第一篇：金屬基復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展

材料表面與界面

題 目：金屬基復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展

學(xué) 院： 化學(xué)與化工 專業(yè)及班級(jí)： 無機(jī)121 年 級(jí)： 2012級(jí) 學(xué)生姓名： 嚴(yán)紅梅 學(xué) 號(hào)： 1208110439 教

師：

張

煜

2014

年月

日

金屬基復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展

嚴(yán)紅梅

（貴州大學(xué)

無機(jī)121班）

【摘要】：介紹了金屬基復(fù)合材料的構(gòu)成、分類，以及性能特點(diǎn)分析了鋁合金和鈦合金復(fù)合材料的性能。討論了金屬基復(fù)合材料在航天器結(jié)構(gòu)材料、熱管理系統(tǒng)、電子封裝、慣性器件、光學(xué)儀器和液體發(fā)動(dòng)機(jī)中的典型應(yīng)用?！娟P(guān)鍵字】 復(fù)合材料，金屬基，性能，應(yīng)用。

引言

金屬基復(fù)合材料（簡(jiǎn)稱 MMC）是以金屬、合金或金屬間互化物為基體、用各類增強(qiáng)相進(jìn)行增強(qiáng)的復(fù)合材料。它是復(fù)合材料的一個(gè)分支。近代科學(xué)高新技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是航空和航天應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料的要求越來越高。除了要求材料具有高強(qiáng)度、高模量、耐輻射、低熱脹、低密度、可加工性外，還對(duì)材料的韌性、耐磨、耐腐蝕及抗蠕變等理化性能提出種種特殊要求，這對(duì)單一的某種材料來說是很難都具備的。必須采用復(fù)合技術(shù)，把一些不同的材料復(fù)合起來，取其所長(zhǎng)來滿足這些性能要求。金屬基復(fù)合材料就是在這樣的前提下產(chǎn)生的。這些年來 MMC得到了廣泛關(guān)注，并在航空和航天工程中取得了應(yīng)用的成果。據(jù)美國(guó)航天局預(yù)測(cè)：金屬基復(fù)合材料將成為本世紀(jì)空間戰(zhàn)、衛(wèi)星和空間飛行器的主要結(jié)構(gòu)材料[1]。正文

1金屬基復(fù)合材料的分類

MMC 通常按增強(qiáng)相形態(tài)分為連續(xù)纖維增強(qiáng) MMC 和非連續(xù)增強(qiáng)（顆粒、晶須、短切纖維）MMC兩大類，最常用的增強(qiáng)纖維為碳纖維（Gr）、硼纖維、碳化硅（SiC）纖維、氧化鋁（Al2O3）纖維。晶須和顆粒增強(qiáng)體有碳化硅、氧化鋁、碳化鈦（TiC）、氮化硅（Si3N4）等。MMC 也可以按金屬基體類型分類，分為鋁基、鎂基、銅基、鈦基、鈦鋁互化物基等 MMC。其中鋁基鎂基 MMC 使用溫度在 450℃以下、鈦基和鈦鋁互化物基 MMC 使用溫度 450～700℃，鎳基鈷基 MMC 可在 1200℃下使用。鋁基 MMC 是各國(guó)開發(fā)的重點(diǎn)，我國(guó)亦已列入相關(guān)計(jì)劃。連續(xù)纖維增強(qiáng) MMC 中由于纖維是主要承力組元，而且這些纖維在高溫下強(qiáng)度很少下降，因此 具有很高的比強(qiáng)度和比剛度，在單向增強(qiáng)情況下具有很強(qiáng)的各向異性。其中連續(xù)纖維增強(qiáng)鈦合金基復(fù)合材料，已成為競(jìng)爭(zhēng)力很強(qiáng)的高溫結(jié)構(gòu)材料。由于制造工藝復(fù)雜，且有些長(zhǎng)纖維（如硼纖維）價(jià)格十分昂貴，基體仍起到主要作用，其強(qiáng)度與基體相近，但剛度、耐磨性、高溫性能、熱物理性能明顯增強(qiáng)，制造工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)難度較小，可以在現(xiàn)有冶金加工設(shè)

備基礎(chǔ)上工業(yè)化生產(chǎn)，成本較低。例如，非連續(xù)纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料開發(fā)已比較普遍，但它的增強(qiáng)作用也主要是體現(xiàn)在重量的降低和剛度的提高。

2金屬基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)

金屬基復(fù)合材料集高比模量、高比強(qiáng)度、優(yōu)良導(dǎo)熱和導(dǎo)電性、優(yōu)良尺寸穩(wěn)定性和耐高溫性能于一體，是近年來復(fù)合材料研究的熱點(diǎn)。其具體性能取決于所選金屬基體和增強(qiáng)材料的特性、含量和分布。

比強(qiáng)度和比模量

基體和增強(qiáng)相的直接增強(qiáng)和基體組織變化產(chǎn)生的間接增強(qiáng)，顯著地增強(qiáng)了材料的強(qiáng)度和剛性。在金屬基體中加入體積份數(shù) 30～50%增強(qiáng)材料后，材料強(qiáng)度和模量就會(huì)有顯著增大。和未增強(qiáng)金屬材料的性能比較

導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性

由于金屬基體在 MMC 中含量通常很高，體積份數(shù)一般為 50～70%，因此它仍舊保持金屬材料所具有的良好導(dǎo)熱和導(dǎo)電性。采用高導(dǎo)熱性增強(qiáng)材料（如超高模量碳纖維）增強(qiáng)后復(fù)合材料導(dǎo)熱率有時(shí)比純金屬還高，因此非常適合制作集成電路底板和封裝件，將電子部件的熱迅速散發(fā)出去。優(yōu)良的導(dǎo)電性能，使它具有其它類型復(fù)合材料缺乏的波導(dǎo)功能。

尺寸穩(wěn)定性

許多增強(qiáng)材料既具有很小的熱膨脹系數(shù)（甚至是負(fù)值熱膨脹系數(shù)），同時(shí)又具有很高的模量用這些材料增強(qiáng)的 MMC 可以使熱膨脹系數(shù)明顯下降，并且達(dá)到很高的模量，因此十分有利于航天部件在大幅度溫度交變環(huán)境中，保持良好的尺寸穩(wěn)定性，使部件實(shí)現(xiàn)高精度，高效率。

耐高溫性能

MMC 高溫性能通常優(yōu)于金屬材料，特別是在連續(xù)纖維增強(qiáng)時(shí)，由于纖維起主要承載作用，很多增強(qiáng)纖維在高溫下強(qiáng)度很少下降，因此許多 MMC 的高溫力學(xué)性能可保持到金屬熔點(diǎn)，這和普通金屬材料（如鋁合金、鈦合金）隨著溫度升高，強(qiáng)度迅速下降的特點(diǎn)形成鮮明對(duì)比。

可焊接性

MMC 可以采用傳統(tǒng)的電弧焊（如氣體保護(hù)焊）進(jìn)行焊接，這是它和其它類復(fù)合材料加工性的顯著區(qū)別。其焊接性能和基體合金類似，主要區(qū)別在于其熔池具有很高的粘度，在焊接橫截面大的零件時(shí)，熔池的高粘度會(huì)阻礙零件焊透，因此必須開焊接坡口。MMC 的可焊性不僅可以用來連接結(jié)構(gòu)件，而且用來補(bǔ)焊和修復(fù)鑄件缺陷，使 MMC 具有更好的可加工性。

3在航天器上的應(yīng)用

由于金屬基復(fù)合材料強(qiáng)度、剛度、疲勞性能、熱性能等良好的性質(zhì)，在過去 30 年中已經(jīng)受到了航天應(yīng)用領(lǐng)域極大的關(guān)注。正如在參考文獻(xiàn)中描述的，航空航天工業(yè)需要減輕太空推進(jìn)系統(tǒng)和航天結(jié)構(gòu)重量，金屬基復(fù)合材料可提供一些潛在的優(yōu)點(diǎn)來達(dá)到這個(gè)目的。此外，這種材料還經(jīng)常伴隨著良好的熱傳導(dǎo)性和低密度等特性，因此具有了高比強(qiáng)度和比剛度，低熱膨脹系數(shù)(CTE)等優(yōu)點(diǎn)，并且有可能根據(jù)特定應(yīng)用要求來設(shè)計(jì)其性能。由于這些吸引人的性質(zhì)，金屬基復(fù)合材料已經(jīng)被用在一些重要的航天應(yīng)用中，包括航天飛機(jī)軌道器的結(jié)構(gòu)管件、哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的天線波導(dǎo)竿，通訊衛(wèi)星裝置中的熱管理。

結(jié)構(gòu)材料

MMC 用作航天器結(jié)構(gòu)材料，具有超過聚合物基復(fù)合材料的一系列性能優(yōu)點(diǎn)（耐高溫能力，老化性能、出氣量、抗輻射和抗原子氧、抗熱沖擊、導(dǎo)熱率、尺寸穩(wěn)定性、表面缺陷敏感性等）。從上世紀(jì) 80 年代以來的一系列應(yīng)用已經(jīng)充分展示了它的效益。然而由于成本原因，直到現(xiàn)在它的應(yīng)用仍限定在較小范圍內(nèi)。MMC 在航天中的最早應(yīng)用是美國(guó)航天飛機(jī)，它的軌道器中段機(jī)身主隔框、翼肋桁架、框架穩(wěn)定支柱、前起落架、制動(dòng)拉桿支柱，共使用了 243 根 B/Al 復(fù)合材料管形支撐件，用體積含量 60%的單向硼纖維增強(qiáng)鋁制成，纖維方向平行于外加載荷方向，剛度好，比鋁合金減重 145kg，質(zhì)量比鋁合金輕 45%，效益十分顯著（見圖 11）。繼后前蘇聯(lián)開發(fā)的“暴風(fēng)雪”號(hào)航天飛機(jī)的衛(wèi)星支架，也采用了 B/Al 管材焊接而成的桁架結(jié)構(gòu)，輪廓尺寸 3m×3m，可同時(shí)放置三顆衛(wèi)星。所用的硼纖維直徑1400μm，在鎢芯上用氣相沉積法制成，斷裂強(qiáng)度 3500MPa、彈性模量 400MPa。制成的復(fù)合材料桁架重 100kg，比鈦合金輕 50～60kg，在性能方面和美國(guó)大體相當(dāng)。

MMC 用作航天器天線、太陽電池陣桁架等結(jié)構(gòu)也取得了成功。美國(guó)的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的高增益天線桿結(jié)構(gòu)，需要非常高的軸向剛度和極低的熱膨脹系數(shù)，以保障反復(fù)出入太陽直射條件下保持尺寸穩(wěn)定性。它采用 P100 超高模量碳纖維（體積分?jǐn)?shù) 40%）增韌的鋁 6061 基 MMC，采用擴(kuò)散粘結(jié)工藝制造。桿長(zhǎng) 3.66m，桿全長(zhǎng)的尺寸偏差僅±0.15mm，確保了太空機(jī)動(dòng)飛行時(shí)天線的方位。另外它還由于具有良好的導(dǎo)電性能，從而提供了波導(dǎo)功能，保障了航天器和天線反射器之間的電信號(hào)傳輸，整個(gè)部件比碳/環(huán)氧材料輕 63%。為先進(jìn)太陽電池陣展開機(jī)構(gòu)研制的非連續(xù)增強(qiáng) 復(fù)合材料可折疊大梁、中空長(zhǎng)螺桿、特形螺母、導(dǎo)向搖臂，是 MMC 在航天器中的一個(gè)重要應(yīng)用嘗試。4.2 熱管理系統(tǒng)和電子封裝

火箭和衛(wèi)星熱管理系統(tǒng)是 MMC 的另一項(xiàng)重要應(yīng)用，包括計(jì)算機(jī)芯片基片、大功率半導(dǎo)體設(shè)備和遠(yuǎn)程通信的微波元件封裝。這類應(yīng)用要求封裝材料熱導(dǎo)率在 4～7×10-6/K 范圍

