生物材料的定义范文

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第1篇

关键词：可降解塑料 光降解 生物降解 光-生物降解塑料

引言

塑料这种材料已经广泛应用到国民经济各部门以及人民日常生活等各个领域。但是塑料这种材料在自然环境中难以降解，随着其用途的扩大，带来产量的增加，因此导致了严重的环境污染问题。传统的处理技术（焚烧、掩埋等）存在一定的缺陷，回收利用也存在着局限性，而且这些处理方式都不能从根本上解决问题。因此开发可降解塑料来解决废弃物难以处理的问题是一个重要的课题。

一、可降解塑料的定义

可降解塑料虽然至今在世界上没有统一的标准化定义，但是美国材料试验协会（ASTM）在通过研究相关术语的标准对其定义：在特定的环境下，其化学机构发生明显变化，并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的塑料。这个定义基本上与降解和裂化的定义相一致。

二、降解塑料的分类及降解机理

1.光降解塑料

夜上海论坛 光降解塑料包括合成型也叫共聚型、添加型两种，该种塑料在日照下会受到光氧作用并吸收光能，光能主要为紫外光能，因此而发生自由基氧化链反应以及光引发断链反应，从而降解成对环境安全无害的低分子量化合物。

其中通过共聚反应在高分子主链引入感光基因而得到光降解特性的为合成型降解塑料，这种塑料通过调节感光基因含量来控制其光降解活性。目前某些可用于包装袋、容器、农膜等范围的乙烯―CO共聚物和乙烯―乙烯酮共聚物已实现工业化。通过将光敏助剂添加到高分子材料中而制造成的为添加型高分子光降解材料，这种类型的塑料其降解原理为光敏剂会受到紫外光的诱导，将它添加到塑料中可以引发并加速塑料的光氧化。光敏剂在光的作用下可离解成为具有活性的自由基，因此该类型塑料的光降解特性是由光敏剂的种类、用量和组成决定的。

降解塑料向深层发展的一个标准是可控光降解塑料，它在具备光降解的特性的同时，还应该具备特定的光降解行为。它被要求能控制诱导期内力学性能，并保持该性能在80%以上。因此要达到这个标准就必须对光敏剂的使用有更高的要求，在光敏剂可控制光氧化曲线的同时，也要注重控制光氧化的时间。

2.生物降解塑料

在自然界中受细菌、霉菌等微生物作用而降解的塑料为微生物降解塑料，该类型塑料的种类有部分生物降解型、完全生物降解型、化学合成型、天然高分子型、掺混型、微生物合成型和转基因生物生产型。

在微生物作用下能完全分解成CO2和H2O的为最理想的生物降解塑料，通过研究可发现，酶在塑料水解、氧化的过程中发挥着极其重要的作用，是生物降解的实质。酶会导致主链断裂，从而相应的降低相对分子质量，使其失去机械性能，以便于微生物对其更容易的摄取。

生物降解必须满足三个条件，经历三个阶段。

夜上海论坛 条件为：微生物（真菌、细菌、放射菌）的存在。

拥有氧气，并要求一定的湿度，还要有无机物培养基的存在。

夜上海论坛 适宜的温度范围为20～60摄氏度，PH范围在5～8之间。

三个阶段为：

初级生物降解――在微生物作用下，塑料等化合物的分子化结构发生变化，使原材料分子的完整性被破坏。

夜上海论坛 环境容许的生物降解――原材料中的毒性可以被去除，以及人们所不希望的特性的降解作用同样可以除去。

夜上海论坛 最终生物降解――塑料通过生物降解，被同化成微生物的一部分。生物降解过程中主要的三种物理化学反应：

物理作用――微生物细胞生长在对塑料的机械破坏中起着重要作用。

化学作用――微生物在破坏中会产生某些化学物质，起到化学作用。

夜上海论坛 酶直接作用――本质为蛋白质的酶，含有20多种氨基酸，它们能降低被吸附塑料分子和氧分子的反应活化能，以此来加速塑料的生物分解。

夜上海论坛 3.光-生物降解塑料

夜上海论坛 顾名思义，这种塑料兼具生物和光双重降解功能，使得其达到完全降解的目的。光降解高分子材料有两种：淀粉型和非淀粉型，其中较为普遍的是采用高分子的天然淀粉作为生物降解助剂。这种在高分子材料中同时添加自动氧化剂、光敏剂以及生物降解助剂等作为配置方法，来达到光-生物降解的复合效果。含有多种化学物质而形成的非淀粉型光和生物降解体系已广泛应用于吹塑制成可控降解地膜，在应用过程中发现，该薄膜不仅具备保温、保湿和力学性能，还具备可控性好、诱导期稳定等优点。

