改变高分子材料的途径精选(九篇)

第1篇：改变高分子材料的途径范文

关键词：锂离子电池；正极材料；性质；制备；改性

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2017.01.089

1磷酸铁锂正极材料基本属性

在常见的各种储锂材料中，LiFePO4正极材料由于安全性好、循环寿命长、材料来源广泛、无污染等特点集中了研究者的目光。近几年，随着对嵌入化合物研究的深入，以LiFePO4作为正极材料的锂离子电池已经有了较强的实用性，本章对磷酸铁锂正极材料的基本属性进行对比说明。磷酸铁锂正极的同类正极材料相比，优势在成本、安全性和寿命方面明显地体现了出来，但在容量以及放电速率方面，磷酸铁锂有着很大的劣势与发展空间。

与其橄榄石状的晶格有关，磷酸铁锂的稳定性远远强于其他同类电池，防止了过充过放可能导致的安全问题。但同时，这种晶格结构中结构稳定的锂离子一维通道也成为了导致正极材料电导率低，电阻高的重要原因。

2LiFePO4正极材料的改性

对于原料合成型制备磷酸铁锂，由于没有成品的磷酸铁锂，原料的选取和合成的工艺极大程度的影响了正极材料性质，本章将对原料合成型制备磷酸铁锂的改性途径进行综述。

提到对于LiFePO4改性的途径，首先需要明确改进的方向是降低材料电阻率以及增大Li+扩散倍率。克服这一问题的途径主要有两种，一是使其在适当高温下工作，一是通过适当的合成工艺来提高LiFePO4的电导率。目前主要有以下三种方法来改善其性能：材料纳米化法（形貌和粒径控制）、表面碳包覆法（表面修饰）、高价金属离子掺杂法（体相掺杂金属离子）。

2.1材料纳米化

锂离子电池性能受到材料电导率及Li+扩散倍率的限制，对于一个LiFePO4粒子来说，正极材料内部的Li+需要从晶格中脱嵌，这个LiFePO4粒子的晶格也会相应的产生膨胀与收缩，但其晶格中的PO4四面体限制了粒子晶格的变化，导致了Li+扩散倍率很低。此外，根据LiFePO4和电化学反应的两相反应机理，粒子外层的LiFePO4正极材料首先失去Li+，因此内层的Li+需要经过两个相界面（LiFePO4和FePO4），更增加了扩散的难度，而且，内层没能及时脱嵌的Li+可能会造成“堵车”（粒子混排），造成不可逆的容量缩减。因此，粒子的半径大小必然对电极的容量缩减和电导率有着极大的影响。粒子半径越大，Li+扩散路径越长，LiFePO4正极材料的容量就越容易缩减。因此，以减小平均粒子直径的方法来增大粒子的平均比表面积，从而使LiFePO4正极材料的性能得到提高的改性方式就是材料纳米化法。

材料纳米化法的优点有：（1）纳米材料具有高比表面积，增大了反应界面并可以更多的扩散通道；（2）材料缺陷多，增大了粒子迁移时的能量变化，使得以成品材料制得的电池电压更高；（3）不易出现Li+被LiFePO4/FePO4界面包覆无法脱嵌或无法嵌入的情况，使得正极材料在经过了多次循环后仍能保持良好的容量，延长了电池寿命。利用材料纳米化法制备正极材料的方法有水热法、液相共沉法、溶胶-凝胶法、微波法等。

Yang等以Fe（NO3）3・9H2O、LiH2PO4为原料，以具有超导电性炭黑科琴黑为碳源，采用液相沉积法制备出具有纳米结构的LiFePO4/KB复合材料。在-20℃条件下，分别以1C、5C、10C、20C倍率放电测试，其放电容量分别为1202mAh/g、1001mAh/g、855mAh/g、645mAh/g。

Liu等将CH3COOLi・2H2O、Fe2O3、Fe、NH4H2PO4以摩尔比3∶1∶1∶3和适当的柠檬酸混合，在氮气条件下通过传统的固相合成法制得纳米级LiFePO4/C正极材料。在材料形状方面，粒径在50-70nm间。在电化学方面，其首次放电容量为1624mAh/g，循环30次后容量仍能达到1666mAh/g。

材料纳米化法是一种极具实际应用价值的改性方式，其优点不仅在于能改变产物形貌和增强产物电化学性质，而且由于这种改性方法不会直接影响被改性物质自身的性质，因此，能与其他改性方式，如碳包覆法同时应用，使得材料纳米化法成为了一种绿色、兼容的理想改性方式。

2.2包覆法

包覆法指在制备过程中加入还原性碳源，使生成物的表面有碳包覆。包覆碳的目的在于：（1）控制LiFePO4晶格，作为固定物固定LiFePO4的体积大小，保证了材料的比表面积，从而提高了材料的可循环性；（2）碳作为低电阻导体，可以增强离子间与表面电子的电导率，减少电池极化的发生；（3）反应物中的碳源很多都是化合态，一方面在反应中能抑制Fe2+的氧化，一方面在生成物中能防止Fe的生成，提高了产物的纯度与寿命；（4）充当成核剂，减小产物的粒径，增大材料的能量密度与振实密度；（5）吸附并保持电解液的稳定。

表面修饰提高LiFeP04导电性的方式主要有以下三种：（1）碳包覆制备LiFeP04/C复合材料；（2）添加金属粉体诱导成核提高LiFeP04导电性；（3）包覆具有金属导电能力的磷化物，如Fe2P，NiP和Co2P等。

Hsieh等人在对碳含量对LiFePO4正极材料的化学性质的影响时，利用煅烧-热解法在650℃条件下合成有碳包覆的LiFePO4粉末，通过控制加入葡萄糖的量来控制LiFePO4中的含碳量，测得碳的质量分数为2.55%时，产物的电化学性质最为优秀。

Xing等人将FeCl3・6H2O、（NH4）2HPO4、NH4OH混合，并加入一定量的溴化十六烷基三甲基铵和淀粉作为碳源，制涑隽司哂腥维碳网结构的LiFePO4/C。通过对产物性质的检测，得到其中锂离子的扩散倍率D=1.00×10-10cm2/s，高于大多数以其他方法制备的LiFePO4的性能。此外，在0.1C、10C、20C的条件下，容量分别为166mAh/g，110mAh/g和95mAh/g，在20C放点倍率下循环1200次，仍能达到74mAh/g的容量。

Sung等人以FePO4・H2O，蔗糖，LiCO3为原料对磷酸铁锂进行了双层碳包覆，首先先将混合的FePO4・H2O-蔗糖在500℃的条件下进行焙烧得到粒径在200-300nm有单层碳包覆的前驱体，并将前驱体与LiCO3混合，在有4%H2的氩气保护下，再次在750℃进行焙烧，以LiCO3中的碳作为碳源进行二次包覆，在得到的产物中，双层碳的总质量仅占材料总质量的05%，保证了材料的振实密度，经过实验室测定，产物电化学性质优秀，工作区间可从零下二十摄氏度到零上六十摄氏度，在60℃，1C放电倍率下循环充放电50次容量未见明显缩减，在室温低倍率0.1C放电倍率下容量可达到166mAh/g。

2.3掺杂法

与其他两种改性方法不同，掺杂法应用金属离子直接改变了LiFePO4正极材料的组成，掺杂法按照掺杂元素数目可分为一元掺杂和多元掺杂；按照被掺杂元素可分为替换锂型掺杂和替换铁型掺杂或者两者都替换的掺杂。掺杂法主要是指在磷酸铁锂晶格中的阳离子位置掺杂一些导电性好的金属离子，改变晶格的大小，造成材料的晶格缺陷，从而提升晶粒内电子的导电率以及锂离子的扩散倍率，进而达到提高LiFePO4正极材料性能的目的。

