PVP在纺织印染工业中的应用
作者：互联网发布时间：2012-08-23浏览：110
PVP的络合能力及其胶体保护作用，使其在纺织印染工业中有广泛的用途。
在纺织工业中的应用
PVP与一般的有机染料有很强的亲和力，特别与直接、还原、硫化、分散等染料结合力较强。这主要是PVP分子中的内酰胺结构与染料中的有机官能团，如羟基、氨基、羧基之间的结合力造成的。这种力在一定条件下往往超过染料与纤维的结合力，故PVP有“液体纤维”之称。PVP的这种性质可以改进许多疏水性合成纤维的可染性。用接枝共聚法，表面接枝法，与合成树脂混合抽丝法，或湿纺纤维浸渍法，涂敷法等将PVP(或其共聚体)引入合成纤维，使合成纤维可以均匀地染色，并可提高染色深度。例如将5％－10％的PVPK30加入聚丙烯腈或其共聚物的纺丝原液中进行混抽，其纤维对以下几种染料的染色深度分别增加如下：
Celliton Fast Yellow GGLL 100%
Celliton Fast Pink RF 82％
Celltion Fast Blue FFRS 47％
对难以染色的聚丙烯纤维，如在树脂中加入7.5％～10％的乙烯-乙烯基吡咯烷酮的共聚物(含乙烯75%～90%)进行纺丝，其纤维染色深度对酸性染料可增加近十倍，对分散性染料可增加3～7倍。粘胶、聚酰胺和聚氯乙烯等纤维均有上述相同的增染效果。
除了提高合成纤维的可染性外，PVP还能改进合纤的其它性质。如PVP与尼龙66的接枝共聚物不但能用酸性直接还原染料染成深色，而且对其吸湿性、防皱性、定型性、易洗性、漂白后的强度和耐日晒能力都有提高。又如用10％PVP混抽的粘胶纤维，其吸湿量从3ml/g，增加到5～6ml/g。再如，丙烯腈与氯乙烯的共聚物纤维在受热条件下遇水或水蒸汽会产生失透、失光现象。加入3～5％PVP后，其纤维就无上述现象发生。
在印染工业中的应用
⑴由于PVP与许多种染料有很强的结合能力，故它在五十年代就被用作剥色剂、漂白剂、减色剂。最近，还有人提出用顺酐——苯乙烯共聚物掺入PVP漂白剂配方中，以降低漂白织物的成本。
在某种特殊场合，PVP可作匀染剂。
例如1％PVP可使尼龙6、尼龙66混纺纤维织物用酸性染料或金属络合染料染色后得到最佳的色差。
2％PVP(wt)可以作改性聚酯纤维用阳离子染料染色的匀染剂，染色织物不但色泽均匀，且日晒牢度从原来的两级提高为八级，其抗静电性也大在增加（比阻抗从1.1×106Ω-cm增加为1012Ω-cm)，聚丙烯与纤维素的混纺纤维，用PVP作匀染剂时，可用一浴法染色，色泽均匀，色牢度好。
与非离子表面活性剂进行复配成酸性匀染剂，表明PVP对酸性染料在锦纶织物上的染色具有明显的缓染作用，使染料的初期上染速率降低，初始上染率下降，使上染过程变缓，达到匀染的目的。
PVP与不同染料的结合能力是有差异的。利用这一性质，对动物纤维、聚酰胺纤维和聚丙烯纤维进行防染法印花时，可用PVP作防染剂；
在上色防染糊中加入3％PVP，可以有效地阻止地色上染(地色用金属络合染料或分散染料)，得到图案鲜明、轮廓清晰的印花织物。
增加PVP对金属络合染料的比例(至少1：2)时，就可制成标记色料——暂印染料。这种染料对羊毛、腈纶、尼龙、涤纶、粘胶纤维染色后，其颜色很容易用水洗掉，仍然留下白色的纤维。
大部分水溶性高分子化合物具有胶体保护作用和增溶作用，但PVP在这方面性能尤为优异，故可作为分散染料高温染色用的结构型匀染剂，以提高分散染料的稳定性和染色速度。这种分散染料是将PVP与染料在溶剂中一起喷雾干燥加工而成，染料与PVP呈固溶态，粒度<0.1 μ。
分散性染料在溶剂染色中因染料不溶于溶剂，通常需用大量的表面活性剂，溶剂回收量大，上染率、色牢度较低。如用PVP(常为其衍生物)作染料加工的分散剂，可得到一种贮藏稳定的分散染料。这种染料对聚酯纤维进行溶剂染色，可得到耐湿、耐磨、耐热、耐光的均匀染色织物。1％～3％的PVP可以防止还原染料、分散染料贮藏时的触变和降解作用，数周后仍然保持染料糊剂的流动性。在羟甲基类的防皱防缩整理剂中加入<3％的PVP(以固含量计)，就可提高这类助剂的贮存稳定性。贮藏数月后，再制成的水溶液一周后仍不会沉淀。
转移法染整工艺具有速度快，助剂用量少，加工质量好等优点。关键是需要一种对纤维有亲和力，溶剂相容性好，成膜性好，适宜涂布的糊料；还要求它对染料和整理助剂有分散、稳定的作用和一定的粘结性；配制容易；溶于水，染整后易用水洗去。由于PVP符合上述各种要求，故在转移法染色、漂白、净洗、整理(防皱、防水、抗静电、Antisnag等)中，PVP有较广泛的适应性和良好的效果。
通常在织物整理中，阳离子型的整理助剂与阴离子型的萤光增白剂互不相容，不能同浴对织物加工。如果在浴中添加0.1～2％的PVP，则可将柔软剂或抗静电剂，树脂整理剂与萤光增白剂同时在一浴中对织物进行加工整理。处理后织物的白度、荧光度、柔软性、静电带电量、强度等都达到或超过其性能指标。
⑵由于PVP 分子中存在的内酰胺结构，与羟基、氨基、羧基之间有很强的结合力，而染料中往往就含有这些官能团，所以PVP 与一般的有机染料都有很强的亲和力，有时这种亲和力甚至超过染料与纤维的结合力，故而PVP 有“液体纤维”之称。
利用PVP 的这一性质可以增加一些疏水性纤维与染料间的亲和力，进而改善这类纤维的可染性，例如，在合成纤维过程中将适量PVP 掺入其中，使合成纤维可以均匀地染色，并提高着色力和提高染色深度，对染色比较困难的聚丙烯纤维，在其中掺入7.5% 左右的NVP/ 苯乙烯共聚物，可使纤维对酸性染料的染色深度增加10 倍左右，对分散性染料可增加 5 倍左右。在掺合PVP 的工艺中，使它均匀分布于纤维中，可大大减低染色后织物的色差，提高染料在织物上的附着力。得到色泽均匀，耐光耐热不易褪色的纺织染色品。
PVP 除可改善某些纤维的可染性外，还可改进其吸湿性、防晒性等性能，大大提高合成纤维的质量和档次，例如合成纤维中的聚酰胺纤维、聚酯纤维等以高强度、高细度、耐摩擦性、热可塑性及良好的光泽和鲜明的染色而深受欢迎，但是吸湿性却比天然纤维差，导致其作为衣物使用时常在衣物的表面附着一层来自空气中的水蒸气而影响穿着的舒适感，尤其时在夏天高温潮湿的天气，吸湿性差的衣物很容易被体汗或高湿度的空气湿透而紧贴于皮肤上，甚至对皮肤产生刺激性。解决这一问题的方法之一就是在纺丝前溶融聚酰胺中加入4%~8% 的PVP ，然后在低氧环境中进行熔融纺丝，加入的PVPK 值在30~70 之间，其中残留单体含量需要小于0.1% ，这样得到的聚酰胺纤维合聚酯纤维等合成纤维具有高吸湿性、耐洗涤性、热可塑性，而且如前所述，PVP 的加入也可以改善一些染色性能，控制纺丝速度可以得到不同细度的纤维。
