能在汽车的应用及前景分析

太阳能蓄电池的结构原理

太阳能汽车的“心脏”就是电力存储系统，它由蓄电池和电能组组成。蓄电池组相当于普通汽车的油箱。一辆太阳能汽车使用蓄电池组来储存电能以便在必要时使用，太阳能汽车启动装置控制着蓄电池组，但是当太阳能汽车开动后，是通过太阳能阵列提供能量，再充到蓄电池组内。由于技术原因，蓄电池存储能量是有限的，而且还分不同类型（铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、锂电池以及锂聚合物电池）。在太阳能汽车顶上，有一个圆弧形的太阳能电池板，板上整齐地排列着许多太阳能电池。这些太阳能电池在阳光的照射下，电极之间产生电动势，通过连接2个电极的导线，就会有电流输出。太阳能电池方阵是太阳能汽车的能源。方阵是由许多PV光电池板（通常有好几百个）组成。方阵类型受到太阳能汽车尺寸和部件费用等的制约。目前，主要有2种类型的光电池板：硅电池和砷化合物电池。一般等级的太阳能汽车通常使用硅电池板，硅太阳能电池能把10%～15%的太阳能转变成电能。它既使用方便，经久耐用，又很干净，不污染环境，是比较理想的一种电源，只是光电转换的比率小了一些。许多独立的硅片被组合，形成太阳电池方阵，依靠光伏电源供电动发动机驱动太阳能汽车。这些方阵的工作电压通常在50～200V，并能提供1000W的电力。方阵输出功率的大小受到太阳、云层的覆盖度和温度的影响。超级太阳能汽车也能使用通常类型的太阳能光电板，但更多的是使用太空级光电板。这种板很小，但是比普通的硅片电池板要昂贵得多，然而它们的使用效率非常高。一般情况下，汽车在运动时，被转换的太阳能被直接送到发动机控制系统。但有时提供的能量要大于发动机需求的电力，那么多余的能量就会被蓄电池储存以备后用。当太阳能电池方阵不能提供足够的能量来驱动发动机时，蓄电池内的被储存的备用能量将会自动补充。当太阳能汽车不运动时，所有能量都将通过太阳能光伏阵列储存在蓄电池内。也可以利用一些回流的能量来推动汽车。当太阳能汽车开始减速时，换用通用的机械制动，这时发动机将变成了一个发电机，能量通过发动机控制器反向进入蓄电池内进行储存。回充到蓄电池中的能量非常少，但是却非常实用。

太阳能天窗的原理与优点

在外观上，太阳能天窗与普通玻璃天窗有较大区别。太阳能天窗上安装了格栅状的太阳能电池板，在天窗开启后，通风透气的效果与普通天窗一样，但在天窗关闭时，从车内则看不到天空。这种太阳能天窗是在汽车天窗的玻璃下方设置有太阳能电池。太阳能电池与设置的控制单元输入端相连接，输入端连接车辆空调系统的温度传感器，同时输入端还与蓄电池和点火器相连接。点火开关打开后，用此选装开关可使太阳能天窗移动到需要的位置。当驻车或在无人看管汽车的情况下离开汽车时，一定要将太阳能天窗完全关闭。阳光充足时，鼓风机在关闭点火开关之后自动切换为太阳能运行模式。此后鼓风机电机由太阳能电池驱动，并为汽车内部空间提供新鲜空气。只有在信息娱乐系统内设置了通风功能，并且太阳能天窗已处于外翻或关闭状态时，才能运行通风。关闭点火开关后，只要没有开启驾驶员或副驾驶员车门，那么约10min内仍然能够打开或关闭太阳能天窗。遮阳板与太阳能天窗以固定方式连在一起，不能单独移动。为使气流产生的风滞噪声降至最小，导流板根据车速和天窗开度自动移动到最佳的外翻高度，此外还能明显降低车内空气的振动噪声。玻璃下方的太阳能电池吸收太阳能，经汽车天窗控制单元可对蓄电池进行充电，保证蓄电池的电能充足，同时延长蓄电池的使用寿命。太阳能天窗带给消费者的最直接好处是，在高温天气里，汽车在烈日下停车熄火，完全没有能源供给时，能自动调节车内温度。利用内置在天窗内部的太阳能集电板依靠阳光所产生的电力，经过控制系统来驱动鼓风机，将车厢外的冷空气导入车内，驱除车内热气，达到降温的目的。当驾驶者及乘员再打开车门及坐在座位上，不会感觉闷热难耐，汽车的空调系统可以在最短时间内将车内温度降至舒适的程度。同时可以改善车内的空气状况，冬天也可以减少车内前挡风玻璃的结霜。根据资料，与没有通风降温的车型相比，安装了太阳能天窗的汽车驾驶室内的温度最低可降至20℃。太阳能天窗利用太阳能供电，节能降温，十分有效地减少了汽车内由热所产生的“孤岛”效应。目前国内销售的车型当中，奔驰E级、奥迪A8、A6L、A4和途锐等部分车型都已配备了太阳能天窗。新奥迪A6L太阳能天窗可以在阳光充足时利用太阳能将鼓风机运转，将车内外空气进行交换，不消耗电能和其他能量；

