第一篇：近代化學(xué)前沿

有機(jī)合成中的生物催化

07級化學(xué)三班鄭黃濤

背景介紹

近年來生物科學(xué)發(fā)展迅速，酶科學(xué)方面研究頗多，許多人將微生物轉(zhuǎn)化或者酶轉(zhuǎn)化技術(shù)應(yīng)用在有機(jī)化學(xué)合成中，在各方面取得了長足的進(jìn)步。許多復(fù)雜有機(jī)化合物的合成工藝中的某些重要反應(yīng)都已可以用生物轉(zhuǎn)化或是微生物轉(zhuǎn)化替代。尤其隨著對單一對映體功能的藥物需求量的增長，生物催化也已經(jīng)用于不對稱合成中。

研究對象

生物催化指的是，利用某種酶將有機(jī)合成原料（底物）轉(zhuǎn)化為另一種物質(zhì)（產(chǎn)物）。在通常的生物體內(nèi)，酶僅作為一種生物催化劑，催化生物新陳代謝中必須的反應(yīng)，但它的催化作用并不局限于生物自身的物質(zhì)，同時也能轉(zhuǎn)化外源物質(zhì)，即催化非天然反應(yīng)。相對于傳統(tǒng)的有機(jī)合成方法，酶催化有以下一些優(yōu)勢：

1、高效率

通常情況下，相比于傳統(tǒng)催化劑，酶促反應(yīng)可以將速率提高108-1010倍，有時甚至高達(dá)1014倍，大大超出傳統(tǒng)催化劑催化能力[1]。

2、環(huán)境友好傳統(tǒng)的有機(jī)合成催化劑，有些需要強(qiáng)酸強(qiáng)堿高溫高壓這樣的苛刻條件，實(shí)現(xiàn)這些條件需要耗費(fèi)大量的能源，有些催化劑含有Cd2+、Hg2+等重金屬離子，甚至CN-這樣的劇毒物質(zhì)，對環(huán)境也是大大的不利。而酶本身來源于生物體系，自然是可以被自然界降解的。

3、溫和條件使用，大大避免了副反應(yīng)

4、酶彼此相容[2]由于各種酶催化條件相似，專一性又強(qiáng)，由此可以采用一鍋煮地方法，連續(xù)催化多步反應(yīng)，省去了轉(zhuǎn)移中間體的麻煩。

5、強(qiáng)選擇性酶促反應(yīng)就很強(qiáng)的選擇性特別是立體選擇性，因此可用于不對稱合成。研究方法

針對各類生物催化反應(yīng)，改變影響生物轉(zhuǎn)化速率的各個因素，比如微生物種類及培養(yǎng)方法、反應(yīng)介質(zhì)、底物結(jié)構(gòu)以及一些物理因素如氧的供應(yīng)、攪拌系統(tǒng)、攪拌程度和溫度等，以研究各種條件下的轉(zhuǎn)化速率。

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

當(dāng)今生物轉(zhuǎn)化領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入了充滿活力蓬勃發(fā)展的階段，在當(dāng)今有機(jī)合成中酶已經(jīng)占據(jù)重要地位[3~5]。

此領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向就是其在手性藥物合成中的應(yīng)用。由于生物體對藥物手性要求非常高，往往只有一種對映體有藥效，另一種無藥效甚至有毒性，于是藥物的手性合成就顯得尤為重要。酶本身源自生物體系，有很強(qiáng)的立體選擇性，在此方面自然極其有用。一個有代表性的例子是先鋒霉素的生產(chǎn)，當(dāng)用化學(xué)—酶法時，制備步驟有以前的l0步減少到了6步[6]。水解酶由于對底物要求寬泛，對映選擇性高，不需要輔酶因子，最常用于有機(jī)物生物轉(zhuǎn)

化，對水解酶的研究最多，應(yīng)用也最多。[7]

隨著化學(xué)家對非天然化合物生物轉(zhuǎn)化研究的加深，也促進(jìn)了越來越多的不同形式與純度的的酶的商業(yè)開發(fā)與應(yīng)用。[8]

研究前景展望

此領(lǐng)域有待開發(fā)一套簡單的模型以幫助預(yù)測一個給定反應(yīng)的立體化學(xué)結(jié)果。另外還需要尋找更豐富的可用于生物轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的酶，以擴(kuò)大該領(lǐng)域的應(yīng)用面。

