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日常生活中的纳米技术范文1
1纳米技术的相关概念和理论介绍
从单纯的纳米材料结构来看，纳米材料主要在微观分子、原子和宏观物质中间的领域，我们只有详细的认识什么是纳米材料以及现阶段纳米技术发展的成果，才能更好的去分析和探究纳米技术在机械工程领域的实际应用。我们可以简单的认为纳米材料科学是材料学的分支之一，我们也不能否认纳米技术在人们日常生活中的广泛应用和重要地位。这一科技突破成果的广泛应用，改变了我国传统机械工程的生产模式，为我国的机械工程发展和进步带来了翻天覆地的变化。
1.1纳米技术的定义
首先，我们必须明确的一点是，纳米是一个长度单位，它的原称是“毫微米”。我们通常所指的纳米科技就是指研究结构尺寸在一至一百纳米范围内材料的性质和应用。这门学科不是独立的、单一的存在，纳米科学与技术和众多的科学学科有着十分密切的关系，可以说，纳米技术一直走在学科交叉领域的前沿。我们通常将纳米科技分为三个研究方向，即纳米材料、纳米器件和纳米尺度，这三个研究领域都是进行科技研究的重要领域。纳米科技的根本目的就是利用纳米的特殊性能去制造具有特殊功能的产品。纳米技术在机械工程方面的应用意义重大，微型机械技术已经成为二十一世纪纳米技术运用的核心，很多国家开始对纳米技术进行了更深入的研究，旨在为机械工程的发展做出更大的贡献。
1.2纳米技术的主要内容
首先，纳米材料主要包括制备和表征。我们通常希望通过利用纳米尺度的结构，在不改变物质化学成分的前提下，去实现对材料基本性质的控制。其次，纳米动力学主要是微型电动机械系统，它的英文简称是MEMS，即主要包括微机械和微电机。这种技术实际上是一种类似于集成电器设计和制造的新型工艺。它的最主要特点就是部件很小，虽然刻蚀的深度要求范围在数十至数百微米，但是它的宽度误差很小。这种技术有着很强的科研潜力，一旦研究的更加成熟，就会在实际的应用中带来更好的经济价值和利用价值。第三，纳米生物学和纳米药物学，这种纳米技术的应用也很广泛，可以用自组装的方法在细胞内放入零件以构成新的材料。最后，还有纳米电子学，它主要包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光或者电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。这项技术可以满足当前电子技术发展的主要趋势。
1.3纳米技术在机械行业中的发展前景
我们认为，纳米技术作为科学研究中一项很重要的突破性成果，如果合理加以利用，能够在机械行业中展示出很强的利用潜力，为企业的生产带来更高的经济价值。纳米技术在机械行业中的应用范围和应用程度有待扩大和加深，它的发展前景是十分广阔的，我们必须看到纳米技术的科研潜力和经济价值，结合当前我国机械行业发展的现状和在实际利用中出现的问题，不断的进行研究和创新，深入的促进纳米技术和机械行业的紧密结合。我们可以在机械行业的各个领域去应用纳米技术，如：机械及汽车工业的滑配原件、射出成型时发生的粘模以及塑胶流道的低粘应用等。
2纳米技术在机械工程中的应用
随着科学技术的发展和社会经济的不断进步，纳米技术在机械方面的应用最重要的一方面就是微型机械技术，许多国家对此进行了深入的研究，我们可以看到，纳米技术在机械工程中的应用主要存在于微型纳米轴承方面。这种技术深深的改变了传统机械工程的发展模式。由于传统轴承的体积较大，它的摩擦力只能够靠来进行减少，但是这种方式并不能够从根本上避免摩擦力带来的问题。美国科学家通过研究，利用纳米技术很好的解决了这一问题，他们研制出了一种微型纳米轴承，这种轴承最大的优势就是几乎没有摩擦并且其直径仅仅是一个头发直径的万分之一。安徽的合肥大学通过研制，成功发明了纳米材料刀具，这标志着运用纳米材料制作的新型金属陶瓷刀具问世，这种刀具不仅仅品质十分优化，并且使用寿命也得到了极大的提高。另外，纳米耐磨符合图层的运用也是十分广泛的，实际上，这种微型化的大力运用已经从根本上改变了传统机械生产的模式，颠覆了传统机械的概念和范畴，这种微型机械的基础是现代科学技术，这种创新性的思维方式也是时展的重要产物。除此之外，纳米技术马达、纳米磁性液体以及纳米技术在食品机械领域的应用，都展示了纳米技术给机械工程带来的重大改变。
3结论
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关键词：物联网技术；关键技术；进展；应用
0引言
