纳米材料研究现状分析论文

2022-04-16

本文一共涵盖3篇精选的论文范文,关于《纳米材料研究现状分析论文(精选3篇)》,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。摘要:在对混凝土及预应力混凝土两种材料的研究过程中,着重对其抗火能力进行了深入的研究和分析,论述了不同国家对于混凝土抗火能力的研究现状,详细论述了针对这种材料的先进修复技术,并且在论述中也提出了这种材料在火灾中应用会产生的某些问题,对这种材料的未来发展前景进行论述。

纳米材料研究现状分析论文 篇1:

我国化学领域青年科技人才论文产出分析

摘要:[目的/意义]目前,高层次人才引进已经成为我国提升科研实力的重要举措,考察人才引进后的论文产出情况,有助于掌握人才计划的实施效果。[方法/过程]文章通过Web of Science数据库下载题录信息,借助Bibexcel、CiteSpace和VOSViewer软件对前5批化学领域青年千人引进后发表论文的数量、结构、影响力、合作网络和基金支持情况进行分析。[结果/结论]研究发现,青年千人发表论文总数呈逐年上升趋势,论文平均被引高于化学领域国内和国际平均水平;存在若干已经形成规模的作者合作网络和机构合作网络,机构合作以国内机构合作为主;通过软件分析,青年千人研究的内容可以分为5个主要类别,分别是化学生物学、有机合成化学、新化学能源研究、高分子化学与物理、无机纳米材料;论文获得基金资助的水平高于全国论文项目资助的平均水平。研究提出通过建立合作网络、扩大合作网络规模,增加高影响力期刊发文数量,加强国际合作发表论文等建议提高中国化学研究的国际竞争力。

关键词:青年千人;科技人才;化学领域;论文产出;国际竞争力;WoS

DOI:10.3969/j.issn.1008-0821.2019.02.002

目前,人才资源已经成为国际竞争的重要因素。习近平总书记在论述“五大发展理念”时,特别强调人才在创新中的作用,将人才作为第一资源,强调“聚天下英才而用之”。青年科技人才是国家科技创新、发展的潜在力量,能够为未来科技、产业的跨越式发展提供有力支撑。

2010年,《青年海外高层次人才引进工作细则》获得通过,“青年千人计划”正式启动。青年千人计划的目标是培养国家科技、产业发展相关领域领军人才。国内相关研究主要侧重对青年千人特征的分析[1],而实际中,青年千人计划实施以来,吸引了大批海外青年科技人才回国,并且在相关领域发挥了重要的作用,保持了良好的学术影响力[2],在我国科技创新中起到了积极作用。对青年科技人才进行研究,追踪青年千人的发展动态,能够把握青年人才的成长与发展规律,为国家制定和调整人才政策提供参考。

学术论文是科研产出的重要表现形式,发表论文的被引、论文发表期刊的影响因子等指标已经成为人才评价[3]、机构科研评价[4]和国家科研水平评价[5]的重要指标。本文以前五批化学领域青年千人计划入选者为例,研究我国化学领域青年科技人才的论文产出情况,把握我国化学领域青年人才科研成果的特征、国际影响力等。

1数据来源与处理

1.1数据来源

首先通过科学网、青年千人所在单位官网等网站收集前5批化学领域的青年千人个人信息,并逐一查找每位千人的个人主页,剔除查找不到个人信息和未归国的青年千人,最终得到113名化学领域青年千人信息。以Web of Science(WOS)数据库作为论文文献数据来源,采用青年千人姓名为检索词进行作者检索,初步获得发表论文信息。结合113位青年千人的个人履历信息、作者识别号和单位信息对检索到的文章进行精炼,剔除不相关的文献信息,最终得到有效题录数据4 536条。文献检索日期为2018年5月18日。本文以4 536条论文信息为分析对象,对前5批青年千人发表的论文进行全面的分析。

1.2研究方法与研究工具

本文采用信息计量学和社会网络分析对青年千人发表论文进行综合分析。采用统计学和可视化方法,使用Bibexce和Citespace软件,对青年千人发表论文的特征进行挖掘。社会网络分析(Social Network Analysis,SNA)将网络中的节点及其关系作为考察内容,作者、关键词均可以作为网络中的能动者。本文使用CiteSpace进行作者和研究机构的社会网络分析,采用VOSViewer进行研究热点分析。

2化学领域青年千人论文产出数量分析

113位化学领域青年千人共发表论文4 536篇,人均发表论文39.79篇,发表时间为2011-2018年(见图1)。从图中可以看出,2011-2017年,化学领域千年千人发表论文数量大致呈现线性增长。在数量上,前5批化学领域青年千人在论文成果数量上保持了稳定的发展势头。

图12011-2018年化学领域青年千人发文量

其中,发文最多的作者是北京大学的孙俊良(131篇),其次是湖南大学的王双印(117篇),第3为中国石油大学的李永峰(116篇),发文量最少的为2篇。发文量最大的机构是中国科学院(623篇),其次是中国科技大学(162篇),第3为中国科学院大学(138篇)。超过100篇的机构还有苏州大学(125篇)、华中科技大学(116篇)。一般情况下,机构发文量总量反映了研究的规模。本文所涉及的研究机构中,共有11个中科院系统研究所,这使得中科院成为发文最多的机构。

