科学：没有止境的前沿
材料科学前沿论文
智能材料的结构及应用 学院：班级： 姓名：学号： 摘要：材料的智能化代表了材料科学发展的最新方向，智能材料是一种能通过系统协调材料内部各种功能并对时间、地点和环境作出反应和发挥功能作用的材料。且能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。本文旨在简要介绍智能材料的结构的基础之上，介绍一些它在当今社会不同领域的应用。 关键词：智能材料、结构、应用 材料的发展从之前的单一型、复合型和杂化型，发展为异种材料间的不分界的整体式融合型材料。而近几年所兴起的智能材料更是不同于以往的传统材料，它的仿生系统具有传感、处理和响应功能，而且与机敏材料相比更接近于生命系统。它能够根据外界环境条件的变化程度实现非线性响应从而达到最佳适应的效果。对于智能材料我结合自己听课的内容、书籍及网上资料的查阅写下对智能材料的认识。 智能材料不同于传统的结构材料和功能材料，它模糊了两者之间的界限并加上了信息科学的内容，实现了结构功能化功能智能化。一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。即： （1）基体材料：基体材料担负着承载的作用，一般宜选用轻质材料。一般基体材料首选高分子材料，因为其重量轻、耐腐蚀，尤其具有粘弹性的非线性特征。其次也可选用金属材料，以轻质有色合金为主。 （2）敏感材料：敏感材料担负着传感的任务，其主要作用是感知环境变化（包括压力、应力、温度、电磁场、PH值等）。常用敏感材料如形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。 （3）驱动材料：因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负着响应和控制的任务。常用有效驱动材料如形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用，这也是智能材料设计时可采用的一种思路。 （4）其它功能材料：包括导电材料、磁性材料、光纤和半导体材料等。
材料科学与工程前沿中期论文
稀土材料 姓名：牛刚学号：S2******* 稀土被称为工业“味精”，在材料的结构与功能改性方面具有非常重要的意义。稀土元素的4f轨道电子数目是稀土元素之间最明显的差异，正是4f轨道电子数目的差异引发了稀土材料之间的性能差异。纳米材料由于具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等具有与其他材料完全不同的许多优良性能。 我国稀土产品主要应用于冶金机械、石油化工和玻璃陶瓷等传统领域，但功能材料在高新技术产业中的应用近年来备受关注，稀土在磁性材料、储氢材料、发光材料、催化材料等领域的应用增长迅速，其应用份额从1990年的13%增长到了2002年的30%。稀土功能材料在高新技术中的应用从70年代开始进入了高速发展阶段，应用和产业化开发的速度愈来愈快，一般以5年左右的周期出现一个震动世界的新成果，并迅速形成了高新技术产业。 1稀土磁性材料 1.1稀土永磁材料稀土永磁材料经历了3个阶段的发展，20世纪60年代发明了RECo5型第一代稀土永磁材料；70年代出现了RE2Co17型第二代稀土永磁材料，其磁能积有了较大提高，特别是温度稳定性好，但由于主要原料是Sm和Co，成本高，一般用于军工等特殊领域；第三代稀土永磁REFeB发明于80年代，是当今磁能积最高的永磁材料。近年来全世界NdFeB产量年均增长率达到25%，2003年我国NdFeB磁体的产量达到15000t左右，位居世界第一。但我国稀土永磁制备技术和磁体性能方面与国外比较还有不少差距，多数厂家的产品因磁体性能较低、一致性难以满足高档用户的要求，因此价格仅为国际市场的1/3~1/2，经济效益不尽人意。随着烧结NdFeB磁体应用领域的不断扩大，对其性能提出了越来越高的要求。因此，近几年来，国内外掀起了一股研发高性能烧结NdFeB磁体的热潮。西方国家大部分采用快冷厚带工艺制备高性能烧结NdFeB磁体。用该工艺生产的磁体磁能积高，性能稳定。国内许多单位都在加速开发此新工艺，北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心在国家科技部十五科技攻关项目的支持下，已经开发出了具有自主知识产权的快冷厚带制备工艺，并与设备厂家合作设计制造了一台300kg甩带炉，试运行效果良好，产品已基本达到国外用户要求，近年内将实现规模化生产。近年来，稀土永磁材料的研发主要集中在以下几个方面：(1)制备工艺和设备的改进； (2)通过掺杂Co，Al和稀土Tb等提高矫顽力和改善温度稳定性；(3)通过纳米双相耦合技术提高永磁材料的性能；(4)稀土永磁薄膜材料和新型稀土永磁材料的开发。 据全国稀土永磁材料协作网预测，“十五”期间我国烧结NdFeB磁体总产量将达到50，000t，销售总额达到150亿元。到2010年中国烧结NdFeB磁体产量将达到7万吨，占全球75%，销售额将达到260亿元。在未来10年内，我国将成为世界稀土永磁材料的制造中心。 1.2磁致伸缩材料磁致伸缩材料是在偏磁场和交变磁场同时作用下，发生同频率的机械形变的一种材料。与压电陶瓷(PZT)和传统的磁致伸缩材料Ni，Co相比，稀土超磁致
精选-机械工程前沿论文
