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【關鍵詞】模擬電子技術;數字電子技術;優勢分析
隨著電子技術的發展,電路技術的應用不斷地增加,在很多領域被廣泛地使用。尤其是在工業領域中,計算機技術以及實際的技術結合起來,使得現代工業和電子行業發生了巨大的變化,產生了進步。在實際運用中,實際的電子技術的應用,使用到的技術包含了模擬和數字兩種主流,存在差別,也存在共同點,需要對其優勢進行對比,并且加以分析。本文對于不同領域的電子技術應用的觀點,期望對于工業領域的技術應用具有參考價值。
1模擬電子技術的應用
電子技術在電路中應用,采用后期反饋器和增益的方法,將基本的元器件進行功能的放大,得到了基本電路的技術應用。采用模擬和數字方式作為基礎的分析方向,采用不連續的模擬電子技術和針對性的數字電子信號,加以連續的處理,在模擬的電子技術的使用領域中,其使用的范圍較為廣泛。尤其是工業控制設備的電路技術運用中,采用針對性的連續的電子信號進行模擬的技術處理,具有造價較低和技術嫻熟的優勢,但是在傳輸的效果上具有差異,例如容易被噪聲影響,因此,信號的接收效果可能會較差[1]。
2數字電子技術的應用
數字電子技術對于設備的精度要求較高,經過抽樣的技術定理之后,模擬的信號被形成了精度較高的電子信號。采用數字電子技術,將信號的傳輸速度和京都提高,減少噪聲對于信號的影響,同時給數字信號以高級的系統加密處理。信號經過傳遞后,在安全性和保障上得到了提升。并且采用譯碼和解碼的方法,將信號加以傳播,信號受到噪聲的影響越來越少,被還原和解碼的過程變得簡單,數字信號的優勢逐漸凸現出來。實際的數字信號在傳輸過程中,效果更好,以數字電視為例,數字技術使得畫面的清晰度不斷提升,這正是數字信號的優勢體現。
3實例分析:通信技術中模擬電話通信和數字電話通信的區別
模擬電話通信技術中,在信號的發送端,模擬的聲能被轉化為電能,在送話器為代表的線路傳輸中,采用的頻率和幅度,不斷地通過線路傳輸,讓講話的聲波發生了連續的變化,并將模擬的信號通過受話器轉化為原聲,實現了電能的模擬信號的轉化,而數字電話通信系統中,語音聲波由模擬信號,發生了聲和電的轉換,數字信號的轉變,將模擬的二進制信號,變為數字信號,只要通過數字電話中的數字和模擬的轉換功能的切換,就可以進行語音聲波的轉換,由模擬的電信號轉變為數字電信號[2]。
4模擬和數字電子技術的對比
采用對比的方法,將電子技術與計算機技術加以結合,實現電路領域中的數字和電子技術的多功能的分析和對比。將不同的電路中的不同的功能進行不計較,形成以信號為對比的電子技術主導。(1)信號的形式取決于電子技術的作用,例如信號形式和電路形式,是根據電路的技術匹配,進行運作的。在電路的精度要求方面,由于容易受到噪聲的影響,信號的接收效果傳輸的效果會有差異。進行模擬電子技術的相關技術標準是根據模擬電路的特點進行設計,信號的傳播效率以及接收效果要求也比較高。根據電路的要求,使用的技術也會比較嫻熟,擬電子技術一般就針對模擬信號進行使用,尤其是對信號傳播的精度要求高的電路中,一般都要采用數字電子技術。模擬電路一般造價相對較低,模數字電子技術一般就會針對數字信號進行使用,模擬電子技術雖然存在一定不足,但是要考慮市場造價,則會根據電路的要求以及其復雜程度和精度進行相應的使用。模擬電路就會更加適合設計為增益與放大器的電子電路,模擬電子信號在一些低端的應用中比較適合。但是由于電路要求相對簡單,依然有較大的市場占有率,依據電路的形式以及信號的傳播要求,先進行相應的電子技術選擇,數字中數字電子電路的設計電子技術可以采用不同的電子技術對應不同的信號形式,模擬電路中原理相對簡單,并且造價較低,一般適合采用中低端的電子電路由此,相應的技術匹配的差異就顯現出來了,數字電子技術可以實現高精度,造價相對較高。所以,一般都會在比較高端的設備中使用,模擬電子技術造價有一定的優勢,在國內擁有較大市場[3]。(2)模擬通信技術的保密性較差,容易在有線或者微波通信的方式下被竊聽,而且由于外界的通信系統容易擾,因此在電信號的傳輸中,常常由于通信的干擾等使得各種噪音都會對其通信系統進行干擾,導致通信質量下降,但是采用模擬通信的優點在于能夠直觀實現并且容易使用。數字通信的優點是占用的頻帶寬,而且技術較為復雜,在進行數字和模擬的轉化的時候,對于同頻的技術要求十分高,對于量化性誤差的轉化,采用的轉換方法,可以隨著用戶的聲音變化的大小而轉變,例如信息參數給定時間和幅度上的設定值后,就會在現實生活中采用還原的方法,將信息出力為通信模式。這種技術可以作為通信技術的應用,也可以作為信息處理技術加以應用。