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“大科学装置前沿研究”重点专项
2016年度项目申报指南
大科学装臵为探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革提供极限研究手段，是科学突破的重要保障。为充分发挥我国大科学装臵的优势、促进重大成果产出，科技部会同教育部、中国科学院等部门组织专家编制了大科学装臵前沿研究重点专项实施方案。
大科学装臵前沿研究重点专项主要支持基于我国在物质结构研究领域具有国际竞争力的两类大科学装臵的前沿研究，一是粒子物理、核物理、聚变物理和天文学等领域的专用大科学装臵，支持开展探索物质世界的结构及其相互作用规律等的重大前沿研究；二是为多学科交叉前沿的物质结构研究提供先进研究手段的平台型装臵，如先进光源、先进中子源、强磁场装臵、强激光装臵、大型风洞等，支持先进实验技术和实验方法的研究和实现，提升其对相关领域前沿研究的支撑能力。
专项实施方案部署14个方面的研究任务：1. 强相互作用性质研究及奇异粒子的寻找；2. Higgs粒子的特性研究和超出标准模型新物理寻找；3. 中微子属性和宇宙线本质的研究；4. 暗物质
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直接探测；5. 新一代粒子加速器和探测器关键技术和方法的预先研究；6. 原子核结构和性质以及高电荷态离子非平衡动力学研究；7. 受控磁约束核聚变稳态燃烧；8. 星系组分、结构和物质循环的光学—红外观测研究；9. 脉冲星、中性氢和恒星形成研究；
10. 复杂体系的多自由度及多尺度综合研究；11. 高温高压高密度极端物理研究；12. 复杂湍流机理研究；13. 多学科应用平台型装臵上先进实验技术和实验方法研究；14. 下一代先进光源核心关键技术预研究。
根据专项实施方案和“十二五”期间有关部署，2016年优先支持20个研究方向。申报单位针对重要支持方向，面向解决重大科学问题和突破关键技术进行一体化设计，组织申报项目。鼓励依托国家重点实验室等重要科研基地组织项目。项目执行期一般为5年。为保证研究队伍有效合作、提高效率，建议项目下设课题数不超过4个，每个项目所含单位数不超过6个。本专项不设青年科学家项目。
1. Higgs粒子的特性研究和超出标准模型新物理寻找
1.1 LHC实验探测器升级
研究内容：参加LHC的CMS、Atlas和ALICE等实验的探测器升级改造。
考核指标：完成按照国际合作组的合作协议承担的缪子探测器、径迹探测器、量能器等的设计、预研和建造任务。
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2. 中微子属性和宇宙线本质的研究
2.1 空间间接探测暗物质粒子
研究内容：空间间接探测暗物质粒子实验（DAMPE）的关键科学和技术问题。
考核指标：建立针对暗物质粒子探测关键技术和方法；获得宇宙高能电子GeV至10TeV高分辨能谱和空间分布；获得宇宙弥漫伽玛射线GeV至TeV高分辨能谱和空间分布；获得0.1—100TeV的核素宇宙射线能谱。
3. 暗物质直接探测
3.1 利用氙和氩探测器在高质量区直接探测暗物质
研究内容：依托锦屏地下实验室和PandaX—500公斤级液氙探测器，优化探测器性能，提升探测器灵敏度，在高质量区（约100GeV）进行暗物质直接探测，同时开展136Xe无中微子双贝塔衰变的实验研究。研究液氩探测器的关键技术。
考核指标：氙探测器在高质量区（100GeV左右）暗物质探测灵敏度达到10—46cm2量级的国际前沿水平；掌握探测136Xe无中微子双贝塔衰变的关键技术。掌握液氩探测器关键技术。
4. 新一代粒子加速器和探测器关键技术和方法的预先研究
4.1 高能环形正负电子对撞机预先研究
研究内容：正负电子对撞机加速器设计研究和高能量分辨探测技术研究。
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考核指标：
1）完成质心系能量为240GeV左右高亮度正负电子对撞机相关探测器概念设计；确定并细化物理目标，通过模拟手段验证实验中物理观测量的精确度。
2）高分辨探测技术：粒子径迹探测器内层硅探测器原型芯片的可能技术选项，要求位臵分辨达到15μm；外层时间投影室原型位臵分辨优于100um；得到颗粒度达5×5mm2成像型电磁量能器的可能技术选项；得到基于SiPM读出的电磁量能器和颗粒度达1×1cm2基于大面积紧凑型气体探测器的强子量能器的技术选项，以及粒子能量泄漏补偿研究，解决相关设计中的关键问题；以切伦科夫探测器技术为主研究高能粒子分辨探测器的技术选项。
3）加速器设计：完成单环麻花轨道，包括局部双环方案的磁聚焦结构设计和动力学孔径优化，以及误差效应、束流集体效应、麻花轨道效应等的分析。模拟对撞机中束束相互作用及其对对撞亮度的影响。研究探测器束流本底来源并进行模拟，完成束流准直系统设计。完成加速器探测器接合处本底、辐射分析研究及优化。
5. 原子核结构和性质以及高电荷态离子非平衡动力学研究
5.1 天体环境中关键核过程研究
研究内容：依托兰州重离子加速器装臵（HIRFL）研究天体环境中的关键核反应及衰变过程。
考核指标：完善HIRFL核天体物理实验平台，精确测量相关—4—
核素的质量、衰变寿命和反应率，确定热碳氮氧循环（HCNO）突破、快质子俘获（rp）、中微子质子（νp）等过程的核反应路径，理解相关天体事件中能量产生机制和灰烬中的元素丰度分布，探索宇宙元素起源。
6. 受控磁约束核聚变稳态燃烧
6.1 高密度下加热及电流驱动效率和协同效应研究
研究内容：未来聚变反应堆相关高密度条件下的加热及电流驱动效率及协同问题。
考核指标：明确高密度条件下各种加热和驱动手段的基本物理机制；提高射频波与等离子体耦合效率；实现总功率10MW、多种ITER相关加热手段间的高效协同。
7. 星系组分、结构和物质循环的光学—红外观测研究
7.1黑洞与星系协同演化及其宇宙学效应研究
研究内容：利用LAMOST、FAST和HXMT的观测数据，研究黑洞形成与星系协同演化及其宇宙学效应。
考核指标：搜寻、认证并定点观测高红移星系和类星体，发展新方法高精度测量黑洞质量、星系恒星和气体质量，观测黑洞吸积的高能物理过程、物质外流和对星系的反馈，建立星系组装与黑洞相互作用动力学和多波段辐射模型、探索黑洞与星系的宇宙学演化规律。
7.2致密天体观测研究
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研究内容：利用硬X射线调制望远镜卫星（HXMT）以及天地一体化观测设备，搜寻黑洞、中子星等致密天体，测量致密天体的质量，并开展相关理论研究。
考核指标：建立HXMT数据反演、噪声和背景模型，以及成像、能谱和计时分析方法；得到致密天体双星星表，确定黑洞的最小质量、中子星的最大质量；发现至少10个新的瞬变高能天体或者新的爆发事例；对新发现的高能变源开展后随观测证认和研究，建立不同类型的能谱态和时变态的演化和转换模型，理解黑洞附近吸积盘的行为并测量黑洞的自转，理解中子星磁球的性质并测量中子星表面磁场强度；构建黑洞和中子星等致密天体的质量分布。
8. 复杂体系的多自由度及多尺度综合研究
8.1 面向生物学和医学科学的多尺度成像方法及研究
研究内容：发展基于先进光源和磁共振等技术的多尺度成像方法，对生命活动进行多尺度、多维度研究。