掺杂法提高LiFePO4正极材料性能的过程更加不可控，更加难以操作，原理更加复杂，事实上，在现在，掺杂法改进LiFePO4正极材料的原理仍存在争议。但掺杂法同样也使得材料的性能产生飞跃性的提高。

S.Y.Chung等通过合成阳离子缺陷空位的LiFePO4，再掺杂少量的金属离子（Mg2+，Al3+，Ti，4+Zr4+，Nb5+，W6+），结果使得掺杂后的LiFePO4正极材料的电导率上升了八个数量级，室温下电导率达到4.1×10-2S/cm，超过了传统的LiCoO2和LiMn2O4，引起了轰动。合成的材料在低电流（

一般来说，掺杂的离子可以有Ti4+、Co2+、Zn2+、Mn2+、La2+、V3+、Mg2+等，掺杂法的进行通常需要碳包覆法与纳米化法的配合，前者使得LiFePO4颗粒在形成时粒径更加均一，后者使得LiFePO4产品表面出现可以成为掺杂场所的表面缺陷。这种现象一方面能说明掺杂法同样具有良好的兼容性，可以与其他同类改性方法同时操作；但在另一方面也为人们理解掺杂法的原理带来了困难：在多种改性方式的作用下性能的提升不是简单的加和关系，因此，在有包覆法与纳米化法配合的情况下，难以直接得到掺杂法提高的性能参数。然而，单纯的掺杂法效果极其不理想，因此，掺杂法影响LiFePO4正极材料性能的原理便成了一个有争议的问题，主要的观点有：（1）掺杂改变了材料的费米能级，影响了导电性；（2）掺杂离子的过渡态（亚氧化态与氧化态）如Ni3+/Ni2+存在时间长于Fe3+/Fe2+，金属离子的过渡态不仅增大了材料电导率而且提高了材料的放电平台，从而提高了材料的功率密度与能量密度。

3结语与展望

本文以锂离子电池正极材料LiFePO4为研究对象，就其改性方法进行了综述。碳包覆、材料纳米化、金属离子掺杂，三种方式在实际的操作中都存在量的限制，“过包覆”，“过纳米化”，“过掺杂”都不会使得材料的性质继续得到增长。总之，改性的对象终究是磷酸铁锂，在主体不变的条件下，不论是哪一种改性方法，起实际作用的只是磷酸铁锂，改性的目的只能是让产物的性能无限接近于理论值。在通过改性提高的过程中，增大表面积，碳包覆，金属离子掺杂，都会导致起电极作用的磷酸铁锂含量减少，进而使得电池的理论容量上限减少，在这里就要进行权衡。

针对以往的研究成果和问题，可做如下展望：

（1）加强对多体系包覆，多层包覆的研究。减少包覆物的质量分数，将碳包覆与金属，金属磷化物包覆结合应用于实践。

（2）磷酸铁锂正极电子脱嵌，嵌入速率与工作温度在一定范围内呈正相关，可以找出活性物质进行掺杂，使电池在低温下同样具有高性能。

（3）寻找可以让磷酸铁锂粒子韧馔时放电的工作条件。使已经发生了粒子混排的粒子恢复原有容量，实现原料的多次利用。

（4）找到无需包覆法，纳米化法配合的金属离子掺杂的理想方法，对金属离子掺杂造成的性能上升进行理论研究，建立完备的理论体系。

（5）综合应用各种改性方法，得到性能优异的正极材料。

参考文献

[1]张克宇，姚耀春.锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展[J].化工进展，2015，34（1）：166172.

第2篇：改变高分子材料的途径范文

关键词：化工工艺；超滤技术；应用

在化工工艺过程中，使用的技术具有非常强的多样性，超滤技术就是其中之一，这种技术使用的过程中可以很好的转变了传统技术中的不足，同时在化工生产的效果方面也体现出了非常明显的优势，这种技术在我国的化工生产中也越来越受到人们的重视，在化工领域，这一技术的应用也更加的普遍。

1 化工生产现状及超滤技术基本原理和结构

1.1 化工工业生产现状

很长时间以来，在化工生产的过程中体现出的一个非常显著的问题就是气体中自带的一些微小的液滴和油雾很难彻底分离干净，在生产化学材料的过程中油雾可以让所有的接触没受到污染而失去其应有的功能，换热设备运行的质量和效率也受到了非常不利的影响，阻力的数值也有了非常明显的增加。某公司在生产的过程中采用的是超滤技术，同时使用的材料也是高效、低阻材料，同时也开发出了运行效率比较高的汽液分离装置，这种技术和装置的使用克服了传统生产流程中的不足，有效率得到了非常显著的提升。

1.2 粒子的形成及其分布

研究证明，速度变化（重力沉降）形成的雾滴粒径多在100μm以上，压力变化形成的雾化粒子粒径在10μm～100μm，温度变化形成的冷凝粒子粒径在0.01～10μm，且形成的1μm粒子的重量百分比高达40%。其中极性粒子约为1～10μm以上，非极性粒子约为0.01～1μm。

1.3 分离机理

某公司使用了超滤的方法进行汽液分离，同时还确定了设备的具体结构以及过滤的过程中达到的精度和过滤分离材料的积极性等因素，也就是要根据不同的介质和生产工艺和生产条件对过滤材料自身的性能和滤芯的种类进行选择，举例来说，在烧结不锈钢纤维毡滤芯的过程中可以采用水和液氨等分子，滤芯中的气体选择流动的形式，出了使用这种材料的积极性和大面积之外，还可以使用材料本身的性能，最终实现气液分离的目的。

1.4 极性选择与结构

介质的积极性是可以用偶极矩对其进行有效的测评的，偶极矩实际上就相当于正电中心或者是负电中心的电量与中心之间的距离的乘积，如果一个分子的偶极矩为零，就证明该分子是非极性分子，这也就是说其正负电的中心都在同一个位置。偶极矩不是零的分子就是极性分子如我们常见的水分子就是极性分子，在极性分子之间存在着几种比较普遍的作用，它们是取向、诱导和色散作用，这些作用之间存在着非常明显的吸引作用，同时不同介质之间的极性和凝聚力也有着非常明显的差异，所以不同的材料也会出现不同的分离效果。

（1）增大孔隙率，采用更先进的材料，纤维更细，精度更高，孔隙率增大一倍，容尘量增大一倍，过滤材料连续使用寿命增加两倍。

（2）增大过滤面积，采用折叠式滤芯，在阻力相同情况下，流通面积增加一倍，纳污量增加三倍，寿命增加三倍。

2 化工工艺过程中超滤技术的具体应用

2.1 合成氨

高压机后新鲜气油分离用途：除去新鲜气中的油水尘等杂质，保护合成触煤、降低能耗。

应用举例：某公司在新鲜气管路方面采用了两级的高校过滤器每年提纯出来的纯水的百分比达到了92%以上。分离的整体效果和传统的技术相比相差了整整一半。从投产一直到现在，一直保持着良好的运行状态，因为采用了超滤技术，所以使得整个冷交换器的油雾堵塞现象有了非常大的改进，同时也创造出了更好的生产环境和生产条件，在使用的过程中可以充分的体现出出该技术的优势，解决了分离效果不佳的问题，同时也为合成氨工业的发展奠定了良好的基础。

2.2 氨分离改造

用途：高效氨分离，从气体分离出雾状液氨，能降低入塔氨含量，降低能耗。直接经济效益明显。

应用举例：某氮实业有限公司利用其原高压氨分外筒，用超滤技术对内件进行改造，自投入运行以来，取得很好的效果，透平循环机能正常运转，合成塔进口氨含量降低1.4%，年产量氨增加18768吨，增收3500多万元。

