時(shí)間：2022-05-04 07:40:21
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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(xué)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞 功能納米材料； 生物傳感器； 評(píng)述
1 引 言
生物傳感器（Biosensors）是一門集化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理學(xué)、電子技術(shù)等諸多學(xué)科于一身的交叉學(xué)科[1]。近年來， 隨著納米技術(shù)（Nanotechnology）和功能納米材料（Functional nano-materials）的迅速發(fā)展， 生物傳感器的性能已提高到一個(gè)新的水平[2]。基于功能納米材料的生物傳感器呈現(xiàn)出體積更小、檢測(cè)速度更快、靈敏度更高和可靠性更好等優(yōu)異性能， 在臨床診斷、工業(yè)控制、食品和藥物分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及生物技術(shù)、生物芯片等諸多領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用前景[3，4]。 因此， 21世紀(jì)的第一個(gè)十年被稱之為“傳感的十載” [5]。在這10年中， 該領(lǐng)域的發(fā)展非常迅猛， 平均每年約有2000篇相關(guān)論文在國(guó)際雜志發(fā)表， 2011年度在國(guó)際雜志刊載發(fā)表的相關(guān)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(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究緊跟國(guó)際發(fā)展的步伐， 取得了較好的研究成果， 2011年度國(guó)內(nèi)期刊刊載相關(guān)論文60余篇， 其中在《分析化學(xué)》和《中國(guó)科學(xué)：化學(xué)》（中英、文版）上近40篇， 在很大程度上推動(dòng)了國(guó)內(nèi)生命分析學(xué)科的發(fā)展。
2 基于功能納米材料的生物傳感器的研究現(xiàn)狀
不同納米結(jié)構(gòu)材料的生物功能化是生物傳感器研究的主要亮點(diǎn)和重點(diǎn)[6]。國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究發(fā)展也十分迅速， 在2011年度中國(guó)期刊刊載發(fā)表基于功能納米材料的生物傳感器的論文中， 納米材料結(jié)構(gòu)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(duì)象廣泛， 包括DNA、大腸桿菌內(nèi)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(xì)胞＼， 基因、谷胱甘肽、過氧化氫等；傳感器類型有電化學(xué)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(xué)傳感器， 其中多數(shù)為電化學(xué)傳感器， 在其它類型傳感器方面的探索研究還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。
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(guó)內(nèi)研究利用不同的制備技術(shù)（如自組裝、電化學(xué)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(dǎo)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(hào)分子， 根據(jù)電極的光電信號(hào)的變化， 研究光電傳感器中納米材料對(duì)DNA的損傷， 為納米材料的毒理學(xué)研究奠定了理論基礎(chǔ)。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(fù)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(wěn)定的（PDDA/GR/PDDA/MWNTs）5 多層膜。由于GR和MWCNTs均具有良好的導(dǎo)電性能， 可以提高H2O2的氧化反應(yīng)中電子傳遞的能力。該電極對(duì)H2O2的氧化顯示出較好的電催化活性， 對(duì)H2O2響應(yīng)靈敏度高， 檢測(cè)范圍寬。在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步對(duì)膜進(jìn)行修飾， 如對(duì)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(xué)聚合法在二維膜的制備中因其簡(jiǎn)單、快速的特性得到廣泛應(yīng)用。張志軍等[10]以電化學(xué)聚合苯胺（ANI）/鄰氨基苯甲酸（OAA）， 制得在中性溶液中具有導(dǎo)電性的聚（苯胺-鄰氨基苯甲酸）（PAOAA）共聚物膜， 隨后負(fù)載Cu2+通過配位作用固定過氧化氫酶， 實(shí)現(xiàn)了蛋白的有效固定， 并保留了蛋白質(zhì)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(huán)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(xué)DNA 生物傳感器， 成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)沙門氏菌毒力基因invA 的特異性基因片段的快速檢測(cè)， 在食品與環(huán)境安全、臨床基因診斷、藥物篩選分析等領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)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(jià)方法將抗-CEA（Ab1）捕獲在聚合物膜表面。固定有Ab1的電極和結(jié)合有堿基磷酸酶標(biāo)記的抗-CEA（Ab1）的金納米粒子（AuNPs）復(fù)合物， 實(shí)現(xiàn)了對(duì)CEA的雙催化信號(hào)放大的夾層檢測(cè)法， 分析靈敏度提高了近百倍， 實(shí)現(xiàn)了CEA的高靈敏度電化學(xué)檢測(cè)。
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(jù)慢性粒細(xì)胞白血病BCR/ABL融合基因的堿基序列， 設(shè)計(jì)了一種新型發(fā)夾結(jié)構(gòu)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(duì)慢性粒細(xì)胞白血病基因片段表現(xiàn)出良好的電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)， 有望在臨床慢性粒細(xì)胞白血病基因的早起診斷中得到應(yīng)用。
在2011年度國(guó)內(nèi)基于二維功能納米膜作為分子識(shí)別元件在生物傳感器中的應(yīng)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(duì)于制造結(jié)構(gòu)規(guī)則的功能納米材料， 自組裝已經(jīng)顯示出獨(dú)一無二的優(yōu)越性。因此， 今后應(yīng)加強(qiáng)研究自組裝功能納米材料在生物傳感器領(lǐng)域中的應(yīng)用研究。
2.2 一維納米線、納米棒和納米管
1、各國(guó)競(jìng)相出臺(tái)納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃
由于納米技術(shù)對(duì)國(guó)家未來經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展及國(guó)防安全具有重要意義，世界各國(guó)（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃，以發(fā)表和推進(jìn)本國(guó)納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個(gè)國(guó)家制定了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)計(jì)劃。一些國(guó)家雖然沒有專項(xiàng)的納米技術(shù)計(jì)劃，但其他計(jì)劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。
（1）發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機(jī)，美國(guó)早在2000年就率先制定了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)計(jì)劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)其在開展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國(guó)國(guó)會(huì)又通過了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》，這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計(jì)劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開。
日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項(xiàng)措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實(shí)。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實(shí)用性的研發(fā)，同時(shí)跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的研發(fā)。
歐盟在2002—2007年實(shí)施的第六個(gè)框架計(jì)劃也對(duì)納米技術(shù)給予了空前的重視。該計(jì)劃將納米技術(shù)作為一個(gè)最優(yōu)先的領(lǐng)域，有13億歐元專門用于納米技術(shù)和納米科學(xué)、以知識(shí)為基礎(chǔ)的多功能材料、新生產(chǎn)工藝和設(shè)備等方面的研究。歐盟委員會(huì)還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略，目前，已確定了促進(jìn)歐洲納米技術(shù)發(fā)展的5個(gè)關(guān)鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢(shì)頭；加強(qiáng)研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施；從質(zhì)和量方面擴(kuò)大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù)；考慮社會(huì)因素，趨利避險(xiǎn)。另外，包括德國(guó)、法國(guó)、愛爾蘭和英國(guó)在內(nèi)的多數(shù)歐盟國(guó)家還制定了各自的納米技術(shù)研發(fā)計(jì)劃。
（2）新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體瞄準(zhǔn)先機(jī)
意識(shí)到納米技術(shù)將會(huì)給人類社會(huì)帶來巨大的影響，韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣等新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體，為了保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，也紛紛制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。韓國(guó)政府2001年制定了《促進(jìn)納米技術(shù)10年計(jì)劃》，2002年頒布了新的《促進(jìn)納米技術(shù)開發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術(shù)開發(fā)實(shí)施規(guī)則》。韓國(guó)政府的政策目標(biāo)是融合信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)3個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域，以提升前沿技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的水平；到2010年10年計(jì)劃結(jié)束時(shí)，韓國(guó)納米技術(shù)研發(fā)要達(dá)到與美國(guó)和日本等領(lǐng)先國(guó)家的水平，進(jìn)入世界前5位的行列。
中國(guó)臺(tái)灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計(jì)劃》、《納米科技研究計(jì)劃》，這些計(jì)劃以人才和核心設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以追求“學(xué)術(shù)卓越”和“納米科技產(chǎn)業(yè)化”為目標(biāo)，意在引領(lǐng)臺(tái)灣知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
（3）發(fā)展中大國(guó)奮力趕超
綜合國(guó)力和科技實(shí)力較強(qiáng)的發(fā)展中國(guó)家為了迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家納米科技發(fā)展的勢(shì)頭，也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國(guó)政府在2001年7月就了《國(guó)家納米科技發(fā)展綱要》，并先后建立了國(guó)家納米科技發(fā)表協(xié)調(diào)委員會(huì)、國(guó)家納米科學(xué)中心和納米技術(shù)專門委員會(huì)。目前正在制定中的國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展綱要將明確中國(guó)納米科技發(fā)展的路線圖，確定中國(guó)在目前和中長(zhǎng)期的研發(fā)任務(wù)，以便在國(guó)家層面上進(jìn)行發(fā)表與協(xié)調(diào)，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，爭(zhēng)取在幾個(gè)方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術(shù)浪潮是納米技術(shù)，南非科技部正在制定一項(xiàng)國(guó)家納米技術(shù)戰(zhàn)略，可望在2005年度執(zhí)行。印度政府也通過加大對(duì)從事材料科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目的支持力度，加強(qiáng)材料科學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景的納米技術(shù)的研究和開發(fā)。
2、納米科技研發(fā)投入一路攀升
納米科技已在國(guó)際間形成研發(fā)熱潮，現(xiàn)在無論是富裕的工業(yè)化大國(guó)還是渴望富裕的工業(yè)化中國(guó)家，都在對(duì)納米科學(xué)、技術(shù)與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據(jù)歐盟2004年5月的一份報(bào)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(shù)研究資金估計(jì)為20億歐元。這說明，全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達(dá)50億歐元。
美國(guó)的公共納米技術(shù)投資最多。在過去4年內(nèi)，聯(lián)邦政府的納米技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)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(jù)《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法》，在2005～2008財(cái)年聯(lián)邦政府將對(duì)納米技術(shù)計(jì)劃投入37億美元，而且這還不包括國(guó)防部及其他部門將用于納米研發(fā)的經(jīng)費(fèi)。
日本目前是僅次于美國(guó)的第二大納米技術(shù)投資國(guó)。日本早在20世紀(jì)80年代就開始支持納米科學(xué)研究，近年來納米科技投入迅速增長(zhǎng)，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(zhǎng)20%。
在歐洲，根據(jù)第六個(gè)框架計(jì)劃，歐盟對(duì)納米技術(shù)的資助每年約達(dá)7.5億美元，有些人估計(jì)可達(dá)9.15億美元。另有一些人估計(jì)，歐盟各國(guó)和歐盟對(duì)納米研究的總投資可能兩倍于美國(guó)，甚至更高。
中國(guó)期望今后5年內(nèi)中央政府的納米技術(shù)研究支出達(dá)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(guó)臺(tái)灣計(jì)劃從2002～2007年在納米技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中投資6億美元，每年穩(wěn)中有增，平均每年達(dá)1億美元。韓國(guó)每年的納米技術(shù)投入預(yù)計(jì)約為1.45億美元，而新加坡則達(dá)3.7億美元左右。
就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國(guó)為2.4歐元，美國(guó)為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計(jì)劃，美國(guó)2006年的納米技術(shù)研發(fā)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(shì)。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國(guó)為0.01%，日本為0.02%。
