高分子材料的性能特點(diǎn)范文
時(shí)間:2023-12-15 17:33:37
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篇1
關(guān)鍵詞:功能高分子材料;研究現(xiàn)狀;發(fā)展前景
一、功能高分子材料的概念及開發(fā)意義
功能高分子材料,是指具有一定傳遞或存儲(chǔ)物質(zhì)、信息及能量作用的高分子和高分子復(fù)合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來的力學(xué)性能,同時(shí)還兼具如光敏性、導(dǎo)電性、化學(xué)反應(yīng)活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性等一系列其他特定性能。按照其功能劃分,功能高分子材料主要可分為4類:①物理功能:具體包括超導(dǎo)、導(dǎo)電、磁化等功能;②化學(xué)功能:具體包括光的聚合、降解、分解等;③生物功能:具體來說包括生理組織及血液的適應(yīng)性等;④介于化學(xué)、物理之間的功能:主要是指高吸水、吸附等功能方面。
功能高分子材料由于具備特殊的功能,受到了各個(gè)領(lǐng)域的廣泛重視,特別是其不可替代的諸多特性都為很多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步提供了基礎(chǔ)和前提,甚至已經(jīng)因此而誕生出了一批先進(jìn)的、符合社會(huì)發(fā)展潮流的新產(chǎn)品。因此,當(dāng)前各國(guó)都加大了對(duì)功能高分子材料的人力物力財(cái)力投入,面對(duì)時(shí)間各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng),我國(guó)也需要盡快加大對(duì)功能高分子材料的研發(fā)力度,從而擺脫我國(guó)國(guó)防、電子、醫(yī)藥和其他尖端領(lǐng)域嚴(yán)重依賴國(guó)外功能高分子材料市場(chǎng)的困境。
二、功能高分子材料的研究現(xiàn)狀分析
目前針對(duì)功能高分子材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀,主要集中于功能高分子材料的光功能、電功能、生物功能以及反應(yīng)型功能應(yīng)用這幾個(gè)方面:
1.光功能高分子材料
目前的光功能功能高分子材料的研究和應(yīng)用主要體現(xiàn)在光固化材料、光合作用材料、光顯示用材料以及太陽(yáng)能光板這幾個(gè)方面,這些具體的應(yīng)用能通過對(duì)光的吸收、儲(chǔ)存、傳輸、以及轉(zhuǎn)換功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)光能的有效利用。例如,目前已經(jīng)能夠通過光功能高分子材料的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)光傳導(dǎo)來幫助植物的光合作用。此外,運(yùn)用光功能高分子材料實(shí)現(xiàn)手機(jī)的太陽(yáng)能充電也已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
2.電功能高分子材料
電功能高分子材料,除了具備良好的導(dǎo)電性能外,其電導(dǎo)率還能根據(jù)應(yīng)用狀況的不同,在半導(dǎo)體、金屬態(tài)和絕緣體的范圍進(jìn)行變化。此外,由于電功能高分子材料一般密度較小、易于加工,同時(shí)具備良好的耐腐蝕性,在當(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域中也被廣泛的應(yīng)用。
3.生物功能高分子材料
生物功能高分子材料在生物領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。如常見的有,由生物功能高分子材料所制成的人體植入物(視網(wǎng)膜植入物、腦積水引流裝置等)以及人體義肢等。
4.反應(yīng)型功能高分子材料
這種高分子材料是一種具備很強(qiáng)化學(xué)活性的高分子材料,能夠有效的促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。它是通過對(duì)構(gòu)建高分子骨架,并將小分子反應(yīng)活性物質(zhì)通過離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵或物理吸附作用進(jìn)行骨架填充,以實(shí)現(xiàn)高分子功能才能的強(qiáng)化化學(xué)合成與化學(xué)反應(yīng)的效果。
三、功能高分子材料的發(fā)展前景及趨勢(shì)分析
功能高分子材料具備很多優(yōu)勢(shì)特征,這些都使得其更加符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的需求,這也使得功能高分子材料的研究工作在各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)中日益白熱化。而去隨著投入的不斷深化,和技術(shù)的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學(xué)及日常生產(chǎn)生活中扮演越來越重要的角色。功能高分子材料的幾種發(fā)展趨勢(shì)。
1.復(fù)合高分子材料
目前,功能高分子材料正逐步由均質(zhì)材料向著復(fù)合高分子材料的方向發(fā)展,同時(shí)其材料的功能也向著多功能材料的方面發(fā)展。復(fù)合高分子材料往往是在一種基體材料(如金屬、陶瓷、樹脂等)上,加入增強(qiáng)或增韌作用的高聚物,再通過將多相物復(fù)合成一體,就形成了新的復(fù)合高分子材料,這種高分子材料能夠充分發(fā)揮各相的性能優(yōu)勢(shì),因此具有廣泛的發(fā)展應(yīng)用前景。在今后的發(fā)展中,航天科技、醫(yī)療衛(wèi)生、生活家居、甚至汽車制造等領(lǐng)域,都需要各種高性能的復(fù)合高分子材料。
2.環(huán)境友好型高分子材料
經(jīng)濟(jì)的粗放發(fā)展,給整個(gè)地球h境都帶來了深重的災(zāi)難,而隨著人們對(duì)環(huán)保問題的日益重視,各國(guó)對(duì)各種材料的生態(tài)可降解性要求也日益突出。因此,環(huán)境友好型高分子材料的開發(fā)和深入研究工作,也引起了各國(guó)的重視。當(dāng)前,生物降解技術(shù)和環(huán)境友好型高分子材料技術(shù)大多掌握在發(fā)到國(guó)家,我國(guó)目前還處于追趕階段。隨著世貿(mào)組織對(duì)環(huán)保觀念的更加重視,環(huán)境友好型高分子材料在產(chǎn)品中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也將日益顯著,為了把握這一趨勢(shì),我國(guó)要積極開發(fā)研究出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物降解技術(shù)和環(huán)境友好高分子材料。
環(huán)境友好型高分子材料,通過易水解的高分子的作用在各種生物酶的作用下,能夠加速材料的水解反應(yīng),幫助材料進(jìn)行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點(diǎn)方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及緩釋性等方向。
3.隱身性能高分子材料
隱身性能高分子材料的研究應(yīng)用主要在軍事領(lǐng)域,其也是當(dāng)前各國(guó)的尖端軍事技術(shù)的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細(xì)微粉,實(shí)踐證實(shí),通過吸收衰減層、激發(fā)變換層以及反射層等多層材料的微波吸收,能夠取得一定的吸波效果,達(dá)到隱身的目的。但是,由于材料制備復(fù)雜,且雷達(dá)技術(shù)的日益發(fā)展,給隱身技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn)。此后,隱身性能高分子材料必然是向著厚度更小、質(zhì)量更輕、功能更多以及頻帶更寬的方向發(fā)展。
篇2
關(guān)鍵詞:熱分析技術(shù);高分子材料;技術(shù)作用;技術(shù)應(yīng)用
高分子材料是一種具有較高穩(wěn)定性的材料,可以被應(yīng)用到很多產(chǎn)品制作當(dāng)中,要想進(jìn)一步得知高分子材料的物理性質(zhì)和溫度關(guān)系,就必須使用更具針對(duì)性的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析,熱分析技術(shù)就是一種能夠分析材料物理性質(zhì)和溫度關(guān)系線性變化的技術(shù),它的應(yīng)用將進(jìn)一步幫助人們更好的了解高分子材料的性質(zhì),提升高分子材料的性能。在本文當(dāng)中,筆者將對(duì)熱分析技術(shù)的概念和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分析,進(jìn)一步促進(jìn)高分子材料的研發(fā)水平。
1 熱分析技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域簡(jiǎn)介
1.1 熱分析技術(shù)簡(jiǎn)介
熱分析技術(shù)利用一定的程序控制分析對(duì)象的溫度,并對(duì)分析對(duì)象的物理性質(zhì)進(jìn)行觀察和研究,最終得出溫度變化與分析對(duì)象物理性質(zhì)之間的關(guān)系。材料的研發(fā)對(duì)應(yīng)著一定的社會(huì)需求,那么被研發(fā)出來之后,它具體能夠被應(yīng)用到哪些領(lǐng)域,這就需要對(duì)材料進(jìn)行客觀全面的分析,作為其中一個(gè)項(xiàng)目,了解材料物質(zhì)性質(zhì)和溫度之間的關(guān)系對(duì)于確立材料的應(yīng)用層面是十分重要的。例如材料的光學(xué)特性、機(jī)械性質(zhì)、聲學(xué)性質(zhì)等等,決定了材料是否能夠被用于高溫環(huán)境、機(jī)械高壓環(huán)境、噪音隔離等各種不同的環(huán)境當(dāng)中。通過熱分析技術(shù)對(duì)材料的物理性質(zhì)進(jìn)行確定之后,就可以得知該材料適合用于什么樣的環(huán)境。
1.2 熱分析技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域簡(jiǎn)介
熱分析技術(shù)將物質(zhì)置于不同的溫度環(huán)境,對(duì)其化學(xué)改變和物力改變進(jìn)行分析,最終得出其與溫度之間的關(guān)系,這些分析結(jié)果和數(shù)據(jù)將對(duì)材料的應(yīng)用產(chǎn)生很大的影響。總體來講,熱分析技術(shù)可以被引用到下述領(lǐng)域當(dāng)中:
(1)分析材料的性能和結(jié)構(gòu),并對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè),重點(diǎn)檢測(cè)產(chǎn)品物理性能是否合格。
(2)為生物材料以及分子生物學(xué)研究提供提理論分析工具。
(3)應(yīng)用于各種動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究,為其提供快捷有效的研究技術(shù)。應(yīng)用范圍廣、樣品用量比較少。
(4)完善對(duì)物質(zhì)的研究層面,幫助全方位了解物質(zhì)的性能和特點(diǎn),是一種化學(xué)研究和熱化學(xué)研究的新技術(shù)。
(5)建立關(guān)于各類物質(zhì)的熱分析曲線圖,幫助人們準(zhǔn)確確立物質(zhì)的性質(zhì)。
2 熱分析技術(shù)在高分子材料研究與分析當(dāng)中的具體應(yīng)用
2.1 高分子材料當(dāng)中的差熱分析法應(yīng)用
所謂熱差分析,就是將兩種物質(zhì)置于同樣的溫度變化環(huán)境下,由一定的程序執(zhí)行溫度變化控制,分析溫度環(huán)境變化下物質(zhì)溫度的差值變化,保證物質(zhì)在持續(xù)升溫或者降溫的環(huán)境下不會(huì)出現(xiàn)放熱、吸熱現(xiàn)象,以此展開對(duì)物質(zhì)熱效應(yīng)現(xiàn)象的技術(shù)檢測(cè)和技術(shù)分析。熱差分析技術(shù)可以對(duì)玻璃等高分子材料進(jìn)行降解或者熔融,分析高分子材料的溫度變化特征。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于可以對(duì)高分子材料進(jìn)行較為全面的分析,且應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛。其缺陷在于不能對(duì)物質(zhì)進(jìn)行時(shí)點(diǎn)吸熱,且對(duì)物質(zhì)放熱速度的測(cè)量達(dá)不到精確度要求,因而這種技術(shù)形態(tài)在定量測(cè)量技術(shù)性能的建構(gòu)層面依然存在著極其明顯的局限性,給有關(guān)技術(shù)研究事業(yè)的深入_展創(chuàng)造了較為充分的發(fā)展空間。
2.2 高分子材料中熱機(jī)械分析法的應(yīng)用
熱機(jī)械分析法已經(jīng)被用于測(cè)試塑料制品的性質(zhì),尤其是各個(gè)技術(shù)發(fā)展步伐較快的國(guó)家。熱機(jī)械分析技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于能夠準(zhǔn)確科學(xué)的分析出塑料類高分子材料的機(jī)械性能、應(yīng)力松弛和軟化點(diǎn),非常適用于塑料產(chǎn)品的質(zhì)檢測(cè)試。
