智能論文
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智能論文范文第1篇
1.1相變材料的選用
微膠囊壁的厚度、彈性、拉伸及壓縮強度、耐熱性以及與芯材的相容性直接影響MEPCM的可應(yīng)用性，因此，壁材應(yīng)選用無毒、不熔、不溶、密封性好、有較高拉伸及壓縮強度的樹脂。常用于囊壁的材料有尿素-甲醛樹脂(UF)［7］、聚氨酯(PU)［8］以及耐高溫性能較好的三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)、尿素-三聚氰胺-甲醛樹脂(MUF)等。同時，壁材與芯材的質(zhì)量比對MEPCM的相變焓與調(diào)溫效率有直接影響，一般芯材的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在60%～80%之間［9－10］。有研究選用MF樹脂包覆復(fù)合高級醇類芯材制備相變溫度接近人體體溫且粒徑分布均勻的MEPCM，實驗測定其芯殼比例為4∶1時，MEPCM的相變焓較高且具有良好的調(diào)溫能力［11］。最新報道顯示，實驗室制作MEPCM的芯材質(zhì)量分?jǐn)?shù)可實現(xiàn)87%以上［12］，熱焓值可達(dá)200kJ/kg［13］。未來應(yīng)用于紡織品的MEPCM研究重點應(yīng)由單純增大相變材料芯材的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來提升相變焓，轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)化芯殼比例，提高蓄熱調(diào)溫智能紡織品的蓄熱密度和調(diào)溫效率，提升MEPCM綜合應(yīng)用性能。
1.2乳化劑的選用
油溶性有機相變材料作為MEPCM芯材，需先高速分散形成水包油(O/W)或油包水(W/O)體系的乳狀液，再與壁材發(fā)生聚合反應(yīng)進(jìn)而形成微膠囊。乳液液滴的直徑分布越小，在溶液中分散越均勻，制得的MEPCM熱學(xué)性能越好［14］。影響乳化效果的因素有:親水親油平衡值(HLB值)［15］、臨界膠束濃度(CMC)、乳化時間、乳化溫度、乳化機轉(zhuǎn)速、乳化劑種類、乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)、乳化劑分子質(zhì)量［14］等。其中，CMC和HLB是表征乳化劑性能和乳化效果的主要參數(shù)。HLB值低表示乳化劑的親油性強，易形成W/O型體系;HLB值高則表示親水性強，易形成O/W型體系;HLB值居中為6～8時，通過強力攪拌可分散形成乳狀溶液，適合用作潤濕劑，因此HLB值是影響乳化效果的關(guān)鍵因素［16－17］。常用的乳化劑主要有陰離子型、陽離子型、兩性型和非離子型，其中陰離子和非離子型乳化劑適用于O/W型乳液。用于分散相變芯材的乳化劑主要有苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、全氟壬烯氧基苯磺酸鈉(OBS)、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚(Tween)和失水山梨醇脂肪酸酯(Span)等。實驗室研究應(yīng)用不同成分乳化劑對相變芯材進(jìn)行乳化處理，表2匯總了目前已報道的相變芯材及其選用的乳化劑。而基于乳化劑HLB值和基團(tuán)相容性對相變材料分散性的理論研究還較為淺顯。閆麗佳［18］對比SDS和OBS陰離子型乳化劑對正十八烷的分散能力發(fā)現(xiàn):SDS的分散能力雖強，但其制備的微膠囊壁材易黏連，芯材質(zhì)量分?jǐn)?shù)低導(dǎo)致MEPCM熱焓值降低;OBS熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較好，且乳化制得的MEPCM的相變溫度和相變焓均高于同等條件下SDS制備的MEPCM。顏超［8］對比陰離子和非離子乳化劑的乳化效果發(fā)現(xiàn):使用陰離子乳化劑SDS的石蠟體系乳液在剪切停止后立即分層;而Tween-80、OP-10和平平加O3種非離子乳化劑的乳化效果較好。這是由于石蠟/水體系乳化所需的HLB值為11～13，SDS不能提供適宜的HLB值，而上述3種非離子乳化劑的HLB值均在11左右，因此具有較好的乳化效果。其中，平平加O乳化劑中疏水鏈段的脂肪烴對石蠟具有更好的相容性而有助于提升乳化效果;2種不同種類非離子乳化劑混合得到的復(fù)配乳化劑在使用時發(fā)生的協(xié)同效應(yīng)有利于乳化效果。對不同Span-Tween復(fù)配乳化劑種類和用量下的乳液穩(wěn)定性也進(jìn)行了相關(guān)研究［19］。復(fù)配乳化劑可根據(jù)實際應(yīng)用要求而確定最優(yōu)HLB值及乳化參數(shù)。
1.3MEPCM的制備方法
微膠囊的制備方法分為物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)法。目前應(yīng)用于紡織品的MEPCM主要采用化學(xué)方法制備。國內(nèi)外學(xué)者對使用界面聚合法［27－28］、原位聚合法［11，29］等易操作方法制備包含不同相變材料的微膠囊研究較多。這2種方法制備的MEPCM結(jié)構(gòu)見圖1［3］。界面聚合法既適用于制備水溶性芯材也適用于油溶性芯材的微膠囊，其特點是將形成壁材的2種單體分別溶解在不相溶的2種溶液中，2種單體分別從兩相內(nèi)部向芯材乳液液滴界面移動并在相界面發(fā)生聚合反應(yīng)，使聚合物包裹芯材形成微膠囊，其工藝流程見圖2［27］。原位聚合法與界面聚合法的區(qū)別是，壁材單體先發(fā)生預(yù)聚形成預(yù)聚體，沉積在已經(jīng)分散為小液滴的芯材表面，在交聯(lián)和聚合反應(yīng)下形成微膠囊外殼。相較之下原位聚合法成球較容易，壁材厚度和芯材質(zhì)量分?jǐn)?shù)可控。此外，也有通過乳液聚合法［30］、懸浮聚合法［20］和復(fù)合凝聚法［21，31］等方法制備MEPCM的研究報道。
2MEPCM在紡織品中的應(yīng)用
在紡織應(yīng)用領(lǐng)域，MEPCM通過直接紡絲法和織物表面整理法等加工方式附加到紡織品上，制成蓄熱調(diào)溫紡織品。
2.1相變纖維
美國Outlast、TRDC公司一直致力于MEPCM在熔融紡絲工藝中的研究和應(yīng)用。目前Outlast已成功研制出包含MEPCM的聚丙烯腈纖維、粘膠和聚酯短纖維并正式應(yīng)用于服用紡織品［32］。圖3示出Outlast研制的蓄熱調(diào)溫纖維截面形態(tài)［32］。國內(nèi)外研究學(xué)者對采用熔融紡絲和濕法紡絲等直接紡絲工藝制備添加MEPCM的蓄熱調(diào)溫纖維進(jìn)行了深入探討。其中對應(yīng)用熔融紡絲法的研究較多，因濕法紡絲流程長、污染大、產(chǎn)量低，并且微膠囊的理論添加量受限，相關(guān)研究較少。
2.1.1熔融紡絲