另外，據(jù)致力于納米技術(shù)行業(yè)研究的美國(guó)魯克斯資訊公司2004年的一份年度報(bào)告稱，很多私營(yíng)企業(yè)對(duì)納米技術(shù)的投資也快速增加。美國(guó)的公司在這一領(lǐng)域的投入約為17億美元，占全球私營(yíng)機(jī)構(gòu)38億美元納米技術(shù)投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元，占36%。歐洲的私營(yíng)機(jī)構(gòu)將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長(zhǎng)，納米技術(shù)的創(chuàng)新時(shí)代必將到來。
3、世界各國(guó)納米科技發(fā)展各有千秋
各納米科技強(qiáng)國(guó)比較而言，美國(guó)雖具有一定的優(yōu)勢(shì)，但現(xiàn)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(guó)不相上下
根據(jù)中國(guó)科技信息研究所進(jìn)行的納米論文統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學(xué)引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數(shù)量逐年增長(zhǎng)，且增長(zhǎng)幅度較大，2001年和2002年的增長(zhǎng)率分別達(dá)到了30.22%和18.26%。
2000—2002年納米研究論文，美國(guó)以較大的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先于其他國(guó)家，3年累計(jì)論文數(shù)超過10000篇，幾乎占全部論文產(chǎn)出的30%。日本（12.76%）、德國(guó)（11.28%）、中國(guó)（10.64%）和法國(guó)（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數(shù)都超過了3000篇。而且以上5國(guó)2000—2002年每年的納米論文產(chǎn)出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國(guó)家，也是納米研究實(shí)力最強(qiáng)的國(guó)家。中國(guó)的增長(zhǎng)幅度最為突出，2000年中國(guó)納米論文比例還落后德國(guó)2個(gè)多百分點(diǎn)，到2002年已經(jīng)超過德國(guó)，位居世界第三位，與日本接近。
在上述5國(guó)之后，英國(guó)、俄羅斯、意大利、韓國(guó)、西班牙發(fā)表的論文數(shù)也較多，各國(guó)3年累計(jì)論文總數(shù)都超過了1000篇，且每年的論文數(shù)排位都可以進(jìn)入前10名。這5個(gè)國(guó)家可以列為納米研究較活躍的國(guó)家。
另外，如果歐盟各國(guó)作為一個(gè)整體，其論文量則超過36%，高于美國(guó)的29.46%。（2）在申請(qǐng)納米技術(shù)發(fā)明專利方面美國(guó)獨(dú)占鰲頭
據(jù)統(tǒng)計(jì)：美國(guó)專利商標(biāo)局2000—2002年共受理2236項(xiàng)關(guān)于納米技術(shù)的專利。其中最多的國(guó)家是美國(guó)（1454項(xiàng)），其次是日本（368項(xiàng)）和德國(guó)（118項(xiàng)）。由于專利數(shù)據(jù)來源美國(guó)專利商標(biāo)局，所以美國(guó)的專利數(shù)量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國(guó)分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國(guó)、韓國(guó)、加拿大、法國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣的專利數(shù)也較多，所占比例都超過了1%。
專利反映了研究成果實(shí)用化的能力。多數(shù)國(guó)家納米論文數(shù)與專利數(shù)所占比例的反差較大，在論文數(shù)最多的20個(gè)國(guó)家和地區(qū)中，專利數(shù)所占比例超過論文數(shù)所占比例的國(guó)家和地區(qū)只有美國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣。這說明，很多國(guó)家和地區(qū)在納米技術(shù)研究上具備一定的實(shí)力，但比較側(cè)重于基礎(chǔ)研究，而實(shí)用化能力較弱。
（3）就整體而言納米科技大國(guó)各有所長(zhǎng)
美國(guó)納米技術(shù)的應(yīng)用研究在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤等領(lǐng)域快速發(fā)展。隨著納米技術(shù)在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應(yīng)用，目前美國(guó)納米研究熱點(diǎn)已逐步轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)納米技術(shù)已經(jīng)被列為美國(guó)國(guó)家的優(yōu)先科研計(jì)劃。在納米醫(yī)學(xué)方面，納米傳感器可在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)多種癌癥進(jìn)行早期診斷，而且，已能在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進(jìn)行早期診斷。2004年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門出臺(tái)了一項(xiàng)《癌癥納米技術(shù)計(jì)劃》，目的是將納米技術(shù)、癌癥研究與分子生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標(biāo)；利用納米顆粒追蹤活性物質(zhì)在生物體內(nèi)的活動(dòng)也是一個(gè)研究熱門，這對(duì)于研究艾滋病病毒、癌細(xì)胞等在人體內(nèi)的活動(dòng)情況非常有用，還可以用來檢測(cè)藥物對(duì)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(yè)化。
雖然醫(yī)學(xué)納米技術(shù)正成為納米科技的新熱點(diǎn)，納米技術(shù)在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的應(yīng)用仍然引人關(guān)注。美國(guó)科研人員正在加緊納米級(jí)半導(dǎo)體材料晶體管的應(yīng)用研究，期望突破傳統(tǒng)的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術(shù)是這一領(lǐng)域中最受關(guān)注的地方。不少科學(xué)家試圖利用化學(xué)反應(yīng)來合成納米顆粒，并按照一定規(guī)則排列這些顆粒，使其成為體積小而運(yùn)算快的芯片。這種技術(shù)本來有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術(shù)。在光學(xué)新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長(zhǎng)度達(dá)到幾百微米的納米導(dǎo)線。
日本納米技術(shù)的研究開發(fā)實(shí)力強(qiáng)大，某些方面處于世界領(lǐng)先水平，但尚未脫離基礎(chǔ)和應(yīng)用研究階段，距離實(shí)用化還有相當(dāng)一段路要走。在納米技術(shù)的研發(fā)上，日本最重視的是應(yīng)用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發(fā)出多種不同結(jié)構(gòu)的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結(jié)構(gòu)、富勒結(jié)構(gòu)套富勒結(jié)構(gòu)、納米管套富勒結(jié)構(gòu)、酒杯疊酒杯狀結(jié)構(gòu)等。
在制造方法上，日本不斷改進(jìn)電弧放電法、化學(xué)氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時(shí)積極開發(fā)新的制造技術(shù)，特別是批量生產(chǎn)技術(shù)。細(xì)川公司展出的低溫連續(xù)燒結(jié)設(shè)備引起關(guān)注。它能以每小時(shí)數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復(fù)合的超微粒材料。東麗和三菱化學(xué)公司應(yīng)用大學(xué)開發(fā)的新技術(shù)能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內(nèi)即可進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。
日本高度重視開發(fā)檢測(cè)和加工技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現(xiàn)了諸如數(shù)字式顯微鏡、內(nèi)藏高級(jí)照相機(jī)顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產(chǎn)品?？茖W(xué)家村田和廣成功開發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應(yīng)用于納米領(lǐng)域，在硅、玻璃、金屬和有機(jī)高分子等多種材料的基板上印制細(xì)微電路，是世界最高水平。
日本企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)積極在信息技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)為納米技術(shù)尋找用武之地，如制造單個(gè)電子晶體管、分子電子元件等更細(xì)微、更高性能的元器件和量子計(jì)算機(jī)，解析分子、蛋白質(zhì)及基因的結(jié)構(gòu)等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數(shù)不多。
歐盟在納米科學(xué)方面頗具實(shí)力，特別是在光學(xué)和光電材料、有機(jī)電子學(xué)和光電學(xué)、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導(dǎo)體、復(fù)合材料、醫(yī)學(xué)材料、智能材料等方面的研究能力較強(qiáng)。
中國(guó)在納米材料及其應(yīng)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(jī)非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學(xué)合成材料也是一個(gè)重要方面，而在納米電子學(xué)、納米器件和納米生物醫(yī)學(xué)研究方面與發(fā)達(dá)國(guó)家有明顯差距。
4、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快
目前，納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業(yè)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)：2004年全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到500億美元，2010年將達(dá)到14400億美元。為此，各納米技術(shù)強(qiáng)國(guó)為了盡快實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，都在加緊采取措施，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
美國(guó)國(guó)家科研項(xiàng)目管理部門的管理者們認(rèn)為，美國(guó)大公司自身的納米技術(shù)基礎(chǔ)研究不足，導(dǎo)致美國(guó)在該領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用缺乏動(dòng)力，因此，嘗試建立一個(gè)由多所大學(xué)與大企業(yè)組成的研究中心，希望借此使納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)緊密結(jié)合在一起。美國(guó)聯(lián)邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區(qū)建立一個(gè)“納米科技成果轉(zhuǎn)化中心”，以便及時(shí)有效地將納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。該中心的主要工作有兩項(xiàng)：一是進(jìn)行納米技術(shù)基礎(chǔ)研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎(chǔ)研究成果盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其研究領(lǐng)域涉及納米計(jì)算、納米通訊、納米機(jī)械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應(yīng)用于美國(guó)國(guó)防工業(yè)。
美國(guó)的一些大公司也正在認(rèn)真探索利用納米技術(shù)改進(jìn)其產(chǎn)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(nèi)取得突破，并生產(chǎn)出商業(yè)產(chǎn)品。一個(gè)由專業(yè)、商業(yè)和學(xué)術(shù)組織組成的網(wǎng)絡(luò)在迅速擴(kuò)大，其目的是共享信息，促進(jìn)聯(lián)系，加速納米技術(shù)應(yīng)用。
日本企業(yè)界也加強(qiáng)了對(duì)納米技術(shù)的投入。關(guān)西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學(xué)及國(guó)立科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合，不久前又建立了“關(guān)西納米技術(shù)推進(jìn)會(huì)議”，以大力促進(jìn)本地區(qū)納米技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(shù)研究所，試圖將納米技術(shù)融合進(jìn)各自從事的產(chǎn)業(yè)中。
歐盟于2003年建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)，推動(dòng)納米技術(shù)在歐盟成員國(guó)的應(yīng)用。歐盟委員會(huì)指出：建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)的目的是使工程師、材料學(xué)家、醫(yī)療研究人員、生物學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家能夠協(xié)同作戰(zhàn)，把納米技術(shù)應(yīng)用到信息技術(shù)、化妝品、化學(xué)產(chǎn)品和運(yùn)輸領(lǐng)域，生產(chǎn)出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產(chǎn)品，同時(shí)減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)和增加納米技術(shù)研究投資使其在納米技術(shù)方面盡快趕上美國(guó)。
［關(guān)鍵詞］科研實(shí)踐；物理化學(xué)；教學(xué)
物理化學(xué)是一門借助物理的基本原理，揭示化學(xué)基本規(guī)律的學(xué)科，也是一門理論性、系統(tǒng)性、邏輯性很強(qiáng)的學(xué)科，具有理論公式多，推導(dǎo)復(fù)雜的學(xué)科特點(diǎn)。初學(xué)者往往感到抽象難懂，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)要求高，容易產(chǎn)生畏難情緒，也往往認(rèn)為理論知識(shí)學(xué)了沒有用途，導(dǎo)致失去學(xué)習(xí)的興趣。為了解決物理化學(xué)中抽象難懂的問題，通常采用的方法是在教師授課時(shí)列舉一些與生活實(shí)踐相關(guān)的現(xiàn)象，借助物理化學(xué)知識(shí)加以解決，但是這只是一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用，并且借助于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)都能得到容易理解的結(jié)果，但是對(duì)于有一定知識(shí)水平的大學(xué)生似乎顯得過于簡(jiǎn)單，并不能激發(fā)他們對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，解決他們對(duì)物理化學(xué)理論學(xué)習(xí)的困惑，展示理論知識(shí)與科學(xué)實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐的緊密聯(lián)系，從而體現(xiàn)物理化學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科的價(jià)值。另外，物理化學(xué)中化學(xué)規(guī)律和數(shù)學(xué)公式都是從科學(xué)實(shí)踐總結(jié)出來的，能指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。因而，在物理化學(xué)實(shí)際教學(xué)中，除了要結(jié)合生活實(shí)踐之外，教師應(yīng)該適當(dāng)闡述理論公式的實(shí)際科研來源以及這些理論知識(shí)在科學(xué)前沿研究和生產(chǎn)實(shí)踐的應(yīng)用價(jià)值，才能引導(dǎo)學(xué)生逐漸認(rèn)識(shí)到物理化學(xué)知識(shí)理論學(xué)習(xí)的重要性，同時(shí)也可以通過科研實(shí)例刺激學(xué)生的好奇心和求知欲，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。因此，教師科研能促進(jìn)物理化學(xué)理論教學(xué)，也能促進(jìn)學(xué)生對(duì)當(dāng)前科研前沿的了解，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
1科研實(shí)踐對(duì)物理化學(xué)教學(xué)的促進(jìn)作用
1．1物理化學(xué)理論在科研實(shí)踐中的應(yīng)用
