材料科学与工程学院概况（精选6篇）
篇1：材料科学与工程学院概况
中国热带农业科学院科技合作概况与设想
（国内）
一、科技合作的思路
1、坚持开放办院。
经过50多年的发展，热科院已经成长为热带农业科技创新的重要力量，按照孙政才部长提出的热科院要当好热带农业科技创新的“火车头”、促进热带农业科技成果转化应用的“排头兵”和培养优秀热带农业科技人才的“孵化器”的总要求，我院经反复调研和认真研究，提出了“开放办院、特色办院、高标准办院”的办院思路，突出强调把“开放办院”作为“特色办院”和“高标准办院”的基础和前提，紧密围绕国家战略、市场需求和产业发展，进一步转变观念、拓展视野、开阔胸怀，联合热区各单位，共谋热带农业科技发展大计，力争在事关热带农业发展的重大科学前沿、重要关键技术领域取得重大突破，共创热带农业发展新局面。
2、全力推进热带农业科技“大联合、大协作”。聚集各方面的科技力量，整合各类资源，逐步形成以我院为主导的热带农业大科研、大协作、大产业、大服务的格局，是我院 “开放办院”的有效举措和具体体现。
热带农业资源丰富，气候得天独厚，蕴藏着巨大的发展潜力，然而，热带农业科技对产业发展的支撑作用还未充分
发挥，热带农业科技发展面临的问题主要有：一是科技资源分散、浪费严重；二是结构不合理、各自为政；三是还没有形成紧密的联合协作机制，以至于项目越做越小，成果越出越少，得不到国家应有的重视和持续稳定的支持。只有通过大联合大协作，围绕国家战略需求，瞄准热带农业产业发展关键技术目标，协同攻关、联合推广，才能有力促进热带农业科技进步，支撑热带农业产业发展。热科院将全力支持和推进热带农业科技“大联合、大协作”。
二、重要举措
1、组织构建全国热带农业科技协作网。
根据我院构建全国热带农业科技协作网的战略部署，在院领导的亲自主持与领导下，我院把协作网的建设作为工作的重中之重。通过努力，协作网的建设取得重大的进展，全国热带农业科技协作网在我院55周年院庆期间正式启动。来自热区九省区农业行政主管部门、农垦、农科院、涉农高校及相关地方政府的领导和院广大职工出席了启动仪式。启动协作网意义重大，主要体现在：一是落实温总理对加快扶持热带农业发展和科技创新的批示的重要体现；二是落实全国农业科技创新与推广工作会议精神的具体行动；三是标志着协作网的建设得到农业部的肯定以及热区科教单位与政府主管部门的支持，标志着协作网的建设取得了阶段性的成果。
2、开展科技“大联合、大协作”战略行动。
围绕我院“立足海南、面向热区、走向世界”的发展定位，为了拓展科技合作与服务空间，实施科技大联合大协作战略，去年8月份以来，由院领导亲自带队，各所（站）及机关职能部门负责人参与，我院分别到江西农科院、广西农科院、广西农业厅、云南农科院、攀枝花市政府、海南农科院、海南水产研究所、海南农垦总局、海南大学、以及儋州、万宁、乐东、文昌、定安、白沙、琼中、五指山、保亭、屯昌等市县政府开展调研与科技合作洽谈，并与云南农科院、江西农科院、广西农科院、云南农垦总局、广东农垦总局、海南农垦总局、海南农业厅、海南科技厅、攀枝花市政府、屯昌县政府、万宁市政府等18家政府单位和科研机构签订合作协议。目前，已与部分单位落实科技合作协议内容。
3、联合热区九省（区）共同向国家相关部门提出设立“热带农业科技创新专项”。
根据温家宝总理关于大力支持热带农业科技发展的重要批示，我院迅速行动，联合热区九省（区）提出设立热带农业科技创新专项，前后共组织召开10多次会议部署专项工作，其中两次召开全国热带农业科技创新与协作研讨会，邀请九省（区）农科院、农业厅和相关高校单位的领导参与专项建设工作，认真听取它们的意见和建议。九省区相关单位一致同意由热科院牵头，联合提出设立热带农业科技创新
专项。
4、与热区相关科研和推广单位齐力合作，共同建设我院重要热带作物产业技术体系和重点学科体系。
由我院牵头、各相关单位共同承担的橡胶、木薯、香蕉三个国家现代农业产业技术体系建设工作已于09年正式启动。同时，为进一步整合资源，分工协作，突破热带农业发展的科学问题和技术“瓶颈”，增强热带农业科技自主创新能力，我院提出首批建设重要热带作物产业技术体系17个、重点学科体系27个，这一号召得到了热区相关单位的积极响应，来自热区九省（区）的数十个科研单位、政府部门和推广机构参与了我院产业体系和学科体系建设。通过整体策划，整合我院资源和联合热区优势力量，系统开展基础性、前瞻性研究，我院将在破解重要热带作物产业存在的重大共性和关键性技术问题等方面发挥重要作用，进一步为热带农业的发展提供技术和理论支撑。
5、联合承担国家和部级重大（点）项目。
我院历史上首个“973”计划-“重要热带作物木薯品种改良的基础研究”，就是多单位、多学科、多领域合作的结果。我院热带生物技术研究所是该项目的第一承担单位，我院品资所、中国科学院上海生命科学研究院、华南植物园、北京基因组研究所、复旦大学、华中农业大学、广西大学等单位共同承担该项目。除此之外，我院在国家科技支撑计划、公
益性行业科研专项、“948”计划等一批重大（点）项目上都与国内相关科研机构有着较为密切的合作关系。
6、开展“特聘研究员”活动。
为发挥热区各省区农业专家在热带农业科技创新中的作用，共同推动我国热带农业科技事业发展，我院开展了“特聘研究员”聘任工作，聘任在农业科学研究、生产或管理领域具有较高水平或知名度的大专家、大学者到我院从事科研活动，该项工作的开展，对加快充实我院人才力量，提高我院整体科技创新能力将发挥重要作用。
7、国家重要热带作物工程技术创新服务平台建设工作。在国家重要热带作物工程技术研究中心的基础上，我院组织海南大学、海南农垦科学院和云南农垦集团等相关单位共同申报了国家重要热带作物工程技术创新服务平台建设项目，该项目已通过科技部组织的专家咨询和答辩会议。
三、下一步工作设想
以现有热区农业科教机构主体科研力量为重点，以重大项目和创新专项为纽带，以产出重大应用前景的成果为目标，通过构建协作平台、创新协作机制、强化协作手段，共享协作成果，经过5到10年的努力，形成与我国热带农业生产区域布局相配套，与国家农业科技创新体系相呼应、与现代产业技术体系和农技推广体系相衔接的新型农业科技协作网络。近期具体工作如下：
1、进一步健全热带农业科技协作机制，构建“大联合、大协作” 的协作共赢长效机制。完善热带农业科技协作网运行章程。
2、进一步贯彻落实我院“开放百项项目”、“特聘百名研究员（专家）”、百项技术兴百县（村）”的“三百工程”。
3、继续拓展科技合作与服务空间，实施科技“大联合、大协作”战略。在今年工作的基础上，继续拓展与热区农业行政主管部门、农业科研院所、高等院校、农业龙头企业、地方政府的科技合作，签定科技合作框架协议，逐步构建较为完善的科技“大联合、大协作”战略格局。
篇2：材料科学与工程学院概况
摘要：新型超导材料一直是人类追求的目标。本文主要从超导材料的性质，制备，应用等方面探索超导材料科学的发展概况。随着高温超导材料制备方法的不断成熟，超导材料将越来越多的应用于尖端技术中去，超导材料的应用将给电工技术带来质的飞跃，因此，超导材料技术有着重大的应用发展潜力，可解决未来能源，交通，医疗和国防事业中的重要问题。
关键词：超导材料 强电应用 弱电应用 超导制备 1.引言
1911年荷兰科学家onnes发现纯水银在4.2K附近电阻突然消失，接着发现其他一些金属也有这样的现象，随着人们在Pb和其它材料中也发现这种性质：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。只是直流电情况下才有零电阻现象，这一现象的发现开拓了一个崭新的物理领域。
超导材料具有1）零电阻性2）完全抗磁效应3）Josephson效应。这些性质的研究与应用使得超导材料的性能不断优化，实现超导临界温度也越来越高。一旦室温超导达到实用化、工业化，将对现代科学技术产生深远的影响。
2.超导材料主要制备技术
控制和操纵有序结晶需要充分了解原子尺度的超导相性能。有序、高质量晶体的超导转变温度较高 ,晶体质量往往强烈依赖于合成技术和条件。目前，常用作制备超导材料的技术主要有： 2.1.1单晶生长技术
