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航空航天技术论文范文1
论文关键词：原创性，高新技术产业，影响因素
1 原创性高新技术产业及其界定与测量
原创性高新技术产业是指采用新技术而形成的相同或相近高新技术企业群体，或者是围绕高新技术而生成的新兴的企业群体，其中所采用的新技术是一种根本性创新。国内外文献研究创新较早,但将原始创新与高新技术产业结合起来分析原创性高新技术产业的文献很少，缺乏系统的研究。
我国的高新技术范围共11项，涉及电子与信息技术、生物工程和新医药技术、新材料及应用技术、先进制造技术、航空航天技术、现代农业技术、新能源与高效节能技术、环境保护新技术、海洋工程技术、核应用技术及其他在传统产业改造中应用的新工艺、新技术。在高新技术产业中要确定哪些是属于原创性的，有一定难度。笔者根据国家的有关规定和相关学者的研究主要认为有四大主要衡量指标：核心自主知识产权、科技成果转化能力、研究开发的组织管理水平和成长性指标管理论文，并且占有的权重应分别是0.3、0.3、0.2和0.2.
其中核心自主知识产权主要是指产业内企业拥有的专利、软件著作权、集成电路布图设计专有权、植物新品种等核心自主知识产权的数量（不含商标）；科技成果转化能力，主要是最近3年内科技成果转化的年平均数；研究开发的组织管理水平包括：（1）制定了研究开发项目立项报告;（2）建立了研发投入核算体系；（3）开展了产学研合作的研发活动；（4）设有研发机构并具备相应的设施和设备；（5）建立了研发人员的绩效考核奖励制度中国期刊全文数据库。成长性指标主要有总资产增长率和销售增长率，具体计算方法如下：总资产增长率＝1/2（第二年总资产额÷第一年总资产额＋第三年总资产额÷第二年总资产额）－1；销售增长率＝1/2（第二年销售额÷第一年销售额＋第三年销售额÷第二年销售额）－1。经过上述筛选，本文选择了医药、航空航天、通信设备制造、电子计算机及办公设备、医疗设备及仪器仪表5个行业的样本。
2 原创性高技术产业成长影响因素模型
对原创性高技术产业成长演化及其影响因素进行实证分析的第一步是建立模型。本文认为原创性高技术产业成长主要受创新资本投入和人力资本投入的影响，据此将主导性高技术产业成长的评价模型表示如下:
Y=LαKβ
其中Y表示产业成长，L表示创新的人力资本投入，K表示投入的创新资本，α和β表示人力投入和资本投入对产业成长的影响。
对上式两边先取对数后求导，得出:
(dy/dt)/Y=α(dL/dt)/L+β(dK/dt)/K
α——人力投入的影响系数;
β——创新资本投入的影响系数;
三、原创新高新技术产业成长影响因素的实证分析
（一）数据来源与处理
1.数据来源及处理
实证分析的一项前提性基础工作就是数据的分析与整理。根据中国现有统计资料的情况，在己经公开出版的文献资料中，几乎没有完整的适合我们要求的数据资料。因此，现有的统计资料的实际情况决定了模型所需要的数据只有通过适当的数据处理的方式才能获得。本文所取原始数据来源于《中国统计年鉴》、《中国高技术产业统计年鉴》和科技部网站。
（二）原创性高新技术产业的描述性统计数据
原创性高技术产业的新产品销售收入保持持续增长趋势，1995年一2009年高技术产业的新产品销售收入均基本处于上升趋势管理论文，新产品销售收入的提升说明产业附加值、产业技术水平不断提高，产业不断成长，见下表1。
表 1 原创新高新技术产业新产品销售收入（单位：亿元）
年份
行业
1995
2000
2005
2006
2007
2008
2009
医药
61.53
170.26
469.36
569.92
712.69
948.91
1248.32
航空航天
59.01
81.33
337.35
305.04
379.13
472.98
272.17
通信设备制造
350.18
1630.81
3852.04
4173.48
6013.02
6759.08
8232.77
电子计算机及办公设备
36.64
537.00
2070.09
2963.11
2814.74
4227.74
2253.12
医疗设备及仪器仪表
31.00
64.42
185.82
237.31
383.65
航空航天技术论文范文2
作为最早实现载人航天的国家，俄罗斯早在上世纪90年代就已经开展了新一代载人飞船的研制工作。当时，设计于上世纪60年代的“联盟”飞船已经使用了30余年，期间虽然经过不断地功能拓展，性能有所提升，但毕竟设计较早，升级空间所剩无几，已经不能很好地适应载人航天领域的新要求。俄罗斯新一代飞船设计要求能够替换“联盟”飞船作为国际空间站的天地往返运输载具以及紧急救生飞船。由于国际空间站当时设计的常驻成员组人数为6人，因此新飞船的载员人数也从“联盟”飞船的3人提升到了6人。为了降低成本，还要求飞船的返回舱段具有可重复使用的能力。俄能源火箭航天集团根据这些要求设计了“快帆”（Kliper）飞船。返回舱段采用升力体布局，拥有两种构型：一种是纯升力体布局，再入时在大气层内可以进行有限的机动，最后利用降落伞减速着陆，这种构型主要作为空间站的紧急救生飞船来使用，发射后长期停靠在空间站上；另一种是升力体布局加上机翼，可在大气层内机动，返回载入之后像航天飞机一样滑翔降落在跑道上，这一构型主要用来实现天地往返运输任务。由于整个项目技术复杂，研制难度大，再加上缺乏资金，项目最终在2006年宣布失败，俄罗斯转而开发PPTS载人飞船。
PPTS飞船也被称作“罗斯”（Rus）号飞船，由能源火箭航天集团进行研制，也以替换“联盟”飞船为研制目标，既可以往返于地面与近地轨道，也可以支持月球以及载人深空探测，能够适应第二宇宙速度再入，载员数量4～6人。PPTS放弃了“联盟”飞船使用了半个世纪的“轨道-返回-服务”经典三舱布局，转而选择“返回舱-服务舱”两舱布局。飞船也不再采用钟形返回舱，而改用锥形，其直径达4.4米，远超“联盟”系列飞船的2.7米，舱内容积增加到17立方米，超过了“联盟”飞船轨道舱与返回舱容积的总和。由于PPTS飞船的返回舱要求能够重复使用，因此对于抗着陆冲击的要求比“联盟”飞船更为苛刻。为了减小着陆冲击，最初在返回模式上选择了动力下降模式，也就是不依靠降落伞，而是依靠返回舱的发动机减速。但这种方式需要返回舱携带动力减速所需的燃料，会压缩返回舱返回时可携带的载荷质量，最后设计人员决定将传统的伞降模式和动力下降模式结合起来，先通过降落伞减速并稳定姿态，在距地面一定高度时切断降落伞，利用发动机控制返回舱速度，最终着陆。为了进一步吸收着陆冲击，保证飞船在最后接地阶段的安全，设计人员不惜增加再入阶段的风险，直接在防热大底上安装活动舱盖，使4个安装在防热大底之后的折叠着陆缓冲支架可以伸出。
PPTS飞船的舱内布置、装饰也经过精心的工业设计，布局简洁清晰，配色干净舒适，设备先进现代，不再是俄罗斯之前载人飞船、空间站特有的那种粗犷、杂乱的风格，让人耳目一新。据说如此设计可以让航天员更加放松，不至于在枯燥的太空飞行中赶到疲惫。座舱内甚至设置了一个卫生间，堪称有史以来最为豪华的载人飞船了。
