第一篇：先進(jìn)制造導(dǎo)論

1、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、清潔化、集成化、全球化的方向發(fā)展。

2、很多國(guó)家特別是美國(guó)把制定制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略列為重中之重，原因是：①世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)表明，制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石，也是增強(qiáng)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)；②制造業(yè)是解決就業(yè)矛盾的一個(gè)重要領(lǐng)域，也是21世紀(jì)提高一個(gè)國(guó)家整體就業(yè)水平的重要基礎(chǔ)；③制造業(yè)不僅是高新技術(shù)的載體，而且也是高新技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。

3、對(duì)2020年制造業(yè)所面臨的形勢(shì)提出了如下六大挑戰(zhàn)或基本目標(biāo)：（1）快速響應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)——實(shí)現(xiàn)制造環(huán)節(jié)并行（2）全球化競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)——技術(shù)資源集成（3）信息時(shí)代的挑戰(zhàn)——信息向知識(shí)的轉(zhuǎn)變（4）環(huán)境保護(hù)壓力的挑戰(zhàn)——可持續(xù)發(fā)展（5）制造全球化和貿(mào)易自由化的挑戰(zhàn)——可重組工程（6）技術(shù)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)——全新制造工藝及產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)

4、先進(jìn)制造技術(shù)歸納如下幾個(gè)學(xué)科方面：（1）先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)（2）先進(jìn)制造工藝技術(shù)（3）制造自動(dòng)化技術(shù)（4）先進(jìn)生產(chǎn)制造模式和制造系統(tǒng)

1、信息化制造的特點(diǎn)：

(1)基于Internet／Intranet的網(wǎng)絡(luò)化。(2)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造進(jìn)程中的全程數(shù)字化。(3)制造設(shè)備的信息化、智能化、柔性化。(4)制造組織的全球化、敏捷化。(5)制造資源的分布性、共享性。(6)制造過(guò)程的并行化、協(xié)同化。(7)設(shè)計(jì)制造各要素全球性的分布和集成化。(8)設(shè)計(jì)制造各個(gè)環(huán)節(jié)的并行協(xié)作與智能化。

1、FMS的基本構(gòu)成框架主要由三部分組成，即計(jì)算機(jī)控制與管理層、以NC為主的多臺(tái)加工設(shè)備和物料運(yùn)輸裝置。

2、一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)CAD／CAM集成系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾個(gè)主要方面：產(chǎn)品方案與設(shè)計(jì)(CAD)； 結(jié)構(gòu)及工程分析(CAE)；工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(CAPP)；數(shù)控加工編程(NC)；分布式數(shù)據(jù)庫(kù)；系統(tǒng)接口及數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。

3、計(jì)算機(jī)仿真的定義-所謂計(jì)算機(jī)仿真，又稱為計(jì)算機(jī)模擬或計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)，就是建立系統(tǒng)模型(系統(tǒng)包括所有工程和非工程的系統(tǒng))的仿真模型，進(jìn)而在計(jì)算機(jī)上對(duì)該仿真模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)(仿真實(shí)驗(yàn))研究，以達(dá)到通過(guò)模擬實(shí)際系統(tǒng)的行為而認(rèn)識(shí)其本質(zhì)規(guī)律的目的的過(guò)程。

4、PDM系統(tǒng)的主要模塊有：

1)文檔管理。2)模型和工程圖管理。3)零件管理。4)零件分類。5)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理。6)變型管理(配置管理)。7)過(guò)程管理(工作流管理)。8)項(xiàng)目管理(進(jìn)度計(jì)劃管理和任務(wù)計(jì)劃管理)。9)通用接口。

1、CIMS的定義：CIMS是在CIM哲理指導(dǎo)下建立的人機(jī)系統(tǒng)，是一種新型制造模式。它從企業(yè)的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略目標(biāo)出發(fā)，將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，將產(chǎn)品從創(chuàng)意策劃、設(shè)計(jì)、制造、營(yíng)銷到售后服務(wù)全過(guò)程中有關(guān)的人和組織、經(jīng)營(yíng)管理和技術(shù)三要素有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使制造系統(tǒng)中的各種活動(dòng)、信息有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行，以達(dá)到產(chǎn)品上市快、成本低、質(zhì)量高、能耗少，提高企業(yè)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3、反求工程的關(guān)鍵技術(shù)：

（1）數(shù)據(jù)采集（2）數(shù)據(jù)處理

（3）三維CAD模型重構(gòu)（4）原始設(shè)計(jì)參數(shù)還原和精度設(shè)計(jì)。

3、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：(1)快速進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的CAD／CAM／CAE／PDM技術(shù)。(2)促進(jìn)企業(yè)現(xiàn)代化管理的MRPII／ERP技術(shù)。(3)信息技術(shù)引入到生產(chǎn)加工，提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、快速響應(yīng)的數(shù)控、快速原型制造、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等。(4)基于設(shè)計(jì)過(guò)程重組和優(yōu)化的并行工程技術(shù)。(5)加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的虛擬制造技術(shù)。(6)基于網(wǎng)絡(luò)的異地設(shè)計(jì)、制造的網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同生產(chǎn)技術(shù)。(7)基于企業(yè)、企業(yè)間物流優(yōu)化的供應(yīng)鏈管理技術(shù)、電子商務(wù)技術(shù)。(8)系統(tǒng)運(yùn)行的先進(jìn)控制技術(shù)。

2、CIMS通常主要由五大功能分系統(tǒng)構(gòu)成：管理信息分系統(tǒng)(MIS)；技術(shù)信息分系統(tǒng)(TIS)；制造自動(dòng)化分系統(tǒng)(MAS)；質(zhì)量信息分系統(tǒng)(QIS)；網(wǎng)絡(luò)／數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)(NET&DB)。

1、并行工程的定義：

并行工程CE是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程(包括制造過(guò)程和支持過(guò)程)進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開(kāi)發(fā)人員從一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品全生命周期中的各種因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度及用戶需求。2并行工程的核心內(nèi)容：（簡(jiǎn)述）

1．產(chǎn)品開(kāi)發(fā)隊(duì)伍重構(gòu)

并行工程首先必須打破傳統(tǒng)的、按部門劃分的組織形式，組成以產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為對(duì)象的集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)IPT。它包含三類人員：企業(yè)管理決策者、團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)和團(tuán)隊(duì)成員。

IPT的規(guī)模一般分為：

(1)任務(wù)級(jí)（2）項(xiàng)目級(jí)（3）工程級(jí)（4）企業(yè)級(jí)

2．過(guò)程重構(gòu)

在深入分析了企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程中對(duì)TQCSE(時(shí)間、質(zhì)量、成本、服務(wù)、環(huán)境)構(gòu)成障礙的各種因素之后，企業(yè)決策者必須下決心對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式進(jìn)行改革，組建在并行工程哲理下所需要的IPT（集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)）。這種方法可稱為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程重構(gòu)(Product Development Process Re-engineering)。它包括市場(chǎng)分析、確定產(chǎn)品開(kāi)發(fā)信息流程和開(kāi)發(fā)進(jìn)程。過(guò)程重構(gòu)應(yīng)按任務(wù)級(jí)、項(xiàng)目級(jí)、工程級(jí)和企業(yè)級(jí)分層次實(shí)施。隨著團(tuán)隊(duì)規(guī)模的增大，過(guò)程重構(gòu)的復(fù)雜程度成倍增長(zhǎng)。過(guò)程重構(gòu)應(yīng)當(dāng)考慮下列因素：

(1)明確責(zé)任，劃分的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)流程。(2)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程由串行改為并行。(3)對(duì)IPT成員素質(zhì)的要求。(4)不同層次的IPT對(duì)協(xié)同環(huán)境的要求。(5)盡量利用已有的資源。其主要工作有： 1)確定任務(wù)規(guī)劃樹(shù)。2)制訂信息流。

3．?dāng)?shù)字化產(chǎn)品定義

工作內(nèi)容包括產(chǎn)品整個(gè)生命周期，諸進(jìn)程的數(shù)字化產(chǎn)品模型和產(chǎn)品生 命周期數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)化工具集成和信息集成。(1)產(chǎn)品數(shù)據(jù)定義與管理。(2)工具集成和信息集成。4．協(xié)同工作環(huán)境

