生物材料的发展现状与展望_综述_汤顺清

生物材料的发展现状与展望(综述)

汤顺清,　周长忍,　邹　翰

(暨南大学生物医学工程研究所,广东广州510632)

[摘　要]　概述了生物材料发展的三阶段,即惰性生物材料阶段(替代修复)、生物材料生物

化阶段、组织工程支架材料阶段.指出目前组织工程的研究为生物材料提供了极大的发展机

会:人们在可降解吸收生物材料研究方面取得了越来越多的成绩,认为天然可降解高分子材

料是组织工程用支架材料研究的重点.同时现阶段克隆技术等也为生物材料及组织工程的发

展提出了挑战.

[关键词]　组织工程;　生物材料;　降解;　吸收

[中图分类号]　R318.08 [文献识别码]　A [文章编号]　1000-9965(2000)05-0122-04

生物材料的定义很多,归纳起来可理解为生物材料是一类用于人工器官、修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾病等医疗保健领域,对人体组织、血液不致产生不良影响的功能材料[1].生物材料的发展已经有非常长的历史,自人类认识了解材料起,就有了生物材料端倪.早在公元前3500年,古埃及人就利用棉花纤维、马鬃做缝合线;16世纪开始用黄金板修复颚骨,陶材做齿根;用金属固定内骨板以及用金属种植牙齿等.随着医学以及材料学的发展,尤其是新型材料的研究开发成功,如20世纪40年代高分子材料的大力发展,为生物材料的研究与应用提供了极大的发展机会.目前可以说从人体天灵盖到脚趾骨、从内脏到皮肤,从血液到五官,除了脑以及大多数内分泌器官外,都可用人工器官来代替.医学水平的提高以及人类生活质量的改善,也促进了生物材料的发展.作者根据发展水平和产业化状况,把生物材料分为三个发展阶段:一惰性生物材料,即材料与组织细胞无界面作用;二生物材料的生物化,即材料与组织细胞亲和性改善,关注界面间的相互作用;三组织工程支架材料,不仅关注材料与组织细胞的亲和性,还关注材料本身的成型、力学性能和降解能力.下面分别讨论这三个阶段生物材料的研究状况和发展前景.

1　惰性生物材料

惰性生物材料是指对人体组织化学惰性,其物理机械和功能特性与组织匹配,使材料在应用过程中不致产生不利于功能发挥和对其它组织影响的反应,特别是与组织接触或短(长)时间不产生炎症或凝血现象,无急性毒性或刺激反应,一般无补体激活产生的免疫反应[2]的一类功能材料.这类材料的应用基于对材料本身性能的全面了解,是人类最早、最广泛应用的生物材料.

目前惰性生物材料主要品种有金属材料、非金属材料、有机高分子材料以及复合材料.金属材料主要集中在不锈钢、钛、金、银等基体金属及钴、镍、银-汞合金;非金属材料主要有氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化镁、氧化钛、铝酸钙等陶瓷材料;有机高分子材料品种多,应用最为广泛,它有聚乙烯、聚丙烯,聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚氨酯、硅橡胶、天然橡胶、碳纤维、聚砜纤维、聚丙烯中空纤维、吸附树脂等;复合材料主要有纤维增强聚合物材料或金属-陶瓷复合材料[3].这些材料可用于人工血管、人工角膜、人工瓣膜、人工心脏及心脏辅助设备、心脏补片、人工晶状体、人工中耳骨、人工食道、喉、乳房、肾、肝、胰、胆道、输尿管、阴茎、皮肤、承力骨、颅骨、关节,以及医疗辅助设备如医用插管、输液管、输血管、手套、避孕套、绷带、止血海绵、组织黏结剂等.

[收稿日期]　2000-09-15

[作者简介]　汤顺清(1968～),男,湖北监利人,副研究员,博士.

第21卷第5期2000年10月 暨南大学学报(自然科学版) Journal of Jinan University (Natural Science ) Vol .21No .5　Oct .2000

材料表面的钝化也是惰性生物材料的研究内容,表面钝化的内容是在材料表面覆盖白蛋白,抑制血小板在基材上的沉积,使凝血反应难以发生,或设计类金刚石表面,使材料表面不会引起任何细胞毒素作用、溶血作用和补体激活现象,另外该表面具有机械、热、化学和生理环境下的稳定性优点,可望成为最有发展潜力的惰性生物材料[4].

随着医学水平的提高以及人们生活质量的改善,惰性生物材料的应用会向更高层次———生物化或组织工程化生物材料过渡.但就目前商品化和普及应用水平看,尤其是医学的目的从治病救人转轨到预防保健过程中,需要大量常用人工器官和生物材料为主体的医疗器械,使惰性生物材料在相当长一段时间内占统治地位是研究开发的重点.

2　生物材料的生物化

随着材料科学、医学的发展,以及先进仪器设备的发明,带动了生物材料的发展.集中表现在发现新型生物材料,以及更多关注惰性生物材料所制成的人工器官和医疗器械在使用过程中与组织或血液产生的界面反应.新型生物材料有代表性的成果是20世纪70年代发现的钙磷系玻璃陶瓷,如羟基磷灰石、β-磷酸三钙、珊瑚等[5].这类材料具有与人体骨组织的无机成分有类似的化学组成,材料抗压、抗折强度与人骨接近[6],植入后与组织亲和性良好,同时有降解作用并诱导成骨细胞(加诱导因子如B MP )的长入[7],使植入组织骨化,一段时间后植入组织转化为正常组织等特点,也即材料在使用过程中逐渐生物化.

另一个研究重点是惰性生物材料的生物化-即在不破坏原有材料性能的基础上,通过表面改性设计使材料在长期使用过程中与细胞亲和性好,不产生炎症、凝血、畸变、甚至癌变等反应.研究的重点是抗凝血材料的设计与制备.抗凝血材料设计思路有以下五点:(1)在惰性生物材料表面引入活性药物如肝素、尿激酶、前列腺素等或类肝素化[8～11],这种生物化方法的关键是以物理或化学方法引入这些高抗凝血活性物质,材料在使用过程中表面维持一定量的抗凝血活性药物;(2)表面接枝亲水性分子链[12～13],是蔬水高分子生物材料生物化的一大内容,主要在表面接枝PEO 或甲基丙烯酸羟乙酯等亲水链,使材料在体液或血液环境中表面完全亲水.(3)设计表面微相分离结构也是材料生物化的内容,微相分离是血管壁内皮的结构特征,即亲水糖链和蔬水脂质体形成两相镶嵌结构,模仿这类结构可望改善材料的抗凝血性.目前主要通过共混或共聚方法在高分子聚合物如聚氨酯表面引入微相分离结构.值得注意的是微相分离结构对材料抗凝血性能提高的机制没有完全弄清楚,使该方法的研究受到制约;(4)接枝蛋白质或氨基酸,产生免疫吸附[14],这主要是基于蛋白质、氨基酸或核酸与细胞有更好的亲和性;天然高分子如甲壳糖、胶原、明胶、蛋白微丝等生物材料的研究表明,它们的抗凝血性能和组织亲和性优于一般生物材料,关键在于一系列处理过程中如何维持天然材料的结构性能,尤其是维持材料的免疫性能;(5)表面液晶结构设计,使材料表面与细胞表面产生类似的物理结构或化学结构,该研究已经证明表面液晶结构的形成有利于材料抗凝血性能的提高[15].

