時間：2022-05-04 07:40:21
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇納米化學論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞 功能納米材料； 生物傳感器； 評述
1 引 言
生物傳感器（Biosensors）是一門集化學、生物學、醫學、物理學、電子技術等諸多學科于一身的交叉學科[1]。近年來， 隨著納米技術（Nanotechnology）和功能納米材料（Functional nano-materials）的迅速發展， 生物傳感器的性能已提高到一個新的水平[2]。基于功能納米材料的生物傳感器呈現出體積更小、檢測速度更快、靈敏度更高和可靠性更好等優異性能， 在臨床診斷、工業控制、食品和藥物分析、環境監測以及生物技術、生物芯片等諸多領域有著十分廣闊的應用前景[3，4]。 因此， 21世紀的第一個十年被稱之為“傳感的十載” [5]。在這10年中， 該領域的發展非常迅猛， 平均每年約有2000篇相關論文在國際雜志發表， 2011年度在國際雜志刊載發表的相關論文已超過3000篇，其中包括Nature Communications， Journal of the American Chemical Society， Analytical Chemistry， Angewndte Chemie International Edition， Chemistry-A Europe Journal等知名期刊。國內相關領域的研究緊跟國際發展的步伐， 取得了較好的研究成果， 2011年度國內期刊刊載相關論文60余篇， 其中在《分析化學》和《中國科學：化學》（中英、文版）上近40篇， 在很大程度上推動了國內生命分析學科的發展。
2 基于功能納米材料的生物傳感器的研究現狀
不同納米結構材料的生物功能化是生物傳感器研究的主要亮點和重點[6]。國內在該領域的研究發展也十分迅速， 在2011年度中國期刊刊載發表基于功能納米材料的生物傳感器的論文中， 納米材料結構涉及二維納米膜[7～18]、一維納米管[19～31]和零維納米粒子[32～46]， 其中研究工作以零維納米粒子和二維納米膜居多；分析對象廣泛， 包括DNA、大腸桿菌內毒素、癌胚抗原、氨基酸、葡萄糖、酶、唾液分泌性免疫球蛋白 A、IgG、細胞＼， 基因、谷胱甘肽、過氧化氫等；傳感器類型有電化學傳感器、表面等離子共振（SPR）傳感器、石英晶體微天平（QCM）傳感器和光學傳感器， 其中多數為電化學傳感器， 在其它類型傳感器方面的探索研究還有待進一步加強。
2.1 二維納米膜
二維納米材料中最具代表性的是納米超薄膜。國內研究利用不同的制備技術（如自組裝、電化學聚合及滴涂法），制得不同的納米超薄膜，建立各種生物傳感器。如Zhang等[7]通過靜電組裝的方式將雙鏈 DNA 膜組裝到納米 SnO2半導體電極上， 然后使用一種DNA雙鏈嵌入劑， 即Ru（bpy）2（dppz）2+作為光電信號分子， 根據電極的光電信號的變化， 研究光電傳感器中納米材料對DNA的損傷， 為納米材料的毒理學研究奠定了理論基礎。劉艷等[9]利用陽離子型聚合物聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）和功能化的帶負電荷的多壁碳納米管（MWCNTs）及石墨烯（GR）之間的靜電吸附， 通過層層自組裝的方法在GCE的表面制備了均一、穩定的（PDDA/GR/PDDA/MWNTs）5 多層膜。由于GR和MWCNTs均具有良好的導電性能， 可以提高H2O2的氧化反應中電子傳遞的能力。該電極對H2O2的氧化顯示出較好的電催化活性， 對H2O2響應靈敏度高， 檢測范圍寬。在此基礎上可進一步對膜進行修飾， 如對生物分子的固定， 有望研制出靈敏度更高， 抗干擾性更好的生物傳感器。
電化學聚合法在二維膜的制備中因其簡單、快速的特性得到廣泛應用。張志軍等[10]以電化學聚合苯胺（ANI）/鄰氨基苯甲酸（OAA）， 制得在中性溶液中具有導電性的聚（苯胺-鄰氨基苯甲酸）（PAOAA）共聚物膜， 隨后負載Cu2+通過配位作用固定過氧化氫酶， 實現了蛋白的有效固定， 并保留了蛋白質的活性， 為傳感器表面生物分子的有效固定提供了新途徑。張玉雪等[11]利用循環伏安法將新蒸單體吡咯和羧基化WMCNTs聚合到電極表面， 通過生物素-親和素體系固定探針， 制備了一種電化學DNA 生物傳感器， 成功實現了對沙門氏菌毒力基因invA 的特異性基因片段的快速檢測， 在食品與環境安全、臨床基因診斷、藥物篩選分析等領域有很廣泛的應用前景。Zhang等[12]在玻碳電極（GCE）表面電聚合了一層鄰氨基苯甲酸， 通過共價方法將抗-CEA（Ab1）捕獲在聚合物膜表面。固定有Ab1的電極和結合有堿基磷酸酶標記的抗-CEA（Ab1）的金納米粒子（AuNPs）復合物， 實現了對CEA的雙催化信號放大的夾層檢測法， 分析靈敏度提高了近百倍， 實現了CEA的高靈敏度電化學檢測。
滴涂法也是二維膜材料制備過程中常見的方法之一。汪紅梅等[15]依據慢性粒細胞白血病BCR/ABL融合基因的堿基序列， 設計了一種新型發夾結構鎖核酸（LNA） 探針， 將該探針滴涂在金電極表面形成一超薄LNA探針膜層， 對慢性粒細胞白血病基因片段表現出良好的電化學響應信號， 有望在臨床慢性粒細胞白血病基因的早起診斷中得到應用。
在2011年度國內基于二維功能納米膜作為分子識別元件在生物傳感器中的應用的研究工作中， 二維納米膜的制備方法多以電聚合和滴涂法為主， 只有很少一部分工作使用自組裝的方法制備二維納米膜。然而， 自組裝是目前制造納米材料最方便、最普遍的途徑之一， 特別對于制造結構規則的功能納米材料， 自組裝已經顯示出獨一無二的優越性。因此， 今后應加強研究自組裝功能納米材料在生物傳感器領域中的應用研究。
2.2 一維納米線、納米棒和納米管
1、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃
由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以發表和推進本國納米科技的發展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。
（1）發達國家和地區雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃（NNI），其宗旨是整合聯邦各機構的力量，加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》，這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃，從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全面展開。
日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎性到實用性的研發，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。
歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域，有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略，目前，已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施：增加研發投入，形成勢頭；加強研發基礎設施；從質和量方面擴大人才資源；重視工業創新，將知識轉化為產品和服務；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。
（2）新興工業化經濟體瞄準先機
意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體，為了保持競爭優勢，也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域，以提升前沿技術和基礎技術的水平；到2010年10年計劃結束時，韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平，進入世界前5位的行列。
中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎，以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標，意在引領臺灣知識經濟的發展，建立產業競爭優勢。
（3）發展中大國奮力趕超
綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭，也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》，并先后建立了國家納米科技發表協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發任務，以便在國家層面上進行發表與協調，集中力量、發揮優勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術，南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略，可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。
2、納米科技研發投入一路攀升
納米科技已在國際間形成研發熱潮，現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家，都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明，全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。
美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內，聯邦政府的納米技術研發經費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據《21世紀納米技術研究開發法》，在2005～2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發的經費。
日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。
在歐洲，根據第六個框架計劃，歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。
中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術相關領域中投資6億美元，每年穩中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達3.7億美元左右。
