材料化學工程的發(fā)展趨勢應用
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摘要：隨著我國經濟的飛速發(fā)展，材料化學工程成為了社會發(fā)展必不可少的組成部分。近些年，人類對地球的開采程度愈來愈深，而如何發(fā)展新能源成為了各國關注的重中之重。材料化學工程的發(fā)展，使得能源開發(fā)有了更加廣闊的選擇，不僅如此，它還可以提升能源的使用效率，增強國防力量。因此，對于材料化學工程的研究與實施應大力扶持，以可持續(xù)發(fā)展作為核心準則，大膽前行。文章將為如何發(fā)展材料化學工程提出相應的參考意見。
關鍵詞：材料化學工程；應用；發(fā)展趨勢
我國是一個人口大國，對于資源的使用是非常龐大的，我國也一直在強調并實施可持續(xù)發(fā)展方針。隨著社會發(fā)展，環(huán)境問題不可忽視，我國也十分注重生態(tài)環(huán)境的保護，堅持節(jié)能減排的理念。但是隨著重工業(yè)的崛起，一些工廠“犧牲”環(huán)境來換取發(fā)展，能源日益枯竭，但是面對我國經濟飛速發(fā)展，他們不得已而為之。材料化學工程就能解決這一難題，有效降低能源的使用率，也就間接地減少了垃圾污水的排放量，人們的生活環(huán)境也會得到改善。因此，材料化學工程對我國新能源開發(fā)和環(huán)境改善有著重大責任。材料化學工程的發(fā)展將會是社會發(fā)展的必要趨勢。
1材料化學工程的內容及方法
1.1材料化學工程發(fā)展
我國是一個經濟大國，其工業(yè)發(fā)展更是迅猛，那么帶來的問題也就突顯出來。如何節(jié)能減排走可持續(xù)發(fā)展之路，就需要國家規(guī)劃出合理的計劃。工業(yè)所帶來的最大問題就是環(huán)境污染與能源枯竭嚴重的問題，那么加緊材料化學工程的實施迫在眉睫。不僅如此材料化學工程還可以開發(fā)引入新能源、工業(yè)優(yōu)化、持續(xù)發(fā)展等好處。1987年我國正式在化學學科中添加了材料化學課程，而早期，浙江大學首先成立了材料科學與工程系。隨著社會發(fā)展培養(yǎng)這一方面人才的任務迫在眉睫，于是，多個高校響應國家號召陸續(xù)開設材料化學工程方面的課程，為我國走科學發(fā)展道路做出卓越貢獻。
1.2材料化學工程基本內容及方法論
社會的進步和科技的飛速發(fā)展，也影響著我們的生活，而我國也為了可持續(xù)發(fā)展，正在積極開發(fā)新材料，研究的對象主要是膜過程、吸附過程、催化過程等以新材料為基礎的單元，主要目標就是建立面向應用過程的材料設計與過程優(yōu)化的理論及方法。通過利用材料的特征與反應過程的特性來解決出現(xiàn)的關鍵問題，這個問題也是材料化學工程研究的內容之一。目前，材料化學涉及的范圍很廣，種類也非常的多，形態(tài)各異。隨著科學發(fā)展，之前各種相對獨立的材料，已經相互結合，融合得非常密切，比如聚合物混凝土、薄膜材料在玻璃加工上的應用等等?；げ牧现饕譃椋航饘俟δ懿牧?、無機非金屬材料、高分子材料、非晶鈦合金材料和納米材料等等?？蒲腥藛T通過對制備工藝的微結構以及性能研究，達到對新型材料的制備和相互轉變。通俗上來講，就是運用化工理論來制作材料和用掉材料。在新型材料與化學工程相結合的過程中，通過觀察條件對產品的結構進行調整，來降低資源消耗和環(huán)境污染問題。根據材料作用可分為：結構材料、功能材料；根據材料的質地可分為：金屬功能材料、無機非金屬材料、有機功能材料、復合材料。
2現(xiàn)代材料化學工程應用技術
現(xiàn)代材料化學工程的應用所帶來的成果十分“豐盛”，其中最突出的主要是：納米材料、先進陶瓷以及新型薄膜材料。
2.1納米材料