机械工程前沿研究与优化设计 摘要: 本论文指出了现代机械工程科学前沿的显著特征：一方面，它与信息技术、材料科学、生命科学和管理科学相交叉；另一方面，它在创造性地解决机械工程关键科学问题的过程中得到发展。机械优化设计为机械设计提供了一种重要的科学设计方法,使得在解决复杂设计问题时,能从众多的设计方案中寻到尽可能完美的或最适宜的设计方案，这是现代科学技术发展的必然结果。简述了遗传算法和蚁群算法的基本概要，并列举了其目前的应用现状。关键词: 机械工程学科前沿优化设计遗传算法蚁群算法 机械工程是一门与机械和动力生产有关的工程学科，它以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题。 机械工程学科包含以下几个方面机械制造及其自动化机械电子工程机械设计及理论 车辆工程和仿生技术。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，无不需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械；研制和提供用以生产各种产品的机械；研制和提供从事各种服务的机械；研制和提供家庭和个人生活中应用的机械；研制和提供各种机械武器。 1 机械工程的发展趋势 机械的发展经历了从制造简单工具到制造由多个零件、部件组成的现代机械的漫长过程。机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。随着世界的进步、国家的需求和学科的发展，机械工程科学的发展出现了以下显著特点和趋势：一方面，高技术领域如光电子、微纳系统、航空航天、生物医学、重大工程等的发展，要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好的新理论、新方法和新技术，因而出现和发展着微纳制造、仿生及生物制造、微电子制造等制造科学新领域；另一方面，随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术的交叉，除了推动着机构学、摩擦学、动力学、结构强度学、传动学和设计学的发展外，还产生和发展着仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新的交叉科学。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。
我国GIS发展的重要成就
我国GIS发展的重要成就 回顾GIS发展的历程，我国广大科学技术人员做出了巨大的贡献，取得了许多具有标志性的成果。 一、理论探讨与方法研究 近些年来，中国学者对GIS空间数据模型及建模方法进行了较为深入研究，在面向对象空间数据模型、三维空间数据模型、时空数据模型、多尺度空间数据模型等方面均取得了一批研究成果。在国家自然科学基金会和香港研究基金会的持续资助下，中国学者针对数字地表模型多维动态构建这一国际学术前沿问题，以地理空间实体及相互间关系的抽象与表达为主线，研究了地表空间铺盖、地物空间关系理论、数字地形精度、多维动态空间数据建模、多尺度表达等基本问题， 在过去的15年中,中国学者针对空间数据与空间分析的不确定性这一国际学术前沿，以不确定性的产生机制、空间分布规律、表达理论模型、传播机理和质量控制理论为主线，全面、系统研究了该领域的5个核心基础理论：位置不确定性、属性不确定性、空间关系不确定性、空间分析不确定性、质量控制。中国学者提出了空间数据与空间分析的不确定性原理。在位置不确定性方面,提出了一系列新的线状要素误差带理论。 空间数据的不可重复性、空间相关性和空间异质性导致了空间分析方法成为有别于经典统计学的独特理论。针对空间分析理论这一国际科学前沿，中国学者在空间抽样和统计推断技术、空间数据分析方法、地理系统建模、空间运筹等方面研究取得显著成果。这些成果被国内外同行广泛引用，被国际经典专著整体引用，被全国传染病预警系统和国务院应急平台采纳和运行。 近年来，我国学者在GIS地理模拟的前沿方向进行了深入研究，在地理元胞自动机（CA）和多智能体的研究方面取得了一系列成果。最早在国际上开展CA的模拟规则的自动获取研究，解决了模型参数纠正的难题；提出了基于规划的CA模型，形成了情景分析的强有力工具，为区域土地资源的优化利用提供决策依据；利用高维特征空间的投影，解决了转换规则的非线性边界问题；首次把智能化方法引进CA模拟中，使得模拟具有自适应的能力，满足资源环境和社会经济要素复杂多变下的空间模拟和优化的需求；提出了GIS空间数据库中获取多智能体行为规则的方法；在国际上较早开展地理模拟的平行算法研究，解决了地理模拟涉及海量空间数据的瓶颈问题；最早开展CA模拟的不确定性研究，发现了模拟不确定性的时空分异规律；首次提出了“地理模拟系统”的框架体系，以弥补地理信息系统的模拟功能不足。前者是应用于过程分析，后者用于一般的空间信息管理和分析。我国学者在IJGIS等刊物发表了大量的地理CA和多智能体的国际论文，所发表的有关论文和被引用数量已经位居国际前列。 地学信息图谱是陈述彭院士提出的以地球空间信息认知理论为基础，以遥感、地理信息系统、网络通信、虚拟现实、计算机制图技术为支撑发展起来的一种时空复合分析方法。我国学者提出了地学信息图谱的概念、框架和模式、方法、三维表达和虚拟重组方法等。地学图谱主要是运用图形语言进行时间与空间的综合表达与分析。图(CartoorGraph)通常用于表述空间分布或空间分析；谱(Diagram)一般用于展示时态序列的变化过程。地学信息图谱是计算机化的图谱，是按照一定指标递变规律或分类规律排列的一组能够反映地球科学时空信息规律的数字地图、图表、曲线或图像；是形、数、理的有机结合，是利用形与数来推知理、表达理的技术体系。它不仅要研究地球信息的表达表现形式，信息获取、分析、分解、综合和解译的数理解析方法，信息的发生、传输、认知的机理机制，还要研究上述表现形式、数理解析方法和机理机制之间的关系。 二、国产地理信息系统软件平台
