第一篇：用摻雜氧化鎢的制備及其功能特性研究進(jìn)展的分析論文

鎢及鎢化合物由于具有獨特的理化性和電子特性，成為國民經(jīng)濟(jì)以及現(xiàn)代國防中不可替代的基礎(chǔ)性材料和戰(zhàn)略性資源，并被稱為“工業(yè)的牙齒”。鎢和鎢化合物主要被應(yīng)用于硬質(zhì)合金等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，同時在變色窗、光催化、燃料電池、化學(xué)傳感器、場發(fā)射、環(huán)境凈化、太陽能轉(zhuǎn)換等功能性領(lǐng)域也有良好的應(yīng)用前景，因而引起了研究人員的廣泛關(guān)注，己成為當(dāng)前功能材料研究的熱點之一。例如，金屬鎢是重要的場發(fā)射和熱發(fā)射材料，應(yīng)用于X射線管、粉磨管和無線電電子管中的陰極材料;非晶相氧化鎢具有很好的光致變色特性和電致變色特性叫;負(fù)載型氧化鎢近年來被發(fā)現(xiàn)具有很高的可見光催化活性，其理論基礎(chǔ)在于氧化鎢與負(fù)載顆粒之間的界而電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)以及氧的多電子還原過程。此外，氧化鎢是一種重要的金屬氧化物氣敏材料，對某些氣體具有卓越的靈敏度和選擇性;氧化鎢對電磁波有很強(qiáng)的吸收能力，可在軍事上用作優(yōu)良的隱形涂料;氧化鎢材料具有極好的紫外光吸收特性和理化特性，可作為信息顯示屏、大規(guī)模信息存儲器、智能變色窗等器件的基礎(chǔ)材料。

然而，近幾年研究人員在研究氧化鎢的電致變色、氣致變色等性能中發(fā)現(xiàn)，純氧化鎢材料存在一些弱點，如材料電阻大、極化電壓過高、氣體選擇性不強(qiáng)等;在研究氧化鎢的光催化性能中發(fā)現(xiàn)，純氧化鎢材料同樣存在載流子復(fù)合率高、光催化效率低等缺點。為了改善這些性能，研究人員采用多種方法對納米氧化鎢進(jìn)行改性，其中摻雜是一種有效的方法。本文主要介紹近年來國內(nèi)外功能材料用摻雜氧化鎢材料的制備方法和應(yīng)用研究進(jìn)展，分析制備方法、摻雜元素種類對其性能的影響，并對摻雜氧化鎢材料功能特性今后的研究方向提出一些看法。

1摻雜氧化鎢材料的制備

功能材料用摻雜氧化鎢的制備方法按反應(yīng)環(huán)境的不同分為固相法、液相法和氣相法等。氧化鎢是過渡族金屬氧化物，通過摻雜不同的元素、改變摻雜量、優(yōu)化摻雜及復(fù)合工藝可對材料進(jìn)行改性，從而改善其性能。

1.1固相法

固相法主要有固相燒結(jié)法叫和機(jī)械粉碎法，摻雜氧化鎢的制備多采用固相燒結(jié)法。機(jī)械粉碎法是用粉碎機(jī)將原料直接研磨成超細(xì)粉。固相燒結(jié)法一般是指在高溫環(huán)境下通過固體與固體間的反應(yīng)來合成金屬氧化物的方法。利用固相燒結(jié)法合成氧化鎢或者摻雜氧化鎢的步驟如下:首先將原料干法混合，然后通過球磨等方法粉碎混勻，最后進(jìn)行一定時間的高溫鍛燒。Akivama等將鎢酸按經(jīng)過高溫鍛燒，合成了固體WO3粉末。杜俊平等采用固相燒結(jié)法合成了不同Ce摻雜量的WO3光催化劑，該工藝過程簡單、成本低，但反應(yīng)效率低、能耗大、產(chǎn)物粒徑不均勻。

1.2液相法

1.2.1水熱法

水熱法通常是在密閉的反應(yīng)體系(如反應(yīng)釜)中，采用水為溶劑，經(jīng)加熱加壓使難溶性反應(yīng)物有效溶解并進(jìn)行重結(jié)晶，從而合成產(chǎn)物(需適當(dāng)?shù)暮筇幚?的一種有效方法。2009年，Le等以WC16為鎢源、芐醇為溶劑，經(jīng)溶劑熱反應(yīng)及高溫鍛燒后得到納米級固體WO3;研究結(jié)果表明，經(jīng)微波加熱方式合成的產(chǎn)物粒度較小，平均直徑為6 nm，比表而積為140 m2/g。桂陽海等分別在Na2WO4溶液和Co(NO3)2溶液中加入CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)，得到鎢酸沉淀和鉆酸沉淀，再將沉淀物轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中水熱反應(yīng)12 h，得到摻CO納米WO3.通過水熱法合成的摻雜WO3粉末具有粒徑均勻、純度較高、結(jié)晶性良好等優(yōu)點。

1.2.2溶膠-凝膠法

與其他制備方法相比，溶膠-凝膠法工藝簡單，設(shè)備成本低，反應(yīng)過程可控，且便于規(guī)?；a(chǎn)薄膜材料;但由于產(chǎn)物烘干后易形成硬團(tuán)聚，同時反應(yīng)時間過長，該法的應(yīng)用受到了限制。該法主要分為兩步:首先利用溶質(zhì)與溶劑間的水解反應(yīng)，使金屬鹽或無機(jī)鹽溶解于溶劑中，通過縮聚反應(yīng)使水解產(chǎn)物重新聚集成納米級粒子，形成溶膠;溶膠經(jīng)陳化、聚合形成凝膠;凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。研究人員根據(jù)溶膠的特性并結(jié)合不同的工藝參數(shù)，可合成各種各樣的納米級粉末、薄膜等材料.Zayat等采用溶膠凝膠法合成摻Pt的WO3薄膜，過程如下:在Na2WO3溶液中通過離子交換得到H2 WO4溶膠，再將K2(PtCI4)加入溶膠中，并加入丙酮減緩凝膠過程，隨后將玻璃基板浸入溶膠，即得具有良好的光學(xué)性能和機(jī)械強(qiáng)度的摻Pt的WO3薄膜。

1.2.3沉淀法

沉淀法通常分為共沉淀法和化學(xué)沉淀法，共沉淀法一般用于合成小粒徑的摻雜復(fù)合氧化物。Lee等采用共沉淀法制備WO3 /TiO2復(fù)合氧化物:將氨水和適當(dāng)?shù)谋矶钚詣┤芙庥赪Cl6和TiC14(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%)的水溶液，從而生成W(OH)6的沉淀，鍛燒后得到納米粒徑的W O3/TiO2.Xia等采用化學(xué)沉淀法制備摻Cu的WO3粉末:往水合鎢酸鈉中加入去離子水，滴入鹽酸至白色沉淀物生成，立即加入HAuCI4.4H2 O，調(diào)整pH值后靜置，然后加入CTAB形成白色絮狀沉淀，超聲清洗40 min，過濾并去除沉淀物表而殘留物后，將沉淀物鍛燒得到Au摻雜WO3粉末。

沉淀法制備的納米粉末的粒徑分布較均勻，但由于所得沉淀物中往往包含較多的結(jié)晶水，在干燥時易產(chǎn)生硬團(tuán)聚，以致粉末結(jié)構(gòu)被破壞。

1.3氣相法

1.3.1物理氣相沉積

物理氣相沉積(PVD)一般有濺射鍍膜法和蒸發(fā)鍍膜法兩種。濺射鍍膜法通常采用磁控濺射，其原理是:利用高能粒子束轟擊靶材表面，使靶材表面的原子擺脫原子間的束縛逸出;采用一定方向一定強(qiáng)度的磁場可控制逸出的原子或二次電子，使其以輪擺線的形式規(guī)則運動;通過將原子或二次電子束縛在靶材表面，可使輝光維持而進(jìn)行濺射。蒸發(fā)鍍膜法主要采用電子束蒸鍍，其原理是:利用高能電子束對靶材表面進(jìn)行轟擊，使材料表而產(chǎn)生極高的溫度，從而使材料由固態(tài)直接升華到氣態(tài)，并沉積到工件表而形成薄膜。