2.3 循环机后油分离器

用途：除去气体中夹带的油水杂质，保护合成触煤，降低能耗。

应用举例：某氮实业，用于往复式循环机油分改造，自投运以来，排放油水量明显比以前增加，合成触煤的寿命已由改造前的3个月左右，延长到现在的7-8个月，目前仍在高效低阻状态下运行。

2.4 变换气后过滤器

用途：除去变换气中的油水杂质，保护变换触煤。

应用举例：某化肥厂在新鲜气压缩机三段出口采用了二级超滤过滤器，自投产以来，每小时平均排油水100余公斤，有效保护低变触煤。

2.5 尿素

用途：除去CO2气体中的油污，降低能耗，提高产品质量。

应用举例：某化肥厂在二氧化碳压缩机后使用了超滤技术，在使用了这种技术之后，一段和二段的分解见热气的油污明显的减少，同时设备整体的传热效率也得到了非常明显的提升，蒸汽的消耗量一直都处在非常稳定的状态，尿素的颜色呈现出洁白的颜色，这一技术也成为了二氧化碳提纯的一个重要技术。

2.6 硝酸

用途：除去氨气中的油污，保护昂贵的触煤铂网，延长其工作寿命。

应用举例：某硝铵厂在销酸氧化炉前气氨过滤器采用了超滤过滤器，使用后，氧化炉铂金属丝网寿命延长，现已连续运转2年多，同时过滤清洗周期比原布袋过滤器长，减少了不少工作量。

2.7 硝铵

用途：除去氨气中夹带的油污，防治氨气带油进入硝铵中和工段，提高系统安全性能，防止意外。

应用举例：某化学工业公司化肥厂硝铵车间，在氨压缩机气氨档板过滤器之后加装了超滤过滤器，根据投产以来的情况看，气氨中的油含量，由进口状态的50-60ppm降至6-10ppm，完全满足硝铵中和工段的要求，对系统的安全运行起到了重要的作用。

结束语

在化工工艺的生产中，传统的分离技术在分离得出效果和分离的效率方面都存在着非常明显的缺陷，同时这种缺陷也使得化工工艺的质量受到了极大的影响，超滤技术是当今化工生产过程中经常使用到的一种分离技术，这种技术改变了传统技术的诸多不足，为我国化工生产中物质提纯质量的提升打下了坚实的基础，从技术层面提高了化工生产的质量。

参考文献

[1]王保明，李大明.高效氨分离器气液分离机理与应用[J].化肥设计，2001.

第3篇：改变高分子材料的途径范文

一、电极

锂离子电池纳米电极存在一些潜在的优缺点。

优点：（i）更好地释放锂嵌入和脱嵌过程中的应力，提高循环寿命；（ii）可发生在块体材料中不可能出现的反应；（iii）更高的电极/电解液接触面积提高了充/放电速率；（iv）短的电子输运路径（允许在低电导或高功率下使用）；（v）短的锂离子传输路径（允许在低锂离子传导介质或高功率下使用）。

缺点：（i）高比表面积带来的不可预期的电极/电解液反应增加，导致自放电现象，差的循环性能及寿命；（ii）劣等的颗粒包装技术使其体积能量密度很低，除非开发出一种特殊的压缩工艺，否则会限制它的应用；（iii）电极合成过程可能会更加复杂。

认识了这些优缺点，人们已经加大在负极材料及最近展开的正极材料的研发力度。

二、负极

储锂金属存在的问题

储锂金属可部分重复地、在低电压（相对于锂）下进行储锂反应，它提供了比传统石墨大得多的比容量。例如，锂硅合金，饱和状态下的分子式为Li4.4Si，理论上可以达到4200mAh/g的比容量，而金属锂为3600mAh/g，石墨只有372mAh/g。但是，锂的嵌入再加上相变会导致体积发生巨大的变化，产生的应力致使金属电极断裂破碎，电阻增大，存储电荷的能力骤降。尽管在合金化反应中结构的变化是很正常的，但人们依然努力去降低这一效应以保持电极的完整性。

活泼/惰性纳米复合（active/inactivecomposite）概念

该方法包含了两种材料的混合，一种与锂反应，另一种作为惰性的局域缓冲。在这种复合材料中，活泼相纳米级金属团簇被包裹在惰性非晶相基体中，在嵌锂过程中很好地消除了产生的内应力，从而提高了合金化反应的可逆性。将这一概念应用到不同的体系中，结果显示这些电极极大地提高了锂电池的循环性能。

1999年ouMao等[2]发现机械合金化得到的Sn基复合材料Sn-Fe-C存在Sn2Fe和SnFe3C两相，前一相中的Sn可以与Li发生反应因而被称为活泼相，而后一相却几乎不发生嵌锂反应因而被称为惰性相。在两相的协调作用下，循环80次容量几无降低。

Si-C纳米复合材料亦有类似功能[3,4]，2004年Novak,P等[5]在日本召开的锂电池会议中宣布其Si-C纳米复合材料电极循环100次后比容量仍高达1000mAh/g，因而受到了非常的注目。

纳米形貌特征对循环性能的贡献

2005年3月份，AdvancedMaterials发表了对TiO2-B纳米管或纳米线的研究成果（B表示TiO2的类型而非硼元素）[6]。这种材料可由简单的水相合成途径大量合成，直径在40-60nm之间，长度可达数微米。多晶TiO2-B纳米管是一种优秀的锂嵌入载体，插锂电位在1.5-1.6V，形成Li0.91TiO2-B（305mAh/g），具有优异的可逆循环容量（循环100次后容量几无降低）。有意思的是，它的比容量要优于同种相的直径跟纳米线直径相仿的纳米粒子。

2003年Green,M等[7]发现表面纳米柱磁电极因尺寸限制改变了颗粒的形变行为，减少了断裂的产生，同样显示了优异的可逆容量（循环50次后大部分柱状结构仍保持原样）。

人们研究发现纳米碳管的充放电容量可以超过石墨嵌锂化合物理论容量的一倍以上。Z.H.Yang[8]发现用化学气相沉积法制备的纳米碳管容量可达700mAh/g，Frackowia[9]用Co/硅胶为催化剂在900℃下催化分解乙炔气体得到的纳米碳管的首次嵌锂容量达到952mAh/g。但同时也发现与其它碳材料相比,纳米碳管作为负极材料不仅存在电位滞后,而且存在明显的双电层效应。

颗粒度的降低拓宽了人们对电极材料的选择范围

纳米尺寸研究上的突破可能会迅速地改变人们对无机材料的化学/电化学反应原有的认识，原以为不满足传统锂插层标准而被否决的材料现在却值得重新思考了。这来自于2003年Larcher,D等所做的关于宏观&纳米级赤铁矿颗粒与锂的反应活性的对比实验[10]。纳米级赤铁矿颗粒（直径20nm）在可逆插锂过程中容量达0.6LiperFe2O3，而无相变发生；大颗粒赤铁矿（直径1-2um）当插锂容量达到0.03LiperFe2O3时便发生不可逆相变。

三、正极

纳米正极材料使用中的稳定性问题仍待解决

人们对正极材料的研究远不如纳米负极材料研究得透彻。传统正极材料如LiCoO2，LiNiO2以及它们的固溶体纳米粒子的使用致使与电解液的反应大大增强，特别是在高温区，从而出现了在微米级别正极材料的使用中未尝遇到过的安全性问题，如Mn的溶解，Jahn-Teller效应，极化增大等。为了解决这些问题，研究人员进行了大量的研究，其研究方向主要有：优化设计合成方法、掺杂、进行表面改性、优化电解液来改善LiMn2O4和电解液的相容性等。郑雪萍等在今年的《稀有金属快报》上对LiMn2O4循环稳定性衰减的原因进行了分析并对当然的解决办法作了较好的综述[11]。

