高分子材料与工程研究方向篇1
关键词：培养计划；培养目标；材料科学与工程；麻省理工学院
欧美国家在20世纪60―70年代开始设立材料科学与工程系。名称变更反映了对材料领域研究认识的变迁，即“材料研究需要依据其行为和特征，而不是依据材料类型来进行”。1998年教育部对材料类本科专业目录进行了调整，将原来划分过细的十多个材料类小专业合并成了现在的冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等六个专业。同时，在引导性专业目录中还设置了材料科学与工程一级专业。虽然以材料科学与工程一级大学科来设置专业是必然趋势，但材料科学与工程人才培养模式仍在探索之中[1]。同济大学当年就设置了材料科学与工程本科专业，期望以欧美的模式来培养材料学科人才。实际上，早在20世纪80年代，当时的同济大学建筑材料工程系就为建筑材料专业的本科生开设了材料科学导论、断裂力学、表面物理化学和传热、传质与动量传递（简称三传）4门基础课程。近几年因为参与学院材料科学与工程专业培养计划的修订工作，查阅了国内外许多大学这个专业的培养计划，国内高校在材料科学与工程专业培养计划上的认识一直存在争议。美国麻省理工（mit）材料科学与工程专业本科培养计划的公开信息最多，不仅有课程列表和学分要求，还有课程的详细简介。尤其是麻省理工的开放课程服务（openCourseware），使得我们还能够进一步了解课程大纲和部分内容。此外，mit材料学科是USnews全美排名第一的，他们的培养
计划应该具有更好的借鉴意义。本文在反复仔细研究其有关本科培养的各种公开资料的基础上，对其培养计划进行了分析，结合自己的教学工作实践，总结了一些心得体会，希望与国内同行共享。
一、麻省理工材料科学与工程专业的培养计划
mit材料科学与工程系设3个专业（Course）。其一为一般意义上的材料科学与工程专业（Course3），学生所得学位是材料科学与工程理学学士（BachelorofScienceinmaterialsScienceandengineering），其所授学位是被aBet（accreditationBoardforengineeringandtechnology，美国工程与技术鉴定委员会）授权的，绝大部分学生都选读这个专业。其二为课程选择度更大的一般专业（Course3-a），这个专业的毕业生将获得没有特别指定专业领域的理学学士（BachelorofSciencewithoutspecification）学位，系里并不寻求aBet对这个学位的授权，只有很少学生选择这个专业，常常是医学、法学、mBa预科生选择这个专业。第三是考古与材料专业（Course3-C），学生所得学位是考古与材料理学学士（BachelorofScienceinarchaeologyandmaterials），系里也不寻求aBet对这个学位的授权。从系里是否寻求对所授学位授权就可以看到，mit材料科学与工程系本科生的主要专业是一般意义上的材料科学与工程专业（Course3）。后面的讨论主要针对Course3的培养计划进行。
1.课程和学分要求
该培养计划的要求包括：（1）mit的一般要求，共17门课程，其中自然科学6门，人文社科8门，限选科技课程2门，实验课程1门。（2）交流能力课程（CommunicationRequirement）4门。（3）系内课程，包括一套核心课程（Coresubjects，共10门课），一个论文或2个实习以及4门限选课程，合计184～195学分。其2011―2012版本的课程和学分要求见表1，表中课程名称前面的数字表示课程号，后面跟表示学分的数字、课程性质、前修或同修课程号。mit每门课程的学分由三部分组成，表示学习课程所需要的时间分布，中间用短线隔开，第一个数字表示讲课时间，第二数字表示实验、设计或者野外工作时间，第三个数字表示预习的时间，是以中等学生所需要时间估计的。1个学分大约相当于一学期需要14小时的学习时间。从表1可见，一般专业课程，预习所需时间是讲课时间的2～3倍。
备注
*可以代替本先修课程的其他先修课程列在课程描述页面。
（1）这些课程可以算作必修课程或者限选课程的一部分，但不能同时计算。
（2）可以选9-12学分。
（3）通过申请，可以被类似课程替代。
2.限选课程的选择
中列出了21门限选课程，每个学生只需要选择4门课（48学分）。理论上，学生可以在21门课程中任选48学分，甚至经过批准，还可以选择其他系的课程或者研究生课程来代替。实际上，由于材料的范围很广，这些选修课程是根据主要的研究领域来设置的，它们是：生物与聚合物材料（Bio-andpolymericmaterials），电子材料（electronicmaterials），结构与环境材料（Structuralandenvironmentalmaterials），基础与计算材料科学（FundamentalandComputationalmaterialsScience）。
因此，在mit材料学院的网页上，曾经列出了各领域推荐的限选课程。网页上还列出了每一个方向的咨询教授，以方便对上述领域某一方面更感兴趣的学生选课。
3.部分课程大纲和教学情况分析
（1）材料科学与工程基础课程
这个课程为15学分（5-0-10），总是与“材料实验”一起选修。课程安排也是交叉进行，实验周不上课，一共有4个实验周。这样，材料科学与工程课程讲课时间就缩短为9周（一个学期14周，最后一周为考试）。其课程安排为周一、三、五各2小时的讲课（lecture），周二和四各1小时的复习课（recitation）。所以一共27次讲课，18次复习课。实际讲课为24次，另外3次课为测验和考试。最后一次考试并不是考全部课程内容，即每次测验和考试都是分段内容。
这个课程由两个教授分别讲授，每个教授都是24次课，因此可以推论，每次每个教授将讲1小时。一个讲授结构和化学键（StructureandBonding），一个讲授热力学和统计力学学（thermodynamicsandStatisticalmechanics）。
两部分课程分别布置6次作业，每部分每次都是2～3个题目，都有交作业的期限，没有按期交作业的，该次作业成绩为0。作业答案在交作业期限过后就会立即公布。课程总成绩由作业成绩占20%、三次测验占80%构成。得分标准为：总评80分以上a，70～79分为B，55～69分为C，低于55分为不及格。
（2）实验课程
mit材料系内有2门必修的实验课程，即材料实验和材料综合实验。这两门课程同时还是加强专业交流能力培养的课程，所以，教学过程特别注意专业交流方面（包括论文写作、口头技术报告等）的形式要求。材料实验与材料科学与工程课程同时选修，在2年级第一学期进行。材料综合实验课（materialsprojectLaboratory）基本上就是几个同学合作的科研项目，在3年级下学期进行。下面以二年级的材料实验为例，介绍其教学和考评办法。
如前所述，材料实验共4个实验周，实验周没有其他专业课。实验内容包括量子力学原理演示、热力学和结构，同时囊括了几乎全部现代材料分析研究方法（XRD、Sem/aFm、DSC、光散射等），并通过口头和书面方式加强交流能力培养。从教学内容看，这门实验课承担了教授材料研究方法的任务。
一般将50个左右学生（2011年的2年级学生只有43人）分成6个组。每个实验周有3个实验主题，每个主题下面2个实验，2个组共选一个主题，每组选做其中一个实验。6个实验同时进行。一周3次实验，每次4小时。因此，每个组每周只做3个实验（每个主题做1个实验），共12个实验。由于每个组只做了一半的实验，对另一半实验的了解，通过每周2次的1小时交流课程（recitationsections，一般隔天举行）来实现。交流课上，大家各自在黑板上即兴介绍实验的发现，回答教师和同学的提问。
该实验课由3个教授上，其中一个总负责。课程成绩评分标准
二、分析和讨论
1.关于必修课和选修课
系内必修课程除毕业论文或企业实习外，共有10门。大学一般要求的17门课，理论上可以自由选择，但从表1系内课程的先修课程可以看出，微积分i和ii，物理i和ii是需要先修的，大学一般要求的6门自然科学课程就去掉了4门，能够自由选择的大学自然科学课程剩下2门。从系里建议的选课表（roadmap）可以看到，另外2门自然科学是化学和生物。所以，自然科学的必修课程实际上相当于14门。
限选课程要求包括GiR类型2门和48学分的系内选修课。有3门系内课程（共39个学分）可以作为GiR课程来选，但不能同时作为系内课程要求的学分。大多数系内选修课程的学分为12分，这样的话，系内限选课48学分需要选读4门。所以，每个学生可以有6门专业选修课程。有意思的是，在表1中只有21门限选课程，而该系主要的研究领域（或者说相当于我们的专业方向）有4个，平均每个方向只有5.25门课。如果去掉2011―2012年新增的2门课程，过去几年只有19门课，平均每个方向只有4.75门课程。看来，mit材料科学与工程专业的课程设置，并不鼓励学生选单一专业方向的课程。实际上，在以前分专业方向限制选修课时，每个专业方向仅仅提供2～3门课程，进一步的分析见下文。
反观我们的培养计划，我们的专业方向必修课程有5门（14学分），选修课程应选4门（8学分），合计9门课程22学分。因为我们的学分是按照每周上课学时数计算的。如果按照mit的学分计算方法，学分约为每周上课学时数的3～4倍，考虑到我们的上课周数为17～18周，而mit才14周，因此，我们的专业方向应选学分至少相当于mit的88学分，比其4门课程（48学分）的要求多了5门课程（40学分）。可见，我们的培养计划更加注重学生专业方向知识和技能的培养。
