纳米材料毕业论文

2022-05-06

想必大家在写论文的时候都会遇到烦恼,小编特意整理了一些《纳米材料毕业论文(精选3篇)》,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。提起纳米材料,也许很多人都会认为很“遥远”,但在中国科学院高能物理研究所纳米生物效应与安全性重点实验室副研究员尹文艳看来,纳米材料不但很接地气,更与人们的衣食住行息息相关。多年来,她在无机非金属纳米材料的可控设计制备及表面修饰、纳米生物效应与安全性研究以及生物納米荧光探针、肿瘤的诊疗一体化等研究的推进上,脚踏实地地努力着。

纳米材料毕业论文 篇1:

步履弥坚科研路 笃行致远无悔行

作为新一代从事碳纳米材料在环境复杂生物体系中的纳米生物效应与安全性研究的科研工作者,中国科学院高能物理研究所副研究员常雪灵,自2007年进入中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室以来,就开始涉足纳米生物效应与安全性这一前沿交叉领域的研究。从源头合成稳定同位素骨架标记碳纳米材料开始,到建立高碳背景下碳纳米材料的体内定量研究方法,再到搭建环境水生生态体系和环境重要农作物的碳纳米材料的纳米生物效应与安全性研究平台,她始终一步一个脚印、踏实笃行。

兴趣驱使的科研之路

法朗士曾说过:“好奇心造就科学家和诗人。”常雪灵因其求学以来对环境化学萌发的兴趣和责任,从河南师范大学化学学院毕业之后,就踏上了通往科学研究的求学之路,并于2007年获得了华中科技大学生命科学与技术学院的博士学位。

研究生期间,常雪灵在导师杨祥良教授和徐辉碧教授的引导下,第一次接触到纳米材料,并为这一新尺度下材料的神奇而着迷,开展了纳米凝胶材料的制备及其性能的研究课题,并对纳米药物的制备和分析做了大量的工作。这些为她顺利加入中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室,跟随赵宇亮院士开展相应工作带来了良好的契机。赵老师作为该领域的开拓者和引领者,立足国家的重大科学需求和计划,高瞻遠瞩,创新性地进行多学科交叉融合,带领团队获得令人瞩目的国家科技进步成果。在他的引领下,常雪灵展开了一系列创新性科研探索。

深探纳米生物效应与安全性

碳纳米材料因其独特的物化性质,不可避免地通过各种途径进入环境,囿于环境复杂生物体系的高碳背景,寻找针对碳纳米材料安全可靠的体内定量研究方法是其环境纳米生物效应与安全性研究亟待解决的关键问题。

在国家和北京市自然科学基金委的持续资助下,根植于中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室这一坚实的基础研究平台,通过不断探索,常雪灵团队建立了稳定同位素13C对碳纳米材料的标记方法,从源头合成了一系列纯度较高、标记量高达10%的13C骨架标记的碳纳米材料,建立了稳定同位素标记体内定量碳纳米材料的方法,并将该方法发展到碳纳米材料的生物代谢分析的定量方法学,为解决纳米材料代谢研究中的定量方法这个世界性难题,提供了基于核分析技术的先进定量手段。

探索科研的更多可能性

在现代科学研究中,尤其是交叉学科的研究,不仅需要科学研究的独立性,更需要紧密的优势团队合作,共同推动科研上重要问题的突破和发展。

通过与国家纳米科学中心陈春英研究员、西南民族大学杨胜韬教授和中国科学院城市环境研究所张娴研究员通力合作,常雪灵所在团队创新性地发展了纳米材料体内定量稳定同位素标记方法,更为直观有效地为纳米材料环境生物效应与安全性的研究寻找到追踪的“眼睛”,搭建了纳米材料在环境水生生物(藻、大型蚤、鱼等)、动物、植物(小麦、豌豆、玉米的生长、开花、结果等)生命过程和食物链生态系统的纳米生物效应与安全性研究平台,将为环境友好的碳纳米材料的设计和碳纳米材料环境风险评估,提供较为系统而重要的基础数据和依据,不仅为促进纳米科技健康发展做出了贡献,也引领了该领域的发展。

