现代化学化工进展
高性能混凝土技术的研究与展望
(重庆大学化学化工学院，重庆400044）
摘要：高性能混凝土( High Performance Concrete，HPC)由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在高铁客运专线桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状，阐明了高性能混凝土的特性，列举了高性能混凝土在国内的研究和应用，并对其发展趋势作出展望。随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。
关键词:高性能混凝土；耐久性；高体积稳定性
Abstract:High-performance concrete(High Performance Concrete, HPC)has many excellent characteristics of high durability, high workability,high strength and high dimensional stability,is considered to be the world's most comprehensive performance concrete has many important project, especially in the high-speed railway,bridges, high-rise buildings,harbor construction and other projects.This paper describes the historical background of the development of high-performance concrete and the present situation at home and abroad,to clarify the characteristics of high-performance concrete, citing the research and application of high-performance concrete in domestic outlook,and its development trend.With the building to the top of the large-scale development of the modern HPC will become the new century,important construction materials. Keywords：High performance concrete；High durability；High dimensional stability
高性能混凝土(HPC)的概念最初由美国国家标准与技术研究院(NIST）与美国混凝土协会(ACI)于1990年5月提出,他们认为高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土,必须采用严格的施工工艺,采用优质的材料配制,具有不离析、力学性能稳定、早期强度高、便于浇捣、韧性和体积稳定性好等性能,且耐久性好,特别适用于高层建筑、桥梁及暴露在严酷环境中的建筑结构[1] 。ACI于1998年对高性能混凝土给出了正式定义:高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土,如果采用传统的原材料组分和通常的拌和、浇筑与养护方法,未必总能大量地生产出这种混凝土。当混凝土的某些特性是为了某一特定的用途和环境而制定时,这就是高性能混凝土。
1 高性能混凝土的特点
1.1 高耐久性
高性能混凝土的重要特点是具有高耐久性，而耐久性则取决于抗渗性；抗渗性又与混凝土中的水泥石密实度和界面结构有关。由于高性能混凝土掺加了高效减水剂，其水胶比很低(≤0138)，水泥全部水化后，混凝土没有多余的毛细水，孔隙细化，最可几孔径很小，总孔隙率低；再者高性能混凝土中掺加矿物质超细粉后，混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区孔隙能得到明显的降低，而且矿物质超细粉的掺加还能改善水泥石的孔结构，使其≥100μm 的孔含量得到明显减少，矿物质超细粉的掺加也使得混凝土的早期抗裂性能得到了大大的提高[2]。以上这些措施对于混凝土的抗冻融、抗中性化、抗碱—集料反应、抗硫酸盐
腐蚀，以及其它酸性和盐类侵蚀等性能都能得到有效的提高。
1．2 高工作性
高性能混凝土具有良好的流变学性能，高流动性，不泌水，不离析，能在正常施工条件下保证混凝土结构的密实性和均匀性，对于某些结构的特殊部位( 如梁柱接头等钢筋密集处) 还可采用自流密实成型混凝土，从而保证该部位的密实性，这样就可以减轻施工劳动强度，节约施工能耗。
1． 3 其它
高性能混凝土具有较高的韧性、良好体积稳定性和长期的力学性能稳定性。高性能混凝土的高韧性要求其具有能较好地抵抗地震荷载、疲劳荷载及冲击荷载的能力，混凝土的韧性可通过在混凝土掺加引气剂或采用高性能纤维混凝土等措施得到提高。高性能混凝土的体积稳定性表现在其优良的抗初期开裂性，低的温度变形、低徐变及低的自收缩变形。虽然高性能混凝土的水灰比比较低，但是如果将新型高效减水剂和增粘剂一起使用，尽可能地降低单方用水量，防止离析，浇筑振实后立即用湿布或湿草帘加以覆盖养护，避免太阳光照射和风吹，防止混凝土的水分蒸发，这样高性能混凝土早期开裂就会得到有效的抑制。高性能混凝土掺加了粉的普通混凝土都得到了显著降低，这对于大体积混凝土的温控和防裂十分有利。国内已有研究表明，对于外掺加40% 粉煤灰的高性能混凝土，不管是在标准养护还是在蒸压养护条件下，其360d 龄期的徐变度( 单位徐变应力的徐变值) 均小于同强度等级的普通混凝土，高性能混凝土徐度仅为普通混凝土的50% 左右。高性能混凝土长期的力学稳定性要求其在长期的荷载作用及恶劣环境侵蚀下抗压强度、抗拉强度及弹性模量等力学性能保持稳定。
2 高性能混凝土产生的研究现状及发展方向
针对混凝土的过早劣化，发达国家在20世纪80年代中期掀起了一个以改善混凝土材料耐久性为主要目标的“高性能混凝土”开发研究的高潮，并得到了各国政府的重视。从20世纪80年代开始，各国混凝土结构设计规范中逐渐突出了耐久设计的考虑，从只重视强度设计向强度与耐久性并重。进入20世纪90后代以后，混凝土结构耐久性设计方法成为土木工程领域中的研究重点。针对不同环境类别的侵蚀作用，提出材料性能劣化的理论或经验模式，并据此估算结构的使用寿命，成为发展和研究耐久性设计方法的主流。目前，高性能混凝土的发展有以下几个方向：
(1) 绿色高性能混凝土；
(2) 超高性能混凝土；
(3) 智能混凝土。
3 绿色高性能混凝土
3. 1 降低水泥用量,大量利用工业废渣,减少资源和能源的消耗
近年来,我国水泥产量增长速度十分惊人。2003年我国水泥的产量达到8.63亿t到2010年预计水泥产量将增至10亿t。1t水泥消耗石灰石0.98t，粘土0.18t，标准煤0.15t，电110度[3] 。按此计算,我国2003年消耗石灰石8.46亿t粘土1.55亿t，标准煤129亿t，电949.3亿度。到2010年预计将消耗石灰石98亿t，粘土18亿t，标准煤15亿t，电1100亿度,其资源和能源消耗可想而知。然而工业废渣的利用在建筑业占主导作用,如:粉煤灰、高炉矿渣、固硫渣等工业废渣具有潜在的火山灰活性和物理特性。如果把这些工业废渣大量的应用到水泥混凝土中代替一部分水泥,是一项可以在很大程度上减少资源和能源消耗的有效途径。由此可以看出降低水泥用量, 大量利用工业废渣,将大大减少由于混凝土越来越大需求带来的资源和能源的消耗, 利于环保和可持续发展[4]。
3. 2使用海砂、再生骨料等多种代用骨料, 保护自然资源
地球上的资源是有限的,许多资源是不可以再生的。工程建设是消耗资源和能源最大的