值得一提的是，如果加入的PVPK 值低于30 ，由于低分子量的PVP 与聚酰胺络合能力较差，在水处理的工序中就会有部分的PVP 溶解于水中而得不到高吸湿性得纤维。另一方面，如果所加PVP 分子量大于70 ，炼丝时熔融体系黏度增大，使纺丝时吐丝困难，影响生产效率，而且PVP 分子量太大，所得纤维硬度太大，达不到合成纤维柔软舒适的要求。用PVP-K60 改善的聚酯纤维吸湿率最高可达纤维
本身重量的20% 。PVP 对合成纤维吸湿性及染色性能的影响如表所示：
PVPK 值PVP 含有量(%) PVP 中残单含量(%) 溶解率(%) 黄色度吸湿率纤维生产效率
17 5.5 0.02 4.6 2.5 9.4 低
30 5.5 0.02 2.8 4.8 8.6 一般
45 5.5 0.02 1.1 5.1 10.5 高
60 5.5 0.02 0.5 8.5 12.3 高
90 5.5 0.02 0.5 8.5 13.1 低
注：
( 1 ）黄色度指加入PVP 经纺丝后未经染料的纤维的黄色度，低于10 为合格
( 2 ）导致生产效率低的因素有两个：一是PVP 溶解率增大，二是出丝速度慢。
( 3 ）表中溶解率数据为合成纤维在沸腾的水中处理30 分钟时PVP 的溶解率
PVP 与不同染料的结合能力时有差异的，利用这一性质，对聚酰胺纤维、聚丙烯纤维进行防染法印花时，可用PVP 作局部防染剂，得到图案鲜明、轮廓清晰的印花织物。
在印花织物的生产过程中，织物经印花后，还要经过水洗退浆，以洗去未固着的染料合用毕的浆料及其他印染助剂，得到印花织物产品，为达到退浆的目的又不沾污图案，保证产品的质量，净洗剂的选择非常重要，研究表明，以PVP 和硅酸铝酸钠为主要成分的印染工业用净洗剂具有明显高于不含PVP 的净洗剂的净洗能力，而且可以防止净洗过程中颜色的转移或白地沾污。
植物、动物以及微生物中都有酶，它们对细胞的功能具有重要的作用。酶已在啤酒、葡萄酒酿造业及食品加工业中应用了很多年。在这些行业中，它们被用来加工奶酪、改良人类消费所需的豆类及谷物、清洁柑橘类水果、制造稳定的浓缩果汁等。在纺织工业中，较为著名的是酶在传统的退浆工艺中的应用，而随着生物技术的发展，在纺织生产中酶的应用越来越多，从对纤维的改性到织物的漂白都有相应的酶制剂的使用。 1酶的认识 1．1酶的特性 催化剂是一类能改变反应速度，但不改变反应性质、反应方向和反应平衡点, 而且反应完成后其本身不发生变化的物质。酶是一种特殊的催化剂，作为催化剂它有一定的特点。 （1）高催化效率：在与无机或有机催化剂相比的情况下，酶的催化效率高达107 ~ 1012倍，某些酶甚至可加快反应速率高达1014倍。酶的这种高催化效率是因为酶能够显著降低反应过渡态能量。 （2）高度的专一性：酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。催化反应的专一性是酶最重要的特性之一, 是酶与其它非酶催化剂最主要的不同之处，这种原理通过图1所示的锁-钥匙原理可以形象的表达。 图1 锁-玥匙原理 （3）反应条件温和：酶来自生物体，因而一般酶催化反应均可在常温常压条件下进行，有利于生产控制，并可节约能源，降低设备成本。另外，酶催化反应都在弱酸、弱碱或中性条件下进行，对环境污染小，对设备的腐蚀小，生产安全性高。 1.2酶的作用机理和过程 酶和底物的作用机理和过程如下表示：酶与底物作用→形成酶和底物的复合物→生化作用→形成酶与底物过度态络合物→酶和生成物分离而释放反应生成物和原来的酶。这样可使整个反应的活化能降低, 从而加快了反应速度。生化反应完成后, 酶和生成物分离, 酶又可重新催化反应。 1.3影响酶活性的因素 酶催化反应的效率取决于以下因素：酶的浓度、反应物浓度、保温或反应时间、反应温度、系统的PH值、所存在的活化剂及阻化剂。 在最佳的温度和PH值下，酶的催化水解反应总的反应速度取决于形成酶反应复合物的时间和生成产物的时间。要使复合物易于形成, 酶的浓度应足够高。且在酶附近的反应物浓度也应较高。反应物的浓度太高,反而不利于反应进行。这是因为过多的反应集中于酶的连接点或反应点上, 形成瓶颈其中的一种或两种情况发生都会降低反应速率。若反应时间较长, 酶的用量应低一些，较高用量的酶可降低总的反应时间, 但也不能过高。
激光切割机适合应用在哪些行业 在激光切割机行业，金属激光切割机在工业制造中占有不少得的分量，对于大多数金属材料来说，无论它们是怎样的硬度，都能够进行无边形切割。今天我们来细数一下激光切割机在各行各业中的实践应用。 钣金加工行业 随着钣金加工工艺的飞速开展，国内的加工工艺也是一日千里，传统的钣金切割设备(剪床、冲床、火焰切割、等离子切割、高压水切割等等)，虽然在市场上占有相当大的市场份额，如今，已经满足不了现在的工艺要求;激光切割是钣金加工的一次工艺反动，是钣金加工中的“加工中心”，激光切割柔性化水平高，切割速度快，消费效率高，产品消费周期短，为客户博得了普遍的市场。激光切割无切削力，加工无变形;无刀具磨损，资料顺应性好;不论是简单还是复杂零件，都能够用激光一次精细快速成形切割;其切缝窄，切割质量好、自动化水平高，操作烦琐，劳动强度低，没有污染;可完成切割自动排样、套料，进步了资料应用率，消费本钱低，经济效益好。激光切割机在未来钣金加工的应用是必然的趋势。 农业机械行业 农业不断的发展，各种农用机械也不断更新。农机产品类型趋于多样化与专业化，按照加工功率、加工对象分类、加工类型分为几十种。这些产品的升级与更新也对农机产品的制造提供的新要求。激光切割机先进的激光加工技术、绘图系统和数控技术，加快了农机产品的制造发展，提高经济效益。降低了农机产品的制作成本。 激光加工逐渐成为农机设备加工生产的重要手段，推动农机行业的迅速发展，实现不同产业的双赢互惠发展。 广告制作行业 对于广告制作行业，一般加工的产品有着金属跟非金属材质，因此，激光切割机的一种多行业应用技术给广告加工提供了很大的优势，对于广告传统的加工设备，采用的是一般加工广告字体等素材，由于加工精度，切割表面的不理想，导致返工概率相当的人，对于广告行业来讲是一种成本的浪费，大幅度的降低了工作效率。 然而采用激光切割机设备进行加工，能够有效的解决这一类型的问题，采用的是高精度的激光切割技术，切割表面，有着纯的辅助气体进行加工，能够完美的体现。