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關(guān)鍵詞:高分子阻尼材料;減振降噪;環(huán)保
一、高分子阻尼材料的工作機理
高分子阻尼材料的工作機理是在交變應力等作用到聚合物時,由于因鏈狀大分子必須花費一定時間去克服鏈段間的內(nèi)摩擦阻力才能繼續(xù)運動,在應力變化過程中,變形往往會更為緩慢,特別是在某種頻率或溫度下這種滯后表現(xiàn)的更為明顯。這種變形滯后必須消耗更多的能量所以減小了振動體動能,最終實現(xiàn)減震的效果。
現(xiàn)如今,阻尼材料已經(jīng)有了更多的發(fā)展,新型阻尼材料的出現(xiàn)讓高分子阻尼材料的工作機理變得更為復雜,因此用傳統(tǒng)的方式來解釋是遠遠不夠的。當代的學者為了更好的解釋高分子阻尼材料的工作機理,試圖從粘彈性性能和微觀分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系來進行剖析。學者Fradlin是最早定義阻尼性能和分子結(jié)構(gòu)關(guān)系的,他認為互穿網(wǎng)絡聚合物具有協(xié)同效應,它可以使兩聚合物之間相互交聯(lián)而限制相區(qū),促使分子水平混合,從而具有寬廣的阻尼峰。Thomas指出,聚合物中各個分子基團對阻尼的貢獻不僅與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān),而且還與在聚合物分子中所處的位置有關(guān),進而定量地提出了基團貢獻分子理論。相關(guān)學者的分析,加深了對高分子阻尼材料的研究,讓新型高分子阻尼材料能夠應用的更為廣泛,也擴寬了高分子阻尼材料的研發(fā)領域和設計水平。
二、高分子阻尼材料的結(jié)構(gòu)性能
傳統(tǒng)的高分子阻尼材料具有一定局限性,結(jié)構(gòu)上呆板和單一的特性約束了使用者的使用需求,其主要包括離散型、約束型和自由型阻尼結(jié)構(gòu)。最近這些年以來,隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,高分子阻尼材料已經(jīng)取得了更多的研究進展,在設計上取得了矚目的成就,其中最值得關(guān)注的便是復合型高分子阻尼材料。它主要是通過簡單物理組合來實現(xiàn)各種單一阻尼材料的混合,并轉(zhuǎn)換其中的性能和結(jié)構(gòu)從而衍生出具有更多性能的高分子阻尼材料。
(一)具有隔離層的復合阻尼結(jié)構(gòu)
具有隔離層的復合阻尼結(jié)構(gòu)在阻尼層和基本彈性層之間添加了一層隔離層,這是它和自由阻尼結(jié)構(gòu)最大的區(qū)別點。隔離層的主要材質(zhì)是鋁蜂窩、紙蜂窩、硬質(zhì)泡沫塑料等,具有高剛度、輕質(zhì)的性能特點。在彎曲振動力作用于基本彈性層時,這個隔離層將拉壓變形的力度增大,從而阻尼層材料的能效隨之增加,類似于杠桿放大的作用,所以也叫擴變層。具有隔離層的復合阻尼結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 具有隔離層的復合阻尼結(jié)構(gòu)
(二)吸收低頻振動的復合阻尼結(jié)構(gòu)
吸收低頻振動的復合阻尼結(jié)構(gòu)和具有隔離層的復合阻尼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)存在一定相似之處,但是中間的聚氨酯泡沫不具備高剛度的物理特性,它呈現(xiàn)出的是柔軟的特性。因此,吸收低頻振動的復合阻尼結(jié)構(gòu)往往在低頻震動上具有更好的效果,如圖2所示。
圖2 吸收低頻振動的復合阻尼結(jié)構(gòu)
