發布時間：2023-03-23 15:15:09
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的新材料導論論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
一、“礦物材料工程”課程教學改革與實踐
1．課程教材建設
礦物材料工程學科主要教學體系包括礦物基本特性、材料研究基礎、材料制備與分析測試、材料功能化設計等內容，據此編寫了《非金屬礦物材料》《非金屬礦加工與應用》《超微粉體加工技術與應用》《超細粉碎工程》《粉體表面改性》等系列教材叢書。系列教材的編寫主要是結合學科特點，一方面注重礦物材料結構與組成、加工工藝、材料性能與應用性能等材料科學要素內部關系，另一方面融合了礦物學、結晶學、礦物加工學、化學、材料學等多學科理論知識體系，突出礦物材料的功能性與應用特性。教材深入淺出，內容翔實，注重新的技術發展以及基礎理論與實際應用融合。由于礦物材料相關產品的加工技術與應用技術不斷創新，應用領域的不斷拓展，新的國家、行業標準不斷更新，相關教材也在不斷修訂，例如《非金屬礦加工與應用》已于2013年完成第三次修訂，及時補充了相關內容的新變化與新發展，刪除了已不再先進或已淘汰的技術和已廢棄的產品標準，這些教材建設工作保證了本學科發展方向的前沿性，從而能夠滿足日新月異的新時代背景下礦物材料領域專業高級人才培養的需要。
2．課程內容優化改革
在礦物學、礦物加工學等相關理論課程基礎上，對本學科的教學內容進行了新的優化改革，刪除了重復和陳舊過時的教學內容，建立了以《非金屬礦加工與應用》課程為核心，配合《粉體表面改性》《非金屬礦物材料》等特色鮮明的專業方向選修課的課程體系，著重培養學生的創新意識與創新能力。《非金屬礦加工與應用》課程考慮到礦物材料的加工與應用開發重在其功能性的開發，著重通過課堂教學介紹我國非金屬礦加工與應用技術的一些共性規律，并通過聯系當前我國非金屬礦加工技術的實際生產與技術發展水平，突出介紹非金屬礦物材料新工藝、新方法及新產品方面的研究進展，內容上有意將礦物的應用特性、結構與組成特性及功能性相結合，注重新的技術發展。課程內容的設置上，強調不同相關學科之間的融合，脫離枯燥乏味的原理與理論知識，通過更多的實例，尤其是生活中所熟悉的能夠激發學生興趣的例子，達到舉一反三，靈活運用課本知識的教學目的。建立以“礦物材料結構與組成－制備與加工－材料性能－工藝原理”為主體的教學體系，不僅提高了課堂教學質量與效率，而且也培養了該學科學生的就業能力。
3．教學方法與手段
課堂教學主要采用啟發－討論式的教學手段，通過單獨設課、綜合設課或者前沿研究講座等多種形式，充分使學生融入到課堂教學活動中，并了解學科當前的前沿理論與新技術。充分利用現代化教學手段，開發新的多媒體教學課件，不斷提高教學效果與質量。在課堂教學中，通過引入趣味性、互動性強的閱讀教材與自學內容，避免傳統的灌輸式教學，激發學生的求知欲與學習興趣。對較難理解的教學內容，通過多媒體教學軟件和信息資源來輔助教學，增強教學的說服力，加深學生對難點知識的消化與理解。對一些與科研和生產密切相關的教學內容，教師結合自己的科研活動與經驗，結合現場記錄的錄像及收集的圖片資料向學生形象地展現，讓學生能夠充分了解該領域新的研究動態，提高學生的學習興趣。針對一些礦物新材料的熱點研究內容，鼓勵學生撰寫綜述性論文，通過閱讀相關文獻資料，提出自己的想法，從而培養學生科學研究和探索的主動意識。
4．創新與實踐教學環節建設
本學科除了要求學生掌握基本的礦物材料工藝流程及其原理外，培養工程實踐能力同樣尤為重要。我校近幾年通過設立專業性的“科研導論”“科研選題訓練”“大學生創新訓練項目”等創新教學環節，強化學生對各種礦物材料工藝方法的基本原理、制備工藝及相關設備與材料性能測試方法的理解。通過實驗室教學，掌握試驗方法、熟悉試驗手段，培養學生的科研興趣，提高專業技術水平。除了常規的生產現場實習實踐環節外，通過開設畢業論文結合科研、研究性實驗項目，讓學生能夠從生產實際中去選取自己的畢業課題，鍛煉學生的實際工作能力。另外，通過鼓勵學生發表學術論文、科技創新與發明，提高學生的創新能力，培養學生科研的思維與能力。
二、結語
關鍵詞：課程項目；功能材料；工程教育模式
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2011）35－0090－02
一、引言
我國傳統的通識教育過于強調基礎科學理論，弱化專業內容和工程實踐，企業普遍反映畢業生缺乏創新精神和創新能力。而西方國家針對這一問題開展了大量的研究實踐，成果豐富，其中尤以工程教育模式更為突出。它是以工程項目為載體，以從科研到運行為生命周期，讓學生主動參與實踐，以課程之間有機聯系的方式學習工程。“做中學”是工程教育改革的戰略之一，中國教育部于2008年開始組織課題組進行試點。
《功能材料》是一門既有一定的理論基礎知識，又與實際應用密切相關的多學科交叉的課程。以教師講解為主的傳統教學方式無法充分調動學生的參與積極性，解決實際問題的能力得不到體現。本文就是根據這一實際需要，適應北京石油化工學院（以下簡稱“我院”）素質教育，滿足培養綜合性、創新性、應用型人才的要求，就工程教育模式下《功能材料》課程在教學方法、教學手段等方面的教學實踐進行探究。
二、工程教育模式應用到《功能材料》課程的依據
將工程教育模式應用到《功能材料》課程，符合高等院校工程教育培養的目標要求。工程教育模式突破了傳統教學模式，通過選取項目創設情景，協作學生學習開展教學，通過完成項目達到意義建構，通過解決問題實現學生對知識的掌握，充分體現我院以研究型和應用型人培養為目標的教育特點。
功能材料作為能源、計算機、通訊、電子等現代科學技術研究的基礎，近年來已成為材料科學領域中的研究熱點之一。種類繁多、功能各異的新型功能材料正在眾多不同領域對科技的進步、社會的發展產生了越來越大的影響。目前根據我院2009版新大綱要求，《功能材料》課程涉及面廣、頭緒多、內容繁雜、系統性不強，而且課程的理論教學時數相對較少。如果還像以前一樣照本宣科，在課堂上根本不能吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣，教學效果不理想。而且，事實也證明，按照傳統方式培養出來的畢業生在今后的工作中的應用能力也比較差，不能達到用人單位對人才的要求標準。