另外激光切割机设备还能够进行一些复杂图形的加工，在传统技术部能完成的加工都能够完成，替广告公司壮大了加工产品，提高了市场，侧面的微企业增加了额外的利润，无需要进行二次返工，一次完成的操作留守了客户的心思，稳定了客户资源。 服装制造行业 作为我国经济的重要组成部分，未来服装行业将是激光切割设备推广和发展的重要下游市场。而目前服装行业大部分采取的仍是手工裁剪模式，只有少部分高端工厂采用电脑控制机械裁床进行自动化裁剪。 厨具制作行业 在厨具加工行业中，油烟机和燃具使用大量钣金面板，使用传统加工方式工作效率低、模具消耗大，使用成本高，制约这新产品开发。 激光切割机设备的出现，解决了一直困扰着厨具厂家的难题。使用激光切割机对面板进行加工试样，快速开发新产品，激光加工设备的切割速度极快，大大提高了加工效率。同时，激光加工设备切割精细度极高，提升了油烟机和燃具的成品率。对于一些异型成型的产品，激光切割机更是有着得天独厚的优势。 激光切割机打破了传统手工和电剪速度慢和难以排版,充分解决了效率达不到和浪费材料的难题。切割速度快，操作简单，只需把所要裁剪的图形及尺寸输入到电脑，机械就会把整张的材料裁剪成您所需要的成品，不用刀具、不需要模具，利用激光实现非接触式加工，简便快速。
激光技术在先进制造业中的几例应用 XXX 【摘要】本文综合介绍了激光快速成型、激光焊接、激光切割、激光打孔等技术的原理、特点、应用现状以及发展趋势。借此论述了激光技术在先进制造业中的重要地位。 1引言 激光具有高亮度性、高方向性、高单色性、高相干性，这些特性是其它普通光源望尘莫及的。1960年美国休斯实验室的T.H.Mainman用直径6mm，长45mm的红宝石固体工作物质，成功地产生了波长为0.6493μm的脉冲激光这是世界第一台激光发生器，它受到科研领域的高度重视。激光技术推动了许多领域的迅速发展，应用范围越来越广，尤其在加工领域中的应用。激光加工是激光应用最有发展前途的领域之一，现在已开发出20多种激光加工技术。激光加工系指激光束作用于物体的表面而引起物体形状的改变或物体性能的改变的加工过程。激光加工已成为一种新型的高能束流激光加工技术，广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用，为材料加工工艺提供，是当代具有代表性的先进制造技术。从激光加工技术在制造领域中取得的经验来看，激光加工的潜力是巨大的。 2 激光快速成型 2.1激光快速成型技术简介 80年代后期发展起来的快速成型技术(RPT，Rapid Prototyping Technology)是基于分层技术、堆积成型,直接根据CAD模型快速生产样件或零件的先进制造成组技术总称。RP技术不同于传统的去除成型、拼合成型及受迫成型等加工方法,它是利用材料累加法直接制造塑料、陶瓷、金属及各种复合材料零件。 激光快速成型技术，以激光作为加工能源的激光快速成型是快速成型技术的重要组成部分,它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料科学等现代科技成果。激光快速成型(Laser Rapid Prototyping,LRP)原理是用CAD生成的三维实体模型,通过分层软件分层,每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束,扫射液体,粉末或薄片材料,加工出要求形状的薄层,逐层累积形成实体模型。快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、工程分析、市场订货及企业决策等,缩短新产品开发周期,降低研发成本,提高企业竞争力。以此为基础进一步发展的快速模具工装制造(Quick Tooling)技术,快速精铸技术(Quick Casting),快速金属粉末烧结技术(Quick Powder Sintering)等,可实现零件的快速成品。 2.2激光快速成型技术主要特点 (1)制造速度快、成本低,节省时间和节约成本,为传统制造方法注入新的活力,而且可实现自由制造(Free Form Fabrication),产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂
激光技术在现代制造业中的应用
激光技术在现代制造业中的应用 激光：激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是"通过受激发射光扩大"。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。 激光加工技术的原理和特点：激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光束作为一种特种加工能源(热源)，和传统的加工用热源相比，具有一系列特点〔“〕。激光束易于传输，其时间特征和空间分布容易控制;经过聚焦后，可以得到细的光斑，具有极高的功率密度;可以加热熔化以至汽化任何材料，可以局部区域的精细的快速加工;加工过程输入工件的热量小，热影响区和热变形小;加工效率高;容易实现自动化。激光加工有热加工[3]和“冷加工”两种。现在大量用于激光加工的COZ和YAG激光为红外光，它们辐射在金属或非金属工件上，基于热效应，使工件升温、熔化或汽化，以完成各种加工，称其为热加工。准分子激光激光器输出紫外光，它有可有对聚合物等非金属材料进行基于化学作用的剥蚀加工，这种“冷加工”技术正在开发，并有可能在电子工业中得到较大程度的应用。但是，激光加工的主流还是基于热效应的加工。 1激光在切割方面的应用 激光切割是利用激光束聚焦形成高功率密度的光斑照射工件,材料吸收光能,温度急剧升高,将材料快速加热至熔化或气化温度,再用喷射气体吹化,以此分割材料。在这一过程中,当激光照射工件表面时,一部分光被工件吸收,另一部分光被工件反射。吸收部分转化为热能,使工件表面温度急剧升高,材料熔化或气化,同时,产生黑洞效应,使材料对光的吸收率提高,迅速加热熔化或气化切割区材料。此时吹氧可以助燃,并提供大量的热能,使切割速度提高等。切割宜用连续输出激光器。激光切割是激光加工应用最广泛的一项技术。它有很多特点:激光可切割特硬、特脆及特软材料、高熔点的难加工材料;切缝宽度很窄;切割表面光洁;切割表面热影响层浅,表面应力小;切割速度快,热影响区小;无机械变形、无刀具磨损,容易实现自动化生产。适合加工板材。在工业机械生产制造中,激光技术国家实验室和武汉法利莱联合研制的W AL C4020宽幅面数控激光切割机可以达到上述要求,除此之外,它还有直线电动机驱动、专有光束质量调整系统、自动聚焦、打孔切割双流量控制系统等结构,这些技术的创新使W AL C4020宽幅面数控激光切割机的切割技术性能超过同类产品,达到国际先进水平。 