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工民建畢業(yè)論文匯總十篇

時(shí)間:2023-03-22 17:30:21

序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇工民建畢業(yè)論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。

篇(1)

通過畢業(yè)設(shè)計(jì)這一重要的教學(xué)環(huán)節(jié),培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科畢業(yè)生正確的理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng),嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。 畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們?cè)谥笇?dǎo)老師的指導(dǎo)下,獨(dú)立系統(tǒng)的完成一項(xiàng)工程設(shè)計(jì),解決與之有關(guān)的所有問題,熟悉相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)圖以及工程實(shí)踐中常用的方法,具有實(shí)踐性、綜合性強(qiáng)的顯著特點(diǎn)。因此畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生初步的科學(xué)研究能力,提高其綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題能力有著重要意義。

在完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中,我們需要運(yùn)用感性和理性知識(shí)去把握整個(gè)建筑的處理,這其中就包括建筑外觀和結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。還需要我們更好的了解國內(nèi)外建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀及趨勢(shì),更多的關(guān)注這方面的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài),以及我們?cè)谝院蟮耐聊竟こ虒I(yè)發(fā)展的方向。同時(shí)積極、獨(dú)立的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也是為今后的實(shí)際工作做出的必要的準(zhǔn)備。

1.1研究現(xiàn)狀:

土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué),技術(shù)和工程的總稱。土木工程是伴隨著人類社會(huì)的發(fā)展而發(fā)展起來的。它所建造的工程設(shè)施反映出各個(gè)歷史時(shí)期社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化、科學(xué)、技術(shù)發(fā)展的面貌,因而土木工程也就成為社會(huì)歷史發(fā)展的見證之一。土木工程在我國可以分為:建筑工程、橋梁工程、公路和城市道路工程、鐵路工程、隧道工程、水利工程、港口工程、給水和排水工程、環(huán)境工程。作為土木工程專業(yè)的學(xué)生,深知土木工程設(shè)計(jì)范圍之廣,以及和社會(huì)生活聯(lián)系之密切。我們?cè)谛V皇菍W(xué)習(xí)了土木工程這一個(gè)小的分支并且著重學(xué)習(xí)了工民建部分。工民建方面就結(jié)構(gòu)布置部分有以下幾種結(jié)構(gòu):框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-支撐結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)等等。

就此次的設(shè)計(jì)題目,以及結(jié)合任務(wù)書所給定的各項(xiàng)條件,選擇了框架結(jié)構(gòu)比較合理并且切合實(shí)際。

1.2發(fā)展趨勢(shì):

框架結(jié)構(gòu)由梁柱構(gòu)成,構(gòu)件截面較小,因此框架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度都較低,它的受力特點(diǎn)類似于豎向懸臂剪切梁,樓層越高,水平位移越慢,高層框架在縱橫兩個(gè)方向都承受很大的水平力,這時(shí),現(xiàn)澆樓面也作為梁共同工作的,裝配整體式樓面的作用則不考慮,框架結(jié)構(gòu)的墻體是填充墻,起圍護(hù)和分隔作用,框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是能為建筑提供靈活的使用空間,可提供較大的使用空間,也可構(gòu)成豐富多變的立面造型。國外多用鋼為框架材料,而國內(nèi)主要為鋼筋混凝土框架,框架結(jié)構(gòu)可通過合理的設(shè)計(jì),使之具有良好的延性,成為“延性框架”,在地震作用下,這種延性框架具有良好的抗震性能。

[1]鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)作為一種常用的結(jié)構(gòu)形式, 具有傳力明確、結(jié)構(gòu)布置靈活、抗震性和整體性好的優(yōu)點(diǎn), 目前已被廣泛地應(yīng)用于各類多層的工業(yè)與民用建筑中。隨著社會(huì)的發(fā)展,多層框架結(jié)構(gòu)的建筑越來越多了。但隨著結(jié)構(gòu)高度增加,水平作用使得框架底部梁柱構(gòu)件的彎矩和剪力顯著增加,從而導(dǎo)致梁柱截面尺寸和配筋量增加,到一定程度,將給建筑平面布置和空間處理帶來困難,影響建筑空間的正常使用,在材料用量和造價(jià)方面也趨于不合理。框架結(jié)構(gòu)住宅是指以鋼筋混凝土澆搗成承重梁柱,再用預(yù)制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、浮石、蛭石、陶爛等輕質(zhì)板材隔墻分戶裝配成而的住宅。適合大規(guī)模工業(yè)化施工,效率較高,工程質(zhì)量較好。

[2]框架結(jié)構(gòu)房屋的布置應(yīng)對(duì)稱、均勻,減小抗側(cè)剛度中與水平荷載合力作用線的距離,減小結(jié)構(gòu)重心和剛度中心之間的距離,以減小結(jié)構(gòu)發(fā)生的扭轉(zhuǎn)。由于框架構(gòu)件截面較小,抗側(cè)剛度較小,在強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)整移和層間位移都較大,容易產(chǎn)生震害。此外,非結(jié)構(gòu)性破壞如填充墻、建筑裝修和設(shè)備管道等破壞較嚴(yán)重。因而其主要適用于非抗震區(qū)和層數(shù)較少的建筑,抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)除需加強(qiáng)梁、柱和節(jié)點(diǎn)的抗震措施外,還需注意填充墻的材料以及填充墻與框架的連接方式等,以避免框架變形過大時(shí)填充墻的破壞。框架結(jié)構(gòu)是柔性結(jié)構(gòu),有水平位移,房屋的總水平位移越大,人的感覺越不舒服,而層間位移會(huì)影響建筑物的裝修和隔墻開裂,因而對(duì)這兩種水平位移進(jìn)行限,這樣在設(shè)計(jì)中要增大房屋的抗側(cè)剛度。在框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中,柱頂、柱底、梁端易出現(xiàn)裂縫。

[3]作為一座辦公樓設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)之前作為設(shè)計(jì)者必須深入實(shí)際,調(diào)查研究,了解其所屬位置地理、經(jīng)濟(jì)條件。而作為本課題中框架結(jié)構(gòu)的辦公樓,必須整體設(shè)計(jì)、大門入口設(shè)計(jì)要體現(xiàn)行政辦公特征。設(shè)計(jì)要滿足室內(nèi)水、電、暖、訊、消防、抗震等配套設(shè)計(jì)要求。因此必須察看相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等。

1.3研究方法:

框架是典型的桿件體系,近似計(jì)算的方法很多,工程中最實(shí)用的是力矩分配法及D值法,前者多用于豎向作用下求解,后者用于水平作用下求解。

這些方法的使用都作了以下幾點(diǎn)的假定:

[1]忽略粱,柱軸向變形及剪切變形。

[2]桿件為等截面(等剛度),以桿件軸線作為框架計(jì)算軸線。

[3]在豎向荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移很小,因此在做豎向荷載下計(jì)算時(shí),假定結(jié)構(gòu)無側(cè)移。

1.4應(yīng)用領(lǐng)域:

框架結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)成靜定的三鉸框架或超靜定的雙鉸框架與無鉸框架。框架鋼結(jié)構(gòu)常用于大跨度的公共建筑、多層工業(yè)廠房和一些特殊用途的建筑物中,如劇場(chǎng)、商場(chǎng)、體育館、火車站、展覽廳、造船廠、飛機(jī)庫、停車場(chǎng)、輕工業(yè)車間等。

2、課題任務(wù)、重點(diǎn)研究內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)途徑

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)包括三個(gè)部分:建筑設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工組織設(shè)計(jì)。

2.1建筑設(shè)計(jì)

2.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求完成建筑平面、剖面及立面設(shè)計(jì);根據(jù)相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范并結(jié)合實(shí)際情況初步確定預(yù)設(shè)建筑物的平面形狀,立面外觀,側(cè)面外觀,單層平面尺寸,以及建筑物的層數(shù);由功能分區(qū)的相關(guān)原則初步確定建筑物各部分的功能,最終初步確定出建筑設(shè)計(jì)部分的輪廓。

2.1.2設(shè)計(jì)成果:

(一)總平面圖:1:500要求標(biāo)明建筑物位置、道路、綠化、標(biāo)高、朝向等。

(二)平面圖:1:100或1:200平面圖應(yīng)標(biāo)明各房間名稱,固定設(shè)備布置。

1.底層平面圖:標(biāo)注三道尺寸,注標(biāo)高。

2.標(biāo)準(zhǔn)層平面圖:標(biāo)注三道尺寸,注標(biāo)高。

3.頂層平面圖:標(biāo)注兩道尺寸,注標(biāo)高。

(三)剖面圖:比例1:100或1:200(一個(gè))

要求剖到樓梯,標(biāo)注層高、樓梯平臺(tái)、屋頂、室內(nèi)外地坪標(biāo)高、標(biāo)注兩道尺寸(門窗洞口、層高)。

(四)立面圖:比例1:100或1:200(二至三個(gè))

1.入口立面

2.側(cè)立面或背立面

標(biāo)注三道尺寸(墻段及洞口、層高、總高),標(biāo)明室內(nèi)外地坪標(biāo)高,屋頂標(biāo)高。

(五)節(jié)點(diǎn)詳圖:(二至三個(gè))比例自定

(六)設(shè)計(jì)簡要說明:

1.建筑總平面及概況。

2.方案特點(diǎn)及主要建筑技術(shù)措施。

3.防火設(shè)計(jì)簡要說明。

(七)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1.總用地面積

2.總建筑面積

3.建筑密度(底層建筑面積/總用地面積)

4.容積率(總建筑面積/總用地面積)

5.綠地率(綠地面積/總用地面積)

2.1.3進(jìn)度安排

第1周:講解建筑設(shè)計(jì)基本原理、建筑設(shè)計(jì)基本步驟,了解并掌握辦公建筑基本設(shè)計(jì)知識(shí)。完成“一草”。

第2周:深入方案,細(xì)化初步設(shè)計(jì),為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供必要的條件。完成“二草”。

第3周:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后,完成施工圖設(shè)計(jì)。

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)

根據(jù)建筑設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)原始資料,選擇結(jié)構(gòu)體系,布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件,進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,確定構(gòu)件配筋,繪制結(jié)構(gòu)施工圖。

2.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟

1.根據(jù)房屋基本情況確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本參數(shù)

2.進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置

3.手算一榀框架,并用計(jì)算機(jī)程序PK復(fù)核

4.使用PMCAD,建立結(jié)構(gòu)整體計(jì)算模型,用SATWE進(jìn)行結(jié)構(gòu)空間分析與設(shè)計(jì)

5.設(shè)計(jì)一部現(xiàn)澆板式樓梯

6.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

篇(2)

經(jīng)濟(jì)全球化、技術(shù)信息化加速推進(jìn)高等教育國際化、大眾化、市場(chǎng)化,同時(shí)伴隨著民辦高校的不斷涌現(xiàn),高校之間的競(jìng)爭日趨激烈。處于這種競(jìng)爭環(huán)境的邊緣帶,電大,尤其是縣級(jí)電大為贏得競(jìng)爭優(yōu)勢(shì),以求生存和發(fā)展,必須重視其競(jìng)爭戰(zhàn)略的選擇和實(shí)施。縣級(jí)電大應(yīng)當(dāng)選擇怎樣的競(jìng)爭戰(zhàn)略已成為縣級(jí)電大急需解決的重要課題。須知,競(jìng)爭戰(zhàn)略的選擇依賴于其自身系統(tǒng)所具有的優(yōu)勢(shì),其中核心能力則是關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)。因此,縣級(jí)電大戰(zhàn)略選擇的前提是核心能力的分析。

一、核心能力概述

1.核心能力內(nèi)涵

學(xué)校核心能力是指居于核心地位并能產(chǎn)生競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)的要素作用力,具體地說是學(xué)校的集體學(xué)習(xí)能力和集體知識(shí),尤其是如何協(xié)調(diào)各種專業(yè)、教學(xué)技術(shù),以及如何將多種教學(xué)技術(shù)、科研成果、市場(chǎng)需求和開發(fā)、創(chuàng)新活動(dòng)相結(jié)合的知識(shí)與技能。

有些學(xué)者將學(xué)校核心能力界定為:學(xué)校的核心能力就是學(xué)校以技術(shù)能力為核心,通過對(duì)戰(zhàn)略決策、科學(xué)研究及其成果產(chǎn)業(yè)化、課程設(shè)置與講授、人力資源開發(fā)、組織管理等的整合或者說,通過其中某一要素的效用凸現(xiàn)而使學(xué)校獲得持續(xù)競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)的能力。

筆者認(rèn)為前者對(duì)核心能力的界定更具普遍含義,因?yàn)椋紫惹罢邚?qiáng)調(diào)了一個(gè)組織群體的集體學(xué)習(xí)能力及知識(shí),其次,它突出了將學(xué)校所擁有的教學(xué)技術(shù)、科研成果等與市場(chǎng)需求、開發(fā)創(chuàng)新活動(dòng)結(jié)合的知識(shí)和技能,即“擁有”與“運(yùn)用”、“創(chuàng)新”的有效統(tǒng)一。