目前市場上采取的高清晰度的電視、數字信息處理設備等,還有數字通信網絡、數字電子計算機處理信號,都是采用計算機和通信結合的方式,將數字信號進行使用,例如程控數字交換機,采用了人工智能技術,替代傳統的人力操作,不斷接線準確,而且工作效率非常高,人工和設備得到了大大的節約,數字信號也便于存儲[4]。(3)電路工程中,對于信號形式的選擇,一般是采用電子技術的形態進行匹配的,模擬電路使用模擬電子信號,電路的精確程度相對較低,模擬電路傳播效果差異性較大,在接收信號的時候往往較容易受到干擾,但是數字化信號技術未來的發展將是遠大的,因為數字電路有著模擬電子信號無法比擬的優勢,例如通信系統和計算機系統的應用,越來越在物理量值的應用上對于精確值有要求,而且也要求數字設備等載體的體積更為小巧,信息存儲更加便捷。因此,數字技術的應用,如果能夠在造價上加以降低,強化其精確性和抗干擾能力,就能通過數字電路的使用,使得優勢更加凸顯,因此擁有廣闊的市場空間。(4)模擬電子技術的現狀是建立在多端化和集成化的基礎上,采用計算機輔助的方式,在線性擴展上不斷從無源向著有源改進,從單元的件的分立到電路系統的集成,不斷涌現新的研究成果和方向。如今,電子信息工程和通信工程專業已經將模擬電子技術列為必修課,在現代科學技術中被作為舉足輕重的學科予以重視。而采用數字電路進行信號處理,優勢也日漸突出,例如數字化浪潮對于各行各業的席卷,預示著電子技術的需求缺失已經到了更新換代的底部,今后關于數字電路處理模擬信號的創新和顛覆將此起彼伏?;蛘咭苍S在未來,兩種技術會結合,各自發揮優勢,在不同的電路中發揮不同的功能。
5結語
在信號處理和電子電路應用上,兩種電子技術:模擬和數字,對信號的應用各有不同。自然界中較為普遍存在的是以連續信號形式存在的模擬信號,而數字信號的使用更多的是采用抽樣定理獲得。當前,在實際運用中,低端的電路設備采用模擬電子技術較多,但是誤差率難以避免,而高精尖的電路設備中,數字電子技術利用抽樣定理,能夠保證信號的精確度,因此從目前的運行來說,兩種電子技術在不同的領域的運用各有千秋。
參考文獻
[1]孫炳.模擬電子技術與數字電子技術的優勢比較[J].電子技術與軟件工程,2015(16):146.
[2]冀煒,于富堯,常思安,等.模擬電子技術與數字電子技術的對比分析[J].通訊世界,2016(7):266.
[3]呂曉侃.模擬電子技術與數字電子技術的比較分析[J].數字技術與應用,2016(11):251.
[4]李永鴻.模擬電子技術與數字電子技術優勢對比[J].電子制作,2017(4):29.
多媒體技術的發展為教學中的視聽結合提供了可能,將多媒體適時地、合理地引入課堂教學,利用其對視覺、聽覺等多渠道、多感官的綜合刺激,不僅有利于激發學生的學習興趣、營造和諧互動的課堂氣氛,而且有利于提高教學效率和學生學習效果。
在充分分析課程內容的基礎上,我們設計了一套“板書式”的多媒體教學課件,實現了多媒體與教學思路的同步、與傳統板書的有機結合。
所謂“板書式”的多媒體課件,是指根據教學思路,將復雜的器件內部結構、電路原理圖以及時序圖等,按照其內在的邏輯關系、時序關系,以動畫的形式分層、逐步的出現。這樣,一方面節省了大量板書畫圖表的時間,提高了教學效率;另一方面,利用了多媒體形象、動態、多彩的特點,彌補了傳統板書的不足,使現實中原本動態的、立體的內容重現其動態本質,使教學生動、直觀,活躍課堂氣氛。通過動畫的剖析,充分展示了教師分析問題、解決問題的思維過程,有助于培養學生的學習和思維能力。
三、EDA技術的引入
數字電子技術基礎主要包括數字邏輯基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路等。這些內容理論難以掌握,但通過一些與實際生活聯系緊密的實例,用實驗的方式可以直觀形象地展示電路的功能及特性。如555定時器可構成門鈴電路、監控電路;觸發器可組成搶答器;計數器可以組成數字電子鐘等。
在理論課教學中,由于無法接觸到實物直接用于實驗實現,我們引入了EDA技術用于搭建虛擬電子工作平臺,主要是用到EWB軟件。
EWB(E1ectronlcsWorkbench)又稱虛擬電子工作平臺,目前EWB已經成為在我國高校電子技術課程教學中應用最為廣泛的一種軟件,被譽為“計算機里的電子實驗室”。教師在理論教學過程中可隨時利用EWB對所講授元器件或電路進行仿真和分析,增加學生對所學知識的感性認識,提高理論教學效果。學生也可利用業余時間自己動手使用EWB分析設計各種在實驗教學中無法實現的電路,開展各種探索性、研究性實驗,培養創新能力。這一切僅需要一臺計算機和一部EWB軟件,不再受場地、實驗學時、設備等各種客觀條件的限制。
四、EWB在課堂教學中的應用
