学科交叉背景下的高分子材料与工程专业的教学探索与实践——以浙大高分子科学与工程学系专业核心课程《高分子化学》教学为例

自从20世纪20年代“高分子”概念建立之后,高分子学科和工业蓬勃发展,人类进入了高分子材料的新纪元。高分子材料在民生、安全和尖端科技等各个领域发挥着关键作用。作为全球制造业最大的国家,我国未来要在全球高分子材料领域处于引领地位,关键在于当前的大学基础教育要能培养出德才兼备的顶尖专业人才。浙江大学高分子科学与工程学系的高分子材料与工程专业具有典型的理工学科交叉性特征。本文结合该专业的核心必修课程《高分子化学》教学改革的例子,总结专业建设的探索和实践经验,探讨学科交叉背景下专业人才培养的两个基本问题：一是以培养理工结合型专业人才为目标的课程体系设置与建设,另一个是厚植正确价值观作为人才培养基石的课程教学实践。希望本文作者的教学实践经验和思考能为我国高分子材料与工程专业人才培养起到“抛砖引玉”的作用。     

双金属氰化络合物及其催化的聚合反应

本文综述了双金属氰化络合物及其催化的环氧化物参与的聚合反应研究。双金属氰化络合物是由其内界金属M^Ⅱ通过氰基与外界金属M^Ⅰ连接形成的含 M^Ⅱ-C≡N-M^Ⅰ 桥键的三维网络状无机高分子(M^Ⅰ一般为Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺和Ni²⁺等二价金属离子,M^Ⅱ一般为Fe²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Co³⁺和Ni²⁺等过渡金属离子)。外界金属M^Ⅰ一般被认为是催化反应的活性中心金属。该类催化剂早期被用于催化环氧化物开环聚合,并逐步发展成为合成中高分子量、低不饱和度聚醚多元醇的极高效催化剂。近年来该类催化剂被用来催化环氧化物/环状酸酐共聚、环氧化物/CX₂(X≡O,S)共聚和环氧化物/环状酸酐/CO₂三元共聚反应合成聚酯、聚碳酸酯、聚(醚-碳酸酯)、聚硫代碳酸酯和聚(碳酸酯-酯)等具有生物降解性的聚合物。尤其对氧化环己烯(CHO)与CO₂(或酸酐)共聚,锌-钴双金属氰化络合物表现出了极高的催化活性和选择性。结合本研究组十多年的研究结果,本文讨论了双金属氰化络合物催化活性中心的可能结构和催化机理,提出了双金属氰化络合物催化聚合的共性难题和解决这些问题的方向。     

含氮杂环结构的阻燃环氧树脂基电子材料

“无卤无磷无铅”的绿色阻燃环氧树脂基电子材料是既能满足阻燃功能、又需符合环保要求的热固性（复合）材料,是目前阻燃热固性树脂领域的重点和难点课题。有机氮杂环作为一类高效、低毒的阻燃结构,可以共价引入至环氧树脂中,但至今还未建立系统的氮杂环的结构与其阻燃性能的关系。本文结合本课题组近十年的研究工作,综述了近年来国内外含氮杂环阻燃环氧树脂的研究进展,讨论了不同含氮杂环结构（三嗪环、异氰脲酸酯环、二氮杂萘酮、酰亚胺、苯并 NFDA1 嗪和海因环等）环氧树脂固化物的制备方法,给出了定量的结构与性能关系。利用共价键法将含氮杂环结构引入环氧树脂体系中,在实现阻燃功能的同时也能保持材料的综合性能,甚至可提高环氧树脂固化物的热稳定性能,因而制备含氮杂环结构的环氧树脂是“无卤无磷无铅”绿色阻燃的重要解决方案。但是,目前仅依靠含氮杂环结构很难达到理想阻燃效果,大部分已报道的体系只能达到 “无卤无铅少磷”的水平,仍需要进一步深入研究和认识含氮杂环结构的阻燃环氧体系的结构-性能关系,并提出提高含氮杂环体系阻燃效果可能的解决方法。     

