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具體來說,本書包含了新型功能材料的介紹,提供新型制備方法和功能材料的前沿應(yīng)用,包括金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物、碳納米管、盤狀液晶二聚體、杯芳烴、冠醚、脫乙酰殼多糖和石墨烯。本書還討論了這些材料的制備和表征, 涉及敏感化學(xué)電阻、光學(xué)和電子材料、太陽能制氫方法、超級電容器、顯示器和有機(jī)發(fā)光二極管、功能吸附劑,以及抗菌劑開發(fā)和生物相容性層形成等內(nèi)容,以及它們的應(yīng)用領(lǐng)域和用途。
本書包括兩個主要部分:第一部分 功能性金屬氧化物:建筑,設(shè)計和應(yīng)用,含第1-6章:1.基于金屬氧化物,導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料和薄膜的對有毒化學(xué)品敏感的化學(xué)電阻;2.通過納米澆鑄制備介孔材料的合成方法;3.納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)和電子材料噴霧熱解;4.多功能尖晶石型納米鐵氧體生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用;5.太陽能制氫基于TiO2和硅的異質(zhì)結(jié)構(gòu);6.作為高性能電極材料的二氧化錳的電化學(xué)性能和CuO修飾的多壁碳納米管。
第2部分 多功能雜化材料:基礎(chǔ)與前沿,含第7-13章:7.盤狀液晶二聚體:化學(xué)及應(yīng)用;8.超分子納米組裝及其潛在應(yīng)用;9.碳/基于混合復(fù)合材料作為先進(jìn)電極的超級電容器;10.通過γ輻射技術(shù)合成、表征和應(yīng)用新的架構(gòu)共聚物;11.先進(jìn)復(fù)合吸附劑:殼聚糖與石墨烯;12.抗菌生物聚合物;13.用于光伏應(yīng)用的有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦材料。
1.1天然硼酸復(fù)鹽化合物天然硼酸復(fù)鹽化合物可用來生產(chǎn)硼酸、硼砂、元素硼以及硼的其他化合物,為硼酸復(fù)鹽化合物的人工合成提供原料,進(jìn)一步生產(chǎn)出純度高、性能好、功能廣泛的硼酸復(fù)鹽材料,如鈉硼解石是制備硼酸鈣的重要原料。
1.2人工合成硼酸復(fù)鹽化合物得益于天然硼酸復(fù)鹽化合物的應(yīng)用價值,人們在探索硼酸復(fù)鹽功能材料方面作了大量的研究工作,合成了許多性能優(yōu)良的硼酸復(fù)鹽晶體。目前為止,人們己經(jīng)合成了一系列堿金屬、堿土金屬、兩性金屬及過渡金屬等之間形成的復(fù)鹽類型的硼酸鹽。K2Ca[B4O5(OH)4]2•8H2O可采用水溶液法生長其單晶,用于制造彩色陶瓷和瓷釉[13]。K2Al2B2O7晶體是一種能用于紫外區(qū)的激光倍頻晶體,是BO3基團(tuán)晶體中唯一一種已經(jīng)成功生長出大尺寸、高質(zhì)量的能滿足器件切割要求的晶體,采用頂部籽晶法生長。其透光范圍寬,具有適中的雙折射率,物化性能穩(wěn)定,不潮解,易于機(jī)械加工等諸多的性能優(yōu)良,是Nd:YAG激光器實(shí)現(xiàn)四倍頻、五倍頻輸出的理想材料,在光通信、激光加工等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值[14-15]。宋春榮等[16]對光學(xué)晶體KABO在相位匹配下的混頻光學(xué)特性進(jìn)行了理論計算和分析,討論了KABO晶體的折射率與群速指數(shù)隨光波長參數(shù)的變化,為用于產(chǎn)生紫外激光的實(shí)驗(yàn)研究提供了重要的理論依據(jù)。理論上,從堿金屬K到過渡金屬Fe兩兩結(jié)合可形成的復(fù)鹽應(yīng)該有21個種類,而從以上已合成出的復(fù)鹽來看,同一類型復(fù)鹽因有無結(jié)晶水、硼氧配陰離子結(jié)構(gòu)不同等因素的影響而具有多種形式??膳c過渡金屬Zn結(jié)合的復(fù)鹽Ca-Zn、Mg-Zn、Al-Zn及可與過渡金屬Fe結(jié)合的復(fù)鹽K-Fe、Ca-Fe、Na-Fe、Mg-Fe、Al-Fe、Zn-Fe并未合成出來,這說明復(fù)鹽的合成受到金屬還原性的影響。因此,硼酸復(fù)鹽合成的發(fā)展空間依然很大,有待于依據(jù)已合成復(fù)鹽的理論進(jìn)一步探索和研究其它復(fù)鹽的合成。
2稀土硼酸鹽功能材料