活动,全世界每年混凝土用量达到20亿m3,大量材料的生产和使用,消耗大量资源和能源。用海砂取代山砂和河砂作混凝土的细骨料,是解决混凝土细骨料资源问题的有效办法。全国每年从旧建筑物上拆下来的建筑垃圾的废混凝土就有1360万t，加上每年新建房屋产生4000万t 的建筑垃圾所产生的废混凝土。如果把这些废混凝土应用到新拌混凝土中作为再生骨料,将是减少环境负荷的有效方法。我国上海市建筑构件制品公司1997年开始利用建筑工地爆破拆除的基坑支护等废弃混凝土制作混凝土空心砌块,其产品各项技术指标完全符合上海市标准
《混凝土小型空心砌块工程及验收工程》(DBJ08-203-93)［5］。
4 超高性能混凝土
近年来，随着我国杭州湾大桥、舟山联岛工程、苏通大桥、青岛黄岛大桥、粤港澳大桥等一大批大型跨江海工程建设的实施和完成，大型钢筋混凝土桥梁结构逐步走向海洋。海洋环境不可避免地会严重降低钢筋混凝土结构耐久性，减少结构使用寿命。据调查，我国沿海港工混凝土结构在投入使用10 ～ 15 年后就普遍出现了严重的腐蚀破坏，钢筋锈蚀是造成这类钢筋混凝土结构劣化的最主要原因，在海洋环境与海水作用下，随着结构服役时间的增长结构会出现不同程度的钢筋锈蚀问题［6］。混凝土的低抗拉强度和高脆性决定了钢筋锈蚀会引起混凝土保护层开裂、沿开裂面锈渍、保护层剥落，同时钢筋锈蚀还导致钢筋截面减小、钢筋与混凝土的黏结力下降等严重影响结构适用性的后果。钢筋混凝土锈蚀后不仅出现性能劣化，而且在极端情况下甚至会丧失其结构整体性。国内外已有众多学者对钢筋锈蚀的产生原因、锈蚀机理、预防和修补措施等进行了相关研究［7-10］。钢筋锈蚀严重时将导致混凝土保护层开裂，而这些锈胀裂缝的出现进一步加速锈蚀，甚至引起保护层剥落，使内部受力钢筋直接暴露于环境中，丧失承载能力，服役寿命骤减。因此，保护层材料的性能在很大程度上决定了结构的服役寿命。阻止或延缓结构中钢筋锈蚀是提高钢筋混凝土结构服役寿命的一个关键问题。实际工程中一般从两个方面进行考虑，一个途径是从保护层材料出发，如增加保护层厚度，改善混凝土质量( 如降低水灰比或水胶比、致密混凝土、采用橡胶改性混凝土或聚合物改性混凝土等) 、混凝土表面涂层等; 另一个途径是从钢筋出发，如采用表面涂层钢筋、FRP 筋( GFRP 筋、CFRP 筋等) 、阴极保护以及掺加阻锈剂等对钢筋进行防护，阻止锈蚀的发生。后者限于技术手段仍然采用较少，改善保护层质量仍是一个安全、稳妥的办法。另一方面，由于工程需要和技术进步，目前的水泥标号和混凝土强度越来越高，早强水泥和早强剂的使用，使得混凝土在硬化初期极易出现裂纹，这造成了混凝土保护层还未进入服役状态便已经存在自身的微观缺陷，从而对其后期耐久性能产生不利的影响。对于大量的已建工程，由于环境因素的影响或者荷载的长期作用而导致结构或构件的局部损伤和破坏，需要对结构或构件进行维修和翻新，则需要有一个合适的修补材料。
目前，大量的修补材料已在工程中得到应用，好的修补材料需要有低的渗透性、高耐久性以及与基层材料良好的黏结性能［11］。在对修补材料的选择上，重点要考虑的也是结构在应用该材料修补后能保护钢筋的再次锈蚀和阻止初期的快速锈蚀。目前大家对使用超高韧性水泥基复合材料(UHTCC—Ultra-high Toughness Cementitious Composites)以提高钢筋混凝土结构的耐久性表现出了浓厚的兴趣［12-13］。UHTCC 是一种新型纤维增强水泥基复合材料，它以较高的韧性、其他水泥基材料无可比拟的极限拉应变能力以及在拉伸状态下产生多条细密裂缝的稳态开裂特征而成为研究和工程领域的一个焦点。在美国、欧洲和日本的工程应用方面进展迅速，先后成功应用到了实际工程中［14］。作者课题组近年来相继开展了这方面的理论与试验研究工作［15-18］，对该材料的基本力学性能、耐久性能、与钢筋和混凝土的黏结性能、钢筋增强UHTCC 构件的力学特性等均作了系统的理论分析和试验研究。目前对于UHTCC 的应用主要是两个方面: 一是运用其优异的裂缝控制能力将其应用在结构或构件的拉伸区域，如钢筋混凝土梁的保护层、桥面板体系中的无伸缩缝连接等，以提高构件或结构在荷载
作用下的长期耐久性能; 另一方面是利用UHTCC 在拉伸荷载作用下的大变形能力以及在地震作用下优异的吸能能力，将其用于结构、构件的抗震节点、易受震动、疲劳、冲击等外力作用的关键部位，承受震动、冲击等外力作用。采用UHTCC 部分取代钢筋混凝土梁的保护层混凝土，通过实验室电化学加速锈蚀方法使梁主筋锈蚀，考察UHTCC 抑制或延缓钢筋混凝土梁保护层锈胀开裂的可行性，并通过锈蚀后梁的四点弯曲试验对UHTCC 部分取代保护层混凝土的简支梁弯曲性能进行试验研究，并进行分析和讨论。
5 智能混凝土
5.1 碳纤维智能混凝土
碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料．在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度．将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能．通过观测，发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的．碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段，其电阻变化率随内部应力线性增加，当接近构件的极限荷载时，电阻逐渐增大，预示构件即将破坏．而基准水泥基材料的导电性几乎无变化，直到临近破坏时，电阻变化率剧烈增大，反映了混凝土内部的应力一应变关系．根据纤维混凝土的这一特性，通过测试碳纤维混凝土所处的工作状态，可以实现对结构工作状态的在线监测［19］．在入碳纤维的损伤自诊断混凝土中，碳纤维混凝土本身就是传感器，可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测．试验发现，在水泥浆中掺加适量的碳纤维作为应变传感器，它的灵敏度远远高于一般的电阻应变片．在疲劳试验中还发现，无论在拉伸或是压缩状态下，碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数发生不可逆的降低．因此，可以应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测．通过标定这种自感应混凝土，研究人员决定阻抗和载重之间的关系，由此可确定以自感应混凝土修筑的公路上的车辆方位、载重和速度等参数，为交通管理的智能化提供材料基础．
5.2 光纤传感智能混凝土
光纤传感智能混凝土［20］，即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测．光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化．因此人们发现，如果能测量出光波量的变化，就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小．于是，出现了光纤传感技术．近年来，国内外进行了将光纤传感器用于钢筋混凝土结构和建筑检测这一领域的研究，开展了混凝土结构应力、应变及裂缝发生与发展等内部状态的光纤传感器技术的研究，这包括在混凝土的硬化过程中进行监测和结构的长期监测．光纤在传感器中的应用，提供了对土建结构智能及内部状态进行实时、在线无损检测手段，有利于结构的安全监测和整体评价和维护．到目前为止，光纤传感器已用于许多工程，典型的工程有加拿大caleary建设的一座名为bedding ton tail的一双跨公路桥内部应变状态监测；美国winooski的一座水电大坝的振动监测；国内工程有重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。
6 高性能混凝土的展望及意义
混凝土能否长期作为主要的建筑结构材料,关于在于能否成为绿色材料。因此提出“绿色高性能混凝土”,是高性能混凝土的发展方向, 也是混凝土的未来[ 21] 。提高高性能混凝土的绿色含量,加大其绿色度,更多地掺加工业废渣为主的细掺料,不仅能节约水泥熟料,还能改善环境减少二次污染。目前我国的工艺设备还不能满足要求,废料利用率还比较低。为
