第20卷 第2期摩擦学学报V o l20, N o2 2000年4月TR I BOLO GY A p r,2000表面工程摩擦学研究进展3
张绪寿,余来贵,陈建敏
(中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州 730000)
摘要:综述了第二代表面工程技术和表面工程摩擦学的研究进展,展望了21世纪表面工程摩擦学研究的发展动向.
关键词:表面工程摩擦学;表面涂层;复合表面工程;多层涂层
中图分类号:TH117文章标识码:A文章编号:100420595(2000)022*******
随着表面科学和材料科学与工程的发展,近廿年来表面工程摩擦学(改性表面摩擦学)获得了迅速发展.80年代初,表面工程摩擦学研究在英国和德国摩擦学各研究领域中已分别上升到了第一位和第二位. 1983年世界上第一个表面工程研究所在英国伯明翰大学成立.1985年《SU R FA CE EN G I N EER I N G》创刊,1988年《表面工程》创刊.资料表明[1],1990年到1994年仅德国就有近1000家新的表面工程公司成立.1994年北美、日本和西欧各国在表面工程研究领域的总投资达400亿美元.目前表面工程摩擦学已成为摩擦学研究领域中十分活跃的分支[2,3].这从1997年第一届世界摩擦学大会的有关论文情况亦可得到佐证[4].表面工程摩擦学领域所获得的大量研究成果不仅促进和丰富了摩擦学的基础研究,而且为开发工业和高新技术发展所必需的具有高强度、高耐磨性和高抗蚀性的摩擦学材料提供了重要的指南.
1 表面工程摩擦学研究现状
1.1 表面工程技术研究进展
1997年B ell根据表面工程技术(涂层和表面处理)发展历程把表面工程分为两代[5]:第一代主要采用单一技术,包括电镀、化学镀、热喷涂、热化学处理、CVD、PVD沉积以及载能束改性等表面工程技术.20多年来,该类表面工程及其摩擦学的研究取得了巨大进展,许多研究成果已获得了应用.随着新型工艺如PA PVD、PA CVD和PS II等的采用,具有低摩擦高抗磨性的新型涂层如C3N4等应运而生[6,7].但是,只有采用第二代表面工程即复合表面工程才有可能从经济和技术上不断满足高性能新材料的要求[5,8].Sub ram an ian等[9]根据涂层的发展历程把涂层技术分为3代:第一代涂层指传统的单组分涂层如T i N;第二代指二元复合涂层如T i(CN)和(T i A l)N;第三代指新近出现的多层及多组元涂层.近年来针对复合表面工程及多层涂层的研究更为活跃[10],其代表了表面工程技术90年代以来的发展方向.本文就复合表面工程和多层涂层摩擦学的研究进展进行综述. 1.2 复合表面工程的定义和分类
复合表面工程的特点在于采用2种或2种以上表面技术以获得任何单一技术不能达到的具有良好综合性能的复合物表面.按照两种不同技术间的相互作用及其对复合表面层综合性能的贡献,可以进一步将复合表面工程分为2类[5]:第一类指2种不同工艺技术互相补充,其最终性能是2种工艺共同作用的结果;第二类指一种工艺补充和增强另一种工艺,前者作为预处理或前处理,最终性能则主要取决于后一种工艺.采用复合表面工程的主要目的在于:①通过对底材进行强化预处理以提高底材对涂层的支撑能力,从而防止在给定负荷下由于底材的塑性变形而导致涂层的过早失效[5];②利用多种涂层或处理技术复合产生协同效应,从而在表面上获得更高性能的复合改性层[8].从技术上说,2种或多种表面技术的结合是没有限制的,但实际上复合表面工程不是每种表面技术的简单混合.由于复合处理的结果组成了一个典型的多层复合体系,复合体系的最终性能主要取决于2种不同处理技术的综合效应,其中2种处理间的协同效应对改善复合体系的性能有利.因此,选择复合表面处理技术时,必须仔细考虑不同处理工艺在冶金学、力学、物理和化学等方面的相互作用,严防
3国家杰出表年基金资助项目.
1999210212收到初稿,2000201228收到修改稿 通讯联系人张绪寿.张绪寿 男,65岁,研究员,主要从事摩擦学表面工程研究工作.
第二种处理损伤第一种处理原本具有的良好特性.正因为如此,目前仅有为数不多的复合处理技术显示出优异的性能和潜在的应用前景.而复合表面工程技术本身仍处在初级阶段[1]甚至工艺选配阶段,在许多方面还缺乏指导性的理论和规范.1.3 复合表面工程摩擦学研究现状1.3.1 铁及其合金表面工程摩擦学
10多年以来,人们针对多种双处理体系如底材
先进行化学镀N i 2P 、电镀N i 、渗硼或离子氮化后再涂敷T i N (C ),以及热或等离子喷涂后再激光处理等进行了大量的研究.业已发现,合金钢等离子氮化(PN )后再经PVD 2T i N 涂层处理不仅可大幅度地提高其耐磨性,而且可明显提高其承载能力和抗疲劳能力[5,11].图1示出了上述复合处理与单一处理技术在
F ig 1 W ear vo lum e lo ss of untreated and
vari ous treated En 40B steel
图1 几种表面处理技术对En 40B 钢抗磨性能的影响
改善En 40B 钢抗磨性方面的效果[5].可以看出,复合处理可使En 40B 钢的磨损体积损失降低近40倍.1.3.2 T i 、A l 及其合金表面工程摩擦学
T i 合金由于其优异的高比强度、
优良的抗蚀性和生物相容性,因而在宇航工业、化学工业和现代生物医学领域越来越受到重视,A l 及其合金与T i 相似.但是
,T i 、A l 及其合金的摩擦学特性很差,这使其
在摩擦学领域的应用受到极大限制.为了适应节能需要,对发动机及其附件和其他机械设备运动构件的轻量化要求日益突出.多年来,金属材料学家和摩擦学家在高强度新型合金及其润滑材料研究方面已取得了巨大进展,但相关材料的摩擦学性能仍然难以满足工业摩擦学构件的应用需要.因此,对T i 及A l 等合金的表面工程摩擦学研究尤为重要和迫切.
近年来,B ell 等[5]对T i 合金表面工程摩擦学进行了系统研究,取得了显著成绩.他们开发成功的氧
扩散处理 涂敷类金刚石碳膜复合处理技术可明显提高T i 合金的承载能力,并使其可适用于更大范围的滑滚比工况(如图2所示).
F ig 2 T he effect of dup lex surface engineering
开发铝制汽车发动机,关于A l 合金汽缸和活塞环组合件的摩擦学特性研究已取得了一些进展.研究表
明[12],必须采用表面工程技术以强化和改善A l 合金的表面特性,以满足高表面强度、高耐磨性和低摩擦的要求.德国很早就将N i 2Si C 复合镀层用于A l 质汽缸的制造,并成功地将其用在BMW 的部分发动机上.英国最近也开始采用这一技术.日本本田二轮摩托和赛车用铝发动机中也采用了N i 2Si C 镀层.铃木和雅马哈摩托车上则采用了N i 2P 2BN 和N i 2P 2Si C 镀层.实践表明,采用上述复合镀技术可大大降低油耗和提高输出功率.近些年来,A l 及其合金的载能束重熔和合金化以及等离子氮化等表面工程技术也受到了人们的重视[13～15].研究表明,由于A l 合金的固有特性,许多已成功用于Fe 质合金的复合技术不适用于A l 合金.例如,由于表面氧化物特别是低导电性氮化铝膜的形成将使氮化过程终止,目前实际上难以对A l 合金进行等离子氮化处理.这就要求我们尽快开展射频氮化、离子注入和离子辅助氮化等预强化技术的研究,以早日开发实用的A l 合金复合表面工程技术[15].