新超导化合物单晶样品有多种生长方法。溶液生长和气相传输生长法是制备从金属间氧化物到有机物各类超导体的强有力工具。溶液生长的优点就是其多功能性和生长速度 ,可制备出高纯净度和镶嵌式样品。但是 ,它并不能生产出固定中子散射实验所需的立方厘米大小的样品。浮动熔区法常用来制备大尺寸的样品 ,但局限于已知的材料。这种技术是近几年出现的一些超导氧化物单晶生长的主要技术。这种技术使La2-xSr xCuO4晶体生长得到改善 ,允许对从未掺杂到高度掺杂各种情况下的细微结构和磁性性能进行细致研究。在T1Ba 2Ca2Cu3O9+d 和Bi2Sr2CaCu2O8中 ,有可能削弱无序的影响从而提高临界转变温度。最近汞基化合物在晶体生长尺寸上取得的进展 ,使晶体尺寸较先前的纪录高出了几个数量级。但应该指出的是即使是高 Tc的化合物 ,利用溶液生长技术也可制备出高纯度的YBCO等单晶。
2.1.2高质量薄膜技术
目前 ,薄膜超导体技术包括活性分子束外延(MBE)、溅射、化学气相沉积和脉冲激光沉积等。MBE能制造出足以与单个晶体性能相媲美的外延超导薄膜。在晶格匹配的单晶衬底上生长的外延高温超导薄膜 ,已经被广泛应用于这些材料物理性质的基础研究中。在许多实验中薄膜的几何性质拥有它的优势 ,如可用光刻技术在薄膜上刻画细微的特征;具备合成定制的多层结构或超晶格的潜能。
在过去的 20年里 ,多种高温超导薄膜生长技术快速发展。有些技术已经适用于其它超导体的制备。目前所使用主要方法有溅射和激光烧蚀（脉冲激光沉积）。类似分子束外延这种先进薄膜生长技术也已经发展得很好。臭氧或氧原子用来实现超高真空条件下的充分氧化。这使得生长的单晶薄膜的性能已接近乃至超过块状晶体。如 LSCO单晶薄膜的 T =51.5 K,比块状晶体（Tc <40 K）要高 ,外延应力是产生这种强化现象的部分原因。
3.超导材料制备的新探索
发现新型超导体最直接的方法是研究相空间并实施一系列系统探索来发现新的化合物 ,可通过鉴别成分空间中有希望的区域和快速检测该区域尽可能多的化合物的方法来实现。通过这样的研究,在 20世纪50到 60年代产出了很多金属间超导体 ,这些超导体还需要在三相或更高相空间中再继续研究。此外 ,继续寻找异常形态的超导材料也是很重要的。3.1先进合成与掺杂技术
3.1.1极端条件下的合成技术
经验上讲 ,超导性常常表现得和结构上的相转变联系紧密;事实上 ,有许多超导体是亚稳态 ,需要在高温高压下合成。此外 ,合成新化合物所需的许多元素具有非常高的挥发性活性和难熔性 如 Li、B、C、Mg、P、S、Se、Te ,而且要在非常特殊的环境下才能成功合成。大尺寸单晶生长技术 ,特别是用于固定中子散射实验的关键材料的合成技术应进一步发展。
3.1.2合成与表征组合技术
对新型超导化合物的系统性组合探索可基于薄膜沉积技术。一种方法是利用掩膜技术制备微小均质区域。利用连续相涂敷法(Continuousphase spread method)以及使用多种源或靶材在衬底上形成不同的薄膜成分。磁场调制光谱(Magnetic Field Modulated Spectroscopy),MFMS ,是一种非常敏感而快速的超导检测技术 ,可用于高产量的表征方法。合成与表征组合技术需要进一步完善,以在更大范围内应用来寻求具有理想性能的新型超导体。3.1.3原子层工程、人造超晶格技术
薄膜沉积技术的迅速发展为化学和材料科学突破体相平衡的限制提供了机遇。拓展相界、获得新亚稳态和微结构、创造多层结构、施加大的面内应力以及获得不同排列体系间的平滑界面都因此成为可能。单晶多层结构使材料具有不同的界面性能 ,不会受到污染物的干扰。在界面处各种电荷移动和自旋态的相互影响会产生新电子结构。与界面原子层工程一样 ,改变相邻绝缘体的组成和结构 ,为利用外延应力和稳定性来调整界面结构的超导性提供了多种可能。3.1.4场效应掺杂和光掺杂技术
化学掺杂是在铜酸盐等化合物超导体中实现金属和超导态所必需的 ,但它的缺点是会同时产生无序状态。这种无序状态不仅使人难以区分内在和外在特性 ,而且实际上还削弱了超导性能。此外 ,在多数情况下化学掺杂量是不可调的 ,每种组成都需要一个单独的样品。场效应掺杂和光掺杂通过外加强电场或强光照射引入电荷载体 ,从而避免了这些弊端。使用这两种掺杂 ,可连续地调节单个样品的掺杂量而不会诱发化学无序状态。这一方法在从配合物中寻找新的超导体方面有很大的潜力。3.2 纳米尺度超导材料
新型超导体的设计和研究面临挑战是难以控制的化学合成工艺参数。最有希望发展的就是可控制的纳米新型高温超导材料。开发新的纳米尺度的高温超导体 ,可增进机械稳定性、耐化学腐蚀性等。虽然这些性能已单独得到证明 ,但把它们全部合成至单一的材料器件或系统中仍是一个巨大的挑战。在高温超导材料中 ,很多基本长度尺寸是处于纳米量级的(如单晶畴)大小、相干长度等 ,因此关于纳米尺寸结构的实验性研究对帮助人们了解微观机制具有相当的重要性。3.3 超导材料制备相关问题
块体样品、单晶方面的关键性公开问题包括:提高各种有机超导、重费密子超导等非常规超导体样品的纯度;了解和消除样品的依赖性;了解和控制缺陷、杂质及无序对样品的影响;改进各类材料的 Jc、Hc2和 Tc以及大尺寸单晶生长问题。要处理好这些问题 ,要改进现有的晶体生长技术并创造新的技术。新的助熔剂、输运剂以及新的温度、温度梯度、成核控制方法将提高人们对样品的大小、品质和可重复性的控制能力。对于各类超导薄膜 ,最基本的问题是衬底表面的制备以及对薄膜生长的影响 ,对这些问题的深入了解将使薄膜沉积条件具有更好的可重复性 ,对薄膜的合成控制更加优良。随着越来越多的超导化合物被引入薄膜材料的范畴 ,人们需要进一步改进薄膜的合成和表征技术。在薄膜的成核、生长和界面方面 ,应实现原子级的控制 ,最终目标是在如绝缘-超导这种多层异质结构中制造出洁净的界面。4.超导材料的应用
4.1强电应用 4.1.1 超导输电电缆
我国电力资源和负荷分布不均,因此长距离、低损耗的输电技术显得十分迫切。超导材料由于其零电阻特性以及比常规导体高得多的载流能力,可以输送极大的电流和功率而没有电功率损耗。超导输电可以达到单回路输送GVA级巨大容量的电力,在短距离、大容量、重负载的传输时,超导输电具有更大的优势。低温超导材料应用时需要液氦作为冷却剂,液氦的价格很高,这就使低温超导电缆丧失了工业化应用的可行性。若使用高温超导材料作为导电线芯制造成超导电缆,就可以在液氮的冷却下无电阻地传送电能。高温超导电缆的出现使超导技术在电力电缆方面的工业应用成为可能。目前,市场上可以得到并可用来制造高温超导电缆的材料主要是银包套铋系多芯高温超导带材,其临界工程电流密度大于10kA/cm2。高温超导电缆以其尺寸较小、损耗低、传输容量大的优势,可用于地下电缆工程改造,以高温超导电缆取代现有的常导电缆,可增加传输容量。高温超导电缆另一重要应用场合是可在比常导电缆较低的运行电压下将巨大的电能传输进入城市负荷中心。由于交流损耗的缘故,利用高温超导材料制备直流电缆比制备交流电缆更具优势。利用超导技术,通过设计实用的直流传输电缆和有效的匹配系统,从而实现高效节能低压大容量直流电力输系统。
图1 CD高温超导电缆示意图
美国是最早发展高温超导电缆技术的国家。1999年底,美国outhwire公司、橡树岭国家试验室、美国能源部和IGC公司联合开发研制了长度为30m、三相、12.5kV/1.26kA的冷绝缘高温超导电缆,并于2000年在电网试运行,向高温超导技术实用化迈出了坚实的一步。目前,世界上报道的能制备百米量级长度的超导电缆仅有日本和美国。在欧洲如法国、瑞典的电力公司有十米量级的超导电缆计划。
4.1.2超导变压器
超导变压器一般都采用与常规变压器一样的铁芯结构,仅高、低压绕组采用超导绕组。超导绕组置于非金属低温容器中,以减少涡流损耗。变压器铁芯一般仍处在室温条件下。超导变压器具有损耗低、体积小,效率高(可达99%以上)、极限单机容量大、长时过载能力强(可达到额定功率的2倍左右)等优点。同时由于采用高阻值的基底材料,因此具有一定的限制故障电流作用。一般而言,超导变压器的重量(铁芯和导线)仅为常规变压器的40%甚至更小,特别是当变压器的容量超过300MVA时,这种优越性将更为明显。图2为美国Waukesha公司在1997年就研制了1MVA的超导变压器结构示意图。
