第一篇：邏輯學(xué)研究方法在中醫(yī)領(lǐng)域中的應(yīng)用論文

中醫(yī)是中國傳統(tǒng)文化的組成部分,在悠久的歷史中曾經(jīng)創(chuàng)造出了燦爛的輝煌“觀今宜鑒古，無古不成今”當(dāng)今中醫(yī)事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展在于如何準(zhǔn)確的理解古人的醫(yī)學(xué)思想,思維方式,如何繼承前人的醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)。隨著現(xiàn)在醫(yī)學(xué)的發(fā)展,科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興起，中醫(yī)理論，醫(yī)療模式受到了極大的影響和沖擊,支撐中醫(yī)理論的科學(xué)性問題,診療過程的規(guī)范化,流程化問題，中藥作用靶向問題都需要我們?cè)跍?zhǔn)確繼承古人思想精髓的基礎(chǔ)上做出合理的解釋。繼承是發(fā)展的基礎(chǔ),但古今思維方式的巨大差異可能會(huì)導(dǎo)致我們思想認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，究其原因，是由于一個(gè)人的思維方式不僅與其所受到的教育文化有關(guān),還與其所處的時(shí)代背景,所生活的地理環(huán)境條件,所處之處的生產(chǎn)方式,個(gè)人的身份地位，心理變化,關(guān)注焦點(diǎn),所接觸的病人疾病種類等因素相關(guān)。在曰常生活工作中，人們說話,做事都是在遵循一定的邏輯基礎(chǔ)下的行為，它是一種先天能力，是基于語言的思維模式和推理方法,是人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)自己意圖的做事方式。邏輯學(xué)是研究思維形式,思維規(guī)律的學(xué)科，它既是一門基礎(chǔ)性學(xué)科，又是一門工具性學(xué)科,人們思維方式正確與否,表達(dá)的思想是否周密,是否具有可論證性，是否是必然性的推理都是通過邏輯學(xué)這一工具去衡量。古代中國曾經(jīng)是世界邏輯發(fā)展的三大源流之由于歷史上種種原因的限制，沒有形成形式化,系統(tǒng)化的邏輯學(xué)建構(gòu)體系，未能進(jìn)入世界邏輯發(fā)展的主流之中，這只能說明中國沒有形成完備的邏輯學(xué)框架，而并不能質(zhì)疑中國是否有邏輯。既然邏輯是人們大腦中的思維方式，而中醫(yī)學(xué)繼承和發(fā)展的關(guān)鍵在于合理的理解古代醫(yī)者的思維方式，將邏輯學(xué)研究方法引入到中醫(yī)領(lǐng)域中來，以期更好的解讀古人的思維方式和當(dāng)今的臨床診療思維模式，就顯得十分的必要了。本文首先對(duì)中醫(yī)領(lǐng)域中已采用的邏輯學(xué)方法進(jìn)行了分類梳理，通過從古至今邏輯學(xué)自身發(fā)展變化的過程，結(jié)合前人的工作經(jīng)驗(yàn)，分析各階段邏輯方法的優(yōu)勢和應(yīng)用點(diǎn)，通過比較為研究中醫(yī)思維方式找到了合適的邏輯學(xué)研究方法：語言邏輯中的言語行為理論。

1.邏輯學(xué)在中醫(yī)中的應(yīng)用

1.1傳統(tǒng)邏輯方法在中醫(yī)中應(yīng)用

傳統(tǒng)邏輯方法指的是1900年以前的邏輯學(xué)發(fā)展，主要包括了亞里士多德邏輯（三段論、假言推理）和中世紀(jì)邏輯(命題邏輯）。假言推理是一種重要的推理形式，甚至可以說它是一種先天的邏輯能力，后世的分離規(guī)則均來源于此，之后邏輯學(xué)的發(fā)展也都是以假言推理為基礎(chǔ)發(fā)展起來的?！叭握摗弊鳛橐环N初級(jí)推理形式,任何理論思維都離不開它。在《內(nèi)經(jīng)》中，對(duì)于“三段式”推理的應(yīng)用，即俯拾皆是。例如“是故味過于酸,肝氣以津,脾氣乃絕”這段論述的大前提是:凡木皆克土,小前提是:肝屬木,脾屬土，其結(jié)論則為“脾氣乃絕”1]?！秱摗吩跇?gòu)建“證一方”體系的過程中使用的主要是“如果某某證，那么某某方”的充分條件假言命題。假如使用必要條件假言命題,亦多將必要條件假言命題的前件構(gòu)成“合取式”是這一“合取式”成為充分條件假言命題的前件,從而形成以新的充分條件假言命題。例如“傷寒脈浮緩，身不疼,但重，乍有輕時(shí)，無少陰證者,大青龍湯發(fā)之”即是“傷寒脈浮緩，身不疼,但重，乍有輕時(shí)”與“無少陰證者”的“合取”從而形成“大青龍湯發(fā)之”的充分條件2,諸如此類。

傳統(tǒng)邏輯方法所面臨的難點(diǎn)是邏輯究竟有無民族性的問題。不同民族,不同語言，不同文化背景的人在認(rèn)知模式上是有很大不同的。中國古人是否與古希臘人一樣應(yīng)用的是三段論邏輯推理方式？從目前的研究來看,邏輯是有民族性的，中國的古人所使用的并非是西方的三段論邏輯推理方式。中國古人更多的應(yīng)用的是類比和歸納，而非是演繹的推理方式,這是由中國古代的農(nóng)耕文化所決定的，古人們追求的政治理想和生活目標(biāo)是“修身，齊家”他們?cè)趶V茂的土地上辛勤勞作，俯仰天地,仰觀宇宙，把自己視為自然宇宙的一部分,把自然事物與自身與身邊的事物相聯(lián)系,用隱喻,歸納的方法認(rèn)識(shí)事物，這一點(diǎn)可以從農(nóng)諺，二十四節(jié)氣中得到佐證，二十四節(jié)氣就是人們?cè)趧谧鬟^程中，通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn),并與自然事物相聯(lián)系而形成的帶有隱喻手法的智慧果頭。

歸納推理和類比推理起源于近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)發(fā)展之時(shí),歸納推理和類比推理是完全不同于演繹推理的推理形式。歸納邏輯是從個(gè)別性例證到一般性原理的推理，或是從個(gè)別性論斷到另外的個(gè)別性論斷的推理,包括完全歸納,不完全歸納和簡單枚舉。除完全歸納以外都是一種非必然推理的形式。類比推理是根據(jù)兩個(gè)或兩類事物在一系列屬性上的相似,從而推出他們?cè)诹硪粋€(gè)或另一些屬性上也相似的推理,也屬于一種或然性推理。在演繹一統(tǒng)天下的上個(gè)世紀(jì)沒有得到很好的重視,如今在認(rèn)知科學(xué)的背景下又重新綻放光芒。賈春華等在類比方法上借助語言學(xué)研究成果建立了“方劑語法語義”假說。王宏利認(rèn)為：取象比類思維是中醫(yī)學(xué)特有的思維方式,它既不同于嚴(yán)格的邏輯思維,也不是直觀的靈感思維。取象比類思維具有自身特定的邏輯性。它以象為思維的基本單位,經(jīng)過取象、移象、比類的過程,最終得出思維結(jié)果。這一過程的發(fā)生是以某些事物存在的時(shí)空相同、數(shù)類相符或態(tài)勢相似等為邏輯前提4。中國古人這種獨(dú)特的推理方式應(yīng)該得到我們的重視。

1.2基本邏輯方法在中醫(yī)中應(yīng)用

基本邏輯方法主要指的是19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代經(jīng)典邏輯方法以及由經(jīng)典邏輯擴(kuò)充或變異而來的模態(tài)邏輯,多值邏輯,模糊邏輯,直覺主義邏輯,相干邏輯等方法。

經(jīng)典邏輯,又稱數(shù)理邏輯/數(shù)學(xué)邏輯，它是在解決由羅素悖論所導(dǎo)致的整個(gè)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是什么的問題上產(chǎn)生的，在解決這一問題的過程中，產(chǎn)生了數(shù)學(xué)邏輯的四大分支，即公理集合論,模型論,證明論和遞歸論，后來在這四大分支基礎(chǔ)上又形成的邏輯演算。1930年哥德爾證明了作為邏輯演算基礎(chǔ)的一階邏輯的完全性定理，即一階邏輯是一致的，它當(dāng)中是沒有矛盾的，所有定理都是真的；同時(shí)該系統(tǒng)也是完全的，所有真的都是可證的，由此數(shù)學(xué)基礎(chǔ)問題得到了徹底的解決。但是,1931年哥德爾卻又在該系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了真而不可證明的命題,這就是哥德爾不完全性定理。之后，經(jīng)典邏輯向著兩個(gè)方向發(fā)展,一個(gè)是經(jīng)典邏輯的擴(kuò)充,就是不觸動(dòng)經(jīng)典邏輯的基本公理和規(guī)則，但增添新的算子以及相應(yīng)的公理和規(guī)則，如模態(tài)邏輯、時(shí)態(tài)邏輯、道義邏輯、認(rèn)知邏輯、優(yōu)先邏輯等；一個(gè)是經(jīng)典邏輯的變異,就是雖然使用與經(jīng)典邏輯相同或相近的詞匯，卻從根本上修改了公理和規(guī)則，從而得到新的邏輯系統(tǒng)，如多值邏輯,模糊邏輯，量子邏輯、亞協(xié)調(diào)邏輯等。經(jīng)典邏輯加上對(duì)經(jīng)典邏輯的擴(kuò)充和變異合稱為基本/基礎(chǔ)邏輯。

基本邏輯的方法是人們?cè)谶M(jìn)行科學(xué)研究過程中由于不滿自然語言的歧異性,模糊性,而試圖設(shè)計(jì)出的一套符號(hào)語言,試圖利用這套符號(hào)無矛盾的,嚴(yán)密的推演出整個(gè)我們所認(rèn)為的科學(xué)理論問題和哲學(xué)問題。這樣的符號(hào)語言（形式語言）在30世紀(jì)的時(shí)候達(dá)到頂峰，其中代表這種語言革命哲學(xué)的巔峰之作就是維特根斯坦早期的《邏輯哲學(xué)論》,標(biāo)志著第一次語言轉(zhuǎn)向。

