能源化學(xué)工程導(dǎo)論精選(九篇)
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第1篇：能源化學(xué)工程導(dǎo)論范文
武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)始建于1958年,原名為“煉焦化學(xué)專業(yè)”,1985年改為“煤化工專業(yè)”。1992年,按“煤化工”“、城市燃?xì)狻焙汀疤克夭牧稀比齻€(gè)專業(yè)分別招收新生。1996年,隨著教育部大學(xué)本科專業(yè)目錄的調(diào)整,“煤化工”“、城市燃?xì)狻焙汀疤克夭牧稀比齻€(gè)專業(yè)歸并為“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)。盡管名稱幾經(jīng)變化,但始終堅(jiān)持煤化工培養(yǎng)方向和煤焦化的特色。其原因主要是由于武漢科技大學(xué)的前身“武漢鋼鐵學(xué)院”和“武漢冶金科技大學(xué)”原來隸屬于冶金工業(yè)部,畢業(yè)生主要面向鋼鐵冶金系統(tǒng);培養(yǎng)目標(biāo)針對(duì)性、學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)踐能力較強(qiáng),受到鋼鐵冶金行業(yè)焦化企業(yè)、科研院所的認(rèn)可。目前,武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)為國家級(jí)特色專業(yè),擁有化學(xué)工程與技術(shù)一級(jí)博士點(diǎn)和化學(xué)工程與技術(shù)博士后科研流動(dòng)站。經(jīng)過幾代人的辛勤努力,學(xué)?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的教學(xué)和科學(xué)研究規(guī)模及水平均有了顯著的提高。在化工專業(yè)“寬口徑”培養(yǎng)模式下,堅(jiān)持煤化工方向特色有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。首先,中國是以煤為主要能源的國家,在一次能源中,煤炭占70%左右,在較長的時(shí)期內(nèi)這一能源結(jié)構(gòu)不會(huì)改變[4]。大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè),推廣潔凈煤技術(shù),保證國家的能源安全,是中國的一項(xiàng)基本能源政策。其次,煤焦化是煤化工中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種煤炭綜合利用方法。至少在50年內(nèi),采用高爐,利用焦炭作為煉鐵的主要燃料、還原劑和料柱支撐體的技術(shù)仍將是鋼鐵冶金的主流技術(shù)。再次,“節(jié)能減排”是中國的重要戰(zhàn)略任務(wù),也是全世界面對(duì)的主要挑戰(zhàn)。面對(duì)以煤煙型污染為主和焦化行業(yè)普遍污染嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí),從煤炭利用源頭減少污染是實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”的必由之路。最后,煤化工(包括焦化)行業(yè)涉及到中國能源供應(yīng)和安全、鋼鐵行業(yè)的生存和發(fā)展以及節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn),當(dāng)前以致今后相當(dāng)長的時(shí)期仍是中國國民經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場。因此,武漢科技大學(xué)的“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)堅(jiān)持煤化工方向特色是非常必要的;理順兩者的關(guān)系,既具有理論意義,也具有實(shí)際價(jià)值。
二、特色專業(yè)建設(shè)的基本原則
進(jìn)行具有煤化工特色的化學(xué)工程與工藝專業(yè)建設(shè),是優(yōu)化專業(yè)學(xué)科結(jié)構(gòu),推進(jìn)教學(xué)改革,加強(qiáng)內(nèi)涵建設(shè),提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提升專業(yè)競爭力的重要舉措。這不但有利于促進(jìn)學(xué)校教學(xué)基本建設(shè),進(jìn)一步改善辦學(xué)條件,鞏固辦學(xué)特色,而且有利于提高辦學(xué)實(shí)力,更好地適應(yīng)以煤化工為主的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要[5-6]。
(一)市場導(dǎo)向
目前,中國大學(xué)生就業(yè)已完全走向市場,學(xué)生和用人單位之間進(jìn)行“雙向選擇”,大學(xué)畢業(yè)生的一次就業(yè)率已經(jīng)成為評(píng)價(jià)一所大學(xué)教學(xué)質(zhì)量和綜合競爭力的主要指標(biāo)之一。要提高就業(yè)率,就必須瞄準(zhǔn)市場對(duì)人才的需求,特色專業(yè)建設(shè)也必須以市場為導(dǎo)向,培養(yǎng)市場需要的專業(yè)人才。
(二)自主創(chuàng)新
特色專業(yè)建設(shè)是中國高等教育教學(xué)改革的一項(xiàng)新內(nèi)容,本身具有探索性、創(chuàng)新性,加之各校各專業(yè)都要根據(jù)內(nèi)外部條件形成自己的特色,更無先例可循。因此,特色專業(yè)建設(shè)要在教育觀念、人才培養(yǎng)目標(biāo)、人才培養(yǎng)模式、課程體系改革和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面堅(jiān)持創(chuàng)新。
(三)錯(cuò)位發(fā)展
特色專業(yè)建設(shè)要在市場導(dǎo)向的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)有的辦學(xué)條件、科研成果和發(fā)展?jié)撃?集中力量,凸現(xiàn)特色;堅(jiān)持有所為有所不為,采取“人無我有,人有我優(yōu),人優(yōu)我新”的差異化策略,實(shí)現(xiàn)“錯(cuò)位發(fā)展”,避免正面競爭。
(四)相對(duì)穩(wěn)定
特色專業(yè)建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,是一個(gè)不斷建設(shè)、不斷積累、不斷完善的過程,其特色的形成應(yīng)該具有相對(duì)的穩(wěn)定性。同時(shí),要適應(yīng)內(nèi)外部環(huán)境的變化,具有一定的前瞻性,能夠體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢和未來社會(huì)和市場的需求變化。
三、主要措施
(一)更新教育觀念
辦學(xué)理念和專業(yè)建設(shè)觀念是特色專業(yè)建設(shè)的指導(dǎo)思想,決定著特色專業(yè)建設(shè)的方向、進(jìn)程和績效。特色專業(yè)建設(shè)是一項(xiàng)涉及專業(yè)建設(shè)多方面創(chuàng)新和變革的教學(xué)改革活動(dòng),必須首先在專業(yè)建設(shè)和教學(xué)理念上實(shí)現(xiàn)突破,更新傳統(tǒng)的教學(xué)觀念以適應(yīng)時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的需要。為此,化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院針對(duì)“寬口徑”的教育觀念進(jìn)行了多次研討,并邀請、走訪用人單位,進(jìn)行深入地調(diào)研,逐步樹立了化學(xué)工程與工藝專業(yè)在“寬口徑”培養(yǎng)模式下堅(jiān)持煤化工特色教學(xué)的觀念。
(二)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)
師資隊(duì)伍建設(shè)是特色專業(yè)建設(shè)的根本保證。特色專業(yè)需要配備有學(xué)科特色的師資隊(duì)伍,其教學(xué)和科研方向?qū)ｉL必須和專業(yè)特色的培育相匹配?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)課教師多數(shù)既是理論知識(shí)的傳播者和研究者,又是專業(yè)工程的實(shí)踐者。他們多數(shù)在武漢科技大學(xué)設(shè)計(jì)研究院從事煤焦化設(shè)計(jì)研究工作,有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。近年來,隨著學(xué)?？缭绞桨l(fā)展,新引進(jìn)了一批優(yōu)秀的青年教師。這些青年教師多數(shù)沒有煤焦化專業(yè)的知識(shí)背景,為此,安排新教師隨班學(xué)習(xí)煤焦化方面的課程,而后安排到焦化廠進(jìn)行3個(gè)月現(xiàn)場學(xué)習(xí),并在學(xué)校設(shè)計(jì)院教師指導(dǎo)下完成焦化的工程設(shè)計(jì),經(jīng)教研室組織考核合 格后方可上崗。
(三)創(chuàng)新課程體系
