實習報告範文

實習介紹： 
    我的實習的專案是哈爾濱工業大學和國際大學生實習交流組織（IAESTE）支援的，實習地點是德國耶拿的奧托·肖特玻璃化學研究所，部分經費由德國學術交流服務組織（DAAD）和耶拿大學提供。在兩個月的實習時間裡，我的工作是協助博士生Henning Schirmer 使用電化學方法對特殊玻璃進行研究。同期也參觀了肖特玻璃製品廠，和分佈在德國各地的若干科學博物館。  

    一．工作與科研 

　　6月底抵達耶拿奧托·肖特玻璃化學研究所報到，立刻見到了研究所負責人Christian Ruessel 教授，他了解了我的基本情況之後，詢問我有什麼樣的研究興趣，據此安排我的工作。由於專業上有差別，以及對新環境不瞭解，我並不清楚該選擇什麼樣的課題，只是說對光學玻璃和計算機輔助研究兩方面感興趣。之後，我和另外兩名國際實習生一起參觀了研究所。 
　　研究所建立在綠樹成蔭的小山坡上，環境非常優美。建築包括一座3層主樓，一座專門燒製玻璃的尖頂房屋和若干間儲藏化學藥品的平房。主樓雖然是100前的建築，但是內部的實驗室和計算機網路都很現代化。沿著走廊和樓梯陳列著很多礦石、玻璃和陶瓷樣品，和若干成果的介紹，體現了悠久的科研傳統。 
　　在我第二次來上班的時候，教授就把我介紹給博士生Henning Schirmer，由他作為我的實習指導人。Henning的博士課題是一家玻璃製品公司支援的，他當時的工作是根據公司的要求，檢測若干工業樣品的化學組成，特別是氧化度。他的工作過程涵蓋了玻璃的配製，燒製，檢測，資料擬合與分析等方面的廣泛內容。之後的兩個月中，我作為助手，或多或少的對各個步驟有了瞭解。 
　　這裡實驗室的管理是井然有序和開放的。各種儀器裝置不但完備先進，並且對所有研究所內部人員開放。如果要使用一臺儀器，只需在儀器旁邊的時間表上登記即可。像使用者很多，使用時間又很長的烤爐，可以在時間表上提前寫上名字來預約。當然，像XRD這樣的貴重儀器也是由專人負責，需要申請使用的。每個人都有開放實驗室，電腦室和小圖書館的鑰匙，可以自由使用。實驗室裡貼上的告示並不是規章制度，而是方便的儀器使用說明和重要內容的提示。各種制度要求合理，物質條件又很完備，所以大家都自覺地遵守規則。比如說，某些實驗室的鑰匙可以在固定的地方找到，每個人用完歸還原處。為了防止丟失，單個的鑰匙被綁在直徑2分米的金屬環上。德國人的嚴謹態度和理性思維可見一斑。 
　　下面就介紹一下我的幾項工作： 
燒製玻璃： 
　　玻璃的成分是效能的決定因素，所以配方很重要。導師多次讓我配製玻璃粉，主要成分是二氧化矽，加入不等的碳酸鋰，氫氧化鋁，硫酸鈉或者硫酸鐵。首先用Exel已編好的配方檔案和各組分的要求量計算出實際用量，然後清洗容器，用高壓空氣吹乾，再準確測稱量各組分化合物。 
　　玻璃的燒製溫度大約是1500到1600攝氏度。研究所有多種烤爐，普通的是電爐，好一點的是可程式設計電爐，還有一臺電磁烤爐。登記一臺電爐之後，一般要2個小時達到預定溫度。之後把玻璃粉倒入鉑金小缽中，放入爐箱裡放置的坩堝內。由於玻璃粉熔融的過程中碳酸鹽和氫氧化物會分解，氣泡排出後體積變小，所以每過一段時間可以取出鉑金缽再加入一些玻璃粉。待所有玻璃粉加入之後，再加熱1個小時，使大多數氣泡排出，就可以取出鉑金鉑，自然冷卻，使玻璃形成。整個過程中，由於爐溫很高，需要穿好白大褂，戴好防護面具和手套。我有一次穿了一件黑色的襯衣，一次開關爐之後，領口滾燙。 
　　冷卻之後的玻璃樣品顏色各異，部分樣品出現結晶，形成環狀分層現象，也有的在冷卻過程中由於各部分冷卻速度不等而碎裂。由於我們所研究的是熔融態下的玻璃的熱力學實驗，對樣品在常溫下的表現並不在意。而對於研究所的其他人的樣品來說，當玻璃冷卻以後，它所體現出的性狀可是非常重要的。一次，拉夫爾博士的玻璃樣品表現出了奇異的性質，那些碎片在較暗的室內光線下顯示藍色，但是在太陽光直射的情況下卻是粉紅色。而這一切完全不是他意料之中的，只是在為了達到另一種性質而設計的配方下偶然間燒製了這樣的樣品。 
　　 在檢測之後，需要從鉑金缽中取出樣品和清洗鉑金缽。說到鉑金缽，它是非常昂貴的，200g的鉑金缽價值4萬元人民幣。但是隻有這樣的金屬在高溫下能夠保持惰性和較小的形變。清洗它的辦法是首先在電爐里加熱到玻璃熔融，將大部分玻璃液倒出在鐵板上。如果一次不足可以多次，之後收集鐵板上的試樣保留。再將鉑金缽泡在氫氟酸中1天左右，使殘留玻璃熔解，最後用水清洗乾淨。  玻璃的檢測： 
　　我所學習的檢測方法屬於電化學方法。具體來講就是在熔融態的玻璃表面插入電極，使用方形波伏安法和阻抗分析檢測玻璃的熱力學性質。 
    下圖是工作中的儀器圖： 