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们必须系统地研究废料的超细磨工艺和设备。据预测,如果解决了这个问题,高性能混凝土用废料代替水泥熟料最多可达60%--80%,将来的绿色高性能混凝土中,最大的胶凝组分是磨细工业废渣而不是熟料水泥。应用大掺量粉煤灰混凝土和大掺量矿渣混凝土发展HPC 是最可行的途径,因为它不仅能够提高混凝土的品质,还能有效地降低生产成本。在人们对发展HPC 取得共识的基础上,注重骨料品质的提高,并将大掺量粉煤灰混凝土和大掺量矿渣混凝土恰当地用于我国的基础设施建设,这不仅有利于混凝土业的可持续发展,同时对整个国民经济建设的可持续发展都会发挥一定的促进作用。高性能混凝土的研究与开发应用,对传统混凝土技术性能有了重大的突破,对节能、工程质量、工程经济、环境与劳动保护等方面都具有重大的意义。可以预期, 高性能混凝土在工程上的应用领域将迅速扩大,并取得更大、更多的技术经济效益。从目前的研究开发现状来看,还值得进一步深入研究的内容是:矿物细掺合料的科学分类和品质标准及其与混凝土外加剂之间的相容性; 高性能混凝土多组分复合材料的复合化超叠加效应; 高强度高性能混凝土的韧性等问题。相信在今后研究取得的成就必将使高性能混凝土的性能得到进一步的提高和改善。
6 结束语
探讨了高性能混凝土配合比设计的基本要求和技术途径，主要从原材料的选择、配合比参数的合理确定等方面进行了阐述。通过掺入矿物微细粉和高性能化学外加剂的技术途径来配制高性能混凝土，既可改善混凝土的性能，又能降低生产成本，有利于高性能混凝土的推广应用。文中提出的设计方法具有准确、简捷、适用范围广及程序化的特点，采用此方法配制的混凝土具有良好的工作性、力学性及耐久性。通过对高性能混凝土抗冻性能试验研究可得出以下结论，混凝土的抗冻性主要与所引入的空气含量、气泡的质量、混凝土强度和水胶比等因素密切相关，高性能混凝土的含气量宜为2% ～ 4%，这样配制的混凝土具有200 次以上的抗冻性能。高性能混凝土的抗冻性能与外加剂密切相关，外加剂的掺量存在一个最优值，本试验中最优掺量在0． 95% ～ 1． 00%之间。如今我国HPC 发展形势一片良好，但是要使HPC 在建筑工程中推广使用还需一个认识和实践的过程。随着我国建筑基础建设的不断增强，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。基于上述特点，高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发展方向。
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化工进展讲座论文
福州大学石油化工学院 化工系 化工进展讲座论文 离子液体的研究进展 课程名称化工进展讲座 姓名 学号 专业化学工程与工艺 成绩 指导教师 2014年6月30日
离子液体 摘要： 离子液体是近10年来在绿色化学的框架下发展起来的全新功能材料，具有不挥发、不可燃、液态范围宽、热稳定性好、溶解性好、物化性质可调等优点。离子液体易于循环利用从而减少对环境的污染，作为绿色溶剂可用于分离过程、化学反应，特别是催化反应、以及电化学等方面，并已取得许多良好的实验结果。近年来其应用领域不断扩大并迅猛发展，目前已从化学制备扩展到材料科学、环境科学、工程技术、分析测试等诸多领域，并迅速在各领域形成研究热点。本文主要就离子液体分类、合成新材料和催化方面的新进展做简要总结。 关键字：离子液体分类功能化离子液体、合成新材料、功能团、催化 1.离子液体简介 1.1离子液体的概念： 离子液体是指完全由离子组成的液体，是在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐，在组成上，离子液体与人们概念中的“盐”相近，而其熔点通常又低于室温，因而也被称作“室温熔融盐”。早在 l9l4 年就发现了第一个离子液体———硝基乙胺，但其后此领域的研究进展缓慢，直到 l992 年，WikeS 领导的研究小组合成了低熔点、抗水解、稳定性强的 l - 乙基 - 3 - 甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体后，离子液体的研究才得以迅速发展，随后开发出了一系列的离子液体体系。目前人们所使用的离子液体大多数在室温下就呈液态，故也称为室温离子液体。它是从传统的高温熔融盐演变而来的，但与一般的离子化合物有着非常不同的性质和行为，最大的区别在于一般离子化合物只有在高温状态下才能变成液态，而离子液体在室温附近很大的温度范围内均为液态，最低凝固点可达-96℃。 与传统的有机溶剂相比，离子液体作为反应介质主要有下列特性：不挥发；热稳定性好；可溶解大多数无机盐和金属有机化合物；离子液体的极性和亲水性、亲脂性可以通过分子设计进行调控，可以与许多有机溶剂形成两相体系。离子化合物的离子间具有较强的作用力，故而有较高的熔、沸点和硬度，常温下通常呈固态。现在反其道而行，将带正电的阳离子和带负电的阴离子做得很大，且设计阳离子或阴离子的结构高度不对称，难以在微观空间做有效的紧密堆积，造成离子之间作用力减小，从而使化合物的熔点下降，这样就有可能得到常温下呈液态的离子化合物，这就是离子液体。 目前，对离子液体的合成与应用研究主要集中在如何提高离子液体的稳定性，降低离子液体的生产成本，解决离子液体中高沸点有机物的分离以及开发既能用作催化反应溶剂，又能用作催化剂的离子液体新体系等领域。 1.2离子液体的特性: 与传统的有机分子溶剂、水和超临界流体相比，离子液体具有以下特点：低蒸气压，不挥发散失，无臭味，可在高真空系统中使用，减少因挥发而产生的
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现代化学在人类社会发展中的作用 计算机学院计算机科学与技术专业 学生吴思遥指导老师侯贤灯 【摘要】化学在人类社会发展的过程中不断影响着人类的生活，本文从物质基础、学科发展、生存环境、及健康水平角度进行了简要阐述。 【关键词】现代化学人类社会作用 引言 当今千变万化的世界中，人类生活接触最多而又最深刻的变化是化学变化。化学研究的深入发展，对于造福人类起到了很好的促进作用。同时，化学也在不断的危害人类的生存环境。人类要想长久生存下去，不能只顾利用自然资源，更不能野蛮地征自然界，而是要重视保护自然界，使自然界和社会进步协调发展。 化学的研究对象是物质，研究物质组成与结构和性能的关系，研究物质转化的规律和控制手段。恩格斯说过：“化学既是关于自然的科学，又是关于人的科学。在当代科学的发展趋势中，它们正在走向统一。因此，现代化学不仅是认识生命过程与进化的手段，也是人类生存的手段和获得解放的手段”。它的各个研究领域无不直接或间接地关系到人类社会的发展问题。当前，随着社会的化学化和化学的社会化趋势广泛而深入的发展，现代化学正在成为“一门满足社会需要的中心科学”，创造着现代物质文明和精神文明，深刻地影响着人类社会。 一化学对人类物质基础的作用 自从20世纪以来，人类便遇到了各种社会问题的威胁，如人口增长、资源匮乏，环境恶化等等。不过在过去100多年中，化学在分析、合成、控制这些问题的过程中起到了举足轻重的作用，并且在解决问题的过程中起到了核心作用。化学正成为解决人类进步的物质基础的核心科学，主要表现在如下三个方面：首先，化学不但能够大批量生产制造各种自然界已有的物质，并且能够根据人类的需求创造出自然界本不存在的物质。1928年尿素的合成不仅打破了不能人工合成生物物质的思想禁锢，而且这一研究结果在这以后合成化学中获得了极大的发展。合成有机高分子材料不但可以为人类吃、穿、用提供了大量适用的物质基础，而且使化学家能够在分子层面上进一步认识化学与生命物质的关系，从而迈向蛋白质、核酸等大分子的合成。 分析化学能够为我们提供成份分析和结构分析的手段，使人们能够在分子层次上认识天然的和合成的物质与材料，掌握和解释结构－性质－功能三者之间的关系，并且能够预测某种结构的分子是否可以存在？这种分子有什么功能？ 化学包含了非常成熟的化学过程的热力学、动力学理论，能从理论上指导合成新物质（如催化剂、DNA等）和反应新条件（如高压、高温、超临界状态）的