物联网技术的不断发展，逐渐从原来的计算机、无线通信过渡到远程控制和人工智能等多个技术领域，物联网技术已经成为一个跨越多行业推动社会发展的力量。目前，世界上主要的发达国家都对物联网发展计划高度重视，国外发达国家相继推出了和物联网相关的技术和产业战略布局。因此，研究物联网技术的进展以及应用前景，能够为我国在全球信息化发展阶段，提供一定的借鉴和参考价值。
1物联网技术的概述
物联网技术是在互联网发展的应用的基础上，不断延伸扩展形成的网络技术，和互联网技术不同的是，物联网是利用互联网的架构，来实现物与物相连的技术，因此，物联网的核心和基础是互联网。物联网的定义在世界上比较公认的是：利用无线传感器和无线射频技术、纳米技术以及智能技术的传感设备，利用互联网架构搭建的能够进行定位、跟踪和追溯管理的网络。因此，物联网的技术关键就在于通过无线传感器和无线射频技术、纳米技术以及智能技术的传感设备获取物品的各种信息，然后利用互联网进行数据交互，因此，物联网技术进展，就里不开无线传感器、无线射频技术、纳米技术以及智能技术的传感设备的发展。
2物联网技术的进展
从物联网的概述以及定义，可以看出物联网的发展和物联网技术传感设备的发展息息相关，因此，本文探讨了无线传感技术、无线射频识别技术、纳米技术和智能技术这4种关键技术的发展。
2.1无线传感技术
无线传感技术是连接物理世界、数字虚拟世界和人类社会的桥梁，物联网的应用的基础，就是无限传感技术，利用无线传感技术，能够更好地对物品进行监测、感知和数据采集，同时也能够和互联网平台进行数据交互。因此无线传感技术的发展，直接关系到物联网技术落地和实际应用的领域。目前，低成本、微型化、低功耗以及灵活的组网方式、铺设方式是无线传感技术的发展方向。
2.2无线射频识别技术
无线射频识别技术（RFID）是一种利用无线射频信号及其空间耦合的传输特性，通过非接触对附有标签的物体进行辨别的自动识别技术，无线射频识别技术的3个重要部分分别是天线、阅读器和标签，其优势在于能够可实现高速运动下对特定物品的识别，且能够实现同时对多个附有标签的物体的识别的目的。已经广泛应用到生产制造、物流管理和公共安全等各个领域。
2.3纳米技术和智能技术
随着互联网技术的不断发展，物联网技术的应用，也逐渐形成了以物体为核心，将物与物之间进行智能化关联，而纳米技术优势非常明显，利用纳米技术，能够让物联网更智能地互联，且进行数据交互，纳米技术的应用方向为纳米电子技术、纳米力学技术和纳米材料技术等，而智能技术则是通过对物体内植入智能芯片，将智能赋予相关的物体，并通过互联网与物体、人之间进行主动、被动交互，机器人技术将成为未来智能技术的发展方向。
3物联网技术应用研究
目前，物联网技术的应用还属于初级阶段，预计物联网技术的未来会迅速地发展和长远地应用，本文从与人生活相关的吃穿住行方面，介绍了物联网的应用方向和前景。
3.1生活相关的智慧城市物联网
在城市中应用物联网技术，能够让城市的规划更加科学，城市功能更加完善，城市的各项服务更加便利，能够让城市更好地适应人们的生活，将城市生活与经济社会实现可持续发展完美结合，同时智慧城市建设，也能够让城市更加方便管理。
3.2出行相关的交通物联网
目前，城市道路拥堵已经越来越普遍，将物联网技术应用在交通上，将公交车、公交站点和城市道路结合起来，同时利用传感器和监控中心数据交互，能更方便人们的出行。
3.3农业生产相关的农业物联网
物联网技术在农业生产上的应用，能够让农业有更好的发展，节省人工，提高农业生产的效率，例如在大棚农业种植的时候，就可以通过物联网将实时对监测蔬菜大棚的温度、湿度以及土壤盐碱度等数据，便于对大棚的管理，同时也可以远程控制大棚的温度调节装置，大大提高大棚管理的效率。同时物联网的应用发展，也为绿色农业的发展提供了应用基础，能够更好地对农产品追根溯源，提高农产品的生产的科学化和规范化。
3.4建设医疗服务物联网
建设新的医疗互联网，将病人和医院的数据库系统相结合，能够对人体的各类数据进行采集，传输到医院的大数据库系统中进行分析，进而掌握病人的生活数据，能够在就医时，更方便医生对病人进行会诊，同时也能够为人提供更好的就医和健康咨询服务。
4结束语
目前，物联网技术的发展及应用备受人们的关注，在吃穿住行方面，物联网的发展都有着巨大的前景，物联网技术的发展将会是世界经济发展的驱动力。但是，物联网技术仍处于研究和实验性应用阶段。因此，在未来的发展过程中，还需进行深层次的研究，发挥政府的引导和支持力量，加大专项研究力度，更好地推动物联网的发展。
参考文献
[1]杨明.浅谈物联网技术在小区安防中的应用[J].中国安防，2010，（6）：24-26.