胡明等為了研究WO3薄膜的氣敏性，在未拋光的Al2O3基片上，采用直流反應(yīng)磁控濺射法制備了納米級WO3薄膜。Chatchawal等以WO3和CNT的混合粉末為原料，采用電子束蒸鍍法在A12 O3基板上制得NWCNT摻雜WO3薄膜。物理氣相沉積是實驗室中較為廣泛采用的制膜方法，與其他方法相比，其合成薄膜的速度較快，薄膜純度較高，表而均勻性較好，且可將一些高熔點反應(yīng)物用于摻雜WO3薄膜的制備，但反應(yīng)儀器成本較高，因而不適用于規(guī)?；苽浔∧げ牧?。

1.3.2化學(xué)氣相沉積

化學(xué)氣相沉積是在反應(yīng)室中使氣體與原料間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成物經(jīng)過成核、生長，最后沉積在襯底上形成薄膜的工藝方法，可分為真空CVD、常壓CVD、低壓CVD、等離子體增強(qiáng)型CVD等。楊眉等以荃青石蜂窩陶瓷為基體，采用CVD技術(shù)負(fù)載TiO2載體，沉浸于V、W化合物溶液中，最終制備出V2 O5 –WO3/ TiO2催化劑。采用CVD方法制備WO3薄膜，可得到高純度的薄膜，且能完全控制WO3的形貌，但成本高，不適用于大規(guī)模制備。

2摻雜氧化鎢的功能特性

對于一定的納米級基體材料，在低濃度摻雜條件下，摻雜元素一般以固溶體形式進(jìn)入基體晶格，不會改變基體的晶格結(jié)構(gòu)。但在高濃度摻雜條件下，基體與摻雜劑可能形成復(fù)合化合物，從而改變基體的晶格結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地改變材料的特性。氧化鎢材料通過合理地?fù)诫s不同的元素，可使其結(jié)構(gòu)和功能特性得到明顯改善，如調(diào)節(jié)其吸收光譜，提高其電致變色性能、氣敏性、催化性能等。

2.1電氣變色性能

2.1.1 Ni摻雜氧化鎢

Ni摻雜可適當(dāng)?shù)亟档蚖O3的極化電壓，并提高WO3薄膜的穩(wěn)定性和著色性能。Ni一般以雜質(zhì)原子的形式進(jìn)入WO3晶格中，在WO3中有一定的固溶度，形成置換固溶體，從而改變WO3的晶格結(jié)構(gòu)及其性能。黃佳木等以磁控濺射法制備Ni摻雜WO3，研究結(jié)果表明摻雜Ni后，WO3的可見光透過率降低而著色性能提高，且在低濃度摻雜時效果更明顯，而在高濃度摻雜時效果降低;最佳Ni摻雜量在7.7%左右。

2.1.2 MO摻雜氧化鎢

張旭蘋等以MoO3摻雜氧化鎢制備了納米薄膜，并對其電致變色性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明:與純氧化鎢納米薄膜相比，Mo摻雜氧化鎢納米薄膜具有更高的電致變色響應(yīng)速率和著色效率，且其光吸收峰的位置向高能方向移動。

2.1.3Ti摻雜氧化鎢

Ti的原子半徑與W的原子半徑相差不大，因而當(dāng)采用Ti摻雜WO3時易發(fā)生置換反應(yīng)，從而改變WO3晶格結(jié)構(gòu)，使其晶體缺陷減少。向氧化鎢中摻雜TI，可改變其電致變色性能，使其電響應(yīng)速度加快，循環(huán)使用壽命延長。胡遠(yuǎn)榮等采用磁控濺射法制備T1摻雜氧化鎢薄膜，測試結(jié)果表明，T1摻雜納米WO3薄膜的晶化程度降低，晶粒細(xì)化，晶格結(jié)構(gòu)變疏松，從而其離子抽出和注入的通道大大增多，電響應(yīng)速度提高，且循環(huán)使用壽命提高了4倍以上，但其可見光透射率與未摻雜的相比有所降低。Karuppasamy等采用共濺射法制備了TI摻雜WO3，發(fā)現(xiàn)改變反應(yīng)條件如增加氧氣室的壓力，可使WO3薄膜的能帶位置發(fā)生移動，由3.07 eV增至3.24 eV，同時折射率發(fā)生變化，從而改變其電致變色性能;當(dāng)氧氣室的壓強(qiáng)為0.4 Pa時，薄膜的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、光學(xué)和電致變色性能得到了最大的改善.2.2氣敏性

2.2.1 ZnS摻雜氧化鎢

由于ZnS是N型半導(dǎo)體，其化學(xué)鍵呈離子鍵向共價鍵過渡的性質(zhì)，因而具有一定的方向性，WO3可通過摻雜適量ZnS而改善自身的氣敏性。魏少紅等通過沉淀法合成了ZnS-WO3納米粉末，研究了其對H2S氣體的靈敏度、選擇性以及響應(yīng)恢復(fù)速率;研究結(jié)果表明，適量的ZnS摻雜可提高WO3納米粉末對H2S的靈敏度，當(dāng)ZnS摻雜量為1.0%時，此性能與純WO3相比得到最大的提升。

2.2.2貴金屬摻雜氧化鎢

N02、丙酮氣體是化工場所空氣污染的主要來源，因此這些氣體的檢測日益受到重視，而過渡族金屬氧化物，由于其在氣體敏感性方而的優(yōu)異性能，己成功應(yīng)用于氣體的檢測。為了使WO3具有更好的氣敏性，研究人員通過摻雜等方法對其進(jìn)行改性研究。曾慶豐等以WO3粉末為原料并加入一定量的Pt，采用固相燒結(jié)法制得旁熱式氣體敏感元件;添加不同含量的Pt優(yōu)化了材料的氣敏性，測試結(jié)果表明，將0.5%的Pt粉摻入氧化鎢，所得氣敏元件的靈敏度增強(qiáng)近8倍，響應(yīng)時間減少約60%，相應(yīng)的恢復(fù)時間則縮短近88%。Hiroharu等采用直流濺射法在WO3中分別摻雜Pt、Pa及Au制備氣體傳感器.2.3光催化性能

2.3.1摻雜氧化鎢

為提高氧化鎢的光化學(xué)穩(wěn)定性，劉華俊等通過共沉淀法向WO3中摻雜Tb+3，增強(qiáng)了氧化鎢的結(jié)晶度，使其表而生成少量的Tb6WO12，對可見光的吸收增強(qiáng)，從而提高了WO3對可見光的利用率以及對羅丹明B的降解率;此外WO3抗光腐蝕能力增強(qiáng)，為其光催化降解有機(jī)物、治理環(huán)境污染提供了可能。Chang等以氯化缽和氯化鎢為前驅(qū)體，通過水熱法制備了Ce摻雜WO3納米材料，并將其用于染料甲基橙的可見光催化降解;研究結(jié)果表明，隨著W與Ce的質(zhì)量比降低，所得產(chǎn)物形貌由一維納米線逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閳F(tuán)聚狀顆粒，當(dāng)W與Ce的質(zhì)量比為15：1時，所得復(fù)合材料對水體中的甲基橙有著最高的光催化降解效率。Shibin等以氯化鎢和氯化鉆為原料，由水熱法獲得了不同形貌的Co摻雜氧化鎢，證實了Co摻雜對產(chǎn)物形貌有著明顯的控制作用，且Co摻雜WO3與純WO3相比有著更高的光催化活性。