特色專業(yè)建設(shè)必須目標(biāo)明確,在保持專業(yè)目標(biāo)的基礎(chǔ)上突出體現(xiàn)特色目標(biāo);在人才培養(yǎng)規(guī)格上要有明顯特色,同時(shí)制定科學(xué)合理的人才培養(yǎng)方案。課程體系是高等院校實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)和基本規(guī)格要求的總體設(shè)計(jì)藍(lán)圖,設(shè)置合理、科學(xué)、超前、前后呼應(yīng)的課程體系是特色專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。應(yīng)廣泛吸收國內(nèi)外先進(jìn)的教育理念和教學(xué)經(jīng)驗(yàn),整合教學(xué)改革成果,優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容,不斷豐富課程內(nèi)涵,努力構(gòu)建適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要、反映時(shí)代特征、具有學(xué)校特色的化學(xué)工程與工藝本科專業(yè)課程體系。依據(jù)學(xué)校的學(xué)科特點(diǎn),在培養(yǎng)“通才”的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了“焦化特色模塊”、“精細(xì)化工模塊”等專業(yè)方向課程。同時(shí),將煤化學(xué)課程列入專業(yè)基礎(chǔ)必修課,從而保證學(xué)生具備煤化工的知識(shí)背景。新的課程體系充分體現(xiàn)了“提升內(nèi)涵、強(qiáng)化特色”的教學(xué)指導(dǎo)思想。
(四)改革實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
特色專業(yè)建設(shè)過程中,要高度重視校內(nèi)外實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè),為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力提供良好的實(shí)踐教學(xué)條件。近年來,化學(xué)工程與工藝專業(yè)建立了一批相對(duì)穩(wěn)定的教學(xué)實(shí)習(xí)基地。考慮到專業(yè)培養(yǎng)方向的要求,實(shí)習(xí)基地以武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化有限公司為主體。該公司在國內(nèi)具有技術(shù)力量雄厚,生產(chǎn)工藝先進(jìn)的特點(diǎn),并具有較高的管理水平。同時(shí),該公司可以說是焦化的一部“百科全書”,建有4.3m、6m、7.63m焦?fàn)t,所采用的配套工藝也有多種,是一個(gè)相當(dāng)理想的本科專業(yè)特色教學(xué)實(shí)習(xí)基地[7]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面,依托湖北省煤轉(zhuǎn)化與新型炭材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,通過開設(shè)本科生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新性研究等課外實(shí)踐活動(dòng),為培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和專業(yè)特色教學(xué)提供了保障。
(五)強(qiáng)化課程、教材建設(shè)
課程建設(shè)是專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基本途徑,專業(yè)特色必定要在課程建設(shè)中得以體現(xiàn)。在進(jìn)行課程體系改革的同時(shí),學(xué)校十分重視課程內(nèi)涵建設(shè),重新整理了傳統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)不同學(xué)科之間的交叉和融合。如在煤化學(xué)課程的基礎(chǔ)上,將其它一些主要能源也引進(jìn)來,從而形成了能源化學(xué)課程。在化工設(shè)備及材料中融入了力學(xué)、材料等知識(shí);化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析課程在原來技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上,增加了化工設(shè)計(jì)內(nèi)容,以加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培訓(xùn);根據(jù)企業(yè)用人需求,增設(shè)了化工CAD繪圖與識(shí)圖。教材的質(zhì)量體現(xiàn)高等教育和科學(xué)研究的發(fā)展水平,也直接影響本科教學(xué)的質(zhì)量。為提高教學(xué)效果,主要專業(yè)課程都選用省部級(jí)以上優(yōu)秀教材、“面向21世紀(jì)課程教材”、“十五”、“十一五”國家重點(diǎn)教材和教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)推薦的教材。同時(shí),鼓勵(lì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、學(xué)術(shù)水平較高的教師編寫與出版具有學(xué)?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)特色的教材,以進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和深化課程體系改革。目前,本專業(yè)自編公開出版的教材主要有:《煤化學(xué)》《燃?xì)夤こ獭贰痘ぜ夹g(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)》《化工設(shè)計(jì)概論》《化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)》以及《環(huán)境工程導(dǎo)論》等,其中《煤化學(xué)》為國家“十一五”規(guī)劃教材。
(六)建立健全質(zhì)量保障和監(jiān)控機(jī)制
建立健全質(zhì)量保障和監(jiān)控機(jī)制是創(chuàng)建特色、保持特色的關(guān)鍵。只有特色鮮明,才能優(yōu)勢突出;只有集中力量重點(diǎn)建設(shè),才能使學(xué)校加強(qiáng)對(duì)某一專業(yè)重點(diǎn)投入,創(chuàng)造良好的教學(xué)、科研條件,取得預(yù)計(jì)的成果。特色專業(yè)更強(qiáng)調(diào)精干高效,它是學(xué)校具有標(biāo)志性作用的專業(yè)。要做到這一點(diǎn)離不開質(zhì)量監(jiān)控。為進(jìn)一步保證教學(xué)質(zhì)量,實(shí)行課程、專業(yè)帶頭人負(fù)責(zé)制,并建立了科學(xué)、合理的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系,包括學(xué)生評(píng)教制,干部同行評(píng)議制,教學(xué)檢查員聽課指導(dǎo)制,教學(xué)信息員信息反饋制,監(jiān)督電話、信箱信息收集制,等。此外,還加大了對(duì)青年教師的培養(yǎng)力度,為青年教師配備指導(dǎo)教師,制定青年教師“過教學(xué)關(guān)”計(jì)劃。上述措施有力地保障了教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升,為培養(yǎng)高質(zhì)量的煤焦化特色化工專業(yè)人才提供了制度保障。
第2篇：能源化學(xué)工程導(dǎo)論范文
本科教學(xué)是高等學(xué)校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，肩負(fù)傳授知識(shí)和技能的重要職能。課程體系構(gòu)建是本科教學(xué)的基礎(chǔ)和核心。世界一流研究型大學(xué)的課程體系構(gòu)成具有一些共性，比如：從課程模塊來看，都包括通識(shí)課和專業(yè)課;從課程結(jié)構(gòu)層次來看，都有必修課和選修課;從教學(xué)方法來看，都有講座課程和研討課程。對(duì)于研究型大學(xué)來講，專業(yè)課程的設(shè)置和教學(xué)是構(gòu)建學(xué)生專業(yè)知識(shí)體系、訓(xùn)練專業(yè)認(rèn)知能力和養(yǎng)成專業(yè)思維方式的關(guān)鍵要素，蘊(yùn)含和體現(xiàn)了高等學(xué)校的人才培養(yǎng)理念和特色。
高校人才培養(yǎng)目標(biāo)和教育思想決定了課程體系設(shè)置。近年來，南京大學(xué)以“為社會(huì)各行各業(yè)培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和國際視野的未來領(lǐng)軍人物和拔尖創(chuàng)新人才”為目標(biāo)，通過深入探索和實(shí)踐，提出了“三三制”人才培養(yǎng)模式。南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院在人才培養(yǎng)思路上一直秉承戴安邦院士的全面化學(xué)教育思想，即“全面的科學(xué)教育要求教學(xué)既傳授知識(shí)和技術(shù)，更訓(xùn)練科學(xué)方法和思維，還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德”。在新的時(shí)代背景下，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院圍繞多元化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，在分析借鑒美國加州大學(xué)伯克利分校和英國劍橋大學(xué)等世界著名研究型大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程設(shè)置模式和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)專業(yè)課程體系進(jìn)行了一系列調(diào)整和改革，構(gòu)建了“激發(fā)興趣、注重能力、多元培養(yǎng)、個(gè)性發(fā)展”的專業(yè)課程體系。