盡管物理化學(xué)科研實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)方法和手段比較復(fù)雜，但是常常使用了大學(xué)物理化學(xué)書本上的基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)，因而，我們可以選擇一些合適的科研實(shí)踐活動(dòng)將其應(yīng)用到物理化學(xué)教學(xué)中，以提高學(xué)生對(duì)物理化學(xué)基礎(chǔ)理論重要性的認(rèn)識(shí)，幫助他們更好地理解這些基礎(chǔ)知識(shí)，激發(fā)他們對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。這里我們以原電池的基本原理在科研中的應(yīng)用來闡述物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性。已有文獻(xiàn)報(bào)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(fā)還原沉積碳納米管上的現(xiàn)象歸因于金屬離子與碳納米管之間的原電池效應(yīng)，電極反應(yīng)分別是PtCl42－＋2e－＝Pt＋4Cl－，AuCl4－＋3e－＝Au＋4Cl－。根據(jù)電極電勢(shì)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算出PtCl42－和AuCl4－的還原電勢(shì)以及碳納米管的氧化電勢(shì)，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(jìn)一步地研究表明利用原電池效應(yīng)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(jià)態(tài)的金屬氧化物，計(jì)算這些金屬離子與碳納米管之間的電極電勢(shì)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(jié)構(gòu)等反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)中間價(jià)態(tài)的金屬氧化物沉積在碳納米管的表面，關(guān)鍵是通過原電池效應(yīng)合成的碳納米管－金屬氧化物復(fù)合材料在催化加氫反應(yīng)、苯酚羥基化反應(yīng)等催化反應(yīng)中展示了比其他方法合成的該種復(fù)合材料更加優(yōu)異的性能，體現(xiàn)了合理的使用電化學(xué)方法合成材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值［2－4］。盡管這些科研工作涉及的內(nèi)容比較廣泛，考慮的因素復(fù)雜，但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化學(xué)中原電池電極電勢(shì)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)際上，物理化學(xué)中熱力學(xué)、溶液中的化學(xué)勢(shì)、物質(zhì)的相圖、吸附脫附、動(dòng)力學(xué)研究等基本知識(shí)在當(dāng)前的科研都有廣泛的應(yīng)用，利用這些基本知識(shí)來驗(yàn)證過程的可行性或者借助它們推斷出物理化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科中更深層次的機(jī)理或者原理［5－7］。因此，物理化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)在當(dāng)前的科學(xué)研究工作中仍然具有重要的價(jià)值，是學(xué)生為今后工作和學(xué)習(xí)所必須要掌握的。
1．2科研實(shí)踐對(duì)學(xué)生物理化學(xué)學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用
物理化學(xué)中的基礎(chǔ)知識(shí)都是比較抽象，數(shù)學(xué)公式比較多，這增大了學(xué)生學(xué)習(xí)的困難，但是這些基礎(chǔ)知識(shí)都是來自科學(xué)實(shí)踐，相應(yīng)地能用來指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，因而，學(xué)習(xí)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的時(shí)候借助于科研實(shí)踐來展示這些知識(shí)，能幫助學(xué)生更好了解和掌握這些知識(shí)。首先，科研實(shí)踐的學(xué)術(shù)論文為了更好地解釋相關(guān)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，幫助讀者理解論文的結(jié)論。教師可以根據(jù)物理化學(xué)相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容提煉這些學(xué)術(shù)論文，在教學(xué)中利用論文中直觀的圖片或者視頻給學(xué)生展示對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，使得抽象的知識(shí)圖像化、具體化，同時(shí)將枯燥無味的理論知識(shí)形象生動(dòng)地呈現(xiàn)到學(xué)生的面前，加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的印象，促進(jìn)學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。其次，物理化學(xué)的教學(xué)過程中可以借助科研實(shí)踐論文生動(dòng)地展示給學(xué)生，不僅能幫助學(xué)生理解這些知識(shí)點(diǎn)，更能讓學(xué)生意識(shí)到物理化學(xué)課程中基礎(chǔ)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際有緊密的聯(lián)系，而不是為了學(xué)習(xí)抽象的知識(shí)而學(xué)習(xí)這些知識(shí)。它們能夠直接應(yīng)用到實(shí)際科研和生產(chǎn)實(shí)踐中，并指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，使得學(xué)生不再認(rèn)為理論知識(shí)難學(xué)而沒有用途，更不會(huì)消極地學(xué)習(xí)和理解這些物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)。學(xué)生會(huì)更加積極主動(dòng)理解和掌握所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，甚至通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫等相關(guān)工具，更進(jìn)一步地詳細(xì)了解與物理化學(xué)書本上相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，從而間接地提高他們的自學(xué)能力，培養(yǎng)他們積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。最后，借助物理化學(xué)教學(xué)引入科研生產(chǎn)實(shí)踐的概念，讓學(xué)生接觸基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用到令人好奇的未知世界，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的興趣。既使學(xué)生學(xué)習(xí)到必須掌握的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)又接觸到物理化學(xué)方向科研和生產(chǎn)實(shí)踐的前沿，掌握當(dāng)前物理化學(xué)科研和生產(chǎn)實(shí)踐的動(dòng)態(tài)。讓學(xué)生從一開始學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)灌輸科研實(shí)踐的相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注本學(xué)科發(fā)展前沿和科研動(dòng)態(tài)，使學(xué)生浸潤(rùn)在科研的氛圍下，產(chǎn)生濃烈的科研傾向［8］。從而使學(xué)生尋找自身喜歡的學(xué)習(xí)方向和學(xué)習(xí)興趣，建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲泻蛯W(xué)習(xí)態(tài)度，刺激學(xué)生對(duì)未知世界的求知欲望，并潛移默化地培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)，為今后的工作學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)。因此，物理化學(xué)教學(xué)中引進(jìn)科研實(shí)踐，不僅將枯燥無味的理論知識(shí)形象生動(dòng)化，而且能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理化學(xué)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性，培養(yǎng)他們的基本科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)他們對(duì)未知世界的求知欲望。
1．3教師科研實(shí)踐對(duì)物理化學(xué)教學(xué)的重要影響
對(duì)于普通本科院校來講，無論什么樣的教學(xué)改革都是圍繞教學(xué)方式和手段在課堂教學(xué)過程中的運(yùn)用，無法代替教師的角色，無法改變教師授課主體的本質(zhì)，因而，教師在教學(xué)過程中起著重要的作用。只有通過教師的教導(dǎo)和示范作用才能使課堂教學(xué)變得更加生動(dòng)鮮活，也對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和行為有直接地引導(dǎo)作用。因而，教師自身的專業(yè)水平?jīng)Q定了他的教學(xué)水平和教學(xué)能力，而科研實(shí)踐活動(dòng)對(duì)教師有很大的鍛煉和啟發(fā)作用，增加了教師的業(yè)務(wù)知識(shí)水平，對(duì)課堂教學(xué)有非常大的促進(jìn)作用，因而，要提高教師的專業(yè)水平應(yīng)該鼓勵(lì)教師積極參與科研實(shí)踐工作［9］。首先，本學(xué)科專業(yè)教師開展科研實(shí)踐工作之前必須不斷查閱大量新的文獻(xiàn)資料，了解當(dāng)前科技發(fā)展的動(dòng)態(tài)，及時(shí)跟蹤本學(xué)科領(lǐng)域的最新進(jìn)展，更新和豐富本學(xué)科的理論和知識(shí)。這個(gè)過程有利于提高教師發(fā)現(xiàn)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(shí)體系，能更好地將當(dāng)前本學(xué)科科技發(fā)展動(dòng)態(tài)傳授給學(xué)生，同時(shí)隨著知識(shí)水平的提高教師將以新的高度去思考學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，自然而然地應(yīng)用到教育教學(xué)和人才培養(yǎng)的模式，進(jìn)而思考未來人才的發(fā)展趨勢(shì)和人才培養(yǎng)的最佳方法。其次，教師從事科研工作對(duì)該學(xué)科未知領(lǐng)域的探索研究是一個(gè)長(zhǎng)期而艱苦的過程，能提高教師的邏輯思維能力和表達(dá)能力，能培養(yǎng)教師一絲不茍和勇于創(chuàng)新的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、頑強(qiáng)拼搏的精神以及良好的科研素質(zhì)，激發(fā)教師的創(chuàng)新思想，迎合當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的潮流。教師在科研中的鍛煉往往對(duì)學(xué)生起到表率作用，促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、頑強(qiáng)拼搏精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，對(duì)學(xué)生成才起到推動(dòng)作用。此外，教師的科研成果能讓學(xué)生直接感受到科研并非遙不可及，對(duì)學(xué)生有很大的引導(dǎo)和促進(jìn)作用，同時(shí)可以激發(fā)學(xué)生對(duì)科研的興趣和求知欲望，主動(dòng)參與到教師的科研實(shí)踐，激起他們對(duì)物理化學(xué)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的熱情［9］。因此，教師要實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)教學(xué)的改革創(chuàng)新，適應(yīng)當(dāng)前形式下物理化學(xué)教學(xué)的發(fā)展，僅憑教學(xué)經(jīng)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從事科學(xué)研究去實(shí)踐、去探索、去創(chuàng)新，進(jìn)一步提高本學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而加快教育觀念的更替，逐步形成具有自身特色的教學(xué)方式，將新理論、新方法滲透到物理化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，才能改變多年從教的疲憊與困惑，同時(shí)也激發(fā)了自身潛在的創(chuàng)造力。
2結(jié)論
納米材料研究的新進(jìn)展及在21世紀(jì)的戰(zhàn)略地位 納米材料研究的新進(jìn)展及在21世紀(jì)的戰(zhàn)略地位 化學(xué)與化工論文 更新：2006-4-11 閱讀： 納米材料研究的新進(jìn)展及在21世紀(jì)的戰(zhàn)略地位 在充滿生機(jī)的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)和國(guó)防的高速發(fā)展必然對(duì)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(chǔ)和超快傳輸?shù)葘?duì)材料的尺寸要求越來越??；航空航天、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)等對(duì)材料性能要求越來越高。新材料的創(chuàng)新，以及在此基礎(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)。新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來10年對(duì)社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)振興、國(guó)力增強(qiáng)最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，納米材料將是起重要作用的關(guān)鍵材料之一。納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對(duì)未來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著十分重要影響的研究對(duì)象，也是納米科技中最為活躍、最接近應(yīng)用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結(jié)構(gòu)取得了引人注目的成就。例如，存儲(chǔ)密度達(dá)到每平方某時(shí)400G的磁性納米棒陣列的量子磁盤、成本低廉、發(fā)光頻段可調(diào)的高效納米陣列激光器、價(jià)格低廉高能量轉(zhuǎn)化的納米結(jié)構(gòu)太陽能電池和熱電轉(zhuǎn)化元件、用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強(qiáng)高韌納米復(fù)合材料等的問世，充分顯示了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)新型支柱產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。正像美國(guó)科學(xué)家估計(jì)的“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質(zhì)很可能給予各個(gè)領(lǐng)域帶來一場(chǎng)革命”。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將對(duì)如何調(diào)整國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、形成新的產(chǎn)業(yè)及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入高科技含量提供新的機(jī)遇。
研究納米材料和納米結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)意義在于它開辟了人們認(rèn)識(shí)自然的新層次，是知識(shí)創(chuàng)新的源泉。由于納米結(jié)構(gòu)單元的尺度（1～100urn）與物質(zhì)中的許多特征長(zhǎng)度，如電子的德布洛意波長(zhǎng)、超導(dǎo)相干長(zhǎng)度、隧穿勢(shì)壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當(dāng)，從而導(dǎo)致納米材料和納米結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)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(chuàng)造知識(shí)的能力延伸到介于宏觀和微觀物體之間的中間領(lǐng)域。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)涵。世紀(jì)之交高韌性納米陶瓷、超強(qiáng)納米金屬等仍然是納米材料領(lǐng)域重要的研究課題；納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，異質(zhì)、異相和不同性質(zhì)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(dāng)今納米材料研究新熱點(diǎn)，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(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)原理性器件以及納米復(fù)合傳統(tǒng)材料改性正孕育著新的突破。
1研究形狀和趨勢(shì)