2.3.2 摻雜氧化鎢

純氧化鎢金屬性較弱，故其光催化性能極不穩(wěn)定。為了提高氧化鎢光催化性能的穩(wěn)定性，通?？刹扇〖?xì)化晶粒、提高比表面積以及摻雜等手段對其進(jìn)行改性。李慧泉等利用浸漬法制備催化劑，隨后對其進(jìn)行了光催化測試，結(jié)果表明光催化劑的紫外光及可見光催化活性均隨含量的增加先升高后降低，催化劑具有明顯更高的紫外光和可見光催化活性以及輕基自由基形成速率;摻雜同時提升了氧化鎢光催化性能的穩(wěn)定性。

Xu等通過混合鍛燒的方法獲得了摻雜氧化鎢材料，并將其應(yīng)用于染料X3B的光催化降解;不同的鍛燒溫度以及不同的Fe2 O3摻雜量對氧化鎢的光催化活性均有較大的影響，其中Fe2 O3含量為1%、經(jīng)400度鍛燒得到的復(fù)合材料的催化活性最高，電子順磁共振檢測結(jié)果表明，該復(fù)合材料受光激發(fā)后產(chǎn)生的輕基自由基數(shù)量顯著上升，由此可推斷氧化鐵與氧化鎢之間存在電荷遷移，二者耦合促進(jìn)了光生載流子的分離，從而使材料的光催化活性提高。

3結(jié)語

氧化鎢作為一種寬帶系的N型過渡族金屬氧化物，在電致變色、氣體傳感、光催化等方而具有良好的特性，且通過摻雜的方法可提高其電致變色、光致變色、氣體傳感、光催化等性能，從而使其廣泛地應(yīng)用在氣體傳感器、電致變色器件、光催化試劑等領(lǐng)域。納米時代的到來，標(biāo)志著今后對氧化鎢的研究重點將集中于制備高純度、穩(wěn)定性好、粒度小的納米級摻雜氧化鎢粉末或薄膜材料，以及不同因素對其摻雜改性的影響。因此，研究人員需致力于摻雜氧化鎢的微觀結(jié)構(gòu)形成機(jī)制的探討，以及摻雜工藝、摻雜元素、摻雜量的確定，從而優(yōu)化摻雜氧化鎢的各項性能。

第二篇：體育教學(xué)方法的不同功能特性分析

體育教學(xué)方法的不同功能特性分析

摘 要 每種體育教學(xué)方法都兼有教學(xué)性、教育性、技術(shù)性、技能性、方法性等多元化教育教學(xué)功能，只有充分地認(rèn)識、把握和發(fā)揮體育教學(xué)方法的各種功能，才能獲得事半功倍的教學(xué)教育效果。

關(guān)鍵詞 體育教學(xué)方法 功能 特性 分析

中圖分類號：G633.96 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1教學(xué)性

體育教學(xué)的過程是一個典型的教與學(xué)的過程。體育教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，選擇或優(yōu)化組成一套具有科學(xué)性、針對性、合理性的教學(xué)方法，去逐個地教會學(xué)生。這一教學(xué)過程既使學(xué)生掌握了所學(xué)的體育教學(xué)內(nèi)容，同時又習(xí)得了一套體育教學(xué)方法的教?W過程，體現(xiàn)出體育教學(xué)方法的教學(xué)性功能特性，再加上體育教師規(guī)范、漂亮的示范，精辟、易懂的講解，合理、有序的組織練習(xí)等，不僅有利于學(xué)生對教學(xué)重要性的充分認(rèn)識和體驗，更能彰顯出體育教師教學(xué)的藝術(shù)性等。另外，體育教學(xué)方法的教學(xué)性功能特性還體現(xiàn)在傳道、授業(yè)、解惑的每一個過程或環(huán)節(jié)中，體育教師在體育教學(xué)中不僅要通俗易懂地講授所選用教學(xué)方法的本質(zhì)組成或構(gòu)成的道理依據(jù)，又要傳授應(yīng)用該方法的具體步驟、策略，同時還要精確地解惑學(xué)生在體育教學(xué)方法學(xué)習(xí)的過程中所遇到的各種問題等，充分體現(xiàn)出體育教學(xué)方法在教師教與學(xué)生學(xué)的雙邊互動的教學(xué)性功能特性。

2教育性

教學(xué)的過程即是一個教育的過程，也就是說，在運用體育教學(xué)方法“教”的同時，還存在“育”的功能作用。學(xué)生在體育教學(xué)內(nèi)容或方法的學(xué)習(xí)過程中，必然的會涉及一系列的如學(xué)習(xí)情緒、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)認(rèn)識或?qū)W習(xí)行為等主觀因素，而這些因素又深刻地影響著體育教學(xué)方法的施展，因此，體育教師要確保體育教學(xué)的有效進(jìn)行，就要營造或控制好學(xué)生的主觀狀態(tài)，這就需要體育教師對學(xué)生施以學(xué)習(xí)思想教育或?qū)W習(xí)目的性教育，如學(xué)習(xí)要求、學(xué)習(xí)思想動員、相互保護(hù)與幫助、運動安全教育等，而此教育的過程，正是體育教學(xué)方法所蘊含的教育性功能特性的一種具體體現(xiàn)。

3技術(shù)性

技術(shù)性的功能是體育教學(xué)方法應(yīng)用過程最常見的，同時也是最主要的教學(xué)功能。在具體的體育教學(xué)過程中，尤其是體育運動技術(shù)、技能方面的教學(xué)，一整套（或稱之為整單元）的教學(xué)動作通常會被分解為若干個，甚至十幾、幾十個分解（小單元）動作來逐個掌握并最終組合完成，而事實上，一個個的分解（小單元）動作都是由一個個體育教學(xué)方法的外延所衍生或內(nèi)涵所衍化，也就是說，體育教師所設(shè)計的一系列體育教學(xué)方法中的每個教學(xué)方法實際就是一個個較為簡單易學(xué)的技術(shù)性系列動作。而這其中蘊含著體育教學(xué)方法運用的技術(shù)性功能特性，即哪些方法該用，如何用，哪些方法不該用，哪些方法先用又或者后用等。同時，教學(xué)動作的學(xué)習(xí)過程事實上也是體育教學(xué)方法的技術(shù)性的學(xué)習(xí)過程，也由此體現(xiàn)了體育教學(xué)方法所蘊含的的技術(shù)性功能特性。

4技能性

任何一種教學(xué)方法具有一定的目的性和針對性，也由此反映了它的功能局限性。體育教學(xué)方法亦是如此，它只適用于體育教學(xué)中某種或某一特定的教學(xué)環(huán)境，而在另一種教學(xué)環(huán)境下或一旦超出它的應(yīng)用范圍，它將難以發(fā)揮其應(yīng)有的功能和作用，這就要求體育教師在體育教學(xué)方法的運用中必須掌握其技能性，即掌握發(fā)揮體育教學(xué)方法功能的技能。體育教師充分掌握和運用體育教學(xué)方法的技能性，不僅可以針對某些體育教學(xué)內(nèi)容而靈活多變地、適時地運用各種體育教學(xué)方法，更重要的是體育教師能根據(jù)各種教學(xué)內(nèi)容來尋巧去拙、棄粗取精、取長補(bǔ)短地優(yōu)化組合各種體育教學(xué)方法。由于每一種體育教學(xué)方法都有其針對性和局限性，因此，體育教師勢必要熟稔并掌握每一種體育教學(xué)方法的功能及局限，才能充分掌握和運用體育教學(xué)方法的技能性。