就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計劃，美國2006年的納米技術研發公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。
另外，據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元，占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術的創新時代必將到來。
3、世界各國納米科技發展各有千秋
各納米科技強國比較而言，美國雖具有一定的優勢，但現在尚無確定的贏家和輸家。
（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下
根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。
2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優勢領先于其他國家，3年累計論文數超過10000篇，幾乎占全部論文產出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點，到2002年已經超過德國，位居世界第三位，與日本接近。
在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發表的論文數也較多，各國3年累計論文總數都超過了1000篇，且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。
另外，如果歐盟各國作為一個整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。（2）在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭
據統計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數據來源美國專利商標局，所以美國的專利數量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數也較多，所占比例都超過了1%。
專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大，在論文數最多的20個國家和地區中，專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力，但比較側重于基礎研究，而實用化能力較弱。
（3）就整體而言納米科技大國各有所長
美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用，目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》，目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合，實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業化。
雖然醫學納米技術正成為納米科技的新熱點，納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究，期望突破傳統的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒，并按照一定規則排列這些顆粒，使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。
日本納米技術的研究開發實力強大，某些方面處于世界領先水平，但尚未脫離基礎和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上，日本最重視的是應用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發出多種不同結構的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。
在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法，同時積極開發新的制造技術，特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內即可進入批量生產階段。
日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品。科學家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。
日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數不多。
歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。
中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學合成材料也是一個重要方面，而在納米電子學、納米器件和納米生物醫學研究方面與發達國家有明顯差距。
4、納米技術產業化步伐加快
目前，納米技術產業化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業前景。據統計：2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化，都在加緊采取措施，促進產業化進程。
美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術基礎研究不足，導致美國在該領域的開發應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心，希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”，以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術基礎研究；二是與大企業合作，使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。
美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破，并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯系，加速納米技術應用。
日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合，不久前又建立了“關西納米技術推進會議”，以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所，試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。
歐盟于2003年建立納米技術工業平臺，推動納米技術在歐盟成員國的應用。歐盟委員會指出：建立納米技術工業平臺的目的是使工程師、材料學家、醫療研究人員、生物學家、物理學家和化學家能夠協同作戰，把納米技術應用到信息技術、化妝品、化學產品和運輸領域，生產出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產品，同時減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術工業平臺和增加納米技術研究投資使其在納米技術方面盡快趕上美國。
［關鍵詞］科研實踐；物理化學；教學
物理化學是一門借助物理的基本原理，揭示化學基本規律的學科，也是一門理論性、系統性、邏輯性很強的學科，具有理論公式多，推導復雜的學科特點。初學者往往感到抽象難懂，對數學知識要求高，容易產生畏難情緒，也往往認為理論知識學了沒有用途，導致失去學習的興趣。為了解決物理化學中抽象難懂的問題，通常采用的方法是在教師授課時列舉一些與生活實踐相關的現象，借助物理化學知識加以解決，但是這只是一些簡單的應用，并且借助于互聯網絡都能得到容易理解的結果，但是對于有一定知識水平的大學生似乎顯得過于簡單，并不能激發他們對物理化學學習興趣，解決他們對物理化學理論學習的困惑，展示理論知識與科學實踐和生產實踐的緊密聯系，從而體現物理化學作為基礎學科的價值。另外，物理化學中化學規律和數學公式都是從科學實踐總結出來的，能指導科學實踐活動。因而，在物理化學實際教學中，除了要結合生活實踐之外，教師應該適當闡述理論公式的實際科研來源以及這些理論知識在科學前沿研究和生產實踐的應用價值，才能引導學生逐漸認識到物理化學知識理論學習的重要性，同時也可以通過科研實例刺激學生的好奇心和求知欲，從而激發學生對物理化學學習的興趣。因此，教師科研能促進物理化學理論教學，也能促進學生對當前科研前沿的了解，激發學生的求知欲，培養學生的科學素養，為今后的發展奠定基礎。
1科研實踐對物理化學教學的促進作用
1．1物理化學理論在科研實踐中的應用
盡管物理化學科研實踐的實驗方法和手段比較復雜，但是常常使用了大學物理化學書本上的基本原理和基礎知識，因而，我們可以選擇一些合適的科研實踐活動將其應用到物理化學教學中，以提高學生對物理化學基礎理論重要性的認識，幫助他們更好地理解這些基礎知識，激發他們對物理化學學習的興趣。這里我們以原電池的基本原理在科研中的應用來闡述物理化學基礎理論知識學習的重要性。已有文獻報道具有缺陷的碳納米管浸入到一定濃度的氯鉑酸或者氯金酸溶液中，通過原子力顯微鏡能夠觀察到在碳納米管的邊壁缺陷上快速形成金屬鉑納米粒子或者金納米粒子［1］。這金屬離子自發還原沉積碳納米管上的現象歸因于金屬離子與碳納米管之間的原電池效應，電極反應分別是PtCl42－＋2e－＝Pt＋4Cl－，AuCl4－＋3e－＝Au＋4Cl－。根據電極電勢的數學公式計算出PtCl42－和AuCl4－的還原電勢以及碳納米管的氧化電勢，并比較它們的大小，從而能判斷出金屬鉑或者金粒子是否能沉積在碳納米管的邊壁上。更進一步地研究表明利用原電池效應可以在碳納米管的表面邊壁上沉積四氧化三鐵、氧化亞銅、二氧化釩等中間價態的金屬氧化物，計算這些金屬離子與碳納米管之間的電極電勢ΔE＝φ（Fe3＋／Fe2＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）、ΔE＝φ（［Cu（NH3）4］2＋／［Cu（NH3）2］＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）和ΔE＝φ（V5＋／V4＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs），通過控制溶液的pH值和碳納米管的結構等反應條件實現中間價態的金屬氧化物沉積在碳納米管的表面，關鍵是通過原電池效應合成的碳納米管－金屬氧化物復合材料在催化加氫反應、苯酚羥基化反應等催化反應中展示了比其他方法合成的該種復合材料更加優異的性能，體現了合理的使用電化學方法合成材料具有重要的應用價值［2－4］。盡管這些科研工作涉及的內容比較廣泛，考慮的因素復雜，但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化學中原電池電極電勢的相關基礎知識。實際上，物理化學中熱力學、溶液中的化學勢、物質的相圖、吸附脫附、動力學研究等基本知識在當前的科研都有廣泛的應用，利用這些基本知識來驗證過程的可行性或者借助它們推斷出物理化學及其相關學科中更深層次的機理或者原理［5－7］。因此，物理化學的基礎知識在當前的科學研究工作中仍然具有重要的價值，是學生為今后工作和學習所必須要掌握的。