3　组织工程支架材料

材料生物化毕竟不能改变材料的基本结构,这为材料的长期使用留下隐患,同时器官(尤其是组织)是一个复杂的系统,不可能用单一无活性的材料来模仿其全部或大部分功能.因此在器官(或组织)供体来源非常有限的情况下,如何在体外培养出正常的组织供手术使用,是医学界和生物医学工程学界追求的目标之一.组织工程的出现和发展为这一目标的实现提供了可能.

组织工程是近十年发展起来的一门新兴学科,它是应用生命科学和工程的原理与方法,研究、开发用于修复、增进或改善人体各种组织或器官损伤后功能和形态的新学科,作为生物医学工程的一个重要分支,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一个新的里程碑.组织工程的关键是构建细胞和生物材料的三维空间复合体,该结构是细胞获取营养、气体交换、废物排泄和生长代谢的场所,是新的具有形态和功能的组织、器官的基础.生物材料在组织工程中占据非常重要的地位,同时组织工程也为生物材料出了难题和提供了发展方向.那么组织工程用生物材料(支架材料)应具备哪些性能呢?首先是无毒,具有良好的生物相123第5期汤顺清等:　生物材料的发展现状与展望(综述)

容性和组织相容性;其次是可降解吸收,在组织形成过程中材料降解并被吸收;具有可加工性,尤其是能形成三维结构并有较大的孔隙率,以便进行营养物质传输、气体交换、废物排泄;使细胞按一定形状生长,良好材料-细胞界面,利于细胞黏附、增殖、激活细胞特异基因表达等.目前应用于组织工程研究的生物材料为可降解性天然或合成高分子材料,无机陶瓷或玻璃、珊瑚等.

天然可降解性高分子材料主要有胶原、明胶、甲壳糖、毛发、海藻酸、血管、血清纤维蛋白、聚氨基酸等,应用较多为胶原,血清纤维蛋白.该类材料最大优点是降解产物易于被吸收而不产生炎症反应,但存在力学性能差,尤其是力学强度与降解性能间存在反对应关系,即高强度源于高分子量,导致降解速度慢,难于满足组织构建的速度要求,也使构建多孔三维支架存在困难.

合成可降解性高分子材料[16]是目前组织工程用生物材料的主要研究对象,其中以聚交酯系列材料为主,如聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物,还有聚环氧丙烯、聚原酸酯等,这类材料降解速度和强度可调,容易塑型和构建高孔隙度三维支架,因此在组织工程发展的初级阶段得到了发展.但这类材料本质缺陷在于其降解产物容易产生炎症反应,降解单体集中释放,会使培养环境酸度过高.另外,该类材料对细胞亲和力弱,往往需要物理方法或加入某些因子才能黏附细胞.

生物活性陶瓷、玻璃应用于组织工程较多的有羟基磷灰石、β-磷酸三钙和珊瑚,它们抗压强度高,与细胞亲和力好,降解产物形成利于细胞增殖的微碱性环境,但存在加工困难、形成的支架孔隙率低等缺点.因此作为组织工程支架也存在难于克服的问题.

目前针对这些材料的缺点,通过复合的方法取长补短,是现阶段组织工程支架材料研究没有新的突破的必然选择.研究最多的复合材料聚乳酸-羟基磷灰石(或β-磷酸三钙),该材料无论在强度、降解性、多孔度、可加工性等方面结合了两类材料的优点,尤其是以叠层复合方法可望完全保留两材料的优点,并可能产生酸碱中和作用,以减轻合成高分子材料降解酸性单体产生的炎症反应.值得注意的是这两类材料降解机理不同,如聚乳酸为链段降解,最终形成大量的乳酸单体,而羟基磷灰石则是溶蚀式降解,产物在降解过程中被吸收,复合材料在本质上没有消除酸性单体在降解的后期大量出现这一弊端.因此复合材料不是理想的组织工程支架材料.

作者认为,天然可降解高分子材料是组织工程支架材料的发展方向,原因有三:一是天然可降解性生物材料本身来自于生物体,其细胞亲和性和组织亲和性得到保证,同时最终降解产物为多糖或氨基酸,容易吸收而不产生炎症反应;二是通过酶解可解决降解速度匹配问题,如甲壳糖难于降解,可通过酶解达到提高降解速度的目的[17];三是发明特殊方法解决材料高孔度下的成型问题,如甲壳糖在液氮或干冰下冷冻干燥得到多孔球体[18].一旦完成了天然降解性高分子材料作为支架材料的制备、性能匹配工作,其在组织工程中的应用将大大优于合成高分子材料或无机材料.

4　展望

克隆技术尤其是克隆猪技术的成功为人类器官的异种移植提供了器官供体[19],但基于异种排斥反应,组织工程生产的人工器官才是最可靠的;从伦理和动物保护角度考虑,组织工程人工器官也会是人类器官移植的最终选择.因此我们在多种冲击和困难面前应把握时机和研究方向,尤其是把握组织工程的基础之一———生物材料的研究方向,为人类的健康和进步作出贡献.

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Progress in biomaterials

TANG Shun -qing ,　ZH OU Chang -ren ,　ZOU Han

(Biomedical En gineering Institute of Jinan University ,Guangzhou 510632,China )

[Abstract ]　The progress in biomaterials was divided into three steps ,they were inertia biomaterials ,bioactive ones and biodegradable ones as tissue engineering scaffords .The auothers pointed out that natu -ral biodegradable polymers are the most important biomaterials as scaffords ,and the pr ogress in tissue en -gineering has done well to improve biomaterials .

[Key words ]　tissue engineering ;　biomaterials ;　biodegradable ;　absorption 125第5期汤顺清等:　生物材料的发展现状与展望(综述)

生物医用材料产业发展现状及思考

生物医用材料产业发展现状及思考生物医用材料是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官或增进其功能的一类高技术新材料，与人类的健康息息相关。随着经济发展水平提高，大健康概念日趋升温，加之当代材料科学与技术、细胞生物学和分子生物学的进展在分子水平上深化了材料与机体间相互作用的认识，当代生物医用材料产业已经成为快速发展的高科技新兴产业。 一、生物医用材料及其产业概述 生物医用材料又称为生物材料，其传统领域主要包括支持运动功能人工器官(骨科植入物、人工骨、人工关节、人工假肢等)，血液循环功能人工器官（人工血管、人工心脏瓣膜等），整形美容功能人工器官、感觉功能人工器官（人工晶体、人工耳蜗等）等，新型领域主要包括分子诊断、3D打印等。 生物医用材料的特征主要包括：安全性、耐老化、亲和性，及物理和力学性质稳定、易于加工成型、价格适当。同时，便于消毒灭菌、无毒无热源，不致癌不致畸也是必须考虑的。对于不同用途的材料，其要求各有侧重。其产业特征包括：低原材料消耗、低能耗、低环境污染、高技术附加值，高投入、高风险、高收益、知识与技术密集。 二、生物医用材料及其产业发展现状 （一）市场分析

2016年全球生物医用材料市场规模为709亿美元，预计2021年将达到1491.7亿美元，2016～2021年的复合年增长率为16%。骨科植入材料和心血管材料是生物医用材料市场占比最高的两个细分领域，其中骨科植入材料占据了全球生物医用材料市场的头把交椅，市场占有率为37.5%。心血管材料占据生物医用材料市场的36.1%。其他的主要细分领域还包括牙科材料、血液净化材料、生物再生材料和医用耗材。 （二）竞争态势 全球生物医用材料和制品持续增长，美国、欧盟、日本仍然占据绝对领先优势。2015年，在全球医疗器械生产和消费方面，美国、欧盟、日本的市场占比分别为41%、31%和14%。美国的生物医用材料产业集聚于技术资源丰富的硅谷、128 号公路科技园、北卡罗来纳研究三角园，以及临床资源丰富的明尼阿波利斯及克利夫兰医学中心等；德国聚集于巴州艾尔格兰、图林根州等地区；日本聚集于筑波、神奈川、九州科技园等。 图1：主要国家生物医用材料销售收入占全球医疗器械市场比例分析