5方法性

體育教學(xué)方法的方法性功能特性，需要從哲學(xué)角度以辯證思維來認(rèn)識。古人云：“授之以魚，不如授之以漁?！斌w現(xiàn)了古人對教學(xué)方法運用的重視程度，也深刻揭示了教學(xué)方法之方法性的重要性，很有一定的方法論思想及邏輯性和哲理性。從馬克思主義哲學(xué)的方法論觀點來看，方法分三個層次，即高層次方法、中層次方法和低層次方法。“授之以魚”為低層次方法，而“授之以漁”則為中層次方法，那么高層方法應(yīng)怎樣體現(xiàn)或者說體現(xiàn)在哪里？研究認(rèn)為，應(yīng)為“授之以心”，即心靈上某種思想的傳授或啟迪。這是因為體育教學(xué)的最終目的是育人，任何形式的體育教學(xué)方法都要從心靈上某種心理活動為出發(fā)點來完成。因此可以說，授之以魚，不如授之以漁，然授之以漁，不如授之以心。事實上，每種體育教學(xué)方法都存在著“授之以魚”、“授之以漁”和“授之以心”這三層具有一定系統(tǒng)性、層次性、規(guī)律性和邏輯性的方法論內(nèi)涵。這就是體育教學(xué)方法的方法性特性。

6結(jié)語

在素質(zhì)教育、終身體育以及《課程標(biāo)準(zhǔn)》已得到全面實施的教育背景下，體育教學(xué)內(nèi)容變得越來越廣泛和豐富多彩，而相對應(yīng)的，對體育教師運用體育教學(xué)方法的能力水平要求也越來越高。體育教師只有充分地、深入地認(rèn)識、掌握體育教學(xué)方法的各種功能特性，才能有效地、出神入化地運用和創(chuàng)造各種體育教學(xué)方法，體育教學(xué)的效果才能得以提升，也才能獲得更多的教學(xué)效益。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：水性涂料用功能礦物粉體材料研究進(jìn)展及評價

水性涂料用功能礦物粉體材料研究進(jìn)展及評價

孫亞光，余現(xiàn)秀

（國家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，鄭州 450006）

[摘要]介紹了功能礦物粉體材料沸石，電氣石，蒙脫石，蛭石在水性涂料中的應(yīng)用，對礦物材料和涂料的性能及研究進(jìn)展進(jìn)行了評價。

[關(guān)鍵詞]沸石，電氣石，蒙脫石，蛭石，涂料

1、前言

水性涂料是涂料家族中的重要類型，有別于有機(jī)溶劑的油性涂料系列，其是以水做分散溶劑的多種系列涂料的總稱，按成膜物質(zhì)不同又可分為丙烯酸，醋酸乙烯，苯乙烯，有機(jī)硅，氟樹脂等的均聚、共聚或共混系列，主要用八建筑裝飾用內(nèi)外墻涂料，其應(yīng)用同人類的生存環(huán)境密切相關(guān)。隨著建筑業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)地位的確立和人民生活水平的不斷提高，水性建筑涂料的品種，產(chǎn)量和用量不斷增加，其功能和質(zhì)量近年來倍受人們關(guān)注。據(jù)有關(guān)資料報道，國內(nèi)水性建筑涂料產(chǎn)量已達(dá)涂料總量的40%。

水性涂料按使用性質(zhì)可簡單分為普通裝飾性涂料和功能裝飾性涂料兩類，其中，功能裝飾性涂料不僅具有普通裝飾性涂料的裝飾功能，而且賦予涂料一些特殊功能。在水性涂料、防火涂料、防水涂料、防霉涂料、防蚊蠅涂料、耐熱涂料、彈性涂料等，能用做增加涂料特殊功能的物質(zhì)也很多，但功能由礦物粉體材料產(chǎn)生的功能裝飾性涂料現(xiàn)主要有抗菌涂料、負(fù)離子涂料、環(huán)境凈化涂料、耐候性涂料等，在涂料中發(fā)揮功能的主要典型礦物粉體材料有沸石、電氣石、蒙脫石、蛭石等。

功能裝飾性涂料不僅為消費者提供了新的產(chǎn)品和消費理念，也拓寬了水性涂料的應(yīng)用范圍，增大了建筑水性涂料的實用性和產(chǎn)品檔次，提高了水性涂料在建筑裝飾材料中的地位和作用，同時也為涂料生產(chǎn)企業(yè)帶來了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，相應(yīng)也帶動了上游礦物功能材料加工業(yè)的發(fā)展。

2、水性涂料用典型功能礦物粉體材料品種和作用

2.1沸石

2.1.1沸石的結(jié)構(gòu)

沸石是由硅氧四面體在三維空間呈骨架排列、相連構(gòu)成立體結(jié)構(gòu)的礦物，硅氧四面體中的部分硅可被侶置換，硅、鋁四面體由共用氧搭橋相連形成集合體，不同鋁、硅置換比率和連接方式形成特殊的微孔和通道，構(gòu)成了結(jié)構(gòu)不同、品種繁多的天然或合成沸石礦物（如黨見的A型、X型、Y型、Z型沸石等）；同時，也由于硅、鋁置換，使集合體帶一定量的負(fù)電苛；為了保持集合體電苛平衡，在微孔和通道內(nèi)吸附了一定量的NA+、K+、CA2+等金屬離子，但這種吸附離子間的作用力較弱，孔道已吸附離子可被其他更加穩(wěn)定的CU2+、Zn2+、Ag+、C2+、Hg2+等重金屬離子置換，這種置換后的產(chǎn)物為沸石具有抗菌作用打下了基礎(chǔ)。

沸石孔道中離子的吸附和交換受沸石硅鋁比組成、結(jié)晶體構(gòu)造、比表面積、陽離子種類及位置、吸附和交換環(huán)境等因素制約，不同沸石對不同金屬離子間的交換有一定的選擇性和飽和性。以Y型沸石為例，用Li+、K+、Ag+都可以完全取代沸石孔道中的NA+，而用RB+、CS+只能進(jìn)行部分取代；在交換度大于68%時，Y型沸石對一價陽離子的選擇性交換順序為：Ag+>Na+>K+>Li+等。

2.1.2沸石在水性涂料中的作用

經(jīng)重金屬交換處理后的沸石在水性功能涂料中主要用來做抗菌涂料，其抗

菌原理是利用沸石載體帶入的CU2+、ZN2+AG+、CD2+、Hg2+選擇重金屬離子使細(xì)菌微生物機(jī)體結(jié)構(gòu)變性，可抵制或殺滅細(xì)菌在涂料涂層表面的生長，達(dá)到使用抗菌涂料保持涂屋自清潔和使環(huán)境被凈化的目的。由于沸石特殊的微孔結(jié)構(gòu)及所載金屬離子同骨架的選擇性結(jié)合，起抗菌作用的金屬離子在涂料涂刷后能以一定的速率緩慢釋放，達(dá)到使涂層具有長期抗菌的作用。用沸石載體制備的抗菌劑具有抗菌廣譜、持久、安全、穩(wěn)定性好等特點，為抗菌涂料批量生產(chǎn)提供了優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的原料，也促進(jìn)了抗菌礦物研究的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2．2電氣石

2．2．1電氣石的組成和結(jié)構(gòu)

電氣石是一種同A1、Na、Ｃa、Ｍg、Ｂ和Ｆe等元素組成的含水和氟等的環(huán)狀硅酸鹽晶體礦物，多產(chǎn)于偉晶巖及氣成熱液礦床中，其通過可表示為

XY3Z6SiO18（BO3）W4，式中X=Na、Ca、K，Y=Mg、Fe、Mn、Al、Li，Z=Al、Fe、Cr、Mg，W、OH、F、O等，同時礦物構(gòu)成中也包含一些微量元素，電氣石礦物化學(xué)成分非常復(fù)雜，被稱為“自然界垃圾桶礦物之一”。根據(jù)富含元素含量，可將電氣石分為鐵電氣石、鎂電氣石、鋰電氣石等，并且某些類型的電氣石之間還存在固熔現(xiàn)象。

