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高分子材料发展史范文1
关键词：材料 发展 金属材料 无机非金属材料 高分子材料
人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代……
100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后,科学技术迅猛发展,作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世,并得到广泛应用仅半个世纪时间,高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱,并在年产量的体积上已超过了钢,成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制备工艺的发展,使陶瓷材料产生了一个飞跃,出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变,许多新型功能陶瓷形成了产业,满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。
现在人们也按化学成分的不同将材料划分为金属材料,无机非金属材料和有机高分子材料三大类以及他们的复合材料。
金属材料科学主要是研究金属材料的成分组织、结构、缺陷与性能之间内在联系的一门学科。金属材料科学与工程的工作者还要研究各种金属冶炼和合金化的反应过程和相的关系,金属材料的制备方法和形成机理,结晶过程以及材料在制造及使用过程中的变化和损毁机理。对其按化学成份进行分类可以分为钢铁、有色金属以及复合金属材料。按用途分类包括结构材料和功能材料。
金属基复合材料(mmc)因其良好的性能而得到了人们广泛的关注。它是一类以金属或合金为基体,以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物,其共同点是具有连续的金属基体。目前,特别是航空航天部门推进系统使用的材料,其性能已经达到了极限。因此,研制工作温度更高、比刚度和比强度大幅度增加的金属基复合材料,已经成为发展高性能结构材料的一个重要方向。1990年美国在航天推进系统中形成了3250万美元的高级复合材料(主要为mmc)市场,年平均增长率16%,远高于高性能合金的年增长率1.6%。
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂,并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。无机非金属材料已从传统的水泥、玻璃、陶瓷发展到了新型的先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维、半导体材料以及光学材料。由于新型无机非金属材料除具有传统无机非金属材料的优点外,还有某些特征如:强度高、具有电学、光学特性和生物功能等,因此它们已成为现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。
高分子材料为有机合成材料,亦称聚合物。自20世纪20年代德国著名科学家斯托丁格开创这一学科以来,高分子科学和技术的发展极为迅猛,如今已形成非常庞大的高分子工业。它具有较高的强度,良好的塑性,较强的耐腐蚀性能,很好的绝缘性能,以及重量轻等优良性能,在是工程上的发展最快的一类新型结构材料。高分子材料按其分子链排列有序与否,可分为结晶聚合物和无定型聚合物两类。结晶聚合物的强度较高,结晶度决定于分子链排列的有序程度。工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类:塑料、橡胶以及合成纤维。其中,我国的合成纤维、合成树脂和合成橡胶已分别居世界产能的第一、二和三位。
参考文献:
[1]谢盛辉.《材料科学发展史》课程构想及教学纲要. 2006,26,(5).
[2]许顺生.金属材料科学概述.中国科学院上海冶金研究所.
高分子材料发展史范文2
