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生物材料的發(fā)展趨勢

時間:2023-12-20 11:34:55

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生物材料的發(fā)展趨勢

第1篇

【關(guān)鍵詞】產(chǎn)品設(shè)計;發(fā)展趨勢;綠色;個性

產(chǎn)品設(shè)計未來發(fā)展是一種完全依據(jù)新思路的創(chuàng)造性的設(shè)計,這種未來型設(shè)計也許不能為當(dāng)代人們所接受,但它是人們對今后生活的美的憧憬,是未來社會圖景和人們新生活形態(tài)的設(shè)計。因此,這需要不斷的探索未知,不斷地尋找新的設(shè)計理念和新的設(shè)計語言,不斷地了解設(shè)計的發(fā)展趨勢,才能伴隨著科技的發(fā)展而不斷完善自己。

一、計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展

計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計,是以計算機技術(shù)為支柱的信息時代的產(chǎn)物。與以往產(chǎn)品設(shè)計相比,計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計在設(shè)計方法、設(shè)計過程、設(shè)計質(zhì)量和效率等各方面都發(fā)生了質(zhì)的變化,把產(chǎn)品的創(chuàng)新性、外觀造型、人機工程等設(shè)計提升到一個新的高度。

創(chuàng)新是產(chǎn)品設(shè)計的根本,計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計在產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新性上表現(xiàn)出極佳的優(yōu)越性和便利性。一個新產(chǎn)品可以有多個切入點進行創(chuàng)新,如功能、結(jié)構(gòu)、原理、形狀、人機、色彩、材質(zhì)、工藝等,而這些創(chuàng)新切入點均可以利用先進的計算機技術(shù),進行預(yù)演、模擬和優(yōu)化,使產(chǎn)品創(chuàng)新能在規(guī)定的時間內(nèi)準確、有效地得以實現(xiàn)。比如在計算機輔助產(chǎn)品造型方面,使實體模型向產(chǎn)品模型轉(zhuǎn)化成為可能;在人機界面方面,由于計算機技術(shù)尤其是多媒體、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的發(fā)展,使產(chǎn)品人機交互界面的設(shè)計有了全新的突破。常用產(chǎn)品設(shè)計軟件有:3DMAX、Pro/Engineer等。隨著計算機技術(shù)的進一步發(fā)展,計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計將會使人們對設(shè)計過程有更深的認識,對設(shè)計思維的模擬也將達到一個新境界。它將使產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計手段更為先進、有效,人機交互方式更加自然、人性。

二、綠色與仿生產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展

(一)綠色設(shè)計

綠色設(shè)計是20世紀80年代出現(xiàn)的一股國際性的設(shè)計思潮。由于全球性的生態(tài)失衡,人類生存問題引起了世界范圍的重視,開始意識到發(fā)展和保護環(huán)境、設(shè)計與保護環(huán)境的重要性。綠色設(shè)計與我們常說的生態(tài)設(shè)計概念相同,源自于人們對現(xiàn)代技術(shù)所引起的環(huán)境及生態(tài)破壞的反思,體現(xiàn)了設(shè)計師的道德和社會責(zé)任心的回歸。它的主要內(nèi)容包括產(chǎn)品制造材料選擇和管理、產(chǎn)品的可拆卸性和可回收性設(shè)計。產(chǎn)品綠色設(shè)計經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段:(1)工藝改變過程。主要是減少對環(huán)境有害的工藝,減少廢氣、廢水、廢渣的排放。(2)廢物的回收再生。主要是提高產(chǎn)品的可拆卸性能。(3)改造產(chǎn)品。主要是改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料、使產(chǎn)品易拆、易換、易維修,使所有的能源消耗最低。(4)對環(huán)境無害的綠色產(chǎn)品設(shè)計,這點是當(dāng)前設(shè)計師們正在努力的方向。

綠色設(shè)計涉及的領(lǐng)域非常廣泛,也是現(xiàn)今的設(shè)計領(lǐng)域國際流行趨勢。例如在建筑方面:綠色建筑要求在高空建筑空中花園,使人們身在高空也能呼吸新鮮的空氣和欣賞大自然的風(fēng)光;在裝修材料方面:倡導(dǎo)綠色裝修成為當(dāng)今的一大潮流,盡量減少居室裝修材料的使用量,選擇盡量避免減少有毒物質(zhì)材料,盡量有綠色無污染環(huán)保材料;又比如在交通工具、家用電器、家具等設(shè)計方面:特別是交通工具(汽車)的綠色設(shè)計倍受設(shè)計師的關(guān)注,因為交通工具是空氣和噪聲污染的主要來源,同時也消耗大量的寶貴資源。綠色設(shè)計將成為今后工業(yè)設(shè)計發(fā)展的主要方向之一。廢棄物回收再利用曾是綠色設(shè)計的典型方法。

(二)仿生設(shè)計

仿生設(shè)計也是當(dāng)今國際上的流行設(shè)計趨勢,廣泛應(yīng)用于材料、機械、電子、環(huán)境、能源等設(shè)計與開發(fā)領(lǐng)域。仿生學(xué)是以模仿生物系統(tǒng)的原理來構(gòu)建技術(shù)系統(tǒng),使人造技術(shù)系統(tǒng)具有或類似生物系統(tǒng)特征的學(xué)科,它不是純生物學(xué)科,而是把研究生物的某種原理作為向生物索取設(shè)計靈感的重要手段。大自然生物中存在許多豐富多彩的外形、巧妙的機構(gòu)、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)工作原理,值得設(shè)計師去研究和探索。

三、家族化系列產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展

一般情況下,人們常把相互關(guān)聯(lián)的成組、成套的產(chǎn)品稱為系列產(chǎn)品,在功能上它有關(guān)聯(lián)性、獨立性、組合性、互換性等特征。系列產(chǎn)品主要有四種形式:成套系列、組合系列、家族系列和單元系列。家族系列產(chǎn)品是由功能獨立的產(chǎn)品構(gòu)成。例如意大利設(shè)計師Fiocco設(shè)計的廚房小用品系列,它們的功能各不相同。家族系列中的產(chǎn)品不一定要求可互換,而且系列中的產(chǎn)品往往是同樣的功能,只是在形態(tài)、色彩、材質(zhì)、規(guī)格上有所不同而已,這和成套系列產(chǎn)品有相似之處。在整體統(tǒng)一的設(shè)計中,尋求恰到好處的多樣性、變化性。例如設(shè)計師Maggioni設(shè)計的小垃圾箱系列,功能都是裝垃圾的,但它們的外形和色彩有所區(qū)別。家族系列產(chǎn)品在商業(yè)競爭中更具有選擇性,更能產(chǎn)生品牌效應(yīng)。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,消費者的消費行為變得更有選擇性,市場需求加速向個性化、多樣化的方向發(fā)展。人們對產(chǎn)品的要求越來越高,體現(xiàn)在對產(chǎn)品功能、形態(tài)、色彩、規(guī)格等綜合需求質(zhì)量的提高上。系列產(chǎn)品對于柔性化生產(chǎn)方式具有非常重要的意義,它巧妙地解決了量產(chǎn)與需求多樣化的矛盾,使產(chǎn)品能以最低成本生產(chǎn)出來,因而系列產(chǎn)品設(shè)計也是目前廣為流行的設(shè)計趨勢。

四、個性化產(chǎn)品的發(fā)展

當(dāng)今社會,人類不同的需求、欲望和價值觀(下轉(zhuǎn)第81頁)

(上接第57頁)念,在設(shè)計領(lǐng)域中將占更重要的位置。今天提出來的個性化產(chǎn)品,是基于人類文明的進展,提示我們要認識到人的生理機制和心理機制是互不相同的,人人都有權(quán)利參與社會生活和共享社會文明發(fā)明、創(chuàng)造的一切成果。繁忙的經(jīng)濟社會強調(diào)理性,人與人之間缺少了感情性的交流與溝通。所以在設(shè)計中使理性與感性相互補充、相互滲透、和諧相處。并且注重設(shè)計的非統(tǒng)一性,突出個性與特色,強調(diào)創(chuàng)意與創(chuàng)新,這也是產(chǎn)品設(shè)計發(fā)展的趨勢之一。它可以提供給不同人群展現(xiàn)個性的空間與平臺。凡是符合于產(chǎn)品內(nèi)在結(jié)構(gòu)和功能的,并且能滿足物質(zhì)需求和精神需求,為廣大人民喜愛的設(shè)計,都會受到大家的認可與歡迎。

中國當(dāng)代設(shè)計在改革開放短短的20多年期間有了長足進步。進入21世紀的中國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展,特別是加入WTO以及申辦2008年北京奧運會和2010年上海世博會的成功,更為發(fā)展中國工業(yè)設(shè)計提供了一個歷史性的機遇。在新世紀,融入全球經(jīng)濟的中國工業(yè)設(shè)計應(yīng)當(dāng)把握機遇,擔(dān)負起傳統(tǒng)與現(xiàn)代、民族性與國際性雙向交流,填補鴻溝的歷史使命,早日介入世界現(xiàn)代設(shè)計浪潮,力爭把具有中國特色的設(shè)計推向世界,納入世界的軌道。產(chǎn)品設(shè)計成為當(dāng)今乃至未來人們關(guān)注的焦點之一,這就需要設(shè)計者不斷地研究產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展趨勢。設(shè)計以人為本,體現(xiàn)現(xiàn)代、體現(xiàn)綠色、體現(xiàn)個性,從而不斷地滿足不同人群的消費需求、欲望和價值取向。設(shè)計者既要面對現(xiàn)實,又要敢于大膽想象與創(chuàng)新;既要任重而道遠,又是勢不可擋。因此,我們要努力追趕設(shè)計的發(fā)展趨勢,創(chuàng)造出新時代藝術(shù)與科技相統(tǒng)一的嶄新產(chǎn)品。

參考文獻

第2篇

關(guān)鍵詞 運動生物力學(xué) 競技體育 現(xiàn)狀 趨勢

一、前言

運動生物力學(xué)以其多學(xué)科的交叉應(yīng)用性的研究成果應(yīng)用于指導(dǎo)體育運動實踐;特別是競技體育的科學(xué)訓(xùn)練的需要,運動生物力學(xué)在測量技術(shù)上不斷取得新突破,在改進和完善動作技術(shù),選擇和設(shè)計優(yōu)化的動作技術(shù)方案等的方面產(chǎn)生了積極的影響。運動生物力學(xué)在技術(shù)原理方面的研究為運動員的技術(shù)診斷和改進訓(xùn)練方法的理論依據(jù)。此外,運動生物力學(xué)在運動創(chuàng)傷的防治、康復(fù)器械的改進,仿生機械等方面也有重要作用;同時也為運動員選材提供了依據(jù)。