2.1稀土金屬硼酸鹽功能材料稀土金屬硼酸鹽納米材料是一類重要的發(fā)光材料。Schaak,RE[17]采用溶液前驅(qū)體路線合成了一系列納米晶稀土硼酸鹽REBO3(RE=Y,Nd,Sm,Eu,Gd,Ho);何偉等[18]利用溶膠-凝膠燃燒合成法制備了SmBO3粉體,可成為性能較好的針對1.06和10.6μm激光的激光光防護(hù)材料和濾光功能材料。陳雨金等[19]通過解理方法獲得了Nd3+:LaB3O6微片激光器。(Y,Gd)BO3:Eu熒光粉在真空紫外(VUV)激發(fā)下有很高的發(fā)光效率,而被廣泛應(yīng)用于等離子體顯示器紅色熒光粉[20]。YangJ等[21]合成了LuBO3:Eu3+,其可調(diào)諧發(fā)光性能有潛力應(yīng)用于熒光燈和場發(fā)射顯示器。利用元素硼和稀土元素特殊的在材料抗磨減摩方面的作用及在摩擦表面生成復(fù)雜的邊界膜機(jī)理,可將無機(jī)納米微粒作為添加劑加入到油中改善油的摩擦學(xué)性能,如硼酸鑭就是一類性能優(yōu)異的極壓抗磨添加劑[22]。
2.2金屬和稀土金屬復(fù)合硼酸鹽功能材料隨著光電子技術(shù)研究的深入,激光自倍頻工作物質(zhì)的研究成為國際激光非線性晶體生長研究的一個熱點(diǎn),而稀土倍頻晶體是一類比較獨(dú)特的晶體材料,因?yàn)橄⊥岭x子在配位結(jié)構(gòu)上具有很大的相似性,它們相近的物理化學(xué)性質(zhì)使得稀土離子在相互取代(部分或全部)時,不會導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的突變,因而容易實(shí)現(xiàn)材料的改性。近年來,稀土復(fù)合硼酸鹽倍頻晶體在激光技術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,它們的共同特點(diǎn)是以BO3-3平面基團(tuán)為基本結(jié)構(gòu)單元,具有較大的非線性光學(xué)系數(shù),應(yīng)用非線性光學(xué)晶體實(shí)現(xiàn)固體激光器的頻率轉(zhuǎn)換,可以用來制作紫外及藍(lán)綠光波段非線性光學(xué)材料[23-24]。
2.2.1摻一種稀土金屬硼酸復(fù)鹽在La2O3-Na2O-B2O3體系,Na3La2(BO3)3和Na3La9O3(BO3)8是兩種性能優(yōu)異的非線性光學(xué)晶體[25-26],侯碧輝等[27]對Na3La9O3(BO3)8進(jìn)行了紫外-可見光-紅外及太赫茲波段光譜測量,結(jié)果可知:該晶體在上述波段具有良好的非線性光學(xué)性質(zhì),尤其在太赫茲波段,可以用作窗口材料。在La2O3-CaO-B2O3體系中,La2CaB10O19(LCB)單晶[28]是一種優(yōu)秀的非線性光學(xué)晶體材料,在此體系中合成出的有望應(yīng)用于非線性光學(xué)領(lǐng)域的還有Ca3La3(BO3)5、Ca3La(BO3)3等。在Sm2O3-Na2O-B2O3體系中合成的Na3Sm2(BO3)3晶體[29]易溶于酸,在空氣條件下能穩(wěn)定存在,不易吸潮,倍頻效應(yīng)測試表明其具有非線性光學(xué)效應(yīng)。在Gd2O3-CaO-B2O3體系中,GdCa4O(BO3)3晶體具有良好的非線性光學(xué)性能及透光波段寬、相位匹配范圍大、損傷閾值高、不潮解等特點(diǎn),可用于光學(xué)倍頻、光學(xué)混頻和光學(xué)參量放大,近年來已受到人們的廣泛關(guān)注[30]。在Y2O3-CaO-B2O3體系中,YCa4O(BO3)3(YCOB)晶體是一種有效的SHG和THG的晶體材料,在性能和應(yīng)用上類似于GdCOB晶體,被認(rèn)為是具有良好應(yīng)用前景的藍(lán)綠光和UV波段光學(xué)倍頻晶體。YAl3(BO3)4是在Y2O3-Al2O3-B2O3體系中發(fā)現(xiàn)的一種優(yōu)良的激光基質(zhì)晶體,具有較大的非線性光學(xué)系數(shù),透過波段寬,它還是一種耐高溫材料,具有很好的熱導(dǎo)率和化學(xué)穩(wěn)定性,李桂芳等[31]用固相反應(yīng)法制備出性能良好的YAB透明陶瓷前驅(qū)粉體。張國云等[32]用高溫固相法研制了MgB4O7:Dy和MgB4O7:Tb兩種熱釋光材料,四硼酸鎂磷光體是一種系統(tǒng)組織等效性較好的的材料,可望用作測量電離輻射劑量的個人劑量計材料。