1．2科研實踐對學生物理化學學習的促進作用
物理化學中的基礎知識都是比較抽象，數學公式比較多，這增大了學生學習的困難，但是這些基礎知識都是來自科學實踐，相應地能用來指導科學實踐活動，因而，學習物理化學基礎知識的時候借助于科研實踐來展示這些知識，能幫助學生更好了解和掌握這些知識。首先，科研實踐的學術論文為了更好地解釋相關原理往往都使用大量的圖表或者視頻，直觀地展示和支撐他們的實驗結果，幫助讀者理解論文的結論。教師可以根據物理化學相關章節的內容提煉這些學術論文，在教學中利用論文中直觀的圖片或者視頻給學生展示對應的知識點，使得抽象的知識圖像化、具體化，同時將枯燥無味的理論知識形象生動地呈現到學生的面前，加深學生對該知識點的印象，促進學生對該知識點的理解和掌握。其次，物理化學的教學過程中可以借助科研實踐論文生動地展示給學生，不僅能幫助學生理解這些知識點，更能讓學生意識到物理化學課程中基礎知識與生產實際有緊密的聯系，而不是為了學習抽象的知識而學習這些知識。它們能夠直接應用到實際科研和生產實踐中，并指導科學實踐和生產實踐活動，使得學生不再認為理論知識難學而沒有用途，更不會消極地學習和理解這些物理化學基礎理論知識。學生會更加積極主動理解和掌握所學知識點，甚至通過網絡數據庫等相關工具，更進一步地詳細了解與物理化學書本上相關知識內容，從而間接地提高他們的自學能力，培養他們積極主動學習的能力。最后，借助物理化學教學引入科研生產實踐的概念，讓學生接觸基礎知識應用到令人好奇的未知世界，從而提高學生學習物理化學基礎知識的興趣。既使學生學習到必須掌握的物理化學基礎知識，同時又接觸到物理化學方向科研和生產實踐的前沿，掌握當前物理化學科研和生產實踐的動態。讓學生從一開始學習基礎知識灌輸科研實踐的相關知識，引導學生關注本學科發展前沿和科研動態，使學生浸潤在科研的氛圍下，產生濃烈的科研傾向［8］。從而使學生尋找自身喜歡的學習方向和學習興趣，建立嚴謹的科研和學習態度，刺激學生對未知世界的求知欲望，并潛移默化地培養他們的科學素養，為今后的工作學習提供基礎。因此，物理化學教學中引進科研實踐，不僅將枯燥無味的理論知識形象生動化，而且能讓學生認識到物理化學理論知識學習的重要性，培養他們的基本科學素養，激發他們對未知世界的求知欲望。
1．3教師科研實踐對物理化學教學的重要影響
對于普通本科院校來講，無論什么樣的教學改革都是圍繞教學方式和手段在課堂教學過程中的運用，無法代替教師的角色，無法改變教師授課主體的本質，因而，教師在教學過程中起著重要的作用。只有通過教師的教導和示范作用才能使課堂教學變得更加生動鮮活，也對學生的學習和行為有直接地引導作用。因而，教師自身的專業水平決定了他的教學水平和教學能力，而科研實踐活動對教師有很大的鍛煉和啟發作用，增加了教師的業務知識水平，對課堂教學有非常大的促進作用，因而，要提高教師的專業水平應該鼓勵教師積極參與科研實踐工作［9］。首先，本學科專業教師開展科研實踐工作之前必須不斷查閱大量新的文獻資料，了解當前科技發展的動態，及時跟蹤本學科領域的最新進展，更新和豐富本學科的理論和知識。這個過程有利于提高教師發現問題、分析問題和解決問題的能力，并不斷更新和完善自己的知識體系，能更好地將當前本學科科技發展動態傳授給學生，同時隨著知識水平的提高教師將以新的高度去思考學科發展趨勢，自然而然地應用到教育教學和人才培養的模式，進而思考未來人才的發展趨勢和人才培養的最佳方法。其次，教師從事科研工作對該學科未知領域的探索研究是一個長期而艱苦的過程，能提高教師的邏輯思維能力和表達能力，能培養教師一絲不茍和勇于創新的嚴謹治學態度、頑強拼搏的精神以及良好的科研素質，激發教師的創新思想，迎合當前國家鼓勵創新創業的潮流。教師在科研中的鍛煉往往對學生起到表率作用，促進培養學生的創新能力、頑強拼搏精神以及嚴謹的科學作風，對學生成才起到推動作用。此外，教師的科研成果能讓學生直接感受到科研并非遙不可及，對學生有很大的引導和促進作用，同時可以激發學生對科研的興趣和求知欲望，主動參與到教師的科研實踐，激起他們對物理化學基礎理論學習的熱情［9］。因此，教師要實現物理化學教學的改革創新，適應當前形式下物理化學教學的發展，僅憑教學經驗是遠遠不夠的，必須從事科學研究去實踐、去探索、去創新，進一步提高本學科的知識結構，從而加快教育觀念的更替，逐步形成具有自身特色的教學方式，將新理論、新方法滲透到物理化學教學實踐中，才能改變多年從教的疲憊與困惑，同時也激發了自身潛在的創造力。
2結論
納米材料研究的新進展及在21世紀的戰略地位 納米材料研究的新進展及在21世紀的戰略地位 化學與化工論文 更新：2006-4-11 閱讀： 納米材料研究的新進展及在21世紀的戰略地位 在充滿生機的21世紀，信息、生物技術、能源、環境、先進制造技術和國防的高速發展必然對材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸等對材料的尺寸要求越來越小；航空航天、新型軍事裝備及先進制造技術等對材料性能要求越來越高。新材料的創新，以及在此基礎上誘發的新技術。新產品的創新是未來10年對社會發展、經濟振興、國力增強最有影響力的戰略研究領域，納米材料將是起重要作用的關鍵材料之一。納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達到每平方某時400G的磁性納米棒陣列的量子磁盤、成本低廉、發光頻段可調的高效納米陣列激光器、價格低廉高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件、用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世，充分顯示了它在國民經濟新型支柱產業和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的“這種人們肉眼看不見的極微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命”。納米材料和納米結構的應用將對如何調整國民經濟支柱產業的布局、設計新產品、形成新的產業及改造傳統產業注入高科技含量提供新的機遇。
研究納米材料和納米結構的重要科學意義在于它開辟了人們認識自然的新層次，是知識創新的源泉。由于納米結構單元的尺度（1～100urn）與物質中的許多特征長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，從而導致納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同于微觀的原子、分子，也不同于宏觀物體，從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介于宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發現新現象，認識新規律，提出新概念，建立新理論，為構筑納米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題；納米結構設計，異質、異相和不同性質的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今納米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。
1研究形狀和趨勢
納米材料制備和應用研究中所產生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動納米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰，抓緊納米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。
納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米Cu的決體材料，硬度比粗晶Cu提高5倍；晶粒為7urn的Pd，屈服應力比粗晶Pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望，納米金屬間化合物 FqsAJZCr室成果的轉化，到目前為止，已形成了具有自主知識產權的幾家納米粉體產業，睦次鸚米氧化硅。氧化鈦、氮化硅核區個文的易實他借個緲陽放寬在納米添加功能陶瓷和結構陶瓷改性方面也取得了很好的效果。 加至5億美元。這說明納米材料和納米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。
2國際動態和發展戰略 斯頓大學于1998年制備成功量子磁盤，這種磁盤是由磁性納米棒組成的納米陣列體系，10－”bit／s尺寸的密度已達109bit／s，美國商家已組織有關人員迅速轉化，預計2005年市場為400億美元。1988年法國人首先發現了巨磁電阻效應，到1997年巨磁電阻為原理的納米結構器件已在美國問世，在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。
最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷制品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上占有重要的份額。納米材料在醫藥方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將占有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨占“老大”的地位。 為了使中國科學院在世紀之交乃至下一世紀在納米材料和技術研究在國際上占有一席之地，在國際市場上占有一份額，從前瞻性、戰略性、基礎性來考慮應該成立中國科學院納米材料和技術研究中心，建議北方成立一個以物質科學中心為基礎的研究中心（包括金屬研究所），在南方建立一個以合肥地區中國科學院固體物理所和中國科技大學為基礎的研究中心，主要任務是以基礎研究為主，做好基礎研究與應用研究的銜接和成果的轉化。 3國內研究進展