3化学领域青年人才论文产出的结构分析

化学领域113位青年千人发表的文章中,论文(Article)4 180篇,评论(Review)170篇,会议論文(Processing Paper)124篇,会议摘要(Processing

化学领域青年千人发表的文章分布于804种期刊、56次会议、25本丛书和1本摘要集。其中发表论文数量最多的是Angewandte Chemie-international Edition(2016年影响因子11.994),发表论文100篇以上的期刊有6种(见表1),共发表论文879篇,占比19.37%。发表论文50~100篇的期刊有8种,共发表论文556篇,占比12.26%。发表论文数量低于50篇的期刊包括化学领域著名期刊Tetrahedron(23篇)、Tetrahedron Letters(40篇)。

从表1可以看出,发表文章数量前10位期刊中,除了RSC ADVANCES处于Web of Science的Journal Citation Reports(JCR)分区Q2区以为外,其余全部为Q1区,其中《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)是化学领域的顶级期刊。在中科院分区中,这10种期刊中有8种位于1区。比较遗憾的是,没有检索到发表于Science和Nature的文章,这应该成为青年千人未来发表论文的目标。总体上看,发文的期刊影响因子及所在区反映出我国化学领域青年千人的文章已经达到很高的水平。

从语种角度看,113位青年千人所发表的文章中,英文为4493篇(99.03%),中文44篇(0.97%)。

4化学领域青年千人论文产出被引与合作情况分析

4.1论文总体被引情况分析

化学领域113位青年千人发表的论文篇均被引16.58次。Web of Science中“InCites Essential Science Indicators”(ESI)显示,化学领域平均被引为14.16[6],可见113位化学领域青年千人论文的平均被引高于世界平均水平。被引频次200及以上的有31篇(0.68%),100~199的有48篇(1.06%)。其中被引频次最高的为江海龙等发表于2012年的文章(见表2)。

有62位进入高被引科学家名单,高被引论文193篇。其中高被引论文数量最多的是湖南大学的王双印(19篇),其次为北京航空航天大学的孙艳明(15篇),第3为中国科学技术大学的熊宇杰(12篇)。根据ESI的标准,论文的被引频次处于前1%范围内的论文是高被引论文[7],发表的论文成为高被引论文反映了这些论文在学科领域中的高影响力。

从ESI数据看,中国化学领域的发文量和被引量均处于世界前列,但在篇均被引数(14.16)方面则远落后于美国(22.15)。因此,提高化学领域论文的被引率是未来提升化学领域研究的一个努力方向。本文统计的化学领域青年千人发文的平均被引为16.08,高于世界的平均被引次数(2013-2017年为7.82,2014-2018年为6.58)。ESI公布的化学领域科研机构中,中国科学院排名第一,中国科学院大学排名第7位[8],2013-2017年,2014-2018年的论文被引率分别为11.32和9.57,中科院青年千人发文的平均被引为13.10,高于中科院发文的平均被引水平。对浙江大学(第17位)、清华大学(第20位)、南京大学(第28位)和北京大学(第32位)的统计发现,青年千人的平均被引均高于同单位的平均水平,并且均高于世界平均水平。从这些数据可以发现,化学领域青年千人的引进对于进一步提升中国在化学领域的国际竞争力,特别是在论文被引方面具有重要作用。

4.2论文合著网絡分析

对青年千人科研产出的研究发现,国际合作网络对海归科学家的产出有显著影响,而国内关系纽带的影响呈倒U型曲线[9]。这表明国内外合作对青年千人科研产出有重要影响。本文考察化学领域青年千人论文发表的国内和国际合作情况。对发文的题录信息进行分析,共得到发文作者10 696人,共有24 065个合作关系,最大合作次数68次,最小合作次数为1。利用Citespace4.0R1对作者进行聚类分析,得到图2。

从图2中可以看到,化学领域青年千人形成了众多小团体网络,这说明化学领域作者之间的合作

较为普遍,以孙俊良、王东辉、夏帆、王艳、王得丽、吴德成、李剑锋、孙艳明、王双印、黄小青、陈涛、李永峰等为核心的合作网络是主要网络。图2中存在一些相对比较孤立的点,这表明这些作者尚未形成比较稳定的合作网络。有研究发现,合作作者规模对论文的影响力有显著影响[10],部分青年千人应有意识扩大研究团队的规模,形成相对稳定的合作网络。

对机构间合作研究发现,不同单位之间的合作形成了若干主要的机构合作网络(图3)。其中由中国科学院、中国科学院大学和中国科技大学构成的合作网络,由浙江大学、福建师范大学构成的合作网络,由清华大学、北京师范大学、华侨大学、中国人民大学等构成的合作网络,由吉林大学、大连理工大学构成的合作网络,由北京工业大学、南开大学、北京化工大学等构成的合作网络,同济大学、中山大学、复旦大学构成的合作网络等是主要的机构间合作网络,另外南方科技大学、厦门大学、上海交通大学、南京大学等单位形成了相对孤立的点,表明这些单位内部合作较多,外部合作较少。

根据武汉大学发布的《世界一流大学和一流学科评价研究报告(2017-2018)》,浙江大学、中国科学院大学、清华大学、北京大学、中国科技大学、复旦大学均进入了世界大学化学学科的前1%,位列世界顶尖行列;吉林大学、南京大学、苏州大学等也进入世界前列[11]。