作为俄罗斯的老对手、冷战时期太空竞赛的最终胜利者美国，其新一代载人飞船的研发可以说是磕磕绊绊。2003年哥伦比亚号航天飞机失事之后，航天飞机安全性与运营成本的问题日益凸显，美国国内要求航天飞机退役的声音日益高涨。2004年，时任美国总统小布什提出了“新太空探索计划”，计划包括研制下一代航天器、重返月球乃至登陆火星。2006年，美国国家航空航天局（NASA）根据“新太空探索计划”制订了“重返月球”计划，后来更名为“星座计划”，主要描绘了本世纪美国探索月球的整体框架和目标，其核心是在月球上建立永久基地，并以此为跳板，为登陆火星乃至探索更遥远的太空做准备。作为这一计划重要的一环，“猎户座”载人飞船的研发被提上了日程。
按照“星座计划”的要求，“猎户座”载人飞船既可以执行近地轨道的天地往返运输任务，也可以执行有关月球、火星、小行星的深空任务，具有极高的任务弹性，但这也导致研发难度的加大。为了降低研发风险，“猎户座”飞船的研制方洛克希德马丁公司在飞船的总体布局上决定继续沿用经过“阿波罗”飞船验证过的成熟构型，即锥形指令舱（即俄罗斯和中国的载人飞船上的返回舱，命名方式不同）以及“指令-服务”两舱布局，但指令舱直径从“阿波罗”飞船的4米增加到了5米，近地轨道任务情况下最多可以搭乘6名航天员，正好是国际空间站一个远征组的人数，而在月球、深空探测任务中最多可以搭乘4名航天员。返回方式也回归传统的降落伞减速着陆，在最初的方案里还一改美国载人飞船海上回收的惯例，利用气囊减震陆上着陆回收，不过后期因为着陆缓冲气囊超重，最终改回了海上回收。
美国将近40年没有研发过载人飞船，因此“猎户座”飞船的研制过程中遇到了很多问题，然而对项目影响最大的问题却出现在研制工作之外。美国国会很多议员认为“星座计划”所提出的重返月球的目标不具有开拓性与划时代的意义，纯粹是花钱重复前人已经做过的事情。对于“星座计划”的不满加上当时全球金融危机对美国经济造成的严重打击，使得美国国会批准给美国国家航空航天局的预算日趋减少。但“星座计划”却是一个实打实的烧钱大户，随着计划的推进，资金需求越来越大。终于在2010年，奥巴马政府决定终止该计划，取而代之的是一个更加经济的新太空计划。在这个新计划中，来自“星座计划”的“猎户座”载人飞船经过美国国家航空航天局的争取得到了保留，但不再负责近地轨道天地往返运输任务，而专注于针对火星、小行星的深空载人任务。“星座计划”中用来发射月球登陆器的“战神”五号也摇身一变作为太空发射系统（SLS）继续研发，日后将负责“猎户座”飞船的发射。而近地轨道的任务则通过商业乘员运输能力（CCtCap）计划承包给近几年兴起的商业航天公司。
2013年11月，美国国家航空航天局了商业乘员运输能力计划征求建议书，希望在2014年9月前签订一份或多份CCtCap合同，在2017年底前恢复从美国本土将航天员送往国际空间站的能力。2014年9月份，美国国家航空航天局宣布波音公司的CST-100载人飞船与SpaceX公司的Dragon V2载人飞船赢得合同，两家公司将在4年内执行共8次前往国际空间站的任务，每家公司至少执行两次任务，每次任务至少要搭乘4名航天员。CST-100飞船也采用锥形指令舱，其大小介于阿波罗飞船与猎户座飞船之间，最多可以搭乘6名宇航员，飞船的动力与能源由指令舱后的圆柱形服务舱提供。Dragon V2飞船也拥有两个舱体，只不过动力与能源系统和座舱集成在一起构成可返回舱段，最多可乘坐7名航天员。可返回舱段后方的圆柱形舱段只是一个表面贴满太阳能电池板以及几片气动翼的非加压壳体，这一舱段内可以装载载荷，这也让Dragon V2飞船成为目前新一代载人飞船中唯一能够装载非加压载荷的飞船，在一定程度上还原了航天飞机的货运功能。由于只是负责近地轨道运输任务，所以两型飞船不需要像PPTS与“猎户座”那样为适应第二宇宙速度再入进行有针对性的设计，进而大大降低了技术难度和生产成本。两型飞船都将采用降落伞减速着陆，不过Dragon V2飞船未来可能会试验动力减速着陆。
纵观美俄两国的新一代载人飞船，进度最快的就是美国的“猎户座”了。去年12月5日，“猎户座”飞船完成了首次太空飞行测试任务，这次任务在返回阶段模拟了未来“猎户座”在完成深空任务后高速再入大气层的过程，验证了飞船的防热系统在高速再入情况下的可靠性，第二次飞行试验目前定在2018年，将是“猎户座”首次由SLS火箭发射升空。如果一切顺利，首次载人飞行将在2021年实现。CST-100与Dragon V2也在按照各自公司制定的计划向前推进。而俄罗斯的PPTS飞船的未来还充满了未知数。鉴于俄罗斯当前的国内经济形势，最初制定的2015～2017年试验、2018年载人首飞的计划实现基本无望，具体要拖延多久，目前俄罗斯人自己都给不出答案。
美俄这几型新一代载人飞船虽然存在着各种各样的差异，但是却有很多的共同的特点。从总体布局看，均选择了大舱体直径两舱布局，简化了总体架构，提升了内部容积。从载重量上看，各型飞船最大载员人数较上一代载人飞船扩展了一倍，均达到了6～7人，基本达到了航天飞机的载员水平（航天飞机单次任务载员人数最多为8人，一般情况下都是6～7人），如减少载员人数，也可以携带大量货物，而且还具备了较强的下行货物运输能力（也就是从空间向地面运输载荷）。从经济性上看，都强调了可重复使用这一特点，以节省运行成本。
我国载人航天技术起步较晚，研制周期相对较长，以至于“神舟”飞船刚成熟定型，美俄两国的新一代载人飞船便已经完成了方案设计，甚至开始了原型飞船的制造与实验工作。按照我国载人航天规划，下一步将要建设空间站，开展大量空间应用试验，这就需要具备更强人员往返运输能力和载荷下行能力的天地往返运输飞船，进一步扩展空间站的应用领域和范围，增加空间站运营管理的灵活性和适应性。而我国载人深空探测的一些方案也已经开始研究，新飞船必将针对这些任务预留出升级空间。
航空航天技术论文范文3
论文关键词：集成电路，特点，问题，趋势，建议
引言
集成电路是工业化国家的重要基础工业之一，是当代信息技术产业的核心部件，它是工业现代化装备水平和航空航天技术的重要制约因素，由于它的价格高低直接影响了电子工业产成品的价格，是电子工业是否具有竞争力关键因素之一。高端核心器件是国家安全和科学研究水平的基础，日美欧等国均把集成电路业定义为战略产业。据台湾的“科学委员会”称未来十年是芯片技术发展的关键时期。韩国政府也表示拟投资600亿韩元于2015年时打造韩国的集成电路产业。
集成电路主要应用在计算机、通信、汽车电子、消费电子等与国民日常消费相关领域因此集成电路与全球GDP增长联系紧密，全球集成电路消费在2009年受金融危机的影响下跌9%的情况下2010由于经济形势乐观后根据半导体行业协会预计今年集成电路销售额将同比增长33%。
一、我国集成电路业发展情况和特点
有数据统计2009年中国集成电路市场规模为5676亿元占全球市场44%，集成电路消费除2008、2009年受金融危机影响外逐年递增，中国已成为世界上第一大集成电路消费国，但国内集成电路产量仅1040亿元，绝大部分为产业链低端的消费类芯片，技术落后发达国家2到3代左右，大量高端芯片和技术被美日韩以及欧洲国家垄断。
我国集成电路产业占GDP的比例逐年加大从2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增长远远超过国际上任何一个其他国家，是全球集成电路业的推动者，属于一个快速发展的行业。从2000年到2007年我国集成电路产业销售收入年均增长超过18%毕业论文提纲，增长率随着经济形势有波动，由于金融危机的影响2008年同比2007年下降了0.4%，2009年又同比下降11%，其中集成电路设计业增速放缓实现销售收入269.92亿元同比上升14.8%，由于受金融危机影响，芯片制造业实现销售收入341.05亿元同比下降13.2%、封装测试业实现销售收入498.16亿元同比下降19.5%。我国集成电路总体上企业总体规模小，有人统计过，所有设计企业总产值不如美国高通公司的1/2、所有待工企业产值不如台积电、所有封测企业产值不如日月光。