協(xié)同工作環(huán)境是用于支持IPT協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)平臺(tái)。以上四點(diǎn)內(nèi)容再加上以下：

并行工程CE作為一種嶄新的設(shè)計(jì)“哲理”，是以縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)一次成功率為目標(biāo)，把先進(jìn)的管理思想和先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合起來(lái)，采用集成化和并行化的思想設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程。它是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程(包括制造和支持過(guò)程)進(jìn)行集成地并行地設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化工作模式。它在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，實(shí)時(shí)并行地模擬產(chǎn)品在制造過(guò)程中各環(huán)節(jié)的運(yùn)作；在決定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的同時(shí)能模擬產(chǎn)品在實(shí)際工作中的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品可制造性(含可裝配性)及其對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，評(píng)價(jià)制造過(guò)程的可行性及企業(yè)集團(tuán)資源分配的合理性；以及對(duì)可能取得的效益及所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等等進(jìn)行模擬運(yùn)作。這種模式力圖使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員從設(shè)計(jì)一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品全生命周期中的各種因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度及用戶需求。

并行工程的哲理和技術(shù)不是簡(jiǎn)單的發(fā)明或創(chuàng)造，而是集成了制造業(yè)中許多新的技術(shù)、模式、思想，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)化的抽象發(fā)展而成的，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的過(guò)程集成。多品種小批量生產(chǎn)模式中的一體化設(shè)計(jì)與制造、大規(guī)模生產(chǎn)模式中的標(biāo)準(zhǔn)化零部件開(kāi)發(fā)、精良生產(chǎn)模式中的綜合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)、面向制造的設(shè)計(jì)、CIMS中的信息集成，以及集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、CAD／CAE／CAPP／CAM等都對(duì)并行工程的產(chǎn)生有著直接的影響

1、反求工程的概念：反求工程又稱為逆向工程或逆工程，是近年發(fā)展起來(lái)的引進(jìn)、消化、吸收和提高先進(jìn)技術(shù)的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合。它以已有的產(chǎn)品或技術(shù)為研究對(duì)象，以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、生產(chǎn)工程學(xué)、材料學(xué)、計(jì)量學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和有關(guān)專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)，以解剖、掌握對(duì)象的關(guān)鍵技術(shù)為目的，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)、再現(xiàn)及創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)。

1、產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)的企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的概念 ：企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟有時(shí)亦稱為虛擬企業(yè)，它是敏捷制造的一種主要實(shí)現(xiàn)模式。它以具有共同利益的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與制造為凝聚核心，將不同企業(yè)中具有技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)的相關(guān)部分組合在一起，構(gòu)成了如圖6-4所示的企業(yè)鏈形態(tài)。其中，企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟形態(tài)的構(gòu)成主要依賴于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。因此可以說(shuō)，在某種程度上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)尤其是Internet是企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟構(gòu)成的紐帶。

在企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟中，所有的企業(yè)均稱為成員企業(yè)，根據(jù)成員企業(yè)所起的作用不同，可劃分成盟主企業(yè)和盟員企業(yè)。盟主企業(yè)是企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的發(fā)起者，掌握著產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造等的核心技術(shù)，具備面向市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，并決定著將邀請(qǐng)哪些企業(yè)作為盟員企業(yè)加入。此外，盟主企業(yè)有責(zé)任控制與調(diào)度相關(guān)的制造鏈、供應(yīng)鏈等。盟員企業(yè)則是由盟主企業(yè)根據(jù)相關(guān)條件或通過(guò)招投標(biāo)機(jī)制在雙贏的前提下選擇確定的。

1、綠色設(shè)計(jì)的含義：綠色設(shè)計(jì)是獲得綠色產(chǎn)品的基礎(chǔ)。它是指在產(chǎn)品生命周期的全過(guò)程中，充分考慮對(duì)資源和環(huán)境的影響，在考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開(kāi)發(fā)周期和成本的同時(shí)，優(yōu)化有關(guān)設(shè)計(jì)因素，使得產(chǎn)品及其制造過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響和資源的消耗到最小。

2、目前逆向工程在制造業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域大致可分為以下幾種情況：(1)在沒(méi)有設(shè)計(jì)圖樣或者設(shè)計(jì)圖樣不完整以及沒(méi)有CAD模型的情況下，在對(duì)零件原型進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)上，使其原型再現(xiàn)，形成零件的數(shù)字化模型，通過(guò)性能分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)，最后形成CAD模型，并以此為依據(jù)進(jìn)行快速原型制造或編制數(shù)控加工的NC代碼，加工復(fù)制出一個(gè)相同的零件。(2)對(duì)現(xiàn)有的產(chǎn)品某個(gè)零件進(jìn)行修復(fù)時(shí)，需用反求工程獲得現(xiàn)有產(chǎn)品零件的CAD模型，對(duì)CAD模型進(jìn)行各種性能及尺寸分析，從而確定該零件結(jié)構(gòu)信息和工藝信息，或者借助于逆向工程技術(shù)抽取零件原型的設(shè)計(jì)思想，指導(dǎo)新的設(shè)計(jì)。這是由實(shí)物逆向推理找出設(shè)計(jì)思想的一種漸進(jìn)過(guò)程。（3)當(dāng)設(shè)計(jì)必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試才能定型的工件時(shí)，通常也采用反求工程的方法。譬如在航天航空領(lǐng)域，為了滿足產(chǎn)品對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)等的性能要求，首先要求在初始設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)各種性能測(cè)試(如風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)等)與修改，建立符合要求的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。為將這種試驗(yàn)?zāi)Ｐ娃D(zhuǎn)換為產(chǎn)品模型，應(yīng)用反求工程技術(shù)能夠很好地滿足這個(gè)要求。(4)對(duì)于外型難以直接用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維造型的設(shè)計(jì)(如復(fù)雜的藝術(shù)造型)，一般用黏土、木材或者塑料進(jìn)行初試外形設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)修改形成最終的事物模型。這時(shí)就需要通過(guò)逆向工程將實(shí)物轉(zhuǎn)化為三維CAD模型。(5)當(dāng)設(shè)計(jì)制作人體擬合產(chǎn)品時(shí)，如頭盔、太空服、假肢以及人體活性骨骼等，也正是應(yīng)用反求工程的技術(shù)之處。

2、面向回收的設(shè)計(jì)DFR的幾種方式：（具體分析）

1)重用。即將回收的零部件直接用于另一種用途，如電動(dòng)機(jī)等2)再加工。指回收的零部件在經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的修理或檢修后，應(yīng)用在相同或不同的場(chǎng)合。3)高級(jí)回收。指經(jīng)過(guò)重新處理的零件材料被應(yīng)用在另一更高價(jià)值的產(chǎn)品中。4)次級(jí)回收。指將回收的零部件用于低價(jià)值產(chǎn)品中，如計(jì)算機(jī)的電路板用于玩具上。5)三級(jí)回收。也稱化學(xué)分解回收，指將回收的零部件的聚合物通過(guò)化學(xué)方式分解為基本元素或單元體，用于生產(chǎn)新材料，也可用于生產(chǎn)其他產(chǎn)品，如石油、瀝青等。6)四級(jí)回收。也稱燃燒回收，即燃燒回收的材料用以生產(chǎn)或發(fā)電。7)處理。主要指填埋。

2、企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的建立流程（四個(gè)階段）

(1)第一階段，目標(biāo)確定。主要用于完成市場(chǎng)機(jī)遇的尋求與評(píng)估分析、差距分析與目標(biāo)確定兩項(xiàng)任務(wù)。(2)第二階段，動(dòng)態(tài)聯(lián)盟建模及伙伴選擇。動(dòng)態(tài)聯(lián)盟建模及伙伴選擇階段的任務(wù)主要涉及到三個(gè)方面，即虛擬企業(yè)過(guò)程規(guī)劃、成員企業(yè)確定及動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的企業(yè)模型設(shè)計(jì)。當(dāng)成員企業(yè)不具備敏捷化需求時(shí)，還必須對(duì)該企業(yè)實(shí)施敏捷化改造或業(yè)務(wù)過(guò)程重組。(3)第三階段，組織設(shè)計(jì)。組織設(shè)計(jì)階段包含兩方面的含義，一是搭建企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟；二是從項(xiàng)目分解的角度出發(fā)，進(jìn)行任務(wù)分解，明確動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的參與者所承擔(dān)的責(zé)任與義務(wù)。(4)第四階段，實(shí)施階段。以上各階段所做的工作隸屬于規(guī)劃與邏輯方案的確定。而實(shí)施階段的主要任務(wù)就是使之變成相應(yīng)的物理實(shí)現(xiàn)。因此，實(shí)施階段要解決基于網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)信息結(jié)構(gòu)的選用、使能技術(shù)的應(yīng)用以及將對(duì)應(yīng)的使能工具集成到該信息結(jié)構(gòu)中。