辉腾轿车车顶天窗上整合了28个太阳能电池板，总共可提供24W的能量，还可以在车辆静止的状态下为电扇供电，减少蓄电池能量消耗。装备了太阳能天窗的车型，一定程度上降低了空调的使用频率，除了能为驾乘者提供舒适的用车环境以外，也有利于节省燃油，更加环保。目前，配备天窗的车型在国内已十分流行，如果能在原有天窗的基础上加上太阳能的功能，虽然会增加一定的造车成本，但从长远来看，有助于节省燃油以及环境保护，同样也是未来轿车的发展趋势[2]。

太阳能汽车充满商机

近年来，各国都在竞相研发新型太阳能汽车。美国已研制成光电转换率达35%的高性能太阳能电池，为光电池在汽车上应用开辟了广阔的前景。太阳能汽车已经在一些幅员辽阔国家或沙漠地区得到有效的应用。全球最负盛名的太阳能汽车比赛在澳大利亚已经连续举办了20多年，为推动太阳能汽车的发展作出了巨大贡献。据介绍，由瑞士的4所理工大学联合成功开发的“太阳能的士”，其制造得到了几家技术领先的瑞士公司的支持。“太阳能的士”的50%的动力来自装载了Q-Cells公司提供的高效太阳能电池片的挂车，其动力心脏———ZEBRA电池可以保证在没有阳光的情况下驾驶300km。其50%的动力需求将会在瑞士的太阳能发电站补充。“太阳能的士”历时18个月，跨越5个大洲、50个国家，至少行驶5万km，成为人类历史上第1个不消耗一滴汽油、无丝毫尾气排放而环球旅行的交通工具。据报道，在环保汽车备受追捧的背景下，日本汽车巨头一方面竞相推出油电混合动力车、电动汽车来抢占市场，另一方面相继开始了搭载太阳能电池汽车的研发。日产汽车公司的纯电动与零排放新车Leaf已在日美欧市场销售。据悉，该公司正考虑把太阳能技术用于此款新车，在其车顶后半部安装太阳能电池板，为车载空调和其他部分车载设备提供辅助能源，从而提高电动车的续驶能力。本田公司也在积极进行电动汽车和太阳能技术的研究开发，并且已经试制出搭载太阳能电池的电动汽车样车。与日产公司一样，其样车的太阳能目前也是用于为车载空调及其他车载设备提供辅助电源。用更新和更高的环境技术减少温室气体排放，降低燃油费用，已成为日本车商竞争的关键所在。太阳能在汽车上的应用前景：一是太阳能主要在传统汽车上作辅助电池用，而不是作为汽车的驱动力，因为它不能带动空调里面的压缩机，空调里的压缩机上千瓦，太阳能只可以带动空调里的电扇，作为辅助动力使用；二是太阳能可以作充电站，比如在房子上搭很多的太阳能板，把太阳能收集起来给电动汽车充电；三是利用太阳能制氢，由太阳能先发电，用电解水的电制出氢气后，储存在一个大罐子里，给汽车里的燃料电池加氢，氢和氧气再化合生成水同时放出电，供汽车使用。目前，太阳能车代替燃油车还不能广泛推广使用，主要是因为太阳能电池能量密度小，转化效率低，价格昂贵，技术还不成熟。但是太阳能电动车是最清洁的绿色环保汽车，可以对电动车的核心技术进行创新改造，利用发电型智能控制系统，延长电池使用寿命，增加续驶里程。所以它的推广具有广阔的前景[3]。

太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车能实现真正的零排放。正因为其环保的特点，太阳能汽车被诸多国家所提倡，太阳能汽车产业的发展也日益蓬勃。相信在不久的将来，太阳能定会在汽车上逐渐应用普及，这也是汽车企业一项任重而道远的责任。

