材料化工在材料科學(xué)與產(chǎn)業(yè)化中的地位和作用分析

李潔

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，材料化工的發(fā)展為工業(yè)生產(chǎn)提供了更多的選擇。本文將通過(guò)分析材料化工在材料科學(xué)與產(chǎn)業(yè)化中的地位和作用，論述材料化工在環(huán)保、能源、軍工等方面的廣泛應(yīng)用為社會(huì)發(fā)展做出的突出貢獻(xiàn)，以提高社會(huì)對(duì)于材料化工的重視，推動(dòng)新材料的研發(fā)和應(yīng)用，提高我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)水平。

關(guān)鍵詞：材料化工;材料科學(xué);產(chǎn)業(yè)化

引 言

材料是人類(lèi)生存和發(fā)展所依賴的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，材料化工使得更多的新材料得到了開(kāi)發(fā)與利用，并廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)中，為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和人民生活水平的提高提供了極大的幫助。材料化工在我國(guó)經(jīng)過(guò)了一定的發(fā)展歷程，其已成為材料科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?/p>

1材料化工在材料科學(xué)與產(chǎn)業(yè)化中的地位

材料化工在材料科學(xué)與產(chǎn)業(yè)化中占據(jù)著重要的地位。材料化工是一個(gè)涉及材料學(xué)、工程學(xué)和化學(xué)等方面的較寬口徑專(zhuān)業(yè)，研究范圍廣泛，其以材料學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)新材料、新工藝和新技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)具有重要意義。一方面，材料化工作為材料、化學(xué)、工程的交叉學(xué)科，其主要研究?jī)?nèi)容是材料的成分、結(jié)構(gòu)、加工工藝與其性能和應(yīng)用，所以材料化工的發(fā)展可以促進(jìn)材料科學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)技能的提高，對(duì)于材料科學(xué)的進(jìn)步提供了理論和技術(shù)的支持;另一方面，通過(guò)材料化工對(duì)于材料結(jié)構(gòu)與性能，材料的制備和加工的不斷研發(fā)，促進(jìn)了材料工藝設(shè)計(jì)和技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，提高了材料的性能和產(chǎn)品的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了定性定量生產(chǎn)，為材料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)創(chuàng)造了基礎(chǔ)。

2材料化工在材料科學(xué)與產(chǎn)業(yè)化中的作用

2.1促進(jìn)材料科學(xué)發(fā)展，提高材料生產(chǎn)的環(huán)保效益

2.1.1促進(jìn)能源與資源的合理利用

我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展使得工業(yè)生產(chǎn)需求與日俱增，能源、資源被大規(guī)模開(kāi)發(fā)，能源枯竭、資源短缺問(wèn)題已成為我國(guó)工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展不得不面臨的難題?；诖?，在優(yōu)化材料性能的同時(shí)，最大限度地降低材料生產(chǎn)對(duì)于資源、能源的消耗，成為了科技工作者共同關(guān)注的重點(diǎn)。材料化工為實(shí)現(xiàn)新材料的開(kāi)發(fā)和利用，提高能源、資源利用效率做出了貢獻(xiàn)。例如，超導(dǎo)材料的研發(fā)和應(yīng)用在節(jié)省能源、資源方面發(fā)揮了重要作用。超導(dǎo)材料憑借著在傳輸過(guò)程中幾乎沒(méi)有能量耗損的特性，被廣泛應(yīng)用于發(fā)電、輸電和儲(chǔ)能方面。如利用超導(dǎo)材料制作成的超導(dǎo)發(fā)電機(jī)與常規(guī)發(fā)電機(jī)相比，具備明顯的優(yōu)勢(shì)。其功率更強(qiáng)，在幾乎沒(méi)有能源損失的情況下，可以將發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度提高到5～6萬(wàn)高斯，單機(jī)容量提高5～10倍，發(fā)電效率提高50%，提高了發(fā)電質(zhì)量;耗能更低，利用超導(dǎo)材料制作的超導(dǎo)輸電線和超導(dǎo)變壓器可以實(shí)現(xiàn)電力幾乎無(wú)損耗的輸送，給用戶提供穩(wěn)定、高效的電能。使用銅或鋁導(dǎo)線輸電時(shí)，約有15%的電能損耗在輸電線上，但利用超導(dǎo)材料輸電則可以極大程度地減少能源損耗，節(jié)省電能;體積更小，比起龐大笨重的常規(guī)發(fā)電設(shè)備，超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的體積和質(zhì)量顯著縮小，但功率和運(yùn)行穩(wěn)定性卻得到了增長(zhǎng)，節(jié)省了發(fā)電機(jī)的制作成本和存儲(chǔ)成本，極大地提高了能源、資源的使用效率[1]。