另外，mit材料科学与工程系的研究领域非常广泛，关于其主要研究领域的介绍出现在3个网页上。其一是在该系的学位要求中关于限选课程的介绍网页，4个主要的研究领域分别是生物与聚合物材料、电子材料、结构与环境材料、基础与计算材料科学。其二是在mit的招生网页，4个主要的研究领域分别是：半导体材料和低维系统（Semiconductormaterialsandlow-dimensionalsystems）、能源材料（materialsforenergy）、纳米结构材料（nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineeringofmaterials）。在介绍全体教师（Faculty）的网页，列出了30个研究方向（discipline），共122人次（有重复计算，因为实际教师只有35人），平均每个研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向仅1人如微技术、半导体，最多的是纳米技术，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技术）9人次，能源材料（包括能源与环境、储能）9人次。人数比较多的研究方向还有结构与环境材料9人次，高分子材料7人次，电、光和磁材料7人次。
可见，尽管mit研究的材料类型很多，但其本科生培养计划中，涉及具体材料类别方向的课程特别少。
2.关于考核与成绩
mit很多课程的成绩评定都包括平时作业和出勤与课堂参与情况。有的课程，考试以外的项目在成绩评定中所占份额可达到50%，有的实验课程则更是高达85%这在一定程度上反映了mit对大学生平时学习的管理是非常严格的，与我们头脑中关于国外大学生“自由”学习的图像截然不同。
3.关于选课进度安排
mit材料系没有规定统一的选课进度表。但从其推荐的选课安排（roadmap）看，具有如下特点：
（1）8门大学一般要求的社科课程（GiR）分布在8个学期选修，即每学期选修1门社科课程；
（2）一年级把大学要求的6门自然科学课程（GiR）学完，包括数学、物理和化学。
（3）二年级起全面进入专业学习。第一学期学习材料科学与工程基础、材料实验2门课程，两门课交叉进行，实验周不上课。上课周每天都有材料科学与工程基础课，实验周每天都有实验或交流，学习安排非常集中。
（4）每学期的课程一般为4门，其中1门为社科课程。
mit二年级第1学期就学习专业基础课程，这比我们的教学计划提前很多。国内的教学计划进度安排曾经强调，前两年不安排专业课，以至于我们的材料科学与工程课程被安排在第5学期，材料研究方法更是被安排在第6学期，使得高年级学习特别紧张，深入接触专业知识和方法的时间被推迟。
4.关于培养计划的修订
从网页上能够追溯到mit材料系1998年的培养计划，其培养计划在2003年做了很大的调整。两者的比较
这两个培养计划的最大差别在必修课，课程名称几乎完全变了。但对比课程名称和教学内容可以发现，新培养计划中的“材料科学与工程基础”包含结构与化学键、热力学与统计力学两大部分内容，分别由两位教授讲授，似乎代替了原来的“材料热力学”、“材料物理化学”和“材料化学物理”3门课程，因为其教材之一仍然是物理化学（engel，t.，andp.Reid.physicalChemistry.SanFrancisco，Ca：BenjaminCummings，2005.iSBn：9780805338423）。“材料实验”应该与原先的“材料结构实验”对应，“材料综合实验”应该与原来的“材料加工实验”对应。“材料的微结构演变”与原来的“材料结构”相似。取消了“材料力学”、“材料工程中的输运现象”2门课程。增加了“材料的电光磁性能”、“材料的力学性质”、“有机和生物材料化学”、“材料加工”4门课程。取消2门，合并2门，增加4门，课程总数不变。
选修课变化较小，只是增加了若干课程，特别是生物材料和纳米材料的课程。其实，两门生物材料课程是2000年增加的，当时选修课由4方向增加为5个方向。选修课的最大变化是理论上不再分专业方向，学生可以任意选课。但实际操作时，仍然向学生推荐各专业方向的课程组合。无论如何，每个专业方向的课程不足4门，学生必然需要选修其他方向的课程。
从2003年至今，必修课没有变化，选修课则有一些小的调整（表5）。其中2005年减少了高分子化学、化学冶金学（Chemicalmetallurgy）2门课程。增加了2门数学，材料热力学（原来的必修课），先进材料加工，衍射和结构，材料的对称性、结构和张量性质，材料选择，共7门课程。可见，增加的这些课程仍然是与具体材料种类无关的。2007年和2011年分别增加了1门生物材料方面的课程。可见，即使是选修课的调整，仍然在继续加强有关材料行为特征方面的课程，减少有关具体材料种类的课程。
5.关于培养目标与课程设置
过去，mit材料科学与工程系培养目标分四类，研究型学位（Course3）、预科型学位（Course3a）、实践型学位（Course3B，2003年取消）和考古型学位（Course3C）。其中，研究型学位与实践型学位培养要求的唯一差别是不变的，即前者在四年级做毕业论文，后者在二年级暑假和三年级暑假做2个20周的企业实习，其他课程要求完全相同。现在把实践型学位取消了，但仍然保留了学生向这个方向发展的渠道，即学生仍然可以选择做毕业论文或者企业实习，学位合并在研究型学位（Course3）中。
从2003年培养计划大调整来看，mit材料科学与工程专业（Course3）的主要培养目标是让本科毕业生继续深造。也可能是社会需求的变化促使mit对培养计划进行调整。这从mit选读实践型学位人数变迁或许可以看出一些端倪（表6）。从1998年到2002年，实践型学位人数多于研究型学位的人数，2002年突然降低，与研究型学位相当。查看大学2年级实践型学位学生注册数，从2002年起突然减少，由原来每年约20人突然减少为6人。2003年培养计划调整当年，还有5人注册为实践型学位，这应该是此前培养计划延续所致。
那么，没有了实践型（Course3B）学位，是否还有学生仍然会选择实习代替论文呢。下面从2002～2008年mit材料系本科毕业生去向分析。除了一些研究生院，网页一共列出了38家企业和17家政府部门或咨询机构。统计2002年以后（至2005年结束，当年仅剩下1人）各年4年级实践型学位人数（也约等于当年毕业人数）总和恰为38人，与毕业生去向统计的企业单位数刚好相同。这难道是巧合？是否可以推论，2003培养计划修改之后几乎就没有学生选择去企业实习了？
mit材料专业取消实践型学位，以及此后可能几乎没有人选择实习代替毕业论文事实，一方面可能与美国产业向国外转移，本国企业对工程师的需求减少有关；另一方面，mit培养计划中的课程设置调整也起了一定作用。因为选择实践型学位人数锐减在前（2002年），培养计划调整在后（2003年）。培养计划中去掉的必修课“材料力学”和“材料工程中的输运现象”，显然属于工程类课程。因此，其培养计划课程中增加材料研究型基础知识、减少工程知识的倾向十分明显，也说明其培养计划随社会需求进行了及时调整。
另外，尽管2003年培养计划中的必修课有较大调整，但选修课调整比较有限。而且调整前后，没有改变其材料类本科生宽专业培养的模式。
但在选修课中，把专业方向的基础课程去掉，仍然让人有点匪夷所思。例如，高分子化学在高分子材料领域历来就被认为是专业基础课。mit在2005年却把这门课从本科生培养计划中去掉了。查看其高分子方向研究生培养计划核心课程，可以看到高分子物理化学、高分子合成、高分子合成化学等基础课程。可见，mit把专业方向的一些基础知识培养放在了研究生阶段。
以上似乎给人这样的印象，如果不继续读研究生，则专业方向的基础知识是不太够的，无形中将人才培养的周期拉长到研究生阶段了。但从我自己教学的经验来看，学习高分子物理就可以了解高分子材料的行为和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成与制备方法。我的一些研究生以前从未学习高分子方面的课程，为了让他们在研究中能够理解和使用高分子材料，我就是先给他们讲授高分子物理的基本知识。
另外，注意到mit材料专业研究生数量是本科生数量的2.2倍，有很多研究生来自校外，特别是来自国外。所以，mit材料专业培养计划中对专业方向选修课程的调整，结合研究生阶段的课程安排，既考虑到了本科宽专业基础的培养模式，又打通了本科生培养与研究生培养之间的关联，在研究生阶段加强专业方向基础知识的培养，也便于接受其他教育背景的学生来读研究生，还是十分合理的。
mit材料专业的本科培养计划，不断强化了按照材料大类进行培养的模式，必修课和选修课都加强了材料基本行为知识的课程，减弱了材料类别基础知识的课程，把后者移到研究生教育阶段。这说明国外关于“材料研究依据其行为和特征，而不是依据材料类型来进行”的认识形成30多年以来，不仅没有改变，还在进一步加强。mit在2003年对培养计划大调整时，加强了材料研究基础知识课程，减少了工程类课程，其本科生的主要去向是进一步深造，直接到企业就业的比例急剧减少。本科生阶段加强研究基础知识课程，把专业方向基础知识培养放在研究生阶段，加强了研究生的知识培养，可能是其材料研究能够长期在美国名列前茅的原因之一。
高分子材料与工程研究方向篇2
你适合学习材料专业吗?