本文作者：崔立宏 工作单位：东风本田汽车有限公司

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第二篇：太阳能应用

浅析太阳能在建筑上利用

摘要：能源危机成为地区政治动荡和战争根源之一，化石能源的有效性、不可再生性及对环境的危害性越来越突出，人类面临着巨大的挑战和威胁，而建筑业是诸行业中的能源大户。为使人类社会得以可持续发展，必须需求新的能源。因此，太阳能应用于建筑中的采暖及生活热水是人类赖以生存和保证社会可持续发展的能源。太阳能热水系统技术成熟、应用广泛、积极推广和使用新能源和可再生能源，对减少化石能源大气带来的污染，保护生态环境有着重大意义。关键字：太阳能 利用 建筑 意义 1.太阳能的简述

太阳能一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。1.1太阳能的优点

(1)普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。

(2)无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。

(3)巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

(4)长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。

2.太阳能在建筑上的应用 2.1建筑的利用

太阳能产品通过近几年的发展，其应用领域在不断扩大.建筑的使用功能与太阳能产品的利用有机的结合在一起，形成了一批有特色的太阳能功能性建筑。

(1)太阳能热水

太阳能热水主要是通过太阳能热水器将太阳的辐射能转化为可直接利用的热能，对建筑进行生活热水的供给。太阳能产品具有运行费用低、环保节能、提升建筑品位等突出优点，除了在建筑屋顶安装太阳能外，还可以利用建筑物的南立面，作为安装集热器的有利位置，从而充分利用建筑外表面，安装更多的太阳能热水器，以提供不同使用群体对热水的需求。

(2)太阳能光伏发电

太阳能光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电一般应用在三个方面：一是太阳能日用电子产品；二是为无电场合提供电源；三是并网发电。并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。

(3)太阳能制冷

用太阳能进行制冷有两种方法，一是先实现光一电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；二是进行光一热转换，以太阳能产生的热能为空调机组进行制冷。前者系统比较简单，但以目前的价格计算，其造价约为后者的3～4 倍。而后者与光一热转换直接利用不同，太阳能制冷空调是一个光一热一冷的转换过程，实际上是太阳能的间接利用。它不象太阳能热水、干燥等低温直接利用那样容易实现，在技术上比较复杂，一般为采用溴化锂制冷机组，利用太阳能提供的热能驱动机组进行制冷，太阳能制冷机组COP 为0.7~1.3。

(4)太阳能采暖

太阳能采暖技术即利用太阳能产生的热能提供建筑所需的热负荷，该技术一般采用太阳能与地板辐射或吊顶辐射采暖结合的方式进行供暖。太阳能采暖与常规能源采暖相比，前者初投资较高，但日常运行费用低，一般3～5 年可收回成本。

(5)太阳能遮阳 在夏热冬冷地区，遮阳对降低建筑能耗，提高室内居住舒适性有显著的效果。而太阳能产品作为洁能源应用的典范，在建筑节能、建筑外遮阳等领域中的应用，无疑有着举足轻重的作用。太阳能产品作为一种有效的绿色节能产品，主要功能是为建筑提供能源，以能源产品和遮阳产品结合，成为建筑的构件，应该是建筑节能的一个重要的发展方向。

(6)太阳能通风

在太阳能建筑中，春秋季为了平衡太阳能的利用，采用太阳能烟囱拔风，加强室内通风。太阳能烟囱即利用太阳能产品提供的热量加热安装在烟囱内盘管中的水，通过热传递，使烟囱内温度升高。利用热空气上升的原理，使烟囱内空气向上流动，达到室内强制通风，来调节室内气候。2.2太阳能的意义

(1)太阳能作为清洁环保的可再生能源，已经被广泛应用于民用建筑当中，研究表明，在太阳能利用方面具有经济价值的地区是年辐射总量高于2200h的地区。因此，我国在大部分地区的建筑物中推广应用太阳能热利用技术已具备了良好的条件，特别是对电力紧缺地区具有一定的经济效益和社会效益，太阳能广泛应用于建筑物采暖不但节省大量的石化能源，而且减少了对不可再生能源的消耗。

(2)经济上，民用建筑采暖的迅速发展，导致了居民生活用电量迅速增加，由于我国电力系统本身特点(火力发电占绝大部分)，调解性能较差，且已经存在着很大的高峰低谷负荷差异，随着我国居民住宅采暖的发展，虽然其耗电量不大，但却进一步加大了这种峰谷差异，使得电力系统的发展越来越不平衡，高峰负荷日益增加。因此这样会造成巨大的能源消耗和严重污染，太阳能采暖将会给个人，国家都带来巨大的经济效益。