以王瑞祥對(duì)《傷寒論》的研究為例，他用數(shù)理邏輯解讀典籍原文,提出了對(duì)中醫(yī)語言進(jìn)行符號(hào)化、規(guī)范化的思路，例如《傷寒論》中有如下關(guān)于太陽病治療的語句“太陽中風(fēng)，陽浮而陰弱。陽浮者，熱自發(fā)；陰弱者，汗自出。嗇嗇惡寒,淅淅惡風(fēng),倉倉發(fā)熱,鼻鳴干嘔者，桂枝湯主之/’“太陽病…，無汗,惡風(fēng),葛根湯主之/’“太陽病，頭痛發(fā)熱，身疼，腰痛，骨節(jié)疼痛，惡風(fēng)，無汗而喘者，麻黃湯主之。用F(x)表達(dá)使用x方劑,則上述語句可以轉(zhuǎn)化為如下蘊(yùn)含表達(dá)式：Z(太陽中風(fēng)）AS(鼻鳴）AS(干嘔）F(桂枝湯）；Z(太陽病)八S(無汗）八S(惡風(fēng)）F(葛根湯）；Z(太陽病）八S(頭痛)AS(發(fā)熱）AS(腰痛）AS(骨節(jié)疼痛）AS(惡風(fēng)）八S(無汗）AS(喘）F(麻黃湯）。當(dāng)確定一個(gè)患者是否適用桂枝湯時(shí),首先找到太陽病,然后根據(jù)太陽病等價(jià)公式找到太陽病的所有癥狀，就是S(脈浮)AS(頭項(xiàng)強(qiáng)痛)AS(惡寒），如果符合，再確定是否符合鼻鳴、干嘔癥狀，如果符合,則適用于桂枝湯5。丁占螯對(duì)中醫(yī)陰陽學(xué)說與五行學(xué)說建立數(shù)學(xué)模型，提出采用動(dòng)態(tài)二值邏輯的方法進(jìn)行描述0。彭瑜以慢性乙型肝炎患者的苔色分類為例，提出了一種基于模糊邏輯的算法輔助中醫(yī)師進(jìn)行苔色診斷，建立典型舌苔隸屬度矩陣，輸入采集圖像并進(jìn)行推理,確定模糊輸出H。周昌樂等介紹引入次協(xié)調(diào)邏輯、缺省推理邏輯等先進(jìn)邏輯來與中醫(yī)診斷學(xué)結(jié)合的思想和方法，為今后構(gòu)造一種符合中醫(yī)診斷原則的中醫(yī)陰陽五行推演邏輯系統(tǒng)做準(zhǔn)備，用來描述基本的中醫(yī)辨證推演過程8。賈春華以相干蘊(yùn)涵原理為基礎(chǔ)對(duì)《傷寒論》中的條件句予以分析08。運(yùn)用基本邏輯的方法的難點(diǎn)在于：能否用一套形式化的語言代替自然的中醫(yī)語言，從而解決中醫(yī)語言的模糊性和歧異性,從而在形式語言的框架下，無矛盾的推出整個(gè)中醫(yī)理論。從邏輯學(xué)的發(fā)展歷程上來看，這種想法行不通。但是這樣的研究仍然是有意義的，只有吸收了形式化的研究成果,才能更好的解讀中醫(yī)的自然語言,這一點(diǎn)在邏輯學(xué)發(fā)展上也是如此，邏輯學(xué)中第二次語言轉(zhuǎn)向中，自然語言研究中正是吸收了形式語言的研究成果，才形成了形式化的自然語言,才能形成與傳統(tǒng)邏輯自然語言完全不同的自然語言,完成否定之否定的轉(zhuǎn)化過程。

1.3當(dāng)代邏輯方法在中醫(yī)中應(yīng)用

當(dāng)代邏輯方法主要是指以基礎(chǔ)邏輯作為研究工具，各學(xué)科相互交叉而形成的哲學(xué)邏輯、語言邏輯、人工智能邏輯和認(rèn)知邏輯。1931年哥德爾發(fā)現(xiàn)不完全性定理后，維特根斯坦也意識(shí)到早期的形式系統(tǒng)存在問題，這些發(fā)現(xiàn)破滅了人們?cè)谶壿媽W(xué)發(fā)展道路上試圖構(gòu)造出一種純凈的語言，并在該語言框架下構(gòu)造出純凈的邏輯系統(tǒng)，用該系統(tǒng)說明人類思維的一切真理的理想。這種理想語言和純粹邏輯的局限性使得邏輯學(xué)家重新思考人類對(duì)邏輯的想法是否正確。維特根斯坦很快從早期對(duì)純粹邏輯的崇拜返回到自然語言，著成《哲學(xué)研究》,提出語言游戲論，這就是第二次語言轉(zhuǎn)向。50年代相繼出現(xiàn)了一批語言學(xué)派和邏輯學(xué)派的大師,他們均返回到無比豐富的自然語言中，代表性的有喬姆斯基的句法學(xué)，蒙太格的語義學(xué)，以及奧斯汀和塞爾的語用學(xué)。經(jīng)過60年代的發(fā)展,語言邏輯和語言哲學(xué)的三大派均已發(fā)展成熟。1975年認(rèn)知科學(xué)建立，帶動(dòng)了包括邏輯學(xué)在內(nèi)的各門學(xué)科的發(fā)展?；A(chǔ)邏輯成為各個(gè)領(lǐng)域的研究工具,各門學(xué)科相互交叉,形成了哲學(xué)邏輯、語言邏輯、人工智能的邏輯和認(rèn)知邏輯。哲學(xué)邏輯研究經(jīng)典邏輯自身的問題,邏輯的基本概念以及經(jīng)典邏輯的擴(kuò)充與變異產(chǎn)生的各種結(jié)果。對(duì)他們的研究是把經(jīng)典邏輯自身作為對(duì)象，因而越出邏輯學(xué)的范圍，成為哲學(xué)邏輯的對(duì)象M。語言邏輯是現(xiàn)代語言學(xué)與現(xiàn)代邏輯學(xué)的交叉學(xué)科,他是孕育于語言哲學(xué)之中成長起來的。它與語言哲學(xué)都是研究句法學(xué)，語義學(xué)，語用學(xué)，不同的是語言哲學(xué)側(cè)重于哲學(xué)方面，而語言邏輯側(cè)重于邏輯方面。人工智能邏輯是邏輯學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)交叉產(chǎn)生出來的學(xué)科,包括了布爾代數(shù)，可計(jì)算性理論，計(jì)算機(jī)編程的邏輯,格論邏輯,矩陣邏輯,遞歸論,組合邏輯,概率邏輯等。認(rèn)知邏輯是邏輯學(xué)與認(rèn)知科學(xué)交叉產(chǎn)生出來的學(xué)科。包括心理邏輯，文化與進(jìn)化的邏輯,神經(jīng)系統(tǒng)的邏輯。

比如:桂起權(quán)認(rèn)為古代中醫(yī)理論的邏輯基礎(chǔ)在于辯證邏輯，中醫(yī)理論在古代陰陽辯證法思想指引下，通過“以形正名”形成類概念（包括證型、典型模式）,通過“取象比類”進(jìn)行歸類判斷，由將新案例代入典型模式,推測出未知。從而完成了由現(xiàn)象把握本質(zhì)、由感性上升到理性、由經(jīng)驗(yàn)上升到理論的認(rèn)識(shí)過程,也使中醫(yī)學(xué)能夠透過現(xiàn)象抓住生命和疾病的本質(zhì)規(guī)律。于是構(gòu)筑起中國人特有的富于樸素辯證邏輯意味的醫(yī)學(xué)理論體系。賈春華從認(rèn)知語言學(xué)特別是隱喻認(rèn)知的立場多中醫(yī)學(xué)的諸多概念進(jìn)行分析探究，分析探究中醫(yī)概念中所蘊(yùn)含的比喻的、想象的、類比的東西……癥狀與癥狀之間的聯(lián)結(jié)就是語法,證候的臨床意義就是語義,證候出現(xiàn)的背景，就是它的語用。由此可見，證候的研究不只是一個(gè)臨床意義所能解決的，必將涉及到癥狀所出現(xiàn)的背景以及“癥狀體征序列”之間的關(guān)系[12]。劉奮榮運(yùn)用動(dòng)態(tài)認(rèn)知邏輯的系統(tǒng)思想對(duì)中醫(yī)治療的總原則進(jìn)行分析和闡釋,揭示其動(dòng)態(tài)的特征，中醫(yī)診療之總則“觀其脈證，知犯何逆，隨證治之”是一個(gè)典型多主體的動(dòng)態(tài)過程，其中信息在中醫(yī)學(xué)家和患者的具體交流中不斷流動(dòng)，導(dǎo)致中醫(yī)學(xué)者和患者認(rèn)知的變化。把中醫(yī)學(xué)家和患者之間的交流看作是一個(gè)多主體認(rèn)知系統(tǒng)中主體間的信息互動(dòng)。

2.討論

通過上述的分析,我們看到,0世紀(jì)前后，數(shù)學(xué)邏輯取得了一統(tǒng)天下的地位，其作用也被無限放大。由此形成的哲學(xué)派別被稱為邏輯實(shí)證主義。數(shù)學(xué)邏輯的影響如此之大，以至于在21世紀(jì)的今天我們的頭腦里仍然受到這種邏輯實(shí)證主義的影響，我們所探究的自然科學(xué)問題必須用實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)去驗(yàn)證我們提出的假說；世界上所有發(fā)生的事件都被看為是一個(gè)個(gè)的命題,原子命題對(duì)應(yīng)原子事件,復(fù)合命題對(duì)應(yīng)復(fù)合事件,將自然語言翻譯成形式語句，形式語句的真假性可以通過數(shù)學(xué)邏輯的推導(dǎo)得到證明，似乎只有且僅有通過這兩種方法得到證實(shí)的東西我們才稱之為科學(xué)。中醫(yī)的問題既不能通過實(shí)驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證，也不能通過嚴(yán)密的數(shù)學(xué)邏輯的推導(dǎo)得到證實(shí)，因而被質(zhì)疑為是不科學(xué)的，但是邏輯實(shí)證主義的思想本身隨著邏輯學(xué)的發(fā)展也逐步被人們認(rèn)識(shí)到是不完善的，是有漏洞和缺陷的,而我們?nèi)匀贿€在用這種標(biāo)準(zhǔn)去衡量一切事情的真?zhèn)?會(huì)造成認(rèn)識(shí)上的錯(cuò)誤。