《自然》《科学》一周(7.9-7.15)材料科学前沿要闻
1. 用于高产率环境稳定单分子层器件的金属纳米粒子接触 材料名称：金属纳米粒子 研究团队：瑞士 IBM 苏黎世实验室 Gabriel Puebla-Hellmann 研究组 原标题：Metallic nanoparticle contacts for high-yield, ambient-stable molecular-monolayer devices 想要实现用于电子应用、光发射或感测的分子的固有功能，需要与这些分子的可靠电接触。自组装的由单层（SAM）组成的夹层结构是有利于技术应用的，但是需要非破坏性的顶部接触制造方法。已有的各种方法，包含从直接金属蒸发到聚（3,4-乙烯二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）或石墨烯夹层到金属转移印刷。然而，在不损害薄膜完整性、内在功能或大规模制造兼容性的情况下，尚不可能制造基于 SAM 的器件。Puebla-Hellmann 等人开发了一种基于 SAM 的器件的顶部接触方法，通过利用金属纳米粒子可以为各个分子提供可靠的电接触这一事实，同时解决了所有问题。该制造步骤首先包括将一层金属纳米颗粒直接共形和非破坏性地沉积在 SAM 上（其本身横向约束在介电基质中的圆形孔内，直径范围为 60 纳米至 70 微米），然后通过直接金属蒸发对顶部接触进行加固。该方法能够制造数千个相同的、环境稳定的金属-分子-金属器件。SAM 组成的系统变化表明，固有的分子特性不受纳米颗粒层和后来的顶部金属化的影响。Puebla-Hellmann 等人提出的这一概念通常针对配有两个锚定基团的密集分子层，并为分子化合物大规模整合到固态器件提供了一条途径（可以缩小到单分子水平）。（Nature DOI: 10.1038/s41586-018-0275-z）
科学技术发展史论文
成都理大学 科学技术史论文题目：世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 彭静 201206020228 核自学院 指导老师：周世祥
世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史，也是人类文明史的重要组成部分。今天，当人类豪迈地飞往宇宙空间，当机器人问世，当高清晰度数字化彩电进入日常家庭生活，当克隆羊多利诞生惊动整个世界之时，大家是否会感受到，人类经历了一个多么漫长而伟大的科学技术发展历程。 一．古代科技发展概况 大约在公元前4000年以前，人类由石器时代跨入青铜器时代，并逐渐产生了语言和文字。在于自然界的长期斗争中，人类不断推动着生产工具和生产技术的进步，与此同时，人类对自然界的认识也不断丰富，科学技术的萌芽不断成长起来。 世界文明发端于中国，埃及，印度和巴比伦四大文明古国。中国古代科学技术十分辉煌，但主要在技术领域。中国的四大发明对世界文明产生巨大影响。古代中国科技文明的主要支桂有天文学、数学、医药学、农学四大学科和陶瓷、丝织、建筑三大技术,及世界闻名的造纸、印刷术、火药、指南针四大发明。四大发明：造纸、印刷术、火药、指南针。 生活在尼罗河和两河流域的古埃及和巴比伦人在天文学，数学等方面创造了杰出的成就，埃及金字塔名垂史册，印度数学为世界数学发展史大侠光辉的一页。 古希腊是科学精神的发源地，古希腊人创造了辉煌夺目的科学奇迹，在人类历史上第一次形成了独具特色的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。在人类历史上第一次形成了独具特色的的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。毕达哥拉斯，希波克拉底，以及百科全书式的学者亚里士多德都是那一时期的解除代表人物。公元前3世纪，进入希腊化时期的古希腊获得更大的发展，出现了欧几里得，阿基米德和托勒密三位杰出的科学家，使得古代科学攀上三座高峰。 公元最初的500多年中，欧洲的科学技术持续衰落，5世纪后进入黑暗的年代，并且延续了1000多年，科学一度成为宗教的婢女。但是科学精神在14世纪发出自己的呐喊，近代实验科学的始祖逻辑尔-培根像一颗新星，点亮了欧洲的天空。 在整个古代,技术发展的水平不高,科学也没有达到系统的程度,不同地域的人民之间还未建立起长期稳定的经济、文化联系, 但许多古代的科学技术成果, 如阳历和阴历, 节气、月、星期和其它时间单位的划分, 恒星天区的划分和名称,数学的基础知识和十进制记数法、印度——阿拉伯数字、轮车技术、杠杆技术、造纸术、印刷术等等,都已深深镶入了整个人类文明大厦的基础。 古代自然科学的发展还停留在描述现象，总结经验的阶段，个学科的分野并不明确，因而具有实用性，经验性和双重性，但它给近代科学的发展准备了充分的条件。 2.近现代科学技术的发展
现代地理学的热点问题、前沿领域、发展趋势