在課程講授中,我們結合多媒體課件,首先提出問題引導學生思考,例如,在講授觸發器章節內容時,先引入了基本RS觸發器的電路圖,如圖1所示,要求同學們分析這個電路的真值表,因為通過組合邏輯電路章節的學習,這個分析工作他們是能夠勝任的。通過課堂討論,同學們紛紛表示,這個電路真神奇,用的還是基本的邏輯門電路,但是輸出不僅僅跟當時的輸入有關,還跟電路以前的輸出有關。
引起了同學們的興趣后,我們又在EWB平臺上進行仿真實驗,驗證了我們分析得到的真值表。通過預分析和仿真實驗,學生們對觸發器這類電路很感興趣,接下來的內容就很容易被大家接受了。如圖2所示。
在講授優先編碼器內容時,根據優先編碼器的原理,我們設計了一個8線-3線優先編碼器,它具有8個低電平輸入有效的編碼輸入端和1個低電平有效的編碼器片選信號。輸出為3位二進制反碼。電路設計出來我們需要了解其效果,以驗證電路是符合我們的真值表的。在EWB的庫中,74148是一個根據我們的設計思路實現的8線-3線優編碼器,其功能表與我們的真值表完全一致,所以用74148代替我們設計的電路,連線后利用高電平有效的紅色探測器演示輸出信號的高低電平情況,發現當片選信號為低電平并且所有的輸入編碼請求都無效時,顯示輸出編碼結果三盞燈全亮,說明輸出編碼結果為“111”,如圖3所示;當片選信號為低電平并且輸入編碼端7有效時,不論其它輸入編碼端是否有效,顯示輸出編碼結果的三盞燈全滅,說明輸出編碼結果均為“000”,如圖4所示,與真值表一致。
通過EWB的仿真演示,學生們不僅掌握了優先編碼器的功能,還了解了其使用方法,促進了他們對組合邏輯電路設計方法的信任,對自己設計結果的信心。
五、結語
教學手段的不斷進步是課程教學模式改革的基礎。從教學方式上,我們將單一的課堂講授,轉變為課堂教學、實驗教學等多種形式交叉并用的新型教學方式。注重“教師主導、學生主學”的教育思想,在改革教學方法的同時,將傳統教學手段與先進的教學手段相結合,通過把電子教案、多媒體課件等多種教學手段引入教學過程中,極大地豐富了教學內容。
而通過課堂上的仿真實例,不僅讓學生了解EDA技術,而且也幫助學生加深對抽象概念的理解,增加授課的生動性和靈活性,激發學生的學習興趣,大大提高教與學的效率,達到了事半功倍的效果。
【摘要】《數字電子技術基礎》是通信、電科、自動控制等專業的一門重要的專業基礎課,是一門實踐性較強的課程。將理論學習與實驗教學無縫銜接一直是電子技術教學過程中需要著重解決的問題。本文擬將EDA軟件帶入數字電子技術基礎課程的理論教學中,以此培養學生的學習興趣,提高教學效果。
【關鍵詞】數字電子技術課程教學改革
參考文獻:
[1]黃瑞祥.數字電子技術[M].浙江大學出版社,2007.
【關鍵詞】數字信號;數字電路;數字電子技術
自然界存在著各種各樣奇妙的變化,在時間和數值上斷續變化的信號,習慣上被叫做數字信號。數字信號不具有持續性,常常會反映很多時間片段中的信號狀態,數字電子信號在我國的各個科技領域都得到了廣泛應用。與數字信號相對的是模擬信號,模擬信號指的是在時間和數值上持續變化的信號。
1數字信號與數字電路的概念
數字信號是由斷斷續續的物理量組成,它們在時間和數值上不具有連續性,是比較分散的。比如公路上車輛的數目、操場上學生的數目,這些數字的變化都是以1為單位增加或減少,并不會存在數字增減上的持續性。通常情況下,把這種數字化的物理量叫做數字量,把該數字量代表的信號叫做數字信號,最典型的數字信號就是方波信號。數字信號又叫做離散信號、脈沖信號,數字信號具有電位型和脈沖型兩種形式,在這兩種形式之間做階躍變化。電位型數字信號中,用“1”和“0”兩個數字表示電位信號的高低。而在脈沖數字信號中,則用“1”和“0”表示脈沖信號的有無。能夠傳送、處理、變換、存儲數字信號的電路叫做數字電路,數字電路包括數字電路和脈沖電路兩大部分。數字信號作為一種電信號,電壓的幅度將會在高電壓和低電壓之間變化。一般情況下,我們會將高電壓規定為與電路電壓相同,而將低電壓則表示為0。如果一個電路的信號滿足這種要求,那么就可以認定該電路為數字電路。
2數字電路的不同種類
2.1分立電路與集成電路
按照數字電路的結構來分,數字電路可以分為分立元件和集成電路兩種。電阻、電容、二極管、三極管、場效應管等組成的電路為分立元件電路。而將許多基本元器件都固定在一個基板上,把元器件的外部管腳進行連接,使許多元器件集成為一個整體的電路則為集成電路[1]。按照每個基板上元器件的數目,集成電路又可以分為小規模集成電路、中等規模集成電路、大規模集成電路幾種。每塊基板上有10~100個基本元器件的集成電路,則為小規模集成電路,比如各種邏輯門電路、集成觸發器等;每塊基板上含有100~1000個元器件的電路,則成為中等規模的集成電路,比如各種編碼器、計數器、寄存器等等;而每塊基板上含有1000~10000個元器件的電路,就是大規模集成電路,比如許多存儲器、串行并行接口電路、中央控制器等。
2.2單極性電路和雙極性電路