2.2.2摻兩種稀土金屬硼酸復(fù)鹽以上金屬和稀土金屬復(fù)合形成的非線性光學(xué)晶體可做為發(fā)光基質(zhì),當(dāng)摻入Nd3+、Yb3+、Er3+、Eu3+、Tb3+等激活離子時,晶體同時具有激光和非線性光學(xué)性質(zhì)形成自倍頻晶體。在Na3La2(BO3)3中摻激活離子Nd3+可達(dá)到較高的摻雜濃度而不至于引起強(qiáng)烈的濃度淬滅效應(yīng),這主要由于Na3La2(BO3)3晶體結(jié)構(gòu)中,La3+離子間距較大,稀土間相互作用較弱,從而有利于減弱濃度淬滅效應(yīng)[33]。白曉艷等[34]采用頂部籽晶法生長出Nd3+:Na3La9O3(BO3)8晶體,812nm處較寬的吸收峰適合AlGaAsLD泵浦的吸收,有望成為一種潛在的自倍頻晶體。當(dāng)GdCOB中Gd3+被Nd3+取代后,能夠發(fā)出1060nm的激光,成為能發(fā)綠光的自倍頻晶體[35]。YAB中Y3+被Nd3+部分取代形成Nd:YAB晶體可作為自倍頻材料在激光二極管泵浦的固體激光器中獲得應(yīng)用,Nd:YAB作為透明陶瓷材料的研究是一個全新的研究方向[36]。摻Y(jié)b3+的晶體在975nm附近有強(qiáng)吸收峰,它的吸收波長與InGaAs二極管激光器相匹配,可用于研制緊湊廉價的半導(dǎo)體激光抽運(yùn)全固態(tài)激光器[37],如Yb:LCB、Yb:GdCOB、Yb:YAB、Yb:GAB。摻Er3+的Er:LCB晶體[38]在790nm和970nm附近存在的吸收對應(yīng)于AlGdAs和lnGaAs激光二極管輸出波長;Er3+離子發(fā)射的1.53μm激光對人眼安全,人體細(xì)胞組織對其發(fā)射的2.94μm激光強(qiáng)烈吸收,因此Er:GdCOB、Er:YAB等晶體在通訊和醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊[39]。由于Tb3+離子具有特征的綠色發(fā)射,所以選擇鋱作為激活劑來合成不同體系的綠色熒光粉一直是人們所感興趣的課題,李其華等[40]采用高溫固相反應(yīng)法制備了Ca3La(BO3)3:Tb3+熒光體。張紅國等[41]采用檸檬酸燃燒法制備Tb:YAB熒光粉。Dy3+和Eu3+做激活離子的VUV光粉的優(yōu)勢是可能實(shí)現(xiàn)一種激活離子在一個基質(zhì)中發(fā)白光和紅光,可用于無汞熒光燈中做燈用熒光粉[42],如Dy:LCB、Eu:LCB[43]。在稀土硼酸鹽功能材料中,Nd3+、Yb3+、Er3+等是目前研究較多的稀土激活離子,在激光和熒光材料中具有廣泛的用途。對Lu3+、Sc3+、Pm3+稀土離子的研究相對較少,因此,如何將這些稀土離子應(yīng)用于光學(xué)材料、發(fā)揮其優(yōu)良性能將成為今后的研究重點(diǎn)。
3展望
《功能材料》課程是材料物理專業(yè)的一門專業(yè)課程,以介紹光、電、磁、熱等功能材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用和發(fā)展動向以及隱身、梯度、納米和智能等特種物理功能材料為主。在整個材料物理專業(yè)的本科教學(xué)過程中,《功能材料》起到承前啟后的作用,復(fù)習(xí)加深學(xué)生對所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識的理解,以及將所學(xué)理論知識運(yùn)用到具體的功能材料上,對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行理論分析。另外,能夠拓寬學(xué)生的知識面,開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維模式,對整個功能材料領(lǐng)域有一個較為全面的認(rèn)識,為以后走向工作崗位和研究生學(xué)習(xí)提供方向指導(dǎo)。因此,本文以《功能材料》課程為研究對象,對轉(zhuǎn)型高校課程教學(xué)改革的內(nèi)容和方法進(jìn)行初步探討。
1教學(xué)內(nèi)容改革
為適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo),加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力,需要對《功能材料》課程的教學(xué)內(nèi)容作出相應(yīng)的調(diào)整。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)突出實(shí)用性,并且能夠培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考和分析問題、解決問題的能力。因此,教學(xué)內(nèi)容以材料的制備,以及“結(jié)構(gòu)決定性能,性能決定應(yīng)用”為主線對各類功能材料進(jìn)行介紹。由于相關(guān)的理論知識已經(jīng)在前期基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行了重點(diǎn)講授,所以在本課程中對理論知識只是進(jìn)行簡單的復(fù)習(xí),重點(diǎn)在于理論知識與實(shí)際生產(chǎn)生活相結(jié)合,注重培養(yǎng)學(xué)生理論知識的運(yùn)用能力。