2激光在焊接方面的应用 激光焊接是把激光聚焦成很细的高能量密度光束照射到工件上,使工件受热熔化,然后冷却使工件得到焊接。激光焊结熔深大,速度快,效率高;激光焊烧区窄,热影响区很小,工件变形也很小,同时,焊缝小,可实现精密焊接;焊接结构均匀,品粒很小,气孔少,夹杂缺陷少,在机械性能、抗蚀性能和电磁学性能上优于常规焊接方法。目前,激光深熔焊接在粉末冶金材料加工领域中的应用也越来越多。激光焊接能量密度高,对高熔点、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。目前,汽车行业将不同材质的薄钢板实施激光拼接焊后冲压成型,激光拼接焊取代了电焊。同时,通过光纤传输的多路激光束进行多点或多组件焊接越来越普及。在远离装配区的位置装置一台中心激光器(Y AG),激光器产生的光束经由一根柔性的
激光在生活中的应用摘要：本文介绍了几种激光的发展以及现阶段达到的成果等，以及在生活中的应用，如在医学生的应用、工业上的应用、在军事上的应用等。 关键词:激光焊接激光切割激光打孔加工微型仪器激光玻璃激光传感器激光冷却激光美容激光去除面部黑痣激光除皱激光切除肿瘤激光雷达激光测距仪激光制导激光侦察对抗激光武器 大家对于激光这个词并不陌生。激光唱机、激光视盘所提供的听觉享受，全息照片给与我们的三维视觉效果，以及“死光”武器、星球大战计划都是人们津津乐道的话题。但激光到底是什么东西？它是怎样产生的？它又有什么样的性质?这恐怕就没有多少人了解了。下面，我们一起来全面的了解一下激光。 一：什么是激光 激光镭射最初的中文名叫做“雷射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激辐射光扩大”。激光镭射的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程，激光的原理早在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激辐射”改称“激光”。 二：激光的基本特性：
1. 受激吸收（简称吸收） 处于较低能级的粒子在受到外界的激发（即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用，如与光子发生非弹性碰撞），吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。 2. 自发辐射 粒子受到激发而进入的激发态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。 3. 受激辐射、激光 1917年爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外， 处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率。 4、定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。天文学家相信，外星人或许正使用闪烁的激光作为一种宇宙灯塔来尝试与地球进行联系。 5、亮度极高 在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑肉眼可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的，而且它是人类创造的。 6、颜色极纯 光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳辐射出的可见光段的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氖灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。 7、能量极大 光子的能量是用E=hv来计算的，其中h为普朗克常量，v为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846×10^（14）Hz到7.895×10^（14）Hz。
激光的应用与发展趋势 摘要：激光作为新能源代表，在许多领域都有更广泛应用。本文从激光在当今社会的地位谈起，接着介绍激光在几大领域的应用现状，最后又分析了激光器以及全球激光产业发展趋势。 关键词：激光；激光产业；发展趋势 1.激光在当今社会的地位 激光器的发明是20世纪中能与原子能、半导体、计算机相提并论的重大科技成就。自诞生到现在得到了迅速发展，激光光源的出现是人工制造光源历史上的又一次革命。我国激光技术在起步阶段就发展迅速，无论是数量还是质量都和当时国际水平接近。一项创新性技术能够如此迅速地赶上世界先进行列，这在我国近代科技发展史上并不多见。能够将物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于长春光机所多年来在技术光学、精密机械方面的综合能力和坚实基础。一项新技术的开发，没有足够技术支撑很难形成气候]1[。 2.激光的应用现状 2.1激光在自然科学研究上应用 2.1.1非线性光学反应 在熟悉的反射、折射、吸收等光现象中，反射光、折射光的强度与入射光的强度成正比，这类现象称为线性光学现象。如果强度除了与入射光强度成正比外，还与入射光强调成二次方、三次方乃至更高的方次，这就属非线性光学效应。这些效应只有在入射光足够大时才表现出来。 高功率激光器问世后，人们在激光与物质相互作用过程中观察到非线性光学现象，如频率变换，拉曼频移，自聚焦，布布里渊散射]2[等。 2.1.2用激光固定原子 气态原子、分子处于永不停息运动中（速度接近340 m/s），且不断与其它原子，