二、運動生物力學(xué)在競技體育中的研究現(xiàn)狀

(一)競技體育中運動裝備、訓(xùn)練器械、測試儀器的研究現(xiàn)狀

在競技體育中對運動裝備、訓(xùn)練器械、測試儀器的研究是直接為提高運動成績服務(wù)的,這就對運動生物力學(xué)在競技體育中的科研提出了很高的要求。但就目前的運動生物力學(xué)測試儀器來說,測試儀器越來越多樣化、測試結(jié)果也越來越精確。而且,許多新的現(xiàn)代化的技術(shù)裝備也被應(yīng)用到運動生物力學(xué)研究上,如運動器械等的研究如運動鞋、訓(xùn)練器材等,近些年對運動器械、儀器設(shè)備的研發(fā)方面的研究比較少,這類研究有比較好的前景,若利用得當(dāng),將大大推動學(xué)科的發(fā)展,同時對經(jīng)濟的增長也有很大作用[1]。

(二)運動員選材方面的研究現(xiàn)狀

運動員選材已從單一方面研究深入到全面展示不同項目運動員身體形態(tài)、生理機能、運動力學(xué)生物力學(xué)等方面的綜合的研究,這些學(xué)科需要多種方法綜合運用,以達到理想的效果。對于競技體育選材的問題,要從多學(xué)科交叉研究才能完成。而運動生物力學(xué)的研究更加依賴高新技術(shù)運動生物力學(xué)的研究,而當(dāng)前競技體育中相對缺乏高科技多學(xué)科的綜合,測試方法上的局限于現(xiàn)有方法的應(yīng)用,且缺乏較高水平的運動生物力學(xué)在運動員選材方面研究;在選材內(nèi)容上偏重于以往的儀器測試,在選材項目上比較局限,展開的項目不多,也沒有進行深入研究。

(三)運動損傷及其康復(fù)的研究現(xiàn)狀

運動生物力學(xué)研究競技體育中運動訓(xùn)練引起損傷機制,了解與認識其病因、探討預(yù)防、治療及康復(fù)措施一直是運動醫(yī)學(xué)與運動生物力學(xué)在競技體育研究中要解決的重點問題之一。在競技體育中用運動生物力學(xué)的方法研究運動損傷及康復(fù)的研究也越來越受到重視,而且與運動專項結(jié)合更加緊密。運動損傷相關(guān)研究包括對正常運動系統(tǒng)的研究,由于運動創(chuàng)傷中以韌帶、軟骨的損傷為主,故韌帶與軟骨成為研究的重點,尤其是軟骨,此外對運動損傷相關(guān)研究還包括運動損傷及修復(fù)與重建后相關(guān)組織的生物力學(xué)研究,運動損傷及修復(fù)與重建后關(guān)節(jié)的整體生物力學(xué)特性研究也是研究重點[2]。

(四)技術(shù)動作的研究現(xiàn)狀

競技體育項目動作的技術(shù)分析研究是目前運動生物力學(xué)研究成果最多的,這些研究成果為運動成績的提高作了重大的貢獻。但是在技術(shù)動作的研究中也出現(xiàn)了一些問題,田徑、武術(shù)等項目研究得比較多,而技術(shù)穩(wěn)定性差,對抗性及靈活性強的項目研究的比較少,這也許是由于像田徑等穩(wěn)定性強的動作技術(shù)容易進行分析研究,而技術(shù)穩(wěn)定性弱的項目技術(shù)動作不易分析研究而造成的。運動生物力學(xué)在技術(shù)研究中目前最先要解決的是怎樣將生物力學(xué)的有關(guān)理論盡快地運用到體育實踐中解決技術(shù)訓(xùn)練中存在的具體問題。

(五)人體運動模型研究及計算機模擬與仿真的模擬現(xiàn)狀

經(jīng)計算機實現(xiàn)對人體運動的模擬仿真,這類研究是目前處于人體運動研究的最前沿的理論方法,它不僅能用電腦全過程模擬人體各種復(fù)雜運動并用三維動畫方式完整地顯示,而且能對人體尚未實現(xiàn)的運動預(yù)測其可能性和技術(shù)要點[3]。這一方法將是今后運動生物力學(xué)研究的重要方面。這些方法在競技體育中能得以應(yīng)用將會對我國競技體育的發(fā)展將會有著重大的意義。目前我國在這個方面研究的不是很多主要是應(yīng)用于高難度,高危險性的技術(shù)的方面的項目,如:跳水項目,郝衛(wèi)平等建立了跳水運動的三維人體運動仿真與顯示平臺――數(shù)字化三維跳水專項運動仿真系統(tǒng),這種系統(tǒng)的建立可以對運動技術(shù)與連接方式進行精確的分析研究,有效的指導(dǎo)技術(shù)訓(xùn)練。

(六)運動生物力學(xué)的理論研究與實驗測試結(jié)合的研究現(xiàn)狀

目前運動生物力學(xué)的理論研究成果還比較少,研究成果不夠豐富,從而成為制約我國運動生物力學(xué)在競技體育中發(fā)展的瓶頸。測試報告復(fù)雜難懂:通過運動生物力學(xué)測試,我們提供給教練的測試報告大多數(shù)都是數(shù)字、曲線等比較抽象的材料,由于教練和運動員自身的生物力學(xué)知識水平受限,他們對科研人員提供的數(shù)據(jù)和材料難以理解,很難將科研成果吸收和消化、時間長就喪失了對科研的興趣,科研訓(xùn)練實踐嚴重脫節(jié)[4]。

三、運動生物力學(xué)在競技體育中的發(fā)展趨勢

(一)運動裝備、訓(xùn)練器械、測試儀器設(shè)備的研究日益引起重視

運動裝備、訓(xùn)練器械、測試儀器設(shè)備是與競技體育的發(fā)展是密不可分的,當(dāng)今競技體育的發(fā)展對裝備、器械、測試儀器提出了更高的要求。近年來運動生物力學(xué)與其它學(xué)科的指標(biāo)進行交叉運用使測試儀器的功能、準確度等不斷的提高。器材與測試儀器出現(xiàn)專項化,測試和訓(xùn)練的計算機化,專項技術(shù)的專用測試儀器以及運動員的服裝,器械的研究不斷的增強。隨著科學(xué)訓(xùn)練的不斷普及化,技術(shù)測試儀器專項化等在競技體育研究中得到充分應(yīng)用并不斷向科學(xué)化和合理化的方向發(fā)展。運動生物力學(xué)在設(shè)計、研究、改進體育儀器、運動裝備、訓(xùn)練器械等歷來是研究的一個重要方面,運動生物力學(xué)在未來的競技體育科研中應(yīng)以機械、電子、材料、計算機等的專家積極交流,在競技體育的儀器、器材設(shè)備、和設(shè)施的科研、開發(fā)和應(yīng)用方面,發(fā)揮自己的作用。

(二)運動生物化學(xué)在運動員選材中將扮演更加重要的作用

運動生物力學(xué)中的許多測試儀器可用來收集、分析和評價運動員與器材運動的信息,高速攝影儀,測力臺、肌電圖、關(guān)節(jié)測角儀等這些儀器精確度高,效果好。且這些儀器是科研人員的在競技體育研究中的重要研究工具,運動員選材在競技體育中是非常重要的,隨著科學(xué)訓(xùn)練的普及化,有些儀器也被教練員及科研人員使用來進行運動員選材并且在選材過程中扮演中重要的作用

(三)運動損傷及康復(fù)的研究將更加的深入

預(yù)防運動損傷是運動員取得更好的成績有著重要的意義,并且在實踐研究中找出導(dǎo)致?lián)p傷的因素及提出預(yù)防措施,使運動損傷的風(fēng)險降至最低,為運動員取得最佳成績打下了基礎(chǔ)。近年來我國在運動損傷及康復(fù)的研究也越來越受到重視且與運動專項結(jié)合不斷加強。預(yù)防運動損傷與康復(fù)的研究要多方法、多學(xué)科結(jié)合的研究,所以加強多學(xué)科的交叉對預(yù)防運動員傷病與康復(fù)的研究是運動生物力學(xué)研究的發(fā)展趨勢。

(四)技術(shù)動作的分析研究增多

競技體育動作技術(shù)研究是運動生物力學(xué)主要研究的領(lǐng)域之一。用運動生物力學(xué)原理優(yōu)化的訓(xùn)練方法與技術(shù)動作應(yīng)用在競技體育中,可以有效延長運動壽命還可以預(yù)防運動的損傷,為運動員取得理想的成績奠定了基礎(chǔ)。目前研究技術(shù)動作最多的項目有田徑、武術(shù)等技術(shù)穩(wěn)定性的項目,而集體項目、對抗性項目等項目研究的較少。而今后競技體育的動作技術(shù)研究的發(fā)展趨勢主要有:從幾個運動項目的研究向眾多運動項目的研究擴展;從單人項目向集體項目向?qū)剐皂椖堪l(fā)展;從單純技術(shù)研究向戰(zhàn)術(shù)研究發(fā)展;從單項指標(biāo)的測試研究向多項指標(biāo)的綜合測試;從單一的運動學(xué)指標(biāo)測試研究向運動學(xué)、動力學(xué)、生物學(xué)多項指標(biāo)的綜合測試研究發(fā)展;從單學(xué)科研究向多學(xué)科綜合研究發(fā)展;從單一的運動生物力學(xué)研究向生物力學(xué)、運動生理生化、運動心理等多學(xué)科的綜合測試研究方向邁進[5]。

(五)人體運動模型研究及計算機模擬與仿真

計算機實現(xiàn)對人體運動模型的研究是目前處于人體運動研究的最前沿的理論方法,此種方法不僅能用電腦全過程模擬人體各種運動并用三維動畫方式完整地顯示出來,而且還能對人體尚未實現(xiàn)的運動預(yù)測其可能性和技術(shù)要點,這個方法是運動生物力學(xué)今后研究的重要領(lǐng)域之一。但是隨著電子計算機在運動生物力學(xué)研究中的普遍利用,運動生物力學(xué)研究中很多困難已逐步得到解決,因此,建立各種運動模型進行模擬試驗是運動生物力學(xué)研究方法的又一發(fā)展趨勢。在建立人體運動模型的基礎(chǔ)上,對運動過程進行模擬與仿真是目前也是目前運動生物力學(xué)探索的難點及運動生物力學(xué)尖端研究課題。國家體育總局科研所郝衛(wèi)亞等[6]研究并實現(xiàn)了一個適合于跳水運動的三維人體運動仿真與顯示平臺――數(shù)字化三維跳水專項運動仿真系統(tǒng)。通過該系統(tǒng),可以對競技體育動作技術(shù)進行生物力學(xué)的分析且利用三維動畫對運動員的動作技術(shù)進行模擬仿真,進而促進科學(xué)化訓(xùn)練。

(六)運動生物力學(xué)的基礎(chǔ)理論研究與訓(xùn)練實驗的結(jié)合不斷加強

運動生物力學(xué)的研究旨在更好的進行科學(xué)訓(xùn)練,目前最先要解決的是怎樣將生物力學(xué)的有關(guān)理論和測試方法等研究盡快地運用到競技體育實踐中解決運動訓(xùn)練的具體問題,為此根據(jù)目前訓(xùn)練的需要應(yīng)將研究的報告簡單化、形象化、實用化,以提高運動訓(xùn)練的實效性,幫助運動員提高運動成績。

四、小結(jié)

(一)對運動技術(shù)研究在今后運動生物力學(xué)在競技體育研究中仍然是研究的重點,競技體育動作技術(shù)研究是今后運動生物力學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一。

(二)運動裝備、訓(xùn)練器械、測試儀器設(shè)備的研制增多,且運用高新技術(shù)研制生物力學(xué)的測試儀器是運動生物力學(xué)研究者不斷研究的內(nèi)容。

(三)運動生物力學(xué)在運動員的選才過程中將扮演中重要的作用,隨著科學(xué)訓(xùn)練的普及化,運動生物力學(xué)中的許多測試儀器經(jīng)常應(yīng)用于運動員的選材。

(四)運動損傷與康復(fù)的研究將更加得到重視,應(yīng)廣泛結(jié)合其它學(xué)科的交叉研究共同解決運動生物力學(xué)在競技體育研究中的有關(guān)問題,而且與運動專項結(jié)合更加緊密的研究以期來減少在訓(xùn)練中的運動損傷。

(五)加強多學(xué)科的合作,研究與訓(xùn)練實踐的更好結(jié)合,促進運動生物力學(xué)的科研更好地為訓(xùn)練服務(wù),以提高運動訓(xùn)練的實效性,促進運動員成績的提高。

(六)人體運動模型及計算機模擬仿真等高新技術(shù)使運動生物力學(xué)的研究手段得到大幅度提高,適時運用高新技術(shù)來研制測試儀器是運動生物力學(xué)研究的一個重要課題。

參考文獻:

[1]路慧娟.我國近十年運動生物力學(xué)的研究進展及發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2010.2.2.