(3)提高人民生活质量：随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的逐步提高，人们对生活舒适度的追求越来越强烈，尤其是偏远的农村地区，能源短缺，太阳能在民用建筑采暖和热水供应，有效地减少了能源短缺的现状，提高人们的生活舒适度，改善居住条件及周边环境。3.总结

太阳能作为一种新型能源已经进入到了我们的生活的各个方面，以其环保、节能、高利用率为大众所广泛使用。太阳能与建筑结合问题是多科学，多层面参与和合作的综合性事业，应根据不同的类型，技术要求，使用目的以及不同地理纬度和气候特点，建筑类型等，对建筑的造型，平面布局和功能等进行综合考虑。只有这样才能使太阳能设备的设计和利用与建筑的使用达到完美的统一，推动太阳能在建筑上的运用。参考文献：

[1]赵玉文.21世纪我国太阳能利用发展趋势[J].中国电力, 2000,(09).[2]宋力昕,章俞之.太阳能利用及太阳能新材料发展状况[A].21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C], 2003.[3]刘慧芬,史占中.我国发展太阳能产业政策刍议[J].科学技术与工程, 2008,(22).[4]胡润青.太阳能技术与激励政策[J].建设科技, 2008,(18).[5]沃野.我国太阳能产业现状分析及政策建议[J].当代经济(下半月), 2008,(04).[6]缪仁杰,李淑兰.2007,(05).太阳能利用现状与发展前景[J].应用能源技术,

第三篇：汽车新材料及相关技术的前景与挑战

汽车新材料及相关技术的前景与挑战

Xx

摘要：本文主要介绍了未来汽车新材料和相关技术的前景及其将会遇到的挑战

关键词： 汽车

铝镁合金

今天，人们在追求汽车乘坐的舒适性与个性化的同时，愈来愈强调汽车的环保性和经济性，对应的，对汽车材料的要求也越来越高。这是汽车工业发展的趋势之一。在一个关于新材料的会议上，通用汽车中国投资有限公司高级项目经理刘新宽在题为《汽车材料技术动向与挑战》的报告中认为，汽车工业持续发展对技术支持的需要表现为三点，即通过提高发动机效率和减轻重量来节省燃油；通过后处理和可再生的能源来改进排放；以机械、电子和智能材料的集成为代表的技改。而人们心目中理想的汽车则具有三个特征：利用低成本、可再生能源，且其尾气对环境没有影响；具有轻量化、低阻力的空气动力学性能；自身具有个性化且乘坐舒适。

减重的动力是效益

当前世界汽车材料技术发展的主要特征如下:(1)轻量化与环保是当今汽车材料发展的主要方向；

(2)尽管近阶段钢铁材料仍保持主导地位, 但各种材料在汽车上的应用比例正在发生变化。主要变化趋势是高强度钢和超高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料的用量将有较大的增长, 铸铁和中、低强度钢的比例将会逐步下降,但载重车的用材变化不如轿车明显；(3)轻量化材料技术与汽车产品设计、制造工艺的结合将更为密切, 汽车车身结构材料将趋向多材料设计方向；

(4)更重视汽车材料的回收技术；

(5)电动汽车、代用燃料汽车专用材料以及汽车功能材料的开发和应用工作不断加强。

今天，汽车材料的热门领域，主要是轻型结构材料和先进功能材料，前者应用于车身、底盘和动力系统，后者应用于内燃机和后处理、能量储存和转换、电子学及智能材料，如燃料电池用的材料、储氢材料和传感器。至于减轻重量的方法，刘新宽认为，首先是使用轻量化的材料，而通过ＣＡＥ模型工具也可以使材料的刚度、强度和厚度达到局部最优化，至于材料界，则需要发展低成本、稳定的生产工艺，以使复合材料结构件达到减重的目的。

如何在汽车制造中使用轻量化材料，通用汽车在实践中做了诸多尝试：一是激光拼焊板技术，即通过几块不同板材的焊接，在正确的位置设计使用正确的材料，从而优化重量的分配。液压成型钢结构也是一种有效的成型工具，采用这一技术生产的通用大卡车效果明显，如达到了两倍的扭转刚度，减轻了１５％的重量，安全性和乘坐性能得到了提高。