2.1.2降低工業(yè)環(huán)境污染

工業(yè)的迅速發(fā)展伴隨著慘痛的代價(jià)，工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢水污染、廢氣污染、廢渣污染，對(duì)自然環(huán)境、工農(nóng)生產(chǎn)和人民群眾的身體健康造成了極大的危害。環(huán)境污染問(wèn)題的日益突出，使得無(wú)毒無(wú)害、易于回收的綠色新材料的開(kāi)發(fā)和利用迫在眉睫。材料化工通過(guò)自身的不斷發(fā)展，為引進(jìn)新能源，降低工業(yè)污染提供了有效方法。例如，工業(yè)所需的傳統(tǒng)能源主要來(lái)自于煤、石油和天然氣等化石燃料，其不完全燃燒產(chǎn)生了大量有害氣體，進(jìn)入空氣中導(dǎo)致了霧霾、酸雨等一系列自然危害，造成了環(huán)境的污染。而固體氧化物電池材料的研發(fā)減輕了工業(yè)生產(chǎn)對(duì)傳統(tǒng)燃料的過(guò)分依賴，具有極高的環(huán)境保護(hù)效益。利用固體氧化物電池材料制作的燃料電池不僅有較高的發(fā)電效率，同時(shí)具有低污染的特點(diǎn)。其在燃燒過(guò)程產(chǎn)生的高質(zhì)余熱仍有利用價(jià)值，可以實(shí)現(xiàn)熱電的聯(lián)產(chǎn)，還可以通過(guò)余熱回收裝置提供熱水或用來(lái)供暖，有效地提高了燃料的利用率，為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供了清潔、高效的能源。

2.2推動(dòng)新材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，增強(qiáng)國(guó)防實(shí)力

材料化工通過(guò)不斷進(jìn)行理論與實(shí)踐的研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料微結(jié)構(gòu)與性能的控制，推動(dòng)了材料的定量定向制備，促進(jìn)了材料的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展。例如，納米材料作為一種具有一定的獨(dú)特性的新材料，其研制和在軍事領(lǐng)域中的成功應(yīng)用，極大地提高了軍隊(duì)的戰(zhàn)斗力，增強(qiáng)了我國(guó)國(guó)防實(shí)力?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)于武器系統(tǒng)的生存型和隱蔽性提出了更高的要求，隱身技術(shù)作為提高武器系統(tǒng)縱深打擊能力的有效手段，已成為軍事技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。材料科學(xué)的發(fā)展為軍事隱身技術(shù)提供了強(qiáng)大支持。利用納米材料良好的吸波性能以及質(zhì)輕層薄的優(yōu)點(diǎn)，將其作為雷達(dá)波吸收劑應(yīng)用到軍事武器裝備上，可以提高其躲避雷達(dá)偵查的能力，增強(qiáng)其隱身性能。如納米碳化硅吸收劑具有低密度、耐腐蝕、高溫穩(wěn)定性好、吸波性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、艦艇和倉(cāng)庫(kù)等武器裝備和軍事設(shè)施的吸波涂層上，起到吸收偵察電波，衰減反射信號(hào)的作用，使武器系統(tǒng)能夠有效地避開(kāi)雷達(dá)監(jiān)測(cè)，促使武器系統(tǒng)安全突破敵方雷達(dá)的防區(qū)。另外，先進(jìn)陶瓷材料也在軍事領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了豐富的成就。例如，利用陶瓷材料制成的各種陶瓷涂層，可以極大地提高武器裝備的表面硬度、耐腐蝕性、耐熱性和耐磨性，延長(zhǎng)武器裝備使用壽命。材料化工對(duì)新材料及其制備技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，使得新材料在性能提高、成本降低的條件下得到了更廣闊的發(fā)展空間。新材料技術(shù)及新材料在軍事領(lǐng)域的成功應(yīng)用，促進(jìn)了材料產(chǎn)業(yè)化的成熟，使新材料在技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)并走向市場(chǎng)，滿足了軍事發(fā)展對(duì)于新材料的需求[2]。

結(jié) 論

社會(huì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使得材料化工在社會(huì)生產(chǎn)和人民生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。因此科技工作者需要加強(qiáng)對(duì)材料化工的重視，加大研究投入，促進(jìn)材料科學(xué)的不斷進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)新材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，提高工業(yè)生產(chǎn)的能源資源利用率和環(huán)境效益，堅(jiān)持走中國(guó)特色的可持續(xù)發(fā)展道路。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚慧.材料化學(xué)工程的實(shí)踐及未來(lái)發(fā)展分析[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，45（10）：65+103.

[2] 方玉誠(chéng).材料化學(xué)工程的應(yīng)用與發(fā)展[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，45（01）：51.