[2]劉平.生物力學(xué)在運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀和展望[J].醫(yī)用生物力學(xué).2008.2(23):99.

[3]華立君.運動生物力學(xué)的研究現(xiàn)狀與展望[J].牡丹江師范學(xué)院學(xué)報.2006.4:41-42.

[4]華立君.運動生物力學(xué)的研究現(xiàn)狀與展望[J].牡丹江師范學(xué)院學(xué)報.2006.4:41-42.

第3篇

以自然界動植物的生存規(guī)律及其構(gòu)造為研究分析對象,將其不同的形態(tài)規(guī)律在建筑中應(yīng)用,從而創(chuàng)造出更為節(jié)能和人性化的建筑,即為仿生建筑。

一、仿生建筑的概念

為了保障建筑物的整體結(jié)構(gòu)和布局的科學(xué)合理,建筑設(shè)計師會仿照自然界中生物體的形態(tài)和生長機理進行建筑的設(shè)計。當(dāng)前,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,建筑行業(yè)也在不斷的進步著,仿生建筑就是建筑行業(yè)進步的重要標(biāo)志之一。仿生建筑既要模范生物體的形態(tài),同時還會參照生物體的生存規(guī)律對建筑物進行仿生設(shè)計。仿生建筑的科學(xué)合理性就在于自然界中的生物體大都經(jīng)過了較為漫長的進化歷史,同時其形態(tài)及發(fā)展規(guī)律逐漸適應(yīng)了其生存的環(huán)境,因此,為了實現(xiàn)建筑與自然的和諧,就可以利用仿生建筑學(xué)對建筑物進行設(shè)計,創(chuàng)造出較為美觀且功能強大的建筑體。

二、仿生建筑學(xué)的應(yīng)用

1、形態(tài)仿生建筑

形態(tài)仿生建筑是指模仿自然界的萬千生物的一種建筑形態(tài)仿生設(shè)計,一般都是模仿自然界的有特色的造型。建筑形態(tài)的仿生設(shè)計的發(fā)源地最初是從人的本能作為出發(fā)點的。一些設(shè)計師從自己感興趣的生物形象中找到適合的元素進行設(shè)計再加工,而自然的盡其可能將自然形態(tài)模仿用于建筑中,創(chuàng)造了許多精彩的作品。舉例來說,很多結(jié)構(gòu)為地下架空結(jié)構(gòu)形式的民居干闌建筑即是以鳥筑巢的位置為設(shè)計依據(jù)的,這種結(jié)構(gòu)既可以防漏水,而且還可以防止飛禽走獸的破壞。

2、建筑結(jié)構(gòu)仿生

仿生建筑學(xué)最為重要的組成部分就是建筑結(jié)構(gòu)仿生,也可以說代表仿生建筑學(xué)發(fā)展水平的就是建筑結(jié)構(gòu)仿生。當(dāng)前,在我國仿生學(xué)被專家學(xué)者劃分成五種模式,表面模式、生長模式、運動模式、編織模式以及脹壓模式,這五種模式是表現(xiàn)自然生物形態(tài)的總體概況。如果將這些模式與建筑設(shè)計相融合,并對其進行合理調(diào)整,就可以構(gòu)建出較為合理的建筑結(jié)構(gòu)。很多建筑結(jié)構(gòu)都是仿照了自然界中生物體的結(jié)構(gòu)形態(tài),例如仿照恐龍骨骼、仿照葉脈的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。

3、建筑功能仿生

探究自然界生物體的功能,并在建筑設(shè)計中充分應(yīng)用到生物體的功能就是建筑功能仿生。比如,我們生活中比較常見的植物竹子,它是軀干中空的形態(tài),該種植物形態(tài)它自身的功能主要體現(xiàn)在承載上部枝葉的荷載和活載,還能通過中空的軀干輸送自身所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。竹子的結(jié)構(gòu)功能形式在當(dāng)前的簡體結(jié)構(gòu)形式的建筑中應(yīng)用較廣。與建筑形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及材料仿生相比較來說,建筑功能仿生起步較晚,發(fā)展時間尚短,因此,需要對其進行不斷的研究與分析。

4、建筑材料仿生

建筑材料仿生是為了滿足人們對建筑功能的要求而形成的,建筑材料仿生主要是以自然界中生物的形態(tài)、色彩以及構(gòu)成成分等因素為設(shè)計模板,分析生物材料的性能、機理以及相關(guān)結(jié)構(gòu),同時將此結(jié)構(gòu)進行合理復(fù)制,創(chuàng)造出與原生物體性能、結(jié)構(gòu)相仿的建筑材料。舉例來說,泡沫建材結(jié)構(gòu)就是以蜂巢為設(shè)計靈感的。這種結(jié)構(gòu)不僅具有美觀性,同時還可以起到保溫的作用。一般情況下,設(shè)計師將樹脂與尿素甲醛泡沫填充到泡沫建材中,使得泡沫建材體積較輕,便于施工,同時其還具有夏季隔熱,冬季保溫的效果。

三、仿生建筑學(xué)今后的發(fā)展方向

1、生態(tài)綠色節(jié)能建筑

不論是綠色建筑、有機建筑、生態(tài)建筑或是零能耗建筑,它們都有共通之處,就是盡可能的降低建筑對其周遭環(huán)境的影響,簡單來說,就是要在建筑施工及建筑使用階段盡可能的節(jié)約能源,以保證我國能源的可持續(xù)發(fā)展。未來,隨著我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級和人們環(huán)保意識的不斷增強,生態(tài)節(jié)能建筑將會成為建筑發(fā)展趨勢的新導(dǎo)向。且從生態(tài)節(jié)能建筑在世界各國的發(fā)展情況來看,其發(fā)展趨勢有著觀念大眾化、設(shè)計主流化、全面化等顯著特征。除此之外,綠色生態(tài)建筑設(shè)計可以有效的降低能耗綠色建筑設(shè)計貫穿于建筑工程的選址、平面規(guī)劃、建材選用的設(shè)計全過程,而且綠色建筑設(shè)計最注重的就是考慮如何降低建筑物的能耗。

2、智能建筑

智能建筑以智能控制技術(shù)作為支持,對一些復(fù)雜、具有不確定性以及高度非線性特征的過程進行控制。在一座智能建筑中,通常都會使用智能控制技術(shù)對電梯群進行調(diào)度,以最優(yōu)化的方式利用資源,同時會使用智能控制技術(shù)對建筑中的照明、空調(diào)進行控制,在便利人們生活的同時,節(jié)約能源,為人們設(shè)計出更加舒適、安全、節(jié)能、環(huán)保、便利的建筑環(huán)境,其是仿生建筑學(xué)的重要發(fā)展趨勢之一。

3、多維空間建筑

所謂多維空間建筑即指將建筑物向更廣空間、海洋空間或者是地下空間等方向發(fā)展建設(shè),在這之中,仿生建筑學(xué)發(fā)揮著重大的作用。舉例來說,當(dāng)前建筑物發(fā)展的大趨勢即建筑逐漸下地下空間發(fā)展,例如當(dāng)前的地下商場或者是隧道等都是其主要體現(xiàn)。這些地下建筑不僅方便了人們的生產(chǎn)生活,同時也促進了城市的經(jīng)濟發(fā)展,便利了城市土地規(guī)劃。在進行地下建筑的設(shè)計時,必須要考慮到仿生學(xué),例如充分分析研究蚯蚓是如何在地下泥土中行走的,同時將其規(guī)律與建筑建造結(jié)合起來,創(chuàng)造出更符合地下生存條件的建筑體。

四、結(jié)語

第4篇

關(guān)鍵詞:計算機科學(xué)與技術(shù);發(fā)展趨勢;研究

中圖分類號:TP3-4文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1007-9599 (2012) 05-0000-02

計算機科學(xué)與技術(shù)與我們的社會、生活、工作等方方面面都息息相關(guān),因此,分析計算機科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的趨勢問題具有十分重要的現(xiàn)實意義。為此,本文分析了計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢,以下是本人對此問題的幾點看法。

一、計算機科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的整體方向

計算機科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展可以說是日新月異,發(fā)展速度非常的快,但統(tǒng)觀計算機技術(shù)的未來發(fā)展,主要向著“高”、“廣”、“深”三個方向發(fā)展。具體分析如下:

第一,向“高”度發(fā)展。體現(xiàn)在計算機的主頻上,隨著主頻的逐步提高,計算機的整體性能會越來越穩(wěn)定,速度會越來越快。英特爾公司已經(jīng)研制出能集成超出10億個晶體管的微處理器,也就是說一臺計算機不止使用一個處理器,可能會用到幾十、幾百甚至更多的處理器,即并行處理,截止目前,在世界范圍內(nèi)性能最高的通用機就采用了上萬臺處理器。而專用機的并行程度又要高出通用機,其關(guān)鍵核心技術(shù)是操作系統(tǒng),體現(xiàn)在兩方面,一方面是如何高效能的使很多計算機之間產(chǎn)生聯(lián)系,實現(xiàn)處理機間的高速通信,另一方面是如何有效管理這些計算機,并使之互相配合、協(xié)調(diào)工作。

