材料化學工程的應(yīng)用及發(fā)展趨勢研究

張帥

摘 要：材料化學工程在我國社會經(jīng)濟發(fā)展中承擔著日益重要的作用，其在能源發(fā)展以及國防實力構(gòu)建上發(fā)揮著重要的作用。有利于提高能源的利用效率，增強我國的國防實力。因此，對材料化學工程的應(yīng)用現(xiàn)狀以及材料化學工程的發(fā)展前景進行研究具有重要的現(xiàn)實意義。為充分發(fā)揮材料化學工程的價值提供合理的參考意見。

關(guān)鍵詞：材料化學工程；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.022

0 引言

隨著環(huán)境的日益惡化，我國重視生態(tài)環(huán)境的建設(shè)，提出科學發(fā)展觀指導(dǎo)方針。實現(xiàn)節(jié)能減排，這是我國發(fā)展規(guī)劃的重點要求。在工業(yè)發(fā)展的過程中，以犧牲環(huán)境為代價，能源日益枯竭，面向先進材料設(shè)備以及應(yīng)用成為我國社會會經(jīng)濟發(fā)展的迫切要求。而材料化學工程能有效地提升能源的利用效率，使得污染排放量不斷降低，有助于提升我國的國防實力。因此，材料化學工程的發(fā)展肩負著引進新型資源的重大責任。發(fā)展材料化學工程成為社會發(fā)展的迫切所需。

1 材料化學工程的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 納米材料、先進陶瓷以及新型薄膜材料的應(yīng)用

納米材料、先進陶瓷以及新型薄膜材料是材料化學工程成果發(fā)展最為突出的一部分。其主要應(yīng)用狀況表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1.1 納米材料

納米材料具有十分重要的作用。納米屬于特別微小的一個單位，其它材料難以代替納米材料。納米粉體的粒徑、光波波長以及超導(dǎo)態(tài)的相關(guān)長度形成透射深度等物理特征尺寸其中還可以將其詳細分為特殊的化學性質(zhì)、磁學性質(zhì)、力學性質(zhì)以及熱學性質(zhì)。因此納米顆?？梢猿洚敻咝使鉄岷凸怆娹D(zhuǎn)換材料。具體說，納米材料可以應(yīng)用于紅外感元件以及隱身技術(shù)等。納米技術(shù)可以應(yīng)用到社會生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。如利用納米材料制作成的納米氧化鋅聚丙烯纖維的抗菌性已經(jīng)受到社會的廣泛認可。

1.1.2 先進陶瓷

以使用性能為標準可以將先進陶瓷分為結(jié)構(gòu)陶瓷以及功能陶瓷這兩大類。強勁的機械、熱以及化學等效能是結(jié)構(gòu)陶瓷的優(yōu)勢，具有高硬度、高強度、抗腐蝕以及耐高溫高壓等作用，與合金與聚合物相比，結(jié)構(gòu)陶瓷具有顯著的優(yōu)勢[1]。在軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域以及機械領(lǐng)域通常應(yīng)用結(jié)構(gòu)陶瓷。將氧化鋁與氧化鎂混合能制成“防彈玻璃”，即使在1800攝氏度的高溫下也具也不會融化。具有高強度、耐磨損的結(jié)構(gòu)陶瓷主要用于制作軸承、燃燒室的材料。具有高強度和韌性的可以用來制作代替金屬制作模具的氧化鋯材料。并且在材料中加入氧化鋯材料不易生銹，也不會導(dǎo)電。生物陶瓷也屬于結(jié)構(gòu)陶瓷，它的只要作用與納米生物材料效用差不多。它與人體組織具有加好的親和性，因此在人體骨骼修復(fù)治療中通常采用其治療。

而信息技術(shù)以及計算機領(lǐng)域中通常采用功能陶瓷。軍事工業(yè)中特別重視壓電陶瓷的使用。壓電陶瓷的性能強大，它晶體上沒有對稱中心，當對每個方向施加壓力時，它會在特定的方向成產(chǎn)生極化，同時，另一個表現(xiàn)會出現(xiàn)電位差。相反，下一定的方向施加電場，其形狀將會反正改變或者發(fā)生位移。因此，原子彈的起爆器都是由壓電陶瓷制成的。還有常使用的敏感陶瓷，熱敏、氣敏、濕敏等均屬于敏感陶瓷，它是由離子鍵金屬氧化物多晶體組成的一種導(dǎo)電材料，對于周圍環(huán)境所發(fā)生的各種變化，它能敏感地感應(yīng)到，并迅速做出相應(yīng)的反應(yīng)。這些陶瓷具有特殊性，各個領(lǐng)域都會廣泛應(yīng)用這些陶瓷，尤其在節(jié)能以及安全等方面發(fā)揮著重要的作用。