新材料行业发展趋势

新材料行业发展趋势 与传统材料相比，新材料产业具有技术高度密集，研究与开发投入高，产品的附加值高，生产与市场的国际性强，以及应用范围广，发展前景好等特点，其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济，社会发展，科技进步和国防实力的重要标志，世界各国特别是发达国家都十分重视新材料产业的发展。下面是有关于新材料行业发展趋势的分析，一起来看看。 中国新材料产业发展前景分析新材料作为二十一世纪三大关键技术之一，是高新技术发展的基础和先导，已成为全球经济迅猛增长的源动力。 随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分为金属材料、无机非金属材料(如陶瓷、砷化镓半导体等)、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分为结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求;功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计

算机运算速度从每秒几十万次提高到每秒百亿次以上;航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24%;隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现等等。 在新材料产业中分布情况 21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究，是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。 信息材料是最活跃的新材料领域，微电子材料在未来10~15年仍是最基本的信息材料，集成电路及半导体材料将以硅材料为主体，化合物半导体材料及新一代高温半导体材料共同发展。光电子材料将成为发展最快和最有前途的信息材料，主要集中在激光材料、高亮度发光二极管材料、红外探测器材料、液晶显示材料、光纤材料等领域。 XX年，在“国家半导体照明工程”计划的推动下，我国半导体照明产业发展加速，关键技术取得突破，蓝光功率型LED芯片发光效率达到90mW，处于国际先进水平;封装的功率型白光LED发光效率超过30lm/W，达到国际先进水平。建立了上海、大连、厦门、南昌4个国家半导体照明产业化基地，民营资本投资近37亿元人民币，我国LED产业迎来了快速发展的时期。 XX年我国推出了激光电视样机，技术水平达到国际先进。

我国生物技术现状的发展及展望

我国生物技术的现状发展及展望 课程：食品生物技术 专业： 班级： 学号： 姓名： 完成时间：2011 年5月23日

我国生物技术的现状发展及展望 摘要：生物技术是20 世纪后期人类科技史上最令人瞩目的高新技术，它是国际科技竞争乃至经济安全的重点。在我国生物技术一直受到国家的高度重视，并从政策、环境方面采取了多项有效措施来推动生物技术与产业的发展。特别是改革开放二十多年来，国家相继出台了重大科技计划，把生物技术作为优先发展的领域，从而进一步加快了生物技术的发展步伐。我国还积极参与国际生物计划，如人类基因组计划、人类脑计划、人类肝脏蛋白质组计划等。有些研究领域已走在世界前列，初步建立起较为完整的生物技术研发体系，生物产业也初具规模，生物经济初见端倪。 关键词：生物技术现状发展前景 0前言 生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。[1]主要包括基因、细胞、酶、发酵等工程学科,近年来在医药、农业、食品、化工、能源、冶金、环保等领域有了越来越广泛的应用,形成了一个新兴的生物技术产业群。 目前，我国生物技术已广泛用于农业、医药、环保、轻化工等重要领域，为生物技术创新和产业化奠定了良好基础。生物技术与产业已经开始从跟踪仿制到自主创新的转变；从实验室探索到产业化的转变；从单项技术突破到整体协调发展的转变。中国生物科技发展中心主任王宏广说，我国生物技术在让企业积极参与产业化的同时，还要加强有独立知识产权成果的创新。努力培养技术、管理人才，建立产品标准化体系，组建相关行业协会，规范市场秩序。 1我国生物技术的发展 1.1生物技术在我国的兴起 我国第一个生物制品研究所始建于1919年，在北平天坛成立了中央防疫处--即今天的北京生物制品研究所，迄今已有80多年的历史。我国自七十年代末开始了现代生物技术的研究。国家高度重视生物技术的发展，不仅被列为863计划之首，而且纳入七五、八五、九五国家重点攻关计划。这一系列的举措，大大促进了我国医药生物技术的发展，并形成了一定的产业规模。据统计，我国现有456个单位从事生物技术的研究、开发和生产，其中医药领域的有165个，占36%，专业人员约6800人，

超导的研究现状及其发展前景

题目：超导的研究现状及其发展前景 作者单位：陕西师范大学物理学与信息技术学院物理学一班 作者姓名：杜瑞，程琳，党晓菲，闫甜，王福琼，刘洁，刘园，郭丽丽 学号：40606043，40606042，40606044，40606045，40606046，40606047，40606048，40606049 指导教师：郭芳侠 交论文时间：20007-11-28

超导的研究现状及其发展前景 （陕西师范大学物理学一班第七组 710062） 摘要：本文简单介绍了一些与超导相关的概念，超导材料，超导的简史，超导的研究现状及对超导应用的前景展望。 关键字：超导，超导体，超导现象，超导材料，临界参量，研究现状，前景 Superconductivity research present situation and prospects for development （Shaanxi normal university physics one class Seventh group 710062） Abstract: This article simply introduced some and the superconductivity correlation concept, the superconductivity material, the superconductivity brief history, the superconductivity research present situation and to the superconductivity application prospect forecast.

灌浆材料的发展现状与展望模板

灌浆材料的发展现状与展望 摘要：灌浆工法作为防渗补强加固的一种重要手段，其灌浆材料起着至关重要的作用。本文对灌浆材料的种类及其使用性能作了详细的描述，同时对今后浆材的发展方向提出了展望。 关键词：灌浆灌浆材料 注浆法出现于19世纪初，注浆工法在水利水电工程中多称灌浆法。采用灌浆技术以解决土建工程的有关技术难题，至今已有一个世纪的历史。浆液注入到地层中去的方式是该工法的关键。随着注浆技术的广泛应用，注浆材料得到了较大的发展。注浆材料从最早的石灰和黏土、水泥，发展到今天的水泥－－水玻璃浆液、各种化学浆液。而注浆材料的开发与应用，又反过来推动了注浆工法在更广泛的领域内的应用。通常说的注浆材料是指浆液中的主剂。注浆材料必须是能固化的材料。习惯上把注浆原材料分为粒状材料和化学材料两个系统。而浆液是同主剂、固化剂，以及溶剂、助剂经混合后所配成的液体，分为溶液型和悬浊液型两大类。 1 灌浆材料的种类及其特点 1.1 溶液型浆材 溶液型浆材又叫化学浆材，可分为水玻璃类、木质素类灌浆材料、丙烯酰胺类灌浆材料、丙烯酸盐类灌浆材料、聚氨酯类灌浆材料、环氧树脂灌浆材料、甲基丙烯酸酯类灌浆材料、脲醛树脂类、其它类化学灌浆材料。1.1.1 水玻璃类灌浆材料 水玻璃（硅酸钠）是化学灌浆中最早使用的一种材料，水玻璃类浆液是由水玻璃溶液和相应的胶凝剂组成。其无机胶凝剂有氯化钙、铝酸钠、氟硅酸、磷酸、草酸、硫酸铝、混合钠剂等，有机胶凝剂有醋酸、酸性有机盐、有机酸酯、醛类（乙二醛类）、聚乙烯醇等。二氧化碳亦可与水玻璃溶液在被灌体内生成硅酸凝胶。 灌浆用水玻璃模数在2.4~3.4之间为宜，水玻璃溶液的浓度在35~45°Be'为宜。 水玻璃类浆材主要特点及性能： (1) 胶凝时间从瞬间~24小时不等； (2) 固砂体强度可达6MPa； (3) 粘度从1.2~200×10-3Pa·s； (4) 可灌性好，渗透系数可达10-5～10-6cm/s，可灌入 0.1mm以上的土层。 (5) 毒副作用小，造价低。 1.1.2 木质素类浆液 木质素类浆液由纸浆废液、胶凝剂和促凝剂等组成。木质素类浆液包括铬木素和硫木素浆液两种。铬木素浆液的固化剂是重铬酸钠。但重铬酸钠毒性大，难以大规模使用。硫木素浆液是在铬木素浆液的基础上发展起来的，是采用过硫酸铵完全代替重铬酸钠，使之成为低毒、无毒木质素浆液，是一种很有发展前途的注浆材料。

