PVC木塑复合材料研究现状及发展趋势

Vol. 47 , No. 2Feb. , 2019

第47卷第2期2019年2月聚氯乙烯Polyvinyl Chloride 【综述】

PVC 木塑复合材料研老现状及发展趋势

蒋琨*，贺盛喜，黄东

(新疆天业(集团)有限公司，新疆 石河子832000)

［关键词］PVC ；木塑复合材料；生产工艺；配方体系；发展趋势

［摘 要〕介绍了木塑复合材料的国内外发展现状，重点阐述PVC 木塑复合材料的应用领域、制品特点、加工 工艺以及配方体系，并对PVC 木塑复合材料的发展趋势进行了预测。

［中图分类号］TQ325.3 ［文献标志码］B ［文章编号］1009 -7937(2019)02 -0001 -04

Research status and development trend of PVC wood-plastic composites

JIANG Kun, HE Shengxi, HUANG Dong

(Xinjiang Tianye ( Group ) Co. Ltd. , Shihezi 832000 , China)

Key words : PVC ; wood-plastic composite ； production process ； fbnnulation system ； development trend

Abstract : The development status of wood-plastic composites at home and abroad was introduced. PVC wood-plastic composites were described in aspects such as application field, product characteristics , processing technology and fbnnula system. The development trend of PVC wood-plastic composites was forecasted.

木塑复合材料(Wood - Plastic Composites, WPC)是国内外近几年蓬勃兴起的一类新型绿色环 保复合材料，是采用木材加工剩余物、森林抚育剩余 物、废旧木材、农作物秸秆、锯末、稻壳、花生壳等木 质纤维材料和废旧热塑性塑料(主要为PE 、PP 、 PVC)为主要原料，以一定比例添加特制助剂，通过 挤出、模压、注塑等成型方式形成的复合材料⑴。 木塑复合材料既具有木质纤维材料的高强度和高弹 性，又具有塑料的高韧性和耐疲劳等优点，是一种既 似木材又优于木材的新型代木材料。1木塑复合材料国内外发展状况20世纪90年代以来，北美、欧洲的许多国家对 木塑复合材料进行了大量研究，木塑复合材料的生 产和应用在世界范围内得到了迅速发展。木塑复合 材料是年轻、充满朝气的产业，其成长历史不到50年，而我国为10余年。国外木塑产业以北美为代 表，北美地区是目前世界上木塑复合材料发展最快 和应用最广泛的地区，主要用于户外建筑。近10多 年来，美国木塑市场的增长率都保持在10%以上。 欧洲木塑复合材料的发展在总体上虽不及北美地 区，但近些年来呈现蓬勃发展趋势，其发展潜力不容 轻视。中国木塑复合材料虽说是一个非常年轻的产 业，但是其发展异常迅猛，近年逐渐发展成为国家级 别的战略性新兴产业。2016年国内木塑复合材料 产量达到180万t,中国已经取代美国成为全球第 一大木塑制品生产和出口国，这些年出口增长率超

过30%。北美洲和亚洲是木塑复合材料的两个顶 级消费地区，美国和中国是重要消费国,2014—2019 年的复合年均增长率分别为10. 1%和14. 7%。由 于国内需求量的上升，印度和巴西的消费量也迅速

.［收稿日期］2018-04-08

［作者简介］蒋琨(1986-),女，硕士，工程师，毕业于北京化工大学材料科学与工程专业，现就职于新疆天业(集团) 有限公司化工研究院塑料加工应用研究中心，从事PVC 及其衍生品的开发工作。1

综述聚氯乙烯2019年

增长。

国内主要的木塑复合材料分为PE木塑和PVC 木塑两大类。PVC木塑产品较PE木塑产品具有成本低、加工性能优良、表面装饰性好等多方面优点，主要表现如下°

(1)PVC木塑产品可以用新料或者旧料制作(而PE木魏产品用新料制作，成本太高).改性也较容易。

(2)PVC木塑产品可以做成低发泡的，这样成本更低，采用共挤方式(多料共挤或钢塑共挤)加工,制品的强度和木纹感都较好

(3)PVC木塑产品可以二次加工成多样表面纹饰或油漆(包括UV漆)，产品美观且色牢度好。

(4)PVC木塑产品的防水、防腐性也较好。

2PVC木塑复合材料应用领域

建筑材料：基材、墙林、模板、地板和装饰材等。

户外设施：栅栏、铺板、立柱、扶手等。

物流运输：主要有包装箱、集装箱板、托盘等。

交通设施：如隔栏、隔板、护墙、标牌、垫木等'

家具用品：如衣柜、橱柜、桌椅、茶几、花架等。

3 PVC木塑制品特点

(1)对木质原料的要求较低，可将木粉、棉秸秆等废弃物作为原料。

(2)具有较强的尺寸稳定性.无木质材料的缺陷，如裂缝、翘曲、疤痕、斜纹理等、

(3)具有与木材相似的加工性能.可锯、可钉、可刨，使用木工器具即可完成；力学性能优于木质材料，握钉力明显优于其他合成材料，一般是木材的3倍，是刨花板的5倍。

(4)具有较好的弹性模量及与硬木相当的抗压、抗弯曲等性能，并H其耐用性明显优于普通木质材料；表面硬度高，一?般是木材的2~5倍。

(5)与木质材料相比，具有耐水、耐腐性能，使用寿命长，可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌.不易被虫蛀，不长真菌。使用寿命长，可达50年以上。

(6)通过调整助剂，PVC基体可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变，从而改变PVC木塑制品的密度、强度等特性，还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。

(7)紫外线稳定性、着色性良好。

(8)通过加入有机颜料，可制作颜色各异的、满足人们需求的产品、

(9)

