时间：2022-05-04 07:40:21
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇纳米化学论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词 功能纳米材料； 生物传感器； 评述
1 引 言
生物传感器（Biosensors）是一门集化学、生物学、医学、物理学、电子技术等诸多学科于一身的交叉学科[1]。近年来， 随着纳米技术（Nanotechnology）和功能纳米材料（Functional nano-materials）的迅速发展， 生物传感器的性能已提高到一个新的水平[2]。基于功能纳米材料的生物传感器呈现出体积更小、检测速度更快、灵敏度更高和可靠性更好等优异性能， 在临床诊断、工业控制、食品和药物分析、环境监测以及生物技术、生物芯片等诸多领域有着十分广阔的应用前景[3，4]。 因此， 21世纪的第一个十年被称之为“传感的十载” [5]。在这10年中， 该领域的发展非常迅猛， 平均每年约有2000篇相关论文在国际杂志发表， 2011年度在国际杂志刊载发表的相关论文已超过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。国内相关领域的研究紧跟国际发展的步伐， 取得了较好的研究成果， 2011年度国内期刊刊载相关论文60余篇， 其中在《分析化学》和《中国科学：化学》（中英、文版）上近40篇， 在很大程度上推动了国内生命分析学科的发展。
2 基于功能纳米材料的生物传感器的研究现状
不同纳米结构材料的生物功能化是生物传感器研究的主要亮点和重点[6]。国内在该领域的研究发展也十分迅速， 在2011年度中国期刊刊载发表基于功能纳米材料的生物传感器的论文中， 纳米材料结构涉及二维纳米膜[7～18]、一维纳米管[19～31]和零维纳米粒子[32～46]， 其中研究工作以零维纳米粒子和二维纳米膜居多；分析对象广泛， 包括DNA、大肠杆菌内毒素、癌胚抗原、氨基酸、葡萄糖、酶、唾液分泌性免疫球蛋白 A、IgG、细胞＼， 基因、谷胱甘肽、过氧化氢等；传感器类型有电化学传感器、表面等离子共振（SPR）传感器、石英晶体微天平（QCM）传感器和光学传感器， 其中多数为电化学传感器， 在其它类型传感器方面的探索研究还有待进一步加强。
2.1 二维纳米膜
二维纳米材料中最具代表性的是纳米超薄膜。国内研究利用不同的制备技术（如自组装、电化学聚合及滴涂法），制得不同的纳米超薄膜，建立各种生物传感器。如Zhang等[7]通过静电组装的方式将双链 DNA 膜组装到纳米 SnO2半导体电极上， 然后使用一种DNA双链嵌入剂， 即Ru（bpy）2（dppz）2+作为光电信号分子， 根据电极的光电信号的变化， 研究光电传感器中纳米材料对DNA的损伤， 为纳米材料的毒理学研究奠定了理论基础。刘艳等[9]利用阳离子型聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）和功能化的带负电荷的多壁碳纳米管（MWCNTs）及石墨烯（GR）之间的静电吸附， 通过层层自组装的方法在GCE的表面制备了均一、稳定的（PDDA/GR/PDDA/MWNTs）5 多层膜。由于GR和MWCNTs均具有良好的导电性能， 可以提高H2O2的氧化反应中电子传递的能力。该电极对H2O2的氧化显示出较好的电催化活性， 对H2O2响应灵敏度高， 检测范围宽。在此基础上可进一步对膜进行修饰， 如对生物分子的固定， 有望研制出灵敏度更高， 抗干扰性更好的生物传感器。
电化学聚合法在二维膜的制备中因其简单、快速的特性得到广泛应用。张志军等[10]以电化学聚合苯胺（ANI）/邻氨基苯甲酸（OAA）， 制得在中性溶液中具有导电性的聚（苯胺-邻氨基苯甲酸）（PAOAA）共聚物膜， 随后负载Cu2+通过配位作用固定过氧化氢酶， 实现了蛋白的有效固定， 并保留了蛋白质的活性， 为传感器表面生物分子的有效固定提供了新途径。张玉雪等[11]利用循环伏安法将新蒸单体吡咯和羧基化WMCNTs聚合到电极表面， 通过生物素-亲和素体系固定探针， 制备了一种电化学DNA 生物传感器， 成功实现了对沙门氏菌毒力基因invA 的特异性基因片段的快速检测， 在食品与环境安全、临床基因诊断、药物筛选分析等领域有很广泛的应用前景。Zhang等[12]在玻碳电极（GCE）表面电聚合了一层邻氨基苯甲酸， 通过共价方法将抗-CEA（Ab1）捕获在聚合物膜表面。固定有Ab1的电极和结合有碱基磷酸酶标记的抗-CEA（Ab1）的金纳米粒子（AuNPs）复合物， 实现了对CEA的双催化信号放大的夹层检测法， 分析灵敏度提高了近百倍， 实现了CEA的高灵敏度电化学检测。
滴涂法也是二维膜材料制备过程中常见的方法之一。汪红梅等[15]依据慢性粒细胞白血病BCR/ABL融合基因的碱基序列， 设计了一种新型发夹结构锁核酸（LNA） 探针， 将该探针滴涂在金电极表面形成一超薄LNA探针膜层， 对慢性粒细胞白血病基因片段表现出良好的电化学响应信号， 有望在临床慢性粒细胞白血病基因的早起诊断中得到应用。
在2011年度国内基于二维功能纳米膜作为分子识别元件在生物传感器中的应用的研究工作中， 二维纳米膜的制备方法多以电聚合和滴涂法为主， 只有很少一部分工作使用自组装的方法制备二维纳米膜。然而， 自组装是目前制造纳米材料最方便、最普遍的途径之一， 特别对于制造结构规则的功能纳米材料， 自组装已经显示出独一无二的优越性。因此， 今后应加强研究自组装功能纳米材料在生物传感器领域中的应用研究。
2.2 一维纳米线、纳米棒和纳米管
1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划
由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以发表和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
（1）发达国家和地区雄心勃勃
为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划（NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。
欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。
（2）新兴工业化经济体瞄准先机
意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。
（3）发展中大国奋力赶超
综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技发表协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行发表与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
2、纳米科技研发投入一路攀升
纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。
美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。
日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。
在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。
中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。
就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。
另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。
3、世界各国纳米科技发展各有千秋
各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。
（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下
根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（SCI）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。
2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。
在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。
另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头
据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。
专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。
