材料化学工程的应用及趋势分析

丁鹏

摘要：随着我国经济的发展材料化学工程的地位日益凸显，它可为解决环境污染与能源短缺问题开辟新的道路，在推进工业生产变革、促进经济新增长方面也具有十分重要的意义。本文将对材料化学工程的应用现状进行分析，并探究其发展趋势。

关键词：材料化学工程；应用；发展趋势

引言：

生态文明建设是社会主义建设的重要组成部分，要求通过节能减排、发展循环经济等的方式实现可持续发展，推进生态环境建设。在此过程中材料化学工程起到重要的基础性作用，发展新型材料是促进国家在新的时代条件下平稳健康发展的重要保障。

一、材料化学工程概述

当前我国材料化学工程处在较快发展之中，但是在新型材料的研发与应用上与发达国家还有一定的差距。材料化学工程的主要方向即为新材料的探索应用，研究对象在膜过程、吸附过程与催化过程的基础上提高新型材料的应用水平。材料化学涉及的范围广、种类多、形态多样，随着技术的发展原来相对独立的材料实现了融合，例如聚合物混凝土、玻璃加工中薄膜材料的应用等等。化工材料主要包括金属功能材料与无机非金属、高分子、非晶态合金以及纳米材料等，科技人员对制备工艺以及材料性能的研究实现新材料的制备与转变，简单说就是在化工理论的指导下进行材料的制作与使用。我国是一个经济大国，当下我国工业迅速发展，不可避免地产生发展经济与保护环境之间的矛盾，环境污染与能源枯竭问题日益加剧，如何推进经济的可持续发展成为国家重要的发展方向，加快材料化学工程的探索研究刻不容缓，借助材料化学推动新能源开发使用，促进工业优化，实现可持续发展。1987年国家正式在化学学科中增加了材料化学，随后各高校开始建立专业的材料化学人才培养体系，为实现我国又好又快发展奠定人才基础。

二、材料化学工程的应用现状

材料化学工程的应用主要包括三方面，即纳米材料的应用、先进的陶瓷材料的应用以及新型膜材料的应用，下面进行详细论述。

（一）纳米材料的应用

纳米材料的应用基于微观科技的进步，它作为一种微观材料在应用中具有不可替代的优势，因此它具有十分重要的应用价值。纳米材料具有特殊的物理特性，可与热血、力学、磁学、化学等等的性质进行联系，不仅可以作为光电转换的材料而且是高效率的光热材料。纳米材料可以有效应用于社会生产的众多领域，尤其是在隐身技术、外感元件方面应用价值巨大。当前，在纳米材料支持下红外感元件与隐身技术发展都取得了极大的进步，未来随着材料化学工程技术的进步，纳米材料将发挥更大的效用。

（二）先进的陶瓷材料的应用

从使用功能方面看，先进的陶瓷材料可以分為结构陶瓷材料与功能陶瓷材料两类。其中结构陶瓷在机械效能、热效能与化学效能方面具有明显的优势，除此之外，由于具有高硬度、高强度、承受高温高压能力强以及抗腐蚀性强等的优势使得它可以被广泛应用于工业生产当中，在军事、航天、机械制作等等领域结构陶瓷都发挥着重要作用。轴承与燃烧室的制作过程中也可以看到结构陶瓷的作用，结构陶瓷可以有效替代传统的金属材料作为模具应用到工业生产领域，耐腐蚀、不导电的优势也是技术材料所不具备的，进一步扩大了结构陶瓷的应用范围。此外，在人体骨骼治疗中我们也可以看到结构陶瓷的身影，其中的生物陶瓷具有良好的亲和性，能够被用于人体的骨骼治疗。而功能陶瓷也广泛应用在生产生活的各个方面。首先它在计算机领域与信息技术方面应用价值明显；第二，在军事工业中有着广泛应用，其中压电陶瓷的性能强大，从任意方向对该材料施加压力都会因为极化效应的影响出现电位差，然后又可以通过电场的调节调整材料的形状，这种可逆性的优势是其他材料很难达到的，原子弹的起爆器中也会用到这种材料。还有热敏、气敏、湿敏的陶瓷材料，它的特殊性使其可以应用于特殊领域中的重要位置。

（三）新型膜材料的应用

磁性薄膜、金刚石薄膜与纳米复合薄膜是膜材料应用的三种常见形式。材料化学工程领域新型膜材料的开发对我国半导体材料的发展具有重要的促进作用，传统的砷化镓等半导体材料现已发展为铟镓砷、铟铝砷等，这是当前最新的半导体材料。半导体工艺水平正在不断提高之中，超晶格薄膜广泛应用于各类电子元件的生产当中，除此之外，新型的薄膜材料在雷达、空间技术领域等方面也有重要的应用价值。

三、材料化学工程发展趋势

材料化学是材料科学的重要分支，新材料的研发与合成对促进社会进步有着重要作用，它有着广阔的发展前景，特别是在诸如原子、分子等水准上的新材料设计具有重要的战略意义，在国家能源与军事工业领域发挥了重要作用。未来需要以材料化学的发展为支撑，将能源发展、环境保护放在优先发展的位置上，重点解决我国经济发展中的战略问题。

未来材料化学工程其未来的发展方向主要在于研发新型材料领域，工业生产、建筑以及航空航天领域等等的众多方面都对新型材料研发有着极大的需求。在当前我国经济发展的新条件下，材料化学工程对促进新能源的开发使用以及推进生态环境建设意义重大。为解决我国经济发展中面临的众多问题，进行新型材料的研发是基础，另外，也要需要格外注意提高新型材料的利用率与资源回收利用水平，将新型材料的研发与环境生态建设同步进行，需要在研发中充分考虑材料的无毒无害、易于回收等特性。未来随着技术的发展，科技将有力带动材料化学工程的发展与进步，市场环境中将产生更多既适应生产需求又可以达到节能减排降低成本目的的新型材料，促进国民经济的进一步发展。

结语：

材料化学工程目前已经实现了与多个学科领域的融合，其应用范围日渐广大，研究的范围也在不断的拓展之中。当下，资源短缺、环境形势严峻等的问题受到世界各国的重视，给经济发展带来阻力，同时也促进着世界各国探求新的发展方向，实现经济新增长。全面协调化工材料的研发运用与环境保护已成为国家发展的重要议题，材料化学工业的发展未来应当立足于可持续发展的理念，走可持续发展之路，为人类长久的和谐稳定助力。

参考文献：

[1]方玉诚.材料化学工程的应用与发展[J].化工设计通讯，2019，45（01）：51.

[2]王昊哲.材料化学工程的应用与发展趋势探析[J].石化技术，2018，25（11）：325+332.