材料化學(xué)工程的應(yīng)用及趨勢分析

丁鵬

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展材料化學(xué)工程的地位日益凸顯，它可為解決環(huán)境污染與能源短缺問題開辟新的道路，在推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)變革、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)新增長方面也具有十分重要的意義。本文將對材料化學(xué)工程的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并探究其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：材料化學(xué)工程；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

引言：

生態(tài)文明建設(shè)是社會主義建設(shè)的重要組成部分，要求通過節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)等的方式實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)。在此過程中材料化學(xué)工程起到重要的基礎(chǔ)性作用，發(fā)展新型材料是促進(jìn)國家在新的時代條件下平穩(wěn)健康發(fā)展的重要保障。

一、材料化學(xué)工程概述

當(dāng)前我國材料化學(xué)工程處在較快發(fā)展之中，但是在新型材料的研發(fā)與應(yīng)用上與發(fā)達(dá)國家還有一定的差距。材料化學(xué)工程的主要方向即為新材料的探索應(yīng)用，研究對象在膜過程、吸附過程與催化過程的基礎(chǔ)上提高新型材料的應(yīng)用水平。材料化學(xué)涉及的范圍廣、種類多、形態(tài)多樣，隨著技術(shù)的發(fā)展原來相對獨立的材料實現(xiàn)了融合，例如聚合物混凝土、玻璃加工中薄膜材料的應(yīng)用等等?；げ牧现饕ń饘俟δ懿牧吓c無機(jī)非金屬、高分子、非晶態(tài)合金以及納米材料等，科技人員對制備工藝以及材料性能的研究實現(xiàn)新材料的制備與轉(zhuǎn)變，簡單說就是在化工理論的指導(dǎo)下進(jìn)行材料的制作與使用。我國是一個經(jīng)濟(jì)大國，當(dāng)下我國工業(yè)迅速發(fā)展，不可避免地產(chǎn)生發(fā)展經(jīng)濟(jì)與保護(hù)環(huán)境之間的矛盾，環(huán)境污染與能源枯竭問題日益加劇，如何推進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展成為國家重要的發(fā)展方向，加快材料化學(xué)工程的探索研究刻不容緩，借助材料化學(xué)推動新能源開發(fā)使用，促進(jìn)工業(yè)優(yōu)化，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。1987年國家正式在化學(xué)學(xué)科中增加了材料化學(xué)，隨后各高校開始建立專業(yè)的材料化學(xué)人才培養(yǎng)體系，為實現(xiàn)我國又好又快發(fā)展奠定人才基礎(chǔ)。

二、材料化學(xué)工程的應(yīng)用現(xiàn)狀

材料化學(xué)工程的應(yīng)用主要包括三方面，即納米材料的應(yīng)用、先進(jìn)的陶瓷材料的應(yīng)用以及新型膜材料的應(yīng)用，下面進(jìn)行詳細(xì)論述。

（一）納米材料的應(yīng)用

納米材料的應(yīng)用基于微觀科技的進(jìn)步，它作為一種微觀材料在應(yīng)用中具有不可替代的優(yōu)勢，因此它具有十分重要的應(yīng)用價值。納米材料具有特殊的物理特性，可與熱血、力學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)等等的性質(zhì)進(jìn)行聯(lián)系，不僅可以作為光電轉(zhuǎn)換的材料而且是高效率的光熱材料。納米材料可以有效應(yīng)用于社會生產(chǎn)的眾多領(lǐng)域，尤其是在隱身技術(shù)、外感元件方面應(yīng)用價值巨大。當(dāng)前，在納米材料支持下紅外感元件與隱身技術(shù)發(fā)展都取得了極大的進(jìn)步，未來隨著材料化學(xué)工程技術(shù)的進(jìn)步，納米材料將發(fā)揮更大的效用。