第二篇：先進(jìn)材料導(dǎo)論

石墨烯導(dǎo)電高分子復(fù)合材料研究進(jìn)展

摘要：本文綜述了有關(guān)填充型導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的研究進(jìn)展及其應(yīng)用，重點(diǎn)介紹并比較了石墨烯/聚合物導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方法，討論了石墨烯的功能化改性處理。

關(guān)鍵詞：石墨烯；導(dǎo)電高分子；制備方法；改性

導(dǎo)電高分子復(fù)合材料自1977年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)[1]，得到了科學(xué)家的廣泛關(guān)注。導(dǎo)電高分子材料按自身結(jié)構(gòu)和制備方法不同可分為結(jié)構(gòu)型（本征型）和復(fù)合型兩大類，其中復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料因其制備工藝簡(jiǎn)便，性能優(yōu)越，具有較強(qiáng)的實(shí)用性而受到工業(yè)界更為廣泛的關(guān)注。目前制備導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的填料主要有碳系材料和金屬系材料兩大類，碳系材料中的炭黑、石墨、碳納米管多年來(lái)憑借其優(yōu)異性能而得到廣泛應(yīng)用，近年來(lái)石墨烯憑借其優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能及優(yōu)異的機(jī)械特性而得到更廣泛的研究。本文對(duì)石墨烯導(dǎo)電高分子復(fù)合材料研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。1 石墨烯簡(jiǎn)介

自2004 年石墨烯（Graphene，Gr）被英國(guó)曼徹斯特大學(xué)兩位科學(xué)家Andrew Geim和Konstantin Novoselov[2]用一種簡(jiǎn)單的膠帶剝離方法首次制得后，石墨烯便成為科學(xué)家研究的新寵。

石墨烯是一種由單層碳原子緊密堆積排列具有二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的新材料[3]，厚度只有原子直徑大?。s為0.35 nm），是目前世界上已知的最薄的二維材料[4]。在石墨烯中，相鄰兩個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，每個(gè)碳原子發(fā)生sp2雜化，這使得每個(gè)碳原子剩余的p軌道上都有一個(gè)電子，這些電子之間相互作用，在石墨烯垂直平面上形成一個(gè)無(wú)窮大的離域大π鍵，在這個(gè)大π鍵中電子可自由移動(dòng)，這就使得石墨烯電導(dǎo)率能高達(dá)到106 s/m[5]。石墨烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，使其在能源電池[6~8]、電容導(dǎo)體[9~11]、傳感原器件[12]、吸波材料[13]、防腐材料[14]等領(lǐng)域有十分廣泛的應(yīng)用前景。以石墨烯為填料可大大改善聚合物的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及力學(xué)性能。

目前，制備石墨烯的方法主要有化學(xué)還原法及物理剝離法。物理剝離法是通過(guò)超聲剝離等機(jī)械手段對(duì)石墨進(jìn)行剝離以得到片層石墨烯?；瘜W(xué)還原法中應(yīng)用比較廣泛的是利用Hummers 法： 先將石墨氧化成氧化石墨（GO），然后將GO通過(guò)還原劑（如水合肼、硼氫化鈉等）還原成Gr。除了以上較基本的兩種

途徑外，還有電泳沉淀法[15]、碳管轉(zhuǎn)換法[16]等新穎的方法來(lái)制備高導(dǎo)電性能的石墨烯。石墨烯/聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法

制備石墨烯/聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料最重要的是提高石墨烯在聚合物基體中的分散程度，這是因?yàn)槭┑谋缺砻娣e很大，片層之間較強(qiáng)的范德華力使得其極易團(tuán)聚[17]。所以通常要采用機(jī)械攪拌、超聲分離和加入表面活性劑對(duì)石墨烯表面進(jìn)行修飾等方法來(lái)提高石墨烯在聚合物基體中的分散性。從石墨烯與聚合物基體的相互作用的本質(zhì)上來(lái)看，上述方法可分為物理混合和化學(xué)復(fù)合兩類。本文中主要介紹熔融共混法、溶液共混法、原位聚合法、原位還原法以及聚合物插層法。2.1 熔融共混法

熔融共混法通常是將GO經(jīng)過(guò)剝離及還原制成Gr，然后將Gr加入到粘流狀態(tài)的聚合物基體中，通過(guò)密煉、擠出、注塑和吹塑成型制得復(fù)合材料。

洪江彬等[18]以聚碳酸酯（PC）為基體材料，采用熔融共混法制備了Gr微片/PC、炭黑/PC、Gr微片母料/PC導(dǎo)電復(fù)合材料，并研究不同導(dǎo)電填料對(duì)導(dǎo)電性能的影響。結(jié)果表明，通過(guò)控制加工工藝可以有效避免Gr微片結(jié)構(gòu)在熔融加工過(guò)程中的破壞，使得Gr能均勻分散在基體中，同時(shí)復(fù)合材料電導(dǎo)率能達(dá)到1.2×10?4 s/cm，Gr微片母料導(dǎo)電復(fù)合材料滲濾閥值約為3%（體積分?jǐn)?shù)）。

Ya n 等[19]將體積分?jǐn)?shù)為1.38%的石墨烯和聚苯胺12（PA12）熔融共混，成功制得高導(dǎo)電性的Gr/PA12二元納米復(fù)合材料，純PA12材料的電導(dǎo)率為2.8×10?14s/m，研究表明Gr/PA12復(fù)合材料的電導(dǎo)率迅速增加到6.7×10?2s/m，同時(shí)其滲濾閥值僅為0.3%（體積分?jǐn)?shù)）。

熔融共混法要使各組分混合均勻，復(fù)合體系就必須進(jìn)行混合，但如果混合溫度過(guò)高就會(huì)破壞Gr填料在體系中的分布、結(jié)構(gòu)及取向，從而影響復(fù)合材料的導(dǎo)電性能，所以必須嚴(yán)格控制混合工藝的條件。同時(shí)為了保持導(dǎo)電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)完整，在擠出時(shí)受應(yīng)力要足夠小，剪切速度要盡可能低，因此使用熔融共混法時(shí)選擇合適的混煉工藝是十分重要的。2.2 溶液共混法

溶液共混法通常是將Gr穩(wěn)定的分散在有機(jī)溶劑中，然后將聚合物基體加入到G r 分散液中； 也有將聚合物基體分散于有機(jī)溶劑中，再向分散液中加入

Gr。再通過(guò)機(jī)械攪拌、超聲分散以及冷凍干燥等技術(shù)制得Gr/聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料。一般來(lái)說(shuō)，采用溶液共混法制得的導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電性要比采用熔融共混法制得的材料高。相比較熔融共混法，溶液共混法通過(guò)機(jī)械攪拌或超聲分散等一些物理手段能將石墨烯更均勻地分散于聚合物基體中。

Ahmed S Wajid 等[20]通過(guò)將聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）分別溶于乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺、二甲亞砜中，然后將膨脹石墨加入到PVP溶液中，室溫下通過(guò)超聲處理直接將膨脹石墨剝離成片層Gr，通過(guò)離心、冷凍干燥處理驗(yàn)證了PVP的存在有利于石墨烯在溶劑中的分散，同時(shí)對(duì)G r/PVP復(fù)合材料的導(dǎo)電性能進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)Gr體積分?jǐn)?shù)為0.27%時(shí)電導(dǎo)率比純PVP材料提升了7個(gè)數(shù)量級(jí)。

Pang 等[21]在200℃ 下制備溶劑為水/乙醇具有隔離結(jié)構(gòu)的G r/超高分子量聚乙烯納米復(fù)合材料，其電導(dǎo)率從10?8s/m（G r體積分?jǐn)?shù)為0.06%）增加到0.076 s/m（Gr體積分?jǐn)?shù)為0.15%），滲濾閥值僅為0.070%（體積分?jǐn)?shù)）。2.3 原位聚合法

