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2.1粘贴纤维增强塑料加固法。外贴纤维加固是用树脂类胶结材料将纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域,使它与被加固截面共同工作,从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。它是一种非常简单且优良的加固补强方法,但要求被加固混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 MPa,除了具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
2.2粘贴钢板加固法。钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)表面粘贴强度高的钢板,使原有混凝土和钢板作为一个新的整体共同受力,约束混凝上变形,提高了加固构件的刚度和抗裂度,有效发挥了粘贴钢板的抗弯、抗剪、抗压性能,且不会在混凝土中产生应力集中采用该方法加固时,要求被加固的混凝土结构构件,其现场实测混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 MPa,并且应将钢板设计成仅承受轴向应力作用,钢板表面应进行防锈蚀处理,表面防锈蚀材料对钢板及胶粘剂无害。它的特点是施工简单、速度快、上期短;现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小;传力直接,加固效果好,耐久性好;且加固后对原结构外观和原有净空无显着影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
2.3加大截面加固法。在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。加大截面加固法在设计构造方而必须解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题。试验研究表明,加固结构在受力过程中结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力,其中关键是剪应力和拉应力。在弹性阶段,结合面的剪应力和法向拉应力主要是靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担;开裂后及极限状态下,则主要是通过贯穿结合面的锚固钢筋或锚固螺栓所产生的被动剪切摩擦力传递。
2.4增加支承加固法。增设支点加固法是通过增设支承点,减少受弯构件的计算跨度,达到减少作用在被加固构件上的荷载效应,提高结构承载水平的目的。根据支承结构受力性能的不同分为刚性支点和弹性支点两种加固方法。该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间;适用于梁、板、析架、网架等结构的加固。
2.5有粘结外包型钢加固法。外包钢加固是把型钢(一般为角钢或槽钢)或钢板包于构件的四角或两角的加固方法,外包钢加固钢筋混凝土梁也称湿式外包钢加固法,采用该方法加固混凝土结构构件时,应采用环氧树脂胶粘剂进行灌注,把型钢与被加固构件粘结成一整体,以保证型钢架和原构件形成一个整体共同受力。其特点是受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于60度以上高温场所;适用于使用上不允许显着增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
2.6预应力加固法。预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构或整体进行加固的方法,通过预应力的施加改变了原结构内力分布和应力水平,致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除,因此后加部分和原结构能共同工作,结构的承载能力可显着提高,并可减少结构的变形、裂缝宽度。预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件,由于预应力和新增外部荷载的共同作用,拉杆内产生轴向拉力,该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上,在构件中产生偏心受压作用,该作用克服了部分外荷载产生的弯矩,减少了外荷载效应,从而提高了构件的抗弯能力。同时,由于拉杆传给构件的压力作用,构件裂缝发展得以缓解、控制,斜截面抗剪承载力也随之提高。由于水平提杆的作用,原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压,因此,加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。
2. 7置换混凝土加固法。置换混凝土加固法是指对原有结构强度低,韧性差的构件材料用强度高,韧性好的混凝土材料置换的方法。该方法适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固。施工工艺简单方便,上期短,占用空间小,不影响使用功能,而且造价比较低,经济合理。采用本方法加固混凝土结构构件时,其非置换部分的原构件混凝土强度等级,按现场检测结果不应低于该混凝土结构建造时规定的强度等级。置换用的混凝土强度等级应比原构件混凝土提高一级且不应低于C25混凝土的置换深度,板不应小于40mm,梁、柱采用人工浇筑时,不应小于60mm,采用喷射法施工时,不应小于50mm,置换长度应根据混凝土强度和缺陷的检测及验算结果确定,但对非全长置换的隋况其两端应分别延伸不应小于100 mm。置换部分应位于构件受压区内,且应根据受力方向将有缺陷混凝土剔除,剔除位置应在沿构件整个宽度的一侧或对称的两侧,不得仅剔除截面的一隅。
上述混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索,随着建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,更好的加固施工方法将会有更大拓展,因此,加固施工方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。
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微油点火煤粉燃烧器采用微油点火技术、煤粉浓缩技术、逐级放大技术和气膜冷却技术等先进技术。
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纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
德国科学家H.Gleiter教授最先提出纳米晶体材料这一概念,指的是晶粒尺寸在纳米数量级(通常该尺寸<100nm)以下的超细材料,随着时代的进步科技的不断发展,人们对纳米材料的概念也在不断发生转变,理解初期阶段,它是指由纳米超微颗粒通过压制等方法形成的纳米固体或具有一定厚度的薄膜,时至今日,广义的纳米材料是指在材料的三维尺度中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料[1]。
经过时代的演变和发展,纳米材料的概念一直演绎更新,国际上普遍认同凡是尺寸在纳米数量级(1~100nm)或出现纳米效应的超细材料均可认为是纳米材料,在纳米材料中金属纳米粒子一直是人们关注的焦点,金属纳米粒子由于自身的独特性, 在医药、光电、电子产业、热学、生物信息等方面具有重要的应用前景,在这些领域有许多新的突破和进展,如Frens采用不同浓度的柠檬酸钠作为还原剂而得到了金纳米颗粒系列,其粒径范围在 16~ 147nm[2];Nersisyam等利用溶胶-凝胶法制造银纳米粒子,通过使用不同的还原剂将银纳米粒子的范围控制在20~50mm[3];王睿等利用乙二醇还原性,在对溶剂进行高温加热的情况下并施以光诱导作用将银纳米粒子的尺寸控制在50nm左右同时得到三角形和圆盘形两种粒子形态[4]。除开金银这些贵重金属,对铜纳米粒子的研究最近也掀起了一股热潮,李延君等人通过对不同温度和不同浓度试剂的调配在极性溶剂中制备了粒径范围在7~ 70nm的铜纳米粒子[5]。
纳米材料的晶粒尺寸一般在100nm以下数量级,在纳米材料中晶粒的晶界呈多面性,而晶界的体积百分数往往和材料缺陷密度呈正比,体积百分数越大其缺陷密度越高,这种独特的晶粒结构使得纳米材料相对于传统材料呈现出许多的优越性,它的奇特性能包括宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、导电性好、力学性能优异等等。
纳米材料其实对我们每个人来说它并不陌生,自然界中就存在许多的天然的纳米材料,比如牙齿、陨石等都是由纳米颗粒组成,而如今大多数国家都将纳米材料制作及技术发展作为重要的科研领域,它在某种程度上反应了一个国家在材料领域的发展水平,时至今日,制备纳米材料的方法多种多样,例如机械研磨、物理粉碎、气相沉积、溶胶法及真空冷凝等方法[6]。针对纳米材料的制备方法按照其原理不同分法亦不相同:发生反应的状态不同主要分为干法(固体之间的反应)和湿法(水溶液里进行的反应);原料存在的状态不同亦可分为固相法(金属盐或金属氧化物混合后通过煅烧的方法直接发生固相反应)、气相法(物质在气体的状态下发生物理或化学反应)与液相法(可溶性性盐溶液通过蒸发、升华将金属粒子结晶出来);按制备手段也可分为化学法(沉淀法、相转变法、气溶胶反应法等)、物理法(蒸汽冷凝法、电火花法、离子溅射法等)和综合法(PECVD、LICVD等)。
这些方法各有所长各有所短,比如固相法利用热分解原理得到的产物容易再次凝结成块,需要重新粉碎、搅拌,增加了成本;物理粉碎法相对来说工艺简单、低成本高产量,但是极易引入杂质,造成产物质量纯度低;气相法制备的纳米颗粒纯度较高,与之相应的成本高,对纳米颗粒的粒径尺寸也有要求,这些制备方法既有优势也有自身的劣势,而这些劣势限制了纳米材料的进一步发展。
纳米材料作为材料科学领域的热点焦点,纳米技术也被国际公认为21世纪最具发展力的的科研领域,诺贝尔获奖者Feyneman早年就预言:如果能在极小的尺度下对粒子进行重新组合排列,物质就会显示出不一样的特性。现在我们明白他所说的就是纳米材料,通过对纳米材料中超微颗粒结构的变化得到的独特性能解决科研领域中的许多难题,它的应用领域是非常广泛的,以下列领域为代表:
陶瓷领域纳米技术在陶瓷中的应用越来越流行,其原理是将纳米尺度的陶瓷粉加入瓷釉中,改善传统陶瓷性能,达到抗菌、自净等功能,特别是在力学增强方面,如材料的硬度、强度、韧性等。传统陶瓷的加工工艺离不开高温,可是通过高温烧结会增加材料的脆性,陶瓷的断裂韧度会随着脆性的增加而降低,这就使得传统陶瓷具有易碎的特点,纳米陶瓷材料所需要的温度在传统的基础上可降低接近600℃,同时无需催化剂,大大降低了对材料品质的污染,减少了能耗需要,纳米陶瓷材料在较低的温度下进行烧结,在保留陶瓷硬度的同时增加了它的韧性、弹性形变、耐腐蚀、耐高温高压等特点,新型的陶瓷甚至可以磨削,至此陶瓷材料远离高能耗、易碎。
催化方向纳米技术广泛的渗透到催化领域,纳米催化的出现及关于它相关研究越来越受到更多人的重视,普通的催化剂对温度有较高的要求,但是纳米催化剂对温度的要求较低的,通常在常温后者低温就可以进行,纳米催化剂是超微颗粒,尺寸小,故高表面能高,发生反应后其效果是普通催化剂的数十倍或百倍以上,例如金属纳米粒子Ni和Cu-Zn组成的催化剂与传统的催化剂Ni相比对有机加氢的效率增长了10倍。
医药方面纳米材料在医药方面的应用也有明显的优势,可增加患者的疗效,而纳米技术在医药生产上的应用可以使医疗技术更加细化,同时能研制出普通医药无法比拟具有特定功能的药品,而一些具有纳米技术的仪器在对疾病的诊断方面只需要患者极少的一点的血液,通过对蛋白质、DNA的匹对就可确定出疾病,如果将纳米粒子作为药物载体,那么药物就具有靶向作用,可以直击病灶。使治疗更加直接,而药物产生的毒性也能明显降低。
复合材料复合材料由于其优良的综合性能而广泛应用于光电、航天材料、交通运输等领域,而纳米复合材料更具吸引力,现如今纳米复合材料主要括纳米聚合物基、纳米碳管功能、纳米钨铜,例如Wu-Cu纳米复合物具有较高的综合性能,导电性能优异,传热好,不易发生热膨胀。
[1]张立德,牟继美.纳米材料和纳米结构.第一版,北京科学出版社,2001年.
[2]Frens G. Regulation of the particle size in monodisperse gold suspensions[J]. Nature:Physical Science,1973,241(105):20-22.
[3]Nesisyan H H, Lee H, Son H T, et al. Materials Research Bulletin,2003,38:949-956.
[4]王睿,等.不同形态银纳米粒子的非线性光学特性.高等学校化学学报.2012,33:149-152.
[5]李延军,唐建国,等.粒径可控的铜纳米粒子的液相还原法制备.化学工程师.2008(5):17-20.
[6]Lu K,Lu J, Wang T, et al.A new method for synthesizing nanocrystaline alloys[J].Journal of Applied Physics,1991,69(1):522-524.
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摘要:综述了纳米材料研究概况,对纳米材料的研究进展、制备方法、及其应用领域进行了介绍,并与传统材料进行比对,介绍了纳米材料的的优点。
关键词:纳米材料;制备方法;应用
德国科学家H.Gleiter教授最先提出纳米晶体材料这一概念,指的是晶粒尺寸在纳米数量级(通常该尺寸<100nm)以下的超细材料,随着时代的进步科技的不断发展,人们对纳米材料的概念也在不断发生转变,理解初期阶段,它是指由纳米超微颗粒通过压制等方法形成的纳米固体或具有一定厚度的薄膜,时至今日,广义的纳米材料是指在材料的三维尺度中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料[1]。
经过时代的演变和发展,纳米材料的概念一直演绎更新,国际上普遍认同凡是尺寸在纳米数量级(1~100nm)或出现纳米效应的超细材料均可认为是纳米材料,在纳米材料中金属纳米粒子一直是人们关注的焦点,金属纳米粒子由于自身的独特性, 在医药、光电、电子产业、热学、生物信息等方面具有重要的应用前景,在这些领域有许多新的突破和进展,如Frens采用不同浓度的柠檬酸钠作为还原剂而得到了金纳米颗粒系列,其粒径范围在 16~ 147nm[2];Nersisyam等利用溶胶-凝胶法制造银纳米粒子,通过使用不同的还原剂将银纳米粒子的范围控制在20~50mm[3];王睿等利用乙二醇还原性,在对溶剂进行高温加热的情况下并施以光诱导作用将银纳米粒子的尺寸控制在50nm左右同时得到三角形和圆盘形两种粒子形态[4]。除开金银这些贵重金属,对铜纳米粒子的研究最近也掀起了一股热潮,李延君等人通过对不同温度和不同浓度试剂的调配在极性溶剂中制备了粒径范围在7~ 70nm的铜纳米粒子[5]。
纳米材料的晶粒尺寸一般在100nm以下数量级,在纳米材料中晶粒的晶界呈多面性,而晶界的体积百分数往往和材料缺陷密度呈正比,体积百分数越大其缺陷密度越高,这种独特的晶粒结构使得纳米材料相对于传统材料呈现出许多的优越性,它的奇特性能包括宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、导电性好、力学性能优异等等。
纳米材料其实对我们每个人来说它并不陌生,自然界中就存在许多的天然的纳米材料,比如牙齿、陨石等都是由纳米颗粒组成,而如今大多数国家都将纳米材料制作及技术发展作为重要的科研领域,它在某种程度上反应了一个国家在材料领域的发展水平,时至今日,制备纳米材料的方法多种多样,例如机械研磨、物理粉碎、气相沉积、溶胶法及真空冷凝等方法[6]。针对纳米材料的制备方法按照其原理不同分法亦不相同:发生反应的状态不同主要分为干法(固体之间的反应)和湿法(水溶液里进行的反应);原料存在的状态不同亦可分为固相法(金属盐或金属氧化物混合后通过煅烧的方法直接发生固相反应)、气相法(物质在气体的状态下发生物理或化学反应)与液相法(可溶性性盐溶液通过蒸发、升华将金属粒子结晶出来);按制备手段也可分为化学法(沉淀法、相转变法、气溶胶反应法等)、物理法(蒸汽冷凝法、电火花法、离子溅射法等)和综合法(PECVD、LICVD等)。
这些方法各有所长各有所短,比如固相法利用热分解原理得到的产物容易再次凝结成块,需要重新粉碎、搅拌,增加了成本;物理粉碎法相对来说工艺简单、低成本高产量,但是极易引入杂质,造成产物质量纯度低;气相法制备的纳米颗粒纯度较高,与之相应的成本高,对纳米颗粒的粒径尺寸也有要求,这些制备方法既有优势也有自身的劣势,而这些劣势限制了纳米材料的进一步发展。
纳米材料作为材料科学领域的热点焦点,纳米技术也被国际公认为21世纪最具发展力的的科研领域,诺贝尔获奖者Feyneman早年就预言:如果能在极小的尺度下对粒子进行重新组合排列,物质就会显示出不一样的特性。现在我们明白他所说的就是纳米材料,通过对纳米材料中超微颗粒结构的变化得到的独特性能解决科研领域中的许多难题,它的应用领域是非常广泛的,以下列领域为代表:
陶瓷领域 纳米技术在陶瓷中的应用越来越流行,其原理是将纳米尺度的陶瓷粉加入瓷釉中,改善传统陶瓷性能,达到抗菌、自净等功能,特别是在力学增强方面,如材料的硬度、强度、韧性等。传统陶瓷的加工工艺离不开高温,可是通过高温烧结会增加材料的脆性,陶瓷的断裂韧度会随着脆性的增加而降低,这就使得传统陶瓷具有易碎的特点,纳米陶瓷材料所需要的温度在传统的基础上可降低接近600℃,同时无需催化剂,大大降低了对材料品质的污染,减少了能耗需要,纳米陶瓷材料在较低的温度下进行烧结,在保留陶瓷硬度的同时增加了它的韧性、弹性形变、耐腐蚀、耐高温高压等特点,新型的陶瓷甚至可以磨削,至此陶瓷材料远离高能耗、易碎。
催化方向 纳米技术广泛的渗透到催化领域,纳米催化的出现及关于它相关研究越来越受到更多人的重视,普通的催化剂对温度有较高的要求,但是纳米催化剂对温度的要求较低的,通常在常温后者低温就可以进行,纳米催化剂是超微颗粒,尺寸小,故高表面能高,发生反应后其效果是普通催化剂的数十倍或百倍以上,例如金属纳米粒子Ni和Cu-Zn组成的催化剂与传统的催化剂Ni相比对有机加氢的效率增长了10倍。
医药方面 纳米材料在医药方面的应用也有明显的优势,可增加患者的疗效,而纳米技术在医药生产上的应用可以使医疗技术更加细化,同时能研制出普通医药无法比拟具有特定功能的药品,而一些具有纳米技术的仪器在对疾病的诊断方面只需要患者极少的一点的血液,通过对蛋白质、DNA的匹对就可确定出疾病,如果将纳米粒子作为药物载体,那么药物就具有靶向作用,可以直击病灶。使治疗更加直接,而药物产生的毒性也能明显降低。
复合材料 复合材料由于其优良的综合性能而广泛应用于光电、航天材料、交通运输等领域,而纳米复合材料更具吸引力,现如今纳米复合材料主要括纳米聚合物基、纳米碳管功能、纳米钨铜,例如Wu-Cu纳米复合物具有较高的综合性能,导电性能优异,传热好,不易发生热膨胀。
[1]张立德,牟继美.纳米材料和纳米结构.第一版,北京科学出版社,2001年.
[2]Frens G. Regulation of the particle size in monodisperse gold suspensions[J]. Nature:Physical Science,1973,241(105):20-22.
[3]Nesisyan H H, Lee H, Son H T, et al. Materials Research Bulletin,2003,38:949-956.
[4]王睿,等.不同形态银纳米粒子的非线性光学特性.高等学校化学学报.2012,33:149-152.
[5]李延军,唐建国,等.粒径可控的铜纳米粒子的液相还原法制备.化学工程师.2008(5):17-20.
[6]Lu K,Lu J, Wang T, et al.A new method for synthesizing nanocrystaline alloys[J].Journal of Applied Physics,1991,69(1):522-524.