我國納米材料研究始于80年代末，“八五”期間，“納米材料科學”列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目，組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家“863”新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。1996年以后，納米材料的應用研究出現了可喜的苗頭，地方政府和部分企業家的介人，使我國納米材料的研究進入了以基礎研究帶動應用研究的新局面。
目前，我國有60多個研究小組，有600多人從事納米材料的基礎和應用研究，其中，承擔國家重大基礎研究項目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學院上海硅酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學，還有吉林大學烹北大學、西安交通大學、天津大學。青島化工學院、華東師范大學＼華東理工大學、浙江大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學 近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術，用這種技術合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長度約100pm，納米管陣列面積達到 3mmX3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100pm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示的場發射陰極等方面有著重要應用前景。這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜志上。二是超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2～3mm的超長定向碳納米管列陣。這種超長碳納米管比現有碳納米管的長度提高1～2個數量級。該項成果已發表于1998年8月出版的英國《自然》雜志上。英國《金融時報》以“碳納米管進入長的階段”為題介紹了有關長納米管的工作。三是氮化嫁納米棒制備：首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為3～40urn、長度達微米量級的發藍光氮化像一維納米棒，并提出了碳納米管限制反應的概念。該項成果被評為1998年度中國十大科技新聞之一。四是硅襯底上碳納米管陣列研制成功，推進碳納米管在場發射平面和納米器件方面的應用。五是唯一維納米絲和納米電纜：應用溶膠一凝膠與碳熱還原相結合的新方法，首次合成了碳化或（TaC）納米絲外包覆 絕緣體SIOZ和 TaC納米絲外包覆石墨的納米電纜，以及以S江納米絲為芯的納米電纜，當前在國際上 僅少數研究組能合成這種材料。該成果研究論文在瑞典召開的1998年第四屆國際納米會議宣讀后，許多外國科學家給予高度評價。六是用苯熱法制備納米氮化像微晶；發現了非水溶劑熱合成技術，首次在300℃左右制成粒度達30urn的氮化鋅微晶。還用苯合成制備氮化鉻（CrN）、磷化鉆（COZP）和硫化銻（Sb。S。）納米微晶，在1997年的《科學》雜志上。七是用催化熱解法制成納米金剛石；在高壓釜中用中溫（70℃）催化熱解法使四氯化碳和鈉反應制備出金剛石納米粉，在1998年的《科學》雜志上。美國《化學與工程新聞》雜志還發表題為“稻草變黃金?從四氯化碳（CC14）制成金剛石”～文，予以高度評價。
我國納米材料和納米結構的研究已有10年的工作基礎和工作積累，在“八五”研究工作的基礎上初步形成了幾個納米材料研究基地，中科院上海硅酸鹽研究所、南京大學、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國科技大學、清華大學和中科院化學所等已形成我國納米材料和納米結構基礎研究的重要單位。無論從研究對象的前瞻性、基礎性，還是成果的學術水平和適用性來分析，都為我國納米材料研究在國際上爭得一席之地，促進我國納米材料研究的發展，培養高水平的納米材料研究人才作出了貢獻。在納米材料基礎研究和應用研究的銜接，加快成果轉化也發揮了重要的作用。目前和今后一個時期內這些單位仍然是我國納米材料和納米結構研究的中堅力量。
在過去10年，我國已建立了多種物理和化學方法制備納米材料，研制了氣體蒸發、磁控濺射、激光誘導CVD、等離子加熱氣相合成等10多臺制備納米材料的裝置，發展了化學共沉淀、溶膠一凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種納米材料的方法，研制了性能優良的多種納米復合材料。近年來，根據國際納米材料研究的發展趨勢，建立和發展了制備納米結構（如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、MCM－41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長、介孔內延生長等也積累了豐富的經驗，已成功地制備出多種準一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進一步研究納米結構和準一納米材料的物性，推進它們在納米結構器件的應用奠定了良好的基礎。納米材料和納米結構的評價手段基本齊全，達到了國際9
關鍵詞：研討型教學；課程論文；實例分析
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）31-0108-03
背景：目前抗腫瘤治療有腫瘤切除、化學療法、放射療法和基因療法。外科切除腫瘤組織是一種非常常見的腫瘤治療手段。化學療法是另一種有效的腫瘤治療手段，但是化學療法選擇的藥物如紫杉醇、阿霉素等具有很強的細胞毒性，常常在高劑量高細胞毒性和低劑量低效率之間進退兩難[1]，因此靶向性給藥系統成為給藥系統的研究熱點。研究表明腫瘤耐藥性的產生主要是由于腫瘤細胞染色體的改變致使基因故障。嘗試修復失活基因的抗腫瘤的基因遞送已見報道，且能達成腫瘤細胞對抗腫瘤細胞的致敏性[2]，這就是目前的基因治療方法。綜述將就同時給予抗腫瘤藥物和基因的抗腫瘤給藥系統的載體構建，藥物和基因的遞送及遞送效果。
一、納米載體的構建
一個優良的納米給藥載體應具有：（1）修正藥物的不良藥學性能比如低水溶、對生物屏障的低滲透性或在體液中不穩定；（2）提供達到最大藥效的合適的藥物釋放速率；（3）避免在非靶向位點的暴露與相互作用；（4）靶向位點甚至是細胞內靶點的最大化給藥。通過組裝合成的兩親共聚物（ABC）用于實驗藥品和制藥學上的納米遞送系統經歷了快速的發展，合適的納米共聚物載體的結構靈活性與膠體相比有著不可否認的優勢[3]。納米給藥系統包括脂質體（liposomes）、膠團（micelles）、納米球（nanospheres）、類脂質體（niosomes）、納米膠囊（nanocapsules）、固體脂肪納米粒（solid lipid nanoparticles）、微乳劑（microemulsions）和碳納米管（carbon nanotubes）[4]。核殼模型是同時給予抗腫瘤藥物和基因給藥載體的主要模型，兩親的陽離子外殼包裹疏水或親水的核心，共同組成給藥載體。Lu X等用β環糊精聚乙醇胺共軛阿霉素形成陽離子外殼，含野生型p53基因的質粒形成核心包裹在內，組成同時給藥載體[5]，是典型的設計給藥載體的模式。這種多功能載體在給予阿霉素和pDNA的療法應用方面有很大前景。Wiradharma N等利用含有3個氨基酸區的兩性寡肽（FA32）作為給藥載體，同時給予阿霉素和p53的工作，同樣也采用核殼模型，得到的FA32載體可作為疏水性的抗腫瘤藥物和基因的同時給藥載體[6]。Xu Z等構建了一種新型的修飾過的葉酸納米組裝載體FNA，包括pDNA和硫酸魚精蛋白、多烯紫杉醇的濃縮核心，基于DOPE的聚乙二醇硫化物和聚乙二醇硬脂酰葉酸組成脂質包膜[7]，更是典型的核殼模型。
二、載體的靶向
載體的靶向包括被動靶向和主動靶向。腫瘤組織因具有附近的靜脈高滲透率導致大分子在腫瘤組織累計的EPR效應，與非共軛的藥物相比，與聚合物共軛的抗腫瘤藥物在腫瘤塊附近達到10~100倍[8]，這是抗腫瘤載體的被動靶向的主要方式。Fan H.等設計的同時給予阿霉素和pTRAIL基因的載體就是靠載體的納米量級在腫瘤組織富集的。
主動靶向較之被動靶向更為有意義，能更加提高載體的靶向性，提高給藥效率。腫瘤細胞是快速增殖細胞，會過表達增強營養攝入的受體，包括維生素、糖類、生長因子等[9，10]。當納米載體表面修飾上這些受體的配體。Kaneshiro T.等利用3代多聚L-賴氨酸聚合物構建了一個靶向RGD（精氨酸甘氨酸-天冬氨酸）的阿霉素和siRNA的共給藥平臺，可有效靶向過表達整合蛋白的惡性膠質瘤細胞[11]。Patil Y等利用生物素作為靶向受體共軛在載體表面，提高載體對過表達生物素受體的腫瘤細胞的靶向性[12]。
三、藥物和基因的遞送
在載體的構建中，為了避免基因與抗腫瘤藥物的相互影響，在載體構建時往往將基因和藥物的裝載分離開來，基因和配合物形成核心，而抗腫瘤藥物常常選擇和包膜共軛的形式來完成載體的構建。大多數的同時給藥載體都選擇了這種方式來隔離基因與抗腫瘤藥物。Fan H.等構建的同時給予阿霉素和pTRAIL基因的載體就選擇了由pTRAIL基因形成載體核心，而阿霉素與包膜上兩性分子共軛[13]。Lu X.等設計的載體也是將阿霉素和包膜組分共軛，然后p53質粒單獨作為核心[5]。所有的基因（pDNA、siRNA）都是核心的組成部分，但是藥物的身份就不是那么固定了。有研究者在構建載體時同時將基因和藥物作為核心，而不采用藥物與包膜共軛的方式。比如Xu Z.等構建的FNA載體，先將pDNA和硫酸魚精蛋白形成共聚物，然后再與多烯紫杉醇共同形成濃縮核心，最后核心與包膜組成完整的共給藥載體[7]。目前這類載體并不多，但是這類載體的前景卻是非常好的，因為一個載體就可以靈活地遞送不同的藥物，而不用考慮藥物的親疏水性。
四、遞送效果和療效