夜上海论坛 目前，光-生物降解塑料处理工艺的关键是淀粉的细化很热结构水的脱除，处理设备复杂，因此产品的质量难以控制。由于其设备的投资需要的资金大，复杂的工艺以及缺少该方面的人才技术人员，导致其市场化、产业化的发展步履维艰。

总结：

夜上海论坛 近年来在国内外，可降解塑料的开发与研究已取得了一定进展，但是其技术有待进一步优化，工艺需要不断完善，市场化的推广也要加大力度，采取有效措施降低成本、拓宽用途、提高性能等。更要注意的是降解塑料在世界上没有统一的定义，也缺乏确切的评价，识别标志、产品检测没有完整的体系导致市场混乱。

夜上海论坛 从长远发展的角度看，当代人们的环保意识不断加强，降解塑料的市场化是一种必然的趋势。当前相对较成熟的是光降解塑料技术，生物降解技术由于其处在发展阶段，因此是开发的热点，光-生物降解技术则是主要开发方向之一。

参考文献：

夜上海论坛 [1]裴晓林；应用基因组改组技术选育L-乳酸高产菌株及其发酵工艺研究[D]；吉林大学；2007年.

第2篇

关键词：高中生物；生物概念；教学技能

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）23-319-01

一、高中生物概念教学的原则

教学原则是客观教学规律的反映，是教学实践经验的总结。我国的教学原则主要有：科学性与思想性统一的原则；理论联系实际的原则；传授知识与发展智力、培养能力相统一的原则；教师主导作用与学生主体性相结合的原则；直观性与抽象性相结合的原则；启发性原则；循序渐进原则；巩固性原则；因材施教原则等。

夜上海论坛 突出直观教学的原则在高中生物概念教学中，应充分利用学生的多种感官和己有的经验，提供丰富的感性材料使学生充分感知。可以通过实验、实物、标本、模型、挂图、投影、录相、多媒体等各种形式的直观材料让学生充分感知所学的概念，也可以通过联系生活实际（学生原有知识和生活经验等）方式，使学生理解和掌握概念。

二、高中生物概念教学过程

夜上海论坛 1、概念的引入阶段

夜上海论坛 高中生物科概念的引入应根据高中生物科的特点，还必须符合学生的年龄、心理特点以及认知规律。虽然中学生的抽象思维能力日益发展，但他们思考问题，仍需要感性材料的支持。因此，引入概念要在学生已有的知识的基础上，尽可能从生活实际、实物标本、实验、模型、挂图、投影、多媒体等直观感性材料入手，从而使学生获得一定的感性认识或唤起对原有知识和表象的回忆，为学习新概念奠定一个清晰、明确的认知基础，同时激发学习兴趣，增强自信心。教师可以运用导入技能，演示技能优化概念的引入。

夜上海论坛 2、概念的形成阶段

有些概念产生于感性认识，但又高于感性认识，概念的形成过程是认识从感性到理性的升华过程。引入概念后，教师必须引导学生，通过比较、分析、概括、归纳等抽象思维，把事物最一般的本质属性抽象出来给予定义，然后推广到同一类事物上去。教师可以运用讲解、板书技能优化此阶段。

夜上海论坛 3、概念的巩固阶段

夜上海论坛 高中生物概念主要是在运用中得到巩固，概念的运用是把己经概括化的一般属性应用到特定的场合。其运用过程也就是概念的具体化过程。学生通过实践的检验，可以纠正错误的认识，让学生更全面、更深刻地理解和掌握概念。因此，教师应创造条件，通过提问、练习等手段来理解和掌握概念。教师可以运用提问、反馈强化技能促进学生概念的巩固，注意概念的分化与泛化。

夜上海论坛 4、概念的深化阶段

所谓深化，即是概念的系统化过程。对那些相邻、相对、并列或从属的概念进行类比、归纳，根据他们的逻辑关系，用一定的图式组成一定的序列，形成概念体系。把学生感知“孤立”、“散装”的概念纳入相应的概念体系之中，让学生获得一个条理清晰的知识网络，既能帮助学生理解新概念，又能巩固复习已学概念。教师也可运用板书技能、讲解技能优化此阶段。

夜上海论坛 三、高中生物概念教学的策略

教学策略是教师采取的有助于促进学生知识的习得与保持的活动。在教学活动中，学生是学习的主体，教师起主导作用。

夜上海论坛 1、提供范例，丰富想象

范例与表象都是学习者获取概念的重要条件与基础。范例从外部提供反馈信息，有助于学生掌握概念的主要特征；表象具有直观性与概括性，充当从具体感知到概念形成的过渡和桥梁。因此，在高中生物的概念教学中，应该运用多种方式向学生提供范例，丰富他们的表象。充分而恰当地利用实物、模型、图像、实验演示、现代电化教具等直观手段，丰富学生的表象。