为保证实验的顺利进行,我们会让学生展开“往期问题”讨论,将往届学生实验室遇到的实验现象展现给大家:(1)预聚阶段产生气泡,难以排出;(2)浇模时进入气泡;(3)低温反应阶段出现产品与模脱离的情况;(4)后聚合的高温反应阶段,出现气泡,甚至爆聚。学生围绕实验现象展开讨论,讨论结束后教师进行总结:(1)预聚反应时,粘度增大,不要剧烈摇晃锥形瓶,否则会造成空气掺入,形成很多气泡;(2)浇模速度要慢,让流体沿器壁缓慢、连续流入模内;(3)预聚时间要足够长,否则后聚合时因产品收缩率较大,会造成与壁面脱离的情况;(4)低温反应时间要足够长,完全消除凝胶效应,否则高温反应时,会出现气泡,甚至爆聚。制备“人工琥珀”时,为防止产品产生气泡,应注意:(1)物件应充分干燥,否则后聚合时会有水气及气泡产生,影响产品外观;(2)物件表面要用单体或预聚物充分浸润,否则浇模时表面极易残留气泡。此外,不要选取膨胀比相差过大的产品,否则高温处理时会造成产品或模具开裂。为了体现材料的应用性,对该实验进行了改进,扩展内容为透光率的测定。学生在学习理论知识时,已经知道聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)被称作有机玻璃,但是到底它的透光率和真的玻璃相比如何呢?带着这种疑问,学生的学习的主动性提高,学习效果提高,我们的教学效果也可得到大大的提升。为了保证所得透光率数据的可比性,有机玻璃的透光率是使用分光光度计、根据国家标准GB/T2680-94《建筑玻璃———可见光透过比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关玻璃参数的测定》对“可见光透过比”进行测定的。实验测得PMMA的透光率大都在86~92%,与市场产品的值所提的高达93%相接近。
个别产品透光率较低,原因主要有:(1)表面收缩造成壁面不平;(2)模具夹层厚度上下不一致;(3)表面硬度不够,因擦拭造成划痕。与工业生产相结合,展现材料生产全过程基础性实验与工业生产相结合,开设综合性实验。综合实验要求学生完成从原料准备到产品检测全过程,提高学生的综合能力,尤其是工程实践能力。如“线形酚醛树脂的制备”实验项目,根据金光集团酚醛泡沫恒温板的生产工艺进行了改进,扩展为“发泡用酚醛树脂的制备及性能检测”。作为发泡用酚醛树脂,树脂合成后,学生不再进行常规的粘度测定和固含量测定,而重点进行发泡起发时间和固化时间测定。在25℃,称取酚醛树脂50g,将乳化剂(有机硅泡沫稳定剂)2g和发泡剂(正戊烷)2g加入到酚醛树脂中,用机械搅拌器搅拌1min,然后加入固化剂(对甲苯磺酸∶磷酸∶水=5∶3∶2)8g,同时用秒表开始计时,搅拌30s。一般所得酚醛树脂室温下发泡起发时间70~200s,固化时间3~10min。普通高化实验无非就是高分子材料的合成,要求学生掌握高分子材料的合成工艺。该实验在原有合成实验基础上,增加了“泡沫塑料的成型”工艺学的内容,使学生掌握了利用低沸点发泡剂液体蒸发气化而使聚合物发泡的方法[5],即物理发泡法。实验技术讲座中对泡沫塑料的发泡方法进行详细讲解,如聚氨酯软泡沫塑料是采用异氰酸酯与水(或羧基)反应放出CO2气体的化学发泡法,又如脲甲醛开孔硬质泡沫塑料采用机械发泡法。此外,该生产原有工艺中采用的发泡剂氯氟烃会导致大气层臭氧层的破坏,对人类生态平衡不利,实验室工艺中发泡剂改用了生理毒性较小的正戊烷。
与学生创新成果相结合,组建设计性实验在实验室开放阶段,曾指导学生对“苯乙烯的悬浮聚合”进行改进。实验教材上选用的分散剂多为聚乙烯醇类的有机分散剂,但是理论上也可用无机分散体系。该实验要求学生自选分散体系,进行实验步骤设计,确定实验所需仪器设备及药品。学生有选用Mg(OH)2为分散剂的,也有选用聚乙烯醇为分散剂的。当分散介质蒸馏水为100mL,引发剂过氧化二苯甲酰为0.6g,苯乙烯单体为20mL,搅拌速度为250r/min,在85℃反应3h,分散剂用量选用1mol/LMgCl2溶液3mL和1mol/LNaOH溶液6mL或0.3%(wt)聚乙烯醇溶液8mL,所得产品颗粒均匀且直径较大。前者所得直径2.0~2.5mm,后者所得直径3~3.5mm。因为是设计实验,只要实验方案切实可行的,都可进入实验室做实验,所以学生所选分散剂用量和搅拌速度等都不尽相同。