（3）就整体而言纳米科技大国各有所长
美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。
虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。
日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。
在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。
日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。
日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。
欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。
中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。
4、纳米技术产业化步伐加快
目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。
美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。
美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。
日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。
欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。
［关键词］科研实践；物理化学；教学
物理化学是一门借助物理的基本原理，揭示化学基本规律的学科，也是一门理论性、系统性、逻辑性很强的学科，具有理论公式多，推导复杂的学科特点。初学者往往感到抽象难懂，对数学知识要求高，容易产生畏难情绪，也往往认为理论知识学了没有用途，导致失去学习的兴趣。为了解决物理化学中抽象难懂的问题，通常采用的方法是在教师授课时列举一些与生活实践相关的现象，借助物理化学知识加以解决，但是这只是一些简单的应用，并且借助于互联网络都能得到容易理解的结果，但是对于有一定知识水平的大学生似乎显得过于简单，并不能激发他们对物理化学学习兴趣，解决他们对物理化学理论学习的困惑，展示理论知识与科学实践和生产实践的紧密联系，从而体现物理化学作为基础学科的价值。另外，物理化学中化学规律和数学公式都是从科学实践总结出来的，能指导科学实践活动。因而，在物理化学实际教学中，除了要结合生活实践之外，教师应该适当阐述理论公式的实际科研来源以及这些理论知识在科学前沿研究和生产实践的应用价值，才能引导学生逐渐认识到物理化学知识理论学习的重要性，同时也可以通过科研实例刺激学生的好奇心和求知欲，从而激发学生对物理化学学习的兴趣。因此，教师科研能促进物理化学理论教学，也能促进学生对当前科研前沿的了解，激发学生的求知欲，培养学生的科学素养，为今后的发展奠定基础。
1科研实践对物理化学教学的促进作用
1．1物理化学理论在科研实践中的应用
尽管物理化学科研实践的实验方法和手段比较复杂，但是常常使用了大学物理化学书本上的基本原理和基础知识，因而，我们可以选择一些合适的科研实践活动将其应用到物理化学教学中，以提高学生对物理化学基础理论重要性的认识，帮助他们更好地理解这些基础知识，激发他们对物理化学学习的兴趣。这里我们以原电池的基本原理在科研中的应用来阐述物理化学基础理论知识学习的重要性。已有文献报道具有缺陷的碳纳米管浸入到一定浓度的氯铂酸或者氯金酸溶液中，通过原子力显微镜能够观察到在碳纳米管的边壁缺陷上快速形成金属铂纳米粒子或者金纳米粒子［1］。这金属离子自发还原沉积碳纳米管上的现象归因于金属离子与碳纳米管之间的原电池效应，电极反应分别是PtCl42－＋2e－＝Pt＋4Cl－，AuCl4－＋3e－＝Au＋4Cl－。根据电极电势的数学公式计算出PtCl42－和AuCl4－的还原电势以及碳纳米管的氧化电势，并比较它们的大小，从而能判断出金属铂或者金粒子是否能沉积在碳纳米管的边壁上。更进一步地研究表明利用原电池效应可以在碳纳米管的表面边壁上沉积四氧化三铁、氧化亚铜、二氧化钒等中间价态的金属氧化物，计算这些金属离子与碳纳米管之间的电极电势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），通过控制溶液的pH值和碳纳米管的结构等反应条件实现中间价态的金属氧化物沉积在碳纳米管的表面，关键是通过原电池效应合成的碳纳米管－金属氧化物复合材料在催化加氢反应、苯酚羟基化反应等催化反应中展示了比其他方法合成的该种复合材料更加优异的性能，体现了合理的使用电化学方法合成材料具有重要的应用价值［2－4］。尽管这些科研工作涉及的内容比较广泛，考虑的因素复杂，但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化学中原电池电极电势的相关基础知识。实际上，物理化学中热力学、溶液中的化学势、物质的相图、吸附脱附、动力学研究等基本知识在当前的科研都有广泛的应用，利用这些基本知识来验证过程的可行性或者借助它们推断出物理化学及其相关学科中更深层次的机理或者原理［5－7］。因此，物理化学的基础知识在当前的科学研究工作中仍然具有重要的价值，是学生为今后工作和学习所必须要掌握的。
1．2科研实践对学生物理化学学习的促进作用
物理化学中的基础知识都是比较抽象，数学公式比较多，这增大了学生学习的困难，但是这些基础知识都是来自科学实践，相应地能用来指导科学实践活动，因而，学习物理化学基础知识的时候借助于科研实践来展示这些知识，能帮助学生更好了解和掌握这些知识。首先，科研实践的学术论文为了更好地解释相关原理往往都使用大量的图表或者视频，直观地展示和支撑他们的实验结果，帮助读者理解论文的结论。教师可以根据物理化学相关章节的内容提炼这些学术论文，在教学中利用论文中直观的图片或者视频给学生展示对应的知识点，使得抽象的知识图像化、具体化，同时将枯燥无味的理论知识形象生动地呈现到学生的面前，加深学生对该知识点的印象，促进学生对该知识点的理解和掌握。其次，物理化学的教学过程中可以借助科研实践论文生动地展示给学生，不仅能帮助学生理解这些知识点，更能让学生意识到物理化学课程中基础知识与生产实际有紧密的联系，而不是为了学习抽象的知识而学习这些知识。它们能够直接应用到实际科研和生产实践中，并指导科学实践和生产实践活动，使得学生不再认为理论知识难学而没有用途，更不会消极地学习和理解这些物理化学基础理论知识。学生会更加积极主动理解和掌握所学知识点，甚至通过网络数据库等相关工具，更进一步地详细了解与物理化学书本上相关知识内容，从而间接地提高他们的自学能力，培养他们积极主动学习的能力。最后，借助物理化学教学引入科研生产实践的概念，让学生接触基础知识应用到令人好奇的未知世界，从而提高学生学习物理化学基础知识的兴趣。既使学生学习到必须掌握的物理化学基础知识，同时又接触到物理化学方向科研和生产实践的前沿，掌握当前物理化学科研和生产实践的动态。让学生从一开始学习基础知识灌输科研实践的相关知识，引导学生关注本学科发展前沿和科研动态，使学生浸润在科研的氛围下，产生浓烈的科研倾向［8］。从而使学生寻找自身喜欢的学习方向和学习兴趣，建立严谨的科研和学习态度，刺激学生对未知世界的求知欲望，并潜移默化地培养他们的科学素养，为今后的工作学习提供基础。因此，物理化学教学中引进科研实践，不仅将枯燥无味的理论知识形象生动化，而且能让学生认识到物理化学理论知识学习的重要性，培养他们的基本科学素养，激发他们对未知世界的求知欲望。
1．3教师科研实践对物理化学教学的重要影响
对于普通本科院校来讲，无论什么样的教学改革都是围绕教学方式和手段在课堂教学过程中的运用，无法代替教师的角色，无法改变教师授课主体的本质，因而，教师在教学过程中起着重要的作用。只有通过教师的教导和示范作用才能使课堂教学变得更加生动鲜活，也对学生的学习和行为有直接地引导作用。因而，教师自身的专业水平决定了他的教学水平和教学能力，而科研实践活动对教师有很大的锻炼和启发作用，增加了教师的业务知识水平，对课堂教学有非常大的促进作用，因而，要提高教师的专业水平应该鼓励教师积极参与科研实践工作［9］。首先，本学科专业教师开展科研实践工作之前必须不断查阅大量新的文献资料，了解当前科技发展的动态，及时跟踪本学科领域的最新进展，更新和丰富本学科的理论和知识。这个过程有利于提高教师发现问题、分析问题和解决问题的能力，并不断更新和完善自己的知识体系，能更好地将当前本学科科技发展动态传授给学生，同时随着知识水平的提高教师将以新的高度去思考学科发展趋势，自然而然地应用到教育教学和人才培养的模式，进而思考未来人才的发展趋势和人才培养的最佳方法。其次，教师从事科研工作对该学科未知领域的探索研究是一个长期而艰苦的过程，能提高教师的逻辑思维能力和表达能力，能培养教师一丝不苟和勇于创新的严谨治学态度、顽强拼搏的精神以及良好的科研素质，激发教师的创新思想，迎合当前国家鼓励创新创业的潮流。教师在科研中的锻炼往往对学生起到表率作用，促进培养学生的创新能力、顽强拼搏精神以及严谨的科学作风，对学生成才起到推动作用。此外，教师的科研成果能让学生直接感受到科研并非遥不可及，对学生有很大的引导和促进作用，同时可以激发学生对科研的兴趣和求知欲望，主动参与到教师的科研实践，激起他们对物理化学基础理论学习的热情［9］。因此，教师要实现物理化学教学的改革创新，适应当前形式下物理化学教学的发展，仅凭教学经验是远远不够的，必须从事科学研究去实践、去探索、去创新，进一步提高本学科的知识结构，从而加快教育观念的更替，逐步形成具有自身特色的教学方式，将新理论、新方法渗透到物理化学教学实践中，才能改变多年从教的疲惫与困惑，同时也激发了自身潜在的创造力。