考核指标：基于先进光源、强磁场装臵等多种平台型装臵联用，建立结构和功能一体化的，多维度、多尺度成像方法和平台，在单分子、细胞、组织、器官、个体等不同层次上揭示生命活动中结构与功能的物理化学机制，了解生命体系中相互作用、代谢调控、电子转移、构象涨落等关键过程及其联动网络；为慢性疾病诊疗等提供相关科学基础。
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8.2多参量复合量子功能材料的表征与调控
研究内容：相关材料结构和物性表征技术研发和实现，及多物理场条件对多重参量复合量子功能材料的调控研究。
考核指标：利用并提升同步辐射光源、强磁场、散裂中子源等装臵具备的相关条件，发展复合量子功能材料的高分辨表征技术；实现高分辨的材料结构表征、新奇量子态物性和新效应等的探测和调控；研制若干新型多参量复合量子功能材料，为相关技术发展和应用提供材料基础。
9. 高温高压高密度极端物理研究
9.1 强激光驱动新型粒子源和辐射源研究
研究内容：强激光驱动新型粒子源和辐射源。
考核指标：依托神光系列装臵，建立拍瓦皮秒激光驱动粒子源的实验方法和技术，理解强激光驱动粒子加速和超快辐射的物理机制、掌握定标关系，建立强激光驱动产生高品质粒子束和辐射源的方法和技术，获得具有应用前景的粒子源（能量高于50MeV、品质优良的质子束等）和辐射源（空间分辨优于10微米、能量高于17keV的高亮x射线源）并演示在高能量密度物理诊断方面的应用。
10. 复杂湍流机理研究
10.1高速边界层转捩机理、模型及其控制研究
研究内容：高速边界层流动转捩机理、预测模型及其控制方法。
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考核指标：获得高速边界层bypass转捩、横流转捩和边界层感受性等转捩过程的流动新现象；获得来流脉动、壁面粗超度、马赫数、雷诺数、壁温比等参数对转捩过程的影响规律；建立和完善针对先进航空航天飞行器设计需求的转捩预测新模型与新方法；发展高速边界层转捩的主/被动控制新技术，阐明其流动控制机理；获得转捩地面预示与飞行实验结果之间的天地相关性。
11. 多学科应用平台型装臵上先进实验技术和实验方法研究
11.1先进光源实验技术和新型实验方法
研究内容：高性能同步辐射光源的关键实验技术和新型实验方法。
考核指标：研发若干达到国际领先或先进水平的X射线探测器、微纳聚焦光学元件和部件，争取实现多项先进技术的转移转化；发展超高分辨X射线光学检测和矫正技术、精密X射线光学系统高热负荷缓释技术；发展相干以及相衬X射线成像与散射实验方法及串行晶体学方法，衍射、散射、吸收、成像、质谱等多种实验技术不同组合及其与时间分辨技术相结合的综合实验方法。
11.2 X射线原位实验技术研究和环境建设
研究内容：真实样品环境条件及原位条件下的X射线原位实验技术。
考核指标：建立样品环境，提供温度、压力、气氛、拉伸、电场、磁场等多种实验测试条件，适用固态、液态、气态，薄膜—8—
或纤维等多种样品形态，满足材料合成、化学反应、外场作用等过程等中动态测试的需求。实现外场条件下的同步辐射X射线衍射、散射、吸收等实验技术，满足原子近邻结构、长程有序结构、电子结构、界面与表面、纳米或微米尺度结构等不同尺度结构研究的需求。发展在同步辐射光束线直接和原位研究工程大试样的实验技术和环境。
11.3 中子散射原位实验技术研究和样品环境建设
研究内容：依托散裂中子源、绵阳研究堆和CARR堆，发展中子散射各种原位环境的实现及原位条件下的实验技术。
考核指标：研发集低/高温、高压、强磁/电场、多气氛等多种条件、自动换样及远程控制的中子散射/衍射原位实验样品环境相关技术和设备。发展用中子散射直接和原位研究工程大试样的实验技术和环境。建立散裂中子多场耦合的原位实验样品环境。
11.4 白光中子源实验技术研究
研究内容：依托中国散裂中子源的白光中子源开展核数据测量实验研究。
考核指标：发展在白光中子源进行核数据精确测量的宽能谱中子飞行时间测量技术、复合测量（中子、（和带电粒子）大型探测器阵列的相关技术、强脉冲源数字化触发技术、满足高精度实验的极低本底控制技术、特殊样品（放射性）的制备和特殊实验条件（高低温和高压）的技术。
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11.5 脉冲强磁场极端条件下的实验技术和方法研究
研究内容：脉冲强磁场极端条件下高精度、高灵敏度的测量技术；提高脉冲强磁场的磁场强度的技术。
考核指标：掌握脉冲强磁场极端条件下比热、磁致伸缩、磁扭矩等新型测量方法；实现100特斯拉的磁场峰值和60特斯拉10毫秒平顶波形磁场；发展适用于脉冲强磁场与同步辐射X射线、散裂中子源联用的脉冲磁体结构及电源控制系统；掌握多电源协同工作、输出电流高精度的控制技术，实现时序控制精度高于毫秒级、电流控制精度优于千分之一的高精度、高灵敏度的测量技术。
11.6 稳态强磁场极端条件下关键实验技术和方法研究
研究内容：稳态强磁场下磁共振、超快宽光谱联用表征技术，稳态强磁场下材料合成与表征融合技术。
考核指标：掌握稳态强磁场下的高精度核磁共振、电子磁共振、超高压输运、超快光学探测的综合测量方法；解决小口径磁体与低温、高压、光学等实验技术的融合问题，实现稳态强磁场下磁共振（25T）谱仪、多频高场电子磁共振（82—690GHz间断频点）谱仪、超高压（300mK,100GPa）输运设备、超快宽光谱仪（THz波段,240～2600nm波段）的研制；掌握稳态强磁场下材料合成的原位探测技术。
12. 下一代先进光源核心关键技术预研究
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12.1 X射线自由电子激光原理和核心关键技术研究
研究内容：X射线自由电子激光新原理及核心关键技术。
考核指标：完成全相干、紧凑型、超短脉冲、连续波FEL的理论探索与实验研究，包括EEHG、PEHG、级联FEL等；掌握加速管（梯度>70MV/m）、能量倍增器、偏转腔等X波段加速关键技术；掌握高性能波荡器、高精度束流测量技术（位臵精度好于100nm，长度精度好于50飞秒，等等）和飞秒同步技术（同步精度好于20飞秒）；掌握高流强电子枪（流强>1mA）、连续波超导加速单元（梯度>15MV/m）等高重复频率加速关键技术。
12.2 衍射极限同步辐射光源核心关键核心技术研究
研究内容：衍射极限储存环光源物理优化设计及关键技术发展。
考核指标：完成衍射极限储存环的物理设计研究（相应不同能量，发射度达到0.01～0.05nm（rad，束流强度200～500mA）；掌握纵向变梯度二极磁铁和高梯度聚焦磁铁技术（>80T/m）、超导技术、小间隙镀膜真空室技术（间隙5mm）、高性能波荡器技术（新型EPU、QPU，超短周期波荡器）、快速冲击磁铁技术（上升沿～1ns）、超高精度机械与准直技术等。
