材料化學工程發(fā)展趨勢及相關(guān)應(yīng)用芻議

吳朝乾

摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，材料化學工程逐漸成為社會發(fā)展的重要支柱之一，新型材料的出現(xiàn)，使開發(fā)新能源的途徑更加廣闊，因此，應(yīng)用材料化學工程成為各國發(fā)展新能源的重點目標。以此為背景，本文通過對材料化學工程的發(fā)展趨勢進行分析，論述了材料化學工程中納米材料、先進陶瓷材料、新型薄膜材料的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：材料化學工程；發(fā)展趨勢；材料應(yīng)用

前言：

作為一名高中生，雖然學業(yè)任務(wù)非常繁重，但在學習之余，筆者對我國社會發(fā)展進程中存在的環(huán)境問題一直保持關(guān)注。當今我國對于未來的發(fā)展規(guī)劃，主要在于實現(xiàn)節(jié)能減排，應(yīng)用一些新型材料有效促進工業(yè)發(fā)展。目前，在化學工程領(lǐng)域中，正在大力普及應(yīng)用材料化學工程，最大限度的降低污染能源的排放量，這對于我國生態(tài)環(huán)境的改善有很大幫助。

一、材料化學工程的發(fā)展趨勢

1.1材料化學工程基本情況

材料化學工程主要是將材料學科和傳統(tǒng)的化學工程進行融合，然后將化學工程作為基礎(chǔ)手段，應(yīng)用和制備各種無機化學材料、高分子化學材料以及生物化學材料。同時，從本人接觸的高中化學知識方面來看，材料化學作為材料科學中的重要組成部分，對材料化學工程的未來發(fā)展趨勢進行分析可以明確工業(yè)發(fā)展的走向。未來材料化學工程的發(fā)展對化學工程來說具有重要的戰(zhàn)略意義，特別是基于原子和分子層面的材料研究。

1.2材料化學工程發(fā)展趨勢

材料化學工程主要應(yīng)用于能源節(jié)約及軍工工程方面，在科學技術(shù)發(fā)展迅猛的當代，材料化學工程的發(fā)展對于我國增強自身的綜合實力有著不可磨滅的作用。因此，深入分析探究材料化學工程的發(fā)展趨勢十分重要。具體而言可分為三方面內(nèi)容：

首先，在未來發(fā)展過程中，材料化學工程應(yīng)該以新能源研究、生態(tài)環(huán)境保護、水資源利用等方面為主要方向，這樣有利于我國打破現(xiàn)有的經(jīng)濟發(fā)展瓶頸。其次，毋庸置疑，大力普及先進性技術(shù)的應(yīng)用可以為工業(yè)發(fā)展帶來非常大的經(jīng)濟效益，因此，運用先進技術(shù)對化學材料進行生產(chǎn)如流化床技術(shù)，利用此類技術(shù)大大降低化學材料的生產(chǎn)成本應(yīng)當作為該工程的重點發(fā)展趨勢。最后，無毒無害、利用率較高以及易于回收的材料也是材料化學工程的發(fā)展趨勢，這些材料的應(yīng)用可以有效的保護環(huán)境，最大限度的降低了廢水和廢氣的危害。

二、材料化學工程的應(yīng)用

2.1納米材料的應(yīng)用

現(xiàn)階段，納米材料出現(xiàn)的時間不算長，但是其他普通的材料遠遠比不上納米材料的效用。在普通材料制作過程中，如果將尺寸縮小，那么材料的整體結(jié)構(gòu)也會發(fā)生相應(yīng)的變化。納米材料的應(yīng)用則不會出現(xiàn)這一類問題。

納米材料的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩點：1）作為高效發(fā)熱和光電轉(zhuǎn)換的主要材料。納米材料的結(jié)構(gòu)是團塊狀或者粉狀，且為晶體材料，這對于高效發(fā)熱有很大的幫助。對于光電轉(zhuǎn)換來說，納米材料應(yīng)用能夠使光電子和微電子緊密結(jié)合在一起，如應(yīng)用于對光電信息的存儲、傳輸?shù)冗^程進行精密的運算，可以大大提高光電器件的各種性能。2）納米材料可以作為光催化劑的材料。納米材料的粒徑比較小，比表面積大，使得光催化效率特別高。同時納米材料生成的空穴和電子在到達材料表面之前，很大一部分并不會進行重新結(jié)合，因此在材料表面的電子數(shù)量非常多，大大提高了化學反應(yīng)的活性。