由于電氣石結(jié)構(gòu)中六元環(huán)的六個硅氧四面體頂角指向同一方向，使電氣石具有獨特的異級對稱結(jié)構(gòu)，能產(chǎn)生類似于磁鐵磁極的自發(fā)電極，其典型表現(xiàn)為具有熱電性和壓電性，其強(qiáng)度和方向可以被測量和觀察。

2．2．2電氣石在水性涂料中的作用

電氣石的永久電極能使涂料和環(huán)境中的水發(fā)生電離，產(chǎn)生OH-和H+，OH-同水分子結(jié)合形成水合羥基離子OH-（H2O）n(n約為8~10)，即為空氣負(fù)離子；水電離產(chǎn)生的H+一種途徑是在電極上形成H2放出。其余部分吸收水分子形成水合氫離子進(jìn)入空氣中，使體系負(fù)離子量高于正離子量。電氣石產(chǎn)生的負(fù)離子可吸附空氣中的粉塵、有害氣體（如甲醛、苯、有機(jī)等），并使有害物質(zhì)降解，達(dá)到凈化空氣、改善環(huán)境質(zhì)量的目的；同時，電氣石的電場也可以強(qiáng)化納米TiO2的光催化效應(yīng)，增加羥基自由基的產(chǎn)生量，具有擴(kuò)菌、殺菌和交貨空氣中含有害氣體的雙重作用；此外，電氣石也具有發(fā)射遠(yuǎn)紅外線的功能，環(huán)境中適量的遠(yuǎn)紅外線可以被除數(shù)人體皮下組織吸收和產(chǎn)生共振，促進(jìn)人體血液循環(huán)，有利于人體健康，目前市場上起類似作用摻加電氣石的建筑材料和保健紡織等已得到廣泛的應(yīng)用，作用等到人們的認(rèn)同。

2．3蒙脫石

2．3．1蒙脫石的結(jié)構(gòu)

蒙脫石是以二個硅氧四面體夾一個鋁氧八面體構(gòu)成單位晶胞、并在二維方向上連接成片在Z軸方向以一定厚度疊加而成的層狀礦物，主要存在于膨潤土、累托石等層狀或混層狀硅酸鹽粘土礦中，能直接或提純后使用。由于蒙脫石晶胞四面體中的硅被鋁、八面體中的鋁被鎂同晶轉(zhuǎn)換，使片層表面具有過剩的負(fù)電荷，并通過層間吸附Na+、K+、Ca2+、Mg2+等陽離子使晶胞電荷平衡，形成了平衡的雙電層構(gòu)。但這種吸附作用力較弱，層間陽離子很容易被其它濃度高、穩(wěn)定性更強(qiáng)的無機(jī)或有機(jī)陽離子置換，使蒙脫石片層結(jié)構(gòu)能被進(jìn)一步膨脹、分散、剝離，甚至解離分散為單元片層結(jié)構(gòu)，使分散后的蒙脫石比表面積急劇增大，也使使用體系的凝膠、耐熱等性能發(fā)生較大的改變。

2．3．2蒙脫石在水性涂料中的作用

蒙脫石在水性涂料中能起到不同的作用功能，以水性功能裝飾涂料材料為

例，由于蒙脫石膨脹、解離后比表面積的急劇增大，使蒙脫石的二維薄片具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)排列有序性，并發(fā)生偏光將就和層間結(jié)晶水對光的干涉效應(yīng)等，強(qiáng)化了蒙脫石對紫外線的吸收，能作為耐熱性較差的涂料成膜層和顏料屏蔽保護(hù)劑，在耐候性外墻涂料配方中已得到較好的應(yīng)用。

同時，同沸石的抗菌機(jī)理類似，蒙脫石所帶的層間離子也能用Cu2+、Zn2+、Ag2+、Cd2+、Hg2+等重金屬離子交換，生成具有緩釋作用的抗菌功能性蒙脫石，但蒙脫石蒙脫石層間交換上的重金屬離子同片層的結(jié)合力較沸石中離子弱，易于游離出來并被除還原，使抗菌功能減弱，并易使體系變色。因此，用蒙脫石做載體具有較好的抗菌作用的抗菌劑一般使用重金屬絡(luò)合物的鹽做抗菌離子交換劑，其能有效控制抗菌組分的勻速溶出，這樣改性的蒙脫石也用來制備抗菌涂料。此外由于分散后蒙脫石層而的負(fù)電性和邊沿的正電性加強(qiáng)，片層可形成“Z”字型連接的搭接結(jié)構(gòu)，能使分散系的凝膠性能發(fā)生較大變化，經(jīng)特殊處理后甚至可形成很高粘度的無機(jī)凝膠體，利用此特性，處理后的蒙脫石在水性涂料中可部分或完全替代價格較高的羧甲基纖維素類有機(jī)增稠劑，使體系保持較高的粘度，用其配制的水性涂料具有成本較低的特點。

2．4 蛭石

2．4．1 蛭石的結(jié)構(gòu)

礦物學(xué)所指的蛭石是其結(jié)構(gòu)單元層同蒙脫石類似的2：1型層狀礦物，但差別為其硅氧四面體和鋁氧八面體中的硅、鋁分別被更多的鋁、鎂及鐵轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換使晶胞具有更高的層間負(fù)電荷，層間能平衡更多的可交換性陽離子和水分子；層間水分子既以氫鍵與結(jié)構(gòu)表面的氧搭橋相聯(lián)，又彼此間以弱的氫鍵相互聯(lián)結(jié)，同時又圍繞層間陽離子形成配位八面體。此外，層間存在的大量水既有利于層間離子的交換，也使蛭石受熱時體積急劇膨脹。

而工業(yè)上通過所指的“蛭石”包括礦物學(xué)意義上的蛭石，以及同金云母、黑云母和綠泥石以規(guī)則或不規(guī)則間層結(jié)合的類云母狀硅酸鹽礦物，其共同特征是結(jié)構(gòu)中均含有純礦物蛭石晶層，蛭石的結(jié)構(gòu)和特性使其成為可功能應(yīng)用的礦物粉體材料品種。

2．4．2 蛭石在水性涂料中的作用

蛭石由于特殊的間層結(jié)構(gòu)，具有保溫、隔熱、隔音、抗菌、耐冷等優(yōu)良性能，已大量用于輕質(zhì)保溫材料。其在水性涂料中的應(yīng)用則同沸石、蒙脫石的抗菌作用類似，當(dāng)用Cu2+、Zn2+、Ag2+、Cd2+、Hg2+等重金屬離子與蛭石層間離子交換時，也形成具有緩釋作用的抗菌蛭石。由于蛭石的層間電荷比蒙脫石高，用蛭石制備的抗菌蛭石具有抗菌范圍廣譜、作用持久、制品顏色穩(wěn)定性好、無毒無刺激、成本低等特點。用礦物粉體材料制備的功能性水性涂料研究進(jìn)展及評價

3．1 水性抗菌涂料研究進(jìn)展和評價

現(xiàn)以沸石、蒙脫石、蛭石為抗菌成分載體制備的抗菌水性涂料抗菌元素主要集中等特點，并在水性抗菌涂料中部分已得到廣泛應(yīng)用，但也存在著一些問題，表現(xiàn)在以下方面：

1)抗菌元素的選用問題

雖然現(xiàn)在大部分抗菌劑主要選用銀做抗菌成分，但用銀做抗菌的成本相對較高；同時Ag+的穩(wěn)定性稍差，易被轉(zhuǎn)化為金屬銀使制品變色；Ag+也容易同環(huán)境中大量的帶Cl-的物質(zhì)作用生成喪失活性的AgCl，使體系抗菌性能降低。

對其它抗菌成分的選用問題一直是抗菌劑制備的研究熱點，如鋅系抗菌劑雖然沒有銀系抗菌能力強(qiáng)，但也有較高的搞菌活性，其優(yōu)勢是成本低、制備顏色穩(wěn)定性好。各種抗菌成分的合理使用和有效組合是制備抗菌作用強(qiáng)、穩(wěn)定性好的新型抗菌劑的發(fā)展方向。