內(nèi)，以保證和半導(dǎo)體材料及陶瓷基片的熱導(dǎo)率匹配。非連續(xù)增強(qiáng) SiC（體積份數(shù)≥50%）/Al 基復(fù)合材料具有優(yōu)異的匹配性。已成為當(dāng)前最佳的熱管理材料。從 90 年代起已在一系列先進(jìn)航天器上正式應(yīng)用。如美國(guó)“摩托羅拉”公司的“銥星”，“全球定位系統(tǒng)”（GPS）“火星探路者”和“卡西尼”深空探測(cè)器等，取代以前采用的高密度低導(dǎo)熱率 Cu/W 合金后，重量減輕約 80%，無論是軍事效率，還是經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都十分可觀。MMC 本身不會(huì)漏氣，而且可用焊接的連接工藝確保連續(xù)處密封，這為制成密封艙體提供了先決條件，并在電源半導(dǎo)體封裝、微波模型上得到應(yīng)用。DSCS-III 軍事通信衛(wèi)星等，使用了超過 23kg 的鎳基復(fù)合材料用于微波封裝。已研發(fā)生產(chǎn)的石墨顆粒增韌的鋁復(fù)合材料，除了具有高的比導(dǎo)熱率外，熱膨脹系數(shù)明顯降低，且各向同性，將使不連續(xù)增韌鋁復(fù)合材料電子封裝在太空應(yīng)用中繼續(xù)得到發(fā)展。

液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

采用 MMC 對(duì)于減輕液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)重量和降低成本都具有顯著作用，目前已受到各國(guó)重視。美國(guó)國(guó)防部和航空航天局聯(lián)合提出的一項(xiàng)為時(shí) 15 年的改進(jìn)航天推進(jìn)系統(tǒng)性能的（IHPRPT）中，提出要使液體發(fā)動(dòng)機(jī)推重比提高 60%，成本降低 20%。采用 MMC 是其重要措施之一，已開展了一系列研制和演示試驗(yàn)。重點(diǎn)是下列三類部件用的鋁基復(fù)合材料。第一類是在中溫下有很高剛度的部件，如法蘭盤、推力室、夾套、支承結(jié)構(gòu)，模量>220GPa，目前使用的是 Ni 基超級(jí)合金；第二類是較高溫度下工作（≯260℃）的部件，如渦輪轉(zhuǎn)和定子、外殼、高溫推進(jìn)劑管線等。單級(jí)泵材料強(qiáng)度要求為 862MPa，目前為 Ni 基超級(jí)合金；第三類是低溫推進(jìn)劑泵部件，包括泵體、葉輪、導(dǎo)流輪、導(dǎo)流片等，需要采用可以在-244℃下工作、強(qiáng)度范圍 675MPa，延伸率>6%，密度<4g/cm3，熱膨脹系數(shù)較低且可控的 MMC 材料代替目前的鍛造 Ti 合金。目前正在根據(jù)上述目標(biāo)開發(fā)各種鋁基復(fù)合材料，并采用近凈形加工方法。其關(guān)鍵技術(shù)在于控制顆粒體積份數(shù)和均勻分布。研究中的有顆粒和短纖維增強(qiáng)鋁基 MMC，前者強(qiáng)度已達(dá)到 620MPa 的較高水平。針對(duì)液氧泵和管線部件的相容性要求，正在研制銅基 MMC 材料，要求 260℃下強(qiáng)度達(dá) 413MPa，密度<7.5g/cm3。在某些發(fā)動(dòng)機(jī)部件中還正在開發(fā)鎳基 MMC?！窘Y(jié)論】

金屬基復(fù)合材料已在航天系統(tǒng)中使用，如航天飛機(jī)軌道器和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。雖了解各種金屬基復(fù)合材料的工藝/特性的關(guān)系中得到了一系列的進(jìn)展，但金屬基復(fù)合材料工藝復(fù)雜，制造成本高，仍然沒有被航天業(yè)廣泛地接受。在發(fā)展新的航天系統(tǒng)中成本已經(jīng)成為不得不考慮的因素，因此在將來開發(fā)時(shí)，必須集中在價(jià)格適宜、質(zhì)量高的材料。另一方面，金屬基體

優(yōu)秀的任性和良好的耐空間環(huán)境性能是 MMC 具有優(yōu)異性能的基礎(chǔ)，加之它在很大程度上可以借鑒或沿用金屬材料和樹脂基復(fù)合材料工藝技術(shù)，這都決定了 MMC 在航天領(lǐng)域更加廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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第二篇：淺談金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用

淺談金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用

Development and application of metal organic chemistry

摘要：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及交叉學(xué)科的不斷出現(xiàn), 金屬有機(jī)化學(xué)這一新興學(xué)科也逐漸發(fā)展起來。其研究的重點(diǎn)是碳-disciplines continue to emerge.Metal Organic Chemistry this emerging disciplines gradually developing.The focus of their research is carbon--Key metal compounds form, nature and application.Its development has broken the traditional organic and inorganic chemistry boundaries, and theoretical chemistry, synthetic chemistry, catalysis, chemical structure, biological, inorganic chemistry, polymer science interweave together, become one of the areas of modern chemistry frontiers.Metal organic compounds are widely used in medicine, agriculture, industry and other fields 關(guān)鍵詞：

金屬有機(jī)化學(xué) Metal Organic Chemistry；金屬有機(jī)化合物 organometallic compound；發(fā)展 development；應(yīng)用 Application 前言：

縱觀金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展史，其特點(diǎn)是——有趣又有用，有趣在于其具有多樣性和意外性，因此，有人說：金屬有機(jī)化學(xué)的歷史是一部充滿意外發(fā)現(xiàn)的歷史。最早的金屬有機(jī)化合物是1827年由丹麥藥劑師Zeise用乙醇和氯鉑酸鹽反應(yīng)而合成的；比俄國(guó)門捷列夫1869年提出元素周期表約早40年，與有機(jī)合成之父合成尿素幾乎同一時(shí)期（1828年）.金屬有機(jī)化合物是金屬與有機(jī)基團(tuán)以金屬與碳直接成鍵而成的化合物 ；因而，金屬與碳間有氧、硫、氮等原子相隔時(shí)，不管該金屬化合物多么象有機(jī)化合物，也不能稱為金屬有機(jī)化合物。

金屬有機(jī)化學(xué)是有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)交疊的一門分支課程，主要講述含金屬離子的有機(jī)化合物的化學(xué)反應(yīng)、合成等各種問題。因此具有廣闊的發(fā)展前景與廣泛的應(yīng)用方向。

一、金屬有機(jī)化合物的組成：

金屬有機(jī)化合物，就是碳原子和金屬原子直接相連的化合物。最早的金屬有機(jī)化合物，比如格式試劑。而叔丁醇鉀之類的化合物，由于是金屬跟氧相連的化學(xué)結(jié)構(gòu)，所以其不屬于金屬有機(jī)化合物的范疇。廣義的金屬有機(jī)化合物，將硫、硒、碲、磷、砷、硅、硼等帶有金屬性質(zhì)的 非金屬都算成金屬，實(shí)際上已經(jīng)超越了經(jīng)典金屬有機(jī)化合物的范疇。但是由于元素有機(jī)化學(xué)和金屬有機(jī)化學(xué)有著千絲萬縷的聯(lián)系，將其混 在一起也不致引起太大的混亂

二、金屬有機(jī)化學(xué)的分類：

1、金屬有機(jī)化合物的合成及其性質(zhì)

研究者專門合成金屬有機(jī)化合物，并研究這些化合物（通常是晶體）的物理學(xué)性質(zhì)及其在材料學(xué)、高分子科學(xué)上的應(yīng)用。

2、金屬有機(jī)合成化學(xué)

研究者專門研究金屬有機(jī)化合物在合成中的應(yīng)用，雖然也合成金屬有機(jī)化合物，甚至設(shè)計(jì)配體，但是目的在于探究其在有機(jī)合成學(xué)上的作用。主要是催化性能，有時(shí)也會(huì)有計(jì)量的金屬有機(jī)化合物參與反應(yīng)。

三、金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展前景 進(jìn)入到21世紀(jì)，環(huán)保成為了人們不可避免的話題，能源的大量消耗與污染的大量產(chǎn)生讓沉浸在發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)中的人們意識(shí)到周邊生活環(huán)境的改變，意識(shí)到自身對(duì)環(huán)境的污染與破壞，意識(shí)到環(huán)保應(yīng)該成為最重要的目標(biāo)之一。過渡金屬的催化的高選擇性能使金屬有機(jī)化學(xué)能夠扮演原子經(jīng)濟(jì)性的主要角色。同時(shí)綠色化學(xué)的12條準(zhǔn)則可以通過金屬有機(jī)化學(xué)達(dá)到。

化學(xué)的分支之一材料化學(xué)是當(dāng)今的熱門學(xué)科，隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)材料的需求越來越高且越來越復(fù)雜，應(yīng)用金屬有機(jī)化合物作為催化劑合成電子材料、光學(xué)材料和具有特種性能的無機(jī)材料將是大有作為的。同時(shí)金屬有機(jī)化合物本身作為材料也是研究的熱點(diǎn)，也具有廣泛的應(yīng)用前景。

以人工固氮和人工太陽能為主體的模擬生物功能來實(shí)現(xiàn)對(duì)能源和的可持續(xù)利用是21世紀(jì)能源方面研究的熱點(diǎn)及前沿。實(shí)現(xiàn)這一過程的核心問題是模擬并應(yīng)用自然界中植物用于固氮和轉(zhuǎn)換太陽能的酶和葉綠素，而酶的大部分和葉綠素是金屬有機(jī)化合物。

四、金屬有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用

1.在工業(yè)中，金屬有機(jī)物被大量用作石油化工、精細(xì)化工、高分子化工中的催化劑。用丙烯、水喝一氧化碳為原料，在八羰基合二鈷催化下經(jīng)氫甲?；啥∪┨娲艘胰┑拇既┛s合法。金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展為工業(yè)提供了一系列高活性、高選擇性的新型催化劑，還為在分子水平上的現(xiàn)代化催化理論提供了科學(xué)依據(jù)。

2.在農(nóng)業(yè)中，有機(jī)銻、汞等藥物用作除草劑、有機(jī)磷用作殺蟲劑，具有高效、低毒、低殘留、廣譜的特性，是目前應(yīng)用廣泛的農(nóng)藥之一 3.在生活中，金屬有機(jī)物也有重要作用。如二戊鐵，其最具前途的應(yīng)用是航天工業(yè)及固、液、氣體燃料中作節(jié)能添加劑。將其按千分之一的比例加入燃料中，可節(jié)能5-10%，同時(shí)清除30-70%因燃燒產(chǎn)生的煙霧，是很好的環(huán)保用品。

4.在新、特藥研究中，曾用有機(jī)銻化合物消滅了血吸蟲病和治療黑熱病、治愈了血吸蟲病患者76萬人，黑熱病患者60萬人。人們還發(fā)現(xiàn)某些金屬茂類化合物具有抗癌活性。

5、在二次能源中，地球上貯藏的煤和石油開采過度，預(yù)計(jì)到2020年，由太陽能轉(zhuǎn)換器提供的能量將占世界能量需求的10-15%。而將太陽能轉(zhuǎn)化為能貯、可運(yùn)輸?shù)幕瘜W(xué)能之前景也很誘人，可以以水和大氣為原料生產(chǎn)燃料和化工料，氫氣、烴、一氧化碳、醇等產(chǎn)品，其中可以光解水產(chǎn)生氫氣最令人感興趣，氫是最具前途的二次能源，具有密度小、燃燒值大、無污染等優(yōu)點(diǎn)，原料誰在地球上貯量極大。目前最具前途的方法仍是光解水，而用來吸收光能的金屬有機(jī)物，作為光敏劑種類之一，具有廣闊應(yīng)用前景。