總之，隨著人們對綠色化學(xué)的重視，以及對有機(jī)產(chǎn)品手性要求的提高，有機(jī)合成中生物轉(zhuǎn)化的應(yīng)用將越來越寬泛，相信它在不久的將來將會體現(xiàn)出不可估量的價值！

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White JS,White DC(1997)Source Book of Enzymes.CRC Press,Boca Raton7、8、

第二篇：化學(xué)前沿課程感想

對《化學(xué)前沿》系列講座的感想

高采 化基1101班

20110902203 很榮幸我能夠選修這一學(xué)期的《化學(xué)前沿》這一門很有意義的課程，通過聽24位優(yōu)秀的化學(xué)界的專家的講座，感受頗豐。通過老師們介紹各自的研究項(xiàng)目與研究成果，以及他們的未來的研究目標(biāo)，我了解了化學(xué)研究的各個領(lǐng)域，對化學(xué)科研道路有了更深的認(rèn)識。在大三下學(xué)期這一關(guān)鍵的時期，對于我們這些即將面對讀研選導(dǎo)師的學(xué)生來說，這些講座是一個很大的幫助。

對于這些專家的講座，我個人覺得都是非常優(yōu)秀的，他們在各自的領(lǐng)域都取得了特別顯著的成就，其中，我對一位老師的講座印象特別深刻。下面我講一下自己通過本課程學(xué)習(xí)后的感受與體會。

其中一位作報告的是化工院的頂級專家--俞汝勤院士。講座上，俞汝勤院士稱，化學(xué)對人類所做的貢獻(xiàn)是巨大的，一項(xiàng)化學(xué)合成如同棋手的一步棋，為人類創(chuàng)造了許多奇跡。化學(xué)對人類健康的貢獻(xiàn)大體可以分為以下四個方面：

一、化學(xué)與人類的生存、繁衍和健康息息相關(guān)。利用化學(xué)知識提取藥物、研發(fā)醫(yī)藥，為解決人類健康問題做出了巨大的貢獻(xiàn)。

二、生命科學(xué)已進(jìn)入分子（化學(xué)）層次，利用化學(xué)知識可以解決生命的疑難，揭示生命的奧秘。

三、化學(xué)能為信息、材料及能源等學(xué)科提供關(guān)鍵支撐。無論是高分子化合物材料、光化學(xué)電池、生物質(zhì)能源，還是人們?nèi)粘５囊?、住、行，都是通過化學(xué)合成材料做成，與化學(xué)息息相關(guān)。

四、就化學(xué)與環(huán)境方面，俞汝勤院士提倡對此應(yīng)給予公正合理的評價。他表示，雖然化學(xué)在環(huán)境保護(hù)方面曾走過一些彎路，但我們對未來的科學(xué)應(yīng)充滿信心，展望化學(xué)“萬木逢春”的景象。最后，俞院士期望我們化學(xué)系的學(xué)生不要忽視化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，讓化學(xué)在幫助實(shí)現(xiàn)自己的人生理想進(jìn)程中，發(fā)揮更大的作用。

通過聽這位德高望重的院士的講座，對我影響最大的不僅是俞汝勤院士的豐富的學(xué)術(shù)知識，更多的是俞汝勤院士的個人魅力。在講座中，俞汝勤院士傳遞出一種昂揚(yáng)的樂觀的積極的人生態(tài)度，雖已是滿頭銀發(fā)，但是字字句句鏗鏘有力，引人矚目。他的講座讓我感受到了一位優(yōu)秀的科研者的積極的態(tài)度。作為化學(xué)界的泰斗，在與我們本科生的交流中，俞汝勤院士顯示出的不是趾高氣揚(yáng)的氣勢，而是平易近人和藹可親，很認(rèn)真的回答我們的問題。俞汝勤院士的品質(zhì)非常值得我學(xué)習(xí)。

其他導(dǎo)師的講座各有千秋，就不一一做陳述了。從這些做《化學(xué)前沿》系列的講座的老師身上，我深深地感受到了真正的科研的魅力，科研者的魅力所在。雖然他們所屬不同的化學(xué)領(lǐng)域，但是，他們身上體現(xiàn)了相同的科研者的共同的品質(zhì)：豐富的科研知識與技能；嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度；創(chuàng)新的科研思維??