首先來講,材料的機(jī)械性能分析師極為重要的,以塑料制品為例,其機(jī)械性能直接決定了高分子塑料產(chǎn)品具備的性能、所能承受的應(yīng)用環(huán)境等。利用熱機(jī)械分析法對(duì)材料進(jìn)行機(jī)械性能分析,能夠幫助技術(shù)人員確定材料可以被應(yīng)用的環(huán)境,拓展相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)層次和空間,對(duì)高分子材料受熱斷裂技術(shù)臨界溫度實(shí)施精確測(cè)量。其次,該技術(shù)該可以應(yīng)用于分析高分子材料的膨脹性能,例如陶瓷、金屬類材料,這類材料要制成產(chǎn)品,通常需要進(jìn)行升溫處理,而后實(shí)施成型加工,升溫環(huán)境下,就會(huì)涉及到材料膨脹問題,利用熱機(jī)械分析法可以分析不同溫度條件下材料的膨脹性能,并得出二者之間的變化規(guī)律,它對(duì)于升級(jí)優(yōu)化材料的機(jī)械性能、壓制材料的膨脹性能是十分有利的。
2.3 高分子材料研究中熱重法的應(yīng)用
熱重法主要分析材料質(zhì)量、溫度和時(shí)間三者之間的關(guān)系,幫助人們得出材料在不同環(huán)境下的使用壽命,提高相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用的安全性、穩(wěn)定性。首先來說,它可以應(yīng)用分析高分子材料的組分,得出材料內(nèi)部組成成分及其含量;其次,該技術(shù)可以精確的測(cè)定出高分子材料中具有的揮發(fā)性成分,以此來評(píng)定材料在不同溫度和時(shí)間下的質(zhì)量變化,幫助人們調(diào)節(jié)材料生產(chǎn)過程,減少材料中揮發(fā)性物質(zhì)的含量,提高高分子材料的穩(wěn)定性。
3 結(jié)束語(yǔ)
未來,隨著高分子材料的進(jìn)一步研發(fā),熱分析技術(shù)還將得到更為廣泛的應(yīng)用,領(lǐng)域內(nèi)還會(huì)不斷的對(duì)熱分析技術(shù)的缺點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化,提高其應(yīng)用層面。
參考文獻(xiàn)
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篇3
關(guān)鍵詞: 聚合物材料 成型加工 教學(xué)改革 課程建設(shè)
聚合物的成型加工是獲取高分子材料制品、體現(xiàn)材料特性和開發(fā)新材料、新產(chǎn)品的重要手段,是高分子學(xué)科的重要組成部分,已形成獨(dú)特的理論體系和技術(shù)方法[1]。因此,聚合物成型加工課程與高分子化學(xué)和高分子物理課程一起,成為高分子材料專業(yè)學(xué)生最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。為使學(xué)生以大工程的整體觀來了解和掌握聚合物的成型加工,這門課程將涉及諸多內(nèi)容,包括影響聚合物性能的物理化學(xué)因素、添加劑的分類和作用、配方設(shè)計(jì)方法、聚合物流變學(xué)、成型加工設(shè)備、成型工藝條件及控制等。如何使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),具備高分子材料科學(xué)的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)素養(yǎng);培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題和創(chuàng)新科研的能力,為以后從事高分子材料制品的研發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工作奠定堅(jiān)實(shí)的理論與實(shí)踐基礎(chǔ),一直是廣大高分子專業(yè)教師在教學(xué)過程中關(guān)注的重點(diǎn)[2]。這需要我們?cè)诙喾矫孢M(jìn)行改革。
1.課堂教學(xué)改革
1.1明確培養(yǎng)目標(biāo),強(qiáng)化理論基礎(chǔ)。
江蘇大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)成立于2002年,最初聚合物成型加工課程主要圍繞塑料和橡膠的主要品種及其制品的生產(chǎn)原料、成型工藝、加工方法、材料、性能和產(chǎn)品質(zhì)量控制等內(nèi)容開展教學(xué)。我們?cè)诳偨Y(jié)前幾屆畢業(yè)生從事工作的實(shí)際情況和企業(yè)對(duì)本專業(yè)畢業(yè)生在知識(shí)結(jié)構(gòu)、能力要求的基礎(chǔ)上,于2012年再次修訂了本科生培養(yǎng)計(jì)劃。本科院校需要培養(yǎng)既有一定理論基礎(chǔ),又具備較強(qiáng)實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才,這與高職類院校主要培養(yǎng)服務(wù)于生產(chǎn)一線的操作型、技能型人才不同。具體到聚合物成型加工這門與實(shí)踐聯(lián)系緊密的課程,在教學(xué)過程中,仍然要重視對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的講解,讓學(xué)生不僅“知其然”,更“知其所以然”。除了高分子物理、高分子化學(xué)及聚合物流變學(xué)等聚合物成型加工的基礎(chǔ)理論外,成型加工技術(shù)本身也存在系統(tǒng)的原理知識(shí),不容忽視。教師在課程教學(xué)中應(yīng)注意結(jié)合本學(xué)科前沿研究領(lǐng)域和最新研究動(dòng)態(tài)、介紹重點(diǎn)科技成果,豐富和活化教學(xué)內(nèi)容,使教學(xué)跟上時(shí)代的步伐,讓學(xué)生能夠掌握更多、更新的專業(yè)知識(shí)。
1.2圍繞課程主線,精心組織教學(xué)內(nèi)容。
在成型加工課程學(xué)習(xí)中,學(xué)生需要系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握聚合物的加工流變性能、聚合物加工過程中的物理化學(xué)變化、助劑的作用及配方設(shè)計(jì)原理、各種物料的混合和分散機(jī)理,以及成型加工的設(shè)備和工藝等。與其他課程相比,聚合物成型加工的課程內(nèi)容較為龐雜而分散,理論知識(shí)的半經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng),這給課堂教學(xué)帶來了一定的困難。因此,抓住課程內(nèi)容的主線,突出理論重點(diǎn)就顯得尤為重要。
根據(jù)聚合物成型加工涉及的主體內(nèi)容,本課程主要圍繞“高分子材料—成型加工—制品性能”這條主線來組織教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)過程中,要著重講明高分子材料的成型加工不是簡(jiǎn)單的工藝操作,高分子材料、成型加工、制品性能這三方面是相互關(guān)聯(lián)的,制品的性能取決于高分子材料和成型加工方法及工藝的選擇,而制品的性能又反過來指導(dǎo)聚合物的改性、應(yīng)用及加工,優(yōu)化成型工藝。因此,如何抓住教學(xué)主線,讓學(xué)生全面掌握高分子材料、成型加工及制品性能各自特性及相互關(guān)系,使學(xué)生融會(huì)貫通、舉一反三,是這門課程教學(xué)的重點(diǎn)。
在教學(xué)過程中,始終圍繞教學(xué)主線,從高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能和材料的加工原理出發(fā),以成型加工的工程觀點(diǎn)為著眼點(diǎn),剖析各種高分子材料成型加工的共性和區(qū)別,這樣可以使原本較為分散的理論知識(shí)相對(duì)集中并系統(tǒng)化,讓學(xué)生更為清楚地了解和掌握抽象概念和半經(jīng)驗(yàn)理論所反映的實(shí)質(zhì)問題。比如在講解聚合物材料的壓制成型時(shí),分別介紹了適用的熱固性塑料、橡膠及復(fù)合材料的特性及成型工藝性能,不同加工方法和成型工藝條件生產(chǎn)制品的特點(diǎn)及控制條件,并通過具體的例子說明了成型加工工藝與制品性能的相互關(guān)系。這樣的講解生動(dòng)地體現(xiàn)了“高分子材料—成型加工—制品性能”這條高分子材料成型加工的主線,使教學(xué)內(nèi)容由龐雜繁多變得簡(jiǎn)單易懂,通過理論結(jié)合實(shí)際,強(qiáng)化了學(xué)生的專業(yè)知識(shí),教學(xué)效果良好。
1.3結(jié)合課程特征,采取靈活教學(xué)方法。
聚合物材料制品的性能既與聚合物本身的性質(zhì)有關(guān),同時(shí)又在很大程度上受到成型加工過程的影響。這其中不但涉及很多高分子化學(xué)和物理的理論問題,而且與生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)。因此,本課程是一門理論性和實(shí)際性都很強(qiáng)的課程,如何在教學(xué)過程中將基礎(chǔ)理論和生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合起來,用理論知識(shí)來解釋具體生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題,或以實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)中的具體例子來說明基礎(chǔ)理論,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握專業(yè)知識(shí),是本課程教學(xué)的核心問題。
因此,我們根據(jù)聚合物成型加工課程具有很強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性的特點(diǎn),借助于江蘇大學(xué)目前多數(shù)教室都安裝了多媒體教學(xué)設(shè)備的優(yōu)勢(shì),將圖像、聲音、動(dòng)畫和視頻等各種多媒體信息引入到教學(xué)過程中,利用工廠和車間的場(chǎng)景圖像、成型設(shè)備的實(shí)物照片、加工工藝過程的動(dòng)畫仿真模擬等信息對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和深化。這樣不但可以豐富課堂內(nèi)容,增加信息量,而且可以大大加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和印象,使學(xué)生對(duì)成型加工原理和工藝獲得理性和感性的雙重認(rèn)識(shí),從而提高教學(xué)效率。
為進(jìn)一步將課堂教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合起來,在教學(xué)中緊密貼近工廠實(shí)際,江蘇大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)專門安排了兩門為期各兩周的課程設(shè)計(jì),即高分子材料生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)和聚合物反應(yīng)工程及設(shè)備設(shè)計(jì)。讓學(xué)生在專業(yè)教師的指導(dǎo)下,針對(duì)具體的通用或特種高分子材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)及其制品,設(shè)計(jì)出相關(guān)聚合物材料及其產(chǎn)品項(xiàng)目?jī)?nèi)容,包括原料品種、型號(hào)選擇、工藝流程及設(shè)備確定、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè),以及廠房布局和規(guī)模,等等。通過課程設(shè)計(jì),可以有效地讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握所學(xué)知識(shí),并獲得一定的靈活應(yīng)用的能力,為后期的畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至畢業(yè)后走上工作崗位打下基礎(chǔ)。
2.實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革
前面已經(jīng)談到,聚合物材料成型加工是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程,僅憑課堂教學(xué)是難以真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的,并且容易使學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)感覺枯燥,實(shí)際工作時(shí)不能學(xué)以致用。因此,這門課程的實(shí)驗(yàn)是不可缺少的。只有讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室和工廠中實(shí)地了解和直觀認(rèn)識(shí)成型設(shè)備、工藝控制和生產(chǎn)線管理,對(duì)聚合物成型加工的整個(gè)工藝流程進(jìn)行整體和全面的認(rèn)知,他們才有可能創(chuàng)造性地利用學(xué)習(xí)的理論知識(shí)來真正解決生產(chǎn)中遇到的具體問題[3]。