一、美國加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)專業(yè)課程體系
美國加州大學(xué)伯克利分校(以下簡稱“伯克利”)是世界著名研究型大學(xué)，在學(xué)術(shù)界享有盛譽(yù)，也是美國最自由、最激進(jìn)的大學(xué)之一。化學(xué)是伯克利的傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科，在OS世界大學(xué)最新排名中，伯克利的化學(xué)學(xué)科排名第二。
伯克利學(xué)制為4年，每學(xué)年有3個(gè)學(xué)期，分別是秋季學(xué)期(一般17周)，春季學(xué)期(一般17周)以及暑期學(xué)校。本科生學(xué)位要求的最低學(xué)分?jǐn)?shù)為120。
伯克利的化學(xué)學(xué)院有兩個(gè)系：化學(xué)與生物分子工程系和化學(xué)系?；瘜W(xué)系的專業(yè)課程主要是按知識(shí)模塊進(jìn)行構(gòu)建，由基礎(chǔ)課和大量的專業(yè)課兩大模塊組成。根據(jù)修讀課程的不同，化學(xué)系的學(xué)生可申請化學(xué)理學(xué)或者藝術(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位，或者化學(xué)生物學(xué)理學(xué)學(xué)士學(xué)位。本文僅介紹化學(xué)理學(xué)學(xué)士學(xué)位要求的專業(yè)課程。
上圖是典型的化學(xué)專業(yè)本科生培養(yǎng)方案示意圖。可以看出，化學(xué)系本科生在第一年主要修讀大學(xué)化學(xué)和定量分析這門課(含實(shí)驗(yàn))，或者根據(jù)需要修讀與高中課程相銜接的化學(xué)課程。二年級(jí)主要修讀有機(jī)化學(xué)(含實(shí)驗(yàn))。三年級(jí)需修讀高等無機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)兩門課。四年級(jí)的專業(yè)課較多，包括物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、儀器分析、無機(jī)合成及反應(yīng)、有機(jī)化學(xué).高級(jí)實(shí)驗(yàn)方法或者原子核技術(shù)中的化學(xué)方法，這幾門課均包含理論課和實(shí)驗(yàn)。以上課程構(gòu)成了化學(xué)專業(yè)本科生的必修課，這些課程一般為3～5個(gè)學(xué)分。
伯克利認(rèn)為本科畢業(yè)生應(yīng)該“熟悉藝術(shù)、文學(xué)、數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué);能夠收集、篩選、綜合、評(píng)價(jià)來自不同領(lǐng)域并以不同形式呈現(xiàn)的信息;理解研究過程和如何創(chuàng)造新的知識(shí);能夠與人合作共事;能夠創(chuàng)造性地轉(zhuǎn)換其環(huán)境;具有解決問題和作出決定所必須的技能，并能考慮決定的廣泛的社會(huì)和倫理意義;能夠處理模糊性，能夠靈活思考并具有在職業(yè)生涯中不斷發(fā)展智識(shí)的技能”。因此，化學(xué)系本科新生需要參加新生導(dǎo)學(xué)課。一、二年級(jí)必修的課程還包括數(shù)學(xué)、物理以及15學(xué)分的BreadthElective課程(如閱讀寫作、外語、人文社科類課程)，類似于國內(nèi)的通識(shí)課。除此之外，化學(xué)系還開設(shè)了培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作(如SupervisedGroup Study和Directed Group Study)和獨(dú)立工作能力(如Individual Studv forAdvancedUndergraduates)的課程。
對(duì)于高年級(jí)本科生，除了專業(yè)必修課外，還要求完成15學(xué)分的專業(yè)選修課和跨專業(yè)選修課。
伯克利化學(xué)系開設(shè)的高年級(jí)專業(yè)選修課有30多門，一般3學(xué)分，包括信息化學(xué)、生命體系中的無機(jī)化學(xué)、高等無機(jī)化學(xué)、無機(jī)合成與反應(yīng)、普通生物化學(xué)和分子生物實(shí)驗(yàn)、高等有機(jī)化學(xué)機(jī)理、高等有機(jī)合成、有機(jī)化學(xué)一高級(jí)實(shí)驗(yàn)方法、量子力學(xué)和譜學(xué)、生物物理化學(xué);物理學(xué)原理和生命分子、生物物理化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、伯克利能源講座;生物質(zhì)能、原子核化學(xué)、原子核技術(shù)中的化學(xué)方法、材料化學(xué)導(dǎo)論、生物化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)、高分子科學(xué)與技術(shù)、大氣化學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)以及量子信息科技等課程。
化學(xué)專業(yè)建議選修的跨專業(yè)課程涉及大氣、生物、土木和環(huán)境工程、計(jì)算機(jī)、地球和行星科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、教育、電子工程、政策和管理、力學(xué)工程、分子和細(xì)胞生物學(xué)、營養(yǎng)學(xué)和毒理學(xué)，物理、植物和微生物學(xué)、公共衛(wèi)生、統(tǒng)計(jì)等多個(gè)學(xué)科分支，多達(dá)200余門課程。另外，本科生還可以選修多達(dá)50門的研究生專業(yè)課。因篇幅有限，本文不一一列出這些課程的名稱。
二、英國劍橋大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系
英國劍橋大學(xué)是歷史最悠久的世界著名研究型大學(xué)之一，素有“諾貝爾獎(jiǎng)?chuàng)u籃”的美譽(yù)。劍橋大學(xué)崇尚自由、創(chuàng)造性、人文和科技相結(jié)合的教育理念，是將傳統(tǒng)和現(xiàn)代教育有機(jī)結(jié)合的典范。劍橋大學(xué)化學(xué)專業(yè)具有很高的學(xué)術(shù)聲譽(yù)，在2016 TIMES英國大學(xué)優(yōu)勢專業(yè)中排名第一，QS世界大學(xué)最新排名中名列化學(xué)專業(yè)第三。
劍橋大學(xué)對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)與管理是經(jīng)典的學(xué)院制。該校有31個(gè)學(xué)院，負(fù)責(zé)學(xué)生的生活和本科生的業(yè)余輔導(dǎo)。教學(xué)由大學(xué)的科系負(fù)責(zé)，主要科系包括藝術(shù)和人文、生物科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、人文和社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)、技術(shù)等。劍橋大學(xué)每學(xué)年的授課時(shí)間分為三個(gè)學(xué)期，包括Michaelmas學(xué)期(8周)、Lent學(xué)期(8周)、Easter學(xué)期(5周)。
化學(xué)系負(fù)責(zé)化學(xué)專業(yè)課程的設(shè)置與講授，修讀不同的化學(xué)課程前，要求修讀相應(yīng)的數(shù)學(xué)、物理課程。另外，學(xué)生也要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)、語言以及其他人文學(xué)科?；瘜W(xué)專業(yè)課分為三個(gè)模塊。
第一學(xué)年課程為模塊IA，主要是介紹化學(xué)的基本原理，與預(yù)科課程相銜接，課程包括分子形狀與結(jié)構(gòu)、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)與機(jī)理、熱力學(xué)與平衡、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、元素化學(xué)。另外，要求學(xué)生參加兩周一次的實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排與理論課程基本同步，實(shí)驗(yàn)課程沒有單獨(dú)學(xué)分，實(shí)驗(yàn)成績計(jì)入相應(yīng)課程最終成績。
第二學(xué)年課程為模塊IB，課程更深入地講解化學(xué)原理。學(xué)生有兩種化學(xué)課程類型可選擇，即A類理論與物理化學(xué)類課程和B類有機(jī)與無機(jī)化學(xué)類課程。繼續(xù)修讀化學(xué)專業(yè)的學(xué)生要全部完成兩個(gè)方向的課程。其他專業(yè)的學(xué)生根據(jù)自己以后的專業(yè)方向分別修讀A或B類課程。
A類課程包括量子力學(xué)導(dǎo)論、分子譜學(xué)、對(duì)稱與成鍵、分子能級(jí)與熱力學(xué)、電子結(jié)構(gòu)與固體性質(zhì)，B類課程包括重要有機(jī)反應(yīng)、結(jié)構(gòu)解析、配位化學(xué)、金屬有機(jī)化學(xué)、無機(jī)環(huán)化學(xué)、形狀與有機(jī)活性、化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論。對(duì)應(yīng)于A類與B類課程，學(xué)生要求每周參加一次或兩次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)成績計(jì)入相應(yīng)課程最終成績。