為適應低頻振動,增加了泡沫層,該泡沫層就相當于一根很軟的彈簧,而普通阻尼層就相當于一個質(zhì)量塊,故其本身就構(gòu)成質(zhì)量彈簧減振系統(tǒng),根據(jù)隔振理論,其有效隔振頻率k的范圍為k≥ 2 P,式中P為質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的固有頻率,可由下式求出:
式中m為上層普通阻尼材料的質(zhì)量,k為泡沫層的剛度,只要泡沫層很軟,就意味著P很小,有效隔振頻率就更低。適當選擇質(zhì)量及彈簧,便可控制有效隔振頻率范圍。
(三)消聲復合阻尼結(jié)構(gòu)
消聲復合阻尼結(jié)構(gòu)的組成材料是對聲音具有特定作用的,纖維型或是泡沫型阻尼材料內(nèi)部有著空洞結(jié)構(gòu),在聲波進入到這些空隙中時,孔壁和空氣之間具備摩擦力,伴隨空氣間的粘性力,材料細纖維和空氣產(chǎn)生振動,振動能隨之降低,因此消聲復合阻尼結(jié)構(gòu)的消聲效果較為明顯。
(四)用于隔離地震的復合阻尼結(jié)構(gòu)
用于隔離地震的復合阻尼結(jié)構(gòu),顧名思義是運用到地震災害中去的阻尼材料。把建筑物同地震運動相隔離的主要條件,一是支承座既能確保建筑物和其地基在水平方向上柔性連接,又能在垂直方向上提供足夠的支承剛度,二是支承座具有吸收振動能量的能力,圖6即為其原理圖。
圖5 用于隔離地震的復合阻尼結(jié)構(gòu)原理圖
三、應用及發(fā)展趨勢
隨著社會的不斷發(fā)展,高分子阻尼材料也得以展開深入研究,并應用到越來越多的領域中去。現(xiàn)如今的高分子阻尼材料主要呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢。
一是高分子阻尼材料的寬溫域和高性能。高性能阻尼材料的要求主要為材料在寬溫域內(nèi)應具備高損耗因子(tanδ)。互穿聚合物網(wǎng)絡(IPN)由于網(wǎng)絡間的相互貫穿、強迫互容、協(xié)同效應及特殊的細胞狀結(jié)構(gòu)、雙相連續(xù)等形態(tài)特征,可有效拓寬高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg),這已成為目前制備此類材料頗具前景的方法。
二是高分子阻尼材料需要對環(huán)境的負面影響小。由于當前社會環(huán)境壓力不斷增大,因此對于任何新型材料都要求具備較好的環(huán)保性能,因此高分子阻尼材料也朝著無溶劑型材料、高固體分、水性材料方向發(fā)展,從而具備環(huán)境友好性。
三是高分子阻尼材料的精細化和智能化。隨著科技的發(fā)展,高分子阻尼材料已經(jīng)朝著智能方向不斷發(fā)展,也表現(xiàn)出更多的應用前景。在未來的研究工作中,改進智能材料成為了重中之重,只有這樣才能符合科學技術(shù)不斷發(fā)展的需要。
四、結(jié)語
現(xiàn)如今,高分子阻尼材料已經(jīng)在全世界各地廣泛應用開來,也形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,德國漢高便是行業(yè)里的重要代表。在未來的發(fā)展過程中,高分子阻尼材料已經(jīng)朝著寬溫域、高性能、環(huán)境友好型、精細化和智能化的方向不斷發(fā)展,也成為了各個生產(chǎn)S家研發(fā)的重要考慮因素,特別是在開發(fā)環(huán)保型材料,水性材料和無溶劑材料方面成為了該領域研究中的重中之重。相信只要加快材料的綠色化進程,高分子阻尼材料將會表現(xiàn)出更為重要的應用作用,逐步縮小我國同國外材料發(fā)展的距離。
參考文獻
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關(guān)鍵詞: 民族院校 《高分子材料進展》 教學方法