根據數字電路中半導體元器件的構成情況,可以將數字電路分為單極性電路和雙極性電路兩種。在電路的工作狀態時,電路內部具有兩種載流子的二極管和三極管的電路,就是雙極性電路,也被稱之為雙極性半導體器件電路[2];而根據導電溝道工作的場效應管,則為單極性半導體器件,也稱為單極性電路。雙極性電路包括TTL電路、FCL電路、I2L電路等,單極性電路包括NMOS電路、PMOS電路、CMOS電路。
2.3時序邏輯電路和組合邏輯電路
按照數字電路的記憶功能來劃分,可以分為時序邏輯電路和組合邏輯電路兩種。時序邏輯電路的輸出和電路的當前輸入狀態、過去輸入狀態有關,比如觸發器、寄存器、計數器等。這些集成電路為時序電路,他們能夠對過去的狀態進行“記憶”,以此來完成信號的輸出。而組合邏輯電路的輸出信號只和當前的輸入有關,比如各種譯碼器、編碼器、全加器等。
3數字電路的特點
數字電路不但能夠完成簡單的加、減、乘、除計算,而且還可以進行較為復雜的“與”、“或”、“非”邏輯運算,具有很好的系統控制能力,所以數字電路也常常被稱為數字邏輯電路。數字電路中,因為只有“0”和“1”兩種信號變化狀態,所以數字電路的邏輯運算和數字運算都比較簡單。數字電路的基本結構單元簡單,能夠進行大批量的生產。由于數字電路一般都只有高電平和低電平兩種信號,數字電路的導通、閉合性能良好,抗干擾能力強、穩定性好。如果對數字電路進行加密,那么在信號的傳輸過程中信號就很難被竊取,具有很強的保密性。
4結語
隨著數字技術的不斷發展,我國的數字電路在各個領域得到了廣泛應用。在數字信號中,常采用“1”和“0”兩種信號表示電平信號和脈沖信號。按照數字電路的結構來分,數字電路可以分為分立電路和集成電路。按照數字電路的半導體器件來分,可以將數字電路分為單極性單路和雙極性電路。按照記憶功能來分,可以將數字電路分為時序邏輯電路和組合邏輯電路。數字電路具有穩定性高、保密性好等優勢,能夠進行大批量生產。
參考文獻
[1]金鑫.數字電子技術中的數字信號和數字電路[J].現代工業經濟和信息化,2015(08).
進入21世紀,隨著我國現代化進程的不斷深入,數字電子技術也得到了飛速的發展。作為連接傳統產業與新興信息產業的橋梁和紐帶,數字電子技術在信息的處理與傳輸、USB總線微波功率以及雷達接收3個方面發揮著重要的作用。
關鍵詞:
數字電子技術;網絡信息;微波功率
近年來,數字電子技術作為電子技術領域中的一項新興科技,越來越受到關注,尤其是數字電子技術在各行各業的廣泛應用,更使它擁有了廣闊的發展前景。本文主要采用文獻研究法和數據分析法,文獻研究法主要通過搜集、整理、歸納和分析數字電子技術方面的專著及文獻資料,了解數字電子技術發展的現狀、應用的領域,并在此基礎上探析其未來的發展趨勢。數據分析法主要應用在對數字電子技術內容及工作原理的分析和探究上。
一、數字電子技術概述
數字電子技術是電子技術下的一個分支,與模擬電子技術相比,數字電子技術的穩定性和抗干擾能力更強,在信息傳遞過程中,模擬信號總要轉換成數字信號才能更好地傳播。本部分首先從數字電子技術的概念進行界定和分類,然后從數字電子技術應用的3個方面進行論述。
(一)數字電子技術的界定
數字電子技術包含多種方面的內容,它是集各種集成器件的功能研究、邏輯門電路和時序電路的分析與設計、集成芯片各腳功能研究于一體的一門技術學科。近年來,隨著經濟的發展和人們物質生活水平的提高,人們對于生活的質量要求相對的也更高了,這就給數字電子技術的發展提供了良好的環境。由于數字電子技術本身就是研究集成電路和芯片的,所以越來越多的領域開始使用這一技術。舉一個最簡單的例子,現在的手機為什么會屏幕越做越大,但機身卻越來越薄,這其中自然少不了數字電子技術的功勞。
(二)電子技術的分類
從上述可知,電子技術包括數字電子技術和模擬電子技術兩大類。這兩大類技術有著相輔相成的聯系,其中最明顯和被廣泛使用的就是數字電路信號的處理,即模擬信號(“0101”信號)與數字信號的相互轉換。但這兩者之間也存在著一些不同之處。首先,與模擬信號相比,數字信號波形更簡單易識,沒有太多的變化,只有高電平和低電平兩種,出現誤差的幾率很小,這無疑也給信號的接收和處理方面提供了更加便捷的條件,這一點本文將在后文進行詳細的論述。其次,因為數字電子技術的諸多優點,例如穩定性強、可靠性高等,很多模擬信息被電子信息所取代,其中最明顯的就是在聲音和圖像的存儲方式上,過去聲音和圖像是由模擬信號組成的磁帶、磁盤來儲存,而現在這些都變成了光盤存儲,無疑更加便捷也更易保存。
(三)數字電子技術的應用
1.實現網絡信息的快速處理和傳輸