目前江蘇大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)建有約200m2的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,購(gòu)置有注塑機(jī)、擠出成型機(jī)、高速混合機(jī)、平板硫化儀等成型加工設(shè)備,以及拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)、沖擊實(shí)驗(yàn)儀、硬度儀、紫外老化儀、高低溫實(shí)驗(yàn)箱等各種材料及制品性能檢測(cè)儀器。利用這些儀器設(shè)備,我們圍繞課程主線,將聚合物材料的制備、成型加工、結(jié)構(gòu)表征及性能測(cè)試等方面有機(jī)地聯(lián)系起來,開設(shè)了一系列的綜合性實(shí)驗(yàn)。比如,在聚合物的注射模塑成型實(shí)驗(yàn)中,要求學(xué)生從原料的選擇開始,分析原料的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn),有針對(duì)性地設(shè)定成型加工工藝參數(shù),并在注塑成型得到制品后,對(duì)其熔點(diǎn)、熔融指數(shù)、熱變形溫度及力學(xué)性能等進(jìn)行表征和測(cè)試。通過對(duì)這些聚合物原料—成型加工工藝—制品性能數(shù)據(jù)之間關(guān)系的分析與總結(jié),使學(xué)生形成科學(xué)研究的思路,掌握解決實(shí)際問題的方法。
此外,聚合物材料成型加工具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用性,需要學(xué)生建立起大工程的整體觀。要達(dá)到這樣的教學(xué)水平和目標(biāo),僅靠課堂的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)是不夠的,還應(yīng)該讓學(xué)生到工廠、車間參觀實(shí)踐,實(shí)地了解成型設(shè)備、工藝控制及生產(chǎn)線管理等,使學(xué)生對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)有具體、直觀的感受。
針對(duì)這樣的問題和現(xiàn)狀,本專業(yè)積極與周邊高分子材料企業(yè)加強(qiáng)聯(lián)系和交流,目前已建成近10個(gè)實(shí)習(xí)實(shí)踐基地,涉及聚合物成型加工領(lǐng)域的各個(gè)方面,包括模壓發(fā)泡成型、壓延成型、注射成型、擠出成型等。通過與這些企業(yè)的合作,學(xué)生可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地對(duì)各種成型加工涉及的原料準(zhǔn)備和處理、設(shè)備、工藝流程、質(zhì)量控制等實(shí)際生產(chǎn)過程進(jìn)行近距離的感受。在此基礎(chǔ)上,組織學(xué)生針對(duì)成型過程中的某一感興趣的內(nèi)容,或參觀實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的具體問題進(jìn)行資料查閱和文獻(xiàn)調(diào)研,對(duì)涉及該內(nèi)容和問題的基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí),在此基礎(chǔ)上提出解決問題的思路和方案并驗(yàn)證。這樣就使學(xué)生真正將基礎(chǔ)理論與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來,掌握科研的方法,培養(yǎng)科學(xué)的思維,成為真正有創(chuàng)造力的人才。
參考文獻(xiàn):
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[3]程絲,王新波.高分子材料專業(yè)聚合物加工實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與探索,高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2009,2:50-51.
篇4
一、新材料
材料是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo),對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)起著關(guān)鍵的支撐作用。新材料是高技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分,與信息、生命、能源并稱為現(xiàn)代文明和社會(huì)發(fā)展的四大支柱。加強(qiáng)新材料的開發(fā),對(duì)推動(dòng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代和增強(qiáng)綜合國(guó)力,具有重要的意義。本年度重點(diǎn)支持新材料領(lǐng)域中下列五個(gè)方面的技術(shù)和產(chǎn)品:1.金屬材料;2.無機(jī)非金屬材料;3.高分子材料;4.生物醫(yī)用材料;5.精細(xì)化學(xué)品。本刊重點(diǎn)介紹后三種技術(shù)和產(chǎn)品。
高分子材料
高分子材料是新材料領(lǐng)域的重要組成部分,由于其具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能和優(yōu)異的加工特性,被廣泛應(yīng)用于信息產(chǎn)業(yè)、航空航天、生物醫(yī)藥、交通運(yùn)輸、機(jī)械儀表、建筑和能源等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域。隨著新型高分子合成、改性與加工等高技術(shù)的發(fā)展,高性能高分子材料迅速崛起,新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。新型高分子材料的開發(fā)和廣泛應(yīng)用,對(duì)于推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代、新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大會(huì)起到積極的作用,必將對(duì)推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮重要的作用。
本年度重點(diǎn)支持的方向如下。
高性能高分子結(jié)構(gòu)材料
高性能高分子結(jié)構(gòu)材料具有機(jī)械性能好、比強(qiáng)度高、耐熱性好、耐腐蝕、耐磨損和易加工等特點(diǎn),在各行業(yè)應(yīng)用廣泛,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)家安全具有重要意義。本年度重點(diǎn)支持:具有高強(qiáng)、耐高溫、耐磨、高韌的高分子結(jié)構(gòu)材料和復(fù)合材料;低成本化的特種工程塑料;具有特殊功能、特殊用途的高附加值熱塑性樹脂。
新型高分子功能材料
高分子功能材料由于其特有的功能性和專用性,在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、信息功能化、生物醫(yī)用器材、物質(zhì)分離膜、能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能技術(shù)等工業(yè)領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。本年度重點(diǎn)支持:先進(jìn)功能膜材料及支撐材料;光電信息高分子材料;液晶高分子材料;形狀記憶高分子材料;高分子相變材料;具有特殊功能性、高附加值的高分子材料。
高分子材料的低成本化和高性能化
通用塑料的高性能化和工程塑料的低成本化,仍然是當(dāng)前高分子材料領(lǐng)域研究、開發(fā)的重點(diǎn)之一,同時(shí)也是擴(kuò)大通用塑料和工程塑料應(yīng)用范圍的一個(gè)重要措施。鼓勵(lì)開發(fā)產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)和工業(yè)化應(yīng)用技術(shù)。本年度重點(diǎn)支持:通過化學(xué)改性和/或物理改性(含納米技術(shù)改性),性能顯著提高或獲得特殊性能的高分子及其復(fù)合材料;高剛性、高韌性、高電性能、高耐熱或?qū)嵝跃酆衔锖辖鹋c改性材料;新型高性能熱塑性彈性體;具有特殊用途、高附加值的新型改性高分子材料。
本年度不支持:普通塑料的一般改性專用料;普通電線、電纜專用料;流延、吹塑、拉伸法生產(chǎn)的通用薄膜;普通管材、管件及異型材(如普通塑鋼窗);以聚乙烯、聚丙烯為基材的部分降解材料;普通的PS和PU泡沫塑料等。
新型橡膠材料
新型橡膠作為三大合成材料之一,在國(guó)防工業(yè)、航空航天和交通運(yùn)輸?shù)确矫婢哂袕V泛的應(yīng)用。為滿足現(xiàn)代汽車工業(yè)高速、耐熱、減震、密封、耐老化、耐介質(zhì)、耐脈沖性的要求,優(yōu)化橡膠工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),采用高性能材料,可以有效緩解資源不足和環(huán)境污染的壓力。本年度重點(diǎn)支持:特種合成橡膠;新型橡膠功能材料及產(chǎn)品;為高速安全交通配套的橡膠輪胎和制品。
本年度不支持普通橡膠制品項(xiàng)目。
新型纖維材料
纖維是高分子材料的重要組成部分,廣泛應(yīng)用于紡織、信息、航空、汽車、環(huán)保、衛(wèi)生、建筑等領(lǐng)域。我國(guó)纖維、紡織品及服裝的產(chǎn)量均居世界第一,但產(chǎn)品性能檔次低、附加值低,常規(guī)產(chǎn)品產(chǎn)能過剩,高檔產(chǎn)品需進(jìn)口,技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品創(chuàng)新仍以跟蹤國(guó)外為主。新型纖維品種及其成纖高分子新品種的開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化是紡織新產(chǎn)品創(chuàng)新的源頭,因此必須加大技術(shù)含量高、市場(chǎng)前景好的新技術(shù)和新品種開發(fā)力度,加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,推進(jìn)全行業(yè)產(chǎn)品的升級(jí)換代,重視環(huán)境友好和清潔生產(chǎn),重點(diǎn)支持我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù),同時(shí)支持有較高技術(shù)含量的集成創(chuàng)新。本年度重點(diǎn)支持:新型成纖聚合物開發(fā),及應(yīng)用新型成纖聚合物制備的具有特殊性能或功能的纖維;高性能纖維及其原料、半成品;環(huán)境友好及可生物降解型纖維;在確保環(huán)境保護(hù)的前提下,申報(bào)差別化纖維開發(fā)及應(yīng)用項(xiàng)目(僅限于西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)申報(bào))。
本年度不支持服裝面料、襯布、紗線、常規(guī)或性能僅略有改善的纖維(如:有色、異形、細(xì)旦、功能粉體添加、簡(jiǎn)單的化學(xué)改性、常規(guī)的共混等)及服裝項(xiàng)目;不支持常規(guī)的非織造布、涂層布或?qū)訅杭徔椘贰⒁话愎δ苄岳w維材料產(chǎn)品項(xiàng)目。
生態(tài)和環(huán)境友好高分子材料
隨著高分子材料的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)高分子材料在使用過程及廢棄后對(duì)環(huán)境的危害逐漸顯現(xiàn),白色污染已經(jīng)引起了社會(huì)的關(guān)注。發(fā)展生態(tài)和環(huán)境友好高分子材料是高分子材料新的方向之一。本年度重點(diǎn)支持:以生物質(zhì)來源的高分子材料及制品;全生物降解塑料及其制品。
本年度不支持:淀粉填充的不完全降解塑料及其制品、單純填充的材料、廢舊高分子直接回用、單純降解塑料制品常規(guī)制備項(xiàng)目。
高分子材料的加工應(yīng)用技術(shù)
現(xiàn)代科技進(jìn)步迫切需要成型加工具有優(yōu)異性能和特定形態(tài)的高分子材料及制品,成型加工工藝及設(shè)備也正在向高效、節(jié)能、省料、優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展。通過某些物理化學(xué)和機(jī)械手段將各種形態(tài)的聚合物成型為不同用途的制品;通過對(duì)高分子材料制品表面進(jìn)行改性,可制備出具有導(dǎo)電、磁性、壓電、屏蔽、耐蝕、耐磨等單功能或多功能應(yīng)用產(chǎn)品。本年度重點(diǎn)支持:具有微孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合注射成型;高比強(qiáng)度、大型復(fù)雜熱塑性制品成型;模內(nèi)優(yōu)質(zhì)修飾注塑成形;先進(jìn)的高分子材料制品的表面改性與應(yīng)用;CAD及氣輔CAE輔助等高分子加工新工藝;具有顯著節(jié)能減排效果的新工藝技術(shù)。
篇5
Abstract: Polymer materials processing course has strong practical characteristics. Affected by various factors, the teaching of this course often has divorced from practice, which influences the teaching effect. Aiming at strengthening the teaching practice of the course, this paper from teaching thought, teaching method, teaching material construction, curriculum structure, experiment and practice and other aspects to reform and practice, and achieved good results.