《高分子材料進展》課程是高分子材料專業(yè)的一門知識全面且內(nèi)容豐富的專業(yè)限選課程。該課程以高分子物理、有機化學、聚合物材料研究方法、高分子化學、聚合物合成工藝等課程為基礎,涉及面極為廣泛[1]。課程總學時為32學時,參考教材為化學工業(yè)出版社出版的《高分子材料進展》,為研究生規(guī)劃教材,全書共分為5章,分別簡要地介紹高分子材料合成反應、高分子合成反應實施技術(shù)、多組分高分子材料、液晶高分子材料及功能高分子材料方面的研究進展。[2]考慮到《高分子材料進展》課程是高分子專業(yè)在大三的上學期開設,而且民族院校學生的專業(yè)基礎較為薄弱,課程學時短的特點,因此重點講解高分子材料領域中的發(fā)展重點和熱點。本課程的教學目的是幫助學生對異彩紛呈的高分子材料發(fā)展的熱點領域有一個相對完整的了解,達到開闊視野的目的。針對《高分子材料進展》課程涉及知識面廣、學生基礎差及對考查課不重視的特點,有必要在教學過程中不斷改進教學方法和考試模式,以期獲得較好的教學效果。[3]
一、本民族院校《高分子材料進展》課程的基本情況
針對我校民族學生基礎知識薄弱,而《高分子材料進展》課程“內(nèi)容多、范圍廣、課時少”的特點,我們重點介紹高分子材料中發(fā)展迅速、發(fā)展前景廣闊的功能高分子材料,推薦的教材有《高分子材料進展》和《功能高分子材料》[4]等。該課程總學時為32學時,學分為2學分,課程類型為專業(yè)限選課,課程以高分子材料的合成方法進展、吸附分離功能高分子材料、高分子分離膜與膜分離技術(shù)、導電高分子、感光性高分子和醫(yī)用高分子材料等功能高分子材料的進展為重點學習內(nèi)容,同時穿插一些國內(nèi)外近幾年新發(fā)表的文獻和專利,以及國內(nèi)相關(guān)會議等。本教學采用多媒體教學方式,采用課堂提問和討論等多種形式進行學習,期末通過考查的方式考核學生,采用寫論文與平時成績相結(jié)合的方法,平時成績包括上課出勤和課堂討論情況,論文成績與平時成績各占70%和30%。表1為《高分子材料進展》教學內(nèi)容的設置及學時分配情況。
表1 《高分子材料進展》教學內(nèi)容的設置及學時分配
二、強化基礎,突出重點
首先,《高分子材料進展》授課內(nèi)容看似豐富多彩,千變?nèi)f化,但是萬變不離其宗,歸根到底都是由高分子專業(yè)的基礎知識衍生出來的,比如《高分子物理》、《高分子化學》中的經(jīng)典理論和概念等。從另一個角度看這些材料的出現(xiàn)印證了基礎知識的重要性,它們的誕生是經(jīng)得起檢驗的理論和概念的應用和發(fā)展的。因此通過介紹高分子材料的前沿進展,既使學生對異彩紛呈的高分子材料世界有一定寬度的了解,又從深度上加強學生對基礎知識的理解和掌握,使學生知道這些材料是如何得到的,自己又能通過什么途徑得到想要的材料。
其次,因為《高分子材料進展》這門課的每一章都是高分子材料領域中發(fā)展迅速、成果頗豐的較大分支,獨立出來都能獨立設課,而在本課程中必須在幾個課時內(nèi)講完,所以在授課過程中,什么該講,什么略過,講的這些內(nèi)容是否能激發(fā)學生的興趣,是該課程的一個教學難點,要求教師對這些前沿分支有全面而深入的理解,對它們所涉及的基礎知識熟練掌握,這對教師的專業(yè)知識和教學方法提出了更高要求。
三、調(diào)動學生的學習積極性,啟發(fā)式教學
《高分子材料進展》是學生在已經(jīng)掌握高分子化學、高分子物理基礎知識的前提下進行的學習。內(nèi)容除了基本概念之外,有很多設計路線、研究方法,可以引導學生運用已學知識進行思考。比如第3章吸附分離高分子材料和第4章高分子分離膜及膜分離技術(shù)中涉及自由體積和滲透壓的概念,這些都是《高分子物理》中學過的內(nèi)容,通過回憶這些知識,使學生加深對這些基礎知識的理解,并對基礎知識的應用有一定的了解。其次,要注意生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展中與所講述內(nèi)容相關(guān)的部分,通過聯(lián)系生活實際,引出將要介紹的高分子材料。