材料学包罗万象，是国内外各行各业发展都离不开的一门基础而重要的学科。目前据相关专家分析，我国在材料成型设计方面的人才缺口在20万～30万之间，并且呈逐年递增趋势，材料科学与工程专业的毕业生已经成了“抢手货”。目前我国整个材料行业都缺少高精尖人才，人才缺失问题已经成了众多企业发展的桎梏。
材料行业对人才的需求是如此的迫切，那么也可以想象材料学的就业趋势非常好，想要进入材料行业的学生也很多，那什么性格的人适合进入材料学院呢?笔者列出了如下的性格需求度表格，同学们不妨参考一下。
概述：材料学究竟是什么
材料学是一门跨学科的科学，涵盖的范围很广，子学科多。所以想要回答“材料学究竟学什么”这一问题很难。总的来说，材料学就是研究材料结构、性质和性能，以制造出更好的材料或更好地使用材料的学科。
材料学具体分为三个大类：金属材料、无机非金属材料和高分子材料。因此，大部分高校会开设材料科学与工程专业，专业下又分出几个方向，针对性地学习这三大类的知识，并且它还与其他一些工程科学相重叠，因此在各大院校，材料科学与工程都有若干分支。
从这三大类可以看出，材料学是典型的工科专业，课程安排和其他工科专业大同小异。大学一、二年级会安排基础科目的学习，如高等数学、线性代数、概率统计与随机过程、大学英语、C语言、大学物理、机械制图、电子电工学这样与材料生产设备相关的课程：到了大三大四，则会偏重专业课，比如材料物理、物理化学、有机化学、材料力学等，都是必须要学习的。
材料学由于应用广泛。在众多领域都有很大的发展空间。学生毕业后可在航空航天、冶金、机械、汽车、电子、信息、交通、化工和建筑等工业企业以及相关科研单位工作。学校不同，学科方向不同，就业的去向也不一样，比如以研究钢铁为主的材料专业。学生毕业后大部分去的都是加工为主的企业，比如钢铁厂、汽车厂。
总体而言，材料学是比较基础的学科，光是大学四年学不到特别专业的知识。所以很多同学会选择考研深造，这个时候，不妨选择一个前沿的并且热门的方向，比如先进陶瓷、复合材料、纳米材料、生物材料等。
核心专业：高分子材料科学与工程
从本世纪中叶。高分子材料逐渐登上了材料王国中的宝座。据2011年的最新统计，我国高分子材料的体积产量已经超过其他各类材料，塑料的体积产量已经超过钢铁体积产量，合成纤维的生产也超过全部有色金属的总产量，这说明我国已经跨进了高分子材料时代。
高分子材料科学与工程的建立可以说只有二三十年的历史。从“高分子”三个字，就知道这个专业需要用到化学方面的很多知识，在大多数院校中，都开设了无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学等，而且根据各个学校的侧重点不一样，有机化学、量子化学、结晶化学和热力学、固体物理学、结晶学、统计物理学、聚合物流变学、高分子材料学、塑料成型工艺学、机械制造基础、模具材料及制造等课程也都是需要学习的专业基础课程。为了理解高分子材料中的许多物理现象。系统学习高分子物理学也是十分重要的。如果你只希望念完本科就毕业工作，高分子材料专业是个很不错的专业，因为它的就业市场很大。
新兴专业：生物功能材料
国家将生命科学和新材料科学列为21世纪重点发展的领域，而生物材料学作为一门只有十年历史的新专业、站在生命科学和材料科学前沿的交叉学科，更是优先发展的重点。
生物功能材料专业是培养具有材料科学与工程、生物学和医学等领域的相关知识，掌握生物材料的基础和专业知识，能在生物材料的制备、改性、加工成型及应用等领域从事基础研究、应用研究和技术开发等的综合型高级技术人才。
不过很多人会纳闷，生物材料到底拿来做什么呢?作用到底体现在哪里呢?答案很简单—它们最常出现在牙科和整形外科。假牙、补牙材料、人造骨、人造关节都是生物材料的一种。例如为防止骨折，关节等部位要承担体重的3—6倍的重量，而且一年要承受近200万次重复荷重，因此要求人造的关节材料有优良的对生物适应性、疲劳强度和耐磨性等。
本专业毕业生的就业、继续升学和出国深造的前景广阔。可从事与生物材料、医药等领域相关的管理、产品研究开发、市场销售、贸易等方面的工作。
院校推荐
到目前为止，我国设有材料类专业的高校有400多所，这400多所院校有自己的特色，因此，这些院校在学生的培养上也会有自己的特色。
比如，清华大学材料科学与工程专业注重学生的基础，下设了五个方向：材料物理与化学、金属材料、无机非金属材料、复合材料和电子材料。不过在本科阶段，五个方向的课程都大致相同。
北京科技大学的材料科学与工程专业是该校最强势的学科，偏重钢铁材料研究，软硬件设备足以让冶金专业以外的学生眼红。学校名师荟萃，科研实力强，本科生在校学习期间都可跟老师进实验室做科研。
哈尔滨工业大学的材料学院则始终围绕“高端”两字，紧密围绕国防尖端技术发展需要的新型材料、新型材料的精密和特种加工技术设置课程与内容。
北京化工大学的材料学是国家的重点学科，其高分子材料科学与工程专业是传统强项，碳基复合材料、无机非金属材料和金属材料防护学科在全国具有很高的知名度。
高分子材料与工程研究方向篇3
关键词：高分子材料；专业学习；实验方法
一、高分子材料成型加工专业概述
高分子材料成型加工技术是以高分子材料的结构性能和改性制备、制品设计、成型工艺、模具设计与应用、性能检测、设备应用等为研究对象的一门学科。开设主要课程有高分子化学基础、高分子物理学、聚合物流变学、聚合物加工原理、高分子材料与配方、高分子材料成型工艺、塑料成型模具、塑料成型设备等。高分子材料成型加工工艺是高分子材料成型加工技术专业最为核心的课程。培养具有高分子材料成型加工专业基础知识，能在高分子材料领域从事科学研究、技术开发、工艺设计、生产及经营管理等方面工作的高素质应用型专门技能人才。通过本专业的学习，学生应该掌握高分子材料的改性与配制方法；高分子材料的组成、结构和性能关系；聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论和基本技能；具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试，并开发新型高分子材料及产品的初步能力；具有应用计算机进行模流分析、制品与模具设计应用的能力；具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步能力。
二、高分子材料成型加工实验教学的改革方法探索
（一）对实验课程进行系统性设计，让其更具实操性
高分子材料成型加工技术是一门系统学科，其实验教学课程也应该是一个具有系统性的课程。但在以往的课程设置中却将实验课程分割成了高分子化学实验、高分子物理实验、高分子成型加工实验等若干个零碎的单元实验，学生获得的实验知识散乱，无法形成系统的知识链和技能集群。因此，将相关实验课程进行项目分类，按照案例模块设计，将相关实验有机地串联成一门集趣味性、知识性和实践性为一体的完整实验教学课程，这样知识间的联系也更为紧密，使实验课程的实操性更高。
（二）让实验的验证性向探究性转变，增加学生的自主性
现行的高分子材料成型加工实验教材上，都是以验证实验的正确性作为实验目的，实验教材上已经将实验方法、步骤、标准等介绍得非常清楚了，因此，学生只需要按照实验教材上的步骤完成即可，整个过程很少有需要学生创新探索的地方。很显然，这样的实验教学是无法满足高职教育对于提高学生综合实际应用能力的要求的。为此，在已有实验标准基础上，将验证性实验向探究性实验转变。让学生自行设计方案，自行探究完整实验应该如何做。学生将自己设定的实验步骤完整地记录下来，在实验过程中如果出现了问题，学生根据自己的实验步骤探究分析问题的症结。例如在做pp树脂熔体指数的测试实验时，同时进行pp树脂分子量的测定实验，通过两种实验的对比研究，使学生真正懂得在同一环境因素条件下，熔体指数只是树脂熔体流动性能好坏的表现形式，而高分子的大小才是树脂熔体流动性好坏的内在决定因素。只有让学生的所学在探究性的实验教学中有所体现，学生才能切实得到实践能力上的提升，才能不断提升自身综合素质。在这个过程中，学生分析与解决问题的能力才会得到有效提升。
（三）增加实验教学的创意性与趣味性
高分子材料成型加工的实验教学与一般化学实验的不同之处在于，它的很多实验都需要一个完整的工艺流程才能看到效果，有的单元实验枯燥无味，因此，对于高分子材料成型加工实验来说，增加一些创意性与趣味性是非常必要的。学生如果将做实验当做自己的兴趣来对待，所取得的教学效果会更好。以双酚a型环氧树脂的合成与粘接实验为例，由于环氧树脂是透明的，因此教师可以让学生在实验开始前自行准备一些喜欢的树叶或者卡片之类的东西。当环氧预聚体合成出来以后可以将这些准备好的树叶以及卡片等放到合成模具中，然后进行灌浆、封口以及加热操作，待其固化以后就会得到一个非常漂亮的自制相框。在这一创意的启发下，学生还可以发挥自己的才智制作出台历、钥匙牌等小用具，这就使这样的实验变得非常的有趣。这些创意不仅让学生获得了成就感，同时也更加喜欢实验课程。
（四）实施案例教学法来提高学生的实验分析能力
高职院校教学的重要任务是引导学生学会学习，培养学生的自主学习能力和创新精神。案例教学法是一种以案例为基础的教学法。在教师的指导下，根据教学目标和内容的需要，运用案例来个别说明展示，从实际案例出发，提出问题、分析问题、解决问题，通过师生的共同努力使学生达到举一反三、理论联系实际、融会贯通、增强知识、提高能力和水平的方法。它实现了以学生为主体，以培养学生的实践能力和创新能力为基本价值取向，将理论与实践有机地结合了起来，迅速、高效地解决实际问题。为了让同学们掌握分析解决塑料制品应力开裂现象的方法，在实验教学过程中，以学校高分子材料加工中心生产的某品牌的食用油包装瓶盖在使用过程中发生部分开裂现象为例，让同学们分析发生开裂的原因。通过调查研究知道，瓶盖发生开裂可能是加工温度等工艺条件设定不合适、材料的选择不够正确、模具的冷却系统和模具浇注系统结构不合理等因素造成。然后通过计算机模流分析，发现主要是浇口进浇方向不正确而引发的应力收缩开裂。为此，将进浇方向改为从瓶盖侧向进浇，使问题得到了解决。