由此可见,化学领域青年千人的单位分布情况与中国大学在世界化学学科排名中的位置具有高度的一致性;合作网络的构成体现出强强联合的态势。对不同国家之间的合作关系进行分析发现,美国、瑞典是主要的合作国。从数量上看,全部论文中,作者单位为中国的为2 228次,占所有单位出现频次的86.16%,这表明合作网络以国内单位为主,与国外单位的合作较少,这一点在图3中也有所反映。

5化学领域青年千人论文研究热点与获得基金支持情况

5.1研究热点

关键词是论文核心内容的表征,高频关键词聚类能够反映特定领域的研究主题,进而分析特定领域的研究热点。通过参数调节选择出现次数27次及以上的高频关键词(共计201个)进行聚类分析,共得到5个类别的研究(详见图4)。

从图中可以看出,纳米粒(Nanoparticle)处于网络的核心位置,表明该词出现频次最高。采用VOSViewer对关键词进行聚类分析,可以将高频关键词分为5类。

类别1为化学生物学研究,包含的高频关键词有Design、Temperature、Absorption、Metal-organic Frameworks、Cells、In-vivo、Drug-delivery、Cancer、Expression、DNA等,主要关注医学领域。例如,邓贤明等的研究采用一种选择性LRRK2抑制剂LRRK2-in-1,证明了LRRK2会导致Ser910和Ser935的去磷酸化;预期研究将可用于帕金森病的治疗[12]。许国强课题组发现CRNB泛素修饰包括K48连接的聚泛素链,沙利度胺阻断了CRBN泛素偶合物的形成。该团队还发现泛素化的CRBN是蛋白酶体降解的靶点[13]。

类别2为有机合成化学研究,高频关键词包括Complexes、Catalysis、Oxidation、Activation、Derivatives、Mechanism、Photo Catalysis、Energy、Coupling Reaction等。如黄文忠团队的研究表明若丹明衍生物和过度金属离子的选择对影响和/或发光探头的选择性结合性能很重要[14];陈昶乐研究团队系统证明了从苯到萘的配体骨架变化可以极大改善这类催化剂的性能[15]。

类别3为新化学能源研究,高频关键词包括Performance、Graphene、Carbon Nanotubes、Nano Sheets、Fuel-cells、Nitrogen、Storage、Reduced Graphene Oxide等。中国石油大学(北京)的李永峰等的一项研究发现,因电荷传递阻力小,含硫多孔碳(S-PC)比纯多孔碳的性能有显著提高[16]。王双印等提出了一种绿色经济的制备含硫石墨烯方法,该方法通过锂电池中石墨烯-硫复合材料的持续充放电循环来实现[17]。作为二氧化碳利用的研究热点,二氧化碳的捕集和催化转化是近年的研究热点,金属有机框架、沸石和多孔聚合物材料是实现二氧化碳捕集和转化提供了条件。李建荣等提出了并验证了一种单分子的CO.2捕集器,可以增强CO.2宿主的相互作用,而不引起化学结合[18]。

类别4研究高分子化学与物理,高频关键词包括Absorption、Block-copolymers、Charge-transport、Conjugated Polymers、Emission、Facile Synthesis、Fabrication、Polymer、Thin-films等。吴宗铨团队以钯(Ⅱ)复合物为单一催化剂,一锅法合成含共轭聚苯乙烯和立体规整聚的混合嵌段共聚物[19]。超分子水凝胶的生物相溶性好,是具有良好应用前景的一种可注射生物材料,广泛用于药物释放和组织工程领域[20]。该类别中,吴德成课题组进行高分子材料的合成与应用研究,例如,他们通过蝌蚪状Peg-(CD)(7)聚合物与偶氮-ss-偶氮二聚体之间的宿主—客体复合物的形成,展示了一种构建多反应超分子水凝胶的简便方法[21]。

类别5研究无机纳米材料,高频关键词有Nanoparticles、Nanocrystals、Naonstructures、Co Oxidation、Electrochemistry、Enhanced Raman-scattering、Gold Nanoparticles、Metal Nanoparticles、Optical-properties、Single-crystal、Spectra等。例如,董安鋼课题组利用自组装的Fe.3O.4纳米颗粒超晶格为模板制备催化剂,显著提高了电催化性能[22];梁永晔等研究了可以同时实现纳米结构、掺杂和纳米碳的杂化的电催化剂[23];熊宇杰团队通过分离钯晶格中的铜原子,开发了高选择性的CO-CH.4光催化转折点[24]。朱彦武团队的研究报道了高导电石墨泡沫上原位活化氮掺杂石墨烯制备三维自由氮掺杂多孔石墨烯/石墨泡沫,并证明了它在高速率锂离子电池中的潜在用途[25]。孙俊良等以双氯己胺为有机结构导向剂,合成了苏-78a和苏-78b型沸石新形态。