?一、当代地理科学研究的前沿领域 1．全球变化及其区域响应研究 2．陆地表层过程和格局的综合研究 3．自然资源保障和生态环境建设研究 4．区域可持续发展及人地系统的机理和调控研究 5．地球信息科学、技术和“数字地球”研究 ?1．全球变化及其区域响应研究 全球变化研究是20世纪80年代国际学术界为迎接人类所面临的资源、环境和发展问题而设计和实施的研究计划，是人类历史上最为庞大的超级科学计划。研究学科涵盖大气、海洋、地理、地质、地球物理、环境、生物、生态、能源、人口、经济等诸多学科，研究人员涉及自然科学界和社会科学界的科学家以及政府和企业界的管理人员，研究方法强调学科的交叉和理论的集成，并将地球系统科学作为其研究的新方法。全球变化研究目前由世界气候研究计划(WCRP)、国际地圈生物圈计划(IGBP)、全球环境变化人文因素计划(IHDP)、生物多样性计划(DIVER SITAS)等4个正在执行的研究计划组成，每个计划包含有一系列核心计划和交叉计划。为保障各项计划的顺利进行，相应地设计了一系列数据观测与采集系统作为技术支撑，主要有：地球观测系统(EOS)、全球气候观测系统(GCOS)、全球海洋观测系统(GOOS)、全球陆地观测系统(GTOS)、全球环境监测系统(GEMS)、全球环境调查系统(GOES)等。 全球变化研究在过去、现在和未来，都是地理学的重要研究领域，在国际地圈生物圈计划和国际全球变化人文因素的推动下，不断开拓新的研究领域。全球变化及其区域响应涉及古地理环境演变、土地利用和土地覆被变化、减轻自然灾害、典型区域环境定位研究以及全球环境变化的对策等众多领域。我国的青藏高原、黄土高原
《自然》《科学》一周(10.8-10.14)材料科学前沿要闻
1. 由熵驱动的手性单壁碳纳米管的稳定性 材料名称：单壁碳纳米管（SWCNT） 研究团队：法国艾克斯马赛大学 Christophe Bichara 研究组 原标题：Entropy-driven stability of chiral single-walled carbon nanotubes 单壁碳纳米管是空心圆柱的，其可以在边界处催化剂的作用下，通过碳结合而生长达到厘米级长度。其表现出半导体或金属特性，取决于生长过程中形成的手性指数。Magnin 等人为了支持选择性合成，开发了一个热力学模型，该模型将管-催化剂的界面能量、温度与碳纳米管手性联系了起来。并表明了纳米管可以生长手性，因为它们的纳米尺寸边缘的结构熵，从而解释了实验观察到的手性分布的温度演变。通过界面能量考虑催化剂的化学性质，Magnin 等人构建了结构图谱和相图，用于指导催化剂和实验参数的理性选择，以实现更好的选择性。 （Science DOI: https://https://www.sodocs.net/doc/8416786923.html,/10.1126/science.aat6228）
2. 亚微米级结构的钙钛矿发光二极管 材料名称：钙钛矿发光二极管 研究团队：西北工业大学黄维和南京工业大学王建浦研究组 原标题：Perovskite light-emitting diodes based on spontaneously formed submicrometre-scale structures 发光二极管（LED）能够将电转换为光，广泛用于现代社会中如照明、平板显示器、医疗设备和许多其他情况。通常，LED 的效率受到非辐射复合（电荷载流子由此重新组合而不释放光子）和光陷的限制。在诸如有机 LED 的平面 LED 中，从发射器产生的光的大约 70％至 80％被捕获在装置中，为提高效率留下了很大的机会。研究人员们用了许多方法，包括使用衍射光栅、低折射率网格和屈曲图案，来提取被陷在 LED 中的光。然而，这些方法通常涉及复杂的制造工艺并且可能使发光光谱和出光方向发生改变。Cao 等人展示了高效和高亮度电致发光的溶液加工的钙钛矿，其自发形成亚微米级结构，可以有效地从器件中提取光并保持与波长和视角无关的电致发光。这种钙钛矿仅需要在钙钛矿前体溶液中引入氨基酸添加剂便可形成。此外，添加剂可有效钝化钙钛矿表面缺陷并减少非辐射复合。钙钛矿 LED 具有峰值 20.7％的外量子效率（电流密度为 18 mA·cm-2），能量转换效率为 12％（在 100 mA·cm-2的高电流密度下），该值与性能最佳的有机 LED 相接近。 （Nature DOI: https://https://www.sodocs.net/doc/8416786923.html,/10.1038/s41586-018-0576-2）
道路材料工程学科前沿综述
道路材料工程学科前沿综述 摘要：近年来，道路材料工程学科各个领域取得了一系列突破性进展，为公路建设提供了大量的理论方法。本文针对当前道路材料工程发展现状，综述了其重要进展，并对我国该学科的发展趋势进行了展望。 关键词：道路材料工程；前沿；综述 0 引言 道路材料工程是一门与材料和道路有关的学科，它以材料科学和道路工程理论为基础，采用材料分析、测试等手段来研究材料，旨在研究和解决工程建养中遇到的相关技术问题。 道路材料工程学研究内容包括水泥路面材料开发、改性及施工工艺研究，沥青路面材料开发、改性及施工工艺研究，土质加固及半刚性路面基层材料研究。 回顾历史，道路工程每一项技术的出现，首先在材料方面有所突破。如路基土的改良与稳定技术，沥青、水泥材料的改性研究等都与材料科学有关。由此可见，道路材料学科的不断发展尤为重要［1］。 1 道路材料工程学科各方向的发展 1.1 路面结构与材料的发展 公路建设的蓬勃发展对路面的使用性能提出了更高的要求，而路面材料的适用性、组成设计等对路面的使用性能起着决定性的作用。 1.1.1 沥青路面与材料 （1）沥青路面材料 沥青路面成为主导路面结构形式的原因在于其表面平整、行车舒适、减振性良好，但若材料组成、施工工艺不当，面层也会出现车辙、低温开裂等不良现象。 近年来，为提高沥青路面的使用性能，从沥青材料性能的改善着手，相继出现了乳化沥青、改性沥青。从材料必须满足环境的角度出发，一些学者开始研发全温度域改性沥青及混合料流变特性与路用性能评价方法，进一步提出改性沥青质量控制技术。从环保角度出发，很多人员对废橡胶粉改性沥青、废塑料改性沥青、硅藻土改性沥青等开始进行深入研究。 （2）环保型道路材料
材料化学论文