磷酸钙生物材料综述

1磷酸钙生物材料骨诱导性 1. 1磷酸钙骨诱导现象发现和确证磷酸钙(Calcium pho sphate) 为钙与磷酸根离子形成的化合物, 因晶体结构及钙磷组成比(Ca?P )不同性能有差异。Ca?P 比小于115 的磷酸盐很不稳定, 其溶解速率比新骨组织形成高很多, 故它们不适于作骨代材料。临床最常应用的磷酸钙是羟基磷灰石(Hydroxyapat ite, HA ) 和磷酸三钙(T ricalciumpho sphate, TCP)。HA 与组成人体骨骼和牙体硬组织的无机成分相同, 且晶体微观结构类似。大量的实验及临床应用证明, HA 具有优良的生物相容性, 可与骨组织发生化学性结合, 具有骨引导性(O steoconduct ion) , 即材料植入骨环境中, 骨组织能沿着植入体表面或内部孔隙攀附生长。多数文献报道HA 无骨诱导性(O steo induct ion) , 即诱导间充质细胞向成骨分化的能力。HA 早在1871 年由RW aroneton 制得, 20 世纪70 年代始用于临床, 成为最常用的骨替代材料。TCP 分子式Ca3 (PO 4) 2, Ca?P原子比为115, 化学组成与HA 相似, 但不是机体骨组织的矿物成分。TCP 因烧结温度不同分为A2和B2两相, 相转变温度为1 120～ 1 180℃, 以下为B2TCP,以上为A2TCP。在模拟体液(SBF) 中, A2TCP 比B2TCP 易解, 比HA 更易降解, 在体内易被降解吸收。M erten 和W ilfarg[ 2 ]将B2TCP 和A2TCP 植入微型猪(Goet t inger m in iatu re p igs, GM P s) 人工胫骨缺损区考察降解性, 结果表明B2TCP 比A2TCP 更易降解, 降解产生的钙及磷酸根离子被周围巨噬细胞吞噬, 也可被周围新生骨组织利用, 刺激和促进更多新骨生成。对HA ?T CP 双相陶瓷, TCP 的降解将利于在陶瓷表面再形成类似针状或片状的、相对稳定和活化的HA 晶粒, 产生优良的生物学效应[ 3 ]。 磷酸钙作为最常用的骨代材料, 对其研究较为深入。早在1911 年,W ells 在A ch ives of In ternalM edical 一书中就提到: 钙盐对骨发生具有促进作用。但关于磷酸钙陶瓷的大量研究, 如Aok i、Hench等的工作都集中在HA 的制备及应用领域的拓广、评价方面, 并一直认为磷酸钙陶瓷是一类仅具有骨引导性, 而无骨诱导性的生物活性材料。1988 年Heughebeart 等[ 4 ] 研究发现, 没有添加任何生长因子或活体细胞的磷酸钙陶瓷植入动物非骨部位后,其表面形成骨样沉积物。1990 年Yam asak i[ 5 ]报道植入狗皮下的多孔HA , 其中有骨形成。1991 年, 张兴栋等[ 6 ]和R ipamon t i[ 7 ]分别报道植入狗2 月和狒狒3、6、9 月非骨部位的多孔HA 中有新骨形成。1992 年, To th 和Klein 均报道了磷酸钙陶瓷具有骨诱导性。之后, 张兴栋研究组在中国国家自然科学基金重大项目和国家重点基础研究规划项目(973) 资助下, 对磷酸钙陶瓷骨诱导现象的确证, 及其机理探讨作了大量深入系统的工作[ 8, 9 ] , 并在2000 年5 月[ 10 ]美国夏威夷举行的第六届世界生物材料大会上, 主持了生物材料固有骨诱导性的专题讨论, 使磷酸钙陶瓷具有骨诱导性的科学理论在国际上逐渐得到公认,同时为具有骨诱导性的磷酸钙生物材料的临床应用提供充分的依据, 引导该领域的研究方向, 并为研制出拥有自主知识产权的骨诱导性骨修复材料奠定基础。 1. 2磷酸钙骨诱导过程和机制 结合U rist 关于骨诱导发生的三个条件: (1) 有骨诱导因子; (2) 存在骨形成的前体细胞, 即诱导因子作用的靶细胞; (3) 适当的成骨环境; 并在大量前期研究的基础上, 张兴栋对磷酸钙(Ca2P) 陶瓷诱导骨发生过程及机制提出假说。大量实验[ 11, 12 ] 观察到: ①材料植入区血凝块形成, ②血管长入及肉芽组织形成, ③多形性细胞聚集, ④成骨细胞分化及骨形成。骨诱导机制可能为: ①材料对骨生长因子的吸附, 提高局部浓度, 诱导间充质细胞向骨前体细胞的分化, ②材料提供骨形成的支架及空间, ③材料降解为骨成熟提供所需的Ca、P 离子。材料植入机体后,与体液中的各种物质相互识别, 吸附水、离子、蛋白等生物分子, 发生系列的物理化学、生物学反应, 并形成一个特殊的“生物修饰表面”及局部微环境, 对细胞外基质、各种细胞因子、离子等生物分子的质、量进行再分配和重组, 它们包含了生物材料的全部信息, 并介导材料与细胞的作用。Ca2P 陶瓷诱导骨发生过程: Ca2P 植入机体非骨部位, 吸附内源性骨生长因子, 如BM P s 等, 诱使间充质细胞向材料内趋化、迁移——骨生

(word完整版)现代农业高技术的发展现状、方向和趋势

类别：综述 现代农业高技术的发展现状、方向和趋势 龚德平 现代农业是市场化、工业化、科学化、集约化、社会化、补贴与福利化以及可持续发展的农业。发展现代农业，就是用现代物资条件装备农业，用现代科学技术武装农业，用现代产业体系组织农业，用现代经营形式管理农业，用现代市场发展理念引领农业，用培养知识文化型农民发展农业。现代农业高技术是发展现代农业的核心。 （一）、现代农业高技术的发展现状 随着生物技术、信息技术、新材料技术等高技术的不断发展，现代农业高技术发展迅速。以生物技术、信息技术为代表的高技术不断向农业科技领域渗透和融合，逐渐形成了分子育种技术、转基因技术、数字农业技术、节水农业技术、食品加工技术、航天育种技术等农业高技术体系。 1、农业生物技术发展迅速，成为经济发展新的制高点，对科学、技术、方法、理念、产业、社会与伦理产生一系列的革命性影响。现代分子育种学与传统动植物育种技术的结合，促进了新兴分子育种技术的发展。近年来由于转基因生物对生态环境和人类健康影响尚存在一些科学意义上的不确定性，科技界纷纷把研究重点转向动、植物分子标记辅助选择技术，该技术具有高效、安全的突出优点，已经展示出部分常规育种技术无法比拟的优越性。以转基因为核心的现代生物技术产业成为当今世界发展最快、最活跃的农业高技术产业领域之一。农业生物药物技术研究取得了一