第二,向“廣”度發(fā)展。隨著計算機的高速發(fā)展,計算機已經(jīng)普及,成為個人常用之物,可以說人手一臺。向“廣”度發(fā)展指網(wǎng)絡(luò)化范圍的擴大以及向各個領(lǐng)域的逐漸滲透。到那時,計算機就會無處不在,像現(xiàn)在的發(fā)動機一樣,應(yīng)用于所有電器中,你家里的電器不管是冰箱、洗衣機還是筆記本、書籍等都已電子化。說不定多少年后學(xué)生用的教科書也被淘汰,被和教材大小一樣的筆記本計算機所代替,學(xué)生可根據(jù)自己實際需要查閱、記錄所需的資料。有人預(yù)言未來的計算機如此普及價格就和買一本書一樣便宜,還有一次性使用的,用完就可以扔掉,它將成為人們生活中最常用、最方便的日用品。

第三,向“深”度發(fā)展。即向人工智能方向發(fā)展。比如說,如何把網(wǎng)上豐富的、有用的信息變?yōu)榧河?,如何使人機更好地互動等,這是計算機人工智能發(fā)展、研究的的主要課題。所謂人工智能,即計算機的智能成分占主要,會具備多種感知能力、邏輯思維能力,到那時,人們可以與計算機自由交流,用手寫字輸入,甚至可以用表情、手勢和計算機溝通,人機交流方便、靈活、快捷。使人產(chǎn)生身臨其境之感的交互設(shè)備也已經(jīng)發(fā)明出來,主要體現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域方面。同時,信息將實現(xiàn)永久性存儲,百年存儲器正在研發(fā)當(dāng)中,讓我們一起期待吧。

二、計算機科學(xué)技術(shù)的幾個具體發(fā)展趨勢

從近幾年來計算機科學(xué)的發(fā)展來看,計算機科學(xué)技術(shù)的具體發(fā)展趨勢,主要有以下幾個方面:

(一)運算速度大大提高的高速計算機

近年來,美國人發(fā)明了一種通過空氣的絕緣性來大幅度提高電腦運行速度的新技術(shù)。由紐約保利技術(shù)公司研究人員發(fā)明生產(chǎn)出一種電腦中使用的新型電路,這種電路的芯片之間是由一種“膠滯體包裹的導(dǎo)線”進行連接的,而組成這種“膠滯體”的物質(zhì)中有90%的成分是空氣,眾所周知,空氣恰恰是一種不導(dǎo)電的優(yōu)良的絕緣體。經(jīng)實踐研究表明,計算機運行速度的快慢與晶體管或芯片之間信號的傳遞速度有直接關(guān)系,目前國際上普遍采用的“硅二氧化物導(dǎo)線”在信號傳遞的過程中一般都會吸收掉一部分信號,因此延長了傳遞信息的時間。而保利技術(shù)公司研究制造的這種“膠滯體導(dǎo)線”,在信息傳輸過程中幾乎沒有吸收任何信號,所以它能夠更快的傳遞信息。除此之外,這種導(dǎo)線不但有利于大幅度降低電耗,節(jié)約材料成本,而且無需更改計算機芯片,可直接安裝,最重要的是極大的提高了計算機運行速度。但美中不足的是,這種導(dǎo)線的散熱效果較差,無法及時排出電路生成的熱量。為此,保利公司迅速組織科研人員,針對這一缺陷進行創(chuàng)新改造,終于研究出一種“電腦芯片冷卻”技術(shù),即在計算機電路中置放許多裝有液體的微型管道,用以吸收電路在工作中形成的熱量。電路開始發(fā)熱時,其產(chǎn)生的熱量可以將微型管中的液體汽化,汽化之后的物質(zhì)逐漸擴散到微型管的另一端,會重新凝結(jié),順流到微型管底部,從而達到吸收熱量、有效散熱的功效。目前,美國宇航局正在對該項技術(shù)進行太空失重實驗,如果實驗取得成功,“空氣膠滯體”導(dǎo)線技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于全球計算機的使用中,有助于大幅度提高計算機的運行速度。

(二)超微技術(shù)領(lǐng)域的生物計算機

早在二十世紀八十年代,生物計算機就已經(jīng)投入研制了,這種計算機最大的特點就是利用生物芯片,由生物工程技術(shù)中所產(chǎn)生的“蛋白質(zhì)分子”組合構(gòu)成。在這種生物芯片中,信息是以波的方式進行傳遞的,其運算速度快的驚人,幾乎相當(dāng)于普通計算機運算速度的十萬倍,且具備強大的儲存空間,而其能量消耗僅為普通計算機的十分之一,這種生物計算機的優(yōu)勢作用顯而易見。由于蛋白質(zhì)分子具有再生能力,因此,它可以通過自我組合而合成新的微型電路,這樣就使得計算機具備了生物體的基本特征,因此被稱為生物計算機。例如:這種計算機可以通過生物自身的調(diào)節(jié)作用自主修復(fù)出現(xiàn)故障的芯片,甚至能夠模擬人腦進行思考。1994年,美國首次將生物計算機公諸于世,隨之公布的還有模擬電子計算機而進行的邏輯運算,并提出了解決“虛構(gòu)”的七座城市之間路徑問題的最佳設(shè)計方案。前不久,來自世界各國的二百多名計算機專家學(xué)者就曾經(jīng)齊聚美國的普林斯頓大學(xué),聯(lián)名呼吁計算機科技應(yīng)向生物計算機領(lǐng)域努力進軍。根據(jù)現(xiàn)在的生物計算機技術(shù)發(fā)展來看,預(yù)計將在不久的未來,制造出通過物理和化學(xué)作用就能檢測、處理、儲存、分析、傳輸數(shù)據(jù)信息的分子元件?,F(xiàn)階段,計算機科學(xué)家們已經(jīng)在生物超微技術(shù)領(lǐng)域取得了一定成就,實現(xiàn)了部分突破,制造出了超微機器人。而科學(xué)家們更長遠的計劃是讓這種超微機器人變成一部微型生物計算機,從而在生物體內(nèi)取代某些人體器官,完成血管、內(nèi)臟等器官的修復(fù)作用,并殺死病毒細胞,使人類身體健康、延年益壽。

(三)以光為傳輸媒介的光學(xué)計算機

光學(xué)計算機是一種以光作為信息傳輸手段的計算機,這種計算機與傳統(tǒng)計算機(電子)相比,具有諸多優(yōu)勢特點:光的速度有目共睹,這是電子計算機永遠無法比擬的,并且光速具有一定的頻率和偏振特征,大大提高了光學(xué)計算機傳輸信息的能力;光的發(fā)射根本不需要任何導(dǎo)線,即使發(fā)生交會也不會造成干擾;光學(xué)計算機的智能水平也大大高于電子計算機??梢?,光學(xué)計算機是人類不斷追求的理想計算機。早在二十世紀九十年代,世界各國以及各個科研機構(gòu),就已經(jīng)投入大量的人力、物力、財力用以研發(fā)“光腦技術(shù)”。其中,由英國、德國、法國、意大利等60多個國家組成的科研隊伍研發(fā)的光學(xué)計算機成果顯著,該計算機的運算速度比電子計算機快了一千多倍,而且準確率相當(dāng)高。除此之外,有些超高速計算機只能在低溫狀態(tài)下運行,而光學(xué)計算機不受溫度的限制;光學(xué)計算機的存儲量超大,抗干擾能力超強,不管在什么條件下都能正常運行;光腦具有與人腦相似的特性,就算系統(tǒng)中的某一元件出現(xiàn)損壞,也不影響運算結(jié)果。

(四)含苞待放的量子計算機

計算機專家已經(jīng)根據(jù)量子學(xué)理論知識,在量子計算機的研制方面取得了一定成果,如:美國科學(xué)家已經(jīng)成功完成了4個“鋰離子”量子的纏結(jié)狀態(tài),這一成果體現(xiàn)了人類在量子計算機研究領(lǐng)域上已經(jīng)更上一層樓。

(五)應(yīng)用納米技術(shù)的納米計算機

納米計算機是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計算機。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計算機內(nèi)存芯片,其體積只有數(shù)百個原子大小,相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。美國正在研制一種連接納米管的方法,用這種方法連接的納米管可用作芯片元件,發(fā)揮電子開關(guān)、放大和晶體管的功能。專家預(yù)測,10年后納米技術(shù)將會走出實驗室,成為科技應(yīng)用的一部分。納米計算機體積小、造價低、存量大、性能好,將逐漸取代芯片計算機,推動計算機行業(yè)的快速發(fā)展。

當(dāng)然,以上僅是本人對計算機科學(xué)與技術(shù)發(fā)展趨勢的幾點淺薄認識和看法,對于此問題的研究,有待于我們做進一步的探討和思考。

參考文獻:

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[2]陳相吉.未來計算機與計算機技術(shù)的發(fā)展[J].法制與社會,2007,10

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第5篇

關(guān)鍵詞:工程材料學(xué) 教學(xué)體會 教學(xué)方法

Fundamental teaching combined with frontier research: teaching experiences in engineering materials

Yuan Guangyin

Shanghai jiao tong university, Shanghai, 200240, China

Abstract: The article introduces a teaching method and experiences in engineering materials education. The course will be better understood if students learn basic theories along with the introduction of latest research progress in relevant area. Also, students will learn to think independently when applying theories to practice by finishing certain surveys and reviews in engineering materials.

Key words: engineering materials; teaching experiences; teaching method

凡與工程有關(guān)的材料都稱為工程材料。工程材料按其性能特點分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。結(jié)構(gòu)材料以力學(xué)性能為主,兼有一定的物理、化學(xué)性能;功能材料以特殊的物理化學(xué)性能為主。工程材料主要應(yīng)用于機械制造、航空、航天、化工、建筑及交通運輸?shù)炔块T,對社會經(jīng)濟的發(fā)展起到不可替代的作用。

工程材料學(xué)作為高校工科材料類和大機類本科生專業(yè)基礎(chǔ)課,在目前寬口徑復(fù)合型人才培養(yǎng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。筆者在工程材料學(xué)課程中運用基礎(chǔ)理論與前沿研究相結(jié)合的教學(xué)方法獲得了不錯的教學(xué)成果。

1 工程材料學(xué)課程內(nèi)容與目標(biāo)

工程材料學(xué)課程屬于材料科學(xué)與工程類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課。材料科學(xué)與工程類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)完材料科學(xué)基礎(chǔ)和材料加工原理等基礎(chǔ)理論課后,頭腦中堆滿了有關(guān)材料科學(xué)的概念和現(xiàn)象,但是在遇到實際問題時往往不知從何處下手。工程材料學(xué)就是從材料科學(xué)和實際使用的角度出發(fā),根據(jù)學(xué)生已有的材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論、概念和現(xiàn)象,建立整體統(tǒng)一的概念和體系,闡明它們之間的內(nèi)在聯(lián)系,幫助學(xué)生學(xué)會分析問題和解決問題的方法,培養(yǎng)在實際工程中正確地選擇材料和使用材料的能力。

通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生需要掌握各類金屬材料的基本特征,改善材料性能的技術(shù)途徑以及合理地選擇材料、使用材料的原則和方法,具備能根據(jù)零部件實際服役條件正確合理地選用材料、安排其大致的加工工藝路線,制定其相應(yīng)的熱處理工藝的能力,為今后實際科研和生產(chǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