在解讀古人思維方式和當(dāng)今中醫(yī)診療思維模式時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)重視將當(dāng)代邏輯方法引入中醫(yī)領(lǐng)域中來，尤其應(yīng)當(dāng)重視自然語言邏輯研究方法。借助于符號(hào)學(xué)的分類方法，自然語言研究被分為句法學(xué)，語義學(xué)和語用學(xué)三個(gè)部分。句法學(xué)研究的是語言符號(hào)的空間排列關(guān)系，語義學(xué)研究的是語言符號(hào)與現(xiàn)實(shí)世界的關(guān)聯(lián)，語用學(xué)則不僅側(cè)重于語言符號(hào)與現(xiàn)實(shí)世界的關(guān)聯(lián),更加重視的是語言和語言使用者之間的關(guān)系,也就是說一個(gè)語句最完整的意義是語用學(xué)上的定義。語用學(xué)涉及五大要素，即說話者，時(shí)間，語境，地點(diǎn)，聽話者，中醫(yī)醫(yī)家的思想必然與當(dāng)時(shí)的政治、歷史、文化環(huán)境相聯(lián)系，即使處于同一時(shí)代的醫(yī)家，由于其所處的地理環(huán)境條件的不同也會(huì)產(chǎn)生出不同的醫(yī)學(xué)思想。同時(shí)，醫(yī)家的醫(yī)學(xué)思想還會(huì)受到醫(yī)家心理，焦點(diǎn)，預(yù)設(shè)等的影響，再運(yùn)用隱喻,類比等手段表現(xiàn)出來，這些也都是語用學(xué)關(guān)注和研究的重點(diǎn)。形式語用學(xué)的核心是言語行為理論。言語行為理論關(guān)注的是我們?cè)谡f話過程中的一類特殊的語言，這類語言我們使用它的目的不是為了“說”而是為了“做事”其最早可以追溯到20世紀(jì)30年代維特根斯坦建立的“語言游戲論”他認(rèn)為人們的說話是一種受規(guī)則支配的行為。20世紀(jì)50年代初，牛津?qū)W派分析哲學(xué)家奧斯汀在維特根斯坦后期思想的影響下，重視對(duì)日常語言的語詞和語句意義的分析,特別是對(duì)語言使用條件即語境因素的分析,在維特根斯坦所描繪的“語言游戲論”的藍(lán)圖下，構(gòu)建起言語行為理論的具體框架,徹底改變了人們對(duì)語言的性質(zhì)和功能的看法。之后奧斯汀的重要思想”doingsomethinginsayingsomething”被其學(xué)生塞爾等人豐富發(fā)展，形成了言語行為理論,開辟了語言哲學(xué)發(fā)展的新時(shí)代。中醫(yī)學(xué)中無論是記錄古人思想的中醫(yī)古籍，還是現(xiàn)今中醫(yī)的診療過程,都是用自然語言為載體進(jìn)行表述的。例如我們?cè)谠\療過程中，問診的過程就可以看做是一個(gè)言語行為的過程，醫(yī)者有什么樣的思維方式就會(huì)問出什么樣的問題，醫(yī)者問診的內(nèi)容不是為了“說事”（sayingsomething),更是用來“做事”（doingsomething)的,利用該方法可以更好的認(rèn)識(shí)中醫(yī)診療過程中的各類認(rèn)知和思維規(guī)律問題。

3.總結(jié)

邏輯學(xué)作為反應(yīng)人類思維和認(rèn)知規(guī)律的一門科學(xué)，可以很好的詮釋古代醫(yī)者思維方式和和當(dāng)代名老中醫(yī)的臨床診療思維模式。自然語言邏輯研究方法中的語用學(xué)研究重視的是說話者（醫(yī)者）,聽話者（患者）,時(shí)間，語境，地點(diǎn)等各種要素對(duì)語句意義的影響，此外語用學(xué)研究還重視對(duì)心理,預(yù)設(shè),焦點(diǎn)，隱喻的分析,其理論核心言語行為理論更加重視的是我們所說的語言中不僅為了“說事”更為了“做事”的那一部分語言，這些對(duì)于分析中醫(yī)診療思維模式和規(guī)律具有重要的作用，是一種能將各種實(shí)際因素都能完全考慮進(jìn)去的方法,該方法相對(duì)于其他邏輯學(xué)研究方法而言,既保留了自然語言無比豐富的特點(diǎn)，又吸收了形式邏輯發(fā)展的精華,在分析古代醫(yī)者和當(dāng)代名老中醫(yī)的思維診療模式中具有更大的優(yōu)勢。

第二篇：復(fù)合材料在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

復(fù)合材料在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

先進(jìn)復(fù)合材料具有高比強(qiáng)、高比模、耐疲勞、多功能、各向異性和可設(shè)計(jì)性、材料與結(jié)構(gòu)的同一性等優(yōu)異性能，自上世紀(jì)60年代年問世以來，先進(jìn)復(fù)合材料很快獲得廣泛應(yīng)用，成為航空航天四大材料之一。下面就讓我們對(duì)先進(jìn)復(fù)合材料的應(yīng)用情況和其優(yōu)異性能做一簡要介紹。

1．應(yīng)用先進(jìn)復(fù)合材料可以顯著提高戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)性能

為滿足新一代戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)高機(jī)動(dòng)性、超音速巡航及隱身的要求，進(jìn)入90年代后，西方的戰(zhàn)斗機(jī)無一例外的大量采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，用量一般都在25％以上，有的甚至達(dá)到35％，結(jié)構(gòu)減重效率達(dá)30％。應(yīng)用部位幾乎遍布飛機(jī)的機(jī)體，包括垂直尾翼、水平尾翼、機(jī)身蒙皮以及機(jī)翼的壁板和蒙皮等。如美國第四代戰(zhàn)斗機(jī)F-22復(fù)合材料用量已達(dá)到24%，而EF2000更高達(dá)43％，EF2000除鴨翼外，機(jī)身、機(jī)翼、腹鰭、方向舵都采用復(fù)合材料，結(jié)構(gòu)的“濕潤”表面的70％為復(fù)合材料，陣風(fēng)也是如此，70％的“濕潤”表面為復(fù)合材料，約947kg之重。F-35的復(fù)合材料幾乎覆蓋了整個(gè)飛機(jī)外表面。

2．應(yīng)用先進(jìn)復(fù)合材料可以明顯增大軍用運(yùn)輸機(jī)有效載重量

C-17是上世紀(jì)先進(jìn)大型軍用運(yùn)輸機(jī)的典型代表，C-17是1986年設(shè)計(jì)的，限于當(dāng)時(shí)的水平，復(fù)合材料主要用于次要結(jié)構(gòu)，如雷達(dá)罩、整流罩、操縱面、口蓋、翼梢小翼蒙皮等，復(fù)合材料重約7258k，占該機(jī)結(jié)構(gòu)重量8.1%。樹脂基復(fù)合材料從非承力結(jié)構(gòu)發(fā)展到次承力構(gòu)件。在復(fù)合材料中碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料約占結(jié)構(gòu)重量6%，玻璃纖維塑料、Kevlar纖維增強(qiáng)材料占2%。而歐洲EADS正在研究的A400M屬于新一代大型軍用運(yùn)輸機(jī)，在材料應(yīng)用技術(shù)上有了一個(gè)新的飛躍，主要表現(xiàn)為先進(jìn)復(fù)合材料占結(jié)構(gòu)重量的35%~40%。與C-17不同的是，在A400M上，碳纖維復(fù)合材料用于一些主承力結(jié)構(gòu)，而C-17的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)重量比僅為8%，且主要用于操縱面及次要結(jié)構(gòu)。A400M的機(jī)身仍由傳統(tǒng)的鋁合金制成，但卻開創(chuàng)了采用碳纖維復(fù)合材料制造大型運(yùn)輸機(jī)機(jī)翼的先河，機(jī)翼長達(dá)19米，令業(yè)界頗為矚目。

3．應(yīng)用先進(jìn)復(fù)合材料是高超聲速飛行器能否上天的關(guān)鍵因素

高超聲速技術(shù)主要指研制高超聲速（Ma>5）飛行器所需的相關(guān)技術(shù)。近中期將采用的材料將包括陶瓷纖維增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料、陶瓷及碳碳復(fù)合材料以及輕質(zhì)隔熱材料。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)及機(jī)身將需要導(dǎo)熱率高的材料，如碳碳復(fù)合材料。更遠(yuǎn)的將來，將需要先進(jìn)型的材料，如鈹基復(fù)合材料之類的超輕材料以及纖維增強(qiáng)陶瓷之類超高溫材料。

以NASA開發(fā)的第二代可重復(fù)使用航天飛機(jī)為例，油箱內(nèi)襯為復(fù)合材料。在推進(jìn)系統(tǒng)中將采用陶瓷基復(fù)合材料發(fā)射斜軌、金屬基復(fù)合材料機(jī)匣以及樹脂基復(fù)合材料涵道。此外還將采用復(fù)合材料電子設(shè)備艙。第三代可重復(fù)使用航天飛機(jī)將為一智能結(jié)構(gòu)，具有自適應(yīng)熱防護(hù)系統(tǒng)及智能化無損檢測裝置，自愈合的飛機(jī)結(jié)構(gòu)及表面。發(fā)動(dòng)機(jī)材料將可能使用經(jīng)冷卻的復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料加力燃燒室殼體、超高溫復(fù)合材料。結(jié)構(gòu)材料將包括超高溫樹脂基復(fù)合材料、低成本耐腐蝕熱防護(hù)系統(tǒng)復(fù)合材料液氧油箱。

美國高超聲速飛行器X-43是由超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力裝置的驗(yàn)證機(jī)。其油箱/機(jī)身由石墨/環(huán)氧框架及蒙皮組成。蒙皮外再覆以熱防護(hù)系統(tǒng)。飛機(jī)上翼面熱防護(hù)層為可剪裁的先進(jìn)絕緣氈，下翼面為內(nèi)多層屏蔽絕緣物。后者是正處于開發(fā)中的防熱材料，由C/SiC外面板，中介陶瓷屏以及先進(jìn)聚酰亞胺泡沫內(nèi)襯。中介陶瓷屏覆以貴金屬以降低其熱輻射。機(jī)翼及垂尾由鈦基復(fù)合材料制成，并有一個(gè)由二硼化鋯制成的前緣。

4．應(yīng)用先進(jìn)復(fù)合材料能大幅增加無人戰(zhàn)斗機(jī)載油量

國外目前研制的無人機(jī)以復(fù)合材料和傳統(tǒng)鋁合金的混合結(jié)構(gòu)為主。如“捕食者”“全球鷹”等均是如此。其中“全球鷹”的機(jī)翼和尾翼由石墨/環(huán)氧復(fù)合材料制造，而機(jī)身仍采用傳統(tǒng)鋁合金，復(fù)合材料占結(jié)構(gòu)重量的65%。

無人戰(zhàn)斗機(jī)是未來航空武器的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。為滿足采購政策、隱身性能、機(jī)動(dòng)性、生存力對(duì)材料的特殊需求，為盡可能地降低結(jié)構(gòu)重量、提高燃油裝載量，無人戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是大量應(yīng)用復(fù)合材料。以波音公司的X-45A為例，除機(jī)身的龍骨、梁和隔框采用高速切削鋁合金外，其余的機(jī)體結(jié)構(gòu)都是由復(fù)合材料制成。諾斯羅普格魯門公司的X-47A的機(jī)體除一些接頭采用鋁合金外，整個(gè)機(jī)體幾乎全部采用了復(fù)合材料。