總結(jié)：

發(fā)展金屬有機(jī)化學(xué)不僅具有重要的科學(xué)意義，還和開辟新能源、開發(fā)新型化學(xué)和反應(yīng)、研究新的合成方法、探索生命現(xiàn)象本質(zhì)、合成新材料、試制抗癌藥物和其他特效藥物，以及保護(hù)環(huán)境等一系列當(dāng)前世界上最重要的科研課題，都有著時(shí)分密切的關(guān)系。目前金屬有機(jī)化學(xué)已成為無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和理論化學(xué)研究的共同研究對(duì)象，具有巨大的發(fā)展?jié)摿洼x煌的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

何仁編著.配位催化與金屬有機(jī)化學(xué).R.布里斯羅著.化學(xué)的今天和明天 陸熙炎主編.金屬有機(jī)化合物的反應(yīng)化學(xué) 王延吉、趙新強(qiáng)主編.綠色化學(xué)催化過程與工藝 黃耀曾.漫談金屬有機(jī)化學(xué)

第三篇：金屬基復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀及展望

《復(fù)合材料》課程論文

任課教師 曹鵬軍

題目：金屬基復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀及展望

班級(jí): 金屬材料工程 學(xué)號(hào): 2010444174 姓名: 耿坤峰 成績(jī):

評(píng)語: ________________________________

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金屬基復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀及展望

耿坤峰

（重慶科技學(xué)院冶金與材料工程院系

401331）

摘要：金屬基復(fù)合材料【1】是以金屬或合金為基體，并以纖維、晶須、顆粒等為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。其特點(diǎn)在力學(xué)方面為橫向及剪切強(qiáng)度較高，韌性及疲勞等綜合力學(xué)性能較好，同時(shí)還具有導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐磨、熱膨脹系數(shù)小、阻尼性好、不吸濕、不老化和無污染等優(yōu)點(diǎn)。介紹了金屬基復(fù)合材料的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀。介紹了金屬基復(fù)合材料的分類、性能特點(diǎn)，并總結(jié)了其主要應(yīng)用。對(duì)于大批量生產(chǎn)的復(fù)合材料來講，軋制方法復(fù)合具有比其它方法有更多的適用性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：金屬基復(fù)合材料；分類；性能；制備工藝；發(fā)展趨勢(shì)；應(yīng)用

1前言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,單一的金屬或合金已很難完全滿足其對(duì)材料綜合性能的要求,因而近年來新型復(fù)合材料

【2】

受到世界各國(guó)的普遍重視。自20世紀(jì)80年代以來,美國(guó)每年耗資10億美元專門用于研究開發(fā)新材料,其重點(diǎn)之一就是金屬復(fù)合材料。目前美國(guó)復(fù)合材料的研制和生產(chǎn)居世界領(lǐng)先的地位。金屬復(fù)合材料是利用復(fù)合技術(shù)使兩種或兩種以上物理、化學(xué)、力學(xué)性能不同的金屬材料結(jié)合成一體制備的。金屬復(fù)合材料在保持母材金屬特性的同時(shí)還具有“相補(bǔ)效應(yīng)”可以彌補(bǔ)各自的不足,經(jīng)過恰當(dāng)?shù)慕M合從而獲得優(yōu)異的綜合性能。復(fù)合材料的力學(xué)性能和功能,可以根據(jù)實(shí)際需要,通過適當(dāng)選材和優(yōu)化設(shè)計(jì)來獲得。復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、運(yùn)輸、橋梁、民用建筑、體育設(shè)施及國(guó)防建設(shè)等諸多領(lǐng)域。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)現(xiàn)代新型材料的強(qiáng)韌性，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，耐高溫性，耐磨性等性能都提出了越來越高的要求。與傳統(tǒng)的金屬材料相比，金屬基復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度與比剛度，而與高分子基復(fù)合材料相比，它又具有優(yōu)良的導(dǎo)電性而耐熱性，與陶瓷材料相比，它又具有較高的韌性和較高的抗沖擊性能。這些優(yōu)良的性能決定了它從誕生之日起就成了新材料家庭中的重要一員。

2金屬基復(fù)合材料的發(fā)展歷史

金屬基復(fù)合材料(MMC)

【3】

是多功能復(fù)合材料的一種。它是一類以金屬或合金為基體,以金屬或非金屬線、絲、纖維、晶須或顆粒狀組分為增強(qiáng)相的非均質(zhì)混合物,其共同點(diǎn)是具有連續(xù)的金屬基體。金屬基復(fù)合材料有著悠久的歷史,在土耳其發(fā)現(xiàn)的公元前7000年的銅錐子,在制造過程中經(jīng)過反復(fù)錘打與拓平,非金屬夾雜物被拉長(zhǎng),從而產(chǎn)生類似纖維增強(qiáng)的效果。近代金屬基復(fù)合材料的研究始于1924年Schmit關(guān)于鋁Π氧化鋁粉末燒結(jié)的研究工作。在30年代,又出現(xiàn)了沉淀強(qiáng)化理論,并在以后的幾十年中得到了很快的發(fā)展。到60年代,金屬基復(fù)合材料已經(jīng)發(fā)展成為復(fù)合材料的一個(gè)新的分支。到80年代初,日本豐田公司首次將陶瓷纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料用于制造柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞,從此金屬基復(fù)合材料的研制與開發(fā)工作得到了異乎尋常的發(fā)展。土耳其的S.Eroglu等人用等離子噴涂技術(shù)制得了NiCr2Al/MgO2ZrO2功能梯度涂層。目前,盡管在制造成本和工藝上存在很大的問題,但金屬基復(fù)合材料已經(jīng)引起有關(guān)部門的高度重視,特別是航空航天部門推進(jìn)系統(tǒng)使用的材料,其性能已經(jīng)達(dá)到了極限。因此,研制工作溫度更高、比剛度和比強(qiáng)度大幅度增加的金屬基復(fù)合材料,已經(jīng)成為發(fā)展高性能結(jié)構(gòu)材料的一個(gè)重要方向。

90年代后期，由于電子產(chǎn)品發(fā)展迅速，要求同時(shí)具有高熱傳導(dǎo)能力和低膨脹特性的電子元件構(gòu)造裝配材料的量迅速增加，于是低膨脹、高強(qiáng)化與高熱傳導(dǎo)的金屬基體合理匹配的金屬基復(fù)合材料備受重視；同時(shí)也需要強(qiáng)度高，耐電弧沖蝕，導(dǎo)電率高的電接觸用復(fù)合材料。

復(fù)合材料已經(jīng)成為當(dāng)代材料領(lǐng)域中一個(gè)重要發(fā)展方向，地位越來越重要。到20世紀(jì)90年代初，先進(jìn)復(fù)合材料的世界總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到300萬噸，在許多領(lǐng)域特別是航空航天領(lǐng)域顯示了極其重要的地位。西方國(guó)家把先進(jìn)復(fù)合材料列為戰(zhàn)略材料，列入為數(shù)有限的國(guó)家重點(diǎn)研究和發(fā)展項(xiàng)目，列入不準(zhǔn)許輸出的新材料。

3金屬基復(fù)合材料的分類和性能

金屬基復(fù)合材料【4】除力學(xué)性能優(yōu)異外，還具有某些特殊性能和良好的綜合性能，應(yīng)用范圍廣泛。依據(jù)基體合金的種類可分為：輕金屬基復(fù)合材料、高熔點(diǎn)金屬基復(fù)合材料、金屬間化合物基復(fù)合材料。按增強(qiáng)相形態(tài)的不同可劃分為：連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、混雜增強(qiáng)金屬復(fù)合材料。以下從基體、增強(qiáng)體以及復(fù)合材料的性能應(yīng)用等方面，分別予以評(píng)述。3．1合金基體復(fù)合材料性能

鋁、鎂、鈦、銅合金及金屬間化合物合金是目前應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速的輕金屬合金。用其制成的各種高比強(qiáng)度、高比模量的輕型結(jié)構(gòu)件廣泛地應(yīng)用于航天、航空和汽車工業(yè)等領(lǐng)域。

鋁基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌性、導(dǎo)熱性較好的性能特點(diǎn)，且鋁基復(fù)合材料適用的制備方法多，易于塑性加工，制造成本低。與鋁基復(fù)合材料相比，鎂基復(fù)合材料最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量更輕，多用于航天、空間等對(duì)構(gòu)件質(zhì)量有嚴(yán)格要求的高技術(shù)領(lǐng)域。銅的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和塑性在金屬中名列前茅，屬于廉價(jià)金屬，但在銅中加入增強(qiáng)體可提高其強(qiáng)度、剛度、耐熱性和降低熱膨脹系數(shù)，所以銅基復(fù)合材料有良好的導(dǎo)熱性可有效地傳熱散熱，能減少構(gòu)件受熱后產(chǎn)生的溫度梯度，主要用于電力工業(yè)和半導(dǎo)體工業(yè)。鋁基復(fù)合材料在溫度高于300℃后，其強(qiáng)度迅速下降，極限工作溫度約350℃，相比之下，鈦基復(fù)合材料比鋁基復(fù)合材料有更高的耐熱性，但成本明顯高于鋁基復(fù)合材料，因此，鈦基復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域主要集中于飛行器及發(fā)動(dòng)機(jī)的耐熱零部件。3．2增強(qiáng)體金屬基復(fù)合材料

金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)體是一些不同幾何形狀的金屬或非金屬材料。目前，其增強(qiáng)相已有很多，重要的有氧化鋁纖維、硼纖維、石墨(碳)纖維、SiC纖維晶須；顆粒型的有SiC、碳化硼、圖化鈦等；絲狀的有鎢、鈹、硼、鋼等。金屬基復(fù)合材料按其增強(qiáng)材料的幾何形態(tài)可劃分為以下幾類。

3.2.1連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。

纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料【5】是利用無機(jī)纖維(或晶須)及金屬細(xì)線等增強(qiáng)金屬得到質(zhì)量輕且強(qiáng)度高的材料，纖維直徑從3～150μm(晶須直徑小于1μm)，縱橫比(長(zhǎng)度／直徑)在102以上。

3.2.2短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。作為金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)體的短纖可分為天然纖維制品和短切纖維。天然纖維主要是一些植物纖維和菌類纖維索等，長(zhǎng)度一般為35～150mm；短切纖維一般是由連續(xù)纖維(長(zhǎng)纖維)切割而成長(zhǎng)度1～50mm，用于金屬基復(fù)合材料短纖維增強(qiáng)體的材料主要有Saffil－Al2O3、Al2O3－SiO2、SiC等。

3.2.3晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。

晶須是指在特定條件下以單晶的形式生長(zhǎng)而成的一種高純度纖維，其原子排列高度有序，幾乎不含晶界位錯(cuò)等晶體結(jié)構(gòu)缺陷，有異乎尋常的力學(xué)性能。作為金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)體使用的晶須使用做多、性能較好的是SiC、SiN4晶須，成本最低的是Al2O3·B2O3晶須。

3.2.4顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。

顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料是利用顆粒自身的強(qiáng)度，其基體起著把顆粒組合在一起的作用，顆粒平焊接材料均直徑在1μm以上，強(qiáng)化相的容積比可達(dá)90％。常用作金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)體的顆粒主要有：SiC、Al2O3、TiC、TiB2、NiAl、Si3N4等陶瓷顆粒，以及石墨顆粒、甚至金屬顆粒。

3.2.5混雜增強(qiáng)金屬復(fù)合材料。

對(duì)上述四種單一的增強(qiáng)形式進(jìn)行有機(jī)的組合就形成了混雜增強(qiáng)。增強(qiáng)體的混雜組合可分為三種：顆粒－短纖維(或晶須)、連續(xù)纖維－顆粒、連續(xù)纖維－連續(xù)纖維。在短纖維或晶須的預(yù)制件中，易出現(xiàn)增強(qiáng)的粘結(jié)、團(tuán)聚現(xiàn)象，顆粒的混入可以解決這一問題。