三、工程教育模式應用于《功能材料》教學的實踐
以真實項目為載體開展項目式教學，能使學生親身經歷產品構思、設計、實現、運作的項目開發生命周期，在與課程緊密聯系的項目實踐中積極主動地學習專業知識，提高學生對理論知識的應用能力和實踐動手能力，增強學生的成就感，充分挖掘學生的創造潛能。
1.構思
根據課程教學內容選取研究項目。課程研究項目是《功能材料》課程學習的一個重要組成部分。通過實施課程研究項目，學生可以深入掌握課程的理論知識體系，提高綜合應用已有知識解決問題的能力，更好地培養材料科學與工程專業學生的專業技術能力和綜合素質。
2.課程研究項目設計
為了實現項目教學目標，我院設計了《功能材料》課程研究項目指導書，主要內容包括：①項目的題目；②項目組成員；③項目的研究背景及意義；④項目擬開展的主要研究內容；⑤擬采用的主要研究方法或研究工具等；⑥項目主要的日程安排或時間節點；⑦主要參考文獻。讓學生在完成研究項目指導計劃書的過程中掌握項目所包含的理論知識，真正實現“做中學”。
3.任務實現
教師經過簡單的理論介紹和導入之后，帶領學生實施項目，鼓勵學生自己選取感興趣的項目。把學生分成小組（每組最多3個學生），每一小組選出一個組長，全面負責該組的任務。所有環節任務的實現都靠小組成員的共同努力。
研究項目選取的難易程度，研究內容的多少，都會影響到每組的最終成績。每個小組要在項目報告中標明每個人在總體工作中的貢獻和工作比例，或者每個人負責的內容。
4.成果展示
所有的項目都要按照規定的時間對教師和全體學生進行演示匯報。演示匯報的主要目的是讓教師和其他學生了解各組的工作和研究成果。小組的學生都要在臺前匯報，匯報前由教師指定主匯報人。每個項目演示匯報時間不超過10分鐘，另外有5分鐘的提問時間。每個組必須嚴格控制演示時間，超過時間1分鐘以上要扣分。
不同項目的設定有利于滿足不同層次學習者的學習需求，便于開展個性化、差異化教學。通過個體和合作的形式進行項目學習和實訓，學生不僅能培養自主學習的能力，而且能培養合作、溝通和組織能力。項目完成后的及時反饋，又有利于學生間經驗的分享。該模式構建出一個開放性、研究性的學習環境，充分體現了以學生為中心、以學生的全面發展為中心的教育思想。
四、在工程教育模式下教師的角色
將工程教育模式應用到“功能材料”課程，有利于教師教學科研水平的提高。要將工程教育模式應用到課程教學，教師必須結合院校教學實際，以及本校學生的知識層次、結構能力，合理制定教學大綱，優選教學內容，加強教材建設，不斷改進教學方法、教學手段，理論結合實踐，設計工程項目，體現以能力培養為主的原則。這個過程本身就是一個學習知識、提高理論層次和教學水平的過程，也是工程教育的具體體現。這個過程有利于進行多種資源的有效整合，不僅要求教師具有良好的專業設計經驗和教學組織能力，而且利于發揮學生的主體地位和教師的主導地位，培養學生的綜合應用能力，能極大地提高教師的業務能力和教學科研水平。
五、結語
《功能材料》課程結合工程教育理念的教學模式，加強學生對課程內容本質性理解，促使學生結合課程主動考慮并構思滿足要求的設計，設計的任務緊扣《功能材料》課程的核心內容，并具有豐富的題材和多樣的結果。注重培養學生的自學能力、團隊協作能力以及系統調控能力。使學生養成主動查找書籍資料的良好習慣，讓學生學會關注科技發展，極大地提高學生的系統調控能力。
參考文獻：
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關鍵詞：環境功能材料；教學方法；教學效果
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0226-02
一、引言
在當今的世界，環境污染威脅著人類的生存，制約著人類的發展。因此，用于環境保護的功能材料成為世界關注的熱點。環境功能材料是指具有獨特化學、物理、生物性能，并有良好環境凈化能力的新型材料。它們可以在經典的環境凈化工藝中發揮重要作用，也可以為人類新的環境污染提供解決方案。為了使學生掌握好材料與環境之間的關系，并為今后的研究和實際工作中利用好環境功能材料治理環境污染打下前期基礎，在環境專業中開設“環境功能材料”課程至關重要。但是，這門課的教學面臨著諸多問題，比如：這門課程內容涉及材料、化學、物理、環境、生物等多個領域，學習內容多、學時少。而且大部分的材料是學生日常不熟悉的，容易造成學習困難。因此，如何在有限的教學時間獲得良好的教學效果，是師生共同關注的問題。本文作者結合近幾年來對本課程的教學體會闡述一些個人的觀點和看法，與同行商榷。
二、將生活實際融入課程，激發學生的學習興趣
學生對這門課程的興趣將直接關系到他們對這門課的掌握程度。為了激發學生的學習興趣，筆者平時留心將環境功能材料有關的生活資料收集和整理出來，適時穿插到課程中去。例如，在講到吸附材料或活性炭時，先給學生提出一個問題：“大家常見的空氣凈化器以及廚房凈水系統用的濾芯一般用的是什么材料？”讓學生調研后再來回答這個問題；在講到汽車尾氣凈化材料時，可以讓學生先去了解一下平時經常聽到的“三效催化劑”到底能處理哪三種污染物，車子的性能與“三效催化劑”是否有關等問題，然后再對材料的組分和結構進行分析和講解，這樣可以提高學生的學習興趣。因此，將環境功能材料的理論與學生日常生活中感受到的、易于接受的實際問題聯系起來，并能學以致用，使學生對環境相關的新材料產生強烈的親切感，由此激發強烈的學習動機，進而主動學習這門課程。
三、成立興趣小組，定期開展實驗研究進一步提高學生學習熱情
可以通過自薦和推薦的方式將學習環境功能材料興趣濃厚的學生組織起來，成立由老師指導的興趣小組，定期開展與課程相關的小型實驗課題研究，以期進一步提高學生的學習熱情。在積累了一定研究成果的基礎上，舉行階段性研究成果小型報告會，鍛煉學生的講演能力，同時增加成就感。報告會要適當邀請環境功能材料專業老師、研究人員和學院相關領導參加。例如，利用業余時間，讓興趣小組的學生針對當前某種典型的水或大氣污染，基于某種環境功能材料設計實驗方案來治理或解決這種污染，對所選擇的環境功能材料進行適當的改性或結構優化，并研究材料的微觀結構和物理化學性質，最后將所得到的改性材料盡可能做到一個簡單的小產品中，實現更高的污染物去除能力。如果效果理想的話，可以讓他們參加校級或市級的大學生創新項目比賽，或將最終的成果寫成。實踐證明，這些有針對性的、趣味性的小項目研究和實驗，不僅提高了興趣小組學生的獨立處理問題的能力，也帶動了其他學生的學習熱情，加深了所學的理論知識印象，起到事半功倍的學習效果。