2、比较概括，抓住关键特征

学生在学习概念时，概念的关键属性和无关属性是一并出现的。心理学研究表明，概念的关键属性越明显，学习越容易；无关属性越多，学习越困难。为此，教师要从两个方面着手：其一，突出概念的关键属性。例如，在讲酶的概念时，抓住“活、催化、蛋白质”这些关键属性。其二，引导学生对概念进行比较与概括，从而抓住概念的关键属性。比较是在思想上把各种事物和现象加以对比，以确定他们的异同点及其相互关系的思维过程。

3、变式练习，提供反馈信息

变式是指提供感性材料时，必须从不同的角度、不同的方向改变事物的非本质属性，突出事物的本质属性，以促进概念的教学。心理学研究表明，变式对学生获得概念的本质属性具有重要的影响。

夜上海论坛 4、正确表征概念，给予系统归类

夜上海论坛 所谓表征概念，是指用精确的语言给概念下定义，或者用正确的语言描述概念。概念的定义指明了概念所含的对象的本质属性，为概念下定义是学生掌握概念的重要环节。在高中生物的概念教学中，要求学生能在理解的基础上复述并准确地记住定义，以防造成对定义的死记硬背。

当然除上述各教学方法之外，在概念教学中还有许多值得借鉴的方法，如弄清概念抽象产生过程，理清概念的内涵和外延，掌握概念的定义原则、定义符号、语言文字之间的关系等等。但教师无论采取何种方法，都应基于帮助学生准确掌握概念的本质。概念之间是相互联系的，若能使学生将所掌握的概念纳入一定的系统中去，则所学的知识就会融会贯通，有助于掌握知识的内在联系。如用概念链的方法表示概念之间的关系：基因DNA染色体一细胞核细胞组织器官系统个体种群一群落生态系统生物圈。让概念间的关系一目了然。另外可将彼此有联系的概念编成概念网，使概念系统化。

参考文献：

夜上海论坛 [1] 张之玫.课堂讨论法在生物教学中的应用.《广西教育学院学报》.2002.4.

第3篇

绪论是引导学生快速进入材料化学主体内容比较关键的部分，在绪论这章应该让学生尽快对材料化学这门课程的一些基本概念、材料化学的主体内容范围及其地位和作用以及一些学习方法，包括思维方式的转化和训练方面有一些了解，同时由于是双语教学，不断渗透英语教学内容仍是主体，所以在绪论内容设计上，逐步导入英文教材内容，用英语表述一些概念，对概念的理解上，采取中英文表述，主要是照顾英文理解较差的学生，同时给学生一个适应的过程。在“以学生为本”的教学理念下，对材料化学绪论内容进行设计和实践，以下是教学实践中的尝试和总结，以其今后更好地进行材料化学课程双语教学，教学方法上“重视学”，“以学生为本”，提高教学质量，实施以培养能力为中心的素质教育。

材料概念的导入

夜上海论坛 1材料的定义有关材料的定义有以下几种：材料是具有结构、光、磁、电的用途的物质(Matterisamaterialwhenthatformofmatterhasstructural,optical,magnetic,orelectricuse)。材料是能为人类社会经济地制造有用器材(或物品)的物质(Matterisamaterialwhenthatformofmattercanbemanufacturedintousefulobjectseconomicallyforthehumansociety)[13]。材料是人类用来制作物件，如用具、工具、元器件、设备设施、系统等的物质。《辞海》给材料下的定义是：经过人类劳动所取得的劳动对象称为原料，而经过工业加工的原料如钢材、水泥等则称为材料[14]。这是以往对材料的定义，随着时代的发展，材料基本含义没有太大变化，内容上丰富许多。与时俱进，现在采用英文教材的最新定义，是需要学生理解和掌握的。英文教材的定义为：材料可广泛定义为可用于解决当前或未来社会需要的任何固态组件和设备(Thetermmaterialmaybebroadlydefinedasanysolid-statecomponentordevicethatmaybeusedtoaddressacurrentorfuturesocietalneed)[15-16]。例如，钉子、木材、涂料等解决我们住房需求的简单建筑材料(Forinstance,simplebuildingmaterialssuchasnails,wood,coatings,etc.addressourneedofshelter)。