批重大突破，成为农业高技术研究领域角逐的重点领域，目前以基因重组技术为代表的生物技术是农业生物药物研究的核心技术。生物技术在理论和技术上不断取得突破，为现代农业高技术的孕育、成熟、发展创造了条件。同时，生物技术的迅猛发展，越来越直接地影响着人类的精神生活，冲击着传统的伦理观念，衍生出许多新的伦理道德问题。 2、农业信息技术与数字化技术日新月异，对传统农业的改造显示出强劲的动力。农业信息化技术与数字化技术的应用主要有数据库技术、农业专家系统、3S技术、农业网络技术以及精确农业技术等。农业专家系统最早于1986年出现在美国，现在专家系统通过网络传送到田间和饲养场正成为一种趋势；以3S技术（遥感技术、地理信息系统、全球定位系统）与精确农业技术为基础的精确农业已经成为当今世界农业发展的新潮流；农业现代高技术装备迅速地吸收应用电子与信息技术、新材料技术发展成就开发出智能、高效、多功能和大型化农业现代装备。与此同时，农业信息技术与数字化技术的不断发展，对社会物资生活、精神生活方式、以及人类物资、精神文明空间的拓展与延伸产生深刻的变革。 3、高技术引领驱动和支撑农业生产方式转变，成为世界现代化农业发展的根本标志。现代生物技术、信息技术和新材料技术的迅猛发展，为解决农业资源高效利用、生态环境保护等现代农业综合发展问题提供了新的技术途径，农业资源利用与生态环境技术研究主要集中在节水农业技术、新型肥料技术、农业废弃物综合利用技术等方面。目前节水农业研究的目标是不断提高作物水分利用率和利用效率，依据作物生理需水确定作物用水；在新型肥料技术方面，目前主要研究主要集中在纵横向动态平衡施肥

高温超导材料的研究进展及前景展望论文正稿

兴义民族师范学院 2013届本科毕业生学位论文 高温超导材料的研究进展及 前景展望 姓 名： 马 关 爱 教 学 系： 物 理 系 专 业： 物 理 学 导师姓名： 张 星 中国﹒贵州﹒兴义 2013年5月

目录 摘要............................................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第一章绪论. (1) 1.1超导体的发现 (1) 1.2高温超导体的概述 (4) 第二章高温超导材料研究的内容 (6) 2.1高温超导材料的研究背景 (6) 2.2高温超导材料的特性 (7) 2.3高温超导材料的研究目标 (8) 2.4高温超导材料的研究状况 (9) 2.4.1高温超导的物理进展 (10) 2.4.2对BCS理论的修正[7] (11) 2.4.3RVB理论[7] (11) 2.4.4Luttinger液体理论[7] (12) 2.4.5铁磁自旋理论[7-10-11] (12) 2.4.6掺杂型高温超导体的研究进展 (12) 2.4.7高温超导材料其他方面的进展 (14) 2.5影响高温超导研究的因素 (14) 2.5.1交流损耗是一个影响高温超导材料应用的重要因素 (14) 2.5.2磁场是影响高温超导材料研究的一个重要因素 (15) 2.5.3量子限制效应对超导薄膜性质的影响 (15) 2.5.4超导体中的人工钉扎与磁通匹配效应 (15) 2.5.5薄膜表面等离子激元和增强透射效应 (15) 第三章高温超导材料的制备工艺 (16) 3.1高温超导材料的研究方法 (16) 3.1.1磁控溅射（MS）法 (16) 3.1.2脉冲激光沉积法 (16)

中国磁性材料产业现状及其发展展望(1)

中国磁性材料产业现状及其发展展望(1) 摘要：磁性材料是各种电子产品主要的配套产品，无论是消费家电产品和工业类如计算机、通讯设备、汽车，以及国防工业均离不开磁性材料。当前，中国各种磁性材料的产量基本上世界第一，成为磁性材料生产大国和磁性材料产业中心。中国磁性材料的中长期市场前景十分光明，中国的磁性材料产品在全球的地位必将进一步提高。必须加强科技创新力度、加强技术改造加强企业管理水平，调整产业结构和提高产品档次，使中国磁性材料从大国走向强国。本文着重从宏观角度分析了中国磁体产业整体情况，介绍了稀土永磁材料特别是中国钕铁硼烧结和粘结产业现状，以及中国新型的稀土永磁材料的研究开发情况，同时对我国磁体产业发展前景进行了预测和分析。 1 中国磁体产业的发展历程 目前，全球的经济已进入了一个信息时代，作为一种功能材料，磁性材料所占的地位越来越重要。当前主要的商品磁体共有4类：20世纪30年代开发的铝-镍-钴永磁；50年代初期开发的铁氧体磁体；60年代末开发的钐-钴磁体，包括第一代稀土永磁－SmCo5和第二代稀土永磁－Sm2Co17；80年代初开发的稀土永磁钕铁硼。而稀土永磁，特别是钕铁硼是磁性材料里最重要的一部分，在永磁材料中发展最快，平

均以每年10％的速度增长。中国磁体产业在中国的出现远较西方发达国家晚，起始期是1969年到1987年之间。因为当时的稀土永磁钐钴磁体的高成本、国内市场的需求量少，所以到八十年代初还没有形成自己的磁体工业。1987～1996的十年是中国磁体产业开始发展的第一阶段，其特点是起点低：由于投资小，设备简陋，生产设备基本完全是国产的，经营理念落后，仍局限于小生产的模式。 1997～20XX的五年是中国磁体产业发展的第二阶段，其特点是起点远高于前一阶段：投资强度大，引进一部分国外的先进技术设备，能够按先进的工艺路线组织生产，产品质量一般属中低档。 20XX年起，中国磁体产业的发展将进入第三阶段。企业建立的特点将是“三高”，即高起点、高投入、高回报：1）产品瞄准特定用途所需的高档磁体；投资规模巨大，引进整条先进生产线；2）按现代化管理的理念，组织集约式分段联营的大生产：磁体生产分为两段—母合金/粉料的生产和磁体制备，投资显著降低，效益则大为提高；3）按资本运作的规律运营，从而保证磁体产业较高的回报率。特别是有可能从国外引进最先进的或采用国产先进生产线，生产高档的磁体产品。 进入21世纪，发达国家的磁体生产由于成本过高，已难以为继，世界磁性材料行业纷纷向中国或第三世界地区转移，中国作为首选的国家。世界一些著名的磁性材料制造企