但也恰恰是这种不同,让学生直观地认识到悬浮聚合的一些特点:搅拌速度较大时,颗粒粒径较小;无机分散剂用量过多时,产品的透明度不好;聚合后如不进行表面处理,颗粒表面会残留有分散剂。增加研究性实验项目要求每位学生限选一个研究性实验项目。比如“聚丙烯(PP)/蒙脱土(MMT)纳米复合材料的制备及热性能分析”实验是根据老师的科研方向提炼出来的实验项目[6]。教学与科研相结合,用高水平的科研带动实验课教学,培养了学生的初步科研能力和创新意识。通过高分子化学理论知识的学习,学生已经知道Ziegler-Natta引发剂的发现在高分子科学的发展史上具有划时代的意义,但其主要原料三乙基铝在空气中能自燃,遇水爆炸,对人体有灼伤作用;TiCl4与水接触会发生剧烈反应,冒白烟,对呼吸道有刺激作用,而且该引发剂在空气中放置会失去活性。因此,在引发剂制备及使用时都要采用无水无氧操作,且氮气必须为高纯氮气。通过该探索实验,学生很好地掌握了无水无氧操作技术,如双排管的使用、注射器法和内转移法移取溶液。为提高复合材料的热稳定性能,采用化学反应法制备了MgCl2-MMT复合载体型Ziegler-Natta催化剂,通过单体原位插层聚合法有效地制备了剥离型PP/MMT纳米复合材料。通过该实验,学生了解了蒙脱土有机改性的方法,掌握了Ziegler-Natta复合载体催化剂的制备方法,掌握了一种聚合物/无机纳米复合材料的制备方法———单体原位插层聚合法,了解了无机材料对高分子材料的改性作用。健全实验室开放制度配合学生探索性实验因为课程学时有限,学生有时不能完成高分子材料的性能测试与表征实验内容。通过开放实验室,学生一方面可以继续实验,另一方面可根据个人兴趣,进行探索性实验。为了方便解决学生疑问,高分子化学实验室每天安排有老师值班,随时解答学生疑问。学生探索性实验已经取得一定成果。如“蒲公英橡胶的制备及物理性能研究”,采用组织破碎机破碎蒲公英植株的根部组织,用环己烷萃取破碎物中胶乳成分,将萃取液与水共沸蒸馏,抽滤后得蒲公英橡胶。粘度法测得蒲公英橡胶的粘均分子量为4.9×105;红外光谱法测试显示,所得蒲公英橡胶与天然橡胶的结构相似;差热-热重分析法测得蒲公英橡胶失重15%的温度为271℃,此数值与天然橡胶的测试结果相接近。该项目综合运用了有机化学、高分子化学和化工原理等课程知识,2011年7月获得了第十二届山东省挑战杯大赛三等奖。学生除了可以当面向老师请教外,还可通过《高分子化学实验》课程网站、QQ和飞信与指导老师取得联系。每个老师负责6~8位学生、2~3项探索性实验项目。
实验技术讲座的开展、综合性实验的开设,使学生可以系统地掌握高分子实验技术、高分子材料的合成及性能表征的方法,完善了学生的知识结构。研究性和探索性实验项目切实提高了学生的创造性思维及创新能力。工程性实验项目培养了学生的工程意识,为培养应用型人才提供了新的途径。开放实验室为全面提高学生的创新能力、实践能力提供了有力支持。总之,通过高分子化学实验教学体系改革,有效提高了学生的创新能力和工程实践能力。我们将进一步加强实验教学的研究与探索,不断进行实验教学的改革,提高实验教学水平,为全面培养创新性应用型的高素质人才而努力。我们将从以下几点继续努力:(1)深化教学改革,不断将最新的科研成果应用到教学中;(2)进一步加强实验教材建设,更新教材内容;(3)加强教学队伍建设,吸收高学历高水平的教师加入到实验课程教学队伍中;(4)以精品课程建设为契机,完善课程网站建设,增加知识的先进性、全面性、导向性。
高分子材料发展史范文3
关键词：聚醚多元醇 应用 发展前景
近些年来，国内外聚醚行业发展势头迅猛。国外聚醚多元醇生产企业，例如Lyondell、Bayer、等凭自身的规模及产量顺利跻身于全球市场，发展势头良好。而国内生产企业也不甘示弱，大力研发新型产品，加快改建与扩建，聚醚多元醇的发展十分迅速。
一、聚醚的概念及发展史分析
聚醚，即“聚醚多元醇”，指的是一类分高分子化合物，这些高分子化合物具有一个共同特点，即分子主链上存在醚键―R―O―R'―（R、R'均为烃基）。