關(guān)鍵詞: 高分子材料;成型加工;實(shí)踐性教學(xué)
Key words: polymer materials;processing;practice teaching
中圖分類號(hào):G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2014)15-0292-02
0 引言
對(duì)于高等院校高分子材料與工程專業(yè)本科生而言,高分子材料成型加工課程是一門重要的專業(yè)必修課。該課程具有明顯的實(shí)踐性特征[1,2],因此對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐能力、操作能力有著十分重要的意義。但教學(xué)過程中由于受到各方面的制約因素,很多時(shí)候該課程教學(xué)仍然是以理論為主,缺乏與實(shí)踐的結(jié)合,有一種紙上談兵的現(xiàn)象。這種情況導(dǎo)致學(xué)生對(duì)抽象的教學(xué)內(nèi)容缺少直觀的理解和認(rèn)識(shí),導(dǎo)致既對(duì)理論概念難以深入掌握,又對(duì)實(shí)踐操作缺乏訓(xùn)練,從而覺得該門課程的學(xué)習(xí)過程枯燥乏味,沒有達(dá)到開設(shè)該課程的目的和意義。因此,對(duì)該課程進(jìn)行改革,增加其實(shí)踐性和有趣性,對(duì)于提高教學(xué)效果至關(guān)重要[3,4]。針對(duì)加強(qiáng)高分子材料成型加工課程實(shí)踐性教學(xué)的教學(xué)要求,圍繞培養(yǎng)學(xué)生掌握高分子材料制品配方設(shè)計(jì)、成型加工工藝和設(shè)備的教學(xué)目的,我們從教學(xué)思想、教學(xué)方法、教材建設(shè)、課程結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐等方面進(jìn)行了有益的改革與探索。
1 轉(zhuǎn)變教學(xué)思想
在教學(xué)過程中,樹立理論與實(shí)踐相結(jié)合的理念,牢記提高學(xué)生實(shí)踐操作和創(chuàng)新能力的人才培養(yǎng)目標(biāo)。同時(shí)注重教學(xué)方法的改革,傳統(tǒng)教學(xué)以講授、灌輸為主,教學(xué)環(huán)節(jié)中由教師主宰課堂,我們轉(zhuǎn)變教學(xué)思想,提倡教師向組織課題和引導(dǎo)教學(xué)轉(zhuǎn)變,從填鴨式的講解轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣谡n堂上與學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕涣骱吞接?。此外,為了增加教學(xué)的趣味性以及前沿性,注重教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)相結(jié)合以及不斷更新和完善教學(xué)內(nèi)容。
2 開發(fā)電子課件、制作仿真動(dòng)畫
電子課件輔助教學(xué)可比傳統(tǒng)黑板教學(xué)引入更多授課內(nèi)容,緩解了課程內(nèi)容多課時(shí)緊的矛盾;此外電子課件中畫圖精美的加工設(shè)備和工藝流程也更加形象和直觀,有助于學(xué)生的理解和認(rèn)識(shí)。此外,對(duì)于動(dòng)態(tài)的加工成型過程,利用三維仿真動(dòng)畫進(jìn)行模擬,具有生動(dòng)形象的視覺。通過對(duì)高分子材料成型加工中的主要工藝如擠出成型、注塑成型、壓延成型、模壓過程、中空吹塑及熱成型等進(jìn)行動(dòng)畫模擬演示使得原本抽象的工藝躍然于眼前,更有表現(xiàn)力,增加了課程的趣味性,同時(shí)使得學(xué)生有了直觀深入的認(rèn)識(shí),對(duì)教學(xué)效果的提高大有幫助。
3 強(qiáng)化案例教學(xué)
高分子材料成型加工課程中主要及重要的內(nèi)容就是關(guān)于塑料的一次及二次成型原理及工藝。塑料制品如今已經(jīng)在我們?nèi)粘5纳a(chǎn)生活、國(guó)防、航天等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用,并成為不可或缺的材料種類,制品應(yīng)用廣泛,形狀琳瑯滿目。在教學(xué)中涉及到具體成型加工方法的時(shí)候,如擠出成型、注塑成型或中空吹塑的時(shí)候,可以把日常生活常見的采用這些成型方法加工的具體制品(如塑料玩具、電子設(shè)備外殼、建筑管道、木塑地板、飲料瓶、碗碟等)帶到課堂進(jìn)行講解,讓理論與實(shí)際應(yīng)用直接銜接。引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)這些常見的制品的原料配方、成型工藝、成型設(shè)備等方面進(jìn)行討論、啟發(fā)思考。通過這些看得見、摸得著的真實(shí)制品進(jìn)一步理解課本上的內(nèi)容,使抽象的理論形象化、使深?yuàn)W的知識(shí)親切化,從而顯著提高了學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。
4 理論課程與實(shí)驗(yàn)課程緊密結(jié)合,相輔相成
在開設(shè)高分子成型加工課程同時(shí),開設(shè)必要的成型加工實(shí)驗(yàn)課程,以促使學(xué)生對(duì)理論學(xué)以致用,并且通過動(dòng)手操作進(jìn)一步深入理解課本理論,體現(xiàn)了互為促進(jìn),相輔相成的特點(diǎn)。成型加工實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要涉及聚合物加工性能的測(cè)定,塑料橡膠配方技術(shù),橡膠的塑煉和混煉,橡膠的硫化,塑料的注射成型、擠出、中空成型等各種加工原理,同時(shí)涉及高分子材料物理機(jī)械性能的測(cè)試。通過“教、學(xué)、做三結(jié)合”,讓學(xué)生在做中學(xué),在學(xué)中會(huì),在會(huì)中懂。在實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生通過設(shè)計(jì)高分子制品的配方、操作相應(yīng)成型設(shè)備深入理解了高分子材料成型過程的原理及工藝,培養(yǎng)了實(shí)踐能力。
5 開發(fā)綜合性實(shí)驗(yàn)
原有高分子專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程中,各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大都是獨(dú)立的。比如學(xué)生們以聚乙烯為原料進(jìn)行注塑實(shí)驗(yàn),而在進(jìn)行應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試時(shí),又拿著實(shí)驗(yàn)室提前注塑好的聚碳酸酯樣品檢測(cè)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。獨(dú)立實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置,使得學(xué)生對(duì)材料從合成、成型及性能檢測(cè)缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),難以將高分子材料生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行串聯(lián)。因此,我們結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和現(xiàn)有設(shè)備,對(duì)成型加工的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整,開發(fā)綜合性實(shí)驗(yàn),使得學(xué)生掌握制品從配方設(shè)計(jì)到成型加工再到性能檢測(cè)的整個(gè)流程。
6 加強(qiáng)教師的實(shí)踐能力
教師自身的能力在教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要性是不言而喻的,該課程實(shí)踐性特點(diǎn)突出,但擔(dān)任授課的教師一般都缺少工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),因此為了更好的與實(shí)踐相結(jié)合,不斷提高教學(xué)效果,必須多舉措的提高教師的實(shí)踐水平。相應(yīng)的措施有利用假期安排教師去成型加工企業(yè)生產(chǎn)實(shí)訓(xùn);開展成型加工項(xiàng)目的科研工作;觀摩兄弟院校實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)等。
7 組建學(xué)習(xí)興趣小組
在課程學(xué)習(xí)期間,在學(xué)生中組建高分子材料成型加工科研興趣小組。旨在利用課外實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生的加工成型方面的獨(dú)立動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。興趣小組以學(xué)生為主,課題提出,查找資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、摸索成型工藝參數(shù)均由學(xué)生自己完成。教師在這個(gè)過程中只是指導(dǎo)作用,這充分發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)了自學(xué)能力和解決問題的能力,增強(qiáng)了實(shí)踐能力。
8 開拓實(shí)習(xí)基地,組織進(jìn)入工廠現(xiàn)場(chǎng)參觀
高分子材料成型加工具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和工程性特點(diǎn),為了幫助學(xué)生建立起大工程的整體觀,這僅僅依靠課堂學(xué)習(xí)以及完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)是不夠的,還應(yīng)該開拓實(shí)習(xí)學(xué)生到工廠、車間實(shí)地觀察成型設(shè)備、了解工藝控制過程及生產(chǎn)線管理等,這樣才能獲得對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)具體直觀的認(rèn)識(shí)。
總之,針對(duì)高分子材料成型加工課程實(shí)踐性強(qiáng)的特征,我們從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)方法等多方面對(duì)該課程進(jìn)行改革和實(shí)踐,切實(shí)增強(qiáng)了高分子材料成型加工課程教學(xué)實(shí)用性,體現(xiàn)該課程設(shè)置的目的和意義。
參考文獻(xiàn):
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[2]胡杰,袁新華,曹順生.《高分子材料成型加工》課程教學(xué)中的幾點(diǎn)思考[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010,4:242-243.