所謂原位聚合法就是將Gr與聚合物單體混合，然后通過(guò)加入引發(fā)劑等方法使單體聚合，最后制得Gr/聚合物復(fù)合材料。這種方法可以較為顯著地增強(qiáng)Gr與基體之間的相互作用，對(duì)電導(dǎo)率的提高有一定的作用。原位聚合法可一定程度上在Gr和聚合物基體間引入化學(xué)鍵，這些化學(xué)鍵的引入對(duì)導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及機(jī)械性能都是有幫助的。

Sumanta等[22]以過(guò)硫酸銨（APS）為引發(fā)劑，將聚吡咯（PPy）和聚苯胺（PAIN）單體加入到Gr/改性Gr分散液中進(jìn)行聚合反應(yīng)，制得Gr（改性Gr）/ PPy復(fù)合材料，以及Gr（改性Gr）/PAIN復(fù)合材料，其中采用了十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）對(duì)Gr進(jìn)行改性。通過(guò)對(duì)這兩類復(fù)合材料的導(dǎo)電性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)改性Gr/PAIN的電導(dǎo)率達(dá)到了8.12 s/cm，大于聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）改性Gr/PAIN的電導(dǎo)率（其值為4.96 s/cm）[23]。通過(guò)以上可看出通過(guò)原位聚合法制備Gr/聚合物復(fù)合材料過(guò)程中加入的表面活性劑不同對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)電性能有較大影響。2.4 原位還原法

原位還原法實(shí)際上是利用GO易分散于溶劑中的性能，先將分散于溶劑中的GO加到聚合物基體分散液中，通過(guò)充分的攪拌、超聲振蕩等手段將GO與

聚合物基體充分混合均勻，然后加入還原劑（如水合肼）對(duì)GO進(jìn)行充分還原，將反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行干燥即得到Gr/聚合物復(fù)合材料。這與前三種方法相比，此法能將Gr均勻地分散于基體中，因此研究較為廣泛。

Long等[24]將GO吸附在聚苯乙烯（PS）表面，制成GO/PS微球，再用維生素C對(duì)微球上GO進(jìn)行還原處理，最后在200℃將Gr/PS熱壓成型制得所需的復(fù)合材料。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)電性能進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率達(dá)到了20.5s/m，滲濾閥值僅為0.08%（體積分?jǐn)?shù)）。

Vi e t 等[25]將G O 與聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）乳液混合均勻，在80℃下加入水合肼對(duì)GO還原處理3 h 制得Gr/PMMA聚合物，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)在Gr含量為2.7%（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)電導(dǎo)率達(dá)到64s/m，滲濾閥值為0.18%（體積分?jǐn)?shù)）。

原位還原法的缺點(diǎn)就是GO的還原程度問(wèn)題，其中還原劑的選擇、還原溫度及還原時(shí)間的設(shè)定都會(huì)對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)電性能產(chǎn)生較大的影響。現(xiàn)在較常用還原劑主要是水合肼、硼氫化鈉等，其他一些如維生素C[26]、L-抗壞血酸[27]等也相繼被研究使用。2.5 聚合物插層法

聚合物插層法是指通過(guò)機(jī)械剪切力或溶劑作用將聚合物分子插入到Gr片層中去，從而得到Gr/聚合物復(fù)合材料。通過(guò)這種方法制得的復(fù)合材料中聚合物分子與Gr之間的相互作用更加顯著，因次通過(guò)此法能更加提升材料的各方面性能。

Stankovich等[28]先用異氰酸苯酯對(duì)GO進(jìn)行改性處理，將處理后的GO與PS在極性非質(zhì)子溶劑二甲基甲酰胺（DMF）中進(jìn)行超聲混合處理，并用水合肼進(jìn)行化學(xué)還原，然后將所得樣品烘干并熱壓成型，制得Gr/PS導(dǎo)電復(fù)合材料。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)Gr的加入使復(fù)合材料的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能明顯增強(qiáng)，其導(dǎo)電性能與碳納米管復(fù)合材料相當(dāng)，復(fù)合材料的滲濾閥值為0.1%（體積分?jǐn)?shù)），導(dǎo)電率能達(dá)到0.1～1s/m。Ramanathan等[29]將片層Gr分別插層填充入PMMA、聚丙烯晴（PAN）兩種基體中制得導(dǎo)電復(fù)合材料，結(jié)果表明復(fù)合材料的導(dǎo)電性能得到顯著的增強(qiáng)。石墨烯的功能化改性處理

在制備石墨烯/ 聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料的過(guò)程中都會(huì)涉及到一個(gè)重要的問(wèn)題，就是石墨烯與聚合物基體和溶劑的相容性。由于石墨烯片層間較強(qiáng)的范德華力使得其十分容易團(tuán)聚，同時(shí)結(jié)構(gòu)相對(duì)完整的石墨烯化學(xué)穩(wěn)定性高，與其他介質(zhì)的相互作用弱，因此純石墨烯在有機(jī)溶劑或是聚合物基體中的分散性差，這就導(dǎo)致復(fù)合材料的導(dǎo)電性較低。為了提高其分散性，必須對(duì)石墨烯進(jìn)行有效的功能化改性，引入一些特定的官能團(tuán)，這樣不僅可以提高石墨烯的分散性，同時(shí)引入的官能團(tuán)還能賦予石墨烯一些其他的性質(zhì)，拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)石墨烯進(jìn)行功能化改性處理的方法有兩種： 共價(jià)鍵改性和非共價(jià)鍵改性。非共價(jià)鍵改性依賴于π-π 相互作用、氫鍵等分子間較弱的相互作用力，易被破壞。而共價(jià)鍵改性引入化學(xué)鍵，不易被破壞，因此得到更廣泛的研究。3.1 共價(jià)鍵改性石墨烯

石墨烯的共價(jià)鍵功能化改性主要是通過(guò)石墨烯或石墨烯衍生物（如GO）進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)，將有機(jī)高分子或小分子基團(tuán)通過(guò)共價(jià)鍵與石墨烯片層相連接。根據(jù)合成前驅(qū)體的種類，共價(jià)鍵改性可分為GO的共價(jià)鍵修飾和非GO的共價(jià)鍵修飾。根據(jù)合成方法的不同可分為向石墨烯接枝法（graft-onto）和從石墨烯接枝法（graft-from）。3.1.1 氧化石墨烯的共價(jià)鍵修飾

通過(guò)Hummers法制備GO引入各種含氧官能團(tuán)，并且可以通過(guò)其他化學(xué)反應(yīng)將這些含氧官能團(tuán)轉(zhuǎn)化為多種其他官能團(tuán)，從而可以達(dá)到石墨烯與聚合物基體的成功復(fù)合。Wa n g 等[30]通過(guò)GO上環(huán)氧官能團(tuán)的開(kāi)環(huán)反應(yīng)，用十八胺（ODA）對(duì)石墨烯單片層進(jìn)行修飾，修飾后的石墨烯能穩(wěn)定地分散在有機(jī)溶劑中，同時(shí)石墨烯的性質(zhì)未發(fā)生改變。

在GO的共價(jià)鍵修飾中，向石墨烯接枝法（graft-onto）和從石墨烯接枝法（graft-from）這兩種方法是較常見(jiàn)的。前者首先合成末端帶有高活性官能團(tuán)的高分子鏈，然后通過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)直接接枝到GO上，Salavagione等[31]通過(guò)酯化反應(yīng)將聚乙烯醇（PVA）與氧化石墨烯邊緣的羥基相連接，發(fā)現(xiàn)PVA的規(guī)整度對(duì)偶聯(lián)反應(yīng)的活性是有影響的，并且討論了該復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性及結(jié)晶性。Xu等[32]采用原位聚合法制備石墨烯/尼龍-6（PA6）復(fù)合材料，在發(fā)生原位聚合反應(yīng)的過(guò)程中，聚合物與GO羧基官能團(tuán)發(fā)生偶聯(lián)作用，同時(shí)改性GO的還

原也在進(jìn)行中，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)PA6的接枝含量達(dá)到78%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，改性的石墨烯能穩(wěn)定分散在PA6中。