浅谈现代化学进展
浅谈现代化学进展 我们已经知道，化学是一门在分子、原子水平上研究物质组成、结构和性能的辩证关系，以及物质、能量转化规律的科学。化学也是一门满足社会需要的中心科学。 现代化学的发展，经历了很长的历史时期。大约五十万年以前，人类掌握了人工取火的技术。这是人类最早的一项化学实践活动，也是人类最早知道的一种化学现象。古代化学是一种实用化学，由它产生的制陶，金属冶炼，火药制造，染色，酿酒等化学工艺，几乎成为古代社会生产力发展的最重要的因素。古代化学在实践的基础上，对物质也有了总体的认识，产生诸多的物质观点，如我国“五行说”，古希腊“四素说”等。 16世纪末至17世纪初，化学理论逐渐建立，英国化学家和物理学家波义耳，提出了科学的元素新概念，把化学确立为一门实验科学。法国化学家拉瓦锡的氧化说，英国化学家和物理学家道尔顿的科学原子说，意大利化学家阿佛加德罗的分子假说，俄国化学家门捷列夫在1869年发现的元素周期律，以及一系列有关物质变化定量规律，如质量守恒定律，当量定律被发现，使化学研究从个别的、零散的和无规律的事实罗列中摆脱出来，近代化学科学逐渐形成了包括：近代无机化学、近代有机化学、近代分析化学和近代物理化学四大独立的分支科学体系。 二十世纪初，物理学科的新发现和新技术特别是相对论和量子力学为现代化学进一步发展概念和定量描述提供了理论依据，将化学和整个自然科学的研究，推进到更深的层次上。现代化学朝着深、细、精，多、综合化的方向发展。现代化学工业的蓬勃发展，化学工业和产品在人类生活和经济活动中具有越来越重要的地位和作用。 现代化学日益丰富并具有以下特点：①研究层面由宏观向微观发展②研究方法由定性向定量发展③研究对象由静态向动态发展④研究结果由描述性向推理性发展这些特点表明了现代化学总的发展趋势是既高度分化又高度综合。其研究的方法，必要博采众长，协同多学科合作进行，以有机整体思维来思考。 现代化学研究的内容可以归纳为三个方面： 第一，深入研究化学反应理论，揭示化学反应的实质，设计最佳的化学反应过程。 第二，提高结构力量水平，致力于寻找或设计最需要、最佳的化合物材料或体系。 第三，发展分析和测试新方法，依靠计算机技术及多学科综合，使化学研究信息趋于更高的灵敏性和可靠性，为高科技发展创造新分子，为社会需要合成特定性能的材料和物质。 长期以来人类利用化学理论知识与方法，不仅能够合成新的物质，也能帮助人们认识自然界发生的各种化学过程，能够正确地使用它们和控制它们。利用化学知识与手段人类已研制出多种新型材料，这些材料不仅推动了科技和经济的进一步发展，还为人类的社会生活带来了极大的方便。 20世纪50年代以来，科学技术的突飞猛进，新材料研究异常活跃。新材料技术既是高新技术的一部分，又时刻为高新技术服务。新材料技术是知识密集、资金密集的新兴产
109塑料空气换热设备的性能研究
塑料空气换热设备的性能研究 清华大学工程力学系工程热物理研究所,北京,100084 陈林 李震 摘要：小型空调机组中的蒸发器、冷凝器通常为金属材料的肋片管式换热器，这些换热器在使用中存在积灰、结垢和腐蚀等问题。利用导热塑料材料制作的换热器，可以在保证传热性能的前提下有效解决这些问题。本文分析比较了铜和导热塑料的肋片管换热器的性能差别，结果表明：传热的主要热阻是空气侧的对流换热热阻，当材料热导率超过一定的阈值后，热导率对换热的影响很小，导热塑料换热器可实现与铜换热器相近的换热性能。之后，就塑料换热器本身分析了结构参数对换热性能的影响，为塑料换热器尺寸优化提供依据。考虑到塑料换热器重量轻、易加工成型、清洗方便等优点，塑料换热器在暖通空调领域有较好的应用前景。 关键词：空调 塑料 换热器 热导率 1 前言 户式空调等小型空调机组中，蒸发器和冷凝器通常为铜管铝片的金属肋片管换热器[1] 。室内的蒸发器 容易集聚灰尘、污垢和细菌[2] ，室外的冷凝器铝翅片表面由于接触环境大气，易于积油腻、尘垢、水垢、 烟垢，形成较大热阻，同时铝翅片表面上的污垢会促使垢下腐蚀[3] 。污垢和腐蚀，使得设备性能恶化、甚 至失效，造成很大的损失[4] 。因此，要及时清除金属肋片管表面的污垢，但是这不仅需要专业的清洁人员， 还需要专业的清洗溶剂，否则不仅效果不好，还会留下腐蚀的隐患[5] 。 塑料材料具有良好的耐腐蚀性能，表面光滑不吸附污垢、抗污塞性能好[6～7] ，在化工、船舶、近海的换热设备中由较多实际应用。利用塑料材料可以有效解决上述金属肋片管换热器中的问题。但是，肋片管换热器空气侧传热系数较低、热阻较大，如果再加上由于塑料材料热导率低引起的热阻，换热器的性能会很差，这正是空气换热领域很少有人研究、使用塑料换热器的原因。如今商业化的高导热塑料已达到 20W/(m K)?[8] ，本文计算分析了材料导热能力对换热器性能的影响，对比了铜和导热塑料制作的肋片管换热器的性能。之后，就塑料换热器本身进行了参数分析，为尺寸优化和性价比分析提供了一定参考。 2 肋片管换热器传热性能计算方法 肋片管换热器中的传热量，可以通过传热方程和能量守恒方程计算，即 ,,i i m w p w w a p a a K A t m c t m c t Φ=???=???=??? (1) 总传热系数i K 的倒数是总热阻 R ∑ [9]， 12345 1111 (ln ) 211 ln 2i o o i i i i i i o o o i o o i i i o r d r R A K h A A L d A h A d d r r R R R R R h d h πληηλβηβη ==++++=++++=++++∑ (2) 总热阻由5部分热阻构成，分别是管内对流换热热阻1R 、管内污垢热阻2R 、管壁导热热阻3R 、管外 污垢热阻4R 和管外对流换热热阻5R 。各热阻计算方法见文献[9～11]，其中污垢形成的机理较为复杂，其数值通过查表获得。 3 塑料换热器与金属换热器的性能比较 为比较由于换热器材料热导率不同而引起的性能差异，在下面的分析过程中，假设金属换热器和塑料换热器具有相同的几何尺寸，其中的流体及入口条件也相同。 3.1 计算条件的设定 （1）几何尺寸及入口条件
化工进展论文格式
论文题目三号黑体 进展与述评 作者姓名1，作者姓名2五号仿宋体 （1作者单位，城市邮编；2作者单位，城市邮编）小五号宋体 摘要小五号黑体：□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□小五号楷体 关键词小五号黑体：□□□□；□□□□；□□□□；□□□□小五号楷体 中图分类号小五号黑体：□□□□□□文献标识码小五号黑体：A 文章编号小五号黑体：1000-6613（2006）00-0000-00 英文题目四号粗Times New Roman 作者英文姓名1，作者英文姓名2五号斜Times New Roman （1作者单位，城市邮编；2作者单位，城市邮编）小五号Times New Roman Abstract粗：□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□五号Times New Roman Keywords粗：□□□□；□□□□；□□□□五号Times New Roman （以下为正文部分） □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□正文五号宋体（英文用五号Times New Roman） 1 一级标题四号仿宋体 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 2 一级标题 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 2.1 二级标题五号黑体 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 2.1.1 三级标题五号宋体 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□公式用小五号宋体或Times New Roman体举重排，标出序号 2.1.2 三级标题 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