调整电极材料形貌是增强电极容量的重要途径

2000年Dong,W等[12]报道的V2O5气溶胶（无规非晶高孔容材料）比多晶无孔的V2O5粉末具有更大的电活性容量。这些气溶胶与电解液有很大的接触面积，可以支持高频工作，尽管由于过程中结构的改变或非常易发生反应的表面官能团导致循环性能成为一个问题。

插锂反应并不排斥相变的发生

传统观点认为要保持锂电池快速可逆的电极反应，必须使用插层化合物作为电极，而且，插锂过程中不能发生相变，即插锂过程是连续的固溶过程。然而，有越来越多的例子表明，尽管有相变的发生，锂的嵌入仍是很容易的，如LiCoO2和Li4Ti5O12，特别是最终两相有较强的结构相似性时（如，只有Li的排序不同）。

2001年Robertson,A.D.等[13]发现具有α-NaFeO2结构的层状LiMnO2发生相变转变为立方尖晶石结构时具有很好的循环性能，有>99.9%的容量恢复。该体系是靠开发出的具有纳米结构的微米级颗粒的相变来释放应力的。尖晶石纳米畴在立方和四方结构之间来回转变，所产生的应力则由畴壁的滑移而释放。纳米畴是在层状到尖晶石结构转变时形成。后来人们发现这样的纳米结构可以通过研磨的方法来实现到尖晶石结构的相变，也同样得到了循环性能的增强[14]。

此外，碳包裹纳米粒子的制备使所选择的材料不再需要好的电导性能，也不再需要高的锂扩散系数，从而进一步拓宽了电极材料的选择范围[15]。

四、电解液

锂离子电池的进展不仅需要电极性能的提高，也需要依靠电解液性能的增强。固态聚合物电解质代表了电池所需性能的终极形式。最理想的聚合物电解质是那些无溶剂薄膜形成的，如聚乙烯（乙烯氧化物），PEO和锂盐（LiX），如LiPF6或LiCF3SO3。然而这些材料在室温下差的离子传导性使之无法实现那么高的期望。

1998年，Croce,F.等[16]在Nature上宣告将纳米级无机填充物分散于无溶剂、聚醚基的电解质中，可以使其传导性增加数个量级。电解质输运性能提高的原因可用Maier开发出的不同种类掺杂模型来解释。可能与无机纳米粒子的表面状态跟聚合物链或锂盐阴离子之间发生的路易斯酸基交互作用有关。事实上，人们也在开发其它可以达到高导率的聚合物电解质。与这方面相关的有聚合物-盐纳米结构和离子液体的控制[17]。

在30年里，人们一直相信聚合物电解质中的离子导电只可能发生在非晶相，于玻璃态转变温度Tg之上。晶态的聚合物电解质被认为是绝缘的。但是现在的研究发现并不是这样的。按6：1比例复合的PEO5：LiXF6晶态复合体（X=P，As,Sb）显示出了离子导电性[18,19]。这说明在电解质中，就像前面提到的电极材料中一样，控制材料维度使之达到纳米级别会对其性能产生深远的影响。最近又有报道发现如果用其它一价或二价阴离子部分取代XF6离子，可以使晶态聚合物电解质的离子电导率提高两个数量级[20]。

五、商业应用现状[22]

正负极及电解液材料

国内外锂电池生产企业

国内的中信国安盟固利、余姚金和、杉杉科技、国泰华荣等厂商在正极材料、负极材料、电解液市场竞争力逐渐增强，而在隔离膜市场还需奋起直追。在下游锂电池市场，深圳比亚迪、深圳比克、深圳邦凯科技、TCL金能等厂商已在全球锂电池市场占据相当大的市场份额。中国已形成锂电池相对完整的产业链，在锂电池材料的配套方面占有一定的优势。

参考文献

[1]吴宇平等著，锂离子电池，化学工业出版社，2004

[2]Mao,O.&Dahn,J.R.MechanicallyalloyedSn-Fe(-C)powdersasanodematerialsforLiionbatteries.III.Sn2Fe:SnFe3Cactive/inactivecomposites.J.Electrochem.Soc.146,423-427(1999).

[3]Graetzetal.Highlyreversiblelithiumstorageinnanostructuredsilicon.Electrochem.Solid-StateLett.6,A194-197(2003).

[4]Yang,J.etal.Si/Ccompositesforhighcapacitylithiumstoragematerials.Electrochem.Solid-StateLett.6,A154-156(2003).

[5]Novak,P.etal.inInt.MeetingLiBatteriesIMLB12Nara,JapanAbstract9(2004).

[6]Armstrong,A.R.etal.LithiumintercalationintoTiO2-Bnanowires.Adv.Mater.17,862-865(2005)

[7]Green,M.etal.Structuredsiliconanodesforlithiumbatteryapplications.Electrochem.Solid-StateLett.6,A75-79(2003).

[8]YangZH,WuHQ.[J].ChemicalPhysiscLetters,2001,343:235-240.

[9]FrackowiaKE,GautieRS,GarcheRH,etal.[J].Carbon,1999,37,61-69.

[10]Larcher,D.etal.Effectofparticlesizeonlithiumintercalationintoα-Fe2O3.J.Electrochem.Soc.150,A133-139(2003).

[11]郑雪萍，曲选辉，锂离子电池正极材料LiMn2O4研究现状，稀有金属快报，2005.

[12]Dong,W,etal.Electrochemicalpropertiesofhighsurfaceareavanadiumoxidesaerogels.Electrochem.SolidStateLett.3,457-459(2000)

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[16]Croce,F.etal.Nanocompositepolymerelectrolytesforlithiumbatteries.Nature394,456-458(1998).

[17]Hawett,P.C.,MacFarlane,D.R.&Hollenkamp,A.F.HighlithiummetalcyclingefÞciencyinaroom-temperatureionicliquid.Electrochem.Solid-StateLett.7,A97-101(2004).

[18]MacGlashan,G.etal.Thestructureofpoly(ethyleneoxide)6:LiAsF6.Nature398,792-794(1999).

[19]Gadjourova,Z.etal.Ionicconductivityincrystallinepolymerelectrolytes.Nature412,520-523(2001).

第4篇：改变高分子材料的途径范文

【关键词】多模态话语理论 教材编写 教学途径 学习方法 习题编写 评估体系

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）06-0084-02

多模态话语理论在大学英语教学实践中已有广泛地应用，这已是不争的事实。可在与多模态话语理论相关的研究中，研究者却忽视了一个这样的现实问题：多模态话语理论视域下的大学生英语学习需求。对多模态话语理论视域下的大学生英语教学需求进行分析，既有利于大学英语老师理解相关的多模态话语理论的内涵，又有利于大学英语老师根据多模态话语理论的要求制定相应的教学策略，特别是对广大的学生而言，分析多模态话语理论下的学习需求，更有利于其自觉学学英语，培养自己的学习能力。

在多模态话语理论下分析大学生的英语学习需求应该结合大学英语教学的实践及其教学活动的组成，从以下几个层面对其进行分析：即多模态话语理论视域下的教材编写、多模态话语理论下的教学途径、多模态话语理论视域下的学习方法、多模态话语理论视域下的习题编写、多模态话语理论视域下的教学评价体系建设等问题。下边结合自己的思考，参考他人的论述，对相关问题阐释如下：

一、多模态话语理论视域下的教材编写

既然多模态话语理论在大学英语教学中广泛地应用，那么大学英语教材的编写就应该参考多模态话语理论的内容。虽然多模态话语理论因为这样或那样的原因不能应用于全国统编英语教材的编写，但利用多模态话语理论编写相应的校本教材却不失为一项教育教学改革。特别是对于校本教材而言，根据本校的实际，参考所能够运用各种多模态话语媒介编写校本教材应该是切实可行的一条教材改革之路。

