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材料化学工程的发展趋势应用

摘要:随着我国经济的飞速发展,材料化学工程成为了社会发展必不可少的组成部分。近些年,人类对地球的开采程度愈来愈深,而如何发展新能源成为了各国关注的重中之重。材料化学工程的发展,使得能源开发有了更加广阔的选择,不仅如此,它还可以提升能源的使用效率,增强国防力量。因此,对于材料化学工程的研究与实施应大力扶持,以可持续发展作为核心准则,大胆前行。文章将为如何发展材料化学工程提出相应的参考意见。

关键词:材料化学工程;应用;发展趋势

我国是一个人口大国,对于资源的使用是非常庞大的,我国也一直在强调并实施可持续发展方针。随着社会发展,环境问题不可忽视,我国也十分注重生态环境的保护,坚持节能减排的理念。但是随着重工业的崛起,一些工厂“牺牲”环境来换取发展,能源日益枯竭,但是面对我国经济飞速发展,他们不得已而为之。材料化学工程就能解决这一难题,有效降低能源的使用率,也就间接地减少了垃圾污水的排放量,人们的生活环境也会得到改善。因此,材料化学工程对我国新能源开发和环境改善有着重大责任。材料化学工程的发展将会是社会发展的必要趋势。

1材料化学工程的内容及方法

1.1材料化学工程发展

我国是一个经济大国,其工业发展更是迅猛,那么带来的问题也就突显出来。如何节能减排走可持续发展之路,就需要国家规划出合理的计划。工业所带来的最大问题就是环境污染与能源枯竭严重的问题,那么加紧材料化学工程的实施迫在眉睫。不仅如此材料化学工程还可以开发引入新能源、工业优化、持续发展等好处。1987年我国正式在化学学科中添加了材料化学课程,而早期,浙江大学首先成立了材料科学与工程系。随着社会发展培养这一方面人才的任务迫在眉睫,于是,多个高校响应国家号召陆续开设材料化学工程方面的课程,为我国走科学发展道路做出卓越贡献。

1.2材料化学工程基本内容及方法论

社会的进步和科技的飞速发展,也影响着我们的生活,而我国也为了可持续发展,正在积极开发新材料,研究的对象主要是膜过程、吸附过程、催化过程等以新材料为基础的单元,主要目标就是建立面向应用过程的材料设计与过程优化的理论及方法。通过利用材料的特征与反应过程的特性来解决出现的关键问题,这个问题也是材料化学工程研究的内容之一。目前,材料化学涉及的范围很广,种类也非常的多,形态各异。随着科学发展,之前各种相对独立的材料,已经相互结合,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应用等等。化工材料主要分为:金属功能材料、无机非金属材料、高分子材料、非晶钛合金材料和纳米材料等等。科研人员通过对制备工艺的微结构以及性能研究,达到对新型材料的制备和相互转变。通俗上来讲,就是运用化工理论来制作材料和用掉材料。在新型材料与化学工程相结合的过程中,通过观察条件对产品的结构进行调整,来降低资源消耗和环境污染问题。根据材料作用可分为:结构材料、功能材料;根据材料的质地可分为:金属功能材料、无机非金属材料、有机功能材料、复合材料。

2现代材料化学工程应用技术

现代材料化学工程的应用所带来的成果十分“丰盛”,其中最突出的主要是:纳米材料、先进陶瓷以及新型薄膜材料。

2.1纳米材料

纳米属于极小的一个单位尺度,而纳米材料的应用比较广泛,它有自己的独特性,一般的材料很难代替它。材料的尺寸变小会影响整体的结构和电子分布的变化,然而纳米材料的应用就不需要有这些顾虑,它具有不同于常规固体的特性。纳米材料结构和晶体结构对材料的特性有着重要作用,因此纳米颗粒可以充当高效率发热和广电转换材料,其颗粒大小和形态对材料的性能起着决定性的作用。一般固体材料颗粒大小可以用颗粒度概念来表述,但是由于颗粒的复杂性,所以很难用尺度来描述。生活中我们常见的纳米材料的应用有很多种,例如,纳米阻燃剂、纳米技术电池、纳米塑料等等,也受到社会的广泛认可。