5．應(yīng)用先進(jìn)復(fù)合材料可以極大提升民用飛機(jī)市場競爭力

民用飛機(jī)方面，復(fù)合材料的使用對(duì)于增大客艙濕度進(jìn)而改善乘客的舒適度、降低油耗、易于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)/艙內(nèi)材料的一體化、減少零部件數(shù)量、簡化系統(tǒng)安裝及縮短總裝時(shí)間等方面潛力巨大。波音、空客兩家大型民用客機(jī)制造商均將其視為實(shí)現(xiàn)新飛機(jī)機(jī)體減重及降低直接運(yùn)營成本的有效途徑。如在新一代波音787飛機(jī)上，復(fù)合材料用量將達(dá)到50%，創(chuàng)大型客機(jī)復(fù)合材料的應(yīng)用記錄。歐洲空中客車公司在新近研制的A380型寬體客機(jī)的機(jī)翼和機(jī)身結(jié)構(gòu)上均采用了先進(jìn)復(fù)合材料，用量已占結(jié)構(gòu)重量的25%，其中碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料占22%，另采用了3%玻璃纖維增強(qiáng)的鋁合金層板復(fù)合材料Glare。在機(jī)翼前緣等處還采用了聚苯硫醚熱塑性復(fù)合材料。該公司目前正在研制的新一代客機(jī)A350，復(fù)合材料的應(yīng)用比例也將達(dá)到39%。

6．應(yīng)用先進(jìn)復(fù)合材料在減重的同時(shí)很好地改善了直升機(jī)抗墜毀性

直升機(jī)采用復(fù)合材料不僅可減重，而且對(duì)于改善直升機(jī)抗墜毀性能意義重大，因而復(fù)合材料在直升機(jī)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用更廣、用量更大，不僅機(jī)身結(jié)構(gòu)，而且由槳葉和槳轂組成的升力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)也大量采用樹脂基復(fù)合材料。H360、S-75、BK-117和V-22等直升機(jī)均大量采用了復(fù)合材料，如頃轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)V-22用復(fù)合材料近3000公斤，占結(jié)構(gòu)總重的45％左右，法德合作研制的“虎”式武裝直升機(jī)，復(fù)合材料用量更高達(dá)77％。

7．先進(jìn)復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上也得到成功應(yīng)用

航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料取代金屬材料可以有效減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量，降低燃料消耗，增加航程。有資料報(bào)導(dǎo)，發(fā)動(dòng)機(jī)減輕1磅重量，從而使飛機(jī)可減輕10～20磅重量。從70年代初，復(fù)合材料就成為TF39、F103特別是GE36UDF發(fā)動(dòng)機(jī)研制計(jì)劃的一部分，在這些發(fā)動(dòng)機(jī)上積累了經(jīng)驗(yàn)之后，在GE90的風(fēng)扇葉片上成功使用了高性能韌化環(huán)氧復(fù)合材料。此外，在F119風(fēng)扇機(jī)匣、遄達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇機(jī)匣包容環(huán)及反推力裝置上也廣泛采用了樹脂基復(fù)合材料。

近期開發(fā)的波音787的動(dòng)力裝置GEnx的風(fēng)扇機(jī)匣及風(fēng)扇葉片，將由碳纖維/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料制成。除減重外，復(fù)合材料還表現(xiàn)出良好的韌性及耐蝕性。

至于陶瓷基復(fù)合材料等超高溫復(fù)合材料，目前已在M88、F119等發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管等靜止件上獲得應(yīng)用。

隨著飛行器向高空、高速、無人化、智能化、低成本化方向發(fā)展，復(fù)合材料的地位會(huì)越來越重要。國外預(yù)計(jì)，在下一代飛機(jī)上，復(fù)合材料將扮演主角，目前采用全復(fù)合材料飛行器的計(jì)劃正處于醞釀之中。

第三篇：納米技術(shù)在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

序列號(hào)： 16

課 程 論 文

課程名稱

21世紀(jì)高新技術(shù)

題目名稱 納米技術(shù)在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用 學(xué)生學(xué)院 管理學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電子商務(wù)1班 學(xué) 號(hào)

3113004743

學(xué)生姓名 陳昌桐 指導(dǎo)教師 曹曉國

2015年

11月 3日

摘要

本文初步介紹納米技術(shù)、納米材料及其結(jié)構(gòu)在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用，綜述了納米衛(wèi)星、納米碳管、納米面料、納米流體等航天領(lǐng)域的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹納米材料在航天器的結(jié)構(gòu)材料和功能材料方面的應(yīng)用?？梢灶A(yù)料，納米技術(shù)的應(yīng)用在航天領(lǐng)域有著相當(dāng)廣闊的前景。

關(guān)鍵詞

納米技術(shù)；納米材料；航天；納米衛(wèi)星；

正文

引

言

納米材料由于具有獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)而表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的物理和化學(xué)性質(zhì)。利用納米材料這些獨(dú)特的性質(zhì)，可對(duì)傳統(tǒng)材料進(jìn)行改性，進(jìn)而開發(fā)出更高性能的材料，以滿足傳統(tǒng)材料所不能達(dá)到的要求，尤其是滿足航天航空領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅艿奶厥庖蟆?/p>

一、納米技術(shù)的介紹

納米技術(shù)（nanotechnology）是用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)，研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。納米科學(xué)技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技術(shù)又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技術(shù)，例如：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計(jì)量學(xué)等。

二、航天技術(shù)的簡介

航天科學(xué)技術(shù)是20世紀(jì)興起的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，自其形成以來，一直汲取基礎(chǔ)科學(xué)和其他應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域的最新成就，高度綜合了工程技術(shù)的最新成果，并引領(lǐng)許多學(xué)科專業(yè)的發(fā)展，甚至促成某些專業(yè)的形成。它是20世紀(jì)以來發(fā)展最為迅速、對(duì)人類生活影響最大的科學(xué)技術(shù)之一。進(jìn)入21世紀(jì)，航天科學(xué)技術(shù)繼續(xù)保持高科技的重要地位，在推動(dòng)原始創(chuàng)新，促進(jìn)學(xué)科交叉與學(xué)科融合方面扮演著重要角色。

三、納米技術(shù)對(duì)航天業(yè)的影響

首先是為航天業(yè)從宏觀向微觀發(fā)展提供了可能。專用微型集成器將取代現(xiàn)有航天器和運(yùn)載火箭上使用的有關(guān)系統(tǒng)，最終將在航天系統(tǒng)引發(fā)一場技術(shù)革命，導(dǎo)致微型衛(wèi)星乃至“納米衛(wèi)星”的問世。

其次是納米技術(shù)的使用，將對(duì)原有的航天業(yè)的制造方法、實(shí)驗(yàn)手段、研究方式帶來巨大沖擊，怎樣才能將納米技術(shù)引入到航天領(lǐng)域的制造方法、實(shí)驗(yàn)手段和研究方式中呢?

納米技術(shù)在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

一、納米衛(wèi)星

納米衛(wèi)星，又叫“納星”，通常指重量小于10公斤、具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的衛(wèi)星。納米衛(wèi)星的概念最早由美國宇航公司于1993年提出，未來重量可以實(shí)現(xiàn)降低到0.1公斤以下。利用微電子機(jī)械和納米電子技術(shù)制造的慣性檢測元件、換能器、射頻元件、光學(xué)元件、電源系統(tǒng)及各種傳感器核芯片作為星載設(shè)備，可使衛(wèi)星的體積和重量大大減小。由于它的部件都集成在芯片上，故也稱為“芯片級(jí)衛(wèi)星”。用一枚小型運(yùn)載火箭一次可以發(fā)射數(shù)百枚到上千枚的這種衛(wèi)星，從而使航天器的發(fā)射費(fèi)用從目前的每磅一萬美元降至約 200 美元。

1995年，美國開始研制納米衛(wèi)星。這種衛(wèi)星比麻雀略為大些，所用元器件全部為納米材料制成。由于納米衛(wèi)星性能好，可靠性強(qiáng)，故它在通信領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、對(duì)地觀測、科學(xué)研究等方面有廣泛的應(yīng)用前景。

為降低發(fā)射費(fèi)用，納米衛(wèi)星常采用一箭多星的發(fā)射方式進(jìn)行發(fā)射，目前已經(jīng)發(fā)射的包括：俄羅斯的SPUTNIK-2衛(wèi)星、美國的AUSat衛(wèi)星和PICOSAT衛(wèi)星，以及英國的SNAP-1衛(wèi)星等。

納米衛(wèi)星的功能多樣。QuakeSat衛(wèi)星可以使用磁力計(jì)對(duì)高空的低頻磁場等進(jìn)行研究，用以對(duì)地震進(jìn)行分析預(yù)測。日本東京大學(xué)的XI-IV納米衛(wèi)星就使用CMOS相機(jī)對(duì)地球和太陽影像進(jìn)行拍照，英國薩瑞公司的SNAP-1型衛(wèi)星可對(duì)其它衛(wèi)星拍照，用以判斷在軌航天器的完好狀態(tài)和工作能力。nCube衛(wèi)星可以接收船只的廣播AIS信號(hào)，提供船只的方位、位置等信息，確保船舶航行安全。此外，納米衛(wèi)星組成的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)急通信領(lǐng)域也具有巨大的潛在優(yōu)勢。

目前在國際納米衛(wèi)星研究領(lǐng)域，美國處于技術(shù)領(lǐng)先地位。2002年12月，美國“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)就發(fā)射了兩顆只有2磅重的納米衛(wèi)星。從2003年開始，美國空軍和國防高級(jí)研究計(jì)劃局開始研發(fā)新一代低成本軍用納米衛(wèi)星，并于近幾年相繼交付。

二、納米碳管———太空纜繩

碳納米管由日本科學(xué)家于1991年研究發(fā)現(xiàn)，是由Sp2雜化碳原子排列成的石墨片層卷曲而成，具有納米級(jí)一維管狀結(jié)構(gòu)的納米碳材料。理論預(yù)測和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明：CNT具有超高的強(qiáng)度、模量和韌性，其彈性模量高達(dá)1 TPa，拉伸強(qiáng)度超過100 GPa，斷裂伸長率達(dá)到15%-30%。

納米碳管具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定、柔軟靈活、導(dǎo)熱性好、表面積大及許多奇異的電子性質(zhì)等特點(diǎn)。單個(gè)納米碳管的直徑只 1.4nm，5萬個(gè)納米碳管并排在一起僅相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的直徑。它可能成為未來理想的超級(jí)纖維。納米碳管的一種可能具有突破性的應(yīng)用，是用于太空升降機(jī)。用其做成的太空纜繩，與鋼或其他特質(zhì)不同的關(guān)鍵是它能支持住自身的質(zhì)量而不會(huì)斷掉。這就提供了一種把人或物品提升到外層太空的可能方法，也許將成為人類移居外星球的最理想方法。

