第一篇：技术物性的固化与日常感性的想像论文
摘 要：在大众文化审美形象化和欢乐身体化的今天，大众文化语义学维度的审美思考却越来越匮乏甚至一度消失。人的存在确实需要现代经济和技术，但又不能仅限于现代经济和技术：如果说大众文化带有很大的技术“物性”，那么人不是物；如果说大众文化诱惑、满足、填塞着人的日常感性欲望，那么人不仅仅是日常感性的存在；如果说大众文化造就着一个市场秩序似的标准化感受，那么人是不能完全被标准化的。在日常感性得到较好满足的先进国家，对大众文化的批判显得很理直气壮；然而，在日常感性相对匮乏的中国大陆，大众文化的具体效益还是相当复杂的。
关键词：大众文化；现代性；技术物性；日常感性；经典艺术；市场逻辑。
当代大众文化利用大众传媒制造身体幻象、提供游戏化的心理经验、克服认同焦虑，使更广泛意义上的大众充实了文化生活；它也许是趋时的、媚俗的，但是它却为文化消费者欣然接受。所以，在当今这个消费时代(又称为信息时代或高科技时代)——这个生活同质化与多元化并存的社会，感官享受取代了理性反思，人们“满足的源泉和社会理想行为的标准不再是工作劳动本身,而是他们的‘生活方式’”[1]（p.34）——大众文化的发达是必然的。而消费时代技术的****与市场逻辑的横行，使早先谦卑的人类接连宣布“上帝之死”、“人之死”和“作者之死”；从物质丰盈、思想平面化和艺术划归生活的部分现实参照及理论臆想出发,有些人又不断探讨“艺术的终结”、“意识形态的终结”、“历史的终结”甚至“宗教的终结”和“哲学的终结”等问题，将高高在上的一个个精神圣像掀翻在地。同时，消费成为一个无处不在的神话，它不仅可以用性和暴力满足人们的欲望，而且可以用世俗化的方式溶解经典艺术，使其纳入市场的范畴，变成消费对象；市场成为传统意识形态最有力的解构力量，它以世俗化的方式拆散了历史曾赋予艺术品原有的意义和价值，它单一的意识形态指向逐渐脱去，已不止向人们述说那曾经存在的高于天的革命理想和审美乌托邦。面对这种深刻的世俗化和广泛的民主化浪潮，高雅文化的至高地位和传统研究的学科视野经受到强大冲击，传统的经典艺术的创造方式和审美批评理念不再完全适用于新兴的大众文化或者大众艺术[2]（p.86）。
人类生产技术的不断提高和飞跃发展，使专属于人类的文化不断泛化，人类文明成果日新月异。在新近发生的这场数码技术革命中，信息技术的高度发展和资本主义的全面渗透，促使人类文化走向彻底泛化，人类的文化重心也由思想精英型走向消费大众型，物质世界极大丰富却又极不均衡，文化影响极其广阔却又极不厚重；单一性的工业文化独霸世界，许多大众被巨大的生存压力和快速的流行时尚所左右，沦为工业化和市场化的奴隶，成为无思想、无主见、无个性的精神盲流，整日沉浸于替代性和虚拟性的满足之中而不能自拔。法兰克福学派的诸多思想并非耸人听闻，但是一味抵制和反对也是不切实际的唐吉诃德行为，像十九世纪的浪漫主义和唯美主义2那样的审美避世论更是一种虚幻的、一厢情愿的审美乌托邦；只有认真彻底的分析和解剖，加以批判性的引领，才有可能在适当的时机促成现行被资本异化了的“文化工业”转变为代表大众的“民间文化”，即真正含义上的“大众”文化。因此，阿多诺、马尔库塞等人所提倡的审美主义的精神救赎理论有相当大的价值和参考意义。毕竟审美趣味的转向已成事实，但是现在的关键问题是：转向之后思想精英们彻底边缘化了，他们不再具有掌控审美文化发展方向的权利，那么现在大众文化的掌舵人又是谁呢？——是那些完全听命于资本和市场的所谓“文化经济人”和“经济文化人”，归根结底还是资本和市场。因此，对于当代居主流地位的大众文化，人们的思想中存在一对主要矛盾——审美主义与消费主义的对抗。
大众文化的崛起引出了许多全新的话题。大众文化审美化或曰审美泛化是一场审美日常化的变革，这次美学变革实质上就是使神圣美学世俗化、高雅艺术大众化的过程，其主要表象就是日常生活的文化化与审美化，这也是自启蒙主义思潮以来历代思想精英们渴望实现的理想。现在，这个理想表面上实现了，但是深层里却存在许多严重问题，尤其是这次变革的内在动力来源于市场资本和技术文明的控制，而非历代启蒙主义者所期待的自上而下的大众的文化自觉或曰审美自觉，启蒙现代性“自由解放”的理想预期与“人自身不断被物化和异化”现实结果之间出现了巨大反差。正是缘于这种深层的现代性分歧，当代边缘化的思想精英们不顾自身地位的变化而不遗余力地大声疾呼，知其不可为而为之地坚持批判市场资本和技术文明对人类社会的全面的控制，揭露大众文化产销中的“迎合”与“媚俗”阴谋，抵制大众文化发展中潜藏的消费主义原则。正如老子所说：“天下皆知美之为美，斯恶已；皆知善之为善，斯不善已。”也就是说，如果人人都知道美，那么这反而成了一种恶；如果人人都了解什么是善，那么这反而成了一种不善，因为人们遗忘、忽视和掩盖了相反东西的存在。在“为胸部和下半身”写作或制作风行的时代，在像动物一样坦诚地、赤裸裸地高歌欲望和表白功利的时候，思想精英们凭借审美主义依然坚守着人性升华和精神进化的立场，反对各种形式的人类异化，并试图打动那些习以为常的大众以改变现状、防止文化恶果的出现。
经典艺术与大众文化之间有一个根本性的差别，即：是以生产者的情感表现为主体，还是以消费者的欲求宣泄为主体。审美主义的文化观念建立在艺术家的自我主体性基石之上，因此它强调个体生命经验的自由出场；而大众文化的文化观念建立在消费者的趣味选择基石之上，因此它强调表现最普遍的生命经验，如性幻想等等，唯有如此它才能获得最好的市场前景。也正是在这层意义上，霍克海默、阿多诺等人认为大众文化实际上是资本主义的工业化极权社会对大众思想实行控制的一种方法，这种控制方法以极大满足物欲的形式消除大众对资本主义工业社会合理性的怀疑；而天马行空式地超越世俗社会的经典艺术尤其是现代主义艺术，正是在反抗消费社会中人的物化和单面化这一点上得到了法兰克福学派思想家们的赞赏。
经典艺术是意义表现者在面对世界时的一种发现，而大众文化的意义是表现者面对消费者的一种“代言”。因此，经典艺术的意义产生于主体与世界的关系之中，有着极强的指涉性，而大众文化的意义产生于作者与消费者的关系之中，倾向于一种体验性或者游戏经验。审美主义常常带着审美救世的观念从事艺术活动，所以艺术对他们来说是经国之大业、不朽之盛事，艺术活动就是要揭示世界的本源意义，甚至是为芸芸众生制定普遍有效的理解方式和价值原则。这种创造经典的冲动使高雅艺术中充满了关于世界意义的言说，无论这意义是荒诞还是和谐、是虚无还是原始生命力，也无论这意义怎样让接受者感到晦涩、陌生，面对大地的言说总是支撑着经典艺术的意义生产体系。精英艺术坚持一种纯艺术品位和与现实社会操作保持距离的文化思考，从文艺本体出发的艺术追求和从文化批判着眼的哲理追求是它的两个基石。大众文化则不甚关心国计民生等大事，它拒绝承担言说大地的重任，它的意义不是来自于指涉而是来自于共鸣，来自于制作者替大众消费者代言。大众文化无须探究宇宙人生的本质，而只是揣测文化市场的动向，琢磨世俗社会中人们的情感欲求；大众文化要为消费者搭建一个宣泄情感或者实现梦幻的现实舞台或者虚拟空间，所以，无论是哲理化的本质真实还是事件性的生活真实，对于大众文化都没有太大意义。譬如，加缪的《西西弗斯神话》借强者的徒劳告知人们他对世界的意义——荒诞——的发现，而好莱坞巨星施瓦辛格主演的系列电影《终结者》却编织一个虚假的故事替人们实现“强者惩恶扬善”的愿望；《西西弗斯神话》的意义是加缪深刻反思世界的结果，而《终结者》的意义是电影制作集体与观众“共谋”的结果。
