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前言
中国文化最高深意之所在，在于“中国人所谓通天人合内外，亦可谓即是自然与人文之会合”[1]。中国儒家好言人道，即人文，缘于儒家经典《周易》之“观乎人文，以化成天下”。现在我国所提倡的“以人为本”的科学发展观，可谓与我国传统学说是一脉相承的。教学必须以人为本，对于自然科学及工程技术领域的教学，在强调理论的同时，除了要与实践相结合外，还要与人文会合。作者从事高校教学和科研工作二十多年，恰逢盛世，有幸参与学样的教改研究及“大学生创新性实验”。现以曾讲授过的石油工程专业课《油田化学》、《钻井液工艺原理》及其专业基础课《胶体与表面化学》等课程为例，结合相关课程以及目前已完成的“大学生创新性实验”以及教学改革项目，探索高校专业课及专业基础课的教改思路。
一、专业及专业基础课程
《油田化学》是石油工程的专业课程之一，是研究油田钻井、完井、采油、注水、提高采收率及原油集输等过程中的化学问题的科学。油田化学其实由钻井化学、采油化学和集输化学三部分组成，以无机化学、有机化学、物理化学、胶体化学、表面化学、高分子化学等基础化学为理论基础，通过各种类型的油田化学剂来解决油气钻进过程中遇到的复杂问题，改造油层及油水井，改善原油在管道中流动状况，以及分离油气水，提供高品质原油，减少油田采出水对环境的污染。虽然这三个部分是不同的体系和过程，十分复杂，并且有各自的发展方向，但是它们又是相互关联的，绝大多数体系属于或涉及到胶体分散体系（属于纳米技术的范畴）。
《大学》八条目，以格物致知为先。朱子《大学格物补传》有，因其已知之理而益穷之。虽然石油工程本科生开设了《胶体与表面化学》等基础课，但实际使用的教材中，胶体理论知识部分中所讲述纳米材料较少，内容较少，且与实际结合得不够，讲授时安排的学时也很少。其实自从进入21世纪以来，纳米技术日新月异，已经影响到我们日常生活的方方面面。因此，我们追踪了相关学科在纳米技术方面的研究热点及其发展方向，补充讲稿，完善教案。尽量做到理论联系实际，培养学生们的学习兴趣，提高他们的学习积极性。
二、纳米技术
纳米是长度计量单位，1纳米是1米的十亿分之一，相当于10个氢原子一个挨一个排列起来的长度。纳米材料涉及凝聚态物理、化学、材料和生物等领域，被公认为21世纪重点发展的新型材料之一。纳米材料现已发展到人工组装合成有纳米结构的材料。
纳米技术在油田化学中经常用于钻井液完井液的暂堵剂以保护油气层，在油田采出水处理中可以利用纳米材料的光催化作用，将采油污水中的油和高分子进行光催化和光降解，使其达到回注地层及外排的水质要求。利用纳米技术甚至可以从水和空气中清除细微污染物，从而提供更清洁的环境和更高质量的水。
三、教改探索
（一）教学探索
作者将自己平时积累的学习及科研经验，应用到不同层次的教学中。在本科教学中，先侧重基础知识讲解，然后再讲授胶体的各种性质。在给硕士生讲授《现代钻井液技术》以及给博士生讲授《高等胶体化学》时，作者也将纳米技术等先进技术引入进来。针对学生们将来的工作，要求学生了解各油田的情况，使每一位学生能更快更好地了解未来的工作。
在本科生教学过程，针对纳米材料的特性引入学生感兴趣的话题，从而提高学生们的学习兴趣。例如，金红石型纳米二氧化钛可用作涂料，涂层粗糙度小，表面光滑细腻；而锐钛矿型纳米二氧化钛可以防紫外线，可用在遮阳伞的防紫辐射。女生们比较感兴趣的话题是引入纳米材料的化妆品，有同学提到互联网上的天价纳米金护肤品的广告。作者在讲解到《胶体化学》中溶胶的光学性质时，以多媒体的形式向学生进行展示金溶胶的颜色。金溶胶粒子逐渐减小时所对应的颜色从红色到蓝色，其实可以呈现出不同的颜色；而金属银在50～60纳米时，也可以呈现黄色。学生们看了PPT后一目了然，除了不会再受不实广告宣传影响外，对本课程的学习更加投入了。此后提问的学生多了，学习的积极性得到普遍提高，学生们的期末考试成绩普遍好于往届。对硕士生及博士生的要求则要求更高一些，除了要求他们对日常生活中所涉及的纳米技术有所了解外，还要求他们能够结合专业知识，研制出可用于石油工程专业领域的纳米材料。
在针对来自现场的学生进行培训时，作者则是与学生多互动，既了解了各油田的研究现状，又针对一些具体问题提供参考意见。例如，在讲解部分黏土矿物对采油工程的影响时，特别提到在深部地层的油层有时会存在绿泥石，而绿泥石中可能有一定含量的铁元素，在进行强化采油时，不适宜采用酸化作业来提高原油采收率。一些培训的同学曾在某油田承担过两项酸化作业，但在施工后却发现油井产量非但没有上升，反而下降了。经学习后发现，就是由于未进行黏土矿物的组成分析。
（二）创新探索
在“大学生创新性实验”中，作者与本科生一起完成了“钻井液用超细颗粒的研制”。在近一年的研究过程中，本着“学不厌，教不倦”的精神，不以师自居，鼓励学生多动手进行实际操作的同时检索文献。用孔子的五步学习法启发学生：博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之[2]。与研究生们一起研制出了多种钻井液用超细颗粒，并获得黑龙江省石油学会优秀论文三等奖。在学校的教改项目中，作者还与其他师生一起共同学习和共同实践，圆满完成了工作任务。
四、结论
钱穆先生曾说：教与学平等，共一业。师与弟子亦平等，共一生命。教者学者在其全人生中交融为一，始得谓之是教育[1]。作者一直认同钱穆先生的“能于教者中得一学者，则成为一不寻常之师。终其身惟有一大事业斯曰学”。孔子也说过：后生可畏，焉知来者之不如今。我等虽是教者，但应以学生为本，同时也以学习为终生职业。
[参考文献]
物理化学是从研究物理变化和化学变化的联系人手，探求化学变化的基本规律的一门科学IlJ。对于高等医药院校药学专业的学生来说．物理化学是一门重要的专业基础课程和必修课程。是继无机化学、有机化学之后的一门理论化学课程。其内容除了涉及无机化学、有机化学、分析化学的知识外。还与物理学、高等数学和生物化学等知识密切相关。同时．又为后继课程如药物化学、药剂学等的学习提供方法和理论指导．它在基础课程和专业课程之间起着桥梁和纽带的作用，并且药学研究的整个过程都与物理化学密切相关。由于该课程是一门专业基础课。学时少内容多的矛盾较为突出。同时物理化学理论性强、公式多、逻辑性强．教师感到难教，学生觉得难学。学生觉得难学、枯燥的原因很大程度上在于在教学的过程中，教学内容缺乏与实际应用特别是药学实际的密切联系，致使学生觉得不能学以致用，导致缺乏学习的兴趣。因此要提高教学质量，激发学生的学习兴趣，就必须改进教学方法，加强物理化学理论知识与实际应用特别是药学实践的联系和融合是至关重要的。
1理论联系实际．强化药学特色
1．1与药学实践相结合
物理化学理论抽象、概念多、公式多，初学者不易掌握。如果在授课时仅仅是教会学生如何应用概念、公式去解题。学生往往会感到课程既难学又似乎没有实际应用价值。因此在教学中应注重理论联系实际，注重结合药学方面的实际问题进行讲授．把抽象的物理化学原理与药学实践相结合．注意用理论知识去分析和解决实际问题．使学生达到学懂会用，学以致用的目的。
第一，物理化学可为药物新剂型的开发提供理论指导。混悬液、乳状液、胶体等剂型的药物配制都需要应用表面化学和胶体的知识点。例如。固体分散体是提高药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图原理，使药物与载体以低共熔比例共存时，制成的药物具有均匀的微细分散结构。可大大改善其溶出速度。如灰黄霉素一酒石酸低共熔混合物的溶出速度比纯灰黄霉素的大2．7倍：48％尿素与52％磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度是纯磺胺噻唑的12倍田。微乳作为新的给药系统之一，近年来被用于多种药物制剂的开发．其突出优点有增溶，促进吸收．提高生物利用度．减少过敏反应等。如抗肿瘤药喜树碱在微乳中的溶解度提高23倍。在介绍胶体分散体系时，通过给学生引入“微乳”的实例。不仅提高了学生的学习兴趣，也加深了学生对物理化学中枯燥概念的理解和掌握。
第二，为药物研究和病变检验提供实验方法。人的体液均为胶体，利用胶体粒子带电的特点，通过电泳方法可分离体液，判断某器官是否病变等。例如在电场作用下．可将唾液中的消化酶分离出来，这对单独研究酶的活性提供了方便。又如当人体的脂质代谢遭到破坏时，血液中红细胞的电泳率就会低于正常值．通过电泳的测定就可判定人体的肝功能是否正常网。这些实际应用均与胶体知识相关。
第三，为新药的研发提供理论指导。化学药物中合成路线选择、工艺条件确定，反应速率及机制的分析，这些都需要化学热力学及化学动力学基础，而产品的分离和纯化又需要相平衡的理论知识；相平衡中结晶、蒸馏和精馏、萃取等方法为天然有效成分的分离纯化提供了很好的理论指导基础等。
第四，为专业课程学习和研究提供理论基础。实际上物理化学各章节的内容．都与药学专业主要专业课如药物化学、天然药物化学、药理学和药剂学有千丝万缕的联系。药理学中有关药物的稳定性及体内代谢等直接与化学动力学规律相关；药剂学中溶胶的性质需要电化学知识；在药代动力学研究中，首先要确定模型是一室、二室还是三室，应用的则是化学动力学中一级反应和零级反应的知识等。