从内容上看,青年千人论文研究的问题侧重于应用领域,具有广阔的应用前景和潜在的经济价值。

5.2基金支持情况

项目资助是提升科研水平的重要方式,项目资助产出论文质量高于国内平均水平[26]。从统计数据上看,113位化学领域青年千人入选后发表的论文共获得14 412项次基金支持,平均每篇论文获得3.18项基金支持,高于中国论文受基金资助的平均水平[27]。其中频次最多的为国家自然科学基金(3 653项次),其次为千人计划经费支持(13 098项次),第3为863/973项目(987项次)。有研究显示,青年千人以负责人身份申请科学基金获得资助率为37.93%,高于同期科学基金平均水平15个百分点[28]。这一数据可以解释本文研究所得出的青年千人发表的论文获得国家自然科学基金支持最多的结论,对千人发表论文的平均被引高于国内和世界平均水平这一结论也具有一定的解释力。另一方面,论文基金支持情况是国家政策和资金对青年千人投入力度的反映,体现出了国家对青年高层次人才的重视程度。

6结论与建议

以上分析表明,我国化学领域青年千人引进后在论文发表方面取得了显著的成效。首先,在论文数量上保持了持续的增长。其次,在文献类型方面,以期刊论文为主,评论次之;英文论文占绝大多数;论文发表期刊分布较广,论文发表在高影响力期刊上的比例较高。第三,在被引方面,青年千人发表的论文影响力高于国内和世界平均水平,但与美国在平均被引方面存在较大的差距。第四,在合作方面,化学领域青年千人形成了若干作者合作网络,但部分青年千人尚未形成稳定的合作网络;机构间形成了具有一定规模的主要合作网络,以国内机构合作为主。论文获得基金资助的平均项数高于全国水平。

世界化学研究中心的转移经验表明,科学家在化学领域研究中处于核心位置[29]。尽管中国的化学领域研究在世界处于领先地位,但与美国相比仍然存在较大的差距,这一差距的主要表现为发表论文影响力。对前5批化学领域青年千人引进后发表论文的研究结论上看,一方面,我国部分化学领域青年千人需要在合作团队建设、合作网络规模扩展方面有意识加强,这有助于增强科研实力,扩大论文成果的影响力。另一方面,需要在提高论文被引量,从而提高论文影响力方面采取更多措施,例如,提高高影响因子期刊的发文数量,因为期刊影响因子对期刊被引频次有正向显著影响[30];提高国际合作发表论文水平,研究显示化学领域高被引科学家国际合作论文占论文总量比例维持在22%左右[31]。中国化学领域研究要取得长足进展,必须注重科学家及所发表论文的影响力。在人才引进方面,中国已经实施了多项人才计划,下一步的着力点在于发挥人才潜力,注重从多个方面采取措施提高高水平论文的整体影响力。

参考文献

[1]王小力,彭正霞.C9高校青年高层次人才引进问题与对策研究[J].高等教育研究,2017,(6):31-39.

[2]孙伟,任之光,张彦通.海外高层次青年人才引进现状分析:以青年千人计划为例[J].中国科学基金,2016,30(1):80-84.

[3]阮鹏,彭云,黄燕.我国科技人才影响因子评价方案研究——基于医学科技的实证研究[J].科研管理,2008,(5):138-148.

[4]邱均平,韩雷.双一流背景下ESI在研究生评价中的创新性应用——以2017-2018年研究生评价结果为例[J].甘肃社会科学,2018,(2):113-118.

[5]贺德方.中國高影响力论文产出状况的国际比较研究[J].中国软科学,2011,(9):94-99.

[6]Web of Sciences[EB/OL].http://esi.incites.thomsonreuters.com/IndicatorsAction.action,2018-05-21.

[7]邱均平.信息计量学[M].武汉:武汉大学出版社,2007(2013年重印):339.

[8]ESI化学领域研究机构排名[EB/OL].http://esi.incites.thomsonreuters.com/IndicatorsAction.action?Init=Yes&SrcApp=IC2LS &SID=H3-2VmLebGDGc0OMR6fV8Z4R5HnHuSXvZnT-18x2dvL k7qnccLI6ix2BC4bxxs5fRAx3Dx3DJEHak0BD7ccCLx2B7iBsPN6A x3Dx3D-iyiHxxh55B2RtQWBj2LEuawx3Dx3D-1iOubBm4x2FSwJj jKtx2F7lAaQx3Dx3D,2018-05-22.

[9]陈代还,段异兵,潘紫燕.二元关系网络对海归科学家产出的影响——以中国“青年千人计划”为例[J].中国科技论坛,2015,(9):143-147.

[10]何海燕,李芳.高校科研合作对论文产出质量的影响——基于国家重点实验室分析[J].北京理工大学学报:社会科学版,2017,(5):162-167.

[11]中国科教评价网.化学学科排名_2017世界大学分学科排行榜[EB/OL].http://www.nseac.com/html/240/679863.html,2018-05-19.

[12]Deng X M,Dzamko N,Prescott A,et al.Characterization of a Selective Inhibitor of the Parkinsons Disease Kinase LRRK2[J].Nature Chemical Biology,2011,7(4):203-205.

[13]Liu Y B,Huang X G,He X,et al.A Nover Effect of Thalidomide and Its Analogs:Suppression of Cereblon Ubiquitination Enhances Ubiquitin Ligase Function[J].FASEB Journal,2015,29(12):4829-4839.

[14]Wong K M C,Wang C Y,Lam H C,et al.Bichromophoric Rhodamine-rhenium(Ⅰ)and-iridium(Ⅲ)Sensory System:Synthesis,Characterizations,Photophysical and Selective Metal Ions Binding Studies[J].Polyhedron,2015,86(S1):133-140.