科研之路漫漫而修远。在常雪灵看来,虽然科学研究过程有时如剥洋葱,而探究之根本,青年人不仅需要更多的支持和资助,更要受得住科研“洋葱”的辛辣,长期坚持,多维度思考,解决问题。在她看来,科学研究值得一辈子实践、探索,徜徉其中……

作者:孙欣欣

纳米材料毕业论文 篇2:

不言苦悲 一心向“纳”

提起纳米材料,也许很多人都会认为很“遥远”,但在中国科学院高能物理研究所纳米生物效应与安全性重点实验室副研究员尹文艳看来,纳米材料不但很接地气,更与人们的衣食住行息息相关。

多年来,她在无机非金属纳米材料的可控设计制备及表面修饰、纳米生物效应与安全性研究以及生物納米荧光探针、肿瘤的诊疗一体化等研究的推进上,脚踏实地地努力着。

与纳米材料的科学碰撞

尹文艳与纳米材料的缘分,还得从研究生时期说起。那时她的科研方向主要是围绕纳米材料进行的,一来二去,竟成了她的“心头好”,更让她毕业后直接放弃工作的想法,来到北京理工大学攻读博士,延续与纳米材料的缘分。

干一行爱一行,尹文艳在科研上收获满满。她已在国际重要SCI期刊如ACS nano、Small、Biomaterials等发表论文50余篇,他引1000余次;主持并参与国家自然科学基金、国家科技部重大研究计划和北京市自然科学基金面上项目数项;获T-more创新奖和中科院高能物理研究所优秀青年人才基金奖等荣誉。

对于肿瘤的有效诊断和治疗,纳米技术的飞速发展为其提供了新思路和契机。而纳米材料的合成与修饰是极为关键的前提条件,不仅对科技进步意义重大,更关系到了百姓的重大民生需求。尹文艳根据纳米材料的特定优势,针对一些典型生物医用无机纳米材料,通过合成和表面修饰后,再对纳米材料在体内的代谢和降解等生物效应进行分析研究,实现了智能型生物无机—有机杂化纳米材料多模式成像导航的热疗/化疗、热疗/光动力治疗、热疗/放疗等协同手段对肿瘤的有效诊疗,提高典型难溶抗肿瘤药的生物利用度,这为临床中特定肿瘤的诊疗奠定了良好基础。

“要做到最好”,这一直是尹文艳的科学信仰,她也一直践行着。她提到,目前制造纳米药物的最大问题就是代谢,很多药物尤其是无机纳米药物载体并不能很好地被人体吸收并排出,治疗效果会大打折扣。对此,她希望在可代谢的生物无机纳米材料方面进行深入研究,开发一些新型的纳米材料,以解决这类材料在生物医学和临床应用上的难题。

有压力才有动力

有压力才有动力,纵然科研之路不是一帆风顺,但在尹文艳看来,这些都不值一提,反而令她斗志满满。对她来说,这其中还少不了实验室主任赵宇亮研究员以及课题小组长谷战军研究员的指导。赵老师和谷老师已经从事纳米材料的生物效应分析和放射化学研究多年,其中,赵老师在国内率先提出纳米材料生物(健康)效应的研究方向和学术思想;谷老师有严谨的和踏实的学术理念,在纳米药物的肿瘤诊疗方面也取得了突出成就。在两位老师的影响下,尹文艳逐渐对纳米材料有了更深入的理解。

回想当初,尹文艳也有过“苦不堪言”的经历。作为女性科研工作者,既要将重心放在科学研究上,又要兼顾家庭,时常令尹文艳陷入两难的境地。虽然承担着科研、学生招生、项目申请以及高水平论文发表多方面的压力,但尹文艳都将这种压力转化为动力,用纳米材料书写着科研辉煌。

