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表面化學論文范文第1篇

【論文摘要】 《物理化學》作為藥學專業基礎課，與藥學專業課和藥學研究關系密切。通過加強理論知識與實際應用，特別是藥學實踐的聯系和融合，不斷推進教學方法改革，以激發學生的學習興趣，提高教學質量。

物理化學是從研究物理變化和化學變化的聯系人手，探求化學變化的基本規律的一門科學IlJ。對于高等醫藥院校藥學專業的學生來說．物理化學是一門重要的專業基礎課程和必修課程。是繼無機化學、有機化學之后的一門理論化學課程。其內容除了涉及無機化學、有機化學、分析化學的知識外。還與物理學、高等數學和生物化學等知識密切相關。同時．又為后繼課程如藥物化學、藥劑學等的學習提供方法和理論指導．它在基礎課程和專業課程之間起著橋梁和紐帶的作用，并且藥學研究的整個過程都與物理化學密切相關。由于該課程是一門專業基礎課。學時少內容多的矛盾較為突出。同時物理化學理論性強、公式多、邏輯性強．教師感到難教，學生覺得難學。學生覺得難學、枯燥的原因很大程度上在于在教學的過程中，教學內容缺乏與實際應用特別是藥學實際的密切聯系，致使學生覺得不能學以致用，導致缺乏學習的興趣。因此要提高教學質量，激發學生的學習興趣，就必須改進教學方法，加強物理化學理論知識與實際應用特別是藥學實踐的聯系和融合是至關重要的。

1理論聯系實際．強化藥學特色

1．1與藥學實踐相結合

物理化學理論抽象、概念多、公式多，初學者不易掌握。如果在授課時僅僅是教會學生如何應用概念、公式去解題。學生往往會感到課程既難學又似乎沒有實際應用價值。因此在教學中應注重理論聯系實際，注重結合藥學方面的實際問題進行講授．把抽象的物理化學原理與藥學實踐相結合．注意用理論知識去分析和解決實際問題．使學生達到學懂會用，學以致用的目的。

第一，物理化學可為藥物新劑型的開發提供理論指導。混懸液、乳狀液、膠體等劑型的藥物配制都需要應用表面化學和膠體的知識點。例如。固體分散體是提高藥物吸收效果和生物利用度的有效方法，利用物化中的低共熔相圖原理，使藥物與載體以低共熔比例共存時，制成的藥物具有均勻的微細分散結構。可大大改善其溶出速度。如灰黃霉素一酒石酸低共熔混合物的溶出速度比純灰黃霉素的大2．7倍：48％尿素與52％磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度是純磺胺噻唑的12倍田。微乳作為新的給藥系統之一，近年來被用于多種藥物制劑的開發．其突出優點有增溶，促進吸收．提高生物利用度．減少過敏反應等。如抗腫瘤藥喜樹堿在微乳中的溶解度提高23倍。在介紹膠體分散體系時，通過給學生引入“微乳”的實例。不僅提高了學生的學習興趣，也加深了學生對物理化學中枯燥概念的理解和掌握。

第二，為藥物研究和病變檢驗提供實驗方法。人的體液均為膠體，利用膠體粒子帶電的特點，通過電泳方法可分離體液，判斷某器官是否病變等。例如在電場作用下．可將唾液中的消化酶分離出來，這對單獨研究酶的活性提供了方便。又如當人體的脂質代謝遭到破壞時，血液中紅細胞的電泳率就會低于正常值．通過電泳的測定就可判定人體的肝功能是否正常網。這些實際應用均與膠體知識相關。

第三，為新藥的研發提供理論指導。化學藥物中合成路線選擇、工藝條件確定，反應速率及機制的分析，這些都需要化學熱力學及化學動力學基礎，而產品的分離和純化又需要相平衡的理論知識；相平衡中結晶、蒸餾和精餾、萃取等方法為天然有效成分的分離純化提供了很好的理論指導基礎等。

第四，為專業課程學習和研究提供理論基礎。實際上物理化學各章節的內容．都與藥學專業主要專業課如藥物化學、天然藥物化學、藥理學和藥劑學有千絲萬縷的聯系。藥理學中有關藥物的穩定性及體內代謝等直接與化學動力學規律相關；藥劑學中溶膠的性質需要電化學知識；在藥代動力學研究中，首先要確定模型是一室、二室還是三室，應用的則是化學動力學中一級反應和零級反應的知識等。

1．2與教師科研相結合

高校中的教學與科研是相輔相成、相互促進、缺一不可的，堅持教學與科研相結合，是培養學生創新能力的主要途徑，也是理論聯系實際的重要環節。將教師成熟的科研成果及時轉化為實驗教學內容，編寫為教材，保證實驗內容新穎，既有廣度，又有深度。學生把掌握的理論知識融會貫通地運用到實際中，把枯燥、抽象的知識變成了生動易懂的實驗，激發了學生的求學欲望，增加了學生學習的興趣和動力。筆者在教學中，結合有關抗氧化劑的構效關系研究與設計方面的科研工作。將化學熱力學、化學動力學等理論內容與科研實際結合起來，收到了良好的教學效果。課外，通過布置課程小論文，以物理化學原理知識在藥學方面的應用為題．讓學生主動搜尋資料，閱讀參考書，促使他們在論文撰寫中更進一步地理解理論知識和相關方法，同時也培養了他們基本的科研素養。