2 多层膜的摩擦学特性研究
在涂层 底材体系中,采用复合表面工程技术的
7
51第2期张绪寿等: 表面工程摩擦学研究进展
目的在于:强化底材表面以提高底材对涂层(薄膜)的支撑能力,从而使涂层(薄膜)固有的潜力得以发挥,但涂层本身的性能并未改善.因此如何改善涂层本身的性能,以进一步提高复合处理表面的力学和摩擦学性能就成了人们面临的新课题.这促进了第二代2元涂层如T i (CN )M oS 2+A u 的出现.继而又出现了第三代涂层——多层和超晶格涂层.大量研究表明[16～18],多层涂层能满足多种性能要求,这是因为其具有如下优点:①可获得各个不同材料单层特性的综合特性;②与底材更牢固地粘结;③多层涂层中多个平行于底材表面的界面可有效地拟制裂纹的产果远远超过了Koeh ler 多层强化模型所预料的效果[18];②按照Koeh ler 模型,在多层强化涂层中,对硬质耐磨涂层而言,较少层数的均质和非均质结构单层组成的多层涂层比层数很多的超晶格(超模量)多层涂层具有更优异的摩擦学特性,换言之在性能、组分和结构上具有梯度特征的多层体系具有更优异的摩擦学特性;③最外层、涂层总厚度及层数主要取决于工况条件.在给定的工况条件下,也许2层复合涂层即可具有高抗磨、高抗蚀和低摩擦的特性,而不一定以多层复合涂层为先决条件,如T i N 化学镀
N i 、C r N 化学镀N i 、DL C W C 及T i C (N ) T i 等双层涂层等即是.其中DL C W C 涂层已在齿轮和轴承中
获得了应用,T i N (C r N )T i 等涂层已成功应用与磨粒
磨损及冲蚀磨损条下[18].切削刀具用涂层的情况与此相似,如以T i N 为外层,由T i N 、T i CN 和
A l
2O 3交替组成的8层涂层及由A l 2O
3 T i C T i
N 组成的3层涂层都在不同切削工况下获得了成功应用并已实现了商品化[11].
近十多年来,与硬质耐磨多层涂层相比而言,针对M oS 2及软金属等的多层润滑膜的研究相对较少.
关于M oS 2双层膜的研究主要集中在80年代,其中
以金属(如N i 、Pd 或R h )中间层
、C r 3Si 2中间层和硼或硼化物中间层的M oS 2双层膜为主要代表[19～20].90年代以来,相继出现了M oS 2 T i N ,M oS 2 A u 以及A u M oS 2 T i N
[21]
;A u N i 2P [22],M oS 2 A u 220%Pd
[23]
及代号为M oST 的M oS 2 T i 多层膜[24]
.其中T eer 等[24]采用专利技术(非平衡密闭场磁控溅射技术)制
备的M oS 2 T i 多层膜(M oST )在保持低摩擦的同时使用寿命有了显著增加(如图3所示),与同期面世的
F ig 3 V ariati on in fricti onal fo rce of vari ous M oS 2
coatings w ith sliding cycles
图3 几种不同的M oS 2
N 载荷下的往复摩擦磨损试验结果
,该多层膜的寿命提高了约50%;
000多次工作循环后仍未失效,膜的磨损厚度仅为原膜厚的一半.
3 表面工程改性表面的力学特性研究
与无涂层固体摩擦接触中表面次表面应力场和分布的表征研究相比,关于多层体系摩擦接触中应力场和应力分布表征的研究尚处于早期阶段.
Ho l m berg 等[18]
对90年以来这方面的研究进展进行了评述,并提出了在硬2软交替多层涂层中,在垂直和切向力作用下,软质中间层的弹性应变将导致硬质层的相对偏移,从而在保证高承载能力的同时提高涂层耐磨性的新观点.90年以来,大量学者用有限元法对应力值及其分布进行了表征和计算.最近M ao 等[5,25]基于积分变换和有限元相结合的方法,提出了应力屏障(stress barriers )模型和相关的数学计算公式,取得了新的进展.他们发现,但
N ji w a 等[26]
对涂层
底材体系的研究表明,摩擦系数主要影响涂层中的应力状态.随着摩擦系数增大,最
大应力逐渐向表面接近.近年来,纳米硬度仪的出现使得人们能从纳米尺度了解单层和多层涂层的力学性能和断裂破坏过程[27,28].可以预期,在纳米压痕条件下对具有不同中间层、不同厚度及层数的多层涂层的微观力学性能和破坏过程的深入研究必将推进多层涂层摩擦接触力学模型的建立和完善.
4 涂层摩擦化学效应研究
近10年来,针对涂层在摩擦过程中的摩擦化学效应及其对摩擦学特性影响的研究主要集中于金刚石薄膜、类金刚石(DL C)薄膜和氮化碳(CN x)薄膜.研究表明[29],金刚石薄膜的摩擦学行为基本上受接触表面化学特性控制,界面上化学键的形成和断裂控制摩擦行为,键的断裂部分控制磨损行为.金刚石的摩擦系数完全取决于环境,并主要受控于表面悬挂键.金刚石薄膜在湿空气或干燥氮气中的摩擦系数较低,在真空中金刚石薄膜 金刚石薄膜的摩擦系数则可高达1.0,H或其他原子分子吸附物的存在可使摩擦系数降低.DL C薄膜在超高真空中的摩擦学行为与金刚石薄膜相似,但在湿空气中不同.含氢DL C薄膜在湿的氮或氧气氛中的摩擦系数较低,在干燥氮气或高真空中极低[24](10～50Pa的Λ值处于0.010～0.070之间,在0.1Pa以下Λ值可低达0.006～01008),在干燥氧气氛中则极高,除H以外,吸附其他原子或分子增大DL C2DL C摩擦副的摩擦系数.通常DL C的摩擦磨损随湿度降低而降低[18].在湿空气中含H的DL C薄膜的摩擦系数增大,这归因于吸附的水分子与氢键间的范德华键强增大.和金刚石薄膜相似,DL C薄膜的摩擦和磨损都受摩擦时界面上或转移薄膜形成的影响[24].业已证实,DL C与不同偶件、金刚石与金刚石及陶瓷在干燥氮气中滑动时,表面上或转移膜的石墨化是导致极低摩擦系数(0.010～0.050)的原因[18,29].在相对湿度50%的大气环境中,不同偶件与DL C薄膜滑动时均可获得比与金刚石薄膜滑动时更低的摩擦系数[30].此外,对不同磁头材料与DL C涂敷磁盘的摩擦学试验研究表明,磁头材料(A l2O32T i C)起催化和加速DL C薄膜氧化磨损的作用[29].因此,只有在干燥氮气和氩气环境下, A l2O32T i C DL C对摩时才可获得最长耐磨寿命[31]. M aillat等[32]发现,T i C涂敷的钢球与涂敷DL C薄膜的钢盘对摩时从真空到相对湿度≤97%下均可给出比钢球与涂敷M oS2薄膜钢盘对摩时更稳定的摩擦系数和低约1个数量级的磨损率.Ho l m berg[20]等发现,水润滑对含H的DL C薄膜(-∶)不利,可引起灾难性破坏,T i的引入使耐磨性能有所改善,但增大了偶件的磨损;油润滑对DL C薄膜的摩擦性能影响不大,但含EP添加剂的油可使DL C薄膜的摩擦系数明显降低.不过,亦有研究表明[32],在全氟聚醚薄膜润滑下,随着磁盘表面DL C膜中含氢量从12%增大到32%,磁头与磁盘的接触起停寿命(Con tact Start Stop,略作CSS)明显增大.含N的CN x膜的CSS进一步增大.
5 结束语
21世纪机械制造业的进一步发展很可能主要受制于表面工程技术的发展,为了获得高生产率、高效和低能耗,要求机械在更苛刻的条件下工作,这就需要机械构件表面具有多种综合性能.为此必须进一步挖掘复合表面工程的应用潜力,以满足高性能表面的新要求.预料在不久的将来,从高技术器械到日用消费品,从磁盘到内燃机气缸构件等均将离不开表面工程处理技术.因此,针对表面工程技术和表面工程技术改性表面特性及其作用机制的研究将会是新世纪人们关注的焦点之一.在表面工程摩擦学领域,关于不同底材上涂层和处理工艺的优化和定型、多层膜的摩擦接触力学求解、残余应力的控制和优化、多层膜的设计与工艺指南、涂层摩擦化学效应及机制、高温自润滑涂层、T i和A l等合金的预强化与复合表面工程技术、陶瓷材料的表面工程技术、纳米尺度多层膜及复合膜技术等方面的研究必将进一步深入和完善,以满足不同领域对构件表面性能越来越苛刻的要求.