消费时代的最大特征，就是文艺的创作、演播(出版)和观赏基本按经济学中商品生产—流通—消费的模式来运作。以往作家和读者、艺术家和观众之间主要是启蒙和被启蒙的关系，而在市场经济体制主宰的消费时代里，作家和读者、艺术家和观众之间已越来越实实在在地演变成生产者和消费者的关系。这种角色转换，对文艺生产的影响至关重要：在前者关系里，创作什么和怎样创作一般都取决于作家和艺术家的主体追求；而在后者关系中，创作什么和怎样创作则更多地取决于读者与观众的消费需求。由此，创作主体的独立思考和艺术探索，必须甚至必须在很大程度上让位于迎合读者口味和取悦观众兴趣。因为对于消费时代的文艺创作者来说，读者拒绝购买和观众拒绝观看无异于一种生死判决，它直接决定作品生产者能否生存及生存状态的好坏[3]。大众文化主要遵循的正是这种市场经济原则，是市场化大潮在文化上的蔓延；在大众文化的任何一类事件性文本中，毫无疑问地蕴藏着丰富的市场掌控成分，无论它表面是一种纯情展示还是情欲挑逗、是一种心理抚慰还是暴力宣泄、是一种正义宣扬还是语言狂欢……正像周小仪先生在探讨“唯美主义”的当下作用时所指出的：“在当代社会条件下，无论是纯粹艺术还是日常生活中的艺术形象，总是以美丽诱人的方式遮蔽了资本扩张所造成的感性物化之残酷现实，并以普遍主义的姿态强化了强势文化所赖以生存的不平等结构。……在唯美主义运动中所涌现出的主体，无论是19世纪还是当代，也一定是物化的主体，并锁定在文化的权力结构之中。”[4]（p.21）因此，有的学者不无忧虑地指出：“在社会观念转换、价值取向变得模糊、混乱之际，大众文化正气焰嚣张地扩张自己的地盘，文学则被挤压到寒碜的旮旯。原先的荣耀已成春梦，卸除了救世匡俗重担之后的文学虽因不再受到那么多限制而显得轻松，却又深感失落和迷惘。在社会价值观念裂变和生存压力的双重牵引下，文学意义、价值下滑已势所难免，文学成为能指游戏，成为本能的放纵，成为荒诞的戏谑，色情、粗俗、野蛮反倒成了不少人追逐的时髦，成为文学不可缺少的佐料。文学正在自己挖掘自己的根基。”[5]（p.167）人的存在确实需要现代经济和技术，但又不能仅限于现代经济和技术：如果说大众文化带有很大的技术“物性”，那么人不是物；如果说大众文化诱惑、满足、填塞着人的日常感性欲望，那么人不仅仅是日常感性的存在；如果说大众文化造就着一个市场秩序似的标准化感受，那么人是不能完全被标准化的。在日常感性得到较好满足的先进国家，对大众文化的批判显得很理直气壮；然而，在日常感性相对匮乏的中国大陆，大众文化的具体效益还是相当复杂的。
在当今时代，消费被变成了人们生活的理由——在消费中个人才能够获得自己的价值和意义、才能够获得某种自我想像，消费还划定了人的阶层地位，可以说消费主义的意识形态乃是当下日常生活的基础。与消费主义的合法化相同构，日常生活的意义被放大为文化的中心并被神圣化，而昔日的现代性的神圣价值则被日常化；日常生活的欲望被合法化，并成为普通大众生活的目标之一。在此基础上，消费甚至成了一个无处不在的神话，它不仅可以用性和暴力满足人们的欲望，同时也可以用世俗化的方式溶解经典艺术，使其纳入市场的范畴，变成消费对象；市场是传统意识形态最有力的解构力量，它以世俗化的方式拆散了历史曾赋予艺术品原有的意义和价值，它单一的意识形态指向逐渐脱去，已不止向人们述说那曾经存在的高于天的革命理想。但是，如果说因看到大众文化在当代中国的崛起就断言以市场逻辑为主导的大众文化现在可以独霸天下了，中国的国家意识形态中的马克思主义社会革命道统与知识精英的文化革命传统就此而让位于市场逻辑，那就大错而特错了；当然，市场经济的内在逻辑在中国取得了前所未有的地位和成就，市场逻辑的冲击力和强势地位是有目共睹的。
中国大众文化的勃兴是文化受到长期禁锢之后重获解放的结果，是对大一统的文化格局的颠覆；同时，遵循“市场逻辑”、依靠数码技术的大众文化又带着严重的先天不足，加剧了急功近利的社会价值取向和精神压力，消解了人文价值的传统影响。大众文化由市场化推动在中国形成气候的同时，也形成了（包括大众文化制作者）对大众文化的误解：把它仅看成与广告、服装、橱窗一类的“快餐”，而忘了它还是种艺术类型；把它视作粗制滥造的同义词，而不知它有自己的精品。感官愉悦是它的第一技术，决定了它编织故事、运用镜头与组织画面的方式。真正吸引大众的感官愉悦必须刺透心灵，所以，大众文化也有自己的“深度模式”——贴近并取媚大众会迫使其去分析大众心理，揣摩社会热点，洞悉不同样态。在中国，大众不爱“大众文化”，“大众文化”不理大众的事比比皆是。我们不但看不到自己的柯兰道尔、谢尔顿、金庸、琼瑶，也看不到紧贴新时代中国大众心态的应该出现而没有出现的中国的和全球的日常趣味的好作品，譬如极具想象力、人类意识与科技意识的科幻作品[6]（p.167）。
作为大众文化的机构性存在，大众传媒如电视、影院、广播、报纸、卡拉OK、歌舞厅等为大众文化的发展准备了物质上的前提，其最终的作用是使大众文化在文化产业的规模上生产并进行全球性的传播，结果使文化的共享领域得到明显扩大，以地域或民族为界限的传统区域文化的藩篱被大规模拆除，为形成一个现代意义上的世界性文化提供了可能。大众文化将自身明确定位为一种商品，以市场原则为导向、以被大众消费为目的，所以，大众文化本能地追踪大众的文化消费心理、迎合大众的消费口味，具有一定程度的前卫性和有益性：它以浅层次的商品平等原则替代空洞的教条说教、以紧张工作后的轻松原则参与大众的日常生活、以压抑意识的释放原则缓解社会的紧张、以自然淘汰的选择原则不断推动文化产品的更新，因此说大众文化在现代社会有其不可替代的功能和作用。但是，与高雅艺术或精英文化相比，大众文化的市场特性和商品原则又决定了它的平面和短视，追求当下即得的瞬间快感或本能满足成为它的主流。受市场逻辑的制约，大众文化生产的内部的确存在着为获取最大经济效益而追求程式化、模式化和批量化的制作驱动力，但是当消费市场日趋完善、消费心理日趋成熟后，也存在着受自然淘汰法则牵制的、为最大限度吸引消费者的兴趣而讲究创新、独异的竞争性创作驱动力。这说明大众文化的生产，除了受市场经济的显在制约之外，在适当的时机也受到审美规律和大众趣味的潜在制约。
毋庸讳言，当前中国大陆的大众文化生产是被市场逻辑控制的消费主义主导着，其产品内在的精神纬度几近丧失而唯存一种表象，其商品性从其生产到销售甚至包括所谓的售后服务都与其他质量不稳定的物质商品无异；可以说，当前大众文化的商品属性占据了绝对统治地位，而精神属性则被高科技的包装和工艺性的装潢所取代。许多地区的大众文化水平就更让人担心了，短、平、快甚至庸俗化、色情化的产品比比皆是，致使由大众文化产品担当主角的中国文化产业明显处于劣势。由竞争促成的市场自身的发展表明，大众文化自身也能产生解毒剂，抑制消费主义独霸天下，因为文化市场的生成需要的是“叫好”支撑下的“叫座”，否则必不长久。大众文化发展到一定程度以后的内情转变，又正好契合了审美主义者对单一向度的消费主义的批判，内外结合促使大众文化加大精神容量，降低人性异化的可能。但是，因为市场的资本控制性质没有从根上消除，所以期待市场的自身净化是徒然的，外在的冲击与良性批判仍是具有关键作用的。
参考文献
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第二篇：先进材料与技术论文
这学期我选了《先进材料与技术》这门选修课，虽然说只是一门选修课，但我从几位老师的授课中学到了不少，对材料有了一个新的认识，因为我也是学材料的，这对我以后学材料定会有更多的帮助，下面我主要介绍一下复合材料：
复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混泥土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃钢，从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。简单介绍了一下复合材料，下面我就纺织复合材料介绍一下：
纺织结构复合材料是纺织技术和现代复合材料技术结合的产物，它与通常的纤维复合材料具有较大的区别。纤维复合材料是通过把纤维束按一定的角度和一定的顺序进行铺层或缠绕而制成的，基体材料和纤维材料于铺层或缠绕时同时组合，形成层状结构，因此也称层合(压)复合材料。纤维复合材料中的纤维是平行的、互不交叠的。而纺织结构复合材料是利用纺织技术首先用纤维束织造成所需结构的形状，形成预成型结构件(简称预成型)，然后以预成型作为增强骨架进行浸胶固化而直接形成复合材料结构。正是这种工艺的变革，使纺织结构复合材料与普通复合材料相比具有许多突出的优点，同时由于细观结构的复杂化又给设计和分析增添了更多的困难。迄今虽然经过许多研究者的努力，已经发展了各种分析模型，能解决一些应用问题，但还远没有成熟，还需要经过比较、积累和进一步发展，以形成完善而统一的分析、设计方法和相应的标准，才能使纺织结构复合材料得到更广泛的应用。