2.2先進陶瓷材料的應(yīng)用

現(xiàn)階段，先進的陶瓷材料按照其功能進行區(qū)分，可分為功能陶瓷材料、結(jié)構(gòu)陶瓷材料和敏感陶瓷材料三類。

功能陶瓷材料主要應(yīng)用于計算機技術(shù)和信息技術(shù)以及軍工工業(yè)中。該種陶瓷材料的性能非常強大，在晶體上不存在對稱中心，在材料的每個表面上都施加部分壓力，會出現(xiàn)極化現(xiàn)象，并且壓力的方向都是特定的。同時還會出現(xiàn)電位差，當在材料的某個特定的方向施加電場，會使材料的形狀發(fā)生一定程度的改變或者會使材料的位置發(fā)生改變。

結(jié)構(gòu)陶瓷材料的特點表現(xiàn)在化學效能強、機械效能強、熱效能強，并且抗腐蝕能力比較強，同時耐高溫。所以將其應(yīng)用于機械、航天、軍事等領(lǐng)域最為合適。如將氧化鋁和氧化鎂進行混合，混合之后便能形成新型的防彈玻璃，這種防彈玻璃在1800℃下也能夠具備較好的效用。由于結(jié)構(gòu)陶瓷材料具有高強度和高耐磨性等特點，可以作為軸承和燃燒室的材料。

敏感陶瓷材料主要應(yīng)用于對人體骨骼的修復(fù)。敏感陶瓷材料的導電性能非常好，材料所構(gòu)成的是離子鍵氧化物多晶體。在植入人體骨骼之后，對人體骨骼的變化十分敏感，在非常短的時間內(nèi)即可以與骨骼中的骨組織進行持久性的、直接的骨性接觸，且接觸處一般不會介入纖維組織，進而完成骨組織融合。

2.3新型薄膜材料的應(yīng)用

新型薄膜材料的類型主要有三種，其一是納米負荷材料；其二是金剛石薄膜材料；其三是磁性薄膜材料。這三種材料在電、熱、磁、光等方面都有一定的優(yōu)勢，在施加一定作用力之后，能夠發(fā)揮出特殊的功能。

新型薄膜材料的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾點：1）作為自動化控制產(chǎn)業(yè)材料應(yīng)用，如交通、能源、通訊、電子等產(chǎn)業(yè)。如將硅材料作為太陽電池的主導材料，可以生產(chǎn)出薄膜太陽電池，而薄膜太陽電池的基板可以使用價格比較低廉的石墨、塑料、玻璃等，且制作出的薄膜厚度僅僅幾μm，轉(zhuǎn)換率卻高達13%。因此利用新型薄膜材料不僅保護環(huán)境，同時也減低了材料的生產(chǎn)成本。2）制作高科技器件中的應(yīng)用。新型薄膜材料的不斷發(fā)展，使得組成材料的成分不再局限于砷化鎵或者是鎵化鋁等物質(zhì)。目前我國研制出了很多新型的硅材料，如銦砷、銦鋁砷、銻鐵、銦鎵砷等，這些物質(zhì)作為高科技器件的制作材料，可以器件更為耐用，如電探測器、遷移晶體管、高效激光器等器件在制作過程中都是使用了上述新型材料。除此之外，在雷達、電子對抗中也能看到其應(yīng)用的身影。

結(jié)論：

綜上所述，材料化學工程的發(fā)展前景廣闊，可以幫助人們節(jié)約資源、開發(fā)新能源、制作新型高科技器件等。經(jīng)過上文分析可得，納米材料的應(yīng)用，可以大大提高光電器件的各種性能；先進陶瓷材料的應(yīng)用，對保護生態(tài)環(huán)境有很大的幫助；新型薄膜材料的應(yīng)用，不僅保護環(huán)境，同時也減低了材料的生產(chǎn)成本。因此，深入研究材料化學工程的應(yīng)用非常重要。

參考文獻：

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