總的來說，已見報道的同時給予抗腫瘤藥物和基因的抗腫瘤藥療法都取得了肯定的療效，同時給藥系統納米載體具有良好的血漿穩定性，更好的藥物釋放速率和基因轉染效率。Zhang B.等利用合成的同時給藥載體在體外實驗的結果顯示，載體持續的釋放可以保持轉染活性至給藥后的第四天，在前五天都可以使得基因穩定表達[14]，載體在模擬腫瘤環境中的穩定性非常高。Wang Y等通過實驗驗證同時給藥的優勢，發現因兩種物質能同時進入同一個細胞而較非同時給藥有非常強的優越性，抗腫瘤藥物和基因共同作用表現出協同效應[15]。Cheng D.等發現，利用葉酸靶向的載體顯著增加了腫瘤組織的給藥量和siRNA的轉染效率（79.7%vs37.5%），同時還發現即使低劑量的阿霉素（0.5ug/mL）也能造成腫瘤細胞的明顯凋亡，而直接給予阿霉素則要到15ug/mL才能達成相應的療效。證明了給藥載體的高效性以及抗腫瘤藥物和基因的協同作用，能有效地抑制腫瘤，延長試驗小鼠的壽命[16]。Chen A.等同時給予阿霉素和Bcl-2 siRNA后發現，阿霉素的抗腫瘤效應相比于直接給予提高了132倍。值得關注的是給藥載體進入腫瘤細胞后定位于細胞核周圍，避免了耐藥性，能更進一步地增強藥物的效果[17]。Ma M.等通過非共價鍵構建生物素化的轉鐵蛋白-抗生物素蛋白-生物素-PEG-聚谷氨酸-聚甲基丙烯酸酯，能有效提高血漿中生物相容性和轉染效率相交于未修飾的復合物，這種三元復合物能提供一種容易的靶向同時給予抗腫瘤藥物和基因[18]。
Abstract: In order to improve graduation papers quality, we should meticulously design to ensure the sound selection of topics, with stress on "applicability"; should elaborately plan to ensure well-done experiments, with emphasis on practicality; should carefully revise to ensure good writing, with stress on "standardization"; should strictly examine and assess to ensure sound oral defense, with emphasis on "scientificity".
關鍵詞: 本科生;畢業論文;質量管理
Key words: undergraduate students;graduation paper;quality control
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)31-0259-02
0引言
隨著我國高等教育大眾化進程的深入推進,大多數高校尤其是地方普通高校辦學規模急劇膨脹。學生人數激增,教師教學任務加重,科研工作量化,浮躁作風抬頭,本科生畢業論文質量下滑、泡沫和危機現象顯現。“本科生畢業論文存棄之爭”此起彼落。[1-2]放眼我國高教界,圍繞本科生畢業論文質量這一主題,各校“八仙過海,各顯神通”。老大學依托師資、設備、生源等優勢“順勢而為”,新高校憑借貼近應用、跟緊潮流和敢想敢干等特色“乘勢而上”。[3-7]
在眾多醫治本科生畢業論文質量危機的藥方中,“真題真做”乃一劑良方。如何做好“兩真”呢?我認為應把好“四關”──選題、實驗、撰寫和評審,突出“四性”──應用性、實踐性、規范性和科學性。茲以湖州師范學院化學系化學、化工類專業學生畢業論文為例,簡介“真題真做”,拋磚引玉。
1精心設計,把好選題關,突出“應用性”
畢業論文(設計)選題是畢業論文(設計)工作中首當其沖的重要環節。我們為,地方普通高校特別是坐落于地級市的應用型高校,選題質量應著重體現應用性、科學性、實踐性、創新性和針對性等方面。具體而言需要遵循“四項原則”,做到“四個結合”。
1.1 本科生畢業論文選題的“四項原則”
1.1.1 應用性原則這是由地方普通高校尤其是地級市普通高校的辦學定位決定的,因為這類高校一般以培養應用型人才為己任。學校應積極鼓勵師生走出校門,從生產和生活實際中選課題。假如將選題定位于學術性太強、太深或太偏,既與學校定位不相應,也與教師、學生和設備條件不相應,就很可能出現“假、大、空”現象,助長學生脫離實際的“書呆子”氣息。
1.1.2 可行性原則各校辦學歷史、設備條件、師資水平、學生生源和地域文化、產業結構均有較大差異,畢業論文選題應因地制宜,量力而行。所有畢業論文選題必須以學校、實踐教學基地和相關合作單位現有師資、學生、設備、經費等實際條件作依托,難易適中,反對脫離實際的大題、偏題、空題。
1.1.3 創新性原則本科生畢業論文雖然不易做到原始創新,但可盡量體現消化吸收再創新或知識集成創新。如配方調整、方法改進、工藝革新等。堅決反對抄襲、拼湊、杜撰等投機行為。
1.1.4 個性化原則畢業論文既有學科、專業的特點,又有導師、學生的差異,還有地域、行業的不同。學校和學院管理部門只制定宏觀建議,具體選題交給專業導師和學生在雙向選擇的基礎上協商敲定。
1.2 本科生畢業論文選題的“四個結合”
1.2.1 與學生培養目標相結合畢業論文(設計)選題應符合專業培養目標和教學要求,力求有利于學生綜合運用多學科理論知識與技能,有利于培養學生的獨立工作能力。選題既要有一定的理論和實踐深廣度,又要符合學生實際,保證學生在規定時間內經過努力按時完成或取得階段性成果。
1.2.2 與導師科研項目相結合從導師的在研項目中選取論文題目是一項師生雙贏的工作。特別是對于尚未設立碩士學位點的普通高校來說,盡早地從低年級學生中選拔一些優秀生提前進入科研訓練,既使導師獲得了科研助手,又使學生得到了畢業論文選題。選題應經導師申報、教研室討論、系院初審、督導組復審、導師修改、題目公布、學生選擇等步驟確定。例如,近3年中我從自己主持的省、市科研項目中抽取《納米TiO2復合丙烯酯乳液的制備》、《納米SiO2復合丙烯酸酯乳液的制備》、《金屬表面TEOS復合涂層的制備與防腐性能》、《金屬表面GPTMS復合涂層的制備與防腐性能》、《納米氧化鋯涂料的制備及性能》、《PC表面仿生耐刮涂層的制備及性能》等作為學生畢業論文選題,都取得較好效果。
1.2.3 與生產生活實際相結合畢業論文選題應以滿足地方經濟發展需要為主線,堅持地方特色,發揮地域優勢,挖掘生產和生活中的實際課題。讓學生在社會大課堂中通過畢業論文訓練學到實際本領,避免紙上談兵。再如,近3年中我帶領學生深入企業選取《密封型電動助力車鉛晶蓄電池的性能研究》、《太陽能儲能鉛晶蓄電池的開發研究》、《高效長壽環保型鐵路客車照明用鉛晶蓄電池研制》、《速干強粘環保型紙包裝粘合劑的研制》、《湖州工業企業中典型危險廢物的理化特性研究》、《Ni/Fe3O4復合電磁波屏蔽涂料的研制》等題目指導學生做畢業論文,既完成了畢業論文指導任務,又幫助相關企業開發了新產品或解決了技術難題,還為學生專業實習和就業提供了機會。
1.2.4 與學生興趣愛好相結合新時期的大學生張揚個性,敢想敢干。張三喜歡“高分子”,李四偏愛“硅酸鹽”。因此,畢業論文選題必須以充分尊重學生的興趣愛好為前提。一是由學生自己主持或參與的開放實驗、科學研究項目中衍生而來,二是讓學生自行選擇導師和課題,三是從生活和實踐單位生產實際中自行選題。千萬不要以行政命令的方式將管理部門確定的課題硬壓給學生去做。
遵循上述“四項原則”和“四個結合”,湖師院化學系學生畢業論文選題基本上做到了“真題真做” (表1),為提高本科生畢業論文質量打下了堅實的基礎。
如2010 屆化學、化工類專業畢業論文 (設計) 起初公布了近185個選題,最后經師生雙向選擇等環節確定了153 個選題。按難度分為較難25個、適中113個、較易15個。實驗型和理論型題目為30∶1,突出了理工科專業重視實踐的特點。
2周密安排,把好實驗關,突出“實踐性”
實驗是培養學生實踐能力和創新精神的重要手段。在實驗階段,要求學生既弄清為什么要做這個選題,更好學會怎樣做好這項研究?為此,學院應在時間、場地、導師、設備和經費等教學資源方面積極創造條件,提供方便。
2.1 在時間安排上適當錯開,體現靈活性因各專業的培養規格不同,就業行業和崗位相異,故畢業論文時間也應有所不同。在制訂各專業教學計劃或培養方案時,就對不同專業的畢業論文(設計)時間適當地錯開安排。如制藥工程、材料化學專業安排在第七學期,化學專業安排在第八學期。這樣既可緩解學校畢業論文教學資源的緊張程度,又能適應不同行業(企業)的招工要求。
2.2 在場地分配上適當分散,體現立體性隨著辦學規模急劇膨脹,“學生多場地少”的矛盾日趨突出。為了安排學生人人動手,真題真做,在場地安排上應體現校內與校外、專業與學科、教學與科研相結合的立體化格局。挖掘資源,統籌安排。如教師科研用房、市材料行業技術中心研究室、市先進陶瓷重點實驗室、化學實驗教學中心和市環保局檢測中心、各校外實踐教學基地等,都在導師指導下安排學生開展畢業論文實驗。
2.3 在導師配備上全員發動,體現專業性針對“學生多導師少”矛盾日益加劇的現實,如何科學合理地配備導師成為能否“真題真做”的關鍵環節。①全員發動,無論是教師、科研或實驗室管理人員,只要是相近專業并具有碩士及以上學歷或講師、實驗師及以上職稱者,都應適當承擔本科生畢業論文指導任務;②適當聘請校外實踐基地符合條件的專業技術人員兼任畢業論文導師;③對畢業論文指導計相應的教學工作量,納入年終統一考核;④對導師和學生實行“雙向考核制”(分別填寫《本科畢業論文(設計)指導教師審閱表》和《本科畢業論文(設計)學生對導師評價表》)。
2.4 在訓練模式上重在實踐,體現多樣性在畢業論文訓練模式上,我們不搞“大呼隆”和“一刀切”,而是根據不同專業的具體特點,采取靈活多樣的訓練模式,強化“實踐”。
①在培養方案中設置貫穿四年的課程論文、學年論文、專題論文和畢業論文訓練計劃,基本做到從大一至大四 “論文訓練不斷線”;②從大一(下)開始就鼓勵、指導學生申報開放型實驗和大學生科研項目,在導師指導下訓練科研工作;③從大二開始就對學生進行適當分流。選拔、招收部分對科研感興趣的學生以“科研助手”的身份和老師對接,學習科學研究;允許志在盡快就業的學生到企業單位進行專業實習和畢業論文,配備兩位導師(“技能導師”和“理論導師”);④將有些專業的畢業論文提前到第三學年初開始,早選題、早思考、早實驗、早完成;五是在指導方式上充分發揮學生的主動性和創造性,盡量地讓學生自己構思、自己確定研究目標、搭建實驗裝置、設計實驗方案、確定實驗方法和分析手段。指導教師重在引導學生發現問題、分析問題和解決問題的思維方法和創新能力。
要做好畢業論文工作,除了把好“選題關”和“實驗關”外,還必須把好“撰寫關”和“評審關”。也許是受到新時期一些快餐文化、網絡語言等沖擊,時下許多理工科大學生的畢業論文中普遍出現重點不顯、層次不明、句子不通、文字錯誤和標點混亂等現象。此外,假如對論文評審和答辯不重視、不科學,搞形式化、走過場,其質量也將難以保證。因此,我們還強調細心修改,把好撰寫關,突出“規范性”;嚴格評審,把好答辯關,突出“科學性”。限于篇幅暫不展開。
參考文獻:
[1]時偉.大學本科畢業論文的棄與存[J].中國高等教育,2010,(7):45-47.
[2]彭江,陸娜.畢業論文應超越“存廢之爭”[J].教育與職業,2010,(1):40-43.
[3]劉寶欣.關于提高本科畢業論文質量的若干思考[J].科學學與科學技術管理,2007,(12):110-111.
[4]楊慶云,周梅村,納海鶯,李燕.化工類畢業設計(論文) 教學質量監控體系的研究和實踐[J].化工高等教育,2006,(4):57-59.
[5]王琪,武壽春.應用型本科院校畢業設計(論文)質量監控的探索[J].江蘇高教,2009,(6):84-85.