1．2与教师科研相结合
高校中的教学与科研是相辅相成、相互促进、缺一不可的，坚持教学与科研相结合，是培养学生创新能力的主要途径，也是理论联系实际的重要环节。将教师成熟的科研成果及时转化为实验教学内容，编写为教材，保证实验内容新颖，既有广度，又有深度。学生把掌握的理论知识融会贯通地运用到实际中，把枯燥、抽象的知识变成了生动易懂的实验，激发了学生的求学欲望，增加了学生学习的兴趣和动力。笔者在教学中，结合有关抗氧化剂的构效关系研究与设计方面的科研工作。将化学热力学、化学动力学等理论内容与科研实际结合起来，收到了良好的教学效果。课外，通过布置课程小论文，以物理化学原理知识在药学方面的应用为题．让学生主动搜寻资料，阅读参考书，促使他们在论文撰写中更进一步地理解理论知识和相关方法，同时也培养了他们基本的科研素养。
1．3与学科发展前沿相结合
物理化学作为基础理论化学。往往给人一种远离科技前沿的错觉。实际上，物理化学原理是许多高新技术的基础。且在高新技术领域有着重要的应用。因此。教师要密切关注物理化学领域的最新发展，结合学生专业特点和学校的科研特色，介绍基础知识在相关领域的应用趋势，引导学生思考，要站在学科发展的前沿反观基础、改造基础、重建基础。如在学习拉乌尔定律时，将拉乌尔定律与渗透、反渗透方法结合，讲解其在宇航员制造太空水过程中的应用．使学生了解了科学技术和社会的关系。激发了学生强烈的求知欲望和学习热情明；又如在学习表面现象这一章时，结合举例2007年诺贝尔化学奖获得者埃特尔有关一氧化碳在金属铂表面的氧化过程的研究，催生了汽车尾气净化装置，从而了解表面化学的研究领域对制药、化工产业影响巨大，物质接触表面发生的化学反应对工业生产运作至关重要。加深学生对表面化学在物理化学学习中的相关内容的理解。通过这些前沿概念性的介绍，使学生在开阔眼界的同时启发了创新性思维。通过在教学中不断渗透前沿科学知识。不仅使物理化学教育富有生命力、感染力与时代感，而且培养了学生的科学素质，使他们的学习目标更加明确。教师在介绍前沿科技时表现出的热爱化学、崇尚科学的情感和价值观。也会对学生科学精神的形成产生深远的影响。
1．4与生活实际相结合
比如我们在实际生活中遇到的气泡，液滴，肥皂泡为什么都是球形的?在江河人海处为什么能够形成三角洲等，通过与这些生活实际相结合，引导学生在物理化学的学习中得到解答。
2实现理论与实践融合的途径与手段
2．1加强药学知识学习，提高教师药学知识水平
要实现物化理论知识与药学专业的融合，教师的业务水平至关重要。教师只有具备深厚的药学和生命科学方面的专业知识，才能理解物化课程在药学中的作用，在教学中将物理化学与药学融为一体。目前从事物理化学教学的教师大多毕业于化学专业，缺少必要的药学知识背景，而药学专业的物理化学教学是要能更好地服务于药学专业课的学习和药学科学研究。这就要求教师除了花费大量的时间和精力备课外，还需要对药学知识有所了解和掌握，需要教师不断加强药学知识学习，提高自己的药学知识水平。有的学校要求化学基础课教师必须听完一轮药学专业的相关课程，甚至参与某些专业课程的教学，这的确是非常有效的举措。物化教师一旦了解和掌握了药学专业知识，对于自身知识结构的优化，实现物理化学与药学专业的融合都有十分重要的作用。
除了不断提高自身的药学知识水平外，加强与药学专业课教师的联系和合作也是实现理论与实践融合的重要途径。笔者在教学中，经常与药剂学等专业课程教师交流。开展集体备课，了解物化基础知识和理论在药剂学中的应用，从而明确了教学中的重点，加强了理论与实践的融合。突出了物理化学的基础课地位和作用，取得了良好的教学效果。
2．2设立专题讲座
结合药学特点，开设与药物化学、天然药物化学、药理学、生物电化学、药剂学等药学专业密切相关的系列知识讲座，也是加强物理化学与药学融合的一个重要途径。
2．3开设综合性、开放性实验
理论知识与药学专业的融合也体现在融合药学特色的物理化学实验的设计上。通过改进实验内容，开设综合性、开放性实验，体现面向药学专业的特色。例如，根据旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验，可增加研究药物有效期的实验；将凝固点降低法测萘的分子量改为测葡萄糖的分子量，同时利用该实验的原理和方法测定中药注射液的渗透压等。
在学习化学动力学章节时，教师结合药学专业特色，参考药物稳定性和代谢动力学知识，给出学生明确的提纲，让学生查阅文献，师生共同设计实验方案，开设开放性实验。让学生在开放性实验的设计、完成过程中，将物理化学理论知识更好地运用到药学研究中，同时也可以培养学生基本的科研思维。
2 核心期刊的收费
我国期刊收费的历史要追溯到20世纪80年代，之前是作者干拿稿费。而这也成了期刊创收的好办法，随行就市，核心期刊收费可以更高。目前国家新闻出版署表态，对学术质量差、经营水平低、靠收取版面费生存的期刊予以停办。反过来想，如果质量好就可以收费？作案是错误的，学术评价体系不合理导致乱收费；大学制度也有问题，涉及到排名，强迫教师发表文章，造就了期刊成为强势，收弱势者的钱；另外，社会和文化因素造成，如发高影响因子的论文高额奖励等等；还有一种暗流就是向钱看，让编辑部将刊物视为摇钱树。解决办法就是禁止收费，让财政支持，改革评价体系，整顿学术传播体系。
3 核心期刊的提升
我国的学术性期刊有5000多种，核心期刊占的比例则很小，不到1000种，而我国每年都有大量的高材生要走出校园，据统计每年我国都有100来万的博士、硕士走向社会。不仅如此，相关的科研人员每年同样要发表大量的论文，只有这样他们才能确保自己硕士、博士顺利毕业，这对他们的职称评定等也有不少益处，因此，现在的核心期刊远远满足不了需求。最好的办法就是把期刊的质量提升上去，但不是区分核心与非核心之别。既要看的数量，也要看质量。改正并不注重你论文有多少创新价值，它只关心你的期刊的档次。当的数量与的期刊成为评定的标准时，论文本身的好坏则显得无足轻重。这样的结果使得表面化和功利化的现象在学术评价中屡见不鲜，不少垃圾论文充斥于我们的论文中，而这些垃圾论文的载体便是学术期刊。因而，目前在编辑部改制的过程中，正好是提升核心期刊质量的关头，让核心与非核心界限淡漠化，而关注质量。或许一个人的力量单薄，但由出版集团或者出版社出刊，这将淡化编辑部的功能。目前没有人说那个出版社是一级的，另一些是二级的，或者核心的与非核心的。科学出版社的专著不一定就比专业出版社的书重要或者属于核心。
4 核心期刊的划分
国内几所大学或者研究所的图书馆根据期刊的引文率、转载率、文摘率等指标确定了“核心期刊”。核心期刊的标准在某些学校有明文规定，这是这些大学图书馆自己单独制定的，因此，每个学校图书馆的评比、录入标准难免会出现差异。而关于此类评选活动，新闻出版管理部门从未参加过。
4.1 目前国内有5大核心期刊（或者来源期刊）的遴选体系
（1）北京大学图书馆“中文核心期刊”（每4年更新一次，最近就是2012年版）；（2）中国科学技术信息研究所“中国科技论文统计源期刊”（又称中国科技核心期刊）；（3）中国科学院文献情报中心“中国科学引文数据库（CSCD）来源期刊”（分为核心库以C为标记和扩展库以E为标记）；（4）南京大学“中文社会科学引文索引（CSSCI）来源刊”。
4.2 国外的三大索引体系
（1）SCI，《科学引文索引》（Science Citation Index）；（2）荷兰医学文摘（EMBASE）；（3）美国化学文摘（CA）。
4.3 非通用的指代
第一级，即T类，发表在《SCIENCE》和《NATURE》两本期刊上的论文，属于特种刊物论文。
第二级，即A类，属于权威核心刊物论文，指的是被国际通用的SCIE、EI、ISTP、SSCI以及A&HCI检索系统所收录的论文（以中国科技信息研究所检索为准），或同一学科在国内具有权威影响的中文核心刊物上发表的论文，不包含报道性综述、摘要、消息等。
第三级，即B类：重要核心刊物论文，指刊登在国外核心期刊上的论文（见《国外科技核心期刊手册》）或在国内同一学科的中文核心期刊中具有重要影响的刊物上发表的论文。
第四级，即C类，是一般核心刊物论文，指《全国中文核心期刊要目总览，北大图书馆2011版》刊物上发表的论文。
物理化学实验是化学生物学专业学生的一门基础实验课，该课程综合了化学领域中各分支所需的研究工具和方法。通过培养学生掌握物理化学实验的方法和技能、常用仪器的使用、正确记录实验数据和现象以及归纳处理实验数据和分析实验结果的能力，可以加深对物理化学原理和概念的理解，提高学生科学思维以及综合解决实际问题的能力。因此，物理化学实验在培养学生能力上具有特殊意义。但目前，我院化学生物学专业的物理化学实验教学还不能完全适应化学生物学专业的需要，因此对原有的实验教学进行改革变得尤为迫切和重要。
1化学生物学专业物理化学实验教学中存在的问题
1.1实验内容不能满足专业需要
现行实验内容由于受普通化学专业的影响，偏重于基础的知识和技能的训练，而忽视了化学生物学专业的内在需要与联系，实验内容和方法相对老化，没有及时跟上新技术、新方法在化学生物学中的应用，学生学习的物理化学实验内容不能完全满足今后工作的需要。另外，有些实验内容陈旧，反映不出学科的发展现状及学科前沿，有些实验过于简单，不利于培养学生的动手能力和综合分析问题的思维能力。