    右邊的白色箱子是一臺變壓控制器，中間的藍色箱子是電爐以及散熱器，左邊的是控制計算機。各種管線是溫度感測器、水迴圈管道和控制電線。電爐的中間是陶瓷套管，內部精確的固定了裝有熔融玻璃的鉑金缽和插入玻璃液表面的電極。實際上，由於爐溫已經達到了1400攝氏度，陶瓷管微微發紅。  
    測量過程的說明以測量Li2O/Al2O3/SiO2玻璃液的Sn2+/Sn4+熱力學平衡為例：從陶瓷套管的上部裝入自制的電極，用平面鏡從下方調整電極到中心位置。裝置預熱達到1000攝氏度以上，降下陶瓷套管下部，裝入玻璃樣品的鉑金缽，升溫到1600攝氏度，使玻璃熔融。電極連線萬用表，測量電阻，由於電極還在懸空狀態，阻值很大。轉動升降螺母，使玻璃液和電極逐漸接近，接觸的一瞬間電阻值迅速減小。取下萬用表，實驗準備完成。在1400度到1600度之間，設定5種溫度。在每一溫度下，由計算機控制向電極給出一定電壓和頻率的方形波電流，監測玻璃液的阻抗，資料記錄在控制計算機。同時也可以用萬用表，把資料傳送到另一臺計算機。實驗耗時很長，每個樣品的預熱、5次測量和降溫要花上20個小時，我和Henning需要交替更改設定，甚至是半夜凌晨來實驗室工作。 
    實驗要求很強的動手能力，除了控制計算機的軟硬體是生產企業設計好的，其它的裝置都要實驗人員自己組裝。我在Henning的指導下製作過鉑金電極。需要在陶瓷棒上鑽孔，再套上鉑金絲。這一點還要說明，雖然研究所是化學研究機構，但在地下室卻有各式的鑽床、車床和焊接裝置，還有技術工人可以幫助科研人員製作零件。所以研究人員可以改造現有裝置完成很多創造性的實驗，而不必受專業的侷限而放棄設想。比如說，我曾經觀看了他們設計的一個小機械，專門向電磁爐內加入玻璃粉，非常好的完成了工作。 
    下圖是我製作的電極和鉑金缽裡的玻璃樣品： 

    檢測化學性質的同時，Henning 也需要檢測玻璃樣品的物理性質，我的一項工作就是檢測密度。由於玻璃普遍含有氣泡，監測密度需要將其擊碎成粉末。然後稱量重量和體積，計算密度。  
    下圖是使用氣壓法測量粉末體積的儀器： 