一、纺织复合材料的发展
在20年代，波音公司就已经使用纺织结构来增强飞机的机翼。50年代，美国通用电器公司也选择纺织结构作为碳/碳复合材料鼻锥的增强形式。70年代初，在缠绕工艺的影响下，二维编织工艺被引入复合材料领域。随着复合材料的发展，二维编织工艺也得到了迅速的发展，并为制造复杂形状复合材料开辟了一条成功之路。80年代，通过纺织界与复合材料界的合作，编织技术由二维发展到三维，从而为制造高性能复合材料提供了新的途径。三维编织结构复合材料由于其增强体为三维整体结构，大大提高了其厚度方向的强度和抗冲击损伤的性能，因而倍受重视并获得迅速发展。创造不补充加油而连续环球飞行一周记录的“航行者”飞机与美国比奇公司的“星舟”1号公务机，都采用了一些编织结构件。英国道蒂公司的复合材料螺旋浆，其浆叶为编织结构，获得1991年英国女王技术成果大奖。美国航空航天局(NASA)大力开展三维编织结构复合材料研究工作。计划中包括开发编织技术和自动化加工、开发热塑性树脂等重要内容。
由此可见，现代纺织结构复合材料是在常规复合材料高度发展和广泛应用于各工业领域的基础上产生和发展起来的，通过吸收纺织学科各类织造技术，形成了机织、针织、编织等类别的纺织结构复合材料。值得指出的是，在过去40年里，还主要是以层板复合材料应用最广，特别是在航空航天、军事工业、交通等领域占据重要地位。复合材料的出现和发展对20世纪的结构工程产生了巨大的推动作用，并形成全球性的先进纤维材料的市场。在这种应用背景下，层板复合材料因存在“层”而带来力学性能的弱点:如分层、开裂敏感和损伤扩展快，垂直结构厚度方向强度低，抗冲击性能差等都显露出来。由此古代纺织结构复合材料的思想必然被人们接受用来消除复合材料的“层”。在常规复合材料成熟的设计分析方法、织造工艺以及高效的纺织织造技术的前提下，现代纺织结构复合材料以惊人的速度蓬勃发展，已波及美国、法国、英国、德国、俄罗斯、拉脱维亚、芬兰、比利时、中国、日本、南朝鲜等国。其重要原因之一，就是纺织构造的优越的力学性能，特别是不同的织造技术所形成的纤维束的微观构型，适应十分广泛的载荷环境作用下的工程结构的要求。
二、纺织结构复合材料应用
（一）按当代历史观点，纺织结构复合材料的出现是近世纪材料科学发展的重大进步之一。而按纺织结构复合材料的定义，可以追溯到中国古代用编成排的秫桔混合粘土做成的墙体，这是纺织结构复合材料在建筑领域的最早应用。
（二）用铜丝编织成的陶瓷基容器。可以考证，早在中国明朝(1368年～1644年)就可精制此类景泰蓝。由此可知，人类很早就熟知纺织结构复合材料的优点:织造的纤维网络具有优越的整体增强作用。因而纺织结构复合材料的出现和发展是一个悠久的历史过程。
（三）在航空航天领域，高温、烧蚀和高速冲刷的导弹头锥、火箭发动机的喉衬采用三维整体编织结构复合材料。发动机裙和导弹弹体(或火箭箭体)以及飞机机身则采用二维编织或机织结构复合材料。目前对空间飞行器，特别是对那些长时间在轨道运行的空间站、空间实验室和重复使用的太空运输系统，正在进行一类智能型纺织结构复合材料的研究。这类结构是将诸如光纤(传感)、压电(驱动)等元件埋入材料内部，以监控制造过程中的质量和运行中结构的健康状况或控制结构的动力学行为;
（四）在交通运输领域，从自行车到汽车、舰艇、高速火车和军用战车，都可以找出用纺织结构复合材料制成的零、部件和主体构架的例子，只是不同部件采用不同类型的纺织结构而已。如形状复杂的螺旋桨、曲轴就采用整体编织结构复合材料;
（五）在建筑领域，可分为两类:一类是刚性复合材料构件，如梁、柱、骨架等;一类则是柔性复合材料构件，如体育馆、停车场和车站的屋顶、野营帐篷等。前者大多采用三维织造类结构复合材料，后者则用二维织造类结构复合材料。
（六）体育用品如高尔夫球杆，医疗用品如人造血管、骨骼等都可用三维织造类结构复合材料。
三、纺织复合材料的应用优势
（一）高强度、高模量，特别是包括厚度方向、横向的全方位增强，使材料具有高损伤容限、高断裂韧性、耐冲击、抗分层、开裂和疲劳等;
（二）优良的可设计性，可按加载方向增加纤维束数，以及按实际需要(整体)织造复杂形状的零、部件和一次完成组合件，如加筋壳、开孔结构的制造等;
（三）可自动化高效率生产和接近实际产品形状的制造，使加工量和连接大大减少。因而经济性好、成本低、制造周期短;
（四）易于在预成型和复合前安放机敏类材料，如光纤、压电等，从而实现对复合工艺质量监控、产品在服务期间 的寿命监测、振动控制等，这样既提高了产品质量又增加了可靠性。
四、纺织结构复合材料的组成
纺织结构复合材料类似于自然界经过优胜劣汰的生物组织。所不同的是由纤维束组成的种种预成型构造是经过现代纺织技术织造成形的。将成型后的纤维束网络骨架充填以基体材料，经固化制成纺织结构复合材料。
纺织结构复合材料的另一个组分就是基体材料。主要有树脂基、金属基、陶瓷基和碳碳基4类基体材料。在复合材料中，基体起着传递载荷、均衡载荷和固箝支持纤维的作用。只有纤维和基体两者有机地匹配协调，才能充分发挥整体作用和各自的性能，即通常估算力学性能的混合律方可成立。值得指出，混合律还只是一个工程处理模式，切勿从混合律各组分所占的比例来判定各个组分所起的作用。这是因为纺织结构复合材料的工艺性、力学性能中的压缩、弯曲、剪切、扭转强度、对环境的温度、介质相容性以及导电、传热等物理或化学性能主要取决于基体材料。研究表明，两组分固化后组分之间受4种力的相互作用而固结成整体:其一，两组分本身的内聚力;其二，在纤维表面的微孔隙被基体大分子渗透扩散而“钉牢”所产生的机械作用力;其三，包括氢键和范德华力在内的吸附力;其四，基体的化学基团与纤维表面化学基团起化学反应所形成的化学键的作用力。这是组分选择和工艺方法选择的第二个应考虑的因素。
基体的类型繁多，在选择基体材料时，还必须考虑固化收缩率。例如环氧类、聚酯类和酚醛类树脂的收缩率分别在1%～2%、4%～6%和8%～10%范围内。收缩率越大意味着固化后产生的缩孔和微裂纹就越多，结果会降低纺织结构复合材料的力学性能。近年来，材料科学研究致力于减小基体的收缩率。通常的做法是在热固性树脂中填入热塑性大分子，这样既改善聚收状态又提高结构材料的韧性。总之，在纺织结构复合材料设计中，首先就是选择纤维和基体的材料。选择的依据是基于:产品所经受的载荷和环境(温度、湿度、腐蚀和其它化学作用等);产品结构特点及其功能要求;采用的预成型和固化技术;成本限制等因素。
据统计，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨，欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。而在日本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此类产品在2000年的用量达7.5万吨，汽车等领域的用量仅为2.4万吨。不过从全球范围看，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展潜力仍十分巨大，目前还有许多新技术正在开发中。
第三篇：传感器与检测技术论文
光电传感器--太阳能电池板
太阳能电池板是利用光生伏特效应原理制造的。在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象叫做光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池和光敏二极管、三极管。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
太阳能电池板 Solar panel
分类：晶体硅电池板：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池。
非晶硅电池板：薄膜太阳能电池、有机太阳能电池。
化学染料电池板：染料敏化太阳能电池。太阳能发电系统
太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或 110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：