分子碰撞，要“捕获”操作它们十分不易。1997年华裔科学家、美国斯坦福大学朱棣文等人，首次采用激光束将原子数冷却到极低温度，使其速度比通常做热运动时降低，达到“捕获”操作的目的。 具体做法是，用六路俩俩成对的正交激光束，用三个相互垂直的方向射向同一点，光束始终将原子推向这点，于是约106个原子形成的小区，温度在240 ]3[以下。这样使原子的速度减至10 m/s两级。后来又制成抗重力的光-磁陷阱，使原子在约1s 内从控制区坠落后被捕获。 此项技术在光谱学、原子钟、研究量子效应方面有着广阔的应用前景。 2.2激光测距、激光雷达 利用激光的高亮度和极好的方向性，做成激光测距仪，激光雷达和激光准直仪。激光测距的原理与声波测距原理类似。 激光雷达与激光测距的工作原理相似，只是激光雷达对准的是运动目标或相对运动目标。利用激光雷达又发展了远距离导弹跟踪和激光制导技术，这些在1991年海湾战争中都已投入使用。激光制导导弹，头部有四个排成十字形的激光接收器（四象限探测仪）。四个接收器收到的激光一样多，就按原来方向飞行；有一个接收器接受的激光少了，它就自动调整方向。另一类激光制导是用激光束照射打击目标，经目标反射的激光被导弹上的接收器收到，引导导弹击中目标。 激光准直仪]4[起到导向作用，例如在矿井坑道的开挖过程中为挖掘机导向。激光准直仪还被用在安装发动机主轴系统等对方向性要求很高的工作中。 2.3激光在工业应用 激光加工代表精密加工装备未来的发展方向，体现着一个国家的生产加工能力、装备水平和竞争能力。目前，激光加工技术在各种仅金属与非金属材料加工中的应用非常广泛。 工业激光器目前主要包括CO2激光器]5[、固体激光器、半导体激光器等。这几种激光器各具优点，如CO2激光器的成本最低，固体激光器的光束质量好，半导体激光器的出光效率高。 光纤激光器是未来新一代激光技术的发展方向，它具有常规固体激光器所不具备的许多优点。然而激光器服务的机床企业非常谨慎，终端用户对激光器本身的印象远不及对系统那么深刻。
第2节酶在工业生产中的应用 (时间：30分钟满分：50分) 一、选择题(共6小题，每小题4分，共24分) 1．根据酶在生物体内存在的部位，可分为胞内酶和胞外酶，下列属于胞外酶的是 ()。 A．呼吸酶B．RNA聚合酶 C．DNA聚合酶D．胰蛋白酶 解析胰蛋白酶属于消化酶，存在于消化道内，其余的酶在细胞内发挥作用。 答案 D 2．下列属于氧化还原酶的是()。 ①乙醇脱氢酶②琥珀酸脱氢酶③淀粉酶④丙酮酸羧化酶⑤谷丙转氨 酶⑥葡萄糖磷酸异构酶 A．①③B．③④C．⑤⑥D．①② 解析脱氢酶属于氧化还原酶。 答案 D 3．酶工程中酶制剂的生产按顺序排列为()。 ①酶的分离纯化②酶的固定化③酶的生产④酶的提取 A．①③②④B．③②①④ C．③④①②D．④①②③ 解析酶制剂的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化等。人们提供必要的条件，利用微生物发酵来生产酶的过程，叫做酶的生产。微生物发酵生产的酶种类很多，但是每种酶在培养液中的含量却很低，因此需要提取。提取液中含有多种酶、细胞代谢产物和细胞碎片等，要想获得所需要的某一种酶，就必须再进行酶的分离和纯化。为防止反应结束后酶制剂与产物混合在一起，又可以反复使用酶制剂，可以将酶进行固定化。 答案 C 4．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是()。 A．有利于酶与产物分离 B．可以被反复利用 C．能自由出入依附的载体
D．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应 解析固定化酶是采用包埋法、化学结合法或物理吸附法将酶固定在一定载体上，所以固定化酶不能自由出入依附的载体。 答案 C 5．在果汁生产中加入果胶酶的目的是()。 A．分解纤维素 B．增加果汁的营养成分 C．增加果汁的黏稠度 D．使榨取果汁变得更容易，并使果汁澄清 解析果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。 答案 D 6．下列关于淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶的说法中，不正确的是()。 A．淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶的化学本质均为蛋白质 B．淀粉酶生产的历史长，用途广，是工业生产中最重要的一类酶 C．在植物细胞杂交中需要应用纤维素酶 D．蛋白酶不能水解淀粉酶和纤维素酶 解析由于淀粉酶、纤维素酶的化学本质均为蛋白质，故蛋白酶能够水解淀粉酶和纤维素酶，因此D 项不正确。 答案 D 二、非选择题(共2小题，共26分) 7．(14分)为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。 水温/℃10 20 30 40 50 组别甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血渍 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67 时间/min
激光技术在材料制备与加工中的应用 激光技术发展概述 激光最大的应用领域之一就是材料加工，，主要是1kW级到10kW级CO2激光器和百瓦到千瓦级YAG激光器实现对各种材料的切割、焊接、打孔、刻划和热处理及微加工等，激光器已成为一种不可缺少的工业工具，CO2、Nd：YAG和准分子激光器是当前用于材料加工的三种主要激光器。半导体激光技术的迅速发展使得二极管激光器、二极管泵浦全固态激光器、光纤激光器和超短脉冲激光器在工业应用中有了光明的前景。除了材料加工外，医用激光器是国外第二大应用。激材料加工用激光器常采用气体激光器和固体激光器两类，如表1所示。 表 1用于材料加工的激光光束的基本特征 类别激光名称波长光子能量能量范围激活介质工作方式 气体激光器CO2激光器10.6μm0.117ev 1~105W CO2连续、脉冲XeCl激光器308μm 4.03ev 1~102W XeCl 脉冲XeF激光器351μm 3.53ev 1~102W XeF 脉冲ArF激光器193μm 6.42ev 1~102W ArF 脉冲KrF激光器248μm 5.00ev 1~102W KrF 脉冲 固体激光器YAG激光器 1.06μm 1.17ev 1~103W Nd3+连续、脉冲激光是一种亮度高、方向性好、单色性好的相干光。由于激光发散角小和单色性好，理论上可通过一系列装置把激光聚焦成直径与光的波长相近的极小光斑，在焦点处达到很高的能量密度（焦点处的功率密度可达107~1011w/cm2），其光热效应产生极高的高温，在此温度下任何坚硬或难加工的材料都将瞬时急剧熔化和气化，并产生强烈的冲击波，使熔化的物质爆炸式地喷射出去。