[2]盛魁祥.浅谈物联网技术发展及应用[J].现代商业，2010，（14）：153-154.
[3]唐爽，刘颖.浅谈物联网技术的发展及应用[J].信息与电脑（理论版），2010，（9）：140.
[4]由.浅谈物联网技术及应用[J].科技成果纵横，2010，（4）：55-57.
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【关键词】计算机 发展 未来 智能
1 计算机的发展历程
随着人们生活水平的提高，计算机越来越成为人们生活和工作中密不可分的一部分，而对比计算机刚开始研制出来的时候，现代计算机已经发生了翻天覆地的变化。我们不妨根据计算机几十年的发展历程展望一下未来人们的生活状态。
1946年2月14日，在美国宾夕法尼亚大学，世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生，从此开启了计算机技术的缤纷发展史。自第一台计算机ENIAC诞生至今，计算机已经经历了几代的发展，不管是体积、功能还是性能，都发生了翻天覆地般的变化，简单介绍如下：
第一代，电子管计算机（1946-1957），这一阶段计算机的主要特征是采用电子管元件作基本器件，体积大、耗电量大、速度慢、存储容量小、可靠性差、维护困难且价格昂贵，这一代的计算机主要用于科学计算。
第二代，晶体管计算机（1958-1964）这一阶段是由晶体管代替电子管作为计算机的基础器件，在整体性能上，比第一代计算机有了很大的提高。同时程序语言也相应的出现了，这一代计算机被用于科学计算的同时，也开始在数据处理、过程控制方面得到应用。
第三代，中小规模集成电路计算机（1965-1971）20世纪60年代中期，中小规模集成电路成为计算机的主要部件，计算机的体积更小，功耗更低，可靠性更高。在软件方面，有了标准化的程序设计语言和人机会话式的Basic语言，其应用领域也进一步扩大。
第四代，大规模和超大规模集成电路计算机（1971-2015）随着大规模集成电路的成功制作并用于计算机硬件生产过程，计算机的体积进一步缩小，性能进一步提高。微型计算机在社会上的应用范围进一步扩大，几乎所有领域都能看到计算机的“身影”。
现阶段，计算机已经基本普及到我们生活和工作的各个角落，而且目前计算机技术基本能满足大众的日常应用需要，但不可反驳的是，计算机技术仍然在以极高的速度进行着更新和发展。
2 现在及未来高新技术
从计算机的发展历程中可以看到，当每次电子科技出现重大发展的时候，计算机都会出现跨时代的进步，而现阶段科技在电子技术、生物技术、计算机软件技术的带领下，拥有极快速的发展。可以预料，计算机技术将持续处于一种高速发展的状态。相信在不久的未来，计算机在性能更加可靠、运算更加快速、携带更加方便的基础上，将逐渐向人性化和智能化发展。目前，可以对计算机技术产生影响的技术主要有以下几个：
2.1 微电子技术
微电子技术在半导体技术和纳米技术、集成电路技术等的推动下，又掀起了新一轮的发展浪潮，其主要趋势为器件尺寸不断缩小、集成度不断提高和新材料的试验及运用等，每个方面都会带给计算机很大的成长空间。
2.2 纳米技术
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。由于纳米技术会产生不同于原有物质的特殊性能，用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便，故其对未来计算机的新型材料领域将产生巨大的推动作用。
2.3 生物工程技术
生物技术是一门新兴的、综合性的学科，它是人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的一门技术。随着生物技术的逐渐发展，其对计算机技术领域的影响也越来越大，如DNA芯片、分子芯片、蛋白质存储器和基于分子间的核磁共振以及量子力学的相互作用而产生的量子计算机等等。生物技术和计算机技术都是具有极大潜力的技术学科，二者也相互促进、相互影响，必定会将未来计算机技术推动到一个新的高度。
可以预见的是，计算机在各种高科技技术的推动下，将发展成人们不可缺少的生活和工作的工具，而且未来计算机也必定会更加方便人们的使用，体积更小、速度更快、准确性更高、应用形式更加多样化等等将成为计算机发展的必然趋势。
3 未来生活展望
在几十年前，在计算机刚刚出现的一段时间，其对人们的影响只局限于科学研究和数学计算等方面，甚至很多人提起计算机都没有一个清楚的概念。但很快，计算机就逐渐进入了人们的生活和工作之中；现在，计算机已经逐渐融入了很多人的生活，实现了很多以前不可能实现的事情。而计算机技术的发展脚步从没有停止，在很多新兴科学技术的发展过程中，计算机也在不断尝试融入新的元素以达到更优的设计，从而方便人们的使用。
我们可以想象，十几甚至几十年后，计算机将融入我们生活和工作的每一个角落。在家里，计算机控制的家用电器可以更加智能化的遥控，不管是休息还是娱乐，不管是锻炼还是和亲朋好友通讯，都能轻松驾驭和管理自己的生活。在工作中，计算机在工作中，各种自动化机器均能在计算机的控制调动下完成指定的工作，更加节约人力物力而且使得工作质量更加可靠有保证。出行时，计算机控制下的交通工具使得行程更加轻松便捷，安全舒适。科研上，计算机的发展使得科学家们可以更加精确的进行科学计算，或是进行现在所不能解决的问题研究，更进一步推动科学的进步和发展。不管如何，我们都应该相信，随着计算机的不断发展，我们未来的生活将更加丰富多彩，安全便捷。
参考文献
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[2]胡江奕，鲁兵.生物技术在计算机发展中的作用[A]，联合国际计算机会议，2000.