高分子纳米生物材料的发展现状及前景

高分子纳米生物材料的发展现状及前景 纳米材料研究都是从20世纪80年代开始的，是在之前三次工业革命的基础上发展起来的的新兴科技领域。巨大的需求与技术支撑，使其在材料、生物、医学、高分子等领域开拓出一片片新大陆，筑起21世纪工业革命的基石。而纳米技术作为一项高新技术在高分子材料中有着非常广阔的应用前景，对开发具有特殊性能的高分子材料有着重要的实际意义 纳米高分子材料，也称高分子纳米微粒或高分子超微粒，粒径尺度在1 nm～1000 nm范围。这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能，可用于药物、基因传递和药物控释载体，以及免疫分析、介入性诊疗等方面。 1纳米科技与高分子材料的邂逅 高分子材料学的一个重要方面就是改变单一聚合物的凝聚态,或添加填料来使高分子材料使用性能大幅提升。而纳米微粒的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应能在声、光、电、磁、力学等物理特性方面呈现许多奇异的物理、化学性质。金属、无机非金属和聚合物的纳米粒、纳米丝、纳米薄膜、纳米块体以及由不同组元构成的纳米复合材料,可实现组元材料的优势互补或加强。通过微乳液聚合方法得到的纳米高分子材料具有巨大的比表面积,纳米粒子的特异性能使其在这一领域的发展过程中顺应高分子复合材料对高性能填料的需求,出现了一些普通微米级材料所不具有的新性质和新功能,纳米科技与高分子材料科学的交融互助对高分子材料科学突破传统理念发挥了重要作用。 高分子纳米复合材料的应用及前景 由于高分子纳米复合材料既能发挥纳米粒子自身的小尺寸效应、表面效应和量子效应,以及粒子的协同效应,而且兼有高分子材料本身的优点,使得它们在催化、力学、物理功能(光、电、磁、敏感)等方面呈现出常规材料不具备的特性,故而有广阔的应用前景利用纳米粒子的催化特性,并用高聚物作为载体,既能发挥纳米粒子的高催化性和选择催化性,又能通过高聚物的稳定作用使之具有长效稳定性。 纳米粒子加入聚合物基体后,能够改善材料的力学性能。如纳米A-Al2O3/环氧树脂体系,粒径27nm,用量1%~5%(质量分数)时,玻璃化转变温度提高,模量达极大值,用量超过10%(质量分数)后,模量下降[79]。又如插层原位聚合制备的聚合物基有机)无机纳米级复合材料(聚酰胺/粘土纳米复合材料等)具有高强度、高模量、高热变形温度等优点,目前已有产品出现,用作自行车、汽车零部件等[55]。尤其引人注目的是高分子纳米复合材料在功能材料领域方面的应用,包括磁性、电学性质、光学性质、光电性质及敏感性质等方面。 磁性纳米粒子由于尺寸小,具有单磁畴结构,矫顽力很高,用它制作磁记录材料可以提高记录密度,提高信噪比;一般要求与聚合物复合的纳米粒子,采用单磁畴针状微粒,且不能小于超顺磁性临界尺寸(10nm)。 利用纳米粒子的电学性质,可以制成导电涂料、导电胶等,例如用纳米银代替微米银制成导电胶,可以节省银的用量;还可以用纳米微粒制成绝缘糊、介电糊等。另外可用于静电屏蔽材料,日本松下公司应用纳米微粒Fe2O3、TiO2、Cr2O3、ZnO等具有半导体特性的氧化物粒子制成具有良好静电屏蔽的涂料,而且可以调节其颜色;在化纤制品中加入金属纳米粒子可以解决其静电问题,提高安全性。 利用复合体系的光学性能,可以制成如下材料:(1)优异的光吸收材料。例如在塑料制品表面上涂上一层含有吸收紫外线的纳米粒子的透明涂层,可以防止塑料

生物传感器综述

生物传感器综述

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生物传感器课程论文 论文题目：生物传感器技术在环境分析 与检测方面的应用研究进展专业: 分析化学 姓名:雷杰 学号：120１5１305２9 指导教师：晋晓勇 时间：２０1５年1０月23日

生物传感器技术在环境分析与检测方面的应用研究进展 摘要：生物传感器作为一类新兴传感器,它是以生物分子敏感元件,将化学信号、热信号、光信号转换成电信号或者直接产生电信号予以放大输出,从而得到检测结果。文章综述了生物传感器在环境监测,包括水环境、大气环境等领域的应用和最新进展,并展望了环境监测生物传感器的发展前景及发展方向。 关键词:生物传感器技术；环境分析检测;

０.前言 生物传感器这门课属于分析化学和生物化学的一门交叉学科，它涉及到生物化学、电化学等多个基础学科。就目前生物传感器研究的历史阶段，它仍然处于十分活跃的研究阶段,生物传感器的研究逐渐变得专业化、微型化、集成化、也有一些生物相容的生物传感器,生物可控和智能化的传感器制成[1]。基于生物传感器的基本结构和性能，从它的选择性,稳定性，灵敏度和传感器系统的集成化发展的特点和趋势,科研人员主要研究生物传感器在医疗、食品工业和环境监测等方面,它的发展对生产生活都有极大影响，尤其是生物传感器专一性好、易操作、设备简单、可现场检测、便携式、测量快速准确、适用范围广,从而深受研究者的青睐。本文主要概述了近三年来生物传感器在环境分析与检测方面的应用研究，从而对以后生物传感器技术的研究有所帮助与借鉴。 1.生物传感器技术 1.1生物传感器的组成及工作原理 生物传感器主要是由生物识别和信号分析两部分组成。生物识别部分是由具有分子识别能力的生物敏感识别元件构成,包括细胞、生物素、酶、抗体及核酸。信号分析部分通常叫换能器。它们的工作原理一般是根据物质电化学、光学、质量、热量、磁性等,物理化学性质将被分析物与生物识别元件之间反应的信号转变成易检测、量化的另一种信号,比如电信号、焚光信号等,再经过信号读取设备的转换过程，最终得到可以对分析物进行定性或定量检测的数据[2]。 生物传感器识别和检测待测物的工作原理:首先,待测物分子与识别元素接触；然后,识别元素把待测物分子从样品中分离出来；接着,转换器将识别反应相应的信号转换成可分析的化学或物理信号;最后，使用现代分析仪器对输出的信号进行相应的转换，将输出信号转化为可识别的信号。生物传感器的各个部分包括分析装置、仪器和系统也由此构成。生物传感器中的识别元素决定了传感器的特异性,是生物定性识别的决定因素；识别元素与待测分子的亲合力，以及换能器和检测仪表的精密度，在很大程度上决定了传感器的灵敏度和响应速度。

生物工程的现状及发展

生物工程的现状及发展 摘要：本文论述了什么是生物工程以及发展生物工程的重要意义，并介绍了当代的生物技术和研究成果，并对生物工程的发展前景做了简单的叙述。 关键词：生物工程酶工程工程前景 1 什么是生物工程 遗传工程是在分子生物学基础上发展起来的一项新兴技术，它通过人工转移或重组DNA大分子，增加生命体的基因种类，从而重新安排、设计人类所需要的新生命。生物工程就是把生命科学的最新成果和最新知识直接或间接地用于工农业生产、医药卫生、环境保护等各个领域的工艺学。一般认为它主要包括遗传工程、细胞工程、酶学工程和发酵工程。 繁衍或用传统的选择自发突变的方法既快又好。如育种，用传统的选择自发突变的方法比自然界进化产生新组合性状的速度快一万倍，而运用遗传工程技术，则快一亿倍。 细胞工程包括植物细胞组织培养和细胞杂交等。前者