2)抗菌載體的特性

目前沸石用的載體多為合成產(chǎn)物，其具有純度高、白度高、離子交換能力強(qiáng)、性質(zhì)穩(wěn)定性好等特點，但由于合成產(chǎn)品成本高也限制了其使用。從天然沸石礦資源中選取性能穩(wěn)定、品質(zhì)好的沸石資源是抗菌涂料行業(yè)的發(fā)展要求。我國有豐富的蒙脫石、蛭石資源，但這些天然礦物的白度與裝飾性涂料的要求有一定的差距，以蒙脫石、蛭石為載體制備的抗菌涂料主要用于深色系列抗菌涂料產(chǎn)品。

3)抗菌劑與涂料其他成分的相容問題

涂料是復(fù)雜的多元物質(zhì)復(fù)配體系，除量大的成膜物質(zhì)外，其必不可少的助劑還有分散劑、成膜助劑、增稠劑、消泡劑、流平劑、防腐劑pH調(diào)節(jié)劑，添加的抗菌劑應(yīng)同涂料其它組分有良好的相容性，抗菌組分在體系中的作用狀況以不影響其他的性能為前提。

3．2 保健和凈化水性礦物涂料以添加電氣石的負(fù)離子環(huán)保型涂料為代表，是近年來的研究熱點。電氣石由于具有自發(fā)極化效應(yīng)，其在涂料中使用后能長期向環(huán)境釋放（OH-（H2O）n結(jié)構(gòu)的負(fù)離子，而負(fù)離子對環(huán)境的凈化和人體的保健作用已得到人們的認(rèn)可，國內(nèi)市場已有負(fù)離子涂料銷售，負(fù)離子涂料已成為目前生產(chǎn)企業(yè)失去產(chǎn)品銷售新的突破口。但是，目前負(fù)離子涂料的研究和生產(chǎn)中也存在一些問題，表現(xiàn)在以下方面，需要行業(yè)進(jìn)行技術(shù)規(guī)范和協(xié)作加以完善，以促進(jìn)這種新型涂料和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（1）無規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

負(fù)離子涂料對環(huán)境和人體的重要凈化和保健作用是由負(fù)離子發(fā)生量決定的，但目前由于研究和推廣應(yīng)用的前沿性，所用的檢測儀器和檢測方法的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性急需規(guī)范、統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)化工作應(yīng)及時配套，以利于規(guī)范評定產(chǎn)品性能的評價，不使“負(fù)離子”品牌淪為商家推銷產(chǎn)品的一個賣點。

（2）負(fù)離子強(qiáng)化粉體基礎(chǔ)研究進(jìn)一步完善

由于電氣石結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使不同組成和產(chǎn)地的電氣石負(fù)離子發(fā)生量有較大差別，添加負(fù)離子發(fā)生劑的產(chǎn)品實際應(yīng)用效果還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到使人明顯感覺“心曠神怡”的程度。國內(nèi)目前在此此研究實力較強(qiáng)的中國建筑材料研究院采用添加納米TiO2、稀土氧化物、稀土復(fù)合鹽同電氣石粉體負(fù)離子發(fā)生效果，但從其公開的強(qiáng)化粉體配比技術(shù)資料看，稀土氧化物或稀土復(fù)合鹽同電氣石的混用比例均較高，有的甚至明確電氣石/稀土氧化物質(zhì)量比為1：2，稀土氧化物配比量已超過電氣石量，經(jīng)過處理的復(fù)合粉體報道有較高的負(fù)離子發(fā)生量，但資料未報道同樣條件下其所用純稀土、純電氣石的單項檢測結(jié)果，因此，用稀土等復(fù)合制備的電氣石復(fù)合粉體負(fù)離子發(fā)生量指標(biāo)較高的主要原因值得進(jìn)一步落實和商榷。

（3）電氣石粉體色澤的局限性

用做負(fù)離子發(fā)生劑的電氣石主要為非寶石級，色澤多為黑色或深灰色，而做為內(nèi)墻裝飾用的室內(nèi)涂料色澤一般較淺，使深色的電氣石功能粉體在涂料中的添加量從涂料色澤角度考慮受到較大限制，其在淺色涂料中的使用量很有限，使負(fù)離子最佳功能效果發(fā)揮難度較大，因而，淺色、高強(qiáng)負(fù)離子粉體研究和應(yīng)用有較大的市場。

（4）電氣石粉體同涂料組分的相容性

同其它功能涂料配方類似，純電氣石粉體或復(fù)合粉體同涂料組分也存在一定的相容性問題，如從粉體自身角度考慮，粒度越小、比表面積越大，負(fù)離子釋放效率越高；但超細(xì)粉分散在涂料體系中后，一是容易被成膜物質(zhì)完全包裹，減弱其負(fù)離子量，二是其遮蓋力較強(qiáng)，使其在淺色體系中的添加量受到更大的制約，負(fù)郭發(fā)生量降低；此外，還要考慮電氣石同其他物質(zhì)相互作用的影響問題等。

3．3水性耐候性涂料的研究進(jìn)展和評價

采用蒙脫石類層狀礦物改性制備的高耐性外墻具有成本低、耐老化性能好、使用方便等特點，據(jù)報道能達(dá)到用納米SiO2制備的耐候性外墻涂料的老化指標(biāo)，并且使用時比納米SiO2易于分散，能以粉劑或漿料形式加入，而成本僅為納米SiO2的1/3，具有較好的市場推廣空間。同時，分散后的蒙脫石具有較高的粘度，也能減少涂料體系中耐候性較差的有機(jī)增稠劑的用量，利于涂料生產(chǎn)和施工。但處理后的蒙脫石同納米SiO2相比，由于是直接采用天然粘土礦物加工，礦物的色澤較深，做外墻涂料添加劑使用時雖然不象內(nèi)墻涂料對原料色澤要求那樣窄，但配料時要隨時注意所用礦物色澤的變化，及時調(diào)整涂料配方，以保持涂料色調(diào)和耐老化性能的一致。

同時，在耐候性涂料的研究和生產(chǎn)中，新的品種更加注重賦予涂料多種功能的協(xié)同性，如耐性涂料同時也具有抗菌性，自潔性、抗污染性等，其高抗污染的原理之一是利用涂料的自動分層作用和結(jié)合納米材料在涂料中的應(yīng)用，制得一次涂裝但面層和底層有不同組成和結(jié)構(gòu)的涂膜，其面層涂層因具有較高的附著力，因而具有較高的抗污染和持久耐候和綜合性能，其研究內(nèi)容和深度具有較大的開拓空間。

4結(jié)語

綜上所述，利用礦物粉體材料制備的沙發(fā)功能涂料具有較好的市場容量和發(fā)展空間也是生產(chǎn)企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、拓展服務(wù)功能、降低產(chǎn)品成本、營造新的經(jīng)濟(jì)增長點的必然要求；同時，高品質(zhì)的產(chǎn)品回應(yīng)了消費者對涂料產(chǎn)品功能的更高需求；水性功能礦物涂料的發(fā)展也將帶動非金屬礦物粉體材料行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，能為礦物加工帶來較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