例如，组织大学英语教师，选择那些大学生最感兴趣的教学内容，通过视频的形式组编成大学英语教学的电子教材这是完全有可能的事情。英语教学需要有真实的教学语境，如果能够利用学校的电子设备，把教学的内容，校本教材中选择的内容以电子媒体的形式呈现给学生，那不仅能够激发学生的学习兴趣，还能使校本教材的编写时间得到极大的缩减。而教材编写时间的缩减，又在一定程度上为校本教材的更新提供了基础。所以在多模态话语理论的指导下，我们应该首先研究如何编写教材的问题。因为教材是大学英语教学的媒介，是学生学习英语的基础。

二、多模态话语理论下的教学途径创建

在大学生英语学习中，课堂教学并不是他们唯一的学习途径，但课堂教学却是大学生学习英语的最佳途径。因此，在多模态话语理论下探讨学生学习英语途径的问题，应该以课堂教学为主，但又不能忽略学生学习英语的其它途径。

首先，在大学英语的课堂教学中，英语老师可以通过多模态话语的运用为学生设置一个学习的情境。例如，通过视频资料激发学生的学习兴趣，通过音频资料纠正学生的读音，通过动画的播放教给学生语法，利用PPT来总结教学的内容。

其次，在课堂教学之外，英语老师也可以通过多模态话语为学生创建更多学习的途径。例如，利用学校的网站，可以为学生提供学习所需要的资料。在这些资料中，既有像网易公开课那样的讲课视频资料，又可以有像电子教案那样的文档和习题设计。另外，大学的英语老师还可以根据多模态话语理论的指导，为学生设计单词背诵软件，以动画游戏的方式使学生记忆单词。大学英语教师还可以与其它现代传媒合作，像网易公开课一样为学生提供全部英语课程学习的视频。仅就网易公开课而言，它不仅是在校大学生学习英语的途径之一，也是社会各界人士学习英语的途径之一。因为网易公开课不仅在网络上传播，而且在现代的智能电视上也能够收看。虽然在此讨论的是大学生的英语学习途径，但对这些内容的叙述，无疑也会为英语教师为研究拓展学生的学习途径提供一定的参考。尤其是现代智能手机的普及，移动网络的升级加速改造的环境下，根据多模态话语理论探讨拓展大学生英语学习的途径问题应该是最为正确的选择。如何把大学英语教学的资料移植到学生的手机里，不仅能够拓展英语学习的途径，而且还能在时间上化零为整，为学生充分利用业余时间学学英语提供了可能。

三、多模态话语理论视域下的学习方法

多模态话语理论视域下的教材编写，多模态话语理论视域下大学英语学习途径的拓展势必引起研究者对多模态话语理论视域下的学习方法的分析。如何在多模态话语理论影响下的教学环境里学学英语不仅是英语老师应该思考的问题，也是大学生自己为适应教学改革而思考的问题。学习是一项主动性与被动性相结合的活动。但如果学生能够主动适应教学形势的变化无疑对其提高自己学习水平有着极大的帮助。多模态话语理论影响下的大学英语教学需要多模态的学习方法。因此：大学英语课堂要进行多模态教学，提供和创造条件让学生学习和体验多模态交际模式，要培养大学生阅读各种媒体和模态提供的信息的能力，使学生不仅能在多模态环境下理解各种经历，建构自己对现实世界的认识，而且能在多模态环境下创造性地学习和工作，以帮助学生能在不久的将来适应急剧的社会变化，迎接经济全球化、语言文化多元化和交际技术多样化的挑战[1]。

四、多模态话语理论视域下的习题编写

多模态话语理论指导下大学英语教学需要体现多模态话语特点的习题设计来巩固大学英语的教学效果。因此，大学英语教学习题设计应该改变传统教学中的那种单一的文档形式的习题设计。这方面成功的经验有以下这些：利用动画的形式设计单词巩固性习题；利用教学动画来进行学生的口语训练，如把电影《冰河世纪》这样的动画片引入学生的学习生活；再如把现在正在召开的两会记者招待会的视频资料引入教学实践，通过具体个案分析提高学生的口译能力。此外，还可以设计这样的习题来提高学生的英语能力，即把学生的共性错误，在课堂以PPT的形式展现给学生，通过学生间相互指正，达到纠正错误的目的。再如在阅读教学中，我们可以尝试从教师明确指导、学生实践练习并充分利用书面语篇外的多模态资源开展相应的课外活动等方面来培养学生的多模态识读能力[2]。而这种能力的培养又必须有相应的习题训练作为保障。

五、多模态话语理论视域下的教学评估体系建设

多模态话语理论指导下的大学英语教学需要多模态话语理论指导的教学评估来保证。对于多模态大学英语课堂教学的评估己经不能只从单一的语言文字方面来考虑，还要考虑到图像、视频、音频。PPT和网络等多种符号元素在课堂教学中所起的作用和价值。因此，如何建立现代大学英语教学中的多模态话语评估体系也是当代大学英语教学最为切实的需求之一。特别是多模态话语理论视域下的评估标准、大学英语的评估内容等问题都是当前大学英语教学实践最为迫切的问题之一。

大学英语教学是一个系统性的教育活动。分析多模态话语理论视域中的大学英语教学需求，既能够推动大学英语教学实践的发展，又能丰富多模态话语理论的研究内容。因此，每一个大学英语老师对此都应该给予高度的关注。

参考文献：

[1]张莉.多模态话语分析理论在大学英语教学中的应用[J].教育探索.2012（01）：53.

第5篇：改变高分子材料的途径范文

一、纳米材料在工程上的应用

纳米材料的小尺寸效应使得通常在高温下才能烧结的材料如SiC,BC等在纳米尺度下在较低的温度下即可烧结,另一方面,纳米材料作为烧结过程中的活性添加剂使用也可降低烧结温度,缩短烧结时间。由于纳米粒子的尺寸效应和表面效应,使得纳米复相材料的熔点和相转变温度下降,在较低的温度下即可得到烧结性能良好的复相材料。由纳米颗粒构成的纳米陶瓷在低温下出现良好的延展性。纳米TiO2陶瓷在室温下具有良好的韧性,在180°C下经受弯曲而不产生裂纹。纳米复合陶瓷具有良好的室温和高温力学性能,在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等方面具有广泛的应用,在许多超高温、强腐蚀等许多苛刻的环境下起着其它材料无法取代的作用。随着陶瓷多层结构在微电子器件的包封、电容器、传感器等方面的应用,利用纳米材料的优异性能来制作高性能电子陶瓷材料也成为一大热点。有人预计纳米陶瓷很可能发展成为跨世纪新材料,使陶瓷材料的研究出现一个新的飞跃。纳米颗粒添加到玻璃中,可以明显改善玻璃的脆性。无机纳米颗粒具有很好的流动性,可以用来制备在某些特殊场合下使用的固体剂。

二、纳米材料在涂料方面的应用

纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。

日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用。

三、纳米材料在催化方面的应用

催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。

光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2，既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道，选用硅胶为基质，制得了催化活性较高的TiO／SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒，对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。

四、纳米陶瓷材料增韧改性

第6篇：改变高分子材料的途径范文

1.化工生产现状及超滤技术基本原理和结构

1.1化工工业生产现状

长期以来，化工生产过程中突出的难题是气体中夹带的微小液滴和油雾难以分离，在合成氨、尿素、硝酸、硝铵等生产过程中，油污能使各种触媒中毒失效、换热设备换热效率下降、阻力增加。以西安超滤公司为例，其采用超滤技术及高效、低阻、长寿命的过滤材料，开发出了各种高效气液分离装置。超滤技术成功解决了传统惯性分离存在的缺陷，利用新技术、新材料在传统惯性分离技术基础上实现设备的结构、过滤分离材料的精度和材料极性有机结合，其效率可达99%~99.99%。