這些品質(zhì)是我們這些即將步入科研隊伍的新生必須培養(yǎng)和具備的專業(yè)素養(yǎng)，通過這次講座，我發(fā)現(xiàn)了自己的知識和性格上的一些不足，但是我相信，在這些優(yōu)秀導(dǎo)師們的帶領(lǐng)下，站在巨人的肩膀上的我們，一定能提升和完善自我，成為一個優(yōu)秀的科研者。

第三篇：化學(xué)前沿講座作業(yè)

金屬罐消解－ 石墨爐原子吸收法直接測定

土壤中鎘和鎳

董杰

(河西學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化學(xué)121班，1251101105，1563509541@qq.com)

摘要: 利用金屬罐加熱酸消解－ 石墨爐原子吸收法直接快速測定土壤中的Cd 和Ni。該方法前處理操作過程簡便、省力，干擾小，空白低，所用設(shè)備簡單，成本低廉。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法測定土壤中的重金屬，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，重復(fù)性好。經(jīng)國家一級土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品測定驗(yàn)證，結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合。Cd、Ni 的回收率分別為97.5% ～ 102.5%、98.7% ～ 101.6%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.25%、1.12%，方法檢出限為0.1、1.0 μg /L。關(guān)鍵詞: 金屬罐 消解 石墨爐 土壤 Cd Ni 土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一，也是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著工業(yè)、城市污染的加劇和農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)種類、數(shù)量的增加，土壤重金屬污染日益嚴(yán)重。重金屬在土壤中積累，達(dá)到一定程度便會對農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，進(jìn)一步通過食物鏈最終影響［1］人體健康。在中國，隨著污灌面積不斷擴(kuò)大，土壤重金屬的污染問題日益嚴(yán)重，近年來，突發(fā)性的環(huán)境污染事件驟增，其中重金屬污染的案例占很大比例。重金屬污染問題已日益嚴(yán)

［2］重，對污染環(huán)境的治理迫在眉睫，因此，對土壤中的重金屬進(jìn)行定性和定量分析，對于防治重金屬污染，維持生態(tài)平衡，保護(hù)人們的健康，都有著十分重大的意義。目前，常用的土

［3］［4］壤重金屬檢測分析方法有: 激光誘導(dǎo)擊穿光譜法，感應(yīng)耦合電漿質(zhì)譜法，火焰原子吸［5］［6］［7］收光譜法，石墨爐原子吸收光譜法和分光光度計比色法。上述方法或者樣品前處理較為麻煩;或者測量時間長精密度不高;或者使用的儀器較為復(fù)雜，測量成本高。而GB /T 17141—1997《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法》測定Cd 的方法，又存在著檢測限太高，干擾大，需加基體改進(jìn)劑而導(dǎo)致的效果不好、穩(wěn)定性差、波動性大等問題。本文采用金屬罐消解－ 石墨爐法快速直接測定土壤樣品中的Cd、Ni 含量，具有操作簡單，進(jìn)樣量少，準(zhǔn)確度高，定量準(zhǔn)確、迅速等優(yōu)點(diǎn)，所得結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。實(shí)驗(yàn)部分

1．1 主要儀器與試劑

美國PE—600 原子吸收分光光度計，鎘、鎳空心陰極燈，與主機(jī)配套石墨爐，自動進(jìn)樣器，塞曼扣背景。濃硝酸、氫氟酸，均為GB 以上級。高純氬氣: 純度為99.999%。標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液: 鎘、鎳質(zhì)量濃度均為1.00 mg /mL(標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)。標(biāo)準(zhǔn)工作溶液: 鎘、鎳質(zhì)量濃度均為0.01 mg /mL，使用時按要求逐級稀釋。實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。1．2 儀器測量條件