是把植物的胚轴、叶片、茎段、根、花茎、花粉、胚、分生组织等离体培养成为植株。后者是指把植物的细胞，从植物体上分离下来，除去细胞壁，变成原生质体，在融合诱导剂促进下，使甲、乙两个种的细胞完成融合过程，继而培养成杂种植株。 酶工程是利用生物学使一种物质转化为另种物质的方法。酶工程避开了传统化学转化所需要的高温、高压、强酸、强碱等苛刻条件，在化学工业中显示出巨大的优越性。 发酵工程就是利用不同的微生物，在无氧或有氧条件下，将各种不同的原料转化成各种不同的物质，如酒精、糖类、氨基酸、蛋白质、维生素等。 2 发展生物工程的重要意义 人类在长期科学和生产实践中掌握了很多创造生物新类型的手段。到目前为止最有效的还是有性杂交方法。但是，这种方法也有其一定的局限性，种间、属间远缘杂交往往不易成功，至于亲缘关系更远的物种，如动物与细菌之间，就更不可能了。然而基因工程却可以越过这个杂交屏障，发挥它自己的特长。它不但能把不同微生物的优良性状结合在一起，而且还能使动物、植物、微生物的基因

超导材料的现状及发展趋势分析

超导材料的现状及发展方向自1911年荷兰莱顿实验室的卡末林·昂纳斯首次在4．2K时发现水银零电阻现 象即超导现象以来。人们相继在超导 材料方面取得很多突破，后来在梅斯 勒发现超导体的抗磁性之后， 1934 —1985年后超导物理学理论逐步发 展，超导材料逐步应用于实际科学技 术领域。但由于种种原因，至今超导 物理学理论也不够完善。在这一阶段 人们研究的超导材料临界转变温度 较低。 后来进入高温超导研究阶段，高温超导材料指的是：钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K)以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。高温超导体属于非理想的第II类超导体。临界磁场和临界电流且比低温超导体更高。同时已对高温超导材料进研究开发，氧化物复合超导材料具有耐用和稳定性好的特点。通过研究浸泡实验表明，超导电性的退化主要来自于杂相及时效过程中的析出相。为了改善薄膜对环境的敏感性，美国西北大学的Mirkin建议把分子单层表面化学改性引入到高温超导铜氧化合物中。 以铋锶钙铜氧系为第一代高温超导带材，它的可加工性优良，在超导强电应用领域占据重要位置。但铋系材料的实用临界电流密度较低，并且在77 K的应用磁场也很低。然而钇钡铜氧化物材料在77 K的超导电性比铋锶钙铜氧材料好的多；但它的可加工性极差，故要做出超导性好的带材通过传统的压力加工和热处理工艺就很难。 随着材料科学工艺技术的发展，近年来一种在轧制金属基带上制造钇钡铜氧超导带材的工艺被称作“第二代”带材。欧洲国家努力开展高温超导材料工艺及应用研究。丹麦已批量制造铋系超导带材。2003年11月我国第一个10m、 10.5kV/1.5kA 三相交流高温超导电缆系统日前在中国科学院电工研究所研制成功，并于成功地进行了试验运行。2011年5月信赢和公司团队研发的世界最大功率的超导限流器刚成功。2011年9月25日，特拉维夫大学的研究小组开发出了一种超导体材料——蓝宝石单晶体纤维，可用于高压电缆输电，输电量是相同直径铜线输电量的40倍。研究人员称这种超导材料将有可能彻底改变电力输送占空间、高损耗的状况。 高温超导材料主要有：膜材(薄膜、厚膜)、块材、线材和带材等类型。薄膜最常用、最有效的两种镀膜技术是：磁控溅射和脉冲激光沉积。还有金属有机

镁基复合材料的研究发展现状与展望

——颗粒增强镁基复合材料 课程名称：金属基复合材料 学生姓名： 学号: 班级： 日期：2010/12/26

——颗粒增强镁基复合材料 摘要：镁基复合材料具有很高的比强度、比刚度以及优良的阻尼减震性能，是汽车制造、航空航天等领域的理想材料之一。本文综述了颗粒增强镁基复合材料的研究概况，镁基复合材料常用的基体合金和常用的增强相。着重介绍了其制备方法、力学以及阻尼性能，并对它的发展趋势进行了展望。 关键词：镁基复合材料；制备方法；基体镁合金；颗粒增强体；性能 1.前言 与传统的金属材料相比，金属基复合材料具有高的比强度、比刚度、耐高温、耐磨损耐疲劳、热膨胀系数小、化学稳定性和尺寸稳定性好等优异性能。金属基复合材料的增强体主要有长纤维、短纤维、颗粒和晶须等，其中颗粒增强金属基复合材料由于制备工艺简单、成本较低微观组织均匀、材料性能各向同性且可以采用传统的金属加工工艺进行二次加工等优点，已经成为金属基复合材料领域最重要的研究方向，正在向工业规模化生产和应用发展。颗粒增强金属基复合材料的主要基体有铝、镁钛、铜和铁等，其中铝基复合材料发展最快；由于镁的密度更低(1.74 g／cm3)，仅为铝的2／3，具有更高的比强度、比刚度，而且具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽等性能，镁基复合材料正成为继铝基之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料。镁基复合材料因其密度小，且比镁合金具有更高的比强度、比刚度、耐磨性和耐高温性能，受到航空、航天、汽车、机械及电子等高技术领域的重视．自20世纪8O年代至现在，镁基复合材料已成为金属基复合材料的研究热点之一。颗粒增强镁基复合材料与连续纤维增强、非连续(短纤维、晶须等)纤维增强镁基复合材料相比，具有力学性能呈各向同性、制备工艺简单、增强体价格低廉、易近终成型、易机械加工等特点，是目前最有可能实现低成本、规模化商业生产的镁基复合材料。 2．制备方法 2．1粉末冶金法 粉末冶金法是把微细纯净的镁合金粉末和增颗粒均匀混合后在模具中冷压，然后在真空中将合体加热至合金两相区进行热压，最后加工成型得复合材料的方法。粉末冶金的特点：可控制增颗粒的体积分数，增强体在基体中分布均匀；制备温度较低，一般不会发生过量的界面反应。该法工艺设备较复杂，成本较高，不易制备形状复杂的零件。 2.2熔体浸渗法 包括压力浸渗、无压浸渗和负压浸渗。压力浸渗是先将增强颗粒做成预制件，加入液态镁合金后加压使熔融的镁合金浸渗到预制件中，制成复合材料采用高压浸渗，可克服增强颗粒与基体的不润湿情况，气孔、疏松等铸造缺陷也可以得到很好的弥补。无压浸渗是指熔的镁合金在惰性气体的保护下，不施加任何压力对增强颗粒预制件进行浸渗。该工艺设备简单、成本低，但预制件的制备费用较高，因此不利于大规模生产。增强颗粒与基体的润湿性是无压浸渗技术的关键。负压浸渗是通过预制件造成真空的负压环境使熔融的镁合金渗入到预制件中。由负压浸渗制备的SiC／Mg颗粒在基体中分布均匀。