隨著大數據時代的到來,人們每天都被無數的數據所包圍,現在就是一個信息爆炸的時代。面對如此巨大的數據群,對數據的快速篩選收集和處理就顯得格外的重要。而數字電子技術就在這方面發揮了巨大的作用。數字電子技術可以快速地對網絡中的信息進行收集處理,并進行迅速而廣泛地傳輸。并且,基于數字電子技術本身具有的內容和功能,它可以將接觸到的信息轉變為數字信息,使其更便于存儲和傳播。
2.在基于USB總線的微波功率計上的應用
幾年來,數字電子技術開發的基于USB總線的“微波功率測量計”也得到了廣泛的應用,可以說,數字電子技術使微波功率的測量變得更加精確成為可能?;赨SB總線的“微波功率測量計”主要分為兩個部分:USB接口和微波檢測電路。該微波功率計的測量工作過程主要是:通過探測儀收集功率信號;然后再通過微波檢測電路對信號的處理;最后,根據處理結果,對信號數據進行進一步的修正、處理和上傳。這個過程中,設備的精確度是十分高的。
3.在雷達接收器上的應用
雷達接收器作為高精密度的設備,它也是數字電子技術應用的成果。眾所周知,雷達接收器必須要有超高的精準度和超強的信號穩定性,然而這兩點正是數字電子技術最突出的特點。這兩大特點對于工作頻段要求高、靈敏度要求高的雷達接收器來說,是至關重要的。雷達接收器中涉及的數字電子技術主要有數字濾波技術、數字變頻技術等。
二、數字電子技術的優勢與發展趨勢
(一)數字電子技術的優勢
數字電子技術作為一種具有重要作用的新興技術,在我國電子信息化的進程中發揮著巨大的推動作用。近年來,數字電子技術以其波形簡單、精確度高、抗感染能力強等多重優勢,在多種方面的應用中發揮了重要的作用,為我國經濟社會和信息產業的發展作出了巨大的貢獻。
(二)數字電子技術的發展趨勢
進入21世紀,隨著計算機的迅速普及,大數據時代悄然而至,社會經濟的發展越來越離不開數字電子技術,同時它也對數字電子技術的發展提出了更多更高的要求,有理由相信,數字電子技術將會在經濟社會發展的大背景下,完成更高水平的技術革新和應用。未來,我國的數字電子技術將會在廣大學者的共同探索下,實現更高的數字化進程。目前,我國的數字電子產品更新換代速度之快,正是數字電子技術發展的最真實反映。
三、結語
[關鍵詞]分子印跡技術;分子印跡聚合物;應用
[中圖分類號]O658.9[文獻標識碼]A[文章編號]1005-6432(2012)49-0053-02
自然界和生物體內分子識別在活性發揮方面起到了重要作用,大多數生物分離技術都依賴于分子識別作用,但是生物識別分子的分離和制備十分困難,而且在操作中對環境要求比較高,人們一直希望合成具有分子識別功能的介質。近年來得到快速發展的分子印跡技術,由于其卓越的分子識別性能和獨特的物理、化學、機械特性等優點,已經成為一個熱門的研究方向。
1分子印跡技術的原理及特點
分子印跡技術是指將模板分子與選擇好的功能單體通過一定作用形成主—客體復合物,然后加入一定量的交聯劑和功能單體共同聚合成高分子聚合物。除去模板分子后,剛性聚合物中的空穴記錄有模板分子的構型,且功能基團在空穴中的精確排列與模板分子互補,從而對特定的模板分子具有較高的識別能力,而達到分離混旋物的目的。分子印跡分離技術是一種有著特殊專一選擇性的新型分離技術。與天然抗體相比,具有高選擇性、高強度(即耐熱、耐有機溶劑、耐酸堿)、制備簡單而且模板分子可回收和重復使用的特點。
分子印跡技術一般包括以下幾個步驟:①在一定溶劑中,具有適當功能基團的功能單體通過與模板分子間的相互作用聚集在模板分子周圍,形成穩定的復合物。②加入交聯劑后,過量的交聯劑使得功能單體上的功能基團在特定的空間取向上固定。③將聚合物中的印跡分子洗脫或解離出來得到分子印跡聚合物(見下圖)。
2分子印跡聚合物及其制備
分子印跡聚合物是分子印跡技術的核心。簡單地說,它是一種人工合成的利用分子印跡技術制備的高分子聚合物。該聚合物擁有與模板分子大小和形狀相匹配的立體孔穴,同時孔穴中包含了精確排列的與特定結構的模板分子官能團互補的活性基團。所以分子印跡聚合物具有特異“記憶”功能基團。MIP的制備方法通常有本體聚合、沉淀聚合、表面印跡、溶膠凝膠、兩步溶脹等方法。
分子印跡聚合物是近年發展起來的新型重要分子識別材料,功能單體與模板分子形成穩定的復合物,以使交聯聚合后把模板分子的結構固定在聚合物的母體中,產生識別位點。此外,功能單體的用量對聚合物的識別性能有較大的影響,但功能單體—模板分子比例過高時,所制備的聚合物具有更緊密的結構和更好的耐溶脹性能。因此,模板分子與功能單體的選擇對于分子印跡聚合物的制備至關重要。
2.1模板分子的選擇
印跡過程可以形成與模板分子形狀及功能基排列互補的孔穴有關,因此研究模板的分子結構對MIP分子識別性能的影響具有重要意義。用小分子芳香族化合物,部分羥基數目及羥基位置不同的羥基苯甲酸化合物為模板分子,采用非共價印跡技術制備了相應的MIP,通過對比研究,探討了模板分子中作用基團的數目及位置對非共價MIP分子識別能力影響的規律。模板分子中含有較多作用基團有利于得到對模板分子具有高印跡親和力的印跡聚合物,即得到高印跡效率的MIP。當模板分子中作用基團間能形成分子內氫鍵時,印跡效率降低。這是由于印跡過程中模板分子的分子內氫鍵削弱了其與氫鍵型功能單體丙烯酰胺的結合,從而降低了模板分子的印跡效率。