2.2先进陶瓷

陶瓷分为两大类:结构陶瓷和功能。陶瓷在人类的生活和社会建设中是必不可少的,它和金属材料、高分子材料并列为三大固体材料。而陶瓷具有高硬度、高强度、防腐以及耐高温等优点,与其他固体材料相比,陶瓷具有一定的优势。而陶瓷的研究进程分为三个阶段:新石器时代、先进陶瓷时代、纳米陶瓷阶段。先进陶瓷是新石器时代演变而来的,我们的祖先在几千年前就已经会使用黏土来制作各种器皿,再在火中烧硬,所以就产生了原始陶瓷,由于当时火力的不足,陶瓷出现很多半成品和气孔。随着科技的发展,出现了我们所说的先进陶瓷。无论是从性质还是质量,先进陶瓷都比原始陶瓷提升了很多。而先进陶瓷又有很有多种类。如氧化物陶瓷、压电陶瓷、金属陶瓷等等。先进陶瓷采用的原料也很少使用传统的黏土原料,如今已经扩大到采用化工原料、合成矿物以及非氧化物原料等等。先进陶瓷的应用非常广泛,无论是军事领域、航天领域还是机械领域都得到应用。军事领域中会运用到压电陶瓷。先进陶瓷的运用越来越广,由于它的特殊性,在安全方面发挥着重要的作用。

2.3新型薄膜材料

我们通常把新型薄膜材料分为磁性薄膜、金刚石薄膜、纳米复合薄膜材料等,它们都具有电、磁、光、热等方面有特殊性质,或者在其作用下表现出特殊功能的薄膜材料。新型薄膜材料对于质量要求和性能要求等都有十分严格的要求,往往需要采用高科技技术。与结构材料的不同,新型薄膜材料通常用于自动控制技术、电子、通讯、能源使用、交通等多个领域,对我国航天航空、国防力量的提升都起着重要作用。我国正在积极研究新型材料,致力于发掘更加实用节能的新型材料。解决我国资源和环境污染问题,构建一个科学发展的平台。

3材料化学工程的发展前景

现阶段,发掘新型材料的任务迫在眉睫。无论是工业领域、建筑领域、医用领域还是航天领域,发掘对其有用的新型材料都面临着巨大挑战。我国强调“走可持续发展道路”,将能源发展、水资源以及环境保护作为社会发展的首要任务。而解决这些难题材料化学的介入是必不可少的。目前,绝大多数材料产业都是以不可再生的矿产资源为基础的原材料,随着近年来的大规模开采,资源短缺问题日益突显,这就对材料化学工程带来了挑战。如何提高资源的综合利用和资源回收再利用受到了材料工作者越来越多的重视。在环境上,由于工业的发展,排出大量的废水和废气都会造成环境污染与生态失衡。因此,材料的无毒无害、易于回收以及其较高的使用率都将成为材料具体的设计及生产过程中必须考虑的因素。

4结语

随着社会的发展及进步,材料化学工程与其他学科专业的交叉面越来越广,涉及的知识面也愈来愈广阔,研究难度也在不断增强。就当前而言,能源短缺以及环境污染等问题显而易见,它们无时无刻的威胁着人类的生存和健康。因此,资源因素、环境因素决定着材料化学工程的走向。充分发掘其有效价值,将真正造福人类,推动社会经济发展。

参考文献:

[1]胡文.材料化学工程的理论研究与应用发展[J].中国教师,2013,(s2).

[2]桑亚飞,赫玉欣,张丽.磁性纳米材料的制备与应用进展[J].化工新型材料,2017,(1):1-3.

[3]葛林慧.浅谈纳米材料在化工生产中的应用[J].化工设计通讯,2016,(1):73-73.

作者:杨润龙 单位:济宁一中

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