[3]BirdgeRP. Protein-based computers.Scientific American，1995，272（03）.
[4]孙凤宏.探索未来计算机技术发展与应用[J].青海统计，2007（11）：37-38.
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一、让学生走出自卑，坚定学习的信心
学生的学习自信心非常重要，在上课前要对学生进行动员学习这一环节，帮助学生树立自信，这是学生学好物理的第一步，如果学生一开始就觉得高中物理很难，或者在初中的时候基础不好，也没有信心学习高中物理，那么，这种情况是非常危险的。我告诉学生只要自己努力，就一定能找到属于自己的位置，就会有所成就。
二、教给学生学习方法
大多数学生成绩不理想的原因并不是他们存在智力差异，更多的是个人的学习方法、学习习惯的问题。教师要教学生预习教材，培养自学能力，教学生记笔记，学会总结，提高听课效率，教学生认真做作业，练习本常放在手边，且练习本上也要写整齐等。学生学习一旦入门了，成绩自然也就提高了。
三、灵活变通教学内容
学生情况各异，基础参差不齐，任课教师做好深入的摸底工作，吃透班情很重要。只有这样，在教学中才能密切结合学生的知识水平，心理特征，认识能力，采取巧妙灵活的办法，增加或删减有关章节的教学内容，对难度较大的知识，开始可适当降低坡度，既按教材系统教学，又不呆板单一，使学生在学习上既吃得饱，又吃得消。对于基础好的班级，其学习潜力较大，应适当拓宽知识面，多增加实际知识，开阔视野，也为今后学习或深造奠定了基础，而对于部分有升学要求的学生，应在课外再布置一部分选学内容和较大难度的选做题，以拓宽知识面，培养其分析问题、解决问题的能力，对于基础差的班级，应遵循少而精的原则，按照基本要求，让学生掌握基本知识和技能，采取学一点、会一点的方式，循序渐进。
四、增强科学应用意识，培养动手操作能力
物理学是自然科学中的一门基础学科，物理知识在日常生活、科学技术和社会生活中都有广泛应用，人类生活的每一个方面都与物理学的进步息息相关，这就要求教学活动必须围绕着生活、科学、技术和社会展开，使学生在掌握物理基础知识和技能的同时，了解这些知识的使用价值，懂得在社会中如何应用这些知识。尤其是职业中学的学生更应注重培养学生的实践动手能力。在教学中的具体做法是：
1.关注现代物理科学技术的新科技、新成果、新动向，如纳米技术、超导体、激光、现代航天技术、现代信息技术等。
2.关注一些社会重大问题，如环境污染和环境保护、能源危机、噪声污染等。通过多方面培养学生勇于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，形成将科学技术与日常生活、社会实践相结合的意识，激起学生对自然界的好奇，领略自然现象中的美妙与和谐，培养与大自然亲近、热爱、和谐相处的情感，增强学生对科学的求知欲。
物理是一门实践动手很强的基础学科，在动手过程中能培养学生的观察思考、动手操作能力。学了电学知识时，指导学生安装照明电路，修理各种家用电器；当学了电磁波时，将电磁波与现代通讯相联系，这样把理论知识运用到实践中，能激发学生学习的兴趣，而且这些动手操作能力，并不受学生成绩的影响，甚至有一大部分学生思维特别活跃，动手能力特别强，课外的操作为他们才能的发挥提供了一个展现自我的舞台。只要给予学生适当的指导，大部分学生均能享受到成功的喜悦，这样既能提高学生的素质，也能提高学生的能力，为他们毕业后的就业打下了良好的基础。
总之，在高中物理教学中，要了解学生的心理特点，培养学生的自信心，注重学生的动手操作能力，从而为培养社会需要的具有一定专业技能的熟练劳动者和各种实用人才打下良好的基础。
参考文献：
［1］黄达成.高中物理研究性学习的调查与思考［J］.中学物理教学参考，2003（10）.