孫寶維等就模板結構與分子印跡效果間關系提出:大多只有一個極性基團的化合物,與功能單體作用的數目較少,不易產生印跡效應;一般含多個極性基團,少數含一個極性基團并具有一個大的疏水結構的化合物在印跡過程中表現出協同效應;具有多個極性基團,而且同時具備部分剛性和柔性結構的化合物,可更好地與功能單體作用。
2.2功能單體的選擇
在制備分子印跡聚合物過程中,選擇合適功能單體種類及與模板分子的配比至關重要,下面是幾種篩選功能單體的方法。
(1)紫外光譜法
根據紫外光譜原理,當價電子與氫原子形成氫鍵后,電子的能量會發生變化。同時張力或偶極作用迫使分子軌道發生扭曲變形,電子躍遷概率發生變化,導致吸光度發生變化。因此,根據紫外光譜的變化,可推測模板分子與功能單體間相互作用強度和復合比例等有關信息。
(2)核磁共振法
核磁共振光譜法(NMR)可以提供有關確切作用位點和作用強度的大量信息,是一種更具潛力且準確的篩選方法。模板分子與功能單體相互作用,分子間氫鍵對模板分子的活潑氫產生強烈束縛作用并使其屏蔽作用變小。通過核磁共振技術測定溶液中功能單體對活潑氫化學位移的影響,從而找出最佳的功能單體和最佳的配比。
(3)熒光光譜法
對于具有熒光性質的模板分子,熒光光譜法是選擇功能單體的比較好的方法。熒光供體分子(模板分子)與熒光猝滅劑分子(功能單體)之間借助分子間力,彼此結合形成具有一定結構的不發熒光的基態復合物,而導致熒光強度減弱。即靜態熒光猝滅現象。
(4)計算機模擬計算
隨著計算機和量子化理論的發展,計算機模擬技術已經應用到分子印跡體系中。這種方法可以大大減少摸索實驗的次數,也可以減少不必要的藥品浪費。計算機模擬計算最常用半經驗計算方法,大致過程為,第1步,用軟件優化各種可能的模板分子、功能單體及其復合物的構象,選出最小能量構象。第2步,功能單體與模板分子的相互作用能利用下式計算:ΔE=E(模板分子和功能單體的復合物)-E(模板分子)-E(功能單體)。ΔE越大,說明模板分子與功能單體的作用越易形成氫鍵,且形成的氫鍵越牢固。
3分子印跡技術的膜和材料制備方面的應用
3.1新的膜制備技術
(1)多層自組裝膜
通過化合物分子之間不同的作用力結合而成。這種作用力主要包括共價或配位作用、氫鍵、靜電力、疏水作用力、π2π堆積作用以及陽離子π吸附作用。多層自組裝印跡膜是在印跡聚合物表面通過不同的作用力結合形成膜,然后反復在聚合物混合溶液中進行自組裝,形成多層膜結構,將印跡分子洗脫,得到多層自組裝印跡膜。自組裝方法包括共價(或配位)自組裝、氫鍵自組裝、靜電自組裝。張希等 報道了用光交聯法和多層膜自組裝方法制備的以5、10、15、202四甲基氨基苯21H、23H 卟啉為印跡分子的多層自組裝印跡膜,與其他方法制備的印跡膜相比具有較高的識別能力。
(2)納米管印跡膜
一種印跡孔穴具有納米管形狀的分子印跡聚合物膜。納米管印跡膜的出現標志著分子印跡技術又有了新的突破。這種膜的制備是由王小如研究組首先提出的,他們將表面引發原子轉移自由基聚合(ATRP)和分子印跡技術原理相結合,使用多孔陽極氧化鋁薄膜(AAO)為載體膜并用32氨基丙基三甲氧硅烷進行表面硅烷化處理,將ATRP 引發劑22溴222甲基丙酰溴接枝到AAO 的表面,然后與金屬有機催化劑1、4、8、112四氮雜萘并苯銅、功能單體42乙烯吡啶、印跡分子β2雌二醇或孕酮和交聯劑的乙腈溶液混合,在N2 保護下進行熱聚合得到聚合物膜,除去印跡分子后形成納米管印跡膜。結果表明,這種結合位點具有納米級的孔徑和幾納米管壁厚度的印跡膜對目標分子具有高選擇性、高親和性、高容量和快速的結合能力。
3.2新的材料制備技術
(1)分子印跡磁性材料
磁性材料從材質上可以分為金屬及合金磁性材料和鐵氧體磁性材料兩大類。鐵氧體磁性材料又可以分為多晶結構和單晶結構材料。從應用的功能上來分,磁性材料又可以分為軟磁材料、永磁材料、磁記錄2矩磁材料、旋磁材料等。結合磁性材料的分子印跡技術制備的MIPs稱為磁性分子印跡聚合物,表面修飾過的磁性微球在聚合過程中嵌入MIPs母體中,從而使MIPs具有一定的磁性。MIPs在再識別吸附過程完成后,分離傳統MIPs和溶液需要離心或過濾等煩瑣的步驟。磁性分子印跡聚合物則只需外加一個磁場即可以實現與溶液分離,其操作簡單且分離時間短。在磁性分子印跡技術所應用的磁性粒子主要為Fe3O4。Fe3O4為無機化合物,不能和有機體系相容,因此磁性微球先由聚乙二醇4000/6000等活性組分進行活化得到有機相容性磁性復合微球,磁性復合微球在聚合過程中包埋于MIPs中。也有通過溶膠2凝膠使硅包裹磁性離子。