近年來，我國癌癥發病率和死亡率呈明顯上升趨勢。然而傳統治療手段不僅針對性低，而且毒副作用明顯，導致藥品無效耗費率高。
中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所所長蔡林濤及其團隊最新的研究成果―“以癌治癌”的同源靶向仿生納米載藥體系將為癌癥的診斷和治療帶來新的技術和思路，該論文在線發表在《美國化學會納米》上；幾乎與此同時，團隊另一成果“納米人工紅細胞載氧治癌”也喜獲進展，相關成果發表在《科學報告》上。
找不到癌細胞？試試光敏GPS
蔡林濤團隊給藥物裝上GPS系統，一下子就能找到癌細胞，再用納米材料將“GPS”和藥物打包……
目前，治療惡性腫瘤，絕大多數仍采用手術、化療、放療等傳統方法。而具有毒副作用的化療藥物進入人體后，在殺死癌細胞前，大部分已被肝、腎代謝吸收；同時還可能導致人體正常細胞與器官受損，甚至破壞免疫系統，對病人造成不可逆的傷害。最后，“救命”變成了“要命”，損害癌癥化療患者的生活質量。即便是目前較有針對性的分子靶向治療，也存在療效不穩定、藥價高昂的問題。
“與這些治療方案不同，我們換了一種思路。”蔡林濤說。
先找到病灶，再精準用藥。如何找呢？平時我們走在路上，如果不認路，就打開手機的GPS系統，抵達目的地。蔡林濤團隊則給藥物裝上GPS系統，一下子就能找到癌細胞，再用納米材料將“GPS”和藥物打包。近紅外激光激發后，使腫瘤局部溫度升高，載體發生破壞，藥物得以釋放，從而精準作用于癌細胞，將對其他正常細胞和器官的傷害降至最低。
蔡林濤團隊采用無毒的磷脂或蛋白作為納米材料，制成“納米智能載藥”體系。這一智能體系非常“聰明”，可以“看到”病灶，之后實現“定點、定時、定量”給藥，全程達到可視化精確控制和光學觸發，從而大幅度提高癌癥的治療效果。
“不僅如此，納米光敏劑本身也可以通過光動力治療和光熱治療直接產生作用，殺滅癌細胞。也就是說，對于一些特定的腫瘤，不需要搭載化療藥物，僅使用無毒的敏化劑就可以治病。這就大大降低了治療成本。”蔡林濤介紹。
從科幻大片中獲取靈感
蔡林濤聊起科幻大片中很多通過激光恢復斷肢的情節，受此啟發，團隊開始用納米與光學做嘗試……
多年來蔡林濤團隊主要攻關兩大任務。“一是精確地找到并看到腫瘤，我們一直在做分子探針；另一個是治療腫瘤，也就是用納米的方式包裹藥物投遞進去。”蔡林濤說。
可是，科學研究并不是一帆風順的。
難點在于要保證納米材料既可以靶向和識別腫瘤，同時又對人體無毒副作用。
最初，團隊找到的材料有微量的毒性，不得不放棄。
功夫不負有心人，經過無數次篩選和實驗后，他們終于發現了一種肝臟血管的造影劑，該造影劑不僅有光學成像的特性，可以用于“跟蹤”，而且作為敏化劑一旦用激光引發后還可以產生熱效應和釋放大量自由基，直接殺滅癌細胞，從而實現腫瘤的可視化治療。
用激光當“炮捻子”，引發智能載藥系統，聽上去“腦洞”略大。這樣的奇思妙想是如何迸發出來的呢？
面對這個問題，蔡林濤會心一笑。“做科學研究，要有點科幻精神。之前我們走老路發現并不通暢，化療藥物進入體內往往不能有效控制，但是我們需要有個技術在可視監控下短時間內殺死癌癥細胞而且避免復發，我們就換了換思維方式，嘗試納米光敏劑。”蔡林濤聊起科幻大片中很多通過激光恢復斷肢的情節，受此啟發，團隊開始用納米與光學做嘗試。這一舉動看起來是“腦洞”大開，實際上要歸功于其多學科的學術背景。
瞄準產品化，做多學科“雜家”
至少還需要5年的時間，才能把技術用于臨床。一旦應用，可把現在只能治療食管癌與腔道腫瘤的光動力與光熱治療延伸到更多部位腫瘤的治療……
細數蔡林濤的履歷，不得不說，他是個“雜家”。
蔡林濤涉獵的學科包括化學、材料學、生物學、光學、電子信息學，這般多學科背景源于他豐富的求學及科研經歷。
1995年，蔡林濤從廈門大學化學系博士畢業后，來到南京大學化學系做博士后研究，同時在東南大學生物電子學國家重點實驗室工作。而后，在日本大阪大學產業科學研究所任特別研究員，又在美國萊斯大學化學系與賓夕法尼亞大學電子工程系做訪問學者，最后到波士頓附近的生物技術公司當研究人員。
2008年回國后，蔡林濤加入中國科學院深圳先進技術研究，瞄準國家急需的“納米醫療”技術，這一干就是9年。在這里，依托自身的多學科背景，蔡林濤在納米醫療領域，成為光學精準治療癌癥的開拓者。
在蔡林濤看來，科研工作不僅是發論文，更是要把技術轉化成實實在在服務大眾的產品。
但是蔡林濤坦言，至少還需要5年的時間，才能把“納米智能載藥”技術應用于臨床。“一旦用于醫院，可以把現在只能治療食管癌與腔道腫瘤的光動力與光熱治療延伸到更多部位腫瘤的治療，比如腦瘤與頭頸腫瘤治療。”蔡林濤說。
而5年的時間并不是技術問題，而是需要做納米光敏劑成藥性、規模化工藝生產、藥物臨床報批以及激光光纖技術整合到臨床內鏡的產業化工作。
關鍵詞：陶瓷刀具 發展
中圖分類號：TG711 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)09(a)-0246-01
幾十年來，雖然由于新型刀具材料的出現，使切削速度和切削加工生產率成倍增加，然而，隨著航空航天工業、動力工業、超高溫、超高壓技術等的發展，黑色金屬及難加工材料(包括鐵基、鎳基、鉆基、欽基高溫合金、高硬度鋼、鑄鐵及其合金、模具鋼、耐熱合金、欽合金等)的高速切削加工技術和刀具材料研究越來越迫切，同時，制造技術向高精度、高柔性和強化環境意識的方向發展，在這種情況下，高速切削已成為切削加工的主流，一般高于常規切削速度5一10倍。而高速切削的發展主要取決于高速切削刀具和高速切削機床的發展，其中，高速切削刀具材料起決定性作用[5]。
由于陶瓷刀具在1200一1450℃高溫下尚能進行切削，并且可在切削速度500一1000m/min下進行工作，陶瓷刀具的研制成為刀具材料研究的熱點。并且隨著燒結理論的深入研究，各種氧化物、碳化物及氮化物等粉末制備技術的不斷改進，多種陶瓷燒結及加工設備和工藝的不斷開發研制，使得陶瓷材料成為高速切削、干切削刀具的理想材料，幾乎可以加工包括多種難加工材料在內的所有黑色和有色金屬[5]。
陶瓷材料作為三大材料之一，隨著社會的發展被分成了兩大類：普通陶瓷和特種陶瓷。普通陶瓷按其用途分為日用瓷、建筑瓷、電瓷和化工瓷；特種陶瓷又可分為結構陶瓷和功能陶瓷兩大類。結構陶瓷強調材料的力學性能或機械性能；而將具有電、磁、聲、光、熱、化學及生物體特性，且具有相互轉化功能的陶瓷定義為功能陶瓷[2]。陶瓷刀具是現代結構陶瓷在加工材料中的一個重要應用領域。陶瓷刀具是含有金屬氧化物的無機非金屬材料,具有高硬度、高強度、摩擦因數低、優異的耐熱性、耐磨性（耐磨性為硬質合金的3~5倍）和化學穩定性等優異性能，能夠在其他材料無法承受的惡劣環境條件下正常工作，它已成為高速切削刀具材料的首選[4]。
陶瓷刀具材料的出現也有半個多世紀歷史,從1913年陶瓷材料最早試作切削刀具開始，陶瓷刀具材料的發展，在20世紀經歷了以下幾個階段：50年代后期以氧化鋁陶瓷為主，現氧化鋁系陶瓷刀具材料是目前所有陶瓷刀具中應用最廣泛，年消耗量最大的陶瓷刀具材料[5]。由于Al2O3系陶瓷刀具化學穩定性好、耐熱、耐磨性能優異且價格低廉，所以目前所占比例很大；60一70年代以Al2O3/TiC陶瓷為主，70年代后期至80年代初期發展了Si3N4系陶瓷刀具及相變增韌陶瓷刀具材料，80年代后期至90年代在晶須增韌陶瓷刀具材料得到長足發展的同時，各種復相陶瓷刀具材料的研究也倍受重視。目前國內外應用最為廣泛的是氧化鋁系和氮化硅系陶瓷刀具材料。20世紀70年入使用的Al2O3/TiC熱壓陶瓷材料,強度、硬度和韌性均較高,仍是國內外使用最多的陶瓷刀具材料之一。此后在Al2O3中添加TiB2、Ti(C,N)、SiCW、ZrO2等陶瓷刀具也相繼研制成功,其力學性能進一步提高,廣泛應用于碳鋼、合金鋼或鑄鐵的精加工或半精加工[6]。
目前陶瓷刀具的研制己建立起融合切削學和陶瓷學為一體的、基于切削可靠性的陶瓷刀具材料設計研究理論體系[5]。現代陶瓷刀具材料多為復相陶瓷，根據材料不同的使用環境，以一定的設計理論為基礎，采用各種超細的氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等為基本組分，并依據不同的增韌補強機理進行微觀結構設計，可以制備出具有良好綜合性能的復相陶瓷。
陶瓷材料本征脆性，大多抗拉強度低、韌性差，因此陶瓷材料的強韌化是拓展其應用的關鍵。最近的研究表明，梯度功能材料(FunetionalGradientMaterial簡稱FGM)、表面改性陶瓷、納米復合陶瓷刀具材料將在今后得到較大的發展[3]。
其中，納米技術（Nano一ST)是于上世紀80年代迅速形成和發展起來的一門基礎研究和應用開發緊密聯系的高新技術，它在納米尺度上研究物質(包括分子、原子)的內在相互作用和特性，它所涉及的領域是人類過去很少涉及的非宏觀、非微觀的中間領域，英國著名材料專家.RW.Cahn在《自然》雜志上撰文說：“納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰略途徑”[5]。經過納米改性的材料可提高強度、增加韌性、降低燒結溫度。目前使用納米技術制備的陶瓷刀具材料主要有兩種：納米復合陶瓷刀具材料和納米涂層陶瓷刀具材料。
納米復合結構陶瓷的概念是由K.Niliiara于1991年提出的，可看作是對復構陶瓷微觀結構設計的應用。納米復合材料是納米材料的重要應用，它由兩相或多相構成，其中至少有一相為納米級尺寸。將納米顆粒、晶須及纖維彌散到陶瓷基體中，制備成的納米復合材料具有優異的性能。切削性能實驗表明，納米復合陶瓷刀具的耐磨性能遠高于同組分的微米級的陶瓷刀具，且斷續切削的能力也有了明顯增強[2]。
納米技術的出現為陶瓷材料的改性和增強提供了條件，納米技術在現代陶瓷的應用方面將帶來革命性的變化。將納米顆粒增韌、纖維(纖維)增韌、相變增韌等手段相結合，在保持高硬度、高耐磨性和紅硬性的基礎上,研制出高強度、高韌性、智能化、經濟環保、具有更好的耐高溫性能、耐磨損性能和抗崩刃性能,滿足高速精密切削加工的要求的高性能復合陶瓷材料，將是廿一世紀陶瓷材料學的發展方向[1]。
通過對近幾年發表的關于陶瓷刀具切削性能研究的文獻，了解了刀具材料的發展歷程、陶瓷刀具材料的主要種類和特點，筆者認為陶瓷刀具類型的開發必將是高精度、高柔性和強化環境意識的現代制造技術的不二選擇。
參考文獻
[1] 徐立強.新型Ti_C_N_基金屬陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究.山東大學碩士學位論文.2005.
[2] 丁代存.Si_3N_4_TiC納米復合陶瓷刀具材料的研制與性能研究.山東大學碩士學位論文.2005.
[3] Krestic V D.Fracture of brittle solids in the presence of ther-moelastic stresses.J Am Ceram Soc.1984,67(9):589~593.
[4] 宋新玉，趙軍，姜俊玲.加工Inconel718時陶瓷刀具的磨損機理.中國機械工程.2009,4:763-768.