第三學(xué)年開始時(shí)，化學(xué)系開設(shè)學(xué)生化學(xué)生涯指導(dǎo)講座。大三學(xué)年學(xué)習(xí)模塊II課程，是在模塊I學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展與深化對(duì)化學(xué)知識(shí)的認(rèn)知。模塊II課程又分為三個(gè)層次。第一層次包括5門課程，每門課程1學(xué)分。其中，4門為必修課，包括無機(jī)化學(xué)I：結(jié)構(gòu)與成鍵、有機(jī)合成基礎(chǔ)、高分辨分子光譜、理論技術(shù)，另外一門課程物理化學(xué)中的概念為選修課。第二層次有8門課程，包括無機(jī)化學(xué)II：過渡金屬與金屬有機(jī)催化、結(jié)構(gòu)與性能、化學(xué)生物學(xué)I：生物催化、化學(xué)中的衍射方法、材料化學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、對(duì)稱與微擾理論、有機(jī)機(jī)理研究。第三層次有7門課程，包括：無機(jī)化學(xué)III：表征方法、有機(jī)化學(xué)中的控制、大氣化學(xué)、高分子導(dǎo)論、電子結(jié)構(gòu)、化學(xué)生物學(xué)III：核酸、核磁共振中的物理基礎(chǔ)。
大三的實(shí)驗(yàn)課程包括兩個(gè)部分：一是現(xiàn)代合成化學(xué)中的技術(shù)，主要是無機(jī)及有機(jī)化合物的制備與合成;二是與物理及理論化學(xué)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)與計(jì)算。兩部分實(shí)驗(yàn)均為必修。
在大三結(jié)束時(shí)，學(xué)校篩選能進(jìn)入第四學(xué)年學(xué)習(xí)的學(xué)生。第四學(xué)年主要包括課程模塊III的學(xué)習(xí)和課題研究。在學(xué)期開始時(shí)，學(xué)生接受實(shí)驗(yàn)安全教育及生涯規(guī)劃指導(dǎo)。模塊III課程包括18門化學(xué)課程以及3門其他院系課程(篇幅關(guān)系，文中不再列出這些課程名稱)，要求學(xué)生根據(jù)興趣選修8門以上課程。
三、對(duì)兩?；瘜W(xué)專業(yè)課程體系共性和差異性分析
從以上對(duì)伯克利和劍橋大學(xué)這兩所具有代表性的研究型大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系的分析，可以看出以下共性：
(1)課程內(nèi)容層次和梯度明顯。伯克利化學(xué)系對(duì)本科生實(shí)行分階段培養(yǎng)。課程設(shè)置分低年級(jí)課程和高年級(jí)課程。針對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)不同的學(xué)生，部分課程設(shè)置了引導(dǎo)性或難度較低的課程。如大一年級(jí)學(xué)生可以先修讀層次較低的大學(xué)化學(xué)、大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)這兩門課程，再修讀必修的大學(xué)化學(xué)和定量分析這門課。而劍橋大學(xué)的化學(xué)專業(yè)課程則更多地從學(xué)科認(rèn)知規(guī)律來體現(xiàn)課程內(nèi)容的層次性，學(xué)生根據(jù)自身發(fā)展，也可以選擇不同的課程模塊。
(2)課程設(shè)置具有廣泛性和多樣性。伯克利基本采用化學(xué)四大基礎(chǔ)課的模式，但本專業(yè)和跨專業(yè)選修課程非常豐富，涉及很多相關(guān)學(xué)科分支，這與化學(xué)系對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng)定位有關(guān)，即“化學(xué)專業(yè)畢業(yè)生可從事石油、化工、食品、農(nóng)業(yè)、攝影、制藥、生物科技及礦業(yè)等相關(guān)行業(yè)的研發(fā)，或者化工貿(mào)易、質(zhì)量控制以及行政管理等工作”。伯克利化學(xué)專業(yè)學(xué)生還可以選修本專業(yè)研究生課程。劍橋大學(xué)的專業(yè)課程體系中，前沿性選修課程多，能讓學(xué)生充分了解學(xué)科前沿。比如大四課程模塊III的蛋白質(zhì)折疊、錯(cuò)誤折疊與疾病、磁性材料、化學(xué)生物學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)、固體電極等課程，本身已經(jīng)具有研究生課程的專業(yè)性和深度。
(3)設(shè)置導(dǎo)學(xué)課程。伯克利和劍橋大學(xué)都有針對(duì)本專業(yè)的引導(dǎo)性課程，如伯克利大一新生需要修讀的導(dǎo)學(xué)課，主要包括面向新生講解化學(xué)系各個(gè)課題組的研究工作、學(xué)院的圖書館、計(jì)算機(jī)設(shè)備、校友和高年級(jí)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)交流，以及學(xué)校和學(xué)院的資源介紹等。而劍橋大學(xué)在大三和大四學(xué)期初均設(shè)置了生涯指導(dǎo)講座以及安全教育。這類課程的設(shè)置能夠更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)與成長。
(4)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。伯克利和劍橋大學(xué)除了專門的實(shí)驗(yàn)課外，很多課程都有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并且內(nèi)容與理論課程基本同步。
兩校課程的主要差別在于：
(1)授課時(shí)段安排不同。劍橋大學(xué)化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程不采用平行授課方式，不是從學(xué)期的第一周持續(xù)到最后一周，而是采取集中連續(xù)授課。比如用3周時(shí)間集中把A課程講完，然后再講授B課程。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是，能夠使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)集中在1～2個(gè)知識(shí)模塊上學(xué)習(xí)，課后查閱大量的參考書與文獻(xiàn)，對(duì)知識(shí)的理解更深入。而伯克利則采用的是比較常用的模式，即一門課程貫穿整個(gè)學(xué)期。
(2)課程內(nèi)容構(gòu)建思路有區(qū)別。伯克利的化學(xué)課程，特別是專業(yè)必修課和國內(nèi)大多數(shù)研究型高校的化學(xué)專業(yè)設(shè)置基本相同，是基于二級(jí)學(xué)科內(nèi)容劃分的傳統(tǒng)模式。而劍橋大學(xué)的課程設(shè)置拋棄了傳統(tǒng)的四大化學(xué)課程模式，改為按照知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)科認(rèn)知規(guī)律來設(shè)置課程，避免了知識(shí)點(diǎn)的重復(fù)講授。
四、南京大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系改革的知與行
對(duì)照伯克利和劍橋大學(xué)等國外著名研究型大學(xué)的化學(xué)專業(yè)課程體系，我國高校傳統(tǒng)的化學(xué)專業(yè)課程體系存在明顯的不足，無法滿足科學(xué)發(fā)展、國家戰(zhàn)略以及社會(huì)產(chǎn)業(yè)對(duì)多元化創(chuàng)新型化學(xué)人才的需求，具體問題包括：(1)現(xiàn)有課程體系缺少導(dǎo)學(xué)與銜接課程，缺少對(duì)專業(yè)的興趣培養(yǎng)與認(rèn)知，造成新生存在較長時(shí)間的迷茫期。(2)按傳統(tǒng)四大化學(xué)設(shè)置專業(yè)核心課程，部分知識(shí)點(diǎn)講授重復(fù)較多，學(xué)科前沿內(nèi)容體現(xiàn)不均衡。(3)在傳統(tǒng)課程體系中，交叉課程少，對(duì)學(xué)生交叉類學(xué)科的培養(yǎng)措施不到位。(4)對(duì)化學(xué)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)不重視，有關(guān)產(chǎn)業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的課程缺失。
針對(duì)以上問題，我們對(duì)專業(yè)課程體系進(jìn)行了補(bǔ)充和優(yōu)化。為大一新生設(shè)置了銜接課程，開設(shè)新生導(dǎo)學(xué)課，以解答學(xué)生關(guān)于化學(xué)“學(xué)什么，怎么學(xué)，去哪兒”等疑惑。為了激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣，開闊學(xué)生知識(shí)視野，我們圍繞不同主題開設(shè)了7門新生研討課：化學(xué)與生命、化學(xué)與材料、能源與化學(xué)、化學(xué)與環(huán)境、大分子：從材料到生命、原子與分子的量子世界、高分子材料與社會(huì)發(fā)展等。