(2)分子印跡納米材料
納米材料是指三維尺度中有一維以上處于納米量級(1~100nm),即由尺寸介于原子、分子和宏觀體系之間的納米粒子所組成的新一代材料。納米材料與傳統材料相比有較低的熔點、較小的體積、巨大的比表面積、強化學活性和催化活性,此外其還有特殊的比熱、光學、電學、磁學、力學等一系列優良的性能。
分子印跡技術利用納米材料巨大的比表面積制備印跡聚合物,可以充分地暴露印跡識別位點,大大減少吸附過程當中的傳質阻力,增強吸附過程的動力學特征,進而提高吸附量。納米分子印跡聚合物的形式主要為納米粒子、納米管和納米膜。張忠平等以硅為基質通過溶膠凝膠反應分別制得了對TNT有特異性識別的納米粒子。其制得的納米粒印跡材料的印跡位點密度大約為普通印跡材料的5倍。其動力學研究表面,納米印跡粒子達到平衡所用的時間也只為普通印跡材料的1/3。
(3)分子印跡復合材料
多種材料相互補充使復合材料的性能更為優越。除了單一的膜材料、磁性材料和納米材料外,出現了復合材料如納米膜材料、磁性納米材料等。這些復合材料已經應用于分子印跡技術中。王小如等合成了納米管膜應用于化學分離,并用多孔性氧化鋁為模具合成了磁性分子印跡納米線。復合材料為分子印跡的發展提供了新的動力。
4結論
自20 世紀90 年代以來,MIT 以其高親和性、高選擇性等獨特優點迅速吸引了各國研究人員的注意并蓬勃發展,至今已被應用于化學、生物、醫學、環境等各大學科及其分支領域之中。MIPs 的合成與應用方法已日趨成熟,但目前的MIT 仍存在著一些問題。如其尚不能將某些類似物完全分離。隨著計算化學與計算機模擬技術的發展,建立完整的單體交聯劑庫,利用虛擬反應來指導MIPs 的合成已成為新的發展趨勢。此外,大力發展水相中制備方法,減少對有機溶劑的依賴,不僅能模擬生物體的識別模式,而且會極大地擴展其使用范圍。
參考文獻:
[1]金紅華,王娟,張蘭,等.分子印跡技術在環境科學領域中的應用[J].化工環保,2006,26(4):295-298.
[2]周勤,袁笑一.分子印跡技術及其在環境領域的應用[J].科技通報,2005,21(1):110-114.
[3]Ramstrom O,Ansell R.Molecular imp rinting technol2ogy:challenges and p rospects for the future[J].J Chirality,1998,10(3):195-209.
[4]GVlatakis,L I Anderss on,R Muller et al.[J].Nature,1993:361,645-647.
[5]姚偉,高志賢,房彥軍,等.沉淀聚合法制備咖啡因分子印跡聚合物微球[J].化工進展,2007,26(6):869-877.
1.1技術融合特征
這里所說的技術融合特征,主要是指電子技術與創新知識相互融合。由于電子技術產業具有不同于傳統產業的特殊性質,它的創新也特指知識創新,體現在將電子技術與創新知識有機融合。這表明電子信息產業要想在激烈的競爭中處于優勢地位,必須在電子信息的創新過程中加入科學知識研究這一環節,否則,該產業會因為失去知識基礎而在競爭中處于被動位置。同時,創新是一個學習的過程,研究者要在創新的過程中交流并分享知識,以此作為電子技術創新的基礎和源泉。在當前市場經濟飛速發展、科學技術不斷進步的背景下,一個電子技術企業要想真正強大起來,不能僅僅依靠模仿創新或技術引進,而是應該依靠自主創新成為真正的強者,因此,企業只有將電子技術與創新知識相結合,才能取得技術上的突破,進而在激烈的競爭中獲得優勢,占領主動位置。
1.2技術創新周期短
電子技術產品的更新換代速度很快,這是由不斷提高的產品需求所決定的。伴隨科學技術的不斷發展,計算機不斷更新,價格也不斷降低,這給軟件開發企業帶來了發展機遇,同時電子產品市場空間的不斷擴展也使得電子技術的創新速度不斷加快。另外,互聯網的出現使得全世界各個企業可以同步思考并同步研究,再加上風險投資的介入,使得高科技產業化的發展速度不斷加快,更加縮短了電子技術的創新周期。
1.3具有階段性
電子技術的創新過程包括基礎電子技術研發、電子技術應用研究以及電子技術產業化三個階段,但是每個國家根據自身情況的不同,所經歷的創新階段也有所不同,如有的國家處于原始創新階段,還有的國家處于集成創新或引進吸收技術再創新階段,這些不同的創新階段體現了各國創新能力的不同。目前,歐美等發達國家基本都處于原始創新階段,這些國家擁有大量的高新技術創新人才并掌握先進的電子技術創新知識;日本、韓國這類較為發達的國家經歷了引進技術再創新的階段,其通過大量引進歐美國家的先進電子成品,進行拆解分析,破解其中的核心技術并積累原始技術進行再創新;我國目前仍屬于發展中國家,由于電子技術高端人才的不足和電子技術基礎研究環節較為薄弱,我國在電子技術的創新工作上并沒有什么卓越成績,這使得我國至今仍處于引進技術、經驗積累的創新階段。由此可見,電子技術創新的階段性特征對各個國家電子技術自主創新路徑的選擇有重要影響,我們應該對我國當前所處的技術創新階段有一個明確認識,從而正確選擇技術創新路徑。