納米材料制備和應(yīng)用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)很可能成為下一世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù)，帶動(dòng)納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世紀(jì)之交世界先進(jìn)國(guó)家都從未來發(fā)展戰(zhàn)略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關(guān)鍵時(shí)刻，迎接新的挑戰(zhàn)，抓緊納米材料和柏米結(jié)構(gòu)的立項(xiàng)，迅速組織科技人員圍繞國(guó)家制定的目標(biāo)進(jìn)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(duì)各個(gè)領(lǐng)域的影響和滲透一直引人注目。進(jìn)入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴(kuò)大，領(lǐng)域逐漸拓寬。一個(gè)突出的特點(diǎn)是基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接十分緊密，實(shí)驗(yàn)室成果的轉(zhuǎn)化速度之快出乎人們預(yù)料，基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都取得了重要的進(jìn)展。美國(guó)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(yīng)力比粗晶Pd高5倍；具有高強(qiáng)度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關(guān)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(zhuǎn)化，到目前為止，已形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的幾家納米粉體產(chǎn)業(yè)，睦次鸚米氧化硅。氧化鈦、氮化硅核區(qū)個(gè)文的易實(shí)他借個(gè)緲陽放寬在納米添加功能陶瓷和結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的研究熱潮在下一世紀(jì)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保持繼續(xù)發(fā)展的勢(shì)頭。
2國(guó)際動(dòng)態(tài)和發(fā)展戰(zhàn)略 斯頓大學(xué)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(dá)109bit／s，美國(guó)商家已組織有關(guān)人員迅速轉(zhuǎn)化，預(yù)計(jì)2005年市場(chǎng)為400億美元。1988年法國(guó)人首先發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng)，到1997年巨磁電阻為原理的納米結(jié)構(gòu)器件已在美國(guó)問世，在磁存儲(chǔ)、磁記憶和計(jì)算機(jī)讀寫磁頭將有重要的應(yīng)用前景。
最近美國(guó)柯達(dá)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(yù)計(jì)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(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品注入新的高科技含量，在未來市場(chǎng)上占有重要的份額。納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用研究也使人矚目，正是這些研究使美國(guó)白宮認(rèn)識(shí)到納米材料和技術(shù)將占有重要的戰(zhàn)略地位。原因之二是納米材料和技術(shù)領(lǐng)域是知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的源泉，新的規(guī)律新原理的發(fā)現(xiàn)和新理論的建立給基礎(chǔ)科學(xué)提供了新的機(jī)遇，美國(guó)計(jì)劃在這個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究獨(dú)占“老大”的地位。 為了使中國(guó)科學(xué)院在世紀(jì)之交乃至下一世紀(jì)在納米材料和技術(shù)研究在國(guó)際上占有一席之地，在國(guó)際市場(chǎng)上占有一份額，從前瞻性、戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性來考慮應(yīng)該成立中國(guó)科學(xué)院納米材料和技術(shù)研究中心，建議北方成立一個(gè)以物質(zhì)科學(xué)中心為基礎(chǔ)的研究中心（包括金屬研究所），在南方建立一個(gè)以合肥地區(qū)中國(guó)科學(xué)院固體物理所和中國(guó)科技大學(xué)為基礎(chǔ)的研究中心，主要任務(wù)是以基礎(chǔ)研究為主，做好基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究的銜接和成果的轉(zhuǎn)化。 3國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展
我國(guó)納米材料研究始于80年代末，“八五”期間，“納米材料科學(xué)”列入國(guó)家攀登項(xiàng)目。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家教委分別組織了8項(xiàng)重大、重點(diǎn)項(xiàng)目，組織相關(guān)的科技人員分別在納米材料各個(gè)分支領(lǐng)域開展工作，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)還資助了20多項(xiàng)課題，國(guó)家“863”新材料主題也對(duì)納米材料有關(guān)高科技創(chuàng)新的課題進(jìn)行立項(xiàng)研究。1996年以后，納米材料的應(yīng)用研究出現(xiàn)了可喜的苗頭，地方政府和部分企業(yè)家的介人，使我國(guó)納米材料的研究進(jìn)入了以基礎(chǔ)研究帶動(dòng)應(yīng)用研究的新局面。
目前，我國(guó)有60多個(gè)研究小組，有600多人從事納米材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，其中，承擔(dān)國(guó)家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、南京大學(xué)。中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國(guó)科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所、清華大學(xué)，還有吉林大學(xué)烹北大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)。青島化工學(xué)院、華東師范大學(xué)＼華東理工大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院大連化學(xué)物理研究所、長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué) 近年來，我國(guó)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(guó)際上的關(guān)注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學(xué)氣相法高效制備純凈碳納米管技術(shù)，用這種技術(shù)合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長(zhǎng)度約100pm，納米管陣列面積達(dá)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(chǎng)發(fā)射陰極等方面有著重要應(yīng)用前景。這方面的文章發(fā)表在1996年的美國(guó)《科學(xué)》雜志上。二是超長(zhǎng)納米碳管制備：首次大批量地制備出長(zhǎng)度為2～3mm的超長(zhǎng)定向碳納米管列陣。這種超長(zhǎng)碳納米管比現(xiàn)有碳納米管的長(zhǎng)度提高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。該項(xiàng)成果已發(fā)表于1998年8月出版的英國(guó)《自然》雜志上。英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》以“碳納米管進(jìn)入長(zhǎng)的階段”為題介紹了有關(guān)長(zhǎng)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(zhǎng)度達(dá)微米量級(jí)的發(fā)藍(lán)光氮化像一維納米棒，并提出了碳納米管限制反應(yīng)的概念。該項(xiàng)成果被評(píng)為1998年度中國(guó)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(jìn)碳納米管在場(chǎng)發(fā)射平面和納米器件方面的應(yīng)用。五是唯一維納米絲和納米電纜：應(yīng)用溶膠一凝膠與碳熱還原相結(jié)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(dāng)前在國(guó)際上 僅少數(shù)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(guó)際納米會(huì)議宣讀后，許多外國(guó)科學(xué)家給予高度評(píng)價(jià)。六是用苯熱法制備納米氮化像微晶；發(fā)現(xiàn)了非水溶劑熱合成技術(shù)，首次在300℃左右制成粒度達(dá)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(xué)》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(yīng)制備出金剛石納米粉，在1998年的《科學(xué)》雜志上。美國(guó)《化學(xué)與工程新聞》雜志還發(fā)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(píng)價(jià)。
我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)的研究已有10年的工作基礎(chǔ)和工作積累，在“八五”研究工作的基礎(chǔ)上初步形成了幾個(gè)納米材料研究基地，中科院上海硅酸鹽研究所、南京大學(xué)、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國(guó)科技大學(xué)、清華大學(xué)和中科院化學(xué)所等已形成我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究的重要單位。無論從研究對(duì)象的前瞻性、基礎(chǔ)性，還是成果的學(xué)術(shù)水平和適用性來分析，都為我國(guó)納米材料研究在國(guó)際上爭(zhēng)得一席之地，促進(jìn)我國(guó)納米材料研究的發(fā)展，培養(yǎng)高水平的納米材料研究人才作出了貢獻(xiàn)。在納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接，加快成果轉(zhuǎn)化也發(fā)揮了重要的作用。目前和今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)這些單位仍然是我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)研究的中堅(jiān)力量。
在過去10年，我國(guó)已建立了多種物理和化學(xué)方法制備納米材料，研制了氣體蒸發(fā)、磁控濺射、激光誘導(dǎo)CVD、等離子加熱氣相合成等10多臺(tái)制備納米材料的裝置，發(fā)展了化學(xué)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(dǎo)體等多種納米材料的方法，研制了性能優(yōu)良的多種納米復(fù)合材料。近年來，根據(jù)國(guó)際納米材料研究的發(fā)展趨勢(shì)，建立和發(fā)展了制備納米結(jié)構(gòu)（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(zhǎng)、介孔內(nèi)延生長(zhǎng)等也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，已成功地制備出多種準(zhǔn)一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進(jìn)一步研究納米結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)一納米材料的物性，推進(jìn)它們?cè)诩{米結(jié)構(gòu)器件的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)手段基本齊全，達(dá)到了國(guó)際9
關(guān)鍵詞：研討型教學(xué)；課程論文；實(shí)例分析
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）31-0108-03
背景：目前抗腫瘤治療有腫瘤切除、化學(xué)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?；瘜W(xué)療法是另一種有效的腫瘤治療手段，但是化學(xué)療法選擇的藥物如紫杉醇、阿霉素等具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性，常常在高劑量高細(xì)胞毒性和低劑量低效率之間進(jìn)退兩難[1]，因此靶向性給藥系統(tǒng)成為給藥系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。研究表明腫瘤耐藥性的產(chǎn)生主要是由于腫瘤細(xì)胞染色體的改變致使基因故障。嘗試修復(fù)失活基因的抗腫瘤的基因遞送已見報(bào)道，且能達(dá)成腫瘤細(xì)胞對(duì)抗腫瘤細(xì)胞的致敏性[2]，這就是目前的基因治療方法。綜述將就同時(shí)給予抗腫瘤藥物和基因的抗腫瘤給藥系統(tǒng)的載體構(gòu)建，藥物和基因的遞送及遞送效果。
一、納米載體的構(gòu)建
一個(gè)優(yōu)良的納米給藥載體應(yīng)具有：（1）修正藥物的不良藥學(xué)性能比如低水溶、對(duì)生物屏障的低滲透性或在體液中不穩(wěn)定；（2）提供達(dá)到最大藥效的合適的藥物釋放速率；（3）避免在非靶向位點(diǎn)的暴露與相互作用；（4）靶向位點(diǎn)甚至是細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)的最大化給藥。通過組裝合成的兩親共聚物（ABC）用于實(shí)驗(yàn)藥品和制藥學(xué)上的納米遞送系統(tǒng)經(jīng)歷了快速的發(fā)展，合適的納米共聚物載體的結(jié)構(gòu)靈活性與膠體相比有著不可否認(rèn)的優(yōu)勢(shì)[3]。納米給藥系統(tǒng)包括脂質(zhì)體（liposomes）、膠團(tuán)（micelles）、納米球（nanospheres）、類脂質(zhì)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(shí)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(huán)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(zhì)粒形成核心包裹在內(nèi)，組成同時(shí)給藥載體[5]，是典型的設(shè)計(jì)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(yīng)用方面有很大前景。Wiradharma N等利用含有3個(gè)氨基酸區(qū)的兩性寡肽（FA32）作為給藥載體，同時(shí)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(shí)給藥載體[6]。Xu Z等構(gòu)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(zhì)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(dòng)靶向和主動(dòng)靶向。腫瘤組織因具有附近的靜脈高滲透率導(dǎo)致大分子在腫瘤組織累計(jì)的EPR效應(yīng)，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(dá)到10~100倍[8]，這是抗腫瘤載體的被動(dòng)靶向的主要方式。Fan H.等設(shè)計(jì)的同時(shí)給予阿霉素和pTRAIL基因的載體就是靠載體的納米量級(jí)在腫瘤組織富集的。
主動(dòng)靶向較之被動(dòng)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(xì)胞是快速增殖細(xì)胞，會(huì)過表達(dá)增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)攝入的受體，包括維生素、糖類、生長(zhǎng)因子等[9，10]。當(dāng)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(gòu)建了一個(gè)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(tái)，可有效靶向過表達(dá)整合蛋白的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)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(duì)過表達(dá)生物素受體的腫瘤細(xì)胞的靶向性[12]。
三、藥物和基因的遞送