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D evelop m en t i n Tr ibology of Surface Eng i neer i ng
ZHAN G Xu2shou,YU L ai2gu i,CH EN J ian2m in
(S tate K ey L aboratory of S olid L ubrication,
L anz hou Institu te of Che m ical P hy sics,Ch inese A cad e m y of S ciences,L anz hou730000,Ch ina)
Abstract:T he state2of2the2art and developm en t in the tribo logy of su rface engineering are review ed w ith em phasis on in troducing the cu rren t state and develop ing trends of the second2generati on su rface engineering techn iques.T he fu tu re directi on s in the research and developm en t of su rface engineering tribo logy and tribo logical su rface m odificati on techn iques are b riefed as w ell.It is an tici pated that dup lex su rface engineering techn iques w ill find w ider app licati on s in the21st cen tu ry.
Key words:su rface engineering tribo logy;coating;dup lex su rface engineering;m u ltilayer coating 061摩 擦 学 学 报第20卷
第20卷 第2期摩擦学学报V o l20, N o2 2000年4月TR I BOLO GY A p r,2000表面工程摩擦学研究进展3 张绪寿,余来贵,陈建敏 (中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州 730000) 摘要:综述了第二代表面工程技术和表面工程摩擦学的研究进展,展望了21世纪表面工程摩擦学研究的发展动向. 关键词:表面工程摩擦学;表面涂层;复合表面工程;多层涂层 中图分类号:TH117文章标识码:A文章编号:100420595(2000)022******* 随着表面科学和材料科学与工程的发展,近廿年来表面工程摩擦学(改性表面摩擦学)获得了迅速发展.80年代初,表面工程摩擦学研究在英国和德国摩擦学各研究领域中已分别上升到了第一位和第二位. 1983年世界上第一个表面工程研究所在英国伯明翰大学成立.1985年《SU R FA CE EN G I N EER I N G》创刊,1988年《表面工程》创刊.资料表明[1],1990年到1994年仅德国就有近1000家新的表面工程公司成立.1994年北美、日本和西欧各国在表面工程研究领域的总投资达400亿美元.目前表面工程摩擦学已成为摩擦学研究领域中十分活跃的分支[2,3].这从1997年第一届世界摩擦学大会的有关论文情况亦可得到佐证[4].表面工程摩擦学领域所获得的大量研究成果不仅促进和丰富了摩擦学的基础研究,而且为开发工业和高新技术发展所必需的具有高强度、高耐磨性和高抗蚀性的摩擦学材料提供了重要的指南. 1 表面工程摩擦学研究现状 1.1 表面工程技术研究进展 1997年B ell根据表面工程技术(涂层和表面处理)发展历程把表面工程分为两代[5]:第一代主要采用单一技术,包括电镀、化学镀、热喷涂、热化学处理、CVD、PVD沉积以及载能束改性等表面工程技术.20多年来,该类表面工程及其摩擦学的研究取得了巨大进展,许多研究成果已获得了应用.随着新型工艺如PA PVD、PA CVD和PS II等的采用,具有低摩擦高抗磨性的新型涂层如C3N4等应运而生[6,7].但是,只有采用第二代表面工程即复合表面工程才有可能从经济和技术上不断满足高性能新材料的要求[5,8].Sub ram an ian等[9]根据涂层的发展历程把涂层技术分为3代:第一代涂层指传统的单组分涂层如T i N;第二代指二元复合涂层如T i(CN)和(T i A l)N;第三代指新近出现的多层及多组元涂层.近年来针对复合表面工程及多层涂层的研究更为活跃[10],其代表了表面工程技术90年代以来的发展方向.本文就复合表面工程和多层涂层摩擦学的研究进展进行综述. 1.2 复合表面工程的定义和分类 复合表面工程的特点在于采用2种或2种以上表面技术以获得任何单一技术不能达到的具有良好综合性能的复合物表面.按照两种不同技术间的相互作用及其对复合表面层综合性能的贡献,可以进一步将复合表面工程分为2类[5]:第一类指2种不同工艺技术互相补充,其最终性能是2种工艺共同作用的结果;第二类指一种工艺补充和增强另一种工艺,前者作为预处理或前处理,最终性能则主要取决于后一种工艺.采用复合表面工程的主要目的在于:①通过对底材进行强化预处理以提高底材对涂层的支撑能力,从而防止在给定负荷下由于底材的塑性变形而导致涂层的过早失效[5];②利用多种涂层或处理技术复合产生协同效应,从而在表面上获得更高性能的复合改性层[8].从技术上说,2种或多种表面技术的结合是没有限制的,但实际上复合表面工程不是每种表面技术的简单混合.由于复合处理的结果组成了一个典型的多层复合体系,复合体系的最终性能主要取决于2种不同处理技术的综合效应,其中2种处理间的协同效应对改善复合体系的性能有利.因此,选择复合表面处理技术时,必须仔细考虑不同处理工艺在冶金学、力学、物理和化学等方面的相互作用,严防 3国家杰出表年基金资助项目. 1999210212收到初稿,2000201228收到修改稿 通讯联系人张绪寿.张绪寿 男,65岁,研究员,主要从事摩擦学表面工程研究工作.