另外,還要注重教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展前沿相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,使授課內(nèi)容的具有先進(jìn)性、趣味性和實(shí)用性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時,在課程內(nèi)容的設(shè)置上,結(jié)合本地企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展,使學(xué)生做到學(xué)以致用。例如:在學(xué)習(xí)《功能材料》課程的半導(dǎo)體材料章節(jié)時,可以結(jié)合洛陽光伏企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀,如粗硅的制備、提純;單晶硅的拉制;多晶硅的鑄錠;單晶硅和多晶硅片的生產(chǎn)過程,太陽能電池組件的生產(chǎn);以及影響太陽能電池片效率的因素。通過分析整個太陽能電池的生產(chǎn)流程,學(xué)習(xí)了太陽能電池的原理,材料的合成過程,各項(xiàng)性能指標(biāo)的測試,以及太陽能電池應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。在通過分析生產(chǎn)過程的影響因素,利用所學(xué)知識,啟發(fā)學(xué)生提出解決問題的方法。為以后在相關(guān)企業(yè)工作打下基礎(chǔ)。
2教學(xué)方法改革
傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)采用教師講,學(xué)生聽的教學(xué)方式,學(xué)生學(xué)習(xí)比較被動,缺乏學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力,參與度也不高。長此以往,畢業(yè)后學(xué)生在工作崗位上,不能進(jìn)行獨(dú)立思考,缺乏分析問題和解決問題的能力,甚至缺乏動手能力和創(chuàng)新能力。這樣的畢業(yè)生無法滿足工作崗位的能力需求,不能獨(dú)立開展工作和解決實(shí)際問題,與應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)不相符。因此,必須對傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行改革。首先,隨著科技的發(fā)展,多媒體已經(jīng)成為教學(xué)過程必不可少的輔助工具。它能將抽象的知識,直觀的、形象的展現(xiàn)在學(xué)生的面前,更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、主動性和積極性。但是,多媒體的運(yùn)用并不是簡單地將書本知識搬到多媒體上。而是要針對學(xué)生的具體情況對多媒體課件、音頻和視頻材料進(jìn)行設(shè)計,這樣就對任課教師提出了更高的要求,需要投入更多的時間和精力。第二,采用課堂小型報告會的形式,讓學(xué)生參與到教學(xué)過程中,提高其學(xué)習(xí)知識的積極性和主動性。根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容安排,通過讓學(xué)生選取自己感興趣的一種功能材料進(jìn)行課外資料收集、整理,在課堂上給全班同學(xué)進(jìn)行一次小型的報告會,聽取報告的同學(xué)們可以自由的提出問題和討論問題。這樣的教學(xué)形式可以激發(fā)學(xué)生的興趣,拓寬學(xué)生視野,使學(xué)生能夠積極地參與到課堂教學(xué)中。另外,還鍛煉了學(xué)生的膽量。第三,結(jié)合任課教師的科研進(jìn)行講解,一方面使學(xué)生對教師有更深入地了解,另一方面夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,甚至參與科學(xué)研究的興趣。
3考核方式改革
課程考核反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo),需要對課程考核方式進(jìn)行相應(yīng)的改革。將考核貫穿于整個課程教學(xué)過程中,采用平時成績和期末成績相結(jié)合的考核方式。提高平時成績在綜合成績中所占的比重,包括課堂小報告的質(zhì)量,出勤,平時作業(yè),課堂表現(xiàn)等。增強(qiáng)學(xué)生平時學(xué)習(xí)的主動性和積極性,培養(yǎng)分析、解決實(shí)際問題的能力。
[關(guān)鍵詞]功能材料;專業(yè)英語;工程教育認(rèn)證;教學(xué)改革;工程技術(shù)型人才