[15]Wu Z X,Hong C W,Du H X,et al.Influence of Ligand Backbone Structure and Connectivity on the Properties of Phosphine-Sulfonate Pd(Ⅱ)/Ni(Ⅱ) Catalysts[J].Polymers,2017,9(5):1-9.

[16]Yang W,Ma X L,Xu X W,et al.Sulfur-doped Porous Carbon as Metal-free Counter Electrode for High-efficiency Dye-sensitized Solar Cells[J].Journal of Power Sources,2015,282:228-234.

[17]Ma Z L,Dou S,Shen A L,et al.Sulfur-Doped Graphene Derived from Cycled Lithium-Sulfur Batteries as a Metal-Free Electrocatalyst for the Oxygen Reduction Reaction[J].Angewandte Chemie-International Edition,2015,54(6):1888-1892.

[18]Li J R,Yu J M,Lu W G,et al.Porous Materials with Pre-designed Single-molecule Traps for CO.2 Selective Adsorption[J].Nature Communications,2013,(4):1538.

[19]Su M,Liu N,Wang W,et al.Facile Synthesis of Poly(Phenyleneethynylene)-block-Polyisocyanide Copolymers via Two Mechanistically Distinct,Sequential Living Polymerizations Using a Single Catalyst[J].Macromolecules.2016,49(1):110-119.

[20]孙立泷,许韵华,朱雯,等.超分子水凝胶作为胰岛素缓释体系的研究[J].高分子学报,2015,(6):673-678.

[21]Wang X,Wang J,Yang Y Y,et al.Fabrication of Multi-stimuli Responsive Supramolecular Hydrogels Based on Host-guest Inclusion Complexation of a Tadpole-shaped Cyclodextrin Derivative with the Azobenzene Dimer[J].Polymer Chemistry,2017,8(26):3901-3909.

[22]Zhang C L,Wang B W,Shen X C,et al.A Nitrogen-doped Ordered Mesoporous Carbon/Graphene Framework as Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen Reduction and Evolution Reactions[J],NANO Energy,2016,30:503-510.

[23]Zhang X,Xu H M,Li X X,et al.Facile Synthesis of Nickel-Iron/Nanocarbon Hybrids as Advanced Electrocatalysts for Efficient Water Splitting[J].ACS Catalysis,2016,6(2):580-588.

[24]Long R,Li Y,Liu Y,et al.Isolation of Cu Atoms in Pd Lattice:Forming Highly Selective Sites for Photocatalytic Conversion of CO.2 to CH.4[J].Journal of the American Chemical Society,2017,139(12):4486-4492.

[25]Ji J Y,Liu J L,Lai L F,et al.In Situ Activation of Nitrogen-Doped Graphene Anchored on Graphite Foam for a High-Capacity Anode[J].ACS NANO,2015,9(8):8609-8616.

[26]俞征鹿,馬峥,郭红,等.中国科技计划项目论文产出和影响力分析[J].情报杂志,2013,(4):1-5,15.

[27]孙金伟,刘迪,王贤文,等.科学基金资助与SCI论文产出:对10个国家的对比分析[J].科学学研究,2013,(1):36-42.

[28]高阵雨,陈钟,王岐东.海外优秀青年学者回国发展现状分析——以“千人计划”青年项目入选者申请获批国家自然科学基金情况为例[J].中国科学基金,2017,(4):359-363.

[29]乌力吉,武君芳.世界化学研究中心的三次转移[J].北京化工大学学报:社会科学版,2001,(1):51-54,58.

[30]王海涛,谭宗颖,陈挺.论文被引频次影响因素研究——兼论被引频次评估科研质量的合理性[J].科学学研究,2016,(2):171-177.

[31]刘云,白旭,杨芳娟,等.高被引科学家论文合作关系研究[J].科研管理,2016,(S1):328-336.

(责任编辑:陈媛)

作者:王甲旬 邱均平

纳米材料研究现状分析论文 篇2:

混凝土及预应力混凝土结构抗火研究现状与展望

摘   要:在对混凝土及预应力混凝土两种材料的研究过程中,着重对其抗火能力进行了深入的研究和分析,论述了不同国家对于混凝土抗火能力的研究现状,详细论述了针对这种材料的先进修复技术,并且在论述中也提出了这种材料在火灾中应用会产生的某些问题,对这种材料的未来发展前景进行论述。根据大量的研究分析结果得知,混凝土在火灾中受到高温爆裂的界点是根据强度的改变而发生变化的,不同种类的混凝土在火灾中爆裂点也不同,所以在研究混凝土及预应力混凝土结构过程中,应当考虑以下几点:高温下不爆裂、高温下不易倒塌、火灾过后容易修复等因素。

关键词:钢筋混凝土;预应力混凝土;爆裂;抗火性能

火灾的发生频率很高[1-2],研究表明,我国每年发生的火灾事件超过15万件,全球建筑起火事件是中国的24倍左右,因火灾损毁的建筑物不计其数。举例来说,2003年,我国湖南发生的一起大厦起火事件不仅导致大厦坍塌,20几名消防官兵也在救火的过程中失去了生命。高温对建材的性能以及结构等具有非常重要的影响。在高温的作用下,材料可能会因高温产生爆裂。目前,混凝土及预应力混凝土结构在火灾中的影响受到了全世界的关注和研究。本文将介绍火灾发生之后混凝土结构如何修复等先进技术,调整和改善目前混凝土在抗火能力中仍旧存在的不足之处,并对未来进行设想。

