材料化学工程的应用与发展探寻

熊剑辉

摘 要： 由于现代我国经济的不断进步，材料化学在科学领域中的需求量越来越大，在各个领域上的应用也越来越广泛，尤其在国防方面和能源发展方面起到了非常大的作用，因此对其性能的要求变得也越来越高。本文从材料化学工程的应用和材料化学工程的发展前景进行了探讨。

关键词： 材料化学工程;应用;发展

【中图分类号】TG14 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）20-0223-02

目前我国在能源发展方面面临着巨大的问题，随着污染物的不断增加，环境的不断破坏，导致在工业化的发展过程中，能源已经到了枯竭的地步，因此生态环境建设问题不可忽视，加强对生态环境的保护，坚持节能减排的理念。针对能源发展这项问题，材料化学工程无疑是解决这一问题的最好方法，它可以增加能源的利用率，减少污染物的排放，从而减少了对环境的破坏。因此，材料化学工程在能源发展和环境保护上都起着至关重要的作用，加强对于材料化学工程的发展，从而促进我国的经济社会发展。

1 材料化学工程的内容

材料化学是现代新兴的一门学科，属于现代材料科学、化学和化工领域的重要分支;主要的研究范畴是材料在制备、使用过程中涉及到的化学过程、材料性质的测量。比如陶瓷材料在烧结过程中的变化、金属材料在使用过程中的腐蚀现象、冶金过程中条件的控制对产品的影响等等。材料化学专业所研究的大多跟传统产业有关，属于解决实际问题的理论学科，所以材料化学专业研究的课题并没有受到大部分人的欢迎，喜欢这门学科的人非常的少，但是在现实生产中，需要大量的优秀的材料化学工程人员，例如说冶金行业，在钢铁、有色金属冶炼过程中效率低、产品质量差、生产过程中浪费严重等问题，都需要用材料化学的知识来解决。目前我国的工业化发展不断扩大，由而带来的就是能源浪费，环境破坏等一系列问题，材料化学工程就是解决经济发展与环境保护之间这一难题的一门学科，通过对材料化学的深入研究，可以提高资源之间的利用率，促进新能源的诞生，为能源的更好发展提供了保障。

2 材料化学工程的应用

2.1 纳米材料

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～1000个原子紧密排列在一起的尺度。纳米在我们上学的时候都学过，是一种非常微小的长度度量单位，1纳米是1米的十亿分之一，大约相当于1根头发的八万分之一。纳米虽然非常的小，但是在各个领域上起到的是非常具大的。纳米材料有着很多的特殊性能，例如，有的纳米材料具有强度大的特性，比金属还要结实，但是弹性有和橡胶一样好，综合这样的特性，人们就有了用纳米材料制作汽车、飞机或轮船的想法，这样制作出的汽车、飞机或轮船重量上比原来要了很多，相信在不久的将来一定能实现。另外纳米材料还具有轻而柔软，并且有非常强韧的特点，用它来做防弹背心是一个非常不错的选择。总而言之，由于纳米材料特性非常的特別，纳米材料可以应用到世界发展的各个领域上。生活中纳米材料的应用非常多，我们常见的有基础的电池、纳米阻燃剂、纳米技术电池、纳米塑料等等，并且这些应用都得到了人们的认可和青睐，也在进一步的推广中。除了上述那些应用外，纳米材料在红外感应元件方面，隐身技术方面也会被常常用到。