1.2教学模式陈旧
实验教材中验证性实验内容较多，这部分实验内容的选择、方案设计以及操作步等方面的工作均由实验教师包办或指定完成，学生按照教师安排完成实验，缺乏科学思维的训练和创造性的激励，从而造成学生在实验中缺乏主动性，其独立思考能力不能有效发挥，且动手能力、分析问题和解决问题的能力得不到有效锻炼。
1.3物理化学实验数据处理还停留在手工处理阶段
物理化学实验的数据处理经常会涉及到作曲线、作切线、线性拟合、求斜率和截距等问题，学生往往是在坐标纸上手工作图，得出结果。这样既会引入较大的人为误差，又要花费大量时间。很显然学生仅仅只会手工处理实验数据，已不符合时展的要求，而应辅以电脑软件对实验数据进行处理。但是，如果所有数据都通过电脑软件处理，学生又没能掌握手工处理数据的方法和技巧，这在实验技能上也是一大缺陷，因此，学生应既会手工处理也会用电脑软件处理实验数据。
2化学生物学专业物理化学实验教学改革探索
2.1结合专业特点，优化实验内容
物理化学实验内容的设置要结合化学生物学专业的特点，对传统的实验内容作出适当的筛选。首先，实验内容应与化学生物学理论知识接轨，例如，物理化学实验中的表面化学、胶体化学等内容与化学生物学的理论基础结合紧密，可以选择“最大气泡压力法测表面张力”、“电泳法测定胶体的电动电位”等实验内容。另外，教学模式上应强调以学生为主体，通过开设设计性实验培养学生的创新能力，如将“固体药片燃烧热的测定”作为设计性实验，让学生在查阅资料的基础上，结合所学的理论知识以及实验方法和技能制定出实验方案、开展实验、得出结果，并提交实验报告或小论文，进一步激发学生的思维和创新能力。
2.2利用电脑软件对实验数据进行处理
物理化学实验的数据处理较为复杂。利用计算机软件处理实验数据既可以提高工作效率，又能获得更为准确的实验结果。比如，学生在进行“燃烧热的测定”、“乙酸乙酯皂化反应速率的测定”以及“最大气泡压力法测表面张力”等实验时可以利用Excel、Matlab、Origin等软件处理实验处理数据并作图，得出较准确的实验结论。另一方面，如果学生能熟练掌握这些软件的使用方法，还可以为今后进行数据分析或从事科研工作打下良好基础。当然，学生在掌握用电脑软件处理数据的同时也应熟悉手工处理数据的技术方法，将二者有机结合，得到全面发展。
2.3开设开放性、创新性实验
根据实验教学安排，可以利用一定时间设置开放性和创新性实验。学生在进行开放性和创新性实验时，通过查阅文献资料、设计实验方案、在教师的协助下开展实验研究、撰写小型科研论文等系列工作，可以提高科学思维能力并培养初步的科学研究能力。
2.4改进实验考核评价体系
实验课程的考核方法对保证实验课程质量，提高学生的动手能力、培养实验研究的科学态度、增强分析解决问题能力非常重要[2]。我院的物理化学实验考核评价体系由实验报告成绩和期末考试成绩两部分组成。虽然期末考核在一定程度上可以加强学生对实验教学的重视程度，促使学生注意在实验基础理论和实验技能方面的积累，但把学生的实验报告成绩定为学生的平时成绩有一定的局限性，会造成有一些学生不求甚解、互相抄袭或蒙混过关。因此，平时成绩应分配到实验过程的各个阶段，如实验预习、实验操作、实验卫生、实验报告等多方面，进行综合评分。以上方法经过多年的教学实践，学生们普遍反映记忆效果良好，避免了死记硬背的困难，而且不易忘记，大大提高了他们的学习积极性，取得良好的学习效果。
参考文献
[1]辛凌云，李云平．巧记物理化学中的“麦克斯韦”关系式[J]．洛阳师范学院学报，2008(05)：180-182．
[2]康丽华，肖芙蓉，马存花．一种简单记忆Maxwell关系式的方法[J]．山东化工，2014，43(10)：143-144．
[3]宋小利，李梅．热力学基本方程、对应系数关系式和麦克斯韦关系式的简捷记忆[J]．榆林学院学报，2008，18(2)：74-75．
作者简介：班红艳（1977-），女，辽宁营口人，辽宁科技大学化学工程学院，副教授；方志刚（1964-），男，辽宁鞍山人，辽宁科技大学化学工程学院，教授。（辽宁 鞍山 114051）
基金项目：本文系辽宁省“十二五”规划课题（课题编号：JG11DB140）、辽宁省教育厅教改项目（项目编号：884-4-4）、辽宁科技大学标志性成果建设项目（项目编号：kdjg10-11）、辽宁科技大学研究生创新教育计划项目（项目编号：2012YJSCX23）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0117-02
“物理化学”是化学学科中的一门重要学科，是辽宁科技大学（以下简称“我校”）化工、环境、生物、材料、冶金、无机等各专业的专业基础课程。“物理化学”课程作为四大基础化学课程的核心，其与无机化学、有机化学、分析化学的最大区别在于其概念抽象、理论性强、公式多、原理多、推导多、知识的逻辑性和前后关联性强。[1]因此，不少学生畏惧物理化学学习，缺乏学习兴趣。针对“物理化学”课程特点和学生学习实际，为提高学生学习兴趣，优化教学效果，从教学内容、方法、手段等方面介绍了教学过程中的一些具体做法。
一、精选教学内容，引导学生研究性学习
在传统的“物理化学”教学中，往往采取老师在讲台上讲授，学生在下机械地记的形式，学生学习的内容基本上都来自于教师在课堂上的讲授，这样不仅不利于调动学生的学习积极性和主动性，而且容易出现满堂灌现象。为了尽量减少单纯的“灌输式”讲授，促进学生以研究性方式进行学习，在全部教学内容中，对适合教师讲授、学生自学、学生独立探究的内容进行选择，从内容选择上避免所有的内容都由教师讲授。对于那些难度很大，学生以现有的知识难以自学或学生可以自学，但自学可能要消耗过多的时间和精力的内容由老师讲授。在此范围之外的内容，凡是学生能够自学的均应放手让学生自学。[2]通过自学，较大地减少教师对课本内容的讲解时间，而且讲授时不再需要按书本去灌输，可以用节省下来的课堂时间补充新的习题，或融入跟踪时代的新内容和前沿讲座。[3]例如，在学习表面现象这一章时，举例2007年诺贝尔化学奖表彰德国科学家格哈德・埃特尔在固体表面化学过程研究中作出的贡献，从而了解表面化学的研究对于化学工业至关重要，加深学生对表面化学在物理化学学习中的相关内容的理解。又如在学习胶体化学一章时，可以结合家喻户晓的纳米技术。纳米材料具有许多神奇的功能，如此微小尺寸的材料是怎么得到的呢？化学家就利用胶体化学中具有纳米尺寸的油包水胶束作为纳米反应器，从而合成了各种无机、有机、高分子纳米粒子。[4]这些前沿内容的介绍，不仅可以扩大学生的知识面，而且对学生今后工作或创新研究也将起到重要作用。
二、改进教学方法，提高教学质量
1.采用图表法进行章节公式归纳总结，解决物理化学公式多难记忆的问题
“物理化学”课程的学习中，学生普遍反映公式多，条件多，容易混淆。由于学生刚刚学习物理化学，还不能对它有较深刻的认识，对公式只能死记硬背，这就需要教师为学生进行总结，使学生易于记忆。[5]例如热力学第一定律和第二定律的应用中，主要是计算各种过程的Q、W、、、、、，由于公式较多，最好采用列表的方法。表1列出了理想气体经历不同的过程时，Q、W、、、、、等各热力学变量的计算公式，这样可以使得众多的公式条理关联化。学生在复习时一目了然，不容易造成混淆。
2.理论联系实际，注重启发式、案例式教学
“物理化学”学科中有些内容比较抽象，不容易被学生接受和理解。为此，在教学中注意理论联系实际，列举一些和生活息息相关的实例，启发学生用所学知识、原理、方法去解答，调动学生的学习积极性，激发学生的求知欲望。[6]
例如，讲热力学第一定律时，列举空调、电冰箱的热功转化问题；讲到稀溶液的依数性时，列举盐碱地的农作物为何长势不好，甚至会枯死；讲到化学平衡时，列举高炉炼铁中反应Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2，高炉废气中含有大量的CO，为什么延长炉身，不能减少废气中CO的含量；[7]讲化学动力学时，可以问“大家吃的面包为什么2、3季度保质期短，而1、4季度保质期相对长些”；又如讲到表面现象时，列举为什么有机蒸馏实验要加入沸石，活性炭具有吸附作用以及人工降雨和毛细管现象等问题。
实践表明，在“物理化学”教学过程中，根据所讲授的内容，适时地应用一些生动的来自实际、生产、科研的实例，使学生体会到物理化学是“有用的”，是可以看得见、摸得着的，从而激发学生的学习兴趣，变学生由“被动学”为“主动学”。
3.多媒体与传统板书结合，优化教学效果
在“物理化学”讲授过程中，针对不同的教学内容应采用适当的教学手段。多媒体的应用使原本枯燥无味的理论知识，通过生动、形象、直观的形式表现出来，调动了学生的学习兴趣，为教师节省了大量板书绘图的时间，加快了知识点的讲授速度，课堂教学的信息量大大增强。[8]实践结果表明，多媒体与传统板书结合不仅使课堂教学生动形象，感染力强，改善学生的理解力，而且动态地启迪学生的思维，实现了学生与老师的互动，学生不再单纯听课，可利用节省的时间共同交流，从而促进了教学内容与体系的改革。[9]
三、量化考核评价方法，提高学生综合素质