經(jīng)濟(jì)全球化和文化全球化的快速發(fā)展,促進(jìn)了人才的國際流通性。符合新時代要求的人才,需要具有國際視野和國際競爭力。為了提高工程科學(xué)技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量,使工程教育專業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌,我國于2016年成為《華盛頓協(xié)議》的締約成員,工程教育專業(yè)認(rèn)證不僅可以推動和發(fā)展我國的工程教育專業(yè)質(zhì)量,國外先進(jìn)的教學(xué)理念還可以彌補(bǔ)我國工程科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的教學(xué)不足,優(yōu)化我國的工程科學(xué)技術(shù)人才隊伍[1]。功能材料專業(yè)英語是功能材料專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,側(cè)重于功能材料專業(yè)英語知識、重點(diǎn)詞匯、科技論文寫作和專業(yè)閱讀材料中英互譯的教學(xué)。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí),可以掌握部分專業(yè)英語詞匯,可以獨(dú)立閱讀功能材料專業(yè)相關(guān)的英文文獻(xiàn),撰寫簡單的英文專業(yè)論文摘要,為將來的學(xué)習(xí)和工作打下專業(yè)英語基礎(chǔ)。但是,一般情況下,該門課程為32學(xué)時,在較短的時間內(nèi)提高學(xué)生的專業(yè)英語水平難度較大。并且傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式?jīng)]有辦法充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,英語基礎(chǔ)本就薄弱的學(xué)生在接觸難度較大的專業(yè)英語時,容易產(chǎn)生畏難情緒。結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求,以學(xué)生為中心,以產(chǎn)出為導(dǎo)向,就這需要對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行改革。包括對教學(xué)內(nèi)容的改革,課堂角色的變換以及課程考核方式的改革[2-3]。
1教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
以往的功能材料專業(yè)英語課程主要向?qū)W生介紹功能材料專業(yè)英語的重點(diǎn)詞匯,科技論文的結(jié)構(gòu)和寫作方法。主要培養(yǎng)學(xué)生在閱讀、理解、翻譯和寫作等方面的能力,使學(xué)生能夠閱讀專業(yè)相關(guān)的英文文獻(xiàn)和資料,為后期的深造和工作打下英語基礎(chǔ)。而在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下,功能材料專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是將學(xué)生培養(yǎng)成能適應(yīng)社會發(fā)展需要,具有社會責(zé)任感、有團(tuán)隊精神、有良好的交流能力和國際視野,能夠使用工程基礎(chǔ)與專業(yè)知識解決科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)管理中出現(xiàn)的復(fù)雜工程問題的高級工程技術(shù)型人才[4-5]。對照工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求,在課程的實(shí)施過程中僅僅培養(yǎng)學(xué)生的讀寫能力顯然是不夠的。要具有國際視野和良好的交流能力,聽和說的能力也十分重要。所以在制定教學(xué)大綱時,統(tǒng)籌考慮學(xué)生聽、說、讀、寫能力的培養(yǎng),合理分配聽、說、讀、寫四個方面的教學(xué)內(nèi)容。在講授專業(yè)知識的過程中,使用雙語教學(xué)提高學(xué)生的聽力水平,并鼓勵學(xué)生大膽說英文。功能材料專業(yè)的學(xué)生在進(jìn)入本科階段后,只有第一學(xué)年有英語課程,學(xué)生說英語的機(jī)會很少,并且大多數(shù)學(xué)生基于各種原因不敢說英語、害怕說英語。在教學(xué)的過程中,要培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)英語知識的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)其利用網(wǎng)絡(luò)資源和校內(nèi)圖書館資源獲取最新的音視頻材料,提高學(xué)生的聽說能力,使其能夠使用英語進(jìn)行簡單的專業(yè)知識交流和技術(shù)溝通,為后續(xù)的工作學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