用熔融紡絲法制備蓄熱調(diào)溫纖維是將紡絲高聚物與MEPCM共混制成切片，將切片加熱到高聚物熔點以上成熔融態(tài)，再通過噴絲孔射出到空氣中冷凝成絲條。由于熔融紡絲液的溫度較高，紡絲速度快，微膠囊在紡絲液中易破損和升華，因此熔融紡絲法對微膠囊芯材和壁材的耐熱性要求很高。為了增強紡絲過程中MEPCM的耐熱性，F(xiàn)an等［14］在十八烷相變芯材乳化液中添加一定量環(huán)己烷并對MEPCM進(jìn)行耐高溫改性處理。微膠囊在160℃條件下加熱30min使環(huán)己烷升華，其壁內(nèi)產(chǎn)生預(yù)留膨脹空間，提高了膠囊粒徑分布均勻性，實驗測得膠囊耐熱溫度最高可達(dá)270℃。Han等［33］認(rèn)為導(dǎo)致熔融紡絲工藝中MEPCM熱焓效率低的原因有2類:一是囊壁包裹不均勻的微膠囊在高溫下容易破裂;二是在熔融紡絲過程中摩擦力和剪切力導(dǎo)致部分微膠囊發(fā)生破裂。本文對紡絲工藝與相變性能、熱效率及力學(xué)性能和耐熱性能的關(guān)系進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔融溫度隨微膠囊質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而升高，而纖維的斷裂強度和伸長率隨著MEPCM的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高而降低。有研究發(fā)現(xiàn)MEPCM質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時丙烯腈基初生纖維的力學(xué)性能可達(dá)到服用要求［34］。
2.1.2濕法紡絲
用濕法紡絲法制備蓄熱調(diào)溫纖維是將MEPCM和高聚物配制成紡絲溶液，將紡絲液從噴絲孔中壓出后射入凝固浴形成絲條。該方法的紡絲速度低且溶液溫度低，因此對微膠囊損傷較小。制備以聚丙烯腈、粘膠等聚合物基體的蓄熱調(diào)溫纖維均適用濕法紡絲法，具有廣泛的實用性。張興祥等［35］將MEPCM與聚丙烯腈-偏氯乙烯共聚物混合經(jīng)溶液紡絲制成MEPCM質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)30%的腈氯綸纖維。該纖維具有較好的可紡性、熱穩(wěn)定性和熱焓效率，但力學(xué)性能較差。為了提高濕法紡絲制備相變材料纖維的力學(xué)性能，于海飛等［36］通過改變紡絲凝固浴中NaSCN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測試其對纖維強度的影響。通過濕法紡絲工藝制備含聚酰胺包覆石蠟相變材料的蓄熱調(diào)溫聚丙烯腈纖維，MEPCM質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.7%，當(dāng)紡絲凝固浴中NaSCN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時，MEPCM在纖維中的熱焓效率達(dá)到78.4%，同時纖維斷裂強度為1.35cN/dtex。對比研究表明，在濕法紡絲凝固浴中添加適量NaSCN制備的含MEPCM聚丙烯腈纖維能夠獲得良好的力學(xué)性能和蓄熱調(diào)溫性能。通過直接紡絲法制備的蓄熱調(diào)溫纖維中微膠囊分布均勻，織物調(diào)溫性能優(yōu)良，但融入MEPCM紡絲液的直接紡絲工藝難度較大，纖維斷裂強度和伸長率較低導(dǎo)致其可紡性較差，因此，直接紡絲法制備相變材料纖維仍有很大的研究空間。可嘗試以聚乙烯醇和熱學(xué)、力學(xué)性能優(yōu)良的芳砜綸為主體纖維用濕法紡絲制備蓄熱調(diào)溫纖維。用熔融紡絲法制備蓄熱調(diào)溫纖維可向多功能方向發(fā)展，如與可降解聚乳酸結(jié)合制備生物醫(yī)用材料，纖維中添加MEPCM與遠(yuǎn)紅外粒子產(chǎn)生協(xié)同作用增強織物保溫效果等。
2.2基于相變材料微膠囊的織物整理
用相變材料微膠囊整理織物是將MEPCM添加到整理液或涂層劑中，通過織物后整理方法，依靠黏合劑的作用使相變材料黏接在纖維或織物上，從而獲得蓄熱調(diào)溫紡織品。采用后整理技術(shù)得到的蓄熱調(diào)溫紡織品的耐水洗性和耐久性的報道較少，且關(guān)于織物的組織結(jié)構(gòu)、織物密度、微膠囊質(zhì)量分?jǐn)?shù)、涂層密度對蓄熱調(diào)溫性能的研究不夠深入。相比直接紡絲法，通過后整理方法附著在織物表面的微膠囊理論上易磨損和脫落，因此，整理液中涂層劑的選擇需與微膠囊壁材和纖維的化學(xué)成分結(jié)合性均好。在紡織應(yīng)用領(lǐng)域，一般通過浸軋法和涂層法將MEPCM附加到紡織品上制成蓄熱調(diào)溫紡織品。常用的PU、丙烯酸類黏合劑對MEPCM具有良好的粘接性和成膜強度。通過選用適當(dāng)比例的整理液配方［18］，及后整理技術(shù)得到的織物具有較好的平整度和調(diào)溫性能，但織物表面的涂層易形成薄膜覆蓋紗線及中間空隙從而影響織物透氣性。司琴等［37］嘗試在MEPCM浸軋整理前先將棉織物浸入聚醚改性氨基硅油進(jìn)行柔軟整理，再經(jīng)微膠囊附加整理，所得織物具有較好的調(diào)溫性能，且毛羽、柔軟性能和透氣性有不同程度的改善。目前關(guān)于含MEPCM整理液的研究報道中選用的黏合劑見表3。基于數(shù)值模擬的MEPCM對紡織品調(diào)溫性能模型的研究認(rèn)為，相變材料微膠囊附加織物的調(diào)溫過程常常伴隨纖維吸濕，其保溫體系包含:纖維、濕空氣、相變材料，使得熱濕傳遞和相變過程耦合在一起，基于數(shù)值方法則可以較為便捷、靈活地模擬相變材料調(diào)溫過程。因此，Li等［38］在其前期研究的基礎(chǔ)上發(fā)展了基于控制體積法和有限差分法的熱濕傳遞數(shù)學(xué)模型。模型將單一芯材的相變過程考慮為一個移動邊界問題，將相變溫度考慮成一個點，并討論了PCM質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物中熱濕傳遞的影響。He等［39］針對復(fù)合相變材料指出其相變過程不是發(fā)生在一個恒定溫度點，而是一個溫度范圍，該相變溫度范圍對PCM能量調(diào)節(jié)過程有重要影響。李鳳志等［2］研究了MEPCM半徑及質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物熱濕性能影響，基于織物熱濕耦合模型，對相變問題采用顯熱容法處理，模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)MEPCM質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，半徑越小，延遲織物內(nèi)溫度變化的幅度越大，但延遲時間越短。
2.2.1浸軋法
采用浸軋方式可使MEPCM均勻分布于織物表面并深入紗線內(nèi)部，獲得均勻的調(diào)溫效果。Alay等［22］制作以正十六烷為芯材的不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粒徑分布于0.22～1.05μm之間的MEPCM。將與微膠囊和纖維的結(jié)合性均好的聚甲基丙烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯作為黏合劑，分別通過一浸一軋方式將MEPCM均勻整理到純棉、純滌、滌/棉織物上。實驗證明經(jīng)過微膠囊整理的不同織物的熱焓值明顯提升，且熱學(xué)性能較好。用浸軋法經(jīng)過MEPCM整理后織物的調(diào)溫性能有顯著提高，然而透氣性能會受到微膠囊固著量和涂層劑的涂覆量影響。一般來說，微膠囊整理劑的固著量與織物的熱焓正相關(guān)，與透氣性負(fù)相關(guān)，焙烘溫度和時間對微膠囊的耐洗性能影響較大。林鶴鳴等［41］采用二浸二軋整理法分別將2種納米膠囊整理到純棉針織物上，測得織物溫變速率明顯減緩且透氣性降低約10%，但對織物的舒適性影響不大。顏超等［8］嘗試在保證浸軋法整理聚氨酯型MEPCMOutlast/蠶絲織物的調(diào)溫性能的同時改善織物的透氣性。實驗結(jié)果顯示，MEPCM固著量為13g/m2的Outlast/蠶絲織物的相變焓和相變溫度均有明顯上升，從宏觀上驗證了通過MEPCM浸軋整理的Outlast/蠶絲織物具有良好的調(diào)溫效果。Salaün等［25］探究了織物調(diào)溫性與透氣性的最佳效果，發(fā)現(xiàn)隨著涂層劑的增加，織物在吸熱過程中的吸收峰溫度逐漸升高。實驗得出最適合蓄熱調(diào)溫紡織品的涂層劑與MEPCM用量比值在1∶2～1∶4之間，織物可獲得良好的調(diào)溫性能并且不影響其透氣性。通過浸軋法將MEPCM整理到織物上要求整理液黏度低、分散均勻方可實現(xiàn)膠囊深入織物內(nèi)并均勻分布。目前報道中鮮見關(guān)于MEPCM在整理液中分散性能的優(yōu)化配方。由于浸軋輥處理織物時易導(dǎo)致膠囊破裂而降低調(diào)溫效果、破壞蓄熱調(diào)溫體系;同時浸軋法適用于織物密度較低時的雙面整理，難以實現(xiàn)MEPCM在高密或多層織物內(nèi)的均勻分布;在某些需要微膠囊單面處理的應(yīng)用場合，浸軋法無法控制膠囊的合理分布，因此，目前研究重點應(yīng)著眼于優(yōu)化MEPCM在浸軋整理液中的分散均勻度和提高M(jìn)EPCM的質(zhì)量分?jǐn)?shù);合理控制微膠囊芯殼比與軋輥壓力的關(guān)系，降低微膠囊的破壞率。
