因为稀土是比较珍贵的稀缺资源，而且稀土的分子排列更加紧密，所以稀土磁体要比普通的磁体更强。
中东有石油，中国有稀土，中东的石油正面临低价，中国的稀土却供不应求。随着高科技产业的发展，工业领域对稀土的需求只增不减。稀土中需求量最大的元素，就是排行第四的钕元素，我们可以叫她四姑娘。这个名字可不是白叫的，人家钕和硝酸反应可以生成一种粉红色的化合物。
镧铈镨钕钷钐铕，钆铽镝钬铒铥镱镥，镧系家族一共有十五个元素，加上钇元素就是我们通常说的稀土元素。这些元素化学性质非常接近，除短寿命元素钷以外，其他元素在地球上不分家，通常都集中在一起，自然界没有单一稀土元素的矿。这些元素的氧化物也叫稀土，其实它们并不都那么稀缺，地球上最多的铈、镧、钕三个元素，在地壳中的含量比钨、锡、钼、铅、钴还高。四姑娘钕的地壳含量跟我们熟悉的铜的含量差不多，但钕要想形成矿藏可比铜困难多了。稀土元素属于分散元素，全世界到处都有稀土元素，但很难富集成矿藏，所以我们一般人都觉得它们非常稀有。世界范围内，稀土矿产资源比较集中，主要储量和产量都在中国。我国的内蒙古白云鄂博有世界最大的稀土矿，也是钕的主要产地之一。
一、钕铁硼磁铁是钕元素最大的应用
钕元素最大的应用就是制造性能优良的磁铁，这种磁铁叫钕铁硼磁铁，它是目前已发现的磁性最强的永磁铁。这种磁铁磁性特别强，两个比粉笔还小的磁铁就能够穿过人类的手掌相互吸住。直接吸在一起的两个小磁铁棒，一般女性都难以把它们直接分开。由于这种磁铁磁性太强了，很多玩客专门买这种磁铁做各种有趣的实验，比如用两块磁铁夹碎一些常见的生活用品、跟超强磁铁拔河等，乐此不疲！
当然，这么强的磁铁可不是仅仅能用来玩的，它在现实中的应用非常广泛。小到话筒耳机，大到高铁轮船，都能用到这种永磁铁。可以说钕铁硼永磁铁的发现和应用，为我们带来了精致便捷的现代化生活。
我们的电脑要用到硬盘，硬盘要想正常工作，必须有一个电机带动盘片高速转动。那么小的一个电动机每分钟能带着大磁盘 转动7200转，这是多么惊人的能力啊。要想获得这种能力，一般的磁铁是做不到的，必须用钕铁硼磁铁。这么高的转速，还不是它的极限。搞科研的朋友们好多都用过高转速的离心机吧，有些离心机转速能够达到每分钟十万转，这样的转速，钕铁硼磁铁做成的电动机直接就可以实现。
我们用到的手机，都有震动功能，在寸土寸金的手机内部发挥震动功能的电动机一定非常小，这就要求磁铁的磁性非常强，当然是钕铁硼的领地了。汽车雨刷的电动机，也是非常小的，但力气却很大。还有，一些高档手机的外放功能越来越强，音质越来越好，而外放的喇叭却很小，不用说你也能猜到，也是钕铁硼磁铁带来的效果！另外，有些音乐明星订制的话筒非常昂贵，一个话筒就能值十几万二十万，可不仅是因为外壳漂亮，而是收音效果非常棒，当然发挥重要作用的依然是钕铁硼磁铁。
我们国家大力发展新能源汽车，其中电动汽车被认为是取代燃油汽车的最佳选项。但是要想取代燃油汽车，得达到燃油汽车的性能。这要求汽车的电动机的动力强劲、节能省电、转速快。目前来说，钕铁硼磁铁在高档电动汽车领域里应用还是很广泛的，给电动汽车带来了非凡的性能。比如，我国比亚迪公司新生产的比亚迪汉汽车，百公里加速只需秒。更恐怖的是，特斯拉Roadster百公里加速只需秒，这是燃油车难以实现的成绩。
除了新能源汽车，说到中国现代工业的名片，大家一定能想到高铁！高铁这么快的速度，完全不是靠内燃机来实现的，而是靠电动机，这种电动机带来的是安静、高速而强劲的动力。除了高铁以外，动车、地铁等轨道交通工具也都是使用电动机来驱动的，其中钕铁硼磁铁制造的电机未来将占据很大的份额。这还不算完，现在海上的轮船也有使用电动机驱动的趋势。世界各国都在发展全电推动的舰船系统，把轮船的动力改成电动机驱动，内燃机只用来发电，甚至内燃机被核能取代，完全发展出环保的电动轮船。这要求电动机的动力非常强劲，目前钕铁硼磁铁制作出的电动机功率已经超过了百万瓦，也就是一台电动机相当于几百个客厅空调的功率，或者是十台家用轿车的动力。如此强劲的动力，将来必然带来船舶领域的动力变革。
除了这些，钕铁硼磁铁在风力发电领域有非常广泛的应用，未来会不会大面积应用到其他发电领域也是值得期待的。我们家里安装的变频空调需要钕铁硼磁铁，很多小家电需要钕铁硼磁铁，医院里的很多医疗设施需要钕铁硼磁铁，未来的电动机器人也需要钕铁硼磁铁，航空航天更需要钕铁硼磁铁。2011年美国用最后一个航天飞机发射了阿尔法磁谱仪2，用于寻找反物质和暗物质。由于航天飞机即将退役，磁谱仪的后期维护比较困难，国际合作研发团队决定放弃用液氦冷却的超导磁铁，换用中国生产的钕铁硼永磁铁。该磁体内径米，重量吨，中心磁场强度达到了1370高斯，相对来说地球表面的磁场强度大概是高斯。当年发射时，国内媒体大量报道，引发了国人一波自豪感！9年了，这台磁谱仪现在还在国际空间站上工作。
这么强的磁铁，原料主要来自中国，生产也主要在中国进行，日本、欧洲和美国的大公司为了更方便地获得原材料，纷纷到中国开设合资工厂，为世界源源不断提供功能强大且应用广泛的钕铁硼磁铁。借助这个领域的蓬勃发展，我国的新能源产业也得到了重要支撑，不用担心别国卡脖子，风电、高铁、电动汽车等都发展强劲。
二、钕铁硼磁铁的主要生产技术
说了这么多好处，下面说说问题。要说磁铁产业哪家强？中国钕铁硼磁铁供应量达到了世界的85%以上。但是，我国稀土产业和磁铁产业，分为低端和高端。国内大部分企业在低端产业扎堆，技术含量低，相互之间恶性竞争，徘徊在盈利和亏损之间。
至于高端，技术门槛就会比较高了，虽然我国这些年在永磁铁方面的研发力度很大，研发成果也很多，但最基础的专利和标准都是日本、美国和欧洲企业掌控着的。前几年我国的企业要么就是购买人家的专利授权，要么就是边生产边打官司。好在这两年很多核心专利已经过了保护期了，中国企业才好受一些，可以涉足很多以前不能涉足的领域了。
你可能说了，不就是一个磁铁吗，成分大家都知道，工艺也差不多弄明白了，生产就完了，哪有那么多的专利啊？还真不是这么简单！钕铁硼磁铁磁性虽强，但如果不做好保护的话，消磁也是很快的，不同领域使用的磁铁生产工艺也不一样。
稀土元素属于活泼金属，特别容易被氧化，一旦氧化，磁性就没有了。所以，不管是生产过程，还是制成成品，都是要做好防氧化的。敲碎钕铁硼磁铁，一般都能发现，表面那层亮晶晶的外壳只是一层保护膜
本人从智网上找的 有PDF格式 这是从上面转下来的 统磁体以单原子或离子为构件,三维磁有序化主要来自通过化学键传递的磁相互作用,其制备采用冶金学或其一、引 言他物理方法;而分子磁体以分子或离子为构件,在临界 作为一种新型的软材料,分子基材料(molecule2based温度以下的三维磁有序化主要来源于分子间的相互作materials)在近年来材料科学的研究中已成为化学家、物用,其制备采用常规的有机或无机化学合成方法.由于理学家以及生物学家非常重视的新兴科学领域[1].分子在分子磁体中没有伸展的离子键、共价键和金属键,因基材料的定义是,通过分子或带电分子组合出主要具有而很容易溶于常规的有机溶剂,从而很容易得到配合物分子框架结构的有用物质.顾名思义,分子基磁性材料的单晶,有利于进行磁性与晶体结构的相关性研究,有(molecule2based magnetic materials) ,通称分子磁性材料,利于对磁性机制的理论研究.作为磁性材料,分子铁磁是具有磁学物理特征的分子基材料.当然,分子磁性材体具有体积小、相对密度轻、结构多样化、易于复合加工料是涉及化学、物理、材料和生命科学等诸多学科的新成型等优点,有可能作为制作航天器、微波吸收隐身、电兴交叉研究领域.主要研究具有磁性、磁性与光学或电磁屏蔽和信息存储的材料.导等物理性能相结合分子体系的设计、合成.我们认为, 分子磁性研究始于理论探索.早在 1963 年McCo2分子磁性材料是在结构上以超分子化学为主要特点的、nnel[2]就提出有机化合物可能存在铁磁性,并提出了分在微观上以分子磁交换为主要性质的、具有宏观磁学特子间铁磁偶合的机制.1967 年,他又提出了涉及从激发征并可能应用的一类物质.态到基态电子转移的分子离子之间产生稳定铁磁偶合 分子铁磁体是具有铁磁性质的分子化合物,它在临的方法[3].同年,Wickman[4]在贝尔实验室合成了第一个界温度(Tc)下具有自发磁化等特点.分子磁体有别于传分子铁磁体.之后,科学家们相继报道了一些类铁磁性统的不易溶解的金属、金属合金或金属氧化物磁体.传质的磁性化合物,但直到1986年前,这些合成的磁性化·15 ·? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 专题综述Ziran Zazhi 合物没有表现出硬铁磁所具有的磁滞特征.1986 年,材料理论的精确预言和计算是相当困难的,而且,分子Miller等人[5]将二茂铁衍生物[Fe(Cp3)2](Cp3为五甲基磁性材料中包含的原子和分子基团更多,空间结构的基环戊二稀)与四氰基乙烯自由基(TCNE)经电荷转移合对称性更复杂,局部的磁交换的途径也体现出多样性,成了第一个分子铁磁体[Fe(Cp3)2]+[TCNE] ,其转换温使得目前的研究还处于实验经验的积累和定性的解释度 T上.尽管如此,科学家们对分子磁交换的机制进行了大c= K.与此同时,Kahn 等人[6]报道了具有铁磁性的MnCu(pbaOH)·(H量的研究,提出了许多近似理论模型,并基于这些模型2O)3分子化合物.从此,分子磁体的研究引起了人们的广泛关注,分子基磁性材料也应和大量的实验数据,在磁性与结构的关系研究中取得了运而生.一定的进展.对于一些对称性较高的体系,根据自旋相 开始,由于分子间的磁相互作用较弱,分子磁体的互作用的 Hamilton可由量子力学求出磁化率的解析形转换温度式T,然后根据实验数据计算出磁偶合系数 J 值,探索随c通常远远低于室温,难于达到应用的要求.结构的变化关系.对于对称性较差及组成较为复杂的体但是,第一个室温分子磁体V(TCNE)2·xCH2Cl2在1991系,自旋 Hamilton 的解析解很难求出.此时可用 Monte年由Manriquez[7]报道出后,虽然是一个不稳定的电荷转Carlo方法对物理过程进行模拟,求出磁偶合系数 J[10].移钒配合物,但近年来,分子磁性的研究已取得了令人 根据产生磁性的具体类型,磁交换机制主要通过以鼓舞的进展,Verdauger[8,9]报道了 Tc高达340 K的稳定下途径来实现:类普鲁士蓝的分子铁磁体. (1) 磁轨道正交 根据 Kahn等人的分子轨道理论,顺磁离子A与B之间的磁相互作用(J)由两部分贡献组二、分子磁性中的物理基础成,即铁磁贡献和反铁磁贡献,J = JF+ JAF.当A中未成对电子所占据的磁轨道与B中未成对电子所占据的磁 分子磁体的磁性来源于分子中具有未成对电子离轨道互相重叠时,它们之间的相互作用为反铁磁偶合,子之间的偶合,这些偶合相互作用既来自分子内,也可重叠积分越大,反铁磁偶合越强;当A与B中未成对电来自于分子间.分子内的自旋- 自旋相互作用往往通过子所占据的磁轨道正交时,它们之间的相互作用为铁磁“化学桥”来实现磁超相互作用.所以,分子磁性材料兼偶合.如图(1)中(a)、(b)所示.如果铁磁偶合与反铁磁偶具磁偶极- 偶极相互作用和超相互作用,故该类材料的合同时存在,通常反铁磁偶合强于铁磁偶合,因此只有磁性比常规的无机磁性材料表现出更丰富多彩的磁学当 JAF为零时,A与B间才为铁磁偶合.如在CsNiⅡ[CrⅢ性质.(CN)6]·2H2O[9]中,CrⅢ的磁轨道具有t2g对称性,而NiⅡ 根据铁磁体理论,要使材料产生铁磁性,首先体系的磁轨道具有e的原子或离子必须是顺磁性的g对称性,二者互为正交轨道,因而呈现,其次它们间的相互作用铁磁性偶合( T是铁磁性的.对于分子磁性材料,一个分子内往往包含c=90 K).当磁轨道正交时,铁磁偶合的一个或多个顺磁中心,即自旋载体,按照 Heisenberg 理大小依赖于轨道间的距离.论,两个自旋载体之间的磁交换作用可用以下等效Ham2 (2) 异金属反铁磁偶合 对于两个具有不同自旋的ilton算符来表示:顺磁金属离子,SA≠SB若A与B间存在磁相互作用,有^H两种情况:当A与B 间的磁相互作用为短程铁磁偶合ex= - 2J^S1^S2(1)其中时,总自旋 SJ 为交换积分,表示两个自旋载体间磁相互作用的T= SA+ SB;当A与B间的磁相互作用为反类型和大小. J 为正值时为铁磁性偶合,自旋平行的状态铁磁偶合时,总自旋 Sr=| SA- SB| (如图1中(c) (d)所为基态;J 为负值时为反铁磁性偶合,自旋反平行为基示).顺磁离子A和B间的磁相互作用大多为反铁磁偶态.如对分子磁性材料:A- X- B 体系(A,B 为顺磁中合.当为反铁磁偶合时,若 Sr= SB,则 Sr=0;若 SA与心,X为化学桥) ,X作为超交换的媒介使A和B发生磁SB不相等,则有净自旋,当在转换温度以下,净自旋有性偶合,设 SA= SB=1P2,则当反铁磁偶合时,分子基态序排列,使体系呈现亚铁磁性.因此,利用异金属之间反用单重态和三重态的能量差来表示:J = E铁磁偶合是构建高自旋分子的另一条有效途径.如CsMnS- ET. 磁相互作用研究的目的在于了解磁交换的机理,寻[Cr(CN)6] ,Mn2+的自旋为 SA=5P2,而Cr3+的自旋为 SB找磁性与结构之间的关系,并反过来指导分子磁性材料=3P2,二者之间产生反铁磁偶合,净自旋 ST= SA- SB的设计和合成.和通常的磁性材料一样,对分子基磁性=1P2,在低于转换温度( Tc=90 K)时,配合物表现为亚1·6 ·? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 自 然 杂 志 24卷1期专题综述铁磁性[11].以分为下面几类:1. 有机自由基分子磁体 化合物中不含任何带磁性的金属离子,大多由 C,H,O,N四种有机元素组成的磁体材料.其自旋载体为有机自由基,如氮氧自由基.McConnel 早在1963 年就提出有机化合物内存在铁磁偶合的机制[2].制备方法采用有机合成方法.由于它们具有有机材料特殊的物理、化学图性能,因而是更具应用前景的分子铁磁材料.但直到今1 相同自旋之间的偶合:(a) 铁磁偶合;(b) 反铁磁偶合; 不同自旋之间的偶合:(c) 铁磁偶合;(d) 亚铁磁偶合日,纯有机分子磁体的转换温度仍极低,和有机超导材料一样,在小于50 K的低温区.日本科学家在这方面的 (3) 电荷转移 对给体- 受体电荷转移类配合物,工作做得很好.目前,得到广泛研究并进行了结构标定如[FeCp32]+[TCNE]-,基态时,[FeCp32]+的自旋为1P2,的有机铁磁体主要有氮氧自由基及其衍生物[14]、C60[TCNE]-的自旋也为1P2.在这样一个系统中,由于电荷(TDAE)(TDAE为四(二甲胺基) - 1,2- 亚乙基)[15]等.转移,形成激发三重态.在[FeCp32]+与[TCNE]-交替排列形成的链中,阳离子与前后两个[TCNE]-等距离,它2. 金属- 有机自由基分子磁体的e2g电子可向前后两个[TCNE]转移,形成 S =1的激发 化合物中含有带磁性的过渡金属或稀土金属离子,态.基态激发态混合后,降低了体系能量,使自旋取向沿同时也含有机自由基的基团,故有两种以上的自旋载体着一条链形成.如果每个链的取向都是平行的,且链间存在,并发生相互作用,由这种金属或金属配合物与自和链内[FeCp32]+与[TCNE]-位置相当,那么e2g电子可由基两种自旋载体组装的化合物,也可以构建分子铁磁以在链间传递,从而进一步稳定了体系,导致了相邻链体.其中有些是有机金属与自由基形成的电荷 转移盐的自旋平行取向,产生宏观的铁磁性现象[12].体系. (4) 有机自由基与多自由基 自从1991 年日本京 美国的Miller和Epstein教授在这个体系中作出了卓都大学的 Takahashi 等[13]成功地合成了基于 C、H、O、N越的贡献,首先他们发现了[M(Cp32][TCNZ](Z=Q或四种元素组成的有机铁磁体,使人们认识到含有氮氧自E,TCNE为四氰基乙烯,TCNQ为四氰代对苯醌二甲烷,M由基的有机化合物也是制备分子铁磁体的一条有效途(C3p)2为环戊二烯金属衍生物)[12]. 如,[Fe(Cp3)2]径.氮氧自由基与金属配合物形成的磁偶合体系已成为[TCNZ]为一变磁体(它有一反铁磁基态,但在临界外场分子铁磁体研究领域的一个重要方面.为1500Oe时,转变为具有高磁矩的类铁磁态) ,它由[Fe(Cp3)2]+阳离子与[TCNQ]-阴离子交替排列形成平行三、分子基磁性材料的分子设计和目的一维链,每一个离子均有一未成对的电子自旋[16].磁 前热点研究体系有序要求在整体上的自旋偶合,因此,直径较小的[TC2NE]-将比[TCNQ]-有较大的电子密度,预期将有利于 分子磁体的设计与合成实质上是一个在化学反应自旋偶合.