向石墨烯接枝法的優(yōu)點(diǎn)是接枝之前可對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的表征，對(duì)接枝聚合物的結(jié)構(gòu)能夠精確可控。缺點(diǎn)主要是反應(yīng)條件苛刻以及由于位阻效應(yīng)導(dǎo)致的石墨烯表面接枝率低。

而從石墨烯接枝法（graft-from）則是在GO上引入所需要的可進(jìn)一步修飾的官能團(tuán)，通

過(guò)對(duì)這些官能團(tuán)的修飾，再?gòu)腉O上原位引發(fā)聚合。Shen等[33]首次采用原位自由基共聚的方法制備了具有雙親性聚合物功能化的石墨烯。他們首先通過(guò)化學(xué)氧化及超聲分離制備GO分散液，然后用硼氫化鈉還原GO制備結(jié)構(gòu)相對(duì)較完整的石墨烯。接下來(lái)，在自由基引發(fā)劑過(guò)氧化二苯甲酰（BPO）作用下，采用丙烯酰胺和苯乙烯與石墨烯進(jìn)行化學(xué)共聚反應(yīng)，獲得聚苯乙烯-b-聚丙烯酰胺（PS-b-PAM）嵌段共聚物改性的石墨烯。因?yàn)榫郾揭蚁┖途郾０贩謩e在極性溶劑和非極性溶劑中具有良好的溶解性，使得改性石墨烯既能分散于水中，也能分散于二甲苯中，該方法很好的改善了石墨烯在溶劑中的分散性。3.1.2 非氧化石墨烯的共價(jià)鍵修飾

GO以及由其還原制備的石墨烯的導(dǎo)電性都是遠(yuǎn)小于完整的石墨烯，因此需要選擇新的制備方法來(lái)獲得導(dǎo)電性好且可加工的石墨烯復(fù)合材料。通過(guò)非氧化還原法能得到表面少缺陷或無(wú)缺陷的非氧化石墨烯（制備過(guò)程未經(jīng)過(guò)氧化還原過(guò)程）。與氧化還原法制備的石墨烯相比，這種石墨烯表面晶格完整，具有較高的導(dǎo)電性能。

非氧化石墨烯獲得的最常用方法是直接剝離法。Hamilton等[34]將高定向熱解石墨（HOPG）在鄰二氯苯（ODCB）中進(jìn)行超聲離心處理，得到在有機(jī)溶劑中分散良好的石墨烯，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)石墨烯溶度可以達(dá)到0.03mg/mL，得到的石墨烯平均厚度在7~10nm間，其中最薄的小于1nm，其寬度在100~500nm間，得到片層石墨烯即可對(duì)其表面進(jìn)行非氧化的共價(jià)鍵修飾。3.2 非共價(jià)鍵改性石墨烯

非共價(jià)鍵功能化改性是指利用π-π相互作用、物理共混、氫鍵及離子鍵等非共價(jià)鍵相互作用，促使修飾分子對(duì)石墨烯表面進(jìn)行功能化改性，形成穩(wěn)定的

分散體系的改性方法。非共價(jià)鍵的功能化改性常常應(yīng)用于制備石墨烯與其他物質(zhì)的雜化體系中，例如與聚合物、金屬、DNA和氧化物等。

Dreyer等[35]利用異氰酸酯改性GO，分散在PS中，還原后得到石墨烯/PS導(dǎo)電復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)在添加1%（體積分?jǐn)?shù)）石墨烯時(shí)，常溫下PS的電導(dǎo)率能達(dá)到0.1s/m。同時(shí)石墨烯的加入降低了PS的滲濾閥值。Li等[36]利用有大π共軛結(jié)構(gòu)的聚乙炔類高分子PmPV與石墨烯間產(chǎn)生π-π相互作用，制備了PmPV改性的石墨烯,在有機(jī)溶劑中有較好的分散性。Patil 等采用化學(xué)氧化的方法制備GO，加入新解螺旋的單鏈DNA，然后用肼類還原，利用DNA與石墨烯間的氫鍵及靜電作用，制備了天然高分子非共價(jià)鍵修飾的石墨烯。該復(fù)合材料水溶液的溶度可達(dá)到0.5~2.5 mg/mL,能穩(wěn)定存在較長(zhǎng)時(shí)間。4 石墨烯/聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用

導(dǎo)電高分子與石墨烯分別是具有一維與二維共軛結(jié)構(gòu)的功能材料。導(dǎo)電高分子具有獨(dú)特的光電性能與電化學(xué)性能，但其力學(xué)性能差，在去摻雜的狀態(tài)下幾乎不導(dǎo)電性。將石墨烯復(fù)合到導(dǎo)電高分子中能克服上述缺陷。因此，這類復(fù)合材料在催化，傳感和能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)方面有著重要應(yīng)用。本報(bào)告將總結(jié)導(dǎo)電高分子/石墨烯復(fù)合材料的制備與表征技術(shù)，并利用其制備氣體與生物傳感器，太陽(yáng)能電池與燃料電池以及超級(jí)電容器。特別是基于導(dǎo)電高分子/石墨烯復(fù)合材料的超級(jí)電容器具有高的比電容，快速充放電性能和良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。石墨烯為導(dǎo)電高分子提供了原位生長(zhǎng)基底，同時(shí)能有效地控制其微結(jié)構(gòu)。兩種材料的協(xié)同作用能提高其傳感性能。

石墨烯/ 聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料的電導(dǎo)率與其使用環(huán)境（如溫度、濕度、氣體濃度等）、填料濃度等相關(guān)，因此可將導(dǎo)電復(fù)合材料用作溫度或濃度的敏感傳感器。改變復(fù)合材料中石墨烯填料的濃度可以制備適用于任何條件下的高電流或溫度傳感器。

我國(guó)石墨礦資源豐富(約占世界儲(chǔ)量的2/3)，如何對(duì)其進(jìn)行高效利用是具有戰(zhàn)略性意義的重大課題。由石墨制取石墨烯及石墨烯基宏觀材料是實(shí)現(xiàn)其高效利用的有效途徑。石墨烯即單原子層石墨，是2004 年才發(fā)現(xiàn)的新碳結(jié)構(gòu)。從分子的角度看，石墨烯是一種二維大分子。石墨烯性能優(yōu)異，是制備高強(qiáng)高模、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱功能材料的新型構(gòu)筑單元。然而，石墨烯的難溶及無(wú)序團(tuán)聚等問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了其宏觀有序材料的發(fā)展。針對(duì)這些問(wèn)題我們做了一些研究工作。

主要是發(fā)展了功能化石墨烯方法，制得了高溶解性石墨烯和氧化石墨烯，發(fā)現(xiàn)了氧化石墨烯的液晶性，用液晶紡絲制備了連續(xù)的純石墨烯纖維，用功能化石墨烯紡絲獲得了連續(xù)的仿貝殼層狀結(jié)構(gòu)纖維。復(fù)合纖維強(qiáng)度高、韌性好、可導(dǎo)電、仿腐蝕能力強(qiáng)，應(yīng)用面廣。5 結(jié)語(yǔ)

石墨烯/ 聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料在實(shí)際應(yīng)用及理論研究中都有重大的意義，在某些領(lǐng)域石墨烯/ 聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料扮演著更加重要的角色，但真正實(shí)現(xiàn)石墨烯/ 聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)還需要解決一些問(wèn)題：首先是改進(jìn)復(fù)合材料的制備方法，改善石墨烯在聚合物基體中的分散狀態(tài)，確定其在得到較好導(dǎo)電性能的同時(shí)降低其滲濾閥值，盡可能的使復(fù)合材料的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能及力學(xué)性能得到最優(yōu)化的結(jié)合，對(duì)石墨烯進(jìn)行化學(xué)改性能提高其在基體中的分散性，但改性劑對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能及力學(xué)性能有怎樣的影響還需進(jìn)行更深層次的研究。其次，石墨烯填料在導(dǎo)電高分子材料具體的導(dǎo)電機(jī)理如何，石墨烯與聚合物基體之間的相互作用機(jī)理等尚未有十分明確的解釋，仍需進(jìn)行大量的研究。6 致謝