第四篇：混沌論文：混沌序列特性分析及混沌同步技術(shù)研究

混沌論文：混沌序列特性分析及混沌同步技術(shù)研究

【中文摘要】混沌現(xiàn)象是在非線性動態(tài)系統(tǒng)中出現(xiàn)的一種確定性的、類似隨機(jī)的過程,這種過程非周期、是一種貌似無規(guī)則的運動,不收斂但有界,且對初始值具有極其敏感的依賴性,這些獨特的性質(zhì)使得混沌在保密通信、擴(kuò)頻通信等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。隨著對混沌現(xiàn)象研究的深入,混沌同步成為這一領(lǐng)域的關(guān)鍵課題。本文介紹了混沌的一些基本理論,包括混沌的定義、研究現(xiàn)狀、混沌的映射以及混沌的幾種典型應(yīng)用。分析了四種典型混沌序列的統(tǒng)計特性,包括吸引子、李亞普諾夫指數(shù)、倍周期分岔、分形與維數(shù)、相位特性、功率譜特性、平衡性、游程特性、相關(guān)特性,并給出了仿真結(jié)果。介紹了線性復(fù)雜度的定義,研究了Massey算法、經(jīng)典的測度熵(K-S熵)算法、近似熵(ApEn)算法、排列熵(PE)算法、原生系數(shù)(IPP)算法以及Lempel-Ziv復(fù)雜度算法,并對四種典型的混沌映射的復(fù)雜度進(jìn)行了詳細(xì)的對比分析,給出了各種算法復(fù)雜度分析的數(shù)值。介紹了混沌擴(kuò)頻通信的基本原理,提出了一種新的混沌擴(kuò)頻序列優(yōu)選算法,并將產(chǎn)生的優(yōu)化混沌擴(kuò)頻序列應(yīng)用于DS/CDMA系統(tǒng)中,分別在不同干擾下進(jìn)行了仿真,結(jié)果表明本文方法產(chǎn)生的優(yōu)化混沌擴(kuò)頻序列的性能得到了很大地提高,能提供的系統(tǒng)容量較大,且具有很強(qiáng)的抗干擾能力。系統(tǒng)地研究了驅(qū)動—響應(yīng)同步法、相互耦合同步法、關(guān)聯(lián)耦合同步法以及主動—被動同步法等幾種常見的混沌同步技術(shù),包括它們的基本原理以及實例仿真。針對混沌測距系統(tǒng)的具體應(yīng)用,設(shè)計了基于數(shù)字匹配濾

波器的混沌碼捕獲與跟蹤方案,并利用該方案設(shè)計了兩種混沌測距的系統(tǒng),驗證了利用該系統(tǒng)進(jìn)行測距的可行性,討論了測距的工作過程、捕獲時間和測距精度。

【英文摘要】Chaos is a convinced and similar random process that appears in the nonlinear system.It is also a non-periodic and irregular process.It is not convergent but has a bound, also it is sensitive to its initial values.For all these specical properties, chaos has good application prospect in the field of secure communication and spread spectrum communication.With the deepening studying to the chaos phenomenon, chaotic synchronization has become the improtant subject in this filed.This paper introduces the basic theories of chaos including the definition of chaos, the development of chaos technology, chaotic sequences map and their typical applications.Then the statistical properties of the four kinds chaotic sequences are analyzed, including attractor, Lyapunov exponents, bifurcation diagrams, fractal and dimension, phase characteristics, power spectrum characteristics, balance, run-length features, correlation, and the simulation results are given.The definition of linear complexity is introduced.The Massey algorithm, classical K-S entropy algorithm, approximate entropy(ApEn)algorithm, permutation entropy(PE)

algorithm, index in primitive production process(IPP)algorithm and Lempel-Ziv complexity algorithm are studied.The complexities of the four kinds chaotic map are compared and analyzed.The values of various complexity algorithms analysis are given.The basic principles of chaotic spread spectrum communication are introduced.A new optimized selection algorithm of chaotic spread-spectrum sequence is proposed, and the optimal improved chaotic sequences are applied to DS/CDMA system in the presence of AWGN and different kinds of jamming.The results show that the chaotic spread-spectrum sequences generated by the proposed method have better correlation performance, larger capacity and excellent anti-jamming ability.Several chaotic synchronization technologies are studied, including PC synchronization, coupled synchronization, associated synchronization and active-passive synchronization.Their basic principles and the example simulation are given.For the specific applications of chaotic ranging system, based on digital matched filter to achieve chaotic acquisition and tracking, two chaotic spread spectrum ranging schemes are designed, and their feasibilities, ranging processes, acquisition time and ranging accuracy are analyzed and validated.【關(guān)鍵詞】混沌 擴(kuò)頻通信 復(fù)雜度 優(yōu)選算法 混沌同步

【英文關(guān)鍵詞】Chaos Spread Spectrum Communication Complexity Optimization Algorithm Chaotic synchronnization 【目錄】混沌序列特性分析及混沌同步技術(shù)研究3-489-1210-11英文摘要

4緒論8-14

中文摘要

1.1 引言1.2 混沌的研究現(xiàn)狀8-91.3.1 混沌的定義9-10

1.3 混沌映射及其應(yīng)用1.3.2 混沌序列的產(chǎn)生11-12

1.4 本文的1.3.3 混沌的幾種典型應(yīng)用

12-14結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容安排14-3416-1819-2021-2225-26混沌序列的統(tǒng)計特性分析

2.2 李亞普諾夫指數(shù)

2.4 分形與維數(shù)2.6 功率譜特性2.8 游程特性

2.9.1 混沌序列相關(guān)函數(shù)2.1 吸引子14-162.3 倍周期分岔18-192.5 相位特性20-212.7平衡性22-252.9 相關(guān)特性26-32的定義26-2727-3234-46

2.9.2 四種混沌序列相關(guān)函數(shù)的仿真分析混沌序列的復(fù)雜度算法研究

3.2 混沌序列的復(fù)雜度2.10 小結(jié)32-343.1 線性復(fù)雜度34-36表示方法36-4336

3.2.1 經(jīng)典的測度熵(K-S熵)算法

3.2.3 排列熵(PE)

3.2.5 4 混沌3.2.2近似熵(ApEn)算法36-38算法38-403.2.4 原生系數(shù)(IPP)算法40-42

3.3 小結(jié)43-46Lempel-Ziv復(fù)雜度算法42-43

序列的優(yōu)選算法研究46-47

46-564.1 DS/CDMA混沌系統(tǒng)

4.2.1 4.3 優(yōu)5.2 4.2 混沌序列的優(yōu)選準(zhǔn)則和流程47-52

4.2.2 仿真驗證51-52優(yōu)選準(zhǔn)則和流程47-51選后混沌序列誤碼率性能分析52-55混沌同步技術(shù)研究

56-76

4.4 小結(jié)55-56

5.1 混沌同步的定義56

5.2.1 驅(qū)動響應(yīng)同步法幾種常見的混沌同步方法56-6756-585.2.2 相互耦合同步法58-615.2.3 關(guān)聯(lián)耦合5.3 混沌同步法61-645.2.4 主動被動同步法64-67擴(kuò)頻測距系統(tǒng)的方案設(shè)計67-7567-6973-75總結(jié)76-77獻(xiàn)80-84目錄84果目錄84 5.3.2 測距方案69-735.4 小結(jié)75-76

6.2 展望77-78附錄

5.3.1 匹配濾波器捕獲

5.3.3 方案仿真

6.1 參考文總結(jié)與展望76-78

致謝78-80

A.作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文B.作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研項目及取得的成

第五篇：高分子材料改性用金紅石型納米Tio的制備及表征論文

創(chuàng)先職稱論文發(fā)表網(wǎng) 004km.cn 高分子材料改性用金紅石型納米Tio的制備及表征論文

摘要：金紅石型納米Tio:作為一種性能優(yōu)異的無機(jī)紫外光屏蔽劑和吸收劑，不僅能散射進(jìn)入材料內(nèi)部的紫外光，而且還可通過電子躍遷有效吸收紫外光能量，在高分子材料的耐紫外光老化改性領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用。然而，納米TIO:顆粒表面易吸收大量經(jīng)基而顯親水性，導(dǎo)致其與大多數(shù)高分子材料相容性差，容易產(chǎn)生聚集和分相。因此，為提高納米TIO:在高分子材料中的分散性，納米TIOZ 的表面修飾已成為該領(lǐng)域研究的重點。本文針對當(dāng)前納米Tio:粉體先分散再修飾工藝存在的分散及修飾效果不佳的問題，提出在低溫下制備金紅石型納米 TIOZ，并在其制備過程后期引入有機(jī)表面改性劑進(jìn)行表面修飾，確保金紅石型納米TIOZ制備和修飾的連續(xù)進(jìn)行，從而減少傳統(tǒng)納米粉體修飾前的預(yù)分散過程，實現(xiàn)對納米TIO:一次粒子的表面修飾，提高納米TIO:在聚丙烯高分子材料中的分散性(高分子材料改性)。