1．3與學科發展前沿相結合

物理化學作為基礎理論化學。往往給人一種遠離科技前沿的錯覺。實際上，物理化學原理是許多高新技術的基礎。且在高新技術領域有著重要的應用。因此。教師要密切關注物理化學領域的最新發展，結合學生專業特點和學校的科研特色，介紹基礎知識在相關領域的應用趨勢，引導學生思考，要站在學科發展的前沿反觀基礎、改造基礎、重建基礎。如在學習拉烏爾定律時，將拉烏爾定律與滲透、反滲透方法結合，講解其在宇航員制造太空水過程中的應用．使學生了解了科學技術和社會的關系。激發了學生強烈的求知欲望和學習熱情明；又如在學習表面現象這一章時，結合舉例2007年諾貝爾化學獎獲得者埃特爾有關一氧化碳在金屬鉑表面的氧化過程的研究，催生了汽車尾氣凈化裝置，從而了解表面化學的研究領域對制藥、化工產業影響巨大，物質接觸表面發生的化學反應對工業生產運作至關重要。加深學生對表面化學在物理化學學習中的相關內容的理解。通過這些前沿概念性的介紹，使學生在開闊眼界的同時啟發了創新性思維。通過在教學中不斷滲透前沿科學知識。不僅使物理化學教育富有生命力、感染力與時代感，而且培養了學生的科學素質，使他們的學習目標更加明確。教師在介紹前沿科技時表現出的熱愛化學、崇尚科學的情感和價值觀。也會對學生科學精神的形成產生深遠的影響。

1．4與生活實際相結合

比如我們在實際生活中遇到的氣泡，液滴，肥皂泡為什么都是球形的?在江河人海處為什么能夠形成三角洲等，通過與這些生活實際相結合，引導學生在物理化學的學習中得到解答。

2實現理論與實踐融合的途徑與手段

2．1加強藥學知識學習，提高教師藥學知識水平

要實現物化理論知識與藥學專業的融合，教師的業務水平至關重要。教師只有具備深厚的藥學和生命科學方面的專業知識，才能理解物化課程在藥學中的作用，在教學中將物理化學與藥學融為一體。目前從事物理化學教學的教師大多畢業于化學專業，缺少必要的藥學知識背景，而藥學專業的物理化學教學是要能更好地服務于藥學專業課的學習和藥學科學研究。這就要求教師除了花費大量的時間和精力備課外，還需要對藥學知識有所了解和掌握，需要教師不斷加強藥學知識學習，提高自己的藥學知識水平。有的學校要求化學基礎課教師必須聽完一輪藥學專業的相關課程，甚至參與某些專業課程的教學，這的確是非常有效的舉措。物化教師一旦了解和掌握了藥學專業知識，對于自身知識結構的優化，實現物理化學與藥學專業的融合都有十分重要的作用。

除了不斷提高自身的藥學知識水平外，加強與藥學專業課教師的聯系和合作也是實現理論與實踐融合的重要途徑。筆者在教學中，經常與藥劑學等專業課程教師交流。開展集體備課，了解物化基礎知識和理論在藥劑學中的應用，從而明確了教學中的重點，加強了理論與實踐的融合。突出了物理化學的基礎課地位和作用，取得了良好的教學效果。

2．2設立專題講座

結合藥學特點，開設與藥物化學、天然藥物化學、藥理學、生物電化學、藥劑學等藥學專業密切相關的系列知識講座，也是加強物理化學與藥學融合的一個重要途徑。

2．3開設綜合性、開放性實驗

理論知識與藥學專業的融合也體現在融合藥學特色的物理化學實驗的設計上。通過改進實驗內容，開設綜合性、開放性實驗，體現面向藥學專業的特色。例如，根據旋光法測定蔗糖轉化反應的速率常數實驗，可增加研究藥物有效期的實驗；將凝固點降低法測萘的分子量改為測葡萄糖的分子量，同時利用該實驗的原理和方法測定中藥注射液的滲透壓等。

在學習化學動力學章節時，教師結合藥學專業特色，參考藥物穩定性和代謝動力學知識，給出學生明確的提綱，讓學生查閱文獻，師生共同設計實驗方案，開設開放性實驗。讓學生在開放性實驗的設計、完成過程中，將物理化學理論知識更好地運用到藥學研究中，同時也可以培養學生基本的科研思維。

2．4吸納學生參與科研項目

表面化學論文范文第2篇

關鍵詞：物理化學；教學方法；量化考核

作者簡介：班紅艷（1977-），女，遼寧營口人，遼寧科技大學化學工程學院，副教授；方志剛（1964-），男，遼寧鞍山人，遼寧科技大學化學工程學院，教授。（遼寧 鞍山 114051）