在載體的構(gòu)建中，為了避免基因與抗腫瘤藥物的相互影響，在載體構(gòu)建時(shí)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(gòu)建。大多數(shù)的同時(shí)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(gòu)建的同時(shí)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(shè)計(jì)的載體也是將阿霉素和包膜組分共軛，然后p53質(zhì)粒單獨(dú)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(gòu)建載體時(shí)同時(shí)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(gòu)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?yàn)橐粋€(gè)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(bào)道的同時(shí)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(shí)給藥系統(tǒng)納米載體具有良好的血漿穩(wěn)定性，更好的藥物釋放速率和基因轉(zhuǎn)染效率。Zhang B.等利用合成的同時(shí)給藥載體在體外實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，載體持續(xù)的釋放可以保持轉(zhuǎn)染活性至給藥后的第四天，在前五天都可以使得基因穩(wěn)定表達(dá)[14]，載體在模擬腫瘤環(huán)境中的穩(wěn)定性非常高。Wang Y等通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證同時(shí)給藥的優(yōu)勢(shì)，發(fā)現(xiàn)因兩種物質(zhì)能同時(shí)進(jìn)入同一個(gè)細(xì)胞而較非同時(shí)給藥有非常強(qiáng)的優(yōu)越性，抗腫瘤藥物和基因共同作用表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)[15]。Cheng D.等發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)染效率（79.7%vs37.5%），同時(shí)還發(fā)現(xiàn)即使低劑量的阿霉素（0.5ug/mL）也能造成腫瘤細(xì)胞的明顯凋亡，而直接給予阿霉素則要到15ug/mL才能達(dá)成相應(yīng)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(xié)同作用，能有效地抑制腫瘤，延長(zhǎng)試驗(yàn)小鼠的壽命[16]。Chen A.等同時(shí)給予阿霉素和Bcl-2 siRNA后發(fā)現(xiàn)，阿霉素的抗腫瘤效應(yīng)相比于直接給予提高了132倍。值得關(guān)注的是給藥載體進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后定位于細(xì)胞核周圍，避免了耐藥性，能更進(jìn)一步地增強(qiáng)藥物的效果[17]。Ma M.等通過非共價(jià)鍵構(gòu)建生物素化的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)染效率相交于未修飾的復(fù)合物，這種三元復(fù)合物能提供一種容易的靶向同時(shí)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(guān)鍵詞: 本科生;畢業(yè)論文;質(zhì)量管理
Key words: undergraduate students;graduation paper;quality control
中圖分類號(hào):G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)31-0259-02
0引言
隨著我國(guó)高等教育大眾化進(jìn)程的深入推進(jìn),大多數(shù)高校尤其是地方普通高校辦學(xué)規(guī)模急劇膨脹。學(xué)生人數(shù)激增,教師教學(xué)任務(wù)加重,科研工作量化,浮躁作風(fēng)抬頭,本科生畢業(yè)論文質(zhì)量下滑、泡沫和危機(jī)現(xiàn)象顯現(xiàn)。“本科生畢業(yè)論文存棄之爭(zhēng)”此起彼落。[1-2]放眼我國(guó)高教界,圍繞本科生畢業(yè)論文質(zhì)量這一主題,各?！鞍讼蛇^海,各顯神通”。老大學(xué)依托師資、設(shè)備、生源等優(yōu)勢(shì)“順勢(shì)而為”,新高校憑借貼近應(yīng)用、跟緊潮流和敢想敢干等特色“乘勢(shì)而上”。[3-7]
在眾多醫(yī)治本科生畢業(yè)論文質(zhì)量危機(jī)的藥方中,“真題真做”乃一劑良方。如何做好“兩真”呢?我認(rèn)為應(yīng)把好“四關(guān)”──選題、實(shí)驗(yàn)、撰寫和評(píng)審,突出“四性”──應(yīng)用性、實(shí)踐性、規(guī)范性和科學(xué)性。茲以湖州師范學(xué)院化學(xué)系化學(xué)、化工類專業(yè)學(xué)生畢業(yè)論文為例,簡(jiǎn)介“真題真做”,拋磚引玉。
1精心設(shè)計(jì),把好選題關(guān),突出“應(yīng)用性”
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))選題是畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))工作中首當(dāng)其沖的重要環(huán)節(jié)。我們?yōu)?地方普通高校特別是坐落于地級(jí)市的應(yīng)用型高校,選題質(zhì)量應(yīng)著重體現(xiàn)應(yīng)用性、科學(xué)性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性和針對(duì)性等方面。具體而言需要遵循“四項(xiàng)原則”,做到“四個(gè)結(jié)合”。
1.1 本科生畢業(yè)論文選題的“四項(xiàng)原則”
1.1.1 應(yīng)用性原則這是由地方普通高校尤其是地級(jí)市普通高校的辦學(xué)定位決定的,因?yàn)檫@類高校一般以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為己任。學(xué)校應(yīng)積極鼓勵(lì)師生走出校門,從生產(chǎn)和生活實(shí)際中選課題。假如將選題定位于學(xué)術(shù)性太強(qiáng)、太深或太偏,既與學(xué)校定位不相應(yīng),也與教師、學(xué)生和設(shè)備條件不相應(yīng),就很可能出現(xiàn)“假、大、空”現(xiàn)象,助長(zhǎng)學(xué)生脫離實(shí)際的“書呆子”氣息。
1.1.2 可行性原則各校辦學(xué)歷史、設(shè)備條件、師資水平、學(xué)生生源和地域文化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)均有較大差異,畢業(yè)論文選題應(yīng)因地制宜,量力而行。所有畢業(yè)論文選題必須以學(xué)校、實(shí)踐教學(xué)基地和相關(guān)合作單位現(xiàn)有師資、學(xué)生、設(shè)備、經(jīng)費(fèi)等實(shí)際條件作依托,難易適中,反對(duì)脫離實(shí)際的大題、偏題、空題。
1.1.3 創(chuàng)新性原則本科生畢業(yè)論文雖然不易做到原始創(chuàng)新,但可盡量體現(xiàn)消化吸收再創(chuàng)新或知識(shí)集成創(chuàng)新。如配方調(diào)整、方法改進(jìn)、工藝革新等。堅(jiān)決反對(duì)抄襲、拼湊、杜撰等投機(jī)行為。
1.1.4 個(gè)性化原則畢業(yè)論文既有學(xué)科、專業(yè)的特點(diǎn),又有導(dǎo)師、學(xué)生的差異,還有地域、行業(yè)的不同。學(xué)校和學(xué)院管理部門只制定宏觀建議,具體選題交給專業(yè)導(dǎo)師和學(xué)生在雙向選擇的基礎(chǔ)上協(xié)商敲定。
1.2 本科生畢業(yè)論文選題的“四個(gè)結(jié)合”
1.2.1 與學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))選題應(yīng)符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)要求,力求有利于學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科理論知識(shí)與技能,有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力。選題既要有一定的理論和實(shí)踐深廣度,又要符合學(xué)生實(shí)際,保證學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)經(jīng)過努力按時(shí)完成或取得階段性成果。
1.2.2 與導(dǎo)師科研項(xiàng)目相結(jié)合從導(dǎo)師的在研項(xiàng)目中選取論文題目是一項(xiàng)師生雙贏的工作。特別是對(duì)于尚未設(shè)立碩士學(xué)位點(diǎn)的普通高校來說,盡早地從低年級(jí)學(xué)生中選拔一些優(yōu)秀生提前進(jìn)入科研訓(xùn)練,既使導(dǎo)師獲得了科研助手,又使學(xué)生得到了畢業(yè)論文選題。選題應(yīng)經(jīng)導(dǎo)師申報(bào)、教研室討論、系院初審、督導(dǎo)組復(fù)審、導(dǎo)師修改、題目公布、學(xué)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(xiàng)目中抽取《納米TiO2復(fù)合丙烯酯乳液的制備》、《納米SiO2復(fù)合丙烯酸酯乳液的制備》、《金屬表面TEOS復(fù)合涂層的制備與防腐性能》、《金屬表面GPTMS復(fù)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(xué)生畢業(yè)論文選題,都取得較好效果。
1.2.3 與生產(chǎn)生活實(shí)際相結(jié)合畢業(yè)論文選題應(yīng)以滿足地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要為主線,堅(jiān)持地方特色,發(fā)揮地域優(yōu)勢(shì),挖掘生產(chǎn)和生活中的實(shí)際課題。讓學(xué)生在社會(huì)大課堂中通過畢業(yè)論文訓(xùn)練學(xué)到實(shí)際本領(lǐng),避免紙上談兵。再如,近3年中我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生深入企業(yè)選取《密封型電動(dòng)助力車鉛晶蓄電池的性能研究》、《太陽能儲(chǔ)能鉛晶蓄電池的開發(fā)研究》、《高效長(zhǎng)壽環(huán)保型鐵路客車照明用鉛晶蓄電池研制》、《速干強(qiáng)粘環(huán)保型紙包裝粘合劑的研制》、《湖州工業(yè)企業(yè)中典型危險(xiǎn)廢物的理化特性研究》、《Ni/Fe3O4復(fù)合電磁波屏蔽涂料的研制》等題目指導(dǎo)學(xué)生做畢業(yè)論文,既完成了畢業(yè)論文指導(dǎo)任務(wù),又幫助相關(guān)企業(yè)開發(fā)了新產(chǎn)品或解決了技術(shù)難題,還為學(xué)生專業(yè)實(shí)習(xí)和就業(yè)提供了機(jī)會(huì)。
1.2.4 與學(xué)生興趣愛好相結(jié)合新時(shí)期的大學(xué)生張揚(yáng)個(gè)性,敢想敢干。張三喜歡“高分子”,李四偏愛“硅酸鹽”。因此,畢業(yè)論文選題必須以充分尊重學(xué)生的興趣愛好為前提。一是由學(xué)生自己主持或參與的開放實(shí)驗(yàn)、科學(xué)研究項(xiàng)目中衍生而來,二是讓學(xué)生自行選擇導(dǎo)師和課題,三是從生活和實(shí)踐單位生產(chǎn)實(shí)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(xué)生去做。
遵循上述“四項(xiàng)原則”和“四個(gè)結(jié)合”,湖師院化學(xué)系學(xué)生畢業(yè)論文選題基本上做到了“真題真做” (表1),為提高本科生畢業(yè)論文質(zhì)量打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
如2010 屆化學(xué)、化工類專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì)) 起初公布了近185個(gè)選題,最后經(jīng)師生雙向選擇等環(huán)節(jié)確定了153 個(gè)選題。按難度分為較難25個(gè)、適中113個(gè)、較易15個(gè)。實(shí)驗(yàn)型和理論型題目為30∶1,突出了理工科專業(yè)重視實(shí)踐的特點(diǎn)。
2周密安排,把好實(shí)驗(yàn)關(guān),突出“實(shí)踐性”
實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要手段。在實(shí)驗(yàn)階段,要求學(xué)生既弄清為什么要做這個(gè)選題,更好學(xué)會(huì)怎樣做好這項(xiàng)研究?為此,學(xué)院應(yīng)在時(shí)間、場(chǎng)地、導(dǎo)師、設(shè)備和經(jīng)費(fèi)等教學(xué)資源方面積極創(chuàng)造條件,提供方便。
2.1 在時(shí)間安排上適當(dāng)錯(cuò)開,體現(xiàn)靈活性因各專業(yè)的培養(yǎng)規(guī)格不同,就業(yè)行業(yè)和崗位相異,故畢業(yè)論文時(shí)間也應(yīng)有所不同。在制訂各專業(yè)教學(xué)計(jì)劃或培養(yǎng)方案時(shí),就對(duì)不同專業(yè)的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))時(shí)間適當(dāng)?shù)劐e(cuò)開安排。如制藥工程、材料化學(xué)專業(yè)安排在第七學(xué)期,化學(xué)專業(yè)安排在第八學(xué)期。這樣既可緩解學(xué)校畢業(yè)論文教學(xué)資源的緊張程度,又能適應(yīng)不同行業(yè)(企業(yè))的招工要求。
2.2 在場(chǎng)地分配上適當(dāng)分散,體現(xiàn)立體性隨著辦學(xué)規(guī)模急劇膨脹,“學(xué)生多場(chǎng)地少”的矛盾日趨突出。為了安排學(xué)生人人動(dòng)手,真題真做,在場(chǎng)地安排上應(yīng)體現(xiàn)校內(nèi)與校外、專業(yè)與學(xué)科、教學(xué)與科研相結(jié)合的立體化格局。挖掘資源,統(tǒng)籌安排。如教師科研用房、市材料行業(yè)技術(shù)中心研究室、市先進(jìn)陶瓷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和市環(huán)保局檢測(cè)中心、各校外實(shí)踐教學(xué)基地等,都在導(dǎo)師指導(dǎo)下安排學(xué)生開展畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)。
2.3 在導(dǎo)師配備上全員發(fā)動(dòng),體現(xiàn)專業(yè)性針對(duì)“學(xué)生多導(dǎo)師少”矛盾日益加劇的現(xiàn)實(shí),如何科學(xué)合理地配備導(dǎo)師成為能否“真題真做”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。①全員發(fā)動(dòng),無論是教師、科研或?qū)嶒?yàn)室管理人員,只要是相近專業(yè)并具有碩士及以上學(xué)歷或講師、實(shí)驗(yàn)師及以上職稱者,都應(yīng)適當(dāng)承擔(dān)本科生畢業(yè)論文指導(dǎo)任務(wù);②適當(dāng)聘請(qǐng)校外實(shí)踐基地符合條件的專業(yè)技術(shù)人員兼任畢業(yè)論文導(dǎo)師;③對(duì)畢業(yè)論文指導(dǎo)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)工作量,納入年終統(tǒng)一考核;④對(duì)導(dǎo)師和學(xué)生實(shí)行“雙向考核制”(分別填寫《本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)教師審閱表》和《本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))學(xué)生對(duì)導(dǎo)師評(píng)價(jià)表》)。
2.4 在訓(xùn)練模式上重在實(shí)踐,體現(xiàn)多樣性在畢業(yè)論文訓(xùn)練模式上,我們不搞“大呼隆”和“一刀切”,而是根據(jù)不同專業(yè)的具體特點(diǎn),采取靈活多樣的訓(xùn)練模式,強(qiáng)化“實(shí)踐”。
①在培養(yǎng)方案中設(shè)置貫穿四年的課程論文、學(xué)年論文、專題論文和畢業(yè)論文訓(xùn)練計(jì)劃,基本做到從大一至大四 “論文訓(xùn)練不斷線”;②從大一(下)開始就鼓勵(lì)、指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)開放型實(shí)驗(yàn)和大學(xué)生科研項(xiàng)目,在導(dǎo)師指導(dǎo)下訓(xùn)練科研工作;③從大二開始就對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)分流。選拔、招收部分對(duì)科研感興趣的學(xué)生以“科研助手”的身份和老師對(duì)接,學(xué)習(xí)科學(xué)研究;允許志在盡快就業(yè)的學(xué)生到企業(yè)單位進(jìn)行專業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文,配備兩位導(dǎo)師(“技能導(dǎo)師”和“理論導(dǎo)師”);④將有些專業(yè)的畢業(yè)論文提前到第三學(xué)年初開始,早選題、早思考、早實(shí)驗(yàn)、早完成;五是在指導(dǎo)方式上充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性,盡量地讓學(xué)生自己構(gòu)思、自己確定研究目標(biāo)、搭建實(shí)驗(yàn)裝置、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、確定實(shí)驗(yàn)方法和分析手段。指導(dǎo)教師重在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的思維方法和創(chuàng)新能力。
要做好畢業(yè)論文工作,除了把好“選題關(guān)”和“實(shí)驗(yàn)關(guān)”外,還必須把好“撰寫關(guān)”和“評(píng)審關(guān)”。也許是受到新時(shí)期一些快餐文化、網(wǎng)絡(luò)語言等沖擊,時(shí)下許多理工科大學(xué)生的畢業(yè)論文中普遍出現(xiàn)重點(diǎn)不顯、層次不明、句子不通、文字錯(cuò)誤和標(biāo)點(diǎn)混亂等現(xiàn)象。此外,假如對(duì)論文評(píng)審和答辯不重視、不科學(xué),搞形式化、走過場(chǎng),其質(zhì)量也將難以保證。因此,我們還強(qiáng)調(diào)細(xì)心修改,把好撰寫關(guān),突出“規(guī)范性”;嚴(yán)格評(píng)審,把好答辯關(guān),突出“科學(xué)性”。限于篇幅暫不展開。
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近年來，我國(guó)癌癥發(fā)病率和死亡率呈明顯上升趨勢(shì)。然而傳統(tǒng)治療手段不僅針對(duì)性低，而且毒副作用明顯，導(dǎo)致藥品無效耗費(fèi)率高。
中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所所長(zhǎng)蔡林濤及其團(tuán)隊(duì)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(shù)和思路，該論文在線發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)納米》上；幾乎與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)另一成果“納米人工紅細(xì)胞載氧治癌”也喜獲進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》上。