（二）先進(jìn)的陶瓷材料的應(yīng)用

從使用功能方面看，先進(jìn)的陶瓷材料可以分為結(jié)構(gòu)陶瓷材料與功能陶瓷材料兩類。其中結(jié)構(gòu)陶瓷在機(jī)械效能、熱效能與化學(xué)效能方面具有明顯的優(yōu)勢，除此之外，由于具有高硬度、高強(qiáng)度、承受高溫高壓能力強(qiáng)以及抗腐蝕性強(qiáng)等的優(yōu)勢使得它可以被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，在軍事、航天、機(jī)械制作等等領(lǐng)域結(jié)構(gòu)陶瓷都發(fā)揮著重要作用。軸承與燃燒室的制作過程中也可以看到結(jié)構(gòu)陶瓷的作用，結(jié)構(gòu)陶瓷可以有效替代傳統(tǒng)的金屬材料作為模具應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，耐腐蝕、不導(dǎo)電的優(yōu)勢也是技術(shù)材料所不具備的，進(jìn)一步擴(kuò)大了結(jié)構(gòu)陶瓷的應(yīng)用范圍。此外，在人體骨骼治療中我們也可以看到結(jié)構(gòu)陶瓷的身影，其中的生物陶瓷具有良好的親和性，能夠被用于人體的骨骼治療。而功能陶瓷也廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)生活的各個方面。首先它在計算機(jī)領(lǐng)域與信息技術(shù)方面應(yīng)用價值明顯；第二，在軍事工業(yè)中有著廣泛應(yīng)用，其中壓電陶瓷的性能強(qiáng)大，從任意方向?qū)υ摬牧鲜┘訅毫Χ紩驗闃O化效應(yīng)的影響出現(xiàn)電位差，然后又可以通過電場的調(diào)節(jié)調(diào)整材料的形狀，這種可逆性的優(yōu)勢是其他材料很難達(dá)到的，原子彈的起爆器中也會用到這種材料。還有熱敏、氣敏、濕敏的陶瓷材料，它的特殊性使其可以應(yīng)用于特殊領(lǐng)域中的重要位置。

（三）新型膜材料的應(yīng)用

磁性薄膜、金剛石薄膜與納米復(fù)合薄膜是膜材料應(yīng)用的三種常見形式。材料化學(xué)工程領(lǐng)域新型膜材料的開發(fā)對我國半導(dǎo)體材料的發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用，傳統(tǒng)的砷化鎵等半導(dǎo)體材料現(xiàn)已發(fā)展為銦鎵砷、銦鋁砷等，這是當(dāng)前最新的半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體工藝水平正在不斷提高之中，超晶格薄膜廣泛應(yīng)用于各類電子元件的生產(chǎn)當(dāng)中，除此之外，新型的薄膜材料在雷達(dá)、空間技術(shù)領(lǐng)域等方面也有重要的應(yīng)用價值。

三、材料化學(xué)工程發(fā)展趨勢

材料化學(xué)是材料科學(xué)的重要分支，新材料的研發(fā)與合成對促進(jìn)社會進(jìn)步有著重要作用，它有著廣闊的發(fā)展前景，特別是在諸如原子、分子等水準(zhǔn)上的新材料設(shè)計具有重要的戰(zhàn)略意義，在國家能源與軍事工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。未來需要以材料化學(xué)的發(fā)展為支撐，將能源發(fā)展、環(huán)境保護(hù)放在優(yōu)先發(fā)展的位置上，重點解決我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的戰(zhàn)略問題。

未來材料化學(xué)工程其未來的發(fā)展方向主要在于研發(fā)新型材料領(lǐng)域，工業(yè)生產(chǎn)、建筑以及航空航天領(lǐng)域等等的眾多方面都對新型材料研發(fā)有著極大的需求。在當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新條件下，材料化學(xué)工程對促進(jìn)新能源的開發(fā)使用以及推進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)意義重大。為解決我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中面臨的眾多問題，進(jìn)行新型材料的研發(fā)是基礎(chǔ)，另外，也要需要格外注意提高新型材料的利用率與資源回收利用水平，將新型材料的研發(fā)與環(huán)境生態(tài)建設(shè)同步進(jìn)行，需要在研發(fā)中充分考慮材料的無毒無害、易于回收等特性。未來隨著技術(shù)的發(fā)展，科技將有力帶動材料化學(xué)工程的發(fā)展與進(jìn)步，市場環(huán)境中將產(chǎn)生更多既適應(yīng)生產(chǎn)需求又可以達(dá)到節(jié)能減排降低成本目的的新型材料，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

結(jié)語：

材料化學(xué)工程目前已經(jīng)實現(xiàn)了與多個學(xué)科領(lǐng)域的融合，其應(yīng)用范圍日漸廣大，研究的范圍也在不斷的拓展之中。當(dāng)下，資源短缺、環(huán)境形勢嚴(yán)峻等的問題受到世界各國的重視，給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來阻力，同時也促進(jìn)著世界各國探求新的發(fā)展方向，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)新增長。全面協(xié)調(diào)化工材料的研發(fā)運用與環(huán)境保護(hù)已成為國家發(fā)展的重要議題，材料化學(xué)工業(yè)的發(fā)展未來應(yīng)當(dāng)立足于可持續(xù)發(fā)展的理念，走可持續(xù)發(fā)展之路，為人類長久的和諧穩(wěn)定助力。

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