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智能材料的结构及应用 学院：班级： 姓名：学号： 摘要：材料的智能化代表了材料科学发展的最新方向，智能材料是一种能通过系统协调材料内部各种功能并对时间、地点和环境作出反应和发挥功能作用的材料。且能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。本文旨在简要介绍智能材料的结构的基础之上，介绍一些它在当今社会不同领域的应用。 关键词：智能材料、结构、应用 材料的发展从之前的单一型、复合型和杂化型，发展为异种材料间的不分界的整体式融合型材料。而近几年所兴起的智能材料更是不同于以往的传统材料，它的仿生系统具有传感、处理和响应功能，而且与机敏材料相比更接近于生命系统。它能够根据外界环境条件的变化程度实现非线性响应从而达到最佳适应的效果。对于智能材料我结合自己听课的内容、书籍及网上资料的查阅写下对智能材料的认识。 智能材料不同于传统的结构材料和功能材料，它模糊了两者之间的界限并加上了信息科学的内容，实现了结构功能化功能智能化。一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。即： （1）基体材料：基体材料担负着承载的作用，一般宜选用轻质材料。一般基体材料首选高分子材料，因为其重量轻、耐腐蚀，尤其具有粘弹性的非线性特征。其次也可选用金属材料，以轻质有色合金为主。 （2）敏感材料：敏感材料担负着传感的任务，其主要作用是感知环境变化（包括压力、应力、温度、电磁场、PH值等）。常用敏感材料如形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。 （3）驱动材料：因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负着响应和控制的任务。常用有效驱动材料如形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用，这也是智能材料设计时可采用的一种思路。 （4）其它功能材料：包括导电材料、磁性材料、光纤和半导体材料等。
稀土材料 姓名：牛刚学号：S2******* 稀土被称为工业“味精”，在材料的结构与功能改性方面具有非常重要的意义。稀土元素的4f轨道电子数目是稀土元素之间最明显的差异，正是4f轨道电子数目的差异引发了稀土材料之间的性能差异。纳米材料由于具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等具有与其他材料完全不同的许多优良性能。 我国稀土产品主要应用于冶金机械、石油化工和玻璃陶瓷等传统领域，但功能材料在高新技术产业中的应用近年来备受关注，稀土在磁性材料、储氢材料、发光材料、催化材料等领域的应用增长迅速，其应用份额从1990年的13%增长到了2002年的30%。稀土功能材料在高新技术中的应用从70年代开始进入了高速发展阶段，应用和产业化开发的速度愈来愈快，一般以5年左右的周期出现一个震动世界的新成果，并迅速形成了高新技术产业。 1稀土磁性材料 1.1稀土永磁材料稀土永磁材料经历了3个阶段的发展，20世纪60年代发明了RECo5型第一代稀土永磁材料；70年代出现了RE2Co17型第二代稀土永磁材料，其磁能积有了较大提高，特别是温度稳定性好，但由于主要原料是Sm和Co，成本高，一般用于军工等特殊领域；第三代稀土永磁REFeB发明于80年代，是当今磁能积最高的永磁材料。近年来全世界NdFeB产量年均增长率达到25%，2003年我国NdFeB磁体的产量达到15000t左右，位居世界第一。但我国稀土永磁制备技术和磁体性能方面与国外比较还有不少差距，多数厂家的产品因磁体性能较低、一致性难以满足高档用户的要求，因此价格仅为国际市场的1/3~1/2，经济效益不尽人意。随着烧结NdFeB磁体应用领域的不断扩大，对其性能提出了越来越高的要求。因此，近几年来，国内外掀起了一股研发高性能烧结NdFeB磁体的热潮。西方国家大部分采用快冷厚带工艺制备高性能烧结NdFeB磁体。用该工艺生产的磁体磁能积高，性能稳定。国内许多单位都在加速开发此新工艺，北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心在国家科技部十五科技攻关项目的支持下，已经开发出了具有自主知识产权的快冷厚带制备工艺，并与设备厂家合作设计制造了一台300kg甩带炉，试运行效果良好，产品已基本达到国外用户要求，近年内将实现规模化生产。近年来，稀土永磁材料的研发主要集中在以下几个方面：(1)制备工艺和设备的改进； (2)通过掺杂Co，Al和稀土Tb等提高矫顽力和改善温度稳定性；(3)通过纳米双相耦合技术提高永磁材料的性能；(4)稀土永磁薄膜材料和新型稀土永磁材料的开发。 据全国稀土永磁材料协作网预测，“十五”期间我国烧结NdFeB磁体总产量将达到50，000t，销售总额达到150亿元。到2010年中国烧结NdFeB磁体产量将达到7万吨，占全球75%，销售额将达到260亿元。在未来10年内，我国将成为世界稀土永磁材料的制造中心。 1.2磁致伸缩材料磁致伸缩材料是在偏磁场和交变磁场同时作用下，发生同频率的机械形变的一种材料。与压电陶瓷(PZT)和传统的磁致伸缩材料Ni，Co相比，稀土超磁致
机械工程前沿研究与优化设计 摘要: 本论文指出了现代机械工程科学前沿的显著特征：一方面，它与信息技术、材料科学、生命科学和管理科学相交叉；另一方面，它在创造性地解决机械工程关键科学问题的过程中得到发展。机械优化设计为机械设计提供了一种重要的科学设计方法,使得在解决复杂设计问题时,能从众多的设计方案中寻到尽可能完美的或最适宜的设计方案，这是现代科学技术发展的必然结果。简述了遗传算法和蚁群算法的基本概要，并列举了其目前的应用现状。关键词: 机械工程学科前沿优化设计遗传算法蚁群算法 机械工程是一门与机械和动力生产有关的工程学科，它以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题。 机械工程学科包含以下几个方面机械制造及其自动化机械电子工程机械设计及理论 车辆工程和仿生技术。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，无不需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械；研制和提供用以生产各种产品的机械；研制和提供从事各种服务的机械；研制和提供家庭和个人生活中应用的机械；研制和提供各种机械武器。 1 机械工程的发展趋势 机械的发展经历了从制造简单工具到制造由多个零件、部件组成的现代机械的漫长过程。机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。随着世界的进步、国家的需求和学科的发展，机械工程科学的发展出现了以下显著特点和趋势：一方面，高技术领域如光电子、微纳系统、航空航天、生物医学、重大工程等的发展，要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好的新理论、新方法和新技术，因而出现和发展着微纳制造、仿生及生物制造、微电子制造等制造科学新领域；另一方面，随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术的交叉，除了推动着机构学、摩擦学、动力学、结构强度学、传动学和设计学的发展外，还产生和发展着仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新的交叉科学。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。