图 2超导变压器结构示意图 4.1.3超导储能
人类对电力网总输出功率的要求是不平衡的。即使一天之内 ,也不均匀。利用超导体 ,可制成高效储能设备。由于超导体可以达到非常高的能量密度 ,可以无损耗贮存巨大的电能。这种装置把输电网络中用电低峰时多余的电力储存起来 ,在用电高峰时释放出来 ,解决用电不平衡的矛盾。美国已设计出一种大型超导储能系统 ,可储存5000 兆瓦小时的巨大电能 ,充放电功率为 1000 兆瓦 ,转换时间为几分之一秒 ,效率达 98 %,它可直接与电力网相连接 ,根据电力供应和用电负荷情况从线圈内输出 ,不必经过能量转换过程。
图3 超导储能器一次系统简图
4.1.4超导电机
在大型发电机或电动机中 ,一旦由超导体取代铜材则可望实现电阻损耗极小的大功率传输。在高强度磁场下 ,超导体的电流密度超过铜的电流密度 ,这表明超导电机单机输出功率可以大大增加。在同样的电机输出功率下 ,电机重量可以大大下降。美国率先制成 3000 马力的超导电机 ,我国科学家在20 世纪 80 年代末已经制成了超导发电机的模型实验机。
图4 两种发电机尺寸的比较
4.1.5超导故障限流器
超导故障电流限制器(简称SFCL)主要是利用超导体在一定条件下发生的超导态/正常态转变,快速而有效地限制电力系统中短路故障电流的一种电力设备。该设想是在上世纪70年代提出的,到1983年法国阿尔斯通公司研制出交流金属系超导线后,各研究机构才开始着手开发SFCL产品。现已有中压级样品挂网运行,国外乐观估计可望在10年或更长的时间内开始投入市场。
图5感应屏蔽型超导故障电流限制器原理图
用超导材料制成的限流器有许多优点:1）它的动作时间快,大约几十微妙;2）减少故障电流，可将故障电流限制在系统额定电流两倍左右,比常规断路器开断电流小一个数量级;3）低的额定损耗;4）可靠性高 ,它是一类“永久的超保险丝”;5）结构简单 ,价格低廉。4.2弱电应用
4.2.1无损检测
无损检测是一种应用范围很广的探测技术 ,其工作方式有;超声探测、X光探测及涡流检测技术等。SQUID 无损检测技术在此基础上
发展起来。SQUID 磁强计的磁场灵敏度已优于100ft ,完全可以用于无损检测。由于 SQUID 能在大的均匀场中探测到场的微小变化 ,增加了探测的深度 ,提高了分辨率 ,能对多层合金导体材料的内部缺陷和腐蚀进行探测和确定 ,这是其他探测手段所无法办到的。工业上用于探测导体材料的缺陷、内部的腐蚀等 ,军事上可能于水雷和水下潜艇等的探测。4.2.2超导微波器件在移动通信中的应用
移动通信业蓬勃发展的同时 ,也带来了严重的信号干扰 ,频率资源紧张 ,系统容量不足 ,数据传输速率受限制等诸多难题。高温超导移动通信子系统在这一背景下应运而生 ,它由高温超导滤波器、低噪声前置放大器以及微型制冷机组成。高温超导子系统给移动通信系统带来的好处可以归纳为以下几个方面: 1）提高了基站接收机的抗干扰的能力;2）可以充分利用频率资源 ,扩大基站能量;3）减少了输入信号的损耗 ,提高了基站系统的灵敏度 ,从而扩大了基站的覆盖面积;4）改善通话质量 ,提高数据传输速度;5）超导基站子系统带来了绿色的通信网络。
4.2.3超导探测器
用超导体检测红外辐射 ,已设计制造了各种样式的高 TC超导红外探测器。与传统的半导体探测比较 ,高 TC超导探测器在大于 20微米的长波探测中将为优良的接受器件 ,填充了电磁波谱中远红外至毫来波段的空白。此外 ,它还具高集成密度、低功率、高成品率、低价格等优点。这一技术将在天文探测、光谱研究、远红外激光接收和军事光学等领域有广泛应用。4.2.4超导计算机
超导器件在计算机中运用 ,将具有许多明显的优点: 1）器件的开关速度快;2）低功率;3）输出电压在毫伏数量级 ,而输出电流大于控制线内的电流 ,信号检测方便。同时 ,体积更小 ,成本更低;另外,信号准确无畸变。
5.超导磁体
由于能无电损耗地提供大体积的稳定强磁场 ,超导磁体成为低温超导应用的主要方向 ,经过四十年的持续努力 ,按照实际需求设计、研制、建造 15 万高斯以内 ,不同磁场形态与各种体积的低温超导磁体技术已经成熟 ,有关导线与磁体的产业已经形成。低温超导磁体应用的一个重大障碍在于要创造与维持液氦温度（118～412K）的工作环境 ,需要有相应的低温制冷装备与运行维护工作。图6 制冷装备相对投资与运行温度的关系曲线
高临界温度超导体的出现使人们看到了提高运行温度的可能性 ,从而激发了发展高临界温度超导磁体的积极性。发展高临界温度超导磁体的主要问题在于迄今已能生产的铋系实用导线的强磁场下的性能在高运行温度下还难于与低温超导线相比及价格高 ,图 7示出了铋系实用导线在不同温度与磁场下的临界电流 性 能 曲 线 , 77K、0 T 时临界电流密度I ≈50kA/cm2。由图6可见 ,在 77K时 ,最高仅能产生10-1 特斯拉的超导磁场 ,当要求磁场高于 1 特斯拉时 ,运行温度需低于20～50K,从图 6所示制冷装备投资看仍有着重要意义 ,前述的超导同步电机激磁绕组就属于此范围。值得注意的还有 ,若运行温度仍保持在4.2K,Bi-2223 导线在近40T强场下仍能保持约100kA/cm2 的临界电流密度 ,从而可用于产生更高的超导强磁场。
图7 Bi-2223实用导线的临界电流性能(B∥带面)5.1 超导悬浮列车
由于超导体具有完全抗磁性，在车厢底部装备的超导线圈，路轨上沿途安放金属环，就构成悬浮列车。当列车启动时，由于金属环切割磁力线，将产生与超导磁场方向相反的感生磁场。根据同性相斥原理，列车受到向上推力而悬浮。超导悬浮列车具有许多的优点：由于它是悬浮于轨道上行驶，导轨与机车间不存在任何实际接触，没有摩擦，时速可达几百公里；磁悬浮列车可靠性大，维修简便，成本低，能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；噪声小，时速达300公里/小时，噪声只有65分贝；以电为动力，沿线不排放废气，无污染，是一种绿色环保的交通工具。
图8 日本研制的磁浮列车用高温超导磁体系统
5.2磁悬浮轴承
高速转动的部位 ,由于摩擦的限制 ,转速无法进一步提高。利用超导体的完全抗磁性可制成悬浮轴承。磁悬浮轴承是采用磁场力将转轴悬浮。由于无接触 ,因而避免了机械磨损 ,降低了能耗 ,减小了噪声 ,具有免维护、高转速、高精度和动力学特性好的优点。磁悬浮轴承可适用于高速离心机、飞轮储能、航空陀螺仪等高速旋转系统。5.3电子束磁透镜
在通常的电子显微镜中 ,磁透镜的线圈是用铜导线制成的 ,场强不大 ,磁场梯度也不高 ,且时间稳定性较差 ,使得分辨率难以进一步提高。运用超导磁透镜后 ,以上缺点得到了克服目前超导电子显微镜的分辨已达到 3 埃 ,可以直接观察晶格结构和遗传物质的结构 ,已成为科学和生产部门强有力的工具。6展望与建议
自从超导材料制备技术不断成熟并逐步产业化生产以来 ,近十年来高临界温度超导应用得到了良好的发展 ,在超导电缆、超导限流器与超导变压器等电力应用方面 ,研制成功多台样机，人类在 21 世纪前期将迅速进入超导应用的新时代。从超导材料的发展历程来看，新的更高转变温度材料的发现及室温超导的实现都有可能。单晶生长及薄膜制造工艺技术也会取得重大突破，但超导材料的基础研究还面临一些挑战。目前超导材料正从研究阶段向产业化发展阶段。随着高温超导材料的开发成功，超导材料将越来越多地应用于尖端技术中，因此超导材料技术有着重大的应用发展潜力，可解决未来能源、交通、医疗和国防事业中的重要问题。
参考资料：
篇3：材料科学与工程学院概况
城际轨道交通属于轨道交通的一个新兴类别, 作为三大铁路交通运输体系主要形式之一, 介于铁路和城市轨道交通之间, 主要用于解决城市与城市之间交通问题。城际轨道交通的发展将为城市居民在两个相邻城市之间生活和工作提供一种新型模式, 对于优化城市格局, 缓解城镇密集地区的交通问题具有重要意义。珠江三角洲、长江三角洲、京津地区等城市群都规划了城际轨道交通, 城际轨道交通的发展将成为改变中国区域发展格局的重要方式, 因为城际轨道交通可以使用原有的市际列车或货运铁路的路轨, 建造成本大为降低。