值得一提的是超轻车身用钢。据测算，如果车身完全采用这一材料，汽车的重量可以减轻３６％。通用汽车目前使用的超轻车身用钢不到车身的５％，刘新宽表示，通用汽车的目标是在未来３～５年内，使这一数字上升到２４％。应用铝板高温快速成型工艺可以大幅度降低铝板成型过程中产生的废品，通用汽车第一年就节约成本５００万美元，据估计，如果通用汽车整个公司都采用这一生产工艺，一年可以节约１０亿美元，并且减少废品的生产，达到减重与节约成本的目的。

谁将取代钢铁

汽车使用的轻量化材料主要包括铝合金、钛合金、镁合金和塑料材料。资料显示，２００２年，通用汽车平均每辆车使用了３００磅的铝合金，通用汽车生产的ＯＬＤＳＭＯＢＩ

ＬＦ每辆车使用了４９１磅铝，合２２３公斤。据刘新宽介绍，在使用铝合金的汽车零部件中，发动机、变速箱与动力传动、车轮三大部分占７０％以上，而刹车、底盘、悬架、方向盘系统及车身、保险杠、覆盖件、仪表盘的用量则很小。由于汽车的生产量非常大，所以尽管一辆车上某些零部件的铝合金用量不大，但总量巨大，刘新宽说：“以铝覆盖件为例，通用汽车一年就要消耗掉２６００万磅铝合金，而铝提升后舱盖一年则要消耗掉１２００万磅铝合金。”当然，要进一步采用铝材料，除了经济成本外，汽车工业也面临着其他一系列挑战，如技术挑战，包括合金改良和灵活的制造工艺，前者涉及车身的成型性、铸件的疲劳强度和结构件的可焊接性，后者涉及基于零件的制造工艺、可替代的制造业手段和大批量生产时的高速连接技术。此外，材料变换必然要求更换原有的生产设备，企业必须全面平衡，考虑是否真的值得。

镁合金是典型的轻量化材料，其在汽车上的应用不到铝合金的１／１０，远远低于铝合金的使用量。世界上最大的压铸镁零件是通用大面包车的镁仪表板，重２７磅，壁厚４毫米。刘新宽说：“如果能在发动机和变速箱上应用镁合金，那么这种材料的用量就会大得多了。”采用镁合金所面临的障碍，不仅有关于成型性与焊接性的技术挑战，而且价格问题更是不容忽视，镁合金加工成零部件产品后的价格要比钢贵得多。一位研究人士为此感叹道：“还没有一种材料像镁合金那样，实际应用与人们的期望值反差如此之大。”

此外，其他复合材料也开始应用于汽车制造，通用２００１年生产的皮卡复合车厢使卡车的总重减轻了５０磅，而且与钢相比，尾箱门减轻了１５磅，且开合更容易。纳米复合材料的应用更是异军突起，通用汽车在２００２年开发出了用纳米复合材料制成的踏板，与传统ＴＰＯ材料相比具有多项优点：重量减轻了２０％，刚度相当，低温冲击韧性更优异，易循环再利用，成本相当。

纵观汽车工业的发展史，在大约一个世纪前的１９０６年，汽车生产材料中居于优势地位的是木料，仅仅６年时间，到了１９１２年，钢铁就取代了木料在汽车生产材料中的优势地位。那么，人们不禁要问：“这种材料更换在未来汽车的发展中还会发生吗？如果答案是肯定的，那未来取代钢铁的将是什么材料呢？”

动力新也能减重

刘新宽在讲话中表示，通用汽车的技术战略由近及远，分别是提高汽车的燃油经济性、发展混合动力车、开发氢燃料电池。为此，通用汽车一直在做着不懈的努力，如他们生产的氢动３号，采用了新的改进型动力系统，组件更少，重量和体积也减小了；通用生产的“自主魔力”，大胆采用了与传统的支撑系统（底盘、车架）不同的车身与底盘分离技术，车身可以随需而换；线传操控燃料电池车则采用了航空业使用的线传技术。

事实上，汽车材料的变化影响非常广泛，例如，当通用宣布将燃料电池车作为公司发展的方向时，全球首饰业的白金价格立马下降了１０％。

那么，未来的车用燃料电池应该达到什么标准呢？通用汽车的要求是，能量密度增加２５％，尺寸重量降低１／１０，成本能够降低几十分之一。

参考资料； 经济参考报

第四篇：AMT技术应用现状与前景展望

AMT技术应用现状与前景展望

整理时间：2008-9-25 10:02:37 来源：中国汽车工业信息网打印评论收藏关闭

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近几年重型汽车发动机功率200～350kW，输出扭矩900～2200N·m，需要爬行挡速比为10～17，要求挡位间隔小，速比阶小于30%，这就需要使用更多的挡位（8～16个前进挡），而且越来越多地采用副的多挡位变速器。副变速器的采用和挡位数的增多，加大了驾驶员的操纵难度和劳动强度，变速器的故障率上升，手动机械式操纵机构已不适应当今重型汽车的发展。