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在人类社会不断向前发展的进程中，始终都是由社会生产力的增长为推动力，促进社会发展。要知道创新是一个民族进步的灵魂．是国家兴旺发达的不竭动力。一个没有创新能力的民族，是不能再立足于竞争激烈的世界之林的。我们作为国家未来的希望，国家发展的主心骨。高中生更应该在努力学习科学文化知识的同时，加强对机械方面的创新设计能力。结合日常生活，发现机械创新之美。
2机械创新设计的特点
作为一名热爱机械创新设计的高中生，在课余时间我已经进行和多次的机械创新设计的尝试工作。我发现机械创新设计具有一些独特的特性。例如:进行机械创新设计需要设计者进行反复验证，多次筛选，并且在每一个设计环节内都会有特定的优化设计的方案，各个环节之间的联系也比较紧密，从整体看，可以发现机械设计工作还具有系统化整体化的特点。同时，在进行机械创新设计工作中，能感受到多门学科的交叉和渗透，这就需要设计者能够掌握多种类型的知识，合理运用创造性与发散思维，基于复杂的学科知识进行思考和判断，从创新设计的复杂性特点出发，进行设计。另外，我们高中生在尝试机械创新设计时，前期可以先引用或参考外国先进创意产品进行设计，这不是单单进行简单的模仿或改造，而是了解机械创新设计特点的第一步。
3创新设计方法
(1)在进行创新设计时，最常使用的一种创新方法就是模仿生物进行机械设备的创新设计，这种方法是进行对自然界生物机能分析类比、总结特性，并将自然生物的特点融合进行新机械设备中。目前，我们看到已经出现了模仿人类手臂的机械抓手、模仿蜥蜴等爬行动物的海底机器人等等，这些都是设计者仿照自然生物特点进行设计的机械设备。而对于高中生来说，进行的机械创新设计也可以从这一角度进行思考，细心的对日常生活环境和大自然中的生物特性进行观察，获得设计灵感。(2)参考外国先进创意产品进行设计，也是很有效的一种设计方法。这主要要求设计者先选择合适的国外的科技成果或先进产品，经过一段时期的分解研究并全部将设计优点进行消化吸收后，再进行改进强化工作，并在技术或产品中加入自己的想法，开发产品新的使用用途，从而设计出全新的机械设备。(3)“移置技术法”创新设计方法，顾名思义这一方法就是要将一个领域中的先进技术应用到另一个领域中，进行设计工作。例如，纳米技术作为一种先进科学技术，本是一种物理领域的材料，但是在经过研发之后，可以应用在机器创造、服装设计等领域，并且生产出了非常多的纳米机器、纳米服装。所以，高中生进行机械创新设计也可以从这一角度出发。
4创新设计思维
机械创造设计者必先要有新颖性的思维，也就是创新思维，这是设计者可以进行创新设计的根本原因。作为高中生，自身接受教育的程度和社会实践都比不上专业的机械设计人员高，所以所具有的设计思维的整体深度、广度和系统性也会存在很大的差异。所以与专业机械创新设计人员不同，高中生需要具有的创新思维，只需要将书本以及课堂中学到的知识进行整合，并添加一定的想象力，将设计思路进行开阔，扩展可以联想到的最大范围，满足机械创新设计的要求。同时，除创新思维外，我们高中生也要重视创新过程中的灵感思维，这一思维是指在设计过程中经过长时间并艰苦的思考后，突然产生思想火花，从而推动创新瓶颈期的结束，解决设计中未能解决的问题的思维活动。一般情况下，灵感的出现会受到一定因素的影响，可以是突然看到家里微波炉的加热过程，又或者注意到了教室中的全自动喷水黑板擦擦拭黑板的印记，从而受到启发。这是我们是潜在创造力的升华，是创新设计从量变到质变的思维过程。在进行机械设计时，要有意识地激发自身创新设计思维，进行创新素质的培养，促进自己厚积薄发地涌动出创新的灵感。
5提高机械创新设计水平的策略