2.核心能力特征

(1)技能獨(dú)特性

技能特征是識(shí)別核心能力的主要特征,包括科研能力、科研轉(zhuǎn)換能力、教學(xué)能力、培訓(xùn)能力等。例如,學(xué)術(shù)研究與科研轉(zhuǎn)換能力方面,浙江大學(xué)以工民建、電機(jī)、光學(xué)等著稱;北京師范大學(xué)以教育學(xué)、心理學(xué)、歷史學(xué)等領(lǐng)先于同行。但科研、學(xué)術(shù)研究與科研轉(zhuǎn)換能力僅是評(píng)價(jià)學(xué)校擁有技能的指標(biāo)之一,高校具有特色的培養(yǎng)方式或有差異的服務(wù)方式也是評(píng)價(jià)技能的關(guān)鍵指標(biāo)。比如,各級(jí)電大單從學(xué)科積累、專業(yè)設(shè)置等諸多方面技術(shù)含量是無法與普通高校相比的,但電大將培養(yǎng)地方人才,尤其是縣、鄉(xiāng)村人才,包括各類民營企業(yè)、個(gè)私企業(yè)所需的專業(yè)人才確定為特色服務(wù)方式或者說與普通高校有差異的服務(wù)方式,教學(xué)手段則采用網(wǎng)上導(dǎo)學(xué)與面授輔導(dǎo)相結(jié)合形式,從而使電大在競(jìng)爭劇烈的高等教育市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟。

當(dāng)然,沒有一所高校擁有各種優(yōu)異的技能或服務(wù)方式,但能取得成效的高校通常是擁有關(guān)鍵性技能或有別于它校的差異方式,并能充分發(fā)揮這些方面的優(yōu)勢(shì)。

(2)服務(wù)價(jià)值性

處在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,現(xiàn)代企業(yè)逐漸將“利潤最大化”目標(biāo)轉(zhuǎn)向“創(chuàng)造更多的顧客”,進(jìn)而提出“真誠服務(wù)到永遠(yuǎn)”。無論這些目標(biāo)選擇如何變化,其本質(zhì)特征是企業(yè)長壽,也就是說,企業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)的價(jià)值性被用戶所認(rèn)可、所接受。事實(shí)上,產(chǎn)品和服務(wù)的價(jià)值性是企業(yè)核心能力外在、客觀的體現(xiàn)。相對(duì)而言,高校核心能力的外在體現(xiàn)是教育、教學(xué)服務(wù)的價(jià)值性:符合用戶(個(gè)人、企業(yè)及各類組織)的需求和偏好,滿足中小企業(yè)對(duì)中、高級(jí)人才的需求,以及家庭與個(gè)人對(duì)教育回報(bào)率的期望等。以用戶對(duì)“產(chǎn)品”或“服務(wù)”的價(jià)值性認(rèn)可為準(zhǔn)則的理念,包括以用戶價(jià)值需求為導(dǎo)向的管理方式已被越來越多的學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)所認(rèn)可、所接受。

因此,服務(wù)價(jià)值性是學(xué)校競(jìng)爭能力,即核心能力的主要特征之一。

(3)資產(chǎn)占用性

所謂資產(chǎn)的占用性,指組織的戰(zhàn)略資源深深扎根于組織內(nèi)部,很難被他人占用、很難被他人模仿,因而競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)就相對(duì)穩(wěn)定。資產(chǎn)既包括有形資產(chǎn),也包括無形資產(chǎn),但在學(xué)校核心能力中起主要作用的是無形資產(chǎn),無形資產(chǎn)是長時(shí)間積累的結(jié)果。我們將資產(chǎn)分為四類:市場(chǎng)資產(chǎn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、人力資源和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

①市場(chǎng)資產(chǎn)。它表現(xiàn)為學(xué)校和其市場(chǎng)或顧客的關(guān)系,包括學(xué)校聲譽(yù)、顧客選擇傾向(學(xué)校選擇、專業(yè)選擇)、畢業(yè)后適應(yīng)企業(yè)需求及勝任崗位狀況等。學(xué)校聲譽(yù)有品牌效應(yīng),聲譽(yù)好的學(xué)校往往能吸引優(yōu)秀的師資與高素質(zhì)的學(xué)生。市場(chǎng)資產(chǎn)直接涉及到師資來源、生源,用人單位對(duì)畢業(yè)生能力認(rèn)可度,所以,市場(chǎng)資產(chǎn)成為學(xué)校的核心能力。

②人力資源。主要指師資、管理者及決策者的才能。具體來說,包括整體技能、創(chuàng)造力、管理技能、領(lǐng)導(dǎo)能力等,是學(xué)校獲得競(jìng)爭力的基礎(chǔ)。

③知識(shí)產(chǎn)權(quán)。包括技能、版權(quán)專利、各種設(shè)計(jì)專用權(quán)等。如科研發(fā)明專利,書籍、學(xué)報(bào)的出版與發(fā)行,學(xué)校校徽設(shè)計(jì)等。

④基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。指管理哲學(xué)、校園文化、學(xué)校運(yùn)行的各種制度、教學(xué)技術(shù)、工具,以及工作方式和程序等。

資產(chǎn)占用性是學(xué)校長時(shí)間積累與沉淀的結(jié)果,難以復(fù)制和模仿,因而不易被轉(zhuǎn)移。

(4)價(jià)值耐久性

價(jià)值耐久性,主要指學(xué)校不斷開展創(chuàng)新活動(dòng),促使無形資產(chǎn)的不斷增值,因而社會(huì)信譽(yù)得以持久保持。耐久性的無形特征越多,學(xué)校的資源戰(zhàn)略價(jià)值越大,從而其核心能力越強(qiáng)。

二、縣級(jí)電大的核心能力分析

(一)縣級(jí)電大核心能力的確認(rèn)

依據(jù)核心能力的特征,我們可以從以下三個(gè)方面來確認(rèn)縣級(jí)電大擁有的核心能力。

1.市場(chǎng)和事業(yè)的開拓能力

由于社會(huì)對(duì)教育需求的種類及方式差異性很大,這往往造成教育“供給”的不足或缺口。例如農(nóng)村、山區(qū)、海島等成人學(xué)歷教育,往往是普通高校力所不能及的。而縣級(jí)電大具有綜合運(yùn)用信息技術(shù)、面授輔導(dǎo)及網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)學(xué)獨(dú)特服務(wù)技術(shù)。這種綜合運(yùn)用多種遠(yuǎn)程教育、教學(xué)方法的特殊技術(shù),使得縣級(jí)電大能適應(yīng)農(nóng)村、山區(qū)、海島等成人學(xué)歷教育,因此可以說,縣級(jí)電大具有較強(qiáng)的教育市場(chǎng)和相關(guān)事業(yè)的開拓能力。