AMT保留了原手动变速器总成的绝大部分机构，只是将其手动变速的操纵机构用自动操纵机构所取代，生产继承性好，改造成本低，见效快，并且通过软件的优化设计可以全面提高车辆的使用性能。因此，世界各大汽车公司和一些科研院校都在进行此项技术的研究和开发工作。表1给出了手动变速器（MT）与自动变速器的性能比较。因AMT具有较高的性价比，汽车市场对AMT的需求不断增加。

目前，AMT在美国和欧洲已实现了商品化，重型汽车上装配AMT的比例正在逐步增加。据预测，到2008年，欧洲近50%的MT将被AMT取代，部分AT市场也会被AMT占据。因此，近年来世界各重型汽车生产企业都在努力开发新一代的AMT产品。表2列出了世界著名重型汽车公司的AMT产品及主要特点。

我国从20世纪80年代初就开始了AMT技术的研究工作，并取得了一系列成果。在AMT技术理论上的研究与国际水平相当，但在产品化方面，与国外的差距较大。表3列出了国内开展AMT技术研究的单位及其产品特点。

在AMT技术理论研究取得一系列成果后，目前国内研究主要集中在提高系统可靠性、适应性和降低成本上。北京理工大学正在与国内几家汽车公司和变速器生产厂家合作开发AMT产品，这促进了AMT技术商品化、产业化。经过20余年的探索和发展，我国对AMT技术的研究已经逐步走向成熟，已具备了向商品化、产业化转变的条件。推广AMT系列化产品不仅符合我国国情，而且市场发展潜力巨大。欧洲最大的独立汽车变速器GETRAG公司在我国进行了广泛的市场调查后也认为，我国的重型汽车AMT市场前景广阔。

（1）未来10～15年内我国重型汽车技术发展的方向将是全面改善和提高重型汽车的技术性能和使用性能，这为AMT技术的发展提供了足够的空间。

（2）对于城市公交客车，在满足驾驶舒适简便和低成本的双重条件下，AMT应是其首选对象。因此，AMT技术应用于城市公交客车的发展前景广阔。

（3）目前，国内在重型车辆上开发的AMT产品，其执行机构主要采用液压驱动方案。由于大部分重型专用汽车上都具有不同用途的液压系统，本身带有液压油源，因此现有的AMT技术可以直接在其上应用。对于无液压油源但采用了气压制动的车辆，因有气源，可采用气动方案来驱动执行机构。由于专用汽车是一种具有高附加值、高利润的产品，而加装AMT系统增加的成本相对总成本来说比较小，且由此带来的整车性能及售价的提高，对于专用汽车生产厂家来说，无疑具有较大的吸引力。

第五篇：关于PCR技术及其应用实例和前景

PCR技术及其应用实例和前景

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PCR是我们研究 分子生物学的重要方法和工具，随着医学科技的不断发展，这种技术越来越被人们看重，越来越多的应用到我们的科技研究之中，作为医学检验工作者，这种技术也是我们必须掌握的从这篇文章中让我们了解一下它在实践之中的前景。

摘要：PCR(ploymerse chain reaction)技术[1]，即聚合酶链反应技术，又称基因体外扩增技术或和核酸体外扩增技术，利用两种与相反链杂交并利用附着于目标DNA两端的寡核苷酸引物在高温(95°C)使目标DNA片断的DNA双链变性，分解为单链，在较低温度(37-63°C)与引物退火，然后变温到72°C左右。在耐高温DNA聚合物酶的作用下引物被沿样板DNA单链延伸合成互补链，然后有变性→退火→延伸反复进行。引物大大过量，dNTP过量，酶在高温中是较稳定的，这样经过几十个循环，目标DNA片断就按2的n次方递增，用此法可以从mRNA中，cDNA库中扩出目标基因。总之，生物体内核酸的复制是半保留复制，PCR技术就是在体外对此进行复制模拟。

关键词：PCR技术；DNA；应用；工程效益扩大 1 引言

人类利用微生物的实践具有悠久的历史，公元前，人类就已经利用天然的微生物（酶）生产奶酪和酒。进入工业革命时代，人们开始对天然微生物进行筛选和诱变，生产某些简单的代谢产物，氨基酸，维生素和抗生素。