找不到癌細(xì)胞？試試光敏GPS
蔡林濤團(tuán)隊(duì)給藥物裝上GPS系統(tǒng)，一下子就能找到癌細(xì)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(shù)仍采用手術(shù)、化療、放療等傳統(tǒng)方法。而具有毒副作用的化療藥物進(jìn)入人體后，在殺死癌細(xì)胞前，大部分已被肝、腎代謝吸收；同時(shí)還可能導(dǎo)致人體正常細(xì)胞與器官受損，甚至破壞免疫系統(tǒng)，對(duì)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(zhì)量。即便是目前較有針對(duì)性的分子靶向治療，也存在療效不穩(wěn)定、藥價(jià)高昂的問題。
“與這些治療方案不同，我們換了一種思路?！辈塘譂f。
先找到病灶，再精準(zhǔn)用藥。如何找呢？平時(shí)我們走在路上，如果不認(rèn)路，就打開手機(jī)的GPS系統(tǒng)，抵達(dá)目的地。蔡林濤團(tuán)隊(duì)則給藥物裝上GPS系統(tǒng)，一下子就能找到癌細(xì)胞，再用納米材料將“GPS”和藥物打包。近紅外激光激發(fā)后，使腫瘤局部溫度升高，載體發(fā)生破壞，藥物得以釋放，從而精準(zhǔn)作用于癌細(xì)胞，將對(duì)其他正常細(xì)胞和器官的傷害降至最低。
蔡林濤團(tuán)隊(duì)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?！奥斆鳌保梢浴翱吹健辈≡?，之后實(shí)現(xiàn)“定點(diǎn)、定時(shí)、定量”給藥，全程達(dá)到可視化精確控制和光學(xué)觸發(fā)，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(dòng)力治療和光熱治療直接產(chǎn)生作用，殺滅癌細(xì)胞。也就是說，對(duì)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?！辈塘譂榻B。
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(fù)斷肢的情節(jié)，受此啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)開始用納米與光學(xué)做嘗試……
多年來蔡林濤團(tuán)隊(duì)主要攻關(guān)兩大任務(wù)?！耙皇蔷_地找到并看到腫瘤，我們一直在做分子探針；另一個(gè)是治療腫瘤，也就是用納米的方式包裹藥物投遞進(jìn)去?！辈塘譂f。
可是，科學(xué)研究并不是一帆風(fēng)順的。
難點(diǎn)在于要保證納米材料既可以靶向和識(shí)別腫瘤，同時(shí)又對(duì)人體無毒副作用。
最初，團(tuán)隊(duì)找到的材料有微量的毒性，不得不放棄。
功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過無數(shù)次篩選和實(shí)驗(yàn)后，他們終于發(fā)現(xiàn)了一種肝臟血管的造影劑，該造影劑不僅有光學(xué)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(fā)后還可以產(chǎn)生熱效應(yīng)和釋放大量自由基，直接殺滅癌細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)腫瘤的可視化治療。
用激光當(dāng)“炮捻子”，引發(fā)智能載藥系統(tǒng)，聽上去“腦洞”略大。這樣的奇思妙想是如何迸發(fā)出來的呢？
面對(duì)這個(gè)問題，蔡林濤會(huì)心一笑?！白隹茖W(xué)研究，要有點(diǎn)科幻精神。之前我們走老路發(fā)現(xiàn)并不通暢，化療藥物進(jìn)入體內(nèi)往往不能有效控制，但是我們需要有個(gè)技術(shù)在可視監(jiān)控下短時(shí)間內(nèi)殺死癌癥細(xì)胞而且避免復(fù)發(fā)，我們就換了換思維方式，嘗試納米光敏劑?！辈塘譂钠鹂苹么笃泻芏嗤ㄟ^激光恢復(fù)斷肢的情節(jié)，受此啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)開始用納米與光學(xué)做嘗試。這一舉動(dòng)看起來是“腦洞”大開，實(shí)際上要?dú)w功于其多學(xué)科的學(xué)術(shù)背景。
瞄準(zhǔn)產(chǎn)品化，做多學(xué)科“雜家”
至少還需要5年的時(shí)間，才能把技術(shù)用于臨床。一旦應(yīng)用，可把現(xiàn)在只能治療食管癌與腔道腫瘤的光動(dòng)力與光熱治療延伸到更多部位腫瘤的治療……
細(xì)數(shù)蔡林濤的履歷，不得不說，他是個(gè)“雜家”。
蔡林濤涉獵的學(xué)科包括化學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、光學(xué)、電子信息學(xué)，這般多學(xué)科背景源于他豐富的求學(xué)及科研經(jīng)歷。
1995年，蔡林濤從廈門大學(xué)化學(xué)系博士畢業(yè)后，來到南京大學(xué)化學(xué)系做博士后研究，同時(shí)在東南大學(xué)生物電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工作。而后，在日本大阪大學(xué)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究所任特別研究員，又在美國(guó)萊斯大學(xué)化學(xué)系與賓夕法尼亞大學(xué)電子工程系做訪問學(xué)者，最后到波士頓附近的生物技術(shù)公司當(dāng)研究人員。
2008年回國(guó)后，蔡林濤加入中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究，瞄準(zhǔn)國(guó)家急需的“納米醫(yī)療”技術(shù)，這一干就是9年。在這里，依托自身的多學(xué)科背景，蔡林濤在納米醫(yī)療領(lǐng)域，成為光學(xué)精準(zhǔn)治療癌癥的開拓者。
在蔡林濤看來，科研工作不僅是發(fā)論文，更是要把技術(shù)轉(zhuǎn)化成實(shí)實(shí)在在服務(wù)大眾的產(chǎn)品。
但是蔡林濤坦言，至少還需要5年的時(shí)間，才能把“納米智能載藥”技術(shù)應(yīng)用于臨床?！耙坏┯糜卺t(yī)院，可以把現(xiàn)在只能治療食管癌與腔道腫瘤的光動(dòng)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?！辈塘譂f。
而5年的時(shí)間并不是技術(shù)問題，而是需要做納米光敏劑成藥性、規(guī)?；に嚿a(chǎn)、藥物臨床報(bào)批以及激光光纖技術(shù)整合到臨床內(nèi)鏡的產(chǎn)業(yè)化工作。
關(guān)鍵詞：陶瓷刀具 發(fā)展
中圖分類號(hào)：TG711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791(2011)09(a)-0246-01
幾十年來，雖然由于新型刀具材料的出現(xiàn)，使切削速度和切削加工生產(chǎn)率成倍增加，然而，隨著航空航天工業(yè)、動(dòng)力工業(yè)、超高溫、超高壓技術(shù)等的發(fā)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(shù)和刀具材料研究越來越迫切，同時(shí)，制造技術(shù)向高精度、高柔性和強(qiáng)化環(huán)境意識(shí)的方向發(fā)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(guī)切削速度5一10倍。而高速切削的發(fā)展主要取決于高速切削刀具和高速切削機(jī)床的發(fā)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(jìn)行切削，并且可在切削速度500一1000m/min下進(jìn)行工作，陶瓷刀具的研制成為刀具材料研究的熱點(diǎn)。并且隨著燒結(jié)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(shù)的不斷改進(jìn)，多種陶瓷燒結(jié)及加工設(shè)備和工藝的不斷開發(fā)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(nèi)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(huì)的發(fā)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(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩大類。結(jié)構(gòu)陶瓷強(qiáng)調(diào)材料的力學(xué)性能或機(jī)械性能；而將具有電、磁、聲、光、熱、化學(xué)及生物體特性，且具有相互轉(zhuǎn)化功能的陶瓷定義為功能陶瓷[2]。陶瓷刀具是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)陶瓷在加工材料中的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。陶瓷刀具是含有金屬氧化物的無機(jī)非金屬材料,具有高硬度、高強(qiáng)度、摩擦因數(shù)低、優(yōu)異的耐熱性、耐磨性（耐磨性為硬質(zhì)合金的3~5倍）和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，能夠在其他材料無法承受的惡劣環(huán)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(xiàn)也有半個(gè)多世紀(jì)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(fā)展，在20世紀(jì)經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：50年代后期以氧化鋁陶瓷為主，現(xiàn)氧化鋁系陶瓷刀具材料是目前所有陶瓷刀具中應(yīng)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(xué)穩(wěn)定性好、耐熱、耐磨性能優(yōu)異且價(jià)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(fā)展了Si3N4系陶瓷刀具及相變?cè)鲰g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(zhǎng)足發(fā)展的同時(shí)，各種復(fù)相陶瓷刀具材料的研究也倍受重視。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)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(jì)70年入使用的Al2O3/TiC熱壓陶瓷材料,強(qiáng)度、硬度和韌性均較高,仍是國(guó)內(nèi)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(xué)性能進(jìn)一步提高,廣泛應(yīng)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(xué)和陶瓷學(xué)為一體的、基于切削可靠性的陶瓷刀具材料設(shè)計(jì)研究理論體系[5]?，F(xiàn)代陶瓷刀具材料多為復(fù)相陶瓷，根據(jù)材料不同的使用環(huán)境，以一定的設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，采用各種超細(xì)的氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等為基本組分，并依據(jù)不同的增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以制備出具有良好綜合性能的復(fù)相陶瓷。
陶瓷材料本征脆性，大多抗拉強(qiáng)度低、韌性差，因此陶瓷材料的強(qiáng)韌化是拓展其應(yīng)用的關(guān)鍵。最近的研究表明，梯度功能材料(FunetionalGradientMaterial簡(jiǎn)稱FGM)、表面改性陶瓷、納米復(fù)合陶瓷刀具材料將在今后得到較大的發(fā)展[3]。
其中，納米技術(shù)（Nano一ST)是于上世紀(jì)80年代迅速形成和發(fā)展起來的一門基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)緊密聯(lián)系的高新技術(shù)，它在納米尺度上研究物質(zhì)(包括分子、原子)的內(nèi)在相互作用和特性，它所涉及的領(lǐng)域是人類過去很少涉及的非宏觀、非微觀的中間領(lǐng)域，英國(guó)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(zhàn)略途徑”[5]。經(jīng)過納米改性的材料可提高強(qiáng)度、增加韌性、降低燒結(jié)溫度。目前使用納米技術(shù)制備的陶瓷刀具材料主要有兩種：納米復(fù)合陶瓷刀具材料和納米涂層陶瓷刀具材料。
納米復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷的概念是由K.Niliiara于1991年提出的，可看作是對(duì)復(fù)構(gòu)陶瓷微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用。納米復(fù)合材料是納米材料的重要應(yīng)用，它由兩相或多相構(gòu)成，其中至少有一相為納米級(jí)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(fù)合材料具有優(yōu)異的性能。切削性能實(shí)驗(yàn)表明，納米復(fù)合陶瓷刀具的耐磨性能遠(yuǎn)高于同組分的微米級(jí)的陶瓷刀具，且斷續(xù)切削的能力也有了明顯增強(qiáng)[2]。
納米技術(shù)的出現(xiàn)為陶瓷材料的改性和增強(qiáng)提供了條件，納米技術(shù)在現(xiàn)代陶瓷的應(yīng)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?cè)鲰g等手段相結(jié)合，在保持高硬度、高耐磨性和紅硬性的基礎(chǔ)上,研制出高強(qiáng)度、高韌性、智能化、經(jīng)濟(jì)環(huán)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(fù)合陶瓷材料，將是廿一世紀(jì)陶瓷材料學(xué)的發(fā)展方向[1]。
通過對(duì)近幾年發(fā)表的關(guān)于陶瓷刀具切削性能研究的文獻(xiàn)，了解了刀具材料的發(fā)展歷程、陶瓷刀具材料的主要種類和特點(diǎn)，筆者認(rèn)為陶瓷刀具類型的開發(fā)必將是高精度、高柔性和強(qiáng)化環(huán)境意識(shí)的現(xiàn)代制造技術(shù)的不二選擇。
參考文獻(xiàn)
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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(lǐng)域，而這個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒有認(rèn)識(shí)到這個(gè)尺度的范圍的性能。第一個(gè)真正認(rèn)識(shí)到它的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家。他們發(fā)現(xiàn)：一個(gè)導(dǎo)電，導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電，也不導(dǎo)熱。材料在尺寸上達(dá)到納米尺度，大約是在1～100納米這個(gè)范圍空間，就會(huì)產(chǎn)生特殊的表面效應(yīng)，體積效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，量子隧道效應(yīng)等及由這些效應(yīng)所引起的諸多奇特性能。擁有一系列的新穎的物理和化學(xué)特性，這些特性在光、電、磁、催化等方面具有非常重大應(yīng)用價(jià)值。
近年來，已在醫(yī)藥、生物、環(huán)境保護(hù)和化工等方面得到了應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。
1醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用：
目前，國(guó)際醫(yī)學(xué)行業(yè)面臨新的決策，那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)學(xué)就是從動(dòng)植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國(guó)中醫(yī)的想法，隨著健康科學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)藥物的要求越來越高?？刂扑幬镝尫艤p少副作用，提高藥效，發(fā)展藥物定向治療，必須憑借納米技術(shù)。納米粒子可使藥物在人體內(nèi)方便傳輸。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)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?qū)?。該技術(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過磁場(chǎng)導(dǎo)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(dòng)，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統(tǒng)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(yīng)用；
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，再給涂料中添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性從而獲得傳統(tǒng)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(jìn)一步提高其防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)防紫外線照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保結(jié)作用。