2.對(duì)消費(fèi)者消費(fèi)回報(bào)期望的貢獻(xiàn)能力

(1)成本領(lǐng)先對(duì)消費(fèi)者的貢獻(xiàn)能力

由于電大采用現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育手段,從而平均教育成本比普通高校同類專業(yè)的平均成本低很多,對(duì)消費(fèi)者的貢獻(xiàn)較大(消費(fèi)者剩余較大)。事實(shí)上,這是一種成本領(lǐng)先戰(zhàn)略,因而自然形成核心能力的一部分。

(2)開放性對(duì)消費(fèi)者有效利用時(shí)間的貢獻(xiàn)

電大學(xué)生除了參加少量且必要的面授輔導(dǎo)課外,還可定時(shí)或不定時(shí)參加網(wǎng)上學(xué)習(xí)、討論或交流。因而學(xué)生可充分利用自己有效的時(shí)間來學(xué)習(xí)。

(3)資源共享對(duì)消費(fèi)者期望學(xué)習(xí)資源的貢獻(xiàn)

電大教材全國統(tǒng)一,如浙江電大下屬縣級(jí)電大學(xué) 員可享受到兩種媒體以上開放教育課程教學(xué)資源,網(wǎng)上資源月更新率也達(dá)到了95%。同時(shí),還可進(jìn)入網(wǎng)上圖書館,結(jié)束了遠(yuǎn)程狀態(tài)下自主學(xué)習(xí)者沒書可看的歷史。全國電大互聯(lián)網(wǎng)也為學(xué)生提供了多渠道的學(xué)習(xí)資源。

對(duì)消費(fèi)者消費(fèi)回報(bào)期望的貢獻(xiàn)能力,本質(zhì)上體現(xiàn)了縣級(jí)電大對(duì)消費(fèi)者服務(wù)的價(jià)值性。

3.阻擋競(jìng)爭者模仿的能力

縣級(jí)電大阻擋競(jìng)爭者模仿能力主要體現(xiàn)在包括網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、面授輔導(dǎo)及論文(包括課程、畢業(yè)實(shí)踐)指導(dǎo)、優(yōu)質(zhì)資源共享的組合能力上。單就個(gè)別項(xiàng)目來看,不足于顯示其競(jìng)爭力,例如,比較面授輔導(dǎo),普通高校的優(yōu)質(zhì)師資及充裕時(shí)間是縣級(jí)電大無法類比的,又如網(wǎng)絡(luò)教學(xué),普通高校的網(wǎng)院也具備這個(gè)能力。但就綜合能力來看,則唯獨(dú)電大占鰲頭。一些網(wǎng)院缺乏面授輔導(dǎo)從而導(dǎo)致學(xué)員對(duì)疑難問題的解決或知識(shí)點(diǎn)歸納變得極為困難,特別是課程實(shí)踐、畢業(yè)論文指導(dǎo)網(wǎng)院更是鞭長莫及,如某重點(diǎn)大學(xué)的網(wǎng)院在富陽設(shè)有教學(xué)點(diǎn),該網(wǎng)院的畢業(yè)生在論文寫作時(shí),常常碰到一些無法克服的困難。因而迫使這些學(xué)生去尋找那些與高校網(wǎng)院不相關(guān)的電大教師求助;而普通高校對(duì)遠(yuǎn)程成人教育(例如函授)、夜大學(xué)等,無論在優(yōu)質(zhì)資源共享方面,還是在經(jīng)常性的答疑解惑方面往往又顯得捉襟見肘。

阻擋競(jìng)爭者模仿的能力及電大多年的辦學(xué)成果顯示的聲譽(yù)構(gòu)成特別方式的資產(chǎn)占有;同時(shí),縣級(jí)電大已形成被市場(chǎng)認(rèn)可的價(jià)值耐久性,例如,歐美等國的大學(xué)都認(rèn)可電大畢業(yè)文憑。

(二)縣級(jí)電大核心能力培育與拓展

學(xué)校的核心能力是包括技能、知識(shí)、組織的復(fù)雜體系,是長期實(shí)踐、培育積累的結(jié)果。

要使縣級(jí)電大長期生存并不斷發(fā)展,依據(jù)現(xiàn)有的核心能力尚不足于站穩(wěn)腳跟。還必須從以下幾個(gè)方面培育與拓展核心能力:完善教學(xué)資源,發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì);加強(qiáng)校園文化建設(shè);發(fā)展社區(qū)教育――適應(yīng)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展的多元化非學(xué)歷教育。

1.完善教學(xué)資源,發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)

電大多媒體教學(xué)資源、網(wǎng)上教學(xué)資源、網(wǎng)上圖書館及文本資源日趨完善、優(yōu)化,但作為教學(xué)資源主體的師資隊(duì)伍的優(yōu)化未到位。因此,縣級(jí)電大須充分利用并發(fā)掘現(xiàn)有教師資源,實(shí)行合格教師、骨干教師、學(xué)科帶頭人及專家型教師的梯級(jí)開發(fā),以優(yōu)化師資隊(duì)伍。例如,浙江電大富陽學(xué)院從2005年12月開始實(shí)行六級(jí)聘任制,即綜合教師的學(xué)歷、職稱、科研成果、教學(xué)能力及對(duì)教學(xué)貢獻(xiàn)的大小劃分成專家型教師、學(xué)科帶頭人、骨干教師、勝任教師、合格教師及不合格教師,并按不同檔次的教師聘任提供不同的月獎(jiǎng)。不合格的試用一年或解聘;搞好在職培訓(xùn),優(yōu)化教師學(xué)歷結(jié)構(gòu);積極鼓勵(lì)教師在職攻讀學(xué)位的同時(shí),還要對(duì)教師進(jìn)行現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育理論、現(xiàn)代教育技術(shù)、信息技術(shù)、教育管理、教學(xué)設(shè)計(jì)等基本理論及媒體實(shí)用技術(shù)的培訓(xùn),以提高遠(yuǎn)程教育教師的整體素質(zhì);引進(jìn)人才或擴(kuò)展兼職師資隊(duì)伍,建立合理的專兼職教師結(jié)構(gòu)。教師職能結(jié)構(gòu)既要明晰化,又要注重培養(yǎng)大批具有綜合技能的多面手教師,例如能同時(shí)承擔(dān)課程設(shè)計(jì)、編導(dǎo)、課件制作、課堂輔導(dǎo)、網(wǎng)上導(dǎo)學(xué)的責(zé)任教師。