PVC木塑复合材料制品的最大优点就是变废为宝，可100%回收再生产，节约资源。

4PVC木塑制品加工工艺

一般将木材(纤维、粉末、刨花等)与PVC树脂及加工助剂在常温下混合后，再加热到高温，使塑料熔融并与木材充分混合，然后将此具有流动性的木塑混合物料在压力下成型(通常采用挤出、注塑、热压等方式⑶)，冷却固化后得到PVC木塑制品。PVC木塑制品的生产工艺归纳起来可分为4种：挤出成型工艺、热压成型工艺、挤压成型工艺和注塑成型工艺。国内生产企业常采用挤出成型工艺，挤出成型工艺又分为一步法挤出成型工艺(如图1)和两步法挤出成型工艺(如图2)。一步法就是直接使用PVC树脂和木粉进行挤出的生产工艺；两步法是先造粒，再进行加工的生产方式"植物纤维要求以粉状的形式存在，粒径一般在150-830|xm(20-100目)。

制样、测试T挤出混炼

图1一步法挤出成型工艺

Fig.1One-step extrusion moulding process

图2两步法挤出成型工艺

Fig.2Two-step extrusion moulding process

…种挤出成型生产线见图3。

2

第2期蒋琨等:PVC木塑复合材料研究现状及发展趋势

图3挤出成型生产线

Production line of extrusion moulding

Fig.3

物料在螺杆挤出机挤出段中经高温、高压挤出，

通常螺杆各段的工艺温度可达到180-195弋，具体

见表1。

表1挤出机加工温度范围

Table1Operation temperature range of extruder

位置加料口

机身

法兰模具后部中部前部

温度/七水冷却140-150150~160160-175160~175185~195对木粉进行分类和处理，利用少量的合成材料和助剂对木粉进行改性，混合挤出造粒，得到一系列的粒料，通过配方设计将粒料和少量其他助剂混合，用专属的模具、挤出设备，选择适宜的工艺参数，挤出成型得到PVC木塑复合材料，可作为普通木材的替代品；以此为平台，通过深度开发，研制配套生产设备和专用模具，制定生产工艺，可开发PVC木塑复合材料各种应用产品。

5PVC木塑复合材料配方体系

PVC木塑复合材料配方-?般由PVC树脂、无机填充物(木粉、碳酸钙)、润滑剂、稳定剂、发泡剂、发泡调节剂、色粉和其他相关助剂(增塑剂、增韧剂、偶联剂)等组成。

(1)PVC树脂。国内以SG7型PVC树脂为主，其流动性好，有利于发泡。

(2)填充物。基本为纤维木粉［一般用150-180pm(80~100目)的木粉，且用杨木粉较多］，碳酸钙根据质量要求和生产工艺的不同，可以使用轻质碳酸钙或者粒径11~13jim(400~1250目)的重质碳酸钙，部分木塑地板使用粗粉重质碳酸钙加工。

(3)偶联剂。可解决强极性木材与弱极性塑料之间界面相容性差的难题。木材和塑料的相容性差主要是因为木材表面有丰富的极性基团—

—起基，表现为亲水性；而塑料表面是非极性的，表现为憎水性，所以，当木材的比例过大时，复合材料的性能较差；但木材比例若过小，则又达不到对复合材料性能的要求。通常可以采用引入偶联剂的方法提高相容性，偶联剂的性质要介于前两种材料之间，起到偶联或架桥的作用。偶联剂起“分子桥”的作用，在木材和塑料之间形成共价键或络合键。一方面，偶联剂与木材羟基中的氧键合.减少了木材表面的轻基数目，从而提高木材的疏水性，降低其表面张力；另一方面，偶联剂与塑料基体存在一定的物理作用。

(4)稳定剂。用于PVC生产的稳定剂有复合铅盐稳定剂、有机锡稳定剂、钙锌系稳定剂等。国内 一般用于木塑复合材料的稳定剂是复合铅盐稳定剂，它的优点是价格便宜,热稳定性好；缺点是有毒，不环保。复合铅盐稳定剂所占比例基本在50%左右。

(5)增塑剂。一些玻璃化转变温度和熔融流动黏度较高的树脂(如硬质PVC)与木粉进行复合时加工困难.常须添加增塑剂来改善其加工性能。增塑剂分子结构中含有极性和非极性两种基团，在高温剪切力作用下，它能进入聚合物分子链中，通过极性基团互相吸引形成均匀稳定体系，而它较长的非极性分子的插入减弱了聚合物分子的相互吸弓I,从而使加工容易进行。在木塑复合材料中常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、癸二酸二辛酯(DOS)等。如在PVC木塑复合材料中加入增塑剂DOP 可以降低加工温度，减少木粉分解和发烟；随着增塑剂DOP含量的增加，复合材料的拉伸强度下降而断裂伸长率增加。

(6)润滑剂。木塑复合材料常须加入润滑剂来改善熔体的流动性和挤出制品的表面质量，所使用的润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂。内润滑剂的选择与所用的基体树脂有关，它必须与树脂在髙温下具有很好的相容性，并产生一定的增塑作用，降低树脂内分子间的内聚能，

削弱分子间的

聚氯乙烯2019年

相互摩擦力，以达到降低树脂熔融黏度、改善熔融流动性的目的。外润滑剂在塑料成型加工中实际上起了树脂与填料之间界面润滑的作用，其主要功能是促进树脂粒子的滑动。通常一种润滑剂往往兼备内、外两种润滑性能。润滑剂对模具、料筒、螺杆的使用寿命，挤出机的生产能力，生产过程中的能耗，制品表面的光洁度及低温冲击性能都有一定的影响。常用的润滑剂有硬脂酸、聚乙烯蜡、硬脂酸铅、聚酯蜡、乙撑双脂肪酸酰胺、石蜡、氧化聚乙烯蜡等。

(7)着色剂。在木塑复合材料的使用过程中，木粉中的可溶物质易迁移到产品表面,使产品脱色,并最终变成灰色。适用于PVC木塑复合材料的色粉一般有黄、红、黑、白等颜色。黄、红两种色粉可分为无机色粉和有机色粉。无机色粉的优点是在耐候性和抗迁移、耐高温等方面优于有机色粉，缺点是添加量大，对于较鲜艳的颜色不适用，但价格便宜；有机色粉则反之。