实际情况证明了这一点,[Fe(Cp3中分子自组装的过程.选择合适的高自旋载体(砖头) ,2)]+[TC2NE]-由阳离子与阴离子交替排列构成一维链,在 K这可以是金属离子或具有自旋不为零的有机自由基,通以下表现为磁有序过非磁性的有机配体等桥梁基团作为构筑元件(石灰),在 T=2 K时,其矫顽力为1 000Oe,,超过了传统磁存储材料的值[17]以一定的方式无限长地联接起来.为了提高磁有序温度,,如通过脱溶剂法处理、改变抗衡离子或改变配体等途径他们又开创了M[TCNE],形成分子内部间x·yS(M=V,Mn,Fe,Ni,Co;S为的强相互作用和单元间弱相互作用的超分子结构.通过溶剂分子) 另外一类电荷转换盐分子磁体的研究工调控无限分子P分子单元(或链、层)间磁相互作用的类型作[18].并发现第一个室温以上的分子磁体V[TCNE]x·和大小,组装成低维或三维铁磁体.但就目前来说,除选yCH2Cl2,其 Tc高达400 K.值得一提的是,在常温下它显择合适的高自旋载体和桥联配体外,控制分子在晶格中示出矫顽力超过无机磁体,薄膜材料也在积极的研究堆砌方式也十分重要.中,已接近应用.遗憾的是,这类化合物的结构至今仍是 按照自旋载体和产生的磁性不同,分子磁性材料可不清楚.近年来,Miller等对[MnⅢTPP]+[TCNE]-(H2TPP·17 ·? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 专题综述Ziran Zazhi 为中心四苯卟啉)类分子磁体也进行了广泛的研究.有物在低温下,能够被光激发而发生从铁磁体到顺磁体的关的综述论文可参考文献[12]和[19].可逆转跃迁,是非常有实际应用的特性. Mn( Ⅱ) - 氮氧自由基链状配合物Mn(hfac)2(NIT2 草酸根桥联的双核或异双核金属配位物分子磁体Me)[20](hfac是六氟乙酰丙酮,NITMe 为2- 甲基- 4,4,一直吸引着人们的注意.具有D3对称性的[MⅢ(ox)3]3-5,5- 四甲基咪唑啉- 1- 氧基- 3- 氧化物自由基,Tc是一个非常有用的建造单元.它在3个不同的方向上都=7. 8 K) 及 Cu ( Ⅱ) 自由基配合物 [Cu (hfac)2]有“钩子”,能轻而易举地把别的金属离子拉进来而形成(NIT[21]多维的金属离子交替排列,从而成为二维或三维分子磁pPy)2(NITpPy为2- (2’吡啶 - 4,4,5,5- 四甲基咪唑啉- 1- 氧基- 3- 氧化物)是另一类的金属- 有体.如A[MⅡMⅢCr(ox)3](A =N(n - C4H9)+4、N( n -机自由基分子磁体.近年来,这类分子铁磁体的研究进C6H5)+4等) ,当MⅢ=Cr( Ⅲ) ,MⅡ为Mn(Ⅱ) ,Cu( Ⅱ) ,Co展很大,已由单自由基- 金属配合物扩展到多自由基-(Ⅱ) ,Fe( Ⅱ)和Ni( Ⅱ)时,其 Tc分别为6,7,10,12,14金属配合物.由于多自由基较单自由基有更多的自旋中K[26];当MⅢ=Fe( Ⅲ) ,MⅡ为Fe(Ⅱ) ,Ni(Ⅱ) ,Co( Ⅱ)时,心和配位方式,并且与金属配位更易形成多维结构的优Tc=30～50 K[27].点,多自由基—金属配位物的研究已成为分子磁体研究 草胺酸根合铜[Cu(opba)]2-、[Cu(pba)]2-及[Cu的热点之一[22].(pbaOH)]2-含有未配位基团,可作为形成多核配合物的前体.此前体具有两个桥基,易与Mn2+、Fe2+等阳离子3.金属配合物的分子磁体形成异双金属链而构成一维链状配合物,链内通过铁磁 金属配合物分子磁体是目前研究得最广泛、最深入或反铁磁偶合得到铁磁链或亚铁磁链,链间的铁磁或反的一类分子磁体,其自旋载体为过渡金属.在其构建单铁磁偶合导致材料的宏观磁性表现为铁磁或反铁磁性.元中,可以形成单核、双核及多核配合物.由这些高自旋这类分子磁体转变温度低,如由双草酰胺桥联的锰铜配的配位物进行适当的分子组装,可以形成一维、二维及合物MnCu(pbaOH)(H2O)3,Tc= K[28].三维分子磁体,可以形成链状或层状结构.根据桥联配 除此之外,近十年来化学家们对由三叠氮(N3)配体位体的不同,这类分子磁体主要包括草胺酸类、草酰胺桥联的多维化合物产生了极大的兴趣,这是因为三叠氮类、草酸根类、二肟类、氰根类等几种类型.配体主要以两种方式连接金属离子,见图2,分别对应反 报告的第一个这种类型的分子磁体是中间自旋 S =铁磁偶合和铁磁偶合,便于对分子磁性的设计.单独由3P2的FeⅢ(S2CNEt2)2Cl[4],在温度为 K以下表现为三叠氮配体桥联或混入其他有机桥联配体,可构成一磁有序,但无磁滞现象.接着便是基于双金属的低温铁维,二维和三维的配位聚合物,形成独特的磁学性质并磁有序材料[CrⅢ(NH3)6]3+[FeⅢCl6]3-( Tc= K和在一定温度下构成分子磁体[29].这方面,我国的南京大亚铁磁有序材料[CrⅢ(NH3)6]3+[CrⅢ(CN)6]3-( Tc=2.学和南开大学也做出了很好的工作[30,31].85 K) ,它们同样不具有磁滞现象[23,24]. 近年来,由法国科学家Verdaguer发现普鲁士蓝类配合物所表现出的较高的转换温度,大的矫顽力,使得普鲁士蓝类磁性配合物越来越吸引人们的注意[25].普鲁士蓝类分子磁体是基于构筑元件M(CN)k-6与简单金属离子通过氰根桥联的类双金属配合物,双金属离子均处于八面体配位环境,并通过氰桥连接成三维网络.其组成形式为 Mk[M’(CN)6]l·nH2O 或 AMk[M’(CN)6]l·nH2O(M和M’为不同的顺磁性,化合物为铁磁体,如图2 三叠氮配体和金属离子以及对应的磁交换Cu3[Cr(CN)6]2·15H2O( Tc= 66 K) 、Cu3[Fe(CN)6]2·12H4. 单分子磁体(Single2Molecular Magnets)2O(Tc=14 K) 、Ni3[Cr(CN)6]2·14H2O( Tc=23 K)均为铁磁体.若两个金属离子磁轨道重叠,它们之间的磁 以上情况都是分子被连接成聚合物后产生非常强偶合为反铁磁性,化合物为反铁磁体或亚铁磁体,如的分子间相互作用.从另一个角度,若分子间相互作用(Net4)[V(CN)6]·2H2O( Tc=230 K) 、CrⅡ3[CrⅢ很小可忽略,则分子被隔离成一个个独立的磁分子.当(CN)6]2·10H2O( Tc=240 K)[25].有价值的是,这类化合分子内含有多个自旋离子中心并发生磁偶合时,则总分1·8 ·? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 自 然 杂 志 24卷1期专题综述子的磁矩决定于磁偶合后的最低能态,这时就可能出现域.如在本文中提到的:转换温度超过室温的分子基铁基态为自旋数较高的稳定态,在磁场的作用下产生准连磁和亚铁磁体材料的发现;具有高自旋的多核配合物在续的激发态能级.所以整个分子的磁矩在外场下,沿外低温下表现出磁性的单分子磁体的发现;在室温以上具场的方向偏转时需要克服一个较大的势垒,这种势垒来有大的磁滞现象的自旋交叉配合物的发现;分子基磁体自零场分裂的磁各向异性.有时也称这种现象为自旋阻的光磁、热磁效应;以及分子基磁体的 GMR、CMR效应挫(spinfrustration)[32].这种依赖于外磁场的双稳态(bist2等.所有这些成果都预示着分子磁性材料光明的未来.ability)被看作是新一代信息材料应用的基础.目前所发 相比于传统的磁性材料,由于广泛的化学选择性,现的单分子磁体主要包括Mn12和Mn14离子簇、Fe8离子可以从分子级别上对分子磁性材料进行修饰和改良;作簇和 V为磁性材料4离子簇等三类,如基态为 S = 10 的 Mn12O12,分子铁磁体具有体积小、相对密度小、能耗(O[33]小及结构的多样化等优点,其制备的方法大多为常规的2CMe)16(H2O)4.有意义的是,当这种单分子体积大到一定值时,可被认为是一种尺寸单一的可磁化的纳化学方法,便于做成各种形态的产品,所体现的性质有米材料,具有不可估量的应用前景.些是传统的磁性材料不可替代的.已发现这类新物质可能成为各类高科技材料,特别是新一代的信息存储5. 自旋交叉配合物材料. 众所周知 当然,当配合物分子内的自旋离子中心减少到,作为一种新生的材料,有很多方面仍需要进仅一个时一步研究和改进,这也是我国科学家在基础研究和应用,分子间的相互作用又很小,配合物显示出独立离子的特性科学走向世界前列的良机.可以预见,在未来的发展中,,为近似理想的顺磁性.具有3d4- 3d7电子配置的过渡金属配合物分子基磁性材料将可能在:①高,在八面体配位结构下,电子Tc温度的分子磁体;②在五个d电子轨道上的排布,可能会受到配位场e提高材料的物理稳定性;③透明的绝缘磁体;④易变、易g和t2g加工的分子磁体轨道之间的能隙Δ大小的影响;⑤和其他物理性能结合的复合磁性材,当Δ平均电子对能p相料近时;⑥超硬和超软磁体; ⑦液体磁体等方面着重探索和,化合物的自旋态可能由于某些外界条件的微扰,得到发展可呈现高自旋态与低自旋态的交叉转变[34].(.最典型的是2000年8月29日收到)一些Fe(Ⅱ)配合物,发生高自旋态5T1 Alivisatos A. P. ,Barbara P. F. ,Castleman A. W. ,et. al. Adv. Ma22(S =2,顺磁性)与ters. ,1998;10:1297低自旋态1A1(S =0,抗磁性)的转变,伴随自旋相变,化2 McConnel . J. Chem. Phys. ,1963;39:1910合物可能有结构甚至和颜色的变化.有一些的转变温度3 McConnel . Proc. . Welch Found. Chem. ;11:144还在常温区,如[Fe(Htrz)4 Wickman . ,Trozzolo . ,Williams . ,et. al. Phys. Rev. ,3- 3x(NH2trz)3x](ClO4)2·H2O1967;155:563(trz=1,2,4 三唑类) ,在常温下从紫色(低自旋)随温度5 Miller . ,Calabrese . ,Epstein . ,et. al. J. Chem. Soc. ,上升转为白色(高自旋).成为另一种新的可利用的双稳Chem. Commun,1986;10266 Pei Y. ,Verdauger M. ,Kahn O. ,et al. J. Am. Chem. Soc. ,1986;态现象[35].1984年,Decurtins等人首次观察到光诱导自108:7428旋交叉效应[36],并随后在低温下利用光对自旋态的激发7 . ,Yee . ,Mclean . ,et al. Science,1991;252:和调控进行了深入研究,期望能用作纳秒级的快速光开14158 FerlayS. ,Mallsah T. ,Ouahes R. ,et al. Nature,1995;378:701关和存储器[34].我国在自旋交叉研究方面也取得了可喜9 Mallah T. ,Thiebaut S. ,VerdaguerM. ,et al. Science,1993;262:1554的成绩[37],如发现温度回滞宽度近55 K的自旋交叉化10 Zhong . ,You X. Z. ,Chen T. Y. Annual Sci Rept—suppl of J of合物[Fe(dpp)Nanjing Univ. ,, Nov19942(NCS)2]py(dpp =二吡嗪(3,2,2-,3-)邻11 Griebler . ,Babel . ,NaturforschB. Anorg. Chem. ,1982;37B菲罗啉,py=吡啶)[38],而且首次发现在快速冷却下仍保(7) :832持高自旋亚稳态,实现了不通过光诱导也能得到低温下12 . ,. Chem. Int. Ed. ,1994;33:38513 Takahashi M. ,Turek P. ,NakazawaM. ,et al. PhysLett,1991;67:746的双稳态[39].14 Chiarelli R. ,. ,Rassat A. ,et al. Nature,1993;363:14715 Allemand . ,Khemani . ,Koch A. ,et al. Science,1991;254:301四、展 望16 . ,. ,Reiff . ,et al. J. Phys. Chem. ,1987;91:4344 分子基磁性材料作为一种新型的材料,近十年来,17 . ,. ,. ,et. al. J. Am. Chem. Soc. ,1987;109:769在化学家和物理学家的努力下,在很多方面已经取得了18 Zhou P. ,. ,. ;181:71突破性的进展,迅速发展成为一门材料学科的前沿领19 . Inorg. Chem. ,2000;39:4392估计效果很不好 如果想要的话，留个邮箱，给你发过去
一、化学的来由 化学的英文词为Chemistry，法文Chimie，德文Chemie，它们都是从一个古字、即拉丁字chemia，希腊字Xηwa(Chamia)，希伯莱字Chaman或Haman，阿拉伯字Chema或Kema，埃及字Chemi演化而来的．它的最早来源难以查考．从现存资料看，最早是在埃及第四世纪的记载里出现的．所以有人认为可以假定是从埃及古字Chemi来的，不过这个名字的意义很晦涩，有埃及、埃及的艺术、宗教的迷惑、隐藏、秘密或黑暗等意义。其所以有这些意义，大概因为埃及在西方是化学记载诞生的地方，也是古代化学极为发达的地方，尤其是在实用化学方面。例如，埃及在十一朝代进已有一种雕刻表示一些工人下在制造玻璃，可见至少在公元前2500年以前，埃及已知道玻璃的制造方法了。再从埃及出土的木乃伊看，可知在公元前一、二千年时已精于使用防腐剂和布帛染色等技术。所以古人用埃及或埃及的艺术来命名“化学”。至于其它几种意义，可能因为古人认为化学是一种神奇和秘密的事业以及带有宗教色彩的缘故。 中国的化学史当然也是毫不逊色的。大约5000－11000年前，我们已会制作陶器，3000多年前的商朝已有高度精美的青铜器，造纸、磁器、火药更是化学史上的伟大发明。在十六、十七世纪时，中国算得上是世界最先进的国家。“化学”二字我国在1856年开始使用。最早出现在英国传教士韦廉臣在1856年出版的《格物探原》一书中。 二、化学的几个发展阶段 远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺，主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的，化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。 炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年，炼丹术士和炼金术士们，在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中，为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍，在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，第一次有了“化学”这个名词。。 燃素化学时期。从1650年到1775年，随着冶金工业和实验室经验的积累，人们总结感性知识，认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素，燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程，可燃物放出燃素后成为灰烬。 定量化学时期，既近代化学时期。1775年前后，拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说，开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律，提出了原子学说，发现了元素周期律，发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。 科学相互渗透时期，既现代化学时期。二十世纪初，量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言，解决了化学上许多悬而未决的问题；另一方面，化学又向生物学和地质学等学科渗透，使蛋白质、酶的结构问题得到逐步的解决。 这里主要讲述近二百多年来的化学史故事。