1    国外预应力混凝土结构火灾研究的现状

随着经济社会的发展,全球的经济产业正在迅猛发展,但是各类建筑以及桥梁的火灾事故却频繁发生,给社会以及人民的生命财产安全等带来了巨大的损失和危害。严重的火灾可能造成建材结构坍塌、爆裂等一系列的严重影响,为了尽量避免这样的损失,国内外的专家学者开始了一系列的研究。

对于预应力混凝土抗火能力的研究,国外的开始时间要早于中国,20世纪初期就已经进入研究领域并且成立了很多专门的研究组织,其中,以美、英两国较为著名,例如波特兰水泥协会。这些研究组织针对建筑结构的抗火能力进行了一系列科学、合理的研究和分析,主要分为以下几个方面:(1)建材在火灾产生的高温中力学性能的研究。(2)火灾发生过程中温度场的确定。(3)确定建筑材料在高温中的承载能力以及抗火能力的研究,并且在研究取得一定成果之后编写了较为详细的建筑规范准则以及行业条文。在研究钢筋混凝土的抗火能力50年之后,国外组织开始了对预应力混凝土结构的抗火能力的研究。虽然国外科研专家在反复的试验过程中发现预应力混凝土在火灾的发生过程中依旧存在某些不可避免的问题,但是在某些学者的研究中也发现了另外较为优秀的工作性能,依旧可以应用于建筑的使用过程[3-6]。

2    国内预应力混凝土结构火灾研究的现状

建材结构抗火能力的研究在我国起步的时间稍晚,自20世纪80年代开始,我国的学者和专家才开始进行系统的研究和分析。针对此研究参与进来的大学主要有清华大学、同济大学以及其他较为著名的大学。同时,我国也建立了很多关于火灾的研究机构,举例来说,我国公安部下属的几大消防研究所曾在防火技术、高空排烟技术、阻燃技术等领域产生了重大的突破,取得了非常重要的研究成果,為我国消防、火灾方面提供了重要的技术支撑,减少了很多财产损失和人员伤亡。

同济大学对于建材抗火性能的研究始于20世纪80年代,陆州导对其进行了系统的实验,将同等数量的混凝土以及钢筋置放在高温中,观察两者的强度、应力以及其他实验数据的变化,并且将几十根混凝土从高温环境中移出并对其进行冷却处理,观察冷却后建材的黏连程度,还对钢筋混凝土的抗火能力进行精密的实验。肖建庄在对建材抗火能力的研究中主要研究了钢筋混凝土在火灾后的抗压能力、剪刀墙以及板架等的对抗火灾的能力。

清华大学主要研究了建筑结构对于火灾的抗火能力。主要包括以下几个方面:(1)混凝土等材料在火灾中抵抗高温的能力;(2)钢筋混凝土连接房梁、框架等的实验。南建林 主要研究的方向是混凝土在温度以及应力在耦合产生作用力的情况下出现的力学性能,在研究之后还构建了完善的混凝土在火灾过程中温度—应力耦合的本构联系。吕彤光则是对建筑中常用的几种具有不同性能的钢筋进行了对比分析。

3    存在的问题

虽然我国各个机构对于建材在抗火能力方面的研究预分析得到了较为显著的成果,但是对于预应力混凝土在地域火灾能力方面的探讨处于萌芽状态,还没有进行深入的分析和研究。虽然它与钢筋混凝土在防火能力方面具有很多相似性,但两者毕竟不是属于同一种建材,而且预应力混凝土自身也具有独特的特征,所以在这方面的研究中我国的各个机构仍需要继续努力。目前,我国在这方面的研究过程中存在几点问题:(1)全球的专家学者在研究的过程中将注意力重点放在了预应力混凝土在普通火灾发生过程中耐火的最高临界点,考虑的是建材横截面内部的温度分布以及火灾发生中温度逐渐升高对于钢筋强度是否存在影响,以及能够产生怎样的影响。(2)在通常的实验研究过程中,重点研究的是预应力混凝土地域火灾的能力,但是因为结构之间彼此影响,所以建材受热产生形状的变化可能会对其他的构件产生破坏的作用,针对此问题目前并无系统的研究给予详细的说明和解决办法。(3)传统的实验操作中将热传导作为实验的理论依据,并不能对火灾中建材的损伤以及结构变化等进行有效和正确的分析,尤其是材料在高温下产生的蠕变对火灾的影响缺乏相应的理论支持。(4)预应力混凝土与其他的混凝土相比较具有很多特殊性,但是在以前的各个实验中并没有对其进行充分的研究。