激光加工是将激光束照射到工件的表面，利用激光束与物质相互作用的特性，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能，实现对材料的切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一系列的加工，是一门涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的综合技术。与传统加工方法相比，采用激光加工具有如下特点： （1）激光加工为无接触加工，且激光束的能量高及移动速度可调，工艺集成性好，同一台机床可完成切割、打孔、焊接、表面处理等多种加工； （2）适应性强，激光可对多种金属、非金属材料进行加工，特别是高硬度、高熔点、高强度及脆性材料； （3）激光加工过程中激光头与工件表面不接触，不存在加工工具磨损问题，工件不受应力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音，还可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工； （4）激光束易于导向、聚焦实现各方向的变换，极易与数控系统配合对复杂工件进行加工，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度，是一种极为灵活的加工方法；（5）激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级，作用时间可以短到纳秒和皮秒，同时大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工，又适于大型材料加工。 （6）加工效率高，加工质量好、精度高，经济效益好，可降低材料的加工费用。
酶工程的资料 一、酶工程内容： （一）“产酶”模块，包括微生物发酵产酶、细胞工程产酶和现代分子技术产酶等； （二）“分离酶”模块，包括酶的酶学性质、酶的分离纯化等； （三）“改造酶”模块，包括酶的分子修饰、酶的固定化和酶的有机催化等； （四）“用酶”模块，包括酶在医药、食品、轻化工、环境保护和生物技术等方面的应用。 二、酶的基因工程与蛋白质工程 酶是具有催化功能的蛋白质，其催化的多样性已使其在生物产业中得到广泛应用。应用自然界酶分子进化原理，构建具有实际应用所需的高催化效率、高稳定性的酶是蛋白质工程研究的重要目标。随着人们对酶的三级结构了解的增加，越来越多的合理设计方法，比如定点突变和结构域重组，被用来改变酶的性质和功能。通过合理设计改造的酶，不仅在工业和医药等方面起着重要作用，也加深了人们对于蛋白质结构-功能关系的认识。结构域重组是自然界中蛋白质进化的一个重要途径，也是人工设计和改造酶蛋白的有效策略。天然存在的与多种功能和性质相关的蛋白质结构域为人们构建新型酶蛋白提供了重组素材。传统的结构域重组方法通过重组同源蛋白质的结构域，已经成功地构建出了许多嵌合酶。它们或具有新的催化活力，或改变了底物特异性，或在稳定性上获得了提高，等等。一般来讲，重组亲本的同源性越低，嵌合酶获得新功能的可能性越大。重组低同源性的亲本蛋白质的困难在于，来源于不同亲本的结构域在重组过程中往往会破坏结构域界面上的相互作用，导致无活力的嵌合酶。因此，蛋白质工程的合理设计需要加深对蛋白质进化机制的理解，以及有效地构建嵌合蛋白质的新策略。 蛋白质的合理设计是最早出现的蛋白质工程方法，它发展迅速并有着广泛的应用。合理设计是在对蛋白质结构-功能关系的认识的基础上，通过定点突变等技术对蛋白质的性质和功能进行改造的一种方法。应用合理设计改造蛋白质依赖于对蛋白质三级结构的了解。随着计算生物学的发展，即使目标蛋白质并没有获得解析的晶体结构，人们也可以通过与其同源的蛋白质结构进行计算机同源建模，获得其可能的结构。理论与实验相结合的特性使得合理设计成为研究蛋白质结构-功能关系的强有力的途径。根据设计所涉及的范围，合理设计可以分为如下几类： 1 定点突变（site-directed mutation） 定点突变是指通过聚合酶链式反应（PCR）等技术向目的 DNA 片段中引入所需变化，包括碱基的添加、删除、点突变等[5]。定点突变能迅速、高效地提高 DNA 所表达的目的蛋白的性质。
激光在生活中的应用 摘要：本文介绍了几种激光的发展以及现阶段达到的成果等，以及在生活中的应用，如在医学生的应用、工业上的应用、在军事上的应用等。 关键词:激光焊接激光切割激光打孔加工微型仪器激光玻璃激光传感器激光冷却激光美容激光去除面部黑痣激光除皱激光切除肿瘤激光雷达激光测距仪激光制导激光侦察对抗激光武器 大家对于激光这个词并不陌生。激光唱机、激光视盘所提供的听觉享受，全息照片给与我们的三维视觉效果，以及“死光”武器、星球大战计划都是人们津津乐道的话题。但激光到底是什么东西？它是怎样产生的？它又有什么样的性质?这恐怕就没有多少人了解了。下面，我们一起来全面的了解一下激光。 一：什么是激光 激光镭射最初的中文名叫做“雷射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激辐射光扩大”。激光镭射的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程，激光的原理早在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激辐射”改称“激光”。 二：激光的基本特性： 1. 受激吸收（简称吸收）
处于较低能级的粒子在受到外界的激发（即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用，如与光子发生非弹性碰撞），吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。 2. 自发辐射 粒子受到激发而进入的激发态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。 3. 受激辐射、激光 1917年爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外， 处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率。 4、定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。天文学家相信，外星人或许正使用闪烁的激光作为一种宇宙灯塔来尝试与地球进行联系。 5、亮度极高 在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑肉眼可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的，而且它是人类创造的。 6、颜色极纯 光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳辐射出的可见光段的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氖灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。 7、能量极大 光子的能量是用E=hv来计算的，其中h为普朗克常量，v为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846×10^（14）Hz到7.895×10^（14）Hz。