2 基礎(chǔ)理論與前沿研究相結(jié)合的教學(xué)方法

工程材料學(xué)課程重點講授常規(guī)工程材料的組織結(jié)構(gòu)特征和性能特點,改善性能的熱處理工藝以及常規(guī)工程材料的選用等方面的內(nèi)容。采用課堂講授、課堂討論以及有關(guān)材料熱處理、加工等工廠實際情景錄像、現(xiàn)場觀摩等多種教學(xué)方式加強學(xué)生對課程基本知識的掌握和理解。

2.1 理論與科研實際相結(jié)合提升學(xué)生的認知程度

僅通過文本、圖片、聲音及圖像等多種形式來向?qū)W生傳達課程信息,并不能讓學(xué)生對工程材料學(xué)這一應(yīng)用型課程具有直觀與深刻的理解與體會。因此,為了使課程內(nèi)容多樣化,增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高工科材料類和大機類本科生對工程材料學(xué)課程的認知程度,加強基礎(chǔ)課程理論與前沿科研信息的銜接,筆者在授課過程中將自己相關(guān)的科研工作與體會靈活地穿插在課堂內(nèi)容中加以介紹。

如在第一章講解“非晶”與“準晶”的概念時,筆者用一節(jié)課時間介紹自己在該領(lǐng)域的研究工作以及國際上在非晶、準晶材料領(lǐng)域研究的最新進展和非晶、準晶材料的應(yīng)用現(xiàn)狀。這一做法在喚起了一些學(xué)生對非晶和準晶材料的研究興趣的同時,多層次深入的介紹讓學(xué)生對非晶的理解不僅僅停留在“非晶是一種沒有原子的三維周期性排列的金屬或合金固體”的概念上,而是對非晶這一特殊結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展及應(yīng)用價值有了較為直觀的了解。不僅如此,通過對特殊原子排列結(jié)構(gòu)的理解與學(xué)習(xí)更能促進學(xué)生對金屬結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容的聯(lián)想與反思。這樣,對于工程材料學(xué)課程中其他相關(guān)內(nèi)容的理解也起到較大幫助作用。

又如,在《有色金屬》章節(jié)介紹“鎂合金材料”時,筆者將自己在鎂合金材料領(lǐng)域多年的研究積累濃縮在一節(jié)課中對學(xué)生做了生動的介紹,特別注重高性能鎂合金材料研究思想的介紹??山到怄V合金材料作為生物醫(yī)用材料有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΓP者在課程中向?qū)W生介紹了由上海交通大學(xué)輕合金精密成型國家工程研究中心自主研發(fā)的JDBM可降解生物醫(yī)用鎂合金的研究現(xiàn)狀。在豐富課程理論內(nèi)容的同時,也向?qū)W生傳達了前沿的研究思想與發(fā)展趨勢,不僅有助于學(xué)生對工程材料領(lǐng)域的認識,也有助于學(xué)生建立材料科學(xué)整體的宏觀認知與理解。

2.2 理論聯(lián)系實際促進學(xué)生獨立思考

“學(xué)而不思則罔,思而不學(xué)則殆”,在教學(xué)過程中還應(yīng)注重學(xué)生被動學(xué)習(xí)與主動思考的結(jié)合。因此,在基礎(chǔ)理論與前沿研究相結(jié)合的教學(xué)方法中,筆者針對提高學(xué)生主動思考這一問題,通過啟發(fā)學(xué)生完成在工程材料領(lǐng)域中的相關(guān)調(diào)研加深學(xué)生對工程材料行業(yè)的思考與了解。

筆者針對所講授的主要工程材料的最新研究及應(yīng)用現(xiàn)狀布置了以下調(diào)研題目:

(1)民用建筑用鋼的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

(2)汽車用超高強度鋼板的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

(3)核電用鋼的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

(4)大型飛機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)用先進鋼鐵材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

將學(xué)生分成4個小組,每個小組從以上4個調(diào)研題目中選擇一個專題,通過網(wǎng)絡(luò)或者查閱文獻等方法了解相關(guān)的知識。每個組員要求提交一份不少于2 000字的專題綜述報告,不僅僅要求學(xué)生撰寫文獻綜述,而且鼓勵學(xué)生在綜述中大膽發(fā)表自己的觀點,同時每個小組制作PPT并合作完成一個15分鐘的專題報告展示。

這一做法不僅能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,也能提高學(xué)生檢索文獻及團隊合作的能力。

此外,本課程成績的考核強化了平時學(xué)習(xí)效果的考核。課堂討論、調(diào)研報告、考勤等占總成績的50%,期末考試成績占總成績的50%。所以,學(xué)生對這門課程一直保持著較高的學(xué)習(xí)熱情,很好地實現(xiàn)了本課程教學(xué)大綱的目標(biāo)。筆者前后對7屆學(xué)生講授工程材料學(xué)課程,學(xué)生網(wǎng)上評教結(jié)果均為優(yōu)秀,本門課程的教學(xué)方式和效果受到了學(xué)生的充分肯定。

3 結(jié)束語

總體看來,采用基礎(chǔ)理論與前沿研究相結(jié)合并輔助多種教學(xué)手段的教學(xué)方式取得了顯著的成效。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生較好地掌握了各類常見金屬工程材料的組織、結(jié)構(gòu)特點、改善性能的基本途徑和相應(yīng)的工程材料的選用。通過7屆學(xué)生的期末試卷完成情況來看,大部分學(xué)生可自主完成基本工業(yè)零部件的選材、加工與熱處理工藝,很好地實現(xiàn)了本課程教學(xué)大綱的目標(biāo)。

第6篇

關(guān)鍵詞:工業(yè)爐;問題;節(jié)能現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

中圖分類號:TK175 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-8937(2013)15-0165-02

雖然我國國民經(jīng)濟和工業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)高速平穩(wěn)狀態(tài),但是能源問題依然是經(jīng)濟發(fā)展的重大威脅。目前我國已成為世界上能源需求第二的國家,能源消費占到世界的10%左右,但是能源利用率卻遠遠低于發(fā)達國家。為我國建設(shè)和諧社會和實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),黨的“十一五規(guī)劃”、“十二五規(guī)劃”都對節(jié)能減排提出了要求??梢妼崿F(xiàn)節(jié)能對國家及國家經(jīng)濟實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要性。而工業(yè)爐又是我國能源消耗大戶,因此對工業(yè)爐節(jié)能提出了更高的要求。文章就從工業(yè)爐出現(xiàn)的問題談起,分析其節(jié)能現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。

1 工業(yè)爐問題

雖然近年來我國工業(yè)爐的發(fā)展取得了很大的進展,但是它的確還存在著許多問題。

1.1 爐型與燃燒裝備落后,污染嚴重

我國工業(yè)爐總量很大,但是燃燒裝備落后,特別是燃煤鍋爐總數(shù)多,耗煤總量大。而燃煤工業(yè)爐又存在許多問題。它不僅技術(shù)裝備差、能源利用率低、熱效率低、運行水平也比較低,而且污染又很嚴重,它每年會產(chǎn)生大量煤渣,向大氣中排放大量的煙塵、二氧化碳,成為了大氣的直接污染源,影響了空氣質(zhì)量。

1.2 工業(yè)爐大多分散

我國工業(yè)爐雖然數(shù)量較多,但是分布散開,不集中。雖然我國許多地區(qū)已采取了熱電聯(lián)供、鍋爐大型化和供熱集中的措施,以及利用清潔燃料。這些在一定程度上減少了空氣污染,但是我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)不會改變,所以煤炭工業(yè)爐還將長期大量被分散應(yīng)用。

1.3 工業(yè)爐利用率低

我國工業(yè)爐間歇性運行這使得利用率很低。我國工業(yè)爐的平均熱效率較發(fā)達國家的工業(yè)爐熱效率要低20%左右,可見我國節(jié)能工作還不夠完善,節(jié)能空間可以有很大的提升,提高能源利用率可以極大提高經(jīng)濟效益,所以節(jié)能工作的依然需要花費大量的時間和精力來完善。

1.4 技術(shù)落后,開發(fā)不夠

我國工業(yè)爐的運行狀態(tài)較其它領(lǐng)域的現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)水平要低的多。工作方式原始,勞動強度依然很大。技術(shù)水平還不達標(biāo)。

1.5 工業(yè)爐保溫差,熱損失大

我國工業(yè)爐產(chǎn)品大部分為非標(biāo)產(chǎn)品,產(chǎn)品保溫材料性能不達標(biāo),熱量損失嚴重,對節(jié)能造成很大的困擾。

1.6 檢測、計量及控制儀表的力度不夠

我國工業(yè)爐通常是工藝要求控制某些參數(shù)才會設(shè)有儀表,一般都是憑借經(jīng)驗來測量風(fēng)量、能耗、煙氣。這些硬件不達標(biāo)更談不上說工業(yè)爐節(jié)能問題了。

1.7 管理水平不夠

我國基礎(chǔ)管理人員對工業(yè)爐節(jié)能問題沒有給予以重視,管理水平過低,管理制度不夠完善。

工業(yè)爐存在的各種問題,引起了國家、社會、企業(yè)的廣泛關(guān)注。因此在國家“十”中將工業(yè)爐作為了十大重點節(jié)能工程之一,“十二五計劃”繼續(xù)貫徹執(zhí)行實現(xiàn)降耗20%的目標(biāo),我國工業(yè)爐節(jié)能現(xiàn)狀令人期待。

2 工業(yè)爐節(jié)能現(xiàn)狀

針對工業(yè)爐存在的各種問題我國的工業(yè)爐節(jié)能已采取了許多措施。

2.1 設(shè)備改進

我國工業(yè)爐燃燒設(shè)備落后、陳舊。而工業(yè)爐裝置又直接影響到能源消耗的多少。采用合理的燃燒裝置可以實現(xiàn)燃料的充分燃燒,使?fàn)t內(nèi)溫度場均勻分布以及實現(xiàn)節(jié)能降耗。比如:在工業(yè)爐上已經(jīng)用到的高速燒嘴可以實現(xiàn)燃料完全燃燒,既提高了熱量的利用質(zhì)量又節(jié)約了燃料;平焰燒嘴使?fàn)t內(nèi)溫度場分布均勻;蓄熱式燒嘴有很明顯的節(jié)耗續(xù)能的效果。

2.2 燃燒技術(shù)改進

采用良好的燃燒技術(shù)達到節(jié)能減排的效果。如:高溫空氣燃燒技術(shù),可以回收80%的煙氣,有低污染、環(huán)保、節(jié)能、燃燒均勻、燃燒面積廣等優(yōu)點:富氧助燃技術(shù),可以加快燃燒速度,促進完全燃燒,提高能源的利用率。

2.3 工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)改進

工業(yè)爐要選擇適合的爐膛結(jié)構(gòu),如:選擇圓形替代方形,使受熱均勻。另外也可根據(jù)需要加熱的材料來選擇合理的爐膛結(jié)構(gòu)及合適的尺寸。