感謝楊勇老師和付永勝老師的悉心教導(dǎo)，使我在先進(jìn)材料導(dǎo)論這門課學(xué)習(xí)到了與自己研究領(lǐng)域不同的知識(shí)，獲益匪淺。對(duì)于此次老師布置的作業(yè)，由于不是所學(xué)專業(yè)，所以自己的觀點(diǎn)較少，更多的是借鑒與學(xué)習(xí)，希望老師您的理解。祝老師們身體健康，工作順利。

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第三篇：先進(jìn)制造技術(shù)導(dǎo)論論文變電站防雷接地技術(shù)探究

先進(jìn)制造技術(shù)導(dǎo)論作業(yè)

題目：變電站防雷接地技術(shù)探究

作者：

學(xué)院：電氣工程學(xué)院

專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化

學(xué)號(hào)：

時(shí)間：2013-06-

21變電站防雷接地技術(shù)探究

（貴州省貴陽(yáng)市 貴州大學(xué) 電氣工程學(xué)院 550025）

**

Substation lightning protection and grounding techniques to explore

（Guiyang, Guizhou University School of Electrical Engineering 550025）**

摘要： 變電站的防雷接地對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，以及人類的生產(chǎn)生活有著十分重要的意義。本文分析了變電站防雷與接地的種類，針對(duì)各個(gè)類型的防雷與接地提出了相應(yīng)的保護(hù)措施，以保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞： 防雷 接地 直擊雷防護(hù) 避雷器 回路接地Abstract：Substation lightning protection and grounding the stable operation of the power system, as well as the production of human life has a very important significance.This paper analyzes the substation lightning protection and grounding type, for each type of lightning protection and grounding proposed appropriate protective measures to ensure the normal operation of the power system.Key word：LightingGroundLighting protectionLightning arresterGround Loop1 前言 起，并向雷云方向發(fā)起的。變電站是電力系統(tǒng)重要組成部分，如果2.2變電站遭受雷擊來(lái)源 變電站發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停變電站遭受的雷擊是下行雷，主要來(lái)自電，給社會(huì)生產(chǎn)和人民生活帶來(lái)不便，這就兩個(gè)方面：一是雷直擊在變電站的電氣設(shè)備

[2]

要求防雷措施必須十分可靠。由于接地裝置上；二是架空線路的感應(yīng)雷過(guò)電壓和直擊的一些問(wèn)題會(huì)引起主設(shè)備的損壞，變電站一雷過(guò)電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站。度停止運(yùn)行，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大因此，直擊雷和雷電波對(duì)變電站進(jìn)線及變壓的麻煩，因此變電站的接地措施必須要高度器的破壞的防護(hù)十分重要。的重視起來(lái)。變電站的接地系統(tǒng)是保護(hù)電力2.3 防雷措施 系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保障設(shè)備及人身安全的措(1)變電站的直擊雷防護(hù)。裝設(shè)避雷針

[3]

施之一。是直擊雷防護(hù)的主要措施，避雷針是保護(hù) 電氣設(shè)備、建筑物不受直接雷擊的雷電接受2 變電站的防雷保護(hù) 器。它將雷吸引到自己的身上，并安全導(dǎo)入

[4]

2.1雷電的形成地中，從而保護(hù)了附近絕緣水平比它低的【1】

雷電放電是帶電荷的雷云引起的放設(shè)備免遭雷擊。電現(xiàn)象，在某種大氣和大地條件下，潮濕的裝設(shè)避雷針時(shí)對(duì)于35kV變電站必須裝熱氣流進(jìn)入大氣層冷凝而形成雷云，大氣層有獨(dú)立的避雷針，并滿足不發(fā)生反擊的要中的雷云底部大多數(shù)帶負(fù)電，它在地面上感求；對(duì)于110kV及以上的變電站，由于此類應(yīng)出大量的正電荷，這樣，雷云和大地之間電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高，可以將就形成了強(qiáng)大的電場(chǎng)，隨著雷云的發(fā)展和運(yùn)避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)上，因動(dòng)，當(dāng)空間電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)大氣游離放電的臨此，雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電界電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生雷云之間或雷云對(duì)氣設(shè)備的反擊事故。

[5]

地的放電，形成雷電。按其發(fā)展方向可分為(2)變電站對(duì)侵入波的防護(hù)。變電站下行雷和上行雷。下行雷是在雷云產(chǎn)生并向?qū)η秩氩ǚ雷o(hù)的主要措施是在其進(jìn)線上裝

[6]

大地發(fā)展的，上行雷是接地物體頂部激發(fā) 設(shè)閥型避雷器。閥型避雷器的基本元件為

火花間隙和非線性電阻，目前，F(xiàn)S系列閥型

避雷器為火花間隙[7[和非線性電阻[8]，其主要用來(lái)保護(hù)小容量的配電裝置SFZ系列閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)中等及大容量變電站的電氣設(shè)備；FCZ1系列磁吹閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)變電站的高壓電氣設(shè)備。

(3)變電站的進(jìn)線防護(hù)。對(duì)變電站進(jìn)線實(shí)施防雷保護(hù)，其目的就是限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的陡度[9]

。當(dāng)線路上出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，將有行波沿導(dǎo)線向變電站運(yùn)動(dòng)，其幅值為線路絕緣的50％沖擊閃絡(luò)電壓[10]，線路的沖擊耐壓比變電站設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此，在接近變電站的進(jìn)線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如果沒(méi)架設(shè)避雷線，當(dāng)接近變電站的進(jìn)線上遭受雷擊時(shí)，流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值可超過(guò)5kA，且其陡度也會(huì)超過(guò)允許值，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。

(4)變壓器的防護(hù)。變壓器的基本保護(hù)措施是接近變壓器安裝避雷器，這樣可以防止線路侵入的雷電波損壞絕緣。

裝設(shè)避雷器時(shí)，要盡量接近變壓器，并

盡量減少連線的長(zhǎng)度，以便減少雷電電流

【11】

在連接線上的壓降【12】

。同時(shí)，避雷器的接線應(yīng)與變壓器的金屬外殼及低壓側(cè)中性點(diǎn)連接在一起，這樣，當(dāng)侵入波使避雷器動(dòng)作時(shí)，作用在高壓側(cè)主絕緣上的電壓就只剩下

避雷器的殘壓【13】

了(不包括接地電阻上的電壓壓降)，就減少了雷電對(duì)變壓器破壞的機(jī)會(huì)。

(5)變電站的防雷接地。變電站防雷保護(hù)滿足要求以后，還要根據(jù)安全和工作接地的要求敷設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷的要求，或者在防雷裝置下敷設(shè)單獨(dú)的接地體。變電站接地保護(hù)3.1接地的概述

接地就是將電力或建筑電氣裝置、設(shè)施

中某些導(dǎo)電【14】部分，經(jīng)接地線【15】

接至接

地極【16】

。接地根據(jù)工作內(nèi)容劃分為以下幾種：1．工作接地工作接地是為系統(tǒng)正常工作而設(shè)置的接地。如為了降低電力設(shè)備的絕緣水平，在及以上電力系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)

接地的運(yùn)行方式，在兩線一地的雙極高壓直

流輸電中也需將其中性點(diǎn)接地。除主設(shè)備的接地外，在微電子電路中，根據(jù)電路性質(zhì)不同，還有各種不同的工作接地比如直流地、交流地、數(shù)字地、模擬地、信號(hào)地、功率地、電源地等。2．防雷接地【17】

為了避免雷電的危害，避雷針、避雷線和避雷器等防雷設(shè)備都必須配以相應(yīng)的接地裝置以便將雷電

流引入大地。3．安全接地【18】

為了保證人

身的安全，將電氣設(shè)備外殼【19】

設(shè)置的接地。任何接地極都存在著接地電阻，正因?yàn)槿绱耍?dāng)有電流流過(guò)接地體時(shí)，在接地電阻上的壓降將引起接地極電位的升高電流在地中擴(kuò)散時(shí)，地面會(huì)出現(xiàn)電位梯度。3.2變電站的接地原則

變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則： 1.盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接

地物統(tǒng)一連接地來(lái)作為接地網(wǎng)【20】；

2.盡量以自然接地物為基礎(chǔ)，輔以人工接地體補(bǔ)充，外形盡可能采用閉合環(huán)形；

3.應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地。

3.3變電站接地方式

目前，變電站的接地方式有許多種，比如單點(diǎn)的接地、多點(diǎn)的接地和混合類型的接地等。單點(diǎn)的接地還分為串聯(lián)單點(diǎn)的接地及并聯(lián)單點(diǎn)的接地。一般來(lái)講，單點(diǎn)的接地常常用于簡(jiǎn)單線路，、以及頻率較低(f<2MHz)的電子線路【21】