這樣既能讓學生認識到這類高分子材料的重要性,提高學習的積極性,又能讓學生了解到這類材料的最新的研究成果,提高對科學研究的興趣。如從全球都非常關(guān)注的環(huán)保問題出發(fā),引出廢水和廢氣處理方面的高分子吸附材料或高分子膜材料,介紹這些高分子材料的設計路線和原理,讓學生從理論和實際相結(jié)合的角度深入理解所學的功能高分子知識。同時可以提出一些生活中材料的不足,讓學生發(fā)揮主觀能動性,提出解決這些材料不足之處的方法或設計新的功能高分子材料的想法。這樣,學生的學習興趣會大大提高,教學效果也會得到顯著增強。
另外,還要有效利用網(wǎng)絡資源,緊跟最新研究進展,適當補充新的教學內(nèi)容。高分子材料進展課程是綜述高分子材料領域發(fā)展熱點的一門課程,所介紹的內(nèi)容每隔一段時間可能都有新的研究成果誕生,我們應根據(jù)情況適當補充那些熱門和重要的研究成果到教學內(nèi)容中。比如該課的學時少,可以在課程快結(jié)束的幾周時間重點介紹一些最新的前沿進展和相關(guān)會議,讓學生了解到高分子材料的發(fā)展趨勢,提高學生對高分子材料的興趣。互聯(lián)網(wǎng)資源豐富,內(nèi)容更新快,是老師補充教學內(nèi)容的最佳途徑。目前,利用網(wǎng)絡資源作為課堂教學的輔助手段,是學生喜聞樂見的形式。老師可以提供一些高分子專業(yè)的權(quán)威網(wǎng)頁,方便學生瀏覽查閱。同時,可以鼓勵學生在網(wǎng)上搜索最新的研究成果,再在課堂上以口頭報告的形式傳達給學生。這樣,既能讓學生對高分子材料進行全面的了解,又能讓學生主動地參與教學,達到較好的教學效果。
四、科研與教學相結(jié)合,以科研促進教學
把科研引入本科教學是培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力的重要措施,也是高等教育的顯著特點。在《高分子材料進展》課程本科教學過程中,正確有效地將教學與科研相結(jié)合,有利于提高教學效率,豐富教學內(nèi)容,營造學術(shù)氛圍并提高創(chuàng)新能力,全面提高教學質(zhì)量。教師在課堂教學中可以介紹自己的科研成果,介紹本專業(yè)課題組正在研究探索的科研項目,引導學生參觀實驗室和課題組,鼓勵學生積極參與到教師的科研中。例如,作者介紹自己碩士和博士期間所從事的科學研究,以及科研小組的一些趣聞趣事,激發(fā)學生的學習熱情和學習興趣。
總之,在高分子材料進展課程的教學過程中,教師首先應進行教材分析和學情分析,再采用比較適合的教學方法,在知識和技能的傳授中針對民族學生基礎差的弱點,采取強化基礎、突出重點的教學方式,了解學生的情感態(tài)度與價值觀,做到教學方法靈活多樣,教學內(nèi)容及時更新,這樣才能調(diào)動學生的學習積極性和主動性。教師還應繼續(xù)努力提高業(yè)務能力,理論聯(lián)系實際,使學生在這門課程的學習中得到切實的收獲。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞: 高分子材料 加工助劑 多媒體 案例教學
高分子材料在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防工業(yè)、人民生活、醫(yī)療衛(wèi)生等各個領域有廣泛應用,是現(xiàn)代社會中衣、食、住、行、用各個方面不可缺少的材料[1]。高分子材料的成型加工是高分子專業(yè)研究的重要主題,相應助劑對提高高分子材料的合成效率、加工性能、使用性能有著至關(guān)重要的作用,隨著助劑行業(yè)的發(fā)展,助劑品種日益繁多[2]。《高分子材料加工助劑》就是面向高職、高教學生開設的一門高分子專業(yè)課程,通過多年本門課教學,筆者總結(jié)出以下教學方法。
1.講明本課程在高分子專業(yè)知識構(gòu)成中的作用