2结论
纳米材料研究的新进展及在21世纪的战略地位 纳米材料研究的新进展及在21世纪的战略地位 化学与化工论文 更新：2006-4-11 阅读： 纳米材料研究的新进展及在21世纪的战略地位 在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术。新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方某时400G的磁性纳米棒阵列的量子磁盘、成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器、价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件、用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。
研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（1～100urn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们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、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。
1研究形状和趋势
纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术，带动纳米产业的发展。世纪之交世界先进国家都从未来发展战略高度重新布局纳米材料研究，在千年交替的关键时刻，迎接新的挑战，抓紧纳米材料和柏米结构的立项，迅速组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。
纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米Cu的决体材料，硬度比粗晶Cu提高5倍；晶粒为7urn的Pd，屈服应力比粗晶Pd高5倍；具有高强度的金属间化合物的增塑问题一直引起人们的关注，晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望，纳米金属间化合物 FqsAJZCr室成果的转化，到目前为止，已形成了具有自主知识产权的几家纳米粉体产业，睦次鹦米氧化硅。氧化钛、氮化硅核区个文的易实他借个缈阳放宽在纳米添加功能陶瓷和结构陶瓷改性方面也取得了很好的效果。 加至5亿美元。这说明纳米材料和纳米结构的研究热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续发展的势头。
2国际动态和发展战略 斯顿大学于1998年制备成功量子磁盘，这种磁盘是由磁性纳米棒组成的纳米阵列体系，10－”bit／s尺寸的密度已达109bit／s，美国商家已组织有关人员迅速转化，预计2005年市场为400亿美元。1988年法国人首先发现了巨磁电阻效应，到1997年巨磁电阻为原理的纳米结构器件已在美国问世，在磁存储、磁记忆和计算机读写磁头将有重要的应用前景。
最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体，预计将给彩色印橡带来革命性的变革。纳米粉体材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性等方面很可能给传统产业和产品注入新的高科技含量，在未来市场上占有重要的份额。纳米材料在医药方面的应用研究也使人瞩目，正是这些研究使美国白宫认识到纳米材料和技术将占有重要的战略地位。原因之二是纳米材料和技术领域是知识创新和技术创新的源泉，新的规律新原理的发现和新理论的建立给基础科学提供了新的机遇，美国计划在这个领域的基础研究独占“老大”的地位。 为了使中国科学院在世纪之交乃至下一世纪在纳米材料和技术研究在国际上占有一席之地，在国际市场上占有一份额，从前瞻性、战略性、基础性来考虑应该成立中国科学院纳米材料和技术研究中心，建议北方成立一个以物质科学中心为基础的研究中心（包括金属研究所），在南方建立一个以合肥地区中国科学院固体物理所和中国科技大学为基础的研究中心，主要任务是以基础研究为主，做好基础研究与应用研究的衔接和成果的转化。 3国内研究进展
我国纳米材料研究始于80年代末，“八五”期间，“纳米材料科学”列入国家攀登项目。国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目，组织相关的科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作，国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题，国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。1996年以后，纳米材料的应用研究出现了可喜的苗头，地方政府和部分企业家的介人，使我国纳米材料的研究进入了以基础研究带动应用研究的新局面。
目前，我国有60多个研究小组，有600多人从事纳米材料的基础和应用研究，其中，承担国家重大基础研究项目的和纳米材料研究工作开展比较早的单位有：中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学。中国科学院固体物理研究所、金属研究所、物理研究所、中国科技大学、中国科学院化学研究所、清华大学，还有吉林大学烹北大学、西安交通大学、天津大学。青岛化工学院、华东师范大学＼华东理工大学、浙江大学、中科院大连化学物理研究所、长春应用化学 近年来，我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果，引起了国际上的关注。一是大面积定向碳管阵列合成：利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术，用这种技术合成的纳米管，孔径基本一致，约20urn，长度约100pm，纳米管阵列面积达到 3mmX3mm。其定向排列程度高，碳纳米管之间间距为100pm。这种大面积定向纳米碳管阵列，在平板显示的场发射阴极等方面有着重要应用前景。这方面的文章发表在1996年的美国《科学》杂志上。二是超长纳米碳管制备：首次大批量地制备出长度为2～3mm的超长定向碳纳米管列阵。这种超长碳纳米管比现有碳纳米管的长度提高1～2个数量级。该项成果已发表于1998年8月出版的英国《自然》杂志上。英国《金融时报》以“碳纳米管进入长的阶段”为题介绍了有关长纳米管的工作。三是氮化嫁纳米棒制备：首次利用碳纳米管作模板成功地制备出直径为3～40urn、长度达微米量级的发蓝光氮化像一维纳米棒，并提出了碳纳米管限制反应的概念。该项成果被评为1998年度中国十大科技新闻之一。四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功，推进碳纳米管在场发射平面和纳米器件方面的应用。五是唯一维纳米丝和纳米电缆：应用溶胶一凝胶与碳热还原相结合的新方法，首次合成了碳化或（TaC）纳米丝外包覆 绝缘体SIOZ和 TaC纳米丝外包覆石墨的纳米电缆，以及以S江纳米丝为芯的纳米电缆，当前在国际上 仅少数研究组能合成这种材料。该成果研究论文在瑞典召开的1998年第四届国际纳米会议宣读后，许多外国科学家给予高度评价。六是用苯热法制备纳米氮化像微晶；发现了非水溶剂热合成技术，首次在300℃左右制成粒度达30urn的氮化锌微晶。还用苯合成制备氮化铬（CrN）、磷化钻（COZP）和硫化锑（Sb。S。）纳米微晶，在1997年的《科学》杂志上。七是用催化热解法制成纳米金刚石；在高压釜中用中温（70℃）催化热解法使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉，在1998年的《科学》杂志上。美国《化学与工程新闻》杂志还发表题为“稻草变黄金?从四氯化碳（CC14）制成金刚石”～文，予以高度评价。