關(guān) 鍵 詞:高分子材料;耐紫外光老化;金紅石表面修飾

自20世紀(jì)提出高分子材料概念以來，高分子材料在短短幾十年間已取得驚人的發(fā)展，在日常生活各個領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。然而，高分子材料長期暴露于紫外光和含氧大氣中，高能量的紫外光可使高分子材料發(fā)生分子鏈斷裂或交聯(lián)，且伴隨著生成含氧基團(tuán)如酮、梭酸、過氧化物和醇，導(dǎo)致材料韌性和強(qiáng)度急劇下降，造成材料過早失效，不但在經(jīng)濟(jì)上受到很大損失，導(dǎo)致資源的浪費，甚至因材料的失效分解造成對環(huán)境的污染。高分子材料的紫外光老化失效已成為高分子材料應(yīng)用研究所關(guān)注的重要問題之一。高分子材料紫外光老化原理紫外光通過光子所攜帶的能量作用于高分子材料，激發(fā)分子鏈中活性基團(tuán)使其發(fā)生光解作用，在外界水或氧氣等物質(zhì)存在的條件下，發(fā)生光氧化作用，最終導(dǎo)致高分子材料的降解老化。不同的高分子材料對紫外光的敏感程度不同，芳香族聚合物，比如聚胺脂、聚碳酸脂、環(huán)氧樹脂等，由于分子中含有發(fā)色基團(tuán)對紫外光非常敏感，很容易受紫外光激發(fā)降解或光氧化;大部分的脂肪族聚合物和丙烯酸樹脂等，分子鏈中不含發(fā)色基團(tuán)，理論上是不會因吸收紫外光發(fā)生降解，但是在加工和制備過程中難免引入添加劑、雜質(zhì)等，因此在紫外光作用下仍會發(fā)生降解。除發(fā)色基團(tuán)外，高分子材料本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)、加工方法等也是其對紫外光敏感程度的影響因素。下面以最常用塑料之一的聚丙烯塑料受紫外光輻射發(fā)生降解為例，說明高分子材料紫外光老化原理: 聚丙烯塑料的光降解老化分為光解作用和光氧化作用兩個過程。聚丙烯分子鏈中，叔碳容易受紫外光激發(fā)脫去活潑氫而形成自由基，這是聚丙烯分子鏈降解的初始活性中心。在氧氣存在條件下自由基發(fā)生氧化并攻擊其它分子鏈形成氫過氧化物。氫過氧化物不穩(wěn)定，自發(fā)重新排列形成撥基化合物。撥基化合物是新的活性中心，可吸收紫外光發(fā)生斷裂形成新的自由基對聚丙烯分子產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)破壞。因此，光氧降解老化的最終產(chǎn)物主要是撥基化合物，包括酮類、醋類和酸類，當(dāng)然老化產(chǎn)物中經(jīng)基化合物(包括氫過氧化物和醇類)也會增加。高分子材料耐紫外光老化改性方法目前，提高高分子材料耐紫外光老化性能最方便、最經(jīng)濟(jì)的方法是添加光穩(wěn)定劑，光穩(wěn)定劑的種類很多，按照作用機(jī)理可分為四大類

自由基捕獲劑自由基捕獲劑也就是常用的受阻胺光穩(wěn)定齊((HALS)。它自身不吸收紫外光，但是可以通過捕獲激發(fā)態(tài)聚合物中的活性自由基、分解氫過氧化物，從而切斷光氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)起到保護(hù)高分子材料的作用。受阻胺光穩(wěn)定劑含堿性基團(tuán)使得它的應(yīng)用領(lǐng)域受到限制，特別是在一些含 第一章緒論酸性組分的高分子材料(如PVC、PC、PMMA等)中不能使用。雖然受阻胺的堿性較低(pH=4.4)，但是高溫加工過程中能分解成強(qiáng)堿性化合物，創(chuàng)先職稱論文發(fā)表網(wǎng) 004km.cn 使聚合物在發(fā)生分解。因此受阻胺光穩(wěn)定劑被限制在不含酸性組合或在低溫下加工成型的聚合物中。

激發(fā)態(tài)碎滅劑這類光穩(wěn)定劑本身不具吸收紫外光功能。它的作用是通過分子間的作用把激發(fā)態(tài)聚合物的能量去除。紫外光作用于高分子材料使其處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，為了防止它分解生成自由基對高分子材料產(chǎn)生進(jìn)一步的破壞，碎滅劑能夠從受激聚合物上將激發(fā)態(tài)消除使之回到低能狀態(tài)，從而避免了高分子材料的光解作用。目前使用最廣泛的碎滅劑主要是一些二價的有機(jī)鎳絡(luò)合物，它的有機(jī)部分是取代酚和硫代雙酚等。該類物質(zhì)由于含鎳而顯綠色使其應(yīng)用場合受到限制，此外有機(jī)鎳絡(luò)合物熱穩(wěn)定性差，在加熱到時300℃會分解產(chǎn)生黑色物質(zhì)，更為重要的是生產(chǎn)和處理這類光穩(wěn)定劑的過程中會排放出重金屬離子，對環(huán)境造成危害，因此已經(jīng)被很多國家禁止使用。

紫外光吸收劑這是目前使用最廣泛的一類光穩(wěn)定劑，主要有鄰經(jīng)基二苯甲酮類、苯并三哇類、三傣類、取代丙烯睛類等。這類光穩(wěn)定劑能夠選擇性地吸收高能紫外光，使自身分子處于激發(fā)態(tài)，然后通過自身分子內(nèi)部的氫鍵作用使得分子在吸光后發(fā)生共振，然后以較低的振動能將所吸收的能量耗散并回到基態(tài)，從而起到保護(hù)高分子材料的作用。紫外光吸收劑多為小分子有機(jī)物，其分子能從試樣的中心向表面擴(kuò)散。在試樣的表面創(chuàng)門會因蒸發(fā)、濾出和光化學(xué)反應(yīng)的分解而被消耗。此外，紫外光吸收劑的吸光作用是隨光程的增加而增大，造成其最大的缺點就是只能對厚樣品才有好的保護(hù)作用，而對薄膜產(chǎn)品、纖維產(chǎn)品和高分子材料表面的保護(hù)則很有限。這類光穩(wěn)定劑中最具前景的是一些半導(dǎo)體無機(jī)物，特別是金紅石型TIOZ 在整個紫外光譜內(nèi)都具有較強(qiáng)的吸光能力。光屏蔽劑光屏蔽劑是利用對紫外光不透明的物質(zhì)阻止紫外光進(jìn)入高分子材料內(nèi)部。通過在紫外光源和高分子材料之間建立一道屏障，使紫外光在照射到高分子材料之前就受到吸收或散射，從而對高分子材料起到保護(hù)作用。這類物質(zhì)主要是炭黑、鐵白粉等其它有機(jī)或無機(jī)顏料。由于顏料具有染色性而使它的使用場合受到一定的限制。此外，顏料在高分子材料中的分散性也是影響它屏蔽紫外光能力的一個重要因素。欽白粉作為最優(yōu)秀的白色顏料，如果將其顆?？s小至納米級別，并能夠解決分散性差等問題，它將在高分子材料耐紫外光老化改性領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。