1.2粒子的形成及其分布

研究证明，速度变化（重力沉降）形成的雾滴粒径多在100μm以上，压力变化形成的雾化粒子粒径在10μm~100μm，温度变化形成的冷凝粒子粒径在0.01~10μm，且形成的1μm粒子的重量百分比高达40%。其中极性粒子约为1~10μm以上，非极性粒子约为0.01~1μm。

传统分离设备依靠惯性折转、旋流，重力沉降，丝网除沫方式，仅对10μm～100μm范围的液体粒子效果较好，而对于10μm以下的粒子分离效果较差，为有效分离10μm以下的小粒子，须采用超滤技术进行高效气液分离。

1.3分离机理

以西安超滤公司为例，其推出超滤方法进行高效气液分离，并首先确定了设备的结构、过滤分离材料的精度与过滤分离材料的极性三位一体的思路，即根据不同的介质和工艺条件，确定采用过滤材料--滤芯种类及其组合。比如烧结不锈钢纤维毡滤芯（以下简称SF滤芯），可用于水、液氨等极性分子，而超细玻璃纤维滤芯（以下简称MF滤芯）则适用于润滑油、凝析油等非极性分子。SF滤芯采用外进里出的气体流动方式，利用了该材料的极性和巨大的表面积，而MF滤芯采用里进外出方式，利用过滤层的亲油疏水性能及扩散、碰撞和拦截等综合过滤机理（凝聚式过滤），在通过组合滤层时凝聚长大，最终在背风面依靠重力降落实现气液分离。

1.4极性选择与结构

介质的极性可以用偶极矩衡量，偶极矩等于分子正电中心或负电中心上的电量乘以两个中心之间的距离所得的积。偶极矩为零的分子都是非极性分子，他们的正负电中心都重合在一起。偶极矩不等于零的分子称为极性分子如H2O，NH3。极性分子之间存在取向、诱导和色散作用，这三种作用都是吸引作用。不同介质的极性大小不一样其凝聚力也不相同。因此针对需分离粒子极性不同选择不同的分离材料也是影响分离效果的关键因素，比如分离极性粒子可采用单级高效分离元件，而分离油气溶胶粒子或乳化油粒子则必须采用两级高效分离元件。超滤技术主要采用高效率低阻力纤维过滤材料，为了提高过滤材料的连续使用寿命，我们采用了如下方法：

（1）增大孔隙率，采用更先进的材料，纤维更细，精度更高，孔隙率增大一倍，容尘量增大一倍，过滤材料连续使用寿命增加两倍。

（2）增大过滤面积，采用折叠式滤芯，在阻力相同情况下，流通面积增加一倍，纳污量增加三倍，寿命增加三倍。此外，结构设计上应保留传统惯性分离技术的优点，最大限度发挥各种分离作用以达到最佳效果。

2.化工工艺过程中超滤技术的具体应用

2.1合成氨

高压机后新鲜气油分离

用途：除去新鲜气中的油水尘等杂质，保护合成触煤、降低能耗。

应用举例：四川广宇化工股份有限公司在新鲜气管路上采用了两级高效过滤器，每年排放油水16.2吨为理论水量的92.36%，分离效率比原来的45～47%大大提高，自98年投产以来，一直运行良好。由于采用了超滤技术，大大改善了冷交换器的油污和积碳堵塞现象，进一步优化了操作条件，有效保护了合成塔触媒。该公司是合成氨原料气中最早使用超滤技术的用户，使用过程中，充分显示了超滤技术特点和强大生命力，使多年来长期得不到解决的合成氨新鲜气带油问题得到了解决，为合成氨工业全面推广应用该项技术开辟了一条成功道路。

2.2氨分离改造

第7篇：改变高分子材料的途径范文

【关键词】固体脂质纳米粒制备方法给药途径综述

药物载体输送系统亚微粒(如微乳、微球、脂质体、药质体)的研究已成为药物新剂型研究中非常活跃的领域。纳米粒又称毫微粒，是一类由天然或合成的高分子材料制成的纳米级固态胶体颗粒，粒径为10-1000nm，分为纳米球和纳米囊。药物可包埋或溶解在纳米粒的内部，也可吸附或偶合在其表面。其既能改变药物的释放速度，又能影响药物的体内分布、提高生物利用度。制备纳米粒的材料较多，大致可分为聚合物和脂质材料，前者制成的纳米粒称为聚合物纳米粒(polymericnanoparticles)，后者称为固体脂质纳米粒(solidlipidnanoparticles，SLN)。SLN具有生理相容性好、可控制药物释放及良好的靶向性等优点。

1载药纳米粒的种类

1.1纳米脂质体

脂质体(脂质小囊)最早是指天然脂类化合物悬浮在水中形成的具有双层封闭的泡囊，现在可人工合成的一种具有同生物膜性质类似的磷质双分子层结构载体。亲脂性药物可包封于脂质双层膜中，亲水性药物则溶解于水相内核中。脂质体具有可保护药物免受降解，达到靶向部位和减少毒副作用等优点，同时脂质体膜易破裂、药物易渗漏、包封率低、释药快等也是其存在的缺陷。纳米脂质体的制备方法主要有超声分散法、逆相蒸发法等，张磊等用逆相蒸发一超声法制备了胰岛素纳米脂质体，平均粒径为83.3nm，包封率78.5％。

1.2聚合物纳米粒

其由天然大分子材料或合成的聚合物材料，用分散单体的聚合法或聚合物的分散法制备而成。如聚丙烯酰胺类、聚氰基丙烯酸烷酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。聚合物系统的特点是便于化学修饰，包括嵌段和梳状聚合物的合成。聚合物纳米粒的问题是制备过程中的有机溶剂残留，聚合物毒性和缺乏大规模的生产方式。其制备方法有聚合反应法、超临界流体技术、盐析或乳化分散法等等。

1.3固体脂质纳米粒

SLN是以多种类脂材料如脂肪酸、脂肪醇及磷脂等为载体将药物包裹于类脂材料中制成固体颗粒。SLN具有一定的缓释作用，主要适用于难溶性药物的包裹，被用作静脉注射或局部给药达到靶向定位和控释作用的载体，能避免药物的降解和泄漏。它也具备毒性低、能大规模生产的优点。SLN主要适用于亲脂性药物，用于亲水性药物时存在包封率较低的缺陷。

2SLN的制备方法

2.1高速剪切匀质和超声法

这两种方法是最早用来制备SLN的方法，它们操作简单、应用广泛，其缺点是分散性能不好，超声时易被金属污染，因此限制了它们的应用。

2.2高压乳匀法

它是制备SLN可靠而有力的技术。它可分为冷乳匀法和热乳匀法。

2.2.1冷乳匀法

将药物溶解于熔融脂质材料中，固化后在液氮或干冰冷却下研磨到微米级尺寸，分散于含有表面活性剂的水相中，在低于脂质材料熔点温度下进行高压乳匀。杨时成等人用高压乳匀法研制的喜树碱固体脂质纳米粒，其平均粒径为196.8NM，载药量为4.77％，包封率为99.51％。

2.2.2热乳匀法

将脂质材料加热熔化，加入药物，熔融液分散于含有表面活性剂的水相中，然后通过高压乳匀机循环乳化，冷至室温或以下即得。SLN粒径与匀化压力和乳匀次数有关，一般来说，温度越高，由于内相的粘度降低，SLN粒径越小，但同时高温也使药物和载体的降解增加。

2.3溶剂挥发法

将脂质材料溶于与水不相混溶的有机溶剂。(如环己烷、氯仿)中，然后在水相中乳化，挥发溶剂，脂质在水介质中沉淀形成固体纳米粒。此法的优点是可以避免加热，缺点是有机溶剂的残留使药物有潜在毒性。应晓英等用此法制得卡马西平硬脂酸固体脂质纳米粒，平均粒径120.04±9.8nm，包封率89.8％，具有明显的缓释作用。