測量條件見表1。

表1 石墨爐測量條件

［8 － 9］1．3 金屬罐消解溶解方法

稱取土壤樣品0.1 g(精確至0.000 1 g)于聚四氟乙烯消解罐中，加入1 mL HF + 2 mL HNO3溶液，將聚四氟乙烯管放置于金屬罐中密封，置烘箱中于180 ～ 190 ℃加熱24 ～ 30 h，冷卻，將聚四氟乙烯管取出，放置在電熱板上蒸至近干(140 ℃左右)，再加少許HNO3(＜ 1 mL)，蒸干(干透)，加入2 mLHNO3 + 3 mL 去離子水，如前密封，置烘箱內(nèi)于140 ℃加熱4 ～ 5 h，冷卻至室溫，直接定容到100 mL 容量瓶中，待測。隨同做空白試樣。1．4 校準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確配制0、0.05、0.1、0.5、1.0、2.5 μg /L的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液及0、5、10、20、30、50 μg /L 的鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照表1 設(shè)定的儀器條件測定標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。同時測定空白試樣。1．5 樣品測定

將已處理好的土壤樣品在測定標(biāo)準(zhǔn)曲線相同條件下進(jìn)行測定，同時做全程序試劑空白，然后計算其含量。結(jié)果與討論

2．1 樣品消解方法

采用金屬罐消解法消解土壤樣品時，為控制好空白，避免樣品損失，消解液加入量不宜太多，溫度不宜太高，時間不宜太長。金屬罐消解通過樣品與酸的混合體內(nèi)部發(fā)熱，熱量損失很少，從而使樣品快速分解。消解時，硝酸加入量要適宜，太高會造成測定結(jié)果偏低，而且在高溫下硝酸對石墨爐具有腐蝕性，造成儀器的損害。如果消解后硝酸殘留量多，可在通

［10］風(fēng)櫥中低溫加熱，蒸發(fā)至近干。用混合酸分解土樣，能徹底破壞土壤晶格，適于重金屬的測定，消解過程中要控制好溫度和時間。2．2 金屬罐消解條件的選擇

對HNO3 － HF 這一消解體系，按照不同用量、消解溫度及消解時間進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，酸比例為2 ∶

1、溫度為190 ℃、消解時間在24 ～ 30 h，能獲得滿意的結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果如圖1 ～ 3 所示。

圖1 混酸不同比例與A 的關(guān)系

圖2 消解時間與A 的關(guān)系

θ /℃

圖3 消解溫度與A 的關(guān)系

2．3 方法檢出限

以空白溶液測定10 次的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3 倍所對應(yīng)的濃度作為檢出限，測得鎘的檢出限為0.1 μg /L，鎳的檢出限為1.0 μg / L。此檢出限可以滿足日常監(jiān)測要求。2．4 干擾試驗(yàn)

++2 +2 +2 +3 + 試驗(yàn)表明，在所選試驗(yàn)條件下，5000 倍的K、Na、Ca、Mg、Zn，250 倍的Fe、4 +6 +2 +2 +2 +Mn、Mo、Cu，800 倍以下的Pb、Co 對測定無干擾。2．5 方法的精密度及穩(wěn)定性試驗(yàn)

土壤測定用ESS—1 質(zhì)控樣作分析質(zhì)量控制樣，測定15 次，其重復(fù)性和穩(wěn)定性見表2。由表2 看出，Cd、Ni 的測定值在標(biāo)準(zhǔn)值的范圍之內(nèi)，RSD 分別為3.25%及1.12%。2．6 線性方程與線性范圍

將Cd、Ni 標(biāo)準(zhǔn)溶液均用1% 的HNO3溶液介質(zhì)逐級稀釋配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，系列準(zhǔn)工作溶液質(zhì)量濃度見表3，按1． 2 儀器條件測定標(biāo)準(zhǔn)溶液的譜線強(qiáng)度，對譜線強(qiáng)度X 和標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度Y 進(jìn)行線性回歸，得線性方程與相關(guān)系數(shù)(表3)。

表2 ESS—1 質(zhì)控樣重復(fù)性和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2．7 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

按照限定的工作條件和金屬罐消解程序，在樣品中分別加入不同量的Cd、Ni 標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表4，由表4 可知，待測元素Cd、Ni的回收率均接近100%，表明方法準(zhǔn)確可靠。2．8 樣品測定

用本試驗(yàn)方法對實(shí)際土壤樣中的Cd、Ni 含量進(jìn)行測試，結(jié)果如表5 所示。由表5 可看出所采集土壤中Cd、Ni 的含量情況，Cd 含量范圍在0.052 ～0.266 mg /kg之間，Ni 含量范圍在15.7 ～ 58.2 mg /kg之間。均能達(dá)到土壤的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 土壤樣品的分析結(jié)果