聚醚多元醇是在上个世纪30年代初开始发展的，其最初多用于非离子型表面活性剂的合成领域。在1939年，美国Wotter与Scretle成功利用聚醚多元醇合成了烷醇聚醚非离子型表面活性剂；在1940年，他们再次合成了烷基酚聚氧乙烯醚非离子型表面活性剂；随后在1953年，Du Pont公司第一次利用聚醚多元醇合成了聚氨酯软泡；次年，美国怀安多特公司利用氧化丙烯-氧化乙烯嵌段共聚醚合成了聚氨酯泡沫塑料，并在1957年，成功实现了聚醚类聚氨酯泡沫塑料的工业化生产。随着近些年的发展，聚醚多元醇的产量不断提高。全球聚醚生产规模相当大，生产也相对集中，多掌握在大型跨国公司，诸如拜耳、壳牌、陶氏及巴斯夫等化学企业手中。在2003年，世界聚醚生产量已超过380万t，2005年，高达540万t，2006年，上升到了610万t，聚醚多元醇产量以年均3%的速度逐步增加。与此同时，国内聚醚生产企业的数量及规模也在不断增加，聚醚多元醇的产能迅速增加，由2005年的35万t迅速发展成为2006年的87万t。
二、聚醚的主要应用分析
聚醚多元醇主要包括三类：1）PPG，即聚氧化丙烯多元醇，是以多元醇及有机胺等作为起始剂，同环氧丙烷、环氧乙烷共聚，或同环氧丙烷相聚合反应生成的；2）POP，即聚合物接枝聚醚多元醇，可利用丙烯腈、苯乙烯等原料，同聚醚多元醇接枝产生聚合反应生产；3）PTMEG，即聚四亚甲基醚二醇，是利用四氢呋喃二醇发生共聚或均聚反应所合成的。以下针对不同类型聚醚的应用进行具体分析：
1.聚氧化丙烯多元醇
聚氧化丙烯多元醇属于一种通用型的聚醚多元醇，它应用最为广泛的当属PU泡沫塑料领域。聚氨酯泡沫塑料是PU中最为重要的制品之一，它占PU的总产量的比例超过了50%，在各类PU制品中，软质泡沫塑料居首位。对于软质泡沫塑料而言，其不仅具有良好的回弹性，而且塑料柔软、受压后永久变形小，因此，在衬垫及包装等材料中有广泛应用；对于硬质泡沫塑料而言，由于其质轻，具有较高的比强度，且隔热性能佳、热导率低，因此，在保温隔热材料中具有广泛的应用；就半硬质泡沫塑料而言，其具有良好的抗冲及缓冲性能，因此，适用于工业缓冲、防震及包装材料领域。此类制品所采用的聚醚分别为软质、半硬质（多为三元醇聚醚），其中，硬质泡沫塑料常采用的是四羟基、五羟基等多元羟基聚醚。
2.聚合物接枝聚醚多元醇
聚合物多元醇是在聚醚多元醇的基础上逐步发展起来的，属于二代聚醚，POP多应用于进行高回弹、高荷载性能的弹性体、聚氨酯软质泡沫塑料及半硬质泡沫塑料的合成与制备领域，POP适宜在PU泡沫块状、模塑及反映注射模塑发泡工艺中应用。
3.聚四亚甲基醚二醇
聚四亚甲基醚二醇属于一种高性能聚醚多元醇，多用于合成热塑性PU弹性体及氨纶。由于聚四亚甲基醚二醇可以有效制备高性能的PU弹性体，因此，具有良好的耐水解、耐菌、耐磨、耐油性，具有高模量、电绝缘及低温等性能，因而极受青睐。聚四亚甲基醚二醇多应用在氨纶、电缆、薄膜、汽车配件、医疗器材、轮胎、耐油密封部件、胶辊及矿井、低温场合所应用的制品中。据不完全统计，全球聚四亚甲基醚二醇在氨纶制备中的应用占32 %，在热塑性PU弹性体制备中的应用占27%，在CPU中的应用占21%。
此外，聚醚多元醇还包括了PEG（聚氧化乙烯多元醇），广泛用于制药、化妆品、橡胶、化纤、造纸、食品、电镀加工等领域。
三、聚醚市场前景展望
当前，在我国聚醚多元醇的消费中，约有三分之二用于进行PU软泡及硬泡的制造，虽然PU硬泡的消费较软泡而言较低，但其应用领域正在迅速增长。我国PU硬泡约56%用于冷库、冰箱及冰柜中，25%应用于建筑领域。在发达国家，聚醚多元醇有49%用于建筑领域，由此可见，聚醚在国内建筑行业的市场应用潜力仍相当大。
近些年来，随着PU涂料、密封剂、胶粘剂及弹性体等市场的迅速增长，聚醚多元醇的市场需求量及前景将十分可观。随着汽车行业的飞速发展，聚醚在车用PU部件中的需求迅速增长。因此，我国聚醚的消费结构已经开始迈向多元化，并将推动该行业逐步朝着纵深方向发展。为了进一步改善PU制品的工艺，提高其性能，进一步拓展其用途，我国正在加快聚醚新品种的研发，例如耐高温、阻燃、芳香族聚醚等。
此外，聚合物多元醇也开始朝着高固含量方向发展。国内石化公司已经成功研制出了高固含量POP，并开发了万吨级连续法POP生产工艺，并在高承载、高回弹泡沫塑料、软质及半硬质泡沫塑料制品中投入应用，将在未来几年中实现聚醚多元醇产量的大幅提高。
参考文献：
[1] 翁汉元.聚氨酯工业发展状况和技术进展[J].化学推进剂与高分子材料，2011（01）：101-106.
[2] 于剑昆.新型聚醚多元醇的合成应用[C].中国聚氨酯工业协会第十二次年会论文集，2012：35-38.