2.校園文化建設(shè)

電大雖有面授輔導(dǎo),但課堂上短暫的答疑解惑缺乏師生及生生間的情感交流,因而使不少學(xué)生不認(rèn)可自己是學(xué)生,也不認(rèn)可教師、課堂及學(xué)校的真實(shí)存在性;不少學(xué)生對(duì)網(wǎng)上虛擬課堂并不重視,個(gè)別則是從不進(jìn)入網(wǎng)上虛擬課堂的。形成這種局面的因素有多種,但主要因素是電大校園文化建設(shè)的缺位或力度不夠。教育是傳承和發(fā)展人類文化的活動(dòng),生活是文化之源,文化又在改造和超越生活。教育――生活――文化,這一邏輯鏈條,把校園文化建設(shè)緊緊依附在教育、生活上,學(xué)校文化承載著改革教育、改善和超越生活的使命。校園文化建設(shè)不僅開發(fā)教學(xué)過程的文化內(nèi)涵,而且賦予教學(xué)過程更多的文化內(nèi)涵和意義。從關(guān)注和變革教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式入手,從豐富師生的教育生活入手,將使學(xué)習(xí)變成不可或缺的生活部分。清華、北大的學(xué)術(shù)固然是引人注目的,但她們的校園文化是吸引學(xué)子的一個(gè)重要因素。因此,縣級(jí)電大須將校園文化作為未來發(fā)展的核心能力部分加以培育。

3.社區(qū)教育――適應(yīng)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展的多元化非學(xué)歷教育

依據(jù)十六大提出的“形成全民學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)”的目標(biāo),不少城市開始構(gòu)筑社區(qū)教育框架。在市、縣(區(qū))政府作為社區(qū)教育主導(dǎo)者外,由誰擔(dān)任主要教育任務(wù),一直是各地專家、學(xué)者研討的主題。從目前各縣(區(qū))電大所處的地理位置及教學(xué)特點(diǎn)來看,最適合承擔(dān)社區(qū)教育的教學(xué)任務(wù),這是一般院校很難適應(yīng)和勝任的。因此,縣級(jí)電大要將其列入拓展的核心能力。浙江電大富陽學(xué)院已于2005年掛上第二塊校牌――富陽市(縣)社區(qū)教育學(xué)院。經(jīng)過近一年的運(yùn)轉(zhuǎn),已在這個(gè)領(lǐng)域取得良好的社會(huì)效益及聲譽(yù)。

三、縣級(jí)電大戰(zhàn)略選擇

1.縣級(jí)電大SWOT分析

SWOT分析是企業(yè)戰(zhàn)略選擇的一種科學(xué)方法,即將企業(yè)外部環(huán)境(威脅、機(jī)會(huì))及內(nèi)部環(huán)境(優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì))列于表1中進(jìn)行比較,分析,尋找出外部環(huán)境的主要因素及內(nèi)部環(huán)境的主要因素,為企業(yè)戰(zhàn)略選擇提供依據(jù)。SWOT分析同樣適用于學(xué)校戰(zhàn)略選擇前的環(huán)境分析,根據(jù)前面分析,我們將縣級(jí)電大的如下:

2.戰(zhàn)略選擇分析

在SWOT分析基礎(chǔ)上,我們建立相關(guān)分析模型圖(見圖1)。若學(xué)校處于第1象限,表明外部有眾多的機(jī)會(huì),而學(xué)校又具有強(qiáng)大的內(nèi)部優(yōu)勢(shì),則學(xué)校宜采用成長型戰(zhàn)略,即學(xué)校對(duì)原有學(xué)科、專業(yè)等進(jìn)行擴(kuò)展;若學(xué)校處于第Ⅱ象限,表明外部有眾多的機(jī)會(huì),而學(xué)校內(nèi)部劣勢(shì)占主要地位,則學(xué)校宜先穩(wěn)定(鞏固)現(xiàn)有辦學(xué)規(guī)模,而后,當(dāng)優(yōu)勢(shì)增加、時(shí)機(jī)成熟時(shí)再采取成長型戰(zhàn)略;若學(xué)校處于第Ⅲ象限,表明外部威脅占主導(dǎo)地位,而學(xué)校內(nèi)部劣勢(shì)也占主要地位,則學(xué)校宜采用緊縮型戰(zhàn)略,即學(xué)校對(duì)原有學(xué)科、專業(yè)的招生規(guī)模等采取縮減;學(xué)校處于第Ⅳ象限,表明外部威脅占主導(dǎo)地位,而學(xué)校具有強(qiáng)大的內(nèi)部優(yōu)勢(shì),則學(xué)校宜采用多元化戰(zhàn)略,即“一業(yè)為主多種經(jīng)營”,例如以遠(yuǎn)程教育為主,兼“營”社區(qū)教育、技術(shù)培訓(xùn)等。

由于各地縣級(jí)電大外部面臨的機(jī)會(huì)或威脅基本相同,而內(nèi)部優(yōu)勢(shì)或劣勢(shì)存在著較大的差異,因此所選擇的戰(zhàn)略是不同的。例如,浙江電大富陽學(xué)院既有較強(qiáng)的內(nèi)部優(yōu)勢(shì),也有較多的劣勢(shì),相比較而言優(yōu)勢(shì)占主導(dǎo),而機(jī)會(huì)與威脅比較,威脅占上風(fēng),因此,該學(xué)院選擇第Ⅳ象限,即多元化戰(zhàn)略。近兩年來,富陽學(xué)院與當(dāng)?shù)夭簧倨髽I(yè)合作開展技術(shù)、業(yè)務(wù)培訓(xùn)工作,包括承擔(dān)富陽市社區(qū)教育教學(xué)工作,同時(shí)開展各類職業(yè)教育及與一些普通高校合作開展學(xué)歷教育工作。以遠(yuǎn)程教育為主,兼“營”多種教育業(yè)務(wù),使富陽學(xué)院的教育、教學(xué)工作充滿生機(jī)、充滿活力。