课程名称：最新科技前沿院系：会计学院会计系学号： 姓名 指导老师
最新颖的生命科学科技前沿 摘要： 每一次人类的进步，必须以科技的进步为前提。生命科学发展至今，人类功课了无数难题。从1953年，DNA双螺旋结构的第一次提出，到1986年生物学家对进行人类基因组的全序列分析设想的提出，再到2000年“人类基因组计划”测序工作的完成，科技的一步步进步，推动着生命科学的一步步进步。生命科学的一步步进步也在随时随地的影响着我们的生活。 关键词： 生命科学成果前沿趋势 前言： 仰观宇宙之大，俯察品类之盛，在广袤的自然界中，处处都有生命的踪迹，参天蔽日的大树、匍匐丛生的小草，飞禽走兽、游鱼爬虫，体积以吨计的鲸鱼、肉眼看不见的细菌和病毒，生命个体无一不在一定的时空中呈现出盎然生机…… 那么，生物是怎样以一种自然而又科学的方式存在于我们身边的呢？它们的存在又为我们人类的生存和生活提供了哪些必要的条件呢？我们能从大自然中得到什么珍贵的信息呢？近年来，生命科学有了哪些进展呢？了解生命科学又能为我们的生活提供哪些便利
呢？…… 种种疑团，无一不需要我们以科学的态度来了解生命科学，以先进的技术走到科技的最前沿…… 正文： 现代科学技术极大的促进了社会的进步与发展，而生命科学技术的飞速发展尤其使人们的生活发生了翻天覆地的变化。随着研究的不断深入，技术水平的不断提高，生命科学与我们的生活联系的越来越紧密，悄悄地改变着我们生活的方方面面。 一、什么是生命科学 首先，先让我们来了解一下什么是“生命科学”。 “生命科学”一词在字典中的定义是：研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的学科。 可见，生命科学是基于对生命的研究而形成的一门学科。他用于有效地控制生命活动，能动地改造生物界，造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系，是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。 生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学.支配着无生命世界的物理和化学定律同样也适用于生命世界，无须赋予生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解，无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。比如生命科学中一个世纪性的
1. 用于高产率环境稳定单分子层器件的金属纳米粒子接触 材料名称：金属纳米粒子 研究团队：瑞士 IBM 苏黎世实验室 Gabriel Puebla-Hellmann 研究组 原标题：Metallic nanoparticle contacts for high-yield, ambient-stable molecular-monolayer devices 想要实现用于电子应用、光发射或感测的分子的固有功能，需要与这些分子的可靠电接触。自组装的由单层（SAM）组成的夹层结构是有利于技术应用的，但是需要非破坏性的顶部接触制造方法。已有的各种方法，包含从直接金属蒸发到聚（3,4-乙烯二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）或石墨烯夹层到金属转移印刷。然而，在不损害薄膜完整性、内在功能或大规模制造兼容性的情况下，尚不可能制造基于 SAM 的器件。Puebla-Hellmann 等人开发了一种基于 SAM 的器件的顶部接触方法，通过利用金属纳米粒子可以为各个分子提供可靠的电接触这一事实，同时解决了所有问题。该制造步骤首先包括将一层金属纳米颗粒直接共形和非破坏性地沉积在 SAM 上（其本身横向约束在介电基质中的圆形孔内，直径范围为 60 纳米至 70 微米），然后通过直接金属蒸发对顶部接触进行加固。该方法能够制造数千个相同的、环境稳定的金属-分子-金属器件。SAM 组成的系统变化表明，固有的分子特性不受纳米颗粒层和后来的顶部金属化的影响。Puebla-Hellmann 等人提出的这一概念通常针对配有两个锚定基团的密集分子层，并为分子化合物大规模整合到固态器件提供了一条途径（可以缩小到单分子水平）。（Nature DOI: 10.1038/s41586-018-0275-z）
成都理大学 科学技术史论文题目：世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 彭静 201206020228 核自学院 指导老师：周世祥
世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史，也是人类文明史的重要组成部分。今天，当人类豪迈地飞往宇宙空间，当机器人问世，当高清晰度数字化彩电进入日常家庭生活，当克隆羊多利诞生惊动整个世界之时，大家是否会感受到，人类经历了一个多么漫长而伟大的科学技术发展历程。 一．古代科技发展概况 大约在公元前4000年以前，人类由石器时代跨入青铜器时代，并逐渐产生了语言和文字。在于自然界的长期斗争中，人类不断推动着生产工具和生产技术的进步，与此同时，人类对自然界的认识也不断丰富，科学技术的萌芽不断成长起来。 世界文明发端于中国，埃及，印度和巴比伦四大文明古国。中国古代科学技术十分辉煌，但主要在技术领域。中国的四大发明对世界文明产生巨大影响。古代中国科技文明的主要支桂有天文学、数学、医药学、农学四大学科和陶瓷、丝织、建筑三大技术,及世界闻名的造纸、印刷术、火药、指南针四大发明。四大发明：造纸、印刷术、火药、指南针。 生活在尼罗河和两河流域的古埃及和巴比伦人在天文学，数学等方面创造了杰出的成就，埃及金字塔名垂史册，印度数学为世界数学发展史大侠光辉的一页。 古希腊是科学精神的发源地，古希腊人创造了辉煌夺目的科学奇迹，在人类历史上第一次形成了独具特色的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。在人类历史上第一次形成了独具特色的的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。毕达哥拉斯，希波克拉底，以及百科全书式的学者亚里士多德都是那一时期的解除代表人物。公元前3世纪，进入希腊化时期的古希腊获得更大的发展，出现了欧几里得，阿基米德和托勒密三位杰出的科学家，使得古代科学攀上三座高峰。 公元最初的500多年中，欧洲的科学技术持续衰落，5世纪后进入黑暗的年代，并且延续了1000多年，科学一度成为宗教的婢女。但是科学精神在14世纪发出自己的呐喊，近代实验科学的始祖逻辑尔-培根像一颗新星，点亮了欧洲的天空。 在整个古代,技术发展的水平不高,科学也没有达到系统的程度,不同地域的人民之间还未建立起长期稳定的经济、文化联系, 但许多古代的科学技术成果, 如阳历和阴历, 节气、月、星期和其它时间单位的划分, 恒星天区的划分和名称,数学的基础知识和十进制记数法、印度——阿拉伯数字、轮车技术、杠杆技术、造纸术、印刷术等等,都已深深镶入了整个人类文明大厦的基础。 古代自然科学的发展还停留在描述现象，总结经验的阶段，个学科的分野并不明确，因而具有实用性，经验性和双重性，但它给近代科学的发展准备了充分的条件。 2.近现代科学技术的发展