材料化学论文题高温超导材料研 班级：2009级3班 姓名：梁秋菊 学号：200910140315
高温超导材料研究 摘要：简要介绍了高温超导材料及其发展历史，对超导材料的发展现状和用途进行说明，对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。 关键词：超导材料研究进展高温应用 一、高温超导材料的发展历史 高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料，通常可以在廉价的液氮(77K)制冷环境中使用，主要分为两种：钇钡铜氧( YBCO和铋锶钙铜氧(BSCCO)钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜，应用在电子、通信等领域；铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。 1911年，荷兰莱顿大学的卡末林?昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98 ° C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林?昂尼斯称之为超导态，他也因此获得了1913年诺贝尔奖。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导状态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至1973 年，发现了一系列A15型超导体和三元系超导体，如Nb s Sn V s Ga Nb s Ge,其中Nb s Ge超导体的临界转变温度(TJ值达到23.2K。以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO),其T c为35K,第一次实现了液氮温区的高温超导。铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。1987年初，中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuG g 导体，已高于液氮温度(77K) ，高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCu0,再后来又有人将Ca掺人其中，得到Bis尤aCuOg导体，首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年，美国的荷曼和盛正直等人又发现了「系高温超导体，将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125&瑞士苏黎世的希林等 发现在HgBaCaCi超导体中，临界转变温度大约为133K,使高温超导临界温度取得新的突破。二、高温超导体的发展现状 目前，高温超导材料指的是：钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K) 以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。其中最有实用价值的是铋系、钇系(YBCO) 和二硼化镁（MgB2）。氧化物高温超导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钛矿层状结构的复杂物质，在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性，在垂
2017研究前沿_化学与材料科学
2017 研究前沿 中国科学院科技战略咨询研究院 中国科学院文献情报中心 科睿唯安 七、化学与材料科学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 1.1 化学与材料科学 Top 10 热点前沿发展态势 化学与材料科学领域Top10热点前沿主要分布在太阳能电池、有机合成、纳米技术、超级电容器、自由基聚合、上转换发光等领域。与2013-2016 年相比，2017年 Top10热点前沿既有延续又有发展。在太阳能电池领域，关于钙钛矿太阳能电池和聚合物太阳能电池的研究连年入选热点前沿或新兴前沿。在今年的Top10热点前沿中，聚合物太阳能电池延续了去年对非富勒烯受体（小分子和聚合物）的关注，钙钛矿太阳能电池则侧重空穴传输材料研究。在有机合成领域，碳氢键的活化反应也是连年入选，往年侧重在钌、铑等贵金属的催化转化，今年是非贵金属钴的催化转化，另外今年还突出了间位碳氢键的活化。在纳米技术领域，不仅继续有具体的前沿研究入选，而且首次出现宏观的研究概念――纳米组装学。在超级电容器领域，基于纳米孔碳电极（2014年）、纳米二氧化锰电极材料（2016年）的超级电容器曾经入选热点前沿或新兴前沿，今年入选的是基于NiCo2S4电极材料的超级电容器。在自由基聚合领域，继2014年入选新兴前沿后，光引发的聚合反应今年成为热点前沿。在上转换发光领域，“三重态-三重态湮灭上转换”入选热点前沿。