四、合理利用多媒體提高課堂教學效果
環境功能材料課程中，有些章節比如多孔材料的內部結構，一些微觀概念和理論相對比較晦澀難懂，某些微觀過程也很難理解。因此，我們需要適時地引入多媒體教案。例如，分子篩的結構和種類，微觀結構相對比較抽象，學生僅憑想象很難判斷。多媒體課件能以立體圖來表現，使其“具現化”，這對學生來說就容易理解多了；再如，講到離子交換樹脂交換原理的時候，由于內容抽象，老師在講解時很難解釋清楚，為了清晰地闡明這一問題，我們可以采用多媒體動畫的表現形式，以兩個鈉離子交換一個鎂離子軟化水質為例來展示交換過程。課件具體設計時，首先顯示出離子樹脂上的鈉離子，當含有鎂離子的流體通過時，兩個鈉離子就會與一個鎂離子交換，隨后鈉離子隨流體流出。這樣直觀的畫面展示形式，在一定程度上突破了時間和空間的限制，使學生有身臨其境的感覺，不僅擴大了宏觀視野，同時也強化了直觀效果。
五、建立合理科學的考評體系
新教育觀念下，理論聯系實際地探索具有科學性、嚴謹性、實用性的考評體系是一大重點。其實，考試只是檢驗學習效果的一種手段，并不是學生學習、老師教學、乃至學校和社會培養相關專業人才最終目的。“環境功能材料”作為環境工程專業的一門新興學科，具有更新快的特點。這門課的主要目的是培養學生的創新思想和分析解決問題的能力，因此，用閉卷考試的傳統評價形式很難合理科學地評價學生對“環境功能材料”這一課程的掌握程度。閉卷考試很容易使學生形成為考試過關而死記硬背的應試學習心態，為了能更好地避免這一消極現象，更科學合理地評價學生的整個課程學習過程的表現、學科知識掌握情況和應用能力，本課程需要將考核方式進行細化，注重考察學生的綜合能力。課程考核的方式要加強多樣性和實用性。例如，一些基礎性的知識點可以利用較短的課堂時間通過隨堂測驗的考核方式來測驗，并及時給出相應的評價結果；為了加強學生運用理論知識解決實際問題的能力，學期伊始即可布置開放性的研究型論文，這也將成為期末成績考評的一個重要組成部分；根據實際情況也可在期末以個人或小組的形式，將“學術報告會”也作為考評的一部分內容，既鍛煉學生能力，也可節約老師的評閱時間，教師結合學生的講演給課程論文評分。通過這種方式，學生們以小組形式自主設計實驗過程，與授課教師討論并提出可行的研究方案。合理科學的考核方式能夠有效提高學生的學習效率，同時鍛煉其解決實際問題的能力。
六、小結
環境功能材料是一門與生活息息相關，多學科交叉、綜合發展的新學科。本文作者結合這幾年對本課程的教學在教學方法和手段上淺談幾點體會和看法。筆者堅信，通過廣大專業教師的不懈堅持和共同努力，不斷總結經驗、與時俱進，今后環境專業中“環境功能材料”課程的教學手段將更加豐富多彩，教學評價也更能反映學生實際情況，教學效果也必將更上一層樓。
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Some Opinions and Experience on Teaching of "Environmental Function Materials" Course
WANG Yan-gang
（School of Environment and Architecture，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）
關鍵詞:梯度功能材料，復合材料，研究進展
Abstract :This paper introduces the concept ，types，capability，preparation methods of functionally graded materials. Based upon analysis of the present application situations and prospect of this kind of materials some problems existed are presented. The current status of the research of FGM are discussed and an anticipation of its future development is also present.
Key words :FGM；composite；the Advance
0 引言
信息、能源、材料是現代科學技術和社會發展的三大支柱。現代高科技的競爭在很大程度上依賴于材料科學的發展。對材料，特別是對高性能材料的認識水平、掌握和應用能力，直接體現國家的科學技術水平和經濟實力，也是一個國家綜合國力和社會文明進步速度的標志。因此，新材料的開發與研究是材料科學發展的先導，是21世紀高科技領域的基石。
近年來，材料科學獲得了突飛猛進的發展[1]。究其原因，一方面是各個學科的交叉滲透引入了新理論、新方法及新的實驗技術;另一方面是實際應用的迫切需要對材料提出了新的要求。而FGM即是為解決實際生產應用問題而產生的一種新型復合材料，這種材料對新一代航天飛行器突破“小型化”，“輕質化”，“高性能化”和“多功能化”具有舉足輕重的作用[2]，并且它也可廣泛用于其它領域，所以它是近年來在材料科學中涌現出的研究熱點之一。
1 FGM概念的提出
當代航天飛機等高新技術的發展，對材料性能的要求越來越苛刻。例如：當航天飛機往返大氣層，飛行速度超過25個馬赫數，其表面溫度高達2000℃。而其燃燒室內燃燒氣體溫度可超過2000℃，燃燒室的熱流量大于5MW/m2， 其空氣入口的前端熱通量達5MW/m2.對于如此大的熱量必須采取冷卻措施，一般將用作燃料的液氫作為強制冷卻的冷卻劑，此時燃燒室內外要承受高達1000K以上的溫差，傳統的單相均勻材料已無能為力[1]。若采用多相復合材料，如金屬基陶瓷涂層材料，由于各相的熱脹系數和熱應力的差別較大，很容易在相界處出現涂層剝落[3]或龜裂[1]現象，其關鍵在于基底和涂層間存在有一個物理性能突變的界面。為解決此類極端條件下常規耐熱材料的不足，日本學者新野正之、平井敏雄和渡邊龍三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以連續變化的組分梯度來代替突變界面，消除物理性能的突變，使熱應力降至最小[3]。