（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。
（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。
（三）蓄电池：一般为铅酸电池，一般有12V和24V这两种，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。
（四）逆变器：在很多场合，都需要提供AC220V、AC110V的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。为能向AC220V的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。
晶体硅太阳能电池的制作过程：
晶体硅太阳能电池
“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。
太阳能电池的应用：
太阳能电池,1971年首次应用于我国发射的卫星上。1973年开始将太阳能电池用于地面。由于受到价格和产量的限制,市场发展很缓慢,除了作为卫星电源,在地面上太阳能电池仅用于小功率电源系统,如航标灯、铁路信号系统等。
2002年,国家有关部委启动了“西部省区无电乡通电计划”,通过光伏和小型风力发电解决西部七省区无电乡的用电问题。这一项目的启动大大刺激了太阳能发电产业,国内建起了几条太阳能电池的封装线,使太阳能电池的年生产量迅速增加。
目前太阳能电池已经开始广泛用于通信、交通、民用产品等各个领域,光伏发电不但列入到国家的攻关计划,而且列入国家电力建设计划,同时也在一些重大工程项目中得到应用。2003年底，我国太阳能电池的累计装机达到5万千。目前，光伏发电已遍及我国西部各省区、以及中部和东部的部分省、市、自治区，投入总规模已经超过30亿元人民币。太阳能电池高效和低价统一始终是国际开发的目标。
太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素：
问题
1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？
问题
2、系统的负载功率多大？
问题
3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？
问题
4、系统每天需要工作多少小时？
问题
5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？
问题
6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？
问题
7、系统需求的数量？
太阳能电池的原理
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
一、太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
（1）光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。
（2）光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或 并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的
电池板原料：玻璃，EVA，电池片、铝合金壳、包锡铜片、不锈钢支架、蓄电池等。
太阳能电池板新型涂层研发成功
美国伦斯勒理工学院研究人员2008年开发出一种新型涂层，将其覆盖在太阳能电池板上能使后者的阳光吸收率提高到96.2%，而普通太阳能电池板的阳光吸收率仅为70%左右。
新涂层主要解决了两个技术难题，一是帮助太阳能电池板吸收几乎全部的太阳光谱，二是使太阳能电池板吸收来自更大角度的太阳光，从而提高了太阳能电池板吸收太阳光的效率。
普通太阳能电池板通常只能吸收部分太阳光谱，而且通常只在吸收直射的太阳光时工作效率较高，因此很多太阳能装置都配备自动调整系统，以保证太阳能电池板始终与太阳保持最有利于吸收能量的角度。
多元化合物太阳电池
除了常用的单晶、多晶、非晶硅电池之外，多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：
a)硫化镉太阳能电池
b)砷化镓太阳能电池
c)铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池)全球太阳能电池产业现状
据Dataquest的统计资料显示,目前全世界共有136 个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中,其中有95 个国家正在大规模地进行太阳能电池的研制开发,积极生产各种相关的节能新产品。1998年,全世界生产的太阳能电池,其总的发电量达1000兆瓦,1999年达 2850兆瓦。2000年,全球有将近4600 家厂商向市场提供光电池和以光电池为电源的产品。
目前,许多国家正在制订中长期太阳能开发计划,准备在21世纪大规模开发太阳能，美国能源部推出的是国家光伏计划, 日本推出的是阳光计划。NREL光伏计划是美国国家光伏计划的一项重要的内容，该计划在单晶硅和高级器件、薄膜光伏技术、PVMaT、光伏组件以及系统性能和工程、光伏应用和市场开发等5个领域开展研究工作。
美国还推出了太阳能路灯“计划”,旨在让美国一部分城市的路灯都改为由太阳能供电,根据计划,每盏路灯每年可节电 800 度。日本也正在实施太阳能“7万套工程计划”，日本准备普及的太阳能住宅发电系统,主要是装设在住宅屋顶上的太阳能电池发 电设备,家庭用剩余的电量还可以卖给电力公司。一个标准家庭可安装一部发电3000瓦的系统。欧洲则将研究开发太阳能电池列入著名的“尤里卡”高科技计划，推出了“10万套工程计划”。这些以普及应用光电池为主要内容的“太阳能工程”计划是目前推动太阳能光电池产业大发展的重要动力之一。
日本、韩国以及欧洲地区总共8个国家最近决定携手合作,在亚洲内陆及非洲沙漠地区建设世界上规模最大的太阳能发电站,他们的目标是将占全球陆地面积约1/4的沙漠地区的长时间日照资源有效地利用起来,为30万用户提供100万千瓦的电能。计划将从2001年开始，花4年时间完成。
目前,美国和日本在世界光伏市场上占有最大的市场份额。美国拥有世界上最大的光伏发电厂,其功率为7MW,日本也建成了发电功率达1MW的光伏发电厂。全世界总共有23万座光伏发电设备,以色列、澳大利亚、新西兰居于领先地位。
20世纪90年代以来,全球太阳能电池行业以每年15%的增幅持续不断地发展。据Dataquest发布的最新统计和预测报告显示,美国、日本和西欧工业发达国家在研究开发太阳能方面的总投资, 1998年达570亿美元;1999年646亿美元;2000年700亿美元;2001年将达820亿美元;2002年有望突破1000亿美元。
我国太阳能电池产业现状
我国对太阳能电池的研究开发工作高度重视,早在七五期间,非晶硅半导体的研究工作已经列入国家重大课题;八五和九五期间,我国把研究开发的重点放在大面积太阳能电池等方面。2003年10月，国家发改委、科技部制定出未来5年太阳能资源开发计划，发改委“光明工程”将筹资100亿元用于推进太阳能发电技术的应用，计划到2005年全国太阳能发电系统总装机容量达到300兆瓦。
2002年，国家有关部委启动了“西部省区无电乡通电计划”，通过太阳能和小型风力发电解决西部七省区无电乡的用电问题。这一项目的启动大大刺激了太阳能发电产业，国内建起了几条太阳能电池的封装线，使太阳能电池的年生产量迅速增加。我国目前已有10条太阳能电池生产线,年生产能力约为4.5MW,其中8条生产线是从国外引进的,在这8条生产线当中,有6条单晶硅太阳能电池生产线,2条非晶硅太阳能电池生产线。据专家预测,目前我国光伏市场需求量为每年5MW,2001～2010年,年需求量将达10MW,从2011年开始,我国光伏市场年需求量将大于20MW。