*基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)基金(2002AA2Z342D 和2004A A2Z3774) 综 述 发现毒理学的研究进展 * 王全军,吴纯启,廖明阳 (军事医学科学院毒物药物研究所,国家北京药物安全评价研究中心,北京100850) [摘要] 发现毒理学又称为开发前毒理学(Predevelopmental Toxicology),是指在创新药物的研发早期,对所合成的系列新化合物实体(New Chemical Entities,NCEs)进行毒性筛选,以发现和淘汰因毒性问题而不适于继续研发的化合物,指导合成更安全的同类化合物。发现毒理学的研究既可加快药物研发进程,提高研发成功率,又减少资源消耗。笔者就发现毒理学研究的定义、必要性、研究内容、研究方法和我国当前的研究现状作一简述。 [关键词] 发现毒理学;新化合物实体(NCEs);毒性筛选 [中图分类号]R994 1;R965 1 [文献标识码]A [文章编号]1003-3734(2005)08-0958-04 Progresses of discovery toxicology research W ANG Quan jun,W U Chun qi,LI AO Ming yang (Institute o f Pharmacology and To xicology ,Academ y o f Military Medical Sciences ,National Beijing Center f o r Drug Sa fety Evaluation and Research ,Beijing 100850,China )[Abstract ] Discovery toxicology,also named predevelopmental toxicology,is to screen toxicities of new che mical entities (NCEs)in the discovery phase of ne w drug research,to discover and eliminate the compounds that are unsuitable for further development due to their toxicity as early as possible,and to optimize the next more safe compounds.Discovery toxicology research can break through the limitation and improve the efficiency of drug research.This article will present the concept of discovery toxicology,the essentiality of discovery toxicology research.The content,methods and current status of discovery toxicology in China are described too. [Key words ] discovery toxicology;new chemical entities(NCEs);toxicity screening 药物研发成功与否部分取决于在研发早期严格淘汰不适合进一步研发的化合物。在药物临床前阶段,毒性问题是研发失败的主要原因。在研发早期尽早发现候选化合物的潜在毒性是毒理学研究的重要问题。 多年来,新药研发越来越多地依赖于生命科学技术的研究进展。在新药设计方面,化学家参考药物作用靶、内源性配体和底物的化学结构特征,应用计算机辅助药物设计手段发现选择性作用于靶位的新药;在新药活性筛选方面,现代药物组合化学与体外高通量筛选的成功结合极大地提高了先导化合物的发现速度;在新药的药动学(ADME)研究方面,多种基于药物代谢酶或转运体的药动学筛选模型已开始应用于新药开发研究。这些新技术的成功运用大 大加快了药物研发早期的药物发现、药物合成、药效筛选的进程,从而产生大量的候选化合物。传统药物毒理学研究在时间、经费、样品消耗量和动物数等方面都花费巨大,在药物毒作用机制研究方面难以阐明一些临床使用药物的毒性机制和理想的应急解毒措施,因此传统药物毒理学无法满足因新的生物技术而产生的海量候选化合物的毒性筛选研究,成为限制整个药物研发的瓶颈。而发现毒理学(Discovery Toxicology)的研究将打破这个瓶颈,既可加快药物研发进程,提高研发成功率,又减少资源消耗。笔者就发现毒理学研究的含义、必要性、研究内容、研究方法和我国当前的研究现状作一简要综述。1 定义、产生背景和产生的必要性 伴随着科学技术的发展,当代毒理学的发展将 958
摩擦材料 一、概论 摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。刹车片用于制动，离合器片用于传动。 任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。 摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。 二、摩擦材料发展简史 自世界上出现动力机械和机动车辆后，在其传动和制动机构中就使用摩擦片。初期的摩擦片系用棉花、棉布、皮革等作为基材，如：将棉花纤维或其织品浸渍橡胶浆液后，进行加工成型制成刹车片或刹车带。其缺点：耐热性较差，当摩擦面温度超过120℃后，棉花和棉布会逐渐焦化甚至燃烧。随着车辆速度和载重的增加，其制动温度也相应提高，这类摩擦材料已经不能满足使用要求。人们开始寻求耐热性好的、新的摩擦材料类型，石棉摩擦材料由此诞生。 石棉是一种天然的矿物纤维，它具有较高的耐热性和机械强度，还具有较长的纤维长度、很好的散热性，柔软性和浸渍性也很好，可以进行纺织加工制成石棉布或石棉带并浸渍粘结剂。石棉短纤维和其布、带织品都可以作为摩擦材料的基材。更由于其具有较低的价格（性价比），所以很快就取代了棉花与棉布而成为摩擦材料中的主要基材料。1905年石棉刹车带开始被应用，其制品的摩擦性能和使用寿命、耐热性和机械强度均有较大的提高。1918年开始，人们用石棉短纤维与沥青混合制成模压刹车片。20世纪20年代初酚醛树脂开始工业化应用，由于其耐热性明显高于橡胶，所以很快就取代了橡胶，而成为摩擦材料中主要的粘结剂材料。由于酚醛树脂与其他的各种耐热型的合成树脂相比价格较低，故从那时起，石棉－酚醛型摩擦材料被世界各国广泛使用至今。 20世纪60年代，人们逐渐认识到石棉对人体健康有一定的危险性。在开采或生产过程中，微细的石棉纤维易飞扬在空气中被人吸入肺部，长期间处于这种环境下的人们比较容易患上石棉肺一类的疾病。因此人们开始寻求能取代石棉的其它纤维材料来制造摩擦材料，即无石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世纪70年代，以钢纤维为主要代替材料的半金属材料在国外被首先采用。80年代－90年代初，半金属摩擦材料已占据了整个汽车用盘式片领域。20世纪90年代后期以来，NAO（少金属）摩擦材料在欧洲的出现是一个发展的趋势。无石棉，采用两种或两种以上纤维（以无机纤维为主，并有少量有机纤维）只含少量钢纤维、铁粉。NAO（少金属）型摩擦材料有助于克服半金属型摩擦材料固有的高比重、易生锈、易产生制动噪音、伤对偶（盘、鼓）及导热系数过大等缺陷。目前，NAO （少金属）型摩擦材料已得到广泛应用，取代半金属型摩擦材料。2004年开始，随汽车工业飞速发展，人们对制动性能要求越来越高，开始研发陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以无机纤维和几种有机纤维混杂组成，无石棉，无金属。其特点为： 1. 无石棉符合环保要求； 2. 无金属和多孔性材料的使用可降低制品密度，有利于减少损伤制动盘（鼓）和产生制动噪音的粘度。 3. 摩擦材料不生锈，不腐蚀； 4. 磨耗低，粉尘少（轮毂）。 三、摩擦材料分类 在大多数情况下，摩擦材料都是同各种金属对偶起摩擦的。一般公认，在干摩擦条件下，同对偶摩擦系数大于0.2的材料，称为摩擦材料。 材料按其摩擦特性分为低摩擦系数材料和高摩擦系数材料。低摩擦系数材料又称减摩材料或润滑材料，其作用是减少机械运动中的动力损耗，降低机械部件磨损，延长使用寿命。高摩擦系数材料又称摩阻材料（称为摩擦材料）。