結(jié)語

(1)用金屬罐消化樣品快速、完全、易保存。

(2)用石墨爐原子吸收法直接測定土樣，用ESS—1 質(zhì)控樣作對照測定及加入標(biāo)準(zhǔn)作回收試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果證明方法可靠。

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第四篇：《化學(xué)專業(yè)前沿講座》心得體會

“綠色化學(xué)”——化學(xué)的未來

——《化學(xué)專業(yè)前沿講座》心得體會

為期八周的《化學(xué)專業(yè)前沿講座》課程已經(jīng)接近尾聲，在課程學(xué)習(xí)過程中，各位任課老師都自己研究方向的最前沿成就，可謂是“八仙過海，各顯神通”呀！這門課程給我影響最深的就是盡管各位老師的研究內(nèi)容都不盡相同，但是其研究發(fā)展方向都在朝著同一個方向目標(biāo)進(jìn)行——綠色化學(xué)。

綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)，在其基礎(chǔ)上創(chuàng)新的技術(shù)稱綠色技術(shù)、環(huán)境友好技術(shù)或潔凈技術(shù)，是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消除有害物質(zhì)的生產(chǎn)和使用，處于當(dāng)前國際化學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。

綠色化學(xué)的核心是：利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。按照綠色化學(xué)的原則，在理想的化工生產(chǎn)方式是：反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。

根據(jù)綠色化學(xué)的概念，它應(yīng)該具有以下主要特點(diǎn)： 1．充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；

2．在無毒、無害的條件下進(jìn)行反應(yīng)，以減少向環(huán)境排放廢物； 3．提高原子的利用率，力圖做到所有作為原料的原子都吸納都產(chǎn)品中去，真正實(shí)現(xiàn)“零排放”；

4．生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。

綠色化學(xué)的口號最早產(chǎn)生于化學(xué)工業(yè)非常發(fā)達(dá)的美國。1990年，美國通過了一個“防止污染行動”的法令。1991年后在，“綠色化學(xué)”由美國化學(xué)會（ACS）提出并成為美國環(huán)保署（EPA）的中心口號。經(jīng)過十多年的研究和探索，綠色化學(xué)的研究者們總結(jié)出了綠色化學(xué)的12條原則，這些原則可作為實(shí)驗(yàn)化學(xué)家開發(fā)和評估一條合成路線、一個生產(chǎn)過程、一個化合物是不是綠色的指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)。綠色化學(xué)給化學(xué)家提出了一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)，國際上對此很重視。1996年，美國設(shè)立了“綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”，以表彰那些在綠色化學(xué)領(lǐng)域中做出杰出成就的企業(yè)和科學(xué)家。綠色化學(xué)將使化學(xué)工業(yè)改變面貌，為子孫后代造福。

現(xiàn)代社會都在追求綠色生活，綠色化學(xué)對于綠色生活的形成有很重要的意義。我們作為建設(shè)國家的下一代，以及學(xué)習(xí)化學(xué)專業(yè)，真的非常有必要認(rèn)真鉆研和學(xué)習(xí)這一方面的內(nèi)容，發(fā)展技術(shù)，為創(chuàng)建綠色社會做出自己的努力。所以，現(xiàn)在的我們一定要好好學(xué)習(xí)專業(yè)知識，使自己在更廣闊的領(lǐng)域有更高的建樹。

第五篇：材料化學(xué)研究前沿和發(fā)展展望

材料化學(xué)研究前沿和發(fā)展展望

摘要:材料是人類發(fā)展的鋪路石,從古至今材料伴隨著人類的發(fā)展而發(fā)展,到了21世紀(jì)更是成為了材料的世紀(jì)。工業(yè)、軍事、航空航天、生物、能源等都與材料密不可分。材料的研究前沿和發(fā)展成為眾多科技工作者關(guān)注的對象。