在芯片设计方面，我国主流芯片设计采用130nm和180nm技术，65nm技术在我国逐渐开展起来，虽然国际上一些厂商已经开始应用40nm技术设计产品了，但由于65nm技术成熟，优良率高，将是未来几年赢利的主流技术.设计公司数量不断增长但规模都较小，属于初始发展时期。芯片制造方面，2010国外许多厂商开始制造32nm的CPU但大规模采用的是65nm技术，而中国国产芯片中的龙芯还在采用130nm技术，中芯国际的65nm技术才开始量产，国产的自主知识产权还没达到250技术。在封装测试技术方面，这是我国集成电路企业的主要业务，也是我国的主要出口品，有数据显示我国集成电路产业的50%以上的产值都由封装产业创造，随着技术的成熟，部分高端技术在国内逐步开始开展，但有已经开始下降的趋势杂志网。在电子信息材料业方面，下一代晶圆标准是450mm，有资料显示将于2012年试制，现在国际主流晶圆尺寸是300mm，而我国正在由200mm到300mm过渡。在GaAs单晶、InP单晶、光电子材料、磁性材料，压电晶体材料、电子陶瓷材料等领域无论是在研发还是在生产均较大落后于国外，总体来说我国新型元件材料基本靠进口。在半导体设备制造业方面毕业论文提纲，有数据统计我国95%的设备是外国设备，而且二手设备占较大比例，重要的半导体设备几乎都是国外设备，从全球范围来讲美日一直垄断其生产和研发，台湾最近也有有了较大发展，而我国半导体设备制造业发展较为缓慢。
我国规划和建成了7个集成电路产业基地，产业集聚效应初步显现出来，其中长江三角洲、京津的上海、杭州、无锡和北京等地区,是我国集成电路的主要积聚地，这些地区集中了我国近半数的集成电路企业和销售额，其次是中南地区约占整个产业企业数和销售额的三分之一，其中深圳基地的IC设计业居全国首位，制造企业也在近一部壮大，由于劳动力价格相对廉价，我国集成电路产业正向成都、西安的产业带转移。
二、我国集成电路业发展存在的问题剖析
首先，我国集成电路产业链还很薄弱，科研与生产还没有很好的结合起来，应用十分有限，虽然新闻上时常宣传中科院以及大专院校有一些成果，但尚未经过市场的运作和考验。另外集成电路产品的缺乏应用途径这就使得研究成果的产业化难以推广和积累成长。
其次，我国集成电路产业尚处于幼年期，企业规模小，集中度低，资金缺乏，人才缺乏，市场占有率低，不能实现规模经济效应，相比国外同类企业在各项资源的占有上差距较大。由于集成电路行业的风险大，换代快，这就造成了企业的融资困难，使得我国企业发展缓慢，有数据显示我国集成电路产业有80%的投资都来自海外毕业论文提纲，企业的主要负责人大都是从台湾引进的。
再次，我国集成电路产业相关配套工业落后，产业基础薄弱。集成电路产业的上游集成电路设备制造的高端设备只有美日等几家公司有能力制造，这就大大制约了我国集成电路工艺的发展速度，使我国的发展受制于人。
还有，我国集成电路产成品处于产品价值链的中、低端，难以提出自己的标准和架构，研发能力不足，缺少核心技术，处于低附加值、廉价产品的向国外技术模仿学习阶段。有数据显示我国集成电路使用中有80%都是从国外进口或设计的，国产20%仅为一些低端芯片，而由于产品相对廉价这当中的百分之七八十又用于出口。
三、我国集成电路发展趋势
有数据显示PC机市场是我国集成电路应用最大的市场，汽车电子、通信类设备、网络多媒体终端将是我国集成电路未来增长最快应用领域. Memory、CPU、ASIC和计算机外围器件将是最主要的几大产品。国际集成电路产业的发展逐步走向成熟阶段，集成电路制造正在向我国大规模转移，造成我国集成电路产量上升，如Intel在2004年和2005年在成都投资4.5亿元后，2007年又投资25亿美元在大连投资建厂预计2010年投产。
另外我国代工产业增速逐渐放缓，增速从当初的20%降低到现在的6%-8%，低附加值产业逐渐减小。集成电路设计业占集成点设计业的比重不断加大，2008、2009两年在受到金融危机的影响下在其他专业大幅下降的情况下任然保持一个较高的增长率，而且最近几年集成电路设计业都是增长最快的领域，说明我国的集成电路产业链日趋完善和合理，设计、制造、封装测试三行业开始向“3：4：4”的国际通行比例不断靠近。从发达国家的经验来看都是以集成电路设计公司比重不断加大，制造公司向不发达地区转移作为集成电路产业走向成熟的标志。
我国集成电路产业逐渐向优势企业集中,产业链不断联合重组，集中资源和扩大规模，增强竞争优势和抗风险能力，主要核心企业销售额所占全行业比重从2004年得32%到2008年的49%，体现我国集成电路企业不断向优势企业集中，行业越来越成熟，从美国集成电路厂商来看当行业走向成熟时只有较大的核心企业和专注某一领域的企业能最后存活下来。
我国集成电路进口量增速逐年下降从2004年的52.6%下降为2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于进口量增速。预计2010年以后我国集成电路进口增速将小于出口增速，我国正在由集成电路消费大国向制造大国迈进。
四、关于我国集成电路发展的几点建议
第一、不断探索和完善有利于集成电路业发展的产业模式和运作机制。中国高校和中科院研究所中有相对宽松的环境使得其适合酝酿研发毕业论文提纲，但中国的高端集成电路研究还局限在高校和中科院的实验室里，没有一个循序渐进的产业运作和可持续发展机制，这就使得国产高端芯片在社会上认可度很低，得不到应用和升级。在产业化成果推广的解决方面。可以借鉴美国的国家采购计划，以政府出资在武器和航空航天领域进行国家采购以保证研发产品的产业化应用得以实现杂志网。只有依靠公共研发机构的环境、人才和技术优势结合企业的市场运作优势，走基于公共研发机构的产业化道路才是问题的正确路径。
第二、集成电路的研发是个高投入高风险的行业是技术和资本密集型产业，有数据显示集成电路研发费用要占销售额的15%，固定资产投资占销售额的20%，销售额如果达不到100亿美元将无力承担新一代产品的研发，在这种情况下由于民族集成电路产业在资金上积累有限，几乎没有抗风险能力，技术上缺乏积累，经不起和国际集成电路巨头的竞争，再加上我国是一个劳动力密集型产业国，根据国际贸易规律，资本密集型的研发产业倾向于向发达国家集中，要想是我国在未来的高技术的集成电路研发有一席之地只有国家给予一定的积极的产业政策，使其形成规模经济的优势地位，才能使集成电路业进入良性发展的轨道.对整个产业链，特别是产业链的低端更要予以一定的政策支持。由政府出资风险投资，通过风险投资公司作为企业与政府的隔离，在成功投资后政府收回投资回报退出公司经营，不失为一种良策。资料显示美国半导体业融资的主要渠道就是靠风险基金。台湾地区之所以成为全球第四大半导体基地台就与其6年建设计划对集成电路产业的重点扶植有密切关系，最近湾当局的“科学委员会”就在最近提出了拟扶植集成电路产业使其达到世界第二的目标。