篇6
關(guān)鍵詞:高分子材料;可降解;生物
中圖分類號(hào):tq464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a
我國(guó)目前的高分子材料生產(chǎn)和使用已躍居世界前列,每年產(chǎn)生幾百萬(wàn)噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進(jìn)行生物可降解,以盡量減少對(duì)人類及環(huán)境的污染。生物可降解材料,是指在自然界微生物,如細(xì)菌、霉菌及藻類作用下,可完全降解為低分子的材料。這類材料儲(chǔ)存方便,只要保持干燥,不需避光,應(yīng)用范圍廣,可用于地膜、包裝袋、醫(yī)藥等領(lǐng)域。生物可降解的機(jī)理大致有以下3 種方式: 生物的細(xì)胞增長(zhǎng)使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞; 微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì);酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。按照上述機(jī)理,現(xiàn)將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。
1生物可降解高分子材料概念及降解機(jī)理
生物可降解高分子材料是指在一定的時(shí)間和一定的條件下,能被微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。
生物可降解的機(jī)理大致有以下3種方式:生物的細(xì)胞增長(zhǎng)使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞;微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì);酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。一般認(rèn)為,高分子材料的生物可降解是經(jīng)過兩個(gè)過程進(jìn)行的。首先,微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合,通過水解切斷高分子鏈,生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后,降解的生成物被微生物攝入人體內(nèi),經(jīng)過種種的代謝路線,合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動(dòng)的能量,最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。
因此,生物可降解并非單一機(jī)理,而是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用,相互促進(jìn)的物理化學(xué)過程。到目前為止,有關(guān)生物可降解的機(jī)理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在機(jī)體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外,還與材料溫度、酶、ph值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。
2生物可降解高分子材料的類型
按來源,生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類,有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1微生物生產(chǎn)型
通過微生物合成的高分子物質(zhì)。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖,具有生物可降解性,可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。如英國(guó)ici 公司生產(chǎn)的“biopol”產(chǎn)品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點(diǎn)低,強(qiáng)度及耐熱性差,無法應(yīng)用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔點(diǎn)較高,強(qiáng)度好,是應(yīng)用價(jià)值很高的工程塑料,但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物,這種共聚物具有良好的性能,又有一定的生物可降解性。
2.3天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子,這些高分子可被微生物完全降解,但因纖維素等存在物理性能上的不足,由其單獨(dú)制成的薄膜的耐水性、強(qiáng)度均達(dá)不到要求,因此,它大多與其它高分子,如由甲殼質(zhì)制得的脫乙酰基多糖等共混制得。
2.4摻合型
在沒有生物可降解的高分子材料中,摻混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得產(chǎn)品具有相當(dāng)程度的生物可降解性,這就制成了摻合型生物可降解高分子材料,但這種材料不能完全生物可降解。
3生物可降解高分子材料的開發(fā)
3.1生物可降解高分子材料開發(fā)的傳統(tǒng)方法
傳統(tǒng)開發(fā)生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通過化學(xué)修飾和共混等方法,對(duì)自然界中存在大量的多糖類高分子,如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進(jìn)行改性,可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足,但一般不易成型加工,而且產(chǎn)量小,限制了它們的應(yīng)用。
3.1.2化學(xué)合成法
模擬天然高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu),從簡(jiǎn)單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物,這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學(xué)合成法反應(yīng)條件苛刻,副產(chǎn)品多,工藝復(fù)雜,成本較高。
3.1.3微生物發(fā)酵法
許多生物能以某些有機(jī)物為碳源,通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難,且仍有一些副產(chǎn)品。
3.2生物可降解高分子材料開發(fā)的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料,得益于非水酶學(xué)的發(fā)展,酶在有機(jī)介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì),并擁有了催化一些特殊反應(yīng)的能力,從而顯示出了許多水相中所沒有的特點(diǎn)。
3.3酶促合成法與化學(xué)合成法結(jié)合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性,而化學(xué)聚合則能有效的提高聚合物的分子量,因此,為了提高聚合效率,許多研究者已開始用酶促法與化學(xué)法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料。
4生物可降解高分子材料的應(yīng)用
目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途:(1)利用其生物可降解性,解決環(huán)境污染問題,以保證人類生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通常,對(duì)高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法,但這幾種方法都有其弊端。(2)利用其可降解性,用作生物醫(yī)用材料。目前,我國(guó)一年約生產(chǎn)3000 多億片片劑與控釋膠囊劑,其中70%以上是上了包衣的表皮,其中包衣片中有80%以上是傳統(tǒng)的糖衣片,而國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片,因此,我國(guó)的片劑制造水平與國(guó)際先進(jìn)水平有很大的差距。國(guó)外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素,羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。
參考文獻(xiàn)
[1]侯紅江,陳復(fù)生,程小麗,辛穎.可生物降解材料降解性的研究進(jìn)展[j].塑料科技,2009,(03):89-93.
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篇7
關(guān)鍵詞:導(dǎo)熱填料;熱導(dǎo)率;絕緣高分子材料;應(yīng)用
填充型導(dǎo)熱絕緣高分子材料通常就是在普通的絕緣高分子材料當(dāng)中加入適量的導(dǎo)熱填料,借助導(dǎo)熱填料之間相互的作用在體系當(dāng)中會(huì)形成與網(wǎng)狀或者是鏈狀導(dǎo)熱網(wǎng)對(duì)其導(dǎo)熱的性能進(jìn)行有效的改進(jìn)和完善,這種材料在材料合成和加工的過程中會(huì)改變分子和鏈節(jié)結(jié)構(gòu),從而獲得導(dǎo)熱分子結(jié)構(gòu),當(dāng)前,國(guó)外的高導(dǎo)熱絕緣高分子下料主要是填充型的材料,能夠有效的提高絕緣系統(tǒng)自身的導(dǎo)熱性能。
1 氮化物填料極其應(yīng)用分析
氮化物填料中主要由氮化鋁、氮化硼和氮化硅等物質(zhì),這種物質(zhì)自身具有非常高的導(dǎo)熱率,同時(shí),其還具備非常強(qiáng)的點(diǎn)絕緣性能,和耐高溫的特性,所以這種材料也得到了十分廣泛的應(yīng)用。氮化鋁通常是以四面體為單位結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的共價(jià)鍵化合物,其自身具備六方晶體,此外在導(dǎo)熱系數(shù)方面也相對(duì)較高,是一種白色或者是灰白色的晶體,這種材料本身具有非常好的力學(xué)性能,介電性能下降也不是非常的明顯,此外氮化鋁在吸潮之后會(huì)和水發(fā)生分解反應(yīng),水解所產(chǎn)生的氫氧化鋁會(huì)使得導(dǎo)熱通路出現(xiàn)中斷的問題,這樣也就對(duì)聲子的傳遞構(gòu)成了一定不利的影響,所以產(chǎn)品自身的導(dǎo)熱率比較低。如果只是采用氮化鋁完成填充過程,就能夠體現(xiàn)出非常高的導(dǎo)熱率,但是體系粘度會(huì)呈顯著的上升的趨勢(shì),這樣一來也對(duì)其推廣和應(yīng)用產(chǎn)生了較為不利的影響。
氮化硼在結(jié)構(gòu)上是一種六方晶系的層狀結(jié)構(gòu),其在結(jié)構(gòu)上和石墨有著非常強(qiáng)的相似度,熱膨脹系數(shù)也不是很高,熱穩(wěn)定性很好,但是其在價(jià)格上也相對(duì)比較高,雖然熱導(dǎo)率比較高,填充之后粘度會(huì)在短時(shí)間之內(nèi)上升,這樣也對(duì)材料的應(yīng)用構(gòu)成了一定不利的影響。
氮化硅通常就是采用人工合成的方式將硅和氮元素組合到一起的新型材料,這種材料主要有α和β兩種類型的晶體,都是六方晶體的形式,因?yàn)棣?Si3N4的晶體顆粒當(dāng)中含有晶格應(yīng)力,自由能比β相更高,因此在穩(wěn)定性上并不是很好,β-Si3N4結(jié)構(gòu)當(dāng)中不蹲在晶格應(yīng)力,所以用這種物質(zhì)當(dāng)作填充材料能夠形成顆粒網(wǎng)絡(luò),這樣也就使得熱導(dǎo)率有了十分顯著的提升,在這樣的情況下,其也具備非常好的力學(xué)性能,在生產(chǎn)的過程中βSi3N4應(yīng)用更為廣泛。研究人員將納米氮化硅為熱導(dǎo)材料來制作充硅橡膠。制成的橡膠具有非常好的熱導(dǎo)性能、物理性能和加工的性能。
2 氧化物填料應(yīng)用分析
氧化物填料比較常見的有氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅等物質(zhì)。在實(shí)際的應(yīng)用中,其具有非常好的導(dǎo)熱能力,電熱絕緣的性能也得到了非常顯著的改善,氧化物填料主要是采用與氮化物填料相結(jié)合的方式來完成絕緣高分子材料的填充處理,這樣就可以十分有效的提升材料自身的導(dǎo)熱效率,確保電性能具有非常強(qiáng)的穩(wěn)定性,從而是的生產(chǎn)的成本降到最低的水平。