5．1结合学校相关课程进行创新意识。提高机械创新设计水平，要注意培养自己日常生活中的创新意识，尤其是在学校学习的过程中。课程教学时传授知识的过程，在这一期间培养其自己对创新知识的敏感度以及对知识的联系意识。在相关课程教学过程中，对老师讲解知识时，所结合的专业知识以及该领域内科技前沿的创新成果进行记录，并在课后进行查阅，并对老师教学过程中组织的小组讨论环节，积极发言与同组的同学交换想法，大胆的说出自己的新思想、新方法，在同学们不同的思维中激发创新灵感的出现。并且对老师所举出的每一项设计案例，持求异存疑的逆向思维，必要时可以申请实验室进行验证。对书本上的知识，进行实际应用，时刻保持创新意识，促进创新能力的提高。5．2多接触现代化先进的设计方法与手段。随着计算机技术的发展和现代化仪器的不断出现，机械设计的方法和手段更新速度越来越快，所以，我们不能仅仅局限于课堂学习中所接触的创新设计知识，要自发的紧跟机械科技发展的脚步。可以使用家中的电脑定期查阅网页、订阅有关机械科技设计创新杂志进行了解最为先进的设计方法和手段。5．3加强机械创新设计实践。对于我们高中生，课业压力重，可以进行机械创新设计实际的机会和时间少之又少，但是可以发现学校和少年宫等组织会定期举办一些科技创新实践活动，可以借助这一活动，磨炼自己的创新技法。例如:科技制作竞赛、机械创新设计大奖赛、机器人大奖等比赛都可以积极参与。
6结语
在21世纪，我国将会面临更多的挑战以及更多竞争，为了强化机械领域的竞争力以及增强自身的机械创新设计水平，我们需要积极地去认真地学习机械创新设计，并且要虚心学习国内外有关的先进的设计方法，制定安全合理的机械设备的设计方案。另外，为保证设计出的机械设备的安全性，我们必须始终以高标准严要求进行设计工作，提高机械创新设计的可靠性、实用性。让我们高中生设计的机械设备也能走向市场，并能在生活和相关生产领域进行应用。这不仅是对自身能力的肯定，更能提高日常生活质量或者应用行业的生产先进性。
作者:闫栋宇 单位:石家庄第二中学高三六班
参考文献:
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［2］王晶．第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品选集［M］．北京:高等教育出版社，2012．
日常生活中的纳米技术范文6
可以说信息替代能源是建筑节能的基础，从布里渊的研究可以看出，信息的传递不遵循热力学定律，可以利用这一规律在热力学允许的范围内做许多事情，例如通过技术手段降低孤立系统中熵的增长速率，在生产消费过程中用信息替代能源。能源是有限的，但是信息资源却是取之不尽用之不竭的，当前社会面临的问题是社会发展导致能源在不断减少，能源消耗造成的环境污染问题也在不断增加，而环境污染反过来又会严重阻碍社会的发展，如果一直纠结于物质系统，很难找出解决矛盾的方法，而用信息资源代替物质能源就难很好地解决这一问题。日常生活中有许多利用信息来降低能耗的实例：出行前预先在地图上标明线路，既能节省时间又可以降低汽车的能耗；在房间安装温控设施，随时了解房间的温度可以降低取暖能耗；新信息技术应用于机械设备中可以提高机械设备的工作效率，降低设备的能耗。信息的使用能够有效降低能耗，同时信息在建筑节能方面也有着十分重要的意义，当前我国引起我国建筑界普遍关注的高层建筑节能问题，就是因为对建筑节能信息了解的缺乏，才导致了设计不合理现象频繁出现，忽视信息的建筑工程必然会对整个建筑造成极坏的影响。
物理学知识在建筑节能中的运用
（一）以物理手段实现太阳光照明
经医学专家研究证明，太阳光可以降低诸如忧郁症、慢性疲劳综合征之类疾病产生的几率，采用物理方法将太阳光引进室内不仅可以增加晒太阳的机会，更有利于人的身体健康。在没有机会到户外享受阳光的时候，采用导光管装置就能将阳光引入室内，它主要是通过物理学中的反射原理传递光线，但是光线的每一次传递都会造成能量的损失，这种导光管装置不适合长距离的光线传递。物理学家爱德曼兹发明了一种神奇的装置，这个装置的主体是一个塑料控板，控板上安装了许多由激光切割而成的镜片，这些镜片按照一定的规律进行排列，当太阳光照射到塑料控板上时亮度便会增强，然后传递到每一个角落。许多科学家开始将研究的重点放在彩色荧光塑料上，他们试图采用荧光塑料来采集阳光，这项研究的原理是：白色是由红、绿、蓝三个颜色组合而成，科学家们尝试将由这三种颜色的塑料收集到的阳光进行重新组合，然后就形成了人类生活中所需要的白色太阳光。通过这种物理手段形成的太阳光所发出的亮度相当于两个75瓦灯泡所发出的亮度。
（二）利用太阳能取暖
