材料化学工程的应用及发展趋势研究

材料化学工程的应用及发展趋势研究

王志新

王志新

青海盐湖海纳化工有限公司青海西宁810000

摘要：环境的日益恶化，我国重视生态环境的建设，提出科学发展观指导方针。实现节能减排，这是我国发展规划的重点要求。在工业发展的过程中，以牺牲环境为代价，能源日益枯竭，面向先进材料设备以及应用成为我国社会会经济发展的迫切要求。而材料化学工程能有效地提升能源的利用效率，使得污染排放量不断降低，有助于提升我国的国防实力。因此，材料化学工程的发展肩负着引进新型资源的重大责任。发展材料化学工程成为社会发展的迫切所需。

关键词：材料化学工程；应用；发展趋势

随着我国社会经济的快速发展得益于各项科学技术地进步，而其中有一种全世界都非常关注的科学技术，那就是材料化学，其对于国家的国防实力和能源发展都有着积极的意义。良好的材料化学工程发展，一方面增强了国防的实力，另一方面能够提升能源利用效率。因此，相关研究人员关注材料化学工程的应用及发展趋势的研究，对于促进其发展进步有着极强的现实意义，可以为更好地发掘材料化学工程价值，提供更多资料。

一、材料化学工程的内容及方法

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。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。

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

二、材料化学工程的应用研究

1.纳米材料的应用。纳米材料发展也有一段时间了，其有着特有作用。普通材料不能同纳米材料做比较，更不能代替它用来制作产品。在产品的制作中，如果材料尺寸改变，那么产品的结构和整体也随之有改变，但如果使用了纳米材料，则不会出现这种情况，因为其自身具有的固体特性是常规材料无法比拟的。纳米材料常常被用作广电转换和高效发热的材料，主要原因在于其特有的结构以及晶体材料特性，而其性能的特点主要决定因素就是形态和颗粒大小。纳米塑料、纳米技术为基础的电池、纳米阻燃剂，这些都得到了社会的认可，同时也在逐渐推广。纳米材料也常常用到红外感应元件中，还有一些隐身技术中也会有使用。

2.先进陶瓷材料的应用。先进的陶瓷以性能做区分，分成两种类别，其一是功能陶瓷，其二是结构陶瓷。功能陶瓷一般被应用在信息技术的计算机方面，而在军工工业中，更加偏向使用压电陶瓷。压电陶瓷有着更加强大的性能，不存在对称中心于晶体上，如果在每个方西上都实施一定压力，其会出现极化现象，并是在一个特定方向上，与此同时也有电位差的状态表现出来。但是，针对一定方向实施电场，其会在形状上有做出一定改变，就是反正的改变，或者出现位移情况。所以说，军工制作中，使用压电陶瓷来制作原子弹的起爆器。另外一种就是结构陶瓷，其明显特点表现为强劲的化学效能、强劲的机械效能、强劲的热效能，突出作用表现为诶耐高温、抗腐蚀、高强度、高硬度，其同金属聚合物做比较，有着更加明显的优势。结构陶瓷被广泛应用在了机械领域、航天领域、军事领域。实践应用中，将其与合金金属做比较，其显现出了极大的优点，比如将氧化镁和氧化铝混合形成了一种新型“防弹玻璃”，将其放在1800℃的温度下，也是没能将其融化。结构陶瓷因为其较高耐磨性和高强度，也被广泛当成了燃烧室和轴承的材料。一些金属模具的制作材料也被具有着高强度和高韧性的结构性陶瓷所取，比如氧化锆，其也常常被加入到其他材料中，形成的新材料，具有不导电和不容易生锈的优点。结构陶瓷中有一种生物陶瓷，其表现出来的作用类似于纳米生物材料。这种材料同人体组织有一定亲和性，因此就是被应用在了人体骨骼的修复中。还有一种先进陶瓷，称其为敏感陶瓷，其分为了湿敏陶瓷、气敏陶瓷、热敏陶瓷，其特点在于可以导电，组织构成是离子键简述氧化物的多晶体，其能敏感地感受到周围环境所发生的变化，进而在短时间内做出一系列地反应。这些陶瓷材料各具特色，在不同的领域发挥着不同的作用，但是都具有环保节能的作用。

3.新型的薄膜材料。对于新型的薄膜材料通常会依照使用类型将其划分为不同的种类，纳米负荷薄膜材料、金刚石薄膜材料、磁性薄膜材料。这些材料表现出来的优势在于其有着光、热、磁、电等方面的特性，并在一定作用之下，发挥出一些特殊的功能。新型的薄膜材料在质量和性能上，有着更高的要求，制作过程中使用更加先进的技术，在流程上更加严格。新型的薄膜材料同结构材料存在很多不同非地方，该种材料通常被应用在了自动控制及时、电子、能源、通讯、交通等产业上，促进着我国国防技术和航天航空技术地发展。我国在这种材料的研究上，同样投入了很多力量，想要开发出更多先进的节能薄膜材料，进而为我国解决环境污染问题和资源浪费问题奠定一定的基础。当前就有一种很好的薄膜材料，其被称之为超晶格薄膜，对于其的发展可以这样描述，当前环境背景下，出现了很多半导体超晶格材料，不再局限于原有的镓化铝、砷化镓，研究出了铟镓砷、铟铝砷、镓锑、铟砷、锑锡碲、锑铁，这些都是一些新型的硅材料。这些材料经过先进的硅工艺，发挥出了更多作用在生产的很多方面。其用途相当广泛，比如制作一些高科技的器件都能应用，像高效激光器、高电子迁移率晶体管、雪崩型光电探测器，在空间及时、电子对抗、雷达等领域也能看见其身影。

三、材料化学工程的发展前景

材料科学的重要分支包括材料化学，在发现新材料与合成新材料以来，这些材料已经在社会生产中发挥着重大的作用。因此，材料化学工程在社会发展中具有广阔的发展前景，尤其是在原子、分子水准上的新材料设计中更具有重要的战略意义。材料化学发展前景做突出的是在能源以及军事工业领域所做出的贡献。科技发展是增强我国国力的重点因素，将能源发展、水资源以及环境保护技术作为优先发展的位置上，解决好限制我国经济发展的重点问题，解决这些瓶颈问题都需要材料化学的介入。在石化发展过程中，先进材料中中核心技术（分离与反应技术）能发挥关键的作用，为创造高效清洁的能源奠定了良好的基础。因此，其具有节约能源的特征，发展具有光明的前景。

总之，材料化学应用的领域广阔，因此社会要充分挖掘其有效价值，推动我国社会经济发展。

参考文献：

[1]徐韵.我国材料化学工程研究进展.2017.

[2]佘媛媛.材料化学工程的应用及发展趋势.2017.