第三、产业的发展可以走先官办和引进外资再民营化道路，在产业初期由于资金技术壁垒大人才也较为匮乏民营资本难于介入，这样只有利用政府力量和外资力量，但到一定时期后只有民营资本的介入才能使集成电路产业走向良性化发展的轨道。技术竞争有利于技术的创新和发展，集成电路业的技术快速更新的性质使得民营企业的竞争性的优势得以体现，集成电路每个子领域技术的专用化特别高分工特别细，每个子领域有相当的技术难度，不适合求小而且全的模式。集成电路产业各个子模块经营将朝着分散化毕业论文提纲，专业化的方向发展，每个企业专注于各自领域，在以形成的设计、封装、测试、新材料、设备制、造自动化平台设计、IP设计等几大领域内分化出有各自擅长的专业领域深入发展并相互补充，这正好适应民营经济的经营使其能更加专注，以有限的资本规模经营能力能够达到自主研发高投入，适应市场高度分工的要求，所以民间资本的投入会使市场更加有效率。
第四、技术引进吸收再创新将是我国集成电路技术创新发展的可以采用的重要方式。美国国家工程院院士马佐平曾今说过：中国半导体产业有着良好的基础，如果要赶超世界先进水平，必须要找准方向、加强合作。只有站在别人的基础上，吸取国外研发的经验教训，并充分合作才是我国集成电路业发展快速发展有限途径，我国资金有限，技术底子薄，要想快速发展只有借鉴别人的技术在此基础上朝正确方向发展，而不是从头再来另立门户。国际集成电路产业链分工与国家集成电路工业发展阶段有很大关系，随着产业的不断成熟和不断向我国转移使得我国可以走先生产，在有一定的技术和资金积累后再研发的途径。技术引进再创新的一条有效路径就是吸引海外人才到我国集成电路企业，美国等发达国家的经济不景气正好加速了人才向我国企业的流动，对我国是十分有利的。
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航空航天技术论文范文4
一、为何要在物理教学中开展STS教育
物理学是自然科学中的一门基础学科，是帮助人类认识自然、促进人类文明进步的重要学科和主要力量。同时，科学的发展、技术的进步及一些重大社会问题的解决都离不开物理知识。因而，在物理教学中，不应仅是知识的传授、实验技能的指导，更应是“科学”和“人文”的有机整合，也就是要在物理课程中渗透STS教育。
科学技术和现代化的迅猛发展引发了许多新的问题，如核能开发的利弊，基因工程带来的伦理问题，高速发展的工业化带来的大气噪声和江河湖海的严重污染问题，对自然资源的大量开发，引起的土地沙化、地震、洪水泛滥等，这些都需要人们在新形势下重新审视科学、技术与人类社会的关系。STS教育的宗旨是培养了解科学技术及其社会价值，培养了解现代化社会对科学技术发展的需求且能够应用科学技术致力于社会发展的人才，要求科学教育要面向现代化，要注重渗透技术教育，把科学教育和当前社会发展、社会生活紧密结合起来，以使学生认识科学、技术与社会的交互影响，理解科学技术作为“第一生产力”的社会价值。
物理新教材中引入了许多STS的题材，可见其编写也充分体现了STS教育的基本思想。物理学是自然科学中的一门基础学科，和自然现象以及生产、生活是紧密相关的。科学的发展、技术的进步以及一些重大社会问题的解决都离不开物理知识。高中物理教学内容与技术、社会、生活密不可分，其基本教学目标之一是向学生介绍最基本的物理概念和规律，而教学内容中涉及的运动、力、热、声、光、电等物理现象都与学生的生活密切相关。所以，源于生活、用于生活乃是物理教学的基本出发点和归宿。从这一意义上讲，物理教学的内容本身就必须联系技术、生活和社会加以展开。在物理课堂教学中我们很有必要开展STS教育。
二、如何开展STS物理课堂教学
STS教育是与传统教育不同的一种新的教学模式，其教学方法也应有新的独特要求：从课堂教学着眼，由课堂延伸到课外，由校内到校外；让学生走出课堂，走进自然，走进社会，亲身感受运用科学技术解决日常问题的过程；强调物理教学与日常社会生活的联系，在教学中安排大量的与生产、生活和科学技术相联系的多媒体实例，让学生在参与活动的过程中，获得感受、体验并内化，激发其对科学技术的兴趣，同时帮助学生了解科学技术如何服务于社会，加深他们对科学、技术和社会相互关系的理解，提高其科学技术素养。教科书中介绍了大量现代物理科学技术的新发展、新成果、新成就，如现代航空航天技术、信息技术、通讯技术的发展状况及趋势，激光技术，激光全息摄影技术，防伪技术，纳米技术，核能利用技术，等等。这就要我们在课堂教学中，把物理规律的教学与现代科学技术有机结合起来，使物理课堂更具有时代气息和活力。
开展STS物理课堂教学，我们还要在教学中引导学生广泛开展物理研究性学习，使学生在实践中加深对理论知识的理解。比如在今年五一放假期间我带领班级物理小组对河南省禹州市“龙岗电厂”进行了调查，让学生从能量转化的估算，发电和配电设备，发电功率跟当地用电需求的关系，为什么要把许多电站联成电力网以及核电站、火力电站及水电站的各自特点等方面的研究来应用和深化物理知识，使学生在赞叹电厂的宏伟和周边环境优美的同时，更深刻地理解了为什么要采用高压输电及变压器的工作原理。参观归来我让学生以“电磁炉的工作原理”“如何选购电冰箱”“电动车的选购”“太阳能热水器”为题撰写小论文，鼓励学生应用物理知识来研究周围的生活和社会现象，并与其他学科结合起来，在研究中提高学生科学与经济、社会互动作用的认识，增强将科学服务于人类的社会责任感和使命感。
三、STS物理课堂教学的注意事项
在高中物理教学中进行STS教育，不是用STS教育取代物理教育，也不是用大量的科技发展知识取代对物理知识的学习。STS教育在中学物理课堂中的渗透并不追求全面，而应该深入浅出，通俗易懂。同时也不应该过多地以课外实践削弱物理课堂教学。课堂教学仍是物理教学的主渠道，也是实施STS教育的基本形式。学生的课外信息收集和科学探索只应该是物理学习的一个积极补充，而学习的主要内容仍然是物理基础知识和基本技能。只要做好充分挖掘教材中的STS教育因素，通过合理设计、形成线索，STS教育是会很自然地与教材中认知、技能和情感等教学要求和谐地结合起来的。
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论文关键词：产业；国际贸易；中国贸易政策
一、中国产业组织政策环境分析
(一)国内环境分析
1．中国企业的规模普遍偏小，产业集中度低，产业国际竞争力弱。
从工业特别是制造业的发展来看，我国工业企业普遍规模较小。产业集中度低，产业自主创新能力缺乏，产业国际竞争力弱。我国主要行业的平均集中率水平也远低于主要发达国家20世纪60年代以来的水平。我国对外技术依存度高达50％，而美国、日本仅为5％左右，国内企业仅万分之三有核心技术，企业自主创新能力缺乏，产业发展受制于人，产业国际竞争力弱。
2．跨国公司利用其地理优势地位，控制市场、克制竞争的倾向初现出来。
在国内包装企业诉利乐案中，利乐倚赖其在无菌包装机方面的垄断地位。在包装耗材上实行了不正当的限制性商业策略，控制了绝大部分包装市场，并且使利乐纸的平均价格在2003到2005年的两年时间内上涨了大约2倍。
3．国内行政性垄断问题严重，行政性垄断产业的改革任重道远。
我国的行政性垄断产业主要包括铁路、港口、民航、电力、电信、城市公用事业、石油天然气、有色金属、特殊行业、邮政、城市公交、烟草食盐粮食药品等重要商品以及流通、军工、铸币、银行保险等金融业，产业部门涉及面广。行政性垄断造成了双重恶果：