2.4 余溫高效回收

在燃燒完成后煙氣通過排煙口排出,但是由于煙氣排出后在排出口進行交換的時間短,煙氣帶走了大量的熱,大約達到了40%~60%。如果能夠充分利用好這份熱量,就可以回收大量的熱,提高熱能源利用的效率。這一方法被利用最廣泛的就是預(yù)熱助燃空氣。預(yù)熱助燃空氣加快了空氣的升溫速度,提高了熱能利用效率。也提高了生產(chǎn)效率,同時也提高了經(jīng)濟效益。

2.5 傳熱過程進行強化

對加熱物質(zhì)進行烘烤、干燥等處理,有利于提高熱交換速度,提高效率。同時加熱材料質(zhì)量也得以提升。除了可以對加熱材料進行處理外,也可以對工業(yè)爐內(nèi)外壁進行清潔,使受熱力層均勻,加快傳熱速度。還可以利用紅外線等設(shè)備加強輻射,提高熱效應(yīng)。

2.6 檢測與控制的完善

前文已提到我國工業(yè)爐檢測設(shè)備缺乏,大部分時候憑借經(jīng)驗。這樣的方式原始并且落伍,勞動強度大,給工人造成了很大的工作負擔(dān),他們在觀測時很難得到理想的結(jié)果。這樣就不可避免的造成了許多浪費。為實行節(jié)能減排,我國現(xiàn)在推行工業(yè)爐自動控制技術(shù)?,F(xiàn)在推行很廣泛的是熱平衡測試,這可以有效的控制能源,及時調(diào)控,實現(xiàn)高效節(jié)能。

2.7 加強能源管理

如果管理不到位,能源利用不合理,就會導(dǎo)致嚴重的浪費問題。所以組織高效的管理機制,對設(shè)備及時維修清理,對人員編制管理好,就會有利于能源的合理利用。

3 節(jié)能發(fā)展趨勢

現(xiàn)在我國針對工業(yè)爐存在問題雖已提出了一些解決措施,但是從我國經(jīng)濟突飛猛進的發(fā)展速度和我國能源消耗大來看,我國面臨著嚴峻的形勢。為了改變這一嚴峻的形勢,我國必須抓住機會發(fā)展節(jié)能經(jīng)濟。在未來工業(yè)爐發(fā)展上可以作如下措施。

3.1 對能源結(jié)構(gòu)進行調(diào)整,實行燃料替代

我國能源主要是煤炭為主,工業(yè)爐也是以煤炭為主,但是大量直接的燃煤對空氣環(huán)境造成極大的污染。所以要尋找一種能源來代替煤炭?,F(xiàn)在可以利用的資源還有有柴油、天然氣,雖然這些能源清潔度要高,但是這些能源成本過高,會降低經(jīng)濟效益。在我國目前的工業(yè)爐企業(yè)很難廣泛使用。為此我們考慮到新的生物能源,這在我們的工業(yè)爐中有很大的發(fā)展前景。這些生物能源技術(shù)有:生物氣化技術(shù)、生物成型燃料技術(shù)和生物裂解油技術(shù)。

3.2 進一步研發(fā)新的高效燃燒技術(shù)

雖然我國已經(jīng)采用了良好的燃燒技術(shù)(高溫燃燒技術(shù)、富氧助燃技術(shù)),但是這些技術(shù)也依然未達到最優(yōu)化的程度。為了提高節(jié)能效率,這些燃燒技術(shù)水平有待更進一步的提高,如:燃燒技術(shù)可發(fā)展為使燃料燃燒用盡并且大量減少污染物的生成的水平,這樣是實行節(jié)能減排的良好措施。

3.3 節(jié)能與環(huán)保同等重要

我國工業(yè)爐大量使用煤炭燃燒,工業(yè)爐燃燒過程中排放了大量的煙層,污染物,對環(huán)境造成了極大的破壞,可見工業(yè)爐環(huán)保必要性。因此工業(yè)爐節(jié)能在進行的同時要注意減少空氣污染物的排放并及時消除污染物。

3.4 革新工業(yè)爐原料設(shè)備,采用新型材料

我國工業(yè)爐設(shè)備隨著經(jīng)濟的發(fā)展顯得落后,為了適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展,我國的工業(yè)爐設(shè)備要及更新,可以采用輕型工業(yè)爐燃燒設(shè)備和耐熱型燃燒設(shè)備。這樣有利于充分的實現(xiàn)節(jié)能減排。

3.5 注重環(huán)保綠色

中國經(jīng)濟發(fā)展道路上環(huán)保成為了一個大問題,以前的工業(yè)總是走先發(fā)展,后治理的道路,這不利于經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。所以現(xiàn)在的工業(yè)爐行業(yè)要對能源結(jié)構(gòu)進行調(diào)整,使工業(yè)爐發(fā)展走上綠色的道路。

3.6 進行人才管理培訓(xùn)

雖然裝置設(shè)備、燃燒技術(shù)、檢測監(jiān)測等硬件正在不停完善,但是工程技術(shù)人員、管理人員更應(yīng)該受到重視。一個國家的長遠發(fā)展要看國家的軟文化實力,相比之下工業(yè)的發(fā)展從近期到未來的發(fā)展,他的技術(shù)人員都是十分重要的。同時為提高工業(yè)爐的利用率,人員管理安排也很重要,如果人盡其才就會起到事半功倍的效果。

4 結(jié) 語

工業(yè)爐的節(jié)能措施關(guān)乎工業(yè)的經(jīng)濟效益、競爭力,關(guān)乎國家現(xiàn)在經(jīng)濟的發(fā)展,更關(guān)乎國家未來的可持續(xù)發(fā)展?,F(xiàn)實環(huán)境要求我們正視工業(yè)爐存在問題,要求我們對其節(jié)能現(xiàn)狀分析,讓我們更好的預(yù)測其發(fā)展趨勢,這也使我們得到了一個結(jié)論:要實現(xiàn)真正意義上的綠色環(huán)保經(jīng)濟需要我們加強對新技術(shù)、新能源的研發(fā)力度。不斷探尋節(jié)能道路,走出一條屬于自己的環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟的發(fā)展大道。

參考文獻:

[1] 楊軍,趙喜軍,王志強,等.工業(yè)爐節(jié)能現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].冶金能源,2011,(6).

第7篇

RFID已經(jīng)走過50余年,在最近幾年里得到了更快的發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進步,RFID產(chǎn)品的種類將越來越豐富,應(yīng)用也越來越廣泛。展望未來,RFID將發(fā)生什么變化?將有哪些發(fā)展趨勢?

生物特征識別將成為RFID關(guān)鍵技術(shù)

隨著光電技術(shù)、微計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)與模式識別等技術(shù)的快速發(fā)展,尤其是嵌入式人臉識別技術(shù)的成熟,生物特征識別技術(shù)被列為21世紀對人類社會帶來革命性影響的十大技術(shù)之一。近幾年來,國內(nèi)外已開發(fā)應(yīng)用了聲音識別、人臉識別、簽字識別、指紋識別、掌形識別、眼虹膜識別等人體生物特征的鑒別。

這兩年,生物識別技術(shù)已部分應(yīng)用到公安、安全、海關(guān)、金融、軍隊、機場、邊防口岸、安防等多個重要行業(yè)及領(lǐng)域,以及智能門禁、考勤等民用市場。專家預(yù)言,到2012年,生物特征識別技術(shù)將進入一個快速成長期,生物特征識別時代已經(jīng)到來,生物特征識別技術(shù)將成為RFID重要組成部分,并促進RFID技術(shù)更快地發(fā)展。

產(chǎn)品電子碼EPC將成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)新代表

隨著經(jīng)濟全球化,信息網(wǎng)絡(luò)化進程的加快,為滿足對單個產(chǎn)品的標(biāo)識和高效識別,近年來,一種產(chǎn)品電子碼EPC(Electronic Product Code)的技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)運而生。EPC系統(tǒng)是一個復(fù)雜、全面、綜合的系統(tǒng),包括EPC編碼、網(wǎng)絡(luò)、通信協(xié)議等內(nèi)容,它是在計算機互聯(lián)網(wǎng)和射頻技術(shù)RFID的基礎(chǔ)上,利用全球統(tǒng)一標(biāo)識系統(tǒng)編碼技術(shù)給每一個實體對象一個唯一的代碼,從而構(gòu)造了一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的物聯(lián)網(wǎng)。

結(jié)合RFID及互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的EPC技術(shù),未來將成為現(xiàn)代供應(yīng)鏈管理的主要標(biāo)準,而透過互聯(lián)網(wǎng)在全球范圍對貨件進行追蹤及追溯的“物聯(lián)網(wǎng)”概念,已逐步成為物流業(yè)發(fā)展的新方向。可以說,EPC將成為繼條碼技術(shù)、RFID之后,再次變革商品零售結(jié)算、物流配送及產(chǎn)品跟蹤管理模式的一項重要新技術(shù)??梢灶A(yù)見,RFID/EPC自動識別技術(shù)將帶來國際航運物流和環(huán)球供應(yīng)鏈的一場革命,將更進一步推動我國的自動識別產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

RFID數(shù)據(jù)處理能力將越來越強,對軟件的需求越來越大

對于使用RFID技術(shù)的企業(yè)來說,如何有效處理應(yīng)用RFID技術(shù)帶來的海量數(shù)據(jù)來降低成本,提高管理效率將是未來非常迫切的問題。因此企業(yè)需要一個強大數(shù)據(jù)管理平臺,它包括后端數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序以及正確的分析能力來處理由RFID系統(tǒng)生成的巨量數(shù)據(jù)。否則,企業(yè)可能會被大量的數(shù)據(jù)淹沒而享受不到RFID技術(shù)帶來的益處。

目前軟件在RFID應(yīng)用中比較簡單,平均費用不超過整體RFID項目的13%。未來幾年,隨著大規(guī)模物流應(yīng)用及開環(huán)方式應(yīng)用的發(fā)展,海量RFID信息處理、傳輸和安全對RFID的系統(tǒng)集成和應(yīng)用技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn),軟件將是RFID項目支出中相當(dāng)重要的部分,在某些應(yīng)用中,甚至?xí)^硬件的費用。

這主要表現(xiàn)在軟件/中間件在RFID整體市場的份額將會不斷提高,成為RFID市場新的動力。專家認為,未來RFID系統(tǒng)集成軟件將向嵌入式、智能化、可重組方向發(fā)展,通過構(gòu)建RFID公共服務(wù)體系,將使RFID信息資源的組織、管理和利用更為深入和廣泛。

由于軟件/中間件在RFID系統(tǒng)中的地位越來越重要,目前國內(nèi)外廠商在這方面投入了越來越多的技術(shù)研究,以滿足未來這方面的巨大需求,并取得了一定的成果,包括中科院自動化所推出了RFID公共服務(wù)體系基礎(chǔ)架構(gòu)軟件和血液、食品、藥品可追溯管理中間件,清華同方的ezRFID中間件,ezONE ezFramework基礎(chǔ)應(yīng)用套件等。