本文關(guān)鍵字：材料、發(fā)展、工業(yè)、生活

能源、材料與信息是現(xiàn)代科技的基礎(chǔ)，而材料是發(fā)展工程、信息、新能源等高科技的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是當(dāng)代前沿科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。由于現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，各個科學(xué)領(lǐng)域?qū)Σ牧系男枨罅吭絹碓酱?，對其性能的要求也越來越高，甚至其形態(tài)規(guī)格，也由三維塊狀材料向二維薄膜材料、一維纖維材料和準(zhǔn)零維納米材料發(fā)展。

就此，本文將對材料化學(xué)的研究前沿和發(fā)展展望作簡要討論。

1.材料研究前沿

隨著時代的不斷發(fā)展，人類所使用的材料也由簡到繁，由少到多。人類從石器時代走來，經(jīng)歷了上千年的風(fēng)風(fēng)雨雨，人類使用的器具也由石器到青銅，再到鐵器??慢慢地，到現(xiàn)在使用的許多高品質(zhì)的化學(xué)材料。不光在我們的生活中，在當(dāng)今世界的許多高科技領(lǐng)域，材料的品質(zhì)和發(fā)展得到了極大的重視和進(jìn)步，其中處于當(dāng)前研究前沿并收到科學(xué)界、工業(yè)界廣泛關(guān)注的，主要有納米材料、先進(jìn)陶瓷材料、功能薄膜材料等等。

1.1 納米材料之概論

納米是一個極小的度量單位，一納米等于十的負(fù)九次方米，所以納米級的材料由于它是由極小的微粒組成，因而具有許多其他材料所不具備的性質(zhì)，因此在大量科學(xué)領(lǐng)域中納米材料的開發(fā)和使用成為其領(lǐng)域發(fā)展和進(jìn)步的重中之重。

而納米材料則由于其優(yōu)良的特性成為科學(xué)界青睞的對象，其特性主要表現(xiàn)在表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)。

（1）微粒隨著粒徑變小，比表面積將會明顯增大，則表面原子所占的百分?jǐn)?shù)會顯著增加，即微粒表面具有極高活性的原子所占百分?jǐn)?shù)增加，進(jìn)而導(dǎo)致納米材料可以直接和空氣發(fā)生劇烈反應(yīng)，這就是在材料研究中不可忽視的表面效應(yīng)。

（2）納米粉體的粒徑和光波波長、德布羅意波長以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度形成透射深度等物

結(jié)構(gòu)陶瓷主要在軍事、航天、機(jī)械領(lǐng)域有著重要的作用。當(dāng)然，處于不同的領(lǐng)域，陶瓷材料的性質(zhì)品類也會有所不同，有高強(qiáng)度、耐磨損，可以制作軸承、燃燒室的氮化硅陶瓷材料；有高強(qiáng)度、高韌性，可以制作代替金屬制作模具的氧化鋯材料，且加韌的氧化鋯材料可以制成不會生銹，也不會導(dǎo)電的新型剪刀，可以放心剪帶點(diǎn)的電線。另外以氧化鋁和氧化鎂混合在1800℃高溫下制得的全透明鎂鋁尖晶石陶瓷可以做“防彈玻璃”，這類陶瓷在國防和宇航領(lǐng)域中得到了廣泛的運(yùn)用。

還有一種很重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料——生物陶瓷。生物陶瓷和納米生物材料有著相似的作用，生物陶瓷目前主要用于人體硬組織的修復(fù)，它在人體中具有極佳的親和性，因?yàn)樯锾沾珊凸墙M織的化學(xué)組成比較接近，將其成功植入后隨著陶瓷的降解，新骨長成，所以這是今后醫(yī)學(xué)上硬組織修復(fù)上的上乘之選。

1.2.2 功能陶瓷

功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷的差別很大，功能陶瓷因?yàn)槠湓陔?、磁、光、熱、力學(xué)上優(yōu)良的轉(zhuǎn)換能力而廣泛運(yùn)用在信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)之中。

首先介紹一個軍事工業(yè)中的天之驕子——壓電陶瓷。壓電陶瓷晶體上沒有對稱中心，當(dāng)在某個方向施加壓力，則在特定方向引起極化，相應(yīng)的一對表面就出現(xiàn)電位差；反之在一定方向上施加電場，則會發(fā)生特定形變和位移。由于這種令人驚訝的性能，壓電陶瓷成為眾多科技領(lǐng)域的研究和關(guān)注對象（但是其中常常有鉛等有毒金屬），原子彈的起爆器和壓電揚(yáng)聲器等都是壓電陶瓷的產(chǎn)物。