1.2 新型薄膜材料

按照常見的運用類型劃分，可以將新型薄膜材料劃分為磁性薄膜、金剛石薄膜、納米負荷薄膜材料等。

超晶格薄膜：半導(dǎo)體超晶格材料的種類在不斷擴充，由原先的砷化鎵、鎵化鋁發(fā)展到銦砷、銦鎵砷、銦鋁砷等，其被譽為新一代的硅材料[2]。它與當前硅先進的工藝相結(jié)合，應(yīng)用在社會生產(chǎn)的方方面面。高科技器件以及搞電子遷移率晶體管、激光器以及實空間電子轉(zhuǎn)移等方面均廣泛應(yīng)用超晶格薄膜。雷達、空間技術(shù)等領(lǐng)域也采用超晶格薄膜材料。

我國材料化學工程的典型案例是建立了國家重點實驗值。以南京工業(yè)大學為依托，相面全國重大需求以及國際學術(shù)前沿領(lǐng)域。主要目標是建設(shè)材料化學工程領(lǐng)域高水平的科學研究，培養(yǎng)高素質(zhì)的人才。以“用化學工程理論和方法對材料設(shè)備加工與生產(chǎn)進行指導(dǎo)”為學術(shù)思路，最終解決我國資源、環(huán)境等主要難點問題，構(gòu)建一個化學工程與材料學科相交叉的平臺。

2 材料化學工程的發(fā)展前景

材料科學的重要分支包括材料化學，在發(fā)現(xiàn)新材料與合成新材料以來，這些材料已經(jīng)在社會生產(chǎn)中發(fā)揮著重大的作用。因此，材料化學工程在社會發(fā)展中具有廣闊的發(fā)展前景，尤其是在原子、分子水準上的新材料設(shè)計中更具有重要的戰(zhàn)略意義。材料化學發(fā)展前景做突出的是在能源以及軍事工業(yè)領(lǐng)域所做出的貢獻?？萍及l(fā)展是增強我國國力的重點因素，將能源發(fā)展、水資源以及環(huán)境保護技術(shù)作為優(yōu)先發(fā)展的位置上，解決好限制我國經(jīng)濟發(fā)展的重點問題，解決這些瓶頸問題都需要材料化學的介入[3]。在石化發(fā)展過程中，先進材料中中核心技術(shù)（分離與反應(yīng)技術(shù)）能發(fā)揮關(guān)鍵的作用，為創(chuàng)造高效清潔的能源奠定了良好的基礎(chǔ)。如：借助膜材料發(fā)展起來的新型分離技術(shù)，是利用壓力差、濃度差等動力實現(xiàn)分離技術(shù)的，通常情況下，不會發(fā)生變相變化。因此，其具有節(jié)約能源的特征，發(fā)展具有光明的前景。

3 結(jié)語

總而言之，就當前而言，能源稀缺以及環(huán)境污染等問題嚴重阻礙了我國社會經(jīng)濟發(fā)展的步伐。而使用材料化學有利于提高資源的利用例，為構(gòu)建環(huán)境友好型社會提供有力支撐。同時材料化學應(yīng)用于我國軍事領(lǐng)域能有效地提升我國的國防實力。由此可見，材料化學應(yīng)用的領(lǐng)域廣闊，因此社會要充分挖掘其有效價值，推動我國社會經(jīng)濟發(fā)展。

參考文獻：

[1]徐南平，時韻.我國材料化學工程研究進展[J].化工學報，2015，33（01）：102-113.

[2]佘祿釗，王媛媛.材料化學工程的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].裝飾裝修天地，2015，56（01）：33-36.

[3]蔡建國，蔡睿敏.納米氧化鋅聚丙烯纖維的抗菌性能研究[J].材料化學前沿，2015，56（08）：77-86.