在建材產(chǎn)品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達(dá)到減少光的透射和熱估遞效果，產(chǎn)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(fù)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(diào)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(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)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(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面色彩多樣化。
3在化工方面的應(yīng)用；
化工業(yè)影響到人類生活的方方面面，如果在化工業(yè)中采用納米技術(shù)，將更顯示出獨(dú)特畦力。在橡膠塑料等化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)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(yōu)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(qiáng)度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。最近又開發(fā)了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強(qiáng)烈吸收太陽光中的紫外線，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)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(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。
4其他生活方面的應(yīng)用：
納米技術(shù)正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個(gè)領(lǐng)域?；w布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產(chǎn)生靜電，因而在生產(chǎn)時(shí)加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現(xiàn)象。不久前，關(guān)于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應(yīng)用了納米技術(shù)。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(jī)等一些電器時(shí)間長(zhǎng)了容易產(chǎn)生細(xì)菌，而采用了納米材料，新設(shè)計(jì)的冰箱、洗衣機(jī)既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線對(duì)人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線對(duì)人體有害的部分，市場(chǎng)上的許多化妝品正是因?yàn)榧尤肓思{米微粒而具備了防紫外線的功能。傳統(tǒng)的涂料耐洗刷性差，時(shí)間不長(zhǎng)墻壁就會(huì)變的班駁陸離，納米技術(shù)應(yīng)用之后，涂料的技術(shù)指標(biāo)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?yàn)榧译娡獗聿牧现斜仨毤尤胩己谶M(jìn)行靜電屏蔽。如今可以通過控制納米微粒的種類，進(jìn)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(shù)將帶給我們無限的舒心與時(shí)尚，使人類的生存的條件更加優(yōu)越。
論文關(guān)鍵詞：納米尺寸；性能
一、教學(xué)模式改革，由原來的全部必修改為必修與選修相結(jié)合的模式
在教學(xué)過程中，我們應(yīng)該靈活掌握學(xué)生專業(yè)需求和未來的就業(yè)方向，轉(zhuǎn)變上課機(jī)制，選擇更多的、新穎的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其中一部分可以讓學(xué)生根據(jù)個(gè)人的專業(yè)情況和興趣愛好進(jìn)行選擇，充分體現(xiàn)以人為本的教學(xué)理念。目前，學(xué)院的化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課課程設(shè)置是90學(xué)時(shí)，由6個(gè)大型綜合實(shí)驗(yàn)組成，全部為必修項(xiàng)目。每學(xué)期根據(jù)學(xué)生人數(shù)分成若干個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，每個(gè)小組2—3人，再由3—4個(gè)實(shí)驗(yàn)小組組成一個(gè)大組，每個(gè)大組在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中循環(huán)，完成一個(gè)循環(huán)之后再滾動(dòng)到另一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中再次循環(huán)。在原有教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，考慮到綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合性和重要性，我們?cè)鲈O(shè)幾個(gè)選修的創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟陂_闊學(xué)生視野，拓寬學(xué)生知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣。尤其是有些學(xué)生打算考研繼續(xù)深造或者將來在某一領(lǐng)域工作，但是對(duì)自己感興趣的科研領(lǐng)域還不太了解，這個(gè)時(shí)候他們就可以有目的地選擇相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)去實(shí)際體驗(yàn)，啟蒙未來的研究課題。這種選修和必修相結(jié)合的教學(xué)模式既保持了化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程的系統(tǒng)性和完整性，又結(jié)合了專業(yè)與學(xué)科交叉的特點(diǎn)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和目的性，培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT
二、樹立科學(xué)發(fā)展觀，與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，注重理論聯(lián)系實(shí)際，體現(xiàn)學(xué)以致用
化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)不再是單純的理論驗(yàn)證和單元性的基本操作訓(xùn)練，在課程中要體現(xiàn)出理論知識(shí)的綜合運(yùn)用和實(shí)驗(yàn)技能的有機(jī)結(jié)合，因此我們選取的實(shí)驗(yàn)都是一些經(jīng)典的、綜合型較強(qiáng)的內(nèi)容。但是有些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)開設(shè)多年，內(nèi)容陳舊，嚴(yán)重脫離了當(dāng)今科技發(fā)展前沿，與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。針對(duì)這一問題，我們重新研討教學(xué)內(nèi)容，從理論聯(lián)系實(shí)際，跟上科技發(fā)展步伐，充分體現(xiàn)學(xué)以致用出發(fā)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，將科學(xué)發(fā)展觀充分體現(xiàn)到教學(xué)中來。在這一方面，科研促進(jìn)教學(xué)的手段起到了很重要的作用。在黑龍江大學(xué)，擔(dān)任理論和實(shí)驗(yàn)課程的教師大部分都承擔(dān)著各類國(guó)家級(jí)或者省部級(jí)的科研項(xiàng)目，他們更了解相關(guān)學(xué)科的最新發(fā)展趨勢(shì)，所研究的課題也都與我們?nèi)粘?yīng)用息息相關(guān)。理論聯(lián)系實(shí)際，掌握科技前沿就要從教師的科研項(xiàng)目出發(fā)，合理地將一些較成熟的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高綜合實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性。比如，我們近來開設(shè)的“固體電解質(zhì)納米粉的制備、陶瓷成型及離子電導(dǎo)率的測(cè)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?？蒲写龠M(jìn)教學(xué)，教學(xué)也可以帶動(dòng)科研，這種方式不但與時(shí)俱進(jìn)地更新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，也大大帶動(dòng)了教師的積極性，為科研反饋了很多有益的結(jié)果。
三、改進(jìn)教學(xué)方法，開設(shè)研究型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、研究性實(shí)驗(yàn)部分和結(jié)果分析與討論部分一體化成文，培養(yǎng)學(xué)生科技論文寫作能力，為后繼畢業(yè)論文設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)
綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門多層次的綜合性實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練課程，在進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生更加熟練地掌握實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上，注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和獨(dú)立分析問題并解決問題的能力，進(jìn)而提高學(xué)生創(chuàng)新能力。所以綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式不同于傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們更注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和科研能力的培養(yǎng)。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生根據(jù)教材中列出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)并寫預(yù)習(xí)報(bào)告，課堂上教師講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)中涉及的主要實(shí)驗(yàn)操作細(xì)則和實(shí)驗(yàn)中需要注意的事項(xiàng)，然后學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，課后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但在學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能已經(jīng)得到充分鍛煉的基礎(chǔ)上，這種授課方式已不再適合學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的提高，更無法訓(xùn)練學(xué)生的主動(dòng)思維能力和自主解決問題的科研素質(zhì)。因此，在綜合實(shí)驗(yàn)課程中我們主要開設(shè)研究型實(shí)驗(yàn)，在講義中不再給出翔實(shí)的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)條件，只給出實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提綱，學(xué)生需要自己先查文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，鍛煉學(xué)生運(yùn)用自己學(xué)習(xí)過的課程知識(shí)來指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研、設(shè)計(jì)方案、付諸實(shí)施和分析處理數(shù)據(jù)的綜合能力。學(xué)生在設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案后應(yīng)與指導(dǎo)教師討論，確保實(shí)驗(yàn)的可行性，在這種方式下充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。同時(shí)，學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案通過實(shí)踐獲得科研成果，激發(fā)了學(xué)生濃厚的科研興趣，創(chuàng)新能力和創(chuàng)新主動(dòng)性得到很大的提高。
培養(yǎng)學(xué)生科技論文寫作能力是綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的另一個(gè)目的。在以往的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)工作中，學(xué)生暴露出明顯的科技論文寫作能力低下的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果始終無法脫離實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式。因此，在綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們把撰寫科技論文作為培養(yǎng)目標(biāo)之一，要求學(xué)生將前期文獻(xiàn)調(diào)研部分作為文獻(xiàn)綜述，課上實(shí)踐內(nèi)容作為實(shí)驗(yàn)部分，課后報(bào)告處理內(nèi)容為結(jié)果與討論部分，三者整理合一，按照發(fā)表科技論文的格式撰寫成論文，修改后提交。教師要對(duì)學(xué)生提交的論文進(jìn)行講評(píng)，糾正學(xué)生在寫作中犯的錯(cuò)誤，規(guī)范論文格式，讓學(xué)生按照規(guī)范的要求反復(fù)修改，選擇創(chuàng)新性好、有代表性的實(shí)驗(yàn)論文在相關(guān)學(xué)術(shù)期刊上投稿發(fā)表，成功地完成一個(gè)小 型綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并取得令人喜悅的自創(chuàng)新成果，更使得教學(xué)方法事半功倍。在教學(xué)中我們還穿插教會(huì)學(xué)生Origin、Chem Draw等作圖軟件的使用方法，全面提高學(xué)生的科研技能，成功地為學(xué)生畢業(yè)論文工作打下良好基礎(chǔ)。
四、改進(jìn)課程考核環(huán)節(jié)，注重考核學(xué)生的創(chuàng)新點(diǎn)和綜合能力，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)術(shù)道德觀
綜合實(shí)驗(yàn)課程的考核總體上分為預(yù)習(xí)、操作、報(bào)告三大部分。實(shí)驗(yàn)態(tài)度、課堂紀(jì)律、衛(wèi)生習(xí)慣、操作規(guī)范以及報(bào)告撰寫和宣講等方面也都列入考核范圍內(nèi)，各占不同分值比例。針對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組織學(xué)生對(duì)自己設(shè)計(jì)的方案、原理以及涉及到的實(shí)驗(yàn)操作等做出分析和討論，實(shí)驗(yàn)最后完成時(shí)，將學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的報(bào)告與宣講，傳授學(xué)生按照研究目的、研究思想、研究方法和研究結(jié)果與討論四大部分把自己的研究成果展示給其他同學(xué)，其他學(xué)生可以就其研究?jī)?nèi)容中不懂的部分提問，互相交流實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)心得。教師根據(jù)學(xué)生的報(bào)告內(nèi)容、邏輯思維和語言表達(dá)等方面加以指導(dǎo)，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(qiáng)了學(xué)生之間研討科學(xué)問題的能動(dòng)性，集思廣益，拓展思路，對(duì)比研究結(jié)果的差異，學(xué)習(xí)優(yōu)秀同學(xué)的科研亮點(diǎn)，摒棄自己的不足，普遍提高了學(xué)生的知識(shí)表現(xiàn)能力和科學(xué)思維能力。通過此項(xiàng)考核內(nèi)容，不但考查了學(xué)生對(duì)知識(shí)的活學(xué)活用能力和綜合利用能力，而且從學(xué)生整個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程和論文撰寫角度培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科研態(tài)度和實(shí)事求是的科研素養(yǎng)，為今后在畢業(yè)論文答辯過程中的語言表達(dá)能力、科學(xué)組織答辯內(nèi)容能力和綜合分析能力積累更多有用經(jīng)驗(yàn)。本課程考核辦法從以上環(huán)節(jié)全面評(píng)估學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。
五、完善開放實(shí)驗(yàn)室體系，推動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的實(shí)施。