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摘 要:文章介绍了碳纳米管的结构和性能,综述了碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法及其聚合物结构复合材料和聚合物功能复合材料中的应用研究情况,在此基础上,分析了碳纳米管在复合材料制备过程中的纯化、分散、损伤和界面等问题,并展望了今后碳纳米管/聚合物复合材料的发展趋势。
关键词:碳纳米管;复合材料;结构;性能
自从 1991 年日本筑波 NEC 实验室的物理学家饭岛澄男(Sumio Iijima)[1]首次报道了碳纳米管以来,其独特的原子结构与性能引起了科学工作者的极大兴趣。按石墨层数的不同碳纳米管可以 分 为单壁碳 纳 米管(SWNTs) 和多壁碳 纳 米管(MWNTs)。碳纳米管具有极高的比表面积、力学性能(碳纳米管理论上的轴向弹性模量与抗张强度分别为 1~2 TPa 和 200Gpa)、卓越的热性能与电性能(碳纳米管在真空下的耐热温度可达 2800 ℃,导热率是金刚石的 2 倍,电子载流容量是铜导线的 1000 倍)[2-7]。碳纳米管的这些特性使其在复合材料领域成为理想的填料。聚合物容易加工并可制造成结构复杂的构件,采用传统的加工方法即可将聚合物/碳纳米管复合材料加工及制造成结构复杂的构件,并且在加工过程中不会破坏碳纳米管的结构,从而降低生产成本。因此,聚合物/碳纳米管复合材料被广泛地研究。
根据不同的应用目的,聚合物/碳纳米管复合材料可相应地分为结构复合材料和功能复合材料两大类。近几年,人们已经制备了各种各样的聚合物/碳纳米管复合材料,并对所制备的复合材料的力学性能、电性能、热性能、光性能等其它各种性能进行了广泛地研究,对这些研究结果分析表明:聚合物/碳纳米管复合材料的性能取决于多种因素,如碳纳米管的类型(单壁碳纳米管或多壁碳纳米管),形态和结构(直径、长度和手性)等。文章主要对聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状进行综述,并对其所面临的挑战进行讨论。
聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法主要有三种:液相共混、固相共融和原位聚合方法,其中以共混法较为普遍。
溶液法是利用机械搅拌、磁力搅拌或高能超声将团聚的碳纳米管剥离开来,均匀分散在聚合物溶液中,再将多余的溶剂除去后即可获得聚合物/碳纳米管复合材料。这种方法的优点是操作简单、方便快捷,主要用来制备膜材料。Xu et al[8]和Lau et al.[9]采用这种方法制备了CNT/环氧树脂复合材料,并报道了复合材料的性能。除了环氧树脂,其它聚合物(如聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚氯乙烯等)也可采用这种方法制备复合材料。
熔融共混法是通过转子施加的剪切力将碳纳米管分散在聚合物熔体中。这种方法尤其适用于制备热塑性聚合物/碳纳米管复合材料。该方法的优点主要是可以避免溶剂或表面活性剂对复合材料的污染,复合物没有发现断裂和破损,但仅适用于耐高温、不易分解的聚合物中。Jin et al.[10]采用这种方法制备了 PMMA/ MWNT 复合材料,并研究其性能。结果表明碳纳米管均匀分散在聚合物基体中,没有明显的损坏。复合材料的储能模量显著提高。
将碳纳米管分散在聚合物单体,加入引发剂,引发单体原位聚合生成高分子,得到聚合物/碳纳米管复合材料。这种方法被认为是提高碳纳米管分散及加强其与聚合物基体相互作用的最行之有效的方法。Jia et al.[11]采用原位聚合法制备了PMMA/SWNT 复合材料。结果表明碳纳米管与聚合物基体间存在强烈代写论文的黏结作用。这主要是因为 AIBN 在引发过程中打开碳纳米管的 π 键使之参与到 PMMA 的聚合反应中。采用经表面修饰的碳纳米管制备 PMMA/碳纳米管复合材料,不但可以提高碳纳米管在聚合物基体中的分散比例,复合材料的机械力学性能也可得到巨大的提高。
碳纳米管因其超乎寻常的强度和刚度而被认为是制备新一代高性能结构复合材料的理想填料。近几年,科研人员针对聚合物/碳纳米管复合材料的机械力学性能展开了多方面的研究,其中,最令人印象深刻的是随着碳纳米管的加入,复合材料的弹性模量、抗张强度及断裂韧性的提高。
提高聚合物机械性能的主要问题是它们在聚合物基体内必须有良好的分散和分布,并增加它们与聚合物链的相互作用。通过优化加工条件和碳纳米管的表面化学性质,少许的添加量已经能够使性能获得显著的提升。预计在定向结构(如薄膜和纤维)中的效率最高,足以让其轴向性能发挥到极致。在连续纤维中的添加量,单壁碳纳米管已经达到 60 %以上,而且测定出的韧度相当突出。另外,只添加了少量多壁或单壁纳米管的工程纤维,其强度呈现出了较大的提升。普通纤维的直径仅有几微米,因此只能用纳米尺度的添加剂来对其进行增强。孙艳妮等[12]将碳纳米管羧化处理后再与高密度聚乙烯(HDPE)复合,采用熔融共混法制备了碳纳米管/高密度聚乙烯复合材料,并对其力学性能进行了研究。结果表明:碳纳米管的加入,提高了复合材料的屈服强度和拉伸模量,但同时却降低了材料的断裂强度和断裂伸长率。Liu 等[13]采用熔融混合法制得了 MWNT/PA6(尼龙 6)复合材料,结果表明,CNTs 在 PA6基体中得到了非常均匀的分散,且 CNTs 和聚合物基体间有非常强的界面粘接作用,加入 2 wt%(质量分数)的 MWNTs 时,PA6 的弹性模量和屈服强度分别提高了 214 %和 162 %。总之,碳纳米管对复合材料的机械性能的影响,在很大程度上取决于其质量分数、分散状况以及碳纳米管与基质之间的相互作用。其他因素,比如碳纳米管在复合材料中的取向,纤维在片层中的取向,以及官能团对碳纳米管表面改性的不均匀性,也可能有助于改善复合材料的最终机械性能。
聚合物/碳纳米管导电复合材料是静电喷涂、静电消除、磁盘制造及洁净空间等领域的理想材料。GE 公司[14]用碳纳米管制备导电复合材料,碳纳米管质量分数为 10 %的各种工程塑料如聚碳酸酯、聚酰胺和聚苯醚等的导电率均比用炭黑和金属纤维作填料时高,这种导电复合材料既有抗冲击的韧性,又方便操作,在汽车车体上得到广泛应用。LNP 公司成功制备了静电消散材料,即在 PEEK 和 PEI 中添加碳纳米管,用以生产晶片盒和磁盘驱动元件。它的离子污染比碳纤维材料要低65 %~90 %。日本三菱化学公司也成功地用直接分散法生产出了含少量碳纳米管的 PC 复合材料,其表面极光洁,物理性能优异,是理想的抗静电材料[15]。另外,聚合物/碳纳米管导电复合材料的电阻可以随外力的变化而实现通-断动作,可用于压力传感器以及触摸控制开关[16];利用该材料的电阻对各种化学气体的性质和浓度的敏感性,可制成各种气敏探测器,对各种气体及其混合物进行分类,或定量化检测和监控[17];利用该材料的正温度效应,即当温度升至结晶聚合物熔点附近时,电阻迅速增大几个数量级,而当温度降回室温后,电阻值又回复至初始值,可应用于电路中自动调节输出功率,实现温度自控开关[18]。
许多研究工作证明,碳纳米管是迄今为止人们所知的最好的导热材料。科学工作者预测,单壁碳纳米管在室温下的导热系数可高达 6600 W/mK[19],而经分离后的多壁碳纳米管在室温下的导热系数是 3000~6600 W/mK。由此可以想象,碳纳米管可显著提高复合材料的导热系数及在高温下的热稳定性[20]。Wu 等[21]制 备 了 多 壁 碳 纳 米 管 / 高 密 度 聚 乙 烯(MWNTs/HDPE)复合材料,并对其热性能进行了深入的研究,实验结果表明:导热系数随着 MWNTs 含量的增加而升高。当MWNTs 的质量分数达到 38 h,混合材料的导热系数比纯HDPE 的高三倍多。徐化明等[22]采用原位聚合法制备的阵列碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料,在氮气和空气气氛下,复合材料的热分解温度比基体材料分别提高了约 100 和60 ℃。在导热性能上,阵列碳纳米管的加人使得复合材料的导热系数达到 3.0 W/mK,比纯 PMMA 提高了将近 13 倍。
在碳纳米管/聚合物功能复合材料方面最近有南昌大学纳米技术工程研究中心[23]研制的一种多壁碳纳米管/环氧树脂吸波隐身复合材料。通过对多壁碳纳米管进行高温 NaOH 处理,使碳管在其表面产生较多的孔洞,提高碳纳米管的表面活性;制备的吸波隐身复合材料具有良好的雷达吸波效果和可控吸收频段,这种吸波复合材料的体积电阻率在 106~107 ·cm 数量级,具有优良的抗静电能力,这对于调整雷达吸波材料的吸波频段和拓宽吸波频宽有着重要意义。美国克莱姆森大学Rajoriat[24]用多壁碳纳米管对环氧树脂的阻尼性能进行了研究,发现碳纳米管树脂基复合材料比纯环氧树脂的阻尼比增加了大约 140 %。
碳纳米管的长径比大,表面能高,容易发生团聚,使它在聚合物中难以均匀分散。如何让碳纳米管在聚合物基体中实现均匀分散是当前需要解决的首要难题。经表面改性的碳纳米管可均匀分散在聚合物基体中,可以利用化学试剂或高能量放电、紫外线照射等方法处理碳纳米管,引入某些特定的官能团。Liu J 等[25]首先采用体积比为 3∶1 的浓硫酸和浓硝酸对単壁碳纳米管进行氧化处理,得到了端部含羧基的碳纳米管,提高其在多种溶剂中的分散性。ChenQD[26]将碳纳米管用等离子射线处理后引入了多糖链。还可运用机械应力激活碳纳米管表面进行改性,通过粉碎、摩擦、超声等手段实现。
碳纳米管在聚合物中的取向应符合材料受力的要求,研究表明,通过一定的加工例如机械共混剪切可以改善碳纳米管在聚合物中的取向,从而进一步改善复合材料的性能。Jin L[27]将多壁碳纳米管溶解于一种热塑性聚合物溶液中,蒸发干燥制备出碳纳米管呈无序分散状态的薄膜,然后在其软化温度之上加热并用恒定负荷进行机械拉伸,使其在负荷下冷却至室温,发现通过机械拉伸复合物可以实现碳纳米管在复合物中的定向排列。
当前碳纳米管/聚合物复合材料的成型一般采取模压、溶液浇铸等手段,模压操作简单、易于工业化,但在降温过程中,样品由于内外温差较大会发生表面开裂等问题;溶液浇铸形成的样品不受外界应力等因素的影响,但除去溶剂过程较长,碳纳米管易发生团聚。
此外,聚合物进行增强改性所用的填料由原来微米级的玻璃纤维、有机纤维等发展到如今的碳纳米管,填料尺寸上的变化使复合物材料原有的加工技术和表征手段都面临着新的挑战,需要在今后大力发展原子水平的新型加工技术和表征手段,以适应碳纳米管聚合物复合材料发展的需要。
碳纳米管以其独特的性能正在越来越多领域得到应用,随着科学技术的进步当前碳纳米管复合材料制备过程中存在的各种问题会逐渐得到解决,总有一天纳米技术会真正走到人们的现实生活当来,给人们的生活带来翻天覆地的改变。
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随着人们生活水平的提高以及建筑业的发展,人们的生活及生产活动对建筑物在实用、造型、外观、和谐性、受力、釆光等各方面提出了更高的需求,以往的建筑工程施工设计和施工技术已经不能满足现代人们的需要,在这样的需求下,部分落后的施工技术逐渐被淘汰,新技术的发展刻不容缓。近几年来,建筑业施工技术的发展非常迅速,这些新型的工艺对现代建筑物的建设起到很大的作用,已经在很大程度上实现了人们对建筑物各种功能的需要。但逆水行舟,不进则退,我们的发展道路还很长。
综合我国各地社会生活调查报告来看,我国居民对生活质量的追求普遍提升了一个档次,温饱问题之后,看待问题的眼光也变得长远。人们不仅仅满足于当下的享受,大家开始认同可持续的发展。发展的原则是可持续性,要想降低建筑能耗,就需要充分考虑建筑节能的要求,就需要取材多样化,这与建筑检测技术的改革和创新是密不可分的。而通常意义上的建筑节能,指在建筑材料生产、房屋建筑和构筑物施工及使用过程中,满足同等需要或达到相同目的的条件下,尽可能降低能耗。节能设计围绕的核心是提升采暖、制冷、照明以及通风的运行效率,尽可能地降低后期使用过程中的能耗,让建筑物能够利用自身的系统从周边的自然环境中获取一定的能源,甚至是可再生的能源,比如太阳能。或者让那些不可避免的能耗能够不浪费,比如墙体的保温隔热。进而有效的实现建筑舒适性和能源节约的目的。通俗来说就是在生活环境不打折扣的前提下,尽可能的减少能源的使用或者是加强能源的多次利用。进一步分析,在使用各种新材料的同时,还应该达到环保的要求。通过近几年的实践,新材料和新技术的使用成果是显著的,不仅大幅地提高了人们的生活质量,而且环境也得到了很大的改善。这些都是非常具有现实意义的,首先,新材料以及新技术的开发以及利用,能够有效缓解能源紧张的局面。其次,改变传统建筑材料,把砖、砂用新型材料取代,这不仅在土地紧张的中国有效的节约了土地资源,而且大大的减缓了对大气的污染和对温室效应的滋长,进而提升空气质量。这在我国的一些大城市越来越显得重要。
并且随着社会经济的发展,随着生活水平不断提高,人们都不再愿意走进工地去做那些又脏又苦的工作,导致现今市场上的劳动力明显缺乏,并且趋于老龄化,但社会发展建设任重道远,人力资源满足不了市场的需求,衍生着更多的问题。发展新型施工技术无疑可以缓解这一局面,利用科技的力量来替代传统的劳力,适应当今的市场状况,并且发展到一定程度后,如果能花更少的工期,更少的成本,更轻松更安全更保质量地完成一项工程,那必然会是人人都向往的事业。
防水问题是施工行业的老大难之一,也和人们的生活密不可分,屋面、地下室、卫生间、厨房、阳台、游泳池,甚至是公路工程,水利工程,都离不开防水技术,而防水环节又是各个工程最容易发生质量病害的环节,并且维修困难,效果也不好。传统的防水工艺在一些比较落后的地方还能看到,人们在屋顶上铺设沥青来防止屋面渗漏,但未经加工的沥青缺点很多,遇热变形大,遇冷易开裂,使用寿命短等,随着不断的改进,现今的新型防水技术和防水材料层出不穷,改性沥青、防水卷材,防水涂料等等,丰富的选择不仅适应了各种新型建筑物对于防水的不同要求,而且这些经过考验的新工艺防水效果也非常显著。
随着城市化进程,人们需要的建筑物越来越多样化,工程规模越来越大,结构形式日益复杂,但地质条件无法改变,于是逐渐的,各式各样的基础形式应运而生,其中很常见的一种形式叫筏板基础,属于大体积混凝土,由于体积大,表面积相对较小,水泥水化热释放集中,内部升温快,稍微处理不好就很容易对建筑质量产生很大的影响。所以在大体积混凝土施工过程中特别注重对其温度的监测,把它的放热反应尽可能地控制在最科学的轨迹上,一般对大体积混凝土温度的测设主要分为四处,室外温度,体表温度,中部温度,底部温度,不能让相邻测点的温差大于标准,还得采取各种各样的保温措施或者降温措施去调整,直到达到规定要求的状态。从降温措施来说,较为先进的工艺就是冷却管,它有效地解决了水化热的影响,保证了工程质量,从材料上讲,也出现了低水化热的水泥品种,很好地保证了大体积混凝土的质量。
环保节能是全世界的发展重心,同时也是我国的能源可持续发展的首要要求。节能技术在住宅建设中的使用,主要有门窗节能、外墙节能以及屋顶节能等方面。
门窗节能是建筑工程节能的一个重要方面,在建筑工程中,门窗发挥着重要的作用,不仅是用来通风,还包括采光以及围护等等,由于其特殊的位置,能量也容易损失,所有在建筑工程中实行门窗节能是非常有必要的。当前这项新技术的应用主要是通过改善其密闭性或者材质本身的改善来实现的。一方面,密闭性好可以减少门缝等造成的能量流失;另一方面选择合适的材料,能够降低门窗的热导性,比如中空玻璃,真空玻璃,铝塑材质的门窗框等,从而实现节能。
在传统的建筑中,只是使用单一的材料,通过加大墙体厚度的方式实现保温的目的,可是这种方式已经不能和当代的住宅环保要求以及节能要求相适应了。因此,复合型的墙体技术慢慢的已经成为了现今外墙节能的主要技术。复合型墙体技术使用的一般是块体材料或者钢筋混凝土当成载重组织。同时结合高科学技术的保温隔热材料,或是在框架体系中借助薄壁材料,联合保温、隔热材料当成墙体。
在建设工程中应用的水泥纤维板的主要成分是由水泥等无机物为主要的原材料,混合纤维类物质,通过物理反应和化学变化产生的。其主要的特点是坚韧度高,同时可以直接在上面上建筑工程的螺丝钉,并且不会露出螺帽、钉头等零件部位。在颜色差异上相差不大,同时兼备防火隔热的功能,可以有效的阻挡火势的蔓延以及建筑物的倒塌。
耐候钢主要是运用在车辆外壳、桥梁制造、集装箱等方面,具有很高的耐腐蚀性。正常气候条件下,一般钢的腐蚀速度每年可达到5cm厚,在比较恶劣的条件下甚至更高。而耐候钢是在生产钢的过程当中适当的加入一些微量元素,从而使得钢材的表面形成一种非常致密的保护层,有效的阻隔空气中的氧与钢材发生氧化反应,减轻钢材腐蚀的速度。作为现代建筑的一种新型材料,耐候钢主要作为立面材料被使用在建筑物上。并且在成本上,耐候钢相对来说并不是很高,是一种极具吸引力的建筑外墙材料。
建筑新设备在建筑行业中有着举足轻重的作用,它对企业的实力、工程质量、施工进度等有着重要的影响。在日新月异的时代,设备的模式也呈现出多样化,即大型化、精密化、智能化和多功能化。如今,在建筑施工过程中,企业不再是单单使用人力,更多的是采用了机械进行作业。推土机、搅拌机、挖掘机、吊车等设备也被广泛的运用于建筑行业,并且不断地更新换代,不断地涌现更有效率,使用更安全,成本更低的新型机械设备。这一巨大的突破,不仅使施工进度得到了加快,劳动强度得到了降低。近些年,不光是建筑工程,还包括水利工程、市政工程,道路桥梁工程,隧道工程等,我们的施工方式不断的趋于机械化,这一举措的转变大大地加快了工程的进度,减少了劳动力的投入。这与当今劳动力市场的形势也是相适应的。
建筑节能问题已成为时下人们讨论的热点问题,是可持续发展的重要组成部分,它对人们的日常生活环境和生活质量有着重要的影响,建筑节能是建筑技术进步的重要体现。由于建筑节能涉及到设计技术、材料和废物的使用等很多方面,因此要做好节能,这是一个庞大的工程,需要不断学习不断实践,不断总结不断优化与创新。不少发达国家在这方面已有了突出的成绩。我国在建筑节能上同样取得了良好的成绩,但是由于起步较发达国家晚,所以还需要再接再厉,不断扩大到整体,需要建立和完善建筑节能方面的相关法律和法规,形成良好的节能技术体系和强有力的监管体系,从而实现真正意义上的可持续发展。
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国内外理论界对关于产业技术创新联盟的称谓不尽统一,含义也各有侧重,本文根据国内外产业联盟实践,将产业技术创新联盟定义为:企业、高等院校、科研院所和其他组织机构自发联合在一起,基于确保合作各方的市场,寻求新的规模、标准、机能或定位,应对共同的竞争者或将业务推向新领域等目的,为解决特定的产业共性问题而形成的一种联合研发、利益共享、优势互补、风险共担的新型技术创新与产业推动组织。产业技术创新联盟的本质[1],是以企业为主体、各类市场主体广泛参与,通过资源共享和创新要素的优化组合并围绕产业关键共性技术进行的协同创新,具有跨区域性、产权独立以及正式的法律形式和特定产业目标等特征。在市场竞争环境日益复杂的情况下,产业技术创新联盟的出现既是企业寻求自身快速发展的需要,也是各类市场主体联合创新发展的产物。为此,越来越多的学者开始关注产业技术创新联盟的研究。产业技术创新联盟以其特有的稳定效应和持续创新效应,特别适合转型时期的我国经济组织形态。产业技术创新联盟可以作为我国现阶段产业经济组织形态的重要补充形式,与其他产业经济组织共同推动我国的区域经济发展[2]。联盟构建的重要环节是选择伙伴,在联盟中把朋友或者陌生人作为合作伙伴与企业所面临的不确定性有关[3]。影响高技术企业技术创新联盟伙伴选择的重要因素有知识资源的互补性、文化相容性、相互信任持久性以及组织的柔性化[4]。与其他类型联盟的构建不同的是,产业技术创新联盟构建要体现和反映四个方面:体现特定的战略目标,反映企业发展内在需要,联盟组织开放发展,联盟协议受法律约束和保护[5]。影响技术创新联盟绩效的因素,主要体现在成员之间有效的知识转移对于联盟绩效提高有重要影响,联盟主体因素、联盟情境因素和知识自身因素等,都会影响知识转移绩效[6]。产业技术创新联盟分为产业链合作联盟、技术攻关合作联盟和技术标准合作联盟三种类型[7],而从产业共性技术创新的角度来看技术创新联盟的合作模型,可分为政府推动、行业协会主导、科研院所主导和龙头企业主导四种模式[5]。
我国新材料企业能否通过建立技术创新联盟组织,冲破自身资源局限的瓶颈,取得较好的发展,这是一个值得探讨的课题。虽然已有很多文献对产业技术创新联盟作了探索和研究,然而研究重点停留在产业技术创新联盟内涵特征、联盟构建、联盟绩效及联盟分类等方面,缺乏对于把新材料产业和技术创新联盟相结合的相关研究。因此,本文通过对我国新材料产业的发展状况和新材料产业技术创新联盟的组成成员进行研究,构建新材料产业技术创新联盟模式。
新材料产业作为我国高新技术产业的基础性产业,起步相对来说较晚,但是在政府的大力支持下发展迅速。近年来,我国新材料产业在产业规模、体系建设和技术进步等方面都得到了很大的提高,表现在以下几个方面。
1.产值规模不断扩大(如图1),技术水平稳步提升。我国新材料产业市场规模从2005年开始每年以20%以上的速度增长,2006年新材料产业市场规模为3176亿元。近年来,新材料产业进一步发展。2011年产业规模达到8140亿元,2012年产业规模突破10000亿元的大关,达到10278亿元,2013年产业规模达到13600亿元,作为基础性产业的新材料能对其相关产业的市场规模产生几何级数的发展,特别是在光伏材料、稀土功能材料、玻璃纤维及其复合材料等产业领域,国内的新材料企业依靠技术的引进、消化、吸收和再创新,使产业规模逐渐壮大,产品结构不断完善。
财经理论与实践(双月刊)2015年第2期2015年第2期(总第194期)贺正楚,潘红玉等:新材料产业技术创新联盟模式研究