我国纳米材料和纳米结构的研究已有10年的工作基础和工作积累，在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地，中科院上海硅酸盐研究所、南京大学、中科院固体物理所、中科院金属所、物理所、中国科技大学、清华大学和中科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。无论从研究对象的前瞻性、基础性，还是成果的学术水平和适用性来分析，都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地，促进我国纳米材料研究的发展，培养高水平的纳米材料研究人才作出了贡献。在纳米材料基础研究和应用研究的衔接，加快成果转化也发挥了重要的作用。目前和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的中坚力量。
在过去10年，我国已建立了多种物理和化学方法制备纳米材料，研制了气体蒸发、磁控溅射、激光诱导CVD、等离子加热气相合成等10多台制备纳米材料的装置，发展了化学共沉淀、溶胶一凝胶、微乳液水热、非水溶剂合成和超临界液相合成制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料的方法，研制了性能优良的多种纳米复合材料。近年来，根据国际纳米材料研究的发展趋势，建立和发展了制备纳米结构（如纳米有序阵列体系、介孔组装体系、MCM－41等）组装体系的多种方法，特别是自组装与分子自组装、模板合成、碳热还原、液滴外延生长、介孔内延生长等也积累了丰富的经验，已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。这些方法为进一步研究纳米结构和准一纳米材料的物性，推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良好的基础。纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全，达到了国际9
关键词：研讨型教学；课程论文；实例分析
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）31-0108-03
背景：目前抗肿瘤治疗有肿瘤切除、化学疗法、放射疗法和基因疗法。外科切除肿瘤组织是一种非常常见的肿瘤治疗手段。化学疗法是另一种有效的肿瘤治疗手段，但是化学疗法选择的药物如紫杉醇、阿霉素等具有很强的细胞毒性，常常在高剂量高细胞毒性和低剂量低效率之间进退两难[1]，因此靶向性给药系统成为给药系统的研究热点。研究表明肿瘤耐药性的产生主要是由于肿瘤细胞染色体的改变致使基因故障。尝试修复失活基因的抗肿瘤的基因递送已见报道，且能达成肿瘤细胞对抗肿瘤细胞的致敏性[2]，这就是目前的基因治疗方法。综述将就同时给予抗肿瘤药物和基因的抗肿瘤给药系统的载体构建，药物和基因的递送及递送效果。
一、纳米载体的构建
一个优良的纳米给药载体应具有：（1）修正药物的不良药学性能比如低水溶、对生物屏障的低渗透性或在体液中不稳定；（2）提供达到最大药效的合适的药物释放速率；（3）避免在非靶向位点的暴露与相互作用；（4）靶向位点甚至是细胞内靶点的最大化给药。通过组装合成的两亲共聚物（ABC）用于实验药品和制药学上的纳米递送系统经历了快速的发展，合适的纳米共聚物载体的结构灵活性与胶体相比有着不可否认的优势[3]。纳米给药系统包括脂质体（liposomes）、胶团（micelles）、纳米球（nanospheres）、类脂质体（niosomes）、纳米胶囊（nanocapsules）、固体脂肪纳米粒（solid lipid nanoparticles）、微乳剂（microemulsions）和碳纳米管（carbon nanotubes）[4]。核壳模型是同时给予抗肿瘤药物和基因给药载体的主要模型，两亲的阳离子外壳包裹疏水或亲水的核心，共同组成给药载体。Lu X等用β环糊精聚乙醇胺共轭阿霉素形成阳离子外壳，含野生型p53基因的质粒形成核心包裹在内，组成同时给药载体[5]，是典型的设计给药载体的模式。这种多功能载体在给予阿霉素和pDNA的疗法应用方面有很大前景。Wiradharma N等利用含有3个氨基酸区的两性寡肽（FA32）作为给药载体，同时给予阿霉素和p53的工作，同样也采用核壳模型，得到的FA32载体可作为疏水性的抗肿瘤药物和基因的同时给药载体[6]。Xu Z等构建了一种新型的修饰过的叶酸纳米组装载体FNA，包括pDNA和硫酸鱼精蛋白、多烯紫杉醇的浓缩核心，基于DOPE的聚乙二醇硫化物和聚乙二醇硬脂酰叶酸组成脂质包膜[7]，更是典型的核壳模型。
二、载体的靶向
载体的靶向包括被动靶向和主动靶向。肿瘤组织因具有附近的静脉高渗透率导致大分子在肿瘤组织累计的EPR效应，与非共轭的药物相比，与聚合物共轭的抗肿瘤药物在肿瘤块附近达到10~100倍[8]，这是抗肿瘤载体的被动靶向的主要方式。Fan H.等设计的同时给予阿霉素和pTRAIL基因的载体就是靠载体的纳米量级在肿瘤组织富集的。
主动靶向较之被动靶向更为有意义，能更加提高载体的靶向性，提高给药效率。肿瘤细胞是快速增殖细胞，会过表达增强营养摄入的受体，包括维生素、糖类、生长因子等[9，10]。当纳米载体表面修饰上这些受体的配体。Kaneshiro T.等利用3代多聚L-赖氨酸聚合物构建了一个靶向RGD（精氨酸甘氨酸-天冬氨酸）的阿霉素和siRNA的共给药平台，可有效靶向过表达整合蛋白的恶性胶质瘤细胞[11]。Patil Y等利用生物素作为靶向受体共轭在载体表面，提高载体对过表达生物素受体的肿瘤细胞的靶向性[12]。
三、药物和基因的递送
在载体的构建中，为了避免基因与抗肿瘤药物的相互影响，在载体构建时往往将基因和药物的装载分离开来，基因和配合物形成核心，而抗肿瘤药物常常选择和包膜共轭的形式来完成载体的构建。大多数的同时给药载体都选择了这种方式来隔离基因与抗肿瘤药物。Fan H.等构建的同时给予阿霉素和pTRAIL基因的载体就选择了由pTRAIL基因形成载体核心，而阿霉素与包膜上两性分子共轭[13]。Lu X.等设计的载体也是将阿霉素和包膜组分共轭，然后p53质粒单独作为核心[5]。所有的基因（pDNA、siRNA）都是核心的组成部分，但是药物的身份就不是那么固定了。有研究者在构建载体时同时将基因和药物作为核心，而不采用药物与包膜共轭的方式。比如Xu Z.等构建的FNA载体，先将pDNA和硫酸鱼精蛋白形成共聚物，然后再与多烯紫杉醇共同形成浓缩核心，最后核心与包膜组成完整的共给药载体[7]。目前这类载体并不多，但是这类载体的前景却是非常好的，因为一个载体就可以灵活地递送不同的药物，而不用考虑药物的亲疏水性。
四、递送效果和疗效
总的来说，已见报道的同时给予抗肿瘤药物和基因的抗肿瘤药疗法都取得了肯定的疗效，同时给药系统纳米载体具有良好的血浆稳定性，更好的药物释放速率和基因转染效率。Zhang B.等利用合成的同时给药载体在体外实验的结果显示，载体持续的释放可以保持转染活性至给药后的第四天，在前五天都可以使得基因稳定表达[14]，载体在模拟肿瘤环境中的稳定性非常高。Wang Y等通过实验验证同时给药的优势，发现因两种物质能同时进入同一个细胞而较非同时给药有非常强的优越性，抗肿瘤药物和基因共同作用表现出协同效应[15]。Cheng D.等发现，利用叶酸靶向的载体显著增加了肿瘤组织的给药量和siRNA的转染效率（79.7%vs37.5%），同时还发现即使低剂量的阿霉素（0.5ug/mL）也能造成肿瘤细胞的明显凋亡，而直接给予阿霉素则要到15ug/mL才能达成相应的疗效。证明了给药载体的高效性以及抗肿瘤药物和基因的协同作用，能有效地抑制肿瘤，延长试验小鼠的寿命[16]。Chen A.等同时给予阿霉素和Bcl-2 siRNA后发现，阿霉素的抗肿瘤效应相比于直接给予提高了132倍。值得关注的是给药载体进入肿瘤细胞后定位于细胞核周围，避免了耐药性，能更进一步地增强药物的效果[17]。Ma M.等通过非共价键构建生物素化的转铁蛋白-抗生物素蛋白-生物素-PEG-聚谷氨酸-聚甲基丙烯酸酯，能有效提高血浆中生物相容性和转染效率相交于未修饰的复合物，这种三元复合物能提供一种容易的靶向同时给予抗肿瘤药物和基因[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".
关键词: 本科生;毕业论文;质量管理
Key words: undergraduate students;graduation paper;quality control
中图分类号:G64 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)31-0259-02
0引言
随着我国高等教育大众化进程的深入推进,大多数高校尤其是地方普通高校办学规模急剧膨胀。学生人数激增,教师教学任务加重,科研工作量化,浮躁作风抬头,本科生毕业论文质量下滑、泡沫和危机现象显现。“本科生毕业论文存弃之争”此起彼落。[1-2]放眼我国高教界,围绕本科生毕业论文质量这一主题,各校“八仙过海,各显神通”。老大学依托师资、设备、生源等优势“顺势而为”,新高校凭借贴近应用、跟紧潮流和敢想敢干等特色“乘势而上”。[3-7]
在众多医治本科生毕业论文质量危机的药方中,“真题真做”乃一剂良方。如何做好“两真”呢?我认为应把好“四关”──选题、实验、撰写和评审,突出“四性”──应用性、实践性、规范性和科学性。兹以湖州师范学院化学系化学、化工类专业学生毕业论文为例,简介“真题真做”,抛砖引玉。