2課堂角色的轉(zhuǎn)變
在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過程中,教學(xué)活動以教師為中心。工程教育專業(yè)認(rèn)證要求以產(chǎn)出為導(dǎo)向,以學(xué)生為中心。要求教師在教學(xué)過程中提高學(xué)生的主觀能動性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。功能材料專業(yè)英語是一門集專業(yè)知識和英語于一體的課程,不僅要求學(xué)生掌握扎實(shí)的專業(yè)知識,還要求學(xué)生具有一定的英語聽說讀寫能力。這就要求學(xué)生課前要對專業(yè)知識進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí),課后要進(jìn)行廣泛的英語聽力練習(xí)和英文科技論文的閱讀和翻譯。課堂是教學(xué)育人的主渠道,教師要結(jié)合講授法、互動教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課堂參與度。在課堂教學(xué)過程中,要善于利用雨課堂和MOOC學(xué)習(xí)平臺提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,采用啟發(fā)式教學(xué)引入知識點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論,突出教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。建立課程學(xué)習(xí)QQ群,及時和學(xué)生進(jìn)行問題交流,鼓勵學(xué)生使用萬方數(shù)據(jù)庫、知網(wǎng)和webofscience進(jìn)行專業(yè)資料檢索。組織學(xué)生成立學(xué)習(xí)小組,模擬國際會議,開展課堂專題報告和學(xué)術(shù)交流。通過互換教學(xué)身份提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課堂氛圍,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神,增強(qiáng)學(xué)生的交流溝通能力,鍛煉學(xué)生收集材料、篩選材料、總結(jié)材料的能力。同時提高學(xué)生的英語口語表達(dá)能力,提高學(xué)生的專業(yè)自信。使得學(xué)生通過該門課程的學(xué)習(xí),不僅可以掌握功能材料專業(yè)英語的重點(diǎn)詞匯,掌握專業(yè)英語的基本翻譯技巧和寫作技巧,還可以獲取檢索專業(yè)資料的能力,利用所學(xué)專業(yè)英語知識進(jìn)行學(xué)術(shù)溝通和交流的能力。
3考核方式的調(diào)整
傳統(tǒng)的課程考核總成績包括期末考試卷面成績和平時成績兩部分,其中平時成績占30%,期末考試成績占70%。平時成績主要包括考勤、平時作業(yè)和課堂表現(xiàn),期末考試主要考察學(xué)生的讀寫能力,這樣的考核方式?jīng)]有辦法考察學(xué)生的聽說能力,也不能全面而真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量。并且以期末考試為主的考核方式,容易讓學(xué)生忽略平常的學(xué)習(xí),導(dǎo)致考前突擊、臨時抱佛腳的考前現(xiàn)象。降低期末考試的比重,將課堂英語互動、英語專題演講和學(xué)生收集、整理、分析資料的能力納入考察范圍,可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂參與度,從而提高教學(xué)質(zhì)量。幫助學(xué)生克服畏難情緒,成為學(xué)習(xí)的主角,主動參與教學(xué)過程。給學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)氛圍,教學(xué)相長,讓教學(xué)過程成為雙方主動介入的過程。
4結(jié)語
工程教育專業(yè)認(rèn)證是我國高等教育的必然趨勢,推動著工程教育改革的步伐。工程教育專業(yè)認(rèn)證體系以學(xué)生為中心的理念,打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,需要教師優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)方法,調(diào)整考核方式,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提高學(xué)生的主觀能動性,增強(qiáng)學(xué)生的溝通能力和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生求是的科學(xué)態(tài)度和求實(shí)的科學(xué)精神。