基金項目：本文系遼寧省“十二五”規劃課題（課題編號：JG11DB140）、遼寧省教育廳教改項目（項目編號：884-4-4）、遼寧科技大學標志性成果建設項目（項目編號：kdjg10-11）、遼寧科技大學研究生創新教育計劃項目（項目編號：2012YJSCX23）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）07-0117-02

“物理化學”是化學學科中的一門重要學科，是遼寧科技大學（以下簡稱“我校”）化工、環境、生物、材料、冶金、無機等各專業的專業基礎課程。“物理化學”課程作為四大基礎化學課程的核心，其與無機化學、有機化學、分析化學的最大區別在于其概念抽象、理論性強、公式多、原理多、推導多、知識的邏輯性和前后關聯性強。[1]因此，不少學生畏懼物理化學學習，缺乏學習興趣。針對“物理化學”課程特點和學生學習實際，為提高學生學習興趣，優化教學效果，從教學內容、方法、手段等方面介紹了教學過程中的一些具體做法。

一、精選教學內容，引導學生研究性學習

在傳統的“物理化學”教學中，往往采取老師在講臺上講授，學生在下機械地記的形式，學生學習的內容基本上都來自于教師在課堂上的講授，這樣不僅不利于調動學生的學習積極性和主動性，而且容易出現滿堂灌現象。為了盡量減少單純的“灌輸式”講授，促進學生以研究性方式進行學習，在全部教學內容中，對適合教師講授、學生自學、學生獨立探究的內容進行選擇，從內容選擇上避免所有的內容都由教師講授。對于那些難度很大，學生以現有的知識難以自學或學生可以自學，但自學可能要消耗過多的時間和精力的內容由老師講授。在此范圍之外的內容，凡是學生能夠自學的均應放手讓學生自學。[2]通過自學，較大地減少教師對課本內容的講解時間，而且講授時不再需要按書本去灌輸，可以用節省下來的課堂時間補充新的習題，或融入跟蹤時代的新內容和前沿講座。[3]例如，在學習表面現象這一章時，舉例2007年諾貝爾化學獎表彰德國科學家格哈德?埃特爾在固體表面化學過程研究中作出的貢獻，從而了解表面化學的研究對于化學工業至關重要，加深學生對表面化學在物理化學學習中的相關內容的理解。又如在學習膠體化學一章時，可以結合家喻戶曉的納米技術。納米材料具有許多神奇的功能，如此微小尺寸的材料是怎么得到的呢？化學家就利用膠體化學中具有納米尺寸的油包水膠束作為納米反應器，從而合成了各種無機、有機、高分子納米粒子。[4]這些前沿內容的介紹，不僅可以擴大學生的知識面，而且對學生今后工作或創新研究也將起到重要作用。

二、改進教學方法，提高教學質量

1.采用圖表法進行章節公式歸納總結，解決物理化學公式多難記憶的問題

“物理化學”課程的學習中，學生普遍反映公式多，條件多，容易混淆。由于學生剛剛學習物理化學，還不能對它有較深刻的認識，對公式只能死記硬背，這就需要教師為學生進行總結，使學生易于記憶。[5]例如熱力學第一定律和第二定律的應用中，主要是計算各種過程的Q、W、、、、、，由于公式較多，最好采用列表的方法。表1列出了理想氣體經歷不同的過程時，Q、W、、、、、等各熱力學變量的計算公式，這樣可以使得眾多的公式條理關聯化。學生在復習時一目了然，不容易造成混淆。

2.理論聯系實際，注重啟發式、案例式教學

“物理化學”學科中有些內容比較抽象，不容易被學生接受和理解。為此，在教學中注意理論聯系實際，列舉一些和生活息息相關的實例，啟發學生用所學知識、原理、方法去解答，調動學生的學習積極性，激發學生的求知欲望。[6]

例如，講熱力學第一定律時，列舉空調、電冰箱的熱功轉化問題；講到稀溶液的依數性時，列舉鹽堿地的農作物為何長勢不好，甚至會枯死；講到化學平衡時，列舉高爐煉鐵中反應Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2，高爐廢氣中含有大量的CO，為什么延長爐身，不能減少廢氣中CO的含量；[7]講化學動力學時，可以問“大家吃的面包為什么2、3季度保質期短，而1、4季度保質期相對長些”；又如講到表面現象時，列舉為什么有機蒸餾實驗要加入沸石，活性炭具有吸附作用以及人工降雨和毛細管現象等問題。

實踐表明，在“物理化學”教學過程中，根據所講授的內容，適時地應用一些生動的來自實際、生產、科研的實例，使學生體會到物理化學是“有用的”，是可以看得見、摸得著的，從而激發學生的學習興趣，變學生由“被動學”為“主動學”。

3.多媒體與傳統板書結合，優化教學效果

在“物理化學”講授過程中，針對不同的教學內容應采用適當的教學手段。多媒體的應用使原本枯燥無味的理論知識，通過生動、形象、直觀的形式表現出來，調動了學生的學習興趣，為教師節省了大量板書繪圖的時間，加快了知識點的講授速度，課堂教學的信息量大大增強。[8]實踐結果表明，多媒體與傳統板書結合不僅使課堂教學生動形象，感染力強，改善學生的理解力，而且動態地啟迪學生的思維，實現了學生與老師的互動，學生不再單純聽課，可利用節省的時間共同交流，從而促進了教學內容與體系的改革。[9]