现代化学在人类社会发展中的作用
现代化学在人类社会发展中的作用 夏超1143041054 计算机学院 【摘要】化学在人类社会发展的过程中不断影响着人类的生活，本文从物质基础、学科发展、生存环境、及健康水平角度进行了简要阐述。 【关键词】现代化学人类社会作用 0 引言 当今千变万化的世界中，人类生活接触最多而又最深刻的变化是化学变化。化学研究的深入发展，对于造福人类起到了很好的促进作用。同时，化学也在不断的危害人类的生存环境。人类要想长久生存下去，不能只顾利用自然资源，更不能野蛮地征自然界，而是要重视保护自然界，使自然界和社会进步协调发展。 化学的研究对象是物质，研究物质组成与结构和性能的关系，研究物质转化的规律和控制手段。恩格斯[1]说过：“化学既是关于自然的科学，又是关于人的科学。在当代科学的发展趋势中，它们正在走向统一。因此，现代化学不仅是认识生命过程与进化的手段，也是人类生存的手段和获得解放的手段”。它的各个研究领域无不直接或间接地关系到人类社会的发展问题。当前，随着社会的化学化和化学的社会化趋势广泛而深入的发展，现代化学正在成为“一门满足社会需要的中心科学”[2]，创造着现代物质文明和精神文明，深刻地影响着人类社会。 1 化学对人类物质基础的作用 自从20世纪以来，人类便遇到了各种社会问题的威胁，如人口增长、资源匮乏，环境恶化等等。不过在过去100多年中，化学在分析、合成、控制这些问题的过程中起到了举足轻重的作用，并且在解决问题的过程中起到了核心作用。化学正成为解决人类进步的物质基础的核心科学，主要表现在如下三个方面： 首先，化学不但能够大批量生产制造各种自然界已有的物质，并且能够根据人类的需求创造出自然界本不存在的物质。1928年尿素的合成不仅打破了不能人工合成生物物质的思想禁锢，而且这一研究结果在这以后合成化学中获得了极大的发展。合成有机高分子材料不但可以为人类吃、穿、用提供了大量适用的物质基础，而且使化学家能够在分子层面上进一步认识化学与生命物质的关系，从而迈向蛋白质、核酸等大分子的合成。 分析化学能够为我们提供成份分析和结构分析的手段，使人们能够在分子层次上认识天然的和合成的物质与材料，掌握和解释结构－性质－功能三者之间的关系，并且能够预测某种结构的分子是否可以存在？这种分子有什么功能？ 化学包含了非常成熟的化学过程的热力学、动力学理论，能从理论上指导合成新物质（如催化剂、DNA等）和反应新条件（如高压、高温、超临界状态）的设计和创造，从而能够达到大自然所不能达到的目标，并且可以用于解决生产和生活问题。
现代化学化工进展
化学化工进展燃料电池 化学化工与材料学院2008级化学实验班 邓晓然 （20080168）
现代化学化工进展 燃料电池 化学化工与材料学院2008级化学实验班邓晓然（20080168） 引言 21世纪，是能源开发、资源利用与环境保护互相协调发展的时代。能源的优化利用与清洁能源的开发，是能源、资源与环境可持续发展战略的重要组成部分。在21世纪，化石能源（如煤炭、石油、天然气）逐渐被消耗殆尽，传统的能源利用方式的弊病日益显现——一是储存于燃料中的化学能必须首先转变成热能后才能被转变成机械能或电能，受卡诺循环及现代材料的限制，在极端所获得的效率只有33%~35%，一半以上的能量都白白地损失掉了；二是传统的能源利用方式给今天人类的生活环境造成了巨量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。这些都迫使人类一直在找寻既有高的能源利用效率又不污染环境的能源利用方式。氢能源及再生能源进入了人类视野，其必将会逐步取代化石能源而成为人类使用的主体能源，而这种能源的变迁也将迫使发电与供电方式发生重大变革。燃料电池(Fuel Cell，FC)作为一种新兴的化学电源，最大限度的解决了传统能源利用方式的弊病，因此，燃料电池的开发及研究也成为了热点话题。 历史沿革 1839 年,英国科学家Grove 首先介绍了燃料电池的原理性实验，并用这种以铂黑为电极催化剂的简单的氢氧燃料电池点亮了伦敦演讲厅的照明灯。1889年Mood和Langer首先采用了燃料电池这一名称，并获得200mA/m2电流密度。 由于发电机和电极过程动力学的研究未能跟上研究步伐，直到约100 年后,英国剑桥的Bacon 采用多孔气体扩散电极制备了培根型碱性燃料电池（AFC）。 20 世纪60 年代，燃料电池首次应用在美国航空航天管理局（NASA）的阿波罗登月飞船上作为辅助电源，为人类登月球做出了积极贡献,燃料电池的研究进入了快速发展阶段. 后来称这一时期为燃料电池开发的空间时代（space era）。 1973 年，在全球能源危机的刺激下，为了提高能源利用率，研究重点从航天转向地面发电装置，磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐电池（MCFC）以及直接采用天然气、煤气和碳氢化合物作燃料的固体氧化物燃料电池（SOFC）作为电
现代化学发展及其对中学化学的影响
现代化学发展及其对中学化学的影响 李永强 125700 《基础教育课程改革纲要》中这样明确指出，要改变课程内容“难、繁、偏、旧”和过于注重书本知识的现状，加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验，精选终身学习必备的基础知识和技能。可见在新课程中课程内容的改革同样占有重要的地位。高中化学新课程以提高学生科学素养为宗旨，其课程内容的选择改变了传统的以物质结构为基础、以元素周期律为主线的知识体系，突出化学基本观念的主导作用，注重在社会背景中引导学生学习化学知识，并将科学探究作为重要的课程内容。而在不同的课程模块中课程内容既具有连续性，又具有层次性。中学化学的教育改革要注意以下几个问题： 学科的现状与发展趋势及社会需求是教育改革的基础和推动力 要学习并重视现代教育学和学科教学研究所提供的新理念和方法论 探究性学习仍然是教育改革的突破口 要区分职业性要求和素质性要求 学段的衔接更着重于能力。 中学化学教师要想更好的理解新教材的内容选择上的变化，更好的使用新教材，就应该进一步明确现代化学发展及其对中学化学的影响。 一、化学学科的成就和地位 1.化学学科的地位 早在1985年，美国学者G.C.皮门特尔指出：“化学是一门中心科学，它与社会多方面的需要有关。化学的基础研究则将有助于我们的后代赖以满足演化中的需要，赖以解决许多难以预期的问题。” 化学是一门承上启下的中心科学。科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游，化学是中游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。化学是中心科学，是从上游到下游的必经之地。 化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、食、住（建材、家具）、行（汽车、道路）都有非常紧密的联系。 化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳科学（sun-rise sciences)都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学。
现代化学进展课程论文——生物质能