2.2.2涂層法
通過涂層加工的方式可將相變材料黏接在織物上，目前多采用直接涂層和泡沫涂層2種涂層方法，其他涂層方法因?qū)ξ⒛z囊自身的耐熱性和抗拉、壓縮性能要求較高而受限。受涂層劑的濃度和涂層厚度的影響，涂層織物的透氣性和柔軟性均比浸軋整理織物差。Onder等［21］研究發(fā)現(xiàn)微膠囊的熱焓值與芯材的相變溫度成正比。將添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.5%～22.5%MEPCM的聚氨酯基涂層劑分別涂覆在純棉織物上，通過測試不同織物的熱焓值發(fā)現(xiàn)，經(jīng)MEPCM涂層整理的織物比未經(jīng)涂層的儲熱能力提高了2.5～4.5倍。Fallahi等［42］測定了MEPCM涂層對延遲織物溫度變化的影響。將普通織物和2種經(jīng)MEPCM涂層的織物在50℃的溫度下放置18min，發(fā)現(xiàn)未經(jīng)微膠囊涂層整理的滌綸/粘膠(65/35)混紡平紋織物與經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%微膠囊涂層織物的相對溫度變化高于10%，而微膠囊質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的織物相對溫度變化低于10%，說明MEPCM質(zhì)量分?jǐn)?shù)對溫度變化延遲效果非常顯著。研究結(jié)果表明，MEPCM涂層織物適用于外界溫度變化劇烈的防護(hù)紡織品。劉向等［28］分析了涂層整理劑在織物表面形成的聚合物薄膜增加紗線及織物強力和延展性，因此使得織物的斷裂強力升高，斷裂伸長率增大;但涂層后織物透氣性下降，抗彎剛度增大。相比于等濃度無微膠囊成分的涂層劑，含微膠囊涂層劑的黏度較低，同時粉末狀態(tài)的微膠囊可以降低絮集問題，因此微膠囊與乳液相結(jié)合后的外觀黏度比等量固體濃度的乳液的表觀黏度低。閆飛等［43］發(fā)現(xiàn)通過超聲波震蕩伴隨攪拌可以降低MEPCM的體均粒徑和在涂層液中的分散程度。MEPCM比原始芯材相變材料的裂解溫度提高了70℃，耐熱性能也明顯提高。通過測試發(fā)現(xiàn)附加MEPCM整理的蓄熱調(diào)溫織物在升溫曲線和降溫曲線上都存在明顯的拐點，從而說明其具有較好的智能調(diào)溫作用。然而Alay等［44］對比含MEPCM聚氨酯涂層對織物透氣、透濕性能的影響發(fā)現(xiàn)，微膠囊和聚氨酯涂層填充了織物組織的孔隙，易使織物的透氣性減弱，含MEPCM的聚氨酯涂層織物的透氣性低于未整理織物和不含MEPCM聚氨酯涂層織物。同時，不含MEPCM聚氨酯涂層織物因聚氨酯涂層本身具有的良好吸濕性而促進(jìn)了織物的透濕性，添加微膠囊后雖然涂層的吸濕性好，但是微膠囊顆粒阻塞了織物孔隙導(dǎo)致透濕性降低。織物經(jīng)泡沫涂層整理后，化學(xué)試劑的增量僅為織物干態(tài)質(zhì)量的2%～3%，涂覆量低，涂層輕薄且不影響織物手感和透水透氣性［45］，以泡沫為依托的微膠囊在涂層劑中的分散更均勻。Shim等［40］利用暖體假人測試經(jīng)過微膠囊泡沫整理的織物從暖環(huán)境到冷環(huán)境再到暖環(huán)境的熱量流失。通過泡沫整理涂覆1層和2層MEPCM的聚酯纖維織物與未經(jīng)整理的織物進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，涂覆1層MEPCM的織物在冷環(huán)境中釋放熱量可以幫助暖體假人的熱量流失平均降低6.5W，而涂覆2層的織物平均減少13.2W。通過涂層法對織物進(jìn)行MEPCM整理的弊端有:刮刀刮涂易致微膠囊破損，需平衡刮涂力度與微膠囊的承受能力和涂層厚度的關(guān)系;MEPCM的顆粒狀特性以及涂覆在織物上的涂層整理液都會降低織物的柔軟性和透水、透氣性，因此，配制高濃、低黏整理液在紡織品MEPCM后整理的研究中顯得尤為重要。與直接涂層工藝相比，泡沫涂頭的刮涂力度柔和，涂層過程中對MEPCM的損傷小;與浸軋整理相比，泡沫整理微膠囊適用于織物單面涂覆且不易滲入到織物內(nèi)部破壞保溫體系，是目前較為理想的微膠囊織物整理技術(shù)之一。
2.2.3浸軋法與涂層法比較
研究人員對通過浸軋法與涂層法附加微膠囊整理織物的性能做對比。曹虹霞等［46］將MEPCM涂層整理液分別通過二浸二軋和干法涂層整理到棉織物上并對比2種織物發(fā)現(xiàn)，通過涂層整理比通過浸軋整理得到的蓄熱調(diào)溫織物的相變溫度低，但涂層整理比浸軋整理得到織物的相變焓高，且織物的相變焓隨MEPCM質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而升高，蓄熱調(diào)溫性能明顯增強，但同時涂層織物增厚，織物手感和應(yīng)用受到限制。劉元軍等［47］采用乳化固化法制備殼聚糖/石蠟MEPCM，同樣對比二浸二軋法和直接涂層法對牛仔布熱性能的影響發(fā)現(xiàn)，涂層整理對牛仔布增重率高于浸軋整理，而毛效則低于浸軋整理。此外，單面涂層整理的牛仔布比浸軋整理的牛仔布手感硬。透濕性和透氣性均低于同等條件下浸軋整理的布樣。作者分析這可能與微膠囊粒徑大小及在布樣上的增重大小有關(guān)。目前，相變材料微膠囊也被研究用于纖維紡織品之外的服用材料。IzzoRenzi等［48］嘗試將MEPCM通過干法涂層和濕法浸軋的方式將其整理到皮革表面，觀察2種整理方式下微膠囊的分布情況，發(fā)現(xiàn)皮革的多孔結(jié)構(gòu)限制了微膠囊涂層對皮革的調(diào)溫性能的影響，涂層工藝對皮革的斷裂強度和伸長率也沒有明顯影響。比較浸軋法和涂層法對織物進(jìn)行MEPCM整理:在技術(shù)方面，浸軋法和涂層法均需綜合考慮MEPCM的物理化學(xué)性能參數(shù)，研究配方合理、分散均勻、微膠囊質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的涂層整理液，同時基于MEPCM易碎的芯殼結(jié)構(gòu)，需對軋輥和涂頭的整理力度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計;在調(diào)溫效率方面，通過浸軋法和泡沫整理比通過直接涂層法得到的織物更輕薄，有利于提高蓄熱和放熱反應(yīng)的靈敏性;在應(yīng)用方面，涂層法可以更好地控制微膠囊在織物表層和內(nèi)部的分布，可根據(jù)實際應(yīng)用設(shè)計涂層層數(shù)和微膠囊在織物上的分布密度，擴展產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。
3結(jié)語
智能論文范文第2篇