隨著研究的不斷深入，梯度功能材料的概念也得到了發展。目前梯度功能材料(FGM)是指以計算機輔助材料設計為基礎，采用先進復合技術，使構成材料的要素（組成、結構）沿厚度方向有一側向另一側成連續變化，從而使材料的性質和功能呈梯度變化的新型材料[4]。
2 FGM的特性和分類
2.1 FGM的特殊性能
由于FGM的材料組分是在一定的空間方向上連續變化的特點如圖2，因此它能有效地克服傳統復合材料的不足[5]。正如Erdogan在其論文[6]中指出的與傳統復合材料相比FGM有如下優勢:
1)將FGM用作界面層來連接不相容的兩種材料，可以大大地提高粘結強度;
2)將FGM用作涂層和界面層可以減小殘余應力和熱應力;
3)將FGM用作涂層和界面層可以消除連接材料中界面交叉點以及應力自由端點的應力奇異性;
4)用FGM代替傳統的均勻材料涂層，既可以增強連接強度也可以減小裂紋驅動力。
2.2 FGM的分類
根據不同的分類標準FGM有多種分類方式。根據材料的組合方式，FGM分為金屬/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多種組合方式的材料[1]；根據其組成變化FGM分為梯度功能整體型（組成從一側到另一側呈梯度漸變的結構材料），梯度功能涂敷型（在基體材料上形成組成漸變的涂層），梯度功能連接型（連接兩個基體間的界面層呈梯度變化）[1]；根據不同的梯度性質變化分為密度FGM，成分FGM，光學FGM，精細FGM等[4]；根據不同的應用領域有可分為耐熱FGM，生物、化學工程FGM，電子工程FGM等[7]。
3 FGM的應用
FGM最初是從航天領域發展起來的。隨著FGM 研究的不斷深入，人們發現利用組分、結構、性能梯度的變化，可制備出具有聲、光、電、磁等特性的FGM，并可望應用于許多領域。
功 能
應 用 領 域 材 料 組 合
緩和熱應
力功能及
結合功能
航天飛機的超耐熱材料
陶瓷引擎
耐磨耗損性機械部件
耐熱性機械部件
耐蝕性機械部件
加工工具
運動用具:建材 陶瓷 金屬
陶瓷 金屬
塑料 金屬
異種金屬
異種陶瓷
金剛石 金屬
碳纖維 金屬 塑料
核功能
原子爐構造材料
核融合爐內壁材料
放射性遮避材料 輕元素 高強度材料
耐熱材料 遮避材料
耐熱材料 遮避材料
生物相溶性
及醫學功能
人工牙齒牙根
人工骨
人工關節
人工內臟器官:人工血管
補助感覺器官
生命科學 磷灰石 氧化鋁
磷灰石 金屬
磷灰石 塑料
異種塑料
硅芯片 塑料
電磁功能
電磁功能 陶瓷過濾器
超聲波振動子
IC
磁盤
磁頭
電磁鐵
長壽命加熱器
超導材料
電磁屏避材料
高密度封裝基板 壓電陶瓷 塑料
壓電陶瓷 塑料
硅 化合物半導體
多層磁性薄膜
金屬 鐵磁體
金屬 鐵磁體
金屬 陶瓷
金屬 超導陶瓷
塑料 導電性材料
陶瓷 陶瓷
光學功能 防反射膜
光纖;透鏡;波選擇器
多色發光元件
玻璃激光 透明材料 玻璃
折射率不同的材料
不同的化合物半導體
稀土類元素 玻璃
能源轉化功能
MHD 發電
電極;池內壁
熱電變換發電
燃料電池
地熱發電
太陽電池 陶瓷 高熔點金屬
金屬 陶瓷
金屬 硅化物
陶瓷 固體電解質
金屬 陶瓷
電池硅、鍺及其化合物
4 FGM的研究
FGM研究內容包括材料設計、材料制備和材料性能評價。
4. 1 FGM設計
FGM設計是一個逆向設計過程[7]。
首先確定材料的最終結構和應用條件，然后從FGM設計數據庫中選擇滿足使用條件的材料組合、過渡組份的性能及微觀結構，以及制備和評價方法，最后基于上述結構和材料組合選擇，根據假定的組成成份分布函數，計算出體系的溫度分布和熱應力分布。如果調整假定的組成成份分布函數，就有可能計算出FGM體系中最佳的溫度分布和熱應力分布，此時的組成分布函數即最佳設計參數。
FGM設計主要構成要素有三:
1)確定結構形狀，熱—力學邊界條件和成分分布函數;
2)確定各種物性數據和復合材料熱物性參數模型;
3)采用適當的數學—力學計算方法，包括有限元方法計算FGM的應力分布，采用通用的和自行開發的軟件進行計算機輔助設計。
FGM設計的特點是與材料的制備工藝緊密結合，借助于計算機輔助設計系統，得出最優的設計方案。
4. 2 FGM的制備
FGM制備研究的主要目標是通過合適的手段，實現FGM組成成份、微觀結構能夠按設計分布，從而實現FGM的設計性能。可分為粉末致密法:如粉末冶金法(PM) ，自蔓延高溫合成法(SHS) ;涂層法:如等離子噴涂法，激光熔覆法，電沉積法，氣相沉積包含物理氣相沉積(PVD) 和化學相沉積(CVD) ;形變與馬氏體相變[10、14]。
4. 2. 1 粉末冶金法(PM)
PM法是先將原料粉末按設計的梯度成分成形，然后燒結。通過控制和調節原料粉末的粒度分布和燒結收縮的均勻性，可獲得熱應力緩和的FGM。粉末冶金法可靠性高，適用于制造形狀比較簡單的FGM部件，但工藝比較復雜，制備的FGM有一定的孔隙率，尺寸受模具限制[7]。常用的燒結法有常壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結及反應燒結等。這種工藝比較適合制備大體積的材料。PM法具有設備簡單、易于操作和成本低等優點，但要對保溫溫度、保溫時間和冷卻速度進行嚴格控制。國內外利用粉末冶金方法已制備出的FGM有:MgC/ Ni 、ZrO2/ W、Al2O3/ ZrO2 [8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7] 。
4. 2. 2 自蔓延燃燒高溫合成法(Self-propagating High-temperature Synthesis 簡稱SHS或Combustion Synthesis)