绪论 1、摩擦学定义：是关于相对运动的相互作用表面的科学技术，包括摩擦、润滑、磨损和冲蚀。 2、摩擦学研究内容主要包括：摩擦、磨损、润滑以及表面工程技术。 3、摩擦：是抵抗两物体接触表面在外力作用下发生切向相对运动的现象。 4、磨损：着重研究与分析材料和机件在不同工况下的磨损机理、发生规律和磨损特性。 5、润滑：研究内容包括流体动力润滑、静力润滑、边界润滑、弹性流体动力润滑等在内的各种润滑理论及其在实践中的应用。 6、表面工程技术：将表面与摩擦学有机结合起来，解决机器零部件的减摩、耐磨，延长使用寿命的问题。 第一章 1、表面形貌：微观粗糙度、宏观粗糙度（即波纹度）和宏观几何形状偏差。 2、表面参数：（1）算术平均偏差Ra 是在一个取样长度lr 内纵坐标值Z （x ）绝对值的算术平均值。（2）轮廓的最大高度Rz 是在一个取样长度lr 内最大轮廓峰高Zp 和最大轮廓谷深Zv 之和的高度。（3）均方根偏差Rq 是在一个取样长度lr 内纵坐标值Z （x ）的均方根值。 3、对于液体，表层中全部分子所具有的额外势能的总和，叫做表面能。表面能越高，越易粘着。 4、物理吸附：当气体或液体与固体表面接触时，由于分子或原子相互吸引的作用力而产生的吸附叫做物理吸附，是靠范德华力维系的，温度越高，吸附量越小。物理吸附薄膜形成的特点是吸附和解吸附具有可逆性，无选择性。 5、化学吸附：极性分子与金属表面的电子发生交换形成化学键吸附在金属表面上，且极性分子呈定向排列。化学吸附的吸附能较高，比物理吸附稳定，且是不完全可逆的，具有选择性。 6、粘附：是指两个发生接触的表面之间的吸引。 7、影响粘附的因素：①润湿性，②粘附功，③界面张力，④亲和力。 8、金属表面的实际结构：（1）外表层：①污染层，②吸附气体层，③氧化层；（2）内表层：①加工硬化层，②金属基体。 第二章 1、固体表面的接触分类：（1）点接触和面接触。（2）①弹性接触（赫兹接触），②塑性接触，③弹塑性接触，④粘弹性接触。 2、名义接触面积：是两接触固体几何（宏观）界面的边界所确定的面积。 3、实际接触面积：是两接触固体之间传递界面力的各接触斑点面积之和。 影响因素：①载荷的大小，②材料的性质，③微观粗糙度。 4、接触模型：①圆柱体模型（当载荷改变时其接触面积保持不变），②圆锥体模型（比较接近实际情况，因为存在尖端微凸体的可能性很小），③形状对称的球体模型（最符合实际）。 5、塑性指数： 2 1??? ??=ψR H E σ σ：表面微凸体高度分布的标准偏差；R ：微凸体的相当曲率半径；E ：复合弹性模量；H ：材料的硬度值。当ψ<1，弹性接触；ψ>1，部分接触点含有塑性接触；ψ>3，主要是塑性接触。 第三章 1、摩擦的概念：摩擦力是指两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动（或具有趋势）时在接触面间产生的切向运动阻力，这种现象称为摩擦现象。 2、摩擦有害的方面：（1）造成大量能量的消耗，引起机械效率的降低；（2）摩擦使得机器中相对运动的零件表面产生磨损；（3）摩擦使得摩擦副工作温度上升。 3、摩擦的分类： （1）运动状态：静摩擦和动摩擦；（2）运动方式：①滑动摩擦，②滚动摩擦，③转动摩擦；
系统毒理学及其研究进展 在总结国内外相关研究的基础上，综述了系统毒理学的原理、诞生背景、研究策略、研究基础及其主要应用。同时，通过介绍系统毒理学的研究实例来阐述其目前的研究进展情况。希望从分子生物学的发展中汲取足够营养并结合传统毒理学的研究成果发展壮大自己。 【Abstract】Based on the foundation of related research at home and abroad，paper summarizes the principle and research strategy，research background，basis and main application of system toxicology. At the same time，to explain its current status a case study of the system is introduced. And we hope to draw sufficient toxicological nutrition from the development of molecular biology and development itself combined with the research of traditional toxicology . 标签：背景；技术；应用；进展 1 系统毒理学及其诞生背景 系统毒理学是近10年来发展起来的一门新兴学科，代表着后基因组时代毒理学发展的新方向。所谓系统毒理学是指通过了解机体暴露后在不同剂量、不同时点的基因表达谱、蛋白质谱和代谢物谱的改变以及传统毒理学的研究参数，借助生物信息学和计算毒理学技术對其进行整合，从而系统地研究外源性化学物和环境应激等与机体相互作用的一门学科[1]。 近年来，生命科学在新理论和新技术上有了突飞猛进的发展，一系列“组学”（omics）应运而生，如基因组学（genomics）、蛋白质组学（proteomics）、细胞组学（cellomics或cytomics），等新学科不断涌现，使人们对基因和基因组的认识，对生命本质的认识和认识生命、健康的手段取得了重要的进展。 另外，传统的毒理学研究依然存在许多不足，相对于飞速发展的分子生物学技术和越来越多的外源性物质，毒理学的研究方法急待革新。 系统毒理学的发展，既有系统生物学发展的外在刺激，又有传统毒理学在发展中克服自身不足的内在需求。 2 生物学基础 2.1 基因组学 基因组学是研究基因组的结构、功能及表达产物的学科。基因组的产物不仅是蛋白质，还有许多复杂功能的RNA。将基因组学的方法与技术应用于毒理学研究领域，称之为毒物基因组学（toxicogenomics）。毒物基因组学的基本方法是通过观察生物在接触毒物后基因表达谱的变化，筛选毒性相关基因、揭示毒作用
制动器摩擦片材料介绍 目前，国内外用于制动的摩擦材料主要有石棉树脂(国家法规已限制使用)型摩擦材料、无石棉树脂型摩擦材料、金属纤维增强摩擦材料、半金属纤维增强摩擦材料和混杂纤维增强摩擦材料等，国内以半金属纤维增强摩擦材料的应用最为普遍。上述这些摩擦材料的基本成分是增强纤维摩擦材料的生产过程一般为： 原料储存→称重→混合→预成型(常温模)→高温压模→样品修饰处理→检视→包装出厂。 1、石棉、钢纤维及克维拉(芳纶纤维)制动片的典型配方 a.石棉制动片配方一般为：50%石棉、15%树脂、20%耐磨粒、15%填充料。 b.钢纤维制动片配方一般为：30%钢纤维、15%树脂,10%氧化锌,10%金属粉,15%陶瓷,10%橡胶粒、10%石墨。 c.芳纶纤维制动片配方一般为：5%芳纶纤维、15%金属粉、15%耐磨粒、15%树脂、50%填充料。 2、摩擦材料中各组分的作用 2.1增强纤维 纤维在摩擦材料中作为增强剂，对制动片的强度、摩擦和磨损性能起着重要作用。 2.2粘结剂树脂和纤维材料、填充料等各组分能否良好粘结，取决于树脂对这些材料的浸润性能以及与它们形成化学键的可能性。目前，摩擦材料最常用的粘结剂是各种酚醛树脂及其改性树脂，常用酚醛树脂的性能如表3所示，它的作用是将增强纤维与其他组分粘合在一起。粘结剂是摩擦材料的基体，直接影响到材料的各种性能，因此粘结剂应满足以下性能要求。 a.在一般温度(100℃以下)下，保证摩擦材料有足够的机械强度(抗击强度、冲击强度、压缩强度、剪切强度以及一定的伸长率)。 b.当制动摩擦表面温度在200~300℃时，树脂不发生粘流、分解，应保持一定的强度，以支持摩擦表面层的工作要求，且与对偶件有良好的贴合性。