2.依据区域条件形成了产业格局,部分地区出现了产业聚集。采取淘汰落后产能以及把不同地区、不同行业的相关企业进行兼并与重组等措施,使新材料资源得到优化配置,新材料产业集中度得到提高。我国长江三角洲、珠江三角洲和环渤海地区依托技术与人才、产业基础及市场优势,建立了一批高技术新材料骨干企业和产业化基地,新材料产业在一些地区呈现集群化发展趋势。而我国中、西部地区依靠原有产业基础和资源优势,也建立具有自身特色的新材料产业。新材料产业在我国初步形成了“东部沿海集聚,中西部特色发展”的区域格局。
3.承接国际产业转移,对外合作明显加强。受到我国市场需求巨大和市场综合开发优势明显这两个因素的吸引,国际新材料企业重点向我国转移新材料产业。国外的一些公司纷纷在中国设立独资或者合资公司,不少跨国公司还在中国建立研发中心,以占领我国新材料产业市场。国内一些新材料实力较强的企业,为了提高自身的技术竞争水平和经济实力,也充分依靠国际力量,不断与新材料的跨国公司开展技术研发交流及市场开发合作。
4.关键材料保障能力不足,自主创新能力不强。相关资料显示,我国在某些领域所需的130种关键材料,其中的21种材料在国内几乎没有生产能力,要完全依靠进口;其中的70种材料虽然在国内可以生产,但在产量、性能和质量等方面无法满足国内需求;只有其中的39种材料,由于其技术含量偏低才实现了国内自给[9]。
综合我国新材料产业的上述发展状况,发现我国新材料产业存在的主要问题是产业创新能力不足,甚至部分新材料产业领域出现有规模而无技术的局面。在产业格局、产业规模、产业体系建设基本完成的条件下,我国新材料产业发展的关键所在,应在于技术创新方面,而产业技术创新联盟能够成为带动我国新材料产业技术创新的突破口。
1.产业技术创新联盟促进新材料产业的研发与合作。新材料产业是高新技术型产业,产业技术需要投入大量的研发经费。单个的新材料企业,一般无力独自进行技术开发。若依托产业技术创新联盟,联盟企业可以共同分摊研发投入,缩短研发周期,实现研发资源的互补和共享,共同解决产业共性技术问题。
2.产业技术创新联盟促进新材料产业市场间的合作。新材料产业的突出特点是,上中下游产业结合紧密,产业链较长,链上的企业或者产业联动性强、互动作用明显。在新材料的新产品推向市场初期,联盟企业联合开拓市场,可以降低高额的市场启动费用,较快实现规模经济效益。
3.产业技术创新联盟促进新材料产业集群的发展。技术创新联盟往往成为产业发展的核心能力和联动力,并由此形成产业集群。例如,2003年,北京中关村科技园区成立了中关村新材料产业联盟,联盟聚集了产业内最具代表性的企业、高校等各类成员,实现了资源的开放和高度共享,并制定了一系列自主知识产权的技术标准。该联盟经过10年的高速发展,已成为北京市新材料产业集群的代名词[10]。中关村新材料产业技术联盟的成功,说明产业技术创新联盟作为一种新型组织形式,已经成为新材料产业创新集群发展的重要载体。
4.产业技术创新联盟能提升新材料企业的专利竞争力。新材料企业之间核心资源一体化促进产业联盟的形成。企业通过产业技术创新联盟优化组织资源并提升专利技术竞争力,提高新材料专利技术创新主体的素质,提升新材料产业专利技术的层次,推进新材料产业专利技术向核心技术的发展,巩固新材料企业在专利申请中的优势地位,缓解国外发明专利申请长期高于国内的局面。新材料产业技术创新联盟对提升企业的专利竞争力发挥越来越重要的作用。
5.产业技术创新联盟促进新材料产业链的形成。新材料产业链的构成[10],如图2所示。从图2可以看出,新材料产业位于制造业产业链的上游,并且上游产业大多是冶金、化工和建材等基础性原材料产业。而下游的新一代信息技术、新能源汽车、新能源、生物医药、高端装备、节能环保等战略性新兴产业,几乎全是新材料产业的应用性产业。
产业技术创新联盟形成以后,形成上游原材料企业生产当中的技术创新,新材料企业加工当中的技术创新,下游企业主要应用领域的技术创新。依托完整的产业链在上中下游企业当中构造技术创新联盟,处于技术创新联盟产业链中的新材料企业,通过技术创新活动加强生产企业与上游原材料企业、以及下游应用环节用户之间的紧密合作,成员企业技术创新资源得到共享,成员企业各自技术优势得到发挥。
同其他所有的产业技术创新联盟一样,新材料产业技术创新联盟的组成成员是由政府、大学、科研机构、企业、金融机构和用户组成[11](见图3)。其中政府、大学和科研机构以及企业,是政策链、知识链和产业链的代表。这三条链相互作用,促进新材料产业技术创新绩效的提高,从而推动整个产业技术创新联盟的发展,如果其中某一个成员出现问题,将会制约整个产业技术创新联盟的发展。
在整个新材料产业技术创新联盟中,政府作为一个重要的参与主体,肩负着营造有利于联盟发展的政策环境、法制环境和人文环境的重任。政府制图3新材料产业技术创新联盟组成成员
注:1代表提供资源、技术服务、研发推广;2代表引导、推动联盟;3代表提供人才培养,参与研发;4代表反馈产品信息;5代表提供科研创新能力,参与研发;6代表提供资金服务;7代表风险共担;8代表风险共担;9代表利益共享;10代表风险共担;11代表利益共享。
定政策法规、搭建公共平台、引导技术创新活动,从而促进新材料产业技术创新联盟的壮大和发展。健康的政策环境是技术创新活动良性发展的保障,应该通过法律和制度来管理联盟之间各主体之间的关系与行为。大学与科研机构是人才、技术等资源的摇篮,发挥着人才培养与科学研究的作用。大学和科研机构充分利用自身知识密集的优势,做好基础学科研究,成为新材料产业技术创新活动中的主力军之一,从另一方面来看,新材料产业技术创新联盟是大学和科研机构进行相关知识产权转移与研发成果转化的重要平台。
新材料企业在产业技术创新联盟中占据主体地位。为了提升企业的自主创新能力以及增加企业利润,企业尽可能将自己具有优势的生产与技术投入到联盟中,并利用市场的预测功能为新材料产业的技术创新指明方向。对于大学和科研机构的科研项目,企业更要积极主动地参与,并充分利用企业在基础设备、工程技术和人力资本等方面的优势,以最快的速度研发出具有竞争力的新技术或新产品。金融机构是新材料产业技术创新联盟中必不可少的成员,金融机构向联盟提供金融借贷服务,引导企业和大学把闲散的资金向产学研合作体系集聚,更重要的是,金融机构为创新主体提供高效便捷的联系通道,使产业技术创新联盟的资本运作效率得到优化,实现风险共担与收益共享。在新材料产业技术创新联盟中,用户能够直接反馈市场的需求,并且能对企业实施技术创新所产生的利润和收益进行预先的判定。如果利润和收益比较理想,用户企业就会积极谋求与大学、科研机构的合作,并为其技术创新提供资金、人员和设备等。四、我国新材料产业技术创新联盟发展模式
产业技术创新联盟是以提升产业创新能力为目的的一种技术创新型合作组织,是政产学研企合作的结果。新材料产业按照技术创新的难易程度,根据产业技术创新联盟中主导力量的不同,制定出相应的联盟模式。本文将新材料产业技术创新联盟模式推演为政府推动型、学研驱动型和市场导向型三种类型模式。
该模式(见图4)适用于某些新材料产业中,一些市场前景不明朗、创新风险大的重大技术创新领域,新材料企业一般不会主动参与这类重大技术创新活动,政府要直接或间接介入并引导产业技术创新联盟的形成。政府通过引导新材料企业,加大对重大技术创新过程的投入,促进企业在重大技术创新过程中占主体地位。在顺应重大科技发展趋势的基础上,政府针对企业、大学和科研机构重大技术创新的需要,一方面建设科技信息服务平台,推广政产学研企对接,另一方面建设高校-企业-研发中心“三位一体”的合作平台,实现新材料产业重大技术创新资源的优化,提高企业、大学和科研机构的综合能力。在这种模式中,政府是联盟中各成员之间的纽带,它将联盟中的新材料企业、大学和科研机构紧密联系起来,使其利用各自的优势齐心协力完成技术创新联盟的目标,这种合作不仅能给联盟中的各成员带来经济效益,还能带来社会效益。
该模式(见图5)适用于新材料产业中某些科技含量较高的重点技术创新领域。新材料企业对一些重点技术存在科研需求,但企业自身无法独立完成该类技术创新,而大学和科研机构(即学研)又有供给该类技术的能力,大学和科研机构若主动寻找合作研发伙伴,通过与企业合作,能够完成该类重点技术创新活动。该模式中,大学和科研机构主要寻求的合作研发伙伴包括新材料企业、政府部门和金融机构等。大学和科研机构利用自身的人才优势和良好的实验条件,结合其他合作研发伙伴的资源,与新材料企业重点技术创新需求紧密联系,帮助企业实现其无法独立完成的重点技术创新。从这一模式看,大学和科研机构不但是重点技术创新的驱动力量,也是科技转化为产品的推动者和科技产业化的实现者。尤其重要的是,该模式当中,大学和科研机构可以培养更多创新型人才,为新材料产业技术创新联盟提供更高质量的人力资本,这些人力资本会给联盟带来新的知识和技术,把创新、开放的思想理念带入到联盟中。
该模式(见图6)适用范围是,当新材料企业存在一般性技术创新需求或者技术创新难度一般的技术需求条件下,为了降低自身的技术开发成本和研发时间,希望与其它伙伴合作完成技术创新,这时候的新材料企业若主动寻找技术研发合作者,同时联合政府部门,通过与合作伙伴、政府部门以及其它相关合作成员,合作完成一般性的技术创新。该模式当中要寻求的合作伙伴包括大学、科研机构、金融机构和同一产业内的相关企业。在这种模式中,符合市场需求的一般性技术创新要求,通过该模式,能够以较短的时间开发技术,联盟内部的企业可以互相提供资金、技术、人才等资源支持。该联盟的技术创新因为直接面向市场,使得技术创新具有方向性,让市场的反馈作用得到积极发挥。有一般性技术创新需求的新材料企业,要从自身的优势和劣势出发,按照市场经济交易规则选择自己所需要的合作伙伴,使资源共享、优势互补的协同效应得到充分发挥。
由于我国新材料企业还没有真正成为技术创新的主体且在政产学研企结合方面较松散,组建新材料产业技术创新联盟是解决这些问题的重要举措,是发展我国新材料产业的重要途径。我国新材料产业领域要引导更多新材料企业与科研机构、上中下游企业或者产业进行紧密合作,通过建立一批以技术创新型企业为主体、上下游企业或者产业紧密合作、技术创新分工明确、技术创新利益共享、成员技术创新优势得到发挥的新材料产业技术创新联盟。在构建新材料产业技术创新联盟时,明确企业、政府、大学、科研机构、金融机构和用户各个成员在联盟中的地位,使联盟中的成员能够联合研发、优势互补、成果共享和风险共担,促使新材料产业技术创新联盟的高效运行。
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荧光,又作“萤光”,是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射,吸收光能后进入激发态,并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光(通常波长在可见光波段);而且一旦停止入射光,发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。在日常生活中,人们通常广义地把各种微弱的光亮都称为荧光,而不去仔细追究和区分其发光原理。以下是读文网小编为大家精心准备的:纳米标记材料荧光碳点的制备探析相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
近年来,半导体荧光量子点因其优良的光电性能在生物、医学及光电器件等领域得到了广泛应用. 但是用于生物和医学领域最成熟的量子点,大多是含重金属镉的CdTe,CdSe 和CdS 等量子点,限制了其在生物医学领域的应用. 因此,降低和消除荧光量子点的毒性,一直是研究者密切关注的课题. 直到2006 年,Sun 等用激光消融碳靶物,经过一系列酸化及表面钝化处理,得到了发光性能较好的荧光碳纳米粒子—碳量子点( CQDs) .
作为新型荧光碳纳米材料,碳量子点不仅具有优良的光学性能与小尺寸特性,还具有很好的生物相容性、水溶性好、廉价及很低的细胞毒性,是替代传统重金属量子点的良好选择. 水溶性碳量子点因其表面具有大量的羧基、羟基等水溶性基团,并且可以和多种有机、无机、生物分子相容而引起广泛关注,这些性质决定了碳量子点在生物成像与生物探针领域有更大的应用前景. Zhu H和王珊珊等将PEG - 200 和糖类物质的水溶液进行微波加热处理,得到了具有不同荧光性能的碳量子点,虽然利用微波合成碳量子点可以合成修饰一步实现,但是与水热法相比荧光量子的产率并没有显著地提高. 目前,该领域的科研工作主要集中在3 个方面: 碳量子点形成与其性能的机理特别是光致发光机理、如何简单快速的制备出性能优异的碳量子点以及碳量子点如何成功高效地应用于实际之中.
本文采用单因素法分析影响荧光碳量子点合成的几种因素,寻求高性能荧光碳量子点的最佳合成条件,并比较微波法和水热法合成荧光碳量子点的优劣,为制备出高性能荧光纳米标记材料性能提供一定的实验依据和科学方法.
1. 1 试剂与仪器
葡萄糖( AR,中国医药集团上海化学试剂公司) 、聚乙二醇( PEG - 200,AR,中国医药集团上海化学试剂公司) 、硫代乙醇酸( TGA,AR,国药集团化学试剂有限公司) 、CS( 大连鑫蝶) 、牛血清蛋白( BSA > 99%,德国默克公司) 购自武汉凌飞生物科技公司) ; 盐酸( HCl,AR,信阳市化学试剂厂) ; 十二水合磷酸氢二钠( Na2HPO4·12H2O,AR,国药集团化学试剂有限公司) ; 二水合磷酸二氢钠( NaH2PO4·2H2O,AR,国药集团化学试剂有限公司) ; 氢氧化钠( NaOH,AR,国药集团化学试剂有限公司) .
荧光分光光度计( LS55 型,PerkinElmer,American) ; 紫外- 可见吸收光谱仪( U - 3010 型,Hitachi,Japan) ; 纯水仪( UP 型,上海优普实业有限公司) ; 台式电热恒温干燥箱( 202 - 00A 型,天津市泰斯特仪器有限公司) ; 傅立叶红外变换光谱仪( VERTEX70 型,德国BRUKER 公司) ; 透射电子显微镜( JEM -2100UHR STEM/EDS 型,日本) ; 微波反应器( Milestone, Italy) ; 电子天平( METTER - TOLEDO,梅特勒- 托利多仪器( 上海) 有限公司) ; 电动搅拌器( DJIC - 40,金坛市大地自动化仪器厂) ; 智能恒温电热套( ZNHW型,武汉科尔仪器设备有限公司) ; 数显恒温水浴锅( HH - S2s,金坛市大地自动化仪器厂) ; 紫外灯.
所有光谱分析均在室温下进行. 实验中所用水为电阻率大于18 MΩ·cm 的高纯水. 紫外- 可见吸光光度计设置为: 夹缝2 nm,扫描速度600 nm/min,扫描范围200 ~ 600 nm; 荧光分光光度计设置为: 激发波长为350 nm,扫描范围为350 ~ 650 nm,扫描速度600 nm/min. 激发夹缝: 10 nm,发射夹缝: 15 nm.
1. 2 碳量子点的制备
影响碳量子点荧光性能的因素较多,其主要因素有反应物摩尔比、反应温度和反应时间. 为更好的控制实验条件,提高碳量子点的性能,采用了三因素三水平的正交实验方法. 该方法以较少的实验次数完成多条件下最优选择. 选择碳源为葡萄糖,表面修饰剂为PEG,温度分别选择为150 ℃,160 ℃和180 ℃,时间分别选择为1. 5 min,2. 5 min 和3. 5 min,PEG 与葡萄糖的摩尔比分别选择为4,5和6. 此外在确定最佳条件时,除了考虑碳量子点的荧光强度之外,还要综合考虑实验条件、产物的毒性和生物相容性等因素.称取葡萄糖2 g,将其溶解到3 mL 水中,与不同体积的聚乙二醇( PEG - 200) 混合,得到澄清溶液,然后放在微波反应器或电热恒温水浴锅中,设定一定温度和反应时间,微波辐射或水浴加热,得到不同棕红色的溶液,即碳量子点原液; 再将碳量子点原液于不同转速下离心分离纯化,测定比较其光学性能,最后选定在6000 r /min 转速下离心分离纯化,取上层清液,稀释不同倍数用于表征.
1. 3 碳量子点的表征分析
将上述得到的碳量子点稀释不同倍数后,分别用U - 3010 型紫外- 可见吸收光谱仪和LS55 型荧光分光光度计测试制得的碳量子点的光致发光性能.
紫外可见吸收光谱测定: 将制备好的碳量子点稀释若干倍( 激发波长处吸收值为0. 1) ,先进行紫外扫描确定其吸收峰位置. 以碳量子点的紫外吸收峰波长为激发波长,激发和发射狭缝均为5. 0 nm,PMT 电压设置为700 V,激发波长是290 ~ 350 nm 进行多次荧光发射光谱扫描,确定激发波长为350 nm 时,其荧光发射峰位置为435 nm 左右,碳量子点的荧光谱峰更好.
荧光光谱测定: 取2. 5 mL 左右的待测碳量子点溶液于荧光比色皿中,在室温下用LS55 型荧光光谱仪检测其荧光,激发波长为350 nm,激发和发射狭缝宽度均为5 nm,扫描波长范围300 ~ 650 nm,扫描速度1 200 nm/min.
透射电子显微镜( 加速电压200 kV) 观察碳量子点样品的微观形态和尺寸; 将得到碳量子点原液等体积与无水乙醇混匀后滴在KBr 压片上后放到台式电热恒温干燥箱中干燥直到变干,然后放于傅立叶红外变换光谱仪中得到红外谱图.
2. 1 微波合成碳量子点的因素分析
本实验选择反应物摩尔比( n) 、反应温度( T) 和反应时间( t) 3 种影响因素,每种因素选择3 种不同的水平,即三因素三水平正交实验方法安排试验,探讨微波法制备碳量子点时对其荧光强度的影响因素,找到最优的合成条件. 根据三因素三水平的条件,选择正交表34 型.
碳量子点合成中,不同影响因素在不同水平下的趋势变化,在同一因素下,随着水平的变化,实验指标也发生变化,根据图中趋势,可以得到微波合成碳量子点的最优条件是: PEG 与葡萄糖摩尔比为6,反应温度为180 ℃,反应时间为2. 5 min,在此条件下合成的碳量子的荧光强度最好.从趋势图还可看出,微波辅助反应时间并不是越长越好,但反应时间小于3. 5 min 时,碳量子点的的荧光强度有随反应时间减少而提高的趋势.
由以上正交实验的直观分析得到了优化条件,然后在该条件下微波合成了荧光碳量子点,优化条件下制备的碳量子点与实验组中最好的第9 号实验条件下制备的碳量子点的荧光发射光谱.在其他条件相同的情况下,优化合成的碳量子点的荧光强度为234,远远大于第9 号实验组的碳量子点的荧光强度153. 17.
改变前驱溶液pH 值( 分别为3,7和9) ,对实验结果进行分析处理,随着溶液pH 值的增加,碳量子点的荧光强度先减小再增加. 在前驱体为碱性条件即pH = 9 时,所得碳量子点荧光强度最大,在酸性条件pH = 3 时次之,在中性条件pH = 7 时最小. 其原因可能是在葡萄糖-PEG 体系中,制备出来的碳量子点表面含有丰富的羟基和羧基官能团( 在图8 中得到了证明) ,在酸性条件下,由于碳量子点表面大量羟基与H + 形成大量氢键,导致体系较为稳定,碳量子点能较好的分散,所以发出较好的荧光; 而在碱性条件下,碳量子点表面的羧基与OH - 的相互作用致使体系较为稳定,碳量子点也能很好的分散; 但是在中性条件下,生成的碳量子点由于高的表面能而发生团聚,致使粒子粒径增加,粒径分布变宽.
2. 2 微波法与水热法的比较
在上述相同的优化条件下,分别采用微波法和水热法2 种方法合成碳量子点,并对其光学性能进行初步比较.
2. 2. 1 碳量子点的紫外可见吸收光谱
2 种方式得到的碳量子点的紫外可见吸收光谱图,两者的吸收峰位置都是在280 nm 左右,吸收峰位置并没有随着加热方式的变化而变化,这说明2 种加热方式形成碳量子点的机制可能是一致的. 此外,在同等合成条件下,微波法制备的碳量子点的紫外可见吸收光谱强度小于水热法的吸收峰强度.
2. 2. 2 碳量子点的荧光发射光谱
将微波优化合成得到的一组碳量子点稀释后,依次增大激发波长,观察其荧光发射波长变化. 微波合成碳量子点在不同激发波长( 340 ~ 450 nm) 下的荧光发射光谱,随着激发波长的增大,荧光发射峰位置发生红移,荧光强度也先增大后减小,其中,激发波长为350 nm 时,碳量子点的荧光发射强度最大. 因此,选择350 nm 作为本实验中碳量子点的激发波长.
2. 2. 3 碳量子点的荧光机理探讨
碳量子点的荧光性能主要来源于2 种不同类型的发射,一种是其表面能的陷阱发射,另一种是其内在的状态发射,即电子和空穴的重新结合产生的发射,也就是通常所说的量子点的量子尺寸效应所导致的碳量子点的TEM 图射. 在本文中,一方面葡萄糖的高温热解生成的碳量子点,其表面能陷阱发射产生荧光; 另一方面,PEG 可以作为碳量子点的表面钝化剂. 而在本研究中,前驱体是葡萄糖和PEG的混合物,因此,PEG 在此合成体系中,一方面发挥了稳定剂的作用,另一方面也发挥了表面修饰剂的作用,PEG 含有大量的羟基等基团,在碱性条件下,羟基等官能团引入碳量子点表面,抑制了碳量子点的缺陷状态发射,使得能够产生荧光的电子和空穴的辐射结合更加便利,即内在的本征态发射更加容易,进而提高了碳量子点的荧光强度.
2. 2. 4 碳量子点的TEM
从中可以看出,碳量子点与半导体量子点类似,外貌呈圆球形,分散性较好,尺寸分布较均匀,平均粒径在5 ~ 8 nm 左右,表明在葡萄糖热解制备碳量子点的过程中,聚乙二醇作为分散剂和表面修饰剂起到了比较好的作用,能有效防止碳量子点团聚.
2. 2. 5 碳量子点的红外光谱
不同方法制备的碳量子点的红外光谱( a. 微波法; b. 水热法)在相同的优化条件下,微波法和水热法。
2种方法得到的碳量子点的红外谱图峰位和峰形基本一致,只是吸收峰强度略有不同,这可能与碳量子点的浓度有关.
羟基伸缩振动谱带出现在3 700 ~ 3 100cm - 1区域,在大多数含羟基的化合物中,由于分子间氢键很强,在3 500 ~ 3 100 cm - 1区域出现一条很强、很宽的谱带. 在3 370cm - 1附近2 种方法制备的碳量子点都有宽化的吸收峰,是O - H 键的伸缩振动特征峰,同时在指纹区1 101 cm - 1处和1 247cm - 1同出现较强的吸收峰,分别属于C - O - C的对称收缩和不对称伸缩振荡,证明了羟基的存在; 同时在1 643 cm - 1处观察到两者的吸收峰,这是C = O的伸缩振动,证明了羧基的存在. 由此判断,碳量子点表面带有羟基和羧基官能团,这不仅增强了量子点的水溶性和生物相容性,更为后续的修饰该类碳量子点提供了有益的指导.