考核是检查、评价学生学习情况的一种方法，是教学的重要环节。[10]多样化的考核手段可避免学生因一次考试失误而引起的遗憾，同时也能督促学生平时要好好学习。在新学期开始就告知学生，“物理化学”课程的成绩包含平时成绩和期末试卷成绩两部分，在总评成绩中平时成绩会按一定比例体现。成绩按以下比例计算：在总评成绩中，期末考试成绩与平时成绩的比例为1：1；在平时成绩中，平时出勤和作业、平时测验或论文、课堂回答问题、实验情况都作为考核的方面；量化50分平时成绩指标（如表2）。注意在进行平时成绩评定时，重点放在对学生能力的考查，以利于学生能力的培养。
四、结束语
“物理化学”是一门基础理论性和实践性都很强的课程，它不仅是许多其他课程攻坚科学难关的武器库，而且为现代的化学以及物理、材料等许多领域的发展提供了强有力的方法。“物理化学”教学中要继承传统的教学思想，形成良好的现代教育理念，对教学方法、手段进行不断的改革和实践，与时俱进，激发学生学习兴趣，提高教学质量。
参考文献：
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中图分类号：G40-012 文献标志码：A 文章编号：1009-4156(2012)08—142-02
物理化学是食品、环境、制药、材料、能源等工科专业一门重要的基础课程，在各专业课程体系中具有服务后续课程和培养理论素养的作用。然而，物理化学理论性强，内容抽象，概念多、公式多、条件多、计算多，所需的数学和物理知识较多，对侧重于工程技术能力培养的工科专业学生普遍感到难学、乏味，甚至产生厌学心理。地方性本科院校主要以培养满足地方经济和社会发展需要的应用型人才为办学目标，因此，在物理化学课程教学中必须根据学校的办学定位，树立课程教学服务于授课专业的意识，让学生感到学有所用，培养他们的实践能力，提高课堂教学效果。本文根据食品专业的培养目标，结合物理化学课程的特点，从课程教学体系的构建、教学方法的采用和考核方式的改革等方面，探讨在物理化学教学中进行应用型人才的培养具体做法。
一、以基础够用为目标，构建课程教学体系
地方本科院校食品专业培养能够在生产一线从事技术管理、产品开发、品质控制等方面工作的应用型人才，因此，课程体系设计和教学内容选取应与专业培养目标相一致。物理化学知识是学习食品专业课程的重要基础，课程定位应突出“服务性、基础性、应用性、衔接性”的特点。知识体系的建立应遵循“基础够用、应用为本、培养能力”的原则，加强物理化学基本知识的教学，注重理论知识在生产和生活实践中的应用，培养学生的实践意识和实践能力。食品专业物理化学课程只有54学时，教学时数少，在维持化学热力学、化学动力学、电化学以及胶体与表面化学等知识体系的前提下，既要考虑系统性又要重视实用性，根据专业需要，在学时分配上有所侧重，如表1所示。其中，热力学第一定律、第二定律及其应用是物理化学的基础知识，设计学时较多(占总学时的38.9％)，目的在于让学生打好基础，确保基础知识够用；电化学和化学动力学知识在食品专业课程学习中应用不多，只作为一般掌握的内容，设计学时少些(只占总学时的25.9％)；胶体与表面化学知识与食品专业关系密切，需加大学时投入(占总学时的35.2％)，而且这部分知识要结合专业需要进行教学，体现出为专业服务的应用性特点。在教学内容设计方面，要将物理化学基本理论的应用放在重要位置，以培养学生应用所学知识解决实际问题的能力。
二、以能力培养为核心，灵活选用教学方法
在教学过程中培养学生的能力，是实现应用型人才培养目标的重要途径。因此，在物理化学课程教学中，教师要根据教学内容的不同灵活采用各种教学方法，激发学生的学习兴趣，让他们积极参与教学过程，提高课程教学效果和教学质量，实现培养学生能力的目的。
(一)根据学生的知识基础，培养学生自主学习能力
教师在教学中教会学生获取知识的方法，比教会他们知识更为重要。因此，我们在物理化学教学中，根据教学内容的难易程度，适当给学生布置自学任务，目的在于培养学生自学能力和获取知识能力。比如，关于“化学平衡”的概念，学生在中学化学和无机化学中就有接触，在热力学第一、第二定律基本知识学完后，可以把“化学平衡”一章安排给学生自学，为了保证自学的效果，教师应给学生制定自学提纲，指出主要概念、公式和重点、难点，避免自学的盲目性。为了检查自学效果，可以采用考试或课堂讨论的形式，让学生对自学的内容进行总结，教师应指出存在的问题，以引起学生对自学内容的重视。教学实践表明，在每章学习结束，让学生自己进行总结，将相关知识点归纳、串联起来，也可以培养和锻炼学生的自学能力。
(二)通过课堂讨论的方式，培养学生创新能力和语言表达能力
在课堂讨论前，教师根据教学内容的特点，拟定讨论题目让学生思考和查阅资料，课堂讨论时学生要提出自己的观点，并对他人的观点提出意见。比如，关于“可逆过程”概念的讨论，有的学生认为可逆反应就是可逆过程，而有的学生则提出反对意见，并列举了一些证据，正反双方展开辩论，各持己见。在课堂讨论过程中，教师要深入到学生中间，鼓励学生大胆发言，肯定正确的观点，纠正错误的认识。实践表明，根据教学内容特点采用课堂讨论的形式，能够充分发挥学生的主体地位，有助于培养学生的创新能力和语言表达能力。
(三)采取理论联系实际的教学方法，培养学生解决实际问题的能力
物理化学的基本理论来源于生产实践，反过来对生产实践又具有指导意义。教学中若能将理论知识应用于实践，不但能够激发学生的学习兴趣，而且有利于培养他们用理论知识解决实际问题的能力。比如，讲授凝固点降低，可以列举“北方冬天用凉水浸泡冻梨”的道理，“冬天下雪时在路上洒盐的目的”；讲授渗透压，可以介绍“施肥太多会把植物烧死”等问题；讲授表面现象，可以结合“给植物喷洒的农药为何要加入表面活性剂”、“锄地保墒的原理”等现象来介绍；讲授胶体化学，可以介绍“明矾能使浑浊的水澄清”、“卤水点豆腐”、“江河人海口会形成三角洲”等原理。事实上，教学过程中列举一些与生产、生活实际密切相关的实例，能够增强课堂教学趣味性，有利于提高教学效果。此外，在学完每一部分内容后，让学生在生活实践中寻找有关问题，并运用相关知识进行解释，不但有助于培养学生发现问题和解决问题的能力，而且使他们认识到生活中的实际问题蕴涵着深刻的科学道理。比如，通过查阅资料学生们将电镀知识与表面活性剂的知识相结合，解释了在电镀液中添加表面活性剂的作用；从表面张力角度解释了荷花“出淤泥而不染”的荷花效应；根据酶催化的原理解释了在果蔬保鲜时如何控制温度。
三、以知识应用为目的。改革课程考核方式
关键词：柔软剂;生活用纸;分类
1.引言
柔软剂是一类分子结构中一端含有长链烃基，另一端含有可与纤维结合的极性或反应性基团的化合物。使用纸张柔软剂的目的在于：①降低纤维之间的结合力，使纸张刚性下降，减少纸张对皮肤的摩擦力;②具有湿润纤维的作用，改善纤维的平滑性，增加纸张光滑、细腻的感觉;③使纸张具有可塑作用。总之柔软剂可在纤维表面形成疏水基向外的反向吸附，降低纤维物质的动、静摩擦因数，从而获得平滑柔软的手感。有时也要求柔软剂兼有防水性、疏水性或疏油性、防静电性、去污性等特性。
2.柔软剂的分类
2. 1乳化型柔软剂
聚乙二醇链段具有吸湿和抗静电特性。因此， 柔软剂中加人这些组份后， 可以在提高柔软性的同时， 保持较好的吸湿性和抗静电能力， 乳液的稳定性也有改善。为得到稳定的乳液， 混配时的加料顺序也有讲究。这种复配型柔软剂的另一好处是其中各主要组份如长链脂肪烃季按盐、双长链脂肪烃季钱盐、聚乙二醇等均有商品供应，复配工艺简单， 故这类柔软剂得到较普遍地采用[1]。
2. 2表面活性剂类柔软剂
阴离子、阳离子表面活性剂都可用作柔软剂。纤维织物特别是合成纤维都需要平滑柔软处理[2]。在纸纤维中引人非极性的油脂， 则分子之间氢键被减弱， 纤维彼此之间就会变得易于滑动， 即更为柔软。但纤维素是亲水性的， 油脂不易在纤维之间分散， 而且油脂又要损害纸的另一重要品质―吸水性。为了使油脂在纤维之间分散， 需要采用表面活性剂。
在表面活性剂中， 阳离子表面活性剂较适用于纸浆， 因为在水系悬浮乳液中， 阳离子表面活性剂的正电荷易与带负电荷的纤维素结合。用作柔软剂的大多为特殊的阳离子表面活性剂， 长链脂肪烃季按盐型阳离子表面活性剂就是常用的纤维素材料的柔软剂， 其用量最大。
2. 3 有机硅类柔软剂
用作纸张柔软剂的有机硅， 必须要有亲水性[4]。为了提高有机硅的亲水性， 采用了带氢键基团，如氨基的改性聚硅氧烷， 或添加表面活性剂。有机硅柔软剂虽然在柔软效果、纸强度、吸湿性、弹性和抗静电性等综合品质方面优于阳离子表面活性剂， 但其价格较高， 将它应用于相对廉价的日用纸品， 缺乏市场竞争力。所以， 除某些高档纸品外， 有机硅柔软剂在纸品柔软处理中应用较少。
3.柔软剂的作用原理
纤维柔软平滑问题也是纤维间的摩擦问题，纤维的摩擦主要通过摩擦因数来评价。摩擦因数是表现摩擦体表面性能的一个参数。不同类表面活性剂对纤维摩擦因数有影响，其中对于降低纤维表面的静摩擦因数[5]，其作用大小为：阳离子表面活性剂>多元醇型非离子表面活性剂>阴离子表面活性剂>聚乙二醇型非离子表面活性剂>矿物油。对于同类表面活性剂则由于表面活性剂的化学结构不同，对纤维的摩擦因数也不同。
4.表面活性剂对纤维表面摩擦因数的影响
4. 1阴离子表面活性剂对纤维表面摩擦因数的影响