盾构隧道不渗不漏重点在管片本身及接缝的处理, 建筑密封材料用于建筑物各种缝隙的密封处理, 并依靠建筑密封材料的具有的变形能力, 保持缝隙在反复受力条件下的密封性。在国外, EDPM使用比例较高, 其根本原因在于EDPM产品质量有保证, 配套材料齐全, 铺装技术先进, 耐候性优异, 产品使用寿命长。目前, 建筑防水密封材料性能检测主要是在试验室中进行, 由于试验室中的测试条件能够进行有效调节和精确控制, 不同试验室能够在近乎相同的条件下对防水材料进行检测, 所以试验室检测室是目前对防水材料的主要检测手段, 并得到了广泛的认可。
本文列举了盾构管片密封垫、丁腈软木垫、遇水膨胀胶料与PVC塑料止水带四种常见的地铁城轨密封材料, 比较不同评定与检测标准的差异, 并对标准中关于地铁城轨材料性能的指标进行分析, 并作出合理性推论。
2 常见地铁城轨材料的检测项目
2.1 盾构管片密封垫
又名EPDM橡胶弹性密封垫, 弹性橡胶密封垫。盾构管片弹性橡胶密封垫是目前西欧国家用于拼装式隧道管片密封止水的主流材料, 它由单一的多孔型三元乙丙橡胶或多孔型三元乙丙橡胶与膨胀橡胶复合而成。多空型弹性橡胶密封垫能减少装配时的压缩应力, 并具有较好的耐压缩应力松弛性能, 能延长使用寿命。这种复合的橡胶密封垫具有双重保险的密封止水功能。目前普遍采用的评定依据为《地下工程防水技术规范》GB50108-2008和《高分子防水材料第4部分:盾构法隧道管片用橡胶密封垫》GB/T 18173.4-2010) 。
密封垫常规检测项目如下:硬度 (《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计法 (邵尔硬度) 》GB/T 531.1-2008) 、拉伸性能 (《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》GB/T528-2009, 采用哑铃II型试样, 狭小平行部分宽为[4.0±0.1) mm, 狭小平行部分长为 (25±1) mm, 初始标距为 (20.0±0.5) mm]、压缩永久变形 (《硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定》GB/T7759-1996, 一般检测条件为70°×24h) 、热空气老化 (《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》GB/T 3512-2001, 老化的项目包括硬度变化、拉伸强度变化率、扯断伸长率变化率) 。
2.2 丁腈软木垫
丁腈软木垫是一种辅助材料, 由于其一般搭配着密封垫一块使用, 因此其检测项目参照密封垫的项目进行, 常规的项目有:硬度 (GB/T 531.1-2008) 、拉伸性能 (GB/T 528-2009哑铃II型试样) 、压缩永久变形 (GB/T7759-1996) 、扯断永久变形 (GB/T 528-2009哑铃II型试样, 该试验是在做完拉伸试验后, 将拉断的试样重新拼起来测量间距标记的距离) 。
《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》GB/T 528-2009哑铃试样分为Ⅰ型和Ⅱ型, Ⅰ型试样的狭窄区域宽度为6mm, 标距为25mm;Ⅱ型试样的狭窄区域宽度为4mm, 标距为20mm。根据材料的特性, 试验方法将会选择不同的型号规格来进行。哑铃Ⅰ型一般用于高分子材料、卷材等强度和伸长率大的偏硬质材料;哑铃Ⅱ型则一般用于涂料、胶料等偏软性材料, 因此丁腈软木垫则采用哑铃Ⅱ型作为测试试样。
2.3 螺孔密封圈
又名遇水膨胀橡胶、遇水膨胀橡胶密封垫胶料、密封圈, 是具有遇水膨胀性能的腻子型止水条和制品型止水条的统称。它既有一般橡胶制品的性能, 又有遇水自行膨胀的性能, 是一种新型防水材料, 止水、防水效果比一般橡胶更为可靠。其卓越的特性和优点表现在, 该种橡胶在遇水后产生2-3倍的膨胀变形, 并充满接缝的所有不规则表面、空穴及间隙, 同时产生巨大的接触压力, 彻底防止渗漏。当接缝或施工缝发生位移, 造成间隙超出材料的弹性范围时, 普通型橡胶止水材料则失去止水作用, 而该材料还可以通过吸水膨胀来止水。
该材料采用的评定依据通常为:《地下工程防水技术规范》GB 50108-2008和《高分子防水材料第3部分遇水膨胀橡胶》GB/T 18173.3-2002, 常规检测项目有:硬度 (GB/T 531.1-2008) 、拉伸性能 (GB/T 528-2009哑铃II型试样) 、体积膨胀倍率 (GB/T 18173.3-2002附录A) 。其中体积膨胀倍率则是用来检验其膨胀性能的指标, 从而判定其是否达到了产品的相关要求。
2.4 PVC止水带
与一般橡胶止水带在组成及外观颜色上都有较大的差异。PVC止水带主要组成部分为聚氯乙烯, 外观颜色为白色, 齿数较少;而橡胶止水带主要组成部分为硫化橡胶, 外观颜色为黑色, 齿数较密, 气味较重。
PVC止水带常规检测项目有:硬度 (GB/T531.1-2008) 、拉伸性能 (GB/T 528-2009哑铃I型试样) 两个项目。由于PVC止水带组成成分为聚氯乙烯, 其拉伸技术参数指标来源于GB 12952-2011《聚氯乙烯 (PVC) 防水卷材》及委托单提供的施工涉及图, 试验方法根据施工设计图的要求, 拉伸性能参照了GB18173.1-2012《高分子防水材料第1部分:片材》和GB12952-2011《聚氯乙烯 (PVC) 防水卷材》两本标准中均质片的试验方法, 在这两本标准引用的拉伸性能试验方法均为GB/T 528-2009中哑铃I型试样。
3 不同检评标准对材料性能要求的差异与剖析
3.1 密封垫的评定标准-GB 50108-2008与GB/T 18173.4-2010
盾构管片密封垫的技术指标主要参考GB50108-2008与GB 18173.4-2010中三元乙丙胶类型, 两个标准主要技术指标如图5、图6。
对比图5和图6, 可发现两本标准在参数的名称上有些许差异, 但实验方法均参照硫化橡胶国标执行。在硬度和压缩永久变形参数的技术指标要求上, GB18173.4-2010较GB 50108-2008偏低, 在拉伸强度的指标上比GB 50108-2008要求更高。
对于橡胶制品而言, 压缩永久变形是橡胶制品的重要性能指标之一, 硫化使得橡胶具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等优良性能, 从而成为具有实用价值的“橡胶”。硫化橡胶压缩永久变形的大小, 涉及到硫化橡胶的弹性与恢复。当橡胶的变形是由于分子链的伸张引起的, 它的恢复 (或永久变形的大小) 主要由橡胶的弹性所决定。所以, 凡是影响橡胶弹性与恢复的因素, 都是影响硫化橡胶压缩永久变形的因素。压缩永久变形是在定变形条件下测定的, 其值的大小与橡胶的弹性及恢复能力有关。GB 18173.4-2010所要求的压缩永久变形值 (70℃×24h) 为≤25%, GB 50108-2008所要求的压缩永久变形值 (70℃×24h) 为≤28%, 由此可见标准GB18173.4-2010所规定弹性橡胶密封垫材料的弹性值是相对较大的。
一般而言, 橡胶老化过程中常常会伴随一些显著的现象, 如在外观上可以发现变软、发黏、出现斑点;橡胶制品有变形、变脆、变硬、龟裂、发霉、失光及颜色改变等。在物理性能上橡胶有溶胀、流变性能等的改变。在力学性能上会发生拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、压缩率、弹性等指标下降。随着橡胶的老化进程, 橡胶性能逐渐下降, 其使用价值也逐步丧失。因此, 检测橡胶的力学性能与老化特性具有重要的实用和经济意义。
3.2 丁腈软木垫评定标准
由于丁腈软木垫是一种特殊的材料, 在盾构特定的工程中用到, 因此技术参数指标一般由委托方提供的施工图设计图纸及相关设计函件, 目前暂无相关国家标准可参照, 同时针对软木垫的材料特性, 设计图纸也普遍规定了采用哑铃Ⅱ型试样进行力学试验。现轨道交通的工程较常使用的设计要求, 如珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段项目施工, 广州市轨道交通六号线二期工程、广州市轨道交通七号线一期工程、东莞市城市快速轨道交通R2线等图纸设计的技术指标如表1, 性能指标主要区分在拉伸强度的项目上, 由此可反应出不同工地对该材料的要求是不尽相同的。