这是化学得到快速发展的时期，是风云变幻英雄辈出的期。让我们一道去体验当年化学家所经历的艰难险阻,在近代化学史峰回路转的曲折历程中不倦跋涉，领略他们拨开重重迷雾建立新理论、发现新元素、提出新方法时的无限风光。 三、化学学科在探索中成长 化学的发展可以说是日新月异，尤其是它的边缘学科或者说是它的分支学科，譬如生物化学、物理化学、晶体化学等等，令人目不暇接。就眼下炒得过热的基因工程、克隆技术以及共轭电场论等，更是令人眼花缭乱。而古往今来，有多少化学家为化学的发展做出了难以估量的贡献。你想了解他们吗？化学名人风采将带您走近他们。 燃素说的影响 。可燃物如炭和硫磺，燃烧以后只剩下很少的一点灰烬；致密的金属煅烧后得到的锻灰较多，但很疏松。这一切给人的印象是，随着火焰的升腾，什么东西被带走了。当冶金工业得到长足发展后，人们希望总结燃烧现象本质的愿望更加强烈了。 1723年，德国哈雷大学的医学与药理学教授施塔尔出版了教科书《化学基础》。他继承并发展了他的老师贝歇尔有关燃烧现象的解释，形成了贯穿整个化学的完整、系统的理论。《化学基础》是燃素说的代表作。 施塔尔认为燃素存在于一切可燃物中，在燃烧过程中释放出来，同时发光发热。燃烧是分解过程： 可燃物==灰烬+燃素 金属==锻灰+燃素 如果将金属锻灰和木炭混合加热，锻灰就吸收木炭中的燃素，重新变为金属，同时木炭失去燃素变为灰烬。木炭、油脂、蜡都是富含燃素的物质，燃烧起来非常猛烈，而且燃烧后只剩下很少的灰烬；石头、草木灰、黄金不能燃烧，是因为它们不含燃素。酒精是燃素与水的结合物，酒精燃烧时失去燃素，便只剩下了水。 空气是带走燃素的必需媒介物。燃素和空气结合，充塞于天地之间。植物从空气中吸收燃素，动物又从植物中获得燃素。所以动植物易燃。 富含燃素的硫磺和白磷燃烧时，燃素逸去，变成了硫酸和磷酸。硫酸与富含燃素的松节油共煮，磷酸（当时指P2O5）与木炭密闭加热，便会重新夺得燃素生成硫磺和白磷。而金属和酸反应时，金属失去燃素生成氢气，氢气极富燃素。铁、锌等金属溶于胆矾（CuSO4·5H2O）溶液置换出铜，是燃素转移到铜中的结果。 燃素说尽管错误，但它把大量的化学事实统一在一个概念之下，解释了冶金过程中的化学反应。燃素说流行的一百多年间，化学家为了解释各种现象，做了大量的实验，积累了丰富的感性材料。特别是燃素说认为化学反应是一种物质转移到另一种物质的过程，化学反应中物质守恒，这些观点奠定了近、现代化学思维的基础。我们现在学习的置换反应，是物质间相互交换成分的过程；氧化还原反应是电子得失的过程；而有机化学中的取代反应是有机物某一结构位置的原子或原子团被其它原子或原子团替换的过程。这些思想方法与燃素说多么相似。 舍勒和普里斯特里发现氧气的制法 ：令后人尊敬的瑞典化学家舍勒的职业是药剂师--chemist，他长期在小镇彻平的药房工作，生活贫困。白天，他在药房为病人配制各种药剂。一有时间，他就钻进他的实验室忙碌起来。有一次，后院传来一声爆鸣，店主和顾客还在惊诧之中，舍勒满脸是灰地跑来，兴奋地拉着店主去看他新合成的化合物，忘记了一切。对这样的店员，店主是又爱又气，但从来不想辞退他，因为舍勒是这个城市最好的药剂师。 到了晚上，舍勒可以自由支配时间，他更加专心致志地投入到他的实验研究中。对于当时能见到的化学书籍里的实验，他都重做一遍。他所做的大量艰苦的实验，使他合成了许多新化合物，例如氧气、氯气、焦酒石酸、锰酸盐、高锰酸盐、尿酸、硫化氢、升汞（氯化汞）、钼酸、乳酸、乙醚等等，他研究了不少物质的性质和成分，发现了白钨矿等。至今还在使用的绿色颜料舍勒绿（Scheele’s green）,就是舍勒发明的亚砷酸氢铜（CuHAsO3）。如此之多的研究成果在十八世纪是绝无仅有的，但舍勒只发表了其中的一小部分。直到1942年舍勒诞生二百周年的时候，他的全部实验记录、日记和书信才经过整理正式出版，共有八卷之多。其中舍勒与当时不少化学家的通信引人注目。通信中有十分宝贵的想法和实验过程，起到了互相交流和启发的作用。法国化学家拉瓦锡对舍勒十分推崇，使得舍勒在法国的声誉比在瑞典国内还高。 在舍勒与大学教师甘恩的通信中，人们发现，由于舍勒发现了骨灰里有磷，启发甘恩后来证明了骨头里面含有磷。在这之前，人们只知道尿里有磷。 1775年2月4日，33岁的舍勒当选为瑞典科学院院士。这时店主人已经去世，舍勒继承了药店，在他简陋的实验室里继续科学实验。由于经常彻夜工作，加上寒冷和有害气体的侵蚀，舍勒得了哮喘病。他依然不顾危险经常品尝各种物质的味道--他要掌握物质各方面的性质。他品尝氢氰酸的时候，还不知道氢氰酸有剧毒。1786年5月21日，为化学的进步辛劳了一生的舍勒不幸去世，终年只有44岁。舍勒发现氧气的两种制法是在1773年。第一种方法是分别将KNO3、Mg（NO3）2、Ag2CO3、HgCO3、HgO加热分解放出氧气： 2KNO3==2KNO2+O2↑ 2Mg（NO3）2 == 2MgO+4NO2↑+O2↑↑ 2Ag2CO3==4Ag+2CO2↑+O2↑ 2HgCO3==2Hg+2CO2↑+O2↑ 2HgO==2Hg+O2↑ 第二种方法是将软锰矿（MnO2）与浓硫酸共热产生氧气： 2MnO2+2H2SO4（浓）== 2MnSO4+2H2O+O2↑ 舍勒研究了氧气的性质，他发现可燃物在这种气体中燃烧更为剧烈，燃烧后这种气体便消失了，因而他把氧气叫做“火气”。舍勒是燃素说的信奉者，他认为燃烧是空气中的“火气”与可燃物中的燃素结合的过程，火焰是“火气”与燃素相结合形成的化合物。他将他的发现和观点写成《论空气和火的化学》。这篇论文拖延了4年直到1777年才发表。而英国化学家普里斯特里在1774年发现氧气后，很快就发表了论文。 普里斯特里始终坚信燃素说，甚至在拉瓦锡用他们发现的氧气做实验，推翻了燃素说之后依然故我。他将氧气叫做“脱燃素气”。他写到：我把老鼠放在‘脱燃素气’里，发现它们过得非常舒服后，我自己受了好奇心的驱使，又亲自加以实验，我想读者是不会觉得惊异的。我自己实验时，是用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取的。当时我的肺部所得的感觉，和平时吸入普通空气一样；但自从吸过这种气体以后，经过好长时间，身心一直觉得十分轻快舒畅。有谁能说这种气体将来不会变成通用品呢？不过现在只有两只老鼠和我，才有享受呼吸这种气体的权利罢了。”普里斯特里一生的大部分时间是在英国的利兹作牧师，业余爱好化学。1773年他结识了著名的美国科学家兼政治家富兰克林，他们后来成了经常书信往来的好朋友。普里斯特里受到好朋友多方的启发和鼓励。他在化学、电学、自然哲学、神学四个方面都有很多著述。 1774年普里斯特里到欧洲大陆参观旅行。在巴黎，他与拉瓦锡交换了好多化学方面的看法。正直的普里斯特里同情法国大革命，曾在英国公开做了几次演讲。英国一批反对法国大革命的人烧毁了他的住宅和实验室。普里斯特里于1794年他六十一岁的时候不得已移居美国，在宾夕法尼亚大学任化学教授。美国化学会认为他是美国最早研究化学的学者之一。他住过的房子现在已建成纪念馆，以他的名字命名的普里斯特里奖章已成为美国化学界的最高荣誉。 拉瓦锡和他的天平： 燃素说的推翻者，法国化学家拉瓦锡原来是学法律的。1763年，他20岁的时候就取得了法律学士学位，并且获得律师开业证书。他的父亲是一位律师，家里很富有。所以拉瓦锡不急于当律师，而是对植物学发生了兴趣。经常上山采集标本使他对气象学也产生了兴趣。后来，拉瓦锡在他的老师，地质学家葛太德的建议下，师从巴黎有名的鲁伊勒教授学习化学。拉瓦锡的第一篇化学论文是关于石膏成分的研究。他用硫酸和石灰合成了石膏。当他加热石膏时放出了水蒸气。拉瓦锡用天平仔细测定了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。从此，他的老师鲁伊勒就开始使用“结晶水”这个名词了。这次成功使拉瓦锡开始经常使用天平，并总结出了质量守恒定律。质量守恒定律成为他的信念，成为他进行定量实验、思维和计算的基础。例如他曾经应用这一思想，把糖转变为酒精的发酵过程表示为下面的等式： 葡萄糖 == 碳酸（CO2）+ 酒精 这正是现代化学方程式的雏形。用等号而不用箭头表示变化过程，表明了他守恒的思想。拉瓦锡为了进一步阐明这种表达方式的深刻含义，又具体地写到：“我可以设想，把参加发酵的物质和发酵后的生成物列成一个代数式。再逐个假定方程式中的某一项是未知数，然后分别通过实验，逐个算出它们的值。这样以来，就可以用计算来检验我们的实验，再用实验来验证我们的计算。我经常卓有成效地用这种方法修正实验的初步结果，使我能通过正确的途径重新进行实验，直到获得成功。”早在拉瓦锡出生之时，多才多艺的俄罗斯科学家罗蒙诺索夫就提出了质量守恒定律，他当时称之为“物质不灭定律”，其中含有更多的哲学意蕴。但由于“物质不灭定律”缺乏丰富的实验根据，特别是当时俄罗斯的科学还很落后，西欧对沙俄的科学成果不重视，“物质不灭定律”没有得到广泛的传播。 1772年秋天，拉瓦锡照习惯称量了一定质量的白磷使之燃烧，冷却后又称量了燃烧产物P2O5的质量，发现质量增加了！他又燃烧硫磺，同样发现燃烧产物的质量大于硫磺的质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。他于是又做了更细致的实验：将白磷放在水银面上，扣上一个钟罩，钟罩里留有一部分空气。加热水银到40℃时白磷就迅速燃烧，之后水银面上升。拉瓦锡描述道：“这表明部分空气被消耗，剩下的空气不能使白磷燃烧，并可使燃烧着的蜡烛熄灭；1盎司的白磷大约可得到盎司的白色粉末（P2O5，应该是盎司）。增加的重量和所消耗的1/5容积的空气重量接近相同。”燃素说认为燃烧是分解过程，燃烧产物应该比可燃物质量轻。而拉瓦锡实验的结果却是截然相反。他把实验结果写成论文交给法国科学院。从此他做了很多实验来证明燃素说的错误。在1773年2月，他在实验记录本上写到：“我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他将“新化学”命名为“反燃素化学”。 1774年，拉瓦锡做了焙烧锡和铅的实验。他将称量后的金属分别放入大小不等的曲颈瓶中，密封后再称量金属和瓶的质量，然后充分加热。冷却后再次称量金属和瓶的质量，发现没有变化。打开瓶口，有空气进入，这一次质量增加了，显然增加量是进入的空气的质量（设为A）。他再次打开瓶口取出金属锻灰（在容积小的瓶中还有剩余的金属）称量，发现增加的质量正和进入瓶中的空气的质量相同（即也为A）。这表明锻灰是金属与空气的化合物。 拉瓦锡进一步想，如果设法从金属锻灰中直接分离出空气来，就更能说明问题。他曾经试图分解铁锻灰（即铁锈），但实验没有成功。 拉瓦锡制得氧气之后： 到了这年的10月，普里斯特里访问巴黎。在欢迎宴会上他谈到“从红色沉淀（HgO）和铅丹（Pb3O4）可得到‘脱燃素气’”。对于正在无奈中的拉瓦锡来说，这条信息是很直接的启发。11月，拉瓦锡加热红色的汞灰制得了氧气。在舍勒的启发下，拉瓦锡甚至制造了火车头大小的加热装置，其中心是聚光镜。平台下面是六个大轮子，以便跟着太阳随时转动。1775年，拉瓦锡的实验中心已从分解金属锻灰转移到了对氧气的研究。他发现燃烧时增加的质量恰好是氧气减少的质量。以前认为可燃物燃烧时吸收了一部分空气，其实是吸收了氧气，与氧气化合，即氧化。这就是推翻了燃素说的燃烧的氧化理论。与此同时，拉瓦锡还用动物实验，研究了呼吸作用，认为“是氧气在动物体内与碳化合，生成二氧化碳的同时放出热来。这和在实验室中燃烧有机物的情况完全一样。”这就解答了体温的来源问题。空气中既然含有1/4的氧气(数据来自原文），就应该含有其余的气体，拉瓦锡将它称为“碳气”。研究了空气的组成后，拉瓦锡总结道：“大气中不是全部空气都是可以呼吸的；金属焙烧时，与金属化合的那部分空气是合乎卫生的，最适宜呼吸的；剩下的部分是一种‘碳气’，不能维持动物的呼吸，也不能助燃。”他把燃烧与呼吸统一了起来，也结束了空气是一种纯净物质的错误见解。1777年，拉瓦锡明确地讥讽和批判了燃素说：“化学家从燃素说只能得出模糊的要素，它十分不确定，因此可以用来任意地解释各种事物。有时这一要素是有重量的，有时又没有重量；有时它是自由之火，有时又说它与土素相化合成火；有时说它能通过容器壁的微孔，有时又说它不能透过；它能同时用来解释碱性和非碱性、透明性和非透明性、有颜色和无色。它真是只变色虫，每时每刻都在改变它的面貌。” 这年的9月5日，拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的《燃烧概论》，系统地阐述了燃烧的氧化学说，将燃素说倒立的化学正立过来。这本书后来被翻译成多国语言，逐渐扫清了燃素说的影响。化学自此切断了与古代炼丹术的联系，揭掉了神秘和臆测的面纱，代之以科学的实验和定量的研究。化学进入了定量化学（即近代化学）时期。所以我们说拉瓦锡是近代化学的奠基者。舍勒和普里斯特里先于拉瓦锡发现氧气，但由于他们思维不够广阔，更多地只是关心具体物质的性质，没有能冲破燃素说的束缚。与真理擦肩而过是很遗憾的。 拉瓦锡对化学的另一大贡献是否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说，辨证地阐述了建立在科学实验基础上的化学元素的概念：“如果元素表示构成物质的最简单组分，那么目前我们可能难以判断什么是元素；如果相反，我们把元素与目前化学分析最后达到的极限概念联系起来，那么，我们现在用任何方法都不能再加以分解的一切物质，对我们来说，就算是元素了。”在1789年出版的历时四年写就的《化学概要》里，拉瓦锡列出了第一张元素一览表，元素被分为四大类： 简单物质，普遍存在于动物、植物、矿物界，可以看作是物质元素：光、热、氧、氮、氢。简单的非金属物质，其氧化物为酸：硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素。简单的金属物质，被氧化后生成可以中和酸的盐基：锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌。简单物质，能成盐的土质：石灰、镁土、钡土、铝土、硅土。拉瓦锡对燃素说和其它陈腐观点的讥讽和批判是无情和激烈的。这使他在创建科学勋绩的同时得罪了一大批同时代和老一辈的科学家。在《影响世界历史的一百位人物》中，在许多有关历史、科学史、化学史的书籍中，作者都对拉瓦锡总是突出自己的人格特点进行低调的描述和评价，指责他在《化学概要》里没有提起舍勒和普里斯特里对他的启示和帮助。但我们得看到，拉瓦锡确实具有非凡的科学洞察力和勇往直前的无畏精神。虽然不是他最先发现氧气的制法，但他通过制取氧气分析了空气的组成，建立了燃烧的氧化学说。氧气因此不同于其它气体，被赋予非凡的科学意义。拉瓦锡十分勤奋，每天六点起床，从六点到八点进行实验研究，八点到下午七点从事火药局长或法国科学院院士的工作，七点到晚上十点，又专心从事他的科学研究。星期天不休息，专门进行一整天的实验工作。拉瓦锡28岁结婚时，他的妻子只有14岁。他们一生没有孩子，但生活非常愉快。她帮助拉瓦锡实验，经常陪伴在他身边。在拉瓦锡的著作里，有很多插图都是他的妻子画的。1789年法国大革命爆发，三年后拉瓦锡被解除了火药局长的职务。1793年11月，国民议会下令逮捕旧王朝的包税官。拉瓦锡由于曾经担任过包税官而自首入狱。极左派马拉曾与拉瓦锡有过激烈的科学争论，心存嫉恨，便诬陷拉瓦锡与法国的敌人有来往，犯有叛国罪，于1794年5月8日把他送上了断头台。对此，当时科学界的很多人感到非常惋惜。著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。”这时，拉瓦锡正当壮年，是51岁。 四、化学学科的发展前沿 中国运动医学杂志000124 基因工程也叫遗传工程(Genetic Engineering)，是20世纪70年代在分子生物学发展的基础上形成的新学科。基因工程就是在分子水平上，用人工方法提取(或合成)不同生物的遗传物质，在体外切割、拼接和重新组成，然后通过载体把重组的DNA分子引入受体细胞，使外源DNA在受体细胞中进行复制与表达。按人们的需要产生不同的产物或定向地创造生物的新性状，并使之稳定地遗传给下代[1]。基因工程技术主要包括分离基因、纯化基因和扩增基因的技术，其核心是分子克隆技术。它能帮助人们从各种复杂的生物体中分离出单一的基因，并把它纯化，再把它大量扩增，用于研究。 20多年来，基因工程技术得到了迅速地发展，特别是限制性内切酶、DNA序列分析及DNA重组技术等三大技术的发现和应用，不仅把分子生物学提高到了基因水平，而且也把生物学与医学中的其他学科引上基因研究的道路，并取得了许多揭示生命秘密和生命过程的重大成就 ......