通过正交实验方法初步确定了微波法制备纳米荧光碳量子点的合适实验条件为: 反应时间为2. 5 min,反应温度为180 ℃,PEG 与葡萄糖摩尔比为6,pH = 9. 合成中影响因素从主到次顺序为: 反应时间> 摩尔比> 反应温度.同时发现极差R空白> R温度,表明实验过程中,还有其他重要的因素需要探讨,其中,最可能忽略的因素是搅拌.
在相同优化条件下,水热法合成的碳量子点的光学性能要略优于微波合成的,究其原因可能除了本文提到的是否使用搅拌装置有关外,可能还与合成时碳量子点的生长速度、表面修饰程度和状态等因素有关.这些因素的联合作用,导致荧光碳量子点晶格缺陷没有得到很好的控制,而表面缺陷、边缘效应等又会导致陷阱电子或空穴对的产生,它们反过来又会影响量子点的发光性质,有待今后进一步实验验证. 总之,2 种加热方式所制备的荧光碳量子点均具有较好的光学性能,可望用于荧光标记领域.
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纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:纳米材料的研究现状及未来趋势探讨相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
近年来,科学技术发生了飞速发展,各种新兴产业和新兴科学技术应运而生,为了满足各个领域的快速发展,纳米材料受到越来越多的关注和重视,各国科学家都在研究纳米技术的基础理论知识,同时相关纳米技术在许多行业中已经得到广泛应用和实施,比如:电子电子行业、医疗行业等等,并向产业化的方向逐渐迈进。在美国、日本等国家纳米材料已经得到批量的生产,但是纳米材料的未来发展还需要科学家们不懈的努力和研究,研发和发展的道路任重而道远,尤其是纳米医疗诊断材料和纳米生物材料还需要不断的创新和发展。相关机构曾这样预测过:不到十年的时间,全世界纳米新材料市场便会达到87 亿美元的规模,整个行业便会有24.6%的年增长率。
社会对纳米材料的需求不断增加的同时,世界各国纷纷投入到纳米材料的研发中, 政府和企业大量人力和物力的投入,使纳米材料的发展达到了一个新的高度,纳米材料的市场规模不断的扩大。
在美国,纳米材料被广泛应用在军事、国防、航空航天等多个领域,因而美国将纳米材料的研究和发展作为一种国家战略层面的科研项目。事实证明,纳米材料具有优良的性能,已经被社会各界认可,随着纳米材料的不断研发,农业、医疗、生物等领域正在逐渐实施纳米技术,创造巨大的经济效益。
在世界各国中,我国对于纳米技术的研究并不算晚,当前,我国共有一百多个研发机构在进行纳米材料基础和应用的相关研究。这些研发机构主要是我国的一些高校和研究所,其中高校中开展较早的主要有:清华大学、东北大学、吉林大学等经典大学,研究所中开展较早的有:长春感光化学研究所、应用化学研究所等。通过各界不谢的努力和研究,近几年来,我国纳米材料的发展有了新的突破和发展, 并取得了丰硕的研究成果。研发过程中,应用的方法主要有物理法、化学法及多种方法相结合的复合法,从而研发出一系列金属和合金的氮化物和氧化物的纳米颗粒; 同时我国向纳米材料研发先进的国家学习,不仅学习其完善的纳米技术,而且引进我国不能自主生产但对于纳米材料的生产和发展不可或缺的设备,对纳米材料的颗粒大小进行微细的调控, 将这些研发成果广泛应用到生产当中,从而生产出相应的高科技纳米产品,比如:纳米块材、纳米薄膜等等;对纳米材料进行广泛生产的同时,又积极发掘原有纳米材料的新特性,在各个角度对纳米材料进行创新和发展,收到了成效,比如:我国已经成功研发出纳米陶瓷,这种纳米陶瓷具有优良的性能,密度高且结构复杂;同时,对于超塑性形变现象的发现,我国在世界上属于先锋,超塑性形变现象即在拉伸疲劳应力集区所表现出的纳米氧化铝晶粒特性;另外,我国在其他纳米材料的相关研究中也取得了不错的成绩,比如:我国深入研究功能纳米材料,并看到了相应的成效。
随着社会对纳米材料需求的不断增加,我国在"八五"研究工作的基础之上,又建立了许多研发基地,其中最重要的主要有:中科院金属所、南京大学、中科院物理所、清华大学及国防科技大学等。这些纳米材料基地的建立为我国纳米技术的发展提供了基础条件。通过近几年来不懈的努力和研发,我国在纳米材料的研发领域取得了一定的成果,在众多的发达国家中,我国已经具有一席之地。新的时期,我国的科研院校和研究所对纳米材料的研发做出了重要贡献,不仅提供生产纳米材料的技术,同时提供高质量的科研学者, 使纳米材料更加广泛的应用于生产中,促进了科研成果向工作和生产中的转化。在未来的发展中,这些科研院校和研究所是我国纳米材料发展的动力。
2.1 纳米技术与信息产业的融合
进入二十一世纪后,信息产业在社会的发展中具有不可替代的作用。到2010 年,信息产业在我国GDP 中所占的利润已经达到10%。将纳米技术融入到信息产业主要表现在以下几个方面:近年来网络通讯、高清晰度数字显示技术及芯片技术飞速发展,便相应的推动了纳米技术的发展。而且在未来几年中,世界对于网络通讯和显示集成等方面的设备性能要求会不断的增加,许多国家已经开始研发纳米材料,并有了不错的成效。再者, 我国在网络通讯方面跟其他发达国家还存在一定的差距,应该对网络通讯的关键零件进行研发,比如:微电容、谐振器及微电极等,在进行纳米材料的研发过程中应提高这些零件的性能,我国在网络通讯方面上的不足为纳米技术和信息产业的融合提供了合理的空间。
2.2 纳米技术与环境产业的融合
随着科学技术的不断发展,环境污染问题已经成为世界各国关注的话题,纳米技术可以有效应用在污染物的降解及空气的净化上, 因而纳米技术在环境的保护方面有着重大的意义。近几年来,随着我国污染程度的加大,已经研发出了可以成功降解氮氧化物、甲醛等污染物的相应纳米设备,空气的污染程度大为降低,将空气中的有害成分从10ppm 降到了0.1ppm。同时纳米技术也应用到了水污染的治理当中,很多企业应用纳米技术的光催化性质使污染的水质得到净化, 在未来的发展中,纳米技术在环境污染上的应用将会更加普遍。
2.3 纳米技术与生物医药产业的融合
进入世贸组织对我国许多行业造成了不同程度的影响,尤其是医药行业,在纳米技术的研发背景下,我国决定不断发展,奋起直追。纳米生物技术在医药上的研发主要是:在动植物中提取有益于人类健康的材料,再经过纳米技术,使这种材料的作用充分发挥出来。同时在医药行业应用纳米技术,可以使纳米技术的适用层次得到提高。
2.4 纳米技术与能源环保产业的融合
随着世界人口的不断增加, 各种能源逐渐出现耗竭的状态。因而, 目前我国最重要的工作便是合理有效的使用和开发资源,同时研发出能够取而代之的新能源。在传统能源方面,应该运用纳米技术使其充分利用,同时减少相应废弃物的排放。在新能源的研发方面,在借鉴发达国家先进纳米技术的同时,也要不断的创新,开发出一系列可燃气体等较清洁的能源,较少传统资源的过度使用和浪费,使新资源广泛的应用于人们的日常生活当中。
2.5 运用纳米技术对传统产业进行改造
运用纳米技术对传统产业进行改造并完美结合,是当前传统行业再度复兴的希望。比如,我国传统的纺织行业,国际上激烈的竞争已经严重打压了我国的纺织业,因而纳米技术应该应用在纺织材料领域, 这样才能使衣服的品质和质量得到提高,使我国的纺织行业在国际上占有一席之地。
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复合材料,是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:关于航空复合材料技术发展的回顾及展望相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
复合材料自研发以来,被广泛地运用于航空工业中,例如在民用航天领域上,飞机的大部分都是采用复合材料,在航天飞行器的许多零件也是由复合材料构成的,导弹、运载火箭等的应用更是普遍,由此可见复合材料对航空工业的重要性。但是我国目前在复合材料的技术方面还不太成熟,所以我们要在前人的基础上不断探求发展之路。
我国在1958 年开始使用复合材料,初期便运用于航天工业。之后,我国的复合材料发展迅速,复合材料被广泛地应用于各个领域。一开始,复合材料主要用在飞机的雷达罩、副油箱等,但当时采用的是玻璃钢纤维,由于玻璃钢纤维的弹性很小,不能运用于飞机受力大的部位,后来便出现了硼纤维,但硼纤维因为不能被长时间加工,所以只能用在飞机修理方面,综合各方面因素,碳纤维成了飞机上主要使用的复合材料。现如今,复合材料凭借着它抗腐蚀性好、成本低、使用时间长等优点应用在飞机的各个方面。50 多年过去了,我国的复合材料技术不断发展,现已经建立的航空航天材料基本体系可以满足我国目前航空航天需求,复合材料的生产能力和协作配套网络,也使得我国的航天工业处于稳定发展阶段,形成复合材料的所用的原材料也基本上是自产自销。虽然这样,我们在某些高水平研究上人与发达国家有较大的差距,优质的碳纤维和其他高水平的复合材料大多数是从其他国家买进的,这极大地限制了我国航天技术的发展。所以目前我们不仅要增加复合材料的产量而且还得提高它的质量,只有复合材料的技术提高,我国的航天工业才会更迅速地发展起来。
2.1 复合材料在军事方面的应用
复合材料在一问世时,就被应用在军事飞机上,复合材料的使用使军机更加轻便,可携带更多的炸弹。随着时代的发展,复合材料在军机上所占比重越来越大,所承担的任务越来越重要。复合材料不仅仅用在战机上面,在直升机上也广泛应用,复合材料使得直升机的重量减轻,在起飞时节省时间,同时复合材料的应用还可以减少直升飞机的坠毁概率,保障了战士们的安全。近几年,无人机的问世也掀起了一阵热潮,无人机的主要作用是携带武器,作为战斗武器来使用,这就要求无人机在体积一定的情况下尽可能多的装备武器,复合材料使这个设想成为可能。RQ-4B 高空长时间无人侦察机,除机身主结构为铝合金外,剩下的都是复合材料构成的。军事中不仅仅有战斗还有物资需求,采用复合材料制造出来的大型货运机可以携带大量的军需物资,在战争中发挥巨大作用。
2.2 复合材料在民用方面的应用
现在复合材料渐渐应用于民用飞机上。由于民用飞机与战机不同,民用飞机载人数量多、重量大,所以这就要求飞机的结构牢固。在初期,复合材料只用在一些辅助性的结构上,比如我们所熟知的波音号飞机,在前几个型号上,复合材料的应用不足10%,而后来随着复合材料技术的不断精进,几年之后波音787 上的复合材料竟然占到机身总重量的一半并且广泛应用在主要受力结构上。复合材料在民用飞机上大范围使用这是民用飞机史上的一次重大改变,复合材料让飞机更加轻便,强度更高,使用年限更久同时也使飞机的安全性得到了保障,复合材料的还使得飞机的成本下降,所以,复合材料在民用航空的前景必然十分光明。
2.3 复合材料在航天的应用
当航天技术开始研究时,科学家们就提出必须要用先进的、轻便的、耐用的材料来制作。航天飞机最主要的任务就是以最低的成本,用可持续利用的飞行器,把尽可能大的有效载荷送上太空中。那时候人们就开始研制高科技材料,经过不断的试验和技术的提高,人们发现复合材料不仅具有高比强度、高比刚度和重量轻等优点,某些复合材料还有可以焊接、耐腐蚀等独特的优点,这些优点都非常符合航天飞机结构材料要求尤其适用于轨道器结构系统中。在航天飞机上,它的推力结构用的是硼/环氧、铝/硼和石墨/环氧等复合材料,在环形框架、大梁、衍条、蒙皮横梁、连接件中也采用了大量的复合材料,储箱的衬桶上用玻璃纤维围绕着,外壳用玻璃纤维和蜂窝纤维包裹,航天飞机上复合材料的用量高达190 多公斤。
复合材料的发展历史和在航天工业的应用我们已经有所了解,复合材料的重要性已经不言而喻,所以复合材料的前景是十分光明的但是到目前为止,复合材料还没有被普遍地使用,究其根由有这几方面:第一是复合材料的造价太贵,这并不是说复合材料的成本高,它的成本是低于一般材料的,但由于技术的不成熟和原料的不充裕,综合下来它的造价是非常高的。第二是国内的复合材料原材料不符合标准,基础非常差。第三是因为我国的理论知识非常落后。由于历史原因,我国的高新技术产业起步较迟发展较为缓慢,复合材料在国内的应用也比较晚,这些原因导致的是我国的复合材料技术很不完善。在航天工业中,我国许多复合材料依赖进口,本国并不能生产,所以我们面临的主要问题是如何大力发展我们的技术,不再一味的向其他国际买进,形成我们自己的特色产品。
作者认为应该从以下几个方面改进:(1) 对航空航天与民用领域中广泛采用的材料例如各种先进复合材料及一些传统结构材料进行精加工,进一步研制,使它们的成本下降,可以广泛用在各个领域。(2)加强对复合材料原材料的改进。(3)利用发达的计算机技术来进行理论设计,减少了材料的浪费,达到省时省力保证质量和降低成本的目的。
我国的复合材料技术在起步时就已经落后于其他国家,当复合材料的重要性越来越明显,应用前景越来越广泛时,我们不能再落后,国家应大力扶持复合材料在航天工业中的研究项目,在新世纪我国的航天工业会随着复合材料技术的发展逐渐壮大,屹立于世界不败之地。
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金属/电介质颗粒复合体系的光学性质,因其丰富的物理内涵有着重要的学术价值和广泛的应用前景,而成为理论和实验研究的热点,备受学术界的关注。金属/电介质复合体系既能保持各组分材料性能的优点,又具有了单一组分材料所不具备的性能,是一种优良的人工调制功能材料。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:论述新型绝缘纳米电介质材料的工程应用相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:本文通过纳米科技与新型纳米材料在电网建设、精细化工、医药方面的应用总结,综述了纳米技术在不同科技领域带来的创新与技术突破。展望了纳米技术以及高性能复合绝缘材料的工程应用进展。
【关键词】:纳米技术 高性能 特高压电网 工程应用
近年来,建设特高压输电网络能够大幅度提升我国电网的输送能力、降低长距离电力输送损耗,对于国家能源战略实施、电网系统运行及国家安全具有重大意义。目前,我国在直流特高压绝缘材料研发和制造方面与区域联网的格局已初步实现。随着电压等级不断提高,网络规模逐步扩大,各大区域电发展直流特高压对绝缘材料性能要求极高。
目前电网公司推进的“一特四大”电网发展战略是以关键设备的绝缘水平为依托。由于特高压电网中核心设备主要是环氧树脂基材料,建设由1000kV交流和±800kV直流构成的电网绝缘与防护难以满足当前要求。绝缘子伞裙材料与环氧树脂基芯棒界面黏接力差,效率大大提高,而且穿墙套管同样也面临绝缘等级不足的问题。此外,外部环境也会导致普通绝缘材料的开胶破坏并导致芯棒的老化脆断,也即所谓的“薄绝缘”。目前,采用的新型复合材料除了具有普通复合材料的特点外,还具有如下优势:(1)显著的协同效应:可综合发挥各部分绝缘部件的协同效能,这是其中任何一种材料都不具备的; (2)性能可设计性强,可针对纳米复合材料的性能需求进行设计和制造。
根据固体电介质的碰撞理论,在强电场作用下,固体导带中的电子会在运动时与晶格发生碰撞,电子的动能不断增大进而因碰撞电离出更多的自由电子,导致电子定向移动加剧,电阻率下降。纳米颗粒具有库仑阻塞效应,能够构造能垒限制电荷在环氧树脂中的传输。同时,纳米颗粒独有的界面作用会分散自由电子流,增大电荷迁移的途径,电荷的耗散促使环氧树脂电导率下降,相应电阻率得到改善。纳米颗粒与环氧树脂分子链的交联不是分子间键桥,因此能够提高绝缘材料的击穿强度。
精细化工产品具有用途广泛,数量繁多的特点,并且对人类生活的各个方面产生影响,是一个巨大的工业领域。具有一定优越性的纳米材料为精细化工的发展创造了重大机遇。纳米材料在塑料、橡胶、涂料等精细化工领域,都能发挥着举足轻重的作用。例如,将纳米SiO2加入橡胶中,可以提高橡胶的红外反射和抗紫外辐射能力;在塑料中添加一定量的新型纳米材料,可以提高塑料的强度、韧性、防水性和致密性。纳米Al2O3和SiO2纳米颗粒加入到橡胶中,可以使橡胶的介电特性和耐磨性有所提高,而其弹性也比用白炭黑作填料的橡胶有明显的提升。国外为使粘合剂和密封胶的粘合性和密封性大幅度提高,已将纳米SiO2作为添加剂加入其中。将A12O3加入到有机玻璃中,不仅还会提高玻璃的高温冲击韧性,而且不影响玻璃的透明度;由于可以使有机玻璃抗紫外线辐射,加入经过表面修饰处理的SiO2,可达到抗老化的目的。一定粒度的锐钛矿型TiO2质地细腻,无毒无臭,而且具有优良的紫外线屏蔽性能,在化妆品中添加TiO2,可以提高化妆品的使用效果。塑料、涂料、人造纤维等行业中也可以应用到超细TiO2。
纳米TiO2具有适用性广泛,除净度高,无二次污染等优点,能够产生很强的光化学活性,大量吸收太阳光中的紫外线,可以用光催化降解工业废水中的有机污染物,在环保水处理中有着很好的应用前景。最近又开发了高档汽车面漆用的珠光钛白及用于食品包装的TiO2。在环境科学领域,除了在处理工业生产过程中排放的废料中作为催化剂的纳米材料外,还将出现一种具有独特功能的纳米膜。这种纳米膜能够消除污染。其原理是探测到会造成污染的生物制剂和化学制剂后,对这些制剂进行过滤以达到消除污染的目的。
进入21世纪后,人们对药物的需求越来越高,健康科学将以出入意料的速度向前发展。控制药物释放、发展药物定向治疗、提高药效、减少副作用,已提到研究日程上来。纳米粒子将给药物在人体内的传输提供了诸多的便利。凭借纳米粒子的尺寸小,可在血管中进行自由流动的特点,其可以用来检查和治疗身体各个部位的病变。只需要检测少量血液样品,通过血样中的蛋白质和DNA,新型纳米技术诊断仪器就能诊断出人体的各种疾病;用多层构架的纳米粒子包裹的智能药物,在进入人体后可主动进行搜索“任务”,并攻击癌细胞,同时具有修补人体内的损伤组织的重要功能。
美国麻省理工学院(MIT)已制备出靶定向药物,该药物是以纳米磁性材料作为药物载体,在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物,该项技术也被称为“定向导弹”。与此同时,科学家们对纳米微粒在临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究。据《人民日报》报道,我国在纳米技术应用于医学领域上获得了突破性成功。长效广谱抗菌棉,就是南京希科集团利用纳米银技术研制生产出的医用敷料。通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒,然后使之附着在棉织物上这一原理,使得抗菌棉的生产成为了现实。通过纳米技术处理后的银表面结构发生变化,表面急剧增大,加之银具有加速伤口愈合和预防溃烂的作用,对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用,其杀菌能力可提高200倍左右。
21世纪将是纳米技术的时代。纳米科学主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等,是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学。各个领域均涉及纳米材料的应用,纳米材料在电气工程、机械、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题将有可能由于纳米技术的诞生而得到彻底的解决,将对人类社会产生深远的影响。通过在传统产品中应用纳米材料技术的改性,发展纳米结构的新型产品,增加其高科技含量,目前已获得一定的成效,具备了形成21世纪新的经济增长点的基础。
21世纪初期,科学家们的主要任务是根据纳米材料各种独特的物理、化学特性,设计出各种新型的纳米材料和纳米器件。可见,纳米材料将发挥举足轻重的作用,作为材料科学领域一个大放异彩的新星出现在能源与信息等各个领域。
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采用表面修饰技术和原位还原碳化技术制备了纳米碳化钨(WC)/碳纳米管(CNT)纳米复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重-差热分析(TG-DTA)等手段对WC/CNT纳米复合材料的晶相组成、形态结构和热稳定性进行了表征,结果显示样品是由WC和CNT两相构成,纳米WC颗粒均匀地分散在碳纳米管上,粒径细小;在空气气氛中,WC/CNT纳米复合材料在470℃以下保持稳定。采用循环伏安法研究了WC/CNT纳米复合材料对硝基苯的电催化活性和电化学稳定性。结果表明,WC/CNT纳米复合材料对硝基苯的电催化活性优于纳米WC和CNT,且WC/CNT纳米复合材料在硝基苯电还原过程中保持良好的化学稳定性。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:碳化钨与蒙脱石纳米复合材料的制备与电催化活性研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:具有类铂催化性能的碳化钨(WC)催化材料是当前研究的热点与难点.本文以六氯化钨为钨源,用剥离后的蒙脱石片层为载体,将化学浸渍法与原位还原碳化法技术相结合制备了碳化钨与蒙脱石纳米复合材料;复合材料由碳化钨、碳化二钨(W2C)和蒙脱石(MMT)组成,碳化钨呈颗粒状分散或呈层状负载于MMT外表面;样品的晶相组成与其还原碳化时间有关;样品的微结构特征与前驱体中钨与蒙脱石的比例有关.采用三电极体系和循环伏安法测试了样品在酸性溶液中对甲醇的电催化氧化性能,结果表明,碳化钨与蒙脱石复合之后对甲醇的电催化性能明显提升,并具有类铂电催化活性;当钨与蒙脱石质量比为4的前驱体经5 h还原碳化后,样品中WC占绝对主导,WC和W2C的质量分数分别为82%和18%,两者的比值为4.556,且在MMT外表面形成均匀的负载层.此时样品的电催化活性最高.这为制备具有类铂催化活性的高性能碳化钨催化材料奠定了坚实基础.