此类表面活性剂溶于水后，亲水基团为带有负电的原子团，主要品种有烷基磷酸酯或盐、烷基硫酸酯或盐、烷基磺酸盐等。烷基的碳链越长，平滑性能越好、摩擦因数越小。对于磷酸酯类平滑性，则有三烷基磷酸酯>双烷基磷酸酯>单烷基磷酸酯>聚氧乙烯醚磷酸酪。
4. 2阳离子表面活性剂对纤维摩擦因数的影响
此类表面活性剂溶于水后，亲水基团为带有正电的原子团。阳离子表面活性剂除了有较好的抗静电性之外，还有较好的柔软平滑性，故广泛用于柔软剂，以降低纤维间的静摩擦因数。季铵盐和胺盐类表面活性剂对纤维的动、静摩擦因数均有效。
4. 3非离子表面活性剂对纤维摩擦因数的影响
这类表面活性剂在水中不会解离成离子，自然也不会带电荷。关于非离子表面活性剂对纤维摩擦的影响研究发现烷基越长，可使纤维间的摩擦因数越小[6]。
5.柔软剂的应用
5.1浆内柔软剂
乳化型柔软剂是另外一类浆内柔软剂。这些柔软剂通过在纸张上引人脂肪物质或者蜡质， 降低纤维之间的摩擦性能而起作用。通过减少纸张内的摩擦力， 可以在某种程度上强化蓬松柔软性。乳化柔软剂对纸张抗张强度的降低一般低于10 % ;可以在不降低纸张强度的情况下使得纸张手感更加柔软。乳化柔软剂可以使纸张手感更加平滑[7]。
对浆内柔软剂的要求， 是能够在控制纸张强度损失的同时， 满足生活用纸对蓬松柔软性和表面柔软性的需求[8]。
5.2纸面施加柔软剂
柔软剂于烘缸前在纸面施加， 这是一种强化纸张柔软性的相对较新的技术。同样， 其作用方式为纤维表面改性。通过降低纸张表面的摩擦性能， 其表面柔软效果非常显著。纸面施加柔软剂的优点是提高了效率。这类柔软剂多是有机硅类结构， 纸面施加柔软剂使用适当， 除了能使纸张柔软， 还可以改善烘缸的涂布， 进而改善起皱的均一性和辊子的增效作用。
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中图分类号N34 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）100-0132-02
0引言
在交通运输、航空航天、电力通信等领域，设备表面结冰带来恨得危害和安全隐患。为了减少安全隐患，人们提出了许多防冰与除冰方法。目前国内外通常采用以下三种方法：物理法，如加热法、机械法；化学法，如喷洒盐水、涂抹防冰液等；被动防冰法，在基体表面构建抗结冰功能涂层。前两种方法因操作简便而使用广泛，但其存在工作强度大、效率低、环保性差等诸多问题，在使用中受到限制。被动防冰法成本低、耗能小，易于施工，是一种理想的防冰方法，具有极大的应用价值，因此抗结冰涂层的研究备受关注。
1涂层表面特性与抗结冰原理
冻粘是冰与材料表面的粘附，既可以是分子间的范德华力，也可以是化学键作用，还可以是界面上微观的机械连接作用。固体表面的状态，如表面的化学性质、粗糙度、温度等都将直接影响表面粘附界面的形成，从而影响冻粘强度。其中，表面的湿润性对冻粘的影响较大。
根据接触角θ大小，可以将材料表面分为疏水表面和亲水表面，疏水表面（θ>90°）冻结时水膜不连续，所形成的冰膜也就存在缺陷，易发生破坏。因此，疏水材料具有减粘防粘的作用。
涂层表面的粗糙度也是决定冻粘强度的重要因素之一。合适的微观结构和粗糙度，不仅可以提高表面的疏水性能，延迟冰晶的出现，而且可以吸留空气，造成冰与基体界面间的应力集中，降低冻粘强度。
2 抗结冰涂层国内外研究进展
根据抗结冰原理，目前对抗结冰涂层的研究主要集中在牺牲性涂层和疏水性涂层两类。
牺牲性涂层的表面能够释放出抗结冰剂或油脂类物质，降低冰的冻粘强度，因此牺牲性涂层具有良好的抗结冰效果。2007年，Ayres等[1]通过溶胶-凝胶法制备了有机-无机杂化钛基先驱体，并与环氧基聚合物复合得到抗结冰缓释涂层，涂层经水解可释放出抗结冰剂。实验表明，这种涂层能够通过抑制冰的成核和粘附，达到良好的抗结冰效果。2012年，黄硕[2]分别通过溶胶-凝胶法和电解法制备了钛、铝、铁的有机金属化合物，与PRTV硅橡胶涂料混合制备了融冰型防覆冰复合涂料，并详细研究了涂料的融冰机理。牺牲性涂层需要通过化学反应释放抗结冰物质，有效期较短，并且所释放的抗结冰物质会对环境造成损害，因此其应用受到限制。
疏水涂层主要是含硅、含氟的聚合物，这两类聚合物具有较低的表面能，能够降低冰的冻粘强度。
2007年，Hoover等研制开发了一种有机硅抗结冰涂层，其对冰的附着力非常低，冰剪切强度仅为19-50Kpa，并且经过刮擦、热/湿老化、盐雾试验后，仍然能够保持优异的抗结冰性能。Yu等[4]用嵌段和接枝的方法分别制备了不同分子量PDMS与聚丙烯酸酯的共聚物PC-b-PDMS和PC-g-PDMS，详细研究了涂层表面结构与冰的冻粘强度之间的关系。实验结果表明，由于涂层表面微相分离的存在，使得这两系类共聚物与冰的冻粘强度明低于聚氨酯材料，尤其是PC-b-PDMS和含有长侧链的PC-g-PDMS表现更为明显。
2010年，Jafari等等在具有微纳米结构的三氧二化铝表面构建了一种聚四氟乙烯的抗结冰涂层。涂层表面的接触角可以达到165°，具有很强的疏水性。X射线光电子能谱（XPS）结果表明，涂层表面含有大量的-CF3和-CF2，极大地降低了涂层表面的自由能，使冰在聚四氟乙烯表面的附着力低于铝基材表面3.5 倍。
Yang等利用烧结、旋涂等方法制备了聚四氟乙烯、含氟聚氨酯、氟硅橡胶几种含氟疏水涂层，并研究了各种涂层的抗结冰疏冰性能。通过研究其冰剪切强度和覆冰量，结果表明：-8℃下，光滑的含氟聚合物表面能够显著降低冰在材料表面的附着力，但是不能明显降低覆冰量；经过喷砂处理的具有粗糙结构的含氟聚合物表面能够减少覆冰量，但却因为接触角随温度下降而变小，导致了冰附着力增加。
Wang等[7]使用全氟聚氧烷基碳酸氮素衍生物涂敷在铜表面，成功得到了厚度10nm的纳米氟碳膜涂层。通过研究结冰过程发现，涂层表面高的接触角和低的后退角不仅可以有效延迟结冰时间，而且增加了整个结冰过程的时间。
目前，对抗结冰涂层的研究仍然存在一些难题：抗结冰涂层研究的测试方法和测试手段有限，主要包括冰的冻粘强度和覆冰量，但是没有统一的标准，导致材料之间的抗结冰性能测试结果之间没有可比性；材料的抗结冰性能与其表面微观结构有关，随着使用次数增多，涂层表面容易被破坏，导致抗结冰性下降，不能满足长期使用的需求；在抗结冰机理方面，仍然未能建立表面化学组成、微观结构与抗结冰性之间的确切关系，需要进一步研究。
3 结论
尽管目前抗结冰涂层的研究已经取得了相当大的进展，但是相关的研究也不容忽视，如涂层与基材间的附着力、涂层的施工工艺、抗结冰性的长效性等方面仍然存在一些亟待解决的问题。我们相信，随着科技的不断进步，研究方法的不断增多，抗结冰涂层的性能可以得到进一步完善，其应用范围将不断扩大并发挥更大的作用。
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关键词：活性炭空气品质物理吸附化学吸附
1室内空气品质随着科学技术的飞速发展，人类在生活居室环境方面获得了巨大的改善。空调的广泛使用给人们创造了一个以温湿度为主的舒适性环境，但同时也带来了室内空气品质问题，尤其是无新风系统的空调房间，导致了“病态建筑综合症”、“建筑相关病”和多种化学物过敏症。“病态建筑综合症”的常见症状主要有头痛、神经疲劳、皮肤干燥、鼻塞、流鼻涕、流泪、眼痒等等。“建筑相关病”是指由空气中的某种成分直接引起的病症，比较严重的有“军团病”、“超敏性肺炎”等，有时甚至能带来生命危险。
所谓室内空气品质，一般是指在某个具体的环境内，空气/！/中的某些要素对人群工作、生活的适宜程度，是反映了人们的具体要求而形成的一种概念。这种概念是建立在“以人为本”的基础上的。显然，人们不仅要求适宜的室内温湿度，而且人们还要求室内空气是新鲜的，无污染的，从而引发了对室内空气品质的广泛研究。
室内空气基本污染物与污染源如下：
表一室内主要污染物及其来源污染物
污染源
悬浮微粒
燃烧、抽烟、人体
烟草烟雾
人的吸烟行为
石棉
保温材料
氡及其蜕变物
墙体和地基
甲醛
建筑材料、家具
挥发性有机物（VOCs）
油漆、清洁剂、建筑材料
一氧化碳
燃烧、吸烟
二氧化碳
燃烧、呼吸
微生物
家畜、人体
过敏物
动物、毛发、昆虫、花粉
臭氧
现代电子办公用品
室内空气有害物的种类繁多，但一般都是以低浓度的形式存在，有时还远远低于人的嗅觉阈值，但这并不意味着人体无害，恰恰相反，人一生中有五分之四的时间在室内度过，长期受低浓度污染物的直接毒害，其后果还是相当严重的。
为了清除室内空气中的有害物质，通风是一种非常有效的办法，但是它也有缺点：在室外大气污染日趋严重的今天，燃料的燃烧、工业生产及机动车辆排放的废气使得室外空气的质量也很差，而且室外空气与室内空气的交换会带来巨大的能耗。局部通风有时也因为污染源较分散或根本就不知道气态污染物从何而来而无法实现。目前通用的过滤器只是过滤灰尘，还不具备清除有害气体和细菌的功能。成功分离低浓度的气态污染物质和细菌对改善室内陆空气品质至为重要。活性炭吸附材料对室内气态污染物具有优秀的吸附性能，使活性炭过滤器逐渐应用于民用建筑空调系统中。在通风量不变的条件下，它能使室内空气得到更全面的净化。