1.2 重点热点前沿——三价钴催化的碳氢键活化反应 传统的合成化学基于活性官能团的相互转化，通常需要繁琐的预官能团化步骤。而碳氢键的直接化学转化可以避免这一过程，大大提高反应的原子经济性和步骤经济性，因而受到广泛关注并取得蓬勃发展。近十年来，过渡金属催化的碳氢键直接官能团化反应已成为重要的合成工具，特别是贵金属（铑、钌、铱、铂、金、银等）催化成果显著。然而，高昂的成本以及对环境可能造成的不利影响限制了贵金属催化的大规模应用。因此，越来越多的研究人员将目光转向储量丰富、成本低廉的第一行过渡金属（锰、铁、钴、镍、铜等）。这点在《研究前沿》系列报告中也得以体现：在2013年和2014年的报告中，“钌、铑催化的碳氢键活化反应”进入化学领域Top10热点前沿，本年度则是“钴催化的碳氢键活化反应”入选。钴催化的碳氢键活化反应可分为低价钴（CoⅡ）催化和高价钴（CoⅢ）催化两类。本研究前沿是高价钴催化的碳氢键活化反应。2013年，日本东京大学金井求（Motomu Kanai）教授和川岛茂裕（Shigehiro Kawashima）博士报道了Cp*CoⅢ（Cp*= 五甲基环戊二烯）络合物催化的2-苯基吡啶碳氢键活化直接加成到亚胺、烯酮上的反应。此后，研究人员不断扩大Cp*Co Ⅲ催化剂的应用围并研究其催化机理。与其替代对象Cp*RhⅢ相比，Cp*CoⅢ不仅可用于前者催化的反应，而且由于反应活性差异，导致可能采取不同的反应路线从而生成不同的产物。 如表31所示，在本研究前沿中，德国、日本、美国、国以及中国等国家或地区发表了多篇核心论文。日本东京大学、德国哥廷根大学、明斯特大学、美国耶鲁大学、国基础科学研究院等研究机构在该领域做出了突出贡献。大学、大学、中科院化物所等研究机构的工作也比较突出。
地理学科发展前沿专题_考试答案
一 地球表层各种自然现象和人文现象以及它们之间相互关系和区域分异 二 地球科学传统——强调自然要素在地球表层的相互作用； 区位传统——强调人类活动在地球表面的空间组织； 人地关系传统——强调人类活动与自然环境的相互作用； 区域传统——是第二和第三个传统在特定区域的结合。 三 （1）空间表达（2）认识自然系统与过程（3）认识人文系统与过程（4）认识环境演变与污染过程（5）认识地方与区域 四 可持续发展是既满足当代人的需求，而又不危及后代人满足其需求的发展。它是一个综合概念，其内涵包括生态持续发展、经济持续发展和社会持续发展三个方面，生态持续发展是基础，经济持续发展是条件，社会持续发展是目的。 五 地理学的基本理论包括地域分异理论、空间结构和组织理论及人地互动理论等。地域分异理论鉴别、表达和解释地理要素在区域分布上的差异性以及要素之间的因果关系，是地理分析的基础；空间结构和组织理论把多个要素的地域分异在不同的空间尺度上组织起来，运用空间分析的方法解释这些要素在一定区域乃至全球尺度上的相互作用及其变化过程；人地互动理论包含了地理学家关于人类对地球的适应性、改变以及地球的反馈等方面的研究。 六 七 (主要由人类活动引起的)可能改变地球系统生命支撑能力的全球性环境变化。 冰川退缩：高山生态系统对全球变暖十分敏感，一些冰川出现减少或退缩现象，如天山乌鲁木齐河源1号冰川、乞里马扎罗山。 湖泊水位下降与面积萎缩：青海湖近百年来水文下降了约12米。 世界多个国家水资源进一步短缺，由丰水国转向缺水国。 海平面上升50 cm将使受灾(淹没和风暴潮)人口增加到9200万；上升100cm，受灾人口将达到11800万(没有考虑人口增长的因素)。 作物产量：中高纬地区为正效应，低纬地区为负效应；产量变化的区域差异较大；因CO2的肥料效应，某些国家和地区初期增产，而后期由于高温胁迫而减产。对中国全国平均水平来讲气候变化对作物产量的影响是正效应。
材料科学前沿思考题1
1.航空器发展对材料的要求有哪些? 答：耐高温、高比强、抗疲劳、耐腐蚀、长寿命和低成本。 2.什么是自然资源,属性是什么？自然资源分为哪几类？ 答：（1）人类可以直接从自然界获得并用于生产和生活的物质。（2）属性包括：自然+经济。（3）可分为三类：无穷——空气、风、太阳能；可再生——生物体、水、土壤；非再生，矿物、化石燃料。 3.环境的定义是什么？环境污染的实质是什么？对人类而言环境的作用有哪些？ 答：（1）环境是人类周围一切物质、能量和信息的总和。 （2）人类索取超过资源再生+排放废弃物数量超过环境自净能力。 （3）首先，生存的基本条件——物质基础；其次，环境对废物消纳及转化，保证延续；第三，提供精神享受。 4.什么是资源保护？如何提高资源效率减轻环境污染？ （1）广义——在维护生态系统及其综合体中，对资源采取的平衡行动；狭义——对资源综合利用，提高资源效率。（2）1》通过技术革新，提高生产效率，减少废物排放；2》保护资源，加强资源综合利用，特别是废弃物的回收。 5.什么是金属间化合物，金属间化合物的特点是什么？ 答：指两种金属或金属与类金属组成的具有整数化学计量比的化合物。 特点：密度低、屈服强度随温度升高而提高、比刚度高、熔点高、高温强度好、抗氧化性能优良等。 6.金属间化合物分为哪几类，各自的特点是什么？ 答：分类及特点：①正常价化合物：符合化合物原子价规律。键特点: 电子转移和共用电子对。a.金属倾向与345副族元素形成化合物,b.金属正电性越强, B族负电性越强,越易形成,越稳定。 ②电子化合物：a.不符合原子价规则，成分不定b.结构由e浓度决定，超点阵结构。c.金属键。 ③间隙化合物：AR大过渡族金属元素和AR小的C、N、B等元素组成；高熔点；高硬度。 ④复杂化合物：更复杂结构的间隙化合物——渗碳体及碳化物。 7.二元Ti3Al合金的缺点有哪些，其发展思路是什么？ 答：缺点：室温断裂韧性、冲击韧性低、O相合金的抗氧化问题、高Nb合金抗氧化性差。发展思路：在Ti-Al-Nb 的基础上，加β相稳定元素，增加塑性第二相，改善室温塑性和加工性能。 8.金属间化合物结构材料脆性原因？其韧化方法有哪些？ 答：脆性原因：①结构特性：电负性、结构复杂性②滑移特征：独立滑移系③晶界特征：杂质偏聚④环境影响：氢脆⑤应力状态：缺口敏感性。韧化方法：①偏离化学计量比；②合金化：微合金化法、宏合金化；③改变晶粒形态：细化晶粒、择优取向；④微结构控制：组织优化；制备多相合金、改进制备工艺。 