2.4溶剂分散法

将脂质在一定温度下溶于有机溶剂，然后倒人酸性(调节zata电位)水相中，得到凝聚的SLN，离心分离即可。张惠宏等叫用该法制备了丙酸倍氯米松固体脂质纳米粒，虽在最初3h有药物的突释现象，但在随后4h药物的释放明显缓慢，每天释放约为药物总量的6％，实现药物的控释。

2.5微乳法

微乳法制备SLN通常先将脂质载体加热熔化，加入药物、乳化剂、辅助乳化剂和温水制成外观透明、热力学稳定的o/w型微乳，然后在搅拌条件下将微乳分散于冷水(2-3℃)中，即可形成SLN分散体系，所获得SLN的小颗粒尺寸是由微乳胶粒沉淀而成并非机械搅拌所致。其缺点是稀释步骤使得所制备SLN含量相对于其他无稀释步骤的方法要低。

3SLN给药途径的研究

3.1注射给药

SLN主要被制成胶体溶液或冻干粉针后静注给药，达到缓释、延长药物在循环系统的停留时间等目的。杨时成等将喜树碱(CA)制成Poloxamer188包衣的固体脂质纳米粒混悬液，静脉注射后的结果为CA—SLN对心、脑有较好的靶向性和缓释作用，同时还降低CA对肾脏的毒性副作用。研究表明，SLN的毒性比聚乳酸／羟基乙酸纳米粒的毒性低90％，比聚氰基丙稀酸纳米粒的毒性低99％，适于用作静脉给药系统的药物载体。

3.2SLN的局部给药

研究表明，SLN固体颗粒本身就具有对紫外吸收作用。当SLN包封在系统物理防晒时，配方会显示出防晒效果的协同作用。同时可避免防晒分子渗透人皮肤所产生的发炎现象，从而显现出SLN在化妆品领域广大的发展前景。

3.3口服给药

SLN可用喷雾干燥或冷冻干燥法制成粉末添加到片剂基材中，制备丸剂时，SLN分散体可作为压模时的剂，也可直接填充于硬胶囊或软胶囊中。于波涛等通过比较自制的氟尿嘧啶类酯纳米粒冻干针剂和商用氟尿嘧啶注射液在兔体内的药时过程均符合二室模型，但在药物动力学参数上存在明显差异，从而提示药物制成SLN后可以显著改变药物在体内的分布，最终达到靶向给药的目的。

3.4SLN的肺部给药

SLN可用喷雾干燥法制成粉末，用于肺部干粉吸人用药。药物从肺部释放的主要优点是可控制释放曲线。可考虑靶向肺巨噬细胞，因为肺部的颗粒很容易被肺部巨噬细胞获得。此外，还有透皮给药、眼部给药等，由于静脉注射给药对粒径的要求较高，使得它成为最有前途也是最具挑战性的给药途经。

4结论

虽然SLN在载药量、稳定性等方面尚存在一些问题，但其作为一种很有希望的新型载体系统，目前还处于研究阶段，其在靶向和缓控释方面仍是非常有吸引力的，相信它的发展和完善必将会使人类传统用药发生一场全新变革。

参考文献

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[4]应晓英，胡富强，袁弘．卡马西平硬脂酸固体脂质纳米粒的制备与理化性质研究[J]．中国医药工业杂志，2002，33(11)：543～546.

第8篇：改变高分子材料的途径范文

论文摘要：将量子化学原理及方法引入材料科学、能源以及生物大分子体系研究领域中无疑将从更高的理论起点来认识微观尺度上的各种参数、性能和规律，这将对材料科学、能源以及生物大分子体系的发展有着重要的意义。

量子化学是将量子力学的原理应用到化学中而产生的一门学科，经过化学家们的努力，量子化学理论和计算方法在近几十年来取得了很大的发展，在定性和定量地阐明许多分子、原子和电子尺度级问题上已经受到足够的重视。目前，量子化学已被广泛应用于化学的各个分支以及生物、医药、材料、环境、能源、军事等领域，取得了丰富的理论成果，并对实际工作起到了很好的指导作用。本文仅对量子化学原理及方法在材料、能源和生物大分子体系研究领域做一简要介绍。

一、在材料科学中的应用

（一）在建筑材料方面的应用

水泥是重要的建筑材料之一。1993年，计算量子化学开始广泛地应用于许多水泥熟料矿物和水化产物体系的研究中，解决了很多实际问题。

钙矾石相是许多水泥品种的主要水化产物相之一，它对水泥石的强度起着关键作用。程新等[1,2]在假设材料的力学强度决定于化学键强度的前提下，研究了几种钙矾石相力学强度的大小差异。计算发现，含Ca钙矾石、含Ba钙矾石和含Sr钙矾石的Al-O键级基本一致，而含Sr钙矾石、含Ba钙矾石中的Sr，Ba原子键级与Sr-O，Ba-O共价键级都分别大于含Ca钙矾石中的Ca原子键级和Ca-O共价键级，由此认为，含Sr、Ba硫铝酸盐的胶凝强度高于硫铝酸钙的胶凝强度[3]。

将量子化学理论与方法引入水泥化学领域，是一门前景广阔的研究课题，它将有助于人们直接将分子的微观结构与宏观性能联系起来，也为水泥材料的设计提供了一条新的途径[3]。

（二）在金属及合金材料方面的应用

过渡金属(Fe、Co、Ni)中氢杂质的超精细场和电子结构，通过量子化学计算表明，含有杂质石原子的磁矩要降低，这与实验结果非常一致。闵新民等[4]通过量子化学方法研究了镧系三氟化物。结果表明，在LnF3中Ln原子轨道参与成键的次序是：d＞f＞p＞s，其结合能计算值与实验值定性趋势一致。此方法还广泛用于金属氧化物固体的电子结构及光谱的计算[5]。再比如说，NbO2是一个在810℃具有相变的物质(由金红石型变成四方体心)，其高温相的NbO2的电子结构和光谱也是通过量子化学方法进行的计算和讨论，并通过计算指出它和低温NbO2及其等电子化合物VO2在性质方面存在的差异[6]。

量子化学方法因其精确度高，计算机时少而广泛应用于材料科学中，并取得了许多有意义的结果。随着量子化学方法的不断完善，同时由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学在材料科学中的应用范围将不断得到拓展，将为材料科学的发展提供一条非常有意义的途径[5]。

二、在能源研究中的应用

（一）在煤裂解的反应机理和动力学性质方面的应用

煤是重要的能源之一。近年来随着量子化学理论的发展和量子化学计算方法以及计算技术的进步，量子化学方法对于深入探索煤的结构和反应性之间的关系成为可能。

量子化学计算在研究煤的模型分子裂解反应机理和预测反应方向方面有许多成功的例子,如低级芳香烃作为碳/碳复合材料碳前驱体热解机理方面的研究已经取得了比较明确的研究结果。由化学知识对所研究的低级芳香烃设想可能的自由基裂解路径，由Guassian98程序中的半经验方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的从头计算方法和考虑了电子相关效应的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法对设计路径的热力学和动力学进行了计算。由理论计算方法所得到的主反应路径、热力学变量和表观活化能等结果与实验数据对比有较好的一致性，对煤热解的量子化学基础的研究有重要意义[7]。

（二）在锂离子电池研究中的应用

锂离子二次电池因为具有电容量大、工作电压高、循环寿命长、安全可靠、无记忆效应、重量轻等优点，被人们称之为“最有前途的化学电源”，被广泛应用于便携式电器等小型设备，并已开始向电动汽车、军用潜水艇、飞机、航空等领域发展。