2活性炭的发展历史及分类使用活性炭作为一种吸附材料已具有悠久的历史。早在古埃及时代，人类就会利用木炭来消除伤口散发的气味；1773年，谢勒首次科学地证明了木炭对气体具有吸附力；1808年，木炭被用到蔗糖业；第一次世界大战期间，为了消除化学武器的威胁，活性炭防毒面具问世，这是活性炭第一次应用于空气净化领域；上个世纪六十年代，具有独特化学结构、物理结构且吸附性能优异的新型纤维状活性炭材料研制成功。目前对吸附材料的研究集中于非均匀吸附剂的加工工艺、微观特征、能量不均匀性及吸附性能等。
活性炭种类很多，因其原料、用途、性能、形状不同，彼此间差别很大，分类的方法也很多。按外部形状分类，可分为粉状活性炭、颗粒活性炭、纤维活性炭。纤维活性炭是在碳纤维的基础上研制和开发的新产品，在日本主要以有机化合物为原料，纤维活性炭的细度仅为头发的1/3左右。我国已有用石油沥青作原料研制出优质纤维状活性炭的报道。从原料分类，可分为煤炭原料、植物原料、石油原料、塑料等。按用途分类，可分为气相吸附、液相吸附、工业催化活性炭。空气净化主要用气相吸附，要求微孔发达。
3活性炭的结构和性质活性炭结构比较复杂，既不象石墨、金刚石那样碳原子按一定的格局排列，又不象一般含碳物质那样含有复杂且多样的有机物，有着庞大的分子结构。它有着自己的独特结构。它由排列成六角形的碳原子平面层组成，但是这些平面不是完全沿共同的垂直轴排列而是一层与一层的角位移杂乱而无规律，这种结构叫“螺层状结构”。在活化过程中，基本微晶之间清除了各种含碳化合物和无序碳这样便产生了空隙。所剩余的碳之间堆积相当疏松，但相互的联结却相当牢固。因此各微晶之间才有许多形状不同，大小不等又有一定强度的空隙，按孔径大小一般分为大孔、中孔和小孔。1972年国际精细应用化学联合会原苏联学者杜宾宁依据活性炭的物理性能把三种空隙的分类作了具体的规定。活性炭90的表面积都在微孔上，所以微孔是决定其吸附性能的重要因素。
表二活性炭孔隙分类孔型联合会规定的孔隙直径（nm）微孔中孔2.0～50大孔50在活性炭的吸附过程中，这三种孔隙各有其特殊功能。对吸附来说，微孔是最重要的，它的比表面积可达几百甚至上千㎡/g，孔容也比较大。微孔在很大程度上决定着活性炭的吸附能力。
活性炭的吸附特性不仅取决于它的孔隙结构，而且取决于它的化学组成。由于基本微晶在活化时，一部分被烧掉，受到不完整石墨层的干扰改变了碳骨架电子云的排列，出现了不完全饱和价或成对电子直接影响着活性炭的吸附特性。另一影响活性炭吸附特性的是结构中的杂原子。活性炭中的杂原子有两种来源：一种是以化学结合的元素形成的，如氧和氢，这些元素一般来源于原材料，在炭化时不能完全分解遗留下来的，有的则是活化时，和活化剂进行化学反应结合在表面上的。另一种是灰分，这些灰分主要来源于活性炭的原材料，也有少数是生产过程带入的。灰分使活性炭的微晶结构产生缺陷，氧被化学吸着于这些缺陷上，从而提高了活性炭对极性分子的吸附作用。灰分的存在对气体吸附（如二氧化硫、水蒸气、醋酸等）也有直接影响。
在活性炭中加入某些无机化合物（如ALCL3、NaOH、CuO等）可使活性炭改性，吸附性能发生了某些明显的变化。对某些物质的吸附也可产生奇特的效果。
氧和氢的存在对活性炭的吸附性能影响较大，它们以化学键与碳原子结合，是活性炭结构的有机部分。它们是优良活性炭的重要组分。按照固体表面多相理论，氧、氢和其他杂原子结合在微晶的边缘和角上的碳原子上，因为这种碳原子不完全饱和，反应性较高。
在所有结合的元素中，氧比其他元素更引起人们的重视。因为氧对活性炭基本微晶的排列及大小有重大影响。这种表面结合的氧对水蒸气和其他极性或可极化气体的吸附能力有重大影响。
C—O表面化合物是多样的。例如：C—O表面络合物、表面氧化物、
表面氧化化合物和化学吸着氧。这些化合物分成两类：一类是在温度低于100℃时，气态氧和活性炭表面发生反应生成氧的络合物，经水合作用生成羟基和其他碱性基，这些碱性基可以起到离子交换作用；当加热到1000℃时，则生成气态氧化物，从活性炭表面脱除。另一类是在300～500℃下，氧与活性炭接触生成酸性氧化物，经水合作用可生成酸性表面化合物，也有离子交换能力。由表面氧结合的官能团主要有：羟基、羧基、酚基、内脂、醌。但只有一部分氧结合在这些官能团中，其余的则是以醚性链同碳表面结合。在活性炭中，还结合有N、CL等其他元素，这些原子的结合对活性炭的吸附性能也有着明显的影响。
综上所述：在活性炭中，由于微晶间的强烈交联形成了发达的微孔结构，通过活化反应使微孔扩大形成了许多大小不同的孔隙，其表面一部分被烧掉，结构出现不完整，加上灰分及杂原子的存在，使活性炭的基本结构产生缺陷和不饱和价，使氧及其他杂原子吸着于这些缺陷上，因而使活性炭产生各种各样的吸附特性。
4活性炭吸附和过滤机理物质在固体表面上或微孔容积内积聚的现象叫吸附。混合物通过某种设备后，其中部分物质被去除的现象叫过滤。就室内空气来说，经过活性炭后，部分有害物质被去除，活性炭起过滤作用；而就部分有害物质来说，活性炭则起吸附作用。
吸附过程分为物理吸附和化学吸附两种。物理吸附单纯靠分子间的引力把吸附质吸附在吸附剂表面。物理吸附是可逆的，降低气相中吸收质分压力，提高吸附温度，吸附质会迅速解吸，而不改变其化学成分。化学吸附具有很高的选择性，一种吸附剂只对特定的物质有吸附作用。化学吸附是不可逆的，吸附后被吸附质已发生变化，改变了原来的特性。
物理吸附过程可分为以下几个步骤：（a）污染气体通过吸附边界层，污染气体的分子可能被吸附，也可能被从活性炭表面带走，这取决于该成分在载气和边界层中气体里的浓度差值，该值决定着吸附的强弱。当污染空气通过活性炭时，一些有害气体的浓度差值很大，所以被吸附下来，而空气中的固有成分由于浓度差基本为零，所以正常通过，而一些颗粒（如烟尘）由于过大，直接被留在大孔和中孔中。当有害气体的浓度差为零时，活性炭失效，需重新活化。（b）被吸附的分子向微孔扩散。（c）该分子被牢牢的绑扎在吸附剂表面。
以上三个步骤在化学反应中也必然发生。化学吸附中，吸附剂与吸附质结合比较牢固，必须在高温下才能脱附。化学吸附比物理吸附推动力更大，结合更牢固，所以对毒性很强的污染物，用化学吸附更安全。物理吸附和化学吸附的区别如下：
表三物理吸附和化学吸附的区别 物理吸附化学吸附吸附温度
不能大大高于吸附质的沸点
与吸附质的沸点无关
吸附速度
不需要任何活化能，其速度非常高，其与速度无关
吸附速度受活化能的影响，在很宽的范围随温度变化
选择性
无选择性
有很强的选择性
吸附方式
多分子层吸附
单分子层吸附
总的来说，当某一吸附质与吸附剂的表面接触时，究竟是发生物理吸附还是化学吸附，要取决于吸附剂表面的反应性、吸附质的性质、温度和其他因素。其实这两种吸附不是截然分开的，需看分子力和化学键谁是主要的。
在动态条件下，完成对蒸汽的脱除，要求活性炭不仅要有一定的吸附容量，而且还要有一定的吸附速度。如果只有大的吸附容量而无一定的吸附速度，当蒸气与其短暂接触时就来不及被吸附而穿透活性炭层，反之，若只有大的吸附速度，而无一定的吸附量，脱除量也是很小的。通常认为，活性炭脱除空气中的蒸气包括以下一个或多个阶段：
（1）外扩散。空气中的气体或蒸气向颗粒的整个表面扩散；
（2）内扩散。气体或蒸气分子向活性炭大孔内部（或沿大孔表面）的扩散；
（3）颗粒内表面对分子的吸附；
（4）被吸附的蒸气与活性炭或被吸附氧、水或浸渍剂之间的反应。
上述四个阶段中每个阶段的相对重要性，可能随着发生脱除的特殊条件而有显著的不同。担相对地受温度影响较小。在空隙内扩散的重要性由诸如颗粒大小、孔隙结构特征、系统的某种扩散性和内表面上反应速度的因素而定。接触表面的吸附速率决定于表面的本性和延伸范围，以及吸附某种所研究蒸气或气体的活化能。根据表面的特性也能测定出化学反应，因为在第（3）和第（4）阶段中会出现大量的活化能，所以这个阶段对温度非常敏感。
在通常情况下，在这几个阶段内，每阶段的扩散速率是不相同的，因此，扩散阻力大的和扩散速率慢的步骤控制总的传播速率，为此，要提高整个过程的吸附速率，就要强化该扩散控制区内扩散阻力大或扩散系数最小的过程，使该吸附设备的吸附效率提高。
5活性炭对室内气体的吸附和过滤活性炭能有效的吸附挥发性有机物。芳族化合物能与活性炭间形成给受复体，活性炭中的羧基氧为电子给体，芳环为电子受体。当芳族中有—NO2类取代基时，给受作用还会加强。在活性炭表面加入某些金属离子，非极性的链烷类化合物也能很好的被吸附。
活性炭能有效的消除室内的烟味。在烟的成分中，70是吸烟时从周围吸入的空气，另外，随着燃烧生成的蒸气、CO2、CO构成烟气，约达90。香烟雾粒子大部分是由香烟颗粒分解后形成的蒸气成分凝结而成，故通常称为液滴。另外还有一些微小颗粒。活性炭对香烟粒子有很好的捕集作用。活性炭是比表面积很大的物质，微小粒子可通过惯性作用和其他作用被阻留在活性炭的大孔或中孔中，而且其阻力随集尘增加不大。烟气中的有害气体，有的由于浓度差而被吸附，另外一些可以通过在活性炭中添加离子来去除。
活性炭对CO、NO2、SO2等无机化合物也具有很强的吸附作用。据实验证明，SO2在活性炭中能被氧化并与水结合生成H2SO4，同理CO、NO2也能被除去。另外活性炭对臭氧也有一定的吸附效果。根据资料，活性炭对砷、铅、汞等有害金属离子也具有很强的吸附能力。