一方面，垄断地位使得这些产业内的企业一方面攫取了远高于其他行业平均利润率的利润，排斥竞争。损害消费者利益。另一方面由于内部约束机制不健全和发展动力的缺乏，长期以来．使这些产业成本居高不下，产业经营绩效低下。行业的特殊性加上国有企业的身份，使得这些产业的改革举步维艰。
(二)国际环境分析
1．跨国兼并成为主体。
20世纪90年代初以来，世界范围内掀起第五次企业兼并浪潮，这次兼并浪潮具有以下特征：一是兼并数量急剧增多。二是单项兼并交易金额世界记录屡创新高，兼并规模日趋扩大。三是跨国并购发展迅猛。四是兼并范围广。第五次兼并浪潮是经济全球化条件下。世界范围内经济竞争加剧的结果，为了生存和在全球范围内整合资源以取得竞争优势，同行业的领头企业纷纷走向联合。同时，第五次兼并浪潮的出现并没有缓和竞争。它使得世界范围内经济竞争更趋激烈，通过此次兼并，在某些产业，只剩下实力超群、为数不多的几家巨型企业，为了争夺世界市场，这些企业欲置对方于死地而后快，竞争手段无所不用其极，波音和空客的竞争为我们提供了最好的注解。
2．西方发达国家纷纷调整竞争政策，放松规制和提升本国企业的国际竞争力已经成为国际潮流。
以微电子技术为代表的新技术的兴起和市场需求的扩大改变了传统自然垄断产业的性质。竞争政策调整的另一个动向是从对反垄断的强调转向扶助本国企业国际竞争力的提高。当前，发达国家的反垄断政策对垄断的认定已从结构标准转向行为标准。并且还要考察垄断行为的市场绩效，“一事一议”已经成为通行的原则，对横向兼并等过去严格限制的行为已基本放任自流。
3．网络经济的兴起，对世界各国的反垄断提出了新的挑战。
网络经济是以计算机网络业为中心以及由这个产业派生出的若干相关产业。网络产品固有的规模经济性、网络外部性(正反馈效应)、技术的市场不相容性和网络产品技术标准造成了网络产品的锁定效应和先行者优势。从而使得垄断成为网络产品市场上的一种必然而普遍的现象。在结构和行为上显然构成垄断的厂商，在绩效上却无可指责，结构、行为和绩效的脱节将政府的反垄断政策推入了十分尴尬的境地：反垄断，意味着绩效损失；不反垄断，从道义上又说不过去。网络经济领域的垄断问题对各国政府的反垄断政策提出严峻的挑战。从1997年开始的微软垄断案，2002年最终以和解的方式解决，和解协议中，微软并没有做出多少让步。
二、我国调节外汇储备对中国产业调整的举动
2008年12月以来，计有美国、欧盟、加拿大、印度、南非、澳大利亚等国家和地区，对中国出口产品发起了超过10起贸易救济措施或者法案，而以其他方式抵制中国出口的政策也屡屡出台。在这样的环境下，中国出口保持增长的前景更加难测。印度提高了部分钢铁产品的关税；南共市成员试图将外部共同关税提高5％，但未获其首脑会议通过。
2008年中国进出口总额为2．55万亿美元，贸易顺差为2900亿美元，吸引国外投资900亿美元。2008年底我国外汇储备余额达1．95万亿美元。我国已连续15年对外贸易保持顺差，国外直接投资始终处于净流人，目前是全球吸引外资最多的国家，因此这两方面的净流入使近几年我国外汇储备数量剧增。其规模已远远超出理论界提出的外汇储备应维持在其外债总额的40％左右的水平上。摆脱“金融恐怖平衡”的枷锁，是我国政府和学术界急需破解的难题。
(一)扩大内需。加快产业调整步伐。降低对外依存度
以国内需求促进经济增长，降低以净出口和投资拉动经济的依赖，这是减少巨额的外汇储备的根本方法。中国储蓄率高，除历史文化传统等因素外，很大的缘由是居民有许多后顾之忧而不敢消费和没有能力消费。实施扩大内需政策，政府应加大在就业、教育、养老、医疗、环保等方面的投入。使国内居民的消费成为经济增长的引擎。同时，调整产业结构，加大对以内需为主的产业政策支持力度，逐步减少对出口外向型经济增长模式的依赖，尤其是限制初级原料加工出口的企业。扩大高新技术产品及资源性原料进口，从而减少国际贸易顺差，降低巨额的外汇储备。
(二)谨慎地购买美元资产，逐步加大黄金购买量，推动人民币国际化
在现行的国际货币体系下，购买美元资产是拥有外汇储备国家不得不的选择。美国国债因其良好的信用、稳定的收益及流动性，是各国政府首选的投资对象。但近几年美元贬值的狂潮也令各国忧心匆匆，外汇储备多样化可以在一定程度的化解风险。同时。除了购买美国国债，还可以考虑购买美国通货膨胀保值债券以及国际货币基金组织和世界银行发行的债券等。
截止到2009年4月，中国已拥有黄金储备1054吨，在世界各国排名第五。2000年以来，中国调整过两次黄金储备，即2001年和2003年，分别从394吨调整到500吨和600吨。但目前中国的黄金储备价值约占全部外汇储备资产的1．6％，该比例远低于超过10％的全球平均水平。黄金在中国总储备的比重实际上自2003年以来一直在下降。中国黄金储备还有很大的上升空间，至少应达到10％左右的国际水平。本文由中国收集整理。
但人民币国际化的道路漫漫，2000年5月亚洲国家签署了《清迈协议》，开辟区域货币合作新篇章。2009年3月中国已经与俄罗斯、韩国、马来西亚、阿根廷等签署双边货币互换协议，互换规模达6000亿人民币，与此同时，人民币贸易结算试点也在香港和内地沿海城市开展，这种“贸易结算+货币互换”的模式，是两国规避美元汇率风险，扩大双边贸易的新探索，它对中国政府加快人民币区域自由化进程，增加人民币的国际影响力提供帮助，为中国外汇储备摆脱美元体系的束缚提供了新途径。
三、案例分析出口退税政策对中国产业的影响
(一)技术密集型的高新技术产业
高新技术产业历来是国家重点的关注行业。根据商务部的相关数据显示，我国的高新技术出口商品共分为十类。在这十类中，出口的主要是计算机类、通讯技术类和电子技术类相关产品，而生物技术和航空航天技术产品的出口相对薄弱。在进口方面，也主要集中在电子技术和计算机类。可见，信息技术类商品在高新技术贸易方面占据主导地位。
从我国高新技术产品进出口增长率看，2001年至2006年高新技术产品的进出口增长率均超过进出口总额的增长率。但从近期看，无论是外贸总额的增长还是高新技术产品对外贸易的增长，其增幅均有所放缓，特别是2007年，高新技术产品的出口首次出现低于总体贸易额增长的情况。这也与总体的外贸环境不容乐观有一定的关联。即使外贸环境发生如何的变化，国家对发展高新技术产业。鼓励高新技术产品出口的态度始终不变。国家对高新技术产品的出口退税率大部分都维持在17％的最高退税率。国家多次调低出口退税率。虽然使得一些生产效率低的中小企业从市场中淘汰，低端产品规模逐步减少．产业结构有所优化。国家又不得不提高其出口退税率，以缓解南于产业结构升级所导致的剩余劳动力释放所带来的就业压力。
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关键词先进陶瓷，结构陶瓷，研究进展
1前言
20世纪60年代以来，新技术革命的浪潮席卷全球，计算机、微电子、通信、激光、新能源、航天、海洋和生物工程等新兴技术的出现和发展，对材料提出了很高的要求，能够满足这些要求的先进陶瓷材料应运而生，并在这些技术革命中发挥着重要的作用[1～4]，同时也极大地促进了陶瓷科学的发展和应用，使陶瓷材料又一次焕发出了青春, 在尖端科学领域得到广泛的应用, 如航天、航空、汽车、体育、建筑、医疗等领域[4，5]。