第八讲生物科学前沿简介 一、20世纪生物科学发展的历史回顾 记者：匡先生，在展望生物学绚丽的发展前景之前，您能否简要的回顾20世纪生物学领域所取得的引人注目的成就呢？ 匡廷云院士：由于19世纪以来，物理学、化学、地学以及技术科学的理论成就和技术进步，为生物学家认识生物发展规律提供了许多新的手段、方法。所以19世纪末20世纪初，生命科学取得了巨大的发展。在20世纪在生命科学领域有两次革命性的突破。第一次是孟德尔遗传学的再认识和摩尔根的基因论。孟德尔开创了经典遗传学，揭示了生物遗传现象。摩尔根主要用实验手段证明了基因是有序排列在染色体上的。 到了20世纪中叶，迎来第二次突破性进展，即沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。沃森是生物学家，当时刚刚在美国拿到博士学位，研究噬菌体，后来到了英国。而克里克是个物理学家，当时在剑桥读Ph.D，用X射线衍射研究蛋白质晶体结构。沃森的贡献是在于确定DNA 两对特异性碱基的配对。克里克的贡献在于他极力主张建立物理模型，从分子、原子之间的距离和角度就可以得到最大限度的变量和稳定条件。特别有规则的双螺旋结构大大减少了变量数目。物理学家和生物学家完美的结合发现了DNA双螺旋结构。这是第二个突破性的里程碑。 图2 玉米籽粒的孟德尔遗传 图3 DNA 双螺旋
DNA双螺旋结构的建立开辟了生物学的新纪元。在这个基础上产生了基因工程、蛋白质工程。因此生物技术的发展对科技的发展对科技的发展、社会的进步的推动力是巨大的。由于分子生物学的发展、信息科学的发展人类才有可能识破自身的基因。在20世纪末大规模的开展人类基因组计划，破译人类的基因全序列。这个计划与曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划并称20世纪人类三大科学计划。可以说20世纪生物学是飞速发展，取得了巨大的成就，为21世纪生命科学的腾飞打下了坚实的基础。
1. 由熵驱动的手性单壁碳纳米管的稳定性 材料名称：单壁碳纳米管（SWCNT） 研究团队：法国艾克斯马赛大学 Christophe Bichara 研究组 原标题：Entropy-driven stability of chiral single-walled carbon nanotubes 单壁碳纳米管是空心圆柱的，其可以在边界处催化剂的作用下，通过碳结合而生长达到厘米级长度。其表现出半导体或金属特性，取决于生长过程中形成的手性指数。Magnin 等人为了支持选择性合成，开发了一个热力学模型，该模型将管-催化剂的界面能量、温度与碳纳米管手性联系了起来。并表明了纳米管可以生长手性，因为它们的纳米尺寸边缘的结构熵，从而解释了实验观察到的手性分布的温度演变。通过界面能量考虑催化剂的化学性质，Magnin 等人构建了结构图谱和相图，用于指导催化剂和实验参数的理性选择，以实现更好的选择性。 （Science DOI: https://https://www.doczj.com/doc/fa18269928.html,/10.1126/science.aat6228）
2. 亚微米级结构的钙钛矿发光二极管 材料名称：钙钛矿发光二极管 研究团队：西北工业大学黄维和南京工业大学王建浦研究组 原标题：Perovskite light-emitting diodes based on spontaneously formed submicrometre-scale structures 发光二极管（LED）能够将电转换为光，广泛用于现代社会中如照明、平板显示器、医疗设备和许多其他情况。通常，LED 的效率受到非辐射复合（电荷载流子由此重新组合而不释放光子）和光陷的限制。在诸如有机 LED 的平面 LED 中，从发射器产生的光的大约 70％至 80％被捕获在装置中，为提高效率留下了很大的机会。研究人员们用了许多方法，包括使用衍射光栅、低折射率网格和屈曲图案，来提取被陷在 LED 中的光。然而，这些方法通常涉及复杂的制造工艺并且可能使发光光谱和出光方向发生改变。Cao 等人展示了高效和高亮度电致发光的溶液加工的钙钛矿，其自发形成亚微米级结构，可以有效地从器件中提取光并保持与波长和视角无关的电致发光。这种钙钛矿仅需要在钙钛矿前体溶液中引入氨基酸添加剂便可形成。此外，添加剂可有效钝化钙钛矿表面缺陷并减少非辐射复合。钙钛矿 LED 具有峰值 20.7％的外量子效率（电流密度为 18 mA·cm-2），能量转换效率为 12％（在 100 mA·cm-2的高电流密度下），该值与性能最佳的有机 LED 相接近。 （Nature DOI: https://https://www.doczj.com/doc/fa18269928.html,/10.1038/s41586-018-0576-2）
道路材料工程学科前沿综述 摘要：近年来，道路材料工程学科各个领域取得了一系列突破性进展，为公路建设提供了大量的理论方法。本文针对当前道路材料工程发展现状，综述了其重要进展，并对我国该学科的发展趋势进行了展望。 关键词：道路材料工程；前沿；综述 0 引言 道路材料工程是一门与材料和道路有关的学科，它以材料科学和道路工程理论为基础，采用材料分析、测试等手段来研究材料，旨在研究和解决工程建养中遇到的相关技术问题。 道路材料工程学研究内容包括水泥路面材料开发、改性及施工工艺研究，沥青路面材料开发、改性及施工工艺研究，土质加固及半刚性路面基层材料研究。 回顾历史，道路工程每一项技术的出现，首先在材料方面有所突破。如路基土的改良与稳定技术，沥青、水泥材料的改性研究等都与材料科学有关。由此可见，道路材料学科的不断发展尤为重要［1］。 1 道路材料工程学科各方向的发展 1.1 路面结构与材料的发展 公路建设的蓬勃发展对路面的使用性能提出了更高的要求，而路面材料的适用性、组成设计等对路面的使用性能起着决定性的作用。 1.1.1 沥青路面与材料 （1）沥青路面材料 沥青路面成为主导路面结构形式的原因在于其表面平整、行车舒适、减振性良好，但若材料组成、施工工艺不当，面层也会出现车辙、低温开裂等不良现象。 近年来，为提高沥青路面的使用性能，从沥青材料性能的改善着手，相继出现了乳化沥青、改性沥青。从材料必须满足环境的角度出发，一些学者开始研发全温度域改性沥青及混合料流变特性与路用性能评价方法，进一步提出改性沥青质量控制技术。从环保角度出发，很多人员对废橡胶粉改性沥青、废塑料改性沥青、硅藻土改性沥青等开始进行深入研究。 （2）环保型道路材料
现代生命科学前沿专期末考试题 考试时间 1月13日14:00~16:00，地点：学院一、二教（如果坐不下再开微格教室），形式：闭卷，拉单桌，不允许携带任何资料。 1.论述当代生命科学五个方面的最新进展（30分） a 神经生物学研究进展:2014年诺贝尔生理学或医学奖授予了发现构成大脑定位系统细胞的三位科学家.他们发现在实验动物经过某些特定位置时,位于海马附近内嗅皮质的另一些神经细胞被激活,这些脑区构成一个六边形网络,每个网格细胞在特定的空间图式中起作用.这些网格细胞共同构成一个坐标系,便于实验动物在三维空间的活动.这些研究解决了哲学家和科学家几个世纪来一直争论不休的一个问题,即大脑如何对我们周围空间产生地图,以及如何通过这个系统在复杂的环境中导航的. b.细胞生物学研究进展:2006年,日本山中伸弥研究小组通过将逆转录病毒介导的Oct4, Sox2, Klf4及c-Myc四个基因转入鼠成纤维母细胞,将成体细胞重编程为具有多分化潜能的干细胞,并将该类干细胞命名为iPS细胞.2007年, 美国Thomson 实验室，俞君英博士报道了Oct4, Sox2,Nanog及Lin28 四个基因的转染可将人成纤维母细胞重编程为iPS细胞。2008年4 月, Hanna等将镰刀型红细胞贫血模型小鼠的皮肤成纤维细胞诱导为iPS细胞, 改善了小鼠的贫血症状。2008年9月, 美国哈佛大学采用iPS技术, 将人类胰腺细胞逆向分化为能分泌胰岛素的B细胞, 成功治愈了糖尿病小鼠。利用这些方法，可以避开伦理学的限制获得具有多能性的细胞,这为发育生物学和医学研究提供了更多可能的应用. c.分子生物学研究进展:以半乳凝素-3为例,研究表明癌症患者血液中半乳凝素-3水平大幅升高.半乳凝素-3参与肿瘤细胞的增殖、粘附、侵袭、克隆存活以及肿瘤血管生成等过程.而一些半乳凝素-3抑制剂如乳糖基胺,乳糖基亮氨酸,酸碱修饰的柠檬