6小结通过以上各节的论述，我们对活性炭的发展历史、吸附特性、吸附动力学以及对室内气体的吸附和过滤作用有了一个初步的了解。总之，活性炭对室内空气具有良好的除异味、除菌效果，能够有效的改善室内空气的品质。使用活性炭净化空气，可以减少通风量，降低了空调能耗。
为了提高净化效率，可以从活性炭过滤器的结构和吸附材料的选择方面加以改进，尤其是活性炭纤维，其微孔特点使其对低浓度有害气体具有极高的吸附量和吸附速度。
目前，活性炭过滤器的造价还比较高，这影响了它在民用空调中的应用。如果能降低其成本，并在它对具体污染成分的去除效果上有理论突破，活性炭过滤器必将有广阔的发展前景。
参考文献1沈晋明·室内污染物与空气品质评价·暖通空调，1995，2
2ASHARAEHANDBOOK，1991
3Dr.Keiton.BasilJQwen:Buildingrelatedsickness(buildingservices,1993年3月)
1 膜材料的发展
在科学发展日新月异的今天，大量具有各种不同功能的薄膜得到了广泛的应用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。
自然届中大地、海洋与大气之间存在表面，一切有形的实体都为表面所包裹，这是宏观表面。生物体还存在许多肉眼看不见的微观表面，如细胞膜和生物膜。生物体生命现象的重要过程就是在这些表面上进行的。细胞膜是由两层两亲分子--脂双层膜构成，它好似栅栏，将一些分子拦在细胞内，小分子如氧气、二氧化碳等，可以毫不费力从膜中穿过。膜脂双层分子层中间还夹杂着蛋白质，有的像船，可以载分子，有的像泵，可以把分子泵到膜外。细胞膜具有选择性，不同的离子须走不同的通道才行，比如有K＋通道、Cl－通道等等。细胞膜的这些结构和功能带来了生命，带来了神奇。
2 膜材料的应用
人们在惊叹细胞膜奇妙功能的同时，也在试图模仿它，仿生一直以来就是材料设计的重要手段，这就是薄膜材料。它的一个很重要的应用就是海水的淡化。虽然地球上70％的面积被水覆盖着，但是人们赖以生存的淡水只占总水量的2.5％～3％，随着人口增长和工业发展，当今世界几乎处于水荒之中。因此将浩瀚的海水转为可以饮用的淡水迫在眉睫。淡化海水的技术主要有反渗透法和蒸馏法，反渗透法用到的是具有选择性的高分子渗透膜，在膜的一边给海水施加高压，使水分子透过渗透膜，达到膜的另一边，而把各种盐类离子留下来，就得到了淡水。反渗透法的关键就是渗透膜的性能，目前常用有醋酸纤维素类、聚酰胺类、聚苯砜对苯二甲酰胺类等膜材料.这种淡化过程比起蒸法法，是一种清洁高效的绿色方法。
利用膜两边的浓度差不仅可以淡化海水，还可以提取多种有机物质。工业生产中，可用膜法过滤含酚、苯胺、有机磺酸盐等工业废水，膜法过滤大大节约了成本，有利于我们的生存环境。
膜的应用还体现在表面化学上面。在日常生活中，我们会发现在树叶表面，水滴总是呈圆形，是因为水不能在叶面铺展。喷洒农药时，如果在农药中加入少量的润湿剂(一种表面活性剂)，农药就能够在叶面铺展，提高杀虫效果，降低农药用量。
更重要的，研究人员还将膜材料用于血液透析，透析膜的主要功能是移除体内多余水份和清除尿毒症毒素，大大降低了肾功能衰竭患者的病死率[1]
3 膜材料的分类
近年来，随着成膜技术的飞速发展，各种材料的薄膜化已经成为一种普遍趋势。
薄膜材料种类繁多，应用广泛，目前常用的有：超导薄膜、导电薄膜、电阻薄膜、半导体薄膜、介质薄膜、绝缘薄膜、钝化与保护薄膜、压电薄膜、铁电薄膜、光电薄膜、磁电薄膜、磁光薄膜等。 目前很受人们注目的主要有一下几种薄膜。
3.1金刚石薄膜
金刚石薄膜的禁带宽，电阻率和热导率大，载流子迁移率高，介电常数小，击穿电压高，是一种性能优异的电子薄膜功能材料，应用前景十分广阔[2]。
近年来，随着科技的发展，人们发展了多种金刚石薄膜的制备方法，比如离子束沉积法、磁控溅射法、热致化学气相沉积法、等离子化学气相沉积法等.成功获得了生长速度快、具有较高质量的膜，从而使金刚石膜具备了商业应用的可能。
金刚石薄膜属于立方晶系，面心立方晶胞，每个晶胞含有8个C原子，每个C原子采取sp3杂化与周围4个C原子形成共价键，牢固的共价键和空间网状结构是金刚石硬度很高的原因.金刚石薄膜有很多优异的性质：硬度高、耐磨性好、摩擦系数效、化学稳定性高、热导率高、热膨胀系数小，是优良的绝缘体。
利用它的高导热率，可将它直接积在硅材料上成为既散热又绝缘的薄层，是高频微波器件、超大规模集成电路最理想的散热材料。利用它的电阻率大，可以制成高温工作的二极管，微波振荡器件和耐高温高压的晶体管以及毫米波功率器件等。
金刚石薄膜的许多优良性能有待进一步开拓，我国也将金刚石薄膜纳入863新材料专题进行跟踪研究并取得了很大进展、金刚石薄膜制备的基本原理是:在衬底保持在800~1000℃的温度范围内，化学气相沉积的石墨是热力学稳定相，而金刚石是热力学不稳定相，利用原子态氢刻蚀石墨的速率远大于金刚石的动力学原理，将石墨去除，这样最终在衬底上沉积的是金刚石薄膜。
3.2铁电薄膜
铁电薄膜的制备技术和半导体集成技术的快速发展，推动了铁电薄膜及其集成器件的实用化。铁电材料已经应用于铁电动态随机存储器(FDRAM)、铁电场效应晶体管( FEET)、铁电随机存储器( FFRAM)、IC卡、红外探测与成像器件、超声与声表面波器件以及光电子器件等十分广阔的领域[3]。铁电薄膜的制作方法一般采用溶胶-凌胶法、离子束溅射法、磁控溅射法、有机金属化学蒸汽沉积法、准分子激光烧蚀技术等.已经制成的晶态薄膜有铌酸锂、 铌酸钾、钛酸铅、钛酸钡、钛酸锶、氧化铌和锆钛酸铅等，以及大量的铁电陶瓷薄膜材料。
3.3氮化碳薄膜
1985年美国伯克利大学物理系的M.L.Cohen教授以b-Si3N4晶体结构为出发点，预言了一种新的C-N化合物b-C3N4，Cohen计算出b-C3N4是一种晶体结构类似于b-Si3N4，具有非常短的共价键结合的C-N化合物，其理论模量为4.27Mbars，接近于金刚石的模量4.43 Mbars.随后，不同的计算方法显示b-C3N4具有比金刚石还高的硬度，不仅如此， b-C3N4还具有一系列特殊的性质，引起了科学界的高度重视，目前世界上许多著名的研究机构都集中研究这一新型物质. 转贴于
b-C3N4的制备方法只要有激光烧蚀法、溅射法、高压合成、等离子增强化学气相沉积、真空电弧沉积、离子注入法等多种方法。在CNx膜的诸多性能中，最吸引人的当属其可能超过金刚石的硬度，尽管现在还没有制备出可以直接测量其硬度的CNx晶体，但对CNx膜硬度的研究已有许多报道。
3.4半导体薄膜复合材料
20世纪80年代科学家们研制成功了在绝缘层上形成半导体（如硅）单晶层组成复合薄膜材料的技术。这一新技术的实现，使材料器件的研制一气呵成，不但大大节省了单晶材料，更重要的是使半导体集成电路达到高速化、高密度化，也提高了可靠性，同时为微电子工业中的三维集成电路的设想提供了实施的可能性。
这类半导体薄膜复合材料，特别使硅薄膜复合材料已开始用于低功耗、低噪声的大规模集成电路中，以减小误差，提高电路的抗辐射能力。
3.5超晶格薄膜材料
随着半导体薄膜层制备技术的提高，当前半导体超晶格材料的种类已由原来的砷化镓、镓铝砷扩展到铟砷、镓锑、铟铝砷、铟镓砷、碲镉、碲汞、锑铁、锑锡碲等多种。组成材料的种类也由半导体扩展到锗、硅等元素半导体，特别是今年来发展起来的硅、锗硅应变超晶格，由于它可与当前硅的前面工艺相容和集成，格外受到重视，甚至被誉为新一代硅材料。
半导体超晶格结构不仅给材料物理带来了新面貌，而且促进了新一代半导体器件的产生，除上面提到的可制备高电子迁移率晶体管、高效激光器、红外探测器外，还能制备调制掺杂的场效应管、先进的雪崩型光电探测器和实空间的电子转移器件，并正在设计微分负阻效应器件、隧道热电子效应器件等，它们将被广泛应用于雷达、电子对抗、空间技术等领域。
3.6多层薄膜材料
多层薄膜材料已成为新材料领域中一支新军。所谓多层薄膜材料，就是在一层厚度只有钠米级的材料上，再铺上一层或多层性质不同的其他薄层材料，最后形成多层固态涂层。由于各层材料的电、磁及化学性质各不相同，多层薄膜材料会用有一些奇异的特性。目前，这种制造工艺简单的新型材料正受到各国关注，已从实验室研究进入商业化阶段，可以广泛应用于防腐涂层、燃料电池及生物医学移植等领域。
1991年，法国特拉斯.博斯卡大学的Decher首先提出由带正电的聚合物和带负电的聚合物组成两层薄膜材料的设想，由于静电的作用，在一层材料上添加另外一层材料非常容易，此后，多层薄膜的研究工作进展很快。通常，研究人员将带负电的天然衬材如玻璃片等，浸入含有大分子的带正电物质的溶液，然后冲洗、干燥，再采用含有带负电物质的溶液，不断重复上述过程，每一次产生的薄膜材料厚度仅有几钠米或更薄。由于多层薄膜材料的制造可采用重复性工艺，人们可利用机器人来完成，因此这种自动化工艺很容易实现商业化。目前，研究人员已经或即将开发的多层薄膜材料主要有以下几种：①制造具有珍珠母强度的材料。②新型防腐蚀材料。③可使燃料电池在高温条件下工作的多层薄膜材料[4]。
4 展望
迄今，人们已经设计和开发出了多种不同结构和不同功能的薄膜材料，这些材料在化学分离、化学传感器、人工细胞、人工脏器、水处理等许多领域具有重要的潜在应用价值，被认为将是21世纪膜科学与技术领域的重要发展方向之一。
参考文献：
[1]医疗设备信息.2007，(27)8.