高分子材料发展史范文4
化学成为一门独立学科的时间虽然不长，但化学作为一种实用的技术，早在史前时期就得到了具体的应用，如用火烧制陶器等。化学的发展经历了古代、近代和现代等不同的时期。铜、铁等金属以及合金的冶炼、酒的酿造等都是化学的早期成就。煤、石油、天然气等化石燃料的开采和利用、造纸术的发明和发展等，对人类社会的进步都发挥了重要的作用。药物化学的兴起和冶金化学的广泛探究，则为近代化学的诞生和发展奠定了良好的基础。原子分子学说的建立，是近代化学发展的里程碑。在近代化学发展的历程中，人们相继发现了大量的元素，同时也揭示了物质世界的一项根本性的规律——元素周期律。在原子的核模型的建立、高度准确的光谱实验数据的获得、辐射实验现象，以及光电效应的发现等基础上建立起来的现代物质结构理论，使人们能够深入地、科学地认识物质内部的奥秘，以及微观粒子的运动规律，这将使对物质的研究深入到了原子、分子水平的微观领域。同时，化学与其他学科之间的相互渗透，使化学所涉及的领域越来越广，扫描隧道显微镜的研制成功，使人们能够清楚地观察到原子的图像和动态的化学变化。交叉分子束实验则可以使人们详细地研究化学反应的微观机理。
随着科学技术的发展，人们已能通过先进的科学仪器观察一些物质的原子排列状况。1990年前后，美国等少数国家首先在-269℃的低温下移动了原子。1993年，中国科学院北京真空物理实验室的研究人员，在常温下以超真空扫描隧道显微镜为手段，通过用探针拨出硅晶体表面的硅原子的方法，在硅晶体的表面形成了一定规整的图形。这种在晶体表面开展的操纵原子的研究，达到了世界水平。图中的“中国”两字就是这样形成，并经放大约180万倍在计算机屏幕上显示出来的。这两个字的“笔画”宽度约2nm，是目前已知的最小的汉字。
化学工业是国民经济的基础工业，也是高科技、新材料发展的重要组成部分，化学多门类、多学科，它与人类社会、人类自身与人类生活及环境息息相关。但在人类社会的实际生活中，人们往往对化学工业及其产品产生了许多误解，甚至在舆论宣传中也出现了一些有关化学与人类健康的错误信息。为了使广大群众正确认识化学与人类生存和健康的重要作用，了解化学与人类自身的相互关系，广东省化工学会组织了中山大学、广东工业大学、华南农业大学等学府的教授、博士编写了本书。本书特点是以人体自身的生命为本，以化学与人类健康之间的关系为中心，着重介绍化学元素在组成宇宙世界、地球和人体中的作用与地位，科学地阐述了食品及其添加剂、水、日用化学品、农药、农膜、化肥、医药化学品等各个领域中的许多天然或合成化学品是人体生命要素，也是人体健康的物质基础，从理论到实践详细地叙述了人类的历史长河中，在与自然界、生产、生活和人类疾病
的斗争中，人类利用化学品为自身健康服务的知识、经验和正确的使用方法，从发展的角度描述了在知识经济和高新尖化学品日新月异的当今时代，未来化学品更好服务人类健康的前景，特别是基因工程产品的研制与生产将是社会发展、人类健康的福音。全书文字畅顺、简洁、内容丰富、充实、深入浅出，体现了科普书的科学性、知识性、实用性和趣味性，有较强的前瞻性。相信《环境?化学与人类健康》一书对宣传化学科普知识、正确使用化学品，服务社会，提高人类自身生活素质，增强人类健康将会起到积极的作用。
北京一位中学生问诺贝尔化学奖获得者英国化学家克罗托教授：“人们都说21世纪是生命科学和信息科学的世纪，您能否告诉我化学有什么用，我们为什么要学习化学呢?”克罗托回答说：“正是因为21世纪是生命科学和信息科学的世纪，所以化学才更为重要。”化学作为一门基础学科已经与各相邻学科交叉综合，出现了生命化学、农业化学、环境化学、能源化学、地球化学、材料化学、计算化学、医药化学等，化学又是一门应用性极强的学科，它已渗入到现代社会的工业、农业、国防、医药、卫生、交通、能源、环境、材料以及正在蓬勃发展的一切高科技领。
今日化学学科正积极向一些与国民经济和社会生活关系密切的材料、能源、环境、生命等学科渗透，使化学的作用与地位日益显著。反过来，这种学科间的渗透，对化学学科的发展起着重要的促进作用。
人类很早就开始使用材料，从石器时代到现代，人类所使用的材料不断地发生变化，材料的种类越来越多，用途也越来越广。我们对于材料的认识，应该包括为人类社会所需要并能用于制造有用器物的物质这两层涵义。也就是说，并不是所有的物质都可以称为材料。材料按其化学组成或状态、性质、效应、用途等可以分为若干类。例如，按化学组成分类，陶瓷属于非金属材料；合金属于金属材料；橡胶、化纤等属于有机高分子材料。历史的发展表明：没有新材料的出现，就没有工业的进步和大量新产品的涌现。因此，许多科学家都认为新材料是高技术的突破口，只有更好地开发和应用具有特殊性能的新材料，才能拥有更强大的经济优势和技术潜力。化学不仅在一般材料的研究、生产和应用中发挥了巨大的作用，而且在研制具有特殊性能的新材料方面也会继续发挥其独特的优势。总起来讲，适应科技迅猛发展所需的诸如耐腐蚀、耐高温、耐辐射、耐磨损的结构材料，以及敏感、记录、半导体、光导纤维、液晶高分子等信息材料和超导体、离子交换树脂与交换膜等高功能材料，它们的制取都是需要化学进一步参与研究的重要课题。