要利用太阳能进行取暖就必须选用热阻和吸热系数较大的材料，热阻是指材阻挡能量进行传递的能力，吸热系数是指物体本身吸取热量的能力。在传统热学工艺中这种方式较为常见，为了满足工艺需求一般使用热阻与吸热系数较高的材料，在减缓热量传递的同时最大限度地吸收热量。太阳能是取之不尽用之不竭的，充分利用太阳能不仅有利于节能，更有利于降低环境污染，建筑选址最好是选择阳光充足的地方，有利于阳光的接受。建筑中的玻璃选用热阻与吸热系数较大的材料能够有效地进行能量储存，这些材料在白天吸收大量的热量，然后使用储热墙或者其他储热工具将热量储存起来，在夜间温度降低时这些储热工具便可释放出热量，增加室内温度。对于冬冷夏热地区的建筑，要组织调温，窗外应当设有可以操控的遮阳设备，夏日温度较高时这些遮阳设备可以阻挡高角度阳光的照射，冬季温度较高时这些遮阳设备又可以将低角度阳光引进室内；也可以在遮阳装置中安装双层玻璃，在冬季档有日照的时候双层玻璃的吸热作用能够提升室内温度，晚上关闭反射膜或者百叶窗，能够有效的组织热量的散失，起到保温节能的作用。
（三）纳米技术在建筑材料中的应用
纳米原本只是一种计量单位，当某种材料的粒径小于100nm时，它便可以称作是纳米材料。纳米技术是上世纪八十年代兴起的新兴技术，制作具有小粒径材料的技术就是所谓的纳米技术，纳米科学是原子物理、量子物理等多种学科的聚集点，纳米材料具有体积尺寸小的特性，从而就成就了它不同于一般材料的特质，如纳米材料具有表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应等特殊性质。纳米技术在混凝土生产中的应用能够有效地提高混凝土的强度，通过对碱骨反应的抑制能够有效地提高混凝土材料的耐久性。由于纳米材料具有量子尺寸、光催化效应等性质，因此采用纳米技术制作而成的混凝土具有分解有毒物质、净化空气的功效。纳米材料的其它功能能够制成不同功能的混凝土材料，如能够进行智能报警与自我修复的纳米材料。纳米材料的特殊性能能够使材料的刚度、强度、韧度等发生变化，利用这些特殊的性能就可以生产出各种不同的材料，如弹性水泥、延性水泥，抗菌陶瓷、保温隔热玻璃、抗菌塑料等具有高性能的材料，这些材料不仅能够提高建筑物的使用性能，更能降低建筑物的能耗，有效的降低因能源消耗而造成的环境污染。
（四）毛细现象在建筑设计中的应用
当液体接触到具有细微裂缝的物体或者具有较小管径的细管时，就会沿着裂缝与细管上升或下降，这种现象就被称作是毛细现象。毛细现象是由于分子间相互作用而产生的结果，纸张吸水、地下水沿着细缝上升等都属于毛细现象，这种现象在建筑中的应用能够解决许多难题。例如在装有空调的室内，无论是夏天的冷风还是冬天的热风都会使人感觉不舒适，这主要是由于空调吹出的“风”会带走人体的水分，从而引发脱水等“空调病”，而新型建筑中的温控装置则用水这一传热载体取代了传统建筑中的空气，这种新型技术能够有效的降低人体的不适感。这一技术正是使用了毛细现象的原理，建筑物的天花板上布满了网栅，它是由一根根细小的毛细管组成，这些毛细管纵横交错形成一张网，毛细管中流通着水，冬季温度较低时发电所产生的余热使管中的热水不断流动，热水的流动使室内温度上升，发电所产生的余热又使管中的冷水不断流动，从而降低室内温度。采用毛细现象制成的制冷系统大大优于传统的制冷模式，不仅能够降低能耗，更能降低身体的不舒适感。
（五）太阳墙技术的应用
太阳墙技术的应用实际上是太阳能技术应用的一个范畴，太阳能可再生、环保、便宜等特性一直是能源研究专家观众的焦点，人们不断开发探索新的途径来实现对太阳能的利用。采用太阳墙空气集热器可以回收墙体的散热，解决新风的预热问题，在增强室内空气供给量的同时能够有效的节省能源。制作太阳墙主要采用镀锌钢薄板或铝制薄板，这些薄板外拥有许多褶皱和小孔，薄板的表面颜色较深，这些板材一般安装在距离建筑外墙20厘米的地方，并和建筑物顶部的遮雨板连接在一起形成太阳墙即热系统一个组成部分，另外一个部分由室内风机与管道组成，这两大部分就构成太阳集热系统的整体。其中薄板上的褶皱主要是用来增加板材的强度，褶皱可以根据需要的不同而设计不同的形状，板材上孔洞的数量以及分布规律则是根据实际需求确定，这主要要考虑到建筑物的功能、特点、所处地理位置、阳光充足程度等。冬季，空气通过板材上的孔洞进入集热墙，空气在流动的过程中汲取板材上吸收的热量，随后空腔的温度上升，空气就受到气压的作用进入沿着管道进入各个房间，为房间供暖；在夜间可以用风扇将由室内散失到空腔中的热空气重新扇回室内，这样既能为房间供暖，又能够为房间不断输入新鲜空气。在夏季则停止风扇的运作，室外的热空气从孔洞中进入空腔，然后又沿着空腔上端和周围的空隙流出，空气源源不断的在空腔内流动，不仅带走了室内的热量，也阻挡了热量进入室内。