代谢组学在医药领域的应用与进展 一、学习指导 1.学习代谢组学的概念及内涵，掌握代谢组学的研究对象与分析方法。 2.熟悉代谢组学数据分析技术手段 3.了解代谢组学优势特点 4.了解代谢组学在医药领域的应用 5.了解代谢组学发展趋势 二、正文 基因组功能解析是后基因组时代生命科学研究的热点之一，由于基因功能的复杂性和生物系统的完整性，必然要从“整体”层面上来理解构成生物体系的各个模块功能。随着新的测量技术、高通量的分析方法、先进的信息科学和系统科学新理论的发展，加上生物学研究的深入和生物信息的大量积累，使得在系统水平上研究由分子生物学发现的组件所构成的生命体系成为可能[1]。系统生物学家们认为，将生命科学上升为“综合”科学的时机已经成熟，生命科学再次回到整合性研究的新高度，逐步由分子生物学时代进入到系统生物学时代[2]。系统生物学不同以往的实验生物学仅关注个别基因和蛋白质，它要研究所有基因、蛋白质，代谢物等组分间的所有相互关系，通过整合各组成成分的信息，以数学方法建立模型描述系统结构[3,4]。 （一）代谢组学的概念及内涵 代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后，系统生物学的重要组成部分，也是目前组学领域研究的热点之一。代谢组学术语在国际上有两个英文名，即metabolomics 和metabonomics。Metabolomics是由德国的植物学家Fiehn等通过对植物代谢物研究提出来的，认为代谢组学（metabolomics）是定性和定量分析单个细胞或单一类型细胞的代谢调控和代谢流中所有低分子量代谢产物，从而监测机体或活细胞中化学变化的一门科学[5]。英国Nicholson研究小组从毒理学角度分析大鼠尿液成份时提出了代谢组学（Metabonomics）的概念，认为代谢组学是通过考察生物体系受扰动或刺激后（如某个特定基因变异或环境变化后），其代谢产物的变化或代谢产物随时间的变化来研究生物体系的代谢途径的一种技术[6]。国内的代谢组学研究小组基本用metabonomics一词来表示“代谢组学”。严格地说，代谢组学所研究的对象应该包括生物系统中所有的代谢产物。但由于实际分析手段的局限性，只对各种代谢路径底物和产物的小分子物质（MW<1Kd）进行测定和分析。 （二）代谢组学优势特点 代谢组学作为系统生物学的一个重要组成部分，代谢组可以更好地反映体系表型生物机体是一个动态的、多因素综合调控的复杂体系，在从基因到性状的生物信息传递链中，机体需通过不断调节自身复杂的代谢网络来维持系统内部以及与外界环境的正常动态平衡[7]。
摩擦学发展概况综述 姓名：XXX 学号：XXX 日期：2016年5月
目录 1.引言 (1) 2.近年来我国摩擦学发展的重要成就 (1) 2.1摩擦学教育 (2) 2.2摩擦学研究 (2) 3.现代摩擦学的发展 (3) 4.70~90年代摩擦学的主要研究内容 (4) 4.1磨损研究 (4) 4.2流体动压轴承 (4) 4.3流体静压支承和动静压支承 (4) 4.4弹性流体动压润滑 (5) 4.5固体润滑材料 (5) 4.6润滑油脂材料 (5) 4.7摩擦学测试技术及共况检测 (5) 5.90年代后至今摩擦学的发展方向 (5) 6.工业界的摩擦学研究 (6) 7. 摩擦学工业应用举例 (7) 8对摩擦学在我国国民经济中的重要作用的几点认识 (8) 9.摩擦学面临的挑战 (8) 10.结束语. (9)
摘要：本文简要介绍了摩擦学的发展历史、研究内容及其在机械工业领域中的应用,并提出了当今摩擦学的主要发展方向。回顾了我国摩擦学发展的历程,综述了近年来我国摩擦学发展的重要成就,分析了摩擦学在我国国民经济发展中的重要作用,强调了节能、节资应该是摩擦学应用研究的主要发展方向。摩擦学在解决我国国民经济和社会发展中所面临的资源、能源、环境问题中具有重要的战略地位,对我国建设可持续发展的资源节约型和环境友好型社会,对国家安全、公众健康和高新技术的发展都具有重要作用。显然,国内面临的严峻形势需要我国摩擦学的发展,并赋予它新的历史使命,即摩擦学除了继续发挥它对高新技术和许多科技与工程领域的技术支撑作用之外,还应成为节约资源、能源,保护生态环境,实现经济社会与自然生态、环境资源协调发展的一支重要力量。 1.引言 按照当今的概念,摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关实践的科学与技术,以摩擦、磨损和润滑为主要研究内容。根据这个概念,远古时代的钻木取火技术应该是比较早的摩擦学技术,在公元前几千年的制陶工具———陶轮中人们就已经开始使用轴承;战车的使用也可以追溯到夏代。诗经里的“载脂载辖,还车言迈”是我国早期使用润滑脂的文字记载,说明最晚在2 500年前人们就已经开始普遍使用润滑剂了。我国摩擦学技术的早期研究有着悠久的历史。摩擦学(Tribolgy)一词是在1966年以后才开始使用并收入在牛津大学出版社出版的牛津英语词典中,这个新词是英国HPeterJost先生于1966年3月9日首先提出的。摩擦学包括摩擦、磨损与润滑。摩擦学被定义为“研究相对运动的相互作用的表面的有关理论与实践的一门科学与技术”。摩擦学是当今国际上研究十分活跃和受到各国普遍重视的交叉学科领域。摩擦学涉及材料科学、表面工程、流体力学、化学、物理及机械工程等学科。目前,摩擦学的研究不仅存在于机械系统中,而且存在许多领域中,如计算机工业中的磁性信息储存器、核反应堆中的摩擦学问题、医疗工程中的生物摩擦学等。 由于过去没有摩擦学的概念,各项研究工作都是在自然形成的各自的技术领域(如摩擦、磨损、润滑)中进行的,摩擦学科学研究进展缓慢。直到1966年,以H PJost博士为首的专家小组,提出了著名的《英国教育科研部关于摩擦学教育和研究的报告》(Jost报告)。该报告提出了“摩擦学”这样一个学科术语,它把摩擦、磨损、润滑及其相互作用的表面科学联系起来。摩擦学的提出对于促进该学科领域的发展具有十分重要的意义。 2.近年来我国摩擦学发展的重要成就 2006年中国工程院专门立项进行了《摩擦学科学与工程应用现状与发展战略研究》。项目由徐匡迪院长担任顾问,机械与运载工程学部副主任张彦仲院士任组长,谢友柏、薛群基、徐滨士院士任副组长,来自全国各高等院校、研究院所、大型企业和军事部门的33个单位的15位院士、63名专家直接参加了调研工作,另有200余位各个行业的摩擦学专家教授、工程技术和管理人员协助参加了调研工作。项目组按照调研对象(行业)成立了冶金、能源化工、机车、汽车、航空航天、船舶、军事装备和农业装备等8个课题组,结合我国实际,采用面上调查和典型事例相结合的方法,选择了若干有代表性、专业人员基础较好、统计资料较完整的企业,通过问卷调查、组织座谈和专题讨论,以及深入现场收集资料等多种方式开展了调研工作。根据调查结果可以认为, 20年来我国在摩擦学教育、科研和工业应用领域取得了许多重要成果。