参考文献
[1]关于《高分子材料成型加工》课程建设的思考[J].张世杰，黄军左.广州化工.2014（01）
[2]问题式教学法在高分子成型加工实验中的探讨[J].刘婵娟，黄孝华，韦春，张发爱.广东化工.2013（22）
[3]基于制品設计与工艺优化的高分子成型加工实验教学研究[J].杨斌，夏茹，钱家盛，苏丽芬，苗继斌，陈鹏.广东化工.2013（17）
作者简介
高分子材料与工程研究方向篇4
一、高分子材料与工程
高分子材料与工程专业培养具备高分子材料与工程等方面的知识，能在高分子材料的合成、改性、分析测试和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。
本专业学生主要学习高聚物化学与物理的基本理论和高分子材料的组成、结构与性能知识及高分子成型加工技术知识。
学习课程
聚合物加工原理、聚合物成型工艺、聚合物流变学、高分子物理、高分子化学、物理化学、有机化学
毕业生具备的专业知识与能力
掌握高分子材料的合成、改性的方法;
掌握高分子材料的组成、结构和性能关系;
掌握聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论和基本技能;
具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试，并开发新型高分子材料及产品的初步能力;
具有应用计算机的能力;
具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步能力。
就业方向
该专业毕业生可到石油化工、电子电器、建材、汽车、包装、航空航天、军工、轻纺及医药等系统的科研(设计)院所、企业从事塑料、橡胶、化纤、涂料、粘合剂、复合材料的合成、加工、应用、生产技术管理和市场开发等工作，以及为高新技术领域研究开发高性能材料、功能材料、生物医用材料、光电材料、精细高分子材料和其它特种高分子材料，也可到高等院校从事教学、科研工作。
高分子材料与工程专业的20所大学
二、复合材料与工程专业
复合材料与工程专业培养具有良好的思想素质，强烈的社会责任感，健康的体魄和健全的心理素质、德、智、体全面发展，掌握新型复合材料生产原理和生产工艺、能胜任无机材料、高分子材料、新型复合材料等生产企业基层管理工作和实际岗位操作，具有较高综合素质，“用得上、留得住”的应用型人才。
专业特色
该专业既重视学生数学、力学和材料科学的基础理论培养，又重视学生的工程能力训练，并对有关专业课实行教学内容的国际接轨。课程设置注重基础理论与工程的结合、自然科学知识教育与文化素质教育结合，理论与实践相结合。学校会设有工程设计制图课程设计、工程训练、下厂实习、毕业实习、毕业设计和毕业论文等实践环节。实验有高分子物理实验、高分子化学实验、复合材料制备与加工实验、材料性能测试实验等。
就业方向
本专业学生毕业后可毕业生可以就业于与复合材料相关的汽车、建筑、电机、电子、航空航天、国防军工、信息通讯、轻工、化工等有关企业和公司，担任工程研究人员、工程师和营销管理人员，从事设计、研发、分析、生产、测试、评价、营销、管理等工作;也可以在高等院校、研究设计院所从事科研教学工作。
开设院校
哈尔滨工业大学、西北工业大学、华东理工大学、南京工业大学、青岛大学、青岛科技大学、长江大学、中北大学、河北工程大学等
高分子材料与工程研究方向篇5
论文关键词:高分子化学材料高科技
论文摘要:高分子化学是研究高分子化合物的合成、化学反应、物理化学、物理、加工成型、应用等方面的一门新兴的综合性学科。那么,高分子化学具体内容及高分子与生活、高科技的发展关系如何呢?以下作简单介绍。
人类从一开始即与高分子有密切关系,自然界的动植物包括人体本身,就是以高分子为主要成分而构成的,这些高分子早已被用作原料来制造生产工具和生活资料。人类的主要食物如淀粉、蛋白质等,也都是高分子。只是到了工业上大量合成高分子并得到重要应用以后,这些人工合成的化合物,才取得高分子化合物这个名称。但提到合成高分子材料(聚合物)的应用与发展,人们在想到它们极大地方便我们的生活的同时,很多人会想到“白色污染”,甚至将水污染、大气污染等各种环境问题的产生怪罪于高分子,这说明他们对高分子并不十分了解。当今社会高分子的功用无处不在,而人们认识高分子时,往往忽略了它带给人类生活的巨大变化和种种利益,不了解它为人类文明做出的贡献是巨大的。
一、高分子化学的内涵
1.何为高分子化学
顾名思义,高分子就是相对分子质量很高的分子,它是高分子化合物的简称。高分子化合物,又称聚合物或高聚物,是结构上由重复单元(低分子化合物—单体)连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大,小到几千,大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支,同样也是从事制造和研究分子的科学,但其制造和研究的对象都是大分子,即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子,称为高分子、大分子或聚合物。
2.高相对分子质量与高强度
相对分子质量和物质的性质是密切相关的,是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能,才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直链的烷烃化合物,但是分子量变化很大,其机械力学性能因而也有极大的区别。
3.高分子科学的主要内容
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学,对大分子的反应和方法的研究,显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题,也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有:如何将低分子化合物连
接成高分子化合物,即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子,其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子,就要去合成具有特殊结构的高分子。
二、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志,是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工,具有一定结构、组分和性能,并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用,把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用,往往会引起人类社会的重大变革,材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料,家家离不开高分子材料,处处离不开高分子材料,是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的,高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料,另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一类是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等;另一类叫工程塑料,其强度大,如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二,纤维:人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物,通过不同的加工,生产出了各种纤维制品,极大地满足着人类的需要。
第三,橡胶:天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制,于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶,如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四,精细化工:比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品,如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油,使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂,以及各种吸水树脂等都是高分子产品。
三、高分子化学与高科技的结合
当今社会,人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起,人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料,来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和科学技术的发展,许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来,如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域,下面简单介绍特种高分子材料:功能高分子是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料;高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴;特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂)的范畴。