合成與加工成型是高分子材料專業(yè)研究的兩大主題,其中加工成型離不開高分子加工助劑相關(guān)專業(yè)知識,因為對助劑的品種和性能不了解,成型加工的工藝設計與控制難以進行[3]。助劑在配合塑煉和基本成型過程中起這樣的作用:加工過程中改善聚合物的工藝性能,影響加工條件,提高加工效率;改進制品性能,提高它們的使用價值和壽命。概括起來說,助劑和聚合物是相互依存的關(guān)系。聚合物的研究和生產(chǎn)先于助劑,但只有在具備適當助劑和加工技術(shù)的條件下,它們才有廣泛的用途。
因此,高分子材料加工助劑是高分子專業(yè)知識構(gòu)成中重要組成部分,本專業(yè)學生應形成這樣的概念:從事高分子材料加工成型過程的工藝設計和控制工作離不開高分子材料加工助劑的相關(guān)知識。
2.本課程教材的選擇
目前,市面上有不同教材可供教學選擇,針對不同教學對象和教學大綱的具體要求,老師應相應選擇教材。筆者選用方海林主編的《高分子材料加工助劑》,該教材面向本科生教學,通過教材學習,學生對高分子材料加工中常用助劑的概況、作用機理、品種合成、性質(zhì)及其應用等有全面深入的理解;通過具體工藝及配方學習,認識它們對材料的工藝和性能的影響,具有一定解決實際問題的能力。當然,由于教學過程中課程設定為32學時,老師可根據(jù)學生學習興趣適當取舍,如第九章劑、發(fā)泡劑、著色劑、發(fā)泡劑的講解可以適當縮減一些,而第二章增塑劑內(nèi)容可以適當補充一些書本以外的知識。
3.本課程的教學方法
3.1多媒體結(jié)合板書
信息拓展展示以多媒體為主,重點問題講解以板書為主[4]。對于《高分子材料加工助劑》課程教學,多媒體課件重點在以下三個方面突出應用:(1)當涉及大量信息拓展或者多種形式的直觀展示時,以多媒體為主,如各種助劑的外觀圖片、合成助劑的工藝流程圖、同一類助劑各種典型的化學結(jié)構(gòu)式展示等。(2)對于大量公式推導、文字描述可以通過多媒體方式進行,這樣可以比較準確完整地反映同時節(jié)省大量授課時間。板書的引導會帶動學生的思維層層深入,更容易將一個知識點講透。如講熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑的作用機理時,通過板書講解與分析,可以引導學生思考,更容易將難點講透。
3.2案例教學法
案例教學法是一項系統(tǒng)工程,需要教師精心創(chuàng)設教學情境,巧妙設置探究問題,引導學生在分析案例中研究問題,從而形成認識、發(fā)展能力、升華情感,并借助情境與問題實現(xiàn)教學目標[5]。對于《高分子材料加工助劑》課程教學,工廠已經(jīng)采用的一些助劑配方設計實例都是鮮活的案例,教師可以在課堂上大量引入配方實例,通過對配方實例的分析,告訴學生各種助劑在配方中起什么作用,在配方設計時遵循什么樣的設計規(guī)律,為學生將來從事配方設計打下良好的基礎。
3.3課后在線答疑
現(xiàn)在學生幾乎達到人手一臺電腦,學生對電腦的常用操作基本熟練,特別是一些交流工具,如電子郵件、QQ在線聊天甚至視頻對話等,筆者認為借助互聯(lián)網(wǎng)進行學生課后答疑是一種教學輔助方法。學生在課后學習,如在做課后作業(yè)時遇到問題,借助電子郵件向老師提問,可以提高學生學習效率。當然,這種答疑方法有待進一步探索,如果老師每天進行大量郵件答疑會增加教學負擔,這時可以采取更靈活的方法如建立QQ群,在指定時間內(nèi)在線群聊進行答疑等。
4.成績考核與評價
《高分子材料加工助劑》考核可以選用考試、小論文、大作業(yè)等方式進行,由于這是一門應用性很強的課程,學生將來運用相關(guān)知識時需要很強的主觀能動性。筆者經(jīng)過多年實踐認為用小論文考核更符合這門課的學習規(guī)律,因為寫小論文本身就是學生一個再次學習的過程,這個過程需要查閱比較多的資料,將內(nèi)容很好地組織,還要形成自己的認識及評價。布置完小論文題目后,一般會提出以下寫作要求:寫作緊扣論文題目、不出現(xiàn)偏題、有學術(shù)性;寫作條理清晰,內(nèi)容安排有序;寫作重點突出;寫作參考資料充分、全面;寫作中能提出自己的觀點、對現(xiàn)代企業(yè)管理的認識;寫作字跡清晰、工整,表達流暢,字數(shù)3000左右。批改小論文的時候按學生對以上寫作要求的執(zhí)行情況進行評分。學生最終成績按學校、系部要求進行,結(jié)合平時考核和期末考試成績綜合評分。