9.Ti3Al（α2）基合金中加入β相稳定元素的目的是什么？不同β相稳定元素含量分别对应什么相组成？ 答:通过添加β相稳定元素（如Nb和Mo），增加塑性的第二相，使Ti3Al基合金的室温塑性和加工性能得到改善。 ①第一代β稳定元素含量在10%～14%，显微组织为α2（DO19）＋β；②β稳定元素含量在14%～17%之间，该合金具有更高的拉伸强度和蠕变抗力，显微组织取决于热处理，主要为α2、β和O相(第一代O相合金)O相（基于Ti2AlNb，正交结构，可看作α2的畸变结构；③β稳定元素含量在23％以上，如GE公司研制的Ti-24.5Al-23.5Nb和Ti-22Al-27Nb 合金，显微组织为O＋β，这类以O相为基的合金比α2合金和超α2合金有更高的高温屈服强度、蠕变抗力和断裂韧性，已经成为近期研究的重点（第二代O相合金）。 10.什么是高温合金？高温合金的服役条件是什么？高温合金的强化方法有哪些？以Ni基高温合金的强化为例讲述高温合金强化原理。 答：高温合金又称热强合金、耐热合金或超合金（Superalloys)，是指以Fe、Ni、Co为基，能在600℃以上温度，一定应力条件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。服役条件（航空发动机热端部件）：①600~1100℃②氧化和燃气腐蚀环境③复杂应力（蠕变，高、低周疲劳，热疲劳等）④长期可靠工作。强化方法：组织：γ/ γ’共格组织，基体：γ，强化相：γ’①固溶强化：γ ②第二相强化：γ’ ③晶界强化：微量元素晶界偏聚④工艺强化：定向或单晶。 借助Mo来提高/ 晶格错配度，增加晶格界面应力场，阻止位错运动，减小合金最小蠕变速率。在蠕变过程中形成稠密的界面位错网络，这些位错网络在稳定的蠕变阶段可以有效阻止相中的滑移位错进入相。提高了Mo 元素的含量，增大了合金高温蠕变过程中TCP相析出的倾向，增加Ru元素降低这一倾向，提高合金稳定性。11.组织工程学的三大要素是什么？对细胞载体材料－支架材料的具体要求是什么？ 答：三大要素：①细胞载体材料－支架材料；②细胞的分离和培养；③细胞生长因子。对支架材料的具体要求有：1.多孔且需要高的孔隙率；2.内部均匀分布和相互联通的孔结构；3. 支架材料易于加工成不同的厚度和形状；4. 良好的相容性和一定的机械强度；5. 可以通过生物降解最终消失。
土木工程学科前沿论文
土木工程发展前景 07工程管理张清0704060365 南京理工大学泰州科技学院土木 摘要：目前我们的土木工程变为好多的系统专业，系统专业的改进和渐渐的单一精确是我们适应与世界发展的必要，可是依据现在的世界人口是我们是人才和技术的竞争，转而想一下，要是再过几个世纪人口逐渐的减少，我们的专业是不是还是很手欢迎呢！也许有人会说：“那个时候我们是要限量的口子制人口的。”或是我们可以把我们的知识放在电脑里存放啊！美曰：时代的前进和我们的命运是否由自己来安排。我们的土木工程专业有几人可以认的是什么？有几人可以说出是什么？ 关键词：发展历史前景新技术 Abstract: at present, our system of civil engineering specialty, to a lot of improvement and professional gradually to the single accurate is our world and the necessary, but according to the development of the world's population is now our talents and technology is the competition, to think about, if again after centuries of population, we are still very popular professional hand! Maybe someone will say: "that we want to measure to control population." cut Or we can put our knowledge on the computer! Beauty: advanced and our destiny is by himself to arrange. Our civil engineering specialty several people can recognize what? Some people can say what it is? Keywords: new technology development history prospects 土木工程发展历史 要了解土木工程的前景，我们先来看看土木工程的发展历史，他已经有悠远的历史了，总的来说分为三个阶段。 人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动，后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前十一世纪的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能，可以就地取材，而又易于加工制作。 砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至18～ 19世纪，在长达两千多年时间里，砖和
地球科学前沿