生物质能源的利用 摘要：在这个能源危机的时代，生物质能作为新型的可再生能源，具有极其广泛的的应用前景。生物质能来源广泛，木材、及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等都可以作为能源加以利用，从而更能减少他们对环境的污染。生物质能的应用方面很广，可以制备生物柴油、生物乙醇、发电、制沼气，还可以与常规能源制成复合燃料等，虽然在投资成本方面、利用转化率方面有不少欠缺，但相信随着科学技术的进步，生物质能将成为我们的主要能源。 关键词: 能源危机；生物质能；来源；应用 引言 生物质能是以生物质为载体的能量形式，即通过植物的光合作用把太阳能以化学能形式在生物质中储存的一种能源形式。目前，生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源【1】。生物质能是重要的可再生能源资源，具有资源种类多、分布广的特点，在当今能源日趋紧张的情况下，越来越引起人们的关注。我国是一个农业大国，薪材、秸秆、畜类等农业生物质能非常丰富【2】。 一、生物质能的定义 生物包括动物、植物和微生物【3】。生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，它是由太阳能转化而来的。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，通常包括木材、及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%【4】。 二、生物质能的来源 依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。 林业资源：林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等。 农业资源：农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物
絮凝剂分类及新型絮凝剂在废水处理中的应用
新型絮凝剂在废水处理中的应用 【摘要】目前，随着工业化进程的加快，生产过程产生的废水量迅速增加，废水处理问题已经引起了国家的重视，随着“水十条”的颁布，企业在生产过程中不得不面临污水处理的问题。混凝技术是水处理中一种常用技术，该方法操作方便，可以快速、高效的处理各种废水。其中絮凝剂的选择是水处理效果的关键技术，本文针对无机、有机和复合絮凝剂在水处理中的应用进行探讨，同时，针对一种新型的有机、无机混合的国外絮凝剂进行简单介绍。 【关键词】絮凝剂；水处理；聚丙烯酰胺；环保 1、概述 絮凝剂是水处理中常用的化学药剂，其性能的好坏，关系到水处理后水质的状况。其絮凝原理是通过絮凝剂中的化学物质与废水中不容易沉淀的胶体颗粒、金属离子等杂质进行结合，形成较大的颗粒，从而除去水中的杂质。该过程通常由静电力、化学力和机械力三者共同作用的结果。絮凝剂作用过程通常包括四个阶段：（1）絮凝剂均匀分散到水中；（2）絮凝剂在废水中扩散；（3）絮凝剂与悬浮颗粒充分接粗；（4）絮凝剂和废水中悬浮颗粒共同沉降。沉降后的废水可以采取沉降法、过滤法、离心法将沉降物与水分离，从而去除废水中的杂质，使工业废水能够达到国家排放要求，进行直接排放。 常见的具有絮凝效果的化学物质有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。下面我们将主要从这前两方面进行简单总结。
2、无机絮凝剂 无机絮凝剂主要是可以水解成胶体状化合物的无机盐，按照其发展过程，可以分为三类：无机低分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂、多核复合絮凝剂。 表一：各种常见絮凝剂 常见的絮凝剂中，无机低分子絮凝剂的优点是比较经济、用法简单，也是现在工厂里最常用的污水絮凝方法，但是其用量大，絮凝效果不好，而且成本高，对金属等具有较强的腐蚀性能，因此，限制了其使用前景。在其基础上，人们合成了很多无机的聚合物絮凝剂，该类絮凝剂比常见的无机低分子絮凝剂效果好，主要在于它们可以提供大量的络合离子，而且能够强烈的吸附胶体微粒，通过吸附、桥架、交联，使胶体聚集、沉降。在絮凝剂的研究基础上有了很大的进步。 多核复合絮凝剂是在无机单核高分子絮凝剂的基础上发展起来的一类絮凝剂，由于其含有多核或者多配位基团，兼有多种无机单核高分子絮凝剂的优良性能，也受到越来越多人的关注。 2.1 聚合氯化硫酸铁（PFCS） 吴宇峰等人【1】以FeSO4为原料，首选将其部分氧化，然后在氯气条件下，进行氧化、水解、聚合，合成了PFCS，该絮凝剂在相同条件下，具有比PFS和
化工进展
DNA电化学生物传感器的研究进展 摘要：随着疾病诊断、基因测试、法医鉴证、生化战争预防、环境监测等领域的发展,对特定DNA序列进行准确、简单、快速的检测越显重要。DNA生物传感器主要是利用碱基互补原理对目标DNA进行检测,当已知序列DNA探针与被检的DNA序列发生杂交反应,来辨明DNA的存在与否。其中,电化学DNA生物传感器利用杂交原理及电化学标记物为杂交检测信号,具有操作简便快速、信号灵敏,能与DNA生物芯片兼容等优点,具有非常重要的研究价值。目前电化学DNA检测方法以其轻巧便宜、高灵敏度、方便携带、能耗少、易于实现微型化等优点,受到了广泛的关注,成为当今生物学、医学领域的前沿性课题。 关键词：DNA生物传感器；电化学检测；电化学信号 传感器是一种获取外界信息的装置和系统,是人类感官功能的弥补和延伸。作为一类特殊的传感器,生物传感器以生物活性物质作为敏感元件,在实现机理上更接近于生物体本身的感官系统。生物传感器是指传感器的分子识别元件即敏感元件为具有生物活性的材料,该部分与相应的换能器的结合,能实现对某些特定化学物质作用变化检测并产生相应的可检测信息，比如光电效应、热效应、场效应、声效应和质量变化等[1]。生物传感器具有选择性强、分析速度快、操作简便，能够在线监测分析甚至活体分析、能检测极微量污染物的优点、电化学生物传感器将电化学强大的分析功能与生物识别过程的特异性相结合，通过生物反应产生一个与被分析物质浓度相关的电信号。 脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid, DNA)又称去氧核糖核酸,是染色体的 主耍化学成分,可组成遗传指令,以引导生物发育4生命机能运作。在低浓度下对特定序列的DNA进行灵敏、快速、简单的检测在基因分析、疾病诊断、食品污染、法医鉴定等领域越来越受到重视。作为一种利用碱基配对原则进行识别的技术,DNA生物传感器利用DNA分子作为分子识别元件即敏感元件,通过转换器将杂交过程所产生的生物学变化信号转换为可检测的光、电、声等物理信号从而实现对特定序列的DNA片段快速、灵敏和选择性的检测。近年来基于电化学检测
化学未来的发展趋势
白春礼：对化学未来的发展趋势的阐述以及对于广大化学工作 者的期望 发布时间：2011-06-07 【字 号：小中大】谈一下化学未来的发展，有四点趋势。化学将向更广度、更深层次的方向延伸；新工具的不断创造和应用促进化学创新发展；绿色化学将引起化学化工生产方式的变革；化学在解决战略性，全局性，前瞻性重大问题当中将继续发挥更大的作用。 化学向更广更深的层次延伸体现在几个方面，对原子，分子的认识将更为深入，多层次分子研究更为系统，创造新分子，新材料的基础上更加注重功能性。超分子是一个分子结构与宏观性能的关键纽带，是产生更高级结构的基础。如何设计超分子结构和材料，对复杂生命体系的理解和模拟及调控都是前沿的课题。这是化学向更深层次，更复杂拓展的延伸。 新工具的创造和应用会促进化学的发展，随着技术能力和仪器设备的不断进步，空前准确和灵敏的仪器不断被创造和应用，科学家不仅能在原子，分子甚至电子层次观察并研究微观世界的性质，而且能够对其物质结构和能量过程进行操控。1981年，人类实现了观察单个原子的愿望，实现了移动单个原子和单个分子，促进了化学的创新和发展。同步辐射及各种实验方法和技术的改进，使同步辐射光源在化学研究领域中发挥重要的作用，比如真空紫外辐射光可以在量的水平上观察化学共振态。原位气固反应X射线吸收精细结构谱实验新方法，各种应用促进了化学向更深层次的发展。 绿色化学将促进化学化工生产方式的变革，绿色化学不仅是对现有过程的改进和新过程的研究，未来化学的研究将更加注重绿色产品设计的理念。绿色化学将注重经济，高效，制备与人类生活相关的物质，绿色化学不仅是创造可持续的化学产品，也需要变废为宝，将今天的废弃物变为明天有用的资源，将引起化学化工的变革。