過去，人們只注意原子、分子，或者宇宙空間，常常忽略他們的中間領域，而這個領域實際上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度的范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家。他們發現：一個導電，導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質，表現出既不導電，也不導熱。材料在尺寸上達到納米尺度，大約是在1～100納米這個范圍空間，就會產生特殊的表面效應，體積效應，量子尺寸效應，量子隧道效應等及由這些效應所引起的諸多奇特性能。擁有一系列的新穎的物理和化學特性，這些特性在光、電、磁、催化等方面具有非常重大應用價值。
近年來，已在醫藥、生物、環境保護和化工等方面得到了應用，并顯示出它的獨特魅力。
1醫學方面的應用：
目前，國際醫學行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制藥業。納米生物醫學就是從動植物中提取必要的物質，然后在納米尺度組合，最大限度發揮藥效，這恰恰是我國中醫的想法，隨著健康科學的發展，人們對藥物的要求越來越高。控制藥物釋放減少副作用，提高藥效，發展藥物定向治療，必須憑借納米技術。納米粒子可使藥物在人體內方便傳輸。用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱為"定向導彈"。該技術是在磁性納米微粒包覆蛋白質表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場導航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滾動，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統檢查和給藥，避免身體健康部位受損，可以大大減小藥物的毒副作用，因而深受人們的歡迎。
2在涂料方面的應用；
納米材料由于其表面和結構的特殊性，具有一般材料難以獲得的優異性能。借助于傳統的涂層技術，再給涂料中添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現功能的飛躍，使得傳統涂層功能改性從而獲得傳統涂層沒有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現防紫外線照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛生用品上應用可起到殺菌保結作用。
在建材產品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達到減少光的透射和熱估遞效果，產生隔熱，阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同，這樣可以通過復合控制涂料的顏色，克服碳黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調性。納米材料的顏色不僅限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應。在汽車的裝飾噴涂業中，將納米Tio2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統汽車面色彩多樣化。
3在化工方面的應用；
化工業影響到人類生活的方方面面，如果在化工業中采用納米技術，將更顯示出獨特畦力。在橡膠塑料等化工領域，納米材料都能發揮重要作用。如在橡膠中加入納米Sio2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3和SiO2,加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強度和韌性，而且致密性和防水性也相應提高。最近又開發了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業廢水中的有利污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優點，在環保水處理中有著很好的應用前景。
4其他生活方面的應用：
納米技術正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個領域。化纖布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產生靜電，因而在生產時加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現象。不久前，關于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術。納米材料可使衣物防靜電、變色、貯光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣機等一些電器時間長了容易產生細菌，而采用了納米材料，新設計的冰箱、洗衣機既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線對人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線對人體有害的部分，市場上的許多化妝品正是因為加入了納米微粒而具備了防紫外線的功能。傳統的涂料耐洗刷性差，時間不長墻壁就會變的班駁陸離，納米技術應用之后，涂料的技術指標大大提高，外墻涂料的耐洗刷性提高很多，以前的電視、音響等家電外表一般都是黑色的，被稱為黑色家電，這是因為家電外表材料中必須加入碳黑進行靜電屏蔽。如今可以通過控制納米微粒的種類，進而可控制涂料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。
總之，在未來生活中，納米技術將帶給我們無限的舒心與時尚，使人類的生存的條件更加優越。
論文關鍵詞：納米尺寸；性能
一、教學模式改革，由原來的全部必修改為必修與選修相結合的模式
在教學過程中，我們應該靈活掌握學生專業需求和未來的就業方向，轉變上課機制，選擇更多的、新穎的實驗內容，其中一部分可以讓學生根據個人的專業情況和興趣愛好進行選擇，充分體現以人為本的教學理念。目前，學院的化學綜合實驗課課程設置是90學時，由6個大型綜合實驗組成，全部為必修項目。每學期根據學生人數分成若干個實驗小組，每個小組2—3人，再由3—4個實驗小組組成一個大組，每個大組在一個實驗中循環，完成一個循環之后再滾動到另一個實驗項目中再次循環。在原有教學大綱的基礎上，考慮到綜合化學實驗的綜合性和重要性，我們增設幾個選修的創新型綜合實驗。創新型綜合實驗目的在于開闊學生視野，拓寬學生知識面，培養學生實驗興趣。尤其是有些學生打算考研繼續深造或者將來在某一領域工作，但是對自己感興趣的科研領域還不太了解，這個時候他們就可以有目的地選擇相關領域的創新綜合實驗去實際體驗，啟蒙未來的研究課題。這種選修和必修相結合的教學模式既保持了化學綜合實驗課程的系統性和完整性，又結合了專業與學科交叉的特點，充分調動了學生的學習積極性和目的性，培養了學生的科研能力。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT
二、樹立科學發展觀，與時俱進，不斷更新教學內容，注重理論聯系實際，體現學以致用
化學綜合實驗不再是單純的理論驗證和單元性的基本操作訓練，在課程中要體現出理論知識的綜合運用和實驗技能的有機結合，因此我們選取的實驗都是一些經典的、綜合型較強的內容。但是有些實驗已經開設多年，內容陳舊，嚴重脫離了當今科技發展前沿，與生產實際脫節，學生學習興趣不高。針對這一問題，我們重新研討教學內容，從理論聯系實際，跟上科技發展步伐，充分體現學以致用出發，不斷更新教學內容，將科學發展觀充分體現到教學中來。在這一方面，科研促進教學的手段起到了很重要的作用。在黑龍江大學，擔任理論和實驗課程的教師大部分都承擔著各類國家級或者省部級的科研項目，他們更了解相關學科的最新發展趨勢，所研究的課題也都與我們日常應用息息相關。理論聯系實際，掌握科技前沿就要從教師的科研項目出發，合理地將一些較成熟的科研成果轉化為實驗教學內容，提高綜合實驗的先進性。比如，我們近來開設的“固體電解質納米粉的制備、陶瓷成型及離子電導率的測試”、“三氧化二鐵納米薄膜的制備與表面形貌分析”等都是教師多年的科研成果。科研促進教學，教學也可以帶動科研，這種方式不但與時俱進地更新了實驗教學內容，也大大帶動了教師的積極性，為科研反饋了很多有益的結果。
三、改進教學方法，開設研究型實驗，實驗預習報告、研究性實驗部分和結果分析與討論部分一體化成文，培養學生科技論文寫作能力，為后繼畢業論文設計打好基礎
綜合化學實驗是一門多層次的綜合性實驗技能訓練課程，在進一步訓練學生更加熟練地掌握實驗技能的基礎上，注重培養學生科學的思維方式和獨立分析問題并解決問題的能力，進而提高學生創新能力。所以綜合化學實驗的教學方式不同于傳統的基礎實驗教學，我們更注重學生學習興趣和科研能力的培養。在以往的實驗教學中，學生根據教材中列出的實驗內容進行預習并寫預習報告，課堂上教師講解實驗原理、實驗中涉及的主要實驗操作細則和實驗中需要注意的事項，然后學生動手做實驗，課后分析實驗結果。但在學生基本實驗技能已經得到充分鍛煉的基礎上，這種授課方式已不再適合學生綜合實驗素質的提高，更無法訓練學生的主動思維能力和自主解決問題的科研素質。因此，在綜合實驗課程中我們主要開設研究型實驗，在講義中不再給出翔實的實驗步驟和實驗條件，只給出實驗要求和實驗設計提綱，學生需要自己先查文獻資料，設計實驗方案，鍛煉學生運用自己學習過的課程知識來指導設計實驗，培養學生文獻調研、設計方案、付諸實施和分析處理數據的綜合能力。學生在設計好實驗方案后應與指導教師討論，確保實驗的可行性，在這種方式下充分體現了以學生為主體、教師為主導的教學理念。同時，學生根據自己設計的實驗方案通過實踐獲得科研成果，激發了學生濃厚的科研興趣，創新能力和創新主動性得到很大的提高。
培養學生科技論文寫作能力是綜合實驗教學的另一個目的。在以往的畢業論文設計工作中，學生暴露出明顯的科技論文寫作能力低下的現象，實驗結果始終無法脫離實驗報告的形式。因此，在綜合實驗教學中，我們把撰寫科技論文作為培養目標之一，要求學生將前期文獻調研部分作為文獻綜述，課上實踐內容作為實驗部分，課后報告處理內容為結果與討論部分，三者整理合一，按照發表科技論文的格式撰寫成論文，修改后提交。教師要對學生提交的論文進行講評，糾正學生在寫作中犯的錯誤，規范論文格式，讓學生按照規范的要求反復修改，選擇創新性好、有代表性的實驗論文在相關學術期刊上投稿發表，成功地完成一個小 型綜合實驗項目并取得令人喜悅的自創新成果，更使得教學方法事半功倍。在教學中我們還穿插教會學生Origin、Chem Draw等作圖軟件的使用方法，全面提高學生的科研技能，成功地為學生畢業論文工作打下良好基礎。
四、改進課程考核環節，注重考核學生的創新點和綜合能力，養成良好的實驗習慣，培養學生的實事求是、嚴肅認真的學術道德觀
綜合實驗課程的考核總體上分為預習、操作、報告三大部分。實驗態度、課堂紀律、衛生習慣、操作規范以及報告撰寫和宣講等方面也都列入考核范圍內，各占不同分值比例。針對實驗項目組織學生對自己設計的方案、原理以及涉及到的實驗操作等做出分析和討論，實驗最后完成時，將學生分組進行實驗內容的報告與宣講，傳授學生按照研究目的、研究思想、研究方法和研究結果與討論四大部分把自己的研究成果展示給其他同學，其他學生可以就其研究內容中不懂的部分提問，互相交流實驗經驗、實驗心得。教師根據學生的報告內容、邏輯思維和語言表達等方面加以指導，提出意見和建議。這種新穎的課堂考核方式不但極大地活躍了課堂氛圍，而且增強了學生之間研討科學問題的能動性，集思廣益，拓展思路，對比研究結果的差異，學習優秀同學的科研亮點，摒棄自己的不足，普遍提高了學生的知識表現能力和科學思維能力。通過此項考核內容，不但考查了學生對知識的活學活用能力和綜合利用能力，而且從學生整個實驗的實施過程和論文撰寫角度培養了學生嚴肅認真的科研態度和實事求是的科研素養，為今后在畢業論文答辯過程中的語言表達能力、科學組織答辯內容能力和綜合分析能力積累更多有用經驗。本課程考核辦法從以上環節全面評估學生的創新能力和綜合素質。
五、完善開放實驗室體系，推動綜合實驗教學方法的實施。
良好的實驗室運行條件是教學方法落到實處的保障。尤其是在培養個性化人才和創新性人才的前提下，我們更要注重實驗室的建設。除了配備實驗所需的各種常用分析測試儀器之外，還要保證實驗室開放時間和開放方式。特別是我們前面提到的選修創新型綜合實驗項目就進行需要在開放實驗室來完成。學生選修后提前登記課表，開放實驗室可以是我們的綜合實驗室，也可以是教師的科研實驗室，要建立健全開放實驗室制度并保證實驗室中儀器設備的正常運行，同時發揮教師和研究生助教的作用，全天候指導學生操作使用相關儀器設備。一些需要使用大型分析測試儀器（例如X射線衍射儀、差熱—熱重分析儀、電子掃描顯微鏡等）進行表征或測試的實驗內容在分析測試中心穿行，教學方法由簡單的語言描述儀器工作原理和測試過程轉變為學生實地觀摩大型分析測試儀器的操作規程和日常維護方法。使學生熟悉這些先進科學儀器的使用過程和圖譜分析方法。雖然開放實驗室增大了管理的難度，但是從因材施教、培養創新型人才的角度，這種靈活的實驗課方式更能充分尊重學生的科研興趣，更好地發揮學生的主觀能動性、積極性和創造性。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT
化學綜合實驗作為化學專業本科生畢業前最后一門實驗課程，承擔著訓練學生初步科研能力和創新能力的重要任務。本文結合當前課程教學的實際情況，從化學綜合實驗課程的教學目的與任務出發，討論和分析了目前該課程存在的不足。提出了必修和選修相結合的授課模式，以科研促教學，聯系實際不斷更新課程內容，改進教學方法，全面培養學生的科研素質，建立健全實驗室開放制度等改革措施，希望能對化學專業創新型人才培養具有一定的參考作用。
參考文獻：
[1]姜曉慶.化學類專業高年級綜合實驗教學的探索與實踐
[J].中國校外教育，2013，（4）.