3.3 密封圈的评定标准-GB 50108-2008与GB/T 18173.3-2002
一般送检的螺孔密封圈材料规格为PZ制品型, 但因各工程设计不同, 对体积膨胀倍率要求不同, 技术参数指标参照了GB/T 18173.3-2002中PZ制品型与GB50108-2008遇水膨胀橡胶密封垫胶料, 采用的试验方法为硫化橡胶或塑性橡胶方法。该两本标准中关于遇水膨胀胶料的技术指标如图8、图9。
对比图8和图9, 可发现国标GB/T 18173.3-2002多了PZ-600规格型号的性能要求, 其余参数指标两本国标是一致的。此外, 遇水膨胀胶料的拉伸性能指标与体积膨胀倍率的指标是呈负相关的, 即是体积膨胀倍率高的材料, 其力学性能会稍微低一些, 因此在施工现场, 可根据工程的需求而考虑选用不同规格的材料。
3.4 PVC止水带的评定标准-GB 18173.1-2012与GB 12952-2011
现广州六号线、七号线等城际轨道常用的PVC止水带具体性能指标如表2。
表2中技术要求1主要应用于珠江三角洲城际快速轨道交通、广州市轨道交通六号线、东莞市城市快速轨道交通R2线工程;技术要求2主要应用于广州市轨道交通七号线一期工程。由两种技术指标可看出, 在拉伸强度和扯断伸长率项目上技术要求有较大的差别。参照GB 18173.1-2012《高分子防水材料第1部分:片材》标准进行试验的材料, 拉伸强度指标是参考了高分子材料均质片硫化橡胶类指标;而参照GB 12952-2011《聚氯乙烯 (PVC) 防水卷材》标准进行试验的材料, 拉伸性能指标参考了聚氯乙烯卷材均质片H类指标。
聚氯乙烯卷材属于高分子材料的一种, 在GB18173.1-2012标准中组成成分为聚氯乙烯均质片 (JS1) 的指标与GB 12952-2011标准均质片 (H类) 指标如图10、图11所示。
由图10、图11可看出, 在《高分子防水材料第1部分:片材》中主要原材料为聚氯乙烯的均质片JS1和《聚氯乙烯 (PVC) 防水卷材》中均质片H类的指标是一致的。因此, 可看出, 现工程关于PVC止水带指标的设计更多地考虑主要原材料组成, 不同标准对相似的材料性能指标也趋向统一。
4 展望
随着城镇化的快速发展, 我国城际客运市场蕴含巨大潜力, 城际轨道交通也必然进入快速发展阶段。根据目前情况初步预测, 2015年我国城际轨道交通运营里程将达到1500公里, 到2020年, 我国城际轨道交通将达到5000公里以上。随着城际轨道交通和地铁的发展, 未来用于该项目的材料也将会常规化与多样化, 因此对该类盾构材料的检测与评定标准需不断进行改善与更新, 使得技术指标能更好地反映出材料的本质要求, 提高检测质量。
参考文献
[1]朴爱华.关于城际轨道交通的概念内涵及分类[J].城市轨道交通研究, 2009 (04) .
[2]曹妙生.地铁盾构施工安全风险防范[J].建筑机械化, 2009 (07) .
[3]顾岷.我国城市轨道交通发展现状与展望[J].中国铁路, 2011 (10) .
[4]周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].中国建筑工业出版社, 2004.
[5]邱广波.珠三角城际轨道交通广佛环线速度目标值的选择[J].甘肃科技, 20010 (04) .
篇4：浅谈药用磁性材料的研究概况
[文献标识码]A
[文章编号]1005-0019(2009)7-0034-02
[摘要]本文概述了药用磁流体的制备,磁性微粒的分散技术,提高其稳定性的方法。同时对新型热敏脂质体的研究进展作了概述。
[关键词]磁流体;分散;热敏脂质体
磁靶向给药系统(magnetictargeteddrugsdeliverysystem,MTDS)是近年来研究的一种新的靶向给药系统。该系统是将药物与适当的磁活性成分配制在药物稳定系统中,在足够强的外磁场作用下,将载体定向于靶区,使其所含药物定位释放,集中在病变部位发挥作用,从而具有高效、速效和低毒的特点[1]。
常见MTDS的几种类型为,磁性脂质体(magneticliposomes,MLP)、磁性毫微粒(magneticnanoparticles,MNP)、磁性微球(magneticmicrospheres,MMS)等[2]。作为药物载体,系统主要由磁性微粒、高分子材料和治疗药物3部分组成。磁性微粒是磁性药物载体的主要成分,是指含有磁性金属或金属氧化物的超细粉末而具有磁响应性的高分子微粒。对磁性微粒的制备及性质研究、磁性微粒分散技术、影响其稳定的因素及提高其稳定性的方法,目前國内外有较丰富的研究成果。
1药用磁流体的制备
磁流体(Magneticfluids)是指有磁性的可流动液体。磁流体本身无磁性,但在磁场作用下可被磁化而具有磁性。这种流体是将粒径为纳米(nm)计的强磁性微粒均匀地分散在液相中所得到的非常稳定的胶体溶液。磁流体是由载体、强磁性微粒子和表面活性剂3部分组成。载体一般为水、直链烃、芳香烃、硅油、氟油、酯类油和醚类等。表面活性剂因载体不同而异,常用的有油酸、亚油酸、4-氧杂环己胺、十四烯酸、琥珀酰亚胺。目前药用的主要是铁氧系,如四氧化三铁、锰铁氧体、镍铁氧体及锰锌铁氧体等,并以四氧化三铁为主[3]。
1.1磁流体制备条件的探讨:
将一定量的FeCl3•6H2O和FeCl2•4H2O分别溶于水中,混合,加入适量分散剂,再加热到所需的反应温度,在快速搅拌下滴加适当浓度的NaOH溶液,即生成黑色的Fe3O4沉淀。上述反应原理为:Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4+4H2O,Fe3O4再在适当的条件下氧化成α-Fe2O3。影响生成磁流体的因素有不同NaOH的浓度,NaOH的滴加速度,反应温度等对氧化铁粒子大小及饱和磁化强度的影响。
1.2磁流体制备工艺:根据实验,对磁流体的制备工艺总结如下:
取一定量FeCl3•6H2O和FeCl2•4H2O分别溶于蒸馏水中,过滤。滤液混合,将将滤波用蒸馏水稀释至-定量,搅匀,加入适量的分散剂,置于3000ml烧杯中.将烧杯置于超声波清洗器中。在搅拌速度1500r•min-1,水温40℃,用6mol•L-1NaOH溶液适量滴到烧杯中,滴加速度5ml•min-1,反应结束后,在继续搅拌下40℃保温30min。将混悬液置于磁铁上强迫磁性氧化铁粒子沉降,倾去上清液,剩下下层液,加入分散剂适量,搅匀,在超声清洗器中清洗20min,过直径1μm筛,得到黑色的胶体溶液[4]。
2磁粉的分散技术
提高磁粉分散的稳定性,增加磁层中磁性粒子的填充率,降低磁浆粘度,改善磁浆流乎性,除了改进分散设备外,人们进行的工作主要可分为三大类:①在滋浆中使用分散剂;②磁粉的表面包覆或表面改性处理;③粘结剂的改性[5]。
2.1在磁浆中使用分散剂
2.1.1表面活性剂形分散剂通过亲水基与表面自由能高的磁粉结合,使磁粉表面形成一层由疏水基团构成的表面自由能低的亲油层。磁粉表面由原来的亲水性变为亲油性,从而加速磁粉在粘结剂有机相中均匀分散,保证粘结剂对磁粉表面的润湿,排出空气,提高磁浆的稳定性,改善磁浆质量缩短制浆时间,增加磁粉填充量,提高磁带性能[6]。
用于磁粉的表面活性别型分散剂有:环烷酸锌、二辛基硫代琥珀酸、十二烷基硫酸酯等。
2.1.2偶联剂型分散剂偶联剂的主要功能是在亲水性磁性颗粒和疏水性粘结剂树脂之间以化学铰架起“桥梁”,使二者成为一体。在磁粉表面形成一界面薄膜,使磁粉表面由无机变为有机,从而使易于凝聚的磁粉变得粒子间相互没有干涉,易被粘结剂润湿,在磁浆中保持稳定的分散状态。磁浆加工粘度降低,由此形成的涂层界面不会剥离,能发挥出临界的剪切强度。同时,此单分子膜有吸收能量的能力,且临界值较大。
目前工业上使用的偶联剂主要有硅烷类、钛酸酯类、锆类、有机铬络合物四大类。