材料化学论文题高温超导材料研 班级：2009级3班 姓名：梁秋菊 学号：200910140315
高温超导材料研究 摘要：简要介绍了高温超导材料及其发展历史，对超导材料的发展现状和用途进行说明，对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。 关键词：超导材料研究进展高温应用 一、高温超导材料的发展历史 高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料，通常可以在廉价的液氮(77K)制冷环境中使用，主要分为两种：钇钡铜氧( YBCO和铋锶钙铜氧(BSCCO)钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜，应用在电子、通信等领域；铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。 1911年，荷兰莱顿大学的卡末林?昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98 ° C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林?昂尼斯称之为超导态，他也因此获得了1913年诺贝尔奖。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导状态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至1973 年，发现了一系列A15型超导体和三元系超导体，如Nb s Sn V s Ga Nb s Ge,其中Nb s Ge超导体的临界转变温度(TJ值达到23.2K。以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO),其T c为35K,第一次实现了液氮温区的高温超导。铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。1987年初，中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuG g 导体，已高于液氮温度(77K) ，高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCu0,再后来又有人将Ca掺人其中，得到Bis尤aCuOg导体，首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年，美国的荷曼和盛正直等人又发现了「系高温超导体，将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125&瑞士苏黎世的希林等 发现在HgBaCaCi超导体中，临界转变温度大约为133K,使高温超导临界温度取得新的突破。二、高温超导体的发展现状 目前，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)。其中最有实用价值的是铋系、钇系(YBCO) 和二硼化镁（MgB2）。氧化物高温超导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钛矿层状结构的复杂物质，在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性，在垂
1.航空器发展对材料的要求有哪些? 答：耐高温、高比强、抗疲劳、耐腐蚀、长寿命和低成本。 2.什么是自然资源,属性是什么？自然资源分为哪几类？ 答：（1）人类可以直接从自然界获得并用于生产和生活的物质。（2）属性包括：自然+经济。（3）可分为三类：无穷——空气、风、太阳能；可再生——生物体、水、土壤；非再生，矿物、化石燃料。 3.环境的定义是什么？环境污染的实质是什么？对人类而言环境的作用有哪些？ 答：（1）环境是人类周围一切物质、能量和信息的总和。 （2）人类索取超过资源再生+排放废弃物数量超过环境自净能力。 （3）首先，生存的基本条件——物质基础；其次，环境对废物消纳及转化，保证延续；第三，提供精神享受。 4.什么是资源保护？如何提高资源效率减轻环境污染？ （1）广义——在维护生态系统及其综合体中，对资源采取的平衡行动；狭义——对资源综合利用，提高资源效率。（2）1》通过技术革新，提高生产效率，减少废物排放；2》保护资源，加强资源综合利用，特别是废弃物的回收。 5.什么是金属间化合物，金属间化合物的特点是什么？ 答：指两种金属或金属与类金属组成的具有整数化学计量比的化合物。 特点：密度低、屈服强度随温度升高而提高、比刚度高、熔点高、高温强度好、抗氧化性能优良等。 6.金属间化合物分为哪几类，各自的特点是什么？ 答：分类及特点：①正常价化合物：符合化合物原子价规律。键特点: 电子转移和共用电子对。a.金属倾向与345副族元素形成化合物,b.金属正电性越强, B族负电性越强,越易形成,越稳定。 ②电子化合物：a.不符合原子价规则，成分不定b.结构由e浓度决定，超点阵结构。c.金属键。 ③间隙化合物：AR大过渡族金属元素和AR小的C、N、B等元素组成；高熔点；高硬度。 ④复杂化合物：更复杂结构的间隙化合物——渗碳体及碳化物。 7.二元Ti3Al合金的缺点有哪些，其发展思路是什么？ 答：缺点：室温断裂韧性、冲击韧性低、O相合金的抗氧化问题、高Nb合金抗氧化性差。发展思路：在Ti-Al-Nb 的基础上，加β相稳定元素，增加塑性第二相，改善室温塑性和加工性能。 8.金属间化合物结构材料脆性原因？其韧化方法有哪些？ 答：脆性原因：①结构特性：电负性、结构复杂性②滑移特征：独立滑移系③晶界特征：杂质偏聚④环境影响：氢脆⑤应力状态：缺口敏感性。韧化方法：①偏离化学计量比；②合金化：微合金化法、宏合金化；③改变晶粒形态：细化晶粒、择优取向；④微结构控制：组织优化；制备多相合金、改进制备工艺。 9.Ti3Al（α2）基合金中加入β相稳定元素的目的是什么？不同β相稳定元素含量分别对应什么相组成？ 答:通过添加β相稳定元素（如Nb和Mo），增加塑性的第二相，使Ti3Al基合金的室温塑性和加工性能得到改善。 ①第一代β稳定元素含量在10%～14%，显微组织为α2（DO19）＋β；②β稳定元素含量在14%～17%之间，该合金具有更高的拉伸强度和蠕变抗力，显微组织取决于热处理，主要为α2、β和O相(第一代O相合金)O相（基于Ti2AlNb，正交结构，可看作α2的畸变结构；③β稳定元素含量在23％以上，如GE公司研制的Ti-24.5Al-23.5Nb和Ti-22Al-27Nb 合金，显微组织为O＋β，这类以O相为基的合金比α2合金和超α2合金有更高的高温屈服强度、蠕变抗力和断裂韧性，已经成为近期研究的重点（第二代O相合金）。 10.什么是高温合金？高温合金的服役条件是什么？高温合金的强化方法有哪些？以Ni基高温合金的强化为例讲述高温合金强化原理。 答：高温合金又称热强合金、耐热合金或超合金（Superalloys)，是指以Fe、Ni、Co为基，能在600℃以上温度，一定应力条件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。服役条件（航空发动机热端部件）：①600~1100℃②氧化和燃气腐蚀环境③复杂应力（蠕变，高、低周疲劳，热疲劳等）④长期可靠工作。强化方法：组织：γ/ γ’共格组织，基体：γ，强化相：γ’①固溶强化：γ ②第二相强化：γ’ ③晶界强化：微量元素晶界偏聚④工艺强化：定向或单晶。 借助Mo来提高/ 晶格错配度，增加晶格界面应力场，阻止位错运动，减小合金最小蠕变速率。在蠕变过程中形成稠密的界面位错网络，这些位错网络在稳定的蠕变阶段可以有效阻止相中的滑移位错进入相。提高了Mo 元素的含量，增大了合金高温蠕变过程中TCP相析出的倾向，增加Ru元素降低这一倾向，提高合金稳定性。11.组织工程学的三大要素是什么？对细胞载体材料－支架材料的具体要求是什么？ 答：三大要素：①细胞载体材料－支架材料；②细胞的分离和培养；③细胞生长因子。对支架材料的具体要求有：1.多孔且需要高的孔隙率；2.内部均匀分布和相互联通的孔结构；3. 支架材料易于加工成不同的厚度和形状；4. 良好的相容性和一定的机械强度；5. 可以通过生物降解最终消失。
土木工程发展前景 07工程管理张清0704060365 南京理工大学泰州科技学院土木 摘要：目前我们的土木工程变为好多的系统专业，系统专业的改进和渐渐的单一精确是我们适应与世界发展的必要，可是依据现在的世界人口是我们是人才和技术的竞争，转而想一下，要是再过几个世纪人口逐渐的减少，我们的专业是不是还是很手欢迎呢！也许有人会说：“那个时候我们是要限量的口子制人口的。”或是我们可以把我们的知识放在电脑里存放啊！美曰：时代的前进和我们的命运是否由自己来安排。我们的土木工程专业有几人可以认的是什么？有几人可以说出是什么？ 关键词：发展历史前景新技术 Abstract: at present, our system of civil engineering specialty, to a lot of improvement and professional gradually to the single accurate is our world and the necessary, but according to the development of the world's population is now our talents and technology is the competition, to think about, if again after centuries of population, we are still very popular professional hand! Maybe someone will say: "that we want to measure to control population." cut Or we can put our knowledge on the computer! Beauty: advanced and our destiny is by himself to arrange. Our civil engineering specialty several people can recognize what? Some people can say what it is? Keywords: new technology development history prospects 土木工程发展历史 要了解土木工程的前景，我们先来看看土木工程的发展历史，他已经有悠远的历史了，总的来说分为三个阶段。 人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动，后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前十一世纪的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能，可以就地取材，而又易于加工制作。 砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至18～ 19世纪，在长达两千多年时间里，砖和
材料学科前沿讲座总结 生物医用高分子 一.引言 生物医用功能材料即医用仿生材料，又称为生物医用材料。这类材料是用于与生命系统接触并发生相互作用，能够对细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的天然或人工合成的特殊功能材料。随着化学工业的发展和医学科学的进步，生物医用功能材料的应用越来越广泛。从高分子医疗器械到具有人体功能的人工器官，从整形材料到现代医疗仪器设备，几乎涉及到医学的各个领域，都有使用医用高分子材料的例子。医用高分子材料所用的材料种类已由最初的几种，发展到现在的几十种，其制品种类已有上千种。 目前，生物医用功能材料应用很广泛，几乎涉及到医学的各个领域。其大致可分为机体外使用与机体内使用两大类。机体外用的材料主要是制备医疗用品，如输液袋、输液管、注射器等。由于这些高分子材料成本低、使用方便，现已大量使用。机体内用材料又可分为外科用和内科用两类。外科方面有人工器官、医用黏合剂、整形材料等。内科用的主要是高分子药物。所谓高分子药物，就是具有药效的低分子与高分子载体相结合的药物，它具有长效、稳定的特点。 二.发展历史 生物医用高分子材料的发展经历了三个阶段，第一阶段始于1937年，其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料，如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年，其标志是医用级有机硅橡胶的出现，随后又发展了聚羟基乙酸酯缝合线以及四种聚酯心血管材料，从此进入了以分子工程研究为基础的发展时期。该阶段的特点是在分子水平上对合成高分子的组成、配方和工艺进行优化设计，有目的地开发所需要的高分子材料。