1精心设计,把好选题关,突出“应用性”
毕业论文(设计)选题是毕业论文(设计)工作中首当其冲的重要环节。我们为,地方普通高校特别是坐落于地级市的应用型高校,选题质量应着重体现应用性、科学性、实践性、创新性和针对性等方面。具体而言需要遵循“四项原则”,做到“四个结合”。
1.1 本科生毕业论文选题的“四项原则”
1.1.1 应用性原则这是由地方普通高校尤其是地级市普通高校的办学定位决定的,因为这类高校一般以培养应用型人才为己任。学校应积极鼓励师生走出校门,从生产和生活实际中选课题。假如将选题定位于学术性太强、太深或太偏,既与学校定位不相应,也与教师、学生和设备条件不相应,就很可能出现“假、大、空”现象,助长学生脱离实际的“书呆子”气息。
1.1.2 可行性原则各校办学历史、设备条件、师资水平、学生生源和地域文化、产业结构均有较大差异,毕业论文选题应因地制宜,量力而行。所有毕业论文选题必须以学校、实践教学基地和相关合作单位现有师资、学生、设备、经费等实际条件作依托,难易适中,反对脱离实际的大题、偏题、空题。
1.1.3 创新性原则本科生毕业论文虽然不易做到原始创新,但可尽量体现消化吸收再创新或知识集成创新。如配方调整、方法改进、工艺革新等。坚决反对抄袭、拼凑、杜撰等投机行为。
1.1.4 个性化原则毕业论文既有学科、专业的特点,又有导师、学生的差异,还有地域、行业的不同。学校和学院管理部门只制定宏观建议,具体选题交给专业导师和学生在双向选择的基础上协商敲定。
1.2 本科生毕业论文选题的“四个结合”
1.2.1 与学生培养目标相结合毕业论文(设计)选题应符合专业培养目标和教学要求,力求有利于学生综合运用多学科理论知识与技能,有利于培养学生的独立工作能力。选题既要有一定的理论和实践深广度,又要符合学生实际,保证学生在规定时间内经过努力按时完成或取得阶段性成果。
1.2.2 与导师科研项目相结合从导师的在研项目中选取论文题目是一项师生双赢的工作。特别是对于尚未设立硕士学位点的普通高校来说,尽早地从低年级学生中选拔一些优秀生提前进入科研训练,既使导师获得了科研助手,又使学生得到了毕业论文选题。选题应经导师申报、教研室讨论、系院初审、督导组复审、导师修改、题目公布、学生选择等步骤确定。例如,近3年中我从自己主持的省、市科研项目中抽取《纳米TiO2复合丙烯酯乳液的制备》、《纳米SiO2复合丙烯酸酯乳液的制备》、《金属表面TEOS复合涂层的制备与防腐性能》、《金属表面GPTMS复合涂层的制备与防腐性能》、《纳米氧化锆涂料的制备及性能》、《PC表面仿生耐刮涂层的制备及性能》等作为学生毕业论文选题,都取得较好效果。
1.2.3 与生产生活实际相结合毕业论文选题应以满足地方经济发展需要为主线,坚持地方特色,发挥地域优势,挖掘生产和生活中的实际课题。让学生在社会大课堂中通过毕业论文训练学到实际本领,避免纸上谈兵。再如,近3年中我带领学生深入企业选取《密封型电动助力车铅晶蓄电池的性能研究》、《太阳能储能铅晶蓄电池的开发研究》、《高效长寿环保型铁路客车照明用铅晶蓄电池研制》、《速干强粘环保型纸包装粘合剂的研制》、《湖州工业企业中典型危险废物的理化特性研究》、《Ni/Fe3O4复合电磁波屏蔽涂料的研制》等题目指导学生做毕业论文,既完成了毕业论文指导任务,又帮助相关企业开发了新产品或解决了技术难题,还为学生专业实习和就业提供了机会。
1.2.4 与学生兴趣爱好相结合新时期的大学生张扬个性,敢想敢干。张三喜欢“高分子”,李四偏爱“硅酸盐”。因此,毕业论文选题必须以充分尊重学生的兴趣爱好为前提。一是由学生自己主持或参与的开放实验、科学研究项目中衍生而来,二是让学生自行选择导师和课题,三是从生活和实践单位生产实际中自行选题。千万不要以行政命令的方式将管理部门确定的课题硬压给学生去做。
遵循上述“四项原则”和“四个结合”,湖师院化学系学生毕业论文选题基本上做到了“真题真做” (表1),为提高本科生毕业论文质量打下了坚实的基础。
如2010 届化学、化工类专业毕业论文 (设计) 起初公布了近185个选题,最后经师生双向选择等环节确定了153 个选题。按难度分为较难25个、适中113个、较易15个。实验型和理论型题目为30∶1,突出了理工科专业重视实践的特点。
2周密安排,把好实验关,突出“实践性”
实验是培养学生实践能力和创新精神的重要手段。在实验阶段,要求学生既弄清为什么要做这个选题,更好学会怎样做好这项研究?为此,学院应在时间、场地、导师、设备和经费等教学资源方面积极创造条件,提供方便。
2.1 在时间安排上适当错开,体现灵活性因各专业的培养规格不同,就业行业和岗位相异,故毕业论文时间也应有所不同。在制订各专业教学计划或培养方案时,就对不同专业的毕业论文(设计)时间适当地错开安排。如制药工程、材料化学专业安排在第七学期,化学专业安排在第八学期。这样既可缓解学校毕业论文教学资源的紧张程度,又能适应不同行业(企业)的招工要求。
2.2 在场地分配上适当分散,体现立体性随着办学规模急剧膨胀,“学生多场地少”的矛盾日趋突出。为了安排学生人人动手,真题真做,在场地安排上应体现校内与校外、专业与学科、教学与科研相结合的立体化格局。挖掘资源,统筹安排。如教师科研用房、市材料行业技术中心研究室、市先进陶瓷重点实验室、化学实验教学中心和市环保局检测中心、各校外实践教学基地等,都在导师指导下安排学生开展毕业论文实验。
2.3 在导师配备上全员发动,体现专业性针对“学生多导师少”矛盾日益加剧的现实,如何科学合理地配备导师成为能否“真题真做”的关键环节。①全员发动,无论是教师、科研或实验室管理人员,只要是相近专业并具有硕士及以上学历或讲师、实验师及以上职称者,都应适当承担本科生毕业论文指导任务;②适当聘请校外实践基地符合条件的专业技术人员兼任毕业论文导师;③对毕业论文指导计相应的教学工作量,纳入年终统一考核;④对导师和学生实行“双向考核制”(分别填写《本科毕业论文(设计)指导教师审阅表》和《本科毕业论文(设计)学生对导师评价表》)。
2.4 在训练模式上重在实践,体现多样性在毕业论文训练模式上,我们不搞“大呼隆”和“一刀切”,而是根据不同专业的具体特点,采取灵活多样的训练模式,强化“实践”。
①在培养方案中设置贯穿四年的课程论文、学年论文、专题论文和毕业论文训练计划,基本做到从大一至大四 “论文训练不断线”;②从大一(下)开始就鼓励、指导学生申报开放型实验和大学生科研项目,在导师指导下训练科研工作;③从大二开始就对学生进行适当分流。选拔、招收部分对科研感兴趣的学生以“科研助手”的身份和老师对接,学习科学研究;允许志在尽快就业的学生到企业单位进行专业实习和毕业论文,配备两位导师(“技能导师”和“理论导师”);④将有些专业的毕业论文提前到第三学年初开始,早选题、早思考、早实验、早完成;五是在指导方式上充分发挥学生的主动性和创造性,尽量地让学生自己构思、自己确定研究目标、搭建实验装置、设计实验方案、确定实验方法和分析手段。指导教师重在引导学生发现问题、分析问题和解决问题的思维方法和创新能力。
要做好毕业论文工作,除了把好“选题关”和“实验关”外,还必须把好“撰写关”和“评审关”。也许是受到新时期一些快餐文化、网络语言等冲击,时下许多理工科大学生的毕业论文中普遍出现重点不显、层次不明、句子不通、文字错误和标点混乱等现象。此外,假如对论文评审和答辩不重视、不科学,搞形式化、走过场,其质量也将难以保证。因此,我们还强调细心修改,把好撰写关,突出“规范性”;严格评审,把好答辩关,突出“科学性”。限于篇幅暂不展开。
参考文献:
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近年来，我国癌症发病率和死亡率呈明显上升趋势。然而传统治疗手段不仅针对性低，而且毒副作用明显，导致药品无效耗费率高。
中国科学院深圳先进技术研究院医药所所长蔡林涛及其团队最新的研究成果―“以癌治癌”的同源靶向仿生纳米载药体系将为癌症的诊断和治疗带来新的技术和思路，该论文在线发表在《美国化学会纳米》上；几乎与此同时，团队另一成果“纳米人工红细胞载氧治癌”也喜获进展，相关成果发表在《科学报告》上。
找不到癌细胞？试试光敏GPS
蔡林涛团队给药物装上GPS系统，一下子就能找到癌细胞，再用纳米材料将“GPS”和药物打包……
目前，治疗恶性肿瘤，绝大多数仍采用手术、化疗、放疗等传统方法。而具有毒副作用的化疗药物进入人体后，在杀死癌细胞前，大部分已被肝、肾代谢吸收；同时还可能导致人体正常细胞与器官受损，甚至破坏免疫系统，对病人造成不可逆的伤害。最后，“救命”变成了“要命”，损害癌症化疗患者的生活质量。即便是目前较有针对性的分子靶向治疗，也存在疗效不稳定、药价高昂的问题。
“与这些治疗方案不同，我们换了一种思路。”蔡林涛说。
先找到病灶，再精准用药。如何找呢？平时我们走在路上，如果不认路，就打开手机的GPS系统，抵达目的地。蔡林涛团队则给药物装上GPS系统，一下子就能找到癌细胞，再用纳米材料将“GPS”和药物打包。近红外激光激发后，使肿瘤局部温度升高，载体发生破坏，药物得以释放，从而精准作用于癌细胞，将对其他正常细胞和器官的伤害降至最低。
