化學(xué)化工材料工程的發(fā)展與應(yīng)用研究

韓煜 劉立清 張嘉琦 郭曉東 王笑

摘要：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ诓牧霞夹g(shù)的使用需求也不斷增加。材料化學(xué)是近來新興的一門復(fù)合型的科學(xué)，包含了關(guān)于材料的設(shè)計(jì)與應(yīng)用新型化學(xué)材料的開發(fā)。對(duì)我國(guó)目前的材料化學(xué)工程的應(yīng)用狀況進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并分析其未來的發(fā)展趨勢(shì)，希望能夠?yàn)槲覈?guó)材料化學(xué)工程的發(fā)展提供理論支持。

關(guān)鍵詞：材料化學(xué)工程;應(yīng)用;發(fā)展

0 引言

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展得益于各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)地進(jìn)步，而其中有一種全世界都非常關(guān)注的科學(xué)技術(shù)，那就是材料化學(xué)。對(duì)于國(guó)家的國(guó)防實(shí)力和能源發(fā)展都有著積極的意義。良好的材料化學(xué)工程發(fā)展，一方面增強(qiáng)了國(guó)防的實(shí)力，另一方面能夠提升能源利用效率。因此，相關(guān)研究人員關(guān)注材料化學(xué)工程的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)的研究，對(duì)于促進(jìn)其發(fā)展進(jìn)步有著極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，可以為更好地發(fā)掘材料化學(xué)工程價(jià)值。

1 材料化學(xué)工程的內(nèi)容

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)得到了迅速的發(fā)展，隨之而來的環(huán)境問題也越來越嚴(yán)重。國(guó)家在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，堅(jiān)持實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，采取了材料化學(xué)工程計(jì)劃。國(guó)家將材料化學(xué)工程引進(jìn)到新能源的開發(fā)與利用、工業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)化中。1987年時(shí)我國(guó)大學(xué)中的化學(xué)學(xué)科中開設(shè)了材料化學(xué)課程，浙江大學(xué)也隨后建立了材料科學(xué)與工程學(xué)院。生態(tài)問題的日益凸顯讓全國(guó)各地的高校紛紛開設(shè)了材料化學(xué)工程相關(guān)方面的課程，以求為國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。

為了更好地實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，國(guó)家科技研究部門積極開發(fā)新材料，希望能夠建立起完整的材料設(shè)計(jì)和過程優(yōu)化的理論與方法，將主要的研究?jī)?nèi)容設(shè)定為新材料的膜過程、吸附過程等?？萍嫉倪M(jìn)步使各項(xiàng)材料的功能和作用相互融合，例如將聚合物混凝土、薄膜材料應(yīng)用在玻璃的制作上。科學(xué)研究員通過技術(shù)來對(duì)新型的化學(xué)材料進(jìn)行性能上的轉(zhuǎn)變與融合，促進(jìn)其功能的升級(jí)。在將新型的化學(xué)材料與化學(xué)工程進(jìn)行融合中，可以通過改變產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)減少對(duì)生態(tài)的破壞，降低污染材料的使用。

2 材料化學(xué)工程的應(yīng)用

隨著科技的進(jìn)步，化學(xué)工程材料獲得非常好的發(fā)展，最令人矚目的成績(jī)就是納米材料、先進(jìn)陶瓷與新型薄膜材料在現(xiàn)代生活與生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2.1 納米材料的應(yīng)用

納米是非常小發(fā)的一種尺度單位，而且現(xiàn)代納米技術(shù)在日常生活中的使用非常普遍，它有自身的特性，所以很難被其他的材料所取代。因?yàn)閷?duì)于普通材料來說，如果在尺寸上產(chǎn)生變化，則會(huì)影響整體的功能，但是對(duì)于納米材料來說則不用擔(dān)心這些，它自身具備異于常規(guī)固體的性能。對(duì)于納米顆粒來說，它可以充當(dāng)高效率發(fā)熱與光電轉(zhuǎn)換的材料，因此其大小和形態(tài)對(duì)于高效能材料有非常關(guān)鍵影響。對(duì)于一般的固體化學(xué)材料來說，其大小可以用顆粒度來表示。納米材料在日常生活中的應(yīng)用很廣泛，比如納米阻燃劑，納米電池等，都應(yīng)用到了納米技術(shù)，而且其存在也獲得了社會(huì)的認(rèn)同。