2013年，中國清華大學(xué)魏飛教授團(tuán)隊(duì)成功制備出單根長度達(dá)半米以上的碳納米管，創(chuàng)造了新世界紀(jì)錄，對(duì)于碳納米管的生長而言，其高溫生長過程中催化劑的失活是一個(gè)不可逆的規(guī)律，從而限制了碳納米管的長度；因此盡可能地提高其催化劑活性概率是進(jìn)一步提高碳納米管長度的唯一途徑。

三、納米軍服面料和納米纖維

利用特殊的納米技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的材料進(jìn)行處理，形成相互交錯(cuò)混雜的具有互特性的二維納米相區(qū)，使原來無法兼容的特性通過它低度的相互協(xié)同作用表現(xiàn)出來，從而生產(chǎn)出功能強(qiáng)大的新型軍用服面料。這種新型軍服具有抗紫外線、吸收紅外線、抗老化和熱老化，以及減輕、保暖、隔熱的作用。由于納米材料具有小尺寸效應(yīng)及宏觀量子效應(yīng)，將大幅度地提高材料的彈性、強(qiáng)度、耐磨性和穩(wěn)定性。二維協(xié)同納米技術(shù)的運(yùn)用，使軍服不但防油、防水、抗菌、抗污，清潔起來也極其簡便，穿著也柔軟舒適，更加適應(yīng)野戰(zhàn)條件下的要求。此類軍服所需面料，在理論上已得到證實(shí)，現(xiàn)正加緊應(yīng)用研究。在這一領(lǐng)域我國處于世界先進(jìn)水平行列。

四、納米流體流動(dòng)強(qiáng)化傳熱

航天器中安裝有借助于液體工質(zhì)單相對(duì)流換熱實(shí)現(xiàn)熱控制的泵驅(qū)動(dòng)液體回路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)溫度指標(biāo)的控制。液體回路系統(tǒng)的質(zhì)量及功耗在壓力艙內(nèi)占有較大比例，而新型航天器(如大型航天器、無人自主深空探測器、小衛(wèi)星和納米衛(wèi)星等)的研制需求日益迫切，航天器的電子器件及設(shè)備的功率日趨增大，對(duì)航天器熱控制技術(shù)和液體回路系統(tǒng)提出了更新更高的要求，加上航天器所處的空間電子器件散熱困難。傳統(tǒng)的純液體工質(zhì)和常規(guī)的散熱措施難以滿足熱負(fù)荷日益增長的航天器熱控系統(tǒng)的需要。目前，航天器液體回路系統(tǒng)采用的傳熱工質(zhì)是一種冰點(diǎn)低、比熱大、粘度小、無毒的化合物，具有適合在航天器中使用的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，但由于它的導(dǎo)熱系數(shù)極低，很難滿足航天器不斷增長的高強(qiáng)度、高負(fù)荷傳熱的要求。

納米流體是指以一定的方式和比例在液體中添加納米級(jí)金屬或金屬氧化物粒子，形成一類新的傳熱工質(zhì)。已進(jìn)行的研究表明，在水、乙二醇等常規(guī)液體中添加納米粒子，可以顯著增加液體的導(dǎo)熱系數(shù)和對(duì)流換熱系數(shù)，顯示了納米流體在強(qiáng)化傳熱領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)研究已證明，納米流體強(qiáng)化傳熱技術(shù)應(yīng)用于航天器熱控系統(tǒng)是可行的。

五、納米材料在航天器材料上的應(yīng)用(一)納米材料在航天器功能材料上的應(yīng)用

(1)金屬及金屬基復(fù)合材料

晶粒細(xì)化是目前唯一的一種既可以提高金屬強(qiáng)度，又可以提高韌性的方法，而且也是提高金屬材料強(qiáng)度最有效的方法之一。在納米金屬材料中普遍存在著細(xì)晶強(qiáng)化效應(yīng)，即材料的硬度和強(qiáng)度隨著晶粒尺寸的減小而增大，利用添加納米陶瓷來增強(qiáng)金屬合金基材料的方法，就是把超微細(xì)陶瓷粉末引入金屬基體(如向鋁、銅、銀、鋼、鐵等合金中引入SiC、Si3N4、TiN)均勻分散于合金中，例如，將納米碳化硅、納米氮化硅、納米氮化欽、納米硅粉添加到金屬基體(鋁、銅、銀、鋼、鐵等合金)中，可制造出質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐熱性好的新型合金材料。

納米晶合金打破了常規(guī)合金生產(chǎn)中的一些定律，即硬度提高必然伴隨韌性下降的結(jié)論，對(duì)于小尺寸晶粒，納米合金變質(zhì)劑的高表面活性可以使晶粒以較快速度合并，使晶粒尺寸增大和晶粒與晶粒合并的驅(qū)動(dòng)力同時(shí)減小。在合金中形成晶須結(jié)構(gòu)，明顯提高合金硬度及韌性。

研究發(fā)現(xiàn)，在航天領(lǐng)域使用較多的金屬材料Al、Ti，采用納米材料增強(qiáng)后，其強(qiáng)度有較大提高，同時(shí)重量有較大降低，有望在航天艙體結(jié)構(gòu)材料上得到應(yīng)用。

(2)聚合物基復(fù)合材料

納米粒子加入聚合物基體后，可提高其耐磨性、硬度、強(qiáng)度和耐熱性等性能。舉例說明，在酚醛樹脂中加入5 %左右的某納米粉，除層剪強(qiáng)度無顯著提高外，玻璃鋼的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能均有顯著提高，并且線燒蝕率顯著下降。北京玻璃鋼研究院的研究表明，將某些納米粒子摻入樹脂體系，對(duì)玻璃鋼的耐燒蝕性能大大提高。這些研究對(duì)于提高導(dǎo)彈武器酚醛防熱燒蝕材料性能、改善武器系統(tǒng)工作環(huán)境、提高武器系統(tǒng)突防能力有著深遠(yuǎn)影響。像納米氮化鋁應(yīng)用于環(huán)氧樹脂，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高，彈性模量達(dá)到極大值。將納米氮化鋁添加到環(huán)氧樹脂中制得的復(fù)合材料，在結(jié)構(gòu)上完全不同于添加粗晶的氮化鋁-環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料：粗晶氮化鋁一般作為補(bǔ)強(qiáng)劑加入，其主要分布在高分子材料的鏈間，而納米氮化鋁由于表面嚴(yán)重的配位不足、龐大的比表面積使其表現(xiàn)出極強(qiáng)的活性，同時(shí)，尚有一部分納米氮化鋁顆粒分布在高分子鏈的空隙中。與粗晶氮化鋁相比，納米氮化鋁具有很高的流動(dòng)性，可使環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度、韌性及延展性均大幅提高。

(3)工程塑料及其它復(fù)合材料

納米材料與工程塑料復(fù)合既能提高工程塑料的固有性能，又可賦予其高導(dǎo)電性、高阻隔性及優(yōu)良的光學(xué)性能等。因此，把納米材料應(yīng)用于工程塑料的改性，可進(jìn)一步拓寬工程塑料的應(yīng)用范圍。

工程塑料與納米粒子復(fù)合材料就是采用納米粒子對(duì)有一定脆性的工程塑料增韌是改善工程塑料韌性和強(qiáng)度等力學(xué)性能的一種行之有效的方法。只要納米粒子與基體樹脂結(jié)合良好，納米粒子也可承受拉伸應(yīng)力，增韌、增強(qiáng)作用明顯。少量納米氮化欽粉體用于改性熱塑性工程塑料時(shí)，可起到結(jié)晶成核劑的作用。而大量納米氮化欽顆粒彌散于PET中，可大幅提高PET工程塑料的耐磨性和抗沖擊性能。

另外的像還有工程塑料與納米磁性金屬及其氮化物復(fù)合材料，納米磁性材料具有單磁疇結(jié)構(gòu)，其磁化率、矯頑力很高，飽和磁矩和磁損耗較低，而且它的磁化過程完全由旋轉(zhuǎn)磁化進(jìn)行，所以可用作永磁記憶材料，以顯著提高信噪比，改善圖形質(zhì)量，有望在衛(wèi)星記憶材料上得到應(yīng)用。國外已制造出性能優(yōu)于NdFeB 的具有高矯頑力的納米 NdFeB 材料。日本于 1988 年研制成功的納米軟磁材料“Finemet”，具有鐵基非晶材料優(yōu)異的高頻特性，有可能在航天儀表上得到應(yīng)用。

而工程塑料與納米磁性金屬復(fù)合材料則具有特殊的光電功能(對(duì)電磁波有特殊的吸收作用)和優(yōu)良的磁性能及導(dǎo)電性，可廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、電子通訊等高技術(shù)領(lǐng)域。

比如用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理后的納米碳化硅，在添加量為10%左右時(shí)，可大大改善和提高PI聚酞亞胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PTFE(聚四氟乙烯)等特種塑料的性能，全面提高材料的耐磨、導(dǎo)熱、絕緣、抗拉伸、耐沖擊、耐高溫等性能。

(4)陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體，與各種納米材料復(fù)合制得的材料。陶瓷基體包括氮化硅、碳化硅等。這些先進(jìn)陶瓷具有耐高溫、強(qiáng)度和硬度高、相對(duì)重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，而其致命的弱點(diǎn)是具有較強(qiáng)的脆性，在應(yīng)力作用下，會(huì)產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導(dǎo)致材料失效。而納米陶瓷在室溫下就可以發(fā)生塑性變形，在高溫下有類似金屬的超塑性。研究發(fā)現(xiàn)，將納米粒子分散到陶瓷基體中，可以極大提高材料的斷裂強(qiáng)度和斷裂韌性，明顯改變耐高溫性，并提高材料硬度、彈性模量和抗熱震及抗高溫蠕變性，其強(qiáng)度和韌性約提高 2～4 倍。

新型陶瓷材料具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性和耐蝕性，是固體發(fā)動(dòng)機(jī)碳 / 碳噴管和燃燒室之間的熱結(jié)構(gòu)絕熱連接件的理想材料，還可用于噴管出口錐有關(guān)部件。把納米粉末引入陶瓷基體中制成顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料可極大地提高材料的強(qiáng)度、韌性和高溫性能，使之成為很有前途的高溫結(jié)構(gòu)材料，有可能用于未來的熱機(jī)和航天熱防護(hù)。