这方面的文章不太好写 ，你可以去找别人帮你写一下。他们的文章写的不错，完成文章,满意再付费的.Q Q 好友查找一下就可以 一零三七二五二六五七 混凝土，简称为“砼（tóng）”：是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
浅谈再生混凝土的性能特点及其应用工学论文
在日常学习和工作中，说到论文，大家肯定都不陌生吧，论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。你所见过的论文是什么样的呢？以下是我为大家收集的浅谈再生混凝土的性能特点及其应用工学论文，希望对大家有所帮助。
摘要 ：
新建筑工程的建设和旧建筑工程的拆除都会产生大量的建筑垃圾，既造成环境污染又浪费大量资源，如何处理日益增多的建筑废弃垃圾，减轻对环境的污染，已成为各个国家必须面对的重要课题.通过分析再生混凝土的物理、力学性能、耐久性能、剪切性能以及抗震性能，探讨了再生混凝土的应用前景。
关键词 :再生混凝土;性能指标;建筑垃圾;应用前景
引言
目前我国正处于大兴土木的建设时期，土木建筑的快速发展带动了国民经济，也成为了消耗资源和产生垃圾最多的行业.为了有效减少环境污染破环，减少废弃混凝土的数量，做到可持续协调发展，目前解决该问题的方法只有再生利用，于是跟再生混凝土有关的一些技术和研究也快速发展起来。
再生骨料或再生混凝土骨料[1-2]是指将废弃混凝土块破碎、分级，并按一定的级配混合后形成的骨料，而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土.再生混凝土是建筑材料的循环再利用，是与生态环境发展相协调的重要一部分，也 符合国家的可持续发展战略.本文主要讨论再生混凝土基本性能，探讨再生混凝土应用工程的发展前景。
1、再生混凝土研究现状
国外研究现状国外对于再生混凝土的研究比较早，可以追溯到二次世界大战期间，连年的战争破坏了大量的建筑物，同时也产生了大量的废弃物，因此许多欧洲国家均不同程度地面临着如何处理废弃物的问题[2].20世纪50年代，苏联和德国为了处理大量废弃混凝土同时为城市重建提供新的原材料，相继开展了再生混凝土技术的研究工作.1977年日本政府制定了JIS TR A 0006《再生骨料和再生混凝土使用规范》;1991年日本政府又制定了《资源重新利用促进法》，规定建筑施工过程中产生的渣土、混凝土块、沥青混凝土块、木材、金属等建筑垃圾，必须送往“再生资源化设施”进行处理。
对于废弃物再利用，美国政府也制定了《超基金法》，规定:“任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾倒.”这个规定给再生混凝土的发展提供了操作依据和法律保障.
国内研究现状
我国对再生混凝土的研究工作起步相对较晚，目前还停留在实验室研究阶段，不过政府对再生混凝土研究工作相当重视，相继投入了不少的资金，也取得了一些成果.同济大学对再生混凝土技术进行了大量的研究工作[2-3]，包括再生混凝土的强度和工作性能、废弃混凝土破碎及再生工艺研究、再生混凝土耐久性研究、再生混凝土梁柱试验研究、再生混凝土框架节点试验研究、再生混凝土框架结构抗震性能的研究等.2007年同济大学编写了地方标准《再生混凝土应用技术规程》(DG/TJ 08-2018-2007)，为再生混凝土的应用提供了技术指导。
另外，中科院、东南大学、浙江大学和北京工业大学等相关科研单位也对再生混凝土开展了大量的研究工作，并开发了相关的再生混凝土技术。
2、再生混凝土性能特点
物理力学性能东南大学陈亮等对再生骨料混凝土技术开发与研究的最新进展进行了综述与对比分析[3]，分析结果表明再生混凝土的破坏过程和破坏模式与普通混凝土基本一致.从破坏形态来看，再生混凝土的破坏基本上始自粗骨料和水泥凝胶体面的黏结破坏，再生混凝土的长期抗压强度发展规律与普通混凝土有所差异.分析还指出，全部采用废混凝土作骨料的再生混凝土与相同配合比的普通碎石混凝土相比，抗压强度降低9%，抗拉强度降低7%，抗压弹性模量降低28%，抗拉弹性模量降低34%，说明再生混凝土脆性降低，韧性增加.而全部采用废弃混凝土作骨料的再生混凝土较相同配合比的普通混凝土极限拉应变增大28%，拉伸弹模降低34%，抗压强度比有所增加，说明再生混凝土的抗裂性能较好。
中国科学院武汉岩土力学研究所骆行文等通过一系列试验，分析研究了不同再生混凝土取代率对静力力学性能的影响，研究了再生混凝土声波传播特征参数随再生混凝土轴向压缩变形的变化规律[4].指出随着再生混凝土取代率的增加，再生混凝土的应力峰值在减小，再生混凝土的弹性模量和变形模量也在降低.分析还表明再生混凝土声波传播速度随着再生混凝土的轴向压缩变形先增大后减小，在再生混凝土轴向压缩过程中，超声波在再生混凝土中波幅先增大后减小。
同济大学肖建庄通过不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的单轴受压应力应变全曲线试验，分析了再生粗骨料取代率对再生混凝土的应力应变全曲线形状和再生混凝土抗压强度、弹性模量、峰值及极限应变的影响[5].研究表明，再生混凝土的应力应变全曲线的总体形状与普通混凝土的相似，但曲线上各特征点的应力和应变值有所区别;再生混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值高于普通泥凝土;再生混凝土的峰值应变大于普通混凝土;再生混凝土的弹性模量明显低于普通混凝土.分析还指出再生混凝土应力应变全曲线的上升段和下降段可以分别用3次多项式和有理分式分别进行拟合。
浙江大学徐亦东等采用优质矿物掺合料和高效减水剂成功配制出C40—C60高性能再生混凝土，并采用电液伺服压力试验机对高性能再生混凝土进行单轴受压试验，测得其应力应变曲线并进行理论分析，总结出了再生混凝土单轴受压应力应变全曲线的数学表达式，与试验结果吻合较好[6-7]。
西班牙加泰罗尼亚理工大学等设计4种不同的再生混凝土粗集料取代率，通过4种混凝土的搭配比例来得到相同的抗压强度，分析了再生混凝土的力学性能[8].试验中，回收集料处于吸水状态，但不饱和，以控制新拌混凝土的性能、有效水灰比和更低的强度偏差.结果表明采用中低抗压强度的集料生产再生混凝土，其必要性已被证实归结于水泥的用量，测定了再生混凝土相对较低的弹性模量，此结果验证了几位学者提出的数学模型的有效性。
葡萄牙里斯本理工大学等通过不同的养护条件分析了再生混凝土的物理力学性能，分析了再生混凝土的抗压强度、劈裂强度、弹性模量和磨耗值，分析结果表明影响再生混凝土物理力学的养护条件大体上跟普通混凝土一致[9]。
意大利马尔凯理工大学Valeria Corinaldesi等采用取代率为30%的再生集料配制再生混凝土，分析了梁柱结合处再生混凝土在周期荷载下适用于结构的可行性[10].当取代率为30%时，再生混凝土与普通混凝土有几乎相同的抗压强度，然而，再生混凝土的抗拉强度、劈裂强度和弹性模量比普通混凝土偏低.基于周期荷载试验结果，通过参数裂缝类型、分布能、延展性和设计值来评价梁柱结点处的性能，结果显示，利用再生混凝土浇筑的结点具备充足的结构性能。
耐久性能
武汉大学刘数华、饶美娟对再生混凝土的变形性能主要包括弹性行为、干缩与徐变、温度变形性能，再生混凝土的耐久性包括渗透性、抗冻耐久性和抗化学侵蚀性能[11].对再生混凝土的变形性能和耐久性能进行深入分析，结果表明，再生骨料对再生混凝土变形性能和耐久性能虽有不同影响，但亦可满足于工程应用。
湖南省高速公路管理局龚先兵和长沙理工大学刘朝晖、李九苏对道路再生骨料混凝土的耐久性进行系统试验研究，包括抗硫酸盐侵蚀试验、抗冻性试验和干缩性试验，结果表明，再生骨料混凝土的耐久性能能够满足道路工程的需要[12]。
浙江大学徐亦冬，沈建生根据再生骨料的特性并结合当今的研究热点“高性能混凝土”技术，使再生混凝土向高性能化的方向发展[13].研究表明，尽管再生骨料属于低品质骨料，但通过将粉煤灰、矿渣及硅灰等矿物掺合料应用于再生混凝土中，充分利用粉体的优化组合以及界面强化效应，可使再生混凝上具有良好的工作性及较高的强度等级。
安徽水利水电学院的魏应乐对再生混凝士的抗渗性、抗冻融性、抗碳化、氯离子渗透性、硫酸盐侵蚀、耐磨性进行了分析，并提出了减小水灰比、掺加粉煤灰、采用二次搅拌工艺、减小再生骨料最大粒径、采用半饱和面于状态等改善再生混凝土耐久性的措施[14].研究结果表明，再生混凝土的抗渗性、抗冻融行、抗硫酸盐侵蚀性、抗氯离子渗透性和耐磨性均较普通混凝土弱。
美国威斯康星大学麦迪逊分校等在中干试验环境下，对引气型再生混凝土和非引气型再生混凝土进行自由状态下冻融耐久性试验[15]，结果表明，直接冻融坚固性试验为判断再生混凝土集料的坚固性提供了更为实际的试验条件，硫酸盐坚固性试验不能预测再生混凝土集料的冻融难易程度。
英国诺桑比亚大学Alan Richardson等基于质量损失和极限抗压强度2个指标，采用对比试验，对再生混凝土的冻融耐久性试验进行研究[16]，结果表明，再生混凝土与普通混凝土几乎有着相似的耐久性，原因归结于在分批前对再生集料仔细的选择和处理.耐久性是材料的一个重要指标，再生集料需要被大量的测试以便用于工业生产，本文表明了未来应用的可能性。
抗剪性能
广西大学黄莹、邓志恒等通过对四点受力等高变宽梁进行剪切试验，探讨水灰比相同的条件下，再生骨料取代率对再生混凝土剪切性能的.影响[17].研究表明，再生混凝土剪切破坏形态和普通混凝土相似，但其抗剪强度和变形能力均低于普通混凝土.在对再生混凝土抗剪强度、剪切变形和剪切模量分析的基础上，绘制了再生混凝土的剪应力应变曲线，建议了剪应力应变曲线方程和剪切模量的计算公式。
广东省建筑科学研究院黄健和同济大学建筑工程系肖建庄、雷斌对影响再生混凝土梁抗剪承载力的各因素作了定性分析，得出再生混凝土梁抗剪机理，包括剪跨比、混凝土强度及配箍率在内的诸多因素对再生混凝土梁抗剪承载力的影响趋势与普通混凝土梁基本一致的结论[18].同时指出增大荷载分项系数可明显提高再生混凝土梁抗剪可靠度指标，但在配箍率较小时，荷载分项系数提高至时再生混凝土梁抗剪可靠度也不能满足可靠度要求.增大再生混凝士抗压强度平均值，使其标准值达到与普通混凝土相同的水平，再生混凝土梁的抗剪可靠度均可满足规范要求，这是提高再生混凝土梁抗剪可靠度指标的最佳途径。
西安建筑科技大学刘丰、白国良等试验采用等高变宽梁，考虑混凝土强度等级和再生骨料取代率，研究了再生混凝土梁的抗剪强度和变形及其发展规律[19]，得出了再生混凝土梁抗剪极限承载力与取代率没有直接关系的结论，同时还得出再生混凝土梁的切应力主应变曲线接近直线，试验所得抗剪强度相对普通混凝土较低的结论。
郑州大学的张雷顺通过13根再生混凝土梁与普通混凝土梁的对比试验，对再生粗骨料取代抗震性能同济大学建筑工程系的肖建庄、朱晓晖完成了3种不同再生粗骨料取代率再生混凝土框架边节点在恒定竖向轴压荷载和水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究[23]，指出再生混凝土节点的破坏过程与普通混凝土相类似，虽然再生混凝土节点的抗震性能略低于普通混凝土，但再生混凝土节点的延性等抗震性能仍满足相应抗震设防要求，说明再生混凝土可用于有抗震设防要求的框架节点中。
同济大学结构工程研究所的孙跃东等通过对3榀1∶2比例框架模型在不同的竖向轴压荷载和水平低周反复荷载作用下的抗震性能的对比试验，研究了再生混凝土框架在低周反复荷载作用下以及不同轴向力作用下对再生混凝土框架抗震性能的影响[24].结果表明，再生混凝土框架，在不同轴力和低周反复荷载作用下，其受力特性、破坏形态和破坏机制没有明显的差别，破坏机构均表现为明显的“强柱弱梁”类型;再生混凝土框架具有较好的抗震性能，结构进入弹塑性阶段后，框架的滞回曲线均比较丰满，表明框架都具有良好的耗能能力;框架的位移延性系数为～，表明框架延性良好，再生混凝土框架的位移延性小于普通混凝土框架，随着轴向荷载的增加，框架的延性降低。
北京工业大学建筑工程学院的张建伟、曹万林等进行了7个剪跨比为的中高剪力墙低周反复荷载试验研究[25]，在试验的基础上，分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能及破坏特征.研究表明，再生细骨料掺量的增加，使再生混凝土中高剪力 墙的抗震性能有所降低以及随着配筋率的提高，其承载力、延性、耗能能力有所提高.同时指出轴压比的提高，使再生混凝土剪力墙的承载力提高，弹塑性变形能力降低。
北京工业大学的尹海鹏等进行了1根普通混凝土柱和3根不同取代率的再生混凝土柱模型的低周反复荷载试验研究[26]，模型按1/2缩尺.试验结果表明，随着再生骨料取代率的增加，其混凝土的弹性模量明显减小，试件初始刚度明显下降、承载力呈下降趋势、耗能值下降，抗震能力呈下降趋势，并指出再生混凝土柱可用于多层结构轴压比较小的柱的抗震设计。
3、存在问题及应用前景
存在问题最近几年再生混凝土研究工作取得了一些成就，不过，鉴于再生骨料自身的局限性和目前我国对再生混凝土利用的实际情况，还存在一些障碍和不足，主要表现在以下几个方面。
(1)目前合适的处理废弃混凝土的设备与相关技术较少，对废弃混凝土再生利用的认识还不到位.