四、結(jié)語

除了用SWOT分析方法來作出戰(zhàn)略選擇,我們也可運(yùn)用戰(zhàn)略選擇矩陣、戰(zhàn)略聚類模型等方法來籌劃學(xué)校的發(fā)展戰(zhàn)略。在選定戰(zhàn)略方案的實(shí)施中,依據(jù)內(nèi)外環(huán)境的特點(diǎn),學(xué)校各學(xué)科或部門可以參照企業(yè)競(jìng)爭戰(zhàn)略中經(jīng)常運(yùn)用的成本領(lǐng)先戰(zhàn)略、差異化戰(zhàn)略及集中化戰(zhàn)略等競(jìng)爭戰(zhàn)略,選擇適合自己特點(diǎn)的相應(yīng)戰(zhàn)略,以使學(xué)校從總系統(tǒng)與子系統(tǒng)都處于良好的競(jìng)爭地位。

[作者簡介]

篇(3)

氣相生長納米炭纖維一般以過渡族金屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑,以低碳烴化合物為碳源,氫氣為載氣,在873K~1473K下生成的一種納米尺度炭纖維。它與一般氣相生長炭纖維(VGCF)所不同的是,納米炭纖維除了具有普通VGCF的特性如低密度、高比模量、高比強(qiáng)度、高導(dǎo)電等性能外,還具有缺陷數(shù)量非常少、比表面積大、導(dǎo)電性能好、結(jié)構(gòu)致密等優(yōu)點(diǎn),可望用于催化劑和催化劑載體、鋰離子二次電池陽極材料、雙電層電容器電極、高效吸附劑、分離劑、結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料等。Tibbetts[2]在研究了VGCF的物理特性以后,發(fā)現(xiàn)小直徑氣相生長炭纖維的強(qiáng)度比大直徑的強(qiáng)度要大。

Endo[3]用透射電鏡觀察到氣相生長法熱解生成的炭納米管和電弧法生成的炭納米管的結(jié)構(gòu)完全相同。所有這些,都使氣相生長納米炭纖維的研制工作進(jìn)入了一個(gè)新階段。

另外,從圖1的直徑分布來看,納米炭纖維處于普通氣相生長炭纖維和納米炭管之間,這決定了納米炭纖維的結(jié)構(gòu)和性能處于普通炭纖維和納米炭管的過渡狀態(tài),因而,研究普通炭纖維、納米炭纖維、納米炭管的結(jié)構(gòu)和性能的差異將具有重要的意義。

2氣相生長納米炭纖維的制備方法與影響因素

劉華的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明VGCF的強(qiáng)度隨著直徑的減小而急劇增大[4]。Tibbetts[2]在研究VGCF的物理特性時(shí),也預(yù)測(cè)小直徑的VGCF要比大直徑的VGCF強(qiáng)度要大得多。由于VGCF的直徑主要是由催化劑顆粒的大小來決定的[5],因此大批量生產(chǎn)VGCNF的關(guān)鍵問題是催化劑顆粒的細(xì)化。

目前,VGCNF的制備主要有三種方法:基體法[6,7]、噴淋法或者流動(dòng)催化劑法[8]和改進(jìn)的流動(dòng)催化劑法[9]。所謂的基體法是將石墨或陶瓷作基體,施以納米級(jí)催化劑顆粒做“種籽”,高溫下通入碳?xì)錃怏w化合物,在催化劑的作用下碳?xì)錃怏w分解并在催化劑顆粒的一側(cè)析出納米級(jí)纖維狀炭。例如,Rodriguez[10]在基體上噴灑超細(xì)催化劑粉末,即用所謂的基體法高溫降解碳?xì)浠衔餁怏w制備出50nm~80nm的VGCNF。這種基體催化劑方法可以制備出高質(zhì)量的VGCNF。但是,超細(xì)催化劑顆粒的制備非常困難,在基體上噴灑不均勻,而且納米炭纖維只在有催化劑的基體上生長,因而產(chǎn)量不高,不可能工業(yè)化生產(chǎn)。Tibbetts[8]用噴淋法或者流動(dòng)催化劑法在一個(gè)垂直的爐子里成功地制備出了50nm~100nm的VGCNF。雖然這種方法提供了大量制備VGCNF的可能性,但是由于催化劑與碳?xì)錃怏w化合物的比例難以優(yōu)化,噴灑過程中鐵顆粒分布不均勻,且噴灑的催化劑顆粒很難以納米級(jí)形式存在,因此在制備纖維的過程中納米級(jí)纖維所占比例少,而且總是伴有大量的炭黑生成。

為了解決以上兩種方法的不足,充分利用基體法和噴淋法各自的優(yōu)點(diǎn),本研究小組用改進(jìn)的氣相流動(dòng)催化劑法,在水應(yīng)爐里,生長出10nm~100nm的VGCNF[9]。改進(jìn)的流動(dòng)催化劑法的主要特征是,催化劑并不是附著在基體上,也不象制備VGCNF所用的噴淋法或者流動(dòng)催化劑法,將催化劑前驅(qū)體溶解在碳源溶液中,而是以氣體形式同碳?xì)錃怏w一起引入反應(yīng)室,經(jīng)過不同溫區(qū)完成催化劑和碳?xì)錃怏w的分解,分解的催化劑原子逐漸聚集成納米級(jí)顆粒,因此分解的碳原子在催化劑上將會(huì)以納米級(jí)形式析出纖維狀炭。由于從有機(jī)化合物分解出的催化劑顆粒可以分布在三維空間內(nèi),因此其單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量可以很大,可連續(xù)生產(chǎn),有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

影響氣相生長炭纖維的因素很多,研究也較充分,如氫氣的純度、碳?xì)錃怏w化合物的分壓、氫氣和碳?xì)錃怏w化合物的比例、反應(yīng)溫度、催化劑(顆粒大小、形狀、結(jié)晶構(gòu)造)的選取、氣體的流量、微量元素的添加(如S)等都會(huì)影響到VGCF的生長。由于VGCNF和VGCF一樣也是雙層結(jié)構(gòu),即由兩種不同結(jié)構(gòu)的炭組成,內(nèi)部是結(jié)晶程度比較好、具有理想石墨結(jié)構(gòu)、中間空心的初期纖維;外層是結(jié)晶程度比較差、具有亂層結(jié)構(gòu)的熱解炭層[9]。因此,影響氣相生長炭纖維的因素,也將影響著VGCNF的生長。

(1)氫氣除了作載氣外,還用以將Fe、Co、Ni等的金屬化合物還原成為起催化作用的Fe、Co、Ni等單質(zhì)。另外,還具有下列作用:(a)H2在金屬表面上的化學(xué)吸附可以阻止石墨炭層的凝聚反應(yīng);(b)H2在金屬表面上的化學(xué)吸附也可以弱化金屬與金屬間的結(jié)合力,使金屬顆粒的大小適合于生長炭纖維[10];(c)H2的存在也可以使催化劑顆粒重構(gòu),以形成可以大量吸附碳?xì)浠衔锏谋砻妫?1]。