她表示,在科研上,还是要继续寻找在临床应用上有巨大前景的纳米材料,深入开发材料的生物医用功能;虽然后续的科研生涯难免会困难重重,她会抓住一到两个科研的重心去突破,发挥团队的力量,在典型医用和工业用纳米材料的生物安全性研究以及这类材料的肿瘤诊疗方面贡献自己的微薄之力。无论如何,纳米材料赋予了尹文艳更强的动力并激发她更大的兴趣,去探寻更多的奥秘。

作者:徐亚楠

纳米材料毕业论文 篇3:

基于特色实验课程的双创人才培养方案研究

摘 要:为适应国家、社会对高素质人才的需求,构建以学生为主体,注重学生创新创业能力的“双创”人才培养模式成为高等教育的必然选择。本文以纳米材料与技术专业教学为例,介绍了“双创”人才培养模式在纳米知识体系教学中的重要意义,以及立足培养“双创”型人才的纳米材料实验教学改革探索思路。

关键词:“双创”人才培养;纳米材料与技术;教学改革实践

一、引言

创新是一个民族的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。纵观当今世界各国的教育改革,都不约而同地将着眼点放在提高民族的创新能力和培养创新型人才上。高校是人才培养的重要基地,学生创新精神和创业能力的培养既是社会经济发展的必然需求,也是提高教育质量的内在要求。

目前,高校人才培养模式在一定程度上还存在注重理论学习,忽略实践教学的问题,使得学生毕业后普遍缺乏就业所需的基本应用能力和创新能力、创业精神。因此,在传统教学的基础上进行再教育,改革传统意义的人才培养模式,进行“双创”(创新创业)型人才培养模式的研究与实践,具有重要的现实意义。

培养“双创”型人才要把创新和创业教育有机结合,以形成学生的创新创业品格和提高能力为目的;以培养学生的创新创业精神和意识为前提,促使学生的创新思维不断发展,综合能力和素质不断提高,将学生塑造成具有核心竞争力的复合型人才。

本文以纳米材料与技术专业教学为例,介绍了“双创”型人才培养模式在纳米知识体系教学中的重要意义,提出了以特色纳米实验课程为依托、立足培养“双创”型人才的再教育教学的必要性和改革模式探索。

二、“双创”人才培养模式在纳米材料教学中的实践

(一)纳米材料与技术的蓬勃发展及纳米产业化的兴起

纳米材料与纳米技术是21世纪最令人瞩目的前沿科技研究热点之一,纳米科技的蓬勃发展对众多研究领域,乃至人类社会的生产生活产生了广泛而深远的影响,纳米材料的应用和产业化已经成为世界许多国家相继研究和开发的重点。纳米材料的粒子尺寸在1-100nm,其小尺寸、大比表面积和量子尺寸效应使得纳米微粒具有不同于常规固体的新特性,表现出奇特的力学、电学、磁学、光学、热学及化学等多方面的性能,从而使其作为一种新型材料在催化、环保、能源、电子、冶金、宇航、生物和医学等领域展现出广阔的应用前景(如图1),比如纳米复合材料涂层、薄膜有机太阳能电池、纳米传感器、纳米催化剂、纳米储氢罐、巨磁阻多层膜等。

纳米材料的产业化是纳米材料得到真正应用的基础和前提。自20世纪80年代末纳米科学技术诞生开始,纳米材料的产业化就已经成为人们关注和研究的重点,并取得了一定的经济和社会效益。美、日、欧盟等许多国家早已意识到纳米产业孕育着巨大的机会,而且很有可能对目前的产业结构产生颠覆性影响,因此纳米产业成为各国近年来抢占的高地之一。世界发达国家均对纳米产业进行战略性布局,并纷纷投入巨资。许多国际巨头,如波音、福特、通用、洛克希德、蒂姆肯、丰田等公司也投入巨大的人力物力财力用以支持纳米产品的开发和研制。

在这场纳米科技的角逐中,我国也取得了一系列世界瞩目的成绩,纳米材料若干领域的出色成果,为我国在这一领域的领先地位提供了有力的支撑。我国的自然科学基金、“863”计划、“973”计划以及国家重点实验室都将纳米材料列为优先资助项目。