專業(yè)核心課程涵蓋化學(xué)科學(xué)的基本及核心的理論內(nèi)容和技能訓(xùn)練，是化學(xué)專業(yè)學(xué)生準(zhǔn)出課程的主要組成部分。南京大學(xué)化學(xué)專業(yè)學(xué)生通過自主招生及高考兩種模式選拔錄取，這兩類學(xué)生的化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)差異明顯。對(duì)此，我們構(gòu)建并實(shí)施了因材施教的兩種核心課程體系。
一是普通核心課程體系。主要針對(duì)無化學(xué)競賽經(jīng)歷和專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)生。我們按照從微觀到宏觀的思路進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整與更新。主要是：合并無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析內(nèi)容，設(shè)立大學(xué)化學(xué)課程;結(jié)構(gòu)化學(xué)由大三調(diào)整到大二開設(shè);增設(shè)高分子導(dǎo)論核心課程，形成以大學(xué)化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、儀器分析、高分子導(dǎo)論為骨架的核心理論課程體系。
二是針對(duì)學(xué)科特長生的課程體系。自主招生選拔的學(xué)科特長生通常具有較好的無機(jī)及有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)。針對(duì)這一特點(diǎn)，我們對(duì)核心課程進(jìn)行了調(diào)整：融合無機(jī)化學(xué)與基礎(chǔ)物理化學(xué)知識(shí)，構(gòu)建了一門全新的化學(xué)原理課程;壓縮了有機(jī)化學(xué)授課學(xué)時(shí);將結(jié)構(gòu)化學(xué)、結(jié)晶化學(xué)、高階物理化學(xué)內(nèi)容整合為高等物理化學(xué)。通過數(shù)理課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的強(qiáng)化、化學(xué)核心專業(yè)課程的整合與提升，使學(xué)生具有寬厚的數(shù)、理、化、生等理科基礎(chǔ)，學(xué)科視野開闊，專業(yè)知識(shí)扎實(shí)，為在化學(xué)以及相關(guān)交叉學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。
同時(shí)，我們構(gòu)建并實(shí)施了“基礎(chǔ)一綜合一研究”一體化、多層次、開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，并對(duì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革。主要是合并“無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”和“定量分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”為“大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”;取消無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和高分子專門化實(shí)驗(yàn)，在化學(xué)一級(jí)學(xué)科層面上開設(shè)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，將科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)，形成了大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、儀器分析實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)這一新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系：
為滿足多元化人才培養(yǎng)需求，我們構(gòu)建了多元選修課程體系：
(1)專業(yè)選修課。我們按科學(xué)知識(shí)單元組織課程，構(gòu)建了知識(shí)體系完整、前沿性強(qiáng)的專業(yè)選修課體系，包括高等無機(jī)化學(xué)、有機(jī)合成、譜學(xué)基礎(chǔ)、近代儀器分析法、高分子化學(xué)、化工原理、計(jì)算機(jī)與化學(xué)、化學(xué)文獻(xiàn)、結(jié)晶化學(xué)、配位化學(xué)、催化化學(xué)、現(xiàn)代材料化學(xué)基礎(chǔ)、分離科學(xué)、波譜分析、等離子化學(xué)、高分子物理及物化、膠體與界面化學(xué)、高分子材料制備等。另外，我們委托生命科學(xué)學(xué)院開設(shè)了生物化學(xué)、分子生物學(xué)等課程;選擇環(huán)境化學(xué)、材料加工、藥物化學(xué)、能源化學(xué)、地球化學(xué)等相關(guān)院系課程為跨院系選修課。
(2)高年級(jí)研討課和研究生課程。高年級(jí)研討課包括化學(xué)與納米材料、先進(jìn)高分子材料、分子識(shí)別與分析、無機(jī)交叉領(lǐng)域的前沿發(fā)展、有機(jī)化學(xué)現(xiàn)代進(jìn)展。另外，我們對(duì)本科生開放了部分研究生課程，包括配位磁化學(xué)、高分子結(jié)構(gòu)研究法、電分析化學(xué)基礎(chǔ)、高等有機(jī)化學(xué)、計(jì)算量子化學(xué)等。這些課程使本科生能系統(tǒng)了解學(xué)科前沿領(lǐng)域，讓學(xué)生了解并思考科學(xué)問題的發(fā)掘與解決過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力。
(3)化學(xué)產(chǎn)業(yè)類課程。針對(duì)化學(xué)行業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的需求，我們開設(shè)了化學(xué)化工行業(yè)就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)、化學(xué)安全與防護(hù)、精細(xì)化學(xué)品開發(fā)與商業(yè)化、現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)測試技術(shù)等與企業(yè)管理、市場需求、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、質(zhì)量認(rèn)證等課程。我們聘請企業(yè)專家、政府管理人員以及外校師資為學(xué)生授課，以體現(xiàn)行業(yè)要素，培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)業(yè)能力。
第3篇：能源化學(xué)工程導(dǎo)論范文
關(guān)鍵詞先進(jìn)陶瓷，結(jié)構(gòu)陶瓷，研究進(jìn)展
1前言
20世紀(jì)60年代以來，新技術(shù)革命的浪潮席卷全球，計(jì)算機(jī)、微電子、通信、激光、新能源、航天、海洋和生物工程等新興技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，對(duì)材料提出了很高的要求，能夠滿足這些要求的先進(jìn)陶瓷材料應(yīng)運(yùn)而生，并在這些技術(shù)革命中發(fā)揮著重要的作用[1～4]，同時(shí)也極大地促進(jìn)了陶瓷科學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用，使陶瓷材料又一次煥發(fā)出了青春, 在尖端科學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用, 如航天、航空、汽車、體育、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域[4，5]。
先進(jìn)陶瓷是有別于傳統(tǒng)陶瓷而言的，不同國家和不同專業(yè)領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)陶瓷有不同叫法。先進(jìn)陶瓷也稱高技術(shù)陶瓷、精細(xì)陶瓷、新型陶瓷、近代陶瓷、高性能陶瓷、特種陶瓷、工程陶瓷等[1]。先進(jìn)陶瓷是在傳統(tǒng)陶瓷的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)陶瓷的范疇，是陶瓷發(fā)展史上一次革命性的變化。通常認(rèn)為，先進(jìn)陶瓷是指采用高度精選的原料，具有能精確控制的化學(xué)組成，按照便于進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及便于控制的制備方法進(jìn)行制造、加工的，具有優(yōu)異特性的陶瓷。
先進(jìn)陶瓷按用途可分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩大類。結(jié)構(gòu)陶瓷是指用于各種結(jié)構(gòu)部件，以發(fā)揮其機(jī)械、熱、化學(xué)相生物等功能的高性能陶瓷。功能陶瓷是指那些可利用電、磁、聲、光、熱、彈等性質(zhì)或其耦合效應(yīng)以實(shí)現(xiàn)某種使用功能的先進(jìn)陶瓷。先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料由于具有一系列優(yōu)異的性能，在節(jié)約能源、節(jié)約貴重金屬資源、促進(jìn)環(huán)保、提高生產(chǎn)效率、延長機(jī)器設(shè)備壽命、保證高新技術(shù)和尖端技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方面都發(fā)揮了積極的作用。本文著重介紹近年來結(jié)構(gòu)陶瓷的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢。