4金屬基復(fù)合材料制備工藝方法

由于金屬材料熔點(diǎn)較高，同時(shí)不少金屬對(duì)增強(qiáng)體表面潤(rùn)濕性很差加上金屬原子在高溫狀態(tài)下很活潑，易與多種增強(qiáng)體發(fā)生反應(yīng)，所以金屬基復(fù)合材料【6】的復(fù)合工藝比較復(fù)雜和困難，這也是金屬基復(fù)合材料的發(fā)展受到制約的主要原因。4.1粉末冶金復(fù)合法

粉末冶金復(fù)合法基本原理與常規(guī)的粉末冶金法相同，包括燒結(jié)成形法，燒結(jié)制坯加塑法加成形法等適合于分散強(qiáng)化型復(fù)合材料(顆粒強(qiáng)化或纖維強(qiáng)化型復(fù)合材料)的制備與成型。該方法在鋁基復(fù)臺(tái)材料的制備方面應(yīng)用較廣，但其主要缺點(diǎn)是基體金屬與強(qiáng)化顆粒的組合受限制。4.2鑄造凝固成型法

鑄造凝固成型法是在基體金屬處于熔融狀態(tài)下進(jìn)行復(fù)合。主要方法有攪拌鑄造法、液相滲和法和共噴射沉積法等。鑄造凝固成型鑄造復(fù)合材料具有工藝簡(jiǎn)單化、制品質(zhì)量好等特點(diǎn)，工業(yè)應(yīng)用較廣泛。

4.2.1原生鑄造復(fù)合法

原生鑄造復(fù)合法(也稱液相接觸反應(yīng)合成技術(shù)Liquid Contact Reaction:LCR）是將生產(chǎn)強(qiáng)化顆粒的原料加到熔融基體金屬中，利用高溫下的化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)化相，然后通過澆鑄成形。

4.2.2攪拌鑄造法

攪拌鑄造法也稱摻和鑄造法，是在熔化金屬中加人陶瓷顆粒，經(jīng)均勻攪拌后澆入鑄摸中獲得制品或二次加工坯料，此法易于實(shí)現(xiàn)能大批量生產(chǎn)，成本較低。該方法在鋁基復(fù)合材料的制備方面應(yīng)用較廣，但其主要缺點(diǎn)是基體金屬與強(qiáng)化顆粒的組合受限制。

4.2.3半固態(tài)復(fù)合鑄造法

半固態(tài)復(fù)合鑄造法是從半固態(tài)鑄造法發(fā)展而來的。通常金屬凝固時(shí)，初生晶以枝晶方式長(zhǎng)大，固相率達(dá)0.2％左右時(shí)枝晶就形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)骨架，失去宏觀流動(dòng)性。

4.2.4含浸凝固法

含浸凝固法是一種將預(yù)先制備的含有較高孔隙率的強(qiáng)化相成形體含浸于熔融基體金屬之中，讓基體金屬浸透預(yù)成型體后，使其凝固以制備復(fù)合材料的方法。有加壓含浸和非加壓含浸兩種方法。含浸法適合于強(qiáng)化相與熔融基體金屬之間潤(rùn)濕性很差的復(fù)合材料的制備。

4.2.5離心鑄造法

廣泛應(yīng)用于空心件鑄造成形的 離心鑄造法，可以通過兩次鑄造成型法成形雙金屬層狀復(fù)合材料，此方法簡(jiǎn)單，具有成本低、鑄件致密度高等優(yōu)點(diǎn)，但是界面質(zhì)量不易控制，難以形成連續(xù)長(zhǎng)尺寸的復(fù)合材料。

4.2.6加壓凝固鑄造法

該方法是將金屬液澆注鑄型后，加壓使金屬液在壓力下凝固。金屬從液態(tài)到凝固均處于高壓下，故能充分浸滲，補(bǔ)縮并防止產(chǎn)生氣孔得到致密鑄件。鑄、鍛相結(jié)合的方法叉稱擠壓鑄造、液態(tài)模鍛、鍛鑄法等。此法最適合復(fù)雜的異型MMCs。

4．3 噴射成形法

噴射成形叉稱噴射沉積(Spray Forming)，是用惰性氣體將金屬霧化成微小的液滴，并使之向一定方向噴射，在噴射途中與另一路由惰性氣體送出的增強(qiáng)微細(xì)顆粒會(huì)合，共同噴射沉積在有水冷襯底的平臺(tái)上，凝固成復(fù)合材料。4．4 疊層復(fù)合法

疊層復(fù)合法是先將不同金屬板用擴(kuò)散結(jié)合方法復(fù)合，然后采用離子濺射或分子束外延方法交替地將不同金屬或金屬與陶瓷薄層疊合在一起構(gòu)成金屬基復(fù)合材料。這種復(fù)合材料性能很好，但工藝復(fù)雜難以實(shí)用化。4．5 原位生成復(fù)合法

原位生成復(fù)合法也稱反應(yīng)合成技術(shù)，最早出現(xiàn)于1967年前用SHS法合成TiB:／Cu功能梯度材料的研究中。金屬基復(fù)合材料的反應(yīng)合成法是指借助化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下在基體金屬內(nèi)原位生成一種或幾種熱力學(xué)穩(wěn)定的增強(qiáng)相的一種復(fù)合方法。

5金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

5.1金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用

目前應(yīng)用的復(fù)合材料主要有金屬基、無機(jī)非金屬基和高分子基三大類。但是由于金屬基復(fù)合材料價(jià)格昂貴，主要用于航空航天和軍事領(lǐng)域，一般工業(yè)領(lǐng)域不多見。而由于鋁基復(fù)合材料的優(yōu)良的綜合性能，使得鋁基復(fù)合材料在金屬基復(fù)合材料中應(yīng)用最為廣泛。

5.1.1鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用

硼纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料

【7】

是實(shí)際應(yīng)用最早的金屬基復(fù)合材料，美國(guó)和前蘇聯(lián)的航天飛機(jī)中機(jī)身框架及支柱和起落拉桿等都用該材料制成。硼-鋁復(fù)合材料還用做多層半導(dǎo)體芯片的支座的散熱冷卻板材料，硼-鋁復(fù)合材料的導(dǎo)熱好，熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體芯片非常接近，能大大減少接頭處的疲勞。硼-鋁復(fù)合材料的應(yīng)用前景寬廣，可用作中子屏蔽材料，還可用來制造廢核燃料的運(yùn)輸容器和儲(chǔ)存容器、可移動(dòng)防護(hù)罩、控制桿、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片、飛機(jī)機(jī)翼蒙皮、結(jié)構(gòu)支承件、飛機(jī)垂直尾翼、導(dǎo)彈構(gòu)件、飛機(jī)起落部件、自行車架、高爾夫球桿等。

碳化硅晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料用于制造導(dǎo)彈平衡翼和制導(dǎo)元件，航天器的結(jié)構(gòu)部件和發(fā)動(dòng)機(jī)部件，戰(zhàn)術(shù)坦克反射鏡部件，輕型坦克履帶，汽車零件，如活塞、連桿、汽缸、活塞銷等，飛機(jī)的機(jī)身地板和新型戰(zhàn)斗機(jī)尾翼平衡器。碳化硅增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料可用來制造衛(wèi)星及航天用結(jié)構(gòu)材料，如衛(wèi)星支架、結(jié)構(gòu)連接件、管材，各種型材，導(dǎo)彈翼、遙控飛機(jī)翼、飛機(jī)零部件等。

5.1.2鈦基復(fù)合材料的應(yīng)用

SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的發(fā)展最初是以超高音速宇航器和先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)為主要目標(biāo)。因?yàn)橛盟圃斓牟y芯體呈蜂窩結(jié)構(gòu)，在高溫下具有很高的承載能力和剛度及低的密度，使其成為航天飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)理想的候選材料。但是由于制作工藝復(fù)雜、成型工藝?yán)щy和原材料昂貴使得它的推廣應(yīng)用很困難。美國(guó)建立了SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料生產(chǎn)線，已為直接進(jìn)入軌道的航天飛機(jī)提供機(jī)翼、機(jī)身的蒙皮、支撐梁及加強(qiáng)筋等構(gòu)件。

5.1.3鎂基復(fù)合材料的應(yīng)用

鎂合金材料【8】具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、良好的尺寸穩(wěn)定性和優(yōu)良的鑄造性能，正成為現(xiàn)代高新技術(shù)領(lǐng)域中最有希望采用的一種復(fù)合材料，其綜合性能優(yōu)于鋁基復(fù)合材料。此外，這種材料還具有優(yōu)良的阻尼減振、電磁屏蔽等性能，在汽車制造工業(yè)中用作方向盤減振軸、活塞環(huán)、支架、變速箱外殼等，在通訊電子產(chǎn)品中的飛機(jī)、便攜計(jì)算機(jī)等也用做外殼材料。SiC晶須增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料可用于制造齒輪，SiC和Al2O3顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料由于耐磨性好，可用于制造油泵的泵殼體、止推板、安全閥等零件。鎂合金復(fù)合材料由于其優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能已經(jīng)顯示出廣闊的用途。5.2金屬基復(fù)合材料研究趨勢(shì)

(1)簡(jiǎn)化制備工藝,降低制備成本，始終是研究熱點(diǎn)之一。

(2)目前金屬基復(fù)合材料【9】的強(qiáng)化機(jī)制研究還不是很成熟，學(xué)術(shù)觀點(diǎn)各有所見,很難達(dá)成共識(shí)。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)強(qiáng)化機(jī)制的研究，探討復(fù)合材料的凝固過程，研究增強(qiáng)相與基體的微觀作用機(jī)理，進(jìn)一步推動(dòng)金屬基復(fù)合材料的發(fā)展。

(3)潤(rùn)濕性問題一直困擾研究金屬基復(fù)合材料的學(xué)者，給實(shí)際制備復(fù)合材料帶來很大的困難。目前，有些學(xué)者研究了鋁基復(fù)合材料的潤(rùn)濕性，并取得了一定的進(jìn)展。但對(duì)鋼基復(fù)合材料的研究卻很少，國(guó)內(nèi)目前尚未見報(bào)道。如果想制備優(yōu)良的鋼基復(fù)合材料，潤(rùn)濕性問題尤顯重要。

(4)研究的重點(diǎn)側(cè)重于增強(qiáng)體與基體的結(jié)合界面及增強(qiáng)體在基體中的分布，卻忽略了基體自身的性能?；w本身的性能對(duì)復(fù)合材料的影響也至關(guān)重要，性能優(yōu)越的復(fù)合材料同樣要求有性能優(yōu)越的基體，因此應(yīng)加大對(duì)基體和增強(qiáng)體性能同步提高的研究。

6結(jié)束語

由此看來,金屬基復(fù)合材料研究較早,但關(guān)鍵處還有待突破;而表面復(fù)合金屬基復(fù)合材料雖研究較晚,但由于具有相對(duì)簡(jiǎn)單的復(fù)合工藝和較低的造價(jià)等特性,正受到越來越多的重視。盡管金屬基復(fù)合材料有于廣大科研人員的繼續(xù)努力。相信在不久的將來,金屬基復(fù)合材料一定會(huì)在眾多的材料家族中占有舉足輕重的一席之地。我國(guó)金屬基復(fù)合材料的研究起步僅落后于美、日等國(guó)不到五年。鑒于國(guó)際上金屬基復(fù)合材料尚未大規(guī)模生產(chǎn)，因此目前差距不大。目前主要集中在以輕金屬（如鋁、鎂、鈦）等為基體的復(fù)合材料研究，少量研究致力于銅、鐵、鉛基體的復(fù)合材料。增強(qiáng)的形式包括連續(xù)纖維、短纖維、晶須和顆粒。鑒于國(guó)際的發(fā)展趨勢(shì)側(cè)重于非連續(xù)的顆粒、晶須和短纖維方面，因此我國(guó)的研究也早已轉(zhuǎn)向這方面。但在關(guān)于其理論基礎(chǔ)性研究的理論深度上與國(guó)外有一定的差距，特別是在原子、分子水平上深入認(rèn)識(shí)界面的結(jié)構(gòu)方面不夠，這主要是缺少先進(jìn)的分析表征手段和物理學(xué)家的介入不夠有關(guān)。另外，復(fù)合材料可持續(xù)發(fā)展及其實(shí)用化降低成本的要求使金屬基復(fù)合材料的再生問題顯得尤為重要，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)金屬基復(fù)合材料的再生研究工作。