(8)发泡剂。木塑复合材料具有很多优点，但由于树脂与木粉的复合，制品的延展性和耐冲击性降低，材料脆，密度也比传统木制品大近2倍，限制了它的广泛使用。而经发泡后的木塑复合材料由于存在良好的泡孔结构，可钝化裂纹尖端并有效阻止裂纹的扩张，从而显著提高了材料的冲击性能和延展性，且大大降低了制品的密度。发泡剂种类很多，常用的主要有吸热型发泡剂(如碳酸氢钠NaHCOj和放热型发泡剂(如偶氮二甲酰胺AC)两种，其热分解行为不同，对聚合物熔体的黏弹性和发泡形态有着不同的影响，因而要根据制品的使用要求选择适当的发泡剂。

(9)紫外线稳定剂及其他。紫外线稳定剂使复合材料中的聚合物不发生降解或力学性能下降。另外，为了使复合材料能保持良好的外观和完美的性能，常须加入防菌剂(防菌剂的选择要考虑木粉的种类、添加量、复合材料使用环境中的菌类、产品的水含量等多种因素)。利用高效绿色稳定剂提高挤出过程中复合材料的热稳定性，并结合使用高弹性和流动性好的加工助剂和冲击改性剂，可使填料含量提高，挤出过程平稳，发泡均匀；通过采用低吸热技术和对抗氧化、遮光材料技术的优化，能减少基体材料和助剂的用量，极大地提高材料的耐候性和力学性能。在原料、设备和模具改进的基础上，对成型温度、牵引速度、挤出速度等进行深入研究，可提高挤出速率，挤出高品质的PVC木塑复合材料。

6PVC木塑复合材料发展趋势

木塑复合材料正朝着以下一些方向发展。

(1)原料通用化。即根据木塑制品的原料分类、使用性能和用途，制订一个具有通用性的木塑原料的适用性标准，以方便各企业生产、使用及保证产品质量。

(2)装备专业化。尽快改变当前木塑复合材料生产仅凭感性沿用塑料设备的状况，改进、完善木塑制品的生产装备，使其专业化、系列化、规范化和标准化。

(3)产品高端化。以木塑制品的良好加工性能为依托，生产性能良好、做工精细、形态复杂、表面美观的型材以及成套产品和组合产品，增强木塑复合制品竞争能力。

(4)研发市场化。企业需要的是市场有需求、性能有特色、使用有长处、价格有优势的产品，特別期待科研成果的迅速转化，促进木塑新产品与市场的接轨。

(5)使用普遍化。主要是指木塑制品在品种、质量上突破后的大面积推广和使用，使之常态化、普遍化，为广大消费者乐意接受。

7结语

当前我国经济发展迅速，各行各业对木塑复合材料的需求十分迫切，这就为木塑复合材料的应用提供了广阔的市场。木塑复合材料产业的发展前景被世界看好，不仅是因为产品本身的优良特性，更重要的是其资源循环利用的意义和对环境保护的重要贡献所决定的，因此木塑复合材料的研究和应用在我国的前景非常广阔。

总而言之，木塑复合材料是一类涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的材料，充分体现了循环经济、资源利用、健康环保、节约替代等可持续发展经济的先进理念，是一种极具发展前途的环保型复合材料，能够创造良好的经济效益和社会效益。

［参考文献］

［1］徐彬.改性秸秤纤维/PVC木塑复合材料的研究［D］.

济南：济南大学,2017.

［2］余惠杰.麦秸IT/PVC复合材料制备及其性能研究［D］,南京：南京农业大学,2013.

［3］薛盘芳.PVC秸秆复合发泡材料成型工艺初探［J］.工程塑料应用,2007,35(8)：36-38.

「编辑：陈立春

］

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机器学习研究现状与发展趋势 计算机科学与软件学院 引言: 机器能否象人类一样能具有学习能力呢？1959年美国的塞缪尔(Samuel)设计了一个下棋程序，这个程序具有学习能力，它可以在不断的对奕中改善自己的棋艺。4年后，这个程序战胜了设计者本人。又过了3年，这个程序战胜了美国一个保持8年之久的常胜不败的冠军。这个程序向人们展示了机器学习的能力，提出了许多令人深思的社会问题与哲学问题。 机器学习的研究是根据生理学、认知科学等对人类学习机理的了解，建立人类学习过程的计算模型或认识模型，发展各种学习理论和学习方法，研究通用的学习算法并进行理论上的分析，建立面向任务的具有特定应用的学习系统。这些研究目标相互影响相互促进。 机器学习是关于理解与研究学习的内在机制、建立能够通过学习自动提高自身水平的计算机程序的理论方法的学科。近年来机器学习理论在诸多应用领域得到成功的应用与发展，已成为计算机科学的基础及热点之一。 机器学习是继专家系统之后人工智能应用的又一重要研究领域，也是人工智能和神经计算的核心研究课题之一。现有的计算机系统和人工智能系统没有什么学习能力，至多也只有非常有限的学习能力，因而不能满足科技和生产提出的新要求。对机器学习的讨论和机器学习研究的进展，必将促使人工智能和整个科学技术的进一步发展。 一.机器学习的发展史 机器学习是人工智能研究较为年轻的分支，它的发展过程大体上可分为4个时期。 第一阶段是在50年代中叶到60年代中叶，属于热烈时期。…> 第二阶段是在60年代中叶至70年代中叶，被称为机器学习的冷静时期。 第三阶段是从70年代中叶至80年代中叶，称为复兴时期。 机器学习的最新阶段始于1986年。 机器学习进入新阶段的重要表现在下列诸方面： (1) 机器学习已成为新的边缘学科并在高校形成一门课程。它综合应用心理学、生物学和神经生理学以及数学、自动化和计算机科学形成机器学习理论基础。 (2) 结合各种学习方法，取长补短的多种形式的集成学习系统研究正在兴起。特别是连接学习符号学习的耦合可以更好地解决连续性信号处理中知识与技能的获取与求精问题而受到重视。 (3) 机器学习与人工智能各种基础问题的统一性观点正在形成。例如学习与问题求解结合进行、知识表达便于学习的观点产生了通用智能系统SOAR的组块学习。类比学习与问题求解结合的基于案例方法已成为经验学习的重要方向。 (4) 各种学习方法的应用范围不断扩大，一部分已形成商品。归纳学习的知识获取工具已在诊断分类型专家系统中广泛使用。连接学习在声图文识别中占优势。分析学习已用于设计综合型专家系统。遗传算法与强化学习在工程控制中有较好的应用前景。与符号系统耦合的神经网络连接学习将在企业的智能管理与智能机器人运动规划中发挥作用。 (5) 与机器学习有关的学术活动空前活跃。国际上除每年一次的机器学习研讨会外，还有计算机学习理论会议以及遗传算法会议。 二.机器学习分类 1、基于学习策略的分类 学习策略是指学习过程中系统所采用的推理策略。一个学习系统总是由学习和环境两部分组成。由环境（如书本或教师）提供信息，学习部分则实现信息转换，用能够理解的形