蔡林涛团队采用无毒的磷脂或蛋白作为纳米材料，制成“纳米智能载药”体系。这一智能体系非常“聪明”，可以“看到”病灶，之后实现“定点、定时、定量”给药，全程达到可视化精确控制和光学触发，从而大幅度提高癌症的治疗效果。
“不仅如此，纳米光敏剂本身也可以通过光动力治疗和光热治疗直接产生作用，杀灭癌细胞。也就是说，对于一些特定的肿瘤，不需要搭载化疗药物，仅使用无毒的敏化剂就可以治病。这就大大降低了治疗成本。”蔡林涛介绍。
从科幻大片中获取灵感
蔡林涛聊起科幻大片中很多通过激光恢复断肢的情节，受此启发，团队开始用纳米与光学做尝试……
多年来蔡林涛团队主要攻关两大任务。“一是精确地找到并看到肿瘤，我们一直在做分子探针；另一个是治疗肿瘤，也就是用纳米的方式包裹药物投递进去。”蔡林涛说。
可是，科学研究并不是一帆风顺的。
难点在于要保证纳米材料既可以靶向和识别肿瘤，同时又对人体无毒副作用。
最初，团队找到的材料有微量的毒性，不得不放弃。
功夫不负有心人，经过无数次筛选和实验后，他们终于发现了一种肝脏血管的造影剂，该造影剂不仅有光学成像的特性，可以用于“跟踪”，而且作为敏化剂一旦用激光引发后还可以产生热效应和释放大量自由基，直接杀灭癌细胞，从而实现肿瘤的可视化治疗。
用激光当“炮捻子”，引发智能载药系统，听上去“脑洞”略大。这样的奇思妙想是如何迸发出来的呢？
面对这个问题，蔡林涛会心一笑。“做科学研究，要有点科幻精神。之前我们走老路发现并不通畅，化疗药物进入体内往往不能有效控制，但是我们需要有个技术在可视监控下短时间内杀死癌症细胞而且避免复发，我们就换了换思维方式，尝试纳米光敏剂。”蔡林涛聊起科幻大片中很多通过激光恢复断肢的情节，受此启发，团队开始用纳米与光学做尝试。这一举动看起来是“脑洞”大开，实际上要归功于其多学科的学术背景。
瞄准产品化，做多学科“杂家”
至少还需要5年的时间，才能把技术用于临床。一旦应用，可把现在只能治疗食管癌与腔道肿瘤的光动力与光热治疗延伸到更多部位肿瘤的治疗……
细数蔡林涛的履历，不得不说，他是个“杂家”。
蔡林涛涉猎的学科包括化学、材料学、生物学、光学、电子信息学，这般多学科背景源于他丰富的求学及科研经历。
1995年，蔡林涛从厦门大学化学系博士毕业后，来到南京大学化学系做博士后研究，同时在东南大学生物电子学国家重点实验室工作。而后，在日本大阪大学产业科学研究所任特别研究员，又在美国莱斯大学化学系与宾夕法尼亚大学电子工程系做访问学者，最后到波士顿附近的生物技术公司当研究人员。
2008年回国后，蔡林涛加入中国科学院深圳先进技术研究，瞄准国家急需的“纳米医疗”技术，这一干就是9年。在这里，依托自身的多学科背景，蔡林涛在纳米医疗领域，成为光学精准治疗癌症的开拓者。
在蔡林涛看来，科研工作不仅是发论文，更是要把技术转化成实实在在服务大众的产品。
但是蔡林涛坦言，至少还需要5年的时间，才能把“纳米智能载药”技术应用于临床。“一旦用于医院，可以把现在只能治疗食管癌与腔道肿瘤的光动力与光热治疗延伸到更多部位肿瘤的治疗，比如脑瘤与头颈肿瘤治疗。”蔡林涛说。
而5年的时间并不是技术问题，而是需要做纳米光敏剂成药性、规模化工艺生产、药物临床报批以及激光光纤技术整合到临床内镜的产业化工作。
关键词：陶瓷刀具 发展
中图分类号：TG711 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)09(a)-0246-01
几十年来，虽然由于新型刀具材料的出现，使切削速度和切削加工生产率成倍增加，然而，随着航空航天工业、动力工业、超高温、超高压技术等的发展，黑色金属及难加工材料(包括铁基、镍基、钻基、钦基高温合金、高硬度钢、铸铁及其合金、模具钢、耐热合金、钦合金等)的高速切削加工技术和刀具材料研究越来越迫切，同时，制造技术向高精度、高柔性和强化环境意识的方向发展，在这种情况下，高速切削已成为切削加工的主流，一般高于常规切削速度5一10倍。而高速切削的发展主要取决于高速切削刀具和高速切削机床的发展，其中，高速切削刀具材料起决定性作用[5]。
由于陶瓷刀具在1200一1450℃高温下尚能进行切削，并且可在切削速度500一1000m/min下进行工作，陶瓷刀具的研制成为刀具材料研究的热点。并且随着烧结理论的深入研究，各种氧化物、碳化物及氮化物等粉末制备技术的不断改进，多种陶瓷烧结及加工设备和工艺的不断开发研制，使得陶瓷材料成为高速切削、干切削刀具的理想材料，几乎可以加工包括多种难加工材料在内的所有黑色和有色金属[5]。
陶瓷材料作为三大材料之一，随着社会的发展被分成了两大类：普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷按其用途分为日用瓷、建筑瓷、电瓷和化工瓷；特种陶瓷又可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷强调材料的力学性能或机械性能；而将具有电、磁、声、光、热、化学及生物体特性，且具有相互转化功能的陶瓷定义为功能陶瓷[2]。陶瓷刀具是现代结构陶瓷在加工材料中的一个重要应用领域。陶瓷刀具是含有金属氧化物的无机非金属材料,具有高硬度、高强度、摩擦因数低、优异的耐热性、耐磨性（耐磨性为硬质合金的3~5倍）和化学稳定性等优异性能，能够在其他材料无法承受的恶劣环境条件下正常工作，它已成为高速切削刀具材料的首选[4]。
陶瓷刀具材料的出现也有半个多世纪历史,从1913年陶瓷材料最早试作切削刀具开始，陶瓷刀具材料的发展，在20世纪经历了以下几个阶段：50年代后期以氧化铝陶瓷为主，现氧化铝系陶瓷刀具材料是目前所有陶瓷刀具中应用最广泛，年消耗量最大的陶瓷刀具材料[5]。由于Al2O3系陶瓷刀具化学稳定性好、耐热、耐磨性能优异且价格低廉，所以目前所占比例很大；60一70年代以Al2O3/TiC陶瓷为主，70年代后期至80年代初期发展了Si3N4系陶瓷刀具及相变增韧陶瓷刀具材料，80年代后期至90年代在晶须增韧陶瓷刀具材料得到长足发展的同时，各种复相陶瓷刀具材料的研究也倍受重视。目前国内外应用最为广泛的是氧化铝系和氮化硅系陶瓷刀具材料。20世纪70年入使用的Al2O3/TiC热压陶瓷材料,强度、硬度和韧性均较高,仍是国内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等陶瓷刀具也相继研制成功,其力学性能进一步提高,广泛应用于碳钢、合金钢或铸铁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学和陶瓷学为一体的、基于切削可靠性的陶瓷刀具材料设计研究理论体系[5]。现代陶瓷刀具材料多为复相陶瓷，根据材料不同的使用环境，以一定的设计理论为基础，采用各种超细的氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等为基本组分，并依据不同的增韧补强机理进行微观结构设计，可以制备出具有良好综合性能的复相陶瓷。
陶瓷材料本征脆性，大多抗拉强度低、韧性差，因此陶瓷材料的强韧化是拓展其应用的关键。最近的研究表明，梯度功能材料(FunetionalGradientMaterial简称FGM)、表面改性陶瓷、纳米复合陶瓷刀具材料将在今后得到较大的发展[3]。
其中，纳米技术（Nano一ST)是于上世纪80年代迅速形成和发展起来的一门基础研究和应用开发紧密联系的高新技术，它在纳米尺度上研究物质(包括分子、原子)的内在相互作用和特性，它所涉及的领域是人类过去很少涉及的非宏观、非微观的中间领域，英国著名材料专家.RW.Cahn在《自然》杂志上撰文说：“纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径”[5]。经过纳米改性的材料可提高强度、增加韧性、降低烧结温度。目前使用纳米技术制备的陶瓷刀具材料主要有两种：纳米复合陶瓷刀具材料和纳米涂层陶瓷刀具材料。
纳米复合结构陶瓷的概念是由K.Niliiara于1991年提出的，可看作是对复构陶瓷微观结构设计的应用。纳米复合材料是纳米材料的重要应用，它由两相或多相构成，其中至少有一相为纳米级尺寸。将纳米颗粒、晶须及纤维弥散到陶瓷基体中，制备成的纳米复合材料具有优异的性能。切削性能实验表明，纳米复合陶瓷刀具的耐磨性能远高于同组分的微米级的陶瓷刀具，且断续切削的能力也有了明显增强[2]。
纳米技术的出现为陶瓷材料的改性和增强提供了条件，纳米技术在现代陶瓷的应用方面将带来革命性的变化。将纳米颗粒增韧、纤维(纤维)增韧、相变增韧等手段相结合，在保持高硬度、高耐磨性和红硬性的基础上,研制出高强度、高韧性、智能化、经济环保、具有更好的耐高温性能、耐磨损性能和抗崩刃性能,满足高速精密切削加工的要求的高性能复合陶瓷材料，将是廿一世纪陶瓷材料学的发展方向[1]。
通过对近几年发表的关于陶瓷刀具切削性能研究的文献，了解了刀具材料的发展历程、陶瓷刀具材料的主要种类和特点，笔者认为陶瓷刀具类型的开发必将是高精度、高柔性和强化环境意识的现代制造技术的不二选择。
参考文献
[1] 徐立强.新型Ti_C_N_基金属陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究.山东大学硕士学位论文.2005.