SHS 法是前蘇聯科學家Merzhanov 等在1967 年研究Ti和B的燃燒反應時，發現的一種合成材料的新技術。其原理是利用外部能量加熱局部粉體引燃化學反應，此后化學反應在自身放熱的支持下，自動持續地蔓延下去， 利用反應熱將粉末燒結成材，最后合成新的化合物。其反應示意圖如圖6所示[16]：
SHS 法具有產物純度高、效率高、成本低、工藝相對簡單的特點。并且適合制造大尺寸和形狀復雜的FGM。但SHS法僅適合存在高放熱反應的材料體系，金屬與陶瓷的發熱量差異大，燒結程度不同，較難控制，因而影響材料的致密度，孔隙率較大，機械強度較低。目前利用SHS 法己制備出Al/ TiB2 ， Cu/ TiB2 、Ni/ TiC[8] 、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。
4. 2. 3 噴涂法
噴涂法主要是指等離子體噴涂工藝，適用于形狀復雜的材料和部件的制備。通常，將金屬和陶瓷的原料粉末分別通過不同的管道輸送到等離子噴槍內，并在熔化的狀態下將它噴鍍在基體的表面上形成梯度功能材料涂層。可以通過計算機程序控制粉料的輸送速度和流量來得到設計所要求的梯度分布函數。這種工藝已經被廣泛地用來制備耐熱合金發動機葉片的熱障涂層上，其成分是部分穩定氧化鋯(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。
4. 2. 3. 1 等離子噴涂法(PS)
PS 法的原理是等離子氣體被電子加熱離解成電子和離子的平衡混合物，形成等離子體，其溫度高達1 500 K，同時處于高度壓縮狀態，所具有的能量極大。等離子體通過噴嘴時急劇膨脹形成亞音速或超音速的等離子流，速度可高達1. 5 km/ s。原料粉末送至等離子射流中，粉末顆粒被加熱熔化，有時還會與等離子體發生復雜的冶金化學反應，隨后被霧化成細小的熔滴，噴射在基底上，快速冷卻固結，形成沉積層。噴涂過程中改變陶瓷與金屬的送粉比例，調節等離子射流的溫度及流速，即可調整成分與組織，獲得梯度涂層[8、11]。該法的優點是可以方便的控制粉末成分的組成，沉積效率高，無需燒結，不受基體面積大小的限制，比較容易得到大面積的塊材[10]，但梯度涂層與基體間的結合強度不高，并存在涂層組織不均勻，空洞疏松，表面粗糙等缺陷。采用此法己制備出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7] 、NiCrAl/MgO -ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料
4.2.3.2 激光熔覆法
激光熔覆法是將預先設計好組分配比的混合粉末A放置在基底B上，然后以高功率的激光入射至A并使之熔化，便會產生用B合金化的A薄涂層，并焊接到B基底表面上，形成第一包覆層。改變注入粉末的組成配比，在上述覆層熔覆的同時注入，在垂直覆層方向上形成組分的變化。重復以上過程，就可以獲得任意多層的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用顆粒陶瓷增強劑熔覆金屬獲得了梯度多層結構。梯度的變化可以通過控制初始涂層A的數量和厚度，以及熔區的深度來獲得，熔區的深度本身由激光的功率和移動速度來控制。該工藝可以顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱及電氣特性和生物活性等性能，但由于激光溫度過高，涂層表面有時會出現裂紋或孔洞，并且陶瓷顆粒與金屬往往發生化學反應[10]。采用此法可制備Ti - Al 、WC -Ni 、Al - SiC 系梯度功能材料[7 ] 。
4.2.3.3 熱噴射沉積[10]
與等離子噴涂有些相關的一種工藝是熱噴涂。用這種工藝把先前熔化的金屬射流霧化，并噴涂到基底上凝固，因此，建立起一層快速凝固的材料。通過將增強粒子注射到金屬流束中，這種工藝已被推廣到制造復合材料中。陶瓷增強顆粒，典型的如SiC或Al2O3，一般保持固態，混入金屬液滴而被涂覆在基底，形成近致密的復合材料。在噴涂沉積過程中，通過連續地改變增強顆粒的饋送速率，熱噴涂沉積已被推廣產生梯度6061鋁合金/SiC復合材料。可以使用熱等靜壓工序以消除梯度復合材料中的孔隙。
4.2.3.4 電沉積法
電沉積法是一種低溫下制備FGM的化學方法。該法利用電鍍的原理，將所選材料的懸浮液置于兩電極間的外場中，通過注入另一相的懸浮液使之混合，并通過控制鍍液流速、電流密度或粒子濃度，在電場作用下電荷的懸浮顆粒在電極上沉積下來，最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基體材料可以是金屬、塑料、陶瓷或玻璃，涂層的主要材料為TiO2-Ni， Cu-Ni ，SiC-Cu，Cu-Al2O3等。此法可以在固體基體材料的表面獲得金屬、合金或陶瓷的沉積層，以改變固體材料的表面特性，提高材料表面的耐磨損性、耐腐蝕性或使材料表面具有特殊的電磁功能、光學功能、熱物理性能，該工藝由于對鍍層材料的物理力學性能破壞小、設備簡單、操作方便、成型壓力和溫度低，精度易控制，生產成本低廉等顯著優點而備受材料研究者的關注。但該法只適合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]
4.2.3.5 氣相沉積法
氣相沉積是利用具有活性的氣態物質在基體表面成膜的技術。通過控制彌散相濃度，在厚度方向上實現組分的梯度化，適合于制備薄膜型及平板型FGM[8]。該法可以制備大尺寸的功能梯度材料，但合成速度低，一般不能制備出大厚度的梯度膜，與基體結合強度低、設備比較復雜。采用此法己制備出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。氣相沉積按機理的不同分為物理氣相沉積(PVD) 和化學氣相沉積(CVD) 兩類。
化學氣相沉積法(CVD)是將兩相氣相均質源輸送到反應器中進行均勻混合，在熱基板上發生化學反應并使反映產物沉積在基板上。通過控制反應氣體的壓力、組成及反應溫度，精確地控制材料的組成、結構和形態，并能使其組成、結構和形態從一種組分到另一種組分連續變化，可得到按設計要求的FGM。另外，該法無須燒結即可制備出致密而性能優異的FGM，因而受到人們的重視。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制備過程包括：氣相反應物的形成；氣相反應物傳輸到沉積區域；固體產物從氣相中沉積與襯底[12]。
