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1、第一阶段，1990年以前主要是实验探究，微观的实验室的探究方法。主要是探索纳米材料不同于其他材料的性质，特点以及用途。研究对象单一有很大的局限性，金属材料和复合材料为主导方向。第二阶段，1990年到1994年，原文关注的焦点是如何利用纳米材料到物理性质和化学性质来设计复合材料，复合材料的合成、生产以及物性探索成了，这一时间段的主要研究方向，第三阶段，1994年至今，随着科技的进步研究工具的不断的更新换代，在纳米材料的研究领域有了长足发展，国际上在研究纳米材料领先，的记录中有出现了很多新兴的机构和组织。他们从围绕大学政府，以及学术单位以外的主要研究力量。国外早在70 80年代就开始料对纳米材料等

2、技术储备工作，很多国家政府组织或个人都出资对纳米材料进行研究。并且积极展开国际合作。建立了一系列的机构和组织，在纳米材料的研究中这些机构和组织发挥了尤为重要的作用。他们在研究中不断发现探索提出了很多新的认知。在新的认知不断深化的同时，出现了很多相关的概念，比如纳米材料等量子效应就是在这个阶段发现的。作为世界头号强国的美国，在世纪之初，克林顿总统就向国会提“出国家纳米技倡议”（NNI），全面系统地进行纳米技术的战略规划。并提出专项资金用于纳米材料的发展第一年为4.95亿美元，此后逐年增长，美国国家科学基金会的资深顾问对此表示十分肯定。他说：“在新的技术领域，美国不能被任何国家超越，作为全球独大的

3、超级大国，美国只能被追赶。”此外，他还透露在1999年3月份白宫技术政策咨询会议中这份报告就已经形成雏形。在近几年的发展中，美国在纳米材料领域，独占鳌头，不用说美国的超高音速航天器、飞行器屡屡刷新人类的最快速度，也不用说美国的隐形飞机在各国的雷达上移形换影，就单单提一下如今的苹果手机和平板电脑，就能看到美国近几年纳米材料发展的迅猛。在美国纳米材料的应用已融入人们的生活，已经形成产业化。同样日本也在近几年有了突飞猛进的发展，不用看日本的微电子领域落了其他国家多少年，单单就在液晶面板这一块就很好的说明日本的纳米材料已经到了令人叹为观止的地步，在2010年之前，日本的索尼公司就推出了厚度小于一厘米的

4、液晶电视。欧洲各国紧随其后，德国的薄膜材料，法国的微电子等等。我国在纳米材料方面与其他诸国差距较小，这全有赖于钱老的高瞻远瞩。早在上世纪五十年代，钱学森作为国家的科技人员就提出了，诸多关于技术革新以及技术超越的议题。其中有一部分就是关于，微观世界与宏观世界中的联系。他成为了我国纳米材料的先驱者，60年代他又提出了融入哲学思想的妙观-微观-介观-宏观-宇观的思想。到了90年代，钱老莫对当下纳米材料的研究和进展，他又指出“纳米级纳米以下将成为，未来研究的主要方向以及新的科技增长点。”从1990年开始，我国开始对纳米材料进行了初步的研究，并且不断取得科研的成果。我国是比较早拥有扫描隧道显微镜的国家，

5、扫描隧道显微镜是观察纳米材料的重要科学手段。也是分析和判断纳米材料的重要工具。1998年我国合成了世界上最长的纳米管碳、2000年我国制造出了世界上最细的纳米管碳。如今我国的纳米材料也有了突飞猛进的发展，不必说神舟飞船和登月的嫦娥飞船，也不必说飞上天空的歼20，我们国家一些国产的电视机也能做到和日本的欧美国家一样薄。相信在不久等将来一定能迎头赶上。3课题研究意义纳米级别的硅酸盐主要有两个用途，第一用于农作物土壤改良及化肥，第二用于建筑领域，作为填料和粘合剂。我国是农业大国农业生产已经，农业生产技术安全尤为重要。在相关技术的安全性上农业相关产品的技术自主性已经上升到国家战略层面。由于我国人口较多