RFID將更便捷高效,并朝多功能演變

隨著3G移動技術(shù)、IT技術(shù)的不斷提高、普及,RFID讀寫器設(shè)計與制造的發(fā)展趨勢是將向多功能、多接口、多制式,并向模塊化、小型化、便攜式、嵌入式方向發(fā)展;同時,多讀寫器協(xié)調(diào)與組網(wǎng)技術(shù)將成為未來發(fā)展方向之一。

未來RFID閱讀器變得更精致、更便攜、讀取率更高。RFID標(biāo)簽不僅能應(yīng)用于液體、金屬等環(huán)境,甚至可以集成到溫度傳感器中,可水洗并能承受極端溫度,可以用來監(jiān)測記錄溫度。目前無線射頻技術(shù)對那些對溫度變化異常敏感的食品的低溫運輸和遙感勘測應(yīng)用的幫助非常大。如今這類傳感器標(biāo)簽在冷鏈/食物鏈行業(yè)中應(yīng)用廣泛且效果突出,在食物鏈上,RFID可以實現(xiàn)從田間到飯桌的全程化跟蹤。江蘇恒寶股份研發(fā)出了智能卡與電子標(biāo)簽制造等產(chǎn)品解決方案,稱“從一粒種子開始,到最后被誰吃了,都能追蹤到?!?/p>

RFID日益網(wǎng)絡(luò)化,并與其他產(chǎn)業(yè)加速融合

當(dāng)RFID系統(tǒng)應(yīng)用普及到一定程度時,每件產(chǎn)品將通過電子標(biāo)簽賦予自己獨特的身份標(biāo)識,尤其是如今隨著3G、三網(wǎng)融合的日益普及,今后RFID與互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)結(jié)合將是必然趨勢,也必將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活、工作和學(xué)習(xí)方式。同時,與其他IT產(chǎn)業(yè)一樣,當(dāng)標(biāo)準和關(guān)鍵技術(shù)解決和突破之后,RFID也將與其他產(chǎn)業(yè)如3C、3網(wǎng)融合等形成更大的產(chǎn)業(yè)集群,并得到更加廣泛的應(yīng)用,實現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)應(yīng)用。

另外,如今芯片頻率、容量、天線、封裝材料等組合日益形成產(chǎn)品系列化,RFID將與其他高科技加速融合,如與傳感器、GPS、生物識別結(jié)合。這一切,將促成RFID由單一識別向多功能識別發(fā)展。

統(tǒng)一標(biāo)準、與國際接軌將是中國RFID未來工作重點

每個RFID標(biāo)簽中都有一個唯一配對的身份識別碼,倘若它的數(shù)據(jù)格式有多樣且互不兼容,那么使用不同標(biāo)準的RFID產(chǎn)品將不能互聯(lián)互通,這對經(jīng)濟全球化下的物品流通將是嚴重制紂。因此標(biāo)準的不統(tǒng)一是影響RFID全球發(fā)展的重要因素。當(dāng)前RFID市場已形成了日本的“泛在ID中心”和美國的EPCGloble兩大標(biāo)準組織各自為政、互不兼容的分庭抗禮局面。

如今,我國也開始制定自己的RFID標(biāo)準,堅持“以應(yīng)用促標(biāo)準,以標(biāo)準帶應(yīng)用”的原則,適時出臺適用通用的標(biāo)準頻率,以給中國企業(yè)一個快速發(fā)展的空間和時間。目前具體的標(biāo)準內(nèi)容還未全面落實,但可以肯定,編碼管理、核心技術(shù)及數(shù)據(jù)庫是未來RFID工作的重點。時下,歐美許多國家也陸續(xù)開始制定自己的標(biāo)準,如何讓這些標(biāo)準相互兼容,讓一個RFID產(chǎn)品能順利地在世界范圍中流通是當(dāng)前重要急迫的課題。

RFID將變得更加安全、實用和便宜

RFID技術(shù)要想在對信息有較好保密要求的領(lǐng)域廣泛展開應(yīng)用,時下仍存有一些技術(shù)問題,因為當(dāng)前廣泛使用的無源RFID系統(tǒng)尚無有可靠安全機制,難于對數(shù)據(jù)進行很好的保密。因此不少RFID開發(fā)服務(wù)商正全面投入研究,認真采取安全措施,強大的密碼、編碼、身份認證等技術(shù)將得到更為廣泛普遍的研發(fā)和應(yīng)用,今后若想對RFID進行破壞、克隆將會非常困難。同時,未來有關(guān)RFID法律將制定實施,RFID數(shù)據(jù)將會日益受到法律的保護。非法獲取和使用RFID標(biāo)簽里的數(shù)據(jù)和文件將被認為是一種犯罪行為。

還有,智能移動設(shè)備中的RFID/NFC讀寫器將可使人們越來越廣泛進行信用卡/借記卡或電子錢包的金融交易、移動小額支付等,而印刷電子使用有機和無機材料,也將消除對昂貴的硅芯片的需求。RFID標(biāo)簽也將被直接印在包裝上,這樣可以更廣泛地用于低價值商品――防偽或庫存的商品,最終還將節(jié)省不少成本。

高頻、超高頻是RFID未來主要應(yīng)用頻率

時下我國的RFID技術(shù)應(yīng)用,大都以中低頻(如門禁)為主。因為第二代身份證、世博會以及各種智能卡的應(yīng)用促進,高頻正進入一個非常的歷史時期,平均每年約1億的速度發(fā)展。如果未來中國人口全部應(yīng)用二代身份證,這種應(yīng)用會保持五年的穩(wěn)定出貨量。目前全球EPC通過“物聯(lián)網(wǎng)”的概念,正在向人們描繪一幅未來的美景,以物品的流通管理和倉庫管理為主要應(yīng)用點,市場巨大,而高頻和超高頻段的電磁特性,將很好地在這一應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮作用。

目前,中國已經(jīng)成為全球重要的生產(chǎn)制造基地之一,伴隨著全球供應(yīng)鏈RFID化的發(fā)展趨勢,中國的RFID應(yīng)用必將向著物流倉儲等超高頻領(lǐng)域拓展,以滿足采購商的配套需求。

RFID個性需求日益明顯,行業(yè)定制化越發(fā)普遍

眾所周知,不同類型的RFID用戶群,由于經(jīng)營性質(zhì)、行業(yè)、經(jīng)營規(guī)模、發(fā)展階段等屬性的不同,會導(dǎo)致RFID需求特征差異較大,對RFID應(yīng)用要求差別也較大。因此,行業(yè)化、細分化將是未來RFID的發(fā)展趨勢,也是制勝的銳器。

因此,將來RFID系統(tǒng)將不僅變得更強大,還將更有效地解決行業(yè)需求。一些公司為此特定行業(yè)定制方案,或聯(lián)合開發(fā)應(yīng)用方案,這個趨勢在將來會進一步加快。今后,隨著RFID廠商的實施經(jīng)驗不斷增長、技術(shù)不斷提升,將會提供更多針對行業(yè)需求的應(yīng)用方案,從零售到倉儲,從制造到政務(wù),從運輸?shù)浇鹑?等等,越來越多的RFID行業(yè)定制化日益明顯,變得更容易。到2012年,有遠見的企業(yè)將全面采用RFID,并將它作為一項企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施,提供資產(chǎn)、庫存、材料實時位置和狀態(tài)的穩(wěn)定數(shù)據(jù)流,以進一步提高企業(yè)競爭力。

第8篇

關(guān)鍵詞:園林景觀;低碳理念;應(yīng)用

1.園林景觀低碳化存在的問題

1.1設(shè)計中存在的問題

一般情況下,對低碳園林進行設(shè)計時應(yīng)盡量考慮在設(shè)計中引入低碳設(shè)計理念,減少不必要的材料浪費。但是一些園林設(shè)計工程師往往迫于利益的需要,以及對于現(xiàn)狀分析不當(dāng),導(dǎo)致在設(shè)計時考慮不足,使園林景觀在建設(shè)時產(chǎn)生了過多的材料浪費,增加了碳的排放量,對環(huán)境造成了一定的污染破壞。

1.2材料選擇中存在的問題

建筑材料的選擇是對園林低碳理念最直觀的體現(xiàn),所以選用含碳量高的建材不僅導(dǎo)致了園林的碳排放量超標(biāo),也不利于低碳園林景觀理念的體現(xiàn)。

1.3景觀后期運作中存在的問題

現(xiàn)階段我國工程設(shè)計、施工和后期維護往往是相分離的,設(shè)計師在進行相關(guān)設(shè)計時一般只是考慮工程建設(shè)的要求和所要達到的標(biāo)準,而忽視了工程后期運作對自然環(huán)境等問題產(chǎn)生的危害。

1.4高污染能源過多

許多建筑企業(yè)進行園林景觀設(shè)計時,并不考慮是否會對環(huán)境造成損害,所以對能源的利用也特別隨意,例如石油、煤炭等能源燃燒后會產(chǎn)生硫氧化物、二氧化碳等多種污染成分,這些污染成分會對大氣層造成損害,形成酸雨、霧霾等現(xiàn)象,間接對生態(tài)環(huán)境形成破壞,而且對人體健康也有很大的負面影響。

2.解決對策

2.1設(shè)計實現(xiàn)精細化

設(shè)計師在進行設(shè)計前應(yīng)全面考慮各方面的問題,并對現(xiàn)場進行實地勘探,掌握各種有效數(shù)據(jù),并對現(xiàn)狀進行科學(xué)分析,拿出針對本項目切實可行的方案。堅持因地制宜、適地適樹的原則,根據(jù)現(xiàn)狀盡量做到土方平衡,降低土方倒運過程中碳的排放量。在景觀設(shè)置方面,結(jié)合地形高處堆山,低處鑿湖,湖的位置盡量選擇在入水、排水方便的位置,減少管材的過度浪費。從建設(shè)源頭即方案的設(shè)計階段考慮節(jié)能低碳的方案是建設(shè)低碳園林的首要條件。

2.2低排碳量建材的使用

低碳材料是指使用周期長,生產(chǎn)和使用過程中能源消耗低、污染小、溫室氣體排放量小,可以循環(huán)使用并且可以回收再生產(chǎn)的新型材料。低碳的建材是園林低碳理念最顯著的體現(xiàn),所以在進行園林景觀設(shè)計時應(yīng)盡量采用低碳材料,這樣不僅能夠有效減低耗能,而且也可降低對周遭生態(tài)環(huán)境的污染度,在延長運行周期的同時,也避免了材料的浪費,有效節(jié)約了工程成本。在進行園林景觀設(shè)計時選擇低碳材料,是降低整體碳排放量的有效手段。

2.3加強生物循環(huán)系統(tǒng)的修復(fù)與建設(shè)