    二． 參觀與訪問 

    耶拿是德國的光學工業基地，光學工業的發展離不開數學理論的研究和作為重要材料的玻璃的發展。所以在耶拿有一所光學學科一流的大學，弗雷德里希·席勒大學， 和兩家著名的公司，生產光學裝置的卡爾·蔡司公司和生產特殊玻璃的肖特公司。三者之間早在19世紀就已經建立了深入的聯絡，可以說是德國工業發展的典範。我參觀了若干博物館，和肖特玻璃廠，耶拿的工業發展歷史給我印象深刻。 
    19世紀中期，學徒工出身的卡爾·蔡司建立了顯微鏡工廠，並獲得了商業上的成功。但由於缺乏理論支援，他的顯微鏡無法改進。1866以後，蔡司開始與弗雷德里希·席勒大學的物理學家恩斯特·阿貝合作。後者徹底研究了玻璃成像理論，創造出革命性的實驗儀器。他的一條著名理論是關於衍射限制顯微鏡的阿被限定： 
    物鏡的孔徑張角必須足夠大以覆蓋零級和一級的衍射光。而解析度（R）與波長（l），孔徑張角（a），鏡頭介質的折射率（n）滿足以下公式： 
    R = l /(n·sin(a)) 
    其中n·sin(a) = 理論光圈  
    阿貝的一系列理論將成像的過程完全數理化了，因而蔡司公司隨後推出了的17組鏡頭顯微鏡。但是，雖然他們有完善的理論，當時的玻璃卻無法達到這種精緻理論的要求，玻璃的折射率並不符合理論設計，光學裝置的改進工作又一次停滯，直到另一位科學家加入到他們的隊伍中。這就是玻璃化學家奧拓·肖特，肖特總結了傳統的手工玻璃製作技術，1884年，開辦了“肖特及夥伴”玻璃技術實驗室（後改名為“耶拿肖特及夥伴玻璃工廠”），發明具有良好折射和色散指數的光學玻璃。最著名的是復消色差透鏡，這種玻璃去除色彩失常，使光學玻璃的解析度達到了現代標準。 肖特玻璃工廠不僅生產光學玻璃，1887 到1893年之間，肖特發明了硼矽酸鹽，這就是具有耐高溫，耐腐蝕和耐迅速變溫效能的現代玻璃製品的材料。肖特玻璃廠開始生產溫度計，實驗室玻璃，家用玻璃。隨著照明裝置的發展，又開始生產燈泡等產品。玻璃產業的得到空前的爆炸性發展。可以說，奧托·肖特是現代玻璃工業之父。 
    在這些科學和技術上的進步的同時，他們三人也在工業制度方面很有建樹。奧托·肖特在建立工廠之前，就充分考慮了多路電站、給排水管道、工作區和生活區的佈置，在當時這些設計是很有遠見的。1889年，恩斯特·阿貝建立了卡爾-蔡司-基金會。奧托·肖特將自己的股權轉移到了基金會。卡爾·蔡司公司和肖特公司由基金會統一管理，將資本和技術上的聯合制度化。卡爾-蔡司-基金會還提出了保障工人權益的若干條款，如降低勞動時間、醫療保險、假期工資等等。  
    20世紀初，兩家公司得到了輝煌的發展，卡爾·蔡司公司曾經擁有世界上最大的照相機生產廠，而肖特公司的玻璃製品也銷往全球。但是二戰以後，由於東西德的分裂，耶拿的工業部分搬遷到了西德，部分被東德收歸國有，收到了很大的打擊。  
    兩德合併以後，分裂了的卡爾·蔡司公司和肖特公司再次合併，仍然是處在行業前沿的企業。卡爾·蔡司的鏡頭號稱“鷹之眼”，在全世界享有盛譽。 而肖特公司為液晶顯示裝置生產的玻璃薄板只有0.05毫米的厚度，在這種產品上具有全球壟斷性的地位。這兩家公司也是10萬人的小城耶拿的經濟支柱，並且和弗雷德里希·席勒大學有廣泛的合作，比如我實習的研究所的部分經費就來源於肖特公司。 
    在研究所的組織下，我和一批國際學生有幸訪問了肖特公司的玻璃工廠。除了顯示裝置玻璃廠屬於保密廠房無法參觀，我們參觀了大型玻璃板生產廠。那裡的廠房管理井井有條，工人們各司其職，裝置穩步執行，雖然部分建築有近一百年的歷史，但到處都潔淨如新。之後，我們參觀了肖特玻璃博物館，那裡用最新的聲像技術展示了玻璃工業的發展過程，從傳統手工作坊到流水線作業，從玻璃盤到顯示用超薄玻璃，從光學玻璃到太陽能電池板，玻璃的廣泛應用深入淺出的展示出來。  
    兩個月中，我還遊覽了若干德國城市，德累斯頓的新大眾汽車廠和慕尼黑的德意志博物館更是體現出了德國強大的工業基礎。 前者是一座透明的玻璃鋼建築，可以站在廠房以外看到內部的工人和機器人怎樣組裝汽車，直到一輛一輛的汽車駛下生產線。德意志博物館涵蓋了德國乃至世界的科學技術發展脈絡，不同的展廳展示了某一產業的發展過程。可以看出很多的近現代發明是在德國出現的，科學技術的發展在這裡有著很好的傳統，這可能是我感到的最大的不同。  

    三． 總結與其他 

    在德國的生活中也有一些有趣的發現，比如他們的環保意識和環保制度。所有的生活垃圾要分成四種處理回收：玻璃、塑料、紙製品和生物垃圾，所以街道上的垃圾桶分為4格，每戶住宅前也有4個垃圾桶。居民很好的遵守這種分類要求。在商店購物，是沒有免費的塑料袋供應的，如果需要購買，價格昂貴。而且售賣的飲料所用的塑料瓶需要顧客支付押金使用，然後親自拿回商店歸還。例如6瓶輕啤酒的價格是1.49歐元，但瓶子的押金卻高達1.5歐元。這決不會是成本高的原因，由此可見德國政府的環保政策和人民的環保意識。相比之下，法國人就沒有這樣的要求和意識，在超級市場可以隨意索取塑料袋，相比之下，巴黎的環境衛生就要差一些。  p;兩個月的實習時間很快就結束了，我感到收穫很多，甚至一種應接不暇的感覺。首先，提高了語言能力，能夠和導師、國際學生用英語比較順暢的交流是很大的進步。同時，擴充套件了眼界，親身加入到先進的群體中，雖然所做的工作微不足道，但起碼學習了他們的工作方法。在參觀和介紹活動中，也感受了發達國家的科研傳統與產業精神，看到了兩者緊密結合的特點。當然，也有很多的遺憾，比如說，沒有到本專業的機構實習，畢竟時間太短了，沒有進行深入的工作，沒有學會德語。不管怎樣，這樣的機會都是很難得的，感謝學校和國際大學生實習交流組織（IAESTE）給我這個機會，更要感謝德國方面的接待和幫助。