6、，农业生产以及粮食安全对于国家的安全稳定以及社会的和谐，有着突出重要的作用。民以食为天，国以民为本。在繁荣的外表下，稳定的粮食安全以及农副产品供应是国家安定与繁荣的重要保障，也是经济发展的重要基础。而硅肥对粮食生产作物生产有尤为重要的作用。硅在土壤中属于中量元素（按照中国现行的肥料划分标准，分为大量元素肥料、中量元素肥料、微量元素肥料），在1787年首次作为肥料被发现，发现者拉瓦西首次在岩石中发现硅元素对植物对生长有促进作用。1926年美国加州大学农业研究人员确定了硅作为肥料等肥效。1935年同为水稻生产国的日本，开始对硅肥料进行研究1954年开始进行生产和应用，1955年日本政府已肥料形式把

7、硅肥作为一种新的肥料大面积推广使用，1957年日本成立了硅肥料协会。在多年等应用中硅肥的效果得到了验证，在韩国、美国、法国、马来西亚等国家硅肥被大面积推广使用。我国在70年代开始对贵妃进行研究，80年代中后期开始产业化，在我国在我国河南、广西、湖北、安徽、浙江、山东、海南、四川等省的实验中，农作物货物增产的幅度很大，小麦、大豆、玉米、水稻等都有超过百分之十等增产。我国的水稻杂交之父中国工程院士袁隆平对规则也很重视，他对硅肥在水稻杂交中的中场给予了充分肯定，因为硅肥对水稻是个好东西。目前我国水稻的种植面积达3000 多万公顷，缺硅土壤达百分之五十以上。如果按照每亩增产10%来计算，全国使用硅肥后

8、这相当于中国的水稻耕种面积达到3300万公顷。在寸土寸金的当下，增加近300万公顷的耕地面积对土地资源匮乏的我国来说是一个天大的喜事。而且由于人口的增加，粮食的缺口会逐步加大，这样如何使粮食增产就是一个很重要的问题。目前世界人口处在急速增长的时期，不仅我国人口众多，其他国家也如此，即便是进口也有很大的安全隐患。硅肥不仅能使水稻增产，而且对病虫害的防治也有尤为重要的作用。硅肥能提高作物对病虫害的抵抗力减少各种病虫害的发生，作物把硅吸收后，可在植物体内形成硅化的细胞，细胞壁会加厚，角质层也会变厚，这样就形成了坚固的保护。当昆虫和病菌入侵时，这层角质层会很好地保护植物。桂北还能使作物体内的通气性增强

9、，中加氧的循环量，这样就会有效地防治水稻的烂根。硅肥同样也是图样中的保健肥，能活化有益的微生物，校正土壤酸度提高土壤盐基，促进土壤分解抑制图样病菌的生长。白菜是我国种植面最大的蔬菜之一。有资料表明在对大白菜进行试验中，我们发现硅元素对白菜的生长有着尤为重要的作用。1）硅肥对白菜产量有显著影响。2）使用硅肥对白菜生长有较显著影响。对白菜的促长作用最明显，其株高和开展度明显高于其它处理，根、茎、叶鲜重和干重也显著增大。3）使用硅肥对白菜光合能力有显著改善。使叶绿素含量最高，叶片光合速率大，光合能力强，有利于同化产物的合成和积累。4）硅肥对白菜抗病性有显著影响。使用硅肥后霜霉病和软腐发病率均较低，施

10、入硅肥能提高白菜对霜霉病和软腐病的抗性，但本试验中对病毒病没有显著影响。硅肥对其他作物的影响也比较突出。使用硅肥后大豆、玉米、土豆等其他主食蔬菜等增均超过10%。硅肥对农作物的影响甚大，但是由于肥料使用所受的局限性。在一些条件下肥料和天气从了两者对立的因素，例如如果施肥后突遇暴雨，所施的肥料效果会大打折扣，而植物生长又离不开雨水，在植物最需要肥料的时候，恰恰是生长最旺盛的时候，这时候也需要丰沛的雨水。在植物的生长环节中肥料和降雨成了两者不能共存又互相依赖等关系。这给农业生产造成了极大的局限。如果有一种会很快被吸收的肥料就可以做到早上施肥下午来雨二者互补。首先纳米级的微粒授予水冲刷时会吸附在植物