良好的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行條件是教學(xué)方法落到實(shí)處的保障。尤其是在培養(yǎng)個(gè)性化人才和創(chuàng)新性人才的前提下，我們更要注重實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。除了配備實(shí)驗(yàn)所需的各種常用分析測(cè)試儀器之外，還要保證實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間和開放方式。特別是我們前面提到的選修創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就進(jìn)行需要在開放實(shí)驗(yàn)室來完成。學(xué)生選修后提前登記課表，開放實(shí)驗(yàn)室可以是我們的綜合實(shí)驗(yàn)室，也可以是教師的科研實(shí)驗(yàn)室，要建立健全開放實(shí)驗(yàn)室制度并保證實(shí)驗(yàn)室中儀器設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)發(fā)揮教師和研究生助教的作用，全天候指導(dǎo)學(xué)生操作使用相關(guān)儀器設(shè)備。一些需要使用大型分析測(cè)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(jìn)行表征或測(cè)試的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在分析測(cè)試中心穿行，教學(xué)方法由簡(jiǎn)單的語言描述儀器工作原理和測(cè)試過程轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生實(shí)地觀摩大型分析測(cè)試儀器的操作規(guī)程和日常維護(hù)方法。使學(xué)生熟悉這些先進(jìn)科學(xué)儀器的使用過程和圖譜分析方法。雖然開放實(shí)驗(yàn)室增大了管理的難度，但是從因材施教、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的角度，這種靈活的實(shí)驗(yàn)課方式更能充分尊重學(xué)生的科研興趣，更好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT
化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)專業(yè)本科生畢業(yè)前最后一門實(shí)驗(yàn)課程，承擔(dān)著訓(xùn)練學(xué)生初步科研能力和創(chuàng)新能力的重要任務(wù)。本文結(jié)合當(dāng)前課程教學(xué)的實(shí)際情況，從化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的與任務(wù)出發(fā)，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(jié)合的授課模式，以科研促教學(xué)，聯(lián)系實(shí)際不斷更新課程內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，全面培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)，建立健全實(shí)驗(yàn)室開放制度等改革措施，希望能對(duì)化學(xué)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有一定的參考作用。
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[1]姜曉慶.化學(xué)類專業(yè)高年級(jí)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐
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本書由該領(lǐng)域在歐洲的專家小組撰寫而成，是唯一的全面論述量子點(diǎn)型超短脈沖激光器的理論、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用以及最新發(fā)展的著作。量子點(diǎn)的尺寸只有幾個(gè)納米。像原子一樣，量子點(diǎn)內(nèi)的帶電載子（電子和空穴）的能級(jí)數(shù)量是有限的，因此量子點(diǎn)又被稱為“人造原子”。它在發(fā)射和吸收時(shí)具有超短的恢復(fù)時(shí)間，并能在很大范圍內(nèi)改變發(fā)射和吸收的波長(zhǎng)，使我們能在微米或納米的尺度范圍探索物質(zhì)，在亞原子量級(jí)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和分子的運(yùn)動(dòng)。超快光源具有廣闊的應(yīng)用前景，例如，測(cè)量半導(dǎo)體或化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中載子的弛豫過程，實(shí)現(xiàn)高速電子學(xué)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(jìn)行熱效應(yīng)小的生物組織光剝離，探索生物組織內(nèi)的新型非線性光效應(yīng)，高分辨多光子成像，微米級(jí)的生物組織成像。此外，還應(yīng)用于牙科、眼外科、皮膚科、光動(dòng)力學(xué)治療、顯示、光譜學(xué)、測(cè)距（LIDAR）、光化學(xué)、光學(xué)計(jì)量學(xué)（導(dǎo)航、掃描、光學(xué)采樣、全光時(shí)鐘、纖維光學(xué)傳感器）、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存（CDs，DVDs，藍(lán)光光盤，磁光盤，全息術(shù)）、材料加工、激光冷卻等等。特別是在材料加工、生物光電子學(xué)和通信領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
本書共6章：1.量子點(diǎn)技術(shù)；2.超短脈沖量子點(diǎn)邊界輻射激光器；3.量子點(diǎn)半導(dǎo)體盤形激光器；4.半導(dǎo)體量子點(diǎn)可飽和吸收鏡在鎖模固態(tài)激光器中的應(yīng)用；5.量子點(diǎn)和連續(xù)波長(zhǎng)激光二極管在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用；6.結(jié)論和前景。目錄及序言的后面有各章作者的簡(jiǎn)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(xù)譜和超短脈沖激光器、非線性光學(xué)和集成光學(xué)的研究和開發(fā)。他2005年到敦提大學(xué)（Dundee University）工作，組建了一個(gè)光子學(xué)和納米科學(xué)研究組。他曾發(fā)表250多篇論文，編著了一本著作，在美國(guó)和英國(guó)有8項(xiàng)專利。他當(dāng)前的研究興趣包括：新穎的高功率連續(xù)波長(zhǎng)、短脈沖或超短脈沖激光器，紫外/可見/紅外和THz輻射，納米結(jié)構(gòu)，非線性光學(xué)和生物光子學(xué)。
本書的閱讀對(duì)象是在光子學(xué)、光學(xué)、激光物理、光電子學(xué)和生物光子學(xué)領(lǐng)域工作或?qū)W習(xí)的物理學(xué)家、工程師、研究生或講師。
劉克玲，退休研究員
（中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所）
[論文摘要]科技的發(fā)展，使我們對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)研究的越來越透徹。納米技術(shù)便由此產(chǎn)生了，主要對(duì)納米材料和納米涂料的應(yīng)用加以闡述。
一、納米的發(fā)展歷史
納米（nm）是長(zhǎng)度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對(duì)宏觀物質(zhì)來說，納米是一個(gè)很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)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(jí)；對(duì)于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。
1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德。費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個(gè)排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢(mèng)想。1991年，美國(guó)科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量?jī)H為同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級(jí)纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對(duì)材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元。
二、納米技術(shù)在防腐中的應(yīng)用
納米涂料必須滿足兩個(gè)條件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因?yàn)榧{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(duì)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(duì)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(xué)性能的改善。利用納米粒子與樹脂之間強(qiáng)大的界面結(jié)合力，可提高涂層的強(qiáng)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(shù)的應(yīng)用為涂料工業(yè)的發(fā)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(tuán)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(jiǎn)單的混配得到。同時(shí)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(dá)到所期望的性能和功能，需要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)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(shù)原因，性能并不理想，加上價(jià)格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價(jià)格原因未能大量應(yīng)用。國(guó)外公司如美國(guó)的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國(guó)的Hrubach、法國(guó)的SNCZ、英國(guó)的BritishPetroleum、日本的帝國(guó)化工公司均推出了一系列無毒納米防銹顏料，性能不錯(cuò)，甚至已可與鉻酸鹽相以前我國(guó)防銹顏料的開發(fā)整體水平落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統(tǒng)防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴(yán)重，對(duì)人體的傷害很大，目前已被許多國(guó)家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖比。我國(guó)防銹涂料業(yè)也蓬勃發(fā)展，也可以生產(chǎn)納米漆。
我國(guó)自主生產(chǎn)的產(chǎn)品目前已通過國(guó)家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心、鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心車輛檢驗(yàn)站、機(jī)械科學(xué)院武漢材料保護(hù)研究所等國(guó)內(nèi)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)的分析和檢測(cè)，同時(shí)還經(jīng)過加拿大國(guó)家涂料信息中心等國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)的技術(shù)分析，結(jié)果表明其具有目前國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品無可比擬的防銹性能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，是防銹涂料領(lǐng)域劃時(shí)代產(chǎn)品，復(fù)合鐵鈦粉及其防銹漆通過國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)的鑒定后已在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。
三、納米材料在涂料中應(yīng)用展前景預(yù)測(cè)
據(jù)估算，全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已達(dá)到500億美元。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家政府和大的企業(yè)紛紛啟動(dòng)了發(fā)展納米技術(shù)和納米計(jì)劃的研究計(jì)劃。美國(guó)將納米技術(shù)視為下一次工業(yè)革命的核心，2001年年初把納米技術(shù)列為國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)，在納米科技基礎(chǔ)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(zhǔn)備像微電子技術(shù)那樣在這一領(lǐng)域獨(dú)占領(lǐng)先地位。日本也設(shè)立了納米材料中心，把納米技術(shù)列入新五年科技基本計(jì)劃的研究開發(fā)重點(diǎn)，將以納米技術(shù)為代表的新材料技術(shù)與生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境保護(hù)等并列為四大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。德國(guó)也把納米材料列入21世紀(jì)科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國(guó)有19家機(jī)構(gòu)專門建立了納米技術(shù)研究網(wǎng)。在人類進(jìn)入21世紀(jì)之際，納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)社會(huì)的發(fā)展和生存環(huán)境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻(xiàn)。從某種意義上說，21世紀(jì)將是一個(gè)納米世紀(jì)。
由于表面納米技術(shù)運(yùn)用面廣、產(chǎn)業(yè)化周期短、附加值高，所形成的高新技術(shù)和高技術(shù)產(chǎn)品、以及對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的改造升級(jí)，產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)前景極好。
在納米功能和結(jié)構(gòu)材料方面，將充分利用納米材料的異常光學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、力學(xué)特性、敏感特性、催化與化學(xué)特性等開發(fā)高技術(shù)新產(chǎn)品，以及對(duì)傳統(tǒng)材料改性；將重點(diǎn)突破各類納米功能和結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和表征技術(shù)。多功能的納米復(fù)合材料、高性能的納米硬質(zhì)合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了廣泛的機(jī)遇。各類納米材料的產(chǎn)業(yè)化可能形成一批大型企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)，將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重要影響；納米技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到涉及國(guó)計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
納米技術(shù)在涂料行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，促使涂料更新?lián)Q代，為涂料成為真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品開創(chuàng)了突破性的新紀(jì)元。
納米涂料已被認(rèn)定為北京奧運(yùn)村建筑工程的專用產(chǎn)品，展示出該涂料在建筑領(lǐng)域里的應(yīng)用價(jià)值。它利用獨(dú)特的光催化技術(shù)對(duì)空氣中有毒氣體有強(qiáng)烈的分解，消除作用。對(duì)甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內(nèi)空氣更加清新。經(jīng)測(cè)試，對(duì)各種霉菌的殺抑率達(dá)99％以上，有長(zhǎng)期的防霉防藻效果。納米改性內(nèi)墻涂料，實(shí)際上是高級(jí)的衛(wèi)生型涂料，適合于家庭、醫(yī)院、賓館和學(xué)校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協(xié)同的荷葉雙疏機(jī)理，較低的表面張力，具有高強(qiáng)的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優(yōu)良的自潔功能，強(qiáng)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(qiáng)。使用壽命達(dá)15年以上。顆粒徑細(xì)小，能深入墻體，與墻面的硅酸鹽類物質(zhì)配位反應(yīng)，使其牢牢結(jié)合成一體，附著力強(qiáng)，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(yōu)良性之外，可在10℃到25℃之內(nèi)正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規(guī)定，使建筑行業(yè)施工縮短了工期，提高了功效，又創(chuàng)造出高質(zhì)量。
四、結(jié)語
由于目前應(yīng)用納米材料對(duì)涂料進(jìn)行改性尚處在初級(jí)階段，技術(shù)、工藝還不太成熟，需要探索和改進(jìn)。但涂料的各種性能得到某些改進(jìn)的試驗(yàn)結(jié)果足以證明，納米改性涂料的市場(chǎng)前景是非常好的。
參考文獻(xiàn)：
[1]橋本和仁等［J］.現(xiàn)代化工.1996(8):25～28.