2.2磁粉的表面处理:热处理之前在粒子表面包覆有机硅化物或用二氧化硅和钛、锆、铝之类的氧化物进行表面包覆,主要是为了提高粒子耐高温性,在热处理中保持针形形貌,但对加强粒子的分散性也有意义。用KOH水溶液处理磁粉[7],增强了粒子表面的碱性,使更易与分散剂中酸性官能团结合。用离子交换树酯溶解磁粉中所含有的水溶性物质,以促进其在油性体系中的分散。更多的是用表面活性剂,如磷酸酯、脂肪酸、D-山梨糖醇及硅氧烷或钛酸酯偶联剂对磁粉进行表面改性,将粒子表面由亲水性变成亲油性。
用表面活性剂对磁粉粒子表面处理的工艺有以下几种:
(1)浸渍法。即把磁粉浸渍在表面活性剂溶液中,经搅拌、过滤、干燥和粉碎即可。处理均匀效果好,但操作较复杂。
(2)辊压喷雾法。即磁粉碾压下,将表面活性剂溶液喷雾于其中。操作简单,但处理不均匀,且对粒子尺寸被破坏性大。
(3)捏合工艺技术。这是一种较新的工艺,利用压力和剪切力一次相继完成表面处理和润湿两个步骤,表面处理均匀,对粒子尺寸破坏性小,且可缩短砂磨时间。
2.3粘结剂的改性:改进粘结剂本身的分散能力,也是一条有效的途径。由于磁粉表面为亲水性。且呈酸碱两性的性质,一般在粘结剂中引入亲水性的基团,增强与磁粉的亲和能力。例如氯乙烯一乙烯一醋酸乙烯一马来酸酐共聚得到的四元粘合剂,马来酸酐的引入便是为了提高磁粉分散性。
篇5：材料科学与工程学院概况
国内铜基形状记忆合金研究与应用概况
一、概述
铜基形状记忆合金因制造加工容易，价格便宜，具有良好的记忆性能，相变点在一点温度范围内可调节等优点，成为形状记忆合金领域研究和使用的热点。
铜基形状记忆合金主要由铜-锌（Cu-Zn）和铜-铝（Cu-Al）两个二元系发展而来。现在通过第三元素加入，有效地提高形状形状记忆合金的相变温度，发展出一系列Cu-Zn-X，Cu-Al-X（X为其他金属元素）三元合金。经梳理，现已发现具有形状记忆效应的合金至少有以下几种：
铜-锌（Cu-Zn）、铜-铝（Cu-Al）、铜-锌-铝（Cu-Zn-Al）、铜-锌-镍（Cu-Zn-Ni）、铜-锌-锰（Cu-Zn-Mn）、铜-锌-铍（Cu-Zn-Be）、铜-锌-锡（Cu-Zn-Sn）、铜-锌-硅（Cu-Zn-Si）、铜-锌-锗（Cu-Zn-Ge）、铜-铝-镍（Cu-Al-Ni）等。
其中铜-锌-铝、铜-锌-镍已商品化，铜-锌-锰、铜-锌-铍正在商品化。
二、科研实力分析
以下从2015、2014、2013年以来在国内期刊发表文章及在国家知识产权局申请与授权专利两个方面具体分析铜基形状记忆合金各高校、科研院所与企业的研究与应用情况。
从知网、维普、万方数据库关键词“铜&（且）形状记忆合金” 搜索结果来看，表1：
领域与方向 冶金工程 机械工程 核科学与技术 土木工程 兵器科学与技术 航空宇航 建筑学 临床医学 化学工程与技术 力学 化学 物理 其他 2015年（篇）28 12 11 8 319 5 7 46 141
2014年（篇）98 52 21 1912 13 52 1631-61 40 89 49 52 180 879 注：因2015年部分期刊还未刊登电子版，检索会不全面。
从核心文章被引用次数及文章数目来看，集中在中南大学（谭树松，22篇，被引99次）、西北有色金属研究院（杨冠军，121篇，被引817次）、广东工业大学（黎沃光，53篇，被引344次）、华中理工大学（邹静，15篇，被引136次）、哈尔滨工业大学（雷廷权、赵连城）、上海交通大学（徐祖耀）、大连理工大学（杨大智、梁成浩）、江苏大学等。另外，中南大学出版目前国内唯一专门图书《铜基形状记忆合金材料》。
从上述高校及科研院所进一步检索，2015年以来，中南大学（含合并前中南工业大学）发163篇，西北有色金属研究院151篇，清华大学123篇，浙江大学114篇，华中理工大学101篇，北京科技大学56篇，哈尔滨工业大学59篇，江苏大学39篇。本省合肥工业大学35篇。
截止2016年2月4日，从国家知识产权局专利检索关键词“铜形状记忆合金” 搜索结果来看，总合计专利8件。表2：
申请日期
2015.5.12 2015.02.04 2012.08.30 2011.08.03 2008.01.24 2007.10.24 2005.12.22 1990.05.31
专利名称
一种铜基形状记忆合金及其制备方法和用途 多孔铜基形状记忆合金的等径角挤扭法制备工艺 多孔铜基形状记忆合金基阻尼复合材料的制备方法 高性能铜基形状记忆合金材料
连续铸造铜基形状记忆合金丝的设备及其方法
热型连铸获得的铜基形状记忆合金的超弹记忆热处理方法 宽滞后铜基形状记忆合金管接头制备方法 铜基形状记忆合金
申请（专利）人
无锡源创机械科技有限公司 九江学院 河北工业大学
界首市枫慧金属有限公司 黎沃光
江阴中裕科技发展有限公司 中南大学
甘肃省机械科学研究院
截止2016年2月4日，从国家知识产权局专利检索关键词“铜基记忆” 搜索结果来看，总合计专利7件。表3：
申请日期
2015.05.19 2015.05.19 2013.08.16 2013.08.09 2013.08.04 2013.08.04 2013.03.29
专利名称
一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途 一种铜基记忆合金补贴管
提高Ms为66℃的铜基记忆合金滞回耗能的热处理工艺 铜基记忆合金在酸性介质下滚动磨损性能的热处理方法 Ms为130℃的铜基记忆合金滞回耗能的热处理工艺 提高冷热循环下铜基记忆合金塑性滞回耗能的热处理工艺 一种制备铜基记忆合金的分级淬火工艺
申请（专利）人
无锡源创机械科技有限公司 无锡源创机械科技有限公司 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 合肥工业大学；界首市枫慧金属有限公司
截止2016年2月4日，从国家知识产权局专利检索关键词“铜-锌-铝” 搜索结果来看，总合计专利1件。
表4：
申请日期
1990.01.05
专利名称
可加工成型的金-铜-锌-铝形状记忆合金及其制造方法
申请（专利）人
中山大学
截止2016年2月4日，从国家知识产权局专利检索关键词“铜-铝” 搜索结果来看，总合计专利1件。
表5：
申请日期
2007.07.20
专利名称
铜-铝-锰-铍记忆超弹性合金及其生产方法
申请（专利）人
江阴中裕科技发展有限公司
三、相关高校与企业概况及研究方向
1、中南大学
中南大学由原湖南医科大学、长沙铁道学院与中南工业大学于2000年4月合并组建而成。而中南工业大学是中国有色金属工业总公司直属高校，在有色金属科研领域有着雄厚的实力。该校材料科学与工程学院，拥有材料科学与工程国家一级重点学科，及三个3个国家二级重点学科，并与粉末冶金研究院共建“粉末冶金国家重点实验室”和“轻质高强国防重点实验室”，拥有教育部“有色金属材料科学与工程重点实验室”和湖南省“有色、稀有金属材料科学与工程重点实验室”以及科技部“中俄新材料产业化技术中心”和“中澳轻金属国际研究中心”，并于2013年首批进入国家2011协同创新中心计划。现有中国科学院院士1人，中国工程院院士3人，“973计划”项目首席科学家2人次、外专千人学者、千人学者3人。学院在院博士后、博士生、硕士生近1000人。
从搜索文章及专利分析，该校在铜基形状记忆合金领域研究方向集中在冶金工程方面，尤其是制备、高温及相变研究、耐热性、继电器用弹性减振复合板、弹簧元件等。
2、西北有色金属研究院
西北有色金属研究院是我国重要的稀有金属材料研究基地和行业技术开发中心、是国内稀有金属科研生产基地、稀有金属材料加工国家工程研究中心、金属多孔材料国家重点实验室、超导材料制备国家工程实验室、中国有色金属工业西北质量监督检验中心、层状金属复合材料国家地方联合工程研究中心等的依托单位，地处西安。现有资产总值65.97亿元，正式职工2977人，中国工程院院士1人，教授、高工200多人。
该院已成为一个由具有较强综合科技实力的国家级重点研究院、工程研究中心和若干产业化公司组成的大型科技集团，形成了基础研究、工程化和产业化“三位一体”的发展模式。已组建了15个研究所及中心，建设了23个和省级研究中心及平台，共获得1100余项科研成果奖和860项专有与专利技术。同时，研究院加强成果转化及工程化工作，共开发试制新产品10000多项。还十分注重科技产业化进程，发起组建了25个控股参股的高新技术企业，形成了国内最大的稀有金属新材料科研、生产基地。2014年全院综合收入76.32亿元。