關(guān)鍵詞：智能混凝土研究發(fā)展
隨著現(xiàn)代材料的不斷進(jìn)步，作為最主要的建筑材料之一的混凝土已逐漸向高強、高性能、多功能和智能化發(fā)展。用它建造的混凝土結(jié)構(gòu)也趨于大型化和復(fù)雜化。然而混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中由于受環(huán)境荷載作用。疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)和材料老化等不利因素的，結(jié)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生損傷積累、抗力衰減，甚至導(dǎo)致突發(fā)事故。為了有效地避免突發(fā)事故的發(fā)生，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，必須對此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行實時的“健康”監(jiān)測，并及時進(jìn)行修復(fù)。現(xiàn)有的無損檢測，如聲波檢測X射線及C掃描等，只能定性檢測，而不能定量、數(shù)據(jù)化處理，更主要的是不能實現(xiàn)實時監(jiān)測。因而對結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀態(tài)的監(jiān)測和損傷估計還比較困難，甚至是不可能的。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)的維修方式主要是在損傷部位進(jìn)行外部的加固，而對損傷的原結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修比較困難，尤其是對結(jié)構(gòu)內(nèi)部的損傷修復(fù)更是非常困難。隨著現(xiàn)代向智能化的發(fā)展，這種停留在被動和計劃模式的檢測與修復(fù)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代多功能和智能建筑對混凝土材料提出的要求。因此，研究和開發(fā)具有主動、自動地對結(jié)構(gòu)進(jìn)行自診斷、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)、恢復(fù)的智能混凝土已成為結(jié)構(gòu)一功能（智能）一體化的發(fā)展趨勢[1]
1智能混凝土的定義和發(fā)展歷史
智能材料，指的是“能感知環(huán)境條件，做出相應(yīng)行動”的材料。它能模仿生命系統(tǒng)，同時具有感知和激勵雙重功能，能對外界環(huán)境變化因素產(chǎn)生感知，自動作出適時。靈敏和恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，并具有自我診斷、自我調(diào)節(jié)、自我修復(fù)和預(yù)報壽命等功能。智能混凝土是在混凝土原有組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分，使混凝土具有自感知和記憶，自適應(yīng)，自修復(fù)特性的多功能材料。根據(jù)這些特性可以有效地預(yù)報混凝土材料內(nèi)部的損傷，滿足結(jié)構(gòu)自我安全檢測需要，防止混凝土結(jié)構(gòu)潛在脆性破壞，并能根據(jù)檢測結(jié)果自動進(jìn)行修復(fù)，顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和記憶、自適應(yīng)。自修復(fù)等多種功能的綜合，缺一不可，以的科技水平制備完善的智能混凝土材料還相當(dāng)困難。但近年來損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相繼出現(xiàn)；為智能混凝土的研究打下了堅實的基礎(chǔ)。
1.1損傷自診斷混凝土
自診斷混凝土具有壓敏性和溫敏性等自感應(yīng)功能。普通的混凝土材料本身不具有自感應(yīng)功能，但在混凝土基材中復(fù)合部分其它材料組分使混凝土本身具備本征自感應(yīng)功能。目前常用的材料組分有：聚合類、碳類、金屬類和光纖。其中最常用的是碳類、金屬類和光纖。下面主要介紹2種當(dāng)前研究比較熱門的損傷自診斷混凝土。
1.1.1碳纖維智能混凝土
碳纖維是一種高強度、高彈性且導(dǎo)電性能良好的材料。在水泥基材料中摻入適量碳纖維不僅可以顯著提高強度和韌性，而且其物理性能，尤其是電學(xué)性能也有明顯的改善，可以作為傳感器并以電信號輸出的形式反映自身受力狀況和內(nèi)部的損傷程度。將一定形狀、尺寸和摻量的短切碳纖維摻入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變和操作程度的功能。通過觀測，發(fā)現(xiàn)水泥基復(fù)合材料的電阻變化與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化是相對應(yīng)的。碳纖維水泥基材料在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力的彈性階段，其電阻變化率隨內(nèi)部應(yīng)力線性增加，當(dāng)接近構(gòu)件的極限荷載時，電阻逐漸增大，預(yù)示構(gòu)件即將破壞。而基準(zhǔn)水泥基材料的導(dǎo)電性幾乎無變化，直到臨近破壞時，電阻變化率劇烈增大，反映了混凝土內(nèi)部的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。根據(jù)纖維混凝土的這一特性，通過測試碳纖維混凝土所處的工作狀態(tài)，可以實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的在線監(jiān)測[2].在入碳纖維的損傷自診斷混凝土中，碳纖維混凝土本身就是傳感器，可對混凝土內(nèi)部在拉、壓、彎靜荷載和動荷載等外因作用下的彈性變形和塑性變形以及損傷開裂進(jìn)行監(jiān)測。試驗發(fā)現(xiàn)，在水泥漿中摻加適量的碳纖維作為應(yīng)變傳感器，它的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的電阻應(yīng)變片。在疲勞試驗中還發(fā)現(xiàn)，無論在拉伸或是壓縮狀態(tài)下，碳纖維混凝土材料的體積電導(dǎo)率會隨疲勞次數(shù)發(fā)生不可逆的降低。因此，可以應(yīng)用這一現(xiàn)象對混凝土材料的疲勞損傷進(jìn)行監(jiān)測。通過標(biāo)定這種自感應(yīng)混凝土，研究人員決定阻抗和載重之間的關(guān)系，由此可確定以自感應(yīng)混凝土修筑的公路上的車輛方位、載重和速度等參數(shù)，為管理的智能化提供材料基礎(chǔ)。
碳纖維混凝土除具有壓敏性外，還具有溫敏性，即溫度變化引起電阻變化（溫阻性）及碳纖維混凝土內(nèi)部的溫度差會產(chǎn)生電位差的熱電性（Seebeck效應(yīng)）。試驗表明，在最高溫度為70℃，最大溫差為15℃的范圍內(nèi)，溫差電動勢（E）與溫差t之間具有良好穩(wěn)定的線性關(guān)系。當(dāng)碳纖維摻量達(dá)到一臨界值時，其溫差電動勢率有極大值，且敏感性較高，因此可以利用這種材料實現(xiàn)對建筑物內(nèi)部和周圍環(huán)境變化的實時監(jiān)控；也可以實現(xiàn)對大體積混凝土的溫度自監(jiān)控以及用于熱敏元件和火警報警器等可望用于有溫控和火災(zāi)預(yù)警要求的智能混凝土結(jié)構(gòu)中。