三、量化考核評價方法，提高學生綜合素質

考核是檢查、評價學生學習情況的一種方法，是教學的重要環節。[10]多樣化的考核手段可避免學生因一次考試失誤而引起的遺憾，同時也能督促學生平時要好好學習。在新學期開始就告知學生，“物理化學”課程的成績包含平時成績和期末試卷成績兩部分，在總評成績中平時成績會按一定比例體現。成績按以下比例計算：在總評成績中，期末考試成績與平時成績的比例為1：1；在平時成績中，平時出勤和作業、平時測驗或論文、課堂回答問題、實驗情況都作為考核的方面；量化50分平時成績指標（如表2）。注意在進行平時成績評定時，重點放在對學生能力的考查，以利于學生能力的培養。

四、結束語

“物理化學”是一門基礎理論性和實踐性都很強的課程，它不僅是許多其他課程攻堅科學難關的武器庫，而且為現代的化學以及物理、材料等許多領域的發展提供了強有力的方法。“物理化學”教學中要繼承傳統的教學思想，形成良好的現代教育理念，對教學方法、手段進行不斷的改革和實踐，與時俱進，激發學生學習興趣，提高教學質量。

參考文獻：

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[3]黑恩成，彭昌軍，薛平，等.在改革與創新實踐中提升“物理化學”教學質量[J].中國大學教學，2010，（4）：30-31.

[4]鄒耀洪.物理化學新而精教學初探[J].常熟高專學報，2004，

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[6]王芳，于海峰.物理化學教學方法的探討與實踐[J].黑龍江科技信息，2010，（7）：156，136.

[8]謝慕華.非化工類專業《物理化學》課程教學[J].安徽理工大學學報（社會科學版），2006，（2）：89-91.

[8]聶龍輝，胡立新.關于物理化學課堂教學的思考[J].廣東化工，

2011，（1）：235-236.

表面化學論文范文第3篇

關鍵詞 抗結冰；接觸角；低表面能；疏水性；凍粘強度

中圖分類號N34 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）100-0132-02

0引言

在交通運輸、航空航天、電力通信等領域，設備表面結冰帶來恨得危害和安全隱患。為了減少安全隱患，人們提出了許多防冰與除冰方法。目前國內外通常采用以下三種方法：物理法，如加熱法、機械法；化學法，如噴灑鹽水、涂抹防冰液等；被動防冰法，在基體表面構建抗結冰功能涂層。前兩種方法因操作簡便而使用廣泛，但其存在工作強度大、效率低、環保性差等諸多問題，在使用中受到限制。被動防冰法成本低、耗能小，易于施工，是一種理想的防冰方法，具有極大的應用價值，因此抗結冰涂層的研究備受關注。

1涂層表面特性與抗結冰原理

凍粘是冰與材料表面的粘附，既可以是分子間的范德華力，也可以是化學鍵作用，還可以是界面上微觀的機械連接作用。固體表面的狀態，如表面的化學性質、粗糙度、溫度等都將直接影響表面粘附界面的形成，從而影響凍粘強度。其中，表面的濕潤性對凍粘的影響較大。

根據接觸角θ大小，可以將材料表面分為疏水表面和親水表面，疏水表面（θ>90°）凍結時水膜不連續，所形成的冰膜也就存在缺陷，易發生破壞。因此，疏水材料具有減粘防粘的作用。

涂層表面的粗糙度也是決定凍粘強度的重要因素之一。合適的微觀結構和粗糙度，不僅可以提高表面的疏水性能，延遲冰晶的出現，而且可以吸留空氣，造成冰與基體界面間的應力集中，降低凍粘強度。

2 抗結冰涂層國內外研究進展

根據抗結冰原理，目前對抗結冰涂層的研究主要集中在犧牲性涂層和疏水性涂層兩類。

犧牲性涂層的表面能夠釋放出抗結冰劑或油脂類物質，降低冰的凍粘強度，因此犧牲性涂層具有良好的抗結冰效果。2007年，Ayres等[1]通過溶膠-凝膠法制備了有機-無機雜化鈦基先驅體，并與環氧基聚合物復合得到抗結冰緩釋涂層，涂層經水解可釋放出抗結冰劑。實驗表明，這種涂層能夠通過抑制冰的成核和粘附，達到良好的抗結冰效果。2012年，黃碩[2]分別通過溶膠-凝膠法和電解法制備了鈦、鋁、鐵的有機金屬化合物，與PRTV硅橡膠涂料混合制備了融冰型防覆冰復合涂料，并詳細研究了涂料的融冰機理。犧牲性涂層需要通過化學反應釋放抗結冰物質，有效期較短，并且所釋放的抗結冰物質會對環境造成損害，因此其應用受到限制。