11、表面，外力对其作用较小，其次，植物对微小粉末的吸收比较快，这样就可以使肥料在雨季使用。硅肥和氮肥如果能联合使用作为复合肥，效果更佳，但是复合肥中如果使用量过大会导致烧苗。如果将硅肥做得足够细小，在施肥过程中，只需少量施用硅肥就满足作物需求。在剂量的控制上就减少了很大的难度，给在农业上的推广带来了极大便利。由于许多不发达省份农民的文化水平较低，有许多对技术含量要求的废料难以使用，所以如果在这种程度上极大地减小了施肥的技术要求那么对肥料的推广以及在欠发达省份推广也带来了极大便利。作为发力展中国家，b区发育不平衡是普遍现象，在西北东部发达地区农民的生产还是靠原始的工具，原始的方法，以及原始的理念。这

12、就造成了地区发展不平衡以及贫富差距，为国家增添不稳定因素。如果能是肥料的使用变得简单方便，便于推广有利于欠发达省份使用。这样不仅能使农民增产丰收，而且为社会和谐作出了重要贡献。为国家的长治久安作出了突出的作用。随着延后了增长和社会的进步，人们对住房的要求逐渐增高。钢筋混凝土的高楼鳞次栉比，一座座城市宛如由水泥铸成的森林，在这样的时代进步中，由钢筋和混凝土敲击出来的主旋律，一次又一次刷新了人们对建筑的高度，对艺术的认知。如今人们对摩天大楼的渴望日益增强，但是禁锢着发展的枷锁却依然存在着，比如说水泥是混合而混合着的盐，容易和金属发生反应，在氧气的作用下，极易造成腐蚀对建筑的结构稳定性造成了极大影响

13、。与此同时，水泥凝固需要一定的时间，这样就放缓了工程进，也同时对天气做出了苛刻要求。如果将水泥做成极细微的粉末，或者将水泥中掺入纳米级的硅酸盐。纳米物质具有高度的活泼性，能与金属表面形成复式盐水和后形成结晶等水和硅酸盐，由于硅酸盐具有一定的稳定性，这样就保证了金金属骨架在长期使用后不会被腐蚀。与此同时，还能减少对降水和温度的要求，节省凝固时间。时间就是金钱在劳动力不断上涨的今天，这是尤为重要的。4纳米粉末研究概况在惰性气体下凝聚蒸发，通常由表面清洁的粒径大约在1到100纳米微粒在高压下形成悬浮的纳米颗粒。国外通常由真空负压配合惰性气体生产纳米微粒。其中包括纳米合金、纳米陶瓷、纳米离子晶体、纳米

14、半导体材料等，我国也成功利用此方法制得纳米合金、纳米半导体、纳米陶瓷、纳米离子晶体到纳米材料。 此外，物理方法中还包括切削、模压、到其他物理方法。 化学法 1水热法；水热法包括等方法水热沉淀，水热分解，水热结晶等方法。 2水解法，水解法包括溶胶凝胶法，溶剂挥发分解法乳，乳胶法和蒸发分离法等 综合法，结合物理气相法和化学沉淀法所制备的方法，其他还有球磨法等。 球磨法又称，机械力化学法。是一种利用高能球磨机研磨物料使其达到纳米维度的方法。该方法一经出现就成为制备超细纳米材料的一种重要途径，在床头上，新物质的生成结晶或晶格变形，都是通过高温或化学方法完成的。而球磨法直接使机械能参与反应。机械能直接参

15、与反应，减少了能量损失，提高了反应的效率。在相同情况下，其他机械能的使用效率远远不及此。物料在筒内高速翻转，不断的吸收能量，随着旋转的加速，摩擦产生的热量越来越大，最终达到一定温度时开始影响反应。球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备，广泛应用有色金属选矿、水泥，硅酸盐制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行粉磨。众所周知，球磨机的主要优点是结构和维护简单，同时小时处理量较高，选矿中约60的能量布在磨矿作业中。球磨机的主体为水平并且能回转的圆筒，其内壁有波浪型锰钢护甲，可将其近似为圆柱形。当球一定的速度作旋转运动时，紧贴筒壁的底层的颗粒在筒