生物循環(huán)系統(tǒng)的成功搭建可以有效節(jié)約后期養(yǎng)護成本,有效修復(fù)生態(tài)環(huán)境。

2.3.1陸地生物鏈的恢復(fù)。科學(xué)化的植物搭配形成物質(zhì)小循環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、物種越豐富,則系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性,其抗干擾能力越強;反之,其結(jié)構(gòu)簡單、種類單調(diào),則系統(tǒng)的穩(wěn)定性差,抗干擾能力相對較弱。植物是改善環(huán)境最主要的綠化因素,在進行設(shè)計時對于植物的搭配也要更加重視。要注重植物的多元化,實現(xiàn)下層、中層、高層植物緊密結(jié)合,使植物最大限度發(fā)揮其自身的功能。根據(jù)各項研究的結(jié)果來看,供氧固碳機能排在第一的是常綠灌木,第二是落葉喬木,第三是常綠喬木,第四是落葉灌木。所以,通過加強喬、灌、草的有機搭配種植,可以有效提升植被的供氧固碳機能。

2.3.2水體是園林景觀中不可或缺的一部分。水體生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)可以有效減少清淤次數(shù)和注水次數(shù)。有效降低水體景觀的污染和成本節(jié)約。合理配置水體景觀的水生植物是恢復(fù)水體生態(tài)系統(tǒng)的前提。水體生物鏈的恢復(fù)要從調(diào)整水質(zhì)和土壤酸堿度人手,再依次植入沉水植物、浮水植物、挺水植物。浮游生物的產(chǎn)生是水生動物食物鏈形成的基礎(chǔ),逐層逐步地進行生物鏈的恢復(fù)。

2.3.3清潔能源的廣泛應(yīng)用。可再生能源是指具有自我恢復(fù)原有特性,并可持續(xù)利用的一次能源,包括太陽能、水能、生物質(zhì)能、氫能、風(fēng)能、波浪能以及海洋表面與深層之間的熱循環(huán)。在園林景觀設(shè)計與建設(shè)中,可再生能源的廣泛推廣與應(yīng)用,可以有效降低碳排放量,是最能體現(xiàn)低碳理念的選擇。當(dāng)前,太陽能光伏發(fā)電路燈已經(jīng)在園林景觀設(shè)計中廣泛應(yīng)用,這也代表著可再生能源已經(jīng)進入了園林景觀領(lǐng)域。

第9篇

關(guān)鍵詞:智能包裝;科學(xué)技術(shù);國內(nèi)市場;發(fā)展趨勢

中圖分類號:F27文獻標(biāo)識碼:Adoi:10.19311/ki.16723198.2016.14.020

1研究背景

在國際化貿(mào)易日益繁榮的今天,長時間、長距離的產(chǎn)品運輸已經(jīng)非常有必要和不可避免。對于大多數(shù)的產(chǎn)品來說,環(huán)境和自身特性會對其質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影響,因為從生產(chǎn)至銷售,再到使用這一過程中,或許要經(jīng)過很長的時間。包裝的作用,系統(tǒng)來看有兩個方面:第一,保護產(chǎn)品、方便貯運,為產(chǎn)品免受光照、氧化、受潮、微生物寄生和機械性擠壓以及灰塵提供可能性,使運輸過程更加安全。第二方面,促進銷售,包裝可以提品的信息,讓消費者對自身購買的產(chǎn)品有詳細和必要的了解。

隨著消費者對產(chǎn)品品質(zhì)及其安全性,甚至生產(chǎn)過程低碳性等方面性能的日益關(guān)注,包裝技術(shù)也隨之發(fā)展。為了能更好地反映出包裝內(nèi)產(chǎn)品的品質(zhì)及其變化,將產(chǎn)品信息更方便地反饋給管理者或者消費者,智能包裝應(yīng)勢而生。在智能包裝的技術(shù)中,大量的材料學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)等科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用在實際中,制備出相應(yīng)的包裝。本文從智能包裝的定義、工作機理,在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀及智能包裝的發(fā)展趨勢等幾個方面進行介紹。

2智能包裝的定義

智能包裝是指:在一個包裝、一個產(chǎn)品或產(chǎn)品-包裝組合中,有一集成化元件或一項固有特性,通過此類元件或特性把符合特定要求的智能成分賦予產(chǎn)品包裝的功能中,或者體現(xiàn)在產(chǎn)品本身的使用中。具體來說,智能包裝應(yīng)該是利用新型的包裝材料,利用一定的結(jié)合了多學(xué)科技術(shù)的結(jié)構(gòu)和形式,對于產(chǎn)品流通過程中的品質(zhì)和安全進行測試與保證,優(yōu)化管理產(chǎn)品在運輸過程中出現(xiàn)的問題。

舉例來說,如指示食品新鮮度類的智能包裝,這種包裝利用其食品在儲藏、運輸?shù)倪^程中,發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)時會產(chǎn)生某些特征性物質(zhì),這些物質(zhì)與特定試劑可以產(chǎn)生顏色反應(yīng)、溫度激活型的生物學(xué)反應(yīng),甚至酶引起的指示標(biāo)簽的變化反應(yīng)。利用這些特定的反應(yīng),表達成消費者易于理解的方式,從而直觀地對食品新鮮度進行表征。對于不同的產(chǎn)品,可以有諸如:微生物敏感型智能包裝、二氧化碳敏感型智能包裝、乙烯敏感型智能包裝等等。

3智能包裝材料的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能包裝按照其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)及方向,可以分為以下幾個類別:(1)食品智能包裝,簡單來說是指示食品是否變質(zhì)和延長保質(zhì)期的包裝;(2)藥物智能包裝,用以提高患者服用藥品時的準確性和方便性以及保證藥品品質(zhì);(3)日化用品智能包裝,例如防曬護膚品的包裝盒可以實時監(jiān)測大氣中紫外線的強度,以便指導(dǎo)消費者正確使用防曬品等。

智能包裝的研究與發(fā)展,是將科學(xué)技術(shù)與實際應(yīng)用完美結(jié)合的一種方式,是對二者相互的促進,即實際需求促進科學(xué)技術(shù)發(fā)展,科學(xué)技術(shù)發(fā)展為實際需求提供實踐平臺及發(fā)展動力。中國在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方面,是由實用性指導(dǎo)逐漸向理論性、先驗性科學(xué)研究發(fā)展的過程,這個邏輯下中國智能包裝的發(fā)展應(yīng)該處于較高的地位。但實際上,由于缺乏技術(shù)支持及對這方面的研究,中國的智能包裝的發(fā)展遠遠沒有達到廣泛應(yīng)用的級別,盡管當(dāng)下食品安全和產(chǎn)品品質(zhì)問題迫在眉睫。相較而言,美國,澳大利亞和日本等發(fā)達國家的智能包裝技術(shù)已經(jīng)部分成功的商業(yè)化,其中對于時間、溫度指示劑和氧氣指示劑類的產(chǎn)品包裝最為普遍,用于延長產(chǎn)品的貨架壽命和監(jiān)視食品的品質(zhì)及安全。

中國雖然對智能包裝的研究起步比較晚,但是發(fā)展迅速。20世紀90年代以后,隨著消費者對智能包裝的認知越來越多,我國的智能包裝,尤其是氣調(diào)包裝方面有了初步的應(yīng)用。目前食品的氣調(diào)儲藏占果實儲藏總量的百分之十幾。盡管我們在智能包裝的技術(shù)研發(fā)水平和應(yīng)用領(lǐng)域方面還有很大的欠缺,但是隨著我國科技的發(fā)展,我們在智能包裝的推廣上也會越來越順利,市場占有率也必然日益增加。在智能包裝技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用上,國內(nèi)也逐漸邁出了堅實的一步。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)了用于新鮮豬肉的TTI標(biāo)簽,但應(yīng)用率還不是很大;2007年,無線射頻識別電子標(biāo)簽也應(yīng)用到了月餅產(chǎn)品包裝盒上,但僅限于此種產(chǎn)品。上海海洋大學(xué)也新開發(fā)出能快速檢測食品新鮮程度并指示新鮮度的“電子鼻”,和用于指示病原微生物的“生態(tài)芯片”。

4智能包裝的發(fā)展趨勢

近年來,材料科學(xué)、計算機技術(shù)和人工智能等相關(guān)的技術(shù)的發(fā)展與進步,讓智能包裝有了快速的發(fā)展。在國外某些國家如美國、日本等已有較長時間的研究,并得到了較大范圍的應(yīng)用。美國佛里多尼亞集團的報告顯示,消費者對于食品安全的日益增多的關(guān)注,以及減少容易腐爛和變質(zhì)的食品或者藥品的損失的強烈需求,對智能包裝的市場需求也是日益增加。

根據(jù)國外的調(diào)查和分析,2011年全球智能包裝的產(chǎn)值增長至48億美元,2013年增長至141億美元。其中,美國在智能包裝的市場上,每年的增長率為13%,到2011年產(chǎn)值達11億美元。中國的智能包裝起步較晚,但隨著越來越多的國外大牌看好中國市場的前景并準備進軍中國市場,會對其發(fā)展有很大的促進作用。同時市場上智能包裝的消費需求也越來越大,保證了市場的快速形成,必然會拉動智能包裝的迅猛發(fā)展。2015年,無線射頻識別標(biāo)簽的年需求量達到10000億枚,其中大多數(shù)用于智能包裝。僅僅從無線射頻識別的需求就可以看到智能包裝的巨大的市場及其潛在的機遇。預(yù)計在未來的幾年,獨立包裝的產(chǎn)品都會使用智能標(biāo)簽。

在市場機制并非很健全,假冒偽劣產(chǎn)品仍然猖狂的情況下,消費者需要智能包裝技術(shù)的幫助,一方面是更好地了解自身所購買產(chǎn)品的品質(zhì)并進行合理價格的購買,另一方面也可以督促商家,對自身產(chǎn)品進行從生產(chǎn)到銷售這一整個過程更加細致地品質(zhì)把控。當(dāng)然智能包裝越來越多地應(yīng)用,也會減少產(chǎn)品的售出之前由于儲存與運輸環(huán)境出現(xiàn)的問題,它減少了生產(chǎn)商的損失,對于整個產(chǎn)業(yè)鏈有一個很好的幫助和促進作用。

5結(jié)論

智能包裝可以實現(xiàn)對產(chǎn)品的流通過程全程定位,并表現(xiàn)出產(chǎn)品的實際品質(zhì)。在隨著全球化程度地提高,市場范圍大大延伸,產(chǎn)品供應(yīng)鏈也隨之?dāng)U大。消費者對產(chǎn)品品質(zhì)的保證要求越來越高,尤其是食品的新鮮度和精密儀器的保護程度以及藥品的安全性。這就間接控制產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的制造商、物流運輸?shù)谌胶土闶凵?,提高生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)和運輸效率,來保證產(chǎn)品流通的成功率,減少零售商的退貨和消費者的投訴。消費者對產(chǎn)品包裝功能的不斷追求,是促進智能包裝的主要動力。發(fā)展智能包裝已成為當(dāng)今社會包裝的發(fā)展趨勢之一,這是歷史的必然。我國應(yīng)抓住現(xiàn)在的機遇,大力研發(fā)智能包裝技術(shù),適應(yīng)未來產(chǎn)品包裝的新形勢,創(chuàng)造智能化、信息化的新包裝,提升產(chǎn)品的價值來推動經(jīng)濟的發(fā)展。同時這也是我們每個包裝人的任務(wù)和機遇,希望能在此中有所作為。

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