地震在地球物理学中的应用 地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波。天然地震主要由地球上板块与板块之间相互挤压碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂所引起，地震开始发生的地点称为震源，震源正上方的地面称为震中。 图1 地震示意图 破坏性地震的地面振动最烈处称为极震区，极震区往往也就是震中所在的地区。地震由于具有不可预知的特点，常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害，给人们带来了深重的灾难。尽管地震给人类带来了很多灾难，然而地震在地球物理学中的成功应用却为人类的发展做出了巨大的贡献。比如利用地震探测地球内部的奥秘，利用地震探测地下的油气资源，利用地震探进行工程勘察。 1、用地震探测地球内部的结构 目前人类对地球内部结构的认识主要来自地震学的研究，地震时，地球内部物质受到强烈冲击而产生波动，称为地震波。它主要分为纵波和横波。由于地球内部物质不均一，地震波在不同弹性、不同密度的介质中，其传播速度和通过的状况也就不一样。例如，纵波在固体、液体和气体介质中都可以传播，速度也较快；横波只能在固体介质中传播，速度比较慢。地震波在地球深处传播时，如果传播速度突然发生变化，这突然发生变化所在的面，称为不连续面。根据不连续面的存在，人们间接地知道地球内部具有圈层结构。研究表明，地球可以分为地壳、地幔、地核三大圈层，地壳和上地幔顶部由坚硬的岩石组成，合成岩石圈。 在研究地球内部结构时，发现地下30~60km/s深处的纵波速度存在一个跳跃，由6~7km/s突然变到8km/s左右，由此推断这是地壳与地幔的分界面，称为莫霍面。在地壳下部，随着深度的增加，速度也随之增大，但是，在约2900km 深处，地震纵波突然从13km/s下降到8km/s左右，而且横波消失，这一形象表明该深处存在一个地震波速度间断面，为地幔与地核的分解面，称为古登堡面。从2900Km开始进入地核，纵波速度逐渐回升，到5000km左右，纵波速度又有一个明显的跳跃，横波也随之出现，为地球内部的第三个地震波速度不连续面，
材料学科前沿讲座总结
材料学科前沿讲座总结 生物医用高分子 一.引言 生物医用功能材料即医用仿生材料，又称为生物医用材料。这类材料是用于与生命系统接触并发生相互作用，能够对细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的天然或人工合成的特殊功能材料。随着化学工业的发展和医学科学的进步，生物医用功能材料的应用越来越广泛。从高分子医疗器械到具有人体功能的人工器官，从整形材料到现代医疗仪器设备，几乎涉及到医学的各个领域，都有使用医用高分子材料的例子。医用高分子材料所用的材料种类已由最初的几种，发展到现在的几十种，其制品种类已有上千种。 目前，生物医用功能材料应用很广泛，几乎涉及到医学的各个领域。其大致可分为机体外使用与机体内使用两大类。机体外用的材料主要是制备医疗用品，如输液袋、输液管、注射器等。由于这些高分子材料成本低、使用方便，现已大量使用。机体内用材料又可分为外科用和内科用两类。外科方面有人工器官、医用黏合剂、整形材料等。内科用的主要是高分子药物。所谓高分子药物，就是具有药效的低分子与高分子载体相结合的药物，它具有长效、稳定的特点。 二.发展历史 生物医用高分子材料的发展经历了三个阶段，第一阶段始于1937年，其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料，如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年，其标志是医用级有机硅橡胶的出现，随后又发展了聚羟基乙酸酯缝合线以及四种聚酯心血管材料，从此进入了以分子工程研究为基础的发展时期。该阶段的特点是在分子水平上对合成高分子的组成、配方和工艺进行优化设计，有目的地开发所需要的高分子材料。
目前的研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料，这标志着生物医用高分子材料的发展进入了第三个阶段。其特点是这种材料一般由活体组织和人工材料有机结合而成，在分子设计上以促进周围组织细胞生长为预想功能，其关键在于诱使配合基和组织细胞表面的特殊位点发生作用以提高组织细胞的分裂和生长速度。 三.基本性能要求 1. 力学性能稳定 在使用期限内，针对不同的用途，材料的尺寸稳定性、耐磨性、耐疲劳度、强度、模量等应适当。比如，用超高分子量聚乙烯材料做人工关节时，应该用模量高、耐疲劳强度好、耐磨性好的材料。 2. 化学性能稳定 作为生物材料，化学性能必须稳定，对人体的血液、体液等无影响，不形成血栓等不良影响。人体是一个相当复杂的环境，血液在正常环境下呈现微碱性，胃液呈酸性，且体液与血液中含有大量的钾、钠、镁离子，含有多种生物酶、蛋白质、人体的环境易引起聚合物的降解、交联及氧化反应；生物酶会引起聚合物的解聚；体液会引起高分子材料中的添加剂析出；血液中的脂类、类固醇以及脂肪等会引起聚合物的溶胀，使得材料的强度降低。例如聚氨酯中含有的酰胺基极易水解，在体内会降解而失去强度，经过嵌段改性后，化学稳定性提高。 3. 与人体的组织相容性好 医用材料必须与人体的组织相容性好，不会引起炎症或其他排异反应材料，所引起的宿主反应应该能够控制在一定可以接受的范围之内。一些含有对人体有毒有害的基团是不能用作生物医用功能材料的，如有些添加剂对人体有害或有些残留单体对人体有不良影响等，这都应该引起极度的警惕。有些添加剂会随时间的变化，从材料内部逐渐迁移到表面与体液和组织发生作用，引起各种急性和慢性的反应。