(2)废弃混凝土来源广泛且非常复杂，如何合理分级处理是需要解决的关键问题。
(3)相应的标准规范太少，实际操作时比较困难，目前还难以大面积推广。
应用前景
再生骨料混凝土与普通混凝土相比，虽然在物理力学性能等指标上稍有逊色，但毋庸置疑的是，再生混凝土具有广阔的应用前景.具体应用时，可根据结构所处的部位进行选择性替代[27-28].对于主要的承重结构，再生粗骨料取代率可以适当减少，设定限值或容许范围.对于一般结构工程，例如人行道板、桥梁护栏、防护砌块和其它附属结构，取代率可根据情况适当增大。
摘要：
为了有效减轻不断增加的废弃混凝土带来的环保压力，减少资源浪费，建议对废弃混凝土回收处理成再生骨料，部分或全部代替天然骨料来配置再生混凝土，使废弃混凝土变成土木工程领域的绿色资源。文章从再生骨料生产工艺、性能，再生混凝土物理性能、力学性能及其耐久性等方面介绍了再生混凝土技术在国内外的研究进展，主要从材料、结构、力学性能，耐久性方面分析了再生混凝土的基本特性及其研究存在的问题，指出了需进一步深入研究的方向，为再生混凝土技术在科研与工程应用中提供参考意见。
关键词：
再生混凝土；再生骨料；力学性能；耐久性
1、再生混凝土简介及其研究的必要性
再生混凝土（Recycled Concrete），是指将废弃混凝土块经裂解、破碎、清洗与筛分后，制成混凝土骨料，部分或全部代替天然骨料配制而成新混凝土。它是再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC）的简称。
近年来，我国建筑垃圾逐年上升，建筑垃圾数量已占到城市垃圾总量的30%～40%，其中主要是废弃混凝土，这些垃圾严重影响了城市生活环境，造成了很大的环境污染。目前国内处理这些废弃混凝土的方法有两种：一、运往郊外堆存。这会成为新的垃圾源，显然不可取；二、作为回填材料简单地使用。这会浪费资源，不符合我国建设资源节约型社会要求。据估计，2008年发生的汶川特大地震，产生的建筑垃圾约3亿吨，地震所造成的建筑垃圾量远远超过中国每年建筑施工所产生的建筑垃圾的总和，地震所造成的建筑垃圾量十分庞大，如何对其进行资源化利用，是摆在我们面前的一个新的课题，也是一个挑战。再生混凝土技术是一个很好的解决方法，通过对废弃混凝土的再加工来恢复其原有性能，形成新的建材产品，从而既能对有限的资源进行再利用，又解决了部分环保问题。这既是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的重要途径，也是建设资源节约型、环境友好型社会的具体体现。
2、再生骨料的生产工艺及性能
再生骨料的生产工艺
对废弃混凝土进行充分再利用的前提是要保证再生骨料生产工艺是经济可行的。再生骨料的生产需要解决一系列问题，包括对废弃混凝土块或钢筋混凝土块的回收、破碎与筛分等。简单的混凝土破碎及筛分工艺如图1所示。
再生骨料的性能
经过破碎处理的废弃混凝土，生产出的再生骨料含有30%左右的硬化水泥砂浆，这些水泥砂浆大多独立成块，只有少量附着在天然骨料的表面，导致了再生骨料密度小，吸水率高，粘结能力弱的特点。一般地，再生骨料棱角较多，表面比较粗糙。对废弃混凝土块进行再生破坏过程中，由于积累了损伤，会使再生骨料内部产生大量的微裂纹。研究表明，同天然骨料相比，再生骨料孔隙率较高，密度较小，吸水性增强和骨料强度较低。
3、再生混凝土物理性能及力学性能
再生混凝土物理性能
由于再生骨料的表观密度比天然骨料小，因此再生混凝土的密度比普通混凝土低。随着再生骨料掺量的增加，再生混凝土的密度有规律地减小，如果再生混凝土全部采用再生骨料，则其密度比普通混凝土相比，降低了 。再生混凝土有自重低的特点，这能降低结构自重，提高构件的抗震性能。同时，由于再生骨料孔隙较高，使得再生混凝土具有良好的保温性能。
再生混凝土的强度
再生混凝土的强度与基体混凝土（相对于再生混凝土而言，用来生产再生骨料的原始混凝土称为基体混凝土）的强度、再生骨料破碎工艺、再生骨料的替代率以及再生混凝土的配合比等密切相关。由于基体混凝土的强度等级、使用环境各不相同，裂解、破碎的'工艺及质量控制措施的差异，导致再生混凝土强度变化的规律性不明显，不同的研究者所得的结论也有所差异。Hansen的试验结果表明，随着基体混凝土强度的降低，再生混凝土的强度也下降。一般情况下，再生骨料混凝土的抗压强度基体混凝土或相同配比的普通混凝土的抗压强度更低，降低范围为0%-30%，平均降低15%。邢振贤等全部采用废弃混凝土再生骨料制作出再生混凝土，指出再生混凝土的抗弯强度约为基准混凝土强度的75%-90% 。和配合比相同的基准混凝土相比，抗压强度降低了9%，抗拉强度降低了7%。
应该注意的是，再生骨料表面包裹着水泥砂浆，使再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量基本一样，界面结合可能得到一定的加强。以此同时，再生骨料表面的大量微裂缝会吸入新的水泥颗粒，使得接触区的水化更加完全，最终形成致密的界面结构。由于界面结合得到加强，一定程度的补偿了因再生骨料强度较低而导致的再生混凝土性能的劣化。
再生混凝土的弹性模量
由于再生骨料中有大量的老旧砂浆附着于原骨料颗粒上，导致再生混凝土的弹性模量通常较低，一般约为基体混凝土的70%-80%。再生混凝土弹性模量低，变形大，因此它的抗震性能和抵抗动荷载的能力较强。水灰比对再生混凝土的弹性模量影响较大，当水灰比由降低到时，再生混凝土的抗压弹性模量增加。
再生混凝土的干缩与徐变
再生混凝土的干缩量和徐变量比普通的混凝土增加了40%-80%。再生骨料的品质、基体混凝土的性能以及再生混凝土的配合比决定了干缩率的增大数值。Yamato等人研究表明，当天然骨料与再生骨料共同使用时，再生混凝土的干缩率会增加；水灰比增加时，再生混凝土的干缩率也会增加。
4、再生混凝土的耐久性
再生混凝土的抗渗性
与混凝土渗透性有关因素主要分为两类。
（1）混凝土拌和料的组分、拌和物配合比以及工艺参数，即拌和料的制备、成型和养护等；
（2）混凝土随时间而发生的变化，即在外部环境、结构应力、流体性能和渗透条件等因素作用下，混凝土内部发生的物理和化学变化。
由于再生骨料的孔隙率较大，因此再生混凝土的抗渗性比普通混凝土低。但是往再生混凝土里掺加粉煤灰之后，由于粉煤灰能使再生骨料的毛细孔道细化，因而很大地改善了再生混凝土的抗渗性。
再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀性
再生混凝土的孔隙率及渗透性较高，它的抗硫酸盐侵蚀性比普通的混凝土差。同样的，往里面掺加粉煤灰，能够减少硫酸盐的渗透，使其抗硫酸盐侵蚀性有较大改善。
再生混凝土的抗裂性
与普通混凝土相比，再生混凝土极限伸长率增加了。再生混凝土弹性模量较低，拉压比较高，因此再生混凝土抗裂性比基体混凝土更好。
再生混凝土的抗冻融性
再生混凝土的抗冻融性比普通混凝土差。Yamato等人研究表明，再生骨料与天然骨料共同使用时或者减小水灰比可提高再生混凝土的抗冻融性。
5、结语
通过对再生混凝土的研究，我们得出以下结论与建议，希望能够引起行业或者有关部门的重视。
第一，再生混凝土技术可以从根本上解决废弃混凝土的出路问题，既能减轻废弃混凝土对环境的污染，又能节省天然骨料资源，具有显著的社会、经济和环境效益，是发展绿色混凝土的主要途径之一，符合我国可持续发展战略的要求。
第二，在工程应用研究中，不单要对如何提高再生混凝土的强度进行研究，而且还要对其耐久性如抗渗性、抗裂性等加强研究，来逐步提高再生混凝土的性能。
第三，同普通混凝土相比，再生混凝土的配合比设计和施工工艺均有许多不同之处，应区别对待。
第四，对再生混凝土进行合理设计，基本上能够达到普通混凝土的性能要求。为了更好地推广应用再生混凝土技术，我们还需要对其结构性能（抗弯，抗剪，抗冲切及抗震等）和设计方法多加强研究。
第五，再生混凝土与普通混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面有重大差异，按照现行普通混凝土的标准、规程等显然是有许多不足之处的；另一方面，国内的水泥、骨料与国外使用的水泥、骨料在成分和性能上差别也较大，因而更不能直接使用国外的相关标准。因此，建议结合再生骨料分级情况，尽早制定出适合国内情祝的再生混凝土的有关标准和规程。
第六，通过对再生混凝土的经济性进行综合研究，在我国广泛推广应用再生混凝土，同样需要xx积极的产业政策扶持和国家的法律法规保障。
参考文献
[1] 苏南，王博麟.废混凝土回收粗粒料品质与再生混凝土工程性质之探讨[J].中国土木水利工程学刊，2009，12（03）：435-444.
[2] 吴中伟.绿色高性能混凝土与科技创新[J].建筑材料学报，2011 （01）：1～5.
[3] 邢锋，冯乃谦，丁建彤.再生骨料混凝土[J].混凝土与水泥制品， 1999（02）：10～13.
[4] 孙跃东，肖建庄.再生混凝土骨料[J].混凝土，2014（06）：33-36.
[5] 邢振贤，周日农.再生混凝土性能研究与开发思路[J].建筑技术开发，2005，25（05）：28-31.
行业主要上市公司：旭建新材(430485)、丰众建科(871465)、索纳塔(839089)、鑫力新材(873146)等
本文核心数据：加气混凝土砌块产量、加气混凝土砌块产值、加气混凝土砌块前景预测
加气混凝土砌块产量持续增长
加气混凝土砌块是以硅质材料(如石英砂、粉煤灰、高炉矿渣、铁尾矿等)和钙质材料(如水泥、石灰等)为原材料，加入适量的 发气剂，经磨细配料、混合搅拌、浇注发泡、配体静停、切割和压蒸养护等工序加工制成，是一种轻质多孔、保温隔热、防火性能良好、可钉、可锯、可刨和具有一定抗震能力的新型建筑材料。
1958年，原建工部建筑科学研究院开始研究，1962年起建筑科学研究院与北京有关单位研究并试制了加气混凝土制品，并很快在北京矽酸盐厂(现北京轻质材料厂)和贵阳灰砂砖厂进行工业性试验获得成功。1965年引进瑞典西波列克斯公司专利技术和全套装备，在北京建成我国家加气混凝土厂——北京加气混凝土厂，标志着我国加气混凝土进入工业化生产时代。到“十二五”、“十三五”期间，我国加气混凝土工业得到快速发展，生产规模日益扩大，技术装备和产品档次有了较快提升，品种和质量有了较大的提高。
据统计，随着国内企业开始引入国外先进设备以及自主研发新设备进程的加快，国内加气混凝土砌块行业面临着产能过剩压力持续增大。2017年，我国加气混凝土砌块行业实际产量约亿立方米;2020年，产量增长至亿立方米，同比增长。
行业产值近五百亿元
据中国加气混凝土协会数据显示，2019年，中国加气混凝土砌块行业产值约为460亿元。2020年，中国加气混凝土砌块行业产值约为480亿元。
政策助力行业发展
从近几年的政策砌块来看，在绿色建筑的推动下，环保节能型产品逐渐成为主流。加气混凝土砌块凭借其优秀的属性成为绿色建筑材料之一，将应用到各种装配式建筑、绿色建筑中。在政策的引导下，未来加气混凝土砌块将迎来广阔的市场。
行业产值有望突破千亿
2021年是国家“十四五”规划的开局之年，以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局将逐渐建立。在当前碳中和、碳达峰的大背景下，绿色建筑、绿色建材和装配式建筑的发展需求愈发强烈，这为加气混凝土砌块行业发展提供了机遇。根据2020年加气混凝土砌块行业的产值的增长速率来看，未来加气混凝土行业的增长在政策市场的利好推动下将进一步增速，有望达到10%以上的增长速率。到2026年，中国加气混凝土砌块行业市场规模有望突破千亿。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国加气混凝土砌块行业市场前景预测与投资战略规划分析报告》。
下面是中达咨询给大家带来关于混凝土技术的现状和发展的相关内容，以供参考。混凝土是当代最大宗的人造材料，也是最主要建筑材料。目前，世界水泥年产量已超过12亿t，我国在数量上占居首位，其产量约为世界总产量的三分之一。混凝土年使用量虽未见准确的统计资料，但如以水泥产量推测，估计在我国混凝土年使用量可达6亿m3以上，其工程量之多，社会与经济意义之大，是人所共知的。针对我国今后发展的需要，本文拟在三个方面予以论述。1预拌混凝土的现状与发展混凝土的集中搅拌是建筑工程生产管理方面一项意义重大的改革。预拌混凝土应用量比重的大小，标志着一个国家的混凝土生产工业化程度的高低。国外实践表明，采用预拌混凝土之后，一般可提高劳动率200%～250%，节约水泥10%～15%，降低生产成本5%左右，还具有保证质量、节约施工用地、实现文明施工等方面的优越性。世界上第一座预拌混凝土工厂出现在德国，建造于1903年，以后受到各国的重视，得到迅速发展。到20世纪80年代初，统计结果表明，在经济发达的国家里，预拌混凝土的供应量，已达到全部混凝土生产量的60%～80%。在我国混凝土搅拌站始建于80年代初的上海、常州两城市。20年来，由于建设规模逐步扩大，尤其是北京和东南沿海地区一些城市建设的高速发展，各级建设行政主管部门采取了一些扶植政策和措施，使城市的预拌混凝土产量每年以12%～15%幅度递增。上海、北京、广州、大连、常州等城市应用预拌混凝土量已达到该城市混凝土总用量的80%以上，接近经济发达国家的水平。但是，预拌混凝土的发展是不平衡的，就全国而言，预拌混凝土占现浇混凝土量的比重还不到30%，有的地方甚至还没有预拌混凝土站，与经济发达国家相比，我国预拌混凝土尚属起步阶段。而且我国已建成的预拌混凝土站，多属建筑企业或企业集团管理，而经济发达国家预拌混凝土已成为独立的新兴行业，有许多专业公司专门生产和供应预拌混凝土。在预拌混凝土行业迅速发展的同时，也暴露出不少需要重视的问题。如：混凝土定价不合理以及混凝土供需双方配合不密切，出现供大于求而导致降低价格出售，因而无法保证预拌混凝土的质量。这样恶性循环不利于预拌混凝土的长远发展。为了保证预拌混凝土的健康发展，必须注意以下几点：1)加强预拌混凝土厂的合理规划和布置，预拌混凝土的生产规模应与当地的建筑和市场需求相匹配，避免盲目发展过度集中。2)有计划的组织在职人员培训，提高人员素质及企业的技术和管理水平，加强有关标准的宣传贯彻力度。3)规范市场，加强有关部门的监督，使供需双方必须遵守合同，增强合同的法律效力;并制定出合理的预拌混凝土价格体系。使预拌混凝土能在正常的竞争条件下得到发展。2、高性能混凝土的现状和发展为了弄清当前混凝土在不同用途中存在的缺点和薄弱环节，美国于80年代曾对很多土建工程单位进行了广泛的调查。从调查结果可知，在众所关注的抗压强度以外，亟待改进提高的混凝土性能，依次为体积稳定性、抗渗性、流动性、抗折(拉)强度、护筋性、线膨胀系数等，当然还须降低成本。上述各种性能归纳起来就是强度、工作性和耐久性3大类，这正符合十几年来几个发达国家正在研究开发中的高性能混凝土(HPC)。HPC的诞生与发展是近代工程发展的需要。例如高层、大跨度、大荷载、特殊使用条件和严酷的环境(如海上石油钻采平台、海底隧道等)以及对建设速度、经济、节能等有更高要求;同时也由于混凝土技术的提高使HPC成为可行。HPC的先进性使混凝土的应用范围得到扩大，使混凝土的社会经济效益得到不断增长。发展HPC的主要途径有：1)高性能的原材料以及与之相适应的工艺。2)复合化：混凝土本身是水泥基复合材料。HPC必须有活性细掺料和外加剂特别是高效减水剂的加入，常常不仅需要二者同掺，有时还必须同时采用几种外加剂以取得要求的性能，充分发挥复合化的作用，将是HPC取得更大效益的努力方向。在我国当前条件下，HPC可采用下列原材料：a)水泥。以或硅酸盐水泥为主，也可选用某些特种水泥如铁铝酸盐水泥，碱—矿渣水泥等，但水泥用量过大或细度过细均不利于耐久性。b)集料。必须符合国家标准，要求坚洁，粒径、粒形、级配和强度与工作性有关，宜先经过试验。工地必须改变不重视集料的坏习惯。c)活性细掺料。不仅为了节省水泥更重要的是为了满足工作性(如易泵性)与耐久性的要求。因此，优质活性细掺料如硅灰或粉煤灰、沸石粉以及磨细矿渣已成为HPC的必需组分。二种细掺料复合作用，有时能带来很好的效果。d)外加剂。首先是高效减水剂，是HPC的必需组分。为的是大幅度减水以提高强度与耐久性。使HPC有足够的流动性、易泵性和填充性，也使是泌水减到最小。掺加活性细掺料时必须掺加足够的减水剂或高效减水剂；为了减少坍落度损失还必须掺加缓凝剂与引气剂；为了早强，可掺加早强剂或采用早强减水剂；为了预防早期收缩可掺加适量膨胀剂。所以，外加剂的复合作用对HPC满足各种功能要求是十分重要的。HPC的复合化途径除已用得很多的活性细掺料与高效减水剂的复合使用外，还有优质粉煤灰与磨细矿渣的复合，硅灰与粉煤灰或稻壳灰的复合，沸石粉与粉煤灰的复合等。加入多种外加剂的复合在国内也愈来愈普遍。我国现在已有条件在不同用途上采用HPC。如世界跨度最长斜拉桥—杨浦大桥和亚洲最高的建筑—东方明珠电视塔，以及龙羊峡、葛洲坝等水电站建设。只要我们掌握好混凝土的基本原理，运用已有的经验，经过试验，重视质量，我们完全有能力做好和用好不同用途的混凝土，满足各种工程和制品的要求。在此基础上继续改进提高、不断创新，在混凝土技术上、数量上和质量上走在世界前列。此外，美英日等国近几年在研究开发几种特高性能水泥基新材料。其主要力学指标，大大超过高强度混凝土，而可与陶瓷、铝、钢等相比拟。例如抗压强度可达300MPa，抗折强度可达150MPa，弹性模量可达50GPa。从这些新的发展，可以说明混凝土性能还有很大潜力，混凝土技术应用方面还有很大开发的余地，有待我们去努力。3原材料的现状和发展1)水泥。由于我国水泥工业发展太快，粗放型带来了严重后果，其中经过认证可用于结构工程的不到三分之一，小水泥厂水泥性较差，且不稳定，通过提出“限制、淘汰、改造、提高”八字方针，改变检验方法与ISO接轨。增产水泥和某些特种水泥，来满足工程需要。水泥掺加混合材是正确的、必要的，对性能、经济、环保均有利。矿渣由于细度不足，活性未充分利用，应研究超细磨，将能够节约更多水泥熟料，用作高性能混凝土。其他如粉煤灰、砖灰、沸石岩、稻壳灰等活性细掺料均有利于混凝土性能的提高和经济效益。现在国内正大力开发节能水泥、碱—矿渣水泥，低需水量水泥等，也将取得巨大的社会、经济与环境效益。2)集料。集料质量对混凝土的性能与经济十分重要，我国混凝土质量不高、不稳定，影响工程质量与安全使用，这与集料的现状有一定的关系。我国除少数大工地与大城市外，均以分散无计划开采为主。优良天然集料来源日蹙，资源浪费，环境破坏。因此必须重视集料的计划生产加强质量控制与供应工作。否则要普遍提高混凝土工程质量与水平是不可能的。我国碱活性集料分布范围较大，水泥含碱量也高，必须检验集料碱活性，及早预防碱集料反应的破坏，对于轻集料、人工集料，再生集料以及海砂利用也应重视。3)外加剂。半个世纪以来，外加剂用得愈来愈普遍，我国在解放初即创造引气剂与减水剂。到如今已发展到20类几百个品种的外加剂。主要有减水剂系列、泵送剂、速凝剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂、膨胀剂、防水剂、阻锈剂、引气剂、消泡剂、着色剂等等。在混凝土应用中，减水剂尤为重要，减水剂又分为普通型和高效型，高效减水剂具有以下特性：1)减水率高，可减水18%～20%。2)减少坍落度损失。3)在保持强度恒定值时，则能节约水泥10%以上。4)不含氯离子，对钢筋无锈蚀作用。外加剂在混凝土应用中，应根据对混凝土的要求，选择合适的外加剂，外加剂使用中应注意掺量以及与水泥的匹配问题，必须先行试验。外加剂复合使用常取得良好效果，不仅二种以上外加剂复合，还有外加剂与活性细掺料的复合，以及细掺料之间的复合，都将为提高混凝土性能，取得多方面效益开阔新途径。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：
一、磁悬浮技术的发展与现状 磁悬浮技术的发展始于上世纪,恩思霍斯(Eamshanws)发现了抗磁物体可以在磁场中自由悬浮,此现象于1939年由布鲁贝克(Braunbeck)进行了严格的理论证明,但是它的实际应用研究直到最近二十年才广泛开展。近年来,磁悬浮技术得到了迅速发展,并得到越来越广泛的应用。由于现代科学技术的发展,如传感器、控制技术(尤其是数字控制技术)、低温和高温超导技术,使得磁悬浮技术迅速崛起,各国都投入大量的人力、物力、进行研究。 磁悬浮由于无接触的特点,避免了物体之间的摩擦和磨损,能延长设备的使用寿命,改善设备的运行条件,因而在交通、冶金、机械、电器、材料等各个方面有着广阔的应用前景。 二、磁悬浮的应用 磁悬浮技术的应用范围从高速磁轴承到高速悬浮列车,以及大气隙的风洞磁悬浮模型等各个领域。磁悬浮轴承的研究是国外一个非常活跃的研究方向,典型对象是发电机的磁悬浮轴承(又称磁力轴承)。主动式磁悬浮轴承(AMB)以其无机械磨损、无噪声、寿命长、无润滑油污染等特点而广泛应用于航空、航天、核反应堆、真空泵、超洁净环境、飞轮储能等领域。 高速磁悬浮电机(Bearingless Motors)是近年提出的一个新研究方向,集磁悬浮轴承和电动机于一体,具有自悬浮和驱动能力,不需要任何独立的轴承支撑,具有体积小、临界转速高等特点,更适合于超高速运行的场合,也适合小型乃至超小型结构。国外自上世纪90年代中期开始进行研究,相继出现了永磁同步型磁悬浮电机、开关磁阻型磁悬浮电机、感应型磁悬浮电机等各种类型。其中感应型磁悬浮电机具有结构简单、成本低、可靠性高、气隙均匀、易于弱磁升速,是最有前途的方案之一。传统的电机由定子和转子组成,定子与转子之间通过机械轴承连接,在转子运动过程中存在机械摩擦,增加了转子的摩擦阻力,佼运动部件磨损,产生机械振动和噪声,使运动部件发热,润滑剂性能变差,甚至会使电机气隙不均匀,绕组发热,温升增大,从而降低电机效能,最终缩短电机使用寿命。磁悬浮电机利用定子和转子励磁磁场间“同性相斥,异性相吸”的原理使转子悬浮起来,同时产生推进力驱使转子在悬浮状态下运动。磁悬浮电机的研究越来越受到重视,并有一些成功的报道。如磁悬浮电机应用在生命科学领域,国外已研制成功的离心式和振动式磁悬浮人工心脏血泵,采用无机械接触式磁悬浮结构不仅效率高,而且可以防止血细胞破损引起溶血、凝血和血栓等问题。磁悬浮血泵的研究不仅可以解除心血管病患者的疾苦,提高患者生活质量,而且对人类延续生命具有深远意义。 三、磁悬浮球控制系统的工作原理 图1 磁悬浮球控制系统功能图 电磁铁绕组中通以一定的电流,产生电磁力,只要控制电磁铁绕组中的电流,使产生的电磁力与钢球的重量相平衡,钢球就可以悬浮在空中,处于不稳定的平衡状态。这是由于电磁铁与钢球之间的电磁力大小与相互之间的距离成反比,只要平衡状态稍微受扰动,就会导致钢球掉下来或被电磁铁吸住,为此必须实现闭环控制。采用电光源和传感器组成的测量装置测量钢球与电磁之间的距离y的变化,当钢球受到扰动下降,与电磁铁之间的距离增大时,控制电磁铁控制绕组中的控制电流相应增大,则钢球又被吸回到品衡状态,反之亦然。 以上讨论的是钢球在垂直方向的控制,为了使钢球能稳定地在空中悬浮,钢球在水平方向上也应有一定的稳定范围。为了解决这个问题,将电磁铁铁心指向钢球的一端呈锥体形,如图1示。当钢球在水平方向上偏离中心平衡位置时,电磁力重新指向钢球表面的发向方向。此力可分解为垂直方向和水平方向两个分量,水平方向分量使钢球恢复到原中心平衡位置。 四、对磁悬浮球控制器进行理论设计 首先建立数学模型得到钢球的数学模型为: 选取模型参数 通过对磁悬浮球控制系统的性能分析最终确立系统数学模型。 所以,磁悬浮球控制器校正后的传递函数为: 五、传递函数G(s)的性能分析 由图2示可以知道,该系统由较宽的带宽,截至频率比较大,所以控制系统有较快的快速性;相角裕度越小,系统的阻尼特性越好,动态过程较为平稳;高频斜率大,控制系统有较强的抗干扰能力,钢球能稳定地悬浮。希望采纳