物理氣相沉積法(PVD)是通過加熱固相源物質，使其蒸發為氣相，然后沉積于基材上，形成約100μm 厚度的致密薄膜。加熱金屬的方法有電阻加熱、電子束轟擊、離子濺射等。PVD 法的特點是沉積溫度低，對基體熱影響小，但沉積速度慢。日本科技廳金屬材料研究所用該法制備出Ti/ TiN、Ti/ TiC、Cr/ CrN 系的FGM [7~8、10~11]
4. 2. 4 形變與馬氏體相變[8]
通過伴隨的應變變化，馬氏體相變能在所選擇的材料中提供一個附加的被稱作“相變塑性”的變形機制。借助這種機制在恒溫下形成的馬氏體量隨材料中的應力和變形量的增加而增加。因此，在合適的溫度范圍內，可以通過施加應變(或等價應力) 梯度，在這種材料中產生應力誘發馬氏體體積分數梯度。這一方法在順磁奧氏體18 -8 不銹鋼(Fe -18% ，Cr -8 %Ni) 試樣內部獲得了鐵磁馬氏體α體積分數的連續變化。這種工藝雖然明顯局限于一定的材料范圍，但能提供一個簡單的方法，可以一步生產含有飽和磁化強度連續變化的材料，這種材料對于位置測量裝置的制造有潛在的應用前景。
4. 3 FGM的特性評價
功能梯度材料的特征評價是為了進一步優化成分設計，為成分設計數據庫提供實驗數據，目前已開發出局部熱應力試驗評價、熱屏蔽性能評價和熱性能測定、機械強度測定等四個方面。這些評價技術還停留在功能梯度材料物性值試驗測定等基礎性的工作上[7]。目前，對熱壓力緩和型的FGM主要就其隔熱性能、熱疲勞功能、耐熱沖擊特性、熱壓力緩和性能以及機械性能進行評價[8]。目前，日本、美國正致力于建立統一的標準特征評價體系[7~8]。
5 FGM的研究發展方向
5.1 存在的問題
作為一種新型功能材料，梯度功能材料范圍廣泛，性能特殊，用途各異。尚存在一些問題需要進一步的研究和解決，主要表現在以下一些方面[5、13]:
1）梯度材料設計的數據庫（包括材料體系、物性參數、材料制備和性能評價等）還需要補充、收集、歸納、整理和完善；
2）尚需要進一步研究和探索統一的、準確的材料物理性質模型，揭示出梯度材料物理性能與成分分布，微觀結構以及制備條件的定量關系，為準確、可靠地預測梯度材料物理性能奠定基礎；
3）隨著梯度材料除熱應力緩和以外用途的日益增加，必須研究更多的物性模型和設計體系，為梯度材料在多方面研究和應用開辟道路；
4）尚需完善連續介質理論、量子（離散）理論、滲流理論及微觀結構模型，并借助計算機模擬對材料性能進行理論預測，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。
5)已制備的梯度功能材料樣品的體積小、結構簡單，還不具有較多的實用價值;
6)成本高。
5.2 FGM制備技術總的研究趨勢[13、15、19-20]
1）開發的低成本、自動化程度高、操作簡便的制備技術；
2）開發大尺寸和復雜形狀的FGM制備技術；
3）開發更精確控制梯度組成的制備技術（高性能材料復合技術）；
4）深入研究各種先進的制備工藝機理，特別是其中的光、電、磁特性。
5.3 對FGM的性能評價進行研究[2、13]
有必要從以下5個方面進行研究：
1）熱穩定性，即在溫度梯度下成分分布隨 時間變化關系問題；
2）熱絕緣性能；
3）熱疲勞、熱沖擊和抗震性；
4）抗極端環境變化能力；
5）其他性能評價，如熱電性能、壓電性能、光學性能和磁學性能等
6 結束語
FGM 的出現標志著現代材料的設計思想進入了高性能新型材料的開發階段[8]。FGM的研究和開發應用已成為當前材料科學的前沿課題。目前正在向多學科交叉，多產業結合，國際化合作的方向發展。
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關鍵詞 固相化學 無機合成 無機材料 應用
Abstract Developments in the last fifty years(1949～1999)， especially in the last two decades on the solid state inorganic chemistry in China have been reviewed.
Key words Solid state chemistry， Inorganic synthesis， Inorganic materials， Application
固體無機化學是跨越無機化學、固體物理、材料科學等學科的交叉領域，尤如一個以固體無機物的“結構”、“物理性能”、“化學反應性能”及“材料”為頂點的四面體，是當前無機化學學科十分活躍的新興分支學科。近些年來，該領域不斷發現具有特異性能及新結構的化合物，如高溫超導材料、納米相材料、C60等，一次又一次地震撼了整個國際學術界。
中國化學會于20世紀70年代末成立了固體無機化學和合成化學專業組，從此在有關高等院校和研究所內開展了大量的基礎性和應用基礎性研究工作，取得了一批舉世矚目的研究成果，向信息、能源等各個應用領域提供了各種新材料，為我國的社會主義現代化建設作出了貢獻。同時，許多高校相應開設了“固體化學”選修課，出版了編著或翻譯的教材；1998年，出版了韓萬書主編的《中國固體無機化學十年進展》一書；自從1986年召開了第一屆全國固體無機化學和合成化學學術討論會以來，迄今已召開了6次，這些活躍的教學和學術活動推動了固體無機化學的教學、科研、人才培養以及把科研成果轉化為生產力等方面的發展。
1 固體無機化合物的制備及應用
固體無機化合物材料的制備大多是利用高溫固相反應，這些反應難以控制，能耗大，成本高。為此，發展了其它各種合成方法，如前體法、置換法、共沉淀法、熔化法、水熱法、微波法、氣相輸運法、軟化學法、自蔓延法、力化學法、分子固體反應法(包括固相有機反應和固相配位化學反應)等。其中，近年來提出的軟化學合成方法最為突出，它力求在中低溫或溶液中使起始反應物在分子態尺寸上均勻混合，進行可控的一步步反應， 經過生成前驅物或中間體，最后生成具有指定組成、結構和形貌的材料。
1.1 光學材料的研究