16、体护甲、颗粒间摩擦力和自身重力以及由于磨机旋转而产生的离心力作用下，将随着筒体的运动作旋转上升，被提升到一定高度，当颗粒的重力（实际上是重力径向分力）大于或等于离心力时，就开始脱离筒体内壁，按照某一轨迹降落。这种周而复始的运动就产生了连续的冲击和研磨作用,从而达到粉碎的目的,并呈现出复杂颗粒混合运动,不同时刻球磨机中颗粒的混合情况,如图片1所示图片1颗粒为均质球形颗粒,其运动满足牛顿第二运动定律,建立其平动和转动的运动方程为:F/mT/Iv加速度;角加速度;F合力由重力、碰撞力（已考虑摩擦力）构成,使颗粒发生平动;T合力矩使颗粒发生转动;I颗粒的转动惯量。通过跟踪离散颗粒场中每一个颗粒判断颗粒

17、是否发生碰撞。当颗粒i与颗粒j的中心间距小于两颗粒半径之和时,则发生碰撞。对于更一般的情况是两颗粒发生偏心碰撞,在碰撞点处产生力的作用,记为颗粒间碰撞力fC,该力可分为法向分力fCn和切向分力fCt即为:cCn+Ct（下标n、t法相和切向;i、j颗粒）法向分力的作用结果如同对心碰撞使颗粒发生平动,切向分力的作用结果是对颗粒产生一个矩,该矩使颗粒发生转动,由该矩和颗粒的转动惯量可求出所产生的角加速度。二分力分别由法向变形位移n和切向变形位移t与其各自的刚度k,以及法向动能损失和切向动能损失进行计算。而法向动能损失和切向动能损失的大小分别与碰撞时的相对速度vr和接触点滑移速度vs,以及相应的阻尼系

18、数有关,该阻尼系数可由恢复系数e等确定。上述物理模型表达为:cij =（-Knnnn）Nijc tij=-Kt-t式中:n单位法向向量;r颗粒半径;颗粒角速度。其中:ijzi（i*n）nr（+）而切向分力极值受到颗粒表面摩擦系数与法向分力乘积的限制,当计算出的切向分力大于该乘积时,即,两颗粒在接触的表面将发生相对滑动,因此: c tij=-Kt-t c tij颗粒间摩擦系数;t单位切向向量,且当一个颗粒同时与几个颗粒相碰撞时,通过矢量叠加可算出该颗粒所受到的合力与合力当颗粒中心与球磨机壁面的距离小于该颗粒半径时,则发生碰撞。碰撞时,只需把边壁上的碰撞点视为一个大“颗粒”来代替颗粒j,该“颗粒”

19、的速度为碰撞点处的速度,该速度由球磨机旋转产生,记为v=r,其中为球磨机转速,r/s。其转动惯量为零,其余同颗粒间碰撞模型。当颗粒中心与护甲的距离小于该颗粒半径时,则发生碰撞。碰撞时,同样把护甲上的碰撞点视为一个大“颗粒”来代替颗粒j,该“颗粒”的速度为碰撞点处的速度也为v=r,转动惯量为零,其余同颗粒间碰撞模型。5纳米硅酸盐应用前景硅酸盐是指由Si、O 与其他化学元素（ 主要是Al、Fe、Ca、Mg、K、Na 等） 结合而成的一类化合物的总称。硅酸盐的基本化学结构是“SiO 四面体”，在这种四面体内，Si 原子占据中心位置，四个O 原子占据四角，其他元素依着四面体形成不同的配合，从而形成各类

20、硅酸盐11。硅酸盐在地壳中的分布极广，是构成岩石和土壤的主要组分。大多数硅酸盐的熔点高，化学性质稳定，物理性能优异，是人类日常生活、工农业生产和科学研究中的重要材料。地壳中虽然含有大量的硅酸盐，但其化学组成、性能或数量等还满足不了人们的使用要求，所以常用的硅酸盐材料都是人工生产加工出来的工业产品。陶瓷、水泥和玻璃是最常见且消费量最大的硅酸盐材料，在国民经济中占有重要地位。20 世纪中期以来，随着微电子、光电子、航天、能源、计算机、激光、通信、传感、红外、生物医学和环境保护等新技术的兴起，对硅酸盐材料提出了愈来愈高的要求，促进了性能优良及有特殊功能的新型陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥、涂层、磨料等制