磁悬浮列车的原理是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”。 列车上装有超导磁体，由于悬浮而在线圈上高速前进。这些线圈固定在铁路的底部，由于电磁感应，在线圈里产生电流，地面上线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同，这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力，从而使列车悬浮起来。 前进的原理：在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变为电磁体。 由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引，并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。在线圈里流动的电流流向会不断反转过来。其结果就是原来那个S极线圈，现在变为N极线圈了，反之亦然。这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。 当今，世界上的磁悬浮列车主要有两种"悬浮"形式，一种是推斥式；另一种为吸力式。推斥式是利用两个磁铁同极性相对而产生的排斥力，使列车悬浮起来。这种磁悬浮列车车厢的两侧，安装有磁场强大的超导电磁铁。车辆运行时，这种电磁铁的磁场切割轨道两侧安装的铝环，致使其中产生感应电流，同时产生一个同极性反磁场，并使车辆推离轨面在空中悬浮起来。但是，静止时，由于没有切割电势与电流，车辆不能产生悬浮，只能像飞机一样用轮子支撑车体。当车辆在直线电机的驱动下前进，速度达到80公里／小时以上时，车辆就悬浮起来了。吸力式是利用两个磁铁异性相吸的原理，将电磁铁置于轨道下方并固定在车体转向架上，两者之间产生一个强大的磁场，并相互吸引时，列车就能悬浮起来。这种吸力式磁悬浮列车无论是静止还是运动状态，都能保持稳定悬浮状态。这次，我国自行开发的中低速磁悬浮列车就属于这个类型。 "若即若离"，是磁悬浮列车的基本工作状态。磁悬浮列车利用电磁力抵消地球引力，从而使列车悬浮在轨道上。在运行过程中，车体与轨道处于一种"若即若离"的状态，磁悬浮间隙约1厘米，因而有"零高度飞行器"的美誉。它与普通轮轨列车相比，具有低噪音、低能耗、无污染、安全舒适和高速高效的特点，被认为是一种具有广阔前景的新型交通工具。特别是这种中低速磁悬浮列车，由于具有转弯半径小、爬坡能力强等优点，特别适合城市轨道交通。
电磁学计算方法的研究进展和状态摘 要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法，如GTD，UTD和射线理论。 从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特点：IE法的求解区域维数比DE法少一维，误差限于求解区域的边界，故精度高；IE法适合求无限域问题，DE法此时会遇到网格截断问题；IE法产生的矩阵是满的，阶数小，DE法所产生的是稀疏矩阵，但阶数大；IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题，DE法可直接用于这类问题〔1〕。3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出，在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为： 应用变分原理，把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，离散化变分问题为普通多元函数的极值问题，进而得到一组多元的代数方程组，求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤： ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D，并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到如下一组代数方程组：其中：Kij为系数（刚度）矩阵；Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式（2），即可得到待求边值问题的数值解Xi（i＝1，2，…，N） （2）矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕： L（f）＝g（3）其中：L是线性算子，f是未知的场或其他响应，g是已知的源或激励。 在通常的情况下，这个方程是矢量方程（二维或三维的）。如果f能有方程解出，则是一个精确的解析解，大多数情况下，不能得到f的解析形式，只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1，f2，f3，…，fn的线性组合：其中：an是展开系数，fn为展开函数或基函数。 对于精确解式（2）通畅是无限项之和，且形成一个基函数的完备集，对近似解，将式 （2）带入式（1），再应用算子L的线性，便可以得到： m＝1，2，3，…此方程组可写成矩阵形式f，以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中，散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较，则可以采用一般的矩量法；如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围，那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响，有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的，因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比（N为离散点数），而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧，如采用小波展开，选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 （3）时域有限差分方法 时域有限差分（FDTD）是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的，这些年以来，时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性，尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置，这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着，反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式，通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算，在执行到适当的时间步数后，即可获得所需要的结果。 在上述算法中，时间增量Δt和空间增量Δx，Δy和Δz不是相互独立的，他们的取值必须满足一定的关系，以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件：其中：（对非均匀区域，应选c的最大值）〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散，即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等，因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域，这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数，在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象，对此也应该进行定量的研究，以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间，而由于计算机内存总是有限的，只能模拟有限空间，因此差分网格在某处必将截断，这就要求在网格截断处不引起波的明显反射，使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件，使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射，当然不可能达到完全没有反射，目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求，如Mur所导出的吸收边界条件。 （4）复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式，在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位，从而直接得出局部不均匀波（凋落波）的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于：通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束／射线束（Bundle ofrays）分析模型；通过费马原理及其延拓，由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术，构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如，复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间，利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索，从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播，因此，提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索，这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情，他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化，得到通用的计算程序，而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长，由于他是区域性解法，分割的元素数和节点数较多，导致需要的初始数据复杂繁多，最终得到的方程组的元数很大，这使得计算时间长，而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题，有限元产生的是带状（如果适当地给节点编号的话）、稀疏阵（许多矩阵元素是0）。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散，多年来人们一直在研究这个问题，试图找到一种有效、方便的离散方法，但由于电磁场领域的特殊性，这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构，一般的剖分方法难于适用；另一方面，由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关，因而人们采用了许多方法来减少存储量，如多重网格法，但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一，采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整，在网格密集区采用高阶插值函数，以进一步提高精度，在场域分布变化剧烈区域，进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快，与其他理论相结合方面也有了新的进展，并取得了相当应用范围的成果，如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等，还包括一些尚处于探索阶段的工作，如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等，这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组，既适用于求解微分方程，又适用于求解积分方程。他的求解过程简单，求解步骤统一，应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧，如离散化的程度、基函数与权函数的选取，矩阵求解过程等。另外必须指出的是，矩量法可以达到所需要的精确度，解析部分简单，可计算量很大，即使用高速大容量计算机，计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，针对不同的研究对象，可在不同的坐标系中建模，因而具有这几个优点，容易对复杂媒体建模，通过一次时域分析计算，借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应；能够实时在现场的空间分布，精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性；计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制，其网格空间不能无限制的增加，造成FDTD方法不能适用于较大尺寸，也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多，若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸，而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合，目前这种技术正蓬勃发展，如时域积分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的应用范围也很广阔，诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点，在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场，通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献，可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩（雷达舱）、（加吸波涂层）翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制，但其本身是一种高频近似计算方法，由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献，带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势，尤其是对复杂目标的处理。5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举，还有边界元素法、格林函数法等，在具体问题中，应该采用不同的方法，而不应拘泥于这些方法，还可以把这些方法加以综合应用，以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术，他横跨了多个学科，是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲，从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要，应大力进行电磁场的并行计算方法的研究，不断拓广他的应用领域，如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。参考文献〔1〕 文舸一．计算电磁学的进展与展望〔J〕．电子学报，1995，23（10）：62-69.〔2〕 刘圣民．电磁场的数值方法〔M〕．武汉：华中理工大学出版社，1991．〔3〕 张成，郑宏兴．小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕．宁夏大学学报（自然科学版），2000，21（1）：76-79. 〔4〕 王长清．时域有限差分(FD-TD)法〔J〕．微波学报,1989,(4):8-18.〔5〕 阮颖诤．复射线理论及其应用〔M〕．成都：电子工业出版社，1991．〔6〕 方静，汪文秉．有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕．微波学报，2000，16(2):139-143.〔7〕 杨永侠，王翠玲．电磁场的FDTD分析方法〔J〕．现代电子技术,2001,(11):73-74.〔8〕 洪伟．计算电磁学研究进展〔J〕．东南大学学RB （自然科学版），2002，32（3）：335-339.〔9〕 王长清，祝西里．电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕．北京：北京大学出版社，1994．〔10〕 楼仁海，符果行，袁敬闳．电磁理论〔M〕．成都：电子科技大学出版社，1996． 现代电子技术
电气自动化毕业论文开题报告范文
引导语：近些年我国电气自动化专业技术的发展得到了很大的成就，已经被推广至制造业的应用中。下面是电气自动化毕业论文开题报告范文，供大家借鉴。
摘要： 我国自动化技术发展非常迅速，在冶金业中的应用我国已经自主开发出了具有世界领先水平的核心控制软件。本文从物联网技术、数学模型、自动化系统的集成与创新以及能源管控一体化对冶金工业自动化技术作了更深入的分析。
关键词： 冶金;自动化技术;发展
近些年我国自动化专业技术的发展得到了很大的成就，已经被推广至制造业的应用中。并且基于计算机技术的自动化技术应用在经济效益和社会效益中有很显著的成果。本文主要以冶金工业自动化技术为主进行分析。
物联网技术在冶金企业中的应用
继计算机、互联网与移动通信网之后，物联网被认为是世界信息产业的第三次浪潮，其具有广阔的发展前景。但是目前对物联网的研究也仅仅停留在概念阶段，物联网在冶金工业领域的应用存在很多问题，主要表现在以下两个方面：
(1)研制生产关键特殊传感器――工业用传感器。工业传感器能够对物体的状态和变化进行测量或者感知，并将其转化为计算机能够处理的电子信号。工业自动检测和自动控制实现的首要环节就是研制生产工业用传感器。在现代工业自动化生产中，必须注重自动化生产过程中的各个参数的监视和控制，从而确保设备能够正常工作，并且使产品的质量达到最佳效果，而对各个参数的监视和控制就是通过各种传感器来实现的。因此，质优价廉工业传感器有助于现代化工业生产体系的构建。
(2)通过工业无线网络技术布局和建设工厂传感网。工业无线网络将传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等结合起来，它是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状网络。继现场总线之后，工业无线网络技术是工业控制系统领域又一热点技术，它能够使工业测控系统成本得以降低并且能够使工业测控系统应用范围得以提高。工业无线网络技术引起许多国家学术界和工业界的高度重视。
过程控制数学模型在冶金自动化中的应用
冶金自动化的不断突破是离不开数学模型的。如果把数学模型这项技术掌握了，就拿到了自动化的主动权和话语权。因此，要想生产国家急需的钢铁产品，就需要高水平的自动化技术做支持，而发达国家在自动化技术发展上比较成熟，他们为了某种目的是不会将其高端技术转让出去的，他们所转让的技术基本上都是过时的要不就是有条件限制的技术。到目前为止，我国的冶金自动化已经发展到一定的水平，开展高端冶金自动化领域数学模型的自主创新条件基本成熟，能够满足市场的广泛需求。另外，我国已经构建了一个富有技术创新能力的团队，为数学模型的自主创新创造了良好的基础条件。数学模型是对象表征的控制，是对象可执行的表述，数学模型与信息技术、工艺能力以及自动化技术进行有机结合，从而使得数学模型的优势更能充分的发挥出来，因此，数学模型通常被称为自动化与信息化的核心技术。我国钢铁工业要想生产出国民经济发展需求的钢材品种，就需要建立高可用性和高精度的数学模型。高可用性和高精度的数学模型能够确保产品的质量以及节能效果，促进产品可持续发展。
过程控制数学模型在国内钢铁行业的应用与发展，目前还刚刚起步，方兴未艾，随着需求的发展，未来的数学模型还有着极大的发展空间。从现在起，形成社会的关注，这对数学模型的未来发展，会起到一定的积极作用。打破数学模型的神秘感。相信自己的力量，鼓足自己的信心，模型应用从低级向高级逐步发展，不断积累技术，不断培养人才，踏下心来，抓上几个项目，就一定能搞出名堂来，收到明显的经济效益与社会效益。发展以数学模型为核心的自动化技术，是落实“科技创造未来”的具体体现，也是我国钢铁工业实现新的腾飞的助推器。在过程控制数学模型的研发与应用上，要实现重点突破，开发出有中国特色的数学模型产品与技术，走出一条“研制一批，储备一批，生产一批”以科研促生产、以生产出产品、以产品保应用的新的可持续发展之路来。
以国产化创新型产品与技术为核心的自动化系统的集成与创新
目前，我国冶金工业自动化系统的建设，许多都处于开环控制或局部闭环控制阶段。而要实现真正意义的自动化系统的集成与创新就要在全过程方面实现真正的闭环。当然，这还要涉及到有关执行机构、检测单元等方面的支持与配合。其核心是国产化的技术与产品，并广泛采用国内外其他先进技术做支持，以保证整套系统的品质与质量。如果仍然还是停留在实现局部闭环控制上，就不能真正称之为系统的集成与创新。以国产化创新型产品与技术为核心的自动化系统的集成与创新是在控制系统、控制工程设计和组态软件、工业通信网络、制造管理和执行软件等多方面的基础上，通过集成与优化，实现真正意义上的生产管控一体化和生产过程控制智能化。
能源管控一体化建设
冶金工业是耗能大户，能耗将制约冶金工业的发展，我国冶金工业也正面临着由粗放型向精细化转型。以耗能来核定产能，或许将成为可能。所以整个冶金工业的节能降耗、低碳减排工作十分繁重，利用自动化技术来实现降低能耗，是冶金工业节能减排、实现绿色工厂的重要手段之一。
冶金企业能源管控一体化建设，如果只停留在数据采集阶段，那么意义不大。这也是目前已经普遍实现的事实。针对冶金工业能源管控的特点，一是耗能大户，二是在冶金生产过程中，又伴生出大量的可燃性气体，如焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等。所以能源管控的工作重心是能源使用管理的优化、二次能源的安全合理使用、多种能源介质统一平台操作、改变传统的能源计量方式以及能源安全管理预警等。能源管控中心建设的特点是控制模型和管理模型的融合。
参考文献:
[1] 郭雨春,陈志,王昊宇. 冶金自动化发展的策略与思考[J]. 自动化博览, 2009, (S1) .
