材料化學工程的應用及發(fā)展趨勢的研究

錢鐵鑫 白華

摘 要：改革開放40年極大的促進了我國的經(jīng)濟發(fā)展，每個行業(yè)在經(jīng)濟發(fā)展的浪潮中都獲得了很好的發(fā)展，材料化學工程也是如此。材料化學工程是當下我國能源建設和國防安全的一個主要內(nèi)容，既有利于提升我國的能源使用效率，又有利于國防能力的整體提升。所以，在本文中，筆者首先闡述了材料化學工程的應用現(xiàn)狀，基于現(xiàn)狀提出了未來材料化學工程的發(fā)展前景，以供相關的學者研究參考。

關鍵詞：材料化學工程；應用；發(fā)展趨勢

引言

我國工業(yè)化的發(fā)展雖然有效促進了經(jīng)濟的發(fā)展，但是同時也給能源造成了很大的破壞，這也導致我國不少能源已經(jīng)處于枯竭的狀態(tài)。怎樣利用先進環(huán)保材料來滿足社會生產(chǎn)的需求，是當下我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展首先需要解決的問題。材料化學工程的應用可以有效的促進這一目標的早日實現(xiàn)，它能很好的提升能源利用率，盡可能的減少污染排放的體量，并且?guī)椭岣邍业木C合邊防能力。材料化學工程的應用關系到新型能源的開發(fā)，肩負著能源開發(fā)的重要任務。因此，筆者通過對材料化學工程的應用現(xiàn)狀做深入的分析，并闡述其可能的存在的問題，盡可能的為其未來的發(fā)展提供切實可行的建議。

1.材料化學工程的應用現(xiàn)狀

1.1納米材料、新型薄膜材料以及先進陶瓷

1.1.1納米材料

納米材料的應用有著起著非常關鍵的作用。首先，納米是一種微量的單位，幾乎很少有其他種類的材料能夠代替其特性來發(fā)揮作用。對于納米材料的分析可以從其粉體的粒徑、超導態(tài)的長度等物理方面的特性進行細分，包括其化學性質(zhì)、力學性質(zhì)、磁學性質(zhì)、熱學性質(zhì)等方面的特殊性。在實際的使用中，納米材料可以被當做光電以及光熱的轉換材料，比如在紅外感組件等方面的應用上。納米技術的廣泛性使其可以有效的應用到多個生產(chǎn)領域中，比如利用納米材料來制作納米氧化鋅聚丙烯纖維的抗菌性，這種效用在相關行業(yè)內(nèi)被廣泛的采納和接受。

1.1.2先進陶瓷

在先進陶瓷的材料中，根據(jù)其使用性能上的差異將這種類型的原料細分成結構和功能陶瓷兩種種類。

首先，從結構陶瓷進行分析。結構陶瓷的主要優(yōu)勢是這種陶瓷具有較為強勁的機械力并且在熱能、化學反應等方面都發(fā)揮著積極的作用，它的高強度、高硬度、耐高溫、耐高壓、抗腐蝕等多種作用讓其在材料化學工程領域中的應用得到了發(fā)揮，相對于其他的合金或者聚合物產(chǎn)品，這種材料也更具優(yōu)勢。我們都知道，防彈玻璃有極強的硬度和強度，并且也廣泛的應用到生產(chǎn)領域中。事實上，防彈玻璃的材料是由氧化鋁和氧化鎂進行混合而制成的，這種玻璃的強度使其在1800℃下依然能夠保持其原型而不會被融化。一般類似這種高強度并且耐磨損的結構陶瓷大多會被應用到軸承制作以及燃燒室等。對于一些高強度和韌性的材料也可以被運用到氧化鋯材料。氧化鋯材料的使用可以讓材料不會生銹，也不會產(chǎn)生導電現(xiàn)象。另外，生物陶瓷也是結構陶瓷種類中的一種，它在使用上表現(xiàn)的效能與納米材料相仿。而且它與人體組織的親和性較高，因此在人體的修復治療方面也得到了廣泛的應用。

另外，功能陶瓷的應用也較為廣泛。比如在信息技術和計算機技術的領域中大多會采用到這種材料。并且在軍事領域中壓電陶瓷也占據(jù)著重要的位置。壓電陶瓷具有較強大的性能，如果深入分析其晶體結構，我們會發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部并沒有對稱的中心，幾乎每個方面都會施加壓力，然后在一定的方向中產(chǎn)生極化反應，與此同時，還會出現(xiàn)電位差的現(xiàn)象。如果在特定的方向中施加電場，那么這種晶體的形狀便會發(fā)生改變或者位移。在實際的應用中，我們原子彈發(fā)射時所使用的起爆器便是由于壓電陶瓷的應用而形成的。除此之外，我們?nèi)粘］^為常用的還有敏感陶瓷，敏感陶瓷主要包括熱敏、濕敏等，這種敏感型的陶瓷主要是有金屬氧化物中的多晶體而組成，其導電性能強，可以對周遭的環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響，并且能夠快速敏感的感受到其變化，并做出應激反應。這些陶瓷都有其自身的特性，并且也被應用與多個領域，比如在節(jié)能環(huán)保以及安全防護等方面都發(fā)揮著積極的效用。