針狀的氧化鋁在價(jià)格上存在著非常大的優(yōu)勢(shì),但是其填充量不不是很大,在液體硅膠當(dāng)中,普通的針狀氧化鋁最大的填充量是300份,所以產(chǎn)品的導(dǎo)熱效率會(huì)受到一定的限制,球形的氧化鋁填充量非常大沒在液體硅膠當(dāng)中,其填充量能夠達(dá)到600-800份,同時(shí)其所得到的產(chǎn)品價(jià)格要比其他的方式更高。在研究中發(fā)現(xiàn),采用氧化鋁當(dāng)作導(dǎo)熱填充料對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行填充,其填充量達(dá)到9成的時(shí)候,其所制得的多層線路印制板熱導(dǎo)率非常高。
氧化鎂的價(jià)格低,在空氣中易吸潮,增粘性較強(qiáng),不能大量填充,且耐酸性差,很容易被酸腐蝕,限制了其在酸性環(huán)境中的應(yīng)用。研究人員以MgO(40-325目)為導(dǎo)熱填料共混填充聚苯硫醚(PPS),發(fā)現(xiàn)MgO填充量為80%時(shí),PPS復(fù)合材料的熱導(dǎo)率達(dá)到3.4W/(m?K),并保持較好的力學(xué)性能和電絕緣性能。
氧化鋅的粒徑及均勻性很好,適合生產(chǎn)導(dǎo)熱硅脂,但其熱導(dǎo)率偏低,不適合生產(chǎn)高導(dǎo)熱產(chǎn)品;質(zhì)輕,增粘性較強(qiáng),也不適合灌封。
3 碳化物填料及其應(yīng)用
碳化物填料主要是碳化硅和碳化硼填料。碳化硅(SiC)是一種共價(jià)鍵很強(qiáng)的化合物,常見的有六方晶系的α-SiC和立方晶系的β-SiC,類似金剛石結(jié)構(gòu)。碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性能良好、抗沖擊等特性,同時(shí)具有熱導(dǎo)率高、抗氧化、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在微電子工業(yè)中常用于封裝材料中。但是碳化硅在合成過程中產(chǎn)生的碳和石墨難以去除,導(dǎo)致產(chǎn)品純度較低,電導(dǎo)率高,限制了其在絕緣性能要求高的材料中的應(yīng)用;而且其密度大,在有機(jī)硅類膠中易沉淀分層。
研究人員以SiC為導(dǎo)熱填料來填充環(huán)氧,發(fā)現(xiàn)納米SiC能夠促進(jìn)環(huán)氧樹脂的固化,SiC粒子更易在樹脂體系內(nèi)部形成導(dǎo)熱通路或者導(dǎo)熱網(wǎng)鏈,減少環(huán)氧樹脂內(nèi)部空隙率,提高了材料的力學(xué)及導(dǎo)熱性能。碳化硼(B4C)是一種耐火材料和超硬材料,熱導(dǎo)率很高,但價(jià)格昂貴,在絕緣高分子材料中應(yīng)用不是很廣泛。還有一些研究人員以碳化硼為導(dǎo)熱填料來填充天然橡膠材料,發(fā)現(xiàn)碳化硼的加入可以提高天然橡膠的熱擴(kuò)散系數(shù),且天然橡膠的熱擴(kuò)散系數(shù)經(jīng)過老化后也有所提高。
4 混雜填料的應(yīng)用
將不同種類的填料按一定比例配合使用,可以充分發(fā)揮單一填料的特點(diǎn),由于混雜效應(yīng),不但可以提高熱導(dǎo)率,還可降低成本。研究人員將BN、AlN、MgO按照3∶2∶5的比例混合,再與聚醚酮、聚酰亞胺的二甲基甲酰胺溶液共混,結(jié)果發(fā)現(xiàn)模塑物具有較高的導(dǎo)熱性能。還有研究人員用不飽和聚酯、固化劑、玻璃纖維、A1N粉末、CaCO3、硅烷偶聯(lián)劑等混合加工制備成滿足電器.外殼使用要求的導(dǎo)熱高分子材料,其熱導(dǎo)率可提高到1.13W/(mK),且其力學(xué)性能也較好。研究人員將不飽和聚醋、固化劑、玻璃纖維、A1N粉末、MgO,CaCO3、硅烷偶聯(lián)劑等混合,制得材料的熱導(dǎo)率為1.13W/(mK),可用于電器設(shè)備和儀器外殼。
在導(dǎo)熱絕緣高分子材料的成型過程中,溫度、壓力、時(shí)間等因素會(huì)影響體系的綜合性能,因此需選擇合適的工藝方法,使導(dǎo)熱絕緣高分子材料的綜合性能最優(yōu)化。
結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)前我國(guó)的機(jī)械、電子和電氣等領(lǐng)域都得到了高度的發(fā)展,這樣一來也就給導(dǎo)熱絕緣高分子材料提出了更為嚴(yán)格的要求,熱導(dǎo)率高同時(shí)在綜合性能上也有著上佳表現(xiàn)的導(dǎo)熱絕緣高分子材料是未來發(fā)展的一個(gè)重要的趨勢(shì),這類材料的應(yīng)用會(huì)使得我國(guó)的很多領(lǐng)域有更好的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
篇8
【關(guān)鍵詞】高分子材料;成型加工技術(shù);創(chuàng)新
現(xiàn)代社會(huì)中,科學(xué)技術(shù)成為了推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的重要力量,也正是由于科技是第一生產(chǎn)力的這一理念,各個(gè)國(guó)家的科技都達(dá)到了前所未有的發(fā)展速度。高分子技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,隨著人類對(duì)高分子技術(shù)的深入了解,在應(yīng)用過程中遇到的很多問題有待探討,本文中就高分子材料成型加工技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新進(jìn)行了深入的討論,也希望能夠?yàn)槲覈?guó)的高分子技術(shù)貢獻(xiàn)一份力量。
一、簡(jiǎn)述高分子材料成型加工術(shù)的發(fā)展歷程
在對(duì)一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行深入探討之前,很有必要對(duì)其的產(chǎn)生、發(fā)展到應(yīng)用的過程有所了解。由于新型高分子材料的發(fā)現(xiàn)較早,但是由于觀念上的落后以及設(shè)備上的落后,導(dǎo)致高分子材料從發(fā)現(xiàn)到大規(guī)模的應(yīng)用于工業(yè)流程中所耗費(fèi)的時(shí)間較為漫長(zhǎng)。近年來,隨著關(guān)于高分子技術(shù)的一系列難題攻破,到更多、更加優(yōu)良的高分子材料被發(fā)現(xiàn),高分子技術(shù)開始進(jìn)入飛速發(fā)展的時(shí)代。20世紀(jì)90年代塑料的平均增長(zhǎng)率有了很大的提升,隨之而來的塑料產(chǎn)量也有很大幅度的提升。不管是在塑料的產(chǎn)量上有了大幅度的提升,在塑料的種類上,材質(zhì)上,應(yīng)用范圍上都有了很大的優(yōu)化與發(fā)展。舉個(gè)例子來說,之前制造一批汽車可能需要三百噸鋼鐵,而現(xiàn)在可能只需要三百噸的塑料就能達(dá)到相同的效果,甚至更好的效果。在鋼材日益減少的現(xiàn)在,這些高分子材料的發(fā)明給了人類在發(fā)展道路上無限種可能。在汽車行業(yè)中,由傳統(tǒng)純鋼鐵制造的汽車可能已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代人類的需要了,而對(duì)于高分子材料制造而成的汽車,不僅在強(qiáng)度上不輸于鋼鐵,在造價(jià),環(huán)保方面更是勝于鋼鐵一籌。而在其他方面也會(huì)有很多改變,規(guī)模上要更小一些,周期要相對(duì)更短一些,能量的消耗要更低一些,回收率要更高一些,對(duì)空氣的污染程度和對(duì)資源的消耗要更小一些。
二、創(chuàng)新型高分子材料成型加工技術(shù)
1.聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備
聚合物反應(yīng)加工技術(shù)是以現(xiàn)雙螺桿擠出機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。目前國(guó)外已經(jīng)對(duì)這一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了深入的研究,并且已經(jīng)研制出了連續(xù)反應(yīng)和混煉的桿螺桿擠出機(jī),這一項(xiàng)研究的產(chǎn)生,有效地解決了雙螺桿擠出問題,還有這其他類似的反應(yīng)器所不具有的優(yōu)點(diǎn)。
在這些設(shè)備的發(fā)展過程中,技術(shù)是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié),在技術(shù)上必須要有所突破。指交換法聚碳酸醞(PC)連續(xù)化生產(chǎn)和尼龍生產(chǎn)中的比較關(guān)鍵的技術(shù)是縮聚反應(yīng)器的反應(yīng)擠出設(shè)備,而在現(xiàn)在世界上所使用的反應(yīng)加工設(shè)備上來看,大多數(shù)都是利用傳統(tǒng)的混合、混煉技術(shù),有些國(guó)外的企業(yè)也只是對(duì)傳統(tǒng)的反應(yīng)器進(jìn)行了小范圍的優(yōu)化。但是根本上都存在傳熱、傳質(zhì)過程、混煉過程、化學(xué)反應(yīng)過程難以控制、反應(yīng)產(chǎn)物分子量及其分布不可控等問題。另外設(shè)備投資費(fèi)用大、能耗高、噪音大、密封困難等也都是傳統(tǒng)反應(yīng)加工設(shè)備的缺陷。聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)無論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上都完全不同,該技術(shù)是將電磁場(chǎng)引起的機(jī)械振動(dòng)場(chǎng)引入聚合物反應(yīng)擠出全過程,達(dá)到控制化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)生成物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能的目的。這一項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了聚合物單體或預(yù)聚物混合混煉過程中的理論的突破,有了新的理論作為指導(dǎo),新型的加工反應(yīng)器才能夠制作出來。新的技術(shù)從理論上解決了聚合物單體或預(yù)聚物混合混煉過程及停留時(shí)間分布不可控制的難點(diǎn),同時(shí)從技術(shù)上解決了設(shè)備結(jié)構(gòu)集成化問題。新設(shè)備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應(yīng)性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),這此優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)技術(shù)與設(shè)備無法比擬或是根本沒有的。
2.新材料制備動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工設(shè)備技術(shù)的革新
這一項(xiàng)技術(shù)的革新主要是指信息存儲(chǔ)光盤直接合成反應(yīng)成型技術(shù)的發(fā)明,這項(xiàng)技術(shù)具有當(dāng)代新技術(shù)所需要的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn),由于采取了全然不同的理論指導(dǎo)和流程,這項(xiàng)技術(shù)具有周期短,操作建議,對(duì)環(huán)境污染小,節(jié)約資源的優(yōu)點(diǎn)。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)的存在,這項(xiàng)技術(shù)打破了原有傳統(tǒng)技術(shù)的局限性,避免了很多問題的出現(xiàn)。而且隨著光盤存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展,這項(xiàng)技術(shù)還有無限的提升空間。它的主要工作機(jī)理是把光盤級(jí)的PC樹脂化,將中間存儲(chǔ)和盤基成型融合在一個(gè)流程當(dāng)中,再借鑒動(dòng)態(tài)連續(xù)反應(yīng)成型技術(shù)對(duì)交換連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行研究和發(fā)展。