第一,力学功能材料:强化功能材料,如超高强材料、高结晶材料等;)弹性功能材料,如热塑性弹性体等。
第二,化学功能材料:分离功能材料,如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等;反应功能材料,如高分子催化剂、高分子试剂;生物功能材料,如固定化酶、生物反应器等。
第三,生物化学功能材料:人工脏器用材料,如人工肾、人工心肺等;高分子药物,如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以预计,在今后很长的历史时期中,特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
高分子材料与工程研究方向篇6
关键词：功能高分子材料；纳米技术；可生物降解；
高分子材料早已经渗透到。我们人类生活的方方面面，在日常生活处处。都有着重要的应用。所以我们每个人都。对于高分子材料不陌生。它又叫聚合物材料，通常指的是无数个小分子化合物再通过化学键，形成的大分子化合物。生活里可见的聚合物材料主要有合成橡胶、合成塑料、合成纤维这三种。到上世纪六十年代左右，这些聚合物材料已经可以用来制造衣服、日常用品及各种工业材料，满足相关行业的需求。在未来，高分子材料主要运用领域分别是：纳米高分子材料复合应用、高分子材料功能化、生物可降解高分子材料开发。以及航天工业领域应用。
一、高分子材料功能化发展
功能高分子材料是一种聚合物大分子，它大多来自于半人工及人工合成的高分子材料。它与一般的聚合物有很大的不同，在化学性质及物理性能上都发生了很大的变化，主要是增加了一些光学、电学等方面的特殊功能。在高分子研究中，有一个特殊领域，就是功能高分子，也就是那些数量甚微、作用特别、性能独特却是运用新技术时必不可少的高分子材料。
随着科技的进步，以及社会经济的发展，新能源开发、交通和航天技术、微电子技术、生物医药等多个领域都如雨后春笋般蓬勃发展，这些领域的发展离不开功能高分子材料这个重要的基础。
在功能设计方面，高分子材料的主要作用是：
1）用分子设计来合成新的功能。如研制非晶质光盘（apo）；
2）以特别加工来增添材料功能特性。如功能高分子膜和塑料光纤；
3）用两种或两种以上性能不同或者功能各异的材料，加以复合之后形成新材料所具有的功能，如emi/RFi屏蔽导电、塑料、高分子磁性体和复合层积复合填料；
4）对材料的表面进行处理，从而让材料具备新功能，如emi/RFi屏蔽导电塑料、表面处理法。
功能设计，这一理论在所有功能高分子材料领域内都得到了运用，这自然也同其材料的研究方向紧密相关。在生物医药上，有研究者利用电化学反应，模仿自然骨的成分及其产生过程，让胶原通过微环境及反应动力，实现分子自组装和矿化，最终获得有关成份、骨组织及其结构。利用相似度极高的生物活性涂层以及调控生物活性因子促进骨的生长。这种技术可以提高医用移植体相关材料的生物活性，从而可以加速治好患病的骨骼。
由于功能高分子材质具备与众不同的出色作用，它可以替换许多功能材料，并可以通过功能高分子材质来改善其他材料的性能，让其变成一种全新的功能材料。有鉴于此，功能高分子材料及特种高分子材料在国内外相关领域内受到越来越高的重视，科学家开展的相关研究也非常多。因此，发展功能高分子，其涉及面o广，关系到许多学科的研究。我国也非常关注这一领域的研究，在自主研发的基础上，加强国际交流，目前相关水平已处在世界的前列。
二、运用纳米技术，改性高分子材料
纳米技术一般是来钻研纳米材料的特性和对其结构进行制造的工艺。当一种东西在现代化手段下以纳米来描述时，那么它本身的作用便会产生一些变化，从而出现一些奇特的现象，表现出和普通物质不一样的性质。并且，若是把具有特殊性质的粒子和其他高分子物质混合时，这种特殊的粒子会使高分子物质发生性能的改变。所以，在改变高分子物质的过程中，运用的纳米技术有两种：一是对这两种物质加以合成，二是用纳米粒子影响高分子材料的性能。第一种占得比例最多。
举个例子，在探究苯乙烯一丙烯酸醋ipn/mmt纳米复合阻尼材料时，可将这两种物质时行复合，据此提高其抗震、降噪的效果。结合众多实验结果，我们可以知道，聚合物基体中平均分布了二维纳米片之后，该材料原本的能量将会有很大的升高，与此同时，基体材料的增韧性更好，耐磨性更强，阻透性也大大提高，也发送了其抗菌性以及抗老化性能，同时防紫外线的能力也有所提高。
又比如，把纳米无机粘土粒子利用其他的改性剂，在化学反应后得到的纳米粒子片层，与尼龙等其他材料混合，得到的新材料的阻止燃烧的功能更加好。将纳米材料和它的结构的多种特性组合使用，能够产生其他的多种新的材料。
三、生物可降解高分子材料的发展
在特定时间及一定条件下，微生物或其分泌物利用化学分解的形式，可以获得降解的新材料。
高分子材料已在日常生产及生活中得到了广泛的应用。可是，由于它无法循环使用，不易分解，加上用量很大，久而久之，就给环境带来了比较厉害的化学污染。一般情况下，在降解这些废弃的塑料制品时，最广泛使用的办法是挖坑埋掉或者烧掉，然而，这些方法都会对环境造成不可弥补的伤害。
譬如，我们的日常生活中，超市购物，买菜，包装，全都用塑料制品，面对这一现象，四川有一家生物科技公司研制了一种抑菌的可降解的包装食物的材质，先把壳聚糖通过辐射法作出辐照降解，再混入偶联剂助剂溶液，搅拌均匀，而后通过干燥使溶剂脱离后，再和聚己内酯类可降解高分子材料混合在一起得出。聚己内酯可以全部的溶解掉，而壳聚糖则可以抑制某些微生物的生存繁衍。
所以，在研究这一新材料时，重点是研究出可降解的聚合物，如何对已经存在的可降解聚合物加以利用，经济意义是十分明显的，值得研究。
四、先进高分子材料在航天工业领域的应用
自中华人民共和国建立以后，航天工业获得了长足进步，其代表是两弹一星，这也促进了相关新材料的科研及发展。进入新时代，我国又陆续开展了载人航天及探月工程等一系列重大科研项目，这自然也离不开更多新材料的支持，在这个领域，一些关键的材料研制获得突破性进展。这里面就包括高分子材料。它是发展航天工业必备的配套产品，一般包含橡胶、胶黏剂、工程塑料、密封剂和涂料等。
五、结语
本人从思考人类生存的环境问题出发，在建设环境友好型社会的基础上，形成了上述四个基本观点。当下，人们研究高分子材料，在目的及目标等方面，改变都十分明显：以往研究的目的是给人们的生活带来方便，如今则开始注意环境安全，不浪费能源与物质，循环使用，同时研发出能耗低、效率高的新材料。毫无疑问，环境因素已成为今后任何研发工作所需要重点考虑的问题。对于从事新材料研发工作的人们来说，只有研发出无毒、绿色、功能化、可降解的材料，与环境有利，才能解决白色、黑色等方面的污染问题。
参考文献：
[1]谢建玲.现代塑料加工应用，1995.
高分子材料与工程研究方向篇7
关键词：黑龙江省；新材料产业；新材料领域
中图分类号：F426文献标识码：a文章编号：1009-2374（2014）06-0003-02
现代高技术的发展紧密依赖于新材料技术的发展，传统产业的技术进步和产业结构调整也离不开新材料技术的推动，现代科技和经济发展史表明，每一项重大新技术的发现和新兴产业的形成都离不开新材料产业的发展，新材料作为高新技术的重要组成部分和高新技术及其产业发展的基础和先导，已成为当今世界发展最快和最具发展潜力的高新技术。
新材料是指在所有材料制造领域中新出现的或正在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料，或采用新技术使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料。新材料具有优异性能，与传统材料相比，新材料产业技术高度密集、更新换代快、研究与开发投入高、保密性强、产品的附加值高、应用范围广，主要包括复合材料；智能材料；电子信息、光电、超导材料；生物功能材料；能源材料和生态环境材料；高性能陶瓷材料及新型工程塑料；粉体、纳米、微孔材料和高纯金属及高纯材料；表面技术与涂层和薄膜材料；新结构功能助剂材料、优异性能的新型结构材料等。从国内外新材料的发展趋势看，高性能结构材料、钢铁材料和有色金属材料的生产一直在向短流程、高效率、节能降耗、洁净化、高性能化、多功能化的方向发展。高性能结构陶瓷在保持原有耐高温、高强度的前提下向强韧化、易成形加工方向发展。高分子材料向材料的微观设计、多层次结构调控、集成化、智能化、多功能化方向发展。复合材料以高性能、低成本制造技术为发展重点，向材料设计——制造——评价一体化、功能化、智能化的方向发展。结构材料追求高性能化和功能材料要求多功能化是新材料技术总体发展方向，复合化、智能化和环境友好则是新材料发展的共同趋势。
黑龙江省是材料和资源大省，发展新材料产业资源丰富，根据我国矿产储量统计分类，已发现各类矿产134种，占全国已发现234种各类矿产的57.2%。主要拥有能源矿产、黑色金属矿、有色金属矿、贵金属矿、稀土、分散元素矿、冶金辅助原料非金属矿、化工原料非金属矿、建材和其他非金属矿，同时，大庆石化基地可提供丰富石化原料。新材料主要应用领域为装备制造业、石油化工业、能源产业、航空航天业、电子信息业、交通运输业、医疗卫生业、轻工纺织业和节能环保等产业。根据上述特点，可将黑龙江省新材料产业上下游产业链划分为金属材料、无机非金属材料、硅基新材料、陶瓷材料、高性能纤维和先进复合材料、光电子材料、化工新材料、新型建筑材料和生物材料等九个领域产业链。