锂离子电池又称摇椅型电池，电池的工作过程实际上是Li+离子在正负两电极之间来回嵌入和脱嵌的过程。因此，深入锂的嵌入-脱嵌机理对进一步改善锂离子电池的性能至关重要。Ago等[8]用半经验分子轨道法以C32H14作为模型碳结构研究了锂原子在碳层间的插入反应。认为锂最有可能掺杂在碳环中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子轨道法对掺锂的芳香族碳化合物的研究表明，随着锂含量的增加，锂的离子性减少，预示在较高的掺锂状态下有可能存在一种Li-C和具有共价性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子轨道计算法，对低结晶度的炭素材料的掺锂反应进行了研究，研究表明，锂优先插入到石墨层间反应，然后掺杂在石墨层中不同部位里[11]。

随着人们对材料晶体结构的进一步认识和计算机水平的更高发展，相信量子化学原理在锂离子电池中的应用领域会更广泛、更深入、更具指导性。

三、在生物大分子体系研究中的应用

生物大分子体系的量子化学计算一直是一个具有挑战性的研究领域，尤其是生物大分子体系的理论研究具有重要意义。由于量子化学可以在分子、电子水平上对体系进行精细的理论研究，是其它理论研究方法所难以替代的。因此要深入理解有关酶的催化作用、基因的复制与突变、药物与受体之间的识别与结合过程及作用方式等，都很有必要运用量子化学的方法对这些生物大分子体系进行研究。毫无疑问，这种研究可以帮助人们有目的地调控酶的催化作用,甚至可以有目的地修饰酶的结构、设计并合成人工酶；可以揭示遗传与变异的奥秘,进而调控基因的复制与突变，使之造福于人类；可以根据药物与受体的结合过程和作用特点设计高效低毒的新药等等，可见运用量子化学的手段来研究生命现象是十分有意义的。

综上所述，我们可以看出在材料、能源以及生物大分子体系研究中，量子化学发挥了重要的作用。在近十几年来，由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学计算变得更加迅速和方便。可以预言，在不久的将来，量子化学将在更广泛的领域发挥更加重要的作用。

参考文献：

[1]程新.[学位论文].武汉:武汉工业大学材料科学与工程学院,1994

[2]程新,冯修吉.武汉工业大学学报,1995,17(4):12

[3]李北星,程新.建筑材料学报,1999,2(2):147

[4]闵新民,沈尔忠,江元生等.化学学报,1990,48(10):973

[5]程新,陈亚明.山东建材学院学报,1994,8(2):1

[6]闵新民.化学学报,1992,50(5):449

[7]王宝俊,张玉贵,秦育红等.煤炭转化,2003,26(1):1

[8]AgoH,NagataK,YoshizawAK,etal.Bull.Chem.Soc.Jpn.,1997,70:1717

[9]AgoH,KatoM,YaharaAK.etal.JournaloftheElectrochemicalSociety,1999,146(4):1262

第9篇：改变高分子材料的途径范文

1、混凝土的破坏途径

硬化混凝土受力前在粗骨料和砂浆界面上存在很多微裂缝，称界面裂缝。这是由于水泥水化学收缩，硬化后干燥收缩在骨料界面上产生拉应力导致界面裂缝。此外水分的迁移受到粗骨料阻止，从而水分向界面集中形成水膜，也是界面裂缝的根源。混凝土受力后，石子和砂浆变形不一致又导致这种原生裂缝开展。此时E石>E砂浆，骨料粒子处于软基体内，在纵向压力下砂浆横向变形（内聚力）大于石子，从而在石子上下部位产生压应力，边侧产生拉应力，界面有脱离的倾向（粘附力破坏）。这种由于两相变形不等产生的界面拉应力使原生裂缝开展。可见裂缝的发源地是界面，最后贯穿试件，最终导致破坏。界面在受力前存在隐患，成为裂缝的发源地，界面拉应力的存在又为裂缝开展提供条件。因此，只有增强界面和提高砂浆强度才能阻止裂缝开展。

2、混凝土强度增加的途径

1）改善孔结构，强化水泥石。一般认为，水泥石是由凝胶、晶体、水与孔组成的聚集体。根据现代混凝土强度理论，水泥石内聚力主要取决于水泥石基材的孔隙率、孔分布、孔级配、孔形状等孔结构参数。所以水泥石从形成、发展直到破坏均与孔的发生和发展密切相关。但孔隙率不是影响混凝土强度的唯一因素，在孔隙率相同情况下，不同孔结构水泥石性能也不同。平均孔径小的强度高，0.1μm以上的毛细孔微缝对强度和耐久性不利，0.05μm以下的孔对强度及性能无影响，Mehta证明，大于1000A的孔存在是强度和抗渗性下降的原因。将大孔改变为小于500A的孔则可提高强度和抗渗性。由此可见，存在着调整孔级配来提高水泥石强度和耐久性的可能性。例如，采用真空脱水，分次投料，重复振捣，加入外加剂、活性混合物，聚合物浸渍以及限制膨胀等工艺措施，均能达到调整孔结构，提高强度的办法。力半径比普通砂浆分别增加和减少9%。

2）强化界面过渡层。界面微观结构性质早已引起国内外学者的极大重视。研究表明，骨料和水泥石之间存在约几十微米的界面层，它是由水化粗骨料表面，首先形成水膜层逐渐被新生产物填充而来。如水灰比大或泌水均会使水膜层厚度增加，在过渡层会留下薄弱环节，所以只有减薄水膜层才能强化界面层。在传统的搅拌方法中，所有固相材料几乎同时倒入搅拌机，此时砂、石、水泥混合物中主要是固-气界面。在加水搅拌过程中，水必然要浸润所有的固相材料表面而形成固-液界面，同时产生气-液界面，亦即在搅拌过程中有相当数量的气相残留在液、固相的包围之中。在新的裹砂石法中，大部分水优先与砂石表面接触形成固-液界面，骨料湿润后形成液-气界面，基本上消失了固-气界面。当水泥投入时，立即粘附在骨料表面的水膜层上，强化了水泥的水化历程，使首先生成的水化铝酸盐复盖在骨料表面限制Ca（OH）2晶体扩散而强化了界面层。同时，残留的气体也必然少于传统工艺。当水泥浆体作为粘附剂时，其粘附力大小首先决定于水对骨料表面的湿润效应。裹砂石法湿润本身说明水分子和骨料表面产生吸附作用（即范德华力），骨料表面的湿润效应可提供所有砂石骨料周界被水泥浆体包裹机会，骨料间的孔隙被水泥浆体全部填充。水泥浆对骨料湿润面积越大，粘附力越大，故亲水性好，表面粗糙的石灰岩，石英岩使砼强度提高得更多。此外，全部水加入搅拌过程中，稀浆中的水分向壳膜中渗透，以及壳膜中的水泥粒子向稀浆中扩散。这样，渗透和扩散过程，使固-液相均化，气相细化，改善了孔结构。

3、粗骨料粒径影响

无论是道路混凝土，还是普通混凝土，其最薄弱环节，都处在骨料下缘，尤其是粗骨料的下缘。粗骨料粒径越大，其下缘处的水膜层也越厚。因此，当道路混凝土采用裹砂石搅拌工艺时，随着粗骨料最大粒径增大，界面过渡层结构可得到更显著的改善。同时，还由于粗骨料粒径增大，其表面积相对减小，造壳所需水泥量也减少；另外，骨料粒径增大也有利于造壳砂石形成连续相的骨架。所以随着粗骨料最大粒径的增大，水泥裹砂石混凝土的增强效果更显著。

4、生产应用

裹砂石搅拌工艺为二次投料工艺，即造壳搅拌和匀化搅拌工艺。各种分次投料搅拌工艺的7d强度增长率均高于28d强度增长率，其中裹砂石法的强度增长率最高。另外，从工艺角度考虑，净浆裹石法为三次投料，而裹砂石法为二次投料，工艺简便易行。同时，采用裹砂石法后，C30混凝土的水泥用量可节约10%。此外，由于裹砂石法拌制的混凝土具有较高的早期强度，可加快施工进度。