5.教學效果與評價
通過本課程學習,需要實施培養(yǎng)專業(yè)面寬、知識面廣和工程能力強的應用型本科人才這一課程教學目標,絕大部分學生應掌握常用高分子材料加工助劑的作用機理、結(jié)構(gòu)、特點、性能、用量,并具有初步設計聚合物材料配方的能力。從已經(jīng)畢業(yè)的學生反饋看,學習這門課為從事相關(guān)工作打下很好的基礎,學生進入工廠后將在比較短的時間內(nèi)滿足崗位要求,從事聚合物配方設計及工藝設計、控制等工作。
目前,新的高分子材料加工助劑不斷被研發(fā)出來,知識更新非常快,而學生的學習方式、學習興趣也有時代特征,如何上好《高分子材料加工助劑》這門課需要不斷探索、持續(xù)研究。
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一、高分子材料與工程
高分子材料與工程專業(yè)培養(yǎng)具備高分子材料與工程等方面的知識,能在高分子材料的合成、改性、分析測試和加工成型等領域從事科學研究、技術(shù)開發(fā)、工藝和設備設計、生產(chǎn)及經(jīng)營管理等方面工作的高級工程技術(shù)人才。
本專業(yè)學生主要學習高聚物化學與物理的基本理論和高分子材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能知識及高分子成型加工技術(shù)知識。
學習課程
聚合物加工原理、聚合物成型工藝、聚合物流變學、高分子物理、高分子化學、物理化學、有機化學
畢業(yè)生具備的專業(yè)知識與能力
掌握高分子材料的合成、改性的方法;
掌握高分子材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系;
掌握聚合物加工流變學、成型加工工藝和成型模具設計的基本理論和基本技能;
具有對高分子材料進行改性及加工工藝研究、設計和分析測試,并開發(fā)新型高分子材料及產(chǎn)品的初步能力;
具有應用計算機的能力;
具有對高分子材料改性及加工過程進行技術(shù)經(jīng)濟分析和管理的初步能力。
就業(yè)方向
該專業(yè)畢業(yè)生可到石油化工、電子電器、建材、汽車、包裝、航空航天、軍工、輕紡及醫(yī)藥等系統(tǒng)的科研(設計)院所、企業(yè)從事塑料、橡膠、化纖、涂料、粘合劑、復合材料的合成、加工、應用、生產(chǎn)技術(shù)管理和市場開發(fā)等工作,以及為高新技術(shù)領域研究開發(fā)高性能材料、功能材料、生物醫(yī)用材料、光電材料、精細高分子材料和其它特種高分子材料,也可到高等院校從事教學、科研工作。
高分子材料與工程專業(yè)的20所大學
二、復合材料與工程專業(yè)
復合材料與工程專業(yè)培養(yǎng)具有良好的思想素質(zhì),強烈的社會責任感,健康的體魄和健全的心理素質(zhì)、德、智、體全面發(fā)展,掌握新型復合材料生產(chǎn)原理和生產(chǎn)工藝、能勝任無機材料、高分子材料、新型復合材料等生產(chǎn)企業(yè)基層管理工作和實際崗位操作,具有較高綜合素質(zhì),“用得上、留得住”的應用型人才。
專業(yè)特色