4    火灾后混凝土结构加固修复技术

混凝土结构在火灾后的危险其实要远高于火灾中的危险。所以对火灾发生过后的损伤判定则成为首要的需要。吴波[7]根据火灾发生的荷载密度、通风状况等因素的影响构建了简明有效的室内火灾过程中温度上升的计算方式,对于工程中的应用提供了有效的方式。吴波、郑文忠等[8-9]先后对混凝土在承受高温过程中的力学进行了反复的实验和分析,得出了掺纤维HSC、RPC在火灾发生过程中温度与损伤的紧密联系。吴波构建了建材内部构建最高温度场的计算方式,得出了包括环向约束高强混凝等有关的力学性能,让火灾中受到高温挤压的混凝土比没有受到约束的混凝土得到超过20%的作用,并且在反复的实验中对受到轻微损害的结构,大胆提出了承受超过500 ℃的混凝土有效修复的技术,还构建了建材在承受火灾之后的抗震恢复力模型,达到了火灾发生过后判定混凝土损伤程度的目的,得到了较为显著的效果。我国其他各个研究所也在不断的实验中得到了丰富的理论与结果,为研究火灾对混凝土的损伤判断给予强有力的理论支撑。

5    研究结论

(1)火灾发生过程中产生的高温会对混凝土进行挤压,可能出现爆裂的情况,造成力学减退的情况,与此同时,力学性能还受到构成混凝土的成分以及火灾温度上升速度的影响。

(2)在通常的实验过程中,多采取标准升温曲线,但是这种曲线与实际发生的火灾相比具有明显的差异,所以专家和学者在研究的过程中应当重视实际火灾发生中混凝土抵抗高温的能力。但是由于实验无法完全模拟真实的火灾场景,所以用于实验的预应力混凝土等抗火能力数据偏小,所以必须加强实验强度。

(3)在实验过程中对于混凝土等的设计目标应当满足以下几方面:在火灾发生过程中不倒塌、不爆裂,并且能够在灾后进行修复,进行二次使用。

(4)处于建筑高层的混凝土以及地下的结构空间可以根据建筑用地进行充分的利用,高层混凝土在发生火灾时火势过大且蔓延的速度极快。而地下空间承受高温的最高限度一般是4 h,远超地上结构构件的承受时间。所以要针对两种不同的情况对火灾环境以及发生火灾之后的反应速度等进行仔细研究和分析,不断提升建筑整体抗火的能力。

6    发展前景

本文研究的形式还存在不足之处,仅列举了一些研究的成果和方面,所列举的实验结果可能也存在单一性,不能完全概括所有的火灾情况,所以希望未来专家学者在研究的过程中能够从以下几方面进行补充:(1)研究对象可以具有多元化;(2)在混凝土结构中加入更丰富的防火材料,增加抵御火灾的能力;(3)能够重点观察火灾发生过程或者重点研究对于预应力的变化情况。

7    结语

总结了国内外对于预应力混凝土的研究现状、在研究中出现的问题以及目前比较先进的研究技术,并且展望了未来我國在研究混凝土的实验方向。我国虽然在建筑结构抵御火灾能力方面取得了一些进展,但是也不可避免地遇到了一些问题,我国与国外的研究也存在较大的差距,比如研究的内容过于简单、缺乏全面性、研究的机构规模不大、实验器材不够先进等问题。所以我国必须加强这方面的投入和支持,对于一些重点项目进行资金和技术的支撑,保证实验顺利进行,取得重要的理论成果。

[参考文献]

[1]吴   波,唐贵和.近年来混凝土结构抗火研究进展[J].建筑结构学报,2010,31(6):110-121.

[2]郑文忠,闫   凯,王   英.预应力混凝土结构抗火研究进展[J].建筑结构学报,2011,32(12):52-61.

[3]邵庆辉,古国榜,章丽娟,等.纳米材料合成与制备进展研究[J].兵器材料科学与工程,2002(4):59-63.

[4]杜仕国,施冬梅,韩其文.纳米颗粒的液相合成技术[J].粉末冶金技术,2000(1):46-50.

[5]方   云,杨澄宇,陈明清,等.纳米技术与纳米材料简介[J].日用化学工业,2003(1):55-60.

[6]杨鼎宜.纳米材料的结构性能特征及其在建筑中的应用[J].建筑技术开发,2003(2):42-46.

[7]吴   波.火灾后钢筋混凝土结构的力学性能[M].北京:科学出版社,2003.

[8]郑文忠,李海艳,王   英.高温后不同聚丙烯纤维掺量的活性粉末混凝土力学性能试验研究[J].建筑结构学报,2012,33(9):119-126.

[9]侯晓萌,郑文忠,孙洪宇.火灾作用下锚具对预应力钢棒锚固性能退化规律研究[J].建筑结构学报,2014,35(3):110-118.

作者:余华

纳米材料研究现状分析论文 篇3:

纳米材料应用现状分析

摘要:近些年来,随着科技强国战略的贯彻落实,各行业领域对于新技术以及新材料的应用实践问题予以了高度重视。其中,纳米材料作为新兴材料的代表形式,前已经在多个行业领域中得到了广泛推广与应用,发展前景良好。针对于此,本文主要结合纳米材料应用特点,对当前纳米材料应用现状以及发展趋势进行总结归纳,以期可以给相关人员提供参考价值。