先进陶瓷是有别于传统陶瓷而言的，不同国家和不同专业领域对先进陶瓷有不同叫法。先进陶瓷也称高技术陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷、近代陶瓷、高性能陶瓷、特种陶瓷、工程陶瓷等[1]。先进陶瓷是在传统陶瓷的基础上发展起来的，但远远超出了传统陶瓷的范畴，是陶瓷发展史上一次革命性的变化。通常认为，先进陶瓷是指采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行的结构设计及便于控制的制备方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。
先进陶瓷按用途可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷是指用于各种结构部件，以发挥其机械、热、化学相生物等功能的高性能陶瓷。功能陶瓷是指那些可利用电、磁、声、光、热、弹等性质或其耦合效应以实现某种使用功能的先进陶瓷。先进结构陶瓷材料由于具有一系列优异的性能，在节约能源、节约贵重金属资源、促进环保、提高生产效率、延长机器设备寿命、保证高新技术和尖端技术的实现方面都发挥了积极的作用。本文着重介绍近年来结构陶瓷的研究进展及发展趋势。
2先进结构陶瓷及其应用
先进结构陶瓷若按使用领域进行分类可分为：（1）机械陶瓷；（2）热机陶瓷；（3）生物陶瓷；（4）核陶瓷及其它。若按化学成分分类可分为：（1）氧化物陶瓷(Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、TiO2、ThO2、UO2)；（2）氮化物陶瓷(Si3N4、赛龙陶瓷、AlN、BN、TiN)；（3）碳化物陶瓷(SiC、B4C、ZrC、TiC、WC、TaC、NbC、Cr3C2)；（4）硼化物陶瓷(ZrB、TiB2、HfB2、LaB2等)；（5）其它结构陶瓷(莫来石陶瓷、MoSi陶瓷、硫化物陶瓷以及复合陶瓷等)[1]。
由于先进结构陶瓷具有耐高温、高强度、高硬度、高耐磨、耐腐蚀和抗氧化等一系列优异性能[4]，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境，已成为许多新兴科学技术得以实现的关键，在能源、航空航天、机械、交通、冶金、化工、电子和生物医学等方面有着广泛的应用前景。
2.1 耐高温、高强度、耐磨损陶瓷
2.1.1 氮化物陶瓷[6～8]
氮化物陶瓷是近20多年来迅速发展起来的新型工程结构陶瓷。氮化硅陶瓷和一般硅酸盐陶瓷不同之处在于其中氮和硅的结合属于共价键性质的键合，因而有结合力强、绝缘性好的特点。
氮化硅的烧结与一般陶瓷的烧结工艺不同，采用的是反应烧结法，此法制造的氮化硅陶瓷，不能达到很高的致密度，一般只能达到理论密度的79％左右，不能制造厚壁部件。提高氮化硅陶瓷致密度的有效方法之一就是在高温下进行加压烧结，由此可得到热压氮化硅陶瓷，其室温抗弯强度一般都在800～1000MPa。如果在其中添加少量氧化钇和氧化铝的热压氮化硅，室温抗弯强度可达到1500MPa，在陶瓷材料中名列前茅，硬度很高，是世界上最坚硬的物质之一；极耐高温，强度一直可以维持到1200℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到1900℃才会分解；有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸(氢氟酸除外)和30％以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀，同时又是一种高性能电绝缘材料。由于其热膨胀系数小，抗温度急变能力很强，因此氮化硅陶瓷具有优良的力学性能，在工程技术的应用上已占有重要地位。
氮化硅陶瓷制品的种类很多，应用也日益广泛，例如可做燃气轮机的燃烧室、晶体管的模具、液体或气体输送泵中的机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道和阀门、铸铝用永久性模具、钢水分离环等。利用氮化硅摩擦系数小的特点用作轴承材料，特别适合作为高温轴承使用，其工作温度可达1200℃，比普通合金轴承的工作温度提高2.5倍，而工作速度是普通轴承的10倍；使用陶瓷轴承还可以免除系统，大大减少对铬、镍、锰等原料的依赖。氮化硅作为高温结构陶瓷最引人注目的就是在发动机制造上获得了突破性进展。美国用热压氮化硅制成的发动机转子成功地在5000转／min的转速下运转很长时间。
2.1.2 碳化硅陶瓷[9，10]
工业化生产碳化硅的方法是将石英、碳素（煤焦）、木屑和食盐混合，在电炉中加热到2200～2500℃下制成。碳化硅陶瓷和许多陶瓷的不同之处，在于它在室温下既能导电，又耐高温，是一种很好的发热元件。用碳化硅制成的电热棒叫硅碳棒，在空气中能经受1450℃的高温；质量好的重结晶法制成的硅碳棒甚至可耐1600℃的高温，远高于金属电热元件(除了铂、铑等贵金属外)，这是因为它在高温空气中会氧化生成一层致密的氧化硅薄膜，起到隔离空气的作用，大大减慢了内层碳化硅的进一步氧化，从而使它能在高温下工作。用热压工艺可以制得接近理论密度值的高致密碳化硅陶瓷，它的抗弯强度即使在1400℃左右的高温下仍可达到500～600MPa，而其它陶瓷材料在1200℃以后，强度都会急剧下降。因此，碳化硅是在高温空气中强度最高的材料。
高温燃气涡轮发动机要提高效率，就必须提高工作温度，而解决问题的关键是找到能承受高温的结构材料，特别是发动机内部的叶片材料。碳化硅陶瓷在高温下有足够的强度，且有良好的抗氧化能力和抗热震性，这些优良品质都使它极其适合作为高温结构材料使用。用于在1200～1400℃下工作的高温燃气涡轮发动机叶片的材料，许多科学家认为它和氮化硅陶瓷是最有希望的候选材料。
碳化硅陶瓷的热传导能力仅次于氧化铍陶瓷。利用这一特性，可作为优良的热交换器材料。太阳能发电设备中被阳光聚焦加热的热交换器，其工作温度高达1000～1100℃，具有高热传导性的碳化硅陶瓷很适合做这种热交换器的材料，从试验情况来看，碳化硅陶瓷热交换器的工作状态良好。此外，在原子能反应堆中碳化硅陶瓷可用作核燃料的包封材料，还可作为火箭尾喷管的喷嘴及飞机驾驶员的防弹用品。
此外，为了提高切削刀具的切削性能，20世纪以来，刀具材料经过了高速钢和硬质合金两次发展过程，目前正在进入陶瓷刀具大发展的阶段。新型陶瓷以其耐高温、耐磨削的特点，已在20世纪初引起了高速切削工具行业的注意。陶瓷刀具不仅红硬性高，而且具有高硬度、高耐磨性，因此便成为制造切削刀具的理想材料。目前，制造陶瓷切削刀具的材料主要有氧化铝、氧化铝-碳化钛、氧化铝-氮化钛-碳化钛-碳化钨、氧化铝-碳化钨-铬、氮化硼和氮化硅等[11]。以这类材料制作的刀具没有冷却液也可以工作，比起硬质合金来具有切削速度高、寿命长等优点。目前，欧美各国都已广泛使用陶瓷材料做钻头、丝锥和滚刀；原苏联确定了7000多个品种的合金刀具，用喷涂表面陶瓷涂层的办法来提高车刀的工作速度和使用寿命。
陶瓷除作切削刀具外，利用其耐磨、耐腐蚀的特性还可用作各种机械上的耐磨部件。如用特种陶瓷制作农用水泵、砂浆泵、带腐蚀性液体的化工泵及有粉尘的风机中的耐磨、耐腐蚀件或密封圈等都已取得良好的实用效果。此外，高纯氧化铝(刚玉)可制作金属拉丝模，尤其在高温下的热拉丝更显示出陶瓷的优越性；工业陶瓷中纳球磨筒和磨球，金属表面除锈用的喷砂嘴，喷洒农药用的喷头等。总之，凡是需要耐磨、耐腐蚀的场合，几乎都会看到特种陶瓷的存在。