激光与金靶耦合中非局域电子热传导的影响

在一维非平衡辐射流体力学程序中,引入非局域电子热传导公式,对三倍频激光与金平面靶耦合产生等离子体状态进行了数值模拟计算。数值结果与加限流处理的Spitzer-Harm公式计算结果的比较表明,非局域电子热传导能够得到更为合理的数值结果和物理图象。     

Radiation Energy Loss from Laser-Heated Shenguang-Ⅱ Hohlraums

The x ray energy loss out of laser-heated hohlraum through laser entrance holes (LEH) is discussed in detail according to a simple theoretical model and is compared with the hohlraum experimental data measured at Shenguang Ⅱ laser facility. The radiation loss is considered to be composed of two parrs, that is, direct contribution from laser spots and re-emitted part from the x ray-heated hohlraum inner wall, and the former accounts for about 20% of the total loss for the Shenguang Ⅱ hohlraums. Owing to the non-equilibrium characteristics of laser target coupling the direct contribution part is non-equilibrium in spectrum.     

利用混合介质降低黑腔壁辐射能耗的理论研究

 采用Au-Gd混合介质作腔壁，增大腔壁Rosseland不透明度，降低其辐射能耗是提高黑腔辐射温度的途径之一。利用纯Au和Au-Gd混合介质的Rosseland平均辐射不透明度数据库和多次电离区物态方程加入一维辐射流体力学程序，计算分析了在神光 Ⅱ激光装置产生的黑腔X光辐射能源条件下， Au-Gd混合介质作腔壁对提高黑腔辐射温度的影响，得到了Au-Gd混合介质作腔壁可使黑腔辐射温度提高0.1~0.2MK的结论。     

《高分子化学实验》课程交互式教学改革及其效果的调查研究

《高分子化学实验》课程是高等院校高分子专业本科生学习高分子科学的关键实践环节。实验课内容需与高分子化学课程中理论知识紧密联系的要求决定了实验课内容的基础性和规范性。在规定的教学内容内,培养学生动手能力,激发学生兴趣、培养学生创新思维是本实验课程教学的核心目标。本教学改革通过:(1)在既定教学内容上调节实验变量、增加实验结果未知性;(2)增加实验过程中的教师与学生、学生与学生的交流强度;(3)增加课程的平时成绩权重的成绩评定方法等改善教学效果,并通过问卷调查的形式分析和评价交互式教学效果。本文的措施和结论为高分子化学实验课程的教学提供了有益的参考价值。     

激光与靶非平衡耦合的数值模拟

对激光与高Z靶耦合主要物理过程,其中包括激光吸收,电子热传导,等离子体运动,非平衡原子物理,X光转换和辐射输运等现象的数值模拟作了全面的概括性描述。提出了总体微分方程组,建立了差分计算格式和求解方法,给出了程序数值计算的结果。     

激光与金靶耦合中非局域电子热传导的影响

 在一维非平衡辐射流体力学程序中,引入非局域电子热传导公式,对三倍频激光与金平面靶耦合产生等离子体状态进行了数值模拟计算。数值结果与加限流处理的Spitzer-Harm公式计算结果的比较表明,非局域电子热传导能够得到更为合理的数值结果和物理图象。     

高温Al_(0.3)Ga_(0.22)In_(0.48)P/GaAsHBT电流增益的计算分析

建立了Ａｌ０．３Ｇａ０．２２Ｉｎ０．４８Ｐ／ＧａＡｓ异质结双极型晶极管（ＨＢＴ）中电流输运过程的模型,利用实验得到的材料特性参数进行了ＨＢＴ电流增益随温度变化的模拟．随着温度上升,小电流时电流增益下降较多,而大电流时电流增益基本保持不变．模拟表明,小电流下电流增益的下降主要是由ｅｂ结空间电荷区的复合电流随温度增加而造成的;而大电流下电流增益直至７２３Ｋ下降仍小于１０％．最高工作温度可达８４８Ｋ．由于采用的计算方法充分考虑了空间电荷区复合电流的影响,模拟结果较为符合实际情况,可为研制高性能ＨＢＴ器件所需材料