2先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷及其應(yīng)用
先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷若按使用領(lǐng)域進(jìn)行分類可分為：（1）機(jī)械陶瓷；（2）熱機(jī)陶瓷；（3）生物陶瓷；（4）核陶瓷及其它。若按化學(xué)成分分類可分為：（1）氧化物陶瓷(Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、TiO2、ThO2、UO2)；（2）氮化物陶瓷(Si3N4、賽龍?zhí)沾?、AlN、BN、TiN)；（3）碳化物陶瓷(SiC、B4C、ZrC、TiC、WC、TaC、NbC、Cr3C2)；（4）硼化物陶瓷(ZrB、TiB2、HfB2、LaB2等)；（5）其它結(jié)構(gòu)陶瓷(莫來石陶瓷、MoSi陶瓷、硫化物陶瓷以及復(fù)合陶瓷等)[1]。
由于先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷具有耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨、耐腐蝕和抗氧化等一系列優(yōu)異性能[4]，可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴(yán)酷工作環(huán)境，已成為許多新興科學(xué)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在能源、航空航天、機(jī)械、交通、冶金、化工、電子和生物醫(yī)學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
2.1 耐高溫、高強(qiáng)度、耐磨損陶瓷
2.1.1 氮化物陶瓷[6～8]
氮化物陶瓷是近20多年來迅速發(fā)展起來的新型工程結(jié)構(gòu)陶瓷。氮化硅陶瓷和一般硅酸鹽陶瓷不同之處在于其中氮和硅的結(jié)合屬于共價(jià)鍵性質(zhì)的鍵合，因而有結(jié)合力強(qiáng)、絕緣性好的特點(diǎn)。
氮化硅的燒結(jié)與一般陶瓷的燒結(jié)工藝不同，采用的是反應(yīng)燒結(jié)法，此法制造的氮化硅陶瓷，不能達(dá)到很高的致密度，一般只能達(dá)到理論密度的79％左右，不能制造厚壁部件。提高氮化硅陶瓷致密度的有效方法之一就是在高溫下進(jìn)行加壓燒結(jié)，由此可得到熱壓氮化硅陶瓷，其室溫抗彎強(qiáng)度一般都在800～1000MPa。如果在其中添加少量氧化釔和氧化鋁的熱壓氮化硅，室溫抗彎強(qiáng)度可達(dá)到1500MPa，在陶瓷材料中名列前茅，硬度很高，是世界上最堅(jiān)硬的物質(zhì)之一；極耐高溫，強(qiáng)度一直可以維持到1200℃的高溫而不下降，受熱后不會(huì)熔成融體，一直到1900℃才會(huì)分解；有驚人的耐化學(xué)腐蝕性能，能耐幾乎所有的無機(jī)酸(氫氟酸除外)和30％以下的燒堿溶液，也能耐很多有機(jī)酸的腐蝕，同時(shí)又是一種高性能電絕緣材料。由于其熱膨脹系數(shù)小，抗溫度急變能力很強(qiáng)，因此氮化硅陶瓷具有優(yōu)良的力學(xué)性能，在工程技術(shù)的應(yīng)用上已占有重要地位。
氮化硅陶瓷制品的種類很多，應(yīng)用也日益廣泛，例如可做燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室、晶體管的模具、液體或氣體輸送泵中的機(jī)械密封環(huán)、輸送鋁液的電磁泵的管道和閥門、鑄鋁用永久性模具、鋼水分離環(huán)等。利用氮化硅摩擦系數(shù)小的特點(diǎn)用作軸承材料，特別適合作為高溫軸承使用，其工作溫度可達(dá)1200℃，比普通合金軸承的工作溫度提高2.5倍，而工作速度是普通軸承的10倍；使用陶瓷軸承還可以免除系統(tǒng)，大大減少對(duì)鉻、鎳、錳等原料的依賴。氮化硅作為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷最引人注目的就是在發(fā)動(dòng)機(jī)制造上獲得了突破性進(jìn)展。美國用熱壓氮化硅制成的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子成功地在5000轉(zhuǎn)／min的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)很長時(shí)間。
2.1.2 碳化硅陶瓷[9，10]
工業(yè)化生產(chǎn)碳化硅的方法是將石英、碳素（煤焦）、木屑和食鹽混合，在電爐中加熱到2200～2500℃下制成。碳化硅陶瓷和許多陶瓷的不同之處，在于它在室溫下既能導(dǎo)電，又耐高溫，是一種很好的發(fā)熱元件。用碳化硅制成的電熱棒叫硅碳棒，在空氣中能經(jīng)受1450℃的高溫；質(zhì)量好的重結(jié)晶法制成的硅碳棒甚至可耐1600℃的高溫，遠(yuǎn)高于金屬電熱元件(除了鉑、銠等貴金屬外)，這是因?yàn)樗诟邷乜諝庵袝?huì)氧化生成一層致密的氧化硅薄膜，起到隔離空氣的作用，大大減慢了內(nèi)層碳化硅的進(jìn)一步氧化，從而使它能在高溫下工作。用熱壓工藝可以制得接近理論密度值的高致密碳化硅陶瓷，它的抗彎強(qiáng)度即使在1400℃左右的高溫下仍可達(dá)到500～600MPa，而其它陶瓷材料在1200℃以后，強(qiáng)度都會(huì)急劇下降。因此，碳化硅是在高溫空氣中強(qiáng)度最高的材料。
高溫燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)要提高效率，就必須提高工作溫度，而解決問題的關(guān)鍵是找到能承受高溫的結(jié)構(gòu)材料，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的葉片材料。碳化硅陶瓷在高溫下有足夠的強(qiáng)度，且有良好的抗氧化能力和抗熱震性，這些優(yōu)良品質(zhì)都使它極其適合作為高溫結(jié)構(gòu)材料使用。用于在1200～1400℃下工作的高溫燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的材料，許多科學(xué)家認(rèn)為它和氮化硅陶瓷是最有希望的候選材料。
碳化硅陶瓷的熱傳導(dǎo)能力僅次于氧化鈹陶瓷。利用這一特性，可作為優(yōu)良的熱交換器材料。太陽能發(fā)電設(shè)備中被陽光聚焦加熱的熱交換器，其工作溫度高達(dá)1000～1100℃，具有高熱傳導(dǎo)性的碳化硅陶瓷很適合做這種熱交換器的材料，從試驗(yàn)情況來看，碳化硅陶瓷熱交換器的工作狀態(tài)良好。此外，在原子能反應(yīng)堆中碳化硅陶瓷可用作核燃料的包封材料，還可作為火箭尾噴管的噴嘴及飛機(jī)駕駛員的防彈用品。
此外，為了提高切削刀具的切削性能，20世紀(jì)以來，刀具材料經(jīng)過了高速鋼和硬質(zhì)合金兩次發(fā)展過程，目前正在進(jìn)入陶瓷刀具大發(fā)展的階段。新型陶瓷以其耐高溫、耐磨削的特點(diǎn)，已在20世紀(jì)初引起了高速切削工具行業(yè)的注意。陶瓷刀具不僅紅硬性高，而且具有高硬度、高耐磨性，因此便成為制造切削刀具的理想材料。目前，制造陶瓷切削刀具的材料主要有氧化鋁、氧化鋁-碳化鈦、氧化鋁-氮化鈦-碳化鈦-碳化鎢、氧化鋁-碳化鎢-鉻、氮化硼和氮化硅等[11]。以這類材料制作的刀具沒有冷卻液也可以工作，比起硬質(zhì)合金來具有切削速度高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。目前，歐美各國都已廣泛使用陶瓷材料做鉆頭、絲錐和滾刀；原蘇聯(lián)確定了7000多個(gè)品種的合金刀具，用噴涂表面陶瓷涂層的辦法來提高車刀的工作速度和使用壽命。
陶瓷除作切削刀具外，利用其耐磨、耐腐蝕的特性還可用作各種機(jī)械上的耐磨部件。如用特種陶瓷制作農(nóng)用水泵、砂漿泵、帶腐蝕性液體的化工泵及有粉塵的風(fēng)機(jī)中的耐磨、耐腐蝕件或密封圈等都已取得良好的實(shí)用效果。此外，高純氧化鋁(剛玉)可制作金屬拉絲模，尤其在高溫下的熱拉絲更顯示出陶瓷的優(yōu)越性；工業(yè)陶瓷中納球磨筒和磨球，金屬表面除銹用的噴砂嘴，噴灑農(nóng)藥用的噴頭等?？傊?，凡是需要耐磨、耐腐蝕的場合，幾乎都會(huì)看到特種陶瓷的存在。
2.2 耐高溫、高強(qiáng)度、高韌性陶瓷
新型陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐磨損、抗腐蝕等性能，因此在冶金、宇航、能源、機(jī)械等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。由于陶瓷的韌性差，因此也限制了它的使用范圍。1975年澳大利亞的伽里耶(Garie)首次成功地利用添加氧化鋯來大大提高陶瓷材料的強(qiáng)度和韌性，自那時(shí)起世界各國利用氧化鋯增韌這一辦法，開發(fā)出多種具有高強(qiáng)度和高韌性的陶瓷材料，掀起了尋求打不碎陶瓷的熱潮。
氧化鋯能夠增加陶瓷材料韌性和提高強(qiáng)度的原因，至今雖沒有完全搞清楚，但研究結(jié)果已經(jīng)表明，它和均勻彌散在陶瓷基體中的氧化鋯晶粒的相變有關(guān)。一種增韌理論認(rèn)為相變膨脹導(dǎo)致的微裂紋可以阻止造成脆斷的裂紋擴(kuò)展；另一種理論認(rèn)為應(yīng)力誘導(dǎo)相變，而相變可吸收應(yīng)力的能量，從而起到增韌的作用[12～14]?？傊?，在某些陶瓷材料中引入一定量亞穩(wěn)氧化鋯微粒，并使其均勻分布都可大大提高陶瓷材料的強(qiáng)度和韌性。