陶瓷基復(fù)合材料己實(shí)用化或即將實(shí)用化的領(lǐng)域有刀具、滑動(dòng)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)制件、能源構(gòu)件等。例如，納米氮化硅摻雜制造的精密陶瓷結(jié)構(gòu)器件可用于冶金、化工、機(jī)械、航空、航天及能源等行業(yè)中使用的滾動(dòng)軸承的滾珠和滾子、滑動(dòng)軸承、套、閥，以及有耐磨、耐高溫、耐腐蝕要求的結(jié)構(gòu)器件中。(二)納米材料在航天器功能材料上的應(yīng)用

(1)導(dǎo)電、導(dǎo)磁、導(dǎo)熱、隔熱、耐燒蝕、防熱等功能材料

納米TiN具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，在Al2O3基體中加入納米TiN顆?？梢杂行Ы档推潆娮杪剩S著納米TiN加入量的增加，復(fù)合材料的電阻率逐漸降低，當(dāng)加入量達(dá)到20vol%以后，復(fù)合材料的電阻率趨于穩(wěn)定。由于納米材料自身的特點(diǎn)，納米TiN-Al2O3復(fù)合材料具有更好的導(dǎo)電性能，特別在低添加量時(shí)，效果尤為明顯。

超高導(dǎo)熱納米AlN復(fù)合的硅膠具有良好的導(dǎo)熱性，良好的電絕緣性，較寬的電絕緣性使用溫度（工作溫度-60℃～-200℃），較低的稠度和良好的施工性能。如CPU與散熱器填隙、大功率三極管、可控硅元件、二極管、與基材接觸的細(xì)縫處的熱傳遞介質(zhì)。納米導(dǎo)熱膏是填充IC或三極管與散熱片之間的空隙，增大它們之間的接觸面積，達(dá)到更好的散熱效果。

納米AlN粉體可以大幅度提高塑料的導(dǎo)熱率。通過實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品以5~10%的比例添加到塑料中，可以使塑料的導(dǎo)熱率從原來的0.3提高到5。導(dǎo)熱率提高了16倍多。相比較目前市場上的導(dǎo)熱填料（氧化鋁或氧化鎂等）具有添加量低，對(duì)制品的機(jī)械性能有提高作用，導(dǎo)熱效果提高更明顯等特點(diǎn)。目前相關(guān)應(yīng)用廠家已經(jīng)大規(guī)模采購納米氮化鋁粉體，新型的納米導(dǎo)熱塑料將投放市場。

納米AlN粉體與硅匹配性能好，在橡膠中容易分散，在不影響橡膠的機(jī)械性能的前提下（實(shí)驗(yàn)證明對(duì)橡膠的機(jī)械性能還有提高作用）可大幅度提升硅橡膠的導(dǎo)熱率，在添加過程中不像氧化物等會(huì)使其黏度上升很快，添加量很?。ǜ鶕?jù)導(dǎo)熱要求一般在5%左右就可以使導(dǎo)熱率提高50%-70%），現(xiàn)廣泛應(yīng)用與軍事，航空以及信息工程中。

飛行器在大氣中高速飛行時(shí)，由于氣動(dòng)加熱飛行器表面與空氣發(fā)生劇烈的摩擦，產(chǎn)生大量的熱量，使飛行器表面溫度急劇上升。隨著科技的發(fā)展，采用納米改性的玻璃鋼材料能顯著提高材料的熱防護(hù)性能，在未來航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

在導(dǎo)彈、火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管上防熱材料普遍采用碳-酚醛、高硅氧-酚醛。熱防護(hù)材料中的樹脂體系和含碳量決定了碳層的質(zhì)量，進(jìn)而影響其耐燒蝕性能。石墨及C-C復(fù)合材料是制造固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的理想燒蝕材料，但石墨及C-C復(fù)合材料在使用中暴露出一個(gè)嚴(yán)重不足就是氧化侵蝕。在 500 ℃以上就可以被氧化，生成CO2、CO，使材料強(qiáng)度降低。通過在材料中加入非氧化物陶瓷納米顆粒，使非氧化陶瓷納米顆粒氧化成膜來實(shí)現(xiàn)碳材料自愈合抗氧化。

此外，納米材料在航天領(lǐng)域還有很多的應(yīng)用，如采用納米材料對(duì)光電吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)可制作高效光熱、光電轉(zhuǎn)換材料，可高效地將太陽能轉(zhuǎn)換成熱、電能，在衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)的太陽能發(fā)電板上可以噴涂一層特殊的納米材料，用于增強(qiáng)其光電轉(zhuǎn)換能力；在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上噴涂一層防靜電納米涂料，可以有效的提高火箭工作的可靠性。(2)涂層材料

納米材料用作涂層可提高工件的耐磨性、抗剝蝕性和抗氧化能力。研究表明，用納米SiC、ZrC、TiC、TiN、B4C粉作為金屬表面上的復(fù)合涂層可以獲得超強(qiáng)耐磨性和自潤滑性，其耐磨性要比軸承鋼高100倍，摩擦系數(shù)為0.06-0.1，同時(shí)還具有高溫穩(wěn)定性和耐腐蝕性等。在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零組件中應(yīng)用納米技術(shù)，大大拓展了這些零件的使用范圍。如在重載、高DN值軸承表面上采用納米級(jí)材料粉末涂層，可提高其壽命和可靠性。

在動(dòng)密封和其他具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦副面噴鍍上一層納米級(jí)金屬或非金屬粉末就能極大地提高它們的抗磨損、耐高溫和防腐蝕性；采用納米磁性材料，探索發(fā)動(dòng)機(jī)新型密封結(jié)構(gòu)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)密封發(fā)生根本性改變等。這些技術(shù)在80年代研制的發(fā)動(dòng)機(jī)上已得到應(yīng)用，效果良好。將納米技術(shù)應(yīng)用在液浮軸承中，會(huì)使軸承的壽命和可靠性成百倍提高。渦輪盤是發(fā)動(dòng)機(jī)中最關(guān)鍵的零件，它是在高溫、高壓、高速條件下工作，失效率很高。如果采用納米級(jí)粉末冶金制造，將大幅度提高渦輪盤的強(qiáng)度和耐高溫性能。推力室的內(nèi)壁冷卻和抗高溫是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)常因?yàn)橥屏κ业睦鋮s和抗高溫問題而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，如果采用納米級(jí)金屬粉末涂鍍?cè)谕屏κ覂?nèi)壁上，就可以解決這個(gè)問題。

用納米SiC、ZrC、TiC、TiN、B4C粉還可以作為模具、切削刀具、汽輪機(jī)葉片、渦輪轉(zhuǎn)子以及汽缸內(nèi)壁涂層，耐熱涂層，散熱表面涂層，防腐涂層及吸波涂層等。(3)特種密封材料

發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障最多的是各種密封的失效，密封面的表面質(zhì)量是決定密封性能好壞的主要因素，利用納米材料制成密封零件基體或在密封表面覆蓋一層納米粉末將會(huì)極大的改善其密封性。納米粒子加入橡膠能極大地改善其力學(xué)性能。納米AlN粒子與橡膠復(fù)合可以提高其介電性和耐磨性。添加納米SiN的新型橡膠不但具有優(yōu)越的力學(xué)性能，還可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)具有特殊性能的新型橡膠，這種新型材料中的納米SiN不僅具有補(bǔ)強(qiáng)作用，而且具有常規(guī)橡膠不具備的一些功能特性，例如通過控制納米SiN的顆粒尺寸可以制備對(duì)不同波段光敏感不同的橡膠，既可抗紫外線輻射，又可反射紅外；也可利用納米SiN制成電絕緣性能優(yōu)異的橡膠。納米級(jí)金剛石粉可用來增強(qiáng)橡膠、塑料、樹脂。目前橡膠所用的增強(qiáng)劑多半為納米級(jí)炭黑，若改用SiN能使其拉伸強(qiáng)度提高1-4倍，并改善其耐磨性和密封性。(4)固體火箭推進(jìn)劑

固體火箭推進(jìn)劑主要由固體氧化劑和可燃物組成。固體火箭推進(jìn)劑的燃燒速度取決于氧化劑與可燃物的反應(yīng)速度，它們之間的反應(yīng)速度的大小主要取決于固體氧化劑和可燃物接觸面積的大小以及催化劑的催化效果。納米材料由于粒徑小、比表面積大、表面原子多、晶粒的微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且存在各種點(diǎn)陣缺陷，因此具有高的表面活性。正因?yàn)槿绱?，用納米催化劑取代火箭推進(jìn)劑中的普通催化劑成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。近年來，國外研究了加入納米鋁粉以及金屬/聚合物納米層壓材料片狀粉末添加劑改性的納米火炸藥、推進(jìn)劑和固體燃料。試驗(yàn)研究表明，在火炸藥、推進(jìn)劑和固體燃料配方中加入上述納米粉末具有加快燃燒速度，改善燃燒效率，提高性能以及防止凝結(jié)有害金屬微滴等優(yōu)點(diǎn)。

將納米金屬粉添加到火箭固體推進(jìn)劑中，可以顯著改進(jìn)推進(jìn)劑的燃燒性能。20 世紀(jì) 90年代美國的 Argonide 公司生產(chǎn)了商品牌號(hào)為Alex的納米鋁粉，用Alex納米鋁粉鋁化端羥基聚異丁烯，其燃燒速度是微米鋁粉(20～35μm)的2倍，燃燒速率是微米鋁粉的 40～60 倍，沒有鋁微滴凝結(jié)現(xiàn)象，從而避免了加入微米鋁粉會(huì)凝結(jié)鋁微滴造成降低燃燒效率、影響火箭飛行特性以及增加熱紅外信號(hào)等重大缺點(diǎn)。

未來展望

納米技術(shù)是在20世紀(jì)90年代初才逐步發(fā)展起來的一門主導(dǎo)性的新興科學(xué)技術(shù)，它將與信息技術(shù)和生物技術(shù)一樣，對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)、國防和社會(huì)產(chǎn)生重大影響，并可能引導(dǎo)下一場工業(yè)革命。隨著納米技術(shù)以及大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)程的發(fā)展，納米材料在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域越來越得到廣泛應(yīng)用。由于保密原因，納米材料在軍事、航空、航天等特殊領(lǐng)域的應(yīng)用報(bào)道還較少。從納米材料的特性出發(fā)，結(jié)合航天產(chǎn)品的發(fā)展趨勢和特點(diǎn)，可以看出納米材料在航天領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用前景。

納米科學(xué)技術(shù)正處于重大突破的前夜，它取得的一系列成果，引起了關(guān)心未來世界發(fā)展的科學(xué)家的思索。人們正注視著納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)出的奇異現(xiàn)象和新進(jìn)展。納米技術(shù)無論是在理論上還是在實(shí)際使用過程中，還存在很多問題，需要我們進(jìn)一步的探索和改進(jìn)。我們相信，隨著納米科技的發(fā)展，納米材料在航天領(lǐng)域?qū)⒌玫皆絹碓蕉嗟膽?yīng)用，納米技術(shù)將為促進(jìn)我國的航天事業(yè)的發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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第四篇：材料科學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用