1膜材料的发展
在科学发展日新月异的今天，大量具有各种不同功能的薄膜得到了广泛的应用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。
自然届中大地、海洋与大气之间存在表面，一切有形的实体都为表面所包裹，这是宏观表面。生物体还存在许多肉眼看不见的微观表面，如细胞膜和生物膜。生物体生命现象的重要过程就是在这些表面上进行的。细胞膜是由两层两亲分子--脂双层膜构成，它好似栅栏，将一些分子拦在细胞内，小分子如氧气、二氧化碳等，可以毫不费力从膜中穿过。膜脂双层分子层中间还夹杂着蛋白质，有的像船，可以载分子，有的像泵，可以把分子泵到膜外。细胞膜具有选择性，不同的离子须走不同的通道才行，比如有K＋通道、Cl－通道等等。细胞膜的这些结构和功能带来了生命，带来了神奇。
2膜材料的应用
人们在惊叹细胞膜奇妙功能的同时，也在试图模仿它，仿生一直以来就是材料设计的重要手段，这就是薄膜材料。它的一个很重要的应用就是海水的淡化。虽然地球上70％的面积被水覆盖着，但是人们赖以生存的淡水只占总水量的2.5％～3％，随着人口增长和工业发展，当今世界几乎处于水荒之中。因此将浩瀚的海水转为可以饮用的淡水迫在眉睫。淡化海水的技术主要有反渗透法和蒸馏法,反渗透法用到的是具有选择性的高分子渗透膜,在膜的一边给海水施加高压,使水分子透过渗透膜,达到膜的另一边,而把各种盐类离子留下来,就得到了淡水。反渗透法的关键就是渗透膜的性能,目前常用有醋酸纤维素类、聚酰胺类、聚苯砜对苯二甲酰胺类等膜材料.这种淡化过程比起蒸法法,是一种清洁高效的绿色方法。
利用膜两边的浓度差不仅可以淡化海水,还可以提取多种有机物质。工业生产中，可用膜法过滤含酚、苯胺、有机磺酸盐等工业废水，膜法过滤大大节约了成本,有利于我们的生存环境。
膜的应用还体现在表面化学上面。在日常生活中,我们会发现在树叶表面,水滴总是呈圆形,是因为水不能在叶面铺展。喷洒农药时,如果在农药中加入少量的润湿剂(一种表面活性剂),农药就能够在叶面铺展,提高杀虫效果,降低农药用量。
更重要的，研究人员还将膜材料用于血液透析，透析膜的主要功能是移除体内多余水份和清除尿毒症毒素，大大降低了肾功能衰竭患者的病死率[1]
3膜材料的分类
近年来,随着成膜技术的飞速发展,各种材料的薄膜化已经成为一种普遍趋势。
薄膜材料种类繁多,应用广泛,目前常用的有：超导薄膜、导电薄膜、电阻薄膜、半导体薄膜、介质薄膜、绝缘薄膜、钝化与保护薄膜、压电薄膜、铁电薄膜、光电薄膜、磁电薄膜、磁光薄膜等。目前很受人们注目的主要有一下几种薄膜。
3.1金刚石薄膜
金刚石薄膜的禁带宽，电阻率和热导率大，载流子迁移率高，介电常数小，击穿电压高，是一种性能优异的电子薄膜功能材料，应用前景十分广阔[2]。
近年来,随着科技的发展,人们发展了多种金刚石薄膜的制备方法,比如离子束沉积法、磁控溅射法、热致化学气相沉积法、等离子化学气相沉积法等.成功获得了生长速度快、具有较高质量的膜,从而使金刚石膜具备了商业应用的可能。
金刚石薄膜属于立方晶系,面心立方晶胞,每个晶胞含有8个C原子,每个C原子采取sp3杂化与周围4个C原子形成共价键,牢固的共价键和空间网状结构是金刚石硬度很高的原因.金刚石薄膜有很多优异的性质：硬度高、耐磨性好、摩擦系数效、化学稳定性高、热导率高、热膨胀系数小,是优良的绝缘体。
利用它的高导热率,可将它直接积在硅材料上成为既散热又绝缘的薄层,是高频微波器件、超大规模集成电路最理想的散热材料。利用它的电阻率大,可以制成高温工作的二极管,微波振荡器件和耐高温高压的晶体管以及毫米波功率器件等。
金刚石薄膜的许多优良性能有待进一步开拓,我国也将金刚石薄膜纳入863新材料专题进行跟踪研究并取得了很大进展、金刚石薄膜制备的基本原理是:在衬底保持在800~1000℃的温度范围内,化学气相沉积的石墨是热力学稳定相,而金刚石是热力学不稳定相,利用原子态氢刻蚀石墨的速率远大于金刚石的动力学原理,将石墨去除,这样最终在衬底上沉积的是金刚石薄膜。
3.2铁电薄膜
铁电薄膜的制备技术和半导体集成技术的快速发展,推动了铁电薄膜及其集成器件的实用化。铁电材料已经应用于铁电动态随机存储器(FDRAM)、铁电场效应晶体管(FEET)、铁电随机存储器(FFRAM)、IC卡、红外探测与成像器件、超声与声表面波器件以及光电子器件等十分广阔的领域[3]。铁电薄膜的制作方法一般采用溶胶-凌胶法、离子束溅射法、磁控溅射法、有机金属化学蒸汽沉积法、准分子激光烧蚀技术等.已经制成的晶态薄膜有铌酸锂、铌酸钾、钛酸铅、钛酸钡、钛酸锶、氧化铌和锆钛酸铅等,以及大量的铁电陶瓷薄膜材料。
3.3氮化碳薄膜
1985年美国伯克利大学物理系的M.L.Cohen教授以b-Si3N4晶体结构为出发点,预言了一种新的C-N化合物b-C3N4,Cohen计算出b-C3N4是一种晶体结构类似于b-Si3N4,具有非常短的共价键结合的C-N化合物,其理论模量为4.27Mbars,接近于金刚石的模量4.43Mbars.随后,不同的计算方法显示b-C3N4具有比金刚石还高的硬度,不仅如此,b-C3N4还具有一系列特殊的性质,引起了科学界的高度重视,目前世界上许多著名的研究机构都集中研究这一新型物质.b-C3N4的制备方法只要有激光烧蚀法、溅射法、高压合成、等离子增强化学气相沉积、真空电弧沉积、离子注入法等多种方法。在CNx膜的诸多性能中，最吸引人的当属其可能超过金刚石的硬度，尽管现在还没有制备出可以直接测量其硬度的CNx晶体，但对CNx膜硬度的研究已有许多报道。
3.4半导体薄膜复合材料
20世纪80年代科学家们研制成功了在绝缘层上形成半导体（如硅）单晶层组成复合薄膜材料的技术。这一新技术的实现，使材料器件的研制一气呵成，不但大大节省了单晶材料，更重要的是使半导体集成电路达到高速化、高密度化，也提高了可靠性，同时为微电子工业中的三维集成电路的设想提供了实施的可能性。
这类半导体薄膜复合材料，特别使硅薄膜复合材料已开始用于低功耗、低噪声的大规模集成电路中，以减小误差，提高电路的抗辐射能力。
3.5超晶格薄膜材料
随着半导体薄膜层制备技术的提高，当前半导体超晶格材料的种类已由原来的砷化镓、镓铝砷扩展到铟砷、镓锑、铟铝砷、铟镓砷、碲镉、碲汞、锑铁、锑锡碲等多种。组成材料的种类也由半导体扩展到锗、硅等元素半导体，特别是今年来发展起来的硅、锗硅应变超晶格，由于它可与当前硅的前面工艺相容和集成，格外受到重视，甚至被誉为新一代硅材料。
半导体超晶格结构不仅给材料物理带来了新面貌，而且促进了新一代半导体器件的产生，除上面提到的可制备高电子迁移率晶体管、高效激光器、红外探测器外，还能制备调制掺杂的场效应管、先进的雪崩型光电探测器和实空间的电子转移器件，并正在设计微分负阻效应器件、隧道热电子效应器件等，它们将被广泛应用于雷达、电子对抗、空间技术等领域。
3.6多层薄膜材料
多层薄膜材料已成为新材料领域中一支新军。所谓多层薄膜材料，就是在一层厚度只有钠米级的材料上，再铺上一层或多层性质不同的其他薄层材料，最后形成多层固态涂层。由于各层材料的电、磁及化学性质各不相同，多层薄膜材料会用有一些奇异的特性。目前，这种制造工艺简单的新型材料正受到各国关注，已从实验室研究进入商业化阶段，可以广泛应用于防腐涂层、燃料电池及生物医学移植等领域。
1991年，法国特拉斯.博斯卡大学的Decher首先提出由带正电的聚合物和带负电的聚合物组成两层薄膜材料的设想，由于静电的作用，在一层材料上添加另外一层材料非常容易，此后，多层薄膜的研究工作进展很快。通常，研究人员将带负电的天然衬材如玻璃片等，浸入含有大分子的带正电物质的溶液，然后冲洗、干燥，再采用含有带负电物质的溶液，不断重复上述过程，每一次产生的薄膜材料厚度仅有几钠米或更薄。由于多层薄膜材料的制造可采用重复性工艺，人们可利用机器人来完成，因此这种自动化工艺很容易实现商业化。目前，研究人员已经或即将开发的多层薄膜材料主要有以下几种：①制造具有珍珠母强度的材料。②新型防腐蚀材料。③可使燃料电池在高温条件下工作的多层薄膜材料[4]。
4展望
迄今，人们已经设计和开发出了多种不同结构和不同功能的薄膜材料，这些材料在化学分离、化学传感器、人工细胞、人工脏器、水处理等许多领域具有重要的潜在应用价值，被认为将是21世纪膜科学与技术领域的重要发展方向之一。
参考文献：
[1]医疗设备信息.2007,(27)8.