(2)其它元素如硫的加入對(duì)VGCF的生長也產(chǎn)生很大影響,Kim[12]在研究硫的吸附與碳在Co做催化劑析出時(shí)的相關(guān)作用時(shí)發(fā)現(xiàn):少量的硫可以促進(jìn)金屬表面的重構(gòu),防止催化劑失活。硫量過大,則會(huì)生成過多的硫化物,抑制催化劑的催化活性。另外,少量的硫也可以促進(jìn)催化劑顆粒分裂,這對(duì)于生長高質(zhì)量的納米級(jí)VGCF具有非常重要的作用。

(3)為了高效率生長VGCNF,催化劑一直是研究的熱點(diǎn)。Baker發(fā)現(xiàn)在鐵磁性金屬中添加第二種金屬可以改變炭纖維的生長特性,產(chǎn)生非常高的有序結(jié)構(gòu)[13],生長多種形態(tài)的炭纖維。而且可以減少催化劑顆粒直徑,VGCF的產(chǎn)量和生長速率也有所提高[14]。人們也發(fā)現(xiàn)往過渡族金屬(Fe、Co、Ni)中引入第二種金屬同樣也能影響VGCNF的形貌和特性[6,7].Chambers等在研究往Co里加入Cu對(duì)VGCNF的結(jié)構(gòu)和性能的影響后,發(fā)現(xiàn)所制備的VGCNF具有非常高的結(jié)晶性[7]。

另外,Rodriguez[6]用純鐵作催化劑制備出石墨片層平行于纖維軸向的ribbon型的納米炭纖維;用Fe-Cu(7:3)作催化劑制備出石墨片層與纖維軸向呈一定角度的herringbone型的納米炭纖維;用硅基鐵作催化劑制備出石墨片層垂直于纖維軸向的納米炭纖維。所有這些現(xiàn)象都說明了催化劑顆粒的特性影響著納米炭纖維的生長。

總之,氫氣的分壓、催化劑的選取、碳?xì)浠衔锏牧髁俊⑽⒘吭氐募尤攵紩?huì)影響炭纖維的生長,對(duì)于VGCNF的制備,所有這些因素都必須加以考慮。

3氣相生長納米炭纖維的生長機(jī)理

一般認(rèn)為,VGCNF與VGCF一樣是由兩種不同結(jié)構(gòu)的炭組成的,內(nèi)層是結(jié)晶比較好的石墨片層結(jié)構(gòu)(即納米炭管),外層是一層很薄的熱解炭,中間是中空管。這些結(jié)構(gòu)特性決定了VGCNF兩個(gè)不同的生長歷程。即先是在催化劑表面氣相生長納米纖維,然后是在其上面熱解炭沉積過程。其中,在催化劑表面氣相生長納米炭纖維可以分為以下幾個(gè)過程:

(1)碳?xì)錃怏w化合物在催化劑表面的吸附;

(2)吸附的碳?xì)浠衔锎呋療峤獠⑽龀鎏迹?/p>

(3)碳在催化劑顆粒中的擴(kuò)散;

(4)碳在催化劑顆粒另一側(cè)的析出,纖維生長;

(5)催化劑顆粒失活,纖維停止生長。

目前,世界各國的科學(xué)家對(duì)VGCNF的生長機(jī)理還沒有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),在許多方面還有爭議。

例如:碳在催化劑顆粒中的擴(kuò)散是靠溫度梯度為推動(dòng)力還是靠濃度梯度為推動(dòng)力;真正起催化作用的是金屬單質(zhì)還是金屬碳化物至今也是一個(gè)爭論的焦點(diǎn)。

Oberlin[5]用Fe-苯-H2體系生成了VGCF,并對(duì)催化劑顆粒的電子衍射進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)有滲碳體Fe3C的存在。Audier[15]用選區(qū)電子衍射技術(shù)也發(fā)現(xiàn)了Fe5C2和Fe3C的存在。Baker[16]在研究了各種Fe的氧化物和碳化物的反應(yīng)活性之后不同意滲碳體有催化活性的觀點(diǎn)。當(dāng)用很高濃度的滲碳體做催化劑時(shí),沒有發(fā)現(xiàn)炭纖維生長。

Yang在研究H2對(duì)碳降解的作用時(shí)發(fā)現(xiàn),F(xiàn)e3C表面對(duì)苯的熱解無活性,通H2后恢復(fù)了金屬性,則生長炭纖維的活性也恢復(fù)了。盡管金屬碳化物有催化活性的說法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合,但碳化物的表面作用不可忽視。

另外,碳在催化劑顆粒中的擴(kuò)散是靠溫度梯度為推動(dòng)力還是靠濃度梯度為推動(dòng)力也是一個(gè)爭論的焦點(diǎn)。最初,Baker[16]假定碳在催化劑顆粒中的擴(kuò)散是靠溫度梯度為推動(dòng)力的。碳?xì)錃怏w化合物在催化劑顆粒一側(cè)放熱分解,而在另一側(cè)吸熱析出。這樣,就在催化劑顆粒中存在一個(gè)溫度差,從碳?xì)錃怏w化合物分解出的碳原子在這種溫度梯度的作用下從催化劑顆粒的另一側(cè)析出,生長炭纖維。

而Holstein[18]則認(rèn)為碳在催化劑顆粒中的擴(kuò)散是等溫?cái)U(kuò)散,是靠濃度梯度為推動(dòng)力的。Rostrup-Nielsen和Trimm[19]也認(rèn)為碳在催化劑顆粒中的擴(kuò)散是靠濃度梯度為推動(dòng)力的。Holstein和Boudart[20]通過計(jì)算得出當(dāng)金屬催化劑表面發(fā)生放熱反應(yīng)的時(shí)候,在氣體/金屬界面和金屬/纖維界面所產(chǎn)生的溫度差小于0.1K可以忽略。另外,Rostrup-Nielsen[19,21]也發(fā)現(xiàn)在催化劑顆粒表面發(fā)生吸熱反應(yīng)的纖維生長。因此,他們認(rèn)為碳在催化劑顆粒的擴(kuò)散是靠濃度梯度為推動(dòng)力而不是靠溫度梯度為推動(dòng)力的。不論靠什么作推動(dòng)力,炭纖維的生長速度主要由碳原子在催化劑顆粒中的擴(kuò)散速率決定,則是不容置疑的[18]。當(dāng)催化劑表面被熱解碳完全覆蓋而失去催化活性時(shí),纖維就停止生長。