材料科學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用

摘要：材料科學(xué)是一門多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，在很多科學(xué)領(lǐng)域都起著至關(guān)重要的作用。在醫(yī)學(xué)科學(xué)方面，它一次次的掀起新技術(shù)的革命，促進(jìn)醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展。目前，它在解決困擾醫(yī)學(xué)界多年的難題——器官移植方面也起著重要的作用。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)、器官移植、生物醫(yī)學(xué)材料、醫(yī)用金屬材料、高分子水凝膠。

材料科學(xué)是基于物理，化學(xué)，力學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)而形成的一門多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，以研究材料性質(zhì)，組成和結(jié)構(gòu)，合成和加工以及它們之間關(guān)系為內(nèi)涵和特色。它既是一個(gè)以探索自身規(guī)律為目標(biāo)的基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域，又是一門與電子，冶金，能源，化工和機(jī)械等工程技術(shù)密切相關(guān)的應(yīng)用科學(xué)。它在工業(yè)，航天航空，信息技術(shù)，交通運(yùn)輸，軍事，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都起著至關(guān)重要的作用。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，材料化學(xué)必不可少，新材料的不斷產(chǎn)生和應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域掀起一次次的技術(shù)和觀念革命，不斷推動(dòng)著醫(yī)學(xué)科學(xué)的前進(jìn)與發(fā)展。微創(chuàng)介入技術(shù)的誕生，使得多年來醫(yī)療服務(wù)中追求已久的“及時(shí)，微創(chuàng)，無痛，舒適”的觀念終于得到實(shí)施，特殊的器械與材料使得醫(yī)生在進(jìn)行手術(shù)時(shí)可以把刀口開小，有效減少病人的出血和創(chuàng)傷，使病人并發(fā)癥少，術(shù)后恢復(fù)快，尤其在治療心腦血管疾病方面更是療效顯著。納米材料的應(yīng)用更是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域掀起了風(fēng)暴——空心結(jié)構(gòu)的金納米粒子利用納米材料特有的小尺寸效應(yīng)在腫瘤診斷和治療方面起著重要作用，貴金屬納米銀以其超強(qiáng)的還原能力成為一種性能優(yōu)良的抗菌材料，而目前正在研發(fā)的用于醫(yī)學(xué)方面的納米機(jī)器人相信其一旦問世，也將震撼世界。

在長期的醫(yī)學(xué)治療方面，對(duì)于病變的器官和組織，在器官移植技術(shù)沒有出現(xiàn)之前，人們長期停留在以藥物進(jìn)行治療和緩解的階段。但能以藥物治好的都是輕中度的病變，而對(duì)已經(jīng)重度病變或是已經(jīng)壞死的器官，藥物根本不起作用，病人只能在極大的痛苦中死去。多年以來，醫(yī)療界一直在探求是否能夠進(jìn)行器官移植來挽救患者的生命。但器官移植存在著三個(gè)重要的難關(guān)——1.移植器官一旦植入受者體內(nèi)，必須立刻接通血管，以恢復(fù)輸送養(yǎng)料的血供，使細(xì)胞賴以存活，這就要求有一套不同于縫合一般組織的外科技術(shù)。2.切取的離體缺血器官在常溫下短期內(nèi)（少則幾分鐘，多則不超過1小時(shí)）就會(huì)死亡，不能用于移植。而要在如此短促的時(shí)間內(nèi)完成移植手術(shù)是不可能的。因此，要設(shè)法保持器官的活性，為器官移植手術(shù)贏得時(shí)間。3.醫(yī)療上用的器官來自另一個(gè)人。但是受者作為生物有著一種天賦的能力和機(jī)構(gòu)（免疫機(jī)構(gòu)），能對(duì)進(jìn)入其體內(nèi)的外來“非己”組織器官加以識(shí)別、控制、摧毀和消滅。這種生理免疫過程在臨床上表現(xiàn)為排斥反應(yīng)，導(dǎo)致移植器官破壞和移植失敗。人類的主要兩大類主要抗原：ABO血型和人類白細(xì)胞抗原(HLA)，它們決定了同種移植的排斥反應(yīng)。ABO血型只有4種(O、A、B、AB)，尋找ABO血型相同的供受者并不難；但是HLA異常復(fù)雜，現(xiàn)已查明有7個(gè)位點(diǎn)，即HLA──A、B、C、D、DR、DQ、DP，共148個(gè)抗原，其組合可超過200萬種。除非同卵雙生子，事實(shí)上不可能找到HLA完全相同的供受者。所以，同種移植后必然發(fā)生排斥反應(yīng)，必須用強(qiáng)有力的免疫抑制措施予以逆轉(zhuǎn)。在經(jīng)過幾十年的探索及解決這些問題之后，1962年美國J.E.默里第一次進(jìn)行人體腎移植獲得了長期存活，標(biāo)志著器官移植作為醫(yī)療手段成為現(xiàn)實(shí)。

但是盡管器官移植手術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)十分成熟，但仍然存在著很大的 弊?。?.可移植的器官數(shù)量稀少，往往很多病人還未等到所需器官就已去世。2.某些器官移植的難度太大，醫(yī)生稍不注意就會(huì)造成醫(yī)療事故。3.某些病人因自身體質(zhì)原因不能進(jìn)行器官移植。4.由于病人體質(zhì)的各不相同，免疫抑制藥物的用量很難控制，往往引起較大的不良反應(yīng)。5.道德、倫理、法律上的某些問題不允許進(jìn)行有關(guān)的器官移植。

但是，生物醫(yī)學(xué)材料的出現(xiàn)和應(yīng)用有效的解決了這一問題。生物材料種類繁多，按照其屬性，可分為天然生物材料，合成高分子生物材料，醫(yī)用金屬材料，無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料，雜化生物材料，復(fù)合生物材料等等。其中，醫(yī)用金屬材料應(yīng)用最早，可被用做生物材料的金屬和合金，是非常合適的外科用金屬材料。它具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能，良好的生物力學(xué)性能和優(yōu)良的抗生理腐蝕性，生物相容性，無毒性和簡易可行及確切的手術(shù)操作技術(shù)。眾所周知，骨、牙齒這樣的硬組織損壞之后，由于器官移植所需費(fèi)用過高且會(huì)產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)，所以具有和這些硬組織一樣有較高的強(qiáng)度和韌性的的金屬材料被廣泛的應(yīng)用于修復(fù)和替換這些硬組織。如不銹鋼材料因其具有耐蝕性和屈服強(qiáng)度，所以可以用來制成多種形體，如髓內(nèi)針、齒冠、三棱刀等器件和人工假體用于臨床；鈷基合金由于具有極為優(yōu)異的耐腐蝕性和耐磨性而被應(yīng)用于人工關(guān)節(jié)的制作，人工骨及骨科內(nèi)處固定器件的制造，齒科修復(fù)中的義齒，心血管外科及整形科等；記憶合金由于其特有的形狀記憶效應(yīng)，而在臨床上被應(yīng)用于如外耳道之類的管腔狹窄的治療，斷骨連接，彎曲脊柱矯正等等。醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用也十分廣泛。由于其是由天然聚合物衍生或改性而來，因此其具有一些獨(dú)特的性能。如高分子水凝膠，它由于具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以具有在水中能夠吸收大量的水分溶脹，并在溶脹后繼續(xù)保持其原有結(jié)構(gòu)而不被溶解性質(zhì)，因而被廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。它類似于生命組織材料，表面粘附蛋白質(zhì)及細(xì)胞能力很弱，在與血液、體液及人體組織相接觸時(shí)，表現(xiàn)出良好的生物相容性，它既不影響生命體的代謝過程，代謝產(chǎn)物又可以通過水凝膠排出，性質(zhì)上類似于細(xì)胞外基質(zhì)部分，吸水后還可減少對(duì)周圍組織的摩擦和機(jī)械作用。因此，它可以代替壞死或功能低下的器官，起到相同的作用——1.可作為組織填充劑，注射隆乳、面頰、顳部、臀部填充，陰莖加粗等。2.防止受傷的子宮角、腱、腸的漿膜引起組織之間的粘連。因其含水率高，避免了血栓的粘附；又因其柔軟而富彈性，傷害所接觸生物組織的可能性很小。3.因?yàn)槠渚哂型笟庑院蜕镞m應(yīng)性，可制作成角膜接觸鏡，具有矯正視力和追求美觀的作用，而且比傳統(tǒng)的隱形眼鏡更加方便，舒適，也比傳統(tǒng)的視力矯正手術(shù)更加安全、可靠。當(dāng)然，具有像這樣的特殊功能及生物活性的材料還有很多，它們都可被用作制成相應(yīng)的人造器官來造福人類。目前由于多種新材料的誕生和應(yīng)用，越來越多的衰竭或壞死器官可以被新研發(fā)出的人造器官所取代。其生理功能和移植器官的功能不想上下，甚至更為優(yōu)異。而且沒有免疫排斥反應(yīng)，患者的恢復(fù)時(shí)間也較快。雖然此項(xiàng)技術(shù)目前還不十分成熟，但是相信日后必將在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來一場革命。

當(dāng)然，材料科學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要作用不僅于此，醫(yī)療觀念、技術(shù)、手段、器械等的不斷進(jìn)步都與材料科學(xué)的發(fā)展有著重要關(guān)系，材料科學(xué)對(duì)醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展有著重要影響與推進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)： 百度百科

《水凝膠在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究和應(yīng)用》，楊連利，梁國正《材料導(dǎo)報(bào)》2007年2月第21卷第二期

《水凝膠的應(yīng)用與研究發(fā)展》，王萃萃，楊偉平，許戈文《PU技術(shù)》 《口腔材料器械雜志》

第五篇：信息技術(shù)在數(shù)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

12010247253 吳姍姍

信息技術(shù)在數(shù)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

摘 要：教育技術(shù)的發(fā)展要求教師的角色發(fā)生根本性變化，作為教師要改變傳統(tǒng)的教育觀念，努力學(xué)習(xí)新的先進(jìn)的教育教學(xué)理論，積極進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)驗(yàn)。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)這種媒體以其生動(dòng)的圖像、聲音等多媒體效果已越來越受到各學(xué)科教師的歡迎。傳統(tǒng)的教學(xué)強(qiáng)調(diào)教師講的作用，在課堂上利用的媒體也多是粉筆、黑板和幻燈，教學(xué)過程顯得非常單調(diào)；而運(yùn)用多媒體信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，可使學(xué)生手、腦、眼、耳并用，使學(xué)生有新穎感、驚奇感、獨(dú)特感、直觀感，能喚起學(xué)生的情趣，激發(fā)他們的興趣，從而提高教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞： 信息技術(shù)