[2] 冶金自动化技术发展趋势[J]. 山东冶金, 2008, (S1) .
摘要： 电气自动化是电气工程中的一个分支，全称为电气工程及其自动化，其在各个行业都有着非常广泛的应用。本文笔者结合自身工作实践经验，从电气工程与电气自动化设计原则与设计特点、电气自动化应用的构成形式、电气自动化在电气工程中的应用以及电气工程中自动化技术的应用优势等方面对电气自动化在电气工程中的应用进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。
关键词： 电气自动化 电气工程 应用
前言：电气自动化技术作为一项知识密集型技术，其需要工程师有着较高的技术水平。不断地从电气系统的实际应用出发，深入研究电气自动化装置，熟悉其构成，在遵守规程的基础上，不断地完善该自动化装置的图纸，让系统更加的严密、富有逻辑性。同时，还要加强实际应用中对该装置运行规律的进一步探索和经验积累，让电气自动化更加完善、更加成熟。
1 电气工程与电气自动化设计原则与设计特点
电气工程中电气自动化应用的设计原则
首先最大程度满足生产产品和工艺在电气自动化的要求，这是电气自动化设计的总原则。其次电气自动化设计需要妥善处理好电气与机械之间的关系，这就是电气自动化设计的目标，即实现自动化设计的要求。再者设计中要正确选用电子设备，尽可能保证自动化设计的美观与质量可靠，操作简单安全。
电气自动化的设计特点
电气自动化设计的原则在于经济实用，更好的服务于人们的生活以及各个行业领域的生产。那么自动化设计的特点在于通过电子设备的相应连接，实现相关功能的自动化。通过微型计算机的连接，实现控制与管理的智能化与人性化，为现代化的生活创造便利。
2 电气自动化应用的构成形式
电气自动化系统的构成
一般的电气自动化系统包括以下几个方面，首先是传输信号的接收部分，通过相应的简单操作来实现电气设备信号的输入;其次为设备的信号处理部分，对于相应的传输信号进行处理;最后为电气设备的信号输出部分，用作输出处理信号。
电气自动化系统中微型计算机的导入
微型计算机导入自动化系统，可以实现系统的自动化记录与分析自动化系统的运转反馈，并根据相应的运行趋势进行判定其误差与内部发展情况。此外，计算机的应用越来越广泛，基本应用于各个领域之中，在电气自动化系统中也不例外，同过微型计算机的引入，使得电气自动化系统的控制更加的智能化与人性化，更加适应于电气自动化系统的发展。
3 电气自动化在电气工程中的应用
电气自动化电网调度的应用
电气工程中电网调度是指通过电网调度的服务器以及相应的电气自动化系统来实现电网的调度自动化。这种自动化系统设计的主要功能有，首先通过对于电网运行中的经济调度实现电网的安全稳定运行;其次通过对于相应的电力生产过程数据的监测、分析，实现电力系统负荷的自动预测;另外通过相关数据的显示，可以迅速有效的确定电网系统的故障点，使得排除故障的过程更加的有效率。
电气自动化在发电厂发散监控系统的应用
发电厂的分散监控系统通过以太网、过程控制单元以及相应的数据通讯网来实现，在实际运行中，发电厂的发散监控系统一般使用分层结构布置。其中，发电厂发散监控系统中过程控制单元是指实际运行生产中的单元，通过监控生产单元的热电阻、脉冲量等信号，通过对相应单元的实时监控，对于所监测信号的及时处理，对于一些相应的数据进行及时处理，最终实现整个发电厂生产过程的检测与控制。
电气自动化在变电站中的应用
变电站中自动化技术的应用主要是指通过变电站中通过结合应用信息处理技术与自动化控制技术以及相关的传输技术，通过计算机装置的引入，形成的变电站的运行管理的自动化系统。这种系统的主要特点在于：通过微机化的设备来取代之前的电磁时设备;以智能化的操作界面代替原来的实时人工操作;以高效安全的生产理念取代原有的不发达的生产状况。变电站中电气自动化系统主要包括自动测量装置、自动监控设备、以及简单的开关操作设备，通过电气自动化的加入，也使得变电站的发展更趋向于综合自动化方向。
电气自动化在继电保护中的应用
对于继电保护装置而言，其主要功能就是当电气系统发生了故障或者出现了过载、短路等情况时，可以在第一时间传递出警示的信号，并能够快速的切断线路连接的装置。众所周知，传统的'继电保护装置较为容易发生拒动以及误动等故障，而利用继电自动化装置则可以进行实时监测，有效地控制好电气系统各设备的运行参数。同时，其还可以进行远程控制，可以实现长时间的带电工作。通常情况下，继电保护装置可以有效地检测到电气系统中全部线路或者某些电气设备中可能会出现的异常或者故障等问题。同时，其还可以对电气系统中某些相对特定的范围内部分电气设备或者线路进行实时的监测，一旦监测到范围内有电气设备或者线路有故障或者异常情况的出现，继电保护自动化装置就可以在第一时间做出连续的解救反应。
如某电气设备或者线路出现过载或者短路等问题，继电保护自动化装置能够立刻切断和它相连接的线路，进而通过传递危险信号的方式来上报此故障。但是，因为继电保护装置的主要作用是在电气系统中发挥预防的功效，所以，其能够真正直接发挥功效的机会和条件并不多。而对于继电保护自动化装置的运行特点，其主要有误动和拒动两种故障方式。
对于误动而言，其主要指的是在电气系统没有发生异常或者故障时，继电保护自动化装置却发出错位的信号或者错误的动作;而对于拒动而言，其是继电保护自动化装置在电气系统出现异常或者故障时，没有在第一时间发现该故障或者异常情况，无法有效的处理故障或者异常，起不到其应该发挥的功效。另外，相比较与传统的继电保护装置，继电保护自动化装置能够对于特定的电气设备或者线路进行较长时间的带电实时监测，能够对于其所监测到的电气设备运行参数作控制。
4 电气工程中自动化技术的应用优势
电气自动化的监测优势一般的电气设备如变压器、断路器等等都需要进行实时的监测，以对于一些临时发生的故障进行及时的调整与排除，通过电气自动化设备就可以实现这种实时监测的要求。通过对于电气设备的一些关键参数进行监测，通过相应的反馈进行监视，可以迅速的判断出设备的故障原因并进行及时措施的采取。
电气自动化有助于实现电气工程设备的智能化现代化生活所需要的是一种现代化的管理方式，随着电气自动化系统的广泛应用于各个行业领域，对于人们生活的智能化管理、对于工业生产的自动化运行提供了便利。人们也对于这种智能化与人性化的管理模式越来越习惯。由于电气系统中对于微型计算机的完美结合，实现了生活生产的智能化，因此电气自动化在电气工程中尤其得天独厚的优势。
5 结语
综上所述，电气工程是一个国家现代化文明发展水平的重要标志，而电气自动化水平则是现代化生活生产水平的重要体现，不但支撑着现代电气工程的发展，更是一切工业发展的前提与原动力。正因如此，近些年来，电气工程中电气自动化的应用也有了十分迅速的发展，并广泛应用于各个行业领域之中。
参考文献
[1] 黄雪芬 . 探讨电气工程中自动化技术的应用 [J]. 广东科技 ,2012,(13):48-56.
[2] 唐杰 , 牟佳媛 . 电气工程中自动化技术的运用 [J]. 科技创新与莹莹 ,2013,(1):63.
[3] 楚力 . 电气自动化在电气工程中的应用分析 [J]. 广东科技 ,2012,(9):38-53.
[4] 梁素友 . 论电气工程与自动化控制 [J].科技导向 ,2011,(21):182
1.本课题的研究意义本课题的研究意义
本课题的研究意义
电气设备检修是消除设备缺陷通过检修达到以下目的：消除设备缺陷，排除隐患，保持和恢复设备铭牌出力，提高和保持设备最高效率，电气检修及一般安全要求提高设备健康水平，确保设备安全运行的重要措施。使设备安全运行，延长设备使用年限提高设备利用率。 开展电气设备状态检修有重要的意义，可以归纳为以下几点：被监测设备全过程受控.没有死区;适时维修可避免过剩维修，节约维修资金;适时维修可避免维修不足，可避免设备带病工作，减少事故的发生，减少经济损失;诊断出设备较精确的剩余寿命，合理使用设备，避免设备浪费或设备寿命不足发生事故造成损失。
2.电气设备实施状态检修的发展前景
定期维修与状态维修是当前世界范围内广泛采用的两种维修制度，定期维修制度缺点较多，逐渐显示老化过时;状态维修优点突出，经济效益和社会效益显著。目前工业先进国家均采用状态维修制度，实施设备状态检修既是技术方面的发展进步，也是对现行检修管理体制的改革，是一项复杂的系统工程，我国现在正由定期维修制度逐步向状态维修制度过渡。①定期维修制度贯彻“预防为主”的原则，“到期必修，修必修好”，曾经起到良好的作用。但由于维修盲目性难于克服，每年造成人力、财力、物力浪费巨大且在年检大修中，容易造成事故，降低可靠率和经济效益。②状态维修制度根据电气设备的运行状况、实行“该修必修，修必修好”，克服了定期维修制度的不足，优点显著，劳动生产率与供电可靠率，经济效益与社会效益等均有明显提高。工业先进的国家已普遍实施。③随着微电子技术的发展和微机的广泛应用，监测手段不断增多，性能日益完善，为我国下一步更广泛地推行状态维修制度创造了十分有利的条件。建议有关部门有计划、有步骤地积极试点，总结经验，逐步推广。④状态维修是一项复杂而细致的工作，需要对设备历年的运行记录、检修台帐进行整理统计、分析摸底，同时进行必要的组织准备，做好相应的思想工作，争取少走或不走弯路而达到预期目的。
3 新技术在电气设备状态检修中的应用
发电机、变压器的检修 状态检修(cBM)也可称为预知维修(PM)，是以获取设备运行的特征量为基础，结合设备的历史运行状况和检修情况以及现在的运行状态，从而查明故障(隐患或缺陷)性质、位置和严重程度。“不断电和带负荷”稽核技术正是基于以稽核到设备运行的特征量为基础，并采用专业的测试软件系统，来完成准确的预知性稽核设备(电气保护系统)运行数据。实现了从停电对设备健康状态进行诊断到不停电设备健康状态进行实时或定时诊断、评估和剩余寿命预测这项技术上的变革，是对状态检修理念的一种新突破。此技术能够完整的查验到当前保护系统元器件运行的主要数据、隐患内容等各项指标。并针对元器件运行的情况，了解到元器件参数是否出现异常，元器件是否发生实质性故障或出现某些异常征兆，用户可根据这种数据进行纠正或维修，减少成本、时间、人力的各种非必要支出。 新投入使用的变压器和运行5年后的主要厂、站用变压器及运行或试验中发生特殊情况的变压器都要进行吊芯检查或检修。吊芯检修是将变压器的铁芯从油箱中吊出或将变压器的钟罩吊开露出铁芯，然后根据技术标准要求，对各个部件进行检查、测量、试验，对各部位进行清洗并处理有关缺陷。
由于吊芯检修要起吊铁芯或钟罩，为防止起吊过程中的伤人或碰坏变压器部件，变压器吊芯时应采取以下安全措施：吊芯应选择在良好天气进行，并且工作场所无灰烟、尘土、水气，相对湿度不大于75%。变压器铁芯在空气中停留时间应尽量缩短。如果空气相对湿度大于75%，应使铁芯温度(按变压器油上层油温计算)比空气温度高10℃以上，或者保持室内温度比大气温度高lOT;，且铁芯温度不低于室内温度。只有在这种情况下吊芯，才能避免芯子受潮;起吊前，必须详细检查起吊钢丝绳的强度和挂钩的可靠性，以免发生起吊过程中的断绳事故。起吊所使用的器具不准超载。
①红外线点温计。红外线点温计，是一种手持的，可以方便灵活操作的测量仪器，它可以直观迅速的进行故障发热的检测，这种方式几乎适用于所有的电气设备，对电气设备的表面测温和故障发热检测准确，操作简单。
②红外线热像仪。红外线热像仪不仅可以在电气设备正常的运行状况下使用，也可以在停机检修过程中进行热像分析及检测。在正常的运行下，发电机、断路器、CT、母线及连接、工厂电缆、工厂电容器等设备的检测中都非常适用，还可以辅助进行发电机定子铁损试验和发电机转子护环的拆装工作在停机检修中也适用，红外线热像仪可以起到一定的辅助作用。
③超声波流量探测仪。这个仪器一般用在停机检修中，也可以用于在线测量发电机定子进(出)水总管的流量、在停机检修中，可以测定发电机电子线棒的流量，断路器附属系统的冷却水流量及大型变压器循环油系统的流量等。
④发电机在线综合分析专家系统。发电机在线综合分析专家系统可以综合发电机的各种工况参数，例如对温度、电压、电流、振动、励磁、绝缘、寿命等进行分析，并对照专家系统给出结论和处理意见。
注意事项 在发电机(调相机)的断路器及灭磁开关都己断开，但转子仍在转动的情况下，禁止在发电机(调相机)回路上工作，以防止因转子的剩磁在定子绕组中感应电压触电。在特殊情况下需要在转动着的发电机(调相机)回路上工作时，必须先切断励磁回路，投入自动灭磁装置，将定子出线与中性点一起短路接地。在装拆短路接地线时，应戴绝缘手套，穿绝缘靴或站在绝缘垫上，并戴护目镜。 填写小修记录。小修记录包括厂(站)名、变压器编号、铭牌、小修项目、更换部件及检修日期、环境温度、器温等，并注明检修人员。对检修后变压器上部各放气堵应充分放气，包括散热器或冷却器、套管、升高座及气体继电器等处。柠松放气堵放气，当冒油时快速拧紧。变压器上部不应遗留工具等。在退出检修现场前，应检查变压器的所有蝶门、截门是否处在应处的位.
4 结语
通过设备状态检修管理促进设备管理水平提高，是工厂系统设备管理中的一种重要方法，随着设备管理容量的变大，促进了设备管理信息化管理水平的提高。如何利用信息系统为状态检修管理服务，是迫切需要解决的新问题只要我们不断改进和创新，不断推进设备状态检修管理，完善和提高设备管理水平才能达到提高电网设备运行可靠性，提高电网的电能质量及减少电网损耗的目的。
参考资料 ：
[1] 李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004.