該專業(yè)既重視學生數(shù)學、力學和材料科學的基礎理論培養(yǎng),又重視學生的工程能力訓練,并對有關(guān)專業(yè)課實行教學內(nèi)容的國際接軌。課程設置注重基礎理論與工程的結(jié)合、自然科學知識教育與文化素質(zhì)教育結(jié)合,理論與實踐相結(jié)合。學校會設有工程設計制圖課程設計、工程訓練、下廠實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計和畢業(yè)論文等實踐環(huán)節(jié)。實驗有高分子物理實驗、高分子化學實驗、復合材料制備與加工實驗、材料性能測試實驗等 。
就業(yè)方向
本專業(yè)學生畢業(yè)后可畢業(yè)生可以就業(yè)于與復合材料相關(guān)的汽車、建筑、電機、電子、航空航天、國防軍工、信息通訊、輕工、化工等有關(guān)企業(yè)和公司,擔任工程研究 人員、工程師和營銷管理人員,從事設計、研發(fā)、分析、生產(chǎn)、測試、評價、營銷、管理等工作;也可以在高等院校、研究設計院所從事科研教學工作。
開設院校
哈爾濱工業(yè)大學、西北工業(yè)大學、華東理工大學、南京工業(yè)大學、青島大學、青島科技大學、長江大學、中北大學、河北工程大學等
關(guān)鍵詞:聚合物成型工藝學;高分子材料生產(chǎn)加工設備;成型加工;教學改革
高分子材料作為最重要的材料品種之一,在人們的生活和生產(chǎn)中具有不可替代的作用[1-2]。高分子材料優(yōu)異性能的體現(xiàn)在于選用合適的材料并選用適當?shù)某尚图庸し椒ê驮O備。《聚合物成型工藝學》和《高分子材料生產(chǎn)加工設備》是高分子材料相關(guān)專業(yè)的兩門專業(yè)課,是高分子科學領域的研究和工程技術(shù)人員必備的技術(shù)知識[3-4]。在課程講授過程中發(fā)現(xiàn),《聚合物成型工藝學》和《高分子材料生產(chǎn)加工設備》這兩門課程聯(lián)系緊密,既相互區(qū)別,又相互補充。因為設備決定工藝,不同的設備,有不同的工藝,只有根據(jù)設備的情況,制定符合實際的工藝,才能發(fā)揮設備的最大功能,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。反過來,在講授設備的時候,也需要講授工藝,工藝理解了,能夠更好的促進對設備的理解。高分子材料生產(chǎn)設備很多,有些內(nèi)容也很抽象,用工藝把一些特定的設備聯(lián)系起來,就容易理解多了,因此,這兩門課是相互促進,相互發(fā)展的關(guān)系,但是在教學過程中也發(fā)現(xiàn)一些缺陷,比如:《聚合物成型工藝學》和《高分子材料生產(chǎn)加工設備》的有些內(nèi)容發(fā)生重疊,分別講授這兩門課時,有些內(nèi)容向?qū)W生重復講授[5,6];另外,這兩門課程具有內(nèi)容分散、抽象、半理論半經(jīng)驗化等特點[3],要提高教學效果,需要進行教學改革。
1明確這兩門課教學主線
聚合物成型加工工藝及設備這兩門課程既與高分子化學和高分子物理緊密相連,同時又是高分子專業(yè)理論研究與實際生產(chǎn)相互聯(lián)系的紐帶[7]。在教學過程要緊扣高分子物理和高分子化學中的知識,因為高分子材料加工的許多問題往往可以歸結(jié)到高分子材料特殊的鏈結(jié)構(gòu)。同時使學生能夠明白材料制品的性能既與材料本身的性能有關(guān),同時在很大程度上受到成型加工方法、工藝條件和加工設備的影響。同樣的材料通過不同的加工方法、加工工藝或加工設備,所得制品的性能就不同。在講課的過程中要讓學生理解高分子材料如何通過成型加工得到具有一定使用性能的制品;材料的成型加工設備與成型加工工藝有何關(guān)系;制品性能與材料本身的性能以及成型加工設備和成型加工工藝又有什么關(guān)系;同樣的材料通過不同的加工工藝或加工設備,所得制品的性能為什么不同等等[8]。因此,教學內(nèi)容的講授緊緊圍繞“高分子材料———成型加工設備和工藝———影響制品性能的因素”這條高分子材料成型加工設備和工藝的主線來展開,重點使學生了解和掌握制品性能與高分子材料、成型加工工藝和成型加工設備之間的關(guān)系。