美国在1995年设立了总统绿色化学挑战奖，07年通过了绿色化学研究和发展法案。日本在上世纪90年代旨在防止全球气候变暖，在21世纪重建绿色地球的新阳光计划开始实施，主要内容为能源和环境技术研究开发。97年德国提出为环境而研究的计划。化学家开发了大量的化学合成反应，制备人类息息相关的物质，超过80%的化学生产需要催化剂，70%以上的化学化工过程使用溶剂。我们现在考虑如果从合成方法学来讲，原子经济学，计算化学，绿色化学结合，合成方法学的角度上进行绿色化学的研究。80%化学品的生产需要催化剂，如何通过发展新型的高效催化剂高稳定性，并且在制造的过程中对环境是无害，使用的过程可以回收再利用，使催化剂不污染环境这也是一个非常重要的方面。70%以上的化学化工过程要使用溶剂，我们要采用绿色的溶剂，二氧化碳做溶剂，离子液体，聚乙二醇等等使之更加清洁和可持续。绿色化学还需要变废为宝，把引起气候变暖的二氧化碳转化利用，通过开发新的技术进行转化应用。前不久我们曾经在宝钢与新西兰研究一个新的技术，利用钢厂的尾气对二氧化碳进行转化研究。秸秆，树木，藻类转化为燃料，重要化学品核材料，木质素，纤维素为原料的新化学反应，粘土等天然无毒原料在材料科学中的应用，不仅是创造新一代的可持续的化学产品，还要考虑如何变废为宝，这是下一步发展的重要方面。 第四方面，化学在解决全局性，前瞻性，战略性的重大问题中会发挥重要的作用，社会的发展不断对化学发展提出新的需求，比如能源危机要求我们如何像光合作用那样高效的利用太阳能。前不久有仿造树叶的光合作用来高效利用太阳能。环境保护方面如何控制降解驱除污染，资源利用方面必须做到合理高效的利用资源，最大显著的利用资源，材料方面绿色化及智能化，可再生循环利用，社会安全方面防患于未然，比如易燃品，爆炸品的检查和防护，有很多的工作需要化学家发挥更大的作用。 刚才讲了环境，能源，资源利用等方面，在材料化学方面，要设计铸造分子，生命科学方面不仅是研究生命起源，调控机制，疾病发生机制和药物的作用机制，在脑科学和认知科学方面，如何在生物分子的
最新浅谈现代分析化学的发展趋势
浅谈现代分析化学的发展趋势 医化学院 09化工3班何玲栋 0932210080 分析化学学科的发展经历了三次巨大变革：第一次是随着分析化学基础理论，特别是物理化学的基本概念(如溶液理论)的发展，使分析化学从一种技术演变成为一门科学，第二次变革是由于物理学和电子学的发展，改变了经典的以化学分析为主的局面，使仪器分析获得蓬勃发展。 目前，分析化学正处在第三次变革时期，生命科学、环境科学、新材料科学发展的要求，生物学、信息科学，计算机技术的引入，使分析化学进入了一个崭新的境界。第三次变革的基本特点：从采用的手段看，是在综合光、电、热、声和磁等现象的基础上进一步采用数学、计算机科学及生物学等学科新成就对物质进行纵深分析的科学：从解决的任务看，现代分析化学已发展成为获取形形色色物质尽可能全面的信息、进一步认识自然、改造自然的科学。现代分析化学的任务已不只限于测定物质的组成及含量，而是要对物质的形态(氧化一还原态、络合态、结晶态)、结构(空间分布)、微区、薄层及化学和生物活性等作出瞬时追踪、无损和在线监测等分析及过程控制。随着计算机科学及仪器自动化的飞速发展，分析化学家也不能只满足于分析数据的提供，而是要和其它学科的科学家相结合，逐步成为生产和科学研究中实际问题的解决者。近些年来，在全世界科学界和分析化学界开展了“化学正走出分析化学”、“分析物理”、“分析科学”等热烈议论，反映了这次变革的深刻程度。 未来化学在人类生存、生存质量和安全方面将以新的思路、观念和方式继续发挥核心科学的作用。应该说，2O世纪的化学科学在保证人类衣食住行需求、提高人类生活水平和健康状态等方面起了重大作用，21世纪人类所面临的粮食、人口、环境、资源和能源等问题更加严重，虽然这些难题的 解决要依赖各个学科，但无论如何总是要依靠研究物质基础的化学学科。 1 化学仍然是解决食品问题的主要学科之一 化学将在设计、合成功能分子和结构材料以及从分子层次阐明和控制生物过程(如光合作用、动植物生长)的机理等方面，为研究开发高效安全肥料、饲料和肥料／饲料添加剂、农药、农用材料(如生物可降解的农用薄膜)、生物肥料、生物农药等打下基础。利用化学和生物的方法增加动植物食品的防病有效成分，提供安全的有防病作用的食物和食物添加剂，改进食品储存加工方法，以减少不安全因素等，都是化学研究的重要内容。 2 化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用中起关键作用 在能源和资源方面，未来化学要研究高效洁净的转化技术和控制低品位燃料的化学反应：新能源如太阳能以及高效洁净的化学电源与燃料电池等都将成为2l世纪的重要能源，这些研究大多都需要从化学基本问题作起，否则，很难取得突破。矿产资源是不可再生的，化学要研究重要矿产资源(如稀土)的分离和深加工技术以及利用。 3 化学继续推动材料科学的发展 各种结构材料和功能材料与粮食一样永远是人类赖以生存和发展的物质基础。化学是新材料的“源泉”，任何功能材料都是以功能分子为基础的，发现具有某种功能的新型结构回引起材料科学的重大突破(如富勒烯)。未来化学不仅要设计和合成分子，而且要把这些分子组装、构筑成具有特定功能的材料从超导体、半导体到催化剂、药物控释载体、纳米材料等都需要从分子和分予以上层次研究材料的结构。20世纪化学模拟酶的活性中心的研究已取得进展，未来将会在可用于生产、生活和医疗的模拟酶的研究方面有所突破，而突破是基于构筑既有活性中心又有保证活性中心功能的高级结构的化合物。2 1世纪电子信息技术将向更快、更小、功能更强的方向发展，目前大家正在致力于量子计算机、生物计算机、分子器件、生物芯片等新技术，标志着“分子电子学”和“分子信息技术”的到来，这就要求
现代化学化工进展
高性能混凝土技术的研究与展望 (重庆大学化学化工学院，重庆400044） 摘要：高性能混凝土( High Performance Concrete，HPC)由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在高铁客运专线桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状，阐明了高性能混凝土的特性，列举了高性能混凝土在国内的研究和应用，并对其发展趋势作出展望。随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。 关键词:高性能混凝土；耐久性；高体积稳定性 Abstract:High-performance concrete(High Performance Concrete, HPC)has many excellent characteristics of high durability, high workability,high strength and high dimensional stability,is considered to be the world's most comprehensive performance concrete has many important project, especially in the high-speed railway,bridges, high-rise buildings,harbor construction and other projects.This paper describes the historical background of the development of high-performance concrete and the present situation at home and abroad,to clarify the characteristics of high-performance concrete, citing the research and application of high-performance concrete in domestic outlook,and its development trend.With the building to the top of the large-scale development of the modern HPC will become the new century,important construction materials. Keywords：High performance concrete；High durability；High dimensional stability 高性能混凝土(HPC)的概念最初由美国国家标准与技术研究院(NIST）与美国混凝土协会(ACI)于1990年5月提出,他们认为高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土,必须采用严格的施工工艺,采用优质的材料配制,具有不离析、力学性能稳定、早期强度高、便于浇捣、韧性和体积稳定性好等性能,且耐久性好,特别适用于高层建筑、桥梁及暴露在严酷环境中的建筑结构[1] 。