本書由該領域在歐洲的專家小組撰寫而成，是唯一的全面論述量子點型超短脈沖激光器的理論、實驗、應用以及最新發展的著作。量子點的尺寸只有幾個納米。像原子一樣，量子點內的帶電載子（電子和空穴）的能級數量是有限的，因此量子點又被稱為“人造原子”。它在發射和吸收時具有超短的恢復時間，并能在很大范圍內改變發射和吸收的波長，使我們能在微米或納米的尺度范圍探索物質，在亞原子量級研究物質結構和分子的運動。超快光源具有廣闊的應用前景，例如，測量半導體或化學反應動力學中載子的弛豫過程，實現高速電子學的光電采樣。由于超短脈沖激光器的峰值能量高、但平均功率小，因此能用它進行熱效應小的生物組織光剝離，探索生物組織內的新型非線性光效應，高分辨多光子成像，微米級的生物組織成像。此外，還應用于牙科、眼外科、皮膚科、光動力學治療、顯示、光譜學、測距（LIDAR）、光化學、光學計量學（導航、掃描、光學采樣、全光時鐘、纖維光學傳感器）、數據儲存（CDs，DVDs，藍光光盤，磁光盤，全息術）、材料加工、激光冷卻等等。特別是在材料加工、生物光電子學和通信領域有廣闊的應用前景。
本書共6章：1.量子點技術；2.超短脈沖量子點邊界輻射激光器；3.量子點半導體盤形激光器；4.半導體量子點可飽和吸收鏡在鎖模固態激光器中的應用；5.量子點和連續波長激光二極管在生物學和醫學中的應用；6.結論和前景。目錄及序言的后面有各章作者的簡介，書的末尾有各章的彩圖和主題索引。
本書編者Edik U.Rafailov教授1987年以來一直從事連續譜和超短脈沖激光器、非線性光學和集成光學的研究和開發。他2005年到敦提大學（Dundee University）工作，組建了一個光子學和納米科學研究組。他曾發表250多篇論文，編著了一本著作，在美國和英國有8項專利。他當前的研究興趣包括：新穎的高功率連續波長、短脈沖或超短脈沖激光器，紫外/可見/紅外和THz輻射，納米結構，非線性光學和生物光子學。
本書的閱讀對象是在光子學、光學、激光物理、光電子學和生物光子學領域工作或學習的物理學家、工程師、研究生或講師。
劉克玲，退休研究員
（中國科學院過程工程研究所）
[論文摘要]科技的發展，使我們對物質的結構研究的越來越透徹。納米技術便由此產生了，主要對納米材料和納米涂料的應用加以闡述。
一、納米的發展歷史
納米（nm）是長度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對宏觀物質來說，納米是一個很小的單位，不如，人的頭發絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級；對于微觀物質如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當于1個氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認為納米材料應該包括兩個基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時具有區別常規尺寸材料的一些特殊物理化學特性。
1959年，著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德。費曼預言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后實現根據人類意愿逐個排列原子、制造產品，這是關于納米科技最早的夢想。1991年，美國科學家成功地合成了碳納米管，并發現其質量僅為同體積鋼的1/6，強度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級纖維.這一納米材料的發現標志人類對材料性能的發掘達到了新的高度。1999年，納米產品的年營業額達到500億美元。
二、納米技術在防腐中的應用
納米涂料必須滿足兩個條件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因為納米相的存在而使涂料的性能有明顯提高或具有新功能。納米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用納米粒子粒徑對流變性的影響，如納米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流掛；第二、耐候性的改善。利用納米粒子對紫外線的吸收性，如利用納米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墻涂料、汽車面漆等；第三、力學性能的改善。利用納米粒子與樹脂之間強大的界面結合力，可提高涂層的強度、硬度、耐磨性、耐刮傷性等。納米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隱身涂料、靜電屏蔽涂料、隔熱涂料、大氣凈化涂料、電絕緣涂料、磁性涂料等。
納米技術的應用為涂料工業的發展開辟了一條新途徑，目前用于涂料的納米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于納米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之間極易團聚，納米粒子的這種特性決定了納米涂料不可能象顏料、添料與基料通過簡單的混配得到。同時納米粒子種類很多，性能各異，不是每一種納米粒子和每一粒徑范圍的納米粒子制得的涂料都能達到所期望的性能和功能，需要經過大量的實驗研究工作，才有可能得到真正的納米涂料。
納米涂料雖然無毒，但由于改性技術原因，性能并不理想，加上價格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價格原因未能大量應用。國外公司如美國的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國的Hrubach、法國的SNCZ、英國的BritishPetroleum、日本的帝國化工公司均推出了一系列無毒納米防銹顏料，性能不錯，甚至已可與鉻酸鹽相以前我國防銹顏料的開發整體水平落后于西方發達國家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴重，對人體的傷害很大，目前已被許多國家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖比。我國防銹涂料業也蓬勃發展，也可以生產納米漆。
我國自主生產的產品目前已通過國家涂料質量監督檢測中心、鐵道部產品質量監督檢驗中心車輛檢驗站、機械科學院武漢材料保護研究所等國內多家權威機構的分析和檢測，同時還經過加拿大國家涂料信息中心等國外權威機構的技術分析，結果表明其具有目前國內外同類產品無可比擬的防銹性能和環保優勢，是防銹涂料領域劃時代產品，復合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權威機構的鑒定后已在多個工業領域得到應用。
三、納米材料在涂料中應用展前景預測
據估算，全球納米技術的年產值已達到500億美元。目前，發達國家政府和大的企業紛紛啟動了發展納米技術和納米計劃的研究計劃。美國將納米技術視為下一次工業革命的核心，2001年年初把納米技術列為國家戰略目標，在納米科技基礎研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準備像微電子技術那樣在這一領域獨占領先地位。日本也設立了納米材料中心，把納米技術列入新五年科技基本計劃的研究開發重點，將以納米技術為代表的新材料技術與生命科學、信息通信、環境保護等并列為四大重點發展領域。德國也把納米材料列入21世紀科研的戰略領域，全國有19家機構專門建立了納米技術研究網。在人類進入21世紀之際，納米科學技術的發展，對社會的發展和生存環境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻。從某種意義上說，21世紀將是一個納米世紀。
由于表面納米技術運用面廣、產業化周期短、附加值高，所形成的高新技術和高技術產品、以及對傳統產業和產品的改造升級，產業化市場前景極好。
在納米功能和結構材料方面，將充分利用納米材料的異常光學特性、電學特性、磁學特性、力學特性、敏感特性、催化與化學特性等開發高技術新產品，以及對傳統材料改性；將重點突破各類納米功能和結構材料的產業化關鍵技術、檢測技術和表征技術。多功能的納米復合材料、高性能的納米硬質合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業的跨越式發展提供了廣泛的機遇。各類納米材料的產業化可能形成一批大型企業或企業集團，將對國民經濟產生重要影響；納米技術的應用逐漸滲透到涉及國計民生的各個領域，將產生新的經濟增長點。
納米技術在涂料行業的應用和發展，促使涂料更新換代，為涂料成為真正的綠色環保產品開創了突破性的新紀元。
納米涂料已被認定為北京奧運村建筑工程的專用產品，展示出該涂料在建筑領域里的應用價值。它利用獨特的光催化技術對空氣中有毒氣體有強烈的分解，消除作用。對甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內空氣更加清新。經測試，對各種霉菌的殺抑率達99％以上，有長期的防霉防藻效果。納米改性內墻涂料，實際上是高級的衛生型涂料，適合于家庭、醫院、賓館和學校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協同的荷葉雙疏機理，較低的表面張力，具有高強的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優良的自潔功能，強勁的抗粉塵和抗臟物的粘附能力，疏水性極佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外線能力極強。使用壽命達15年以上。顆粒徑細小，能深入墻體，與墻面的硅酸鹽類物質配位反應，使其牢牢結合成一體，附著力強，不起皮，不剝落，抗老化。其納米抗凍涂料，除具備納米型涂料各種優良性之外，可在10℃到25℃之內正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規定，使建筑行業施工縮短了工期，提高了功效，又創造出高質量。
四、結語
由于目前應用納米材料對涂料進行改性尚處在初級階段，技術、工藝還不太成熟，需要探索和改進。但涂料的各種性能得到某些改進的試驗結果足以證明，納米改性涂料的市場前景是非常好的。
參考文獻：
[1]橋本和仁等［J］.現代化工.1996(8):25～28.