2教學內(nèi)容的改革即教學重點、難點的確定,以及某些知識點的合并和教學內(nèi)容的補充、跟進和更新
有了教學主線之后,教學內(nèi)容的就很好安排了,對某些重復的知識點進行合并,對相關(guān)的本學科的最新發(fā)展要跟進,并充實到教學內(nèi)容中去,對某些知識點進行更新,使《聚合物成型工藝學》和《高分子材料生產(chǎn)加工設備》授課重點突出,內(nèi)容精煉,知識體系完整。對前沿領域的跟進與補充,可以引導學生開闊思路,激發(fā)學生興趣,激發(fā)他們對自己專業(yè)的熱愛。教學內(nèi)容既詳細地講授基礎知識,包括詳細地講授材料的鏈結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系,同時又要系統(tǒng)地講授當前主流的高分子材料成型加工技術(shù)、設備和工藝。從高分子材料的加工原理出發(fā),對成型加工設備和工藝進行詳細地探討,既講授各種高分子材料成型加工的共性,又分別介紹塑料、橡膠等不同高分子材料的成型加工特點和區(qū)別。
3教學模式的改革與實踐
考慮到這兩門本課程信息量大、內(nèi)容多、涉及到的領域?qū)挘湔n堂教學主要采用多媒體輔助教學,使課程內(nèi)容形象直觀準確呈現(xiàn)在學生面前,使學生更容易的接收和理解。但是對于不同的課程內(nèi)容可以采取靈活的教學模式,對于部分章節(jié),聯(lián)系本人在工廠工作的經(jīng)歷,采用案例式教學。例如在在講述配方設計時就可以采用案例式教學。圖1給出了在實際工廠的一般生產(chǎn)過程。圖1專用料加工廠一般生產(chǎn)過程流程圖Fig.1Theflowofmanufactureprocessforspecialmaterialprocessingplant首先市場部拿到一個訂單之后,技術(shù)部根據(jù)客戶的要求,選者生產(chǎn)配方,然后生產(chǎn)樣品,待過對方確認之后開始批量生產(chǎn),最后是檢驗、包括、入庫、發(fā)貨。由于不同的客戶對產(chǎn)品性能的要求不同,不可能拿到十分準確的配方,一般是根據(jù)工廠技術(shù)部門現(xiàn)有的技術(shù)資料以及以往的生產(chǎn)經(jīng)驗,首先制定一個初步的配方,然后經(jīng)過客戶試料之后,根據(jù)客戶的意見,再進行改進。講述這部分內(nèi)容時主要講授這個配方當中哪些組分對產(chǎn)品性能起到?jīng)Q定性的影響,基于什么樣的考慮提出這樣的配方,并指出在生產(chǎn)過程應當注意什么問題。然后再把改進過程進行詳細地講授。例如在設計生產(chǎn)塑料椅子專用料項目中,應重點考察其阻燃性能、加工性能和增韌體系以及阻燃劑與基體的相容性,才能得到高強度、高韌性以及阻燃環(huán)保的高分子復合材料。而針對不同的配方,在其性能滿足客戶要求的基礎上,對其阻燃劑與基體的相容性進行深入分析。這樣既增加了學生學習的興趣,又豐富了教學內(nèi)容,從而提高了教學效果和教學水平。
4結(jié)語
《聚合物成型工藝學》和《高分子材料生產(chǎn)加工設備》具有很強的工程應用性,要明確高分子材料的工程特性,使學生從整體上把握和理解材料制品性能與材料本身的性能、成型加工方法、加工工藝和加工設備的關(guān)系。在教學過程中,既要充分利用現(xiàn)代化的教學手段豐富課堂教學內(nèi)容,又要充分調(diào)動學生的積極性。近幾年,通過對聚合物成型工藝和設備的教學內(nèi)容、教學方法等方面的改革,在授課過程中,既注重強調(diào)培養(yǎng)學生解決實際問題的能力,又不忽視基礎理論知識,強化學生的綜合素質(zhì),取得了良好的效果。
作者:陳國昌 葉明富 單位:安徽工業(yè)大學化學與化工學院
參考文獻
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