关键词:纳米材料;应用现状;发展

引言:所谓的纳米材料在尺寸方面主要介于原子、分子以及宏观体系之间,属于新一代材料的代表形式。其中,纳米材料的三维空间尺度至少有一维处于纳米量级,也就是介于1~100nm之间的材料。由于纳米材料组成单元尺寸相对较小,促使其界面所占成分相对较大。这样一来,纳米微粒所构成的体系在性质表现方面多具特殊性与复杂性。结合当前发展情况来看,随着纳米材料应用推广范围的不断扩增,纳米材料在多个行业领域中得到了广泛推广与应用,并取得了良好成效,如医疗领域、环保领域等。不难看出,纳米材料所具备的功能价值十分明显。建议在今后的发展过程中,行业内部研究人员应该加强对纳米材料应用推广问题的重视程度。

1 纳米材料应用现状及相关分析

结合当前发展情况来看,随着纳米材料及相关技术的推广应用,该材料在多个行业领域中实现了高质量发展目标,并且所取得的成效相对显著。主要应用如下:

1.1 环保领域

对于环保领域而言,通过高效应用纳米材料及相关技术可以进一步增强能源利用效率,主要体现在空气污染控制以及土壤污染控制等专业领域方面。在具体应用推广过程中,行业内部研究人员可通过发展高效吸附剂以及催化剂等纳米材料,实现自然水体高效低成本治理目标[1]。

与此同时,也可以通过利用微纳米气泡等先进纳米技术,对江河湖海等自然水体进行高效治理,节约治理成本的同时,保障治理效益。除此之外,具有特殊结构特点以及形貌特征的纳米材料可在重金属以及农药等检测领域工作中发挥良好的功效,可在短时间内完成精准检测过程。最重要的是,依托于不同污染物特征可以高效选择并应用纳米材料,完成土壤污染物分离以及检测等一系列工作任务。

1.2 生物及医学领域

生物及医学领域基本上可以视为纳米材料及相关技术主流应用的平台。在具体应用过程中,纳米材料技术在组织修复与替代材料等领域方面可以发挥良好的功能作用。同时,纳米材料技术在诊断与治疗以及基因与细胞等专业研究方向上也可以发挥良好的功能作用。

在具体应用过程中,通过合理应用纳米技术,可对现有诊疗技术进行革新优化,并取得颠覆式创新成果。其中,创新结果可在临床上实现高效使用过程。举例而言,当前所应用的新型组织再生材料、新型抗肿瘤纳米药物等均可以视为纳米材料技术的应用范畴[2]。

1.3 其他领域

结合相关调查显示,预计2022年我国纳米材料市场规模可以高达1955亿元水平。不难看出,我国纳米材料市场发展前景广阔,可行性价值较强。除了可在新材料产业领域中具备良好前景之外,还可以全面支撑国民经济发展。举例而言,当前所研发的纳米氧化钛等新型材料可以应用于吸附等工作当中;不同材质的纳米粉体在着色燃料等领域中可以发挥良好的功能价值,主要集中体现在汽车涂料等领域当中;此外,聚合物纳米复合材料可以应用于汽车结构件等领域当中,如发动机齿轮等。

2 纳米材料应用前景以及发展分析

应用发展纳米材料及相关技术已然成为21世纪科技发展的主流方向之一,结合国内研究情况来看,国内纳米领域所发表的SCI论文累计已经跃居世界首位,并且在相关专利申请量方面占据全球总量的40%。不难看出,国内纳米领域发展前景广阔。但是从整体情况上来看,国内纳米相关产业以及企业发展所表现出的国际化竞争力度并不是很强,并且在某些技术层面还是存在滞后性问题。针对于此,在今后的发展过程中,相关产业以及企业方面应该加强对纳米材料及新兴技术的应用推广力度。

一方面,行业企业方面应该重点加强顶层设计。最好可以结合纳米材料及相关技术发展趋势,健全完善纳米材料技术产业链体系以及价值链体系。通过形成整合力量,保障行业市场国际化竞争力度得以全面加强。另一方面,行业企业方面应该始终坚持以市场为导向,注重培养高端市场体系,全面挖掘纳米产业商机。除此之外,在今后的发展过程中,行业企业应该立足于国家战略需求,重点发展环保以及能源等专业领域纳米技术内容,实现高质量发展目标。在此过程中,行业企业方面应该加强对专业技术人才的培养,更好地助推纳米研究进程发展[3]。

结论:总而言之,纳米材料的推廣与应用已经对人类社会生产生活产生了深远影响,甚至有可能会解决人类所面临的诸多难题,尤其是环保以及人类健康等领域难题。结合当前发展情况来看,纳米材料及相关技术的应用发展已然成为社会经济新增长点的重要组成部分。针对于此,在今后的发展过程中,材料科学领域及相关行业企业应该加强对纳米材料的主动探索与深度研究,促使纳米材料可以在新材料、能源以及医疗等诸多领域中发挥重要作用。相信在全体人员的不断努力下,我国纳米材料及相关技术应用水平将会上升到全新高度。

参考文献:

[1]朱丹丹,周启星. 功能纳米材料在重金属污染水体修复中的应用研究进展[J]. 农业环境科学学报,2020,37(08):1551-1564.

[2]商明慧,陈强,陈春英. 包装材料及食品中纳米材料的检测与表征技术[J]. 生态毒理学报,2019,8(06):824-838.

[3]刘颖,陈春英. 纳米生物效应与安全性研究展望[J]. 科学通报,2020,63(35):3825-3842.

作者:尚震宇

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