2.2 先進(jìn)陶瓷的應(yīng)用

根據(jù)陶瓷的類別，可以劃分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩種。它與金屬、高分子材料等一起被稱為日常三大固體材料，在生活和生產(chǎn)中是必不可少的。因?yàn)槠渚哂杏捕雀?、?qiáng)度高、耐腐蝕性、抗熱性的優(yōu)勢(shì)，所以較之其他的固體材料，具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)歷史的發(fā)展階段，陶瓷的研究歷程經(jīng)歷了新石器時(shí)期、先進(jìn)陶瓷時(shí)期與納米陶瓷時(shí)期。我們的先祖?zhèn)冊(cè)趲浊昵熬鸵呀?jīng)用土來做器具，制作原始陶瓷。受到當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制，很多陶瓷的制作并不成功。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們?cè)谛率魈沾傻幕A(chǔ)上發(fā)明了先進(jìn)陶瓷，其工藝和質(zhì)量都得到了很大的提升。先進(jìn)陶瓷在材料的選則上十分的豐富，已經(jīng)拋棄了原始的黏土，而采用化學(xué)材料、礦物原料等進(jìn)行生產(chǎn)，而且它的使用廣泛，軍事、航空等領(lǐng)域都應(yīng)用到了先進(jìn)陶瓷技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，先進(jìn)陶瓷的應(yīng)用前景廣闊，將會(huì)在安全領(lǐng)域發(fā)揮出越來越關(guān)鍵的作用。

2.3 新型薄膜材料的應(yīng)用

在工業(yè)中將新型薄膜材料劃分成磁性薄膜、金剛石薄膜和納米復(fù)合技術(shù)薄膜等。對(duì)于這種化學(xué)材料來說，它在技術(shù)和性能上的要求非常高，必須要應(yīng)用到高新技術(shù)。與結(jié)構(gòu)材料有所不同的是，它主要是應(yīng)用在電子、通訊等行業(yè)，在促進(jìn)我國(guó)航空航天事業(yè)與國(guó)防安全方面發(fā)揮著重要的作用。目前我國(guó)正在努力開發(fā)新的化學(xué)材料，希望能夠挖掘到更多的使用環(huán)保的新型化學(xué)材料，來減少我國(guó)的環(huán)境污染與資源浪費(fèi)。

3 材料化學(xué)工程的未來發(fā)展

根據(jù)國(guó)家的發(fā)展形勢(shì)，對(duì)于新型材料的開發(fā)已經(jīng)到了緊要關(guān)頭。國(guó)家努力構(gòu)建環(huán)保型社會(huì)，將綠色發(fā)展的觀念貫穿到我們生活的各個(gè)方面，號(hào)召節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，那么對(duì)于材料上的應(yīng)用則是必不可少的。國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)居于世界前列，那么環(huán)境保護(hù)必將成為未來的重點(diǎn)問題，要解決能源浪費(fèi)等問題，新型的化學(xué)材料的應(yīng)用是必須的。目前大多企業(yè)因?yàn)樯鐣?huì)需要，加大了對(duì)資源的大規(guī)模開發(fā)，導(dǎo)致資源短缺，這是對(duì)化學(xué)材料工程的巨大難題。提高資料利用率與回收使用率是材料工程研究者的主要研究任務(wù)。在工業(yè)的生產(chǎn)中，會(huì)釋放大量的有害氣體和廢水，造成嚴(yán)重的環(huán)境問題，所以，化學(xué)材料的無毒無害等要求成為了化學(xué)材料在開發(fā)與應(yīng)用時(shí)所必須考慮的問題。

4 結(jié)語

科技的進(jìn)步使材料化學(xué)工程可以與其他學(xué)科進(jìn)行交叉發(fā)展，為其研究發(fā)展帶來了很多的可能，因此也增加了很多的問題。但是，生態(tài)環(huán)境的破壞、環(huán)境的污染正在干擾著人們的生產(chǎn)和生活，威脅著人類的生存空間。材料化學(xué)的未來發(fā)展將會(huì)受到資源因素與環(huán)境因素的影響。開發(fā)出有利于環(huán)境保護(hù)、生態(tài)安全的新型化學(xué)材料成了化學(xué)材料工程研究的主要問題，也成了整個(gè)社會(huì)進(jìn)步的需求。

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