參考文獻(xiàn)
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1聚離子液體的特征
1.1離子液體的強(qiáng)極性溶劑特征離子液體的離子性表現(xiàn)為離子基團(tuán)間的相互作用力為電荷問的庫侖作用力,而一般分子溶劑為分子問的范德華引力。因此離子液體具有幾乎不揮發(fā)的特征,這一方面可以減少對環(huán)境的污染而被視為綠色溶劑。同時在很寬的溫度范圍內(nèi)處于液體狀態(tài),離子液體作為溶劑時擴(kuò)大了操作和控制的溫度范圍。另外,離子液體的可電離特征使得離子液體具有良好的導(dǎo)電性而在電化學(xué)領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。離子液體的可電離性使得離子液體作為溶劑具有強(qiáng)極性溶液的特征。水是典型的極性溶劑。表面活性劑在水溶液中能形成膠束等復(fù)雜的超分子自組裝結(jié)構(gòu)。表面活性劑在強(qiáng)極性有機(jī)溶劑中形成膠束結(jié)構(gòu)也有報道[2]。類似地,聚合物非離子表面活性劑Pluronic1.61、L64和F68在離子液體1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸鹽和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽中也能形成膠束結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步研究表明,聚乙二醇脂肪醚類非離子表面活性劑(CiEj,其中i表示脂肪醇的碳鏈長度,j表示聚氧乙烯單元數(shù))在離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中形成膠束結(jié)構(gòu)時,其臨界膠束濃度與脂肪鏈長度和聚乙二醇單元數(shù)之間的關(guān)系與該類非離子表面活性劑在水溶液中形成膠束結(jié)構(gòu)具有類似的變化趨勢,即隨i的增加其CMC降低而隨j的增加其CMC升高。但表面活性劑在該離子液體中的CMC高于其對應(yīng)的水溶液中的CMC值。這可歸因于離子液體對表面活性劑疏水碳鏈的溶劑化作用比相應(yīng)的水分子要弱得多。
1.2離子液體的有機(jī)溶劑特征一方面,離子液體不但能替代傳統(tǒng)的水-有機(jī)溶劑-表面活性劑三元系統(tǒng)中的水形成新型的微乳液系統(tǒng)。另一方面,隨著陰、陽離子有機(jī)基團(tuán)的增大,電荷密度的降低,電荷對稱性的降低,離子液體表現(xiàn)出有機(jī)溶劑的特征。離子液體具有非極性有機(jī)溶劑的特征,它能替代傳統(tǒng)的水-有機(jī)溶劑-表面活性劑三元系統(tǒng)中的有機(jī)溶劑形成另一種新型的微乳液。疏水性離子液體1-丁基-3-乙基-咪唑六氟磷酸鹽與水溶液組成互不相溶的兩相系統(tǒng),在對應(yīng)的離子液體-水-非離子表面活性劑三元相圖中存在明顯的兩相區(qū)。而非離子表面活性劑在水和離子液體中具有濁點(diǎn)分相現(xiàn)象,在溫度低于其對應(yīng)的濁點(diǎn)時具有較大的互溶度。因此,在靠近表面活性劑的區(qū)域形成單相區(qū)。隨著表面活性劑和離子液體濃度的降低,單相區(qū)微乳液的類型由離子液體包水相(A)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p連續(xù)相(B)和水包離子液體相(C)。
2聚離子液體的合成
2.1一般聚離子聚硫酸乙烯(或稱聚乙烯硫酸,PVS)和順丁烯二酸與甲基丙烯酸的共聚物是代表性的具有輻射防護(hù)作用的聚離子。其結(jié)構(gòu)式如下:聚硫酸乙烯:能加速胺照骨髓干細(xì)胞的恢復(fù)。注射0.25mg/鼠,其效果以恢復(fù)指數(shù)(TR)表示,即用藥物的受照射骨髓每103個生血細(xì)胞中CFU數(shù)與不用藥的受照射骨髓中CFU數(shù)的比率。一些合成聚離子具有升高外周血中造血干細(xì)胞或單核樣細(xì)胞的作用。然而,如丙烯酸、甲基丙烯酸等的高聚物是有機(jī)玻璃或硬塑料的原料,在體內(nèi)難以代謝和排出。因而,用以作輻射防護(hù)藥研究的不多。近年來,從藥物設(shè)計的觀點(diǎn)出發(fā),利用高分子化合物于醫(yī)藥領(lǐng)域,即所謂高分子擔(dān)持藥(drugincludingpolymers)的研究有較大的進(jìn)展,在輻射防護(hù)藥方面,將有效的氨巰基類分子引入高分子或以交聯(lián)的形式形成共聚物,以期達(dá)到長效目的的研究有所報道。但大多未有深入的研究,這里主要介紹離子型共聚物的輻射防護(hù)效果[4]。