目前国内太阳能硅生产企业主要有洛阳单晶硅厂、河北宁晋单晶硅基地和四川峨眉半导体材料厂等厂商，其中河北宁晋单晶硅基地是世界最大的太阳能单晶硅生产基地，占世界太阳能单晶硅市场份额的25％左右。
在太阳能电池材料下游市场，目前国内生产太阳能电池的企业主要有无锡尚德、南京中电、保定英利、河北晶澳、林洋新能源、苏州阿特斯、常州天合、云南天达光伏科技、宁波太阳能电源、京瓷（天津）太阳能等公司，总计年产能在800MW以上。
2009年，国务院根据工信提供的报告指出多晶硅产能过剩，实际业界人并不认可，科技部已经表态，多晶硅产能并不过剩。太阳能电池发展市场
当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经 济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。
全球太阳能电池产业1994-2004年10年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2006年全球太阳能电池安装规模已达1744MW，较2005年成长19％，整个市场产值已正式突破100亿美元大关。2007年全球太阳能电池产量达到3436MW，较2006年增长了56%。
中国对太阳能电池的研究起步于1958年，20世纪80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使中国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一下子提升到4个厂的4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。2002年后，欧洲市场特别是德国市场的急剧放大和无锡尚德太阳能电力有限公司的横空出世及超常规发展给中国光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应。
目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2007年全国太阳能电池产量达到1188MW，同比增长293%。中国已经成功超越欧洲、日本为世界太阳能电池生产第一大国。在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。
中国的太阳能电池研究比国外晚了20年，尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府应加强政策引导和政策激励，尽快解决太阳能发电上网与合理定价等问题。同时可借鉴国外的成功经验，在公共设施、政府办公楼等领域强制推广使用太阳能，充分发挥政府的示范作用，推动国内市场尽快起步和良性发展。
太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。
利用太阳能电池的离网发电系统
太阳能离网发电系统包括
1、太阳能控制器(光伏控制器和风光互补控制器)对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，太阳能控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，太阳能控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。控制器的性能不好时，对蓄电池的使用寿命影响很大，并最终影响系统的可靠性。
2、太阳能蓄电池组的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。
3、太阳能逆变器负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。太阳能逆变器是光伏风力发电系统的核心部件。由于使用地区相对落后、偏僻，维护困难，为了提高光伏风力发电系统 5 的整体性能，保证电站的长期稳定运行，对逆变器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源发电成本较高，太阳能逆变器的高效运行也显得非常重要。
太阳能离网发电系统主要产品分类 A、光伏组件 B、风机 C、控制器 D、蓄电池组 E、逆变器 F、风力/光伏发电控制与逆变器一体化电源。
利用太阳能电池的并网发电系统
可再生能源并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的可再生能源不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。
因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用可再生能源所发出的电力，减小能量损耗，降低系统成本。并网发电系统能够并行使用市电和可再生能源作为本地交流负载的电源，降低整个系统的负载缺电率。同时，可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。并网发电系统是太阳能风力发电的发展方向，代表了21世纪最具吸引力的能源利用技术。
太阳能并网发电系统主要产品分类 A、光伏并网逆变器 B、小型风力机并网逆变器 C、大型风机变流器（双馈变流器，全功率变流器）。
第四篇：纳米材料与技术论文
石墨烯在橡胶中的应用
摘要：石墨烯具有较强的力学性能和导电/导热性质，为发展多功能聚合物纳米材料提供了新的方向。本文简单介绍了石墨烯的制备及其功能化,并重点介绍了石墨烯/橡胶纳米复合材料的3种主要制备方法，同时分析了石墨烯/橡胶纳米复合材料的发展前景和存在问题.关键词：石墨烯 纳米复合材料 制备引言
橡胶在室温下具有独特的高弹性，其作为一种重要的战略性物资，泛应用于国民经济"高新技术和国防军工等领域。然而，未补强的橡胶存在强度低，模量低，耐磨差，抗疲劳差等缺陷。因此绝大数橡胶都需要补强，同时随着橡胶制品的多元化，在满足最基本的物理机械性能强度的同时，需要具有功能性的纳米填料/橡胶复合材料。石墨烯是一种有着优异性能的二维纳米填料，将石墨烯与聚合物复合是发挥其性能的重要途径，石墨烯/橡胶纳米复合材料对橡胶的力学机械性能、电学性能、导热性能和气体阻隔性能等都有很大提升，因此得到了广泛关注。石墨烯的制备及其衍生物的功能化 2.1 石墨烯的制备
本文重点介绍利用氧化石墨烯（GO）的还原来制备石墨烯，该方法制备的石墨烯不能完全消除含氧官能团，还存在结构缺陷和导电性差等缺点，但是相比于其他方法，其宏量和廉价制备的特点更为突出。2.2 氧化石墨烯的还原
目前，氧化石墨烯的还原一般分为热还原与化学还原两种方法。热还原是指 GO在高温下脱除表面的含氧基团并释放大量气体，从而还 原并剥离GO.化学还原法是指利用具有还原性的物质对GO进行脱氧还原。2.3 石墨烯的功能化
对于氧化石墨烯还原之后的石墨烯，可以用非共价键改性，通过工业用燃料，荧光增白剂，表面活性剂高效稳定石墨烯。
2.4 橡胶/石墨烯复合材料的结构，性能的检测
利用红外光谱仪测定复合物的红外光谱图;用X射线衍射仪（XRD)测定复合物的衍射谱图;用发射扫描电镜(SEM)分析复合物的形貌；用电子万能试验机测试式样力学性能。3 橡胶/石墨烯橡胶纳米复合物的制备方法
目前制备石墨烯/橡胶复合材料的制备方法主要有三种，即胶乳共混法，溶液共混法，机械混炼法。3.1 胶乳共混法 利用超声辐照胶乳和原位还原法(ULMR)制备石墨烯均匀分散的石墨烯/NB复合材料的方法，解决了石墨烯在橡胶基体中的分散和剥离问题，橡胶复合材料的力学性能大幅度提高[1].通过胶乳混合-静态热压和硫化方法制备了具有石墨烯导电网络的石墨烯/NR纳米复合材料[2].黄光速等通过胶乳法分别制备了石墨烯/NR和石墨烯/丁苯橡胶(SBR)复合材料，并研究了材料的硫化机理[3].Kim等[4]通过胶乳法制备了石墨烯/SBR复合材料，发现橡胶材料的热稳定性和导电性能得到了显著提升.Schopp等[5]通过胶乳法制备了常规和新型碳系填料(炭黑,碳纳米管,石墨烯)填充的SBR复合材料，发现不同填料类型、填充量、填料分散方法对复合材料性能的有影响，其中，石墨烯对SBR复合材料的力学性能、电性能以及气体阻隔性能的提高最为显著.3.2 溶液共混法