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第四篇：金屬有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用

金屬有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用

——一門交叉學(xué)科的興起

摘要：按時(shí)間順序分階段介紹了金屬有機(jī)化學(xué)這門交叉學(xué)科的產(chǎn)生、發(fā)展及發(fā)展規(guī)律、在實(shí)踐中的應(yīng)用，以及從中體會(huì)到的學(xué)科的研究方法，并通過其前沿問題對(duì)其未來發(fā)展做作了展望。

關(guān)鍵詞：金屬有機(jī)化學(xué) 學(xué)科發(fā)展歷史 發(fā)展規(guī)律 未來展望 研究方法

著名的物理學(xué)家普朗克曾說過：“科學(xué)是內(nèi)在的整體。它被分解為單獨(dú)的部門不是取決于物質(zhì)的本質(zhì)，而是取決于人類認(rèn)識(shí)的局限性?！弊鳛椤爸行牡?，實(shí)用的和創(chuàng)造性的科學(xué)”的化學(xué)，其發(fā)展過程中由于客觀條件所限制而形成的認(rèn)識(shí)上的局限性同樣理所當(dāng)然地導(dǎo)致了其內(nèi)部學(xué)科的分化。但是人類認(rèn)識(shí)的進(jìn)步是必然的歷史趨勢(shì)，同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的高度分化和高度綜合的整體化趨勢(shì)也促成了當(dāng)初分化了的學(xué)科之間的交叉和滲透。金屬有機(jī)化學(xué)作為化學(xué)中無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)兩大學(xué)科的交叉從產(chǎn)生到發(fā)展直到今天逐漸地現(xiàn)代化，它始終處于化學(xué)學(xué)科和化工學(xué)科的最前線，生機(jī)勃勃，碩果累累。

化學(xué)主要是研究物質(zhì)地組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；研究物質(zhì)在各種不同聚集態(tài)下，在分子與原子水平上的變化和反應(yīng)規(guī)律、結(jié)構(gòu)和各種性質(zhì)之間的相互關(guān)系；以及變化和反應(yīng)過程中的結(jié)構(gòu)變化，能量關(guān)系和對(duì)各種性質(zhì)的影響的科學(xué)。金屬有機(jī)化學(xué)所研究的對(duì)象一般是指其結(jié)構(gòu)中存在金屬－碳鍵的化合物。在目前為止人類發(fā)現(xiàn)的110多種化學(xué)元素中，金屬元素占絕大部分，而碳元素所衍生出的有機(jī)物不僅數(shù)量龐大，而且增長(zhǎng)速度也很快，將這兩類以前人們認(rèn)為互不相干的物質(zhì)組合起來形成的金屬有機(jī)化合物不僅僅是兩者簡(jiǎn)單的加和關(guān)系，而應(yīng)是乘積倍數(shù)關(guān)系。其中的許多金屬有機(jī)化合物已經(jīng)為人類進(jìn)步和國(guó)民生產(chǎn)做出了特殊的貢獻(xiàn)，更重要的是，金屬有機(jī)化學(xué)是一門年輕的科學(xué)，是一座剛剛開始發(fā)掘的寶藏，發(fā)展及應(yīng)用潛力不可估量。下面就按時(shí)間順序來說明金屬有機(jī)化學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展及其規(guī)律以及在實(shí)踐中的應(yīng)用，并探討學(xué)科的研究方法。

一.金屬有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與基本成形階段（1823～1950年）1827年，丹麥藥劑師蔡司（W.C.Zeise）在加熱PtCl2/KCl的乙醇溶液時(shí)無意中得到了一種黃色的沉淀，由于當(dāng)時(shí)的條件所限，他未能表征出這種黃色沉淀物質(zhì)的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)已證明，這個(gè)化合物為金屬有機(jī)化合物。蔡司可能不會(huì)想到，他無意中得到的這第一個(gè)技術(shù)有機(jī)化合物標(biāo)志著的無機(jī)化學(xué)與有機(jī)化學(xué)的交叉學(xué)科金屬有機(jī)化學(xué)的開端竟然比德國(guó)化學(xué)家維勒（F.Wohler）由無機(jī)化合物合成有機(jī)物尿素而首次在無機(jī)化學(xué)與有機(jī)化學(xué)這個(gè)當(dāng)初人們認(rèn)為不可逾越的鴻溝之間架起橋梁還要早一年。

第一個(gè)系統(tǒng)研究金屬有機(jī)化學(xué)的首推英國(guó)化學(xué)家福朗克蘭（E.Frankland）。起初，他把他制得的一些化合物錯(cuò)誤地認(rèn)為是他所想要“捕捉”的自由基，但實(shí)際上得到的是金屬有機(jī)化合物。難能可貴的是，當(dāng)他后來發(fā)現(xiàn)他得非所愿時(shí)，不但沒有氣餒，反而更深入地研究了這種“新奇”的化合物，總結(jié)出了金屬有機(jī)化學(xué)的定義。

1899年，法國(guó)化學(xué)家格利雅（V.Grignard）在他的老師巴比爾（P.Barbier）的引導(dǎo)下，在前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了鎂有機(jī)化合物RMgX并將它用于有機(jī)合成。這是本階段金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展的最重要的一頁。他所發(fā)現(xiàn)的新試劑開創(chuàng)的新的有機(jī)合成方法在如今仍被廣泛應(yīng)用。由于他的卓越貢獻(xiàn)，1912年，他獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，這也是第一個(gè)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的金屬有機(jī)化學(xué)家。當(dāng)時(shí)格利雅得知自己獲獎(jiǎng)后，曾寫信強(qiáng)烈要求評(píng)審委員會(huì)讓他與他老師巴比爾一起分享此獎(jiǎng)，遺憾的是他的提議遭到了拒絕。

1922年美國(guó)的米基里（T.Midgeley）發(fā)現(xiàn)了四乙基鉛及其優(yōu)良的汽油抗震性。于是1923年便在工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)用來作汽油抗震劑，這是第一個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)的金屬有機(jī)化合物，但后來鉛嚴(yán)重影響兒童智力發(fā)育的發(fā)現(xiàn)給這種“優(yōu)良”的抗震劑判了死刑，現(xiàn)在基本上已經(jīng)被淘汰。

工業(yè)上第一次用金屬有機(jī)化合物作為催化劑的配位催化過程是1938年的德國(guó)Ruhrchemie化學(xué)公司的羅倫（Ｏ.Rolen）發(fā)現(xiàn)的氫甲基化反應(yīng)，以此開創(chuàng)了金屬有機(jī)化學(xué)中的著名的羰基合成及配位催化學(xué)科。

綜觀這一時(shí)期金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展，有以下特點(diǎn)：

1.以經(jīng)驗(yàn)積累為主，同時(shí)由于社會(huì)需要的推動(dòng)，金屬有機(jī)化學(xué)開始初步地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。無論是蔡司的偶然，還是福朗克蘭的無意，但最終是他們奠定了金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展的基石，都處于金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展的感性認(rèn)識(shí)階段?？梢哉f，偶然性中有必然性，而金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展的必然性通過一件件的偶然發(fā)展表現(xiàn)出來。同時(shí)社會(huì)需要的強(qiáng)大推動(dòng)力使得偶然發(fā)現(xiàn)的具有某些實(shí)用價(jià)值的金屬有機(jī)化合物迅速地工業(yè)化并廣泛應(yīng)用，這種在不成熟的理論條件下的工業(yè)化無疑為“技術(shù)悖論”發(fā)揮其作用提供了滋生的溫床。

2.以開創(chuàng)性工作居多，以提供后續(xù)發(fā)展的理論起點(diǎn)見長(zhǎng)。學(xué)科交叉的最初一步這層窗戶紙通常是偶然中被捅破的。雖然邁出的這第一步在理論上看來極不完善，在實(shí)踐上也沒有指導(dǎo)意義，但它是具有開創(chuàng)性，就象在人類進(jìn)化過程中第一只直立行走的類人猿邁出的第一步。同時(shí)，在當(dāng)時(shí)的客觀條件下，那些科學(xué)家很難就他們的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行更進(jìn)一步的分子水平上的結(jié)構(gòu)檢測(cè)，從而不能將其上升到由宏觀到微觀，再由微觀反過來影響宏觀的方法高度，但其所積累下來的寶貴經(jīng)驗(yàn)成為下一階段研究的理論的起點(diǎn)。

3.在研究方法上，雖然這一時(shí)期整個(gè)化學(xué)的研究環(huán)境比較艱苦，再加上金屬有機(jī)化合物對(duì)空氣對(duì)水比較敏感，常?；瘜W(xué)家花了九牛二虎之力眼看就要得到產(chǎn)物了，但一不小心見一下空氣，整個(gè)實(shí)驗(yàn)都白費(fèi)！曾經(jīng)有一個(gè)金屬有機(jī)化學(xué)家說幾乎每一個(gè)當(dāng)時(shí)的從事金屬有機(jī)的人都有過幾次這樣“只有哭鼻子”的經(jīng)歷。但就在這樣艱苦的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)時(shí)金屬有機(jī)化學(xué)的奠基者們沒有氣餒，并善于觀察，從偶然中找到必然。油浴分析條件差，對(duì)物質(zhì)判斷的失誤是常事，但人們能從錯(cuò)誤中總結(jié)，善于從失誤中找到教訓(xùn)，錯(cuò)誤或失誤有其必然的價(jià)值，往往能得到種瓜得豆的效果。

二.金屬有機(jī)化學(xué)的飛速發(fā)展階段（1951－20世紀(jì)90年代初）1951年鮑森（P.L.Pauson）和米勒(S.A.Miller)的并非預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，偶然地發(fā)現(xiàn)了二茂鐵，由此引發(fā)的對(duì)金屬有機(jī)化學(xué)原有理論上挑戰(zhàn)揭開了金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展的新序幕。這個(gè)發(fā)現(xiàn)是有里程碑式意義的。有了挑戰(zhàn)就意味著有了進(jìn)步的可能，即“窮則變，變則通?！睉{著威爾金森（G.Wilkinson）和伍德沃德(R.B.Woodward)的智慧以及費(fèi)舍爾（F.O.Fisher）辛勤工作，借助當(dāng)時(shí)X射線衍射，核磁共掁，紅外光譜等物理發(fā)展而提供的先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)手段，二茂鐵的結(jié)構(gòu)得以確認(rèn)為三明治夾心結(jié)構(gòu)。這個(gè)具有美妙而富有創(chuàng)意構(gòu)型的分子不光使波瀾不驚發(fā)展著的金屬有機(jī)化學(xué)變得激流澎湃，同時(shí)也給理論化學(xué)中的分子軌道理論的發(fā)展提供了研究平臺(tái)。