[2] 李运华.机电控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[3] 洪钟洲.数控系统的发展现状和趁势.机电一体化.1996
[4] 项占琴.微电子机械的发展现状及前景.机电工程.1997,
[5] 张建民.机电一体化系统设计[M].北京:北京理工大学出版社,1996
[6] 陈瑜.国外机电一体化技术发展趋势[J].国外机电一体化技术.2000,5
[7] 谢存禧.机电一体化生产系统设计.北京:机械工业出版社,1999
[8] 机电一体化技术手册编委会.机电一体化技术手册.北京:机械工业出版社,1994
[9] 胡泓、姚伯威主编.机电一体化原理及应用.北京:国防工业出版社,1999
[10] 梁景凯主编.机电一体化技术与系统.北京:机械工业出版社,1997
[11] 徐志毅主编.机电一体化实用技术.上海:上海科学技术文献出版社,1995
作为电磁阀执行器的直线电机，基本上可分为三种：比例电磁铁，动圈式直线电机，混合式力电机。在二、三、四章中分别介绍了这三种类型的电磁阀执行器。由于比例电磁铁结构简单，造价低，但性能较差，尤其是设计不当时。本文介绍的是一种经过结构优化设计后得到的比例电磁铁，其输出力为准恒定。永磁动圈式直线电机设计合理时，其输出的电磁力与线圈中的电流为正比关系，因此容易被控制，应用场合也较多，本文是对一种永磁动圈式直线电机用简化的解析下的公式做了电磁设计，并用有限元法对计算得到的结果作了验证。混合式 直线力电机，由于其输出力大，容易控制，可用于多种场合。本文对Moog公司样机作了研究，并在此基础上自己制造了试验样机，搭建实验平台并测试其静态力曲线，其结果验证了计算的正确性。 本文计算分析用的方法是解析法，有限元法。解析法作为一种简单的磁路计算方法，它能在某种等效条件下，粗略得到电机中各个参数的代数关系，但是计算不很准确。而有限元法是较准确的电磁场计算方法，能准确地求出电机的各项数值，但是不能得到电机中个参数的代数关系，而且计算复杂。现在随着计算机的发展，有限元法的应用变得很容易。本文中用的有限元软件是Ansoft公司的Magnetostatic和Transient求解器，它能直观地显示电机中各个参数变化时对电机结果的影响曲线。在第二章中，用Magnetostatic的参数分析部分，对比例电磁铁的特殊部分(导套)作了参数计算，得到了关键尺寸变化时，对静态力的影响曲线。在第三章中，用有限元软件对解析解得到的结果作了验证，证明了解析法的正确性和有效性；第四章用有限元法对制造的实际样机作了分析，经实验后，测得的静态力曲线与计算得到的曲线相符合，证明了本文中采用的计算方法的正确性。
肝癌即肝脏恶性肿瘤，是外科疾病中的常见病和多发病，肝脏恶性肿瘤可分为原发性和继发性两大类。原发性肝脏恶性肿瘤起源于肝脏的上皮或间叶组织，前者称为原发性肝癌，是我国高发的，危害极大的恶性肿瘤；后者称为肉瘤，与原发性肝癌相比较较为少见。继发性或称转移性肝癌系指全身多个器官起源的恶性肿瘤侵犯至肝脏。一般多见于胃、胆道、胰腺、结直肠、卵巢、子宫、肺、乳腺等器官恶性肿瘤的肝转移。 原发性肝癌的病因及确切分子机制尚不完全清楚，目前认为其发病是多因素、多步骤的复杂过程，受环境和因此双重因素影响。流行病学及实验研究资料表明，乙型肝炎病毒（HBV）和丙型肝炎病毒（HCV）感染、黄曲霉素、饮水污染、酒精、肝硬化、性激素、亚硝胺类物质、微量元素等都与肝癌发病相关。在我国HBV感染是工作发病的主要致癌因素，黄曲霉素和饮水污染则可能是最重要的促癌因素。而继发性肝癌（转移性肝癌）可通过不同途径，如随血液、淋巴液转移或直接侵润肝脏而形成疾病。
原发性肝癌(primary hepatocellular carcinoma,HCC)是指肝细胞或肝内胆管细胞发生的癌，是恶性程度及转移率很高的肿瘤之一。近年来，随着分子生物学技术的不断进步，对HCC发病机制的研究愈发深入。1 抑癌基因与HCCHCC的生成涉及许多基因的变化，基因变化的积累引起控制细胞生长和分化机制的紊乱，而生长分化间的平衡受控于两类基因：癌基因和抑癌基因。抑癌基因参与细胞增殖和、凋亡和DNA复制等过程，其表达的失控导致HCC的发生和发展。 WWOX基因(WWdomain containing oxidoreductase，WWOX) 位于染色 ，其编码蛋白具有两个WW结构域，以及一个短链脱氢酶/还原酶结构(shortchain dehydrogenase/reductase domain，SRD)。它能够与cJun、 TNF、p53、p73、AP2γ及 E2F1等相互作用，通过转录抑制及促进细胞凋亡来达到抑癌的目的，而其中促细胞凋亡的功能显得尤为重要。WWOX的抑癌机制为：①将转录因子AP2γ隔离于细胞质之内并抑制其转录活性[1];②触发p73重分布并抑制其转录活性，激活细胞凋亡[2];③上调P53并下调Bcl2 和BclXL，促进细胞凋亡[3]。WWOX基因的缺失突变或移码突变导致其不同结构域的部分或完全丧失，形成不同形式的WWOX转录产物。WWOX的多种错义突变及单核苷酸多态性(SNP)在多种肿瘤细胞系被确定，黄曲霉素B1所致的HCC中可见位于16号染色体内脆弱性部位FRA16D的杂合性丢失。WWOX的表达增强能够抑制成纤维细胞生长因子FGF2介导的细胞增殖，并增强cJun氨基端激酶抑制剂SP600129所诱导的细胞凋亡[4]。 Parkin基因 位于染色体脆性位点FRA6区域，此区域也是突变重排的热点。Parkin属于RBR蛋白家族，与泛素相关蛋白分解途径有关。Parkin的抑癌机制为：①Parkin的缺失抑制细胞凋亡蛋白caspase的活化，并以卵泡抑素依赖性的方式使肝细胞抵抗凋亡，促进肝肿瘤的发生[5];②由于FRA6E 的普通脆弱性部位(FRA6E common fragile site)不稳定性导致的Parkin表达缺失，将引起细胞快速增殖及细胞对凋亡的敏感性的减弱[6]。Parkin基因缺失导致肝细胞增殖及肉眼可见的HCC。微阵列分析显示Parkin的缺失导致肝脏基因表达的改变[5]。Wang等[7]证实HCC组织中Parkin的表达比正常肝组织低，将Parkin基因转染到Hep3B细胞中，可以增加其对凋亡的敏感性，且对其生长具有负性调节作用。因此推测Parkin的缺失将促进肝癌的发展。 RB基因 RB作为转录因子E2F/DP 家族抑制物，调节细胞增殖中的基因表达，它的失活将导致细胞周期的异常转变。RB的抑癌机制为：①通过维持染色体的稳定性来抑制肿瘤的发生[8];②与转录因子E2F结合从而影响其转录活性，抑制细胞增殖[10]。总的来说，RB的失活在肿瘤发生的早期起到促进细胞增殖的作用。然而，细胞培养模型显示，RB的失活导致细胞适度的增殖，而RB缺陷则使DNA复制与细胞周期解偶联，导致基因组的不稳定。以上机制尚不清楚，可能与RB的目标信号途径有关。在小鼠的肝癌模型中，RB基因丢失并不会刺激细胞增殖，但却使DNA的复制周期出错，导致异常的染色体倍数。以DNA损伤剂二乙基亚硝胺作为肿瘤促发物制作老鼠肝癌模型，发现RB的丧失将大大增加肿瘤的易感性，这是由于对DNA损伤的不适当应答加速了基因组稳定性的丧失[8，9]。 第10染色体同源丢失性磷酸酶张力蛋白基因 (phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten , PTEN) 位于染色体，是细胞内磷脂酰肌醇三磷酸水平的负调节因子。PTEN的抑癌机制为：①抑制局部粘着斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)和SH2包含蛋白(SH2containing protein, Shc)磷酸化及RAS介导的MAP激酶的活化，抑制细胞生长分化[11];②使 PIP3去磷酸化，抑制 PI3K/ PKB/ AKT 信号通路，阻止细胞生长及促进细胞凋亡[12]。HCC与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)通路的抑制有关。Sieghart等[13]发现，47%的HCC中PTEN的减少或缺失与mTOR通路中磷酸化蛋白的表达负相关。另外，PTEN的启动子活性丧失造成其表达减少，但Wang等[14]证实PTEN的失活并不仅仅是因为突变或启动子甲基化，可能还与其后续调节有关。PTEN表达的减少意味着HCC的进展及预后不良，这可能与VEGF呈负相关的表达有关[15]。不饱和脂肪酸通过激活mTOR与核因子NFkappaB形成的信号复合物来抑制PTEN在肝癌细胞HepG2中的表达。表达下调的PTEN通过对细胞中脂肪酸的输入，酯化及输出作用诱发肝细胞脂肪变。由此证明，肝脂肪变是由于暴露于高水平的不饱和脂肪酸的肝细胞中PTEN表达的改变所介导的[16]。PTEN表达的下调及P53的过度表达参与了HCC的发病机制。它们与增殖细胞核抗原PCNA的高表达，HCC的去分化及HCC的早期阶段有关[17]。非酒精性脂肪性肝炎(Nonalcoholic steatohepatitis，NASH)的患者可以逐渐进展为肝硬化甚至肝癌。在PTEN缺失型小鼠中，已观察到能产生肝肿大及脂肪性肝炎，并逐渐发展为肝纤维化及肝癌，类似于人类NASH。据此认为，PTEN的缺失导致了这一系列的变化[18]。2 癌基因与 陷阱受体3 (decoy receptor 3, DcR3) DcR3是一种肿瘤坏死因子受体超家族的成员，在肿瘤组织中特异性表达。它与肿瘤细胞的凋亡有关，可能在肿瘤的发生及进展中起到关键的作用。DcR3致癌机制为：①抑制FasL及Lt 样诱导蛋白(LTrelated inducible ligand, LIGHT)介导的细胞凋亡[19];②DcR3不仅帮助肿瘤细胞逃避免疫监视，而且可以通过阻滞TNF样细胞因子1A(TNFlike cytokine 1A, TL1A)的功能来诱导血管生成[20];③通过上调粘附分子及炎性趋化因子的表达来增强单核细胞对内皮细胞的粘附[21]。表达DcR3的HCC细胞其凋亡指数较对照组明显降低，在肿瘤转移20个月以内的HCC中检出率为100%，且与血清AFP及门静脉肿瘤栓塞的发生率正相关[22]。另外，它不仅作为陷阱受体中和免疫系统对肿瘤的攻击，而且在炎症、先天免疫与肿瘤形成的联系中起到关键作用。 垂体瘤转化基因1(pituitary tumor transforming gene 1，PTTG1/Securin) PTTG1表达细胞周期调节蛋白Securin，它能够抑制姐妹染色单体的分离，参与细胞转化和肿瘤形成。PTTG1与DNA的修复及反式激活cmyc, bax 和 p53参与的不同的细胞信号通路有关。PTTG1的致癌机制为：①通过Securin与p53相互作用，阻碍p53与DNA的结合并抑制其转录活性[22];②抑制p53的功能，促进细胞凋亡[23];③刺激细胞过度表达βFGF、VEGF和IL8，促进细胞生长和血管形成[24]。p53在应激条件下对基因表达的调节起到至关重要的作用。Securin是p53转录活性的负调节因子。PTTG1/Securin的丧失将导致p53蛋白的半衰期的改变。另外，PTTG1介导的FGF-2的上调与瘤内的微血管密度有关。研究发现，PTTG1在HCC中表达明显增加，可作为术后生存率的预测指标[25]。3 生长因子与 肝细胞生长因子( hepatocyte growth factor,HGF) HGF通过刺激细胞的运动性及血管生成效应来促进肿瘤的生长，还能通过转录因子Egr1促进肝细胞癌中5α还原酶1的转录来调节类固醇的代谢，可能成为女性肝癌发生高风险因素[26]。 转化生长因子(transfoming growth factor,TGF) TGF在调节细胞生长与分化，血管形成，细胞外基质形成，免疫抑制及肿瘤发生中起到重要作用。肝癌细胞中TGFβ表达的异常与HCC的分化程度及HBV复制有关，但与肿瘤的大小及数量无关[27]。TGFβ能够上调Rac依赖性NADPH氧化酶Nox4，通过氧化应激方式诱导肝细胞凋亡。敲除Nox4基因后，会引起TGFβ诱导的凋亡受损，引起HCC凋亡抵抗[28]。 血小板源性生长因子(plateletderived growth factor，PDGF) TGFβ能够通过上调血小板源性生长因子A(PDGFA)及PDGF受体来诱导PDGF的分泌。PDGF在肿瘤的形成过程中为肿瘤提供粘附及转移的性质并刺激其增殖[29]。4 病毒相关基因与HCCHBV及HCV被公认为是HCC的重要发病因素之一，其导致肝细胞转化的机制仍然未明，至今仍未发现与HBV及HCV特异性相关的人类基因的存在。目前认为肝细胞损伤后的复制修复导致了与肝癌发生相关的随机突变的积累。 HBV HBx基因与肝细胞癌的发生发展密切相关。HBx是一种反式激活因子，能够通过蛋白间的相互作用间接激活多种细胞与病毒的启动子。HBx的构象多变性也许可以解释其功能的复杂性，即它能够与一系列信号蛋白，转录调节因子及核酸发生作用。在具有恶性表型的HCC中常可见细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)的过度表达，而HBx通过NFκB2(p52)/BcL3复合物的介导上调Cyclin D1的表达[30]。许多与HBx表达有关的细胞信号转导活动及其激发的病毒复制与酪氨酸激酶Pyk2和Src参与的钙离子信号通路有关。HBx可以激活FAK及Pyk2/FAK激酶家族的其它成员。而FAK的激活对于HBx的功能起到非常重要的作用。FAK的抑制将阻碍HBx对Src及下游信号转导的激活，以及对NFκB和AP1依赖性转录的激活，并阻碍HBV DNA的复制。HBx激活的FAK可能成为HBV相关性肝癌的潜在辅助因子[31]。 HCV HCV感染导致肝癌的发病机制仍未完全明了。病毒蛋白与宿主细胞间的相互作用可能在HCC的发生中起到重要的作用，并且独立于肝硬化所致的肝癌。 HCV Core 核心蛋白Core能够干扰和转变细胞生长周期的各个阶段，导致有丝分裂的异常。Core能够与双链RNA依赖蛋白激酶PKR相互作用，而PKR参与细胞生长的许多过程，如凋亡。 PKR能够被IFN激活，并磷酸化真核翻译起始因子2A(eukaryotic initiation factor2A，eIF2A)来抑制细胞蛋白的合成，从而抑制细胞生长。Core诱导PKR的Thr446位磷酸化，这将改变PKR对各种底物的活性，包括阻止细胞凋亡。细胞生长周期各个不同阶段的检查点(checkpoint)的破坏是肿瘤形成的一个重要方面。Core能通过加强P53与其DNA结合位点的亲和力或增强其转录激活的活性而并不增加P53的表达来增强P53的功能[32]。虽然在细胞核中找到少量的Core，但其主要分布在细胞质内，而P53则定位于细胞核内。因此，P53功能的加强并不能完全由以上机制来解释。虽然研究证实了Core的以上功能，但具体机制仍然未明。事实上，信号通路的复杂性及肝细胞癌变过程的多阶段性显示了肝癌的发生是一个基因上调与下调的序贯组合。这些基因受到影响并不意味着它们都参与了癌变的发生。但要强调的是，Core确实能够改变细胞信号传导途径。 HCV NS5A 非结构基因NS5A能够通过PKR通路来激活NFkappaB因子导致炎症，还能够直接抑制PKR通路。NS5A中的重要序列ISDR能够与PKR结合，阻止其形成二聚物，导致其功能的丧失，并阻止eIF2的磷酸化。然而有研究证实，在表达NS5A的细胞系中，NS5A对PKR似乎并没有明显的影响。由于PKR遍布于细胞质内，而HCV的其它蛋白的共同表达使得NS5A定位于细胞器质膜表面，从而减少N5SA与PKR结合的可能性。另外，NS5A还能与P53的结合导致p21的下调并促使细胞生长。
肝癌转化过程大致如下：乙型肝炎→慢性肝炎→肝硬化→肝癌。据统计，肝癌患者中乙型肝炎相关者约占70～80％，丙型与丁型肝炎相关者约为15～20％，另5％的肝癌患者则可能与酗酒、寄生虫感染、长期服用避孕药有关。总的来说，原发性肝癌的病因至今未能完全阐明，但已证明与以下因素密切相关：1、病毒性肝炎：就是说乙肝，丙肝，那之类的，肝炎、肝硬化、肝癌是不断迁移演变的三部曲。 2、酒精：饮酒并不是肝癌的直接病因，但它的作用类似于催化剂，能够促进肝癌的发生和进展。有长期酗酒嗜好者容易诱发肝癌。3、饮食相关因素：肝癌的发生与生活习惯息息相关。长期进食霉变食物、含亚硝胺食物、微量元素硒缺乏也是促发肝癌的重要因素。
近日，中国科学院上海营养与 健康 研究所营养代谢与食品安全重点实验室研究员尹慧勇研究组在线发表研究论文指出：多酚原花色素-B2通过直接结合并抑制AKT活性抑制肝癌细胞的增殖和肝细胞癌变。
花生红衣中提取的多酚类活性物质原花青素-B2（OPC-B2）是一种新型AKT别构抑制剂 ，可与AKT直接结合并抑制其磷酸化，发挥抗肿瘤活性；AKT蛋白上Lys297和Arg86在OPC-B2与AKT间的结合中发挥重要作用。这可能为肝癌的临床治疗提供潜在治疗策略。
研究人员从花生皮中分离出了OPC-B2，并通过高分辨率质谱法与市售的标准化合物进行比较，对其化学结构进行了表征。为了检查OPC-B2对HCC细胞增殖的影响，研究人员在集落形成和增殖测定中以各种浓度处理了Huh7细胞。OPC-B2以时间和剂量依赖性的方式对肿瘤细胞的增殖和集落形成具有强大的抑制作用。有趣的是， OPC-B2对几种具有不同致癌特性的肝癌细胞系表现出抗肿瘤作用 ：早期HCC细胞SMMC-7721细胞，高分化Hep 3B和高转移性LM3细胞。尽管OPC-B2对不同细胞系表现出不同的效力，但是OPC-B2对Hep3B的IC50达到约μg/ ml（21μM）。总之， 这些结果表明OPC-B2 在体外对HCC肿瘤细胞增殖具有 显着 的抑制作用。
接下来，研究人员通过使用异种移植肿瘤生长模型 探索 了OPC-B2 在体内的抗肿瘤作用。将裸鼠（先天性胸腺缺陷小鼠）皮下注射Huh7细胞后，将小鼠随机分为三组：对照组，10 mg / kg和30 mg / kg。每两天以10和30 mg / kg的两种剂量腹膜内给予OPC-B2，并同时记录肿瘤大小。在第28天处死小鼠后，研究人员观察到OPC-B2以剂量依赖性方式表现出强大的抗肿瘤功效。与对照组相比，OPC-B2与30 mg / kg治疗组的肿瘤大小，肿瘤体积和肿瘤重量均降低了60％。 两者合计，OPC-B2 在体外和体内对HCC细胞增殖和肿瘤生长具有显着的抑制作用。