纤维素酶在纺织工业中的应用 报告人：张雨菲16300270102 一、技术原理 纤维素酶(Cellulase)是一种复合酶，是由降解纤维素的一组酶的总称。 将纤维素酶分离可分为C1酶、Cx酶、葡萄糖苷等三种组分。用纤维素酶降解纤维素，C1酶仅能作用于纤维素的结晶部分，主要分解产物为纤维素二果糖；Cx酶仅能作用于可溶性纤维素的衍生物和膨胀或部分降解纤维素；葡萄糖苷分为外切β-1，4-葡聚糖酶和内切β-1，4-葡聚糖酶。内切β-1，4-葡聚糖酶可以随机切断纤维素链的β-1，4-苷键；外切β-1，4-葡聚糖酶可从纤维素链的非还原性末端分解下葡萄糖单位。它们的水解产物为纤维素二糖、纤维素寡糖和葡萄糖。葡萄糖苷酸可使C1酶、Cx酶的水解产物转化为葡萄糖。三种酶各有专一性，但能相互协调。 由纤维素酶催化的三种类型的反应：内切酶、外切纤维素酶、β-葡糖苷酶 纤维素酶的β-葡糖苷酶活性的细节
纤维素酶的作用机制非常复杂，现在为止还没有完全弄清楚。除了各组分对纤维素分子的分解作用，目前越来越多的研究显示纤维素酶各组分之间有协同作用。不过，大体上它的水解作用可以分为以下几步:(1)酶分子从水相转移到纤维的表面；(2)酶分子与纤维表面结合，形成E+S的复合物；(3)把水分子转移到酶与底物复合物的激活位点；(4)在酶与底物的复合物催化下，水与纤维的接触表面发生发应；(5)产生的产物转移到水相中。 二、技术应用 ①减量处理 纤维素织物用纤维素酶处理都伴随着纤维的减量或失重，并引起许多性能变化。减量处理主要是改善织物的柔软、弹性和悬垂性。棉织物经过纤维素酶整理后，手感和外观可以有很大的改善。因为织物表面的绒毛被去除，处理后的织物更光洁、颜色更鲜艳。织物的硬挺度和刚性降低，光滑度和悬垂性提高，使织物获得更好的手感。 ②生物抛光处理 生物抛光是一种用纤维素酶改善棉织物表面的整理工艺，以达到持久的抗起毛起球并增加织物的光洁度和柔软度。天然纤维素的结构复杂，结晶度高，在一定酶浓度和时间条件下很难把纤维素完全水解成葡萄糖单体，仅对织物表面或伸出织物表面的茸毛状短小纤维作用。生物抛光也就是去除从纤维表面伸出的细微纤维，经纤维素酶处理后稍经机械加工就可以得到表面平滑而茸毛少的织物。生物抛光的主要功效是使服装和面料长久保持光鲜、手感更柔软。 ③水洗和石磨处理 纤维素酶还广泛应用于牛仔裤产品的洗涤加工，代替石洗加工工艺。最早应用在靛蓝牛仔服装的洗涤整理上，以获得与石磨相同的染料脱色，洗白等褪色防旧效果。这种加工的原理是，首先将牛仔服装上的浆料充分去除，充分发挥纤维素酶对牛仔服装表面的剥蚀作用；纤维素酶仅对牛仔服装表面部分水解，造成纤维在洗涤时发生脱落，在纤维素酶处理时，牛仔服装在转鼓中不断发生摩擦，加速服装表面纤维的脱落，并使吸附在纤维表面的靛蓝等染料一起去除，产生石磨洗涤的效果，并具有独特的外观和柔软的手感。 ④其它处理 除上述处理外，纤维素酶还与脂肪酶、果胶酶共同应用于棉织物的精练加工，去除棉纤维中的天然杂质，为后续染色、印花和整理加工创造条件。酶精练后的织物润湿性、强度保留率与碱精练相同，失重率较少，耗水率低。纤维素酶整理也用于粘胶、Lyocell和醋酸纤维织物，能改善织物的手感、悬垂性，去除织物表面的绒毛，减少了粘胶织物的起球倾向和Lyocell织物的原纤化倾向。苎麻织物存在手感粗糙性差、穿着刺痒感问题，严重影响了苎麻织物的服用性能，通过纤维素酶减量整理，能够使织物获得柔软的手感和光洁的布面，刺痒感消失或改善。 三、技术优缺点 优点：①纤维素酶处理具有环保、节能、高效、无毒等特点，其副产品和废液可以作为肥料, 对环境无害。②酶具有专一性, 特定的酶只能水解特定的化学键。③酶在温和的温度、pH 和压力下使用。 缺点：①使用酶会提高成本,。②且酶对温度、pH 、湿度和污染物敏感。 ③酶的货架期比化学药品短。
课程：特种加工基础实训教程 题目：激光加工技术应用和发展趋势院系：工学院机械系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 学号： 时间：
目录 摘要 (2) １引言 (2) ２激光的特点 (2) 定向发光 (2) 亮度极高 (2) 颜色极纯 (3) 3 激光加工技术的主要应用 (3) 激光打孔 (4) 激光快速成型 (4) 激光打标 (4) 激光切割 (5) 激光焊接 (5) 激光热处理 (6) 4 激光加工的发展趋势 (6) 数控化和多功能化 (6) 高频度和高可靠性 (7) 小型化和集成化 (7) 5 结语 (7) 参考文献 (7)
激光加工的应用和发展趋势 摘要：激光加工在现代产业中展示了强大的优势和发展潜力，成为21世纪的主导技术。本文主要介绍激光加工技术的应用现状和未来的发展趋势。 关键词：激光激光技术激光加工应用与发展趋势 1. 引言 激光是20世纪人类最伟大的发明之一，现在已广泛应用于工业、军事、科学研究与日常生活中。激光具有四大特性:高的单色性、方向性、相干性和亮度性。应用激光固有的四大特性，将具有高能量密度的，能被聚焦到微小空间的激光用于加工的方法叫激光加工。激光加工技术是一项集光、机电、材料及检测于一体的先进技术。激光加工主要涉及：激光焊接、激光切割、激光打标、激光雕刻等．现在一般的激光加工都采用了多项先进技术,多功能集成度高、实用性强、自动化程度高、操作简单、结果直观，而且加工过程中可实现动态同步跟踪显示，具有程序错误自动诊断、限位保护等功能。 2. 激光的特点 定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。 亮度极高 在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度