生物科学文献综述

纳米光催化颗粒对病原菌的杀灭效果研究

【文献综述】 纳米光催化颗粒对病原菌的杀灭效果研究 摘要：纳米光催化颗粒在可见光下对病原菌微生物的繁殖具有很好的杀灭效果，本文对光催化抗菌材料的现状和前景，优点和不足，损伤机理分析进行综述。 关键词：纳米光催化颗粒；病原菌；杀灭效果；损伤机理 引言 纳米光催化颗粒是具有杀灭或抑制病原微生物繁殖能力的一类光催化剂，当用可见光照射纳米颗粒时，通过一系列的作用，可产生具有强氧化能力的氧负离子（.O2-）和氢氧根负离子（.OH）。由于.O2-，.OH具有强氧化能力，可以氧化分解构成细菌微生物的主要成分的各种有机物质，干扰细菌蛋白质的合成[1]，从而有效的的抑制细菌的繁殖生长，可以引发绝大多数有机物分子发生氧化还原反应，因此具有很好的消毒杀菌功能[2]。 1光催化抗菌材料的现状和前景 光催化抗菌材料是近些年来专家研究的热门领域之一,近年来，以二氧化钛为代表的光催化抗菌材料因其稳定性好、成本低、催化效率高等突出优点而备受人们的关注[3，4]。但是 ,二氧化钛光催化抗菌剂对太阳能的利用率低相对比较低 ,且对紫外线的要求比较严格，,从而无法有效的利用廉价的太阳能源,以致于对太阳能的应用受到了很大的限制 ,因此是否能够开发出能在可见光照射下而具有高效抗菌性能的新型光催化抗菌剂越来越受到人们的关心和重视。 纳米( nm )为长度单位, 1 nm相当于十亿分之一米。而光催化抗菌材料的纳米微粒的直径在1 nm ~ 100 nm之间。微小的颗粒能使纳米材料拥有量子尺寸的表面效应和量子隧道效应, 从而展现出多种其独特的性质,，所以光催化抗菌材料在滤光、催化、光吸收以及抗菌消毒等方面都有很高的科技价值以及广泛的应用前景[5]。 2光催化抗菌材料的优点和不足 因为半导体光催化剂具有良好的禁带宽度、催活性、氧化能力、无毒以及稳定性高等诸

超导材料的性能与应用综述

超导材料的性能及应用综述 班级：10粉体（2）班学号：1003012003 姓名：徐明明 摘要：回顾了超导现象的发现及发展，综述了超导电性的微观机理，超导物理学研究的历史和主要成果，介绍了超导电性的几种突出的应用，并指出目前对于超导电性的认识在理论、实验、研究上都是初步的 ,还需要进行更多的和更深入全面的研究。 关键词:超导电性；超导应用；BCS理论；应用 一、超导现象的发现及发展 1908 年, 荷兰莱登实验室在卡茂林- 昂尼斯的指导下, 用液氢预冷的节流效应首次实现了氦气的液化，从而使实验温度可低到4~1K 的极低温区, 并开始在这样的低温区测量各种纯金属的电阻率。1911 年,卡茂林- 昂尼斯[1] 发现Hg 的电阻在4. 2K 时突降到当时的仪器精度已无法测出的程度, 即Hg 在一确定的临界温度T c= 4. 15K 以下将丧失其电阻,这是人们第一次看到的超导电性。昂尼斯也凭这一发现获得了1913 年的诺贝尔物理学奖。后来的实验证明，电阻突变温度与汞的纯度无关，只是汞越纯，突变越尖锐。随后,人们在Pb及其它材料中也发现这种特性:在满足临界条件(临界温度 Tc、临界电流 Ic、临界磁场 Hc)时物质的电阻突然消失,这种现象称为超导电性的零电阻现象。应该指出,只是在直流电情况下才有零电阻现象。从此，诞生了一门新兴的学科——超导。 一直到20世纪50年代,超导只是作为探索自然界存在的现象和规律在研究,1957年Bardeen、Cooper和Schrieffer[2]提出了著名的BCS理论,揭示了漫长时期不清楚的超导起因。1961年Kunzler将Nb3Sn制成高场磁体,开辟了超导在强电中的应用,特别是 1962 年Josephson效应的出现,将超导应用推广到一个崭新的领域。到20世纪70年代超导在电力工业和微弱信号检测应用方面的进展显示了它无比的优越性,但由于临界温度低,必须使用液氦,这就极大地限制了它的优越性。从20世纪70年代起人们就将注意力转向寻找高温超导体上,在周期表

新材料产业发展现状及趋势

新材料产业发展现状及趋势 “十五”期间，在我国新材料产业发展过程中，国家给予了大力支持，初步形成了比较完整的新材料产业体系。“十五”期间发布的《国家计委关于组织实施新材料高技术产业化专项公告》，通过100多个产业化专项的实施．有力地推动了我国具有自主知识产权的新材料产业的发展，在电子信息材料、先进金属材料、电池材料、磁性材料、新型高分子材料、商性能陶瓷材料和复合材料等方面形成了一批高技术新材料核心产业。“十一五”期间又进一步加大了支持力度。按我国目前经济发展趋势预计，新材料需求增长速度将高于经济增长速度，按10％的增长速度计算，到2010年我国新材料市场可达6500亿元。新材料产业也已成为衡量一个国家经济社会发展、科技进步和国防实力的重要标志。 我国新材料产业的发展现状 当前，我国的新材料产业在国际产业布局中正处于由低级向高级发展的阶段，随着对外开放和与全球业界的广泛交流合作，我国新材料产业正呈现快速健康发展的良好状态，在一些重点、关键新材料的制备技术、工艺技术、新产品开发及节能、环保和资源综合利用等方面取得了明显成效，促进了一批新材料产业的形成与发展。 1．新一代钢铁结构材料 迄今为止，钢铁结构材料依然是国民经济各支柱产业和国防工业的重要支撑材料和应用范围最宽、使用量最大的材料，其生产和应用过程对全球资源、能源和人类生存环境有着不可忽视的影响，以去年为例： 2007年生产钢材46719.3万吨，比去年增长16.2％。同时，高技术含量、高附加值品种钢材产量大幅度增长。全年生产冷轧薄宽钢带1740.27万吨，同比增长31.8％；冷轧薄板1563.83万吨，同比增长25.2％；镀层板(带)1754.58万吨，同比增长37.9％；涂层板(带)317.21万吨，同比增长36.1％；电工钢板(带)415.57万吨。同比增长23.5％。以上5个品种钢材合计生产5791.487吨，比上年增长31.28％，高于钢材生产总量增幅8.59个百分点。全年生产不锈钢720.6万吨，比上年增加190.6万吨，增长35.96％，居世界第一位。其中，世界一流工艺装备的生产量达到70％，国内市场占有率达到75％，实现了重大的突破。全行业已基本形成以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新和新产品研发体系，形成了科研基础设施建设加强、科技投入增加的良好格局。全行业在高效采选技术、钢铁冶炼技术、轧钢新技术、高端产品开发、大型冶金成套装备技术集成、节能节水和废弃物综合利用新技术等方面，都取得了新的成果和进步。 2007年宝钢试制成功X120管线钢，实现电镀锌机组全面无铬化生产，年产150万吨生铁的COREX3000熔融还原工艺装置投产；鞍钢继续完善冷连轧自主集成成套工艺技术，开发成功一批具有自主知识产权的核心技术，并在相关企业投入使用；武钢新一代取向硅钢、高效电机硅钢的研发和装备技术集成，高强度桥梁钢生产技术提高；太钢建成世界一流的现代化不锈钢生产基地；攀钢转炉铁水提钒和半钢炼钢连续工业性试生产成品钒渣等均取得了工艺技术的新突破。 2007年在研发和扩大生产市场需求的短缺产品方面，船用高强度宽厚板、高强度海洋结构用钢板、高档汽车用板和汽车零部件用钢、工程机械和高层建筑用高强度厚钢板、X80以上高等级管线钢板、百米在线热处理钢轨和时速350公里高速铁路钢轨、高速动车组用钢、高端压