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

华平

130223199003056161，河北保定071000

摘要：我国各类资源丰富，但人均占有量非常小，这导致我国对资源的需求量不断增加。现阶段，为了缓解我国出现的资源压力，我国实施了可持续发展、绿色低碳等一系列方针政策。材料化学工程的持续发展，使能源开发的空间更加广阔，并使能源利用率得到提升。因此，应该对材料化学工程的具体应用进行研究，并展望其发展趋势。基于此，文章首先对材料化学工程的具体内容进行了分析，之后探讨了材料化学工程的具体应用，最后分析了材料化学工程的发展趋势，以期促进材料化学工程的应用与发展。

关键词：材料化学工程；应用；发展趋势

引言

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材料化学工程的具体内容

现阶段，社会、经济及科技的发展深刻影响人们的生产生活，我国为了实现可持续发展，一直在研究和开发新技术、新材料，研究对象主要包括吸附过程、膜过程、催化过程等，这些研究对象的基础单元均为新材料，研究的目标一般是设计出面向应用的新型材料，同时掌握过程优化的方法和理论。借助材料特征及其产生反应的过程、相应的特性，有效解决一些关键问题，这是当前材料化学工程开展全面研究的重要内容。材料化学工程涉及范围非常广泛，材料化学的种类包含很多种，且其形态均有所不同。伴随我国科技的持续发展，既往各种具有独立性质的材料已实现相互融合，并且融合的密切程度比较高。例如，当前使用的薄膜材料与聚合物材料可用于玻璃加工。一般来讲，化学工程材料通常分为非金属无机材料、具备金属功能的材料、非晶态合金材料、高分子材料及纳米材料等。相关研究人员可以利用一定的技术对化学工程材料制备工艺的性能和微观结构进行观察和研究，从而使这些新型材料在制备的过程中实现相互转化。简而言之，便是通过化工理论对新材料进行制作和应用。将化学工程与新型材料进行紧密结合时，可以通过观察对材料结构实施有效调整，从而使资源消耗量得以降低，并减少环境污染。根据材料的作用进行划分，可将其分为功能材料和结构材料；根据材料质地进行划分，则可将其分为无机非金属材料、金属功能材料、复合材料及有机功能材料。

2材料化学工程的具体应用

2.1纳米材料的具体应用

众所周知，纳米是一种极其微小的单位尺度，这种材料在现实中应用得非常广泛，并且纳米材料的独特性表现得比较突出，普通材料通常无法取代纳米材料。材料尺寸若减小，会对结构整体及电子分布产生一定的影响，而使用纳米材料则无须对这些影响内容进行过多考虑。纳米材料与常规固体之间在特性方面存在较大的不同，纳米材料及晶体的结构能够有效表现在材料特性方面。因此，纳米材料的颗粒能够取代高效率发热材料。纳米颗粒的形态及大小均会决定材料的性能，通常情况下，在对固体材料颗粒的形态及大小进行表述时，可以借助颗粒度的概念。在日常生活之中，常见纳米材料的种类比较多，例如，纳米电池、纳米阻燃剂和纳米塑料等。纳米技术的普及不仅提升了产品的性能，而且大幅降低了能源和资源的消耗量，从而发挥了节能减排的效用，也因此得到社会的广泛关注和认可。

2.2陶瓷材料

陶瓷材料是金属和非金属复合而成的物质，其中包含氧化物、氮化物及碳化物等多种不同的物质类型。瓷器、水泥属于常见的陶瓷材料，其中含有氧化铝、碳化硅、氮化硅、二氧化硅等多种不同类型的组成成分，有助于保障陶瓷材料具备优良的性能。根据陶瓷材料的性能，还可以将其划分成功能性陶瓷和结构性陶瓷两种不同的类型。其中，功能型陶瓷材料内部的组织和机体发生了相应的改变，使陶瓷材料呈现出光响应、电效应等方面的性能，且陶瓷材料的热响应性和化学响应性也逐渐呈现出了特殊性质。通过对陶瓷材料组织性能的逐步分析，可以看出此类陶瓷材料与传统陶瓷之间有着本质上的不同，利用特殊类型的加工工艺，在专业的设计方案指导作用下，使所生产出的陶瓷材料使用性能更加优质，在新型陶瓷材料的支撑作用下，充分地发挥出了此类材料的特殊用途和使用优势。

2.3薄膜材料

膜材料在热、光、电、磁等行业领域发展过程中有着独特的应用优势，从而呈现出了其特殊的性能特点。通过对薄膜材料的有效实用，为自动化控制、新型电池制造以及集成电路等行业领域的发展奠定了有力基础。在膜技术高效化发展的过程中，使相关材料类型逐渐朝着薄膜化的方向转型，且包含了不同的种类，在多个行业领域中都有着良好的应用价值。薄膜材料的性能较为稳定，并且呈现出优良的摩擦耐性，在较为强大的附着能力支撑作用下，进一步扩大了透明导电氧化物薄膜等材料的实际应用范围。对于透明类型的导电类薄膜材料而言，在融合光学性能和导电性能的基础上，实现了对多种性能的共同作用，不仅能够降低实际的电阻率，还能够在可见波的合理范围内，保障材料的透明程度，并对红外光等光线产生了良好的反射作用。

3材料化学工程发展前景

材料化学是材料科学的重要分支，当一些新型的材料被发现后，以及一些使用新方法合成的材料生产后，这些材料开始被应用在了社会生产的个个人领域中，并且发挥了很多积极作用。所以，分析未来材料化学工程发展情况，一定会有一个美好的前景，特别是分子和原子水准层面的新型材料，对于未来材料科学的发展，有着一种战略意义。材料化学工程突出作用表现在了军工工程方面和节约能源方面。科学技术不断发展，对于增强我国的综合国力有着积极意义，应该将水资源、环境保护技术、能源的发展，放在未来发展的重要位置之上，打破限制我国经济发展的瓶颈。比如说，清华大学在材料化学工程方面就做出很多努力，比较突出的一个就是制备碳纳米粉体材料，这为纳米材料的发展，产生了极大的推动。实践研究中，运用了传统流化床技术，将生产材料的成本，大大减少了材料生产的成本，促使该种技术能够使用在工业生产中，最终带来了极大经济效益。还有就是北京化工大学在这方面的研究，使用了超重力场技术生产纳米材料中，可以将纳米材料放大，进而更好地控制其的形貌，通过这样的技术制作出了一些纳米粉体，同时形成工业化，构成了技术体系，促进我国经济进一步发展。

结语

材料化学工程的不断发展不仅能够为完善工业生产行业体系助力，实现对产业结构的逐步转型，还能够促进社会经济的不断提升，使材料化学工程在各行业领域中都有着良好的应用效果。另外，在环境污染及能源枯竭等客观性因素的影响下，材料化学工程的发展为新型材料的研发和使用提供了动力支持，使自身应用优势和发展特点得到充分发挥，未来还需要对材料化学进行深入的研究，使其发挥出更大的作用。

参考文献

[1]王新宇.材料化学工程的应用及发展趋势研究[J].化纤与纺织技术2022(10):19-21.

[2]龚欣怡.材料化学工程的应用和发展趋势[J].青年与社会2021(10):34-35.

[3]李晓娜.材料化学工程的应用及发展趋势研究[J].云南化工2018(03):5-6.