。而當(dāng)涉及到高頻(f>20MHz)的電路時(shí)，我們應(yīng)該采用多點(diǎn)的接地或者多

層板【22】的方式。(1)保護(hù)的接地

防雷接地是受到雷電襲擊(直擊、感應(yīng)或線路引入)時(shí), 為防止造成損害的接地系統(tǒng).常有信號(hào)(弱電)防雷地和電源（強(qiáng)電)防雷地之分, 區(qū)分的原因不僅僅是因?yàn)橐蠼拥仉娮璨煌? 而且在工程實(shí)踐中信號(hào)防雷地常附在信號(hào)獨(dú)立地上, 和電源

防雷地【23】

分開(kāi)建設(shè).機(jī)殼安全接地是將系統(tǒng)中平時(shí)不帶電的金屬部分(機(jī)柜外殼, 操作臺(tái)外殼等)與地之間形成良好的導(dǎo)電連接, 以保護(hù)設(shè)備和人身安全.原因是系統(tǒng)的供電是強(qiáng)電供電(380、220、或110V), 通常情況下機(jī)殼等是不帶電的, 當(dāng)故障發(fā)

生(如主機(jī)電源故障或其它故障)造成電源的供電火線【24】

與外殼等導(dǎo)電金屬部件短路時(shí), 這些金屬部件或外殼就形成了帶電體.如果沒(méi)有很好的接地, 那么這帶電體和地

之間就有很高的電位差【25】

.如果人不小心

觸到這些帶電體【26】, 那么就會(huì)通過(guò)人身形成通路, 產(chǎn)生危險(xiǎn).因此, 必須將金屬外殼和地之間作很好的連接, 使機(jī)殼和地等電位.此外, 保護(hù)接地還可以防止靜電的積聚.(2)工作的接地

工作接地的目的是使變電站電網(wǎng)和其中的儀器都能夠可靠地運(yùn)行并且保證系統(tǒng)

量測(cè)和控制信息精度【27】

而設(shè)置的接地方法.它又分成機(jī)器的邏輯地【28】、信號(hào)的回路接地、屏蔽的接地。機(jī)器的邏輯地, 同時(shí)也稱

為主機(jī)的電源地[29], 它是控制中心內(nèi)部邏輯的電平正端, 即+ 6V 等低壓電源的電流輸出地.信號(hào)的回路接地, 比如各個(gè)變送器的負(fù)端要同時(shí)接地, 開(kāi)關(guān)量的信號(hào)負(fù)端接

地等方式.屏蔽的接地(包括模擬信號(hào)【30】

中屏蔽層面的接地).除了上述幾種工作的接地外, 在很多系統(tǒng)運(yùn)行場(chǎng)情況下容易發(fā)生混亂的還有一種特殊供電系統(tǒng)地, 即交流電源工作地.它也是電力系統(tǒng)內(nèi)為了正常

運(yùn)行所需要設(shè)的接地(比如中性點(diǎn)【31】的接地).4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)防雷設(shè)計(jì)【32】

整體的性能、結(jié)構(gòu)的性能、層次的性能和整個(gè)變電站所處的環(huán)境、變電站地基的土質(zhì)條件和設(shè)備性能的用途，分別采取了相應(yīng)的雷電的保護(hù)措施。對(duì)于處在不同區(qū)域的電力設(shè)備，系統(tǒng)將采取等電位的連接及安裝新型的電源防雷裝置和浪涌電壓的保護(hù)等方法，從而保證處在不同層次的電力設(shè)備可以達(dá)到良好的防雷能力。接地時(shí)的防雷技術(shù)，伴隨著大型變電站需求的提高和科技水平的發(fā)展，更加合理有效的辦法則是使用現(xiàn)代的建筑基礎(chǔ)鋼筋作為地級(jí)。防雷技術(shù)是一個(gè)傳統(tǒng)的話題，在防雷的技術(shù)領(lǐng)域，目前還存在著許多可供探索的新課題，比如雷云的起電機(jī)理目前還不清楚，雷電流的定量感性研究也十分薄弱，防

雷的設(shè)備也在不斷地發(fā)展之中。

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第四篇：先進(jìn)制造技術(shù)

先進(jìn)制造技術(shù)

定義:先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)及現(xiàn)代化管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的產(chǎn)品市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)的總稱。特點(diǎn): 1.動(dòng)態(tài)性2.廣泛性3.實(shí)用性4.集成性5.系統(tǒng)性6.高效靈活性7.先進(jìn)性

構(gòu)成: 從內(nèi)層到外層分別為基礎(chǔ)技術(shù)、新型單元技術(shù)、集成技術(shù)。

分類:（1）現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)（2）先進(jìn)制造工藝技術(shù)（3）自動(dòng)化技術(shù)（4）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì): 1.集成化2.智能化3.網(wǎng)絡(luò)化4.信息化5.自動(dòng)化6.柔性化7.數(shù)字化8.虛擬化

9.極端制造10.精密化11.綠色制造

自動(dòng)化技術(shù)

制造技術(shù)的自動(dòng)化包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化、企業(yè)管理自動(dòng)化、加工過(guò)程自動(dòng)化和質(zhì)量控制過(guò)程自動(dòng)化。制造系統(tǒng)的自動(dòng)化 突出特點(diǎn)是采用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期中的信息集成，人、技術(shù)和管理三者的有效集成。

問(wèn): 制造自動(dòng)化技術(shù)的研究現(xiàn)狀?

答: 1）制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)已成為制造自動(dòng)化研究中熱點(diǎn)問(wèn)題；

2）更加注重研究制造自動(dòng)化系統(tǒng)中人的作用的發(fā)揮；

3）單元系統(tǒng)的研究仍然占有重要的位置；

4）制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào)度研究十分活躍，實(shí)用化的成果不多；

5）柔性制造技術(shù)的研究向著深度和廣義發(fā)展；

6）適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境的研究正在興起；

7）底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化研究越來(lái)越活躍。

柔性制造系統(tǒng)定義: 我國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn) “柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng),它包括多個(gè)柔性制造單元,能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整,適用于多品種、中小批量生產(chǎn)?！?/p>

柔性制造系統(tǒng)的特點(diǎn)：（柔性和自動(dòng)化）

（1）適應(yīng)市場(chǎng)需求，以利于多品種、中小批量生產(chǎn)。

（2）提高機(jī)床利用率，縮減輔助時(shí)間，以利于降低生產(chǎn)成本。

（3）縮短生產(chǎn)周期，減少庫(kù)存量，以利于提高市場(chǎng)響應(yīng)能力。

（4）提高自動(dòng)化水平，以利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善生產(chǎn)環(huán)境。柔性制造系統(tǒng)一般由三個(gè)子系統(tǒng)組成：加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和控制與管理系統(tǒng)。加工系統(tǒng)的配置

互替形式（并聯(lián)）、互補(bǔ)形式（串聯(lián)）和混合形式（并串聯(lián)）三種。常見(jiàn)的物料存儲(chǔ)裝置有立體倉(cāng)庫(kù)、水平回轉(zhuǎn)型自動(dòng)料架、垂直回轉(zhuǎn)型自動(dòng)料架和緩沖料架。柔性制造系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流,實(shí)質(zhì)上就是信息的流動(dòng).數(shù)據(jù)類型:基本數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

柔性制造技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的.計(jì)算機(jī)集成制造

定義:基于企業(yè)資源的一種先進(jìn)制造模式是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱CIMS。信息集成和總體優(yōu)化是集成制造系統(tǒng)與一般制造系統(tǒng)的最主要區(qū)別之一。

組成: 人與機(jī)構(gòu)、經(jīng)營(yíng)、技術(shù)三要素。

從功能角度看，一般可以將CIMS分為四個(gè)功能分系統(tǒng)和兩個(gè)支撐分系統(tǒng)。

四個(gè)功能系統(tǒng): 1）工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)

2）管理信息分系統(tǒng)（MIS）

3）CIMS制造自動(dòng)化分系統(tǒng)(MAS)