代谢组学技术及其在中医研究中的探讨 姓名：郭欣欣学号：22009283 导师：刘慧荣 代谢组学(metabonomics) 是20世纪90年代中期发展起来的一门新兴学科,是关于生物体系受刺激或扰动后(如将某个特定的基因变异或环境变化后) 其代谢产物(内源代谢物质) 种类、数量及其变化规律的科学。它研究的是生物整体、系统或器官的内源性代谢物质的代谢途径及其所受内在或外在因素的影响。常用的方法是检测和量化一个生物整体代谢随时间变化的规律;建立内在和外在因素影响下,代谢整体的变化轨迹,反映某种病理(生理) 过程中所发生的一系列生物事件。 1 代谢组学研究技术平台 代谢组学研究的技术平台包括以下几个部分:前期的样品制备,中期的代谢产物检测、分析与鉴定以及后期的数据分析与模型建立。 前期代谢组学研究常用的检测技术,一般不需要对标本行特别的分离、纯化等。但离体条件下,细胞或组织内的代谢状态可迅速改变,代谢物的质与量亦随之变化,为正确反映在体的真实信息,须立即阻断内在酶的活性。最为常用的是冰冻/液氮降温法及冷冻、干燥的保存技术,尽管如此,细胞间仍始终有一低水平的代谢活动,需尽量避免氧化等活化因素。 中期代谢产物的检测、分析与鉴定是代谢组学技术的核心部分,最常用的是NMR及质谱(MS)两种。 核磁共振技术是利用高磁场中原子核对射频辐射的吸收光谱鉴定化合物结构的分析技术,生命科学领域中常用的是氢谱( 1H NMR ) 、碳谱(13C NMR)及磷谱(31P NMR)三种。可用于体液或组织提取液和活体分析两大类。 NMR技术在代谢组学中的应用越来越广泛,它具有如下优点: ①无损伤性,不破坏样品的结构和性质; ②可在一定的温度和缓冲范围内进行生理条件或接近生理条件的实验; ③与外界特定干预相结合,研究动态系统中机体化学交换、运动等代谢产物的变化规律; ④实验方法灵活多样。但仪器价格及维护费用昂贵限制了该技术的进一步普及。 质谱技术是将离子化的原子、分子或是分子碎片按质量或是质荷比(m/e)大小顺序排列成图谱,并在此基础上,进行各种无机物、有机物的定性或定量分析。新的离子化技术则使质谱技术的灵敏度和准确度均有很大程度的提高。NMR技术与MS技术相比,各有其优缺点,需要在研究中灵活选用。总体而言,NMR技术应用的更为广泛。此外,根据代谢组学的研究需要,还常用于其他的一些分析技术,如气相色谱(GC) ,高效液相色谱仪(HPLC) ,高效毛细管电泳(HPCE)等。它们往往与NMR或MS技术联用,进一步增加其灵敏性。但不容忽视的是,随着分析手段更新,敏感性及分辨率提高,“假阳性”的概率也就越大,可能是仪器技术方法固有的，亦或是数据分析过程中产生的。 后期代谢组学研究的后期需借助于生物信息学平台。它往往借助于一定的软件,联合多种数据分析技术,将多维、分散的数据进行总结、分类及判别分析,发现数据间的定性、定量关系,解读数据中蕴藏的生物学意义,阐述其与机体代谢的关系。如果说分析技术在我们面前打开了“一扇门”,正确的数据分析方法和模型建立便是“找到宝藏”的钥匙。 主成分分析法( PCA) 是最常用的分析方法。其将分散于一组变量上的信息集中于几个综合指标(PC)上,如糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等,利用主成分描述机体代谢的变化情况,发挥了降维分析的作用,避免淹没于大量数据中。其他的模式识别技术,如聚类分析、辨别式功能分析、最小二乘法投影法等在代谢组学研究中亦有其重要的地位。 现实情况下,代谢组学的数据更为复杂,特别是NMR对病理生理过程的研究,将代谢物的表达谱与时间相联系,分析时更加困难,需要借助复杂的模型或是专家系统进行分析(在应用
2Chin J Ind Hyg Occup Dis,Febru ary1998,Vol.16,No.1 述 评 镉的毒性和毒理学研究进展 刘杰 镉(Cadmium)是一种重金属,它与氧、氯、硫等元素形成无机化合物分布于自然界中。镉对人体健康的危害主要来源于工农业生产所造成的环境污染。镉对肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统均可产生毒性,被美国毒物管理委员会(ATSDR)列为第6位危及人体健康的有毒物质。环境中的镉不能生物降解,随着工农业生产的发展,受污染环境中的镉含量也逐年上升。镉在体内的生物半衰期长达10～30年,为已知的最易在体内蓄积的毒物。镉在肾脏的一般蓄积量与中毒阈值很接近,安全系数很低。在60年代提出了镉污染与日本“痛痛病”的因果关系后,环境中的镉与健康关系的研究日益受到重视。近几年来,有关镉毒理学研究的文献每年超过600篇(Medline检索)。美国目前有大约100个关于镉与健康的研究课题,涉及各个领域。国内对镉的毒性和毒理学的研究开展得也比较广泛,其中一些在中毒机制方面作了较深入的探讨,有的学者甚至进行了长达十几年的研究。 镉的毒性和毒理学研究进展主要包括以下几个方面: 一、镉污染与人类健康 1.环境中的镉:对环境中镉污染的早期关注局限于锌、铜、铅矿的冶炼。后来注意力转为镉在工业中的应用,如电池、电镀、合金、油漆和塑料等工业。经过多年的努力,国内外对职业劳动中接触镉的卫生保护已大大加强。近年来,对环境中的镉通过食物链对一般人群的潜在危害已受到高度重视。随着含镉磷肥的施用、污水灌溉等,土壤中镉含量增加,继而被某些植物摄取而进入食物链。1997年国际地球生化学会在美国加州专门对此问题进行了讨论并出版了专著;国际环境科学委员会(SCOPE)则进一步将土壤中镉的来源、价态、食物链中的转化以及对一般人群健康的影响定为目前镉研究的一个重点方向。 2.镉的摄入及监测:职业人群镉暴露的主要途径是吸入。对作业场所空气中镉的浓度进行监测并控制在容许范围之内,是保护工人健康的一个重要手段。对一般人群来说,镉暴露主要来源于食物和吸烟。人们每日可从食物中摄镉30～50 g,但仅有1%～3%被肠胃吸收。因此,对镉的胃肠吸收、体内分布和排泄的影响因素一直是镉毒理学研究中的一个热点。其中,镉与金属硫蛋白(m etal-lothio nein,MT)的结合,及镉与锌、钙的相互作用是影响镉体内代谢动力学的重要因素。血镉的含量可用来评价近期的镉暴露,尿镉含量则在一定程度上反映了镉性肾损伤和体内的镉负荷。尿中的 2-微球蛋白和尿M T的含量已作为镉暴露的生物标志物。 二、镉的毒性研究进展 1.镉的肾毒性:肾损伤是慢性染镉对人体的主要危害。一般认为镉所致的肾损伤是不可逆的,目前尚无有效的疗法。很多学者认为:镉所致的肾损伤是由在肝脏形成的镉-金属硫蛋白(M T)复合物(CdM T)引起的。因此,一次性大量注射CdMT造成肾损伤的动物模型用来研究镉的肾毒性机制已达20年之久。最近,用删除了M T的转基因动物的实验结果表明:镉所致的肾损伤并不一定依赖于CdM T的形成,无机镉亦能直接造成肾脏损伤。一次性注射CdM T主要造成肾小管细胞的坏死,而慢性染镉造成的病理改变则波及整个肾脏,包括肾小球的损伤和肾间质的炎症。慢性染镉 作者单位:66160美国堪萨斯城,堪萨斯大学医学中心药理毒理系
汽车制动摩擦材料的性能要求及影响因素分析 发表时间：2018-09-12T14:20:56.057Z 来源：《科技新时代》2018年7期作者：张国华 [导读] 本文围绕汽车制动摩擦材料的相关议题进行了探讨，分别论述了汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素。 杭州优纳摩擦材料有限公司浙江省杭州市 311404 摘要：本文围绕汽车制动摩擦材料的相关议题进行了探讨，分别论述了汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素，汽车制动摩擦材料热衰退性能的影响因素，以及启辰制动摩擦材料噪音及振动的影响因素，供相关人士参考。 关键词：摩擦材料、汽车、摩擦性能、热性能、影响因素 1引言 对于汽车生产来说，制动摩擦材料在汽车制动器、汽车离合器以及摩擦传动装置中起着关键的作用，在制动摩擦材料性能要求方面，不仅需要摩擦材料具备良好的摩擦磨损性能，同时在热衰退性能、振动性能以及减噪性能上也应有较良好的表现。在某种程度上制动摩擦材料性能的优劣将直接影响到汽车系统运行的安全性和可靠性。为此对汽车制动摩擦材料的性能进行分析和研究是十分重要且十分必要的。 2汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素 汽车制动摩擦材料的摩擦磨损性能主要与摩擦系数，摩擦稳定性以及磨损率有关，通常来说，摩擦材料需要在稳定适中的摩擦系数下尽可能拥有较低的材料磨损率。 （一）摩擦材料自身组分的影响 汽车制动摩擦材料是由多种材料所制成的复合型材料，因此在制作过程中各物料组分的不同会对摩擦材料的摩擦性能造成不同的影响。 磨料的影响。比如在摩擦材料中添加氧化铝、硫酸钡、锆英石、铬铁矿粉、硫化锑等金属填料，添加石墨等减磨材料，均可以使摩擦材料本身的摩擦性能得到改善和提升。根据添加物质性能的不同，也会对摩擦材料的性能产生不同的影响。比如添加氧化铝、锆英石、铬铁矿粉、硫化锑可以提高摩擦材料的高温摩擦系数；添加硫酸钡可以提高摩擦材料的热稳定性；添加石墨可以有效改善摩擦材料的热衰退性能，增加抗摩擦性能。 添加纤维的影响。在摩擦材料的制作过程中通过添加增强纤维可以提高材料的摩擦性能。