疏水涂層主要是含硅、含氟的聚合物，這兩類聚合物具有較低的表面能，能夠降低冰的凍粘強度。

2007年，Hoover等研制開發了一種有機硅抗結冰涂層，其對冰的附著力非常低，冰剪切強度僅為19-50Kpa，并且經過刮擦、熱/濕老化、鹽霧試驗后，仍然能夠保持優異的抗結冰性能。Yu等[4]用嵌段和接枝的方法分別制備了不同分子量PDMS與聚丙烯酸酯的共聚物PC-b-PDMS和PC-g-PDMS，詳細研究了涂層表面結構與冰的凍粘強度之間的關系。實驗結果表明，由于涂層表面微相分離的存在，使得這兩系類共聚物與冰的凍粘強度明低于聚氨酯材料，尤其是PC-b-PDMS和含有長側鏈的PC-g-PDMS表現更為明顯。

2010年，Jafari等等在具有微納米結構的三氧二化鋁表面構建了一種聚四氟乙烯的抗結冰涂層。涂層表面的接觸角可以達到165°，具有很強的疏水性。X射線光電子能譜（XPS）結果表明，涂層表面含有大量的-CF3和-CF2，極大地降低了涂層表面的自由能，使冰在聚四氟乙烯表面的附著力低于鋁基材表面3.5 倍。

Yang等利用燒結、旋涂等方法制備了聚四氟乙烯、含氟聚氨酯、氟硅橡膠幾種含氟疏水涂層，并研究了各種涂層的抗結冰疏冰性能。通過研究其冰剪切強度和覆冰量，結果表明：-8℃下，光滑的含氟聚合物表面能夠顯著降低冰在材料表面的附著力，但是不能明顯降低覆冰量；經過噴砂處理的具有粗糙結構的含氟聚合物表面能夠減少覆冰量，但卻因為接觸角隨溫度下降而變小，導致了冰附著力增加。

Wang等[7]使用全氟聚氧烷基碳酸氮素衍生物涂敷在銅表面，成功得到了厚度10nm的納米氟碳膜涂層。通過研究結冰過程發現，涂層表面高的接觸角和低的后退角不僅可以有效延遲結冰時間，而且增加了整個結冰過程的時間。

目前，對抗結冰涂層的研究仍然存在一些難題：抗結冰涂層研究的測試方法和測試手段有限，主要包括冰的凍粘強度和覆冰量，但是沒有統一的標準，導致材料之間的抗結冰性能測試結果之間沒有可比性；材料的抗結冰性能與其表面微觀結構有關，隨著使用次數增多，涂層表面容易被破壞，導致抗結冰性下降，不能滿足長期使用的需求；在抗結冰機理方面，仍然未能建立表面化學組成、微觀結構與抗結冰性之間的確切關系，需要進一步研究。

3 結論

盡管目前抗結冰涂層的研究已經取得了相當大的進展，但是相關的研究也不容忽視，如涂層與基材間的附著力、涂層的施工工藝、抗結冰性的長效性等方面仍然存在一些亟待解決的問題。我們相信，隨著科技的不斷進步，研究方法的不斷增多，抗結冰涂層的性能可以得到進一步完善，其應用范圍將不斷擴大并發揮更大的作用。

參考文獻

[1]Ayres J，etc.Characterization of titanium alkoxide sol-gel systems designed for anti-icing coatings： II.Mass loss kinetics.J.Coat.Technol.Res.， 2007，4： 473-481.

[2]黃碩.融冰型防覆冰涂料的研究，武漢理工大學碩士論文，2012.

[3]Hoover K L，etc.Erosion resistant anti-icing coatings.US20070254170，2007

[4]Yu D.M.，etc.Preparation and evaluation of hydrophobic surfaces of polyacrylate-polydimethylsiloxane copolymers for anti-icing，Prog. Org.Coat.2013

[5]Jafari R.，etc.Superhydrophobic and icephobic surfaces prepared by RF-sputtered polytetrafluoroethylene coatings. Applied Surface Science 2010， 257： 1540-1543

表面化學論文范文第4篇

論文摘要：薄膜材料的發展以及應用，薄膜材料的分類，如金剛石薄膜、鐵電薄膜、氮化碳薄膜、半導體薄膜復合材料、超晶格薄膜材料、多層薄膜材料等。各類薄膜在生產與生活中的運用以及展望。

1膜材料的發展

在科學發展日新月異的今天，大量具有各種不同功能的薄膜得到了廣泛的應用，薄膜作為一種重要的材料在材料領域占據著越來越重要的地位。

自然屆中大地、海洋與大氣之間存在表面，一切有形的實體都為表面所包裹，這是宏觀表面。生物體還存在許多肉眼看不見的微觀表面，如細胞膜和生物膜。生物體生命現象的重要過程就是在這些表面上進行的。細胞膜是由兩層兩親分子--脂雙層膜構成，它好似柵欄，將一些分子攔在細胞內，小分子如氧氣、二氧化碳等，可以毫不費力從膜中穿過。膜脂雙層分子層中間還夾雜著蛋白質，有的像船，可以載分子，有的像泵，可以把分子泵到膜外。細胞膜具有選擇性，不同的離子須走不同的通道才行，比如有K＋通道、Cl－通道等等。細胞膜的這些結構和功能帶來了生命，帶來了神奇。