氧化鋯增韌陶瓷已在工程結(jié)構(gòu)陶瓷研究中取得重大進(jìn)展，經(jīng)過增韌的陶瓷品種日益增多。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可穩(wěn)定氧化鋯的添加物有氧化鎂、氧化鈣、氧化鑭、氧化鈰、氧化釔等單一氧化物或它的復(fù)合氧化物。被增韌的基質(zhì)材料，除了穩(wěn)定的氧化鋯外，常見的有氧化鋁、氧化釷、尖晶石、莫來石等氧化物陶瓷，還有氮化硅和碳化硅等非氧化物陶瓷。日本在氧化鋁基質(zhì)（強(qiáng)度為400MPa、斷裂韌性為5.2 J/m2）材料中，添加16%體積百分?jǐn)?shù)的氧化鋯進(jìn)行增韌處理，制得材料的強(qiáng)度高達(dá)1200MPa，提高了3倍，斷裂韌性達(dá)到15.0J/m2，幾乎也提高了3倍，基本達(dá)到了低韌性金屬材料的程度[12]。最近的研究表明，強(qiáng)度和韌性是相互制約的。盡管如此，許多陶瓷材料通過氧化鋯增韌，大大拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，增強(qiáng)了取代某些金屬材料的能力，出現(xiàn)了喜人的應(yīng)用前景。利用氧化鋯增韌陶瓷可替代金屬制造模具、拉絲模、泵機(jī)的葉輪、特種陶瓷工業(yè)用的磨球、軸承，替代手表中的單晶紅寶石。日本用增韌氧化鋯做成剪刀，既不會(huì)生銹，又不導(dǎo)電，可以放心地剪斷帶電的電線。氧化鋯增韌陶瓷還可用于制造汽車零件，如凸輪、推桿、連動(dòng)桿、銷子等。
2.3 耐高溫、耐腐蝕的透明陶瓷[4，15]
現(xiàn)代電光源對(duì)構(gòu)成材料的耐高溫、耐腐蝕性及透光性有很高的要求，而同時(shí)滿足這些性能的材料直到20世紀(jì)50年代后期才開始得到發(fā)展。1957年，美國通用電器公司的科布爾等人在平均尺寸只有0.3μm的高純超細(xì)氧化鋁原料中，添加氧化鎂，混勻后壓成小圓片，放在通氫氣的高溫電爐中燒制，意外地發(fā)現(xiàn)它像玻璃一樣透明?？撇紶栠€發(fā)現(xiàn)，把透明的陶瓷片放在顯微鏡下觀察，幾乎看不到微氣孔。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)觀察和研究分析發(fā)現(xiàn)，陶瓷的透光能力和內(nèi)部氣孔大小有很大關(guān)系，當(dāng)微氣孔的大小在1μm左右時(shí)，厚度為0.5mm的陶瓷試樣只要含有千分之三的氣孔就能使光線的透過率減少90％。一般氧化鋁陶瓷中所含的氣孔都超過這個(gè)數(shù)字。因此，構(gòu)成氧化鋁陶瓷的剛玉小晶體本身能夠透過光線，而陶瓷還是不透明。使陶瓷透明的關(guān)鍵，是坯體中只能有一種晶型的晶體，而且對(duì)稱性愈高愈好，否則會(huì)發(fā)生雙折射，此外氣孔要愈少愈好，有人做過試驗(yàn)，當(dāng)氣孔小到埃的數(shù)量級(jí)時(shí)，光會(huì)沿著微氣孔發(fā)生繞射現(xiàn)象，這有助于透明度的提高。
氧化鋁陶瓷是高壓鈉燈極為理想的燈管材料，它在高溫下與鈉蒸氣不發(fā)生作用，又能把95 %以上的可見光傳送出來。這種燈是目前世界上發(fā)光效率最高的燈。在相同功率下，一只高壓鈉燈要比2只水銀燈或10只普通白熾燈發(fā)出的光還要亮，壽命比普通白熾燈高20倍，可使用2萬小時(shí)以上，是目前壽命最長的燈。人眼對(duì)高壓鈉燈的黃色譜線十分敏感，而且黃光能穿過濃霧，特別適合街道、廣場、港口、機(jī)場、車站等大面積的照明，效果極好。目前，許多國家正在推廣使用，其發(fā)展速度之快，超過了以往任何一種電光源。由此不難看出，新型透明氧化鋁陶瓷的出現(xiàn)，引起了電光源發(fā)展過程中的一次重大飛躍，帶來了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
除半透明氧化鋁陶瓷外，研究得較多的還有氧化鎂、氧化鈣、氧化鈹、氧化鋯、氧化釔、氧化釷、氧化鑭等。透明氟化鎂、氰化鈣、硫化鋅、硒化鋅、硒化鎘等也有報(bào)道。用氧化鋁和氧化鎂混合在1800℃高溫下制成的全透明鎂鋁尖晶石陶瓷，外觀極似玻璃，但其硬度、強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性都大大超過玻璃，可以用它作為飛機(jī)擋風(fēng)材料，也可作為高級(jí)轎車的防彈窗、坦克的觀察窗、炸彈瞄準(zhǔn)具，以及飛機(jī)、導(dǎo)彈的雷達(dá)天線罩等。
2.4 纖維、晶須補(bǔ)強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料[12，16～18]
近年來，以陶瓷為基體、纖維或晶須補(bǔ)強(qiáng)的復(fù)合材料由于其韌性得到提高而受到重視。碳化硅晶須增韌的氧化鋁陶瓷刀具在20世紀(jì)80年代初開始研究，1986年已作為商品推向市場。碳化硅晶須的加入大大提高了氧化鋁陶瓷的斷裂韌性，改善了切削性能。用碳纖維和鋰鋁硅酸鹽陶瓷復(fù)合，材料的強(qiáng)度已接近或超過1000MPa，其斷裂功高達(dá)3000J/m2，即達(dá)到了鑄鐵的水平。用鉭絲補(bǔ)強(qiáng)氮化硅的室溫抗機(jī)械沖擊強(qiáng)度增加到30倍；用直徑為25μm的鎢絲沉積碳化硅補(bǔ)強(qiáng)氮化硅，這種纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷的斷裂功比氮化硅提高了幾百倍，強(qiáng)度增加60％；用莫來石晶須來補(bǔ)強(qiáng)氮化硼，其抗機(jī)械沖擊強(qiáng)度提高10倍以上?？梢哉J(rèn)為，繼20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的相變增韌熱后，晶須、纖維增強(qiáng)、均韌復(fù)合陶瓷已成為結(jié)構(gòu)陶瓷發(fā)展的主流。高性能(強(qiáng)度、韌性)、高穩(wěn)定性、高重復(fù)性的晶須、纖維復(fù)合陶瓷材料的獲得，除要求晶須、纖維與基體間化學(xué)、物理相容性較好以外，從復(fù)合工藝上，還必須保證晶須纖維在基體中能均勻地分散，才能獲得預(yù)期的效果。最近，利用“織構(gòu)技術(shù)”，在某些陶瓷坯體中生長出纖維狀態(tài)針狀第二相物質(zhì)如莫來石晶體進(jìn)行“自身內(nèi)部”復(fù)合，這種復(fù)合增韌是一項(xiàng)簡便易行的陶瓷補(bǔ)強(qiáng)新技術(shù)。目前高性能陶瓷復(fù)合材料，還處在深化研究階段，關(guān)鍵在于改進(jìn)工藝和降低成本，提高其實(shí)際應(yīng)用的競爭力。
2.5 生物陶瓷[4，5，19]
生物陶瓷材料是先進(jìn)陶瓷的一個(gè)重要分支，它是指用于生物醫(yī)學(xué)及生物化學(xué)工程的各種陶瓷材料。它的總產(chǎn)值約占整個(gè)特種陶瓷產(chǎn)值的5％。生物陶瓷目前主要用于人體硬組織的修復(fù)，使其功能得以恢復(fù)。全世界1975年才開始生物陶瓷的臨床應(yīng)用研究。但是，最近10多年間，各國在這方面的基礎(chǔ)應(yīng)用研究很活躍。
目前生物植入材料在人體硬組織修復(fù)中應(yīng)用的有：金屬及合金、有機(jī)高分子材料、無機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料。材料被埋在體內(nèi)，在體內(nèi)的嚴(yán)酷條件下，由于氧化、水解會(huì)造成材料變質(zhì)；長期持續(xù)應(yīng)力作用會(huì)造成疲勞或者破裂、表面磨損、腐蝕、溶解等，這些都可引起組織反應(yīng)，腐蝕產(chǎn)物不僅在種植體附近聚集，還會(huì)溶入血液和尿中，引起全身反應(yīng)。因此，對(duì)生物植入材料的要求是嚴(yán)格的、慎重的。陶瓷材料作為生物植入材料和其他材料相比，它和骨組織的化學(xué)組成比較接近，生物相容性好，在體內(nèi)的化學(xué)穩(wěn)定性、生物力學(xué)相容性和組織親和性等也較好，因此，生物陶瓷越來越受到重視。目前國內(nèi)一些高等院校已對(duì)羥基磷灰石及氧化鋁陶瓷等進(jìn)行了研究，并已開始臨床應(yīng)用。
隨著人類社會(huì)物質(zhì)文明的發(fā)展，人們對(duì)提高醫(yī)療保健水平和健康長壽的要求必然成為廣泛的社會(huì)需要。可以相信，生物陶瓷材料今后必將會(huì)有重大發(fā)展。
3結(jié)構(gòu)陶瓷的發(fā)展趨勢
當(dāng)今世界，材料，特別是高性能新材料由于以下原因而得到迅速發(fā)展：（1）國際軍事工業(yè)激烈競爭，航空航天技術(shù)的發(fā)展需要；（2）新技術(shù)的需要促進(jìn)了新材料的發(fā)展；（3）地球上金屬資源與化石能源越用越少，石油、天燃?xì)獾仍诒臼兰o(jì)末將用盡，開發(fā)與節(jié)約能源成為當(dāng)務(wù)之急；（4）科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為新材料的發(fā)展提供了條件[14]。目前使用的金屬合金，在無冷卻條件下，最高工作溫度不超過1050℃，而高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，如Si3N4和SiC則分別在1400℃和1600℃以上仍保持著較高的強(qiáng)度和剛性[16]。先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷所表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，是現(xiàn)代高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)改造的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，受到各發(fā)達(dá)國家的高度重視，對(duì)其進(jìn)行廣泛的研究和開發(fā)，并已取得了一系列成果。但結(jié)構(gòu)陶瓷的致命弱點(diǎn)是脆性、低可靠性和重復(fù)性。近20年來，圍繞這些關(guān)鍵問題已開展了深入的基礎(chǔ)研究，并取得了突破性的進(jìn)展。例如，發(fā)展和創(chuàng)新出許多制備陶瓷粉末、成形和燒結(jié)的新工藝、新技術(shù)；建立了相變增韌、彌散強(qiáng)化、纖維增韌、復(fù)相增韌、表面強(qiáng)化、原位生長強(qiáng)化增韌等多種有效的強(qiáng)化、增韌方法和技術(shù)；取得了陶瓷相圖、燒結(jié)機(jī)理等基礎(chǔ)研究的新成就，使結(jié)構(gòu)陶瓷及復(fù)合陶瓷的合成與制備擺脫了落后的傳統(tǒng)工藝而實(shí)現(xiàn)了根本性的改革，強(qiáng)度和韌性有了大幅度的提高，脆性得到改善，某些結(jié)構(gòu)陶瓷的韌性已接近鑄鐵的水平。