具备科技研发优势，拥有一批从事材料与新材料产业科研的国内外知名院校和科研院所、一批大型国有企业或骨干企业和创新能力较强的技术队伍，新材料产业的研发和产业基础优势突出。开展新材料研究及产业化开发的单位主要有：哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、哈尔滨理工大学、黑龙江大学、东北石油大学。黑龙江省石油化学研究院、哈尔滨焊接研究所、哈尔滨玻璃钢研究院、大庆化工研究中心。东北轻合金有限责任公司、哈尔滨航空工业（集团）有限公司、大庆石化总公司、大庆炼化总公司、第一重型机械集团有限公司、哈尔滨电站设备集团公司、哈尔滨工大奥瑞德光电技术有限公司、牡丹江金刚钻碳化硼精细陶瓷有限责任公司、黑龙江丹峰磨料磨具集团有限公司、牡丹江市天宇碳化物有限公司、鸡西柳毛石墨资源有限公司等单位。建立了国家树脂基复合材料工程技术研究中心、黑龙江轻合金材料工程技术研究中心、黑龙江碳化硼特种材料工程技术研究中心、黑龙江玻璃钢工程技术研究中心、铝镁合金材料试验室、黑龙江省金属基复合材料重点实验室。构建了黑龙江铝镁合金新材料产业技术创新战略联盟、黑龙江省高性能纤维及先进复合材料产业技术创新战略联盟、黑龙江省半导体照明产业技术创新战略联盟等。
近年，围绕加快培育和发展新材料产业，整合资源、集成力量，重点建设哈尔滨国家铝镁合金新材料产业化基地、国家火炬计划牡丹江特种材料产业基地、国家火炬计划大庆宏伟石化产业基地、国家火炬计划大庆新型复合材料及制品产业基地、省级火炬计划黑河硅基材料产业基地、省级火炬计划大庆精细化工产业基地等六个新材料科技特色产业基地。重点发展高性能轻合金产业集群、先进复合材料产业集群、硅基材料产业集群、化工新材料产业集群、半导体照明材料产业集群、特种材料与装备产业集群等六个产业集群，大力提升新材料产业竞争力，使新材料产业成为黑龙江省战略性新兴产业发展的突破口。
黑龙江省具有雄厚的材料制造与加工工业基础，在轻合金金属结构材料、化工新材料、特种陶瓷材料、石墨材料、纳米材料、复合材料、建筑新材料等新材料的研究开发和产业发展在国内处于先进行列。截至2008年，黑龙江省拥有规模以上新材料企业257家，主营业务收入172亿元，占规模以上工业的2.2%。从高新技术企业所属领域来看，新材料领域企业215家，实现工业总产值803亿元，占全省高新技术产业产值的38%。
根据黑龙江省新材料产业发展规划，到2015年，全省新材料产业主营业务收入达到1000亿元。重点建设哈尔滨市铝镁合金材料、高性能复合材料研发和生产基地，齐齐哈尔市高品质合金钢研发和生产基地，牡丹江市碳化硅、碳化硼粉体、特种陶瓷和硬质合金材料生产基地，大庆市先进高分子材料研发和生产基地，黑河市和绥化市硅基半导体材料研发和生产基地，鸡西市和鹤岗市高端石墨及制品生产基地，伊春市和双鸭山市高强度建筑钢材研发和生产基地。
尽管发展新材料产业虽具有较大优势，并取得了较大成绩，但仍存在一些发展中的薄弱环节，如产业整体创新能力不强，一些企业技术装备落后，工艺水平不高，产业层次较低，企业核心竞争力有待加强；创新资源集成度不高，产业集聚度仍显偏低，大型企业较少，区域产业集聚效应尚未形成；产业链不完整，上下游企业衔接不紧密；高端、优势产品较少，产品科技含量不高；产学研结合还不够紧密，新材料科技成果产业化程度不高；技术创新投入不足，创新人才流失，科技服务机构不发达。
高分子材料与工程研究方向篇8
（烟台大学环境与材料工程学院，山东烟台264005）
摘要：随着全日制专业硕士招生数量的加大，企业对优秀工程硕士研究生的需求也在逐步增大。为了使培养的工程硕士研究生能更好地服务社会，各高校在培养方案制定、毕业论文选题等各个环节都注重密切结合各专业的行业需求，使培养的硕士研究生既拥有一定的理论基础，又具备较强的实践能力，毕业后能很快地适应企业需求，满足企业对具有良好职业素养和解决实际问题的工程师的需求。本文以烟台大学环境与材料工程学院材料工程专业硕士研究生的培养模式为例，探讨工程硕士研究生培养环节设置的重要性，以期为工程硕士研究生的培养提供参考。
关键词：工程硕士；基础理论；实践能力；培养模式
Doi:10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.08.002
中图分类号：G643.0文献标识码：a文章编号：1671-1580（2015）08-0004-02
2009年，教育部进行了学位制度改革，力求转变研究生培养理念，全日制专业硕士研究生不再仅仅面向往届毕业生，开始鼓励应届毕业生报考，目的就是要培养现代经济社会发展急需的应用型高层次人才。为了更好地适应社会发展对高层次人才的需求，对全日制硕士研究生实行分类培养，对于一些具有一定科研潜力而又愿意致力于科学研究的学生，鼓励其报考学术型研究生，以后可以到科研院所搞研究工作，或者选择攻读博士研究生进一步深造。对于一些将来不想从事科学研究工作，而是毕业后想到企业发展，但是觉得本科学到的知识不能满足企业需求，想进一步提高自己解决实际工程问题能力的学生，鼓励其报考专业硕士研究生，进一步提高自己的理论素养和工程实践能力。
本文以烟台大学环境与材料工程学院材料]二程专业硕士研究生的培养模式为例，探讨工程硕士研究生培养环节设置的重要性，以期为材料工程硕士研究生的培养提供参考。
一、研究方向的确定
根据学院各个教师的研究方向、学院现有的实验条件、合作培养单位的情况等设定材料工程硕士的培养方向。学院设有无机材料方向、高分子材料方向、新型金属材料及其制备加工技术、金属材料组织与性能控制、材料表面特性与改性技术等研究方向。当然，每个培养方向都是注重理论为基础、实践能力培养为最终目的的培养模式。无机材料方向侧重研究与开发无机质材料的新品种、新工艺、新特性、新用途以及新的实用技术；高分子材料主要研究将高分子材料合成与加工融为一体的新型反应加工制造技术；金属材料主要以新型金属材料加工制备技术与工艺的研究为主，研究金属材料加工过程中的微观结构、组织形态、相变规律及其对材料零部件强韧性和服役寿命的影响，实现金属材料组织与性能的精确控制；材料表面特性与改性致力于研究耐磨、耐蚀、耐高温涂层材料及其加工设备技术、材料表面涂层的制备技术及调控技术。
二、培养目标的明确
虽然全日制工程硕士研究生的培养目标是培养应用型人才，但是对于他们的培养应该区别于职业学院学生的培养模式，充分考虑到硕士研究生的教育层次，使专业硕士研究生在知识结构上实现学术与应用的统一，既具备一定的学术水平，达到硕士研究生层次教育的学术水平，掌握较深厚的本学科领域的理论知识，同时具备解决实际应用问题的能力和素质。基于上述思路，我们制定了学院材料工程硕士研究生的培养目标——既要掌握材料工程领域的基础理论、先进的材料制备技术、材料检测技术和手段等，又能够在该行业的某一具体方向具备良好的独立从事丁程设计、工程实施、工程研究、工程开发、工程管理等能力，特别是具有较强的解决工程实际问题的能力。
三、课程体系的构建
全日制丁程硕士课程体系设置不能完全“去学术化”。在课程设置方面，我们注重基础理论课程和工程应用类型课程并存，将材料工程硕士研究生课程分为公共基础课、专业基础课、专业限选课和选修课四类。公共基础课包括中国特色社会主义理论与实践、自然辩证法、知识产权法等政治理论课以及基础英语、专业英语等。政治理论课采取在国家规定的教学大纲范围内完成课程设置。外语作为工具学科，在制定教学大纲时就充分考虑工程硕士研究生的培养目标和要求，紧密结合专业工程实际的要求，使学生在具备一定的基础英语知识的基础上，通过工程外语类课程的学习熟练掌握工程实践类英语知识，具备查阅英文资料、了解行业发展方向的能力。
在专业基础课方面，我们设置了固体物理、固体化学、材料现代分析测试技术等材料学科的基础课程。固体物理着重研究固体的物理特性、微观结构、固体中各种粒子运动形态和规律及它们的相互关系；固体化学重在研究实际固体物质化学反应过程及特性、固体的合成方法、晶体生长过程、固体的化学组成和结构，特别是固体中存在的缺陷及其对物质的物理及化学性质的影响，探索固体物质作为材料实际应用的可能性：材料现代分析测试技术则可以使学生掌握材料常用的测试技术、测试手段等以及各种测试方法的基本原理。
专业限选课和必修课则根据学院主要的科研方向设置了一些应用性很强、紧密联系工程实际的课程。选修课的设置为学生自主选择课程类型提供了方便，学生可以和自己的导师协商，根据自己所从事的毕业论文选题以及将来自己想从事的行业选择适合自己发展的课程。
为了提高教学质量，我们选用资深的研究生导师作为授课教师，他们不仅具有深厚的理论知识，而且具备丰富的科学研究和工程实践经验。此外，为了使学生更早地接触企业发展现状、了解材料行业的发展前景，学院聘请优秀的企业导师或行业知名专家为学生开设学术讲座、特色专业选修课。
四、学位论文的选题
材料工程硕士的培养采用两年制，课程学习时间安排一年，学位论文安排一年。课程学习结束后，鼓励学生到企业去，由学校导师和企业导师联合培养。学校导师和企业导师根据学生所学专业的实际情况以及企业的实际条件，结合学生将来的就业前景，选取切合实际的应用性论文题目。论文选题可以是新技术、新工艺、新设备、新材料、新产品的研制和开发，工程设计与研究，技术研究或技术改造方案研究，工程软件或应用软件开发，工程管理等。论文内容应达到学校对工程硕士研究生论文工作量的要求，体现作者综和运用所学的科学知识解决工程实际技术问题的能力，理论联系实际，既具备一定的理论基础，又具有较强的实用性。
考虑到我们学院材料工程硕士研究生的学制较短，为了使学生更好地完成学位论文，在课程学习阶段，利用学生的空余时间让学生多掌握一些技能，提早为学位论文的完成奠定一定的基础。入学后，导师可以根据自身的科研情况，尽早为学生选好毕业课题，指导学生先查阅