1.2新型薄膜材料

根據(jù)薄膜材料運用的類型差異，我們可以將這種形式的材料細分成磁性薄膜、納米負荷薄膜等材料。目前，隨著研究的不斷深入，超晶格薄膜中，半導體的超晶格材料的種類在被不斷的豐富和擴展，從過去的砷化鎵再到鎵化鋁，再到后來的銦砷、銦鎵砷等，這些材料都被統(tǒng)一納入到新一代的硅材料中。隨著制作工藝的進步，這種材料可以與硅的加工工藝進行融合，將其應用到實際的社會生產(chǎn)過程中去。對于一些目前常見的高科技器件、激光器等設備中，正是采用了超晶格薄膜而形成與建設的。另外，他也在雷達和空間技術領域的建設過程中發(fā)揮著重要的作用。

在國內(nèi)的材料化學工程領域，應用較為廣泛的則是國家重點實驗室的成立。面向全國范圍內(nèi)，在南京工業(yè)大學的研究基礎上，不斷探索新的領域適應國內(nèi)外在學術領域上的需求。這種實驗室的建立可以幫助形成高水平研究的材料工程實驗，并且通過實驗的深入實踐，不僅可以鍛煉研究者本身的實驗水平，可以培養(yǎng)相關的新型人才，一代一代的技術上的傳承也是材料化學工程得以進一步優(yōu)化的重要基礎。在材料化學工程相關領域的指導下，了解學術研究的重要手段，為國內(nèi)的能源資源匱乏探索可能的解決方案，突破在資源環(huán)境中遇到的難點，將化學工程與材料相互的融合，形成兩項領域交叉引用的平臺，達到信息資源整合的目的，這也是未來材料化學工程得以發(fā)展的重要前提。

2.材料化學工程的發(fā)展前景

材料化學是材料科學中重點關注的內(nèi)容，隨著新材料以及合成材料的深入應用和研究，這些材料的應用也得到了較為廣泛的普及，并且在多個領域發(fā)揮著其特有的優(yōu)勢。因此，從未來的發(fā)展前景來看，材料化學工程的應用還有很大的拓展空間，并且對于社會的穩(wěn)步發(fā)展也有著廣闊的前進，特別是那些運用原子和分子的新材料設計方式，給未來的材料化學工程領域的發(fā)展提供了一項新的思路。

材料化學工程可以被應用于多個領域，包括能源資源和軍事工業(yè)等領域。可以說，材料科技的發(fā)展為這類領域做出了極大的貢獻。要想促進國家的綜合國力，必然要在能源發(fā)展、環(huán)境保護等方面采取有效的措施，解決這些阻礙經(jīng)濟發(fā)展的重點因素，才能夠幫助國家突破瓶頸。材料化學工程在能源資源等方面發(fā)揮著重要的作用，因此國家的發(fā)展必然離不開材料化學工程的進步。比如，基于膜材料發(fā)展的分離技術，可以利用壓力差等動力來實現(xiàn)分離技術的功能。因此，在節(jié)能環(huán)保方面，材料化學工程占據(jù)著關鍵的地位，在未來的發(fā)展中必然有廣闊的前進。

3.結語

綜上所述，雖然我國幅員遼闊，但是能源資源方面的匱乏一直困擾著我國的經(jīng)濟發(fā)展，嚴重阻礙了國內(nèi)工業(yè)結構的轉型。而材料化學工程的應用可以有效的提高資源的利用率，在節(jié)能環(huán)保觀念的指導下，為環(huán)境友好型社會的形成奠定了一定的基礎。另外，材料化學工程也可以對國家的國防實力產(chǎn)生影響。因此，材料化學有較大的應用范圍，國家必須對這項學科引起重視，充分發(fā)揮其潛在的價值，進而推動國民經(jīng)濟的發(fā)展。

參考文獻：

[1]張帥.材料化學工程的應用及發(fā)展趨勢研究[J].山東工業(yè)技術，2017，06：28.

[2]李宛諭，楊恒.關于土木工程材料的應用及發(fā)展趨勢分析[J].科技展望，2016，32：32.

[3]朱育丹，陸小華，郭曉靜，呂玲紅.材料化學工程科學內(nèi)涵及方法初探：從介觀尺度界面流體行為出發(fā)認知材料[J].化工學報，2013，01：148-154.

[4]張輝.工程土工合成材料的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].交通世界（建養(yǎng).機械），2013，08：80-82.