納米屬于極小的一個單位尺度，而納米材料的應用比較廣泛，它有自己的獨特性，一般的材料很難代替它。材料的尺寸變小會影響整體的結構和電子分布的變化，然而納米材料的應用就不需要有這些顧慮，它具有不同于常規(guī)固體的特性。納米材料結構和晶體結構對材料的特性有著重要作用，因此納米顆?？梢猿洚敻咝拾l(fā)熱和廣電轉換材料，其顆粒大小和形態(tài)對材料的性能起著決定性的作用。一般固體材料顆粒大小可以用顆粒度概念來表述，但是由于顆粒的復雜性，所以很難用尺度來描述。生活中我們常見的納米材料的應用有很多種，例如，納米阻燃劑、納米技術電池、納米塑料等等，也受到社會的廣泛認可。
2.2先進陶瓷
陶瓷分為兩大類：結構陶瓷和功能。陶瓷在人類的生活和社會建設中是必不可少的，它和金屬材料、高分子材料并列為三大固體材料。而陶瓷具有高硬度、高強度、防腐以及耐高溫等優(yōu)點，與其他固體材料相比，陶瓷具有一定的優(yōu)勢。而陶瓷的研究進程分為三個階段：新石器時代、先進陶瓷時代、納米陶瓷階段。先進陶瓷是新石器時代演變而來的，我們的祖先在幾千年前就已經會使用黏土來制作各種器皿，再在火中燒硬，所以就產生了原始陶瓷，由于當時火力的不足，陶瓷出現(xiàn)很多半成品和氣孔。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了我們所說的先進陶瓷。無論是從性質還是質量，先進陶瓷都比原始陶瓷提升了很多。而先進陶瓷又有很有多種類。如氧化物陶瓷、壓電陶瓷、金屬陶瓷等等。先進陶瓷采用的原料也很少使用傳統(tǒng)的黏土原料，如今已經擴大到采用化工原料、合成礦物以及非氧化物原料等等。先進陶瓷的應用非常廣泛，無論是軍事領域、航天領域還是機械領域都得到應用。軍事領域中會運用到壓電陶瓷。先進陶瓷的運用越來越廣，由于它的特殊性，在安全方面發(fā)揮著重要的作用。
2.3新型薄膜材料
我們通常把新型薄膜材料分為磁性薄膜、金剛石薄膜、納米復合薄膜材料等，它們都具有電、磁、光、熱等方面有特殊性質，或者在其作用下表現(xiàn)出特殊功能的薄膜材料。新型薄膜材料對于質量要求和性能要求等都有十分嚴格的要求，往往需要采用高科技技術。與結構材料的不同，新型薄膜材料通常用于自動控制技術、電子、通訊、能源使用、交通等多個領域，對我國航天航空、國防力量的提升都起著重要作用。我國正在積極研究新型材料，致力于發(fā)掘更加實用節(jié)能的新型材料。解決我國資源和環(huán)境污染問題，構建一個科學發(fā)展的平臺。
3材料化學工程的發(fā)展前景
現(xiàn)階段，發(fā)掘新型材料的任務迫在眉睫。無論是工業(yè)領域、建筑領域、醫(yī)用領域還是航天領域，發(fā)掘對其有用的新型材料都面臨著巨大挑戰(zhàn)。我國強調“走可持續(xù)發(fā)展道路”，將能源發(fā)展、水資源以及環(huán)境保護作為社會發(fā)展的首要任務。而解決這些難題材料化學的介入是必不可少的。目前，絕大多數(shù)材料產業(yè)都是以不可再生的礦產資源為基礎的原材料，隨著近年來的大規(guī)模開采，資源短缺問題日益突顯，這就對材料化學工程帶來了挑戰(zhàn)。如何提高資源的綜合利用和資源回收再利用受到了材料工作者越來越多的重視。在環(huán)境上，由于工業(yè)的發(fā)展，排出大量的廢水和廢氣都會造成環(huán)境污染與生態(tài)失衡。因此，材料的無毒無害、易于回收以及其較高的使用率都將成為材料具體的設計及生產過程中必須考慮的因素。
4結語
隨著社會的發(fā)展及進步，材料化學工程與其他學科專業(yè)的交叉面越來越廣，涉及的知識面也愈來愈廣闊，研究難度也在不斷增強。就當前而言，能源短缺以及環(huán)境污染等問題顯而易見，它們無時無刻的威脅著人類的生存和健康。因此，資源因素、環(huán)境因素決定著材料化學工程的走向。充分發(fā)掘其有效價值，將真正造福人類，推動社會經濟發(fā)展。
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作者:楊潤龍 單位:濟寧一中