2膜材料的應用

人們在驚嘆細胞膜奇妙功能的同時，也在試圖模仿它，仿生一直以來就是材料設計的重要手段，這就是薄膜材料。它的一個很重要的應用就是海水的淡化。雖然地球上70％的面積被水覆蓋著，但是人們賴以生存的淡水只占總水量的2.5％～3％，隨著人口增長和工業發展，當今世界幾乎處于水荒之中。因此將浩瀚的海水轉為可以飲用的淡水迫在眉睫。淡化海水的技術主要有反滲透法和蒸餾法,反滲透法用到的是具有選擇性的高分子滲透膜,在膜的一邊給海水施加高壓,使水分子透過滲透膜,達到膜的另一邊,而把各種鹽類離子留下來,就得到了淡水。反滲透法的關鍵就是滲透膜的性能,目前常用有醋酸纖維素類、聚酰胺類、聚苯砜對苯二甲酰胺類等膜材料.這種淡化過程比起蒸法法,是一種清潔高效的綠色方法。

利用膜兩邊的濃度差不僅可以淡化海水,還可以提取多種有機物質。工業生產中，可用膜法過濾含酚、苯胺、有機磺酸鹽等工業廢水，膜法過濾大大節約了成本,有利于我們的生存環境。

膜的應用還體現在表面化學上面。在日常生活中,我們會發現在樹葉表面,水滴總是呈圓形,是因為水不能在葉面鋪展。噴灑農藥時,如果在農藥中加入少量的潤濕劑(一種表面活性劑),農藥就能夠在葉面鋪展,提高殺蟲效果,降低農藥用量。

更重要的，研究人員還將膜材料用于血液透析，透析膜的主要功能是移除體內多余水份和清除尿毒癥毒素，大大降低了腎功能衰竭患者的病死率[1]

3膜材料的分類

近年來,隨著成膜技術的飛速發展,各種材料的薄膜化已經成為一種普遍趨勢。

薄膜材料種類繁多,應用廣泛,目前常用的有：超導薄膜、導電薄膜、電阻薄膜、半導體薄膜、介質薄膜、絕緣薄膜、鈍化與保護薄膜、壓電薄膜、鐵電薄膜、光電薄膜、磁電薄膜、磁光薄膜等。目前很受人們注目的主要有一下幾種薄膜。

3.1金剛石薄膜

金剛石薄膜的禁帶寬，電阻率和熱導率大，載流子遷移率高，介電常數小，擊穿電壓高，是一種性能優異的電子薄膜功能材料，應用前景十分廣闊[2]。

近年來,隨著科技的發展,人們發展了多種金剛石薄膜的制備方法,比如離子束沉積法、磁控濺射法、熱致化學氣相沉積法、等離子化學氣相沉積法等.成功獲得了生長速度快、具有較高質量的膜,從而使金剛石膜具備了商業應用的可能。

金剛石薄膜屬于立方晶系,面心立方晶胞,每個晶胞含有8個C原子,每個C原子采取sp3雜化與周圍4個C原子形成共價鍵,牢固的共價鍵和空間網狀結構是金剛石硬度很高的原因.金剛石薄膜有很多優異的性質：硬度高、耐磨性好、摩擦系數效、化學穩定性高、熱導率高、熱膨脹系數小,是優良的絕緣體。

利用它的高導熱率,可將它直接積在硅材料上成為既散熱又絕緣的薄層,是高頻微波器件、超大規模集成電路最理想的散熱材料。利用它的電阻率大,可以制成高溫工作的二極管,微波振蕩器件和耐高溫高壓的晶體管以及毫米波功率器件等。

金剛石薄膜的許多優良性能有待進一步開拓,我國也將金剛石薄膜納入863新材料專題進行跟蹤研究并取得了很大進展、金剛石薄膜制備的基本原理是:在襯底保持在800~1000℃的溫度范圍內,化學氣相沉積的石墨是熱力學穩定相,而金剛石是熱力學不穩定相,利用原子態氫刻蝕石墨的速率遠大于金剛石的動力學原理,將石墨去除,這樣最終在襯底上沉積的是金剛石薄膜。

3.2鐵電薄膜

鐵電薄膜的制備技術和半導體集成技術的快速發展,推動了鐵電薄膜及其集成器件的實用化。鐵電材料已經應用于鐵電動態隨機存儲器(FDRAM)、鐵電場效應晶體管(FEET)、鐵電隨機存儲器(FFRAM)、IC卡、紅外探測與成像器件、超聲與聲表面波器件以及光電子器件等十分廣闊的領域[3]。鐵電薄膜的制作方法一般采用溶膠-凌膠法、離子束濺射法、磁控濺射法、有機金屬化學蒸汽沉積法、準分子激光燒蝕技術等.已經制成的晶態薄膜有鈮酸鋰、鈮酸鉀、鈦酸鉛、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氧化鈮和鋯鈦酸鉛等,以及大量的鐵電陶瓷薄膜材料。

