一、引言
2011年,教育部批准了“十二五”期间“高校本科教学质量与教学改革工程”的2012年建设项目,决定在“十二五”期间实施国家大学生创新创业培训计划。国家大学生创新创业培训计划有三类――创业培训项目、创新培训项目和创业实践项目[1,2]。该项目是在导师的指导下,学生为主体研究创造一定价值的研究成果,并将其推向创业活动[3]。大学生创新创业活动可以调动学生的学习主动性,培养学生的创新思维,帮助大学生树立良好的价值观,探索大学生的就业渠道,促进社会健康发展[4,5]。
随着人们生活水平的提高和工程美学的发展,表面工程在金属和非金属产品表面装饰中的作用也更加引人注目和明显。表面工程技术是现代工业发展的关键技术之一,是现代制造技术的重要组成部分和基础技术之一,也为信息技术、航天技术、生物工程等高科技技术的发展提供了技术支持。该技术是利用表面工程技术,使材料表面获得其所不具备的特殊性能。该技术可加强材料表面保护,提高材料表面性能,控制或防止表面损失,延长设备和工件的使用寿命,获得巨大的经济效益。
大学生创新创业教育可以结合表面技术的特点,充分发挥表面技术的社会价值,实现教育与创新的有机结合。
二、表面强化技术在大学生创新创业中的作用
大学生创新创业教育在表面强化技术方面有着广阔的空间。表面强化可以提高金属材料抵御环境的能力,修复磨损或腐蚀损坏的零件,节省加工过差的产品,实现再制造工程。这些方面很容易在大学生创新活动中找到创新的切入点。
例如,铬,铬是一种微天蓝色的银白色金属,钝化能力强,化学稳定性高,硬度高,涂层硬度高,耐磨性高,常用于零件修复或磨损零件的电镀。硬铬涂层充分利用了铬硬度高、耐磨性好、摩擦系数小的特点,在工业上得到了广泛的应用,特别是在重负荷、高摩擦的工况下。
镀铬技术简单,大学生容易掌握,容易找到创新点。镀铬电解质是一种复合电解质,通常使用甲酸盐(甲酸钾或甲酸铵)或草酸铵作为复合剂。主盐为氯化铬或硫酸铬,加入一定量的导电盐(氯化钾或硫酸钠),硼酸作为缓蚀剂,加入少量润湿剂。三价铬的阴极反应可分为两个步骤。第一步是三价铬的复合离子得到一个叫做二价铬复合离子的电子,第二步是将二价铬复合离子还原为金属铬。
在镀铬表面强化研究活动中,大学生可以掌握材料与化学相结合的知识,这对提高他们的思维能力有很大的帮助。
三、表面改性技术在大学生创新创业中的作用
表面改性技术也可用于大学生创新创业教育。该技术可以研究各种材料表面的失效机理和表面工程技术的应用理论,开发新的表面工程技术,实现特定的表面加工,制造构件、零件和组件。
化学涂层在表面改性技术中起着重要的作用,方便大学生创新创业教育。化学涂层具有以下优点:结构复杂的涂层可以形成更均匀的涂层,涂层针孔一般较小,可以直接在塑料等非导体上形成金属涂层;涂层具有特殊的化学、机械或磁性性能,不需要电源。
在非金属表面涂覆一层金属可以使其既具有非金属特性,又具有金属特性。根据化学镀镍反应中不同基体的表面情况,可分为五类:①具有化学镀镍催化活性的金属,如Fe、Co、Ni、Pd等;②不具有催化活性但能从镀液中替代金属镍的金属,如Zn、Mg、Al等;③无活性也不能替代金属镍的导体,如铜、黄铜、石墨等;④塑料、橡胶、陶瓷等非导体;⑤导体和非导体复合物。化学镀前非金属材料的预处理主要包括除油、粗化、敏化和活化。这些材料可以提高零件表面的亲水性,形成适当的粗糙度,保证涂层附着力好;使粗化零件表面吸附一层还原锡离子,使银离子或钯离子在随后的离子活化处理中还原为催化银或钯原子;使零件表面形成催化贵金属层,使化学镀自发进行。
选择非金属表面化学改性技术应用于大学生创新创业教育,可以扩大大学生对材料交叉领域的理解,增强创新意识,提高创新能力。
四、表面装饰技术在大学生创新创业中的作用
大学生对表面装饰技术有直观的了解,可以轻松用于创新创业教育。表面装饰技术可以赋予金属或非金属产品表面光泽的色彩、图案和美观的外观。
例如,涂层装饰材料的表面也可以帮助大学生探索创新创业项目。涂料是指在一定条件下涂在物体表面的一种液体或固体材料,可以形成一层致密、连续、均匀的薄膜,具有保护、装饰或其他特殊功能(绝缘、防锈、防霉、耐热、阻燃、抗静电、耐磨等)。涂料是一种用一定的设备和方法涂在物体表面,通过自然或人工干燥固化形成均匀薄膜涂层的过程。除保护、装饰等功能外,涂料还具有绝缘、污染、抗菌、霉菌、阻尼、阻燃、温度显示、导电、导磁、辐射、静电、隐形等特殊功能,可充分发挥大学生创新创业教育的作用。
五、表面功能技术在大学生创新创业中的作用
在大学生创新创业教育中,表面功能技术可以给学生充分的创新空间。根据需要,表面功能技术可提供材料及其产品的表面力学性能、物理功能和各种特殊功能、声、光、磁、电转换和记忆存储功能;制造特殊的新材料和复合金属板。合金电镀是一种具有代表性的表面功能技术,同时沉积两种或两种以上的金属元素涂层。与单金属涂层相比,合金涂层具有以下主要特点:①可获得导磁性、减磨性(自润滑性)等单一金属所不具备的特殊物理性能、钎焊性;②合金涂层结晶更加细致,涂层更加光滑明亮;③可获得非晶结构涂层;④合金涂层比单金属层更耐磨、耐腐蚀、耐高温,硬度和强度更高,但延展性和韧性通常降低;⑤W不能单独从水溶液中电镀、Mo、Ti、V等金?倏捎胩?族元素(Fe、Co、Ni)共沉积形成合金;⑥可以获得单一金属无法获得的外观。通过成分设计和工艺控制,可以得到不同颜色的合金涂层(如Ag合金、彩色镀Ni、仿金合金等)。)具有更好的装饰效果。
在大学生创新创业教育中,表面功能技术可以帮助学生提高对材料物理性能的认识,培养学生的创新能力。
简而言之,表面强化技术、表面改性技术、表面装饰技术和表面功能技术可以在大学生创新创业教育中发挥重要作用,可以调动学生的学习主动性,培养学生的创新思维,有利于大学生树立良好的价值观,探索大学生的就业渠道,提高大学生的整体素质。