21、品的飞速发展。进入21 世纪，硅酸盐材料的研究与生产取得更大进步，以硅酸盐材料为代表的无机非金属材料、金属材料、有机高分子材料成为现代人类社会的三大材料。6实验方案6.1实验原料400目硅酸盐，粒径约38微米。6.2实验仪器和设备设备：XQM-0.4型卧式行星球磨机、刚玉锅。实验中所使用的磨球的质量和直径如表2-1所示。表6-1 磨球的质量和直径磨球质量（g）直径（mm）15.812.223.211.030.55.2检验仪器：600目分子筛、800目分子筛、1000目分子筛、1250目分子筛。6.3实验数据表格表6-2干法投料量分组实验表格磨球配比时间/h干湿法转速投料量/g1号球2号球3号球

22、105干法400468表6-3湿法投料量分组实验表格投料量/ml湿法6.3.1求配比数据表6-4 磨球配比1号球/个2号球/个3号球/个配比1配比215对已经得到的最优实验因素和变量进行保留，把球配比作为变量来研究球配比对实验的影响实验数据如表2-5所示。表6-5球配比实验表格：投料4g（0.1g）表2-6时间分组实验表格20注：表2-7冷冻分组实验表格是否冷冻是800否6.4粒径测量方法将物料细化后用倒进烧杯中，用水洗净缸中的残留。将浑浊液体分别通过600目、800目、1000目、1250目分子筛然后将每组对应的滤液收集通过滤纸，计算前后滤纸的质量变化m17实验进度安排本课题论文的实验进度安

23、排见表7-1表7-1实验进度安排表时 间内 容第一周布置毕业论文任务，进行文献检索第二周书写开题报告第三周进行外文翻译第四周修改开题报告和外文翻译第五周确定实验方案，熟悉实验设备第六周纳米颗粒的制备第七周第八周第九周纳米颗粒的制备、测量分析颗粒粒径大小第十周第十一周测量物料总结结果第十二周实验数据处理及补充第十三周阅读毕业论文编写有关规定，开始编写论文第十四周编写论文第十五周第十六周进行论文、开题报告、外文翻译的修改、定稿第十七周毕业论文文件装订第十八周预答辩、答辩8参考文献1 胡秀芬赵伟业提高球磨机效率的有效方法中国科技博览2011362 耿凡袁竹林孟德才李善莲球磨机中颗粒混合运动的数值模拟

24、东南大学能源与环境学院，江苏南京2009;3 Guntzer F,Keller C,Meunier J. Benefits of plant silicon for crops: A reviewJ. Agronomy for Sustainable Development, 2012, 32（1）：201-213.Heine4 G, Tikum G, HorstW J. The effect of silicon on the infection byand spread of pythium aphanidermatum in single roots of tomato andbitte

25、r gourdJ. Journal of Experimental Botany, 2006, 58（3）：569-577.5 Ming D F, Pei Z F, Naeem M S, et al. Silicon alleviates PEG-inducedwater-deficit stress in upland rice seedlings by enhancing osmotic adjustmentJ. Journal of Agronomy and Crop Science, 2012, 198（1）：14-26.6 李建 袁军 杜晓明.灰铸铁箱盖的消失模铸造数值模拟研究 J.

26、热加工工艺2013, 15（3）：34-39.7 侯晋梅 宋建丽 曹建新 郭居魁基于ProCAST消失模铸造球磨机衬板的数值模拟研究 热加工工艺2015年 3 月 第 44 卷 第 5 期8 胡剑榕，赵丽红，何北海 改性白泥精制碳酸钙加填及施胶特性研究J 造纸科学与技术，2012，31（ 2） : 469 曹逼力, 徐坤,石健,等. 硅对番茄生长及光合作用与蒸腾作用的影响J.植物营养与肥料学报, 2013, 19（2）：354-360.10 Fleck A T, Nye T, Repenning C, et al. Silicon enhances suberizationand lignification in roots of rice（Oryza sativa）J. Journal of Experi原mental Botany, 2011, 62（6）：2001-2011.1