對(duì)于碳?xì)錃怏w化合物催化熱解析出碳和催化劑失活的問題,許多科學(xué)家研究了金屬與氣體的界面反應(yīng)。碳作為碳?xì)錃怏w熱解的最終產(chǎn)物有三種聚集狀態(tài):顆粒、片狀及纖維狀。隨著反應(yīng)條件不同,三種形態(tài)所占的比例將有所變化。當(dāng)碳?xì)錃怏w分子與催化劑顆粒相撞時(shí),碳-氫、碳-碳鍵被削弱,再與氣氛中的氫作用,各原子將重新組合,有人認(rèn)為這時(shí)將產(chǎn)生一種活性很高的過渡態(tài)碳原子[22],它繼續(xù)變化的方向有以下幾個(gè):

(1)再與吸附在鐵表面的氫和碳?xì)浠衔锝Y(jié)合;

(2)與同類碳原子相連形成表面包覆碳;

(3)進(jìn)行催化劑體內(nèi)擴(kuò)散;

(4)析出、連續(xù)長出炭纖維;

其中(2)與催化劑失活有關(guān)。

盡管上述生長過程,為典型的晶須狀纖維提供了一個(gè)合理的解釋,但對(duì)于分叉狀、多方向狀、螺旋狀VGCF卻不能自圓其說。對(duì)于VGCF的分叉現(xiàn)象,可能是由于碳以固態(tài)形式從催化劑中析出,這會(huì)對(duì)催化劑顆粒產(chǎn)生排擠力,這種排擠作用可能會(huì)使催化劑顆粒分裂為兩個(gè)或更多的小顆粒,這些小顆粒對(duì)纖維的生長仍然起著催化作用,結(jié)果導(dǎo)致了VGCF的分叉。

對(duì)于雙向狀、多方向狀、螺旋狀VGCF的生長機(jī)理,人們還沒有統(tǒng)一和明確的認(rèn)識(shí)。目前也僅僅是一些推測(cè),認(rèn)為氫氣和第二種金屬的加入,會(huì)使催化劑顆粒重構(gòu),形成適于生長VGCF的多個(gè)晶面[15],然后是碳原子在顆粒中的擴(kuò)散,在晶面上析出,生長VGCF。氣相生長炭纖維盡管有大約二十年的研究和發(fā)展歷史,但由于其生長過程的復(fù)雜性,人們對(duì)其生長機(jī)理的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)未完成,隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展,認(rèn)識(shí)將更加深入。

4氣相生長納米炭纖維的性能及應(yīng)用前景

作為一維結(jié)構(gòu)的VGCNF具有許多優(yōu)越的性能,因此它的潛在應(yīng)用十分廣闊。

由于VGCNF的缺陷數(shù)量很少、結(jié)構(gòu)致密,所以VGCNF具有高強(qiáng)度、高比模量的力學(xué)性能,其強(qiáng)度比普通VGCF大。并且VGCNF具有直徑小、長徑比大的特點(diǎn),因此可以用于高級(jí)復(fù)合材料的增強(qiáng)體,也可以用于航空、航天、環(huán)境、工民建材料及日常生活用品及其它高科技領(lǐng)域。

VGCNF表面具有分子級(jí)細(xì)孔,內(nèi)部也具有細(xì)孔,比表面積大,氣體可以在VGCNF中凝聚,因此可以吸附大量氣體,是極具潛力的儲(chǔ)氫材料,也可用作高效吸附劑、催化劑和催化劑載體。

另外,納米炭纖維還具有較高的導(dǎo)電性,可望用于鋰離子二次電池陽極材料、雙電層電容器電極等。

直徑為10nm~20nm的炭纖維在結(jié)構(gòu)上和納米管的結(jié)構(gòu)相似,使氣相生長法代替電弧法制備高純度的納米炭管成為可能。總之,高質(zhì)量的納米級(jí)VGCF的大量制備、充分利用其特性,開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域,將是人們?yōu)橹Φ姆较颉?/p>

5改進(jìn)流動(dòng)催化劑法制備的VGCNF

很久以前,人們就發(fā)現(xiàn)碳?xì)錃怏w化合物通過過渡族金屬表面催化降解可以析出微米級(jí)炭纖維,但直到九十年代才發(fā)現(xiàn)此種技術(shù)也可用來制備納米炭纖維和納米炭管。

本研究小組根據(jù)纖維直徑大小主要由催化劑顆粒大小決定的這一事實(shí),我們用易揮發(fā)的過渡族金屬有機(jī)化合物析出的Fe、Co、Ni原子可以凝聚成納米級(jí)催化劑顆粒的特點(diǎn),采用改進(jìn)的流動(dòng)催化劑法制備出純凈的納米炭纖維。如以苯為碳源,以二茂鐵為催化劑前驅(qū)體,以氫氣為載氣,在1373K~1473K下成功地制備出直徑在5nm~500nm內(nèi)可控的納米炭纖維。并且經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)了一種VGCNF的生長促進(jìn)劑-含硫化合物,它一方面可以有效地阻止無定形碳、炭黑等雜質(zhì)的生成,另一方面可以大大增加VGCNF的產(chǎn)量和收率。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2。得到的VGCNF外觀上有兩種形式。一種為薄膜狀“織物”,非常薄;一種為塊狀,有彈性,得到的產(chǎn)物如圖3(a),3(b)所示。

實(shí)際上這些束狀纖維是由許多單壁或者多壁納米炭管組成的[23]。圖5(a)和5(b)是塊狀產(chǎn)物的SEM和TEM形貌。從SEM圖中可以看出塊狀產(chǎn)物也非常純凈。纖維直徑分布比較均一,而且大部分纖維可以觀察到中空管的存在,纖維的表面也非常光滑。

用改進(jìn)的流動(dòng)催化劑法制備VGCNF不僅設(shè)備簡單,而且能半連續(xù)或連續(xù)生產(chǎn),制備的VGCNF具有直徑分布比較均勻、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn),目前正在深入研究該方法的放大技術(shù)。

6小結(jié)

VGCNF是一種十分獨(dú)特的納米炭材料,具有許多與眾不同的特性,如非常小的尺寸、獨(dú)特的電學(xué)性能、特別優(yōu)良的力學(xué)性能及吸附與催化特性。VGCNF具有十分廣闊的應(yīng)用前景,對(duì)其進(jìn)行廣泛而深入的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究,具有十分重要的科學(xué)意義。

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