2.2 耐高温、高强度、高韧性陶瓷
新型陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等性能，因此在冶金、宇航、能源、机械等领域有重要的应用。由于陶瓷的韧性差，因此也限制了它的使用范围。1975年澳大利亚的伽里耶(Garie)首次成功地利用添加氧化锆来大大提高陶瓷材料的强度和韧性，自那时起世界各国利用氧化锆增韧这一办法，开发出多种具有高强度和高韧性的陶瓷材料，掀起了寻求打不碎陶瓷的热潮。
氧化锆能够增加陶瓷材料韧性和提高强度的原因，至今虽没有完全搞清楚，但研究结果已经表明，它和均匀弥散在陶瓷基体中的氧化锆晶粒的相变有关。一种增韧理论认为相变膨胀导致的微裂纹可以阻止造成脆断的裂纹扩展；另一种理论认为应力诱导相变，而相变可吸收应力的能量，从而起到增韧的作用[12～14]。总之，在某些陶瓷材料中引入一定量亚稳氧化锆微粒，并使其均匀分布都可大大提高陶瓷材料的强度和韧性。
氧化锆增韧陶瓷已在工程结构陶瓷研究中取得重大进展，经过增韧的陶瓷品种日益增多。现在已经发现可稳定氧化锆的添加物有氧化镁、氧化钙、氧化镧、氧化铈、氧化钇等单一氧化物或它的复合氧化物。被增韧的基质材料，除了稳定的氧化锆外，常见的有氧化铝、氧化钍、尖晶石、莫来石等氧化物陶瓷，还有氮化硅和碳化硅等非氧化物陶瓷。日本在氧化铝基质（强度为400MPa、断裂韧性为5.2 J/m2）材料中，添加16%体积百分数的氧化锆进行增韧处理，制得材料的强度高达1200MPa，提高了3倍，断裂韧性达到15.0J/m2，几乎也提高了3倍，基本达到了低韧性金属材料的程度[12]。最近的研究表明，强度和韧性是相互制约的。尽管如此，许多陶瓷材料通过氧化锆增韧，大大拓宽了应用领域，增强了取代某些金属材料的能力，出现了喜人的应用前景。利用氧化锆增韧陶瓷可替代金属制造模具、拉丝模、泵机的叶轮、特种陶瓷工业用的磨球、轴承，替代手表中的单晶红宝石。日本用增韧氧化锆做成剪刀，既不会生锈，又不导电，可以放心地剪断带电的电线。氧化锆增韧陶瓷还可用于制造汽车零件，如凸轮、推杆、连动杆、销子等。
2.3 耐高温、耐腐蚀的透明陶瓷[4，15]
现代电光源对构成材料的耐高温、耐腐蚀性及透光性有很高的要求，而同时满足这些性能的材料直到20世纪50年代后期才开始得到发展。1957年，美国通用电器公司的科布尔等人在平均尺寸只有0.3μm的高纯超细氧化铝原料中，添加氧化镁，混匀后压成小圆片，放在通氢气的高温电炉中烧制，意外地发现它像玻璃一样透明。科布尔还发现，把透明的陶瓷片放在显微镜下观察，几乎看不到微气孔。经过多次实验观察和研究分析发现，陶瓷的透光能力和内部气孔大小有很大关系，当微气孔的大小在1μm左右时，厚度为0.5mm的陶瓷试样只要含有千分之三的气孔就能使光线的透过率减少90％。一般氧化铝陶瓷中所含的气孔都超过这个数字。因此，构成氧化铝陶瓷的刚玉小晶体本身能够透过光线，而陶瓷还是不透明。使陶瓷透明的关键，是坯体中只能有一种晶型的晶体，而且对称性愈高愈好，否则会发生双折射，此外气孔要愈少愈好，有人做过试验，当气孔小到埃的数量级时，光会沿着微气孔发生绕射现象，这有助于透明度的提高。
氧化铝陶瓷是高压钠灯极为理想的灯管材料，它在高温下与钠蒸气不发生作用，又能把95 %以上的可见光传送出来。这种灯是目前世界上发光效率最高的灯。在相同功率下，一只高压钠灯要比2只水银灯或10只普通白炽灯发出的光还要亮，寿命比普通白炽灯高20倍，可使用2万小时以上，是目前寿命最长的灯。人眼对高压钠灯的黄色谱线十分敏感，而且黄光能穿过浓雾，特别适合街道、广场、港口、机场、车站等大面积的照明，效果极好。目前，许多国家正在推广使用，其发展速度之快，超过了以往任何一种电光源。由此不难看出，新型透明氧化铝陶瓷的出现，引起了电光源发展过程中的一次重大飞跃，带来了巨大的社会经济效益。
除半透明氧化铝陶瓷外，研究得较多的还有氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锆、氧化钇、氧化钍、氧化镧等。透明氟化镁、氰化钙、硫化锌、硒化锌、硒化镉等也有报道。用氧化铝和氧化镁混合在1800℃高温下制成的全透明镁铝尖晶石陶瓷，外观极似玻璃，但其硬度、强度和化学稳定性都大大超过玻璃，可以用它作为飞机挡风材料，也可作为高级轿车的防弹窗、坦克的观察窗、炸弹瞄准具，以及飞机、导弹的雷达天线罩等。
2.4 纤维、晶须补强陶瓷复合材料[12，16～18]
近年来，以陶瓷为基体、纤维或晶须补强的复合材料由于其韧性得到提高而受到重视。碳化硅晶须增韧的氧化铝陶瓷刀具在20世纪80年代初开始研究，1986年已作为商品推向市场。碳化硅晶须的加入大大提高了氧化铝陶瓷的断裂韧性，改善了切削性能。用碳纤维和锂铝硅酸盐陶瓷复合，材料的强度已接近或超过1000MPa，其断裂功高达3000J/m2，即达到了铸铁的水平。用钽丝补强氮化硅的室温抗机械冲击强度增加到30倍；用直径为25μm的钨丝沉积碳化硅补强氮化硅，这种纤维补强陶瓷的断裂功比氮化硅提高了几百倍，强度增加60％；用莫来石晶须来补强氮化硼，其抗机械冲击强度提高10倍以上。可以认为，继20世纪70年代出现的相变增韧热后，晶须、纤维增强、均韧复合陶瓷已成为结构陶瓷发展的主流。高性能(强度、韧性)、高稳定性、高重复性的晶须、纤维复合陶瓷材料的获得，除要求晶须、纤维与基体间化学、物理相容性较好以外，从复合工艺上，还必须保证晶须纤维在基体中能均匀地分散，才能获得预期的效果。最近，利用“织构技术”，在某些陶瓷坯体中生长出纤维状态针状第二相物质如莫来石晶体进行“自身内部”复合，这种复合增韧是一项简便易行的陶瓷补强新技术。目前高性能陶瓷复合材料，还处在深化研究阶段，关键在于改进工艺和降低成本，提高其实际应用的竞争力。
2.5 生物陶瓷[4，5，19]
生物陶瓷材料是先进陶瓷的一个重要分支，它是指用于生物医学及生物化学工程的各种陶瓷材料。它的总产值约占整个特种陶瓷产值的5％。生物陶瓷目前主要用于人体硬组织的修复，使其功能得以恢复。全世界1975年才开始生物陶瓷的临床应用研究。但是，最近10多年间，各国在这方面的基础应用研究很活跃。
目前生物植入材料在人体硬组织修复中应用的有：金属及合金、有机高分子材料、无机非金属材料和复合材料。材料被埋在体内，在体内的严酷条件下，由于氧化、水解会造成材料变质；长期持续应力作用会造成疲劳或者破裂、表面磨损、腐蚀、溶解等，这些都可引起组织反应，腐蚀产物不仅在种植体附近聚集，还会溶入血液和尿中，引起全身反应。因此，对生物植入材料的要求是严格的、慎重的。陶瓷材料作为生物植入材料和其他材料相比，它和骨组织的化学组成比较接近，生物相容性好，在体内的化学稳定性、生物力学相容性和组织亲和性等也较好，因此，生物陶瓷越来越受到重视。目前国内一些高等院校已对羟基磷灰石及氧化铝陶瓷等进行了研究，并已开始临床应用。
随着人类社会物质文明的发展，人们对提高医疗保健水平和健康长寿的要求必然成为广泛的社会需要。可以相信，生物陶瓷材料今后必将会有重大发展。
3结构陶瓷的发展趋势