2006年,国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,认为纳米科技是中国“有望实现跨越式发展的领域之一”,并设立“纳米研究”重大研究计划。

(二)“双创”人才培养模式在纳米材料教学中的必要性

世界各国纳米科技的竞赛,依赖于纳米人才队伍的建设。21世纪的高等教育肩负着引导学生走向科学技术最前沿的重责。在教育部2010年公布的高等学校战略性新兴产业相关新专业名单中,纳米材料与技术专业被列为新材料领域的代表之一。新时代的纳米科技人才,在具备深厚的理论功底和宽广的知识视野基础上,创新和创业能力尤为重要。创新是纳米材料与技术进步的核心,创业是纳米材料产业化的推进器。而当前我国的高等教育重理论轻实践,毕业生在自主创新创业方面意识差、能力欠缺。

因此,在纳米科技迅速发展的大背景下,为满足社会对纳米科技人才的需求,进行“双创”型人才培养模式的研究与实践,具有重要的现实意义。

纳米知识体系教学包括理论教学和实践教学,按照“双创”型人才培养模式的要求,要着力提高学生的创新精神、实践能力和创业意识,需要进行再教育,并强化和改革实践教学。

传统的实验教学在教学内容、方法和方式等方面都存在许多不足,如实验内容更新缓慢、与工程实际和前沿知识相脱节;实验教学上以演示性、验证性内容为主;教学方法上,多采取教师讲解实验内容,学生按既定步骤完成实验的方式。在这种教学模式下,学生的创新性思维被禁锢,创造力得不到发挥,缺乏积极性和探索精神。

因此,改革实验教学内容和方式迫在眉睫,开设开放式、综合性、设计型特色实验课程,注重培养和提高学生的实验技能、科研能力、创新思维、创业意识是目前高等教育领域的一个重要课题。

三、立足培养“双创”型人才的纳米材料实验教学改革探索

(一)教学方式方法改革探索

以培养具有创新创业能力的复合型人才为目标,纳米材料与技术专业的实验教学必须摒弃传统实验的弊端,取消验证性实验项目,贯彻以学生创新为中心的教育理念,依托科研团队和科研平台开设“纳米材料制备与性能研究”特色实验课程。在实验内容上将以设计性、开放性和综合性实验为主,在教学模式由封闭转向开放,并建立导师制。教学过程通过导师与学生之间的互动配合完成,注重培养和提高学生的创新能力,采用“启发——引导——互动”的教学方式。

在教学实践中,采取“分组教学、导师负责”模式,即学生以3—5人为一实验小组由各导师负责指导,这种教学模式既能兼顾到实验设备和实验时间的限制,也有利于培养学生独立分析和解决问题的能力,以及团队精神。每个实验小组按下列要求独立完成纳米材料制备——性能测试——结果分析的完整实验过程。首先,在既定大课题方向内,由学生自主查阅文献资料,选定具体研究题目,设计实验方案,并与实验指导教师探讨方案的可行性。教师在此环节充分发挥启发引导作用。然后,学生在教师的指导下(主要从事仪器设备的操作培训和实验答疑)独立完成纳米材料的合成制备——性能测试——结果分析和实验报告(论文)撰写的全过程。教师在实验过程中要注重与学生的互动,根据学生的反馈和实验情况及时给予启发和建议(如图2)。此外,特色实验课程的教学要注重学生科学思维的培养,“纳米材料制备及性能研究”是集理论与应用于一体的课程,从对理论的学习和理解的基础上拓展到材料的应用。因此,培养学生在材料研究和应用领域从“单一应用驱动”到“应用与理论驱动”的材料科学发展模式,即“应用需求——探索新材料——理论阐释——发现新材料——应用拓展”的科学思维是至关重要的。

(二)教学内容的创新性设计

为培养学生的“双创”能力,全面改革实验教学内容,要将企业的需求、最新研究成果及国内外前沿研究方向引入实验教学,积极构建适应应用型创新人才培养的纳米材料与技术专业实验模块,培养具有扎实理论功底、熟练实验操作技能、具有较强的工程实践能力和强烈的创新创业意识的高素质人才。