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过去，人们只注意原子、分子，或者宇宙空间，常常忽略他们的中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度的范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家。他们发现：一个导电，导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电，也不导热。材料在尺寸上达到纳米尺度，大约是在1～100纳米这个范围空间，就会产生特殊的表面效应，体积效应，量子尺寸效应，量子隧道效应等及由这些效应所引起的诸多奇特性能。拥有一系列的新颖的物理和化学特性，这些特性在光、电、磁、催化等方面具有非常重大应用价值。
近年来，已在医药、生物、环境保护和化工等方面得到了应用，并显示出它的独特魅力。
1医学方面的应用：
目前，国际医学行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医学就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法，随着健康科学的发展，人们对药物的要求越来越高。控制药物释放减少副作用，提高药效，发展药物定向治疗，必须凭借纳米技术。纳米粒子可使药物在人体内方便传输。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织，尤其是以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称为"定向导弹"。该技术是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。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滚动，因此可以用检查和治疗身体各部位的病变。利用纳米系统检查和给药，避免身体健康部位受损，可以大大减小药物的毒副作用，因而深受人们的欢迎。
2在涂料方面的应用；
纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能。借助于传统的涂层技术，再给涂料中添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性从而获得传统涂层没有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐热、阻燃、耐腐蚀、变色等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射，耐大气侵害和抗降解等，在卫生用品上应用可起到杀菌保结作用。
在建材产品如玻璃中加入适宜的纳米材料，可达到减少光的透射和热估递效果，产生隔热，阻燃等效果。由于氧化物纳米微粒的颜色不同，这样可以通过复合控制涂料的颜色，克服碳黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅限粒径而变，而具有随角度变色的效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米Tio2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面色彩多样化。
3在化工方面的应用；
化工业影响到人类生活的方方面面，如果在化工业中采用纳米技术，将更显示出独特畦力。在橡胶塑料等化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米Sio2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3和SiO2,加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。最近又开发了食品包装的TiO2.纳米TiO2能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有利污染物，具有除净度高，无二次污染，适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。
4其他生活方面的应用：
纳米技术正在悄悄地渗透到老百姓衣、食、住、行各个领域。化纤布料制成的衣服虽然艳丽，但因摩擦容易产生静电，因而在生产时加入少量金属纳米微粒，就可以摆脱烦人的静电现象。不久前，关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术。纳米材料可使衣物防静电、变色、贮光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣机等一些电器时间长了容易产生细菌，而采用了纳米材料，新设计的冰箱、洗衣机既可以抗菌，又可以除味杀菌。紫外线对人体的害处极大，有的纳米微粒却可以吸收紫外线对人体有害的部分，市场上的许多化妆品正是因为加入了纳米微粒而具备了防紫外线的功能。传统的涂料耐洗刷性差，时间不长墙壁就会变的班驳陆离，纳米技术应用之后，涂料的技术指标大大提高，外墙涂料的耐洗刷性提高很多，以前的电视、音响等家电外表一般都是黑色的，被称为黑色家电，这是因为家电外表材料中必须加入碳黑进行静电屏蔽。如今可以通过控制纳米微粒的种类，进而可控制涂料的颜色，使黑色家电变成彩色家电。
总之，在未来生活中，纳米技术将带给我们无限的舒心与时尚，使人类的生存的条件更加优越。
论文关键词：纳米尺寸；性能
一、教学模式改革，由原来的全部必修改为必修与选修相结合的模式
在教学过程中，我们应该灵活掌握学生专业需求和未来的就业方向，转变上课机制，选择更多的、新颖的实验内容，其中一部分可以让学生根据个人的专业情况和兴趣爱好进行选择，充分体现以人为本的教学理念。目前，学院的化学综合实验课课程设置是90学时，由6个大型综合实验组成，全部为必修项目。每学期根据学生人数分成若干个实验小组，每个小组2—3人，再由3—4个实验小组组成一个大组，每个大组在一个实验中循环，完成一个循环之后再滚动到另一个实验项目中再次循环。在原有教学大纲的基础上，考虑到综合化学实验的综合性和重要性，我们增设几个选修的创新型综合实验。创新型综合实验目的在于开阔学生视野，拓宽学生知识面，培养学生实验兴趣。尤其是有些学生打算考研继续深造或者将来在某一领域工作，但是对自己感兴趣的科研领域还不太了解，这个时候他们就可以有目的地选择相关领域的创新综合实验去实际体验，启蒙未来的研究课题。这种选修和必修相结合的教学模式既保持了化学综合实验课程的系统性和完整性，又结合了专业与学科交叉的特点，充分调动了学生的学习积极性和目的性，培养了学生的科研能力。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
二、树立科学发展观，与时俱进，不断更新教学内容，注重理论联系实际，体现学以致用
化学综合实验不再是单纯的理论验证和单元性的基本操作训练，在课程中要体现出理论知识的综合运用和实验技能的有机结合，因此我们选取的实验都是一些经典的、综合型较强的内容。但是有些实验已经开设多年，内容陈旧，严重脱离了当今科技发展前沿，与生产实际脱节，学生学习兴趣不高。针对这一问题，我们重新研讨教学内容，从理论联系实际，跟上科技发展步伐，充分体现学以致用出发，不断更新教学内容，将科学发展观充分体现到教学中来。在这一方面，科研促进教学的手段起到了很重要的作用。在黑龙江大学，担任理论和实验课程的教师大部分都承担着各类国家级或者省部级的科研项目，他们更了解相关学科的最新发展趋势，所研究的课题也都与我们日常应用息息相关。理论联系实际，掌握科技前沿就要从教师的科研项目出发，合理地将一些较成熟的科研成果转化为实验教学内容，提高综合实验的先进性。比如，我们近来开设的“固体电解质纳米粉的制备、陶瓷成型及离子电导率的测试”、“三氧化二铁纳米薄膜的制备与表面形貌分析”等都是教师多年的科研成果。科研促进教学，教学也可以带动科研，这种方式不但与时俱进地更新了实验教学内容，也大大带动了教师的积极性，为科研反馈了很多有益的结果。
三、改进教学方法，开设研究型实验，实验预习报告、研究性实验部分和结果分析与讨论部分一体化成文，培养学生科技论文写作能力，为后继毕业论文设计打好基础
综合化学实验是一门多层次的综合性实验技能训练课程，在进一步训练学生更加熟练地掌握实验技能的基础上，注重培养学生科学的思维方式和独立分析问题并解决问题的能力，进而提高学生创新能力。所以综合化学实验的教学方式不同于传统的基础实验教学，我们更注重学生学习兴趣和科研能力的培养。在以往的实验教学中，学生根据教材中列出的实验内容进行预习并写预习报告，课堂上教师讲解实验原理、实验中涉及的主要实验操作细则和实验中需要注意的事项，然后学生动手做实验，课后分析实验结果。但在学生基本实验技能已经得到充分锻炼的基础上，这种授课方式已不再适合学生综合实验素质的提高，更无法训练学生的主动思维能力和自主解决问题的科研素质。因此，在综合实验课程中我们主要开设研究型实验，在讲义中不再给出翔实的实验步骤和实验条件，只给出实验要求和实验设计提纲，学生需要自己先查文献资料，设计实验方案，锻炼学生运用自己学习过的课程知识来指导设计实验，培养学生文献调研、设计方案、付诸实施和分析处理数据的综合能力。学生在设计好实验方案后应与指导教师讨论，确保实验的可行性，在这种方式下充分体现了以学生为主体、教师为主导的教学理念。同时，学生根据自己设计的实验方案通过实践获得科研成果，激发了学生浓厚的科研兴趣，创新能力和创新主动性得到很大的提高。
培养学生科技论文写作能力是综合实验教学的另一个目的。在以往的毕业论文设计工作中，学生暴露出明显的科技论文写作能力低下的现象，实验结果始终无法脱离实验报告的形式。因此，在综合实验教学中，我们把撰写科技论文作为培养目标之一，要求学生将前期文献调研部分作为文献综述，课上实践内容作为实验部分，课后报告处理内容为结果与讨论部分，三者整理合一，按照发表科技论文的格式撰写成论文，修改后提交。教师要对学生提交的论文进行讲评，纠正学生在写作中犯的错误，规范论文格式，让学生按照规范的要求反复修改，选择创新性好、有代表性的实验论文在相关学术期刊上投稿发表，成功地完成一个小 型综合实验项目并取得令人喜悦的自创新成果，更使得教学方法事半功倍。在教学中我们还穿插教会学生Origin、Chem Draw等作图软件的使用方法，全面提高学生的科研技能，成功地为学生毕业论文工作打下良好基础。
四、改进课程考核环节，注重考核学生的创新点和综合能力，养成良好的实验习惯，培养学生的实事求是、严肃认真的学术道德观
综合实验课程的考核总体上分为预习、操作、报告三大部分。实验态度、课堂纪律、卫生习惯、操作规范以及报告撰写和宣讲等方面也都列入考核范围内，各占不同分值比例。针对实验项目组织学生对自己设计的方案、原理以及涉及到的实验操作等做出分析和讨论，实验最后完成时，将学生分组进行实验内容的报告与宣讲，传授学生按照研究目的、研究思想、研究方法和研究结果与讨论四大部分把自己的研究成果展示给其他同学，其他学生可以就其研究内容中不懂的部分提问，互相交流实验经验、实验心得。教师根据学生的报告内容、逻辑思维和语言表达等方面加以指导，提出意见和建议。这种新颖的课堂考核方式不但极大地活跃了课堂氛围，而且增强了学生之间研讨科学问题的能动性，集思广益，拓展思路，对比研究结果的差异，学习优秀同学的科研亮点，摒弃自己的不足，普遍提高了学生的知识表现能力和科学思维能力。通过此项考核内容，不但考查了学生对知识的活学活用能力和综合利用能力，而且从学生整个实验的实施过程和论文撰写角度培养了学生严肃认真的科研态度和实事求是的科研素养，为今后在毕业论文答辩过程中的语言表达能力、科学组织答辩内容能力和综合分析能力积累更多有用经验。本课程考核办法从以上环节全面评估学生的创新能力和综合素质。