同時(shí)金屬有機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用好像也不甘示弱，1953－1955年德國(guó)化學(xué)家齊格勒（K.Ziegler）和意大利化學(xué)家納塔(G.Natt)發(fā)現(xiàn)了著名的乙烯、丙烯和其它烯烴聚合的Ziegler－Natt催化劑。這又是善于從偶然的事件中看到隱藏在后面的規(guī)律并成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的成功事例。它能使得乙烯在較低壓力下得到高密度的聚乙烯。高密度的聚乙烯在硬度、強(qiáng)度、抗環(huán)境壓力開裂性等性能上都比原有的在高壓下聚合得到的低密度聚乙烯好，較適合生產(chǎn)結(jié)構(gòu)工業(yè)制品和生活用品，加上低壓法生產(chǎn)相對(duì)高壓法生產(chǎn)聚乙烯容易得多，因此聚乙烯工業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，聚乙烯很快成為產(chǎn)量最大得塑料品種。隨后在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的定向聚合技術(shù)，不僅使高分子材料的生產(chǎn)上了一個(gè)臺(tái)階，而且也為配位催化作用開辟了廣闊的研究領(lǐng)域，為現(xiàn)代合成材料工業(yè)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，這一發(fā)現(xiàn)還是高分子科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)樗鼧?biāo)志著人類第一次可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)從乙烯、二乙烯及其其他單體合成過去只有生物體內(nèi)才能合成的高分子。

1958年，德國(guó)Wacker Chemie化學(xué)公司的施密特(J.Smidt)實(shí)現(xiàn)了在鈀催化下乙烯氧化合成乙酸的著名的瓦克工藝。施密特的特殊貢獻(xiàn)不在于發(fā)現(xiàn)了什么新的化學(xué)反應(yīng)，而是將以前發(fā)現(xiàn)的大家熟知的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)有機(jī)地巧妙“組合”在了一起，產(chǎn)生了“1+1>2”效應(yīng)。同時(shí)他用鈀代替汞作催化劑而消除了其對(duì)環(huán)境的污染危害。另外，瓦克工藝地發(fā)展使價(jià)廉的乙烯取代了價(jià)格昂貴、工業(yè)能耗高的乙炔成為化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)原料。

在金屬有機(jī)開始蓬勃發(fā)展的背景之下，研究工作更需要研究者之間的合作與交流。于是1963年的一屆金屬有機(jī)化學(xué)國(guó)際會(huì)議在美國(guó)辛辛納提州（Cincinnati,Ohio）召開，并開始出版金屬有機(jī)化學(xué)雜志。

從此，金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展全方位開始欣欣向榮起來。20世紀(jì)60年代末期，大量新的、不同類型的金屬有機(jī)化合物被合成出來。同時(shí)物理學(xué)的發(fā)展為其提供了更為先進(jìn)的檢測(cè)手段，使得通過對(duì)它們結(jié)構(gòu)的測(cè)定而發(fā)現(xiàn)了許多新的結(jié)構(gòu)類型。典型的代表就是1965年威爾金森（G.Wilkinson）合成了銠－膦配合物及發(fā)現(xiàn)了它優(yōu)良的催化性能。由伍德沃德(R.B.Woodward)領(lǐng)導(dǎo)下的B12合成的成功宣告人類可以合成任何自然界存在的物質(zhì)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，科學(xué)家們逐漸歸納形成了一些金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的基元反應(yīng)，從這些基元反應(yīng)有發(fā)展成一些合成上有應(yīng)用價(jià)值的反應(yīng)?？梢赃@么說，60年代金屬有機(jī)化合物的合成、結(jié)構(gòu)以及X－射線晶體結(jié)構(gòu)的研究是70年代金屬有機(jī)化合物在催化和合成中應(yīng)用的前奏。這些反應(yīng)往往是溫和的，具有選擇性的。例如，Monsanto公司的鮑里克(F.E.Paulik)實(shí)現(xiàn)了甲醇羰化制乙酸，而且這還是典型的綠色化學(xué)反應(yīng)過程。凱姆（W.Keim）發(fā)現(xiàn)了鎳配合物催化乙烯齊聚合成α－烯烴的SHOP工藝，開創(chuàng)了均相催化復(fù)相化的成功先例，解決了催化劑與產(chǎn)物分離的難題。

到20世紀(jì)70年代末，結(jié)合金屬有機(jī)化合物的催化和選擇性這兩個(gè)性質(zhì)發(fā)展成了催化的不對(duì)稱合成。Monsanto公司的諾爾斯(W.Knowles)合成了治療帕金森病的特效藥L-Dopa，開創(chuàng)了不對(duì)稱催化的新紀(jì)元。這又是人們利用金屬有機(jī)化合物的某些優(yōu)良特性，然后放大、組合來為人類造福。自然界存在的許多化合物是有手性的，也就是說它本身與它的鏡像不能完全重合，就像人的左右手一樣。拿藥物分子來說，他的空間構(gòu)型的某一種形式才對(duì)疾病有效，其他的構(gòu)型沒有療效，或者藥效相反，甚至對(duì)人體有害。震驚了歐洲的“反應(yīng)?！笔录褪呛芎玫睦印Ｈ绾蔚玫轿覀兿胍哪欠N構(gòu)型呢？金屬有機(jī)化合物有了用武之地。金屬有機(jī)化合物就像我們?nèi)说囊恢皇?，?dāng)它與藥物分子反應(yīng)時(shí)，就像人握手一樣，兩只右手或兩只左手握在一塊比一左手和一右手握在一起匹配，于是通過設(shè)計(jì)的金屬有機(jī)化合物催化劑得到我們所需要的藥物分子。這一學(xué)科經(jīng)過20世紀(jì)80年代的經(jīng)驗(yàn)積累，到了20世紀(jì)90年代有了飛速的發(fā)展。對(duì)其作出了卓越貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家諾爾斯(W.Knowles)、沙普勒斯（K.B.Sharpless）和野依良治也于2001年獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

這一時(shí)期的金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展有以下特點(diǎn)：

1.作為化學(xué)的熱點(diǎn)學(xué)科之一，它在理論和實(shí)踐上都有了長(zhǎng)足的發(fā)展完善。50年代后的20多年期間，共有8位化學(xué)大師由于在金屬有機(jī)化學(xué)研究中的成就爾獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在20年期間內(nèi)諾貝爾獎(jiǎng)如此集中地授予同一三級(jí)學(xué)科是史無前例的。

2.在研究方法上有復(fù)雜到簡(jiǎn)單，再由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。面對(duì)20世紀(jì)50、60年代積累起來的繁紛復(fù)雜的金屬有機(jī)反應(yīng)，化學(xué)家通過分類，歸納最終與70年代發(fā)現(xiàn)了金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的幾個(gè)基元反應(yīng)，然后，將這幾個(gè)基元反應(yīng)通過演繹的方式來指導(dǎo)以后金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和工業(yè)化生產(chǎn)，促成了70年代后半期金屬有機(jī)化學(xué)相關(guān)反應(yīng)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)及不對(duì)稱催化的形成。

3.由理論研究到工業(yè)化生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)變的時(shí)間跨度變得愈來越短。往往是某一個(gè)具有價(jià)值的反應(yīng)過程從實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)到完善、再到工業(yè)上的小試中試、最后到工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)要不上五年的時(shí)間，甚至更短。而這一過程過去則需要幾十年或者更長(zhǎng)。這一時(shí)期的化學(xué)家不光想著發(fā)現(xiàn)新的反應(yīng)或化合物和結(jié)構(gòu)，他們更關(guān)心和看重他們的發(fā)現(xiàn)的反應(yīng)對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用和所發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)的用途及工業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。

4.在研究方法上，化學(xué)家成功應(yīng)用新的檢測(cè)手段為我所用，善于從前輩的豐富的經(jīng)驗(yàn)積累中升華出理論，并將理論重新應(yīng)用于實(shí)踐，得到新的問題，在解決新問題的同時(shí)有進(jìn)一步發(fā)展了理論。

三.金屬有機(jī)化學(xué)的前沿問題及未來展望

1.環(huán)保 20世紀(jì)90年代末，化學(xué)面臨著環(huán)境問題的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，原子經(jīng)濟(jì)性（指原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成所需要的產(chǎn)物）成了綠色化學(xué)的主要內(nèi)容。過渡金屬催化的高選擇性能使金屬有機(jī)化學(xué)能夠扮演這個(gè)重要角色。同時(shí)綠色化學(xué)的12條準(zhǔn)則中的大部分可以借助金屬有機(jī)化學(xué)達(dá)到。比如預(yù)防環(huán)境污染、使用安全的助劑、提高能源經(jīng)濟(jì)性、減少衍生物、新型催化劑的開發(fā)等。這需要化學(xué)家，環(huán)境學(xué)者與專家的密切協(xié)作。

2.材料 應(yīng)用金屬有機(jī)機(jī)化合物作為催化劑合成電子材料、光學(xué)材料和具有特種性能的無機(jī)材料將是大有作為的。同時(shí)金屬有機(jī)化合物本身作為材料也是研究的熱點(diǎn)并又廣闊的應(yīng)用前景。這方面需要化學(xué)家、物理學(xué)家、材料科學(xué)家、技術(shù)專家的密切合作。

3.能源 以人工固氮及人工太陽能為主體的模擬生物功能來實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的可持續(xù)性利用是21世紀(jì)能源方面研究的熱點(diǎn)及前沿。實(shí)現(xiàn)這一過程的核心問題是模擬并應(yīng)用自然界中植物用于固氮和轉(zhuǎn)化太陽能的化學(xué)物質(zhì)酶和葉綠素。而酶的大部分和葉綠素是金屬有機(jī)化合物。金屬有機(jī)化學(xué)在新能源利用方面責(zé)無旁貸也將大有作為。當(dāng)然化學(xué)家還需要與生物學(xué)家，工程技術(shù)專家的共同協(xié)作。4.健康 生命最寶貴，而維持健康及治療疾病的藥物的研究與開發(fā)將是21世紀(jì)研究的熱點(diǎn)。金屬有機(jī)化合物不僅可以通過其催化性能來實(shí)現(xiàn)手性藥物的合成，而且過去有機(jī)銻對(duì)血吸蟲病、順鉑對(duì)癌癥的優(yōu)良療效預(yù)示著金屬有機(jī)化合物本身就是藥物的大寶庫。這需要免疫學(xué)家、放射學(xué)家、酶化學(xué)家的通力協(xié)作。

總之，在新的檢測(cè)手段的強(qiáng)力支持下，在市場(chǎng)需求的不斷拉動(dòng)下，在可持續(xù)發(fā)展的大背景下，金屬有機(jī)化學(xué)將成為新世紀(jì)環(huán)保、材料、能源及人類健康等方面研究開發(fā)的熱門學(xué)科，其發(fā)展應(yīng)用前景不可限量。

四.總結(jié)

作為一門交叉學(xué)科，金屬有機(jī)化學(xué)自產(chǎn)生之日起，在社會(huì)需求的推動(dòng)，本身問題的解決的拉動(dòng)下，目前已成為化學(xué)中最活潑的學(xué)科之一。在它的發(fā)展過程中不僅屢次打破人們認(rèn)識(shí)上的范式，而且在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化過程中大大促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展。在新的世紀(jì)里，金屬有機(jī)化學(xué)與新的具有活力的學(xué)科再次交叉，必將在環(huán)保、材料、能源和人類健康方面做出新的貢獻(xiàn)。

參 考 資 料

1.何仁編著.配位催化與金屬有機(jī)化學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 2.R.布里斯羅著.化學(xué)的今天和明天：一門中心的、實(shí)用的和創(chuàng)造性的科學(xué).北京：科學(xué)出版社，1998 3.陸熙炎主編.金屬有機(jī)化合物的反應(yīng)化學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000 4.王延吉，趙新強(qiáng)編著.綠色催化過程與工藝.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 5.黃耀曾.漫談金屬有機(jī)化學(xué).中國(guó)教育星教育資源庫及平臺(tái)

6.王佛松，王夔等主編.展望21世紀(jì)的化學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000 7.周嘉華，倪莉著.造化之功：再顯輝煌的化學(xué).廣州：廣東人民出版社，2000 8.袁翰青，應(yīng)禮文.化學(xué)重要史實(shí).北京：人民教育出版社，1989 9.劉則淵.現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與馬克思主義.大連：大連理工大學(xué)研究生院，2001 陳昌曙主編.自然辯證法概論新編.沈陽：東北大學(xué)出版社，2001

第五篇：2015年DARPA航空領(lǐng)域發(fā)展總結(jié)