纳米材料及其制备技术的研究在材料、化工、环境、能源、医学、国防等重要高新科技领域中发挥着越来越重要的作用,特色实验课程内容的设计包括以下几个开放式方向:

磁性纳米材料、半导体纳米材料、能源纳米材料、环境净化纳米材料、光学纳米材料、生物纳米材料等,如脉冲电子束沉积法/磁控溅射法制备磁性多层膜/颗粒膜、复合吸波材料的制备及性能研究、多级多孔纳米材料的结构设计及储能性能研究、纳米材料光催化/发光性能研究、电纺丝法制备纳米纤维及其性能研究,熔融甩带法/电弧熔炼法制备非晶/纳米晶合金等。以上实验大方向的选择既与纳米材料前沿研究、企业需求相接轨,有利于学生了解当前纳米材料研究热点;又具有较大的选择空间,可以充分调动学生的积极性和创造力,使学生能够通过查阅文献自主制定具体研究内容和实验方案。同时,鼓励指导教师将科研成果及时融入实验教学内容,探索出科研平台服务于实践教学、服务于学生自主创新平台的有效途径,满足学生自主创新的需求。

另外,许多研究课题与实际生产密切相关,如纳米催化剂已在汽车尾气净化处理方面成功应用、纳米微晶软磁材料可应用于变压器、纳米薄膜用于制造光电子器件等,学生通过相关实验研究,可以更深入了解该领域的发展方向、市场前景、技术水平、存在的问题等信息,从而为学生创业提供更多开放性的思路。

此外,学院应充分利用校内外资源,为学生组织高质量的纳米材料学术讲座、纳米产业化报告、企业家讲堂,激发学生的创新性想法和创业意识。

(三)建立科学、合理的课程评价体系

特色实验课程的开设旨在将实验与教学内容有机结合起来,使学生通过完成实验深刻掌握纳米材料相关理论知识,了解纳米材料、纳米产业的发展前沿和动向;激发学生的科研兴趣,培养和提高学生的创新能力、创业意识,为国家塑造大批具有核心竞争力的双创型人才。

因此,与注重结果的传统考核评价方式不同,纳米材料实验课程应该探索新型的考核方式,构建综合型、多样化的考核评价体系。应该重视过程性评价,将考核重点放在学生的创新能力、知识运用水平、动手能力方面。

实验指导教师可以将该课程的考核分为几部分,包括平时成绩(主要包括出勤率、实验主动性积极性评分等)、 实验能力考核(主要包括创新能力、知识运用水平、动手能力考核)、实验完成情况考核、实验报告和答辩成绩。

这种综合性、多样化的考核评价体系不仅会增强学生对实验课程的重视,极大地调动学生学习的积极性与创造性,并且培养和锻炼了学生的科研能力和科研素质。此外,对于取得创新性成果的实验项目,教师将指导学生进一步整理、完善实验数据、撰写学术论文。

四、结语

在新的形势下如何加强学生创新精神和创业能力(双创)的培养是高校人才培养的战略性问题,也越来越成为我国高等教育改革发展面临的重要任务。21世纪是纳米材料与技术迅猛发展的时代,为振兴我国的纳米产业,需要大批具有创新创业能力的高素质人才。为适应国家、社会的需求,提出了“双创”型人才培养模式在纳米材料与技术专业再教育教学中的构建思路,但仍有不完善之处有待改进以不断提升教育质量。

参考文献

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[2]徐斌,郑宏兵,张利萍.以“双创型”人才培养为目标的实践教学模式的改革思考[J].中国林业教育,2012 (5).

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[5]平朝霞.北京纳米材料产业发展分析[J].2014(1).

[6]耿桂宏,马金福,房国丽.《材料物理与性能学》课程内容模块化构建与教学实践[J].科技信息,2012(25).

作者:刘晓芳 叶金蕊 李松梅 于荣海

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