从搜索文章及专利分析，该院在铜基形状记忆合金领域研究方向集中在冶金与机械工程方面，尤其是汽车上使用、轧制、热处理、记忆薄膜、相变、时效及热循环、及稀有金属的添加对铜基形状记忆合金的影响。
3、清华大学
清华大学材料学院师资力量雄厚，现有教授/研究员44人（含两院院士7人，千人计划5人）。学院设有新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室﹑先进材料教育部重点实验室﹑先进成形制造教育部重点实验室、北京电子显微镜中心、“先进材料”国家实验教学示范中心、材料科学与工程研究院中心实验室等国内一流的教学科研平台。
清华大学的铜基形状记忆合金研究侧重于医学及核科学与技术。
4、浙江大学 浙江大学材料科学与工程学院现有一个国家一级重点学科，并建有硅材料国家重点实验室、表面与结构改性无机功能材料教育部工程研究中心、浙江省电镜中心、浙江省电池新材料与应用技术研究重点实验室、浙江省新型信息材料技术研究重点实验室。有中国科学院院士2人，国家千人计划专家5人，浙江省特级专家3人，教育部“长江学者” 4人、国家杰出青年基金获得者6人。
浙江大学的研究侧重于合金的记忆性能、合金弹簧元件形状记忆衰减、耐腐蚀性、力学性能、传感器技术、温控阀门、密封件等。
5、合肥工业大学
该校材料学院拥有一级学科博士点及3 个安徽省重点学科。学院拥有有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心，教育部高性能铜合金材料及成形加工工程研究中心、机械工业铜合金及成形加工重点实验室、安徽省有色金属成形加工工程实验室、安徽省粉末冶金工程技术研究中心、安徽省先进功能材料与器件重点实验室等6 个学科基地。其中教授、研究员31 人，其中有教育部长江学者特聘教授1 人，国家优秀青年基金获得者1 人。
合肥工业大学的研究侧重在先进电子功能材料方面，相变内耗、热处理、耐热性、力学性能、焊接等。
6、安徽界首市枫慧金属有限公司
安徽枫慧金属股份有限公司是一家以生产铝板、涂层铝卷、铝塑复合板以及高性能铜基形状记忆合金、高强度铝合金研发为主的现代化企业，2007年公司建成投产，总投资8000万元。现已建成标准生产厂房及配套车间28000平方米，年可生产、加工各种铝板带5万吨，以及涂层铝卷、铝塑复合板等8万吨，年出口创汇1亿美元。二期项目实施后可年产3万吨铝板带和铝箔高效生产项目及“新型高性能形状记忆合金材料及元件”研发项目。
7、无锡创源机械有限公司
篇6：讲课材料-矿井概况(简)
一、地理位置：
新汶矿业集团协庄煤矿，地处山东省新泰市小协镇境内，东距新泰市约13公里，井田处在新汶煤田西部，位于新汶向斜南翼。开采深度+110m～-1050m。东西长9～12km,南北宽1.1～4.2km,面积35.662km2。矿井有铁路专用线与磁莱铁路接轨，西接京沪铁路；蒙馆公路横贯东西，京沪高速公路自矿井西部经过。
二、地形地貌：
本区域位于小汶河两岸，为莲花山和蒙山之间的山间凹地半缓阶地形丘陵，呈东西向分布，中间低，南北高。井田范围内地面标高+147.0~+200.9m。
三、主要河流：
小汶河自东向西流经本区浅部，为本区的主要地表水系。
四、煤田地质特征：
1、地质构造、构造类型
本井田位于新蒙向斜南翼，系一向北倾斜的单斜构造，次一级褶曲不甚发育。煤系地层属石炭二叠系，呈走向近东西、倾向北的单斜构造，煤岩层倾角6°-36°，呈东缓西急之势。地层走向近东西。区内断裂构造比较发育，多为高角度正断层，主要断层按走向分为NE向、NEE向和NW向三组，其中绝大多数断层为NE向。矿井地质条件分类为Ⅲ-Ⅲa，Ⅰd，Ⅲeg。
2、煤层
本区属华北型石炭二叠系海陆交互相含煤沉积，煤系地层总厚256米，共含煤19层，煤层平均厚12.07m，其中可采6层（二、四、六、十一、十三、十五层煤），可采煤层总厚10.34m，含煤系数4%。分为前组煤和后组煤，前组煤为二层、四层和六层煤，后组煤为十一层、十三层和十五层煤。二、四、十一层煤为稳定煤层；
六、十三层煤为较稳定煤层；十五层煤为不稳定煤层。二、四、十一层煤为中厚煤层；六、十三、十五层煤为薄煤层。二层煤平均厚度为2.50m，四层煤平均厚度为2.64m，二、四层煤为矿井主采煤层，六层煤平均厚度为0.85m，十一层煤平均厚度为1.83m，十三层煤平均厚度为1.31m，十五层煤平均厚度为1.21m。
3、煤质 二、四、六层煤为气煤；十一、十三、十五层煤为气肥煤。六、十一、十三层煤为低灰煤、二、四、十五层煤为中灰煤。
二、四层煤为特低硫煤，六层煤为低硫煤，十一层煤为中硫煤，十三层煤为富硫煤，十五层煤为高硫煤。二、六、十一层煤为低可选煤，四、十三、十五层煤为中可选煤。煤层发热量在28.42~33.32MJ/kg。
4、水文地质
煤系地层露头位于小汶河床内及其两岸，地表水、大气降水及第四系潜水为主要补给水源，矿井涌水量随季节变化明显，平均16.38m3/min，最大29.69m3/min。矿井主要含水层有：第四系砂砾层、山西组砂岩、太原组一灰、四灰、本溪组徐灰、草灰及奥陶系灰岩，构成了煤田多层结构地下水类型，属北方型多含水层岩溶裂隙充水矿床。矿井水文地质条件分类为复杂型。
相邻矿井对本矿井的影响：协庄煤矿与两个新矿集团公司矿井和8个地方煤矿相邻，新矿集团公司所属矿井分别是翟镇煤矿、良庄煤矿，与以上两个矿井均以断层自然边界相隔，均按规定留足了边界隔离煤柱，能够保证安全隔离。
协庄煤矿井田范围内，浅部共有八对地方煤矿，分别是新泰市翟镇镇刘官庄煤矿，小协镇小协煤矿、光明煤矿，新泰市新汶办事处碗窑头煤矿、双高煤矿，新泰市高佐煤矿，新泰市西张庄镇韩庄煤矿，谷里镇建新煤矿。这八对地方煤矿均分布在小汶河沿岸，历史上均发生过超层越界开采现象，对矿井边界煤柱造成不同程度的破坏，虽然超层越界都实施了越界隔离工程，但有些工程已进入采空区无法监测。对我矿构成潜在的安全隐患。
5、开采技术条件
瓦斯绝对涌出量14.38m3/min、CO2绝对涌出量31.27m3/min，相对涌出量瓦斯为4.251m3/T，CO2为9.245m3/T，矿井为低级瓦斯、低二氧化碳矿井。煤尘有爆炸危险，爆炸指数：二层为41.22%，四层为37.26%，六层为40.46%,十一层为40.64%，十三层为47.27%，十五层为52.17%。煤层自燃发火等级为二类，自燃发火期为6个月。
全年采掘工作面平均气温25~26℃，夏季-850水平下山区采掘工作面回风流达到29℃。
五、矿井开拓及开采情况
协庄煤矿1958年建矿，1962年投产，设计生产能力为120万t/年，1996年改扩建工程完工后，设计生产能力为180万t/a，2006年8月，由山东鲁新矿山安全技术有限公司核定矿井生产能力200万t/a，通风系统生产能力220.72万t/a。
矿井划分为-50m、-300m、-550m和-850m四个水平，目前-50m水平已开采完毕，生产水平为-300m、-550m、-850m水平。地面标高+147.0～+200.9m，目前最深已达-1050m，开采深度1200m以上。矿井开拓方式为立井、斜井多水平混合开拓。采用走向长壁后退式采煤方法，顶板管理方法为全部垮落法。从2006年开始，对一些边角煤柱实行充填开采，以矿井矸石充填采空区。
矿井原开拓方式为斜井分组运输大巷开拓，改扩建后开拓方式为主斜副立多水平混合式集中大巷开拓。目前共8个通达地面的井筒：主井、1#副井、2#副井、管子井、副立井、七采风井、中部风井、西部风井。
开采方法：协庄煤矿断层较为发育，采区边界多以大中断层为界，采用走向长壁后退式采煤法，顶板管理方式为全部陷落法和缓慢下沉法（仅十三层回采工作面采用），中厚煤层回采工艺采用综采工艺，薄煤层采用炮采工艺。为缓解矿井采掘接续紧张的局面，提高煤炭资源回收率，现有工作面的采煤方法均采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。
矿井主要可采煤层有2、4、6、11、13、15层煤。现矿井主要开采2、4、6、11层煤，13、15层煤仅在-300水平七采区开采，其它13、15层煤尚未开采。
六、主要生产系统 ①主运系统