钛合金的应用现状及发展前景

钛合金的应用现状及发展趋势 摘要：本文综述了钛合金材料的发展及应用现状，着重介绍了钛合金的主要性能及其在航空航天、汽车制造和生物医药等方面的应用，并对钛合金未来的发展进行了展望。 关键字钛合金，性能，应用，发展趋势 1引言 金属元素钛在地壳中的分布范围比较广泛，据估计和推算，其含量是地壳质量的0.4%还要多一点，世界储量约34亿吨，在所有元素中含量居第10位（氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛）[1]。其丰富的储量，为金属钛及钛合金的生产和发展提供了主要的原料来源。 自20世纪50年代以来，钛及钛合金的发展已经历了半个多世纪的历程，钛合金的种类已从1954年的Ti-6Al-4V合金[2]发展到数百种。因为具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，钛合金被广泛用于各个领域，包括航空航天、汽车制造、医药卫生以及其他日常生活领域。世界上的许多国家如美国、日本、俄罗斯以及中国等都认识到钛合金材料的重要性，并相继对其进行了研究开发，得到了实际应用[2,3]。 2 钛合金的性能 2.1 钛合金的高温性能 在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽。高温钛合金不仅具有良好的室温性能和高温强度，并且在蠕变性能、热稳定性、疲劳性能和断裂韧性等方面具有良好的匹配。世界上第一个研制成功的高温钛合金使用温度仅为300~350℃[4]，经历了40多年的发展，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550~600℃，而Ti-Al金属间化合物的崛起，打破了600℃的使用温度界限，将使用温度升至700℃以上。 2.2 钛合金的腐蚀性能 钛的抗腐蚀性强，在550℃以下的空气中，表面会迅速氧化形成薄而致密的TiO2钝化膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及碱性溶液中，其耐蚀

压力传感器研究现状及发展趋势

压力传感器研究现状及发展趋势 传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,从宇宙开发到海底探秘,从生产的过程控制到现代文明生活,几乎每一项技术都离不开传感器,因此,许多国家对传感器技术的发展十分重视,如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点,可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外,还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。由于该技术是平面工艺与立体加工相结合,又便于集成化,所以可用来制成血压计、风速计、水速计、压力表、电子称以及自动报警装置等。压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器。因此对于从事现代测量与自动控制专业的技术人员必须了解和熟识国内外压力传感器的研究现状和发展趋势。 1 压力传感器的发展历程 现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志,而半导体传感器的发展可以分为四个阶段[1 ] : (1) 发明阶段(1945 - 1960 年) :这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S. Smith) 与1945 发现了硅与锗的压阻效应[2 ] ,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为

电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。 (2) 技术发展阶段(1960 - 1970 年) :随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001) 或(110) 晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯[3 ] 。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属- 硅共晶体,为商业化发展提供了可能。 (3) 商业化集成加工阶段(1970 - 1980 年) :在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术[4 ] ,主要有V 形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。 (4) 微机械加工阶段(1980 年- 今) :上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。 通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。 2 压力传感器国内外研究现状 从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。 2. 1 光纤压力传感器[5 ]

机器人研究现状及发展趋势

机器人发展历史、现状、应用、及发展 趋势 院系：信息工程学院 专业：电子信息工程 姓名：王炳乾

机器人发展历史、现状、应用、及发展趋势 摘要：随着计算机技术不断向智能化方向发展,机器人应用领域的不断扩展和深化,机器人已成为一种高新技术产业,为工业自动化发挥了巨大作用,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。文章介绍了机器人的国内国外的发展历史、状况、应用、并对机器人的发展趋势作了预测。 关键词：机器人;发展；现状；应用；发展趋势。 1．机器人的发展史 1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶并公开表演。 1738年，法国技师杰克·戴·瓦克逊发明了机器鸭，它会嘎嘎叫、进食和游泳。 1773年，瑞士钟表匠杰克·道罗斯发明了能书写、演奏的玩偶，其体内全是齿轮和发条。它们手执画笔、颜料、墨水瓶，在欧洲很受青睐。 保存至今的、最早的机器人是瑞士的努萨蒂尔历史博物馆里少女形象的玩偶，有200年历史。她可以用风琴演奏。 1893年，在机械实物制造方面，发明家摩尔制造了“蒸汽人”，它靠蒸汽驱动行走。 20世纪以后，机器人的研究与开发情况更好，实用机器人问世。 1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。它是电动机器人，装有无线电发报机。 1959年第一台可以编程、画坐标的工业机器人在美国诞生。 现代机器人 有关现代机器人的研究始于20世纪中期，计算机以及自动化技术的发展、原子能的开发利用是前提条件。1946年，第一台数字电子计算机问世。随后，计算机大批量生产的需要推动了自动化技术的发展。1952年，数控机床诞生，随后相关研究不断深入；同时，各国原子能实验室需要代替人类处理放射性物质的机械。