Lian等[6]通过溶液共混法制备了石墨烯/丁基橡胶(IR)复合材料,橡胶机械性能得到显著的提升.Sadasiviuni等[7]用马来酸酐接枝丁基橡胶(MA-g-HR)，通过溶液法制备得到了石墨烯/MA-g-HR纳米复合材料.Bai等[8]利用超声将氧化石墨烯分散到二甲基甲酰胺，将丁腈橡胶(NBR)溶于四氢呋喃，然后将氧化石墨烯分散液加到橡胶溶液中，再经超声、分散、干燥、双辊混炼和热压硫化得到了氧化石墨烯/NBR复合材料.3.3 机械混炼法
Mahmoud等[9]最早通过机械混炼法制备了石墨烯/NBR复合材料，并研究了石墨烯对材料的循环疲劳的影响.Al-solamy等[10]先利用双辊开炼机对复合橡胶进行机械混炼，然后将复合橡胶模压成面积为1cm2、高1cm的圆柱体，最后热压、硫化得到石墨烯/NBR复合材料,并研究了复合材料的导电性能，提出了导电橡胶纳米复合材料压阻效应的微观结构模型.Das等通过机械共混法分别制备了石墨烯、膨胀石墨(EG)、CNTs、EG/CNTs杂化填充SBR纳米复合材料，并对4种复合材料的电性能和力学性能做了对比.Dao等[11]通过铝三仲丁醇在DMF水溶液中处理石墨烯制备出氧化铝涂覆氧化石墨烯纳米片复合填料.3.4 其他方法。
Castro等[12]采用气相沉积法在聚苯胺/乙丙橡胶复合导电橡胶中趁机石墨烯的方法制备了新型有机电导材料；Cheng等[13]以金属镍泡沫为模版，通过CVD法制备了三维石墨烯泡沫，再将二甲基硅橡胶浇筑到石墨烯泡沫中制备石墨烯/合成橡胶复合材料；Zhan等[14]报道了将化学还原的石墨烯自组装到NR胶乳粒子表面，在不经过开练配合的情况下直接静态热压硫化，制备了具有石墨烯“隔离”网络结构的NR复合材料（NRLGES）；Wang等[15]在玻璃基板上通过层-层的静电组装制备了聚乙烯亚胺/羧基丁腈橡胶多层膜材料.4结论与展望
石墨烯具有优异的物理和电特性，作为橡胶纳米填料，具有非常高的增强效率和效果，同好似还可以赋予橡胶材料其他特性如导电性，导热性，改善其机械性能和气体阻隔性能等，对橡胶制品的高性能化和功能化具有特别的意义。
石墨烯/橡胶复合材料的制备方法的核心问题是在集体中均匀有效的分散与分布石墨烯填料。目前常用的复合方法有：胶乳共混、溶液共混和机械混炼，一般采用溶液共混和胶乳共混制备的复合材料中石墨烯分散均匀，因此复合材料具有更优异的性能。GO表面的含氧基团能有效增强与极性橡胶的界面作用；还原石墨烯比表面积大且存在“褶皱”结构，因此其与大多数非极性橡胶如NR，SBR等有较强的界面结合。通过石墨烯的表面修饰可以进一步提高街面作用和石墨烯分散，从而提高复合材料性能，总的来说，石墨烯可以有效的增加各种橡胶基材的导电性，导热性，机械强度和气体阻隔性。
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第五篇：计算机网络与防火墙技术论文
计算机网络安全与防火墙技术
张帅
计算机学院计算机科学与技术(师范)专业06级 指导教师：蒲静
摘要:本文由计算机网络安全问题出发，分析了网络安全面临的主要威胁，及保护网络安全的关键技术，提出了防火墙是计算机网络安全体系的核心的观点，并着重介绍了防火墙的相关技术。同时，说明了防火墙并不是万能的，指出了防火墙技术的缺陷，并就现今防火墙技术的现状，提出未来防火墙技术的发展设想。关键词：计算机网络；安全；关键技术；缺陷；防火墙
Computer-network Security and Firewall Technology
Zhang Shuai Computer College Grade 06 Instructor:Pu Jing Abstract: This article by a computer network security issues, analyzes network security major threats, and protect the network security key technologies.Proposed computer network firewall security system is the core idea, and highlights the firewall related technologies.At the same time, shows the firewall is not a panacea, points out the deficiencies in firewall technology, and on the current status of firewall technology, that future firewall technology's development.Key words： computer-network;security;key-technology;deficiencies;firewall 1
目录
中文摘要····························································1 英文摘要····························································1 目录································································2 1 绪论······························································3 2 计算机网络安全的主要问题··········································3 2.1 网络安全的定义················································3 2.2 网络安全面临的主要威胁········································3 2.2.1 计算机病毒的侵袭···········································3 2.2.2 黑客侵袭···················································3 2.2.3 拒绝服务攻击···············································3 2 2.3 实现计算机安全的关键技术···································4 2.3.1 数据加密···················································4 2.3.2 认证·······················································4 2.3.3 入侵检测技术···············································4 2.3.4 防病毒技术·················································4 2.3.5 文件系统安全···············································4 2.3.6 防火墙技术·················································4 3 防火墙概述························································4 3.1 防火墙概念····················································4 3.2 防火墙的主要功能··············································5 3.2.1 强化网络安全策略···········································5 3.2.2 对输入进行筛选·············································5 3.2.3 防止内部信息的外泄·········································5 3.2.4 限制内部用户活动···········································5 3.2.5 网络地址转换···············································5 3.2.6 对网络使用情况进行记录监控·································6 3.3 防火墙的原理及分类············································6