先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷今后的重點(diǎn)發(fā)展方向是加強(qiáng)工藝-結(jié)構(gòu)-性能的設(shè)計(jì)與研究，有效地控制工藝過程，使其達(dá)到預(yù)定的結(jié)構(gòu)（包括薄膜化、纖維化、氣孔的含量、非晶態(tài)化、晶粒的微細(xì)化等），重視粉體標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的研究與開發(fā)及精密加工技術(shù)，降低制造成本，提高制品的重復(fù)性、可靠性及使用壽命。目前，高性能結(jié)構(gòu)陶瓷的發(fā)展趨勢主要有如下三個(gè)方面：
3.1 單相陶瓷向多相復(fù)合陶瓷發(fā)展
當(dāng)前結(jié)構(gòu)陶瓷的研究與開發(fā)已從原先傾向于單相和高純的特點(diǎn)向多相復(fù)合的方向發(fā)展[20]。復(fù)合的主要目的是充分發(fā)揮陶瓷的高硬度、耐高溫、耐腐蝕性并改善其脆性，其中包括纖維(或晶須)補(bǔ)強(qiáng)的陶瓷基復(fù)合材料；異相顆粒彌散強(qiáng)化的復(fù)相陶瓷；自補(bǔ)強(qiáng)復(fù)相陶瓷（也稱為原位生長復(fù)相陶瓷）；梯度功能復(fù)合陶瓷[21]。以往研究的微米-微米復(fù)合材料中,微米尺度的第二相顆粒(或晶須、纖維)全部分布在基體晶界處，增韌效果有限,要設(shè)計(jì)和制備兼具高強(qiáng)度、高韌性且能經(jīng)受惡劣環(huán)境考驗(yàn)的材料十分困難，納米技術(shù)和納米材料的發(fā)展為之提供了新的思路。
20世紀(jì)90年代末,Niihara教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組報(bào)道了一些有關(guān)納米復(fù)相陶瓷的令人振奮的試驗(yàn)結(jié)果,如Al2O3-SiC(體積分?jǐn)?shù)為5%)晶內(nèi)型納米復(fù)合陶瓷的室溫強(qiáng)度達(dá)到了單組分Al2O3陶瓷的3～4倍,在1100℃下強(qiáng)度達(dá)1500MPa[8～12，22～26]，這些都引起了材料研究者的極大興趣。從那時(shí)直到現(xiàn)在,納米復(fù)相陶瓷的研究不斷深入[13～17，27～31]，我國也相繼開展了一系列的工作,目前對(duì)納米復(fù)相陶瓷的研究已處于國際一流水平[18～22，32～36]。
3.2 微米陶瓷向納米陶瓷發(fā)展
1987年，德國Karch等[37]首次報(bào)道了納米陶瓷的高韌性、低溫超塑。此后,世界各國對(duì)發(fā)展納米陶瓷以解決陶瓷材料脆性和難加工性寄予了厚望。從20世紀(jì)90年代開始，結(jié)構(gòu)陶瓷的研究和開發(fā)已開始步入陶瓷發(fā)展的第三個(gè)階段，即納米陶瓷階段。結(jié)構(gòu)陶瓷正在從目前微米級(jí)尺度(從粉體到顯微結(jié)構(gòu))向納米級(jí)尺度發(fā)展。其晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、氣孔尺寸以及缺陷尺寸都屬于納米量級(jí)，為了得到納米陶瓷，一般的制粉、成形和燒結(jié)工藝已不適應(yīng)，這必將引起陶瓷工藝的發(fā)展與變革，也將引起陶瓷學(xué)理論的發(fā)展乃至建立新的理論體系，以適應(yīng)納米尺度的需求。由于晶粒細(xì)化有助于晶粒間的滑移，使陶瓷具有超塑性，因此晶粒細(xì)化可使陶瓷的原有性能得到很大的改善，以至在性能上發(fā)生突變甚至出現(xiàn)新的性能或功能。納米陶瓷的發(fā)展是當(dāng)前陶瓷研究和開發(fā)的一個(gè)重要趨勢，它將促使陶瓷材料的研究從工藝到理論、從性能到應(yīng)用都提升到一個(gè)嶄新的階段。
納米陶瓷的關(guān)鍵技術(shù)在于燒結(jié)過程中晶粒尺寸的控制。為解決這一問題,目前主要采用熱壓燒結(jié)、快速燒結(jié)、熱鍛式燒結(jié)、脈沖電流燒結(jié)、預(yù)熱粉體爆炸式燒結(jié)等致密化手段[39～43]，但總的來說,以上各種手段，雖對(duì)降低燒結(jié)溫度、提高致密度有一定作用,但對(duì)燒結(jié)過程中晶粒長大的抑制效果并不理想，大塊納米陶瓷的制備一直是目前國際上納米陶瓷材料研究的前沿和難點(diǎn)。目前納米陶瓷在商業(yè)應(yīng)用方面尚未取得突破性進(jìn)展，若能制備出真正意義上的納米陶瓷，則將開創(chuàng)陶瓷發(fā)展史上的新紀(jì)元，陶瓷的脆性問題也將迎刃而解[44]。大量的研究結(jié)果表明[45～49]，將等離子噴涂技術(shù)與納米技術(shù)相結(jié)合，以納米陶瓷粉末為原料經(jīng)等離子噴涂技術(shù)制備的納米陶瓷結(jié)構(gòu)涂層表現(xiàn)出極其優(yōu)異的性能，已經(jīng)使納米材料的應(yīng)用逐步進(jìn)入大規(guī)模實(shí)用化的階段。
3.3 由經(jīng)驗(yàn)式研究向材料設(shè)計(jì)方向發(fā)展
由于現(xiàn)代陶瓷學(xué)理論的發(fā)展，高性能結(jié)構(gòu)陶瓷的研究已擺脫以經(jīng)驗(yàn)式研究為主導(dǎo)的方式，陶瓷制備科學(xué)的日趨完善以及相應(yīng)學(xué)科與技術(shù)的進(jìn)步，使陶瓷材料研究工作者們有能力根據(jù)使用上提出的要求來判斷陶瓷材料的適應(yīng)可能性，從而對(duì)陶瓷材料進(jìn)行剪裁與設(shè)計(jì)，并最終制備出符合使用要求的適宜材料。
陶瓷材料常常是多組分、多相結(jié)構(gòu)，既有各類結(jié)晶相，又有非晶態(tài)相，既有主晶相，又有晶界相。先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料的組織結(jié)構(gòu)或顯微結(jié)構(gòu)日益向微米、亞微米，甚至納米級(jí)方向發(fā)展。主晶相固然是控制材料性能的基本要素，但晶界相常常產(chǎn)生著關(guān)鍵影響。因此，材料設(shè)計(jì)需考慮這兩方面的因素。另外，缺陷的存在、產(chǎn)生與變化、氧化、氣氛與環(huán)境的影響，對(duì)結(jié)構(gòu)材料的性能及在使用中的行為將產(chǎn)生至關(guān)重要的作用。所以這也是材料設(shè)計(jì)中要考慮的重要問題，材料的制備對(duì)結(jié)構(gòu)與缺陷有著直接影響，因此人們力求使先進(jìn)陶瓷材料的性能具有更好的可靠性和重復(fù)性，制備科學(xué)與工程學(xué)將在這方面發(fā)揮重要作用。
陶瓷相圖的研究為材料的組成與顯微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了具有指導(dǎo)性意義的科學(xué)信息。最近提出的陶瓷晶界應(yīng)力設(shè)計(jì)，企圖利用兩相或晶界相在物理性質(zhì)(熱膨脹系數(shù)或彈性模量)上的差異，在晶界區(qū)域及其周圍造成適當(dāng)?shù)膽?yīng)力狀態(tài)，從而對(duì)外加能量起到吸收、消耗或轉(zhuǎn)移的作用，以達(dá)到對(duì)陶瓷材料強(qiáng)化和增韌的目的[1]。為克服陶瓷材料的脆性而提出的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過模仿天然生物材料的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)并制備出高韌性陶瓷材料的新方法也成為研究熱點(diǎn)[12，50]。
4結(jié)語
先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料在粉體制備、成形、燒結(jié)、新材料應(yīng)用以及探索性研究方面取得了豐碩的成果，這些新材料、新工藝、新技術(shù)，在節(jié)約能源、節(jié)約貴重金屬資源、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)、提高生產(chǎn)效率，延長機(jī)器設(shè)備壽命以及實(shí)現(xiàn)尖端技術(shù)等方面，已經(jīng)并繼續(xù)發(fā)揮著積極的作用，促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造和國防現(xiàn)代化建設(shè)。
先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料的研究，需要跟蹤國際科技前沿，對(duì)新設(shè)想、新技術(shù)進(jìn)行廣泛探索。自蔓延高溫燃燒合成技術(shù)(SHS)、凝膠注模成形技術(shù)、微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已成為研究熱點(diǎn)。
陶瓷材料的許多獨(dú)特性能有待我們?nèi)ラ_發(fā)，所以先進(jìn)陶瓷的發(fā)展?jié)摿艽?。隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)陶瓷研究的深入，先進(jìn)陶瓷將在新材料領(lǐng)域占有重要的地位。
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Research Progress on Advanced Structural Ceramic Materials
Lu XuechengRen Ying
（Handling Equipment Mechanical Department, Academy of Military TransportationTianjin300161)