半导体材料的发展现状与趋势

半导体材料与器件发展趋势总结 材料是人类社会发展的物质基础与先导。每一种重大新材料的发现和应用都把人类支配自然的能力提高到一个全新的高度。材料已成为人类发晨的里程碑。本世纪中期单晶硅材料和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研究成功，导致了电子工业大革命。使微电子技术和计算机技术得到飞速发展。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。超晶格概念的提出MBE、MOCVD先进生长技术发展和完善以及超品格量子阱材料包括一维量子线、零维量子点材料的研制成功。彻底改变了光电器件的设计思想。使半导体器件的设计与制造从过去的杂质工程发展到能带工程。出现了以“电学特性和光学特性的剪裁”为特征的新范畴，使人类跨入到以量子效应为基础和低维结构为特征的固态量子器件和电路的新时代，并极有可能触发新的技术革命。半导体微电子和光电子材料已成为21世纪信息社会的二大支柱高技术产业的基础材料。它的发展对高速计算、大容量信息通信、存储、处理、电子对抗、武器装备的微型化与智能化和国民经济的发展以及国家的安全等都具有非常重要的意义。 一、几种重要的半导体材料的发展现状与趋势 1.硅单晶材料 硅单晶材料是现代半导体器件、集成电路和微电子工业的基础。目前微电子的器件和电路，其中有90％到95％都是用硅材料来制作的。那么随着硅单晶材料的进一步发展，还存在着一些问题亟待解决。硅单晶材料是从石英的坩埚里面拉出来的，它用石墨作为加热器。所以，来自石英里的二氧化硅中氧以及加热器的碳的污染，使硅材料里面包含着大量的过饱和氧和碳杂质。过饱和氧的污染，随着硅单晶直径的增大，长度的加长，它的分布也变得不均匀；这就是说材料的均匀性就会遇到问题。杂质和缺陷分布的不均匀，会使硅材料在进一步提高电路集成度应用的时候遇到困难。特别是过饱和的氧，在器件和电路的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。 除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂的办法，制成N或P型材料，用于大功率器件及电路的研制，特别是在空间用的抗辐照器件和电路方面，它有着很好的应用前景。当然还有以硅材料为基础的SOI材料，也就是半导体/氧化物/绝缘体之意，这种材料在空间得到了广泛的应用。总之，从提高集成电路的成品率，降低成本来看的话，增大硅单晶的直径，仍然是一个大趋势；因为，只有材料的直径增大，电路的成本才会下降。我们知道硅技术有个摩尔定律，每隔18个月它的集成度就翻一番，它的价格就掉一半，价格下降是同硅的直径的增大密切相关的。在一个大圆片上跟一个小圆片上，工艺加工条件相同，但出的芯片数量则不同；所以说，增大硅的直径，仍然是硅单晶材料发展的一个大趋势。那我们从提高硅的

国内外公路研究现状与发展趋势

第1章绪论 1.1我国公路现状 交通运输业是国民经济中从事运送货物和旅客的社会生产部门，是国民经济和社会发展的动脉，是经济社会发展的基础行业、先行产业。交通运输主要包括铁路、公路、水运、航空、管道五种运输方式，其中，铁路、水运、航空、管道起着“线”的作用，公路则起着“面”的作用，各种运输方式之间通过公路路网联结起来，形成四通八达、遍布城乡的运输网络。改革开放以来，灵活、快捷的公路运输发展迅速，目前，在综合运输体系中，公路运输客运量、货运量所占比重分别达90％以上和近80％。高速公路是经济发展的必然产物，在交通运输业中有着举足轻重的地位。在设计和建设上，高速公路采取限制出入、分向分车道行驶、汽车专用、全封闭、全立交等较高的技术标准和完善的交通基础设施，为汽车快速、安全、经济、舒适运行创造了条件。与普通公路相比，高速公路具有行车速度快、通行能力大、运输成本低、行车安全、舒适等突出优势，其行车速度比普通公路高出50％以上，通行能力提高了2~6倍,并可降低30％以上的燃油消耗、减少1/3的汽车尾气排放、降低1/3的交通事故率。 新中国成立以来，经过60多年的建设，公路建设有了长足发展。2011年初正值“十一五”规划结束，“十二五”规划伊始。“十一五”时期是我国公路交通发展速度最快、发展质量最好、服务水平提升最为显著的时期。经过4年多的发展，公路交通运输紧张状况已实现总体缓解，基础设施规模迅速扩大，运输服务水平稳步提升，安全保障能力明显增强，为应对国际金融危机、保持经济平稳较快发展、加快经济发展方式转变、促进城乡区域协调发展、保障社会和谐稳定、进一步提高我国的综合国力和国际竞争力作出了重要贡献。 “十一五”前4年，全国累计完成公路建设投资2.93万亿元，年均增长近16％，约为“十一五”预计总投资的1.2倍，也超过了“九五”和“十五”的投资总和。公路建设投资的快速增长，极大地拉动和促进了国民经济的迅猛发展。从公路建设投资占同期全社会固定资产总投资的比重来看，“十一五”期间基本保持在4.5％左右。 在投资带动下，公路网规模不断扩大，截至2009年底，全国公路网总里程达到386万公里，其中高速公路6.51万公里，二级及以上公路42.52万公里，分别较"十五"末增加36.4万公里、2.5万公里和9.4万公里；全国公路网密度由“十五”末的每百平方公里34.8公里提升至40.2公里。预计到2010年底，全国公路网总里程将达到395万公里，高速公路超过7万公里，分别较“十五”末增加45.3万公里与3万公里。农村公路投资规模年均增长30%，总里程将达到345万公里，实现全国96%的乡镇通沥青（水泥）路。 “十一五”期间公路的快速发展，为扩大内需、拉动经济增长作出了突出贡献。特别是2008年以来，为应对国际金融危机，以高速公路为重点，建设步伐进一步加快，“十一五”末高速公路里程将达到"十五"末的1.78倍。“十一五”期间全社会高速公路建设累计投资达2万亿元，直接拉动GDP增长约3万亿元，拉动相关行业产出