【关键词】:碳化钨 蒙脱石 纳米复合材料 电催化活性 类铂催化性能
碳化钨(WC)的核外电子排布因与铂类似而具有类铂催化性能,1 可用作电化学领域的催化剂,2,3 且由于具有优越的抗H2S和CO中毒能力等特点4而成为当今研究的热点, 但是其电催化活性远不如铂等贵金属催化剂.5,6 因此, 提高活性是WC替代或部分替代铂等贵金属催化剂的关键和面临的技术难题.研究表明, 结构和形貌调控,7,8 碳包覆9-15及与其它载体复合16是提高WC活性的有效技术手段. 本课题组在这方面也开展一些有针对性的研究工作,如制备WC/CNT、17 WC/TiO218和WC/天然沸石纳米复合材料,19 以及WC/Fe3W3C 核壳结构复合材料20等. 以上方法虽然在一定程度提高了WC的催化活性, 但均未能制备出具有类铂催化活性的碳化钨基催化剂.
选择蒙脱石(MMT)为碳化钨的载体, 制备碳化钨与蒙脱石复合催化材料, 并研究其性能, 是因为MMT具有2:1 型层状结构, 是一种天然的硅酸盐层状结构材料, 具有表面电负性强、比表面积大、吸附性强及阳离子交换性能好等特点;21 研究还表明, 将Pt2+引入到MMT的层间, 再利用NaBH4还原可得到Pt-MMT催化剂, 它对对硝基苯酚具有很好的催化活性与稳定性;22 将Ru、23 Au、24 CdTe25和Fe26等多种纳米微粒负载在MMT上, 不仅体现出良好的分散性, 还具有很好的催化性能. 这是由于MMT的纳米片层表面带有永久性负电荷, 电荷的相斥作用导致复合催化剂具有很好的分散性; Aihara 等27进一步认为, 为了降低表面能, 纳米颗粒吸附于MMT的片层上, 致使MMT片层对纳米颗粒具有很好的分散作用; Kawabata 等28 也认为MMT作为催化剂的载体, 对纳米微粒具有很好的分散与稳定作用, 并可保持复合催化剂的稳定性. 因此, 将具有类铂催化活性的碳化钨负载于MMT纳米片层之上必可得到性能良好的催化剂.
基于上述因素, 本文以蒙脱石为载体, 采用离子交换法将W6+引入到MMT表面及层间, 再利用原位还原碳化技术获得了碳化钨与蒙脱石纳米复合材料, 研究了其对甲醇的电催化性能, 报道了具有类铂电催化活性的碳化钨基催化材料, 揭示了复合材料的电催化性能与其物相组成和微结构之间的关系, 为制备具有类铂催化活性的碳化钨基电催化材料探索了一条新的途径.
2.1 前驱体制备
三氧化钨(WO3) 与蒙脱石复合前驱体(WO3/MMT)的制备分为两步完成: (1) MMT 剥离; (2)WO3/MMT制备.
(1) MMT剥离: 将一定量的MMT加入到浓度为8 mol∙L-1的LiCl 溶液中, 搅拌和超声分散10 min后转入水热反应釜中, 在140 °C下水热反应24 h, 过滤后再用50%的乙醇溶水液洗涤滤饼, 经离心和干燥后获得剥离MMT (E-MMT).
(2) WO3/MMT 制备: 分别称取1.836 g WCl6 和1.000 g E-MMT, 先将WCl6溶于50 mL无水乙醇中,再将E-MMT加入上述溶液中, 超声分散10 min, 将体系置于30 °C的水浴中恒温搅拌24 h, 然后静置、过滤、洗涤、干燥和研磨后获得WO3/MMT前驱体.
2.2 样品制备
将适量的WO3/MMT前驱体装于石英舟内并置于管式电炉中, 通氮气(N2) 30 min 后, 改通CH4和H2混合气体(CH4:H2的体积比为1:4), 同时将管式炉的温度升高至400 °C保持30 min, 再升高至800 °C保温一段时间, 然后在N2保护下冷却至室温, 即获得碳化钨与MMT纳米复合材料.
2.3 样品表征
采用荷兰的PANalytical 公司生产的X'PertPRO型X射线衍射(XRD)仪对样品的结构及物相组成进行表征. 实验采用Cu Kα靶, λ=0.154056 nm, 管电流40 mA, 管电压45 kV, 步长0.04°, 2θ的扫描速率为2.4 (°)∙min-1, 扫描范围为5°-80°; 采用配备有X射线能量散射谱(EDS)仪的HitachiS-4700Ⅱ型场发射扫描电镜来观察样品的表面形貌; 采用荷兰Philips-FEI 公司的300 kV 高分辨透射电子显微镜(TecnaiG2 F30 S-Twin)对样品的形貌特征和显微结构进行表征.
2.4 电催化性能测试
样品的电催化性能测试采用CHI620B 型电化学工作站(上海辰华仪器公司), 测试在298 K下采用循环伏安法和三电极体系进行. 其中, 工作电极为粉末微电极, 辅助电极为1 cm×1 cm 的99.99% Pt片, 参比电极为饱和甘汞电极(SCE), 工作电极与辅助电极之间用多孔陶瓷隔膜隔开.
样品电催化性能对比用碳载铂(Pt/C)电催化材料从浙江省冶金研究院有限公司购买, 其铂含量为5% (w), 标记为Pt/C(5%).
3.1 XRD分析
EMMT与WO3/MMT 在2θ小于10°的范围内均具有较强的衍射峰, 可归属于MMT(001)晶面的特征峰(PDF: 13-0259). 与E-MMT相比, WO3/MMT中(001)晶面的2θ值向左偏移,这说明负载WO3 后MMT 的(001)晶面间距扩大了. 这可能与WO3/MMT制备过程中少量钨离子插入蒙脱石层间有关. WO3/MMT经还原碳化后, 样品的物相组成主要是WC (PDF: 51- 0939)、W2C(PDF: 35- 0776) 和MM. 比较上述四个样品的XRD 衍射结果可发现, 随着还原碳化时间的增加,MMT(001)晶面的衍射峰逐渐减弱, 当还原碳化时间超过5 h, MMT(001) 晶面的衍射峰基本消失,MMT的其他衍射峰也逐渐减弱. 这说明随着还原碳化时间的增加, MMT片层结构的有序度降低, 甚至被破坏或向非晶态转变.
当还原碳化时间为3 和4 h 时, WC的各主要晶面(001)、(100)和(101), 以及W2C的(101)晶面的衍射峰较弱. 这说明此时WC及W2C的结晶度不高; 当还原碳化时间增加到5 h 后,样品的物相主要是WC, 且其衍射峰明显增强; 当还原碳化时间增加到6 h 时, WC 的衍射峰变弱, 而W2C的衍射峰增强. 上述结果表明, WC的结晶程度随着还原碳化时间的增加由弱到强, 再由强到弱,而W2C 的结晶程度由强到弱, 再由弱到强, 即两者的结晶程度呈互补关系. 这反映还原碳化过程中WC与W2C 是一种动态平衡关系, 即W2C→WC⇌W2C.为进一步验证上述关系, 基于XRD 分析结果,应用X'PertPRO 型X射线衍射仪自带的专业软件对样品中WC和W2C 的质量分数及其晶粒度进行了计算. 表中WC和W2C的晶粒度分别对应各自最强衍射峰的晶面, 即分别为(100)和(101)晶面.当还原碳化时间为3 h时, 样品中WC和W2C的含量分别为39%和61%, 两者的比值为0.641, 即W2C的含量约为WC的1.5 倍;
当还原碳化时间为4 h 时, WC和W2C的含量分别为34%和66%, 两者的比值为0.515, 即W2C 的含量约为WC的2.0 倍. 这说明还原碳化3 和4 h 时,样品的物相以W2C为主. 当还原碳化时间为3 h 时, 两者的晶粒度有一定的差异; 当还原碳化时间为4 h 时, 两者的晶粒度基本一致. 当还原碳化时间为5 h 时, 样品中WC与W2C的含量分别为82%和18%, 两者的比值明显变大, 由0.515(4 h)增大至4.556(5 h), 晶粒度变化不明显. 此时样品的物相以WC为主, 粒径没有明显变化. 当还原碳化时间为6 h 时, 样品中WC与W2C的含量分别为48%和52%, 两者的比值又变小, 由4.556(5 h)变小至0.923(6 h), 此时样品的物相以W2C 为主, 粒径略有增加. 这说明还原碳化时间由5 到6 h, 样品的物相由以WC为主, 转变为WC与W2C 的含量基本相当, 且W2C 的含量略高. 比较不同还原碳化时间样品的XRD分析结果可发现, 随着还原碳化时间的增加, WC与W2C之间可发生转变,先是部分W2C 转变成WC, 然后是部分WC转化为W2C, 且还原碳化5 和6 h 样品中WC和W2C的结晶度明显优于还原碳化3 和4 h 时样品中的WC 和W2C.
3.2 SEM分析
剥离前MMT片层状结构不明显, 剥离后片层状结构明显, 其长度达到了几微米, 厚度仅为十几纳米, 片层边缘呈现卷曲状. 这说明经剥离后, MMT形成了分散性良好的片层状结构, 其表面积明显增大. 这为后续氧化钨的吸附与分散, 即前驱体的制备奠定了良好的基础.
3.3 TEM及STEM
为了解E-MMT与碳化钨的晶粒大小, 选择还原碳化时间为5 h 的样品进行了高分辨透射电子显微镜(TEM)和扫描透射电镜(STEM)分析.
样品片层状结构明显, 片层厚度较薄, 结合SEM 结果, 片层状颗粒为E-MMT,黑色颗粒均匀地分散于E-MMT的表面.样品局部放大及晶格像. 黑色细小颗粒经放大后用Digital Micrograph 软件精确测量其晶面间距约为0.2455 nm. 这与WC(100) 的晶面间距0.2517 nm(PDF: 51-0939)接近.黑色颗粒经放大后,其晶面间距约为0.2489 与0.2506 nm, 均与WC(100)的晶面间距接近. 这说明照片中的黑色颗粒为WC.晶面间距实测值与标准卡片值的差异可能是由于晶面拍摄角度以及系统误差所致.灰黑色颗粒表面分布灰白色亮点. 由于碳化钨比蒙脱石具有更强的电子衍射,灰白色亮点是碳化钨颗粒, 灰黑色区域为E-MMT片层, 并采用X射线能谱仪对上述结论进行了验证. WC颗粒均匀分布于E-MMT片层的表面, 分散性较好, 团聚现象不明显, 颗粒大小大约在10 nm 左右. 这与XRD的计算结果吻合.
3.4 EDX分析
C、O、Mg、Al、W、Si 元素的谱峰. 其中, O、Mg、Al、Si 和Ca 为MMT中的元素所致, W 和C 谱峰的存在说明样品中存在碳化钨物相. 这与XRD 的分析结果相符. 这在一定程度上说明所制备的样品为WC/MMT复合材料.
3.5 电催化性能
样品在酸性甲醇溶液(0.1 mol ∙ L-1CH3OH+0.5 mol∙L-1 H2SO4)中的循环伏安曲线. 样品3 在0.5 mol∙L-1 H2SO4溶液中出现了一组对称的氧化还原峰, 其氧化和还原峰峰电位分别为0.531 和0.426 V; 在正扫过程中, 四个样品均在0.7 V左右出现第一个氧化峰; 在负扫过程中,四个样品均在0.508-0.535 V范围内出现第二个氧化峰. 样品3 在硫酸溶液中并未出现双氧化峰, 而是一个氧化峰和一个还原峰. 这说明上述双氧化峰是样品对甲醇的电催化氧化, 也充分说明WC/MMT系列样品对甲醇的电催化氧化性能与贵金属催化剂铂的特征相似.为便于对比.
在正扫描过程中, 样品1、2、3 和4 的峰电位分别为0.702、0.707、0.707 和0.696 V, 峰电流密度分别为8.05、6.09、16.40 和6.64μA∙cm-2. 即4 个样品的峰电位非常接近, 峰电流有明显的差异, 以样品3 的峰电流密度最大; 负扫描过程中, 样品1、2、3 和4 的峰电位分别为0.532、0.535、0.508 和0.515 V, 峰电流密度分别为5.42、4.24、10.20和3.95 μA∙cm-2. 即4 个样品的峰电位比较接近, 以样品3 的峰电位最负, 峰电流也有明显的差异, 以样品3 的峰电流密度最大. 由于氧化峰的峰电位越负,其电催化氧化活性越高. 因此可认为样品3 的电催化活性相对较好, 即还原碳化时间为5 h 所制备样品的电催化活性最好. 4 个样品的正扫峰电位与负扫描峰电位的比值存在一定的差异, 且样品4 的比值明显大于其它三个样品的比值.
正扫描时, 样品3 在硫酸溶液中的循环伏安曲线在电势为0.1 V左右均出现一个宽泛的氧化峰. 这应该是氢的脱附峰.3 氢脱附峰的形成是因为酸性溶液中含有大量的H+离子, 样品中MMT表面具有永久性负电荷, 这必然导致H+离子大量吸附于MMT表面, 随电位正移, H+离子从MMT表面脱附, 在循环伏安曲线上显示阳极电流和相应的电流峰.
甲醇在样品的电催化过程中能够出现双氧化峰是因为甲醇的电催化氧化总反应方程式:
2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O (1)
在酸性条件下, 其正极反应:
3O2+12e-+12H+→6H2O (2)
负极反应:
2CH3OH-12e-+2H2O→12H++2CO2 (3)
而在实际反应过程中, 甲醇的电催化氧化是分步进行的.30 即在电位正向扫描过程中, 甲醇发生电催化氧化, 但随着电流的正移, 催化剂表面产生的氧化物或溶液中硫酸根离子吸附抑制了甲醇的进一步吸附和氧化, 所以会产生第一个氧化峰; 当电位负向扫描时, 在正向扫描产生的氧化物被还原,且吸附的硫酸根离子也发生脱附, 此两个过程使得催化剂表面恢复活性, 所以甲醇可以进一步发生氧化, 从而形成第二个氧化峰. 这就是形成双氧化峰的根本原因.
不同钨与蒙脱石比的前驱体经5 h 还原碳化所制备的样品在酸性溶液(0.1 mol∙L-1 CH3OH+0.5 mol∙L-1 H2SO4)中循环伏安曲线. 从图7 中可看出, 所有样品在酸性甲醇溶液中均出现了双氧化峰, 一个是在正扫过程中, 且峰电位均在0.7 V左右,另一个在负扫过程中, 峰电位为0.5 V. 上述结果说明, 四个样品均对甲醇具有良好的电催化活性, 且其循环伏安曲线的双氧化峰特征与贵金属Pt 的电催化特征相类似.29 这充分说明碳化钨与蒙脱石纳米复合材料具有类Pt 的催化活性. 为了更好地对比样品的电催化活性.
正扫描过程中, 4 个样品的峰电位高低顺序为: 样品8>样品7>样品6>样品5. 由于氧化电位越低, 其电催化氧化活性越好, 越容易发生电催化氧化反应. 因此, 正扫描过程中, 样品5 的电催化活性最高. 正扫描过程中, 4 个样品的峰电流密度大小顺序为: 样品8>样品6>样品5>样品7. 其中, 样品8 的电流密度值明显大于其它样品的电流密度值; 样品7 的电流密度值明显小于其它样品的电流密度值. 负扫描过程中, 4 个样品的峰电位高低顺序为: 样品7>样品6>样品5>样品8, 样品8 的电催化活性最高. 4 个样品的峰电流密度大小顺序和特征与正扫一致. 从表3 中还可看出, 4 个样品的正扫峰电位与负扫峰电位的比值随着负载量的增大而减小, 即两个氧化峰的电位比值大小与负载量之间存在一定的相关性.
样品3 与碳载铂[Pt/C(5%)]在酸性甲醇溶液中的循环伏安曲线对比图.样品3 与Pt/C(5%)在酸性溶液中对甲醇的电催化均出现了双氧化峰. 为便于对比, 在相同的测试条件下, 与Pt/C(5%)的第一个和第二个氧化峰电位相比, 样品3 的第一个和第二个氧化峰电位明显负移. 由于氧化峰的峰电位越负, 其电催化氧化活性越高. 这说明碳化钨与蒙脱石构成复合材料后, 在高电流密度下其电催化活性高于Pt/C(5%), 即其电催化活性得到了明显的提升.
从表4 中还可看出, 与文献报道的WC与W2C复合材料31 和碳载铂(Pt/Vulcan XC-72R)电催化材料32的第一个和第二个氧化峰电位相比, 样品3 的第一个和第二个氧化峰电位明显负移; 与文献报道的碳载铂(Pt/Vulcan XC-72R)电催化材料32相比, 正扫时, 样品3 对甲醇电催化氧化第一个峰的峰电位明显正移, 第二个峰的峰电位相同. 这也从侧面说明将碳化钨复合于蒙脱石上之后, 其对甲醇的电催化活性得到显著的提高.
综合分析, 不同钨与蒙脱石比值的前驱体经5 h还原碳化所制备的样品中, 样品3, 即当前驱体的钨与蒙脱石比值为4 时, 样品在酸性溶液中对甲醇电催化氧化活性最好. 结合样品的XRD表征结果, 样品3 中的碳化钨物相组成为WC与W2C, 且WC与W2C 的比值达4.649, 即样品中以WC为主导, 而其它3 个样品的物相虽然也由WC与W2C组成, 但WC与W2C的比值均小于1, 即样品中碳化钨的物相以W2C为主. 这充分说明WC与W2C对甲醇的电催化氧化均具有一定的活性,31 但构成复合材料后两者的比例对样品的性能有较大影响, 即以WC为主的样品对甲醇的电催化性能好于以W2C 为主的样品的性能.
从TEM照片中可看出, 样品3 中碳化钨颗粒均匀地分布于MMT外表面, 并形成了较为完整的负载层; 虽然样品2 中碳化钨也较均匀地分布于MMT外表面, 但没有形成完整的负载层; 样品1 和4则是碳化钨颗粒均匀地分布于MMT 外表面, 在MMT外表面的碳化钨没有形成连续的层状结构.这充分说明样品的微结构特征对其电催化活性具有较大影响. 基于上述结果和分析可得出结论: 碳化钨与蒙脱石纳米复合材料对甲醇的电催化活性不仅与其物相组成和相对含量有关, 还与其微结构特征有关.
以六氯化钨为钨源, 以剥离后的蒙脱石片层为载体, 将化学浸渍法与原位还原碳化技术结合可制备出碳化钨与蒙脱石纳米复合材料; 复合材料中碳化钨由WC与W2C组成, 调节还原碳化时间可获得具有不同物相组成的复合材料, 即可控制WC 与W2C 的比值; 调节前驱体中的钨与蒙脱石比例, 可获得具有不同结构特征的碳化钨与蒙脱石的纳米复合材料; 当前驱体中钨与蒙脱石的比例适中时,碳化钨均匀地负载于蒙脱石片层的外表面, 形成良好的负载层; 当前驱体中钨与蒙脱石的比值过低或过高时, 碳化钨以微粒形式复合于蒙脱石片层的外表面. 其中, 当比值低时, 碳化钨纳米颗粒均匀地分散于蒙脱石的外表面, 晶粒的尺寸在10 nm左右, 当比值过高时, 碳化钨纳米颗粒在蒙脱石的表面分布不均匀, 颗粒明显增大(60-100 nm), 团聚明显.
碳化钨与蒙脱石纳米复合材料在酸性体系中对甲醇具有良好的电催化活性, 并具有类铂催化性能, 其电催化活性不仅与复合材料的物相组成有关, 还与复合材料的微结构特征有关. 当复合材料中碳化钨的物相由WC和W2C构成, 并以WC占绝对多数, 且两者在蒙脱石片层外表面形成均匀的负载层时, 复合材料对甲醇的电催化活性最好, 且类铂电催化性能最强.
上述充分说明, 蒙脱石片层是碳化钨良好的载体, 不仅可很好地分散碳化钨纳米颗粒, 也可构成负载层状结构, 两者复合后还可获得具有类铂催化性能的碳化钨基电催化材料. 这为制备具有类铂电催化性能的碳化钨基催化材料奠定了坚实的基础,为碳化钨基催化材料的制备与应用研究, 尤其是碳化钨替代铂等贵金属催化剂指明了方向.