位于北京周口店的北京猿人遗址中的炭层，表明人类使用能源的历史已非常久远。人类社会的发展与能源消费的增长是密切相关的，我们现在使用的能源主要来自化石燃料——煤、石油和天然气等，但化石燃料是一种不可再生，并且储藏量有限的能源，而且在开采和燃烧过程中还会对自然环境造成污染。为了更好地解决能源问题，人们一方面在研究如何提高燃料的燃烧效率，另一方面也在寻找新的能源。这些都离不开化学工作者的努力。例如，核能和太阳能的发电装置离不开特殊材料的研制；用氢作为能源需要考虑贮氢材料和如何廉价得到氢，等等。
环境问题是当今世界各国都非常关注的问题。在世界人口不断增长、生产不断发展、人民生活水平不断提高的过程中，由于人们对环境与生产发展的关系认识不够，以及对废弃物处理不当，使环境受到了不同程度的破坏，如土地的沙漠化、水资源危机、酸雨、臭氧层的破坏、有毒化学品造成的污染等。因此，保护环境已成为当前和未来的一项全球性的重大课题之一，也是我国的一项基本国策。在这些关系到国计民生的环境问题中，化学工作者是大有作为的。因为污染问题的解决主要还得靠化学等方法。有的专家提出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，使之变成CH4、CH3OH、NH3等的构想(图5)能够成为现实，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。
高分子材料发展史范文5
本文就以下几个方面,谈谈新教材插图在教学中的运用。
一、运用插图,激发学生学习化学的兴趣
化学教学往往以其独有的奇妙无比的现象,吸引学生的注意力。新教材丰富、精美的插图更增添了化学学科的趣味性,激发了学生学习化学的兴趣。
当学生领到新教材时,几乎所有的学生都怀着好奇心,把教材从头到尾翻个够,并被其中一幅幅形象、生动的插图所深深吸引。教师在第一节化学课上就要紧紧把握这一教学的好对机,结合绪言中的内容,指导学生欣赏有关插图。例如,教师可问学生:教材封面底纹是什么“花纹”?当学生还在摇头、疑惑时,教师指出,这些“花纹”实际上是构成物质的、肉眼看不见的分子、原子的图象。学生顿时兴致勃勃、神情专注。进而教师用生动的语言描述封面的四幅画面:在国民经济中占有重要地位的钢铁生产,节日中五彩缤纷的气球、焰火,千姿百态、引人入胜的桂林溶洞。这些都与化学密不可分。这时学生情绪高涨,兴趣更加浓厚。接着指导学生看彩图中“具有绝热性能的高分子材料”和“用隔水透气的高分子薄膜制的乌笼”两图,让学生在惊讶中认识到化学世界的神奇、科学技术的伟大。教师要注意创造这种想问不成,想答而不能的情境,引起学生思维,从而激发他们强烈的求知欲和积极的学习动机。
此外,各章节的实验仪器装置图、各种示意图、物质用途图、古今科技成就图等插图都具有浓郁的趣味性,教师要重视以此培养学生学习化学的稳定兴趣,引起他们的有意注意,提高学习的主动性和积极性。
二、运用插图,加强实验教学
新教材中有关实验内容的插图有近百幅,其中有化学仪器图、基本操作示意图、实验装置图、操作过程示意图等,它们有的是平面图----前视剖面图,线条简单,示意明确;有的是立体图----斜俯视实物图,形象逼真,能清楚地说明一些复杂仪器的构造和实验操作的注意点。总之,它们直观、形象,一目了然,是教师指导学生进行化学实验的好资料。
化学仪器图表示出各种仪器的形状、构造、特点。新教材第195-196页表格中10种化学仪器的图形加深了学生对实物认识产生的表象。另外13种常见化学仪器的示意图,也使学生对仪器有了初步的认识。
新教材中出现得最多的是实验装置图。一幅清晰完整的实验装置图,能够用来表明该化学实验所需要的仪器、药品、化学原理和实验顺序,具有直观性、形象性、示意性等特征。因此,对于确保化学实验有条不紊地进行并获得良好的效果,关系重大,而且对帮助学生学习、记录、复习有关实验内容和实验技能,以及培养学生设计化学实验的能力等均有重要的作用。新教材中,形象、生动的化学实验装置图比比皆是。
例如,第18页图1-11白磷的燃烧,图中两处白磷、一处红磷明显不同的位置,加上适当的示意,使学生形象地了解了可燃物燃烧的条件。从第197页图2中学生学到了如何往试管里送入固体粉末的方法。第140页图7-3过滤装置图为学生学习过滤操作作了很好的示范。制取氧气、氢气、二氧化碳的实验装置图,示意清楚,学生不但可以从中掌握实验所需的仪器、药品、反应条件、装置注意点,而且对培养学生实验技能也有很大的帮助。