国内外研究现状和发展趋势

北京市绿化隔离带可持续经营技术及效益评价 二、项目所属领域国内外研究开发现状和发展趋势 1、由城市绿地到城市林业的发展 城市绿地是城市中一种特殊的生态系统，它是城市系统中能够执行“吐故纳新”负反馈调节机制的子系统。这个系统一方面能为城市居民提供良好的生活环境，为城市生物提供适宜的生境；另一方面能增强城市景观的自然性、促进城市居民与自然的和谐共生。它是城市现代化和文明程度的重要标志。 绿地(green space)一词，各国的法律规范和学术研究对它的定义和范围有着不同的解释，西方城市规划概念中一般不提城市绿地，而是开敞空间(Open Space)，我国建国以来一直延用原苏联的绿地概念，包括城市区域内的各类公园、居住区绿地、单位绿地、道路绿化、墓地、农地、林地、生产防护绿地、风景名胜区、植物覆盖较好的城市待用地等。 尽管各国关于开敞空间(或绿地)的定义不尽相同，但它们都强调了开敞空间(或绿地)在城市中的自然属性，即都是为了保持、恢复或建立自然景观的地域。绿地作为城市的一种景观，是城市中保持自然景观，或使自然景观得到恢复的地域，是城市自然景观和人文景观的综合体现，是城市中最能体现生态性的生态空间，是构成城市景观的重要组成部分。在结构上为人工设计的植物景观、自然植物景观或半自然植物景观。绿地在城市中的功能和作用主要包括：组织城市空间的功能、生态功能（改善生态环境的功能、生物多样性保护功能）、游憩休闲功能、文化(历史)功能、教育功能、社会功能、城市防护和减灾功能。 城市绿地发展和研究进程包括：城市绿地思想启蒙阶段、城市绿地规划思想形成阶段、城市绿地理论和方法的发展阶段、城市绿地生态规划和建设阶段。 吴人韦[1]、汪永华[2]、胡衡生[3]等从城市公共绿地的起源开始介绍了国外城市绿地的发展历程，认为国外的城市绿地建设经历了从公园运动（1843～1887）、公园体系（1880～1890）、重塑城市（1898～1946）、战后大发展（1945～1970）、生物圈意识（1970年以后）等一系列由简单到复杂的城市绿地发展过程，其中“重塑城市”阶段提出了“田园城市”和城市绿带概念，绿带网络提供城区间的隔离、交通通道，并为城市提供新鲜空气。“有机疏散”理论中的城市与自然的有机结合原则，对以后的城市绿化建设具有深远的影响。1938年，英国议会通过了绿带法案（Green Belt Act）。1944年的大伦敦规划，环绕伦敦形成一道宽达5英里的绿带。1955年，又将该绿带宽度增加到6～10英里。英国“绿带政策”的主要目的是控制大城市无限蔓延、鼓励新城发展、阻止城市连体、改善大城市环境质量。早在1935年，莫斯科进行了第一个市政建设总体规划，规划在城市用地外围建立10公里宽的“森林公园带”；1960年调整城市边界时，“森林公园带”进一步扩大为10～15公里宽，北部最宽处达28公里；1971年，莫斯科采用环状、楔状相结合的绿地布局模式，将城市分隔为多中心结构。目前，德国城市森林建设已取得了让世人瞩目的成绩，其树种主要为乡土树种，基本上是高大的落叶乔木（栎类、栗类、悬铃木、杨树、核桃、欧洲山毛榉等）[4]。在绿化城

中国管理研究的现状及发展前景

徐淑英《光明日报》（ 20１1年07月29日１1 版) 过去2０多年来，中国管理学研究关注西方情境的研究课题,验证西方发展出来的理论，并借用西方的研究方法论。而旨在解决中国企业面临的问题和针对中国管理现象提出有意义的理论解释，这方面的研究却迟滞不前。围绕到底是追求“中国管理理论”（即在中国管理情境中检验西方理论)还是“管理的中国理论”(即针对中国现象和问题提出自己的理论)的争论，很多学者作出了积极探索。中国的管理学研究者应遵循科学探究的自主性原则,保持对常规科学局限性的警觉,从事既能贡献普遍管理知识,又能解决中国管理问题的研究。 国际管理学研究中的一个现象 全球化商业活动的增加,不仅使得全球化的跨国公司对管理知识的需求大大增加，而且那些处于新兴经济体（比如俄罗斯、印度和中国）中的公司，由于在国际市场上扮演越来越重要的角色，也非常渴望得到管理实践所需的知识。除了新兴经济体外,许多发达地区的管理研究也十分活跃。有学者观察到了国际学者的一种明显偏好:从主流管理学文献(基本上是基于北美,特别是美国的文献)中套用已有的理论、构念和方法来研究本土的现象。这导致了JameｓMａrch（詹姆斯·马奇)所认为的组织研究的“趋同化”。这个趋势是值得注意的,因为它有可能放慢有效的全球管理知识的发展速度，也会阻碍科学的进步。这样的趋势在中国也是存在的。

科学研究总是有目的的：执著于寻找真相（realiｔy)和追求真理(trｕth)。科学的研究方法确保了科学家的发现是接近于真理的,这也是所有科学研究应该达到的严谨性（rｉgor)标准。然而对于管理学这门应用科学来说,真理本身是不够的。管理研究的第二个目标是获取有益于提高实践水平的知识,这就是管理学者应该达到的切题性（ｒe ｌevａnce）标准。但现在大部分的中国学者都是严谨有余,切题不足。 目前,套用西方发展起来的理论在中国进行演绎性研究主导了中国管理学研究领域。用这种方法进行的研究倾向于把成果发表在国际性杂志上，尤其是国际顶尖杂志。这类研究成果验证了已有理论或者对其情境性边界进行了延伸研究，说明了如何使用现有研究成果来解释一些新情境下出现的独特现象和问题。但这样的研究倾向对现有的理论发展只能提供有限的贡献，因为它的目的并非寻找对地方性问题的新的解释。这种方法也限制了对中国特有的重要现象以及对中国有重要影响的事件的理解。 笔者并不认为学者的目标就是发展新的理论，而是提请注意这一事实:绝大部分中国的研究都不约而同地采用西方已有理论来解释中国现象。这一趋势形成的原因可以从两个方面进行解释。 首先是因为缺乏先进的科学研究方法的训练和对科学目的的正确理解。一些研究者错误地认为，科学的目的是发表文章，而非寻找对重要现象的恰当理解和解释。中国学者可以很快学会如何正确使用研