2.2聚離子液體的合成聚離住子液體(ionicliquids)是由帶正電的有機(jī)陽離子及帶負(fù)電的陰離子所組成的鹽類,并且在100℃以下呈現(xiàn)液態(tài)的有機(jī)熔鹽。其具有寬廣的電位、熔點(diǎn)范圍廣、低蒸氣壓、低毒性、不易揮發(fā)、高極性、熱穩(wěn)定性佳,在一些反應(yīng)中具有催化性,可回收再使用,即使在高溫真空系統(tǒng)中也不易損失,并且易于保存,可減少對環(huán)境造成的污染,因此有綠色溶劑(greensolvent)之稱,目前已廣泛應(yīng)用于電化學(xué)、催化和分離萃取等各領(lǐng)域。用聚合物基質(zhì)把治療性因子包裹起來不僅可以保護(hù)藥物的穩(wěn)定,還可以持續(xù)釋放,尤其是小顆粒材料,如微球體和微膠囊有較好的應(yīng)用前景,設(shè)計的小顆粒允許重復(fù)用藥,既可以經(jīng)過注射也可以通過口服途徑給藥。微膠囊和微球體形式的聚合物運(yùn)輸載體系統(tǒng)已經(jīng)成為藥物科學(xué)的研究焦點(diǎn)。用生物可降解聚合物制備膠囊和微球體可以避免用藥后手術(shù)清除載體材料(如殼聚糖、藻酸鹽和黃酸鹽)、合成性生物可降解聚合物,如乳酸和羥基乙酸的共聚物、乳酸和酰胺的共聚物等聚合材料都到廣泛的研究。此外,不同陰、陽離子的組合,亦會對離子液體的物、化性質(zhì)產(chǎn)生明顯的不同;主要是陽離子的對稱性愈低,會影響晶體的堆棧性,使熔點(diǎn)降低,而分子間的氫鍵會使熔點(diǎn)提高;陰離子會影響離子液體的酸堿度,故可以改變不同的陰離子來調(diào)控離子液體的酸堿度。離子液體在酯化反應(yīng)中扮演著催化劑與溶劑的角色,因而可以減少使用大量的有機(jī)溶劑。離子液體可具有路易斯酸或布忍斯特酸的特性,因此有液體酸催化劑的高密度反應(yīng)活性。然而離子液體在反應(yīng)中是均相,但在反應(yīng)結(jié)束后會與產(chǎn)物分離,因而可以很容易將產(chǎn)物分離出來,剩下的離子液體即可繼續(xù)重復(fù)使用[6]。聚離子液體是將一般離子液體加以聚合起來,其具有陽離子或陰離子重復(fù)單位的聚合鏈及獨(dú)特性的大分子結(jié)構(gòu)。聚離子液體不只有一般離子液體的優(yōu)點(diǎn),其加工性、耐久性與機(jī)械穩(wěn)定性更是優(yōu)于一般離子液體。聚咪唑離子液體具有容易制備、耐高溫、無污染及催化活性高等特點(diǎn),因此聚離子液體是可以作為一種新型的催化劑,是可大量生產(chǎn)且對環(huán)境無污染的化工材料,并使用于酯化反應(yīng)中有很好的應(yīng)用前景。
3聚離子液體合成的功能材料應(yīng)用
雙陽離子離子液體單體對于所使用的這五種菌都沒有抑制的能力,而雙陽離子聚離子液體對金黃色葡萄球菌及白色念珠菌的抑制效果較佳,對大腸桿菌、枯草桿菌及綠膿桿菌是沒有抑制效果的,推測其原因可能與聚合物的電荷密度較單體高,有助于與菌體的吸附作用,以利抗菌作用,而對于革蘭氏陽性菌與真菌的抑制效果較好,可能與革蘭氏陽性菌、真菌、革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)組成不同有關(guān),革蘭氏陽性菌的細(xì)胞壁主要成分為肽聚醣和臺口酸組成,而真菌主要多為基丁質(zhì)所組成,革蘭氏陰性菌則是由肽聚醣、脂蛋白、外膜與脂多醣類等物質(zhì)所組成,相較下后者的細(xì)胞壁較復(fù)雜,而影響了抗菌的結(jié)果。當(dāng)分子量越高時,穿透細(xì)胞壁會更困難,尤其是對于革蘭氏陰性菌。對于白色念珠菌的抑制結(jié)果推測原因當(dāng)化合物末端陽離子為1-甲基吡咯烷結(jié)構(gòu)時抑菌效果較末端陽離子為芳香環(huán)佳因共振使芳香環(huán)電荷分散降低抑菌效果,而末端陽離子為三乙基胺時因三乙基胺比環(huán)狀結(jié)構(gòu)能較有力的進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)使細(xì)胞膜內(nèi)物質(zhì)外漏造成細(xì)菌死亡,使抑菌效果較佳。烷基碳鏈的長短和改變陽離子的種類都會影響抗菌能力,碳鏈增加時,抗菌性能也隨著增加。改變不同陽離子時,電荷密度較集中的化合物對于抗菌能力有較好的效果。雙陽離子聚離子液體的制備容易,成本低,耐高溫,其熱裂解溫度最高可達(dá)到268℃,對熱的安定性高,未來能夠應(yīng)用于須經(jīng)高溫制造之容器與包材中,可減少添加在產(chǎn)品中的防腐劑成分,降低消費(fèi)者使用產(chǎn)品后有過敏的現(xiàn)象發(fā)生。
4結(jié)論