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计算机应用技术在我国的教育领域中发挥了越来越重要的作用,计算机应用技术在教学中的应用使得教学的内容更加信息化、系统化、现代化与丰富化,这些都使得计算机应用技术成为现代教学中重要的辅助教学手段。下面是读文网小编为大家整理的计算机应用技术专业毕业论文,供大家参考。
近些年以来,随着时代的不断发展,计算机技术在人类的生活中发挥了越来越大的作用,高职院校计算机专业课程也由此得以设立起来。但是从总体上来看,当前高职计算机应用技术教学尚且存在一定的问题,这些问题的存在极大制约了教学效率及学生能力的提升,由此可见,改革计算机应用技术教学,有着十分重要的现实意义。
一、目前计算机专业教学的现状
我国的职业教育起步相对较晚,长时间以来一直得不到应有的重视,但随着近几年国家对于职业教育扶持力度的加大,高职教育开始进入了迅速发展的阶段,为社会提供了大量的人才。计算机技术作为当前影响社会发展方向的一大主流技术,各种新技术和新内容层出不穷,这就对计算机专业的教学提出了更高的要求,当前很多高职计算机教学还存在问题,学生所学的内容跟实际应用存在脱节的情况,这要求我们对高职计算机应用技术教学进行改革。
二、教学改革的思路
(一)课程和教学内容的不断更新
对于高职院校来讲,高职院校教学的目标是培养学生的实用技能,是以就业为目的的,这就要求学校在课程和教学的内容上进行不断的更新,要求课程的内容务必贴近社会的需求,重点培养学生掌握硬件维护、软件应用、网络配置与维护、多媒体制作等方面的知识和技能。众所周知,高职教育的主要目的就在于培养学生的实际操作能力,因而在理论教学之外,还应该倾注更多的精力在实践教学上,特别是对于计算机专业这种应用性较强的学科,仅仅依靠理论知识无法在毕业之后胜任用人单位的需求,所以,在课程和教学内容不断更新的同时,还需要提供学生相应的实践机会,以便帮助学生牢牢掌握实际应用计算机技术的能力。
(二)教学手段的更新
计算机作为一种现代科技,其教学的方式也需要实现现代化。具体说来,应当充分发挥计算机多媒体教学的优越性,计算机有相当多的知识都是比较抽象的,使用多媒体教学能够很好地将抽象的知识以更加形象化的形式予以展现出来,继而更好的帮助学生理解。再者,还应当进一步完善课程网络在线讨论和答疑系统,这样学生有问题或者疑虑时,可以及时向老师询问,由此使课堂变得更加高效。
(三)教学方法的改革
对于高职学生而言,其文化知识水平往往不如普通高校的学生,所以,在对高职学生开展计算机应用技术的教学时,需要考虑到其文化技术水平的因素,找到适用于不同的课程教学和不同层次的学生的教学方法。正是因为高职学生的入学文化水平参差不齐,有的学生可能在入校前连电脑都没有接触过,而有的学生可能接触过电脑并已经相当熟练,在同一个班级教学中,如何让基础差的学生“吃得好”,同时也要让基础好的学生“吃得饱”,这是教师应该着重关注的问题,因而务必要结合具体的教学情况,采取有针对性的教学方案。
(四)加强计算机专业教材建设
即便是高职计算机教材的种类繁多,但大多数基本上都是直接套用的普通高校的教材,这些教材对于学生的基础知识水平要求较高,因此并不适用于高职计算机应用技术教学中。再者,有的教材中的内容也与当前社会主流技术不相符,教材的内容已经无法跟上计算机技术的发展,应用此类滞后的教材势必导致教学效率的低下。为了提高高职计算机应用技术教学的课程的效率,加强计算机专业教材建设十分必要,所以,教师需要切实了解社会对计算机技术的需求情况,了解掌握哪些技术对于学生来说更有利于就业,以此作为标准来选择教材的内容。同时,在教材的编写时,要加强学生实践能力的培养,学生的就业是要以实际能力做支撑的,编写高职教材时要做到理论与实践兼顾。
(五)搞好师资队伍建设
高职计算机应用技术课程教学的质量与师资队伍的素质息息相关,当前很多高职院校的师资队伍都偏向于老年化,这些教师可能对以前的计算机技术掌握比较熟练,但是对于最新型的计算机技术的掌握则显得有待全面,这可能导致学生在高职院校中受到的教育并不能够满足用人企业对高职学生的要求。为了提高学生的就业情况,这就需要学校搞好师资队伍的建设工作,及时引进新鲜血液,以高素质的师资队伍来帮助计算机教学,从而让学生毕业之后就能凭借所学到的知识获得就业岗位。
三、结语
总之,时代及科技的发展促使计算机技术逐渐深入人们的生活及工作中,因此,高职院校也随之开设了计算机相关的课程,但纵观当前高职院校计算机教学,教学过程中尚且存在不少的问题亟待解决,所以,应当积极对高职计算机教学的内容和方式进行全方位的改革,加强学生实践能力的培养,从而让学生在今后的就业过程中能够真正的脱颖而出。
一、影响工程项目信息化管理系统建设的因素
信息技术是从计算机技术及网络技术派生出来的,现在已经在多种不同的专业领域里产生了不同技术的应用。当用户想要开发信息管理软件的时候,需要软件开发单位和用户之间多次进行沟通和协商,以便开发出能够满足用户多方面需求的信息管理软件。但是考虑到大多数情况下,往往是由用户率先提出请求,概括地描述自己对于软件功能的一些要求,然后由软件公司对用户的需求进行分析和汇总,从而设计出满足用户要求的软件。假如用户没有能够有效而且完善地提供自己的需求信息,只是盲目地选择了相关软件来搭建自己的信息管理系统,那么建成一个合适的、行之有效的信息管理系统几乎是不可能的。
二、计算机应用技术在工程项目管理中的应用
1多媒体技术应用
多媒体技术在工程项目的建设中有着广泛的应用。由于工程项目的特性,在开发这类软件的时候仍会出现一些风险,因为工程项目的建设中会存在一些不可预知的因素,这些因素往往又对工程项目有决定性的作用。现实情况下,如果开发软件的时候企业的基础工作没有做好,或者不够严谨,都将会影响到软件的质量。
2网络技术技术应用
网络平台在大型工程的运作中发挥着重要的作用。大型工程由于其涉及部门多、工期长,十分需要一个平台来保证各方的及时、有效的沟通,只有这样,才能保证项目的各个环节能够高质量、有秩序的进行。而网络信息交流平台具有多点互联和资源共享的特点恰好能够满足这一需要。
3构建信息化资料库
工程项目的规划、建设中以及建成后的验收都会涉及到大量的信息流通和计算工作。在建设前,要通过各种渠道多方收集相关信息;在建设中,将收集到的信息整理、汇总,进而建成电子图书馆、数字资料库等数字信息源,从而为项目提供有利信息。在使用时还要注意数据库中数据的更新,从而有利于提高工程项目的质量。
4构建适合工程项目的应用软件
搭建一个完整的管理软件系统能够让工程项目得以顺利实施以及使工程质量得以保证。这一软件系统能够保证工程项目中使用的资料文件的安全,又要能够做到简化复杂的问题,从而提高工程项目建设的效率。
三、计算机应用技术在项目工程管理中存在的问题
1软件方面
计算机技术的飞速发展,使得各类软件的数量猛增,此类软件也不例外。由于工程项目中设计因素较多,不确定性大,所以在做出选择时就要面临很大问题,所以,要尽量选择一款可以兼顾现实中工程项目各方面的、适应性强的软件。
2硬件方面
计算机的软件需要硬件来支撑,只有计算机设备常换常新,才能保障计算机软件能够流畅可靠的运行,这就要求企业在更新硬件设备上上投入大量的资金。
3项目管理人员方面
无论多么先进的硬件设备还是软件系统,都是需要人来操作的,没有人员的合理应用,再好的硬件、软件也无法发挥它们的作用。企业需要在培训项目管理人员的技术水平上多下功夫,这样才能更好地让自己投入的资金为自己创造更多的利润。
四、总结
综上所述,企业为了实现与国际接轨、迎接国际化的竞争环境,就必须要不断提高自身水平,而这就需要企业自身主动变革自己的管理模式和作业模式。当愈加成熟的计算机应用技术应用到工程项目的管理中去的时候,必将会在管理中发挥越来越大的作用,加快管理模式的发展和完善。
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信息化时代的到来,使得计算机科学在人们的生活和工作中起着越来越重要的作用,并扮演者不可或缺的角色。下面是读文网小编为大家整理的计算机科学与技术专业毕业论文,供大家参考。
1计算机科学技术在教学中的应用
计算机网络教学与课堂授课有非常大的不同,在进行课堂授课时要受到很多因素的影响,比如说,教师的上课状态、学生的上课状态、书本知识的局限以及周围环境的影响等都会成为影响授课质量的原因。但计算机网络教学却是大大的不同,计算机网路教学中学生处于主动的一方,教师主要是处于引导的状态,让学生自发的去学习,建立学生自主学习的机制,在这样的情况下,不仅可以提高学生学习的积极性也可以提高教师的教学质量。而虚拟教学和远程教学是属于相互补充的两种教学形式,虚拟教学更是弥补了远程教育的不足,学生足不出户就可以进行各种各样的教学实验,从而获得和课堂学习不一样的学习体验,能够加深对学习内容的理解,从而获得更高的提升。此种教学方法,可以使学生的知识学习更加的形象化和具体化,使学生学习起来更加的直观和容易理解,另外,在进行有趣学习的同时也可以培养学生的创新能力和探索的欲望。
2计算机科学技术在教学中应用的影响
计算机科学技术在现代教学中的作用及影响无疑是非常巨大的,计算机技术的应用使得学生的学习不再局限于那小小书本之内,通过多媒体课件以及种种辅助教学,增加了非常多的课堂知识量。在增加学习知识量的同时并没有消耗更多的时间,恰恰相反,通过计算机的有效运用大大减少了教学时间,让学生在同样的时间内了解了更多的知识。现代的教学手段改变了以往沉闷乏味的教学形式,计算机的合理使用能够有效的吸引学生们的注意力,激发了学生学习的兴趣和积极性,让学生们主动去学习,去了解知识,从而让学习变成了一件非常有趣的事情,改变了以往的学习状态,形成了积极向上的学习风气。从大的方面来说,现在的世界俨然是一个信息化、数字化、网络化的新时代,在这样的时代背景下,计算机电子信息技术得到了广泛的发展,计算机已经进入到了家家户户,成为人们生活和工作的必需品,计算机为人们生活学习等诸多方面带来了很大的便利,打破了传统的区域界限的新知识,带人们走进了一个知识经济的新世界。而且,计算机还扮演着非常多的角色,除了教师、学生以外也可以是朋友、玩伴、工具等。人们可以在计算机当中获取非常多有用的东西,计算机在作为辅助工具时可以进行管理工作,学生可以在计算机上完成自己的作业,它也可以是老师,在自己有不明白的地方时为自己授业解惑。
3结语
计算机科学技术的广泛适用,改变了人们传统的教学方式以及学习形式。通过多种多样的应用形式,使得学生们的学习变得丰富多彩,上班族的工作变得轻松便捷。计算机科学技术将不同的教学呈现给大家,提高了学生的学习效率和学习积极性,提高了教师的教学水平和教学质量,让教学走到了时代的前端来适应现代教育的需求。而未来的教学仍然是个未知数,如何更好地发挥计算机技术在教学中的作用需要更多的有志之士去探索、去实践,也可以说这是现代教育专家和工作者们的主要任务。如何将计算机更好地融入到教学当中以及如何让计算机技术继续的发扬光大将不断激励着大家勇敢前进。
1计算机科学技术现状
1.1计算机科学技术在生活中应用广泛
在这个信息化时代,计算机网络作为人们社会生活的重要部分,已经进入千家万户。人们不用出门就可以通过计算机了解国内外新闻、天气预报资讯、股市行情、世界地图、收发电子邮件、检索信息等;不用逛街就可以通过互联网中的购物网站买到喜欢的东西;通过计算机可以与相隔较远的朋友在线聊天、视频聊天等,加强人们之间的交流和沟通,促进友谊;人们可以通过计算机网络订购飞机票、火车票等,节省排队时间;教师可以通过计算机科学技术实现对学生的在线授课,更及时、更方便;动漫工作者可以使用计算机科学技术制作动漫;政府机关也可以通过计算机科学技术建立城市网站,及时了解市民反映的问题,通过计算机与各个行业的工作人员在线交流;很多企业使用计算机来处理大量数据和信息,代替传统的人工处理,提高工作效率。计算机科学技术潜移默化的影响着人们的生产、工作和学习。
1.2计算机科学技术更加智能化和专业化
计算机科学技术的快速发展和广泛应用,推动了集成电路、微电子和半导体晶体管的发展,计算机科学技术更加智能化和专业化。计算机能根据使用对象的不同个体需要进行改装、更新,对于有更高需求的用户可以专门定做计算机,用户可以根据使用环境的不同选择台式计算机、笔记本计算机、掌上电脑和平板电脑等。计算机科学技术在其他特殊领域也能发挥自己的优势,如智能化家用电器和智能手机,家庭式网络分布系统代替了传统的单机操作系统,满足人们的生活需求。
1.3计算机的微处理器和纳米技术
微处理器能提高计算机的使用性能,缩小传统处理器芯片中的晶体管线宽和尺寸。利用光刻技术,波长更短的曝光光源经过掩膜的曝光,将晶体管在硅片上制作的更精巧,将晶体管导线制作的更细小。计算机科学技术的快速发展使计算机运算速度更快,体积更微型,操作更智能,传统的电子元件不能适应计算机的发展。纳米技术是一种用分子射程物质和单个原子的毫微技术,可以研究0.1~100纳米范围内的材料应用和性质。计算机科学技术中利用纳米技术,可以使计算机尺寸变小,解决运算速度和集成度的问题。
2计算机科学技术的未来发展
现如今,计算机科学技术的应用越来越广,人们对计算机科学技术的要求越来越高,促使数学家和计算机学家们不断研究计算机科学技术,使计算机科学技术在各个领域、各个行业发挥更大的作用,满足人们的不同需求。下面从DNA生物计算机、光计算机和量子计算机三方面来探究计算机科学技术的发展前景。
2.1DNA生物计算机DNA生物计算机用生物蛋白质芯片代替传统的半导体硅芯片。1994年,美国科学家阿德勒曼率先提出关于生物计算机的设想。在计算机运算数据时,将生物DNA碱基序列作为信息编码载体,运用分子生物学技术和控制酶,改变DNA碱基序列,从而反映信息,处理数据。这一设想增加了计算机操作方式,改变了传统的、单一的物理操作性质,拓宽了人们对计算机的了解视野。DNA生物计算机元件密度比大脑神经元的密度高100万倍,信息数据的传递速度也比人脑思维快100万倍,生物计算机的蛋白质芯片存储量是传统计算机的10亿倍。2001年,以色列科学家研制出世界上第一台DNA生物计算机,体积较小,仅有一滴水的体积。2013年,英国生物信息研究院的科学家们使用DNA碱基序列对文学家莎士比亚154首作品的音乐文件格式和相关照片进行编制,增加了储存密度,使储存密度达到2.2PB/克(1024TB=1PB),提高了人们对信息储存的认识,这一重大突破使生物计算机的设想有望成为现实。
2.2光信号和光子计算机
光子计算机是一种由光子信号进行信息处理、信息存储、逻辑操作和数字运算的新型计算机。集成光路是光子计算机的基本构成部件,包括核镜、透镜和激光器。光子计算机和传统计算机相比较,有以下几点好处:
(1)光计算机的光子互联芯片集成密度更高。在高密度下,光子可以不受量子效应的影响,在自由空间将光子互联,就能提高芯片的集成密度。
(2)光子没有质量,不受介质干扰,可以在各种介质和真空中传播。
(3)光自身不带电荷,是一种电磁波,可以在自由空间中相互交叉传播,传播时各自不发生干扰。
(4)光子在导线中的传播速度更快,是电子传播速度的1000倍,光计算机的运算速度比传统计算机更快。20世纪50年代末,科学家提出光计算机的设想,即利用光速完成计算机运算和储存等工作。与芯片计算机相比较,光子计算机可以提高计算机运行速度。1896年,戴维•米勒首先研制出光开关,体型较小。1990年,贝尔实验室的光计算机工作计划正式开启。根据元器件的不同,光子计算机可以分为全光学型计算机和光电混合型计算机。全光学型计算机比光电混合型计算机运算速度快,还可以对手势、图形、语言等进行合成和识别。贝尔实验室已经成功研制出光电混合型计算机,采用的是混合型元器件。研发制作全光学型计算机的重要工作就是研制晶体管,这种晶体管与现存的光学“晶体管”不同,它能用一条光线控制另一条光线。现存的光学“晶体管”体积较大较笨拙,满足不了全光学型计算机的研发要求。
2.3量子理论计算机
量子计算机将处于量子状态的原子作为计算机CPU和内存,处于量子状态的原子在同一时间内能处于不同位置,根据这一特性可以提高计算机处理信息的精确度,提高处理数据的运算速度,有利于数据储存。量子计算机处理信息时的基本数据单元是量子比特,取代了传统的“1”和“0”,具有极强的运算能力,运算速度比传统计算机快10亿倍。中国和美国的科学家们在实验室里成功实现了同时对多个量子比特进行操作,为制造量子计算机提供了可能。相信在科学技术的不断发展和世界各国的科学家们共同努力下,量子计算机会成为现实。
3结束语
计算机科学技术是一个具有广阔发展前景的领域。从1946年到现在,计算机科学技术经历了巨大的变革,计算机物理元器件、集成电路、外存储器等都有较大的发展。计算机科学技术具有存储容量大、运算处理能力强、运算速度快、性价比高、计算数据精准、自动化程度高等特点。计算机科学技术已经涉及到社会生活的各个方面,改变了人们传统的生活、工作、学习方式,推动社会的全面发展。随着网络和科技的不断进步,未来计算机科学技术势必会朝着高性能、环保化、功能化的方向发展。
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伴随科学技术的不断进步,计算机在人类改造自然的活动的应用逐渐增多,计算机技术趋向普及化发展。计算机教育作为普及计算机应用能力的重要环节,在提高人们计算机应用水平和能力上发挥重要作用。下面是读文网小编为大家整理的计算机科学与技术专业毕业论文,供大家参考。
一、计算机技术对计算机教育的辅助作用
人类社会已进入21世纪,积极推进素质教育,培养全面发展的一代新人是我国教育的目的。按照素质教育的要求,建设高素质的基础教育,正是贯彻“教育要面向现代化,面向世界,面向未来”战略方针的具体体现。现代化是科学技术与生产结合的标志,而人是现代化的主体。如何使21世纪的主人更好地适应“地球变小了”的时代,如何适应知识经济等问题就放在教育者的面前。让他们学会自行获取知识,形成可持续发展的学习方法将是解决这个问题的方法之一。用电子计算机来辅助学生学习是帮助学生形成主动获取知识的众多学习途径之一。国家的综合国力和国际竞争能力越来越取决于教育发展、科学技术和知识创新的水平,教育将始终处于优先发展的战略地位,现代信息技术在教育中广泛应用并导致教育系统发生深刻的变化,终身教育将是教育发展与社会进步的共同要求。当前,许多国家政府都把振兴教育作为面向新世纪的基本国策,这些动向预示未来教育将发生深刻的变革,我们应当及早准备,迎接新的挑战。近十年,全球信息总量呈爆炸性增长,世界将进入新一个千年,这是一个真正的新时代,信息化、数字化、网络化的浪潮使全球实现资源、信息的互享共用,“地球村”的概念已不是理论的存在。
随着电子计算机信息技术的不断发展,以及人们对计算机和网络知识的逐步了解,电子计算机将进入到千家万户,成为人们的日常用品。电子计算机的多方面应用带给人们一个信息量大,打破区域界限的新知识、新信息、开阔眼界的学习与交流的崭新天地。它的应用会使青少年能高效率地获取知识,运用知识,从而走向知识经济的新时代,应用电子计算机对青少年进行教学辅导、科普知识传播、思想道德文化教育是一种现代“学习”的趋势。有人认为,计算机能同时地去扮演着多种角色,它扮演着老师和学生,计算机技术在教育中能够发挥出以下的作用,我们能从计算机里学到很多的东西,我们能够使用计算机进行内容很丰富地吸纳知识,并且进行操作,计算机作为终端工具同时也是使用工具。计算机在做辅导者的时候是可以进行管理工作的;计算机也可以作为被动的一方,学生在计算机上完成他们的作业,还可以来检查自己的作业质量;当计算机是被当作工具的时候,学生们使用数据库里的资料都是很方便的。信息技术已经发展到今天,它在教育上的贡献是越来越重要了。计算机当学习的工具的时候是很有实际作用的,帮助学生获得,储存,还有交流的整个过程,计算机的这些功用都是通过一些软件来得到实现的。计算机里都会能安装很多的软件的,我们会使用到的有数据库处理的软件,文字处理的软件,绘图用的软件,都是很有用的软件。除了这些日常用的软件还有一些是专业用的软件,比如动画制作用的软件,计算机的编程用的程序语言,还有用来制作多媒体的软件;学习领域的软件也是有的,在通过选配了一些很不一样的装置以后,可以用来给学生提供很有效的帮助,一起来组成一个实用的组件,学生们可以选择来掌控实验要设定地条件,要测量的数据和实验得出的结果。计算机教学的最大的特点是能够进行实时地学习上的辅助,辅助可以通过图像,文字和声音各种形式的传达,老师和学生之间的交流的效果也能在一定程度上体现的。
二、计算机在计算机教学中的管理作用
(一)多媒体在教学中的应用
计算机教学要想有很好的效果就要和老师进行交流,老师们对我们整个的教学的程序上所做的工作,对学生的学习进行统一地管理是必不可少的,要对整个教学程序进行管理是需要对学生学习的结果进行评测,还有要对班级进行日常工作的管理。在一般的课堂里,这些工作都是由班主任来做的,这些事其实是非常繁琐的,也在很大程度上影响了老师对学生们进行更能互相理解的交流和辅导,也影响了老师发挥其创造性地一面。计算机的很多的软件其实都能对计算机管理整个教学系统起到帮扶的一面,我们也要看到在管理的教学上,计算机的集成系统能够计算和检测各种软件,还可以在管理的时候给老师腾出时间和空间来辅导更多的学生学习。
(二)远程教育的开发
计算机教育离不开远程教育,现代的远程教育是在通信技术的作用基础上来使用计算机和网络技术,计算机的之间的相互性和网络的广泛分布的情况都是综合性的体现,计算机的这些功能是能够使人们得到广泛地远程教育的机会。整个世界现在都已经对教育有了很大程度上的重视,在全世界的范围内,现代的远程教育都是一个受到很多关注的项目,许多的科技创新人员和教育研究的人才都把这个远程教育当作了重点的研究的对象。和传统的电视教学的区别是,现在的远程教学是拥有实时性的能进行交流的一个程序,学生能够根据计算机生成的图像和声音进行多种信息的转换,每一个学生在随便一个地方的任意时间都能够学习各种自己想学习的知识,并且根据自己的实际情况来确定学习的进度的。
三、计算机技术对计算机教学的贡献
(一)以学生为中心的学习环境
用计算机来制造出学生掌控这个能发现很多新信息的学习环境,这是我们在计算机技术发展的过程里可以看到的一个大的趋势。像在这样的环境下进行学习,学生们都能够很快地掌握学习方法,并且在探索的领域里得出正确的假设和实验的结果。这种模式是把学生的自知的能力摆在了首位,充分地发展了学生进行复杂思维的能力。教师们也会使用到信息技术来给学生进行组织和解释一些用普通教学方式难以传达的知识。信息技术所带来的便利是很能帮助计算机学习的人得到很多现在社会所产生的有用的新信息。多媒体是在开发电子技术的时候针对信息传达的环节能进行更好地交流而开发的一项技术,它具有提供与学生进行无障碍的了解并且参与到学生中去的能力,制造出把学生当作中心的学习计算机的环境。
(二)电脑的职能性辅导
根据教育科学家的预测,在即将到来的智能机器人时代里,在计算机教学的过程里也会有智能的辅助学习的程序。学生们能从这些智能的辅导者那里得到学业问题的专业解答,学生能从它们那里学到各种不同专业的专家的科学思想。这些程序是能够帮助我们学生认识到在系统中能被专家进行辅导的这样一种学习条件。信息技术的进步,并且在计算机教育上的使用,是用来使我们的教育发生向上的变化。这些变化并不是一天两天的,我们教育部的专家们把计算机当作一门独立的课程来安排在义务教育里面,与物理,化学同样性质的科学性课程。学习计算机所要达到的目的是要能够对其他学科产生辅助作用。
总而言之,教育是要面向全体学生,要把我们的学生培育成为一个个真正地能够在社会上立足的并掌握一技之长的人。我们要把高新科技推广到教育科学上来,并且能进一步地应用在企业的新技术的开发和得到普遍的应用,推动着整个社会地向前发展。在这场技术革命的风暴中,生产领域突飞猛进的行业是计算机行业。社会生产也需要我们能够培养出可以接受新兴科学技术的知识人才出来,从计算机教育的广泛实施可以看出,我们的拥有计算机技术的人才也越来越多,也就越有利于社会的生产。
1计算机科学技术的发展现状
众所周知,计算机已经在人们的日常生活和工作中占据了重要的地位,最近今年计算机技术最明显的发展就是网络化和向各个领域的深度渗透。报纸、书刊的电子化,网络电视的普及,计算机的视频聊天功能,远程教学功能以及医学上的远程诊断功能,网络购物以及机票、火车票的预订等都已深入人心,计算机技术已经成为人们日常生活和工作学习中不可或缺的一部分。随着计算机产品走进千家万户,各种电子设备也通过有线或无线网络连接起来,当今计算机科学技术的发展已经步入了互联网时代,并且各个计算机设备互联的带宽也越来越高,其本身所具有的高效性、及时性和合理性的特点同样逐步的显现出来,人们的日常生活发生了翻天覆地的变化。随着计算机科学技术的不断发展,通信技术的快速进步,计算机科学开始迈入了云计算时代。
2计算机科学技术的发展趋势
2.1生物计算机
随着计算机技术的进步,生物技术的快速发展,一种以脱氧核糖核酸为基础的分子生物计算机正在逐步成为现实,已经有科学家使用脱氧核糖核酸进行了简易的数据计算和存储操作。他们采用以蛋白质分子为基本单位构成的生物芯片作为集成电路板,该集成电路板比现有最小的最精致的电子元件结构还要小很多。因为蛋白质分子自身便具有立体的结构,所以它的集成密度要比使用轨迹制成的集成电路高约五个数量级,另外它本身就具有并行处理的能力,所以它的运算速度要比当今最先进的计算机还要快近万倍,而能量消耗却是普通计算机能耗的十亿分之一。最大的优点就是当出现故障时,它们可以进行自我修复,与人的身体相连,由组织细胞提供所需能量,真正成为人体的一部分。
2.2光子计算机
所谓光子计算机,就是以光信号为基础进行逻辑运算的一种未来计算机。光子计算机的主要组成部分包括激光器、集成光路和透镜等,与普通的计算机相比,所用的电子由于不带电荷,没有静止质量,所以不会受到电磁场的影响,速度更快,消耗能量更低,而计算能力与电子计算机相比有了指数倍的增长。而且光存储的储量是现在计算机普通存储的几万倍,随着光存储、光集成器、光互连等技术的突破性进展,光子计算机步入人们的日常生活的道路已经不远。
2.3量子计算机
量子计算机具有类似于人类大脑,当计算机系统的一部分出现故障时,原始数据则会自动绕过出错的部分,继续进行计算。量子计算机这种低功耗、高速度的优良特性,使得计算机向着更加微型化的方向发展成为可能。
3总结
计算机由最早的28吨缩小到现在的2千克,由造价进50万美元到现在2000元的售价,从每秒5000次运算到每秒上亿次运算,在这60多年里,计算机科学技术得到了高速发展。众所周知,计算机科学技术的高速发展已经将人类文明带入了一种新高度,现在已经给人们的日常生活和工作带来了巨大的影响,我们有理由相信未来计算机科学技术将给人们的生活和工作带来更大影响.