2019年半导体材料现状研究及发展趋势共17页

中国半导体材料行业现状调研分析及市场前景预测报告（2016年版） 报告编号：1687281

行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容： 一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网Cir基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。

一、基本信息 报告名称：中国半导体材料行业现状调研分析及市场前景预测报告（2016年版） 报告编号：1687281←咨询时，请说明此编号。 优惠价：￥6750 元可开具增值税专用发票 网上阅读：http://cir/R_JiXieDianZi/81/BanDaoTiCaiLiaoDeXianZhuangHeFaZhanQuSh i.html 温馨提示：如需英文、日文等其他语言版本，请与我们联系。 二、内容介绍 半导体材料是一类具有半导体性能、是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要基础材料，支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等电子信息产业的发展。 2019年，全球半导体材料市场规模同比增长3%;收入达到443亿美元，同比增长1 0%，这是自2019年以来，全球半导体材料市场首次实现同比增长。台湾由于其庞大的代工和先进的封装基地，连续五年成为半导体材料的最大客户。 2019年中国半导体材料市场规模同比增长3%，收入达到了58.3亿美元。其中，2 019年我国多晶硅产量仍达到13.2万吨，同比增长57%.硅片产能达到38GW，同比增长28%.硅片产量达到近88亿片，约占全球76%. 中国产业调研网发布的中国半导体材料行业现状调研分析及市场前景预测报告（20 19年版）认为，近几年，由于市场需求的不断扩大、投资环境的日益改善、优惠政策的吸引及全球半导体产业向中国转移等等原因，我国集成电路产业每年都保持30%的增长率。集成电路制造过程中需要的主要关键原材料有几十种，材料的质量和供应直接影响着集成电路的质量和竞争力，因此支撑关键材料业是集成电路产业链中最上游也是最重要的一环。随着信息产业的快速发展，特别是光伏产业的迅速发展，进一步刺激了多晶硅、单晶硅等基础材料需求量的不断增长。 随着世界半导体行业巨头纷纷到国内投资，整个半导体行业快速发展，这也要求材料业要跟上半导体行业发展的步伐。可以说，市场发展为半导体支撑材料业带来前所未有的发展机遇。

钛合金的应用现状及发展前景

第21卷 第5期 V ol.21 No.5 2004年 9月 Sept. 2004 　 收稿日期: 2004-7-5 作者简介：李 梁，男，在读硕士研究生，从事钛合金的应用研究工作。 钛合金的应用现状及发展前景 李 梁，孙健科，孟祥军 （洛阳船舶材料研究所，河南 洛阳471039） 摘 要: 综述了目前钛合金的主要应用领域，包括航空航天、船舶、医疗等行业，并展望了钛合金的应用前景和发展方向。 关键词: 钛合金；应用；发展 钛是20世纪50年代发展起来的一种重要金属，密度小，比强度高和耐腐蚀性好。因此钛及钛合金一直是航空航天工业的“脊柱”之一。近年来，钛在石油、化工、冶金、生物医学和体育用品等领域开始得到应用，并己成为新工艺、新技术、新设备不可缺少的金属材料，钛工业进入一个新的发展时期。 1 钛合金的应用现状 1.1 航空航天 目前，钛及其合金主要用于航空航天和军事工业上[1]。据统计，钛在航空航天上的应用约占钛总产量的70%左右，包括军用飞机、民用飞机、航空发动机、航天器、人造卫星壳体连结座、高强螺栓、燃料箱、导弹尾翼、弹头壳体等。美国在这方面走在世界前列。早在20世纪60年代，美国阿波罗载人飞船登上月球，这是宇航史上划时代的大事。钛作出了卓越的贡献，飞船机体材料的5%用钛合金Ti-6Al-4V 和Ti-5Al-2.5Sn(约1.19 t)。进入20世纪80年代，美国飞机的用钛量占70%~80%，每年用钛达 1.3~1.9万多吨，其中军用飞机占整个飞机的用钛量的41%~70%[2]，如F-15战斗机，每架用钛半成品30 t(最终成品 5 t)。美国最新型的战斗机F-22，用钛量约占机体总重量的45%，其中发动机的叶轮盘、叶片和机匣、燃烧室筒体和尾喷管等均采用了钛合金。制造一架隐形战略轰炸机B-1B 的发动机及壳体结构需钛材近90 t 。美国涡轮发动机制造公司PWA 已经用Ti-35V-15Cr(Alloy-C)合金制造了F-119发动机用的喷嘴等零件。这是仅有的常 规阻燃钛合金。另外，Pratt&whitney 公司已经使用沉淀硬化型C 合金制作了F-119发动机的第4、5级可变翼片。民航客机波音777使用的钛占机体总重量的10%，其起落架传动装置除内外缸和轴之外都是由Ti-10V-2Fe-3Al 制作的，机上3台发动机的尾罩、插头、喷嘴都是由β-21S 钛合金做成的。这是所有商用飞机用钛量最多的例子。近年来，美国为了继续保持它的空中优势，正在发展下一代先进飞机如X-30、X-31等，将把现有发动机的推力比增加1倍以上，M 数由3增加到10以上[3]。这些飞机的发展自然离不开钛，钛的用量将占飞机结构重量的20%~30%，同时这些发展计划也推动了一些新合金如Ti62222,Beta21s,Ti-15-3等和Ti x Al y (α2和γ合金)以及Ti 基复合材料的发展和应用。另据报道[4]，美国空军、海军计划到2008年建造军用飞机3000架，以每架用钛10 t 计，则潜在需求为3万吨。美国民用飞机到2019年计划生产3.3万架。如果这些计划得以实现，将对钛产业界产生巨大影响。 作为美国竞争对手的俄罗斯也一直注重航空航天上钛材的使用量。其航空工业主要使用三种钛合金：（1）板材用合金（2）锻件、紧固件用合金（3）铸造合金。板材用合金主要是074系列中等强度，加工性能好的钛合金如BT1-00,BT1-0等。锻件用合金主要有BT22,其淬透深度可达200 mm ，可用于制造各种高负载航空零件。铸造合金有BT18y,BT36后者是使用温度最高的合金，推荐使用温度为 550℃~600℃，并用它制造了压气机盘。航空紧固件广泛使用BT16合金。异型铸造使用BT5,BT6, BT20,BT35合金，焊丝采用BT2CB, BT6CB,CTTT2,