20世纪60年代至今，随着人类虽微生物认识的加深，DNA重组技术的出现，发酵技术的提高：更多的微生物可产生各种各样的抗生素，应用于医学微生物学(Medical Microbiology)中；更多微生物被发现可产生促生物质，有利于人和动植物的生长，对农业科学(Agriculture)有着极重要的支持；还有些微生物的代谢产物是重要的化工原料，加速了化工产业(Chemical Industry)的完善；再有些微生物被广泛应用于法医鉴定(Forenic)、医学(Medical Science)、环境监测(Environment Supervise)分子克隆(Member Clone)、序列分析(Alignment Analysis)、考古研究(Archaeology Search)等重要学科，具有广泛的应用前景，这就是我要介绍的PCR技术。2 PCR技术原理

下面我通过摘录了一个实验[2]，来介绍一下PCR技术的过程及其原理(至于它详细的实验过程和方法详见参考文献)。.在94°C高温下双链变性，分离出DNA单链的模板，然后降温(55°C)，然添加的与DNA单链配对，紧接着温度升高(72°C)，在DNA聚合酶的作用下，脱氧核苷三磷酸开始渗入，并从引物的结合端开始，按5ˊ-3ˊ方向延伸，合成出新生的DNA互补链，这一过程称为一循环，然后重复该循环，模板DNA被大量复制。

在此，我要特别强调几点注意事项，这也是这个实验设计者提醒我们需要注意的地方：

(1)在配置PCR反映体系的过程中，Taq酶应在加入dNTP混合物后加入，因为有些酶的3ˊ-5ˊ的外切酶反应较强，反映体系如果不含dNTP，反应体系中的引物可能被分解。

(2)非特异性扩增产物，可能是模板有与引物同源性高的其他位点，其次是复性温度太低，适当提高复性温度就可以解决这些问题。

以上实验可清楚明了地向我们展示PCR技术的原理。3 PCR技术分类

PCR技术自从1985年由Millus创立后，经历了20年的飞速发展，是传统微生物学与现代基因学之间的完美结晶，已成为当今世界上不可或缺的一项重要的微生物应用技术，下面我将介绍几种常用的PCR技术[3] 3.1反转录PCR 反转录PCR(reverse transcription PCR, RT-PCR)即以RNA分子为模板的扩增技术，主要用于克隆cDNA、检测RNA病毒、合成cDNA探针机构建RNA高效转录系统。3.2定量PCR 定量PCR(quantitative PCR)的基本原理是。假定其反应产物的数量同反映混合物中起始模板的mRNA或DNA的量成正比，因此通过琼脂糖电泳样品条带得比较，便可以确定两种PCR产物之间的数量关系。另外定量PCR还有广义和狭义之分[4]，在此就不详细介绍了。3.3实时荧光定量PCR 所谓实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR)技术，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用映光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过校正曲线对未知模板进行定量分析的方法。该技术不仅实现了PCR从定性到定量的飞跃，还具有特异性更强、有效解决了PCR污染问题、自动化程度高等特点，目前已得到广泛应用。3.4重组PCR 重组PCR(recombinant PCR RP-PCR)是指用PCR法在DNA片段上进行点突变，即扩增产物中含有域模板序列不同的碱基。利用重组PCR可造成DNA片段的碱基插入或缺失，从而研究目的基因片段的功能。3.5反向PCR 反向PCR(inverse PCR IP-CR)是对一个已知的DNA片断序列两侧的未知序列进行扩增和研究的技术。3.6多重PCR 多重PCR(multiplex PCR)即在同一反应体系中加入多对引物，扩增同一模板的几个区域。多重PCR可同时检测多个突变位点或病原生物，有利于遗传病和感染性疾病的诊断。3.7不对称PCR 不对称PCR(asymmetric PCR)即在扩增体系中加入不同浓度的引物，而得到单链DNA产物。

另外还有几种新型的、最近兴起的PCR技术[5]，虽不十分成熟，但发展前景十分广阔。它们包括： 3.8原位PCR 原位PCR是指对组织细胞中特异DNA或RNA进行PCR扩增，然后再用原位PCR进行扩增，然后再用原位杂交对扩增产物进行定量分析的一种方法。目前有报道[6]用这种方法可检测出组织细胞中的人乳头瘤病毒、艾滋病毒、结核杆菌等。3.9巢式PCR 巢式PCR比常规PCR灵敏度大大提高，同时第二次扩增又可鉴定第一次扩增产物的特异性。所以这种方法用于临床检验，目前血清中丙型肝炎的监测多用这种方法。