數(shù)學(xué)教學(xué)

優(yōu)化激活

以計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的信息技術(shù)，已逐步滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，正日新月異的改變著人們的生產(chǎn)與生活、工作與學(xué)習(xí)方式。教育作為全社會(huì)的一個(gè)重要領(lǐng)域，當(dāng)然也不例外，最令人矚目的信息技術(shù)與學(xué)科的整合。而對(duì)于數(shù)學(xué)，面對(duì)21世紀(jì)的挑戰(zhàn)，學(xué)生數(shù)學(xué)方面發(fā)展的愿望和能力最重要的基礎(chǔ)之一就是現(xiàn)代信息技術(shù)與新的數(shù)學(xué)課程理念的融合，現(xiàn)代信息技術(shù)為數(shù)學(xué)教學(xué)改革提供了切實(shí)可行的方案、方法和工具，營造了新的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境。教師運(yùn)用現(xiàn)代多媒體信息技術(shù)對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的特有功能，在數(shù)學(xué)課堂上，為學(xué)生傳遞了形、聲、光、色、意等大量信息，將枯燥抽象的概念、復(fù)雜的計(jì)算過程，轉(zhuǎn)換成形象的畫面，生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使數(shù)學(xué)與生活融為一體，學(xué)生津津樂 “看”、樂“思”、樂“學(xué)”?？梢允菇虒W(xué)的表現(xiàn)形式更加形象化、多樣化、視覺化，有利于充分揭示數(shù)學(xué)概念的形成與發(fā)展，數(shù)學(xué)思維的過程和實(shí)質(zhì)，展示數(shù)學(xué)思維的形成過程，激活我們的數(shù)學(xué)課堂，使數(shù)學(xué)課堂教學(xué)收到事半功倍的效果。

一、合理利用信息技術(shù)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

“興趣是最好的老師”，有良好的興趣就有良好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，但不是每個(gè)學(xué)生都具有良好的學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣?！昂闷妗笔菍W(xué)生的天性，他們對(duì)新穎的事物、知道而沒有見過的事物都感興趣，要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性，就必須滿足他們這些需求。而傳統(tǒng)的教學(xué)和現(xiàn)在的許多教學(xué)都是嚴(yán)格按照教學(xué)大綱，把學(xué)生 1 封閉在枯燥的教材和單調(diào)的課堂內(nèi)，使其和豐富的資源、現(xiàn)實(shí)完全隔離，致使學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣日益衰減。將多媒體信息技術(shù)融于教學(xué)課堂，利用多媒體信息技術(shù)圖文并茂、聲像并舉、能動(dòng)會(huì)變、形象直觀的特點(diǎn)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)各種情境，可激活學(xué)生的各種感官的參與，調(diào)動(dòng)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望，激發(fā)動(dòng)機(jī)和興趣。

二、合理利用信息技術(shù)，可以激活學(xué)生的自主探究。

要充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，要讓學(xué)生能根據(jù)自身行動(dòng)的反饋信息來形成對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)和解決實(shí)際問題的方案。強(qiáng)調(diào)和利用各種信息資源來支持學(xué)生的學(xué)。為了支持學(xué)習(xí)者的主動(dòng)探索和完成意義建構(gòu)，在學(xué)習(xí)過程中要為學(xué)習(xí)者提供各種信息資源。

在教學(xué)實(shí)踐中，老師們充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)最大限度地為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)、自主探索的活動(dòng)機(jī)會(huì)。如在教學(xué)《圓的周長》一課時(shí)，我首先通過電腦屏幕演示“圓一周的長”，使學(xué)生產(chǎn)生形象的感知，然后讓學(xué)生動(dòng)手操作，將課前準(zhǔn)備好的圓分別沿直徑滾動(dòng)一周，觀察討論，滾動(dòng)一周的長度與圓有什么關(guān)系？通過交流小結(jié)圓不論大小，圓的周長總是它直徑長度的3倍多一些，這個(gè)倍數(shù)是一個(gè)固定不變的數(shù)，這就是圓周率。最后推導(dǎo)公式，通過以上的觀察、操作、討論、小結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生用簡潔、完整的語言表達(dá)“圓的周長”的計(jì)算公式。這樣不僅使學(xué)生主動(dòng)參與公式的推導(dǎo)過程，而且讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)由未知、探索、已知的學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)學(xué)生自主探索的精神。在現(xiàn)代信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)整合的教學(xué)模式中，我們要充分利用信息技術(shù)的優(yōu)勢，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生認(rèn)識(shí)與實(shí)踐的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生真正成為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的主人。

三、合理利用信息技術(shù)，可以激活學(xué)生的發(fā)散性思維。

數(shù)學(xué)教學(xué)過程，事實(shí)上就是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，對(duì)數(shù)學(xué)問題的解決方法進(jìn)行研究，探索的過程，繼而對(duì)其進(jìn)行延拓，創(chuàng)新的過程。于是，教師如何設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)問題，選擇數(shù)學(xué)問題就成為數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)的關(guān)鍵。而問題又產(chǎn)生于情境，因此，教師在教學(xué)活動(dòng)中創(chuàng)設(shè)情景就是組織課堂教學(xué)的核心。現(xiàn)代多媒體信息技術(shù)如網(wǎng)絡(luò)信息，多媒體教學(xué)軟件等的應(yīng)用為我們提供了強(qiáng)大的情景資源。數(shù)學(xué)是集嚴(yán)密性、精確性、邏輯性、創(chuàng)造性于一身的一門基礎(chǔ)科學(xué)，要想讓學(xué)生逐漸掌握這門科學(xué)，就應(yīng)該注重在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，特別是發(fā)散思維能力。教學(xué)《用地磚密鋪》時(shí)，我用心質(zhì)疑，啟發(fā)學(xué)生放飛思維：地磚的形狀往往是正方 2 形的，也有長方形的，我們還見過正六邊形的地磚。無論是正方形、長方形還是正六邊形的地磚，都可以將一塊地面不留空隙也不重疊地鋪滿，也就是密鋪。還有什么形狀的圖形可以密鋪地面呢？你知道這些多邊形能鋪滿地面的奧秘嗎？然后借助多媒體課件，通過各種圖片的 “飛”入“飛”出，把各種顏色的多邊形鋪成各種美麗的圖案，并讓學(xué)生自己親自操作鍵盤，進(jìn)行有趣的拼圖。這樣，學(xué)生很快在動(dòng)手操作、仔細(xì)觀察中揭開了多邊形能夠鋪地面的奧秘，教學(xué)內(nèi)容就由難變易了。

四、合理利用信息技術(shù)，可以優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。

如在教學(xué)《億以內(nèi)數(shù)的讀法和寫法》時(shí)，課前，我安排學(xué)生自己通過各種途徑（包括上網(wǎng)），搜集有關(guān)數(shù)據(jù)，課上學(xué)生代表匯報(bào)。上課時(shí)，學(xué)生帶來的材料：有的是查閱課外書籍，世界珍奇樹木的種類，某兩個(gè)星球之間的距離，中國土地面積大小等；有的是上網(wǎng)查詢，今年中央電視臺(tái)春節(jié)晚會(huì)的收視率，今年報(bào)名參加成人高考的人數(shù)，近期游覽九寨溝風(fēng)景區(qū)游客的人數(shù)等??通過生動(dòng)、富有教育意義、有說服力的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)材料，學(xué)生不僅輕松的完成本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)，而且成功地接受了一次愛祖國、愛社會(huì)主義、愛科學(xué)的思想教育。教師這樣有意識(shí)地讓學(xué)生自己去查閱資料或進(jìn)行社會(huì)調(diào)查，把學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)由課內(nèi)延伸到課外，不僅開闊學(xué)生的知識(shí)視野、豐富了課余知識(shí)，并且培養(yǎng)學(xué)生自主探求知識(shí)的能力，提高學(xué)生搜集和處理信息的能力。我們正是利用網(wǎng)絡(luò)信息豐富、傳播及時(shí)、讀取方便、交互性強(qiáng)及信息資源跨越時(shí)空界限等特點(diǎn)，將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式引向計(jì)算機(jī)多媒體網(wǎng)絡(luò)信息領(lǐng)域，將信息技術(shù)融合到小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中來。充分利用各種信息資源，引入時(shí)代活水，與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，使學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容更加豐富多彩，更具有時(shí)代氣息、更貼近生活，使教材“活”起來。從而促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲。

五、合理利用信息技術(shù)，可以優(yōu)化教學(xué)反饋。

知識(shí)的掌握、技能的形成、智力的開發(fā)、能力的培養(yǎng)，以及良好的學(xué)風(fēng)的養(yǎng)成，必須通過一定量的練習(xí)才能實(shí)現(xiàn)。所以，練習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的重要環(huán)節(jié)。在教師的主導(dǎo)作用下，發(fā)揮計(jì)算機(jī)容量大，信息的檢索、提供、顯示及信息類型的轉(zhuǎn)換方便迅速，信息傳播速度快的功能優(yōu)勢，巧妙設(shè)計(jì)練習(xí)，激發(fā)學(xué)生“樂學(xué)樂做”的情感非常重要。因此，在教學(xué)中，應(yīng)廣泛借助多媒體為學(xué)生提供更多的 3 練習(xí)素材，更多的練習(xí)和表現(xiàn)自己能力與成就的機(jī)會(huì)。同時(shí)，也為教師提供及時(shí)獲得學(xué)生準(zhǔn)確、真實(shí)的學(xué)習(xí)成效和學(xué)習(xí)態(tài)度及反饋信息的方法和途徑。

時(shí)代的發(fā)展，要求競爭者提高自身素質(zhì)，也要求學(xué)校教育走在發(fā)展的最前端，學(xué)校發(fā)展的方向要求教師更新教學(xué)手段，教學(xué)手段的更新首先要教師們轉(zhuǎn)變教育觀念，真正把現(xiàn)代信息教育技術(shù)融入到我們新課標(biāo)所倡導(dǎo)的合作，探究性學(xué)習(xí)模式之中。在師生互動(dòng)的教與學(xué)過程中，信息技術(shù)已成為產(chǎn)生數(shù)學(xué)問題，促進(jìn)學(xué)生思維擴(kuò)散的路標(biāo)。

不過它僅僅是課堂教學(xué)的一個(gè)輔助工具，我們不能盲目的使用信息技術(shù)，用它來取代教師在教學(xué)活動(dòng)中的地位。所以，正確客觀合理的將信息技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)，積極探索現(xiàn)代信息技術(shù)于課堂教學(xué)整合方法，才是現(xiàn)代教師在新課標(biāo)教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)轉(zhuǎn)變的觀念。

參考文獻(xiàn)：

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