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随着现代社会经济的快速发展,以及计算机网络信息技术的推广普及.在现代社会计算机软件应用范围极大扩展,几乎囊括了社会经济的所有领域,这种情况下计算机软件的开发工作也逐渐成为一个涉及广泛的庞大产业。下面是读文网小编为大家整理的计算机软件技术基础论文,供大家参考。
1计算机软件技术的不可靠性分析表现
(1)被其他程序入侵
计算机软件本身的漏洞可能导致病毒的入侵,除此之外,网络黑客也可以对计算机程序进行篡改,这些意外通常是无法避免的,网络本身的开放特点、软件本身的漏洞都是入侵发生的原因,而这些入侵常常难以预测,入侵结果很可能是通过代码篡改的方式,导致软件无法运行或者错误运行。
(2)人为设计缺陷BUG
其实计算机硬件与软件的可靠性有许多相似之处,比如两者都是看故障的几率,判断稳定性,但是硬件与软件的最大不同是,硬件的决定要素是物质,而软件的决定要素是人,因为软件是一种人的“创作”,是设计者为满足用户的需求,而设计、分析的程序,每个环节都是以人的思维为基础而进行的。人类思维能力的限制、导致软件很难避免地出现一些疏漏,也就是我们常说的BUG,而这种BUG在软件测试中潜伏性很强,不容易被发现,这些BUG只有在特定的情况下才会发挥其作用,让软件崩溃或者是小,所以说,人为的设计失误,同样是计算机软件不可靠的主要表现。
(3)复原的难度
从计算机软件维护和修复的角度来看,对软件功能恢复存在相当大的难度,一般来说我们只能够重新设计。这一点,同样是计算机软件不可靠性的表现。
2影响软件技术的不可靠性的因素
(1)软件的设计误差
设计误差指的是软件设计过程中出现的人为错误,第一种是因为对用户需求的把握不够而造成的分析误差,因为对用户的要求没有理解透彻,开发者与用户的要求得不到统一,就会出现软件设计不合理的情况。第二种是编码不正确,语法错误,设计错误,这是一种设计错误,与设计者的技术水平关联系很大,第三是设计中没有发现软件运行的特殊情况,而出现设计的死角,这种情况一般测试很难发现,而在软件的运行过程中容易出现,第四是文档内容错误,一般是设计者的失误,比较容易修正。
(2)开发过程的全面控制
计算机软件在开发过程的各阶段,缺少各个阶段的测评,因为软件设计者需要保证每个环节都能按照计划进行,需要在各个环节都对软件进行审核,明确每个阶段的标准,除了参与设计的设计师之外,管理者、监管师都需要参与到设计评审。评审组的主要任务是审核设计师提交的软件文档是否执行了上一个阶段软件文档的标准和要求。评审组在之后需要对软件进行审核后,给出文字说明意见,软件设计者需要按照意见对软件进行修整,减少软件日后出血问题的几率。
(3)软件测试系统的缺乏
我国仍然缺乏开发质量测试机制,我国的软件开发人员从设计到检测,都是自我设计、编制、测试,软件设计的过程以设计人员自我为中心,加之软件技术开发配置管理方面也没有建立严格的软件配置体制,软件开发的技术管理不足,技术人员设计规范意识不强,也存在着乱改设计、说明与设计编写不想符合的情况,也增多了软件开发设计中的错误,由此可见,开发模式本身存在很多问题,是软件不可靠的原因。
3结语
软件自身必然存在思考的漏洞,技术人员在不断的研究总结中,早期能够发现错误,并且及时改正,如果软件设计后期发现错误,想要改好就非常有难度。由此,可以推断,想要提高软件的可靠性,在分析时候就需要更仔细、更客观地分析软件设计,除此之外,还需要研究一些更全面更细致的软件可靠性检测方法.
当前,我国的计算机网络技术水平越来越高,这项技术的发展给人们的生产和生活带来了很大的益处,人们的生活方式也在这一过程中发生了非常大的转变,尤其在计算机软件技术方面,其发展更加迅速,最近几年出现了很多新的软件技术,同时其在很多领域都得到了应用,因此其对整个社会发展都有着十分积极的作用。
1计算机软件开发技术的现状
1.1计算机软件的定义
计算机软件通常是借助软件开发技术而形成的一系列应用软件,或者是软件应用系统,这项技术也成为了计算机技术发展的一个重要的产物。应用软件在使用的过程中可以为人们解决生活和生产当中遇到的具体问题,这也给人们带来了非常大的方便。最近几年,安卓系统的功能得到了非常显著的完善,所以在该系统的支持下,各种社交、购物和学习软件都得到了较为广泛的应用。在计算机运行的过程中,应用软件和软件系统是重要的组成部分,同时它也成为了用户正常享有计算机多种功能的一个重要的基础和前提。
1.2发展现状
计算机技术在发展的过程中最为显著的一个特征就就是其更新的速度非常快,从计算机出现到现在,计算机已经广泛的普及到寻常百姓家。这样的发展态势也很大程度上移动了软件开发的发展,当前,我国软件开发行业有了非常明显的发展,在这样的情况下,需要更多专业的软件人才才能满足行业内部的发展,我国的软件开发行业在这一过程中必须要有充足的人员支持,所以最近几年,我国的软件开发行业在不断的进步,软件开发方面的专业人才在数量上也有了非常显著的提升。
2计算机软件开发技术的重要性
计算机软件是计算机实现功能的一个必备的条件,同时它也在很大程度上推动了我国信息技术的发展和演变,在这一过程中,它对于网络的普及起到了十分积极的推动作用。软件应用的范围越来越广,在这样的情况下也促进了远程控制以及相关网络技术的发展和演变,在这样的情况下人们对网络的使用需求大大提升,而网络的广泛应用反过来又对软件开发领域的发展起到了非常重要的作用。而计算机应用技术的改进也是离不开软件开发技术和网络技术的。当前科技在社会发展中所占的位置越来越重要,在这样的情况下,计算机软件开发技术一定要掌握整个社会发展的趋势,在此基础上对技术进行大胆的创新,同时在这一过程中还要积极的面对时代发展中的种种挑战,这样一来也可以给用户提供更大的便利。
3计算机软件开发技术的主要方式
当前,我国的计算机软件已经经过了较长时间内的发展,计算机软件方面已经逐渐从青涩走向了成熟,在这样的情况下也衍生出多种计算机软件开发的方式,最为主要的方式有三种,一种是计算机软件生命周期法,一种是原型化方法,最后一种是自动形成的系统开发法。生命周期法通常也被人们叫做结构化系统开发法,这种方式在国外的软件开发发展中得到了较为广泛的应用,这种方式在复杂性较高的大型软件开发当中能够体现出非常显著的优势。在软件开发的过程中,它是将整个工作划分成了不同的板块,之后按照板块划分的顺序来完成所有的工作。各个板块的工作任务都非常明确,同时其针对性也比较强,这样一来就在很大程度上简化了软件开发的程序和过程。但是采用这种方法进行软件开发一般情况下需要耗费很长的时间,只有在完成了上个板块的工作之后才能进行下一版块的设计和开发。原型化开发法是一种非常常见的软件开发方式,这种方式通常是开发人员在对软件开发之前就构成一个统一的系统构想,根据这个构想可以开发出一个原型,将其投入运行,在运行的过程中对一些不是十分完善的地方加以调整,最终满足所有的要求。这种开发方式对开发过程中的要求比较严格也比较明确,研发中不需要较长的周期,但是不能使用在大规模的软件开发工作中。自动式软件开发技术通常就是要在开发的过程中对软件开发的最终目的和自身具备的功能予以明确,在开发工作中不需要对整个过程进行十分详细的解释说明,这种方式能够按照系统设计的实际需要自动完成设计和编码工作。
4计算机软件开发技术的应用
计算机软件的开发主要是为了满足人们生活的需要,将计算机软件安装在计算机上,并发挥其功能这才是计算机软件开发的真正目的。比如将两种不同的软件进行应用,第一种为VB6.0+Acess,第二种为Web+Xml+ActiveX,第一种可以直接在电脑运行,第二种则需要安装一些组件,更改浏览器,因为第二个系统和计算机本身的系统不兼容。当两种软件都安装之后,然后对两种软件进行运行观察,我们可以发现,第一种系统运行过程中基本很流畅,不需要任何修改,很多用户都会选择这种系统,随着应用的人增加,系统的运行速度会相应降低,这时候需要人工做出调整。第二种系统在运行的过程中由于受到各种限制,会在使用过程中造成很多困扰,所以选择这种用户的人会很少。所以在计算机软件技术开发中需要根据人们的实际生活需要进行开发设计。
5计算机软件技术未来的发展趋势
5.1服务化趋势
我们通常所说的服务化趋势就是软件技术开发工作当中直接针对客户的个性化需求对软件进行设计和开发,从而充分的满足客户的需求,这也是当今软件开发者必须要用自己的努力去完成的一个目标。
5.2网络化趋势
网格化是网络化的一种重要的展现形式,当前,我国互联网的发展水平在不断提升,这样也就使得世界之间的距离越来越近,网格化也是网络化发展的一个重要的趋势,它能够为不同地区的人民提供更加高质量的服务。
5.3开放化趋势
开放化实际上指的就是软件的源代码开发标准化以及软件产品的标准化,在这一过程中,对技术进行开放化处理可以使得更多软件开发业内的人士相互学习,相互借鉴,这样对产品质量和性能的提升有着十分积极的推动作用,同时对软件开发整体的发展也起到了十分重要的作用。
6结语
计算机软件开发技术经过几十年的发展,虽然已经趋近成熟,但是只要能够更好的满足人们的需要,设计出更加合理更加人性化的软件,一样可以将软件开发技术提升到另一个高度,所以在新时代的软件开发中既要根据实际需要选择合适的技术又要根据市场需要设计出合适的产品。
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计算机网络技术的快速发展有其历史的必然,更有促成其发展的内在因素和作用机理。下面是读文网小编为大家整理的计算机网络技术基础论文,供大家参考。
摘要:随着社会的发展以及时代的进步,网络技术和信息技术的普及与广泛应用,有效提高了人们的生活水平和生活质量。在网络时代背景下,用户需求出现了较大的改变,数据运算功能以及简单问题的求解已经无法满足人们的实际需求,不利于社会的发展与进步。而将人工智能应用在计算机网络技术中,能够有效解决计算机网络技术存在的难题,为人们提供智能化和人性化的服务,进一步推动科技的发展与更新,实现社会的可持续发展。文章就对计算机网络技术中人工智能的应用进行深入分析和探讨。
关键词:计算机网络技术;人工智能;应用
人工智能作为新型的科学产业,其被广泛应用在社会生活的方方面面,对社会生活产生了极大的影响。目前,计算机网络技术的普及与应用,极大改变了人们的生产生活方式,为人们的工作、学习和生活提供了便利,但是在实际应用过程中,不可避免产生一些安全问题,影响生活的正常进行[1]。基于这种情况,将人工智能应用在计算机网络技术中,能够有效解决这些问题,丰富人们的生活,提高工作的质量和效率,为人们提供优质高效服务,实现社会的健康稳定发展。
1人工智能概述
(1)含义:人工智能涉及较广的学科,如语言学、生理学、心理学和计算机科学等,其主要目的是使机械具备人工智能的功能,从而代替人来进行危险和复杂的工作,有效保证工作人员的生命安全,促进工作效率的提升。对于人工智能而言,其能够将自然智能和人类智能加以区别,并利用系统设备模拟人类活动,有效完成操作人员的指令,能够指导计算机科学技术的发展,因此计算机可将其作为核心技术,从而将问题求解和数值计算转变化知识处理。
(2)特点:人工智能主要是以网络技术为甚础加以发展,能够有效保证网络系统运行环境的安全性和稳定性。一般而言,人工智能的特点主要表现在以下几个方面:一是对不确定的信息加以处理。利用网络分析模糊处理方式来打破固定程序的限制,对人类的智能活动加以模拟,有效处理不确定的信息,并对系统资源的全局或局部情况加以实时追踪和了解,为用户提供所需信息。二是便于网络智能化管理。将人工智能应用在网络管理工作中,能够给提高信息处理的效率和准确性,并利用其记忆功能来建立健全的信息库,便于信息的存储。同时将信息库作为信息总结、解释和综合的有效平台,保证高级信息的科学性和正确性,有效提高网络管理的水平[2]。三是写作能力强。人工智能能够对资源进行优化整合,传输和共享各个用户之间的资源,有机整合代理写作方式与网络管理,提高网络管理工作的效益与效率。
2计算机网络技术中人工智能的应用
2.1必要性
随着计算机技术和网络技术的快速发展,网络信息安全问题越来越突出,人们越来越关注网络系统管理中的网络控制和网络监控功能,以便及时处理信息,保证网络信息的安全性。在早期阶段应用计算机网络技术来分析数据时,往往难以保证数据的规则性和连续性,影响数据的真实性与有效性,因此将人工智能应用在计算机网络技术中,具有十分重要的意义。目前,随着计算机的广泛应用,用户对网络安全管理提出了更高的要求,以便保证网络信息的安全性。由于网络犯罪现象逐渐增多,要想保证网络信息的安全,必须要强化计算机的反应力和观察力,合理应用人工智能技术,建立优化与智能化的管理系统。这样能够对网络故障进行及时诊断,自动收集信息,便于采用有效措施来解决网站故障问题,及时遏制网络犯罪活动,保证信息的安全,促进网络系统的稳定运行[3]。人工智能技术能够有效推动计算机技术的发展,而计算机技术的发展又对人工智能的运用具有决定性作用。人工智能技术能够对不确定的信息进行技术处理,动态追中信息,为用户提供安全可靠的信息,促进网络管理工作质量和效率的提高。总体而言,将人工智能应用在计算机网络管理中,能够促进网络管理水平的提升。
2.2具体应用
将人工智能应用在计算机网络技术中,其具体表现在以下几个方面:一是系统评价和网络管理中的应用;二是人工智能Agent技术的应用;三是网络安全管理中的应用。
(1)系统评价和网络管理。对于计算机网络管理而言,其要想实现智能化发展,必须要以人工智能技术和电信技术的发展为基础。人工智能不仅能够在网络的安全管理中发挥重要作用,还能够利用其问题求解技术和专家知识库来建立综合管理系统,确保网络的综合管理。由于网络具有一定的瞬变性和动态性,这在一定程度上增加了网络管理工作的难度,需要实现网络的智能化管理。而专家系统作为人工智能技术中的重要内容,其主要是总结某一领域中专家的经验和知识,并将其录入相关的信息系统中,从而有效处理该领域内的相关问题。对于计算机网络的系统评价和网络管理而言,能够利用网络管理中的专家系统来开展评价和管理工作,促进网络管理水平的提升。
(2)人工智能Agent技术。人工智能Agent技术又称之为人工智能代理技术,其作为一种软件实体,主要是由各Agent间的通讯部分、解释推理器、数据库和知识域库构成,以每个Agent的知识域库为依据,对新信息数据进行处理和沟通,有效完成相关的任务。一般而言,人工智能Agent技术能够在用户自定义的基础上自动搜索信息,并将其传输至指定位置,为用户提供智能化和人性化的服务[4]。例如用户在利用计算机对信息进行查找时,人工智能Agent技术可分析和处理信息,并向用户传递有效的信息,从而促进用户查找时间的节省。此外,人工智能Agent技术在人们日常生活中得到了广泛的应用,如邮件的收发、会议的安排、日程的安排以及网上购物等,能够为人们提供优质服务。同时,该技术具有一定的学习性和自主性,能够使计算机对用户分配的任务进行自动完成,促进计算机技术和网络技术的有序发展。
(3)网络安全管理。人工智能在网络安全管理中的应用,其主要可从三个方面加以分析。首先是入侵检测方面。对于计算机网络安全管理而言,入侵检测不仅是其重要内容,也是防火墙技术的核心部分,能够有效保证网络的安全性和可靠性。入侵监测功能在计算机网络监控中的有效发挥,能够保证系统资源的可用性、完整性、保密性和安全性。入侵检测技术主要是分类处理和综合分析网络数据,对可疑数据加以过滤,将检测的最终报告及时反馈给用户,从而保证当前数据的安全性[5]。入侵检测能够实时监测网络的运行状态,不影响网络性能,为操作失误、外部与内部攻击提供保护。目前,在人工神经网络系统、模糊识别系统和专家系统等入侵检测中开始广泛应用人工智能。其次是智能防火墙方面。相较于其他的防御系统而言,智能防火墙系统与其存在明显的差异性,其能够利用智能化的识别技术来分析、识别与处理数据,如决策、概率、统计和记忆等方式,从而降低计算量,及时拦截和限制无效与有害信息的访问,保证数据信息的安全。同时,智能防火墙的应用能够避免病毒攻击和黑客攻击,阻止病毒的恶意传播,有效管理和监控内部的局域网,从而保证网络系统的可靠运行[6]。此外,对于智能防火墙系统而言,其安检效率比传统防御软件要高,能够对拒绝服务共计问题加以有效解决,避免高级应用入侵系统,保证网络安全管理的有效性。最后是智能反垃圾邮件方面。智能反垃圾邮件系统主要是利用人工智能技术对用户邮箱加以有效监测,自动扫描和识别垃圾邮件,保证用户信息的安全。当邮件进入到邮箱后,该系统能够为用户发送相关垃圾邮箱的分类信息,便于用户及时处理垃圾邮件,保证邮箱系统的安全。
3结语
随着人工智能技术的不断更新与发展,人们对计算机网络技术的需求量也随之增加,促使人工智能技术进一步朝着纵深方向发展。人工智能在计算机网络技术中的应用,主要表现在系统评价和网络管理、人工智能Agent技术、入侵检测、智能防火墙和智能反垃圾邮件等方面,能够有效提高信息数据的安全性,保证网络系统的安全稳定运行。同时人工智能技术的应用能够为人们提供智能化和人性化服务,提高工作效率,促进网络管理水平的提升,实现计算机网络行业的可持续发展。
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【摘要】随着时代的不断发展,科技越来越发达,传统的有线电视已经满足不了人们的需求了,因此必须对有线电视进行改革。计算机网络不仅具有高效性,还具有资源共享的特点。将计算机网络技术应用于有线电视网络当中,不仅能够提高有线电视信息的传输质量以及传输效率,还能够提高用户对有线电视网络的满意程度。本文就计算机网络技术在有线电视网络中发挥的作用进行了论述。
【关键词】计算机网络技术;有线电视网络;作用
目前,中国的有线电视网络具有不对称性,主要表现为信息需求的共性和个性存在差异。通常情况下,用户所需求的信息大致相同,但是也不排除有个性化的需求,造成这样的局面,主要是由于用户下载时和上传时的信息不合理所造成的。将计算机网络科技应用于有线电视网络当中,可以实现不同数据的上传和下载,除此之外,计算机网络技术还可以实现具有针对性的有线电视网络传输。
1计算机网络技术应用于有限线电视网络