3.3氮化碳薄膜

1985年美國伯克利大學物理系的M.L.Cohen教授以b-Si3N4晶體結構為出發點,預言了一種新的C-N化合物b-C3N4,Cohen計算出b-C3N4是一種晶體結構類似于b-Si3N4,具有非常短的共價鍵結合的C-N化合物,其理論模量為4.27Mbars,接近于金剛石的模量4.43Mbars.隨后,不同的計算方法顯示b-C3N4具有比金剛石還高的硬度,不僅如此,b-C3N4還具有一系列特殊的性質,引起了科學界的高度重視,目前世界上許多著名的研究機構都集中研究這一新型物質.b-C3N4的制備方法只要有激光燒蝕法、濺射法、高壓合成、等離子增強化學氣相沉積、真空電弧沉積、離子注入法等多種方法。在CNx膜的諸多性能中，最吸引人的當屬其可能超過金剛石的硬度，盡管現在還沒有制備出可以直接測量其硬度的CNx晶體，但對CNx膜硬度的研究已有許多報道。

3.4半導體薄膜復合材料

20世紀80年代科學家們研制成功了在絕緣層上形成半導體（如硅）單晶層組成復合薄膜材料的技術。這一新技術的實現，使材料器件的研制一氣呵成，不但大大節省了單晶材料，更重要的是使半導體集成電路達到高速化、高密度化，也提高了可靠性，同時為微電子工業中的三維集成電路的設想提供了實施的可能性。

這類半導體薄膜復合材料，特別使硅薄膜復合材料已開始用于低功耗、低噪聲的大規模集成電路中，以減小誤差，提高電路的抗輻射能力。

3.5超晶格薄膜材料

隨著半導體薄膜層制備技術的提高，當前半導體超晶格材料的種類已由原來的砷化鎵、鎵鋁砷擴展到銦砷、鎵銻、銦鋁砷、銦鎵砷、碲鎘、碲汞、銻鐵、銻錫碲等多種。組成材料的種類也由半導體擴展到鍺、硅等元素半導體，特別是今年來發展起來的硅、鍺硅應變超晶格，由于它可與當前硅的前面工藝相容和集成，格外受到重視，甚至被譽為新一代硅材料。

半導體超晶格結構不僅給材料物理帶來了新面貌，而且促進了新一代半導體器件的產生，除上面提到的可制備高電子遷移率晶體管、高效激光器、紅外探測器外，還能制備調制摻雜的場效應管、先進的雪崩型光電探測器和實空間的電子轉移器件，并正在設計微分負阻效應器件、隧道熱電子效應器件等，它們將被廣泛應用于雷達、電子對抗、空間技術等領域。

3.6多層薄膜材料

多層薄膜材料已成為新材料領域中一支新軍。所謂多層薄膜材料，就是在一層厚度只有鈉米級的材料上，再鋪上一層或多層性質不同的其他薄層材料，最后形成多層固態涂層。由于各層材料的電、磁及化學性質各不相同，多層薄膜材料會用有一些奇異的特性。目前，這種制造工藝簡單的新型材料正受到各國關注，已從實驗室研究進入商業化階段，可以廣泛應用于防腐涂層、燃料電池及生物醫學移植等領域。

1991年，法國特拉斯.博斯卡大學的Decher首先提出由帶正電的聚合物和帶負電的聚合物組成兩層薄膜材料的設想，由于靜電的作用，在一層材料上添加另外一層材料非常容易，此后，多層薄膜的研究工作進展很快。通常，研究人員將帶負電的天然襯材如玻璃片等，浸入含有大分子的帶正電物質的溶液，然后沖洗、干燥，再采用含有帶負電物質的溶液，不斷重復上述過程，每一次產生的薄膜材料厚度僅有幾鈉米或更薄。由于多層薄膜材料的制造可采用重復性工藝，人們可利用機器人來完成，因此這種自動化工藝很容易實現商業化。目前，研究人員已經或即將開發的多層薄膜材料主要有以下幾種：①制造具有珍珠母強度的材料。②新型防腐蝕材料。③可使燃料電池在高溫條件下工作的多層薄膜材料[4]。

4展望

迄今，人們已經設計和開發出了多種不同結構和不同功能的薄膜材料，這些材料在化學分離、化學傳感器、人工細胞、人工臟器、水處理等許多領域具有重要的潛在應用價值，被認為將是21世紀膜科學與技術領域的重要發展方向之一。

參考文獻：

[1]醫療設備信息.2007,(27)8.

[2]稀有金屬材料與工程.2007,(36)8增刊1.