2提高我國電子技術自主創新能力的建議
2.1加強創新方面的投入
要提高我國電子技術的創新能力,首先要加強對技術創新方面的投入,這類投入主要包括兩個方面:
①增加技術研發投入;
②加強人才投入。其中,技術研發投入是一種基礎投入,目前我國在對電子技術的資金投入中,電子元件工業行業和電子計算機工業行業的技術研發投入占主營業務收入的比重還沒有達到1%,技術研發投入的嚴重不足直接導致企業的創新能力不足。要加強對企業技術創新方面的投入,最有效的辦法是直接增加技術研發投入,為企業提高自主創新能力提供資金支持。在資金的來源問題上,一方面,政府可以制定優惠的稅收政策,幫助企業減輕其在自主創新過程中所承擔的風險和資金負擔;另一方面,政府可以積極拓寬融資渠道,鼓勵企業發展風險投資或向銀行貸款,最終建立起以企業自主籌集技術研發資金為主,銀行貸款和社會投資為輔的資金投入機制,為企業進行技術創新營造穩定的環境。加強創新投入的另一個重要方面就是加強人才投入。電子技術產業是一個技術密集型產業,對工作人員的專業要求也很高。一個真正強大的電子技術企業往往具備一支優秀的科技人才隊伍,這給企業進行技術創新提供了充足的人才保證。因此,企業需要努力提高工作人員的專業素質,并積極引進優秀的科技和管理人才。另外,政府的支持也很重要。比如,政府可以制定相關政策來改善科技人員的工作和生活條件,還可以對有利于社會發展的研究項目給予一定的經濟獎勵等。除此之外,各級地方政府還可以充分了解本地的人才需求,采取相應措施來協調各大院校及科學院的人才培養,用地方之間交流合作的方式解決人才需求問題。
2.2加強專利保護與成果轉化
電子技術產業中最重要的生產要素就是技術要素,每項技術創新和研發都是創造者的專利,所以政府應該對技術創新成果的專利權予以重視,綜合運用經濟手段、法律手段以及行政手段對創造者的研究專利進行保護。近些年,雖然我國的電子信息產業取得了一定成就,但是由于技術創新成果轉化不理想等原因,很多通過技術創新研究得出的成果轉化為最終產品后并不是很受歡迎,所以,當前企業應該完善技術創新成果的轉化機制,通過多方合作,使創新成果實現良性轉化。
2.3加強對外技術合作
在對外部資源進行獲取時,我國應與其他發達國家加強技術合作,積極引進國外先進的創新理念。在進行技術合作時,應采取多種有效的合作機制,比如企業技術聯盟、跨國并購等。企業之間進行技術聯盟,可以形成優勢互補,共同分享聯盟成員的特有資源,實現技術創新能力的整體提高??鐕①弰t可以迅速、有效、直接地提高企業的研發和創新能力。鑒于我國電子技術產業現有的自主創新能力,我國應該采取引進-消化-吸收-再創新的技術創新模式,加大先進技術引進并消化吸收的力度,充分利用我國電子技術產業的后發優勢,有效縮短我國與發達國家電子技術產業之間的差距。這樣不僅可以縮短我國發展電子前沿技術的時間,還可以節省大量的人力資源和物力資源,使得相關資源在被我國引進并消化吸收的過程中,更好地為我國電子技術的自主創新提供服務。
2.4加大政府資金投入
雖然我國政府對電子技術創新方面的資金投入逐年增加,但是這部分資金投入占政府財政支出的百分比卻在逐年縮小,這說明我國政府對電子信息產業的支持力度仍不夠。所以,政府應該增加對我國電子信息制造業的資金投入力度,特別是提高電子技術創新投入在財政支出總量中的比重,這不僅僅是資金投入多少的問題,而是展現我國對電子信息制造業的關注和重視,從而為行業的發展鼓舞信心并指引方向。
3結論
要寫出有強有弱、有實有虛、有粗有細、遒勁凝重、飄逸輕松的不同的筆畫,就要調整好用力的大小,控制好上下的起落運動,微妙的提按粉筆,不能平均用力。
要寫出流暢、穩健、有剛有柔的筆畫,就要控制好運筆的緩急,行筆要有快慢之別,不能勻速運筆。
黑板是豎立著的,粉筆比鋼筆粗,只能寫大字,運筆就不能只靠手腕和手掌,而主要靠臂肘腕的連動。要寫出有俯有仰、有曲有直、有長有短的不同筆畫,就要靠臂肘腕的靈活轉動和緊密配合,巧妙地進行多方向的提按擺動。單靠上下或左右的死拉硬拖是遠遠不夠的。
粉筆酥軟,容易磨損,書寫觸板圓頭會立即磨平。如果不轉動粉筆體,寫出的字只能粗扁軟弱。要寫出剛健清新、有骨有肉、或方或圓、或粗或細的筆畫,就要學會捻轉粉筆體,調整筆頭,還要善于使用粉筆頭的斜面和棱角。
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