蘇勉曾等［1］用均相沉淀法在水溶液中合成了氟氯化鋇銪(Ⅱ)，經過處理后制得無余輝、發光性能良好的多晶體。用這種多晶體制成的高速增感屏， 其增感因素是鎢酸鈣中速屏的4～5倍， 已被全國2000所醫院使用。1983年，蘇勉曾等在系統研究氟鹵化物的X-射線發光及紫外發光現象的過程中，發現了BaFX:Eu2+晶體經X-射線輻射后著色的現象，開始注意到晶體中色心生成，并于1984年開始研究晶體的X-射線誘導的光激勵發光現象及發光機理，用光激勵發光材料制成了圖像板，作為X-射線的面探測器。他們還設計制作了一臺由光學精密機械和計算機組成的計算X-射線圖像儀， 已可以獲得清晰的X-射線透視圖象和粉末晶體衍射圖像。
蘇鏹等用溶膠-凝膠法合成了一系列的稀土硅酸鹽和鋁酸鹽等固體純相發光材料，使合成溫度降低了150～300℃［2］；用燃燒法合成了發藍光的多鋁酸鹽BaMgAl10O17:Eu2+和發綠光的Ce0.67Tb0.33MgAl12O20.5熒光體，該法具有反應時間很短，不需要還原性氣氛保護，使用爐溫從1500℃降到600℃，節能效果顯著等優點［2］；他們首次發現，在空氣中當以3價離子Sm3+， Eu3+和Yb3+不等價部分取代堿土硼酸鹽SrB4O7中的Sr2+時，可使摻入的3價稀土離子還原為2價［3］，此項工作于1993年發表后，立即引起國際同行的注意。蘇鏹等還根據觀察到的有關Dy3+的發光規律和敏化方式，合成出一些摻Dy3+的發白光的材料，制成光通量超過我國部頒標準的汞燈。
石春山等［4］研究出一種組成為BaLiF3:Eu2+、具有存儲X-射線輻射能以及熱釋發光和光激勵發光性質的氟化物晶體，很有希望成為一種性能更加優越的新型X-射線存儲材料。王世華、趙新華等［5］發現EuI2和CsSmI3在高壓下皆有相變化，并已將此研究成果用于電光源材料。
1.2 多孔晶體材料的研究
徐如人、龐文琴等在水熱法合成各種類型分子篩的基礎上，發展了溶劑熱合成法，利用前驅體和模板劑，制備了一系列水熱技術無法合成的新型磷酸鹽及砷酸鹽微孔晶體，所合成的JDF-20是目前世界上孔口最大的微孔磷酸鋁［6］；1989年，徐如人、馮守華等首次報道了微孔硼鋁酸鹽的合成和性質［7］，之后，又獲得了一系列新型微孔硼鋁氯氧化物。其中硼的配位數可取4也可取3，但不會高于4；鋁、鎵、銦的配位數大多超過4，有的甚至達到6。所有這些都突破了傳統分子篩純粹由四面體結構基元構成的概念，為開發新型結構特征的微孔材料提供了豐富的實驗依據。
龐文琴等［8］還系統研究了介孔分子篩的不同合成途徑，首創了濕凝膠加熱合成法［9］及干粉前驅體灼燒合成法合成MCM-41。她們還開發了雙硅源法并成功合成了絲光沸石大單晶體；在非堿性介質中利用F-離子作礦化劑，成功合成了一系列高硅沸石分子篩大單晶體及一些籠形氧化硅大單晶。
1.3 納米相功能材料及超微粒的研究
近幾年來，我國科學家在納米管和其它功能納米材料研究方面，取得了具有重要影響的7項成果，引起國際科技界的很大關注。范守善等首次利用碳納米管成功地制備出GaN一維納米棒，并提出了碳納米管限制反應的概念，該項成果成為1997年Science雜志評選出的十大科學突破之一；他們還與美國斯坦福大學戴宏杰教授合作，在國際上首次實現硅襯底上的碳納米管陣列的自組裝生長，推進了碳納米管在場發射和納米器件方面的應用研究。解思深等利用化學氣相法制備純凈碳納米管技術， 合成了大面積定向納米碳管陣列， 該項工作發表于1996年的Science上; 他們還利用改進后的基底， 成功地控制了碳納米管的生長模式， 大批量地制備出長度為2～3mm的超長定向納米碳管，該項工作發表于1998年的Nature上。張立德等應用溶膠-凝膠與碳熱還原相結合的方法及納米液滴外延等新技術， 首次合成了準一維納米絲和納米電纜， 在國際上受到了高度重視。錢逸泰等用γ-射線輻射法或水熱法及兩者的結合， 成功地制備出各種納米粉; 用溶劑熱合成技術首次在300℃左右制得30nmGaN［10］，此外，他們還利用溶劑熱法制得了InP及CrN、Co2P、Ni2P、In2S3等納米相化合物; 用催化熱分解法從CCl4制得納米金剛石， 該項成果發表于1998年的Science上， 成為人們推崇的“稻草變黃金”的范例。
洪廣言等應用醇鹽法制備了十幾種稀土氫氧化物、氧化物的超微粉；用絡合-沉淀法制備了超微Y2O3粉；運用溶膠-凝膠法制備了CeO2納米晶及多種稀土復合氧化物超微粉；運用共沉淀法制備了鋁酸鑭超微粉；采用乙二醇為溶劑和絡合劑制備的PbTiO3超微粉，比傳統固相反應合成溫度降低了約230℃［13］。
1.4 無機膜與敏感材料的研究
孟廣耀等［12］利用高溫熔鹽離子交換法獲得固體電解質Ag+-β″-Al2O3，設計并發展了全固態SOx傳感器；中國科技大學氣敏傳感器實驗室還研制了CO、C2H2、C2H4等多種氣敏傳感器，有的已達國際先進水平。彭定坤等［13］建立了先進而有效的溶膠-凝膠工藝，制得了γ-Al2O3超微粉及Y2O3穩定的ZrO2膜；通過不同溶劑中的溶膠-凝膠過程，研制了有支撐體和無支撐體的TiO2膜。彭定坤、孟廣耀等發展了化學氣相沉積法(CVD)和金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)，合成了高溫超導體YBa2Cu3O7-x薄膜和透氫的Pd-Ni、Pd-Y膜。
1.5 電、磁功能材料的研究
蘇勉曾、林建華等用軟化學方法合成一系列稀土-過渡金屬間化合物［14］，制得了10余種滿足制備稀土永磁粘結磁體要求的金屬間化合物。任玉芳等合成了300多種不同組成的稀土與Ti、 V、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Mo、 W、 Ir、 In、 Sn的復合氧化物及稀土復合硫化物，稀土復合氟化物，稀土磷化物；研究了它們的結構和性質，光電、熱電、氣敏、熱敏、磁敏等傳感性質，快離子導電性質、超導性質及影響電性的規律；并研究開發了這些性質的應用。1987年，任玉芳等［15］在國際上較早提出臨界溫度為90.4K的摻銀的Y-Ba-Cu-Ag-O超導材料。
1.6 C60及其衍生物的研究