碳纖維混凝土除自感應(yīng)功能外，還可應(yīng)用于防靜電構(gòu)造。公路路面、機場跑道等處的化雪除冰。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋陰極保護(hù)。住宅及養(yǎng)殖場的電熱結(jié)構(gòu)等。
1.1.2光纖傳感智能混凝土
光纖傳感智能混凝土[3]，即在混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位埋人入纖維傳感器或其陣列，探測混凝土在碳化以及受載過程中內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變變化，并對由于外力、疲勞等產(chǎn)生的變形、裂紋及擴展等損傷進(jìn)行實時監(jiān)測。光在光纖的傳輸過程中易受到外界環(huán)境因素的影響，如溫度、壓力、電場、磁場等的變化而引起光波量如光強度、相位、頻率、偏振態(tài)的變化。因此人們發(fā)現(xiàn)，如果能測量出光波量的變化，就可以知道導(dǎo)致光波量變化的溫度、壓力、磁場等物理量的大小。于是，出現(xiàn)了光纖傳感技術(shù)。近年來，國內(nèi)外進(jìn)行了將光纖傳感器用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和建筑檢測這一領(lǐng)域的研究，開展了混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變及裂縫發(fā)生與發(fā)展等內(nèi)部狀態(tài)的光纖傳感器技術(shù)的研究，這包括在混凝土的硬化過程中進(jìn)行監(jiān)測和結(jié)構(gòu)的長期監(jiān)測。光纖在傳感器中的應(yīng)用，提供了對土建結(jié)構(gòu)智能及內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行實時、在線無損檢測手段，有利于結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測和整體評價和維護(hù)。到目前為止，光纖傳感器已用于許多工程，典型的工程有加拿大Caleary建設(shè)的一座名為BeddingtonTail的一雙跨公路橋內(nèi)部應(yīng)變狀態(tài)監(jiān)測；美國Winooski的一座水電大壩的振動監(jiān)測；國內(nèi)工程有重慶渝長高速公路上的紅槽房大橋監(jiān)測和蕪湖長江大橋長期監(jiān)測與安全評估系統(tǒng)等。
1.2自調(diào)節(jié)智能混凝土
自調(diào)節(jié)智能混凝土具有電力效應(yīng)和電熱效應(yīng)等性能。混凝土結(jié)構(gòu)除了正常負(fù)荷外，人們還希望它在受臺風(fēng)、地震等災(zāi)害期間，能夠調(diào)整承載能力和減緩結(jié)構(gòu)振動，但因混凝土本身是惰性材料，要達(dá)到自調(diào)節(jié)的目的，必須復(fù)合具有驅(qū)動功能的組件材料，如：形狀記憶合金（SMA）和電流變體（ER）等。形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)（SME），若在室溫下給以超過彈性范圍的拉伸塑性變形，當(dāng)加熱至少許超過相變溫度，即可使原先出現(xiàn)的殘余變形消失，并恢復(fù)到原來的尺寸。在混凝土中埋入形狀記憶合金，利用形狀記憶合金對溫度的敏感性和不同溫度下恢復(fù)相應(yīng)形狀的功能，在混凝土結(jié)構(gòu)受到異常荷載于擾時，通過記憶合金形狀的變化，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力重分布并產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。
電流變體（ER）是一種可通過外界電場作用來控制其粘性、彈性等流變性能雙向變化的懸膠液。在外界電場的作用下，電流變體可于0.1ms級時間內(nèi)組合成鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固凝膠，其初度隨電場增加而變調(diào)到完全固化，當(dāng)外界電場拆除時，仍可恢復(fù)其流變狀態(tài)。在混凝土中復(fù)合電流變體，利用電流變體的這種流變作用，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)受到臺風(fēng)，地震襲擊時調(diào)整其內(nèi)部的流變特性，改變結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼特性以達(dá)到減緩結(jié)構(gòu)振動的目的。
有些建筑物對其室內(nèi)的濕度有嚴(yán)格的要求，如各類展覽館、博物館及美術(shù)館等，為實現(xiàn)穩(wěn)定的濕度控制，往往需要許多濕度傳感器、控制系統(tǒng)及復(fù)雜的布線等，其成本和使用維持的費用都較高。日本學(xué)者研制的自動調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的混凝土材料自身即可完成對室內(nèi)環(huán)境濕度的探測，并根據(jù)需要對其進(jìn)行調(diào)控。這種混凝土材料帶來自動調(diào)節(jié)環(huán)境濕度功能的關(guān)鍵組分是沸石粉。其機理為：沸石中的硅酸鈣含有（3－9）X10－10m的孔隙。這些孔隙可以對水分、N0x和S0x氣體選擇性的吸附。通過對沸石種類進(jìn)行選擇，可以制備符合實際需要的自動調(diào)節(jié)環(huán)境濕度的混凝土復(fù)合材料。它具有如下特點：優(yōu)先吸附水分；水蒸氣壓力低的地方，其吸濕容量大；吸、放濕與溫度相關(guān)，溫度上升時放濕，溫度下降時吸濕。
1.3自修復(fù)智能混凝土
混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)是帶縫工作的。混凝土產(chǎn)生裂縫，不僅強度降低，而且空氣中的CO2、酸雨和氯化物等極易通過裂縫侵人混凝土內(nèi)部，使混凝土發(fā)生碳化，并腐蝕混凝土內(nèi)的鋼筋，這對地下結(jié)構(gòu)物或盛有危險品的處理設(shè)施尤為不利，一旦混凝土發(fā)生裂縫，要想檢查和維修都很困難。自修復(fù)混凝土就是應(yīng)這方面的需要而產(chǎn)生的。在人類現(xiàn)實生活中可以見到人的皮膚劃破后，經(jīng)一段時間皮膚會自然長好，而且修補得天衣無縫；骨頭折斷后，只要接好骨縫，斷骨就會自動愈合。自愈合混凝土[4]就是模仿生物組織，對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機能，在混凝土傳統(tǒng)組分中復(fù)合特性組分（如含有粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊）在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)系統(tǒng)，模仿動物的這種骨組織結(jié)構(gòu)和受創(chuàng)傷后的再生、恢復(fù)機理。采用粘結(jié)材料和基材相復(fù)合的，使材料損傷破壞后，具有自行愈合和再生功能，恢復(fù)甚至提高材料性能的新型復(fù)合材料。在日本，以東北大學(xué)三橋博三教授為首的日本學(xué)者將內(nèi)含粘結(jié)劑的膠囊或空心玻璃纖維摻入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下發(fā)生開裂，部分膠囊或空心玻璃纖維破裂，粘結(jié)液流出并深人裂縫。