高分子材料与工程研究方向篇9
本文就找出那么几对看似是孪生的专业，让大家来辨别一下。
生物技术vs生物工程
这两个专业都属于生命科学学院，差别在于“技术”和“工程”，从字面上，基本无法很清晰地分析出区别。它们在学习的前两年的基础课程有很多重叠的部分，但是进入专业课的学习后，就开始走上不同的道路。
最大的区别在于，生物技术是理科，而生物工程是工科。前者偏理论，后者注应用。
生物技术学习的是生命科学的基本理论和系统的生物技术的基本理论和技能，学习的内容偏于理论，从微生物到细胞到分子到基因，一切都是为了向更高端的生命科学发展而努力，所以很多学生都会考研或是在研究机构做研究工作。
而生物工程相比生物技术来说，诞生的时间要晚一点。它是以生物科学为基础，应社会之需要而兴起的，所以更注重应用。简单来说，就是对生物进行创造和设计，在分子、细胞、组织和个体这些不同的层面上，对生命有机体进行新的改造，比如利用固定化菌体或固定化酶来大规模生产果糖浆来代替蔗糖。生物工程需要学习不少药学相关的课程，很多学生毕业后都进入了生物医药这样的高新技术产业做工艺和装备的研究、开发和设计工作。或者是进入政府的工商税务、海关、药检等部门从事监管工作。
高分子材料与工程vs材料科学与工程
想必大家已经发现这两个专业最大的差别了：“高分子”和“材料”。有机高分子材料是材料中种类非常丰富的一个大类，橡胶和塑料都属于高分子材料。材料科学与工程的“材料”里并不包括有机高分子材料，它研究的是金属材料和无机非金属材料（如陶瓷、水泥、混凝土材料）。
虽然都是材料，不过最大的区别在于，高分子材料与工程和化学的关系紧密，而材料科学与工程和物理相伴。这一点看看它们的课程设置就明白了。前者要学习无机化学、分析化学、有机化学和物理化学，基本涵盖了所有基础化学课程。后者则要学固体物理、量子力学和材料物理等课程。在学习的内容上，它们就很不一样。
就业方面，高分子更注重新型材料的运用和研发，反而是一些和化学沾边的公司更需要这一专业的学生，比如著名的陶氏化学。当然，说到橡胶和塑料，化工、汽车、电子、航空等行业同样需要相关人才。而材料科学与工程专业的学生在传统机械制造类行业更有优势，比如航天、船舶、重工业的相关企业。
环境科学vs环境工程
读到这里，也许你已经猜到了，这两个专业最大的区别在于前者偏理论，后者重实践，理学vs工学。的确，前者更多地注重在科研方面，而后者则注重在工程上。
环境科学专业的学习内容比较宏观，比如一个地区的生态环境的营造、环保的规划。学的是理学，对环境化学、环境毒理、环境微生物等方面的研究，偏重于理论上的学习。
相比之下，环境工程属于工程类专业，它的应用性要强得多，很多课程都是实打实地去学如何控制污染，比如水污染控制、大气污染控制、固体废弃物全过程管理，以及环境的评测。
有人开玩笑地说，这两个专业的区别在于，环境科学是指认垃圾的，而环境工程则是处理垃圾了。这种说法或许不完全正确，但可以给我们参考。
计算机科学与技术vs电子信息科学与技术vs电子科学与技术vs光信息科学与技术
首先，让我们镇定一下，千万别被这一连串的“科学与技术”给绕晕了。这四个专业，都和物理、计算机密不可分，但是细究起来，差别却不小。
从学习内容上来看，计算机主要学习计算机软件、硬件和应用系统的学习，学的是计算机。电子信息学的是如何获取、传输、处理和设计电子信息系统，偏重在电路和电子上，它的口径比较宽，电子、信息技术和计算机都有所涉猎，我们日常生活中所使用到的电信、广播、雷达、声呐和导航都是它的应用领域。电子科学与技术是信息科学和材料科学的交叉学科，学习的是各种电子材料、元器件、集成电路等的设计、制造和相关的知识。最后一个光信息则是现代光学和信息科学紧密结合的专业，研究的是如何用光取代电信号对声音、图像和数据等信息进行处理，比如光纤通信。
高分子材料与工程研究方向篇10
2生物材料的类型与应用生物材料种类繁多,到目前为止,被详细研究过的生物材料已经超过一千种,在医学临床上广泛应用的也有几十种,涉及材料学科各个领域。依据不同的分类标准,可以分为不同的类型。
2.1以材料的生物性能为分类标准根据材料的生物性能,生物材料可分为生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物复合材料四类。
2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一类在生物环境中能保持稳定,不发生或仅发生微弱化学反应的生物医学材料,主要是生物陶瓷类和医用合金类材料。由于在实际中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在机体内也只是基本上不发生化学反应,它与组织间的结合主要是组织长入其粗糙不平的表面形成一种机械嵌联,即形态结合。生物惰性材料主要包括以下几类:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷.氧化铝陶瓷中以纯刚玉及其复合材料的人工关节和人工骨为主,具体包括纯刚玉双杯式人工髋关节;纯刚玉—金属复合型人工股骨头;纯刚玉—聚甲基丙烯酸酯—钴铬钼合金铰链式膝关节,其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷该材料主要用来制作部分人工关节。(3)Si3n4陶瓷该类材料主要用来制作一些作为替代用的较小的人工骨,目前还不能用作承重材料。(4)医用碳素材料它主要被作为制作人工心脏瓣膜等人工脏器以及人工关节等方面的材料。(5)医用金属材料该类材料是目前人体承重材料中应用最广泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它与人体环境的相容性.同时它还能制作各类其他人体骨的替代物。
2.1.2生物活性材料生物活性材料是一类能诱出或调节生物活性的生物医学材料。但是,也有人认为生物活性是增进细胞活性或新组织再生的性质。现在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基础,其应用范围也大大扩充.一些生物医用高分子材料,特别是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被视为生物活性材料.羟基磷灰石是一种典型的生物活性材料。由于人体骨的主要无机质成分为该材料,故当材料植入体内时不仅能传导成骨,而且能与新骨形成骨键合。在肌肉、韧带或皮下种植时,能与组织密合,无炎症或刺激反应.生物活性材料主要有以下几类:
(1)羟基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作为最有代表性的生物活性陶瓷—羟基磷灰石(简称Hap)材料的研究,在近代生物医学工程学科领域一直受到人们的密切关注.羟基磷灰石[Ca10(po4)6(oH)2]是脊椎动物骨和齿的主要无机成分,结构也非常相近,与动物体组织的相容性好、无毒副作用、界面活性优于各类医用钛合金、硅橡胶及植骨用碳素材料。因此可广泛应用于生物硬组织的修复和替换材料,如口腔种植、牙槽脊增高、耳小骨替换、脊椎骨替换等多个方面.另外,在Ha生物陶瓷中耳通气引流管、颌面骨、鼻梁、假眼球以及填充用Ha颗粒和抑制癌细胞用Ha微晶粉方面也有广泛的应用.又因为该材料受到本身脆性高、抗折强度低的限制,因此在承重材料应用方面受到了限制.现在该材料已引起世界各国学者的广泛关注。目前制备多孔陶瓷和复合材料是该材料的重要发展方向,涂层材料也是重要分支之一。该类材料以医用为目的,主要包括制粉、烧结、性能实验和临床应用几部分。
(2)磷酸钙生物活性材料这种材料主要包括磷酸钙骨水泥和磷酸钙陶瓷纤维两类.前者是一种广泛用于骨修补和固定关节的新型材料,有望部分取代传统的pmma有机骨水泥.国内研究抗压强度已达60mpa以上。后者具有一定的机械强度和生物活性,可用于无机骨水泥的补强及制备有机与无机复合型植入材料。
(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要为治疗癌症用磁性材料,它属于功能性活性生物材料的一种。把它植入肿瘤病灶内,在外部交变磁场作用下,产生磁滞热效应,导致磁性材料区域内局部温度升高,借以杀死肿瘤细胞,抑制肿瘤的发展。动物实验效果良好。
(4)生物玻璃生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃两类。目前关于该方向的研究已成为生物材料的主要研究方向之一。
2.1.3生物降解材料所谓可降解生物材料是指那些在被植入人体以后,能够不断的发生分解,分解产物能够被生物体所吸收或排出体外的一类材料,主要包括β-tCp生物降解陶瓷和生物陶瓷药物载体两类,前者主要用于修复良性骨肿瘤或瘤样病变手术刮除后所致缺损,而后者主要用作微药库型载体,可根据要求制成一定形状和大小的中空结构,用于各种骨科疾病。
2.1.4生物复合材料生物复合材料又称为生物医用复合材料,它是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料,并且与其所有单体的性能相比,复合材料的性能都有较大程度的提高的材料。制备该类材料的目的就是进一步提高或改善某一种生物材料的性能。该类材料主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造,它除应具有预期的物理化学性质之外,还必须满足生物相容性的要求,这里不仅要求组分材料自身必须满足生物相容性要求,而且复合之后不允许出现有损材料生物学性能的性质。按基材分生物复合材料可分为高分子基、金属基和陶瓷基三类,它们既可以作为生物复合材料的基材,又可作为增强体或填料,它们之间的相互搭配或组合形成了大量性质各异的生物医学复合材料,利用生物技术,一些活体组织、细胞和诱导组织再生的生长因子被引入了生物医学材料,大大改善了其生物学性能,并可使其具有药物治疗功能,已成为生物医学材料的一个十分重要的发展方向,根据材料植入体内后引起的组织反应类型和水平,它又可分为近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等几种类型。人和动物中绝大多数组织均可视为复合材料,生物医学复合材料的发展为获得真正仿生的生物材料开辟了广阔的途径。