学生实验中品红的扩散、木炭在氧气里燃烧、配制氯化钠溶液等实验操作过程的图示大大加强了教材的可读性,减少了文字量,这是新教材化学实验插图的一大特色。例如,第215页图29配制氯化钠溶液的图例,将取氯化钠、天平称量氯化钠、氯化钠倒入烧杯、量筒量水、水倒入烧杯、搅拌溶解等操作分别作图示说明,直观性强。这样,操作的连续过程用图示形式表明,使学生在教师示范后,依据教材的图示就可以进行操作练习。
在教学中,教师还可以对教材中的实验仪器图进行识图、辨图、改图、说图、选图、释图、连图、绘图等类型的练习,从而加强对学生实验技能、实验能力的培养。
三、运用插图,促进学生对化学概念等知识的理解和记忆
新教材的插图有的集中反映某物质的用途,有的生动地表示物质的组成、构成,有的形象地揭示一些概念的内涵,有的简明地反映某一变化的过程,富有直观性、趣味性和指导性,对学生的学习起到了启发和点拨作用。
例如,新教材中分子和原子的图象,是科学家用最先进的扫描隧道显微镜拍摄到的苯分子和硅原子的照片,呈现了物质内部结构的微观世界,使学生对分子、原子的真实性深信不疑。氧化汞分子分解、水分子分解的示意图,更加深了学生对分子、原子概念的理解和记忆。
新教材对物质的用途基本上采用图示法,这是一个新突破,既增强了直观性、形象性,又减少了文字量,好教易学,颇受欢迎。例如,氧气、氢气的用途既可使学生结合生活、生产的实际获得感性认识,又可启发学生展望发展前景。玻璃刀裁玻璃的图示使学生不仅了解了金刚石的性质和用途,而且对培养学生的劳动技能起到了示范作用。
在教材中,空气成分示意图简单明了,水在人体中的存在示意图生动形象,浓溶液和稀溶液的示意图对比性强,木材结构示意图变小为大,氯化钠的形成示意图化抽象为具体。一幅幅插图无不内容丰富、形式活泼,使学生在愉悦中掌握化学知识。
四、运用插图,重视科学态度的培养
新教材配合化学科学发展的历史,刊印了拉瓦锡、道尔顿。侯德榜三位科学家的肖像。结合教材内容,教师可引导学生阅读相关的选学内容,并用生动、富有鼓动性的语言介绍科学家严谨治学、献身科学的精神。从道尔顿提出原子概念到原子。分子论的产生过程,认识到任何科学原理的建立都要经过对大量客观事物观察分析,以及对相关资料,数据的归纳整理,经过科学推断提出假设,再经过证实后继续深入研究和具体运用这样一个发展过程,引导学生不仅要了解原子-分子论的发展史,?而且还要逐步学会这样的科学方法和科学态度。200多年前拉瓦锡研究空气成分所用的装置可以帮助我们领会拉瓦锡当时的实验思路。拉瓦锡不怕失败,致力于科学研究的精神,抓住事物间的微小差异而做出判断的唯物主义观点和作风,对培养学生认真、严谨的科学态度,有着重要作用。
五、运用插图,进行爱国主义教育
新教材介绍了不少我国古代和现代的科学技术成就,是进行爱国主义教育的好材料。运用插图,可以将这些材料呈献给中华民族的新一代,激发他们的爱国激情。例如,新教材引用《天工开物》中我国古代利用天然气熬制盐图,说明我国是世界上最早利用天然气的国家,为进行爱国主义教育提供了很好的历史材料。
高分子材料发展史范文6
关键词：材料科学与工程 专业英语 课程教学
中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（a）-0044-02
从石器时代、铁器时代到信息新纪元，人类前行的每一个脚印无不印证着材料科学技术的发展，人类文明史就是材料发展史，材料是人类社会进步的里程碑。目前中国材料科学的发展与世界发达国家相比还存在较大差距，为了解国际上材料发展与应用的最新动态，学习国外材料科学领域的先进技术、缩小差距，阅读外文专业文献、与老外沟通交流必不可少，而世界上科技情报资料的交流主要靠英语，没有对材料科学与工程专业英语的理解和掌握，无法开展上述活动。当前在高等院校本科阶段普遍开始的《材料科学与工程专业英语》课程显得非常及时和重要，它对于培养能够用英语进行交流的专业人才、对于消化吸收西方发达国家先进科技成果都具有重大意义[1～2]。因此，探讨高校本科《材料科学与工程专业英语》课程教学现状，对该课程的教学进行改革以提高培养质量日显迫切。
1 当前高校《材料科学与工程专业英语》课程教学现状
1.1 思想上认识的欠缺
相当一部分师生和主管领导认为材料专业英语是一门可有可无的课程，在思想认识上不够重视。在学时设置上，一般是32学时或更少，使得教学时间不够、教学深度缺乏；课程性质多设为考查课、选修课等，而考查课、选修课多被认识是次要课程而重视不够。课程设置日期多在第五、六学期，而材料类专业课的教学则安排在第七、八学期，学生对专业知识不理解，直接影响其对专业英语的掌握[3]。
1.2 教师素质有待提高