当今世界，材料，特别是高性能新材料由于以下原因而得到迅速发展：（1）国际军事工业激烈竞争，航空航天技术的发展需要；（2）新技术的需要促进了新材料的发展；（3）地球上金属资源与化石能源越用越少，石油、天燃气等在本世纪末将用尽，开发与节约能源成为当务之急；（4）科学技术的进步为新材料的发展提供了条件[14]。目前使用的金属合金，在无冷却条件下，最高工作温度不超过1050℃，而高温结构陶瓷，如Si3N4和SiC则分别在1400℃和1600℃以上仍保持着较高的强度和刚性[16]。先进结构陶瓷所表现出的优异性能，是现代高新技术、新兴产业和传统工业改造的物质基础，具有广阔的应用前景和巨大的潜在社会经济效益，受到各发达国家的高度重视，对其进行广泛的研究和开发，并已取得了一系列成果。但结构陶瓷的致命弱点是脆性、低可靠性和重复性。近20年来，围绕这些关键问题已开展了深入的基础研究，并取得了突破性的进展。例如，发展和创新出许多制备陶瓷粉末、成形和烧结的新工艺、新技术；建立了相变增韧、弥散强化、纤维增韧、复相增韧、表面强化、原位生长强化增韧等多种有效的强化、增韧方法和技术；取得了陶瓷相图、烧结机理等基础研究的新成就，使结构陶瓷及复合陶瓷的合成与制备摆脱了落后的传统工艺而实现了根本性的改革，强度和韧性有了大幅度的提高，脆性得到改善，某些结构陶瓷的韧性已接近铸铁的水平。
先进结构陶瓷今后的重点发展方向是加强工艺-结构-性能的设计与研究，有效地控制工艺过程，使其达到预定的结构（包括薄膜化、纤维化、气孔的含量、非晶态化、晶粒的微细化等），重视粉体标准化、系列化的研究与开发及精密加工技术，降低制造成本，提高制品的重复性、可靠性及使用寿命。目前，高性能结构陶瓷的发展趋势主要有如下三个方面：
3.1 单相陶瓷向多相复合陶瓷发展
当前结构陶瓷的研究与开发已从原先倾向于单相和高纯的特点向多相复合的方向发展[20]。复合的主要目的是充分发挥陶瓷的高硬度、耐高温、耐腐蚀性并改善其脆性，其中包括纤维(或晶须)补强的陶瓷基复合材料；异相颗粒弥散强化的复相陶瓷；自补强复相陶瓷（也称为原位生长复相陶瓷）；梯度功能复合陶瓷[21]。以往研究的微米-微米复合材料中,微米尺度的第二相颗粒(或晶须、纤维)全部分布在基体晶界处，增韧效果有限,要设计和制备兼具高强度、高韧性且能经受恶劣环境考验的材料十分困难，纳米技术和纳米材料的发展为之提供了新的思路。
20世纪90年代末,Niihara教授领导的研究小组报道了一些有关纳米复相陶瓷的令人振奋的试验结果,如Al2O3-SiC(体积分数为5%)晶内型纳米复合陶瓷的室温强度达到了单组分Al2O3陶瓷的3～4倍,在1100℃下强度达1500MPa[8～12，22～26]，这些都引起了材料研究者的极大兴趣。从那时直到现在,纳米复相陶瓷的研究不断深入[13～17，27～31]，我国也相继开展了一系列的工作,目前对纳米复相陶瓷的研究已处于国际一流水平[18～22，32～36]。
3.2 微米陶瓷向纳米陶瓷发展
1987年，德国Karch等[37]首次报道了纳米陶瓷的高韧性、低温超塑。此后,世界各国对发展纳米陶瓷以解决陶瓷材料脆性和难加工性寄予了厚望。从20世纪90年代开始，结构陶瓷的研究和开发已开始步入陶瓷发展的第三个阶段，即纳米陶瓷阶段。结构陶瓷正在从目前微米级尺度(从粉体到显微结构)向纳米级尺度发展。其晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸以及缺陷尺寸都属于纳米量级，为了得到纳米陶瓷，一般的制粉、成形和烧结工艺已不适应，这必将引起陶瓷工艺的发展与变革，也将引起陶瓷学理论的发展乃至建立新的理论体系，以适应纳米尺度的需求。由于晶粒细化有助于晶粒间的滑移，使陶瓷具有超塑性，因此晶粒细化可使陶瓷的原有性能得到很大的改善，以至在性能上发生突变甚至出现新的性能或功能。纳米陶瓷的发展是当前陶瓷研究和开发的一个重要趋势，它将促使陶瓷材料的研究从工艺到理论、从性能到应用都提升到一个崭新的阶段。
纳米陶瓷的关键技术在于烧结过程中晶粒尺寸的控制。为解决这一问题,目前主要采用热压烧结、快速烧结、热锻式烧结、脉冲电流烧结、预热粉体爆炸式烧结等致密化手段[39～43]，但总的来说,以上各种手段，虽对降低烧结温度、提高致密度有一定作用,但对烧结过程中晶粒长大的抑制效果并不理想，大块纳米陶瓷的制备一直是目前国际上纳米陶瓷材料研究的前沿和难点。目前纳米陶瓷在商业应用方面尚未取得突破性进展，若能制备出真正意义上的纳米陶瓷，则将开创陶瓷发展史上的新纪元，陶瓷的脆性问题也将迎刃而解[44]。大量的研究结果表明[45～49]，将等离子喷涂技术与纳米技术相结合，以纳米陶瓷粉末为原料经等离子喷涂技术制备的纳米陶瓷结构涂层表现出极其优异的性能，已经使纳米材料的应用逐步进入大规模实用化的阶段。
3.3 由经验式研究向材料设计方向发展
由于现代陶瓷学理论的发展，高性能结构陶瓷的研究已摆脱以经验式研究为主导的方式，陶瓷制备科学的日趋完善以及相应学科与技术的进步，使陶瓷材料研究工作者们有能力根据使用上提出的要求来判断陶瓷材料的适应可能性，从而对陶瓷材料进行剪裁与设计，并最终制备出符合使用要求的适宜材料。
陶瓷材料常常是多组分、多相结构，既有各类结晶相，又有非晶态相，既有主晶相，又有晶界相。先进结构陶瓷材料的组织结构或显微结构日益向微米、亚微米，甚至纳米级方向发展。主晶相固然是控制材料性能的基本要素，但晶界相常常产生着关键影响。因此，材料设计需考虑这两方面的因素。另外，缺陷的存在、产生与变化、氧化、气氛与环境的影响，对结构材料的性能及在使用中的行为将产生至关重要的作用。所以这也是材料设计中要考虑的重要问题，材料的制备对结构与缺陷有着直接影响，因此人们力求使先进陶瓷材料的性能具有更好的可靠性和重复性，制备科学与工程学将在这方面发挥重要作用。
陶瓷相图的研究为材料的组成与显微结构的设计提供了具有指导性意义的科学信息。最近提出的陶瓷晶界应力设计，企图利用两相或晶界相在物理性质(热膨胀系数或弹性模量)上的差异，在晶界区域及其周围造成适当的应力状态，从而对外加能量起到吸收、消耗或转移的作用，以达到对陶瓷材料强化和增韧的目的[1]。为克服陶瓷材料的脆性而提出的仿生结构设计，通过模仿天然生物材料的结构，设计并制备出高韧性陶瓷材料的新方法也成为研究热点[12，50]。
4结语
先进结构陶瓷材料在粉体制备、成形、烧结、新材料应用以及探索性研究方面取得了丰硕的成果，这些新材料、新工艺、新技术，在节约能源、节约贵重金属资源、促进环境保护、提高生产效率，延长机器设备寿命以及实现尖端技术等方面，已经并继续发挥着积极的作用，促进了国民经济可持续发展、传统产业的升级改造和国防现代化建设。
先进结构陶瓷材料的研究，需要跟踪国际科技前沿，对新设想、新技术进行广泛探索。自蔓延高温燃烧合成技术(SHS)、凝胶注模成形技术、微观结构设计已成为研究热点。
陶瓷材料的许多独特性能有待我们去开发，所以先进陶瓷的发展潜力很大。随着科技的发展和人们对陶瓷研究的深入，先进陶瓷将在新材料领域占有重要的地位。
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Lu XuechengRen Ying
（Handling Equipment Mechanical Department, Academy of Military TransportationTianjin300161)