物理学知识在世博馆建设中的应用
随着传统能源的日益枯竭，环境的日益恶化，人们将更多的目光集中到节能型建筑上，中国2010年第41届上海世博会上低碳节能型场馆成为了全世界瞩目的焦点，其场馆建设中许多技术与知识都和物理学息息相关。
（一）马德里竹屋和空气生态树
从名称上就可以知道马德里竹屋建筑材料同其它场馆的不同之处，其外墙用一层厚厚的竹窗进行覆盖，竹窗由纵横交织的竹子编制，在空气清新的早晨将竹窗打开既可以更新室内的空气又能降低温度，在中午将竹窗关上能够抵挡热量的进入但又不会闭塞阻挡室内的空气流通，竹子由于其空心的特质能够起到很好的隔热与保温效果。空气生态树整体是由钢铁构建而成，其外观为十边形，整个场馆的直径为12米，空气生态树内部安装有可以自动开合的百叶窗与直径为7米的大型“引风机”，建筑物顶端安装有太阳能电池板，整个建筑可以实现能源自给，不必消耗额外的能源。生态树用黑色遮阳网遮挡阳光，虽然白色遮阳网能有有效地反射太阳光，但由于遮阳网表面不平整，太阳光在其表面会形成漫反射，白色遮阳网不利于散热，而黑色遮阳网则能吸收太阳光，同时遮阳网的结构又能有效阻挡热量的扩散。
（二）伦敦零碳馆
伦敦零碳馆最为特别的就是安装在建筑物顶端的可以自由转动的风帽，由于夏天上海的温度较高，空气很难进入室内，风帽的自由转动就能将室外的新鲜空气引入场馆中。另外工作人员将黄浦江底层的水通过管道引入场馆下方，底层的江水温度较低，用于对空气降温再好不过，由风帽采集而来的新鲜空气经过江水的降温后就被输入场馆中。热空气中的水蒸气较多，会使人感到沉闷，经过江水冷却后空气中的部分水蒸气会液化，空气湿度相对较低。零碳馆还采用了许多技术用于节能减排：屋顶铺设的太阳能电池与热水器能够有效的将太阳能转化成热能，供给室内的能量需求；场馆玻璃上安装的太阳能电池不仅能够增加室内的光亮度，又能为室内提供必要的电能；场馆外墙上涂有荧光材料，白天墙壁能够吸收太阳能并将其储存起来，到了夜间就能发出光亮用于照明。这些节能技术基本上都是建立在物理学的基础上，诸如太阳能电池、荧光涂料等能够有效降低场馆的能源消耗。
（三）汉堡之家馆
汉堡之家馆外形就如同是四个打开的抽屉，这个场馆的神奇之处就在于它能够不消耗任何的能源而使场馆的温度永远维持在25℃左右。汉堡之家之所以具备如此生气的功能主要就在于其建筑中使用热传递与新能源。汉堡馆的朝向同一般建筑物有很大区别，它的整体设计是坐北朝南。设计师为了扩大北面墙体的面积，将北边一大部分墙体向抽屉一样向外延伸，而南向则采用了百叶窗与遮阳网的设计，这样的设计既能保证场馆内的光亮程度，又能有效地避免阳光直射，减少场馆的受热面积。汉堡馆的墙体有三层结构组成，其中设有很好的保温层，能够有效地阻挡室外的热量进入场馆内部；汉堡馆的每一块玻璃都是双层结构，其中充满了惰性气体，不仅能够进行保温，同时还能有效地隔绝室外噪音；汉堡馆只要能量来源就是太阳能和地热，地热所采用的就是地下水冬暖夏凉的原理，冬季温暖的地下水能够给场馆供暖，夏季凉爽的地下水又能降低室内温度，而其中地下水的抽取与输送则完全有场馆顶部的太阳能电池提供。汉堡馆拥有完整的能源系统，完全不需要额外供电。
（四）新加坡馆
新加坡馆最为显著的特征就是场馆表面拥有许多开缝，这些开缝朝着不同方向延伸，场馆顶端一个横向的360度的大口子特别显眼。新加坡馆整体向内倾斜，下方的阴影带中不仅设有水池还有绿色植被，风从场馆上方的大口子吹入场馆内部，场馆顶端的空气流通速度同场馆内部形成极大的反差，由物理学知识可以知道空气流动迅速的地方具有较大的压强，这样场馆内部的热空气就从顶端的口子流向室外，而场馆外部的空气则经过阴影带流入场馆；空气流经阴影带时会使得阴影带中水分蒸发，变成水蒸气，而水分蒸发需要吸收热量，场馆内部的热量就这样被阴影带降低，所以场馆内部即使没有开设空调也可以很凉爽。