五、完善开放实验室体系，推动综合实验教学方法的实施。
良好的实验室运行条件是教学方法落到实处的保障。尤其是在培养个性化人才和创新性人才的前提下，我们更要注重实验室的建设。除了配备实验所需的各种常用分析测试仪器之外，还要保证实验室开放时间和开放方式。特别是我们前面提到的选修创新型综合实验项目就进行需要在开放实验室来完成。学生选修后提前登记课表，开放实验室可以是我们的综合实验室，也可以是教师的科研实验室，要建立健全开放实验室制度并保证实验室中仪器设备的正常运行，同时发挥教师和研究生助教的作用，全天候指导学生操作使用相关仪器设备。一些需要使用大型分析测试仪器（例如X射线衍射仪、差热—热重分析仪、电子扫描显微镜等）进行表征或测试的实验内容在分析测试中心穿行，教学方法由简单的语言描述仪器工作原理和测试过程转变为学生实地观摩大型分析测试仪器的操作规程和日常维护方法。使学生熟悉这些先进科学仪器的使用过程和图谱分析方法。虽然开放实验室增大了管理的难度，但是从因材施教、培养创新型人才的角度，这种灵活的实验课方式更能充分尊重学生的科研兴趣，更好地发挥学生的主观能动性、积极性和创造性。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
化学综合实验作为化学专业本科生毕业前最后一门实验课程，承担着训练学生初步科研能力和创新能力的重要任务。本文结合当前课程教学的实际情况，从化学综合实验课程的教学目的与任务出发，讨论和分析了目前该课程存在的不足。提出了必修和选修相结合的授课模式，以科研促教学，联系实际不断更新课程内容，改进教学方法，全面培养学生的科研素质，建立健全实验室开放制度等改革措施，希望能对化学专业创新型人才培养具有一定的参考作用。
参考文献：
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本书由该领域在欧洲的专家小组撰写而成，是唯一的全面论述量子点型超短脉冲激光器的理论、实验、应用以及最新发展的著作。量子点的尺寸只有几个纳米。像原子一样，量子点内的带电载子（电子和空穴）的能级数量是有限的，因此量子点又被称为“人造原子”。它在发射和吸收时具有超短的恢复时间，并能在很大范围内改变发射和吸收的波长，使我们能在微米或纳米的尺度范围探索物质，在亚原子量级研究物质结构和分子的运动。超快光源具有广阔的应用前景，例如，测量半导体或化学反应动力学中载子的弛豫过程，实现高速电子学的光电采样。由于超短脉冲激光器的峰值能量高、但平均功率小，因此能用它进行热效应小的生物组织光剥离，探索生物组织内的新型非线性光效应，高分辨多光子成像，微米级的生物组织成像。此外，还应用于牙科、眼外科、皮肤科、光动力学治疗、显示、光谱学、测距（LIDAR）、光化学、光学计量学（导航、扫描、光学采样、全光时钟、纤维光学传感器）、数据储存（CDs，DVDs，蓝光光盘，磁光盘，全息术）、材料加工、激光冷却等等。特别是在材料加工、生物光电子学和通信领域有广阔的应用前景。
本书共6章：1.量子点技术；2.超短脉冲量子点边界辐射激光器；3.量子点半导体盘形激光器；4.半导体量子点可饱和吸收镜在锁模固态激光器中的应用；5.量子点和连续波长激光二极管在生物学和医学中的应用；6.结论和前景。目录及序言的后面有各章作者的简介，书的末尾有各章的彩图和主题索引。
本书编者Edik U.Rafailov教授1987年以来一直从事连续谱和超短脉冲激光器、非线性光学和集成光学的研究和开发。他2005年到敦提大学（Dundee University）工作，组建了一个光子学和纳米科学研究组。他曾发表250多篇论文，编著了一本著作，在美国和英国有8项专利。他当前的研究兴趣包括：新颖的高功率连续波长、短脉冲或超短脉冲激光器，紫外/可见/红外和THz辐射，纳米结构，非线性光学和生物光子学。
本书的阅读对象是在光子学、光学、激光物理、光电子学和生物光子学领域工作或学习的物理学家、工程师、研究生或讲师。
刘克玲，退休研究员
（中国科学院过程工程研究所）
[论文摘要]科技的发展，使我们对物质的结构研究的越来越透彻。纳米技术便由此产生了，主要对纳米材料和纳米涂料的应用加以阐述。
一、纳米的发展历史
纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。
二、纳米技术在防腐中的应用
纳米涂料必须满足两个条件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因为纳米相的存在而使涂料的性能有明显提高或具有新功能。纳米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用纳米粒子粒径对流变性的影响，如纳米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流挂；第二、耐候性的改善。利用纳米粒子对紫外线的吸收性，如利用纳米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墙涂料、汽车面漆等；第三、力学性能的改善。利用纳米粒子与树脂之间强大的界面结合力，可提高涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等。纳米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隐身涂料、静电屏蔽涂料、隔热涂料、大气净化涂料、电绝缘涂料、磁性涂料等。
纳米技术的应用为涂料工业的发展开辟了一条新途径，目前用于涂料的纳米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于纳米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之间极易团聚，纳米粒子的这种特性决定了纳米涂料不可能象颜料、添料与基料通过简单的混配得到。同时纳米粒子种类很多，性能各异，不是每一种纳米粒子和每一粒径范围的纳米粒子制得的涂料都能达到所期望的性能和功能，需要经过大量的实验研究工作，才有可能得到真正的纳米涂料。
纳米涂料虽然无毒，但由于改性技术原因，性能并不理想，加上价格太贵，难以推广；而三聚磷酸铝也因价格原因未能大量应用。国外公司如美国的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德国的Hrubach、法国的SNCZ、英国的BritishPetroleum、日本的帝国化工公司均推出了一系列无毒纳米防锈颜料，性能不错，甚至已可与铬酸盐相以前我国防锈颜料的开发整体水平落后于西方发达国家，仍然以红丹、铬酸盐、铁系颜料、磷酸锌等传统防锈颜料为主。红丹因其污染严重，对人体的伤害很大，目前已被许多国家相继淘汰和禁止使用；磷酸锌防锈颜料虽比。我国防锈涂料业也蓬勃发展，也可以生产纳米漆。
我国自主生产的产品目前已通过国家涂料质量监督检测中心、铁道部产品质量监督检验中心车辆检验站、机械科学院武汉材料保护研究所等国内多家权威机构的分析和检测，同时还经过加拿大国家涂料信息中心等国外权威机构的技术分析，结果表明其具有目前国内外同类产品无可比拟的防锈性能和环保优势，是防锈涂料领域划时代产品，复合铁钛粉及其防锈漆通过国家权威机构的鉴定后已在多个工业领域得到应用。
三、纳米材料在涂料中应用展前景预测据估算，全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。目前，发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心，2001年年初把纳米技术列为国家战略目标，在纳米科技基础研究方面的投资，从1997年的1亿多美元增加到2001年近5亿美元，准备像微电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心，把纳米技术列入新五年科技基本计划的研究开发重点，将以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳米材料列入21世纪科研的战略领域，全国有19家机构专门建立了纳米技术研究网。在人类进入21世纪之际，纳米科学技术的发展，对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保障都将做出更大的贡献。从某种意义上说，21世纪将是一个纳米世纪。
由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高，所形成的高新技术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级，产业化市场前景极好。
在纳米功能和结构材料方面，将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品，以及对传统材料改性；将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测技术和表征技术。多功能的纳米复合材料、高性能的纳米硬质合金等为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。各类纳米材料的产业化可能形成一批大型企业或企业集团，将对国民经济产生重要影响；纳米技术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域，将产生新的经济增长点。
纳米技术在涂料行业的应用和发展，促使涂料更新换代，为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。
纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品，展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解，消除作用。对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更加清新。经测试，对各种霉菌的杀抑率达99％以上，有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙涂料，实际上是高级的卫生型涂料，适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高强的附着力，漆膜硬度高且有韧性，优良的自洁功能，强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力，疏水性极佳，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，抗紫外线能力极强。使用寿命达15年以上。颗粒径细小，能深入墙体，与墙面的硅酸盐类物质配位反应，使其牢牢结合成一体，附着力强，不起皮，不剥落，抗老化。其纳米抗冻涂料，除具备纳米型涂料各种优良性之外，可在10℃到25℃之内正常施工。突破了建筑涂料要求墙体湿度在10％以下的规定，使建筑行业施工缩短了工期，提高了功效，又创造出高质量。
四、结语
由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段，技术、工艺还不太成熟，需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明，纳米改性涂料的市场前景是非常好的。
参考文献：
[1]桥本和仁等［J］.现代化工.1996(8):25～28.