专业英语的授课教师不仅要求具有能很好的将英语知识与专业知识有机结合的能力，还应具备一定的英语教学的理论和方法。目前，本专业的专业英语教师一般由英语能力相对较强的专业课教师或是英语教师兼任，虽然他们各自具备深厚的专业背景，但由于专业课教师缺乏系统的专业英语的教学方法与经验，使得英语表达能力、教学方式和方法上存在诸多问题；英语教师缺乏材料专业知识与背景，专业知识很难讲透，很容易将专业英语课上成普通英语，两者都无法做到将专业知识与英语知识融会贯通，达不到预期教学效果[4]。
1.3 教学方法简单滞后
受传统基础英语学习阶段的影响，目前专业教学普遍采用的是教师先朗读讲解词汇，然后带领学生阅读课文，教师逐句讲解和翻译，学生多处于被动地位记笔记，整个过程主要是以教师为中心进行。这种“满堂灌”的“填鸭式”教学方法不能引起学生的兴趣，学生参与课堂教学的主动性差，课堂气氛沉闷，教学效果不佳。为此，作者结合自身教学实践经历，以匡少平主编的、国内普遍使用的《材料科学与工程专业英语》（第二版）教材为蓝本，对课程教学活动进行了探索，力争使学生在短暂的32课时专业英语教学中具有较大的收获。
2 教学内容和手段的组织
2.1 加强专业英语词汇的学习
专业英语词汇构词方法和基础英语差不多有合成、转化和派生，以派生法构词能力最为强大，派生是通过对词根、单词加上各种前缀或后缀来构成新词，专业英语词汇大部分都是用派生法构成的，常用的词缀（前缀、后缀、词根）却多达百个，作为一个专业技术人员，至少应掌握50个常用词缀。笔者花费了一堂课的时间对70多个常见词缀按照其意思、词性进行了分类总结、举例分析，受到了学生的欢迎。在上每一新单元朗读、讲解单词时，有意识的和这些词缀相联系，比如“isotropic和anisotropic”、“disciplinary和interdisciplinary”、“aerodynamic和dynamic”、“paramagnetic和magnetic”等等。另外还可以把一类词方在一起让学生来记忆，如表示材料力学性能的几个词“brittle，elastic，toughness，ductile，plastic，strain，stress，hardness”等。
2.2 将语言讲解和专业知识讲解相结合
专业英语中的学习材料基本都是围绕某一个具体专业内容而展开的论述性文字，具有较强的逻辑性、学术性和专业性。我在翻译讲解每一单元内容前，先用几张中英文双语幻灯片介绍本单元内容涉及到的专业背景知识，然后再让学生用几分钟时间自己阅读教材内容一段或几段，这些专业知识的介绍和掌握对于帮助学生正确地理解教材内容有很大的帮助。根据讲课内容适时补充专业知识，不仅可以加深学生对句子的理解，还可以扩大学生的专业知识面、增加对专业知识的理解、丰富教学内容，同时还可以活跃课堂气氛，增强学生学习兴趣。
2.3 要努力培养学生深厚精确的阅读理解能力
笔者认为对专业英语教材内容的学习要以准确理解为主，阅读速度是次要的。各种翻译技巧的运用都是建立在准确理解基础之上的。长句子多、句子结构复杂是专业外语最重要的语言特征，同时也是一个难点，三年级学生虽然具备了一定的阅读能力，但对分析复杂句子还缺乏一定的训练，因此对复杂句型的语法结构要讲透、讲清。在教学过程中，当遇到复杂句子时，要先弄清楚句子的性质（简单句、并列句或复合句），然后再分析其结构。只有把句子的结构理顺，才能做到准确地理解它才能忠实于原文表达。
2.4 丰富活泼课堂教学内容
可将那些与教学有关的、有助于帮助学生理解课文内容的专业词汇和相关专业背景知识制作成双语多媒体课件.运用这种直观的教学手段，以收到较好讲课效果。比如笔者在讲解第五单元材料的力学性质时，可用一张拉伸曲线图（tensil curve）将材料的弹性（elasticity）、塑性（palsticity）、模量（modulus）、强度（strength）、硬度（hardness）、刚度（stiffness）、韧性（toughness）、延性（ducitility）等力学指标一网打尽。讲解第四单元材料的物理和化学性质时，可结合水单组分相图（phase diagram）联系物理化学中的克拉贝龙（Clapeyron）方程讲解水凝固成冰时的反常密度变化。讲解磁导率（magnetic permeability），可用不同物质在通电线圈磁场（magnetic field）中产生的磁感应强度（magnetic induction）的不同来理解材料顺磁（paramagnetic）、反磁（diamagnetic）、铁磁（ferromagnecic）性，都收到了不错的教学效果。除了传统的教学方法以外，还可以采用启发、提问、讨论等多种互动式教学方法。
参考文献
[1] 孙丽丽，毕凤芹，张旭昀.金属材料工程专业英语教学改革实践的认识和思考[J].时代教育，2010（5）：62-63.
[2] 王选伦，盛旭敏，黄琳琳.高分子材料与工程专业英语多谋体教学方法探讨[J].中国科教创新导刊，2013（19）：158-159.