4)CIMS質(zhì)量保證分系統(tǒng) 質(zhì)量保證分系統(tǒng)的目標(biāo): a.保證用戶對(duì)產(chǎn)品的需求；

b.使這些要求在實(shí)際生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)得到實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)支撐分系統(tǒng): 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng) , 數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)：就是以一定的組織方式將相關(guān)的數(shù)據(jù)組織在一起存放在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上形成的、能為多個(gè)用戶共享的、與應(yīng)用程序彼此獨(dú)立的一組相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。

先進(jìn)制造工藝技術(shù)

特點(diǎn): 具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、潔凈和靈活五個(gè)方面的顯著特點(diǎn) 特種加工技術(shù)

定義：是用非常規(guī)的切削加工手段，利用電、磁、聲、光、熱等物理及化學(xué)能量直接施加于被加工工件部位，達(dá)到材料去除、變形以及改變性能等目的的加工技術(shù)。

特種加工與傳統(tǒng)切削加工的不同特點(diǎn)主要有：

①不是主要依靠機(jī)械能，而是用其他的能量（如電能、熱能、光能、聲能以及化學(xué)能等）去除工件材料；

②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情況下，例如在激光加工、電子束加 工、離于束加工等加工過(guò)程中，根本不需要使用任何工具； 激光加工

定義：激光加工是利用材料在激光聚焦照射下瞬時(shí)急劇熔化和氣化，并產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊波，使被熔化的物質(zhì)爆炸式地噴濺來(lái)實(shí)現(xiàn)材料去除地加工技術(shù)。

基本原理和特點(diǎn)：利用光能經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后達(dá)到很高的能量密度，依靠光熱效應(yīng)加工各種材料?；驹O(shè)備包括：激光器、電源、光學(xué)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及機(jī)械系統(tǒng)等。

激光加工技術(shù)的應(yīng)用：（1）激光打孔（2）激光切割(3)激光焊接(4)激光表面處理等加工制造領(lǐng)域。

電子束加工

離子束加工分為離子刻蝕、離子濺射沉積、離子鍍及離子注入 4類。

激光加工、電子束加工、離子束加工都是利用高能量密度的束流作為熱源，對(duì)材料或構(gòu)件進(jìn)行加工的技術(shù)，又稱為高能束加工。

超聲波加工 主要是磨粒的撞擊作用

超聲波加工 適合于加工硬脆材料，尤其是不導(dǎo)電的非金屬材料。(玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石)微細(xì)加工技術(shù) 是指微小尺寸零件的生產(chǎn)加工技術(shù)。

包括三級(jí)：微米級(jí)

亞微米級(jí)

納米級(jí)

快速原型制造技術(shù) 原理：基于“材料逐層堆積”的制造理念，將復(fù)雜的三維加工分解為簡(jiǎn)單的材料二維添加的組合。

RPM技術(shù)的特點(diǎn)：（1）可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體，不受傳統(tǒng)機(jī)械加工中刀具無(wú)法達(dá)到某些型面的限制。

（2）成形過(guò)程中無(wú)人干預(yù)或較少干預(yù)，大大減少了對(duì)熟練技術(shù)工人的需求。

（3）任意復(fù)雜零件的加工只需在一臺(tái)設(shè)備上完成，也不需要專用的工裝、夾具和模具。

快速堆積成形

快速成形系統(tǒng)根據(jù)切片的輪廓和厚度要求，用片材、絲材、液體或粉末材料制成所要求的薄片，通過(guò)一片片的堆積，最終完成三維實(shí)體原型的制備。

選擇性激光燒結(jié)則使用粉末材料。

超高速加工技術(shù)

常用的刀具材料有：涂層刀具 金屬陶瓷刀具 立方氮化硼（CBN）刀具

聚晶金剛石（PCD）刀具 超高速切削機(jī)床 電主軸采用陶瓷滾動(dòng)球軸承 磁懸浮軸承

PDM技術(shù)的發(fā)展可以分為以下三個(gè)階段：配合CAD工具的PDM系統(tǒng)、專業(yè)PDM系統(tǒng) 產(chǎn)生和PDM的標(biāo)準(zhǔn)化階段。

PDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化包括:管理對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)化和管理過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化

第五篇：先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域

附件7 “十二五”國(guó)家科技計(jì)劃先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域

2012預(yù)備項(xiàng)目征集指南

為深入貫徹《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》、科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃和國(guó)家科技計(jì)劃管理改革的總體精神，促進(jìn)科技支撐傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有效地組織實(shí)施“十二五”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃，做好2012年先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域預(yù)備項(xiàng)目庫(kù)建設(shè)工作，特制定本指南。

一、指南內(nèi)容

（一）基礎(chǔ)研究

1、綠色制造基礎(chǔ)理論與共性技術(shù)（1）綠色制造基礎(chǔ)理論

（2）產(chǎn)品壽命預(yù)測(cè)與安全服役基礎(chǔ)理論

2、智能制造

（3）智能裝備產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論（4）精密與超精密加工技術(shù)

3、服務(wù)機(jī)器人

（5）仿生材料與結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)（6）高功率密度能源動(dòng)力理論

（7）腦生肌電認(rèn)知與智能假肢控制理論

（二）前沿技術(shù)研究

1、綠色制造

（1）綠色制造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)與標(biāo)準(zhǔn)

（2）基于全生命周期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具應(yīng)用（3）綠色生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)與裝備（4）制造過(guò)程碳效優(yōu)化技術(shù)

（5）產(chǎn)品壽命預(yù)測(cè)與安全服役關(guān)鍵技術(shù)（6）低碳烯烴及衍生物關(guān)鍵工藝、技術(shù)及裝備

2、智能制造

（7）微納制造技術(shù)與應(yīng)用

（8）基于系統(tǒng)與裝備功能安全的新型控制系統(tǒng)（9）箱體類精密工作母機(jī)（10）新型太陽(yáng)能產(chǎn)品制造成套裝備（11）半導(dǎo)體照明產(chǎn)品制造成套裝備（12）智能化工程機(jī)械成套裝備（13）高端傳感器、儀器儀表

3、服務(wù)機(jī)器人（14）仿人機(jī)器人

（15）機(jī)器人模塊化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試規(guī)范

4、面向制造業(yè)的核心軟件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)（16）產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)技術(shù)與系統(tǒng)（17）制造過(guò)程平臺(tái)技術(shù)與系統(tǒng)（18）經(jīng)營(yíng)管理平臺(tái)技術(shù)與系統(tǒng)

（19）復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期監(jiān)測(cè)與服務(wù)支持系統(tǒng)

（三）應(yīng)用開(kāi)發(fā)及集成示范

1、綠色制造

（1）行業(yè)、區(qū)域綠色制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范

2、智能制造

（2）高端制造裝備重點(diǎn)行業(yè)技術(shù)集成與應(yīng)用示范（3）支撐區(qū)域支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的裝備與自動(dòng)化生產(chǎn)線

3、服務(wù)機(jī)器人

（4）公共安全與救援機(jī)器人（5）醫(yī)療機(jī)器人

4、制造業(yè)信息化

（6）集團(tuán)企業(yè)數(shù)字化應(yīng)用示范（7）中小企業(yè)服務(wù)支撐平臺(tái)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用（8）RFID技術(shù)開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)集成應(yīng)用（9）制造過(guò)程物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

（10）支撐行業(yè)、地方支柱產(chǎn)業(yè)的制造業(yè)信息化綜合應(yīng)用示范

5、機(jī)械產(chǎn)品數(shù)控化

（11）數(shù)控機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)工藝技術(shù)及應(yīng)用

（12）機(jī)械設(shè)備專用數(shù)控系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)裝置的研發(fā)及應(yīng)用

（13）機(jī)床、紡織、建材、印刷、包裝、木工機(jī)械行業(yè)設(shè)備數(shù)控化應(yīng)用示范（包括服務(wù)平臺(tái)、培訓(xùn)平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)體系）（14）數(shù)控機(jī)械設(shè)備產(chǎn)業(yè)集群區(qū)域應(yīng)用示范

二、具體要求

（一）指南發(fā)布

預(yù)備項(xiàng)目推薦工作自本通知發(fā)布之日起開(kāi)始，指南可從科技部網(wǎng)站（http://004km.cn