在实际生产中，添加纤维有多种类型，如铜纤维、钢纤维等金属型纤维；玻璃纤维、陶瓷纤维等无机型纤维；芳纶纤维、纤维素纤维等有机型纤维等。金属型纤维在摩擦材料中起着骨架支撑的作用，但是由于金属的密度较大且对环境有一定的负面影响，因此在摩擦材料的制作中往往含量较低。有机型纤维在性能上具有较好的亲水性，同时在混合的过程中分散均匀度较好，因此可以提高摩擦材料的抗裂性能。此外由于该类型纤维对环境无污染，与其他物质的适应性好，因此应用较为普遍。无机型纤维在隔热性和减噪性方面表现良好，对环境无污染，但是在传热性上表现稍差，一般在应用时适当加入一些良好导热性的材料作为平衡。另外，无机纤维加入量过多容易导致摩擦材料的开裂，降低其摩损性能。 固体润滑剂的影响。固体润滑剂主要包括石墨、炭黑、氟化物等炭材料；硫、硒等硫族化合物；氮化硼；二硫化钼、硫化铅、硫化锌等金属硫化物。这些固体润滑剂有较低的莫氏硬度，可以在摩擦材料使用过程中发生有效的转移，以此来稳定摩擦材料的摩擦系数，减少摩擦噪音，提高摩擦材料的耐磨损性能。 （二）摩擦材料制作工艺的影响 不同的烧蚀或成型制作工艺也会对摩擦材料的摩擦性能造成影响。目前在摩擦材料的制作过程中多采用热压成型工艺。在热压成型过程中主要由加压、排气和固化三个基本环节。对于热压温度的控制需要参考模压树脂的差示扫描热量曲线中固化温度的变化情况。良好的热压成型工艺可以使树脂材料和其他物料结合程度得到改善，有效排出材料中的气体，控制摩擦材料成品中的含胶量，使摩擦材料成品拥有较好的密实度，提高摩擦材料的耐磨损性能。 3汽车制动摩擦材料热衰退性能的影响因素 摩擦材料的热衰退性能是影响摩擦材料使用寿命以及汽车运行安全与否的重要性能。通常情况下，高温会提高材料的热衰退性，若材料的热衰退十分严重，极容易导致汽车制动失效等故障，尤其是上下坡行驶过程中，摩擦材料的抗热衰退性对于行驶的安全十分必要。 （一）摩擦材料生产原料的影响 目前在摩擦材料的生产制造中，通常采用对树脂进行性能的优化，通过性能改良和优化来提高树脂的热分解温度，使摩擦材料能够在较高的温度条件下摩擦系数更加稳定，提高摩擦材料的抗热衰退性能。比如利用纳米金属材料对树脂进行导热性能的改良，纳米金属材料本身导热性能优异，与树脂原料结合后可以将摩擦表面产生的热量迅速地传递到材料内部，减少摩擦材料自身的温度差，减少树脂的热分解反应，提高摩擦材料的稳定性。另外，基于硫化锑在高温条件下容易生产硬度更高的氧化物，因此在原料中加入硫化锑不仅能够提高材料的耐磨损性，同时也起到了抗热衰退性的作用。 （二）摩擦材料制作工艺的影响 烧蚀技术涉及到摩擦材料的炭化，因此可以通过对烧蚀工艺优化来改善摩擦材料的抗热衰退性。为避免摩擦材料在高温过程中剧烈炭化，可以在烧蚀工艺前线对摩擦材料进行高温预处理，使材料在经过高温烧蚀过程中能够降低炭化的速率，提高摩擦材料的抗热衰退性。 4汽车制动摩擦材料噪音及振动的影响因素 随着汽车行业的不断发展，汽车制造技术也越来越贴合消费者的需求，从过去的功能性，美观性逐渐走向功能性、美观性、舒适性、环保性。对于汽车制动摩擦材料而言，越来越注重材料的降噪性能和抗振动性能。在降噪性能方面，可从摩擦材料的生产配方入手，通过降低原料中金属的含量来提高降噪性能。另外，由于摩擦材料中的孔隙率对降噪性能有着十分重要的影响，因此，可采用较高的显气孔率来
新药毒理学研究现状和展望 吴远洪 随着医药科技的不断进步发展，人类开发药物的技术越来越成熟，研发新型药物的周期也越来越短，特别是加上巨大的医药市场利润的诱惑，让众多药物研发企业都在日夜不停地开发新药物。虽然研发一种新型药物仍然具有较高的门槛，但是每年上市的新药也并不少，而且很多都是针对现在重大疾病的药物（见表一），然而，“是药三分毒”，药物的上市虽然解决了很多人类疾病，但也同样带来了一系列的不安全因素，近年来，由药物导致事故的报道已是屡见不鲜，每年因为出现重大不良反应或者毒副作用而撤出市面的药物也不在少数，从80年代起，撤药事件就有17起（见表二），因此而造成的经济损失，包括企业经济和社会经济基本上都是天文数字，更重要的是其直接造成的生命和健康的代价更是无可估量。 药物不良反应（adverse drug reaction,ADR）是指合格药品在正常用法用量情况下出现的用药目的无关或意外的有害反应[6]。毒理学是研究毒物与机体交互作用的一门学科，已经为人类提供了重要的以剂量-效应关系为中心的数据资料，为化学物毒性评价和人类危险度量化评估提供了基本数据[7]。所以，毒理学是一种预测临床药物毒性，药物安全性评价的重要手段，为药物上市前做好良好的铺垫，也为以后避免造成不必要的经济浪费提供一个决策点。因此，建立准确性高、可靠的药物毒性研究机制是新药研发过程中迫切希望解决的问题。本文就为毒理学在新药研发的应用做出以下综述。 表一、2008-2009年中国上市新药分类统计
一、 毒理学在药物研发的必要性 众所周知，新药研发是一个长周期、高风险、高投入和高产出的工作和过程。其中在整个药物研发过程，临床前毒理学具有非常重要的参考价值和决策价值，其必要性不仅仅体现在经济效价上，也体现在社会价值上。 1.1 毒理学的经济效价 通常情况下，新药从发现到正式上市需要10年左右的时间，2010年一种新药从研发到进入Ⅲ期临床试验所需的费用增加到19亿[1]。所以研发一种药物是建立在庞大的资金链和漫长的研发周期基础上的，其中所付出的人力物力更是乃以计数，然而就算有多艰难研究出来的药物，因为一个不良反应也照样可以彻底毁掉这个药物，甚至是整个企业。往往一个药物的不良反应不仅仅给人们的生命健康带来强烈的冲击，就连企业本身也难脱劫难，就算是基础坚固的百年商业帝国也一样被摧毁殆尽，这在医药历史上已不是鲜为人知的事。因此，如果因为药物不良反应而撤出市场的话，其浪费的资源和付出的代价是相当惊人的。 新药研发经济学研究表明，新药临床试验成功率从20%提高到33%， 可节表二、历史上FDA 的撤药事件
刹车片（摩擦材料）的成分 摩擦材料种类繁多。汽车制动器和离合器用的摩擦材料，几乎都是用树脂或橡 胶作为粘接剂的有机摩擦材料。到目前发现可以用于制造有机摩擦材料的天然和合成材料近百种，人们选择其中几种或十几种原料，按一定比例混合，生产出具有不同特性的摩擦材料。原料的选取与配合比例称为配方。配方是摩擦材料生产中最重要的技术要素。配方五花八门，千变万化，但万变不离其宗。归纳起来，任何一种实用配方都不外乎由下述四大类基本材料组成： 粘合剂：约占5%~25% 增强剂：约占20%~50% 摩擦调节剂：约占30%~60% 工艺调节剂：约占0.5%~1% （1）粘合剂： 如热固性树脂和橡胶等。粘合剂的作用是将配方中各组分粘合为一体，形成具有足够强度、适当硬度、尽可能高的耐温性和耐磨性的固体。 粘合剂的耐温性是影响摩擦材料性能的主要因素。因此，其种类和用量 是配方设计中重点考虑的。 （2）增强纤维： 如石棉纤维、天然矿物纤维、人造矿物纤维、有机纤维、植物纤维、素纤维、碳纤维。增强纤维必须能提供足够的强度，应有很好的耐热性 能和耐磨性能，而且不能刮伤对偶。 （3）摩擦性能调节剂：
摩擦性能调节剂的种类很多，用途各异，必须针对所选择的树脂和纤维 的种类，结合使用要求，进行不同的搭配，以形成满足不同用途的配方 体系。 a\ 能提高摩擦系数的: 常采用的是非金属矿物及其制品。例如：重晶石（硫酸钡）、硅灰石、 氧化铝、矾土（刚玉）、氧化铁红（黑）、焦炭粉等等。这些原料的 主要作用是使刹车片有足够的摩擦系数，不仅在100°C左右的常温区 段，而且在400~500°C的高温区段都能产生足够的制动力。 b\ 能稳定摩擦系数的： 主要原料有石墨、二硫化钼、云母、滑石、软金属等。这些原料的硬 度都很低，在摩擦表面起润滑作用，使摩擦系数趋于稳定，并用来保 护摩擦对偶。 c\ 有机摩擦性能调节剂： 常用的有橡胶份、轮胎粉等。加入这些材料有助于降低材料的硬度和 密度、稳定摩擦系数、降低磨损，但过量的使用会导致热衰退。 d\ 金属粉末（屑）： 在一些重载荷的刹车片配方中，也有加入一定份额的金属粉或屑的情 况，常用的有铁粉、铜粉（屑）、铝粉等。加入金属组分主要是为了 改进材料的高温摩擦磨损性能。 （4）工艺调节剂：