3.3.1 包过滤防火墙···············································6 3.3.2 应用代理防火墙·············································6
3.3.3 状态检测防火墙·············································6
3.4 防火墙的主要技术优缺点分析····································6
3.4.1 包过滤技术·················································6 3.4.2 应用代理技术··············································7 3.4.3 状态检测技术···············································7 4 防火墙的缺陷及未来发展趋势·······································7 4.1 防火墙的十大缺陷··············································7 4.2 关于防火墙未来发展的几点设想··································8 结束语······························································8 参考文献····························································8 致谢································································9 绪论
计算机技术的应用与发展，带动并促进了信息技术的变革，计算机与信息技术以其广泛的渗透力和罕见的亲和力，正从整体上影响着世界经济和社会发展的进程，引发了计算机应用技术一场空前的技术革命。但是，伴随而来的是计算机屡屡遭到破坏，轻者丢掉数据，重者系统平台和计算机资源被攻击，其损失常常是不可估量的，这是一个日益严峻的问题即计算机网络安全。
为了保护自己的计算机、服务器和局域网资源免受攻击破坏而丢掉数据、系统重新安装等，利用防火墙技术是当前比较流行且比较可行的一种网络安全防护技术。其既是计算机高新技术的产物，又具有低廉实惠的特点，故简要探究防火墙技术的特点和以及其在计算机网络安全中的作用。计算机网络的主要安全问题
2.1 网络安全的定义
我国对于计算机安全的定义是：“计算机系统的硬件、软件、数据受到保护，不因偶然的或恶意的原因而遭到破坏、更改、显露，系统能连续正常运行。” 2.2 网络安全面临的主要威胁
一般认为，计算机网络系统的安全威胁主要来自计算机病毒、黑客的攻击和拒绝服务攻击三个方面。2.2.1 计算机病毒的侵袭
当前，活性病毒达14000多种，计算机病毒侵入网络，对网络资源进行破坏，使网络不能正常工作，甚至造成整个网络的瘫痪。2.2.2 黑客侵袭
即黑客非法进入网络非法使用网络资源。例如通过隐蔽通道进行非法活动；采用匿名用户访问进行攻击；通过网络监听获取网上用户账号和密码；非法获取 3 网上传输的数据；突破防火墙等。2.2.3 拒绝服务攻击
例如“点在邮件炸弹”，它的表现形式是用户在很短的时间内收到大量无用的电子邮件，从而影响正常业务的运行。严重时会使系统关机，网络瘫痪。2.3.实现计算机安全的关键技术 2.3.1 数据加密
加密就是把明文变成密文，从而使未被授权的人看不懂它。有两种主要的加密类型：私匙加密和公匙加密。2.3.2 认证
对合法用户进行认证可以防止非法用户获得对公司信息系统的访问，使用认证机制还可以防止合法用户访问他们无权查看的信息。2.3.3 入侵检测技术
入侵检测技术是网络安全研究的一个热点，是一种积极主动的安全防护技术，提供了对内部入侵、外部入侵和误操作的实时保护，在网络系统受到危害之前拦截相应入侵。2.3.4 防病毒技术
随着计算机技术的发展，计算机病毒变得越来越复杂和高级，计算机病毒防范不仅仅是一个产品、一个策略或一个制度，它是一个汇集了硬件、软件、网络、以及它们之间相互关系和接口的综合系统。2.3.5 文件系统安全
在网络操作系统中，权限是一个关键性的概念，因为访问控制实现在两个方面：本地和远程。建立文件权限的时候，必须在Windows 2000中首先实行新技术文件系统（New Technology File System，NTFS）。一旦实现了NTFS，你可以使用Windows资源管理器在文件和文件夹上设置用户级别的权限。你需要了解可以分配什么样的权限，还有日常活动期间一些规则是处理权限的。Windows 2000操作系统允许建立复杂的文件和文件夹权限，你可以完成必要的访问控制。2.3.6 防火墙技术
防火墙就是用来阻挡外部不安全因素影响的内部网络屏障，其目的就是防止外部网络用户未经授权的访问。它是计算机网络安全的第一道关卡。防火墙概述
随着Internet的迅速发展，网络应用涉及到越来越多的领域，网络中各类重要的、敏感的数据逐渐增多;同时由于黑客入侵以及网络病毒的问题，使得网络安全问题越来越突出。因此，保护网络资源不被非授权访问，阻止病毒的传播感染 4 显得尤为重要。就目前而言，对于局部网络的保护，防火墙仍然不失为一种有效的手段，防火墙技术主要分为包过滤、应用代理、状态检测三类。其中包过滤作为最早发展起来的一种技术，其应用非常广泛。3.1 防火墙的概念
防火墙的本义原是指古代人们房屋之间修建的那道墙，这道墙可以防止火灾发生的时候蔓延到别的房屋。而这里所说的防火墙当然不是指物理上的防火墙，而是指隔离在本地网络与外界网络之间的一道防御系统，是这一类防范措施的总称。它对网络之间传输的数据包依照一定的安全策略进行检查，以决定通信是否被允许，对外屏蔽内部网络的信息、结构和运行状况，并提供单一的安全和审计的安装控制点，从而达到保护内部网络的信息不被外部非授权用户访问和过滤不良信息的目的[1]。3.2 防火墙的主要功能 3.2.1 强化网络安全策略
在没有防火墙的环境里，网络安全管理是分散到每一个主机上的，所有主机必须同心协力才能维持网络的安全性。而防火墙能够实现集中安全管理，可以将所有安全软件配置在防火墙上，而不是分布在内部网络的所有主机上。3.2.2 对输入进行筛选
防火墙可以通过对传入数据包的源地址、目标地址及其他信息的检查，确定是否允许通过。只有满足防火墙配置规则的数据包才能通过防火墙，否则阻止数据包的传人。
3.2.3 防止内部信息的外泄
通过利用防火墙对内部网络的划分，可实现内部网中重点网段的隔离，限制内部网络中不同部门之间互相访问，从而保障了网络内部敏感数据的安全。3.2.4 限制内部用户活动
防火墙通过用户身份认证来确定合法用户。防火墙通过事先确定的完全检查策略，来决定内部用户可以使用哪些服务，可以访问哪些网站。3.2.5 网络地址转换(NAT，Network Address Translation)
内部网主机经常要访问Internet，而NAT可以将内部网的专用地址转换成Internet地址。这样可以掩藏服务器的真正IP地址，起到一定的隔离作用，使内部网络用户不被暴露在外部网络中。此外防火墙可以作为部署NAT的逻辑地址，因此防火墙可以用来缓解地址空间短缺的问题，并消除机构在变换ISP时带来的重新编址的麻烦。