2015年darpa在航空領(lǐng)域?qū)嵤┝藬?shù)十個(gè)項(xiàng)目，涉及的研究領(lǐng)域包括體系作戰(zhàn)、裝備新概念、航電、通信、網(wǎng)電空間和機(jī)載武器等。受篇幅和darpa信息披露所限，本文僅統(tǒng)計(jì)和分析該局公布的航空領(lǐng)域的主要研究項(xiàng)目。

表1-4分別統(tǒng)計(jì)了2015年darpa在航空領(lǐng)域發(fā)布的跨部門公告（baa）、授予的項(xiàng)目合同、取得重要進(jìn)展的項(xiàng)目和即將轉(zhuǎn)化的項(xiàng)目。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可看出，2015年darpa在航空領(lǐng)域的成果頗豐，并特別重視探索與體系作戰(zhàn)、機(jī)載系統(tǒng)和機(jī)載武器相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)。（見表1-表4）

darpa重視探索在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中作使用航空技術(shù)

2009年以來，美國(guó)先后提出“重返亞洲”和“亞太再平衡”戰(zhàn)略，把主要作戰(zhàn)對(duì)象重新設(shè)定為中、俄等潛在競(jìng)爭(zhēng)大國(guó)，并且正在打造一支聚焦高端作戰(zhàn)能力、兼顧全譜作戰(zhàn)任務(wù)的新型聯(lián)合部隊(duì)。而在2014年，美軍又提出“第三次抵消戰(zhàn)略”，試圖以國(guó)防科技創(chuàng)新為核心，提升美軍軍事優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)對(duì)大國(guó)的懾止和制勝能力。以美軍頂層戰(zhàn)略為牽引，darpa在2015年3月公布的最新一版發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告――《服務(wù)于國(guó)家安全的突破性技術(shù)》中明確指出，該局在航空領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)為保持美軍在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中的空中優(yōu)勢(shì)。為此，darpa正在實(shí)施以下各類技術(shù)探索項(xiàng)目，以落實(shí)戰(zhàn)略報(bào)告的發(fā)展目標(biāo)。

探索分布式作戰(zhàn)技術(shù)，設(shè)計(jì)全新空中作戰(zhàn)樣式

“分布式作戰(zhàn)”是美軍著眼于未來強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境而探討的全新作戰(zhàn)樣式，主要思想是將昂貴大型裝備的功能分解到大量小型平臺(tái)上，并通過自主、協(xié)同等技術(shù)達(dá)到相同或更高的作戰(zhàn)能力。與目前空戰(zhàn)作戰(zhàn)樣式相比，采用大量具有分布式協(xié)同作戰(zhàn)能力的小型無人機(jī)可大幅降低任務(wù)成本，提高作戰(zhàn)靈活性，而且大量的目標(biāo)可使敵方防御系統(tǒng)產(chǎn)生“飽和”而無法全部應(yīng)對(duì)，即便無人機(jī)群會(huì)受到部分損失，但作為整體仍可完成作戰(zhàn)任務(wù)。目前，darpa是美軍分布式作戰(zhàn)技術(shù)的主要研發(fā)機(jī)構(gòu)，其正在圍繞機(jī)體平臺(tái)、開放式系統(tǒng)架構(gòu)、協(xié)同作戰(zhàn)、戰(zhàn)場(chǎng)管理等各個(gè)維度，為美軍探索這種全新空中作戰(zhàn)樣式。

“小精靈”項(xiàng)目2015年darpa推出了“小精靈”項(xiàng)目，該項(xiàng)目將發(fā)展小型無人機(jī)群的空中發(fā)射和回收技術(shù)；小型、可升級(jí)、可支持多機(jī)合作的有效載荷技術(shù)；精確的相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)；先進(jìn)的計(jì)算建模技術(shù)；可變幾何外形的存儲(chǔ)技術(shù)；緊湊的推進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)和高速數(shù)字式飛行控制技術(shù)，最終將開展演示驗(yàn)證試飛工作。

“體系集成技術(shù)試驗(yàn)”（sosite）項(xiàng)目sosite項(xiàng)目著重探索開放式體系架構(gòu)技術(shù)，目標(biāo)是以美軍現(xiàn)有能力為基礎(chǔ)，把單一裝備的空戰(zhàn)能力分布在大量可互操作的有人和無人平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)機(jī)載系統(tǒng)和機(jī)載武器的即插即用，極大提升分布式作戰(zhàn)的靈活性。

“拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)”（code）項(xiàng)目code項(xiàng)目通過發(fā)展先進(jìn)算法和軟件，探索分布式作戰(zhàn)無人機(jī)的自主和協(xié)同技術(shù)，使無人機(jī)群可在一名操作人員的管理下協(xié)作完成發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識(shí)別和攻擊目標(biāo)等任務(wù)。

“分布式作戰(zhàn)管理”（dbm）項(xiàng)目dbm項(xiàng)目聚焦發(fā)展先進(jìn)算法和軟件，提高任務(wù)自適應(yīng)規(guī)劃和態(tài)勢(shì)感知等能力，幫助履行戰(zhàn)場(chǎng)管理任務(wù)的飛行員進(jìn)行快速且合理的決策，確保在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中更好地執(zhí)行分布式作戰(zhàn)等復(fù)雜軍事任務(wù)。

探索強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中使用的通信、組網(wǎng)、導(dǎo)航和雷達(dá)技術(shù)

強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中的電磁干擾和網(wǎng)電攻擊，可導(dǎo)致通信中斷與降級(jí)、gps信號(hào)丟失、isr信息無法獲取、激光指示器失去作用等問題，使戰(zhàn)機(jī)看不清、聽不真，難以獲取空中優(yōu)勢(shì)。目前美國(guó)已認(rèn)識(shí)到該問題的嚴(yán)重性，―方面表示在十多年反恐戰(zhàn)中使用的通信、導(dǎo)航等技術(shù)在大國(guó)對(duì)抗中難有作為，另一方面又大肆鼓吹中國(guó)和俄羅斯強(qiáng)大的電子戰(zhàn)能力，為獲取經(jīng)費(fèi)造勢(shì)。目前，darpa啟動(dòng)了多個(gè)相關(guān)研究項(xiàng)目，探索在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中使用的通信、組網(wǎng)、導(dǎo)航和雷達(dá)等技術(shù)，為提升美軍空中力量的看不見的“內(nèi)力”打牢技術(shù)基礎(chǔ)。

“100gbps射頻高速鏈路”（100g）項(xiàng)目100g項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)與光纖能力相當(dāng)?shù)臋C(jī)載通信數(shù)據(jù)鏈，并可在遠(yuǎn)距離傳播過程中有效穿透云、雨、霧等各種天氣環(huán)境。該數(shù)據(jù)鏈通信速率為100gb/s，配裝高空長(zhǎng)航時(shí)飛機(jī)時(shí)的對(duì)空作用距離200千米，對(duì)地作用距離100千米。

“滿足任務(wù)最優(yōu)化的動(dòng)態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)”（dynamo）項(xiàng)目dynamo項(xiàng)目通過發(fā)展網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)適應(yīng)技術(shù)，使美軍各獨(dú)立設(shè)計(jì)的空基網(wǎng)絡(luò)在面對(duì)敵方主動(dòng)電子干擾時(shí)，仍可在一定安全等級(jí)下開展及時(shí)、高速通信，使配裝專有傳感器的某型飛機(jī)能夠順利向其他型號(hào)的有人/無人平臺(tái)發(fā)送和接收信息，確保滿足復(fù)雜的分布式作戰(zhàn)任務(wù)所需。

“強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中的空間、時(shí)間和方位信息”（stoic）項(xiàng)目stoic項(xiàng)目通過開發(fā)包含精確定位、導(dǎo)航和皮秒等級(jí)授時(shí)技術(shù)在內(nèi)的多功能通信系統(tǒng)原型，實(shí)現(xiàn)降低或取消對(duì)gps的依賴。該項(xiàng)目能夠使分布式作戰(zhàn)平臺(tái)具備協(xié)同目標(biāo)定位、協(xié)同導(dǎo)航、自主空中加油和碰撞規(guī)避等功能。

“雷達(dá)自適應(yīng)對(duì)抗”（arc）項(xiàng)目arc項(xiàng)目旨在發(fā)展基于模塊化、開放式和可拓展的軟件處理技術(shù)，使美軍空基電子戰(zhàn)系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下，能夠基于空中可觀測(cè)信號(hào)，理清友軍、敵軍和中立的發(fā)射機(jī)，并針對(duì)快速變化且未知的雷達(dá)威脅進(jìn)行對(duì)抗及效果評(píng)估。

探索自主能力常規(guī)靈巧彈藥、高超聲速武器、激光武器技術(shù)

美軍評(píng)估認(rèn)為，其目前的機(jī)載武器多為精確制導(dǎo)炸彈或空地導(dǎo)彈（包括亞聲速巡航導(dǎo)彈），應(yīng)對(duì)沒有強(qiáng)大防空武器的地區(qū)性國(guó)家和反恐分子游刃有余，但是在面對(duì)擁有現(xiàn)代一體化防空能力的軍事大國(guó)時(shí)，便顯得捉襟見肘，因此急需裝備全新的機(jī)載武器為介入強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境提供支持。目前darpa正從自主能力常規(guī)靈巧彈藥、高超聲速武器和激光武器等多角度發(fā)力，為美軍塑造全新的空基打擊能力。

“高能液體激光區(qū)域防御系統(tǒng)”（hellads）項(xiàng)目darpa在hellads項(xiàng)目中正與afrl聯(lián)合開發(fā)一型功率等級(jí)達(dá)150千瓦的戰(zhàn)術(shù)級(jí)機(jī)載激光器，以對(duì)抗火箭彈、炮彈、迫擊彈、巡航導(dǎo)彈、飛機(jī)和地對(duì)空導(dǎo)彈等各類目標(biāo)。該項(xiàng)目的打靶試驗(yàn)即將在新墨西哥州白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)進(jìn)行。

darpa牽頭與軍種共同推進(jìn)有重大型號(hào)背景的項(xiàng)目

2015年，darpa除了開展各類前沿性技術(shù)探索，還與軍種聯(lián)合實(shí)施了一些具有重大型號(hào)背景的研發(fā)項(xiàng)目，例如遠(yuǎn)距反艦彈項(xiàng)目、六代機(jī)技術(shù)演示驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目等。國(guó)防部和各軍種寄希望于依托darpa豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)、獨(dú)立于軍種的特殊地位和非常規(guī)的采辦流程，實(shí)現(xiàn)重大型號(hào)背景項(xiàng)目快速轉(zhuǎn)化為采辦項(xiàng)目或直接投產(chǎn)列裝。

“遠(yuǎn)距反艦彈”（lrasm）項(xiàng)目為了對(duì)付“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境中日益嚴(yán)重的海上威脅，美軍急需獲得跨越式的先進(jìn)反艦作戰(zhàn)能力。2008年在美海軍沒有周詳發(fā)展計(jì)劃的情況下，國(guó)防部要求darpa啟動(dòng)由其牽頭、海軍參與的lrasm項(xiàng)目，并采用創(chuàng)新的采辦策略，繞過常規(guī)采辦流程，加速進(jìn)攻型反艦導(dǎo)彈的型號(hào)研制。likasm項(xiàng)目主要開展大型機(jī)載武器自主技術(shù)的研發(fā)，配裝的綜合傳感器可使導(dǎo)彈在復(fù)雜電磁環(huán)境中具備獨(dú)立的導(dǎo)航飛行、規(guī)劃航路、捕獲目標(biāo)和識(shí)別目標(biāo)薄弱點(diǎn)進(jìn)行攻擊的能力，大幅降低了對(duì)isr、數(shù)據(jù)鏈和gps依賴，在敵方先進(jìn)對(duì)抗手段面前具備了精確殺傷能力。