激光在材料中的应用 杜鹏 (哈尔滨工业大学材料学院材料科学系1141900308) 摘要本文介绍了激光的产生机理和性能特点，从材料吸收和激光波长的关系讨论了激光加工中使用的激光器，介绍了国内外在激光材料加工方面所做的工作，尤其是超微细加工和材料热加工方面的进展。最后展望了激光加工的发展前景，指出应该大力发展激光加工的应用研究。 关键词激光飞秒激光微加工 引言自上世纪60年代成功研制第一台激光器不久，人们就开始进行激光与材料交互作用方面的研究。这是继原子能，计算机，半导体之后人类的又一重大发明。激光在材料中的应用十分广泛，包括：简单的材料吸收光致局部加热，也可以是复杂的光致化学反应已经烧蚀，等离子体的产生等，这些现象都与激光特性，材料性质和加工环境有关。近年来，非接触性和高加工精度受到人们的亲睐，激光切割，激光表面热处理，激光焊接和工业领域的迫切需求大大促进了激光加工技术的实用化。随着深入研究，激光脉冲的时域宽度被压缩的越来越短，由纳秒到皮秒直至飞秒，不但提供加工精度，还可以加工以前长脉冲激光无力加工的透明材料。超短脉冲激光微加工具有广阔的前景。 1.激光的发生 1.1受激辐射 自发辐射：假设存在于发光有关的两个能级E1、E2。如果原子已经处于高能级E2，它可以自发地、独立地向低能级E1跃迁并发射一个光子。
各个原子发射的自发辐射光子，除了能量上的制约以外，发射方向和偏振态都是随机和无规则的。若N2代表高能级E2的原子密度，则在单位体积内单位时间发生自发辐射的原子数(dN2/dt)Sp 与高能级的原子数N2成正比。 受激辐射：当一个能量hv=E2-E1的光子趋近高能级E2时，入射的光子诱导高能级原子发射一个和自己性质完全相同的光子来。受激辐射的光子和入射光子具有相同的频率、方向和偏振状态 1.2激光工作原理 红宝石激光器的主要部分是激光工作物质（Al 2O 3单晶)和激活物质Cr 3+提供亚稳态能级，从基态到激发态经亚稳能级构成三能级激光器。受激辐射产生的光子受到谐振腔的限制，光波沿着红宝石轴来回传播，强度越来越强，发出高度准直的高强度相干波。 2. 激光在超微细加工方面的发展 2212N A sp dt dN -=2212),(N T v B sp dt dN ρ-=
酶在生活和生产当中的应用 1.洗涤剂工业： 加酶洗衣粉——碱性蛋白酶类易于洗去衣物上的血渍、奶渍等污渍。 2.乳制品工业： 凝乳酶——奶酪生产的凝结剂，并可用于分解蛋白质。 乳糖酶——降解乳糖为葡萄糖和半乳糖，获得没有乳糖的牛乳制品，有利于乳品的消化吸收。 3.纺织工业： 淀粉酶——广泛地应用于纺织品的褪浆，其中细菌淀粉酶能忍受100～110℃的高温操作条件。 纤维素酶——代替沙石洗工艺处理制作牛仔服的棉布，提高牛仔服质量。 4.医疗和药品工业： 胰蛋白酶——用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可用于去除坏死组织，抑制污染微生物的繁殖。 5.酿酒工业： 麦芽中的淀粉酶、蛋白酶、葡聚糖酶——将酿酒原料淀粉和蛋白质降解成能被酵母利用的单糖、氨基酸和肽，从而提高乙醇的产量。 1.洗涤剂和个人用品工业用酶： 洗涤剂是工业用酶最大的应用领域。在洗衣、洗碗、公共清洗及隐形眼镜等的清洗中，酶无处不在。蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、可除去衣领、袖口处的污渍及血渍、菜渍、油渍等一系列生活污垢；而纤维毒酶的参与则通过对棉织物纤维的修复作用而达到“织物复新” 的效果。 含有淀粉葡萄糖和葡萄糖氧化酶的牙膏及漱口液可防止牙菌班的形成，减少口臭。将来，多酚氧化酶在合适的介质中可完成生物染化的工作。这将使爱美人进一步心再的心为美丽而付出受化学品毒害的代价。 2酶在食品工业的应用： 3酶在纺织品整理中的应用：
4.饲料工业用酶： 5啤酒工业酿造用酶：传统方法将谷物转化成啤酒的酶的来自麦芽。如要麦芽汗中酶活性变化或过低可能导致一系列质量问题：提取率低，麦汗分离时间长，发酵慢，啤酒的口味及稳定性差等。 工业酶可用来补充麦芽天然含有的酶，用辅料（玉米、小麦、大米、等淀粉类原料）酿啤酒，大麦酿啤酒时分别加入α淀粉酶、β-葡聚糖酶及蛋白酶可确保酿造质量。 麦芽汗分离和啤酒过滤是酿酒工艺两个常见的难关。在糖化过程中的β葡聚糖酶和戊聚糖酶的应用可解决这些问题。 啤酒发酵初期酵母产生的双乙酰使啤酒有一种类似乳酪味道。当啤酒中双乙酰的含量下降到某一水平（大约0.07PPM）时，则标志着啤酒的成熟。发酵早期加入α乙酰乳酸脱羧酶可促进双乙酰分解，缩短啤酒发酵时间并确保良好的风味 6酶与燃料酒精： 7淀粉糖工业用酶；20世纪60年代，糖化酶的应用很使快大多数葡萄糖生产工艺都由酸水解变成酶小解。由于酶瓜的高效性和专一性，人们可以大规模地生产纯度更高、更易结晶的产品。1973年，固定化葡萄糖异构酶的开发使得高果糖浆的工业化生产成为可能。这一工业还迅速采用了由分子生物学和遗传工程学得到的新酶，使工艺不断得到优化和突破。 淀粉（主要来源于小麦、玉米、木薯和马铃薯等）制糖的主要转化步骤是液化、糖化和异构化。 在淀粉悬浮液中加入耐温型的α-淀粉酶，搅拌后通过喷射液化器在105110C的温度下经一系列管道统停留约5MIN，使淀粉完全糊化。部分液化了的淀粉经板式换热所产生的麦芽糊精经糖化酶或真菌α-淀粉酶进一步糖化，可生产各种不同甜度的甜味剂，如麦芽糖浆及高转化糖浆。应用α-淀粉酶、糖化酶及普鲁兰酶可生产高麦芽糖浆和中转化糖浆，其麦芽糖含量接近80%。 另外，淀粉经酶水解后还可发酵生产酒精、多元醇、维生素C和青毒素及其他抗生素等8发酵工业与酶：中华民族早在5000年前就开始利用微生物发酵生产食品、酿造调味品和饮用酒类，是世界上最早应用发酵技术的民族之一。 随着人类对微生物生理活动规律认识的加深，利用外源的高活力工业酶制剂将淀粉分解成为菌种利用效率最高的葡萄糖，并加入到发酵培养基中。形成了在时间与空间上均可分别进行的糖化和发酵工艺。这种工艺将工业化的α淀粉酶和葡萄糖淀粉酶（即糖化）的应用引入发酵工业，并立即带来发酵工业技术进步的巨大飞跃。 时至今日，仅仅是淀粉分解为葡萄糖的酶制剂已远远不能满足发酵工业的需求，具备以下特征的酶越来越受到发酵工业的青睐：更宽的PH、温度适应范围；更少的副产物生成；减少化学品使用以处于环境保护。 除了上述两种酶的应用外，越来越多的酶被不断地引入到发酵工业中以使人们可利用更多的原料来源，或使生产过程更环保和便利。 9制革工业用酶：