3.2.6 对网络使用情况进行记录监控
防火墙能够记录所有经过防火墙的访问并形成完整的日志，提供有关网络使 5 用情况的统计数据。当网络受到扫描或攻击等可疑活动时，防火墙能进行报警，并提供详细信息。
3.3 防火墙的分类及工作原理
国际计算机安全委员会ICSA将防火墙分成三大类:包过滤防火墙，应用级代理服务器[3]以及状态包检测防火墙。3.3.1 包过滤防火墙
包过滤防火墙[4]就是把接收到的每个数据包同预先设定的包过滤规则相比较，从而决定是否阻塞或通过。包过滤防火墙工作在网络层，通过对每个IP包的源地址、目的地址、传输协议等信息与事先设置的安全规则进行比较，如果满足安全规则定义的IP包则通过，如果不符合安全规则定义的IP包则被排除。3.3.2 应用代理防火墙
它是针对数据包过滤[5]和应用网关技术存在的缺点而引入的防火墙技术，其特点是将所有跨越防火墙的网络通信链路分为两段。应用代理型防火墙设置在内部网络与外部网络之间，当用户访问目的站点时，对于符合安全规则的连接，首先用户与代理服务器建立连接，应用代理型防火墙将会代替目的站点进行响应，并重新向目的站点发出一个同样的请求。代理系统实际上是用户和真实服务器之间的中介。3.3.3 状态包检测防火墙
状态检测又称动态包过滤，是为了解决包过滤模式安全性不足的问题，在包过滤技术的基础上，采用了一个执行网络安全策略的软件引擎——检测模块。当建立连接时，状态检测检查预选设定的安全规则，符合规则的连接允许通过，并记录下该连接的相关信息，动态保存生成状态表。对该连接的后续数据包，只要符合状态表，就可以通过。3.4 防火墙的主要技术优缺点分析
如上文所述，防火墙技术主要有：包过滤技术、应用代理技术、状态检测技术。
3.4.1 包过滤技术
优点：包过滤防火墙因为工作在网络层，因此处理包的速度快；此外它提供透明服务，即不需要用户名和密码来登录，用户不用改变客户端程序。
缺点：网络层在OSI体系中处于较低的层次，因而安全防护也是较低级；不能彻底防止地址欺骗，一些应用协议不适合于数据包过滤，正常的数据包过滤路由器无法执行某些安全策略，不能防范黑客攻击，不支持应用层协议，不能处理新的安全威胁。3.4.2 应用代理技术
优点：应用代理型防火墙工作在0SI体系的最高层——应用层，安全级别高于包过滤型防火墙；应用代理型防火墙对用户而言是透明的，而对外部网络却隐藏了内部IP地址，可以保护内部主机不受外部攻击；代理系统可以控制户机和服务器之间的流量，并对此加以记录，提供详细的日志。
缺点：代理速度较路由器慢，代理对用户不透明，对于每项服务代理可能要求不同的服务器；代理服务不能保证你免受所有协议弱点的限制，代理不能改进底层协议的安全性。3.4.3 状态检测技术
优点：配置了“专用检测模块”，它可以支持多种协议和应用程序，可以很容易地实现应用和服务的扩充；安全性更佳。
缺点：配置复杂，因而降低了网络的速度。防火墙的缺陷及未来发展趋势
4.1 防火墙的十大缺陷
防火墙在网络安全防护中起着举足轻重的作用，但它并不是万能的，它仍然存在一定的局限性和不足。总体说来，存在十大方面的缺陷：
(1)防火墙不能防范不经过它的攻击。没有经过防火墙的数据，不能防范。(2)防火墙不能解决来自内部网络的攻击和安全问题。防火墙只对来自外部网络的数据进行检测，以保护内部网络；而对于内部网络中的用户威胁，防火墙是无能为力的。
(3)防火墙不能防止TCP/IP协议、服务器系统的缺陷进行的攻击。TCP/IP的缺陷和服务器系统漏洞是天然存在的，防火墙不能防止。
(4)防火墙不能防止数据驱动式的攻击。当有些表面看起来无害的数据或邮件拷贝到内部的主机上进行执行时，可能引发数据驱动式的攻击。
(5)不能有效防范加密信息。防火墙只能识别与其数据库中已有的特征数据匹配的信息，如果攻击者将恶意代码或攻击指令转换成其他形式隐藏起来，这种加密后的代码，只要成功避开防火墙数据库中的特征匹配，就能成功通过防火墙。
(6)防火墙的检测功能是有限的。对于所有网络和应用程序流量的检测，需要有空前的处理能力才能保证这些任务的完成，为了获得高性能，就必然要求使用高端硬件，就目前而言，要完成这种深度检测仍是十分困难的。
(7)防火墙不能防范受到病毒感染的文件、软件。防火墙本身并不具有病毒的查杀功能，即使有，也不能查杀所有的病毒。
(8)防火墙是一种被动的防范手段，它只能对已知的网络威胁起作用，对于新的未知的网络攻击防火墙是很难防范的。
7(9)防火墙的安全性和实用性成反比。防火墙越安全，则功能也就越少，速度也就越慢，防火墙的安全性和实用性将在一定的时间内是一对主要矛盾。
(10)防火墙不能防止自身的安全漏洞的威胁。目前还没有厂商能够保证防火墙绝对不存在安全漏洞，防火墙能保护别人却不能保护自己，因此对防火墙也必须进行安全防护。
4.2 关于防火墙未来发展的五点设想
既然防火墙存在缺陷在所难免，那么网络安全又该如何保证呢？对防火墙技术研究的道路究竟该何去何从呢？在此，提出以下设想：
(1)形成以防火墙为核心的计算机网络安全体系。到目前为止，防火墙技术仍然是应用最广泛的计算机网络安全防护技术，防火墙的重要性不能替代，所以在相当长的一段时间内，防火墙是计算机网络安全的核心。但是，要想最大程度地保护网络安全，仅凭防火墙技术单方面的作用是不可行的，还必须借助其他手段，构建以防火墙为核心，多个安全系统协作配合的计算机网络安全体系。
(2)防火墙硬件技术架构上的发展趋势。目前防火墙正逐步地向基于网络处理器和ASIC芯片的技术架构方向发展。网络处理器由于内含有多个数据处理引擎，能够直接完成网络数据处理工作，减轻了CPU的负担，在性能上有很大的提升；ASIC芯片有专门的数据包处理流水线，可以获得很高的处理能力。
(3)智能技术的进一步发展。目前的防火墙只是识别一些已知的攻击行为，对于未知的攻击或未列出的攻击防火墙显得有些无能为力，因此智能化是将来的发展趋势，能自动识别并防御黑客的各种手法及相应的变种。
(4)分布式技术的进一步发展。分布式技术将是未来的趋势。多台物理防火墙协同工作，共同组织成一个强大的、具备并行处理能力、负载均衡能力的逻辑防火墙，不仅保证了在大型网络安全策略的一致，而且集中管理大大降低了经济、人力及管理成本。
(5)经济高效的发展趋势。防火墙要防止各种网络的攻击，其性能势必会下降。安全性和实用性是一对主要矛盾，要找到网络安全性与实用性之间的平衡点是防火墙未来发展面临的问题。经济高效的防火墙将是未来研究的方向。
结束语
随着网络技术的发展，网络安全正面临着越来越大的威胁。防火墙至关重要，但它并不是万能的，在专业黑客和一些非法入侵者面前，防火墙也很无奈。我们除了设好防火墙这第一道关卡外，还应当借助其他安全防御手段一起来保护网络的安全。参考文献：
[1]StevenMBellovin,WilliamRCheswick.NetworkFierwalls[J].IEEECommunications.1994.g:50-57.[2] 郑林.防火墙原理入门[Z].E企业.2000.[3] 王卫平，陈文惠，朱卫未.防火墙技术分析.信息安全与通信保密.2006，(8):24一27.[4]A.Feldman,S.Muthukrishnan.Tradeoffs for Packet ClassifiCation.Proc.Of the 9th Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communieations Soeieties.2000,vo1.3,1193-1201.[5] 王永纲，石江涛，戴雪龙，颜天信.网络包分类算法仿真测试与比较研究.中国科学技术大学学报.2004，34(4):400一409.致 谢
本文是在蒲老师的悉心指导下完成的，从文献的查阅、论文的选题、撰写、修改、定稿，蒲老师给子了我很大的帮助。在此一并向所有帮助和关心过我的老师和朋友，表示真挚的感谢！
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