3、復(fù)合材料物理場(chǎng)強(qiáng)化制備技術(shù)
此技術(shù)在強(qiáng)振動(dòng)剪切力場(chǎng)作用下對(duì)無機(jī)粒子表而特性及其功能設(shè)計(jì),整個(gè)流程都是在設(shè)計(jì)好的連續(xù)的加工環(huán)境中進(jìn)行,省去了其他化學(xué)催化劑或者改性劑的參與,有效地實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)約。利用聚合物使無機(jī)粒子進(jìn)行原位表面性、原位包覆、強(qiáng)制分散,實(shí)現(xiàn)連續(xù)化制備聚合物/無機(jī)物復(fù)合材料熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)全硫化制各技術(shù):此技術(shù)將振動(dòng)力場(chǎng)引入混煉擠出全過程,控制硫化反直進(jìn)程,實(shí)現(xiàn)混煉過程中橡膠相動(dòng)態(tài)全硫化。解決共混加工過程共混物相態(tài)反轉(zhuǎn)問題。
三、展望高分子材料成型加工技術(shù)未來的發(fā)展方向
近年來,在世界上的高分子材料成型技術(shù)的發(fā)展熱潮的影響下,我國(guó)的各省各地也加快了高分子材料成型技術(shù)的發(fā)展,相關(guān)部門也加大了政策上的支持。這一做法是完全符合我國(guó)改革開放以來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線,因此這一技術(shù)已經(jīng)具備了發(fā)展的一切有利因素。
我國(guó)的各個(gè)城市陸續(xù)展開這項(xiàng)技術(shù)的推廣,已經(jīng)有超過一半的地區(qū)在推廣和使用這一技術(shù),這一技術(shù)所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)利益也是不容忽視的,很多地區(qū)已經(jīng)將這一技術(shù)變成一個(gè)產(chǎn)業(yè),工業(yè)制成品大量出口到歐洲和亞洲的很多國(guó)家和地區(qū),在國(guó)際貿(mào)易方面有非常顯的成效,不但提高了出口的多樣性,而且拉動(dòng)了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)。在未來的時(shí)間里,這項(xiàng)技術(shù)還具有非常大的發(fā)展空間,新型高分子材料成型技術(shù)還可以應(yīng)用在更多的領(lǐng)域,相信會(huì)有一天高分子材料會(huì)成為我們?nèi)粘I钪胁豢扇鄙俚臇|西。希望以后有更多的人才投入到這項(xiàng)技術(shù)中去,這樣我國(guó)的高分子成型材料加工技術(shù)才能夠趕超發(fā)達(dá)國(guó)家,為我國(guó)的外貿(mào)的發(fā)展。
四、結(jié)語(yǔ)
綜合上文所陳述的,我國(guó)要想在高分子材料的道路上走的更遠(yuǎn),必須牢記科技史第一生產(chǎn)力的這一原則。并且只有隨著高分子材料的不斷深入應(yīng)用,我國(guó)才能夠更好地建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會(huì),才能讓世界看到中國(guó)的發(fā)展不是以犧牲環(huán)境,大量消耗資源為代價(jià)的。推動(dòng)高分子加工合成技術(shù)勢(shì)在必行。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:教學(xué)探索;生物功能材料;生物醫(yī)用高分子
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)38-0198-02
青島農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)院生物功能材料專業(yè)成立于2011年,專業(yè)成立時(shí)間短,國(guó)內(nèi)開設(shè)此專業(yè)的院校也非常少。開設(shè)的專業(yè)課程主要有:《高分子化學(xué)與物理》、《生物醫(yī)用高分子材料》、《可降解與吸收材料》、《生物材料學(xué)》、《無機(jī)生物材料》等。其中,《生物醫(yī)用高分子材料》是生物功能材料專業(yè)的重要專業(yè)課程,界定該課程的講授內(nèi)容、探討其講授方法、發(fā)展其教學(xué)規(guī)劃、增強(qiáng)該課程的培養(yǎng)效果,是非常有意義的一項(xiàng)課題?!渡镝t(yī)用高分子材料》課程是一門交叉課程,醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、化學(xué)及材料等學(xué)科專業(yè)均有開設(shè),相互之間密切相連,其研究與開發(fā)兼有重大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)需求。此課程在生物功能材料專業(yè)中開設(shè),有利于學(xué)生對(duì)生物醫(yī)用高分子的概念、分類、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生物功能材料的研究興趣,提高其自主思考、創(chuàng)新能力。相對(duì)于《無機(jī)化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《分析化學(xué)》等基礎(chǔ)課程,生物醫(yī)用高分子的相關(guān)研究尚短,理論不成熟、系統(tǒng),且內(nèi)容眾多、繁瑣,而該課程開課學(xué)時(shí)僅32學(xué)時(shí)。這樣的課時(shí)設(shè)置給我們的授課帶來了極大難度。如何上好《生物醫(yī)用高分子材料》、如何在有限的時(shí)間內(nèi)對(duì)該課程進(jìn)行系統(tǒng)的講解,讓學(xué)生對(duì)《生物醫(yī)用高分子材料》課程有一個(gè)清晰、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),將是該課程授課教師需要重點(diǎn)探索的問題。作者從事高分子、生物材料的相關(guān)教學(xué)工作,具有一定的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),就如何更好地開展《生物醫(yī)用高分子材料》課程教學(xué),凸顯其在生物功能材料專業(yè)中的作用,介紹相關(guān)見解和體會(huì)如下。
一、課程內(nèi)容與學(xué)生(生物功能材料專業(yè))素質(zhì)、能力之間構(gòu)效關(guān)系的建立
課程內(nèi)容是學(xué)生接觸到的直觀材料,是指導(dǎo)學(xué)生思考、分析、學(xué)習(xí)的基本要素。課程內(nèi)容選擇的適當(dāng)與否,直接關(guān)系到所培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)、能力的高低。選擇合適的講授內(nèi)容,應(yīng)遵循原則如下:
1.課程內(nèi)容是否可引起學(xué)生的興趣?興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的第一步,一個(gè)優(yōu)秀的課程內(nèi)容預(yù)示著成功了一半。本教學(xué)中部分章節(jié)重點(diǎn)講述人工器官、醫(yī)療診斷用高分子材料,如牙科材料、眼科材料、醫(yī)用縫合線等,貼近生活中的應(yīng)用,一下子拉近了生物醫(yī)用高分子材料與大家的距離,在讓學(xué)生感覺有趣的情況下引發(fā)他們的思考,做到事半功倍的效果。同時(shí),讓學(xué)生真正了解到課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)是有用的、與生活密切相關(guān)的,擊潰社會(huì)、校園傳播的“讀書無用論”,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、動(dòng)力。
2.課程內(nèi)容是否與專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)息息相關(guān)?本專業(yè)為生物功能材料,致力于生物功能材料高素質(zhì)、強(qiáng)能力人才的培養(yǎng),選擇課程內(nèi)容時(shí)應(yīng)密切聯(lián)系“生物”、“功能”、“材料”三概念。選擇一本《生物醫(yī)用高分子材料》教材,并不意味著本教材所有內(nèi)容均需詳細(xì)講解,與專業(yè)人才培養(yǎng)相關(guān)的重點(diǎn)講解,不相關(guān)的則可只言片語(yǔ)帶過。如緒論中對(duì)生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展、由來的講解,可用0.5學(xué)時(shí)或更少的時(shí)間講述;而對(duì)該材料的生物相容性、安全性評(píng)價(jià)及其應(yīng)用,則需重點(diǎn)講述。有目的、有選擇性地講授課程內(nèi)容,突出重點(diǎn),結(jié)合實(shí)際應(yīng)用講解。
3.課程內(nèi)容是否緊跟學(xué)術(shù)前沿?《生物醫(yī)用高分子材料》課程中,部分章節(jié)對(duì)典型的生物醫(yī)用高分子材料進(jìn)行了講解,如聚乳酸、聚磷酸酯等。本科學(xué)生主要專注于理論知識(shí)的學(xué)習(xí),及一定程度創(chuàng)新、動(dòng)手能力的培養(yǎng),對(duì)于化學(xué)、材料合成方法、技術(shù)的發(fā)展知之甚少。講授《生物醫(yī)用高分子材料》課程時(shí),適當(dāng)介紹相關(guān)材料研究的最新熱點(diǎn),如聚乳酸的合成方法、特殊的性能等,有利于學(xué)生綜合素質(zhì)能力的培養(yǎng)。
4.課程內(nèi)容與開設(shè)課時(shí)是否匹配?針對(duì)課時(shí)較少的現(xiàn)狀,需對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的安排。首先講述高分子材料的生物相容性、安全性,及其和生物體的相互作用;再次講述生物醫(yī)用高分子材料在人工器官、醫(yī)療診斷、藥物緩控釋、組織工程等領(lǐng)域中的應(yīng)用;接著講述生物醫(yī)用高分子材料的性能及其改性;最后依據(jù)前面信息,總結(jié)關(guān)系規(guī)律,講述生物醫(yī)用高分子材料的設(shè)計(jì)方法。這樣既保證了對(duì)該課程的系統(tǒng)講解,使學(xué)生對(duì)生物醫(yī)用高分子材料的基本概念、分類及應(yīng)用有了初步了解,又沒有因?yàn)檎n程過難或過多給學(xué)生造成負(fù)擔(dān)。
二、教學(xué)方法的優(yōu)化探討