4.PCR技术应用实例

PCR技术自从建立以来，由于其敏感、高效、操作简便，在分子生物学研究、临床医学和其他很多领域中得到4.1分子生物学理论研究[7] 如：制备cDNA文库与筛选，要较多的组织。但如果用PCR技甚至几个细胞就可以构建cDNA高了工作效率。

再如：DNA测序、检测突变碱基、基因重组与融合、用简并引物法扩增未知序列，无不是PCR技术在分子生物学中的应用。4.2临床医学[8]

如：病原体诊断，利用PCR技术可以检测标本中的病毒、细菌、支原体，直至寄生虫等病原生物，标本可以是组织、血液、细胞、分泌物、排泄物等。以后还发展了遗传病基因的诊断、组织器官移植的配型选择、肿瘤的诊断转移和确定、法医学和其他临床医学领域。4.3考古学[9]

由于PCR技术对基因组的完整性要求不高，因而对分子考古学极为有帮助，科判定生物种类间的亲缘关系、进化途径等。

如：1997年德国慕尼黑大学动物研究所科学家宣称[10]，他们对欧洲原始人——欧洲尼安德特人化石中的基因残余物进行分析，结果表示著名的欧洲原始人尼安德特人不是欧洲现代人的祖先，这一结果又得到了英国、俄罗斯和瑞典科学家的进一步证实，为现代人的起源提供了新的论据。4.4 其他领域

PCR技术还在动植物研究领域、组织和群体生物学等领域已得到了广泛的应用[11]。5.前景与总结

结合对以上PCR技术的了解，我认为PCR技术可以加快实现它的工程化，效

既费钱费时，又需术，只要很少组织文库，并且大大提了广泛应用。益化，如：应用在现代环境工程污水处理工程的微生物载体研究上[12]，PCR技术暂时只是致力于理论方面和研究方面，它并没有像其他微生物技术那样给人类社会带来大规模的经济效益，假如可以实现这一设想，那么不但PCR技术本身可以得到更加快速的发展，而且我们还可以促进经济的发展。

比如说：在传统的生物发酵技术上可以结合PCR技术，利用DNA在体外的复制和杂交，并实现表达，可以实现基因工程的超远缘杂交的物种突破难进行的问题；再比如：可以通过PCR技术实现核酸杂交技术，核酸杂交法比抗原捕获特异、敏感，但半衰期短，放射性污染不易处理，显影时间长等缺点，目前国内外常用的生物素检测标本中致癌物质[13]。

另外，还有很多微生物的PCR技术在工程上的应用，这里就不一一列举了。关键是怎样扩大在工程上的应用，以扩大经济效益。这是PCR技术的关键。

PCR技术运用传统生物技术结合近代基因工程原理，包含反转录PCR技术、定量PCR技术、实时荧光定量PCR技术、重组PCR技术、反向PCR技术、多重PCR技术、不对称PCR技术等多种传统PCR技术和原位PCR技术、巢式PCR技术等一系列新兴PCR技术。最新的进展如[14]：结核杆菌诊断PCR；病毒学PCR技术；HIV感染PCR；检测人COX病；DMS/BMD基因；地中海贫血PCR；血友病A基因„

在工业在分子生物学、临床医学、考古学等众多领域取得了巨大成就，不但只是局限于研究领域，而且还从实用角度证明了PCR技术是一项令人类值得自傲的技术。自从1985年由Millus创立之后，又得到了近二十年的发展，所以PCR技术的发展前景是不可估量的。它绝对是现代生物学技术中一项值得发展的技术，在当今社会乃至未来社会都会有它的立足之地，充分运用它，人类会在文明发展的进程中，发出更耀眼的光芒。参考文献：

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[11] Michael Brand, Methods in Molecular Medicine, Vol.26“《Quantitative PCR Protocols》” Edited by: B.kochanowski and V.Reischi, Humana press Inc.Totowa, NJ, 1999

[12] 李彦春,《关于废水处理的现代技术应用》,环境技术通报,2005,5(4):25-30 [13] 二雄吉平,吴涛译,《关于PCR技术的一些看法》,东京大学学报现代基因技术译丛, 2004,11(4):10-15

[14] Tess.M.Jission etc.《Toward routine diagnosis of hepatitis B virus desoxyribonucleic acid》.Clinical Biochemistry, 1993, 26:289.