1990年底，中國科學院化學研究所和北京大學開始C60團簇的合成實驗研究［16］，爾后國內10余個單位相繼開展了C60的研究，取得了很好的結果，如首先在國際上建立了重結晶分離C60和C70的方法；在國內首次獲得了K3C60和Rb3C60超導體，達到了當時的國際先進水平；發現在陰極中摻雜Y2O3可以大大提高陰極沉積物中等碳納米管的含量；首先報道了直接氧化C60含氮化合物的研究成果等。
1.7 多酸化合物的研究
顧翼東等［17］在常溫及很低酸度下合成了活性粉狀白鎢酸，使鎢化學研究取得重要突破；謝高陽等以活性白鎢酸為原料，制備了多種不同結構的含鎢化合物。王恩波等結合鎢、鉬、釩的催化、抗病毒、抗腫瘤、抗愛滋病等特性，合成了大量鎢、鉬、釩以及含稀土元素的多酸化合物，并以多酸化合物為催化劑［18］，在酯化反應、烷基化反應、縮合脫水反應等方面進行了卓有成效的工作。
1.8 金屬氫化物的研究
申泮文等設計了有特殊攪拌設備的固-液-氣多相反應釜， 使“金屬還原氫化反應”［19］在400～500℃范圍內進行完全；利用此類反應以新方法合成復合金屬氫化物；以“共沉淀還原法”和“置換擴散法”制備了鈦鐵系、鎳基或鎂基合金等儲氫材料；創造了釹鐵硼等永磁材料合成新工藝。
1.9 其它
黃金陵［20］等通過固相合成獲得了一系列具有奇特的層狀結構的三組元碲化物，第三組元離子是插入到“薄板”內，而不是“薄板”之間；他們還合成了具有優異的光、電、磁、生物等特性的金屬酞菁、萘酞菁類配合物等功能材料。秦金貴等對具有特殊固體物理性能的金屬有機功能材料的合成、結構與物理性能進行了研究。孫聚堂等研究了一些固相反應的可能機理，希望為一些化合物的合成提供新方法。秦子斌、曹錫章、計亮年等在大環配體金屬配合物，尤其是自由卟啉、氮雜或硫雜卟啉的配合物的合成、表征及其性質方面進行了廣泛研究，取得了許多有意義的結果。
此外，國內還有利用微波輻射法合成了氧化物、硫化物、硅酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、鎢酸鹽等各類熒光體，其中制得的CaWO4:Pb熒光粉的相對發光亮度為市售熒光粉的119%；利用摻Sm2+的M1-xM′xFCl1-yBry(M=Mg， Ca， Sr， Ba)的選擇光激勵，在世界上第一個實現了室溫光譜燒孔；建立了百萬巴高壓實驗室，完成了模擬地下6×109Pa和1500℃的高溫高壓實驗；利用高溫高壓法合成了立方氮化硼超硬材料、寶石級的摻稀土的翡翠及雙稀土鈣鈦礦結構的新相物質。轉貼于
2 室溫和低熱固相化學反應
從固體無機化學的發展過程來看，固相反應尤其是高溫固相反應一直是人們制備新型固體材料的主要手段之一。但長期以來，由于傳統的材料主要涉及一些高熔點的無機固體，如硅酸鹽、氧化物、金屬合金等，通常合成反應多在高溫進行，所得的是熱力學穩定的產物，而那些介穩中間物或動力學控制的化合物往往只能在較低溫度下存在，它們在高溫時分解或重組成熱力學穩定產物。為了得到介穩態固相反應產物，擴大材料的選擇范圍，有必要降低固相反應溫度。
2.1 固相反應機理與合成
忻新泉等［21］近10年來對室溫或近室溫下的固相配位化學反應進行了系統的研究，探討了低熱溫度固-固反應的機理，提出并用實驗證實了固相反應的四個階段，擴散-反應-成核-生長，每步都有可能是反應速率的決定步驟；總結了固相反應遵循的特有的規律；利用固相化學反應原理，合成了幾百個新原子簇化合物、新配合物以及固配化合物。
2.2 原子簇與非線性光學材料
非線性光學材料是目前材料科學中的熱門課題。近10多年來，人們對三階非線性光學材料的研究主要集中在半導體、有機聚合物、C60以及酞菁類化合物上，而對金屬簇合物的非線性的研究幾乎沒有。忻新泉等在低熱固相反應合成大量簇合物的基礎上，開展了探索研究，發現Mo(W，V)-Cu(Ag)-S(Se)簇合物具有比目前已知非線性光學材料更優越的三階非線性光限制效應(表1)，使我國在這一前沿領域的創新工作中占有一席之位。
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{(Et4N)2［(μ4-WSe4)Cu4(CN)4］}n DMF 90 0.08 忻新泉等， to be published.
2.3 合成納米材料新方法
納米材料是當前固體物理、材料化學中的又一活躍領域。制備納米材料的方法總體上可分為物理方法和化學方法兩大類。物理方法包括熔融驟冷、氣相沉積、濺射沉積、重離子轟擊和機械粉碎等；化學方法主要有熱分解法、微乳法、溶膠-凝膠法、LB膜法等。賈殿贈、忻新泉等［22］發現用低熱或室溫固相反應法可一步合成各種單組分納米粉體，并進一步開拓了固相反應法制備納米材料這一嶄新領域，取得了令人耳目一新的成績，如在深入探討影響固相反應中產物粒子大小的因素的基礎上，實現了納米粒子大小的可調變；利用納米粒子的原位自組裝制備了各種復合納米粒子。該法不僅使合成工藝大為簡化，降低成本，而且減少由中間步驟及高溫固相反應引起的諸如產物不純、粒子團聚、回收困難等不足，為納米材料的制備提供了一種價廉而又簡易的新方法，亦為低熱固相反應在材料化學中找到了極有價值的應用。
2.4 綠色化學
綠色化學是一門從源頭上減少或消除污染的化學，它解決的實質性問題是減少合成反應的污染或無污染。低熱固相化學反應不使用溶劑，對環境的友好及獨特的節能、高效、無污染、工藝過程簡單等優點，使之成為綠色合成化學值得考慮的手段之一。近年來，我們在這方面做了許多有益的嘗試，取得了許多有意義的結果，如嘗試在低熱溫度下用固體FeCl3.6H2O氧化苯偶銦類化合物，成功地合成了相應的苯偶酰類化合物［23］；嘗試將低熱固相反應合成方法用于芳醛、芳胺及過渡金屬醋酸鹽的原位縮合-配位反應，高產率地合成了相應的Schiff堿配合物［24］。有關固相反應在綠色化學中的應用潛力有待進一步發掘，尤其是在合成工業綠色化方面需要更多的投入。
作者簡介：周益明 男，1964年8月生，江蘇射陽縣人，副教授，博士研究生。研究方向: 固相配位化學及固相有機合成。忻新泉 聯系人 男，1935年1月生，浙江寧波人，教授，博士生導師。研究方向: 固相配位化學反應及含硫原子簇化合物。
作者單位：南京大學配位化學研究所 配位化學國家重點實驗室 南京 210093
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