粘結(jié)液可使混凝土裂縫重新愈合。美國伊利諾伊斯大學(xué)的CarolynDry在1994年采用類似的方法，將在空心玻璃纖維中注人縮醛高分子溶液作為粘結(jié)劑埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基礎(chǔ)上CarolynDry還根據(jù)動物骨骼的結(jié)構(gòu)和形成機理，嘗試制備仿生混凝土材料，其基本原理是采用磷酸鈣水泥（含有單聚物）為基體材料，在其中加人多孔的編織纖維網(wǎng)。在水泥水化和硬化過程中，多孔纖維釋放出聚合反應(yīng)引發(fā)劑與單聚物聚合成高聚物，聚合反應(yīng)留下的水分參與水泥水化。這樣便在纖維網(wǎng)的表面形成大量有機與無機物，它們相互穿插粘結(jié)，最終形成的復(fù)合材料是與動物骨骼結(jié)構(gòu)相似的無機與有機相結(jié)合的材料，具有優(yōu)異的強度及延性等性能。而且在材料使用過程中，如果發(fā)生損傷，多孔有機纖維會釋放高聚物，愈合損傷。
2智能混凝規(guī)究現(xiàn)狀和應(yīng)注意的
前面所述的自診斷、自調(diào)節(jié)和自修復(fù)混凝土是智能混凝土的初級階段，它們只具備了智能混凝土的某一基本特征，是一種智能混凝土的簡化形式。因此有人也稱之為機敏混凝土。然而這種功能單一的混凝土并不能發(fā)揮智能混凝土作用，人們正致力于將2種以上功能進(jìn)行組裝的所謂智能組裝混凝土材料的研究。智能組裝混凝土材料是將具有自感應(yīng)、自凋節(jié)和自修復(fù)組件材料等與混凝土基材復(fù)合并按照結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)行排列，以實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷自診斷、自修復(fù)和抗震減振的智能化。
智能混凝土具有廣闊的應(yīng)用前景，但作為一種新型的功能材料，如果投入實際工程，還有很多問題需要進(jìn)一步地研究：如碳纖維混凝土的電阻率穩(wěn)定性、電極布置方式、耐久性等；光纖混凝土的光纖傳感陣列的最優(yōu)排布方式；自愈合混凝土的修復(fù)粘結(jié)劑的選擇。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解決上述一系列問題將對智能混凝土今后的產(chǎn)生深遠(yuǎn)的。為促進(jìn)智能混凝土研究工作的順利開展有必要就以下幾點形成共識：
（1）開發(fā)應(yīng)有針對性。所謂針對性就是要針對混凝土性能發(fā)生惡化和結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞等現(xiàn)象，考慮不同的智能方法，如針對這些現(xiàn)象，設(shè)想開發(fā)出一種能應(yīng)對所有這些情況的手段是很困難的，因此，縮小智能化范圍，以某種功能為對象，從而開發(fā)出相對最適應(yīng)的方法是必要的。
（2）實施中應(yīng)具有可行性。澆注混凝土多在施工現(xiàn)場進(jìn)行，因而作為智能混凝土的施工方法，對其技術(shù)與工藝要求不能過高。應(yīng)以原有工藝為基礎(chǔ)開發(fā)相應(yīng)的較為簡單的方法。選用的材料應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性，要有利于安全使用，不揮發(fā)任何有刺激的氣味和其它有害物質(zhì)，并能大量應(yīng)用而且成本較低。
（3）設(shè)計應(yīng)具有綜合性。采用智能化，雖然可以提高材料的耐久性，但也會帶來負(fù)面作用。如由于使用了某種材料雖然能對某種惡化現(xiàn)象進(jìn)行控制和改善，但是否會對強度等其它性能有所影響，所有這些正反兩方面的問題都必須在判斷和設(shè)計時進(jìn)行綜合考慮和權(quán)衡。
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智能論文范文第4篇
多元智能理論（MultipleIntelligencesTheory）由美國哈佛大學(xué)發(fā)展心理學(xué)家、教育學(xué)家霍華德•加德納教授于1983年在《智能的結(jié)構(gòu)》一文中提出后，在世界范圍內(nèi)引發(fā)了教育的“革命性”變革。我國于20世紀(jì)90年代引進(jìn)多元智能理論，國內(nèi)有專家認(rèn)為，多元智能理論無疑是我們長期以來一直在努力推崇的“素質(zhì)教育的最好全釋”；還有人指出：多元智能理論與建構(gòu)主義理論一道，構(gòu)成了我國新課程改革的強大理論支撐。多元智能理論指出人類內(nèi)涵的能力至少有八種：包括語文智能；音樂智能；邏輯—數(shù)學(xué)智能；空間智能；肢體—運作智能；人際智能；自省智能；自然觀察智能。加德納認(rèn)為，相對于過去的一元智力理論，多元智能理論能夠更全面地描繪和評價人類的智力能力。加德納還指出，人類智能還包含有次級智能和多種次級構(gòu)成要素。
二、基于多元智能理論的汽車英語課程設(shè)計
（一）汽車英語課程設(shè)計的基本條件
Posner（1994）認(rèn)為，課程設(shè)計的基本條件包括：了解學(xué)生的需求、興趣、能力、知識水平等例如：學(xué)生需要什么、需要的原因、已有的能力、待補的能力、已有的基礎(chǔ)或條件，缺乏什么等等。熟悉課程情況例如，有能力識別和解釋該課程的基本概念和技能，全面和細(xì)致的有關(guān)知識，目前這個課程的開設(shè)情況等。擅長聽說讀寫譯五項必備能力，具有豐富教學(xué)經(jīng)驗，而不是簡單的拼湊、復(fù)制、模仿依據(jù)以上課程設(shè)計的基本條件，做好高職英語課程設(shè)計就要求教師進(jìn)行問卷調(diào)查或訪談學(xué)生已經(jīng)完成的課程標(biāo)準(zhǔn)或已經(jīng)具備的語言知識，要求通過參考有關(guān)著作、論文、同類課程、教材等，與同行交流，收集積累案例或經(jīng)驗等等。
（二）汽車英語課程設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)
Furey提出的標(biāo)準(zhǔn)，高職英語課程設(shè)計必須把握下列標(biāo)準(zhǔn)：
1.是否有足夠的理論依據(jù)英語課程設(shè)計必須基于什么樣的科學(xué)理論基礎(chǔ)，是否遵照其本身的科學(xué)性和社會性？
2.是否適合學(xué)生目標(biāo)在從事高職英語教學(xué)中，教師要因材施教。不但熟悉、掌握學(xué)生的自身學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)興趣，也注重培養(yǎng)學(xué)生的實際效果性。
3.是否具有成功實施的可能性和效果的可評性在從事高職英語教學(xué)中，教師要不斷自評課程設(shè)計的真實效果。
（三）汽車英語課程設(shè)計的內(nèi)容