目前的研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料，这标志着生物医用高分子材料的发展进入了第三个阶段。其特点是这种材料一般由活体组织和人工材料有机结合而成，在分子设计上以促进周围组织细胞生长为预想功能，其关键在于诱使配合基和组织细胞表面的特殊位点发生作用以提高组织细胞的分裂和生长速度。 三.基本性能要求 1. 力学性能稳定 在使用期限内，针对不同的用途，材料的尺寸稳定性、耐磨性、耐疲劳度、强度、模量等应适当。比如，用超高分子量聚乙烯材料做人工关节时，应该用模量高、耐疲劳强度好、耐磨性好的材料。 2. 化学性能稳定 作为生物材料，化学性能必须稳定，对人体的血液、体液等无影响，不形成血栓等不良影响。人体是一个相当复杂的环境，血液在正常环境下呈现微碱性，胃液呈酸性，且体液与血液中含有大量的钾、钠、镁离子，含有多种生物酶、蛋白质、人体的环境易引起聚合物的降解、交联及氧化反应；生物酶会引起聚合物的解聚；体液会引起高分子材料中的添加剂析出；血液中的脂类、类固醇以及脂肪等会引起聚合物的溶胀，使得材料的强度降低。例如聚氨酯中含有的酰胺基极易水解，在体内会降解而失去强度，经过嵌段改性后，化学稳定性提高。 3. 与人体的组织相容性好 医用材料必须与人体的组织相容性好，不会引起炎症或其他排异反应材料，所引起的宿主反应应该能够控制在一定可以接受的范围之内。一些含有对人体有毒有害的基团是不能用作生物医用功能材料的，如有些添加剂对人体有害或有些残留单体对人体有不良影响等，这都应该引起极度的警惕。有些添加剂会随时间的变化，从材料内部逐渐迁移到表面与体液和组织发生作用，引起各种急性和慢性的反应。
纳米材料的特性与应用 摘要：纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚爱好。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学特性，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工、催化、涂料等领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。 关键词：纳米材料特性应用 1. 纳米发展简史 1959年，着名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。 1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2．什么是纳米材料 纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。 一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 3. 纳米材料的特性 广义地说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1-100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。 3.1表面与界面效应 这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为10纳米时，微粒包含4000个原子，表面原子占40%；粒子直径为1纳米时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。再例如，粒子直径为10纳米和5纳米时，比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体等等。 3.2小尺寸效应
生命科学前沿课程 邹琪启明生物U201014975 高考后，在录取通知书里，我看到了学校关于启明学院这个拔尖创新人才培养地的考试选拔通知，而我有3个选择——材料类创新试验班、基础学科生物实验班、基础学科物理实验班。看到生物两个字，我突然找到了一种方向感，因为我从小就对大自然感兴趣，常常在自家后院里摆弄一些花花草草、翻开墙角的砖头来观察、解剖各种奇异的虫。在生物学科的理论学习上，我也不觉枯燥，因为它常常让我将知识与实际联系起来，让我觉得只有学像生物这样的学科才能为现实乃至整个社会有所贡献。天隧人愿，我成功地考上了启明生物实验班，在这里，听了闫云君等教授的精彩讲座后，更是对生物学的爱一发不可收拾。生命科学前沿课程一共八讲，给予了我们对生物学各个分支的一些了解，展现了我们华科大研究团队对于生物研究的美好前景。 第一讲中国生物技术创新战略与发展政策第一节课，我坐在第一排最靠近闫教授的位子上，深深地被他的活力和对生物学的热情所打动。他讲到了学校关于启明学院的重视，寄予了我们殷切地期望。闫教授还结合自己学生时代的刻苦努力告诫我们要珍惜时间、学会自主学习、能吃苦、单纯地生活。为我们量身定制的是“1+3”的模式，即在大二时就可以有自己的导师进行实地的创新生物研究，本科毕业前要在SCI上发表文章。我们有良好的资源，而与此同时，我们需要付出比常人多得多的努力。闫教授还教导我们，在本科阶段，我们的目标是：①构架理论体系；②建立基本的动手能力；③培养创新能力；④做一个好人。 一番谆谆教诲后，闫教授进入了课题——中国生物技术创新战略与发展政策。其主要内容包括： 1.生物技术创新引领现代生物经济蓬勃发展： 例如，医药生物技术创新、农业生物技术创新、工业生物技术创新。 2.生物技术创新推动疾病预防、诊断与治疗手段的变革，孕育新的医学革命： 重大传染疾病疫苗的开发确保人类健康和安全； 重大疾病分子分型和个体化诊疗引领个性化医学发展； 生物技术药物研发风起云涌，产业化日新月异。
1. 效率达 17.3％的溶液加工的有机串联太阳能电池 材料名称：有机光伏电池 研究团队：中国南开大学陈永胜研究组 原标题：Organic and solution-processed tandem solar cells with 17.3% efficiency 虽然有机光伏电池（OPV）具有许多优点，但它们的性能仍然远远落后于其他光伏平台。其中一个最根本的原因是有机材料的电荷迁移率低，导致有源层厚度和光吸收效率受到限制。在 Meng 等人的研究中，在半经验模型分析的指导下，使用串联电池策略来克服这些问题，并利用有机材料的高度多样性和易于调谐的带结构，创造了 17.29％的功率转换效率。实现了双端整体溶液加工的串联OPV。（Science DOI: 10.1126/science.aat2612）
2. 3D 打印分层液晶聚合物结构 材料名称：液晶聚合物 研究团队：瑞士联邦理工学院André r. Studart研究组 原标题：Three-dimensional printing of hierarchical liquid-crystal-polymer structures 当诸如飞机、车辆和生物医学植入物等需要坚硬的轻质材料时，通常会使用纤维增强聚合物结构。虽然它们具有非常高的刚度和强度，但是这种轻质材料需要能量和劳动密集的制造工艺，且通常易出现脆性断裂并且难以成形和再循环。这与轻质生物材料（例如骨、丝和木材）形成了鲜明对比，这些生物材料能够通过定向自组装形成具有突出机械性能的复杂的、分层结构的形状，并且能够循环融入到环境中。Gantenbein 等人展示了一种三维（3D）打印方法，来生成具有分层结构、复杂几何形状和前所未有的刚度和韧性的可回收轻质结构。它们的特性源于在熔融原料材料的挤出过程中液晶聚合物分子自组装成高度有向域。Gantenbein 等人通过使印刷路径与分子域定向，能够根据预期的机械应力增强聚合物结构，从而使刚度、强度和韧性超过最先进的 3D 打印聚合物一个数量级，能够与最高性能的轻质复合材料相媲美。将 3D 打印的自上而下的成形自由度与聚合物取向中自下而上的分子控制相结合的这一能力，开辟了在没有当前典型制造工艺限制的情况下自由设计和实现结构的可能性。（Nature DOI: 10.1038/s41586-018-0474-7）