ACI于1998年对高性能混凝土给出了正式定义:高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土,如果采用传统的原材料组分和通常的拌和、浇筑与养护方法,未必总能大量地生产出这种混凝土。当混凝土的某些特性是为了某一特定的用途和环境而制定时,这就是高性能混凝土。 1 高性能混凝土的特点 1.1 高耐久性 高性能混凝土的重要特点是具有高耐久性，而耐久性则取决于抗渗性；抗渗性又与混凝土中的水泥石密实度和界面结构有关。由于高性能混凝土掺加了高效减水剂，其水胶比很低(≤0138)，水泥全部水化后，混凝土没有多余的毛细水，孔隙细化，最可几孔径很小，总孔隙率低；再者高性能混凝土中掺加矿物质超细粉后，混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区孔隙能得到明显的降低，而且矿物质超细粉的掺加还能改善水泥石的孔结构，使其≥100μm 的孔含量得到明显减少，矿物质超细粉的掺加也使得混凝土的早期抗裂性能得到了大大的提高[2]。以上这些措施对于混凝土的抗冻融、抗中性化、抗碱—集料反应、抗硫酸盐
现代化学工业进展
现代化学工业进展 摘要：人类的生活是离不开化学的。化学牵涉到我们生活的许多方面。从现代的化学工厂中，有成千上万的物品制造出来，满足着人们的生活需要。化学工业已经成为现代工业生产中一个重要的部门。化学工业对当今世界经济的发展起着非常重要的作用，同时化学工业也给环境、生态和人类健康带来了许多的危害。走可持续发展的道路，实现清洁生产，是化学工业未来的根本出路。 关键词：化学工业；绿色化；工业技术；工艺 一、前言 化学工业简单来说就是通过采用化学的技术和方法将一种物质转化为另一种物质。现代的化学工业主要包括有：化学肥料工业、酸碱基本化学工业、农药工业、染料工业、基本有机合成工业、塑料工业、橡胶工业、油漆工业、合成纤维工业等等。 发展化学工业，对于改进工业生产工艺，发展农业生产，扩大工业原料，巩固国防，发展尖端科学技术，改善人民生活以及开展综合利用都有很大作用，它是国民经济中的一个重要组成部分。 当前，自然科学和技术科学的各门学科正在酝酿着新的技术突破，化学工业也将随着催化、分子设计、激光和化学仿生学等重大技术突破而进入一个崭新的时代。 二、绿色化学工业 目前化学工业使用的工艺技术，大多数是四五十年代研究开发的，很多技术存在着不同程度的环境污染问题。只有对现有化工技术进行变革，人类社会和经济的持续发展才有可能。革新现有技术的最好办法是大力研究和开发从源头根除环境污染的绿色化学工业技术。 绿色化学工业是利用化学工业的原理和方法，来减少或消除对人类健康、社区安全和生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物以及副产物等，从源头阻止环境污染传统的化学工业虽然可以得到需要的新物质，但同时也产生大量排放物，严重污染环境，使资源不能得到有效的利用。随着人类环保意识的日益提高，从环保、经济和社会的要求来看，化学工业不能再承担使用和产生有毒、有害物质的费用，需要大力研究和开发能从源头上减少和消除污染的绿色化学。 化学工业能否洁净的生产化学品，其实质就是要利用化学原理从源头上消除污染。绿色化学是指化学反应过程以“原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，实现“零”排放，不产生污染。采用无毒无害的溶剂、助剂和催化剂生产有利于环境保护、社会安全和人身健康
光催化技术
TiO2光催化反应器简介 摘要：国内外有关光催化反应器的研究已开展多年，但在我国此类反应器主要处于基础和应用基础方面。本文简单介绍了光催化反应器的反应原理、分类及其走向工业应用中存在的一些制约因素，并对此问题的解决提出了几点建议。 关键词：光催化反应原理分类建议 Abstract: the research about photocatalytic reactor has been conducted for many years, but in china, it`s study mainly remain in the field of basic and basic application. This paper provides a brief introduction of the reaction principle, categories and the defects which limited the photocatalytic reactor from industry application. And then, to solve this problem, some suggestion has been pointed out. Key words: photocatalytic principle of reaction category suggestion 1、光催化技术的前沿性 科学技术的飞速发展给人类提供了丰富的物质财富。20世纪初随着第二次科技革命的爆发，现代工业迅速崛起，为满足人类日益增长的物质需求，化工产业的发展蒸蒸日上。毫不夸张的说，现如今人类的生活处处皆化工，小到人们的日常生活，大到航天工程的实施，化工产业已成为当今人类社会进步 的重要支撑。然而发展是人类开发 利用自然的过程，所以不可避免的 带来了环境的污染问题。特别是我 国这样的制造业大国，生产过程中 大量废弃物的排放已使严重的环境 污染和生态破坏有目共睹。至今， 环境问题正危及着我国国民的生存 安全，因此节能减排、环境友好型的环保理念已引起各行各业人士的高度重视。面对巨大的工业需求，如何能将污染降到最低，走可持续发展的成产模式？这对化工行业提出了严峻的考验。既然污染是不可避免的，那就要在污染物的处理方面着手，彻底、高效、清洁地根治环境污染，传统的处理方法并不能彻底地降解污染物，也容易造成次生污染，并且能耗高、适用范围窄[1]，大多数处理方法仅针对于特定的污染燃物范有效。近些年以来，为攻克此领域面临的各种难题，光催化技术应运而生。光催化技术是一种集高效节能、操作简便、反应条件温和等多项优势于一身的污染物治理技术。从生态学上讲，光催化技术实现了将大量有机污染物降解为CO2和H2O，继而被植物体利用，完成了物质的循环，如图1所示[2]。所以光催化技术正是当前时代所急需的一项高新技术。 2、光催化技术原理 光催化技术是一种利用新型的复合纳米高科技功能材料的技术。现今的光催化剂以TiO2为主，当紫外线光源在反应器内部持续照射时，依据半导体的特性，其价带上的电子吸收光子能量后跃迁到导带上，电子—空穴对可将吸附在催化剂表面的羟基或水还原为(HO?)[3]，同时将氧分子还原为超氧阴离子(?O2-)，它也可以与水中无机离子或部分有机物反应生成(OH?)，羟基自由基具有较高的氧化还原电位，能无选择地将水中难降解的污染物氧化为水、二氧化碳等无机小分子。[4-7] 3、光催化反应器的分类