汽車英語課程設(shè)計的內(nèi)容取決于授課的理念。針對英語語言，如果認(rèn)為語言是符號系統(tǒng)，課程設(shè)計就由語音、詞匯、語法、句型構(gòu)成，強調(diào)語言形式的正確性；如果視語言為交際工具，課程設(shè)計要考慮的是交際的人，交際發(fā)生的條件、交際的目的等。英語課程設(shè)計關(guān)注的不僅是語言形式的正確性，還有社交的適當(dāng)性。在教學(xué)研究過程中，在多元智能理論的指導(dǎo)下，根據(jù)調(diào)研結(jié)果對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行逐步更新，教材從最初的純英文閱讀形式的到單獨開發(fā)學(xué)生的專業(yè)英語閱讀能力，從聽、說、讀、寫等能力的平行拓展，汽車專業(yè)英語校本教材內(nèi)容新穎，圖文并茂，根據(jù)主題確定教學(xué)內(nèi)容、重點及難點，融專業(yè)英語聽、說、讀、寫訓(xùn)練于一體，重點突出，實用性強，有利于開發(fā)學(xué)生的多元英語語言智能，改善課堂教學(xué)氛圍，提高教學(xué)效果。
三、多元智能理論下汽車英語課程設(shè)計需注意的問題
首先，汽車英語以提高口語交際能力為本位，突出應(yīng)用性本課程在對汽車企業(yè)英語應(yīng)用能力需求深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，按確定工作任務(wù)模塊、同時突出語言技能的要求制訂教學(xué)大綱和授課計劃，明確了教學(xué)應(yīng)達(dá)到的知識標(biāo)準(zhǔn)和技能標(biāo)準(zhǔn)。其次，課程體系整合突出全面性、邏輯性、典型性和實用性本課程以國際汽車行業(yè)最新的知識體系為基礎(chǔ)，以市場為導(dǎo)向，將傳統(tǒng)汽車英語課程的以訓(xùn)練專業(yè)英語閱讀能力為主體的教學(xué)內(nèi)容，整合成為汽車構(gòu)成的4大部分分別為發(fā)動機、底盤、車身、電氣設(shè)備以及發(fā)動機的兩大機構(gòu)五大系統(tǒng)和底盤的傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等各個任務(wù)模塊以系統(tǒng)的知識主題構(gòu)成課程內(nèi)容體系。最后，教學(xué)手段優(yōu)化，突出多元英語智能培養(yǎng)在教學(xué)實踐中，注重將互動教學(xué)、角色扮演、案例教學(xué)、多媒體聽力、課件加視頻等教學(xué)手段相結(jié)合，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其用英語分析和理解專業(yè)知識的能力和用英語進(jìn)行專業(yè)領(lǐng)域的交際能力，并結(jié)合具體課程內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行延伸性思考，以增強學(xué)生的創(chuàng)新能力，全面促進(jìn)學(xué)生多元智能的發(fā)展。
四、總結(jié)
智能論文范文第5篇
1.1Socket套接字通信工作原理Socket(套接字)接口是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中最為通用的API，技術(shù)也最為成熟、穩(wěn)定。VisualStu-dio2010(C#)提供了很好的Socket編程支持，運用C#編程設(shè)計可以很方便在計算機中創(chuàng)建一個通信端口。通過這個端口，可以將局域網(wǎng)內(nèi)計算機可以與任何一臺具有Socket接口的計算機通信;而且Socket接口也是Internet上進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)最為通用的API［7，8］。目前高校校園網(wǎng)絡(luò)及實驗室組網(wǎng)，基本都是使用TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，Socket編程可以實現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信功能，通過Socket接口通信技術(shù)實現(xiàn)客戶端和服務(wù)器之間數(shù)據(jù)流發(fā)送和接收功能［6］，其工作原理如圖1所示。
1.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實驗實訓(xùn)中心一般設(shè)在教務(wù)處中，或獨立為部門。根據(jù)高校實驗室網(wǎng)絡(luò)管理，實驗實訓(xùn)中心和教務(wù)處相關(guān)實驗教學(xué)管理人員的辦公場所與實驗室屬于半分離狀態(tài);各個實驗室內(nèi)部是都一個獨立網(wǎng)段的局域網(wǎng)，學(xué)校各個辦公場所和實驗室又組成一個大的局域網(wǎng)即校園網(wǎng)，因此各級網(wǎng)絡(luò)之間除財務(wù)處等個別科室外，一般都可以進(jìn)行相互通信。系統(tǒng)整體包括教務(wù)監(jiān)管服務(wù)端、教師端、學(xué)生端三大部分，教師端設(shè)計為兩個角色既面向?qū)嶒炇覍W(xué)生又接受教務(wù)處管理;在實驗室內(nèi)由教師機承擔(dān)主控Socket服務(wù)端，與實驗室內(nèi)所有學(xué)生機進(jìn)行通信，獲得學(xué)生上課行為并根據(jù)系統(tǒng)智能處理相關(guān)行為;同時在教務(wù)監(jiān)理總服務(wù)端監(jiān)聽下，實驗室教師機定時將學(xué)生上課行為匯總到教務(wù)端，對于異常行為的信息則立即發(fā)送到教務(wù)端，教務(wù)端根據(jù)該學(xué)生在不同實驗室的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行統(tǒng)計分析，如異常行為次數(shù)過多則從教務(wù)處下達(dá)處罰通知至教師端，教師端再轉(zhuǎn)發(fā)到學(xué)生端，其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見圖2。如圖2所示，本系統(tǒng)采用分層模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以減輕教務(wù)服務(wù)器的負(fù)荷，減少網(wǎng)絡(luò)擁塞，有利于系統(tǒng)的實施。
1.3實驗室教師機與學(xué)生機的通信設(shè)計Socket在不同主機的相關(guān)進(jìn)程之間的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其構(gòu)造函數(shù)有兩個參數(shù)，第一個參數(shù)是IP地址即依照TCP/IP協(xié)議要連接的目標(biāo)服務(wù)端計算機的IP地址;第二個參數(shù)是端口號即服務(wù)端計算機上提供通訊服務(wù)的端口號且該端口號在通訊前必須要分配一個沒有被訪問的;只有滿足這兩個參數(shù)才可能進(jìn)行連接，建立兩個進(jìn)程間的通訊鏈路［3］。同一實驗室內(nèi)教師機和學(xué)生機的網(wǎng)絡(luò)布局都會設(shè)計為同一網(wǎng)段的局域網(wǎng)，教師機IP地址一般都是固定的，作為服務(wù)端進(jìn)行監(jiān)控學(xué)生計算機，而學(xué)生機的IP地址相對比較不固定，作為客戶端連接沒有影響。教師機與學(xué)生機的Socket通信設(shè)計如圖3所示。實驗室上課時，教師機作為Socket通信的服務(wù)端，首先建立Socket()把IP地址和端口號進(jìn)行綁定并啟動監(jiān)聽，同時根據(jù)實驗室教師規(guī)模設(shè)置本實驗室服務(wù)端的請求隊列長度和實驗室網(wǎng)段規(guī)則，用于限制其它實驗室學(xué)生機不正常的連接。學(xué)生機和教師機建立連接后，學(xué)生機就可以將本機上課操作行為發(fā)送到教師機，教師機接受學(xué)生信息后系統(tǒng)根據(jù)異常行為判斷，如學(xué)生存在不正常行為將給予警告，并記錄學(xué)生的異常行為，嚴(yán)重者教務(wù)處介入監(jiān)管。實驗室下課時，關(guān)閉計算機時自動關(guān)閉Socket所有連接。