本课题国内外研究现状及发展趋势

本课题国内外研究现状及发展趋势 医用信息系统同其他行业的信息系统相比具有其明显的特殊性，医用信息系统有大量的CT、MRI等的图象，B超、内窥镜等的视频数据，还有大量的CT、MRI、B超、PET、电子内窥镜等的医用检查设备。医用信息系统中大量的如HIS,RIS,PACS,MODALITY,CPR等部门级的系统之间有大量需要交流和共用的信息,如何将这些数据有效的交流，如何减少重复手工劳动,减少数据冗余.以提供给医生、护士从而提高诊断和治疗水平，或者提供给医院管理者以提高医院的管理水平.换而言之，就是将医院各部门之间的数据互相平滑高效的交流以及医用信息的整合集成成为世界各国致力于医用信息系统的专家学者和相关研究机构的研究话题。 Radiological Society of North America(RSNA)和Healthcare Information and Management Systems Society(HIMSS)提出了IHE框架试图解决这些信息的交流和集成问题。

IHE规范遵循DICOM标准和HL7标准.DICOM标准的全称是“医学数字成像与通信”（digital imaging and communication in medicine）标准，不仅支持医学放射图象，而且面向所有的医学图象，只要简单的增加相应的服务对象类（SOP）即可，可扩展到心电图，内窥镜图象，牙医图象，病理学图象等。HL7主要为面向健康的计算机系统提供临床、金融、管理信息的电子交换标准.IHE规范还提供了HL7到DICOM的互操作. 国内随着医疗行业改革,医疗服务行业开始面向市场,通过信息化的战略来提高医患的满意度以提到很多医院的议事日程.因此构建一个集成化的标准化的系统来及时的获取各种临床信息变的非常迫 切.目前国内有许多厂商拥有遵循DICOM标准的PACS系统,然而将

国外教学设计研究现状与发展趋势

国外教学设计研究现状与发展趋势 教学设计过程所产生的问题的讨论、教学设计研究的发展趋势等方面对国外教学设计研究的现状与发展趋势进行了系统阐述。 随着科学技术的发展，心理学、教育学理论研究的深入，教学设计近年来成为国内外教育界关注的课题之一。考察国外教学设计的研究成果，对我们深化课堂教学改革，全面推行素质教育，提高教学效率将有莫大的启发。 一、国外教学设计研究的现状 如何提高课堂教学质量和教学效率一直是教学研究的核心问题。为了解决这个问题，许多教育工作者或从改变教学媒体、方法，或从精选教学内容，或从改进评价方式和课堂管理等进行深入的研究，但同时他们又感到单一方面的改革其效果不能令人满意。因此，他们开始重新思考教学设计的问题，并借鉴认知理论、技术学等新成果；从更为系统的角度探索问题，以找到在整体上提高教学效益的突破口。 1．学设计的概念 什么是教学设计？为了更清楚的理解这个概念，让我们先了解什么是教学和设计。美国的教育学家史密斯（P.L. Smith ）和拉根（T. J.Ragan）认为，教学就是信息的传递及促进学生达到预定、专门学习目标的活动。它是教育的一个分支，包含了学习、训练和讲授等活动。所谓设计，是指在进行某件事之前所作的有系统的计划过程或为了解决某个问题而实施的计划，它可以从精确性、细致性、系统性等方面去判断其效果的好坏。设计者必须以高度的精确和谨慎态度，具有系统计划一个方案的才能进行设计，否则，会导致时间的误用、资源的浪费甚至无效、沉闷和缺乏动机的学习。因此，设计应考虑许多可能影响实施计划或受计划实施所影响的因素。如，设计者要考虑可能影响教学成功的因素，通过上课，把预先设计好的视觉、听觉及其他传递形式的信息传递出去。所以，教学设计的特点除上面谈到的精确、细致和系统之外，还应有形象性、创造性、工艺性、扩展性和自然性等特点。由此可见，教学设计就是把教学原理转换成教学材料和教学活动计划的系统过程，是指为了达到预期教学目标而运用系统观点和方法，遵循教学过程基本规律，对教学活动进行系统计划的过程，是教什么（课程和内容等）与怎么教（组织、方法、策略、手段及其他传媒工具的使用等）的过程。具体来说，一方面它象工程那样需要以过去成功的原理为基础来计划他们的工作，不仅在功能方面，而且以生动的、吸引人的方式来设计事情或活动，建立用以指导他们决策、解决问题的程序。另一方面，这个系统过程是以一种书面的形式把将要完成的事情或活动的结果写下来，而不是变成实际的产品或结果。因此，当教学媒体不仅仅是教师时，系统的计划就显得尤其重要。好的教师有能力根据学生的需要马上调节教学。但当教学媒体不能迅速加以调节时（如印刷体的材料、录像材料、以电脑为基础的教学），以教学原理为基础的设计就显得相当重要。所以，教学设计过程主要依据三个方面进行设计：第一，教学的目标是什么？第二，教学策略和教学媒体有哪些？第三，我们如何检验所达到的结果？如何评价和修改教学材料？ 韦斯特（Charles K. West ）等人则从认知科学的角度来探讨教学设计。他们认为教学就是以系统的方式传授知识，是关于技术程序纲要或指南的实施。它也是指教师的行动、实践或职业活动。设计是计划或布局安排的意思，是指用某种媒介形成某件事情的结构方式。所以教学设计的研究应从以下几个方面出发：（1）在当今复杂的社会里，人们需要学会如何学习。这种需要大大地扩大了教学的目标，它应该包括学习者将能够了解并适当地运用认知策略；（2 ）教学设计应该使用认知策略作为教学的手段；（3 ）教师将充当教学传递活动中运用认知策略和奖励认知策略运用的模范；（4）把认知策略的知识、适当的应用以及对认知策略