表面化學論文范文第5篇

一、以身示范，喚醒應用意識

“精神需要精神的陶冶，人格需要人格的塑造”。同樣，意識也需要那種“隨風潛入夜，潤物細無聲”的潛移默化的熏陶。要培養學生的數學應用意識，教師首先要具備一定的數學應用意識，更要經常用數學的眼光去觀察生活，用數學的道理去說明現象，用數學的方式去思考問題，用數學的思想去處理我們身邊的生活事物，給學生做出榜樣，以喚醒潛存于學生頭腦中的數學應用意識。

二、追根溯源，激發應用意識

1．了解數學的廣泛應用

華羅庚曾對數學的應用有著精彩的描述：宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之變、生物之謎、日用之繁等各個方面，無處不存在著數學的重要貢獻。的確，數學的工具性已成為人們的共識。為此，在數學教學過程中，我們要不失時機地向學生介紹數學在其他學科的應用，如學習方程的知識時，向學生介紹物理學中的混合運動問題，地理學中的降水量、溫度問題，化學中化學方程式的計算；結合現代技術，向學生介紹數學在計算機中的運用，在制造原子彈、導彈和衛星中的作用等，使他們在體會數學的應用價值的同時牢固樹立一種意識：數學與我有關，與實際生活有關，數學是有用的，我要學數學，我能用數學。

2．知道數學的來龍去脈

數學不是從天上掉下來的，也不是數學家和教材編寫者頭腦有的，它是從現實世界中抽象出來的，有它固有的起源。然而在我們的課堂教學中，往往是“切頭去尾燒中段”，很少講解知識的來源和應用，結果導致學生對知識了解不深刻，表面化。因此，在教學時，教師要注重知識的形成過程，充分利用教材中的“讀一讀”，讓學生了解知識的發生、發展過程，親自體驗數學概念、數學知識產生的實際背景和形成的思維過程，掌握思想方法的來龍去脈和各種數學應用方法、規律等，為日后創造性地應用數學打下堅實的基礎。

三、創設情境，發展應用意識

問題情境是促進學生建構良好認知結構的推動力，是體驗數學應用、培養創新精神的重要措施。在數學教學中，教師應經常性地創設具有現實意義的問題情境，引導學生在情境中觀察、聯想、類比、猜測、探索、歸納、選擇、發現，從中抽象出數學問題，并使問題得到解決。在主動探索和合作交流中，學生體驗和學會了“問題情境—建立模型—解釋、應用與拓展”的學習模式，容易有意識地把實際問題轉化成數學問題來解決。如教學“評議和旋轉”這部分內容時，我從游樂園的場景引入，呈現了一組學生熟悉的游樂項目。學生身臨其境，與其說是在解答數學應用問題，還不如說是在解決身邊的一件事情。學生也不會為了解題而解題，而會嘗試著用數學的思維去觀察、發現、解決生活中的日常問題。

四、指導實踐，培養應用技能

聽到的終會忘掉，看到的才能記住，親身體驗過的才會理解和運用。培養能夠學生應用意識最有效的辦法是讓學生有機會親身實踐。課堂教學中，教師要依據教學目標，設計一些可操作的教學活動，使學生通過觀察、操作、推理等手段，理解數學概念的形成過程，建立數學概念，認識數學知識與生活實際的聯系。

通過實踐操作，把教材與學生的生活實踐聯系起來，與學生身邊的實例結合起來，這樣，既符合學生的需要心理，又給他們留下一些想象和期盼。學生有意識地學數學、有意識地用數學，實踐能力也在不知不覺中形成。

五、拓展空間，提供應用機會

數學知識的學習僅僅滿足于課堂教學實踐是遠遠不夠的。我們必須將課堂與課外有機結合起來，將課堂上的知識拓展到課外，讓他們親身經歷，綜合運用各種知識和方法解決簡單的實際問題，探索各種解決問題的方法，提高學生的實踐能力。

1．小調查形式

根據數學內容及社區資源，我們可組織學生參加一些社會實踐調查。如了解各行各業的生產、經營、供銷、成本、產值、利潤及工程設計、立項、預算等情況，使學生在生產實際中理解上述概念的含義。結合課程內容，又可引導學生搜集實際背景材料，從中發現問題、提出問題，從而將其表述為一個數學問題，建立適當的數學模型，得到數學結果，在此基礎上，還可讓學生分析這些結果的實際意義，并檢驗這些結果是否符合實際，在與實際有出入的時候學會修改數學模型，如此反復直至得到比較符合實際的結果。經歷這樣的實踐過程，學生就能進一步認識數學的價值，體會數學在現實生活和科學過程中的作用，提高“數學應用”的能力。

2．周記體形式

通過一周的學習后，我們可引導學生寫一則數學周記，以記載自己學數學、用數學的成長足跡并感受其中的樂趣。

3．小論文形式

在課題學習時，可鼓勵學生對本課題的學習查閱相關的資料，寫出小論文，而后組織評比、討論，增強學生學習數學、應用數學的主動性和自覺性。

六、改革評價，強化應用意識

1.注重過程評價

在教學中，教師要注重對學生數學學習過程的評價，關注他們在學習過程中的變化和發展，尤其是是否有積極學習的情感，是否有不怕困難的探索精神，是否有數學應用意識和數學應用能力。通過不斷的反饋和指導，學生發現自己的長處和優勢，同時發現自己的不足，不斷改進不足，努力獲得更好的應用效果。

2.改革測試內容和方式