2系統(tǒng)軟件設(shè)計
本系統(tǒng)是基于VisualStudio2010開發(fā)平臺，采用C#編程語言，實現(xiàn)Socket三級管理;將實驗室教師和教務(wù)監(jiān)管人員聯(lián)合管理學(xué)生上課行為，糾正不良學(xué)風(fēng)，通過異常行為檢測和智能消息提醒輔助提升學(xué)習(xí)質(zhì)量，采用進(jìn)程偽裝技術(shù)防止學(xué)生逃離監(jiān)控范圍。
2.1異常行為處理系統(tǒng)對異常行為進(jìn)行分類，并預(yù)設(shè)了各種行為表現(xiàn)和相應(yīng)的處理機制，學(xué)生在實驗室上課過程中系統(tǒng)會實時登記學(xué)生上課行為，并根據(jù)學(xué)生行為進(jìn)行相關(guān)處理。計算機當(dāng)前各種操作都會記錄到系統(tǒng)進(jìn)程中，每個進(jìn)程都對應(yīng)某一種應(yīng)用［7］，通過監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)程可以獲取學(xué)生當(dāng)前操作的應(yīng)用程序。其中打開網(wǎng)頁操作所對應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)程比較特殊，在系統(tǒng)進(jìn)程中只能獲取其是否打開網(wǎng)頁的進(jìn)程，而瀏覽的網(wǎng)址是否合法還需要在網(wǎng)頁進(jìn)程中挖掘，獲得網(wǎng)址步驟為。
2.2智能處理教師機接受到學(xué)生的上課行為信息，系統(tǒng)根據(jù)行為庫將學(xué)生上課行為按不同等級進(jìn)行劃分，進(jìn)行相關(guān)處理，如警告信息提示、遠(yuǎn)程強制關(guān)閉、上報教務(wù)處等，具體行為庫維護(hù)如圖4所示。行為庫的健全直接影響本系統(tǒng)的智能程度，當(dāng)計算機出現(xiàn)進(jìn)程在行為庫中不匹配時，系統(tǒng)會智能檢測學(xué)生機CPU、內(nèi)存使用率。當(dāng)該學(xué)生機的CPU、內(nèi)存使用率連續(xù)比較長時間處于較高狀態(tài)，系統(tǒng)會將該進(jìn)程列為C類警告，并發(fā)送消息提示學(xué)生注意上課。系統(tǒng)管理員定期檢查C類警告進(jìn)程，根據(jù)該進(jìn)程對上課影響程度調(diào)整警告等級和設(shè)置相關(guān)處理辦法。學(xué)生在上課過程中可能需要通過網(wǎng)頁查詢資料，在行為庫中只能檢測到學(xué)生是否打開網(wǎng)頁而具體打開網(wǎng)址是否符合上課要求，則需要在行為庫中對網(wǎng)址合法化進(jìn)行維護(hù)。互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)站很多，維護(hù)比較麻煩，系統(tǒng)提供智能的處理方式，通過網(wǎng)站打開次數(shù)和時長判定該網(wǎng)站是否介入審查，當(dāng)教師或教務(wù)管理人員審查后對該網(wǎng)站進(jìn)行評定行為等級。學(xué)生在上課過程中發(fā)現(xiàn)計算機被監(jiān)控，可能會玩手機或進(jìn)行其它與計算機無關(guān)的操作等，此時系統(tǒng)會智能判定學(xué)生機是否出現(xiàn)不作為的情況。當(dāng)CPU、內(nèi)存使用率在一定時間段處于基本不變或較長時間網(wǎng)絡(luò)處于監(jiān)測之外則視為學(xué)生上課不作為，系統(tǒng)登記后自動發(fā)送消息對學(xué)生機。當(dāng)系統(tǒng)檢測到學(xué)生的異常行為，系統(tǒng)會自動調(diào)用警告函數(shù)sendWarning(″10.2.22.18″，“警告:林興杰同學(xué)上課玩游戲已被登記，請立即關(guān)閉游戲!”);學(xué)生機彈出如圖5提示框。如果系統(tǒng)警告3次及以上仍不改正，系統(tǒng)將調(diào)用函數(shù)kill-Process(“10.2.7.33”，pID，pHandle，“關(guān)閉:陳超同學(xué)已經(jīng)警告三次仍然繼續(xù)玩游戲，系統(tǒng)將強制關(guān)閉!”);進(jìn)行遠(yuǎn)程關(guān)閉學(xué)生機。
2.3智能偽裝實驗室智能控制系統(tǒng)可以減少學(xué)生玩游戲、看電影等現(xiàn)象，但有些學(xué)生就會嘗試擺脫監(jiān)控，在上課時斷開網(wǎng)絡(luò)或結(jié)束實驗室智能控制系統(tǒng)的進(jìn)程。當(dāng)正常網(wǎng)絡(luò)斷開3分鐘以上，教師機會出現(xiàn)未正常連接的提示信息，同時系統(tǒng)會調(diào)用網(wǎng)絡(luò)ping命令，如網(wǎng)絡(luò)連接正常則表示學(xué)生結(jié)束了系統(tǒng)控制進(jìn)程，此時通過教師機遠(yuǎn)程啟動該控制系統(tǒng)。為了使保護(hù)控制系統(tǒng)的進(jìn)程不被發(fā)現(xiàn)，可采用進(jìn)程偽裝為操作系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)程，如:svchost，system，rundll32等［8］。經(jīng)過偽裝的進(jìn)程，看起來就像正常的系統(tǒng)進(jìn)程，不易被察覺，但在系統(tǒng)更新時要分別進(jìn)行。進(jìn)程保護(hù)不允許計算機用戶強制結(jié)束任務(wù)或關(guān)閉進(jìn)程，以達(dá)到應(yīng)用程序或服務(wù)穩(wěn)定運行。進(jìn)程偽裝方法結(jié)合進(jìn)程保護(hù)技術(shù)，其保護(hù)效果將會更好，一方面可以保護(hù)自身不被惡意軟件破壞，另一方面系統(tǒng)安全防護(hù)軟件不易檢測出來［9］。
2.4智能監(jiān)管為了加強教務(wù)管理，教務(wù)部門會定期抽查或巡視課堂，但教室、學(xué)生數(shù)多且巡視會影響課堂教學(xué)，這給教務(wù)監(jiān)管帶來不少麻煩，基于Socket的實驗室智能控制系統(tǒng)可以輔助教務(wù)部門監(jiān)管教學(xué)，實現(xiàn)智能管理。系統(tǒng)從各實驗室教師機接收學(xué)生上課行為，每個月統(tǒng)計各個實驗室上課情況，對學(xué)生行為進(jìn)行綜合分析，將學(xué)生上課情況定期生成實驗教學(xué)質(zhì)量檢查報告，并分發(fā)至輔導(dǎo)員，對經(jīng)常玩游戲、看電影、曠課等現(xiàn)象的學(xué)生進(jìn)行批評處理。經(jīng)教務(wù)智能監(jiān)管后，學(xué)生上課異常行為明顯減少，尤其是玩游戲、看電影等明顯減少，但曠課改進(jìn)比較小，如圖6所示(數(shù)據(jù)以出現(xiàn)警告信息人次進(jìn)行統(tǒng)計)。系統(tǒng)按學(xué)期統(tǒng)計出各個學(xué)生上課各種行為，一方面為批評和指正學(xué)生提供依據(jù)，另一方面也能警示教師維護(hù)好上課課堂秩序。優(yōu)差學(xué)生上課行為的對比如圖7所示，教師實驗教學(xué)課堂行為控制區(qū)別如圖8所示。
3結(jié)論