计算机网络技术所构成的有线电视网络系统主要包括有6个子系统,分别是数据播出、用户、外交互、卫星接收以及视频直播等子系统。数据播出子系统属于整个系统中最为重要的组成部分,也是整个有线电视网络系统的运行基础,因为大多数的信息资源都是从数据播出系统中获得的。数据播出系统可以把不同形式的数据宽带转变成为有线电视的频道信号,在对这些信号将进行特殊设置,使得只有合法的用户才能够接受使用。用户系统包括电脑、收卡以及电话等硬件系统,这些硬件系统是用来接收数据和处理数据的。外交互系统是用来拓展有线电视业务的,该系统主要包括路由器、网络服务器等。视频直播系统是一种将视频信号转变成电视节目的播放系统,视频信号是由摄像机或者录像机等硬件设备所提供。卫星接收系统需要借助接收天线或者信息接收卡来完成信息的接收,并通过服务器将接收到的信息储存并转换成有线电视的视频信息,是用户能够通过显示器观看视频。
2计算机网络技术在有线电视网络中的作用
2.1节目播放管理作用
有线电视网络属于局域网络,计算机网络技术可以使有线电视实现资源储存和资源共享,并对将要播出的节目进行较为合理化的安排,控制有线电视节目的播出顺序以及播放进程,由此可见,计算机网络技术在有线电视网络中起到有效的管理作用以及监督作用。有线电视总共有两个网卡,一个是用来接收计算机网络信息的,一个是用来播放电视节目以及进行流量调整控制的。将计算机网络技术应用于有线电视网络中,可以对有线电视数据进行加密处理,这使得有线电视的使用更加安全可靠。
2.2地理信息管理作用
有线电视网络的关节点、井位以及缆线和地理信息之间具有非常密切的关系;计算机网络技术会将地理信息进行储存和整理,让后再将处理之后的地理信息和用户信息相融合,最后对其进行统一的处理和储存,这种统一处理和存储的管理模式相对于人工管理而言,更具有高效性,出错率更低。
2.3在电视频道方面的作用
将计算机网络技术应用于有线电视网络当中,可以使有线电视的频道增多。以往,有线电视频道可分为五大类,分别是新闻、财经、报刊、教育以及动画。自从将计算机网络技术应用在有线电视网络后,有线电视网络获取信息的渠道越来越广阔,这使得有线电视的频道变得越来越多元化,除了以往的新闻、财经、报刊、教育以及动画等五大方面的频道节目外,还增加了教育、科技、娱乐等频道,这些频道中的节目十分的丰富精彩,不仅提高了人民群众的生活质量,还使人民群众的知识得以拓展。
2.4对有线电视网络起着改进作用
一般情况下,计算机网络通常以树状结构的作为网络结构,而有线电视网络则属于局域网络,局域你网络在信息传输上会受到多方面的影响,从而影响接收信号的质量。将计算机网络技术应用于有线电视网络当中,不仅可以有效降低信息的无效传输率,还能有效提高信息传输的速度。除此之外,计算机网络技术还可以对有线电视网络设置访问权限,只有已签过约的合法用户才能够接收和使用电视信息,使得有线电视网络更加安全可靠,可见,计算机网络技术对有线电视网络起着升级改造作用。
2.5在用户变更上的作用
自从将计算机网络技术应用于有线电视网络之后,有线电视越来越受广大用户的喜爱,使得很多的用户纷纷变更为有线电视网络用户。在进行用户变更的过程中,往往需要利用计算机网络技术对用户信息进行处理和存储,因此,计算机网络技术在用户变更上具有十分重要的作用。随着有线电视网络用户的逐渐增多,有线电视网络系统需要一个更为庞大的存储系统来进行用户信息存储,而计算机网络技术正好可以满足这个需求,由此可见,计算机网络技术可以确保用户信息存储更加完整、更加准确。
2.6在电缆改革上的作用电缆是有线电视传输的关键,因此电缆承担着非常重的任务。电缆通常是安装在马路的两侧,且没有设立相关的维护设施。随着时代的变迁,建筑业在不断发展,使得原有的电缆受到高楼大厦的影响,因而时常发生电缆故障,严重的影响到用户的信息接收质量,由此可见,传统的电缆传输信息的方式已经满足不了用户的需要了,因此,需要利用计算机网络技术来对电缆进行管理,以此来确保电视信息的有效传输,使故障电缆得以及时的维修。
3结语
目前,我国的计算机网络技术越来越发达,将计算机网络技术应用于有线电视当中,不仅使电视节目变得越来越多样化,还提高了有线电视的网络效率。计算机网络技术在有线电视网络中发挥着很多作用,譬如在用户变更上发挥着信息处理和存储的作用,计算机网络技术可以确保用户信息存储更加完整、更加准确;在电视频道上,使得电视频道变得越来越多元化,对电视网络具有改进作用,使得有线电视网络更加安全可靠,对有线电视网络起着升级改造作用;对有线电视网络网络节目的播出顺序和播放进度有着控制管理作用等。
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计算机网络技术在人类社会生活的各个领域都显示出广阔的应用前景,极大的推动整个社会的发展,也使得计算机网络已成为信息时代的代名词。下面是读文网小编为大家整理的计算机网络技术基础论文,供大家参考。
摘要:随着计算机网络技术的高速发展,在人们工作和生活中应用也更加广泛,尤其在嵌入电子信息工程之后,极大地提高了人们的生活质量。本文概述了电子信息工程和计算机网络技术的内容,并重要研究了计算网络技术在电子信息工程中的应用。
关键词:计算机网络技术;电子信息工程;分析应用
0引言
在国内社会产业结构的持续优化的背景下,电子信息工程技术推动社会整体的发展中占据着重要的地位。并且,随着计算机网络技术日新月异的快速发展,进一步全景式地促进我国社会经济的综合发展,电子信息技术也在此氛围中取得了跨越式的成就,推动电子技术和通信信息的结合,对于提高民众生活有着很大的现实便利。然而,现阶段国内电子信息工程技术的发展相较于西方国家还有比较大的距离,尚不能满足民众对高层次信息技术的需求。因此,充分应用计算机网络技术对于现代化的电子信息工程的发展有着重要的现实意义。
1电子信息工程的优势
电子信息工程不仅可以推动新产品的开发,使其获得在社会经济发展的生存空间,还可以带动其他产业的发展。例如:电子信息产业在计算机网络技术的应用下,获得了优质的发展土壤,并且如今已经成为一种重要的新兴经济来源,一定程度上促进了社会经济的发展。
1.1便捷性
众所周知,电子信息工程处理信息的办法主要通过系统命令及硬件设施来完成的,因此,能够更为方便地处理大量信息任务。相较于人脑来说,电子信息工程技术能够使处理信息的过程中,一次性所解决的数量更高、效率更显著。不仅如此,伴随着国外内硬件设备的持续性快速更新与先进技术的发展,电子信息工程处理信息的水平也进一步加强,使电子信息工程技术更加的便捷。
1.2精确性
电子信息工程非常显著的优势就在于处理信息的精确性。电子信息工程技术利用设计一系列的检查处理结果命令来完成对信息处理阶段的精确性,最终保证处理电子信息的有效性。同样,对比之下,人力的监控结果来说,不仅在监控环节所处理的内容显得太过繁杂,而且其处理的结果也非常容易产生错误,而且无法第一时间对错误进行纠正。即便在后期可以修正,也无法体现有效性,给信息的使用率造成干扰。
1.3辐射区域大
电子信息工程技术最为突出也是优势体现最大的特征在于其极大辐射区域。电子信息工程的任务就在于帮助人们正确处理信息,而每一产业、行业都无法离开对信息的处理。随着信息爆炸的时代全面来临,人们对信息资源的需求也正在逐渐递升,两者可以说是水涨船高的关系。这也进一步体现了电子信息工程在每一产业、行业将会发挥了更为重要的优势,已然成为了社会各个环节赖以生存和发展的关键信息处理形式。
2计算机网络技术的特征
计算机网络技术的功能特征重点体现于硬件资源共享、软件资源共享以及用户间信息交换。在这其中,硬件资源共享能够在网络全网区域内给予对处理资源、存储资源、输入输出资源等设备的资源共享,让使用人员可以在弱化投资池的情况下,实现集中管理以及平衡分担。而软件资源共享能够给网络用户提供远程访问数据的环境,进而获取到网络文件的传送服务,最终规避了软件在研制中的重复劳动,还有数据资源的重复存放,便于人们进行集中管理。用户之间的信息交换给不同地方的用户提供了非常强大的通信手段,使用户能够完成当前所普遍应用的信息交流,如:微信、微博、电子邮件、新闻消息分享以及各种电子商务行为。
3电子通信工程应用网络技术的优势
3.1提高信息流通质量
把网络技术应用至电子通信工程的各个环节,能够使用户缩短获取信息的时间,在处理信息环节显得更为便利与迅速,大大地降低了过去信息发布的耗时耗力,在网络开展信息交流更为便利,最终收获信息交流的质量水平。不仅如此,网络技术对信息有效的处理与发布,能够极大地提升人们对于信息的利用效率,最大程度上激发信息的有效性。故而,把网络技术嵌入至电子信息的通信工程中,一方面能够提高国内各产业、行业对信息数据的处理需求,还可以在很大水平上拓宽信息来源的渠道,使得电子通信工程获取信息的数据量日益增加,所信息来源的渠道也进一步扩大,最终实现该行业部门的工作效率。
3.2安全性得到加强
毋庸置疑,每一件事物都存在都有利弊互存。不容否认,在电子信息工程结合网络技术的形势下,会为其造成一定程度的风险,其具体表现为:信息在通信阶段中会被其他人员监听、修改以及盗取。然而,同样,只要不断健全网络技术,针对性地规避这些风险,做到“魔高一尺,道高一丈”就能够极大地提升电子信息工程信息的安全性。网络,有着开放性与自由性的环境特征,电子信息通信工程一般也会面临木马的攻击。有鉴于此,加强计算机网络技术的安全防护技术,已经是当前众多安全保护软件的重点打造的服务,基本实现了对电子信息通信工程信息的保护,最终持续推进了电子信息通信工程的安全性。例如,研发工作性能强大的防火墙技术;利用网络服务终端系统来实施电子通信信息内容的自主备份等手段。无论如何,基于网络技术背景下的电子通信工程相较于传统的纸张信息的安全性,有着明显的提高。
4计算机网络技术在电子信息工程中的应用
电子信息工程中,计算机网络技术广泛应用于设备的联网层面,以此能够非常高效地推动工程设备的研发以及工程设备进一步达到联网功能等。这也就直接预示着电子信息工程设备在开发及应用过程中,对计算机网络技术有着很大的依赖性。随着国内外计算机网络技术在电子信息工程设备中普及、先进技术的推广及应用,当前绝大多数的新兴的电子信息工程设备也已经拥有了联网的功能,不仅如此,在和有关部门在一起研发先进电子信息工程设备的过程中,也越来越重视对联网功能的开发。电子信息工程设备在研发阶段,必须要依托于计算机网络服务的有关协议、信息数据的传输标准以及分层传输方式,最终实现对先进设备的制定。惟其如此,方能使研发出的设备可以和计算机网络实施直接的接入,规避无意义的环节出现,进一步让电子信息工程设备可以“单刀直入”地通过计算机网络系统来开展信息数据的整理与发布。最终,全面提升电子信息工程有关工作的效率,让应用电子信息服务的使用能够可以获得最佳的信息服务。所谓“计算机网络技术”,本质上是把“计算机技术”与“通信技术”进行有机结合,计算机网络技术可说是一种利用计算机这一载体所创设出的一个资源共享的巨大平台,这一平台构建的方式不一而足,例如:可利用电缆、光纤、终端设备等手段,使通信全球化成为主流、成为现实。随养“全球经济一体化”和电子信息网络化的形势已然铸成,这也对网络技术产生了深远的影响。一方面,对电子信息理论的掌握,能够有利于模拟各种数字信号和明白各种信息的运行机制。计算机网络技术属于电子信息设备研发与设备资源实现共享必不可少的重要前提,TCP/IP对电子信息设备的网络连接形势、传输数据等展开了定义,并且涵括了包括网络接口层、应用层、网际层及运输层的分层系统,而这些分层体系是完成传输控制协议的重点,负责聚集信息和传输信息。现阶段,绝大多数的电子信息设备间都普遍通过网络技术来完成对资源之间的传递,网络信息的传递就需要通过TCP/IP协议才可以得到满足。作为一项以计算机网络技术为纲领性路径的工程技术,其在电子信息工程的整体发展中占有非常重大的意义。所以,全面强化计算机网络技术和现代技术的有机结合,可以行之有效地推动电子信息工程的发展,并最大程度上发挥所长,发挥优势。
5结束语
综上所述,计算机网络技术正在快速、深入、广泛地应用到电子信息工程中,其所展示的作用也为全球电子信息工程技术带来了革命性的影响。研发设计人员再把计算机网络技术复合至电子信息工程的阶段,应当在全面掌控电子信息工程特征的背景下,最大程度上激发计算机网络技术减少获取及发布时间,提升信息质量,确保电子通信工程安全性等优势,让计算机网络技术最大限度上应用至电子信息工程的建设中来,最终整体推动我国电子信息工程建设实现快速、稳定、有序发展。
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摘要电子信息工程是一种建立在计算机网络技术以及计算机软件技术之上的工程,在通讯、科研以及国防等领域有着非常大的应用作用。近些年,电子信息工程中引用计算机网络技术的份额越来越高。本文首先分析计算机网络技术以及电子信息工程,然后总结电子信息工程中计算机网络技术的应用。
关键词计算机网络技术;电子信息工程;应用
随着计算机网络技术的迅速发展,计算机网络逐渐成为人们日常生活与工作的重要组成部分,人们的工作、生活的方式也被计算机网络技术所改变。电子信息工程是融合计算机网络技术以及计算机软件技术为一体的综合性信息传递、使用技术,其对经济的发展有着决定性的推动效果。但是,当前我国电子信息工程的发展效果以及成熟性并不够,其仍然有许多的问题有待改善。
1计算机网络技术与电子信息工程简述
计算机网络技术主要是表示计算机技术以及通信相结合的数字技术,其必须遵循网络协议,并按照一定的要求将分散或独立的计算机进行信息的传递、交互。在计算机网络技术当中,主要通过网络的连接,实现信息的传输,但是传输需要相关的介质,例如网线、双绞线、微波、电缆以及光纤等等。经过笔者经验分析,计算机网络技术具备较强的硬件、软件共享功能,在资源的使用过程中,只需要使用网络技术便可以将数据进行收集、整理、处理、传递、共享等。从而让电子信息工程具备视频、文字、图片的传递等功能。计算机网络技术在人们的生活当中非常普遍,甚至随处可见。除此之外,计算机网络技术的信息传递与常规信息传递方式相比,网络技术的安全性、准确性更高,更加效率与安全。电子信息工程主要包含数据的收集、处理以及储存,电子设备信息软件系统的应用等,就是手机、电脑在电话、短信、网上等过程都属于电子信息工程范围。从当前的应用技术而言,电子信息工程在日常工作、生活当中的引用已经较为普及,其具备较大的影响力。同时,电子信息工程能够给人们的生活带来一定的便利性,提升人们的生活质量,降低人们的工作量等,在人们日常生活当中所使用的笔记本、平板、收集等设备当中都具备相应的电子信息工程技术,其内容包含信息技术、通信技术以及计算机网络技术等。
2计算机网络技术在电子信息工程当中的应用
2.1电子信息工程中的信息传递
当前的电子信息工程中,因为人们已经基本进入信息化电子时代,人们每天所接受的信息量相比以往有着显著的提升,人们也需要这些信息。在这样的情况之下,电子信息工程的高效、大量信息传递的功能也是实现电子计算机网络技术良好应用的基本。使用计算机网络技术传递信息,能够保障信息的安全性,在信息的传递过程中,计算机网络技术在电子信息工程当中的作用其他技术无法替代。随着电子信息工程以及计算机网络技术的不断完善、创新,其能够推动社会良好的成长,让人们的生活、工作更加快捷、便利,对此,计算机网络技术在电子信息工程当中的引用非常重要也非常有必要。
2.2电子信息工程的安全问题
电子信息工程除了优势以外,仍然有一定的缺陷。计算机网络技术中一直存在着网络信息威胁这一安全隐患,这一隐患也同样适用在电子信息工程中。计算机网络技术安全防护技术当中,加密技术是保护计算机信息不被切取的最有效方式之一,能够保障计算机网络的整体安全性能。计算机网络安全防护系统当中,利用密钥管理程序,对计算机当中的大部分文件以及系统重要程序进行加密,保护其不会受到远程用户的访问。当前的加密方式主要有两种,一种是访问地址的形式,另一种是密码的形式。对此,用户便可以根据自身的实际情况选择最佳的加密方式,从而提升计算机网络技术安全防护效果。在提升计算机网络技术安全性的同时,也能够有效地提升电子信息工程的信息传递安全性。
2.3电子信息工程当中的技术应用
电子信息工程当中计算机网络技术的实际应用可以被理解成广域网技术,广域网的应用范围非常大,其能够连接着不同网络供应商、不同城市以及不同设备,从当前的网络技术形式分析,广域网的用户量仍然处于稳定增长的趋势。在这样的环境之下,对网络通信传输的要求也在不断的提升,例如对光缆、电缆的传输能力。当前计算机网络技术的引用现状显示,光纤介质的信息快速传递功能能够有效地抵挡绝大部分的信号干扰,并且有着非常高的信息传输质量,不会产生噪音,传输距离较远等优势。对此,广域网的主要传输方式普遍为光缆。除此之外,卫星通信也有着独特的优势,主要是通过地面的收发站以及卫星实现信号的传输,这一技术能够有效地应用在光缆无法铺设或铺设距离过长的地方。卫星通信主要的展现形式便是日常生活当中所应用的手机,例如手机信号。
2.4电子信息工程设备的研发
电子信息工程无论是资源在设备之间的共享,还是新设备的研发,都离不开计算机网络技术。计算机网络技术能够很大程度的影响全球经济一体化,电子信息的网络化、社会化等。对此,相关工作人员应当充分理解电子信息技术,能够熟练的掌握数字信息技术,网络技术运行机制、模拟机制等。例如,在实际的应用当中,相关工作人员应当明确公用线路以及专业线路之间的差别,必须对专用线路施以相应的防护加密。当前在电子信息工程系统当中,派生系统、UNIX系统的引用较为广泛,但是这样的网络体系并没有统一的协议标准以及统一的结构,这一现象将会导致计算机网络技术之间的加密信息传递变得复杂、难以实现,所以,相关工作人员必须利用计算机网络技术有效的缓解这一方面的问题。
3结论
综上所述,当前社会中,信息的传递主要是利用无线数字通信。以计算机网络技术作为基础所建设的电子信息工程,其在完善、成长的过程中能够真实的展现计算机网络技术的进步效果。本文主要阐述了电子信息工程以及计算机网络技术,并着重分析计算机网络技术在电子信息工程当中的应用。笔者认为,随着计算机网络技术的不断进步,其电子信息工程将会不断的改革、发展,与此同时,电子信息工程又会反向的给网络技术提供新型动力。
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