還有另外一大類非常常用、非常重要的敏感陶瓷材料。熱敏、光敏、氣敏、濕敏等大量的陶瓷，而且不能只想到我們生活中的聲控開關(guān)等等，聲控開關(guān)中的光敏開關(guān)和聲敏開關(guān)與這類先進(jìn)陶瓷材料還有很大的距離。

敏感陶瓷是由離子鍵的金屬氧化物多晶體構(gòu)成的一種導(dǎo)電材料。它可以敏感地感覺到周圍環(huán)境的變化并及時做出相應(yīng)的反應(yīng)，由于這類陶瓷的特殊性，在各個領(lǐng)域都可以使用到，在節(jié)能和安全方面都有至關(guān)的作用。

先進(jìn)陶瓷材料在很多方面性質(zhì)都比金屬要優(yōu)良穩(wěn)定，例如陶瓷沒有銹蝕這個概念，這樣可以極大程度的節(jié)省材料。雖然現(xiàn)在先進(jìn)陶瓷材料還在發(fā)展研究階段，但是在以后的發(fā)展中，陶瓷材料定會變得越來越廣泛，越來越實(shí)用。

1.3 新型薄膜材料之概論

從古至今材料都是人類發(fā)展中不可缺少的一元，由三維塊狀材料到二維薄膜材料，薄膜材

隨著現(xiàn)代人類的發(fā)展，能源問題已然成為全球共同面對的一個很嚴(yán)峻的考驗(yàn)，煤、石油、天然氣等不可再生資源在地球上已探明的儲量越來越少，且由于煤、石油的不完全燃燒產(chǎn)生了大量有毒有害的氣體，它們對我們的環(huán)境有著極大的破壞作用。于是我們在不斷地開發(fā)新能源，風(fēng)能、地?zé)?、潮汐能、太陽能和核能。在將來核能與太陽能將會成為我們?nèi)粘Ｉ畹闹饕芰縼碓?，但是太陽能所面對的轉(zhuǎn)換效率低下，核能面對的高溫與核輻射都是我們需要考慮的，那樣新材料的開發(fā)和使用又是科技工作者們需要關(guān)注的問題。另外在軍工方面，各國也是抓緊時間研制軍需材料，隱形材料，高強(qiáng)度、高韌性纖維材料，耐高溫材料層出不窮。不光如此，空間技術(shù)、電子技術(shù)、激光技術(shù)、光電子技術(shù)、紅外技術(shù)、環(huán)境保護(hù)等都需要高品質(zhì)的新型材料?，F(xiàn)今的普通材料已經(jīng)不能成為社會的主流，它們造成的“白色污染”非常嚴(yán)重，對可以快速降解塑料的研制不僅可以方便普通居民的生活，同時也可以避免“白色污染”對人們生活造成的不良影響。再者，電力科研人員在關(guān)于怎樣盡可能減少電在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)的能量損耗上花費(fèi)了大量的功夫，因?yàn)槟壳坝糜谶\(yùn)輸電力的輸電線材料在常溫下的電阻率不可能為零，但是后來出現(xiàn)了超導(dǎo)材料，它可以在某個溫度時出現(xiàn)電阻率為零的驚人性能，但是這種溫度往往是自然界里不可能出現(xiàn)的超低溫。我們就來設(shè)想，如果我們能夠研制出能在常溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)的材料，再將其廣泛運(yùn)用到實(shí)際中不就可以實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)輸中的零損耗了？理論上是成立的，但是實(shí)際上我們現(xiàn)在還沒能開發(fā)出這中材料，所以這還需要我們廣大的科學(xué)工作者的不懈努力和不斷追求。

還有一種材料在未來將起到非常重要的作用——復(fù)合材料。樹脂基高強(qiáng)度、高模量纖維材料，金屬基復(fù)合材料，陶瓷基復(fù)合材料，碳碳基復(fù)合材料，這類復(fù)合材料的性能大都強(qiáng)于單體材料，它們將來將會參與到各類科學(xué)研究中去。

回顧材料這幾十年的飛速發(fā)展，給人類帶來了許多福音，相信在未來材料定會帶給我們更多的驚喜和福祉。

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