2材料的分类材料分类有很多种，现代材料一般分为金属(metals)材料，高分子(polymer)材料如塑料、橡胶、纤维等，无机材料如陶瓷(ceramics)、玻璃、水泥、砖瓦等和复合(composites)材料四大类[17]。英文教材将材料分为天然的(natural)和合成的(synthetic)两大类材料。天然的材料分为无机(inorganic)和有机(organic)材料。无机天然材料包括矿物(minerals)、黏土(clays)、砂(sand)、骨(bone)和牙(teeth)。有机天然材料包括木材(wood)、皮革(leather)、糖(sugars)和蛋白质(proteins)。合成的材料包括大块(bulk)、微米(microscale)、纳米(nanoscale)材料。大块(bulk)材料包括非晶态(amorphous)和结晶(crystalline)材料[15-16]，这种材料分类更贴近材料化学的定位。

夜上海论坛 3复合材料复合材料广义上是指由两个或多个物理相(以微观或宏观的形式)所组成的固体材料。狭义上是指用高性能玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、晶须、芳香族聚酰胺纤维等增强的塑料，金属和陶瓷材料等。国际标准化组织把复合材料定义为由两种以上物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体材料[18-19]。

4新材料与功能材料为适应国民经济、科学技术与国防建设的发展，满足生产力发展与社会进步的要求新近出现或研发出来的、或正在发展中、具有传统材料无法比拟或更为优异的性能之各种新型材料，均称为新材料。新材料一般具备表征性、先导性、依托性、时间性、优能性和新颖性6个特征[14]。材料通常可分为结构材料与功能材料两大类。结构材料是以强度、刚度、韧性、塑性、耐磨性、硬度等力学性能为其基本特征，用于制造以承受重力或传递应力为主要服役方式之结构构件的材料。功能材料则是具有特殊物理性能、化学性能或生物学性能等，主要用于制造各种功能元、器件的材料[14,20-21]。1965年，美国贝尔实验室Morton博士提出功能材料的概念，20世纪70年代日本材料科技界完善确立，20世纪80年代在我国逐渐被人们接受。功能材料的定义，国内外尚无统一定论，国内比较一致的定义，功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理学、化学、生物学效应，能完成功能相互转化、并被用于非结构用途的高技术材料。这些材料在元件、器件、整机或系统中，可实现对信息与能源的感知、采集、计测、传输、屏蔽、绝缘、吸收、贮存、记忆、处理、控制发射和转换等目的[14]。

5纳米材料20世纪70年代，日本科学家最早认识到纳米性能并引用纳米概念。20世纪80年代中期，人们正式把这种材料命名为纳米材料。纳米材料是指物质的粒径至少有一维在1~100nm之间，具有特殊物理化学性质的材料[22-27]。组成纳米材料的基本单元在维数上可分为三类：(1)零维。指在空间三维尺寸均在纳米尺度内。如原子簇等。(2)一维。指在空间有两维处于纳米尺度。如纳米丝、纳米棒、纳米管等。(3)二维。指在三维空间中有一维处于纳米尺度。如超薄膜、多层膜等[24]。在实际应用中，以一个材料的10%质量分数作为阈值来确定其是否为纳米材料，作为化妆品纳米材料的判断指标[28]。材料及其分类的介绍，主要侧重英文教材的定义，让学生记住其英文表达，同时强调材料的应用及最新材料介绍。

夜上海论坛 材料科学与材料工程的界定

夜上海论坛 材料科学是研究材料结构与性能间的关系，而材料工程是在这些结构与性能间的关系基础上，对材料结构进行设计和工程化以生产预期性质的系列产品(Thedisciplineofmaterialsscienceinvolvesinvestigatingtherelationshipsthatexistbetweenthestructuresandpropertiesofmaterials.Incontrast,materialsengineeringis,onthebasisofthesestructure-propertycorrelations,designingorengineeringthestructureofamaterialtoproduceapredeterminedsetofproperties)[29]。

材料化学的定义

夜上海论坛 广义上材料化学学科的定义致力于研究组成材料的原子、离子或分子排列之间的相互关系和它的整体宏观结构/物理性质(Thebroadlydefineddisciplineofmaterialschemistryisfocusedonunderstandingtherelationshipsbetweenthearrangementofatoms,ions,ormoleculescomprisingamaterial,anditsoverallbulkstructural/physicalproperties)。依据这个定义，普通学科如高分子、固体和表面化学都包括在材料化学的研究范围内(Bythisdesignation,commondisciplinessuchaspolymer,solid-state,andsurfacechemistrywouldallbeplacedwithinthescopeofmaterialschemistry)。这个广泛的领域是由研究现有材料的结构/性质，新材料的合成和表征以及利用先进的计算法来预测未知材料的结构和性质组成的(Thisbroadfieldconsistsofstudyingthestructures/propertiesofexistingmaterials,synthesizingandcharacterizingnewmaterials,andusingadvancedcomputationaltechniquestopredictstructuresandpropertiesofmaterialsthathavenotyetbeenrealized)[15-16]。#p#分页标题#e#