2.2以材料的属性为分类标准
2.2.1生物医用金属材料生物医用金属材料是用作生物医学材料的金属或合金,又称外科用金属材料或医用金属材料,是一类惰性材料,这类材料具有高的机械强度和抗疲劳性能,是临床应用最广泛的承力植入材料。该类材料的应用非常广泛,及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面,除了要求它具有良好的力学性能及相关的物理性质外,优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变,前者可能导致毒副作用,后者常常导致植入的失败。已经用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金等三大类。此外,还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。
2.2.2生物医用高分子材料医用高分子材料是生物医学材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料,也是一个正在迅速发展的领域。它有天然产物和人工合成两个来源,该材料除应满足一般的物理、化学性能要求外,还必须具有足够好的生物相容性。按性质医用高分子材料可分为非降解型和可生物降解型两类。对于前者,要求其在生物环境中能长期保持稳定,不发生降解、交联或物理磨损等,并具有良好的物理机械性能。并不要求它绝对稳定,但是要求其本身和少量的降解产物不对机体产生明显的毒副作用,同时材料不致发生灾难性破坏。该类材料主要用于人体软、硬组织修复体、人工器官、人造血管、接触镜、膜材、粘接剂和管腔制品等方面。这类材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等.而可降解型高分子主要包括胶原、线性脂肪族聚酯、甲壳素、纤维素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它们可在生物环境作用下发生结构破坏和性能蜕变,其降解产物能通过正常的新陈代谢或被机体吸收利用或被排出体外,主要用于药物释放和送达载体及非永久性植入装置.按使用的目的或用途,医用高分子材料还可分为心血管系统、软组织及硬组织等修复材料。用于心血管系统的医用高分子材料应当着重要求其抗凝血性好,不破坏红细胞、血小板,不改变血液中的蛋白并不干扰电解质等。
2.2.3生物医用无机非金属材料或称为生物陶瓷。生物医用非金属材料,又称生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等无机非金属材料。此类材料化学性能稳定,具有良好的生物相容性。一般来说,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三类。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已经简要作了介绍,而功能活性生物陶瓷是近年来提出的一个新概念.随着生物陶瓷材料研究的深入和越来越多医学问题的出现,对生物陶瓷材料的要求也越来越高。原先的生物陶瓷材料无论是生物惰性的还是生物活性的,强调的是材料在生物体内的组织力学环境和生化环境的适应性,而现在组织电学适应性和能参与生物体物质、能量交换的功能已成为生物材料应具备的条件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下两类:(1)模拟性生物陶瓷材料该类材料是将天然有机物(如骨胶原、纤维蛋白以及骨形成因子等)和无机生物材料复合,来模拟人体硬组织成分和结构,以改善材料的力学性能和手术的可操作性,并能发挥天然有机物的促进人体硬组织生长的特性。(2)带有治疗功能的生物陶瓷复合材料该类材料是利用骨的压电效应能刺激骨折愈合的特点,使压电陶瓷与生物活性陶瓷复合,在进行骨置换的同时,利用生物体自身运动对置换体产生的压电效应来刺激骨损伤部位的早期硬组织生长。具体来说是由于肿瘤中血管供氧不足,当局部被加热到43~45℃时,癌细胞很容易被杀死。现在最常用的是将铁氧体与生物活性陶瓷复合,填充在因骨肿瘤而产生的骨缺损部位,利用外加交变磁场,充填物因磁滞损耗而产生局部发热,杀死癌细胞,又不影响周围正常组织。现在,功能活性生物陶瓷的研究还处于探索阶段,临床应用鲜有报道,但其发展应用前景是很光明的。各种不同种类的生物陶瓷的物理、化学和生物性能差别很大,在医学领域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的发展前途.临床应用中,生物陶瓷存在的主要问题是强度和韧性较差.氧化铝、氧化锆陶瓷耐压、耐磨和化学稳定性比金属、有机材料都好,但其脆性的问题也没有得到解决。生物活性陶瓷的强度则很难满足人体承力较大部位的需要。
2.2.4生物医用复合材料此类材料在2.1.4中已有介绍,此处不再详述
2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由经过特殊处理的天然生物组织形成的生物医用材
料,也称为生物再生材料.生物组织可取自同种或异种动物体的组织.特殊处理包括维持组织原有构型而进行的固定、灭菌和消除抗原性的轻微处理,以及拆散原有构型、重建新的物理形态的强烈处理.由于经过处理的生物组织已失去生命力,生物衍生材料是无生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有类似于自然组织的构型和功能,或是其组成类似于自然组织,在维持人体动态过程的修复和替换中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修复体、皮肤掩膜、纤维蛋白制品、骨修复体、巩膜修复体、鼻种植体、血液唧筒、血浆增强剂和血液透析膜等.
3.生物材料的性能评价目前关于生物材料性能评价的研究主要集中在生物相容性方面.因为生物相容性是生物材料研究中始终贯穿的主题.它是指生命体组织对生物材料产生反应的一种性能,该材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料与宿主之间的相容性,包括组织相容性和血液相容性.现在普遍认为,生物相容性包括两大原则,一是生物安全性原则,二是生物功能性原则.生物安全性是植入体内的生物材料要满足的首要性能,是材料与宿主之间能否结合完好的关键.关于生物材料生物学评价标准的研究始于20世纪70年代,目前形成了从细胞水平到整体动物的较完整的评价框架.国际标准化组织(iSo)以10993编号了17个相关标准,同时对生物学评价方法也进行了标准化.迫于现代社会动物保护和减少动物试验的压力,国际上各国专家对体外评价方法进行了大量的研究,同时利用现代分子生物学手段来评价生物材料的安全性、使评价方法从整体动物和细胞水平深入到分子水平.主要在体外细胞毒性试验、遗传性和致癌性试验以及血液相容性评价方法等方面进行了一些研究.但具体评价方法和指标都未统一,更没有标准化.随着对生物材料生物相容性的深入研究,人们发现评价生物材料对生物功能的影响也很重要.关于这一方面的研究主要是体外法。具体来说侧重于对细胞功能的影响和分子生物学评价方面的一些研究。总之,关于生物功能性的原则是提出不久的一个新的生物材料的评价方面,它必将随着研究的不断深入而向前发展.而涉及材料的化学稳定性、疲劳性能、摩擦、磨损性能的生物材料在人体内长期埋植的稳定性是需要开展评价研究的一个重要方面。
4生物材料的发展趋势展望生物材料科学是20世纪新兴学科中最耀眼的新星之一。现在,生物材料科学已成为一门与人类现代医疗保健系统密切相关的边缘学科。其重要性不仅因为它与人类自身密切相关,还因为它跨越了材料、医学、物理、生物化学和现代高科技等诸多学科领域。现在对于该材料的研究已从被动地适应生物环境发展到有目的地设计材料,以达到与生物组织的有机连接。并随着生命科学和材料科学的发展,生物材料必将走向功能性半生命方向。生物材料的临床应用已从短期的替换和填充发展成永久性牢固种植,并与其它高科技(如电子技术、信息处理技术)相结合,制备富有应用潜力的医疗器械。生物材料的研究在世界各国也日益受到重视.四年一次的世界生物材料大会代表着国际上生物材料研究的发展动态和目前的水平。分析认为,以下几个方面是生物材料今后研究发展的几个主要方向:
(1)发展具有主动诱导、激发人体组织和器官再生修复功能的,能参与人体能量和物质交换产生相互结合的功能性活性生物材料,将成为生物材料研究的主要方向之一。
(2)把生物陶瓷与高分子聚合物或生物玻璃进行二元或多元复合,来制备接近人体骨真实情况的骨修复或替代材料将成为研究的重要方向之一。
(3)制备接近天然人骨形态的、纳微米相结合的、用于承重的、多孔型生物复合材料将成为方向之一。
(4)用于延长药效时间、提高药物效率和稳定性、减少用量及对机体的毒副作用的药物传递材料将成为研究热点之一。
(5)血液相容性人工脏器材料的研究也是突破方向之一。
(6)如何能够制备出纳米尺寸的生物材料的工艺以及纳米生物材料本身将成为研究热点之一。