目前，為加速推進(jìn)重大項(xiàng)目型號(hào)的技術(shù)發(fā)展，darpa可以在常設(shè)技術(shù)辦公室之外成立臨時(shí)的專項(xiàng)辦公室統(tǒng)籌項(xiàng)目實(shí)施。因此針對(duì)lrasm項(xiàng)目，darpa與美海軍、空軍共同組建了lrasm部署專項(xiàng)辦公室（ldo）。值得注意的是，ldo是darpa有史以來的首個(gè)以型號(hào)研制為目的辦公室。這一方面說明lrasm很有可能通過非常規(guī)的采辦流程，在darpa直接轉(zhuǎn)化為型號(hào)列裝；另―方面表明該局擁有高度靈活的體制機(jī)制。根據(jù)美軍安排，lrasm導(dǎo)彈計(jì)劃于2018年和2019年分別配裝空軍b-1b轟炸機(jī)和海軍f/a-18艦載戰(zhàn)斗機(jī)服役。

第六代戰(zhàn)斗機(jī)演示驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目（aii-x）2015年初，美國(guó)防部要求darpa抓總，空、海軍配合實(shí)施第六代戰(zhàn)斗機(jī)（以下簡(jiǎn)稱六代機(jī)）技術(shù)演示驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目（aii-x）。該項(xiàng)目自2016財(cái)年起將為美空、海軍分別發(fā)展平臺(tái)不同但技術(shù)通用的兩型技術(shù)演示驗(yàn)證機(jī)。針對(duì)aii-x項(xiàng)目，darpa與美海軍、空軍共同組建該局的第2個(gè)臨時(shí)專項(xiàng)辦公室，即航空航天專項(xiàng)辦公室（apo）。目前，apo已為美軍的六代機(jī)初步識(shí)別出了升級(jí)的隱身技術(shù)、先進(jìn)的組網(wǎng)技術(shù)、可靠的導(dǎo)航技術(shù)、主被動(dòng)防御技術(shù)和電子戰(zhàn)技術(shù)等通用技術(shù)。在apo的領(lǐng)導(dǎo)下，將對(duì)上述技術(shù)開展集成驗(yàn)證，以實(shí)現(xiàn)六代機(jī)關(guān)鍵技術(shù)成體系、上水平地發(fā)展，加快美軍六代機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展和轉(zhuǎn)化進(jìn)程。

幾點(diǎn)看法

darpa重新聚焦前沿軍事技術(shù)探索

darpa的使命任務(wù)雖為探索前沿軍事技術(shù)，但其技術(shù)聚焦方向并非一成不變，而是不斷在近期需求和遠(yuǎn)期需求之間頻繁波動(dòng)。當(dāng)美國(guó)卷入局部戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)，darpa會(huì)更多聚焦當(dāng)下戰(zhàn)爭(zhēng)所需，發(fā)展可滿足近期作戰(zhàn)需求的技術(shù)。在美國(guó)著眼大國(guó)對(duì)抗時(shí)，darpa將根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的實(shí)際情況探索相應(yīng)的前沿軍事技術(shù)。例如在越戰(zhàn)期間，darpa主要發(fā)展?jié)M足作戰(zhàn)所需的各種技術(shù)；而冷戰(zhàn)高峰期，darpa在“第二次抵消戰(zhàn)略”中針對(duì)蘇聯(lián)探索并轉(zhuǎn)化了隱身和精確制導(dǎo)等前沿軍事技術(shù)。在21世紀(jì)初開始的10余年的反恐戰(zhàn)爭(zhēng)期間，darpa又開始聚焦各類反恐技術(shù)的發(fā)展，以致美國(guó)輿論批評(píng)時(shí)任局長(zhǎng)托尼?特瑟背離了darpa的使命。目前隨著美國(guó)軍事戰(zhàn)略又一次轉(zhuǎn)向大國(guó)對(duì)抗，特別是在提出了“第三次抵消戰(zhàn)略”之后，darpa又開始重新聚焦前沿軍事技術(shù)的探索和轉(zhuǎn)化?？梢灶A(yù)期，darpa將秉承在上一次抵消戰(zhàn)略中發(fā)揮重要作用的優(yōu)良傳統(tǒng)，結(jié)合美軍的未來作戰(zhàn)需求和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的裝備情況，力求實(shí)現(xiàn)技術(shù)突襲，為持續(xù)確保美軍的技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮重要作用。

darpa在航空領(lǐng)域的發(fā)展特點(diǎn)總結(jié)

通過對(duì)darpa當(dāng)前研究項(xiàng)目的梳理可發(fā)現(xiàn)，該局在航空領(lǐng)域的發(fā)展體現(xiàn)出無人機(jī)能力拓展、多路徑探索自主技術(shù)、注重強(qiáng)對(duì)抗空域協(xié)同技術(shù)和聚焦戰(zhàn)術(shù)級(jí)高速打擊武器技術(shù)等特點(diǎn)。而這在一定程度上也代表了美軍空中作戰(zhàn)力量的未來發(fā)展趨勢(shì)。

在無人機(jī)領(lǐng)域，darpa即將開展多個(gè)無人原型機(jī)的試飛工作，相比于傳統(tǒng)的中/高空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)，它們將進(jìn)一步拓展未來無人機(jī)的作戰(zhàn)范圍和樣式。例如“戰(zhàn)術(shù)偵察節(jié)點(diǎn)”（tern）項(xiàng)目正在發(fā)展可在小型艦艇上垂直起降的中空長(zhǎng)航時(shí)察打一體無人機(jī)技術(shù)，如順利轉(zhuǎn)化，將使美軍數(shù)百艘水面艦艇具備使用長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)的能力，顯著變革海上航空力量的發(fā)展和運(yùn)用；“可重構(gòu)嵌入式航空系統(tǒng)”（ares）項(xiàng)目著重探索貨運(yùn)無人機(jī)技術(shù)，使運(yùn)輸類無人機(jī)成為無人機(jī)領(lǐng)域未來的重點(diǎn)發(fā)展方向之一?！靶【`”項(xiàng)目聚焦可執(zhí)行分布式作戰(zhàn)的小型無人機(jī)技術(shù)，將使未來空戰(zhàn)樣式發(fā)生翻天覆地的變化。

在自主技術(shù)領(lǐng)域，目前美軍高度重視自主技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)防部把自主武器列為“第三次抵消戰(zhàn)略”中五大戰(zhàn)略投資領(lǐng)域之一，而美空軍也把自主技術(shù)列入未來五大改變游戲規(guī)則的技術(shù)。目前，darpa正在全力推進(jìn)自主技術(shù)發(fā)展，分別圍繞自主導(dǎo)航、自主識(shí)別和自主規(guī)劃等技術(shù)領(lǐng)域安排了多個(gè)項(xiàng)目，以探索各種技術(shù)路徑的可行性，一旦突破了某條路徑，便可使美軍裝備的自主能力得到快速發(fā)展。例如在自主導(dǎo)航領(lǐng)域，除stoic和sectr項(xiàng)目外，darpa還安排了“適應(yīng)性導(dǎo)航系統(tǒng)”（ans）、“微型定位、導(dǎo)航、授時(shí)技術(shù)”（micro-pnt）、“量子輔助傳感與讀出”（quasar）、“超快激光科學(xué)與工程”（pulse）等數(shù)個(gè)不同技術(shù)路徑的項(xiàng)目，力求通過全面探索冷原子干涉陀螺儀、微機(jī)電系統(tǒng)、高精度原子鐘、超短脈沖激光、被動(dòng)捷聯(lián)式電光/紅外傳感器等各種技術(shù)，為美軍提供不依賴gps的可靠的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。在協(xié)同技術(shù)領(lǐng)域，目前美軍提出的作戰(zhàn)云、分布式作戰(zhàn)、分布式殺傷等作戰(zhàn)概念均屬于協(xié)同作戰(zhàn)范疇，而高級(jí)的有人/無人作戰(zhàn)編組也入選全新抵消戰(zhàn)略的戰(zhàn)略投資重點(diǎn)。與美空軍目前著力打通五代機(jī)和四代機(jī)之間的通信，確保f-22a融入空戰(zhàn)體系不同，darpa在協(xié)同化方面探索得更遠(yuǎn)，即著重發(fā)展強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境下的協(xié)同技術(shù)，為美軍贏得未來空戰(zhàn)提前布局。該局正通過code、dynamo等項(xiàng)目探索先進(jìn)的軟件和算法，確保美軍各空中作戰(zhàn)平臺(tái)在遭到電磁干擾和網(wǎng)電攻擊時(shí)仍可具備安全組網(wǎng)和通信等功能，實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中有效執(zhí)行聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)。

在高速打擊武器技術(shù)領(lǐng)域，dapra正在攻克戰(zhàn)術(shù)級(jí)高超聲速武器和激光武器技術(shù)。在高超聲速技術(shù)方面，區(qū)別于美陸軍和俄羅斯等國(guó)研發(fā)的使用彈道導(dǎo)彈發(fā)射的戰(zhàn)略級(jí)高超聲速助推滑翔彈，dapra正在發(fā)展可配裝在戰(zhàn)斗機(jī)上的戰(zhàn)術(shù)級(jí)高超聲速助推滑翔技術(shù)，并力求在2020年左右轉(zhuǎn)為在冊(cè)采辦項(xiàng)目。彈頭的小型化和空基發(fā)射方式將極大降低采購成本，顯著增加采購數(shù)量和作戰(zhàn)靈活性。激光武器技術(shù)方面，戰(zhàn)術(shù)級(jí)機(jī)載激光武器具有殺傷時(shí)間短和發(fā)射次數(shù)多等特點(diǎn)，將是在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中使用的重要裝備。但受平臺(tái)起飛重量和振動(dòng)的影響，高功率戰(zhàn)術(shù)級(jí)機(jī)載激光武器的研制難度較大。目前美空軍的“自保護(hù)高能激光器驗(yàn)證”（shield）項(xiàng)目正在發(fā)展數(shù)十千瓦功率等級(jí)的機(jī)載激光武器技術(shù)，而darpa牽頭的hellads項(xiàng)目的功率等級(jí)為150千瓦，這使該局在戰(zhàn)術(shù)級(jí)機(jī)載激光武器領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

我國(guó)應(yīng)做好積極防范措施

從以上分析可看出，隨著我國(guó)的迅速崛起和被美國(guó)列為主要假想敵，darpa在美國(guó)全新軍事戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，有史以來第一次開始針對(duì)我國(guó)發(fā)展前沿軍事技術(shù)，這應(yīng)引起我國(guó)的高度重視。為了防范與應(yīng)對(duì)，我國(guó)首先應(yīng)做好情報(bào)預(yù)警工作，其次要大力探索符合我國(guó)國(guó)情的前沿軍事技術(shù)。

在情報(bào)預(yù)警工作方面，一是要密切跟蹤darpa的戰(zhàn)略發(fā)展報(bào)告，理清投資重點(diǎn)，總結(jié)戰(zhàn)略發(fā)展方向；二是要分析darpa著眼大國(guó)對(duì)抗所實(shí)施的研究項(xiàng)目，深入剖析技術(shù)途徑及對(duì)作戰(zhàn)產(chǎn)生的影響。最后綜合以上梳理darpa的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)譜系，為我國(guó)提早做出應(yīng)對(duì)措施做好情報(bào)準(zhǔn)備；在開展前沿軍事技術(shù)探索方面，隨著國(guó)防科技水平與國(guó)外軍事強(qiáng)國(guó)差距逐步縮小，跟蹤研仿模式已不符合我軍新時(shí)期的發(fā)展需求。因此我國(guó)也應(yīng)效仿darpa，提出并探索適合我國(guó)國(guó)情的前沿軍事技術(shù)。這不僅可為研制未來先進(jìn)作戰(zhàn)裝備做好技術(shù)鋪墊，還可在―定程度上對(duì)美國(guó)的“第三次抵消戰(zhàn)略”實(shí)施反抵消，降低美軍對(duì)我國(guó)的強(qiáng)大軍事威脅。