眾所周知,大學(xué)的課堂基本上都是教師高談闊論,學(xué)生按部就班,到了考試周就劃重點(diǎn),瘋狂背,及格就萬(wàn)事大吉,但這并不是我們?cè)O(shè)計(jì)的目標(biāo)結(jié)果,我們的目標(biāo)是希望每一位學(xué)生都真真正正地學(xué)到知識(shí)。因此,有必要建立良好的教學(xué)方法、教學(xué)模式、教學(xué)手段。教學(xué)方法是教師和學(xué)生為了實(shí)現(xiàn)共同的教學(xué)目標(biāo),完成共同的教學(xué)任務(wù),在教學(xué)過程中運(yùn)用的方式與手段的總稱。包括教師教的方法(教授法)和學(xué)生學(xué)的方法(學(xué)習(xí)方法)兩大方面,是教授方法與學(xué)習(xí)方法的統(tǒng)一。教授法必須依據(jù)學(xué)習(xí)法,否則便會(huì)因缺乏針對(duì)性和可行性而不能有效地達(dá)到預(yù)期的目的。但由于教師在教學(xué)過程中處于主導(dǎo)地位,所以在教法與學(xué)法中,教法處于主導(dǎo)地位。在課堂上應(yīng)使用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)方法。多媒體教學(xué)可具體、直觀、生動(dòng)地表達(dá)抽象的現(xiàn)象,促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、吸收。比如,制作材料合成、加工、性能表征及應(yīng)用的視頻,打破傳統(tǒng)的“說―聽”教學(xué)模式。新的方法是積極鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生參與到課堂中來,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,努力讓學(xué)生主動(dòng)學(xué),讓學(xué)習(xí)效率更高。材料包括材料的組成、材料的性能、材料的使用,三者之間環(huán)環(huán)相扣,抓住了這一點(diǎn)就能很好的讓同學(xué)們更好地理解一種材料的產(chǎn)生,更能鍛煉同學(xué)們的整體思維。鼓勵(lì)同學(xué)們自主學(xué)習(xí),學(xué)生在課堂的時(shí)間是非常短暫的,更多的是課余時(shí)間,老師在課堂上提出幾個(gè)探討性的問題,鼓勵(lì)同學(xué)們成立小組相互討論,引導(dǎo)同學(xué)們上網(wǎng)查詢資料,到圖書館資料室查資料,增加自己的眼見,豐富知識(shí)。使同學(xué)們?cè)谡n堂學(xué)的知識(shí)能理論聯(lián)系實(shí)際,學(xué)以致用。在課堂上講到一種材料,如硅膠,可以作為隆胸的材料等。通過具體實(shí)際的例證說明此種材料的用途,加深同學(xué)們的理解。在課堂上讓同學(xué)們認(rèn)真地做筆記,在做筆記的同時(shí)也加深了理解,同時(shí)也能讓同學(xué)們更加深入的思考。同時(shí)在教學(xué)過程中,應(yīng)開展互動(dòng)式教學(xué),促進(jìn)教師、學(xué)生之間的緊密溝通交流。作者在課堂上采取提問、討論與學(xué)生上講臺(tái)相結(jié)合的教學(xué)方法,增加了教與學(xué)雙方的主動(dòng)性,取得了較好的效果。比如在講述生物醫(yī)用高分子材料相容性與安全性知識(shí)點(diǎn)時(shí),在課前教師可先提出問題:補(bǔ)牙時(shí)使用劣質(zhì)材料,則會(huì)導(dǎo)致牙齒發(fā)炎、疼痛,分析其原因、闡述理由。讓學(xué)生通過預(yù)習(xí)和查閱資料獨(dú)立思考,得出自己的結(jié)論。下次上課時(shí),可讓學(xué)生先就自己的結(jié)論相互討論,教師進(jìn)行糾正或補(bǔ)充。這樣既促使學(xué)生進(jìn)行了課前預(yù)習(xí),也提高了學(xué)生的自學(xué)能力。
三、結(jié)語(yǔ)
以上就是我們對(duì)生物醫(yī)用高分子材料課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的探索和改革,改革的目的是讓同學(xué)們更好地理解學(xué)習(xí)知識(shí),讓學(xué)習(xí)的效率更高。更好地培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)穩(wěn)扎、具有創(chuàng)新性思維的優(yōu)秀專業(yè)人才,而達(dá)到這一目的,無疑改革和創(chuàng)新才是動(dòng)力源泉與保證。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞 高分子科學(xué)導(dǎo)論 案例教學(xué) 考核機(jī)制
包裝材料對(duì)包裝的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用,有時(shí)甚至引起發(fā)展上質(zhì)的飛躍。①高分子材料作為現(xiàn)代包裝材料的一個(gè)極為重要的組成部分,是包裝工程專業(yè)學(xué)生必須掌握的知識(shí)。高分子科學(xué)導(dǎo)論主要包括高分子的合成與化學(xué)反應(yīng)、高分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系、高分子的分析與表征、典型高分子材料的性質(zhì)與應(yīng)用,以及高分子科學(xué)的發(fā)展歷程和研究前沿。②知識(shí)點(diǎn)多,內(nèi)容繁雜,而教學(xué)時(shí)數(shù)只有48學(xué)時(shí)。如何安排好教學(xué)的內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn),按照包裝工程專業(yè)是需求進(jìn)行課程建設(shè),成為一個(gè)非常有意義的課題。課程內(nèi)容豐富、實(shí)用性強(qiáng),是包裝工程專業(yè)學(xué)生的必修課程。如何強(qiáng)化學(xué)生的參與意識(shí),提高教學(xué)效果,本文從以下三個(gè)方面進(jìn)行了探索和總結(jié)。
1 教學(xué)內(nèi)容上,突出以專業(yè)特點(diǎn)為導(dǎo)向
教學(xué)大綱的完善和更新是教學(xué)內(nèi)容建設(shè)的基本骨架。現(xiàn)代教學(xué)理念認(rèn)為,教學(xué)大綱不是教學(xué)內(nèi)容的堆砌,而是教學(xué)的指導(dǎo)性文件。③④課程大綱的完善是以創(chuàng)新教育理念為指導(dǎo),傳授知識(shí)和培養(yǎng)能力為主線,并要充分地展示課程教學(xué)設(shè)計(jì)思想。根據(jù)我校高分子科學(xué)導(dǎo)論教學(xué)時(shí)數(shù)少,同時(shí)專業(yè)方向又是以包裝材料和包裝工藝為主要方向,以食品、藥品及化妝品包裝為主要應(yīng)用領(lǐng)域,如何選擇甚至編寫合適的教材,如何確定本課程包含的各部分內(nèi)容,合理分配學(xué)時(shí),成為提升高分子科學(xué)導(dǎo)論教學(xué)效果的一個(gè)非常重要的因素。在本課程的教學(xué)中,在對(duì)第一部分高分子合成化學(xué)部分的學(xué)習(xí)中,主要精力集中在對(duì)于反應(yīng)基本原理的認(rèn)識(shí)和各種高分子化合物的命名及分子量的影響因素。而不對(duì)聚合理論做深入探討。在第二部分,高分子材料結(jié)構(gòu)與性能的相關(guān)知識(shí)中,對(duì)材料的力學(xué)性能進(jìn)行了著重介紹。作為包裝容器的設(shè)計(jì)、加工和使用,這是考察材料的關(guān)鍵點(diǎn),同時(shí)還需要介紹相關(guān)的耐熱、耐化學(xué)性及其他一些基本性能。使得學(xué)生在課程學(xué)習(xí)后,對(duì)材料的基本理化性能有一個(gè)初步認(rèn)識(shí)。第三部分是將材料的加工,對(duì)于包裝材料而言,如何將粒料通過注射、吹塑、模壓等方式制備成包裝容器,這是一個(gè)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的部分,也是與學(xué)生將來從事包裝職業(yè)聯(lián)系最緊密的部分。因此,從內(nèi)容上、從學(xué)時(shí)上予以加強(qiáng)。尤其是針對(duì)我校包裝專業(yè)比較偏重的食品包裝,各種液狀貨品的包裝容器(如各種瓶、壺、桶)以及各種薄膜的主要原材料( PE、PP、PET、PA 等)和主要加工工藝(擠出吹塑成型、注塑吹塑成型、注塑成型、單/雙向拉伸等)進(jìn)行了較為詳細(xì)的展開。
2 在教學(xué)方法上,輔助以案例教學(xué)
掌握和運(yùn)用好的教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段,也是課程建設(shè)的重要內(nèi)容。⑤案例教學(xué)是一種非常行之有效的教學(xué)方式,能更加直觀地讓學(xué)生理解書本知識(shí),聯(lián)系實(shí)際。例如在講高分子材料的應(yīng)用的內(nèi)容時(shí),對(duì)身邊的包裝產(chǎn)品進(jìn)行舉例,例如牙膏是我們生活中不可或缺的日用品,因此市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。國(guó)際牙膏巨頭美國(guó)高露潔公司在進(jìn)入我國(guó)牙膏市場(chǎng)以前,曾做過大量的市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),牙膏包裝的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重。針對(duì)這些特點(diǎn),高露潔采用了創(chuàng)新的復(fù)合管塑料內(nèi)包裝。結(jié)果大獲成功,在短短的幾年時(shí)間內(nèi),迅速占領(lǐng)了我國(guó)1/3的牙膏市場(chǎng)份額。這個(gè)例子,充分讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到,高分子材料對(duì)于傳統(tǒng)材料的替代作用及其適用范圍十分廣闊,從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講述高分子注射成型工藝時(shí)候,拿出在工廠收集的殘次樣品,對(duì)氣眼、流痕、欠注、銀紋/水花、縮痕、熔接痕等常見問題進(jìn)行分析。以氣眼為例,是由于困在型腔內(nèi)氣體不能被及時(shí)排出,易導(dǎo)致出現(xiàn)表面起泡,制件內(nèi)部夾氣,注塑不滿等現(xiàn)象。其改進(jìn)方法,從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,減少厚度的不一致,盡量保證壁厚均勻。這些處理手段,又都可以通過前期所學(xué)的高分子化學(xué)和高分子物理相關(guān)的鏈段運(yùn)動(dòng)、熔體流動(dòng)、聚集態(tài)變化等相關(guān)知識(shí)進(jìn)行解釋。從而使所學(xué)知識(shí)得到綜合體現(xiàn),提高了學(xué)生的聯(lián)想、歸納能力,深化了對(duì)理論知識(shí)的理解,同時(shí)有助于其將來在工作中分析并解決一些實(shí)際問題。
3 優(yōu)化考核模式,多重手段調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性
構(gòu)建課堂教學(xué)模式時(shí),主要采用教師引導(dǎo),充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性教學(xué)方法,而考核方式的優(yōu)化,則是對(duì)學(xué)生一種非常有效的激勵(lì)方式。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,將考核方式改為論文+PPT講述+期末考試的模式,其中平時(shí)考勤、作業(yè)占二十分,論文占二十分,PPT講述占二十分,期末考試占四十分。考慮到學(xué)生還處于大二階段,尚未接觸到文獻(xiàn)調(diào)研等課程,經(jīng)過簡(jiǎn)單教授學(xué)生如何使用百度等網(wǎng)絡(luò)搜索引擎以及初步學(xué)習(xí)使用中國(guó)知網(wǎng),重慶維普等中文數(shù)據(jù)庫(kù),武裝了學(xué)生的文獻(xiàn)調(diào)研手段,同時(shí)也充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,促使學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性去查閱文獻(xiàn)資料和標(biāo)準(zhǔn),并按照正規(guī)的綜述論文格式規(guī)范進(jìn)行撰寫。學(xué)生雖然還比較稚嫩,在專業(yè)領(lǐng)域幾乎尚無法真正領(lǐng)會(huì),但初步的鍛煉,拓展了專業(yè)視野,深化了對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí),提高了用所學(xué)知識(shí)去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并進(jìn)行歸納的能力。雖然還不能提出和解決較為復(fù)雜的問題,但這種鍛煉已經(jīng)起到了非常顯著的效果。大二第二學(xué)期,包裝專業(yè)學(xué)生就可以以高分子材料為出發(fā)點(diǎn),申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新的科技項(xiàng)目,其申請(qǐng)數(shù)每年都占到本專業(yè)的很大部分。另一個(gè)考核內(nèi)容是將學(xué)生按四人一組進(jìn)行分組,每組做個(gè)PPT并請(qǐng)一位同學(xué)進(jìn)行講述,考核成績(jī)作為該組四位同學(xué)的成績(jī)。通過做PPT講述,學(xué)生需要自行組織圖片和說明,并進(jìn)行PPT的設(shè)計(jì),直至最后講述。十分鐘的講述和五分鐘的提問,有助于并在一定程度上能集思廣益,學(xué)生之間相互交流和討論。再經(jīng)過最后的考試,學(xué)生需要對(duì)所學(xué)課程進(jìn)行一個(gè)全面的復(fù)習(xí)和總結(jié),三者結(jié)合,使得學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容都有較為直觀、詳盡的認(rèn)識(shí)。