协庄煤矿主提系统采用斜井胶带提升，共安装皮带运输机9部。
-850煤仓→-850皮带暗井强力皮带→-550西翼三部皮带→-550主运煤仓→-550皮带暗斜井强力皮带→-300煤仓→-300转载机→-300钢缆皮带→-50转载机→-50至地面强力皮带→地面煤仓。
②辅助运输
副井提升系统主要由副立井系统和四条副斜井系统组成。副立井系统担负-550m水平提矸、提人及材料运输的任务。斜井系统由1#副井、-550m水平暗斜井、-850m水平暗斜井和-850m水平人行暗斜井组成，担负-300m水平、-550m水平、-850m水平提矸、提人及材料运输的任务。
③井下排水
协庄煤矿排水系统已形成四个中央泵房和斜排、立排系统。分别为-50m、-300m、-550m、-850m四个水平。-50水平中央泵房将-50m水平及以上的涌水量直接通过河北管子井φ325管路四趟立排到地面。-850 m水平的涌水汇集到-850m中央泵房，通过-850m人行暗斜井中的φ325两趟管路和φ245一趟排水管路斜排到-550 m水平；-550 m水平中央泵房通过一趟φ299排水立管立排到副立井地面工业广场；通过二趟φ299斜排管路斜排到-300 m水平水仓，-300 m水平的涌水和-550 m斜排上来的水，经-300m水平中央泵房通过河北管子井φ273管路四趟立排到地面。
矿井各水平排水能力：-50水平排水能力为2640m3/h；-300水平排水能力为1917.6m3/h；-550水平排水能力为1666.8m3/h，其中包括立排能力555.6m3/h；-850水平排水能力为1700.4m3/h。矿井最大排水能力为-50水平、-300水平及-550立排能力之和：5113.2m3/h。
④供电系统
矿井两回电源线路引自泰安电业局泉沟110KV变电站35KV两段母线，其中一回路LGJ-150长4240m，二回路为LGJ-120长4240m，正常二回路工作，一回路备用。自副立井降压站向-550水平提供三条下井回路，-550中央三条回路同时供电，井下装机容量16090 kW。
河北6KV配电所两回电源线路引自自备电厂6KV配电所两段母线。由河北配电所向-50提供三条下井回路。
一、二回供电线路型号为YJV42－3×150－450m，三回路备用供电线路型号ZQD40－3×120－500m。装机容量为4110 kW。
由河北配电所向-300提供三条下井回路。一回供电线路型号为YJV42－6/6kW 3×185－1100m，二回供电线路型号为YJV42－6/6kW 3×150－1100m，三回供电线路型号为ZQD40－3×120－1100m。
一、二回路供电,三回路备用。井下装机容量6360 kW。
⑤通风系统
通风方式：矿井为混合式通风，现有4个进风井，即副立井、1#副井、2#副井、主井，有3个回风井，即东部风井、中部风井和西部风井。
⑥压风系统
全矿压风分为地面压风机站和井下局部压风机站两处。地面副立井压风机房设三台5L-40/8压风机，额定压风量为40m3/min，一台V8-60/8压风机，额定压风量为60m3/min；合计额定压风量180 m3/min。井下-850二采压风机房设两台SM5132压风机，额定压风量为20m3/min。
⑦防尘供水系统
①利用-50三采十一层原31108工作面的四灰涌水，对七采十三层及-300六层进行静压供水。②利用-50水仓对3-1十一层采区、-850一采上山区、-300皮带暗井、-850皮带暗井、-550强力皮带暗井及轨道暗井进行静压供水。③利用31112E水池对-850水平、-850矸石暗井及人行暗井进行供水。④利用-300二采车场水池对4-3-3采区、4-3十一层采区及-550东西翼集中皮带大巷进行供水。
⑧矿井通讯系统
目前全矿通讯系统分为地面通讯系统（地面程控电话）和井下通讯系统（井下调度电话）两部分，两系统之间的电话可以相互通话。
⑨安全监测监控
现矿井使用的是重庆煤科分院的KJ90型安全监控系统，系统由地面中心站、井下分站及供电电源、各种传感器及断电执行器等组成。
七、矿井储量及服务年限
1、矿井边界 矿井井田东以F5号断层（深部以F10号断层）为界，西至各煤层剥蚀边界，浅部边界为各煤层露头，深部至各煤层-1050m等高线。
2、储量（分水平、分煤层或采区）单位：万吨
矿井采矿许可证开采深度110～-1050m，目前正在办理新的采矿许可证。截止2006年末，矿井老区（110～-1050m）地质储量15463.1万t，有效开采储量5773.6万吨。深部扩大区矿井地质储量为5407万t，有效开采储量3092.3万t。矿井总地质量20870.1万t，有效开采储量8865.9万t。
3、矿井服务年限
矿井原始能利用储量15463.1万吨，可采储量11765.9万吨，后经多次划界及开采，2006年底可采储量为5773.6万吨。矿井服务年限： T=5773.6/（180*1.4）=23年
协庄煤矿-1050以深扩大区勘探工程，计划勘探面积10.78km 2,预计勘探后可增加矿井2、4、6、11、13、15层煤煤层储量5407万吨，可采储量3092.3万吨。对矿井后续发展具有重要意义。若第五水平可采储量增加约3092.3万吨，则矿井服务年限可延长12.3年左右，达到35.3年，至2043年结束。
八、协庄煤矿采掘工艺发展情况
1、回采（1）回采工艺
目前，共6个回采区队，综采一队（1201W、50万吨、）、综采二队(1401E、55万吨)、综采三队(31118E、35万吨)、准备队(-300水平3-1四层煤柱、7609W、30万吨、)、回采一区（71301W、18万吨。），自立1队（1202W充填）。
2003年起引进了第一套轻型综采设备并在3416W工作面投入使用，轻型综采支架型号为ZY2800/14/32型，每架重9t，煤机功率为375KW，刮板运输机型号为SGD630/264型。2006年上半年将二四层煤设备逐步更换为大功率设备，应用435KW大功率煤机，刮板运输机型号为SGD730/400型。2005年下半年又在十一层煤工作面应用综采技术，轻型综采支架型号为ZY2600/09/20型，每架重8.6t，煤机功率为300KW，刮板运输机型号为SGD630/264型。2007年6月起，在六层工作面试验应用了极薄煤层综采技术，采用MG100/238-WD型电牵引双滚筒采煤机落煤、装煤，SGZ630/264G中双链刮板输送机运煤、SZB-630/55桥式转载机运煤、ZY2000／065／13型掩护式液压支架支护顶板。
因十三层煤煤层较薄，顶板为坚硬灰岩，且不规则，难以采用综采，采用炮采工艺开采。
（2）工作面支护方式及顶板管理措施
综采工作面顶板支护采用液压支架及时支护的方式，采煤机割煤后，及时前移支架支护顶板。顶板管理方式采用全部垮落法管理顶板，正常情况下采空区顶板随工作面推进自行垮落，采空区悬顶面积较大时，采取在架间打眼爆破的方式强行放顶；控顶区机道顶板支护采用随采煤追机移架支护或分段停机移架支护的方式，在顶板破碎或煤壁片帮的情况下，采取超前移架，提前支护机道顶板。
炮采工作面顶板支护采用单体液压支柱、π型钢梁及切顶墩柱支护顶板，爆破落煤后，及时前移π型钢梁进行炮道前探支护，推移运输机完成装煤工序后，支设一排支柱然后回撤切顶排支柱“见四回一”的支回方式。
工作面上下顺槽受采动影响区域采取超前支护的方式管理顶板，超前支护的形式为：双排单体液压支护配金属铰接顶梁走向支护。
2、掘进
岩巷掘进采用钻爆法施工，锚网喷二次支护。煤巷掘进采用综掘及炮掘两种工艺施工，锚带网配锚索支护工艺。
目前，我矿共有20个掘进队。其中6个开拓准备队，4个综掘队，其它煤巷半煤巷普掘队。
开拓准备队主要是炮掘工艺，采用7655风钻打眼、ZYP-30KW扒装机扒装，1吨矿车装载，25KW或40KW绞车提升，平巷采用2.5或8吨电瓶车运输。
综掘队采用综掘机截割煤岩，现有4台综掘机应用于井下生产，型号为 EBZ-135型1台，S-150型4台，分别应用于二、四、十一层煤巷及半煤巷道掘进。综掘机后一般跟二运皮带机，然后跟吊挂式皮带。综掘巷道支护机具顶板采用MQT120型气动锚杆钻机及MYT120型液压锚杆钻机，两帮采用ZMS60型风煤钻，锚杆搅拌后采用4000～4800NM大扭距风炮预紧。