2.2 先进陶瓷

陶瓷根据它本身性能的不同分为两大类，一种是功能陶瓷，另外一种是结构陶瓷。陶瓷在我们生活中应用是非常广泛的，它和金属材料、高分子材料一样都是我们生活中必不可以可少的物种。相对于其它固体材料来说，陶瓷的优势是显而易见的，它具有高强度、硬度大、防腐蚀、耐高温等优点，正因为这些，让人们把陶瓷大量的运用到我们的生活中来。例如，我们家里的餐具，地面和墙上的瓷砖，卫生间的洗脸盆和马桶，还有花盆一些装饰物品等等，生活中各个地方都可以看到陶瓷的使用。随着社会的不断发展进步，人们的生活水平越来越高，随之而来的对于陶瓷的要求变得也越来高，伴随着科技水平的壮大出现了我们所说的先进陶瓷。先进陶瓷相对于原始陶瓷来说，制作工艺变得更精湛，减少了由于之前在烧制过程中火力不足而产生的很多半成品和气孔，不管是从质量上还是性上都有了很大的提升。先进陶瓷的种类也是繁多的，例如氧化物陶瓷、压力陶瓷、金属陶瓷等等。

由于陶瓷本身的性能不同，功能陶瓷和结构陶瓷都起着不同的作用，应用在不同的地方。功能陶瓷，主要是根据其不同的功能应用开发使用的陶瓷，是工程陶瓷的一种。功能陶瓷中包括电磁功能、光学工能和生物-化学功能等陶瓷制品和材料，此外还有核能陶瓷和其他功能材料等。功能陶瓷的种类有很多分为电功能陶瓷、生物功能陶瓷、光功能陶瓷。由于功能陶瓷中的每一个类别都具有相对特殊性，因此功能陶瓷的应用范围很广，如能源开发、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等方面有广泛应用，然而功能陶瓷最受到广泛应用的是在计算机领域和信息技术领域中。

结构陶瓷具有强劲的机械效能、强劲的化学效能、强劲的热效能，以至于让结构拥有了高强度、硬度大、防腐蚀、耐高温等优点，相对于其它固体材料来说，陶瓷的优势是显而易见的。由于有着突出的优势，结构陶瓷在机械领域、能量领域、航天领域、汽车、冶金、化工、电子、医药、食品等十多个领域都被得到了广泛的应用，由此可见结构陶瓷的发展前景是非常开阔的。结构陶瓷因为它耐高温的特点往往会在高温的条件下作为结构材料使用，因此又称它为高温结构陶瓷和工程陶瓷。结构陶瓷种类繁多，按原料分类，可以将结构陶瓷分类为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷。在结构陶瓷中还有一种陶瓷称为是生物陶瓷，主要应用在医疗行业中，由其是在人体骨骼修复方面发挥了重要的作用，也产生了巨大的疗效。

2.3 新型薄膜材料

新型薄膜材料的种类有很多，通常情况下是根据使用类型划分出不同的种类，分为纳米负荷薄膜材料、金刚石薄膜材料、磁性薄膜材料，他们都有着光、热、磁、电等方面的特殊性能，在一定作用的条件下，还能表现出特殊的功能。新型薄膜材料与其他的结构材料有所不同，不管是在质量上还是性能上都有了更高的要求，因此制作工艺上需要有更先进的技术，需要有更严格的流程。新型薄膜材料与结构材料在应用范围上也有所同，新型薄膜材料主要应用在自动控制及时、电子、能源、通讯、交通等各个不同的产业上，为我国国防技术和航天航空技术的发展起到了至关重要的作用。虽然新型薄膜材料在我多产业发展的各个领域都起到了帮助，但是还需要相关工作人员开发出更多更先进的节能新型薄膜材料，只有这样，我国的环境污染问题和资源浪费问题才能得到更好的改善。

3 材料化学工程的发展前景

新型材料是未来国家发展的必然趋势，随着社会的快速发展，研究新型材料会成为未来材料化学工程的战略目标，不管是在国防领域、交通领域、医学领域、建筑领域还是航空航天领域，新型材料会出现供不应求的现象。社会的发展离不开生态环境的保护和资源的回收利用，只有当工业生产不会破坏生态环境和能源流失，社会才会进步。想要看到这样的美好景象，材料化学工程的介入是必不可少的。目前我国的大部分的工业发展采用的都是不可再生资源，随着工业发展的不断扩大，大量的有限资源被开采出来，我相信在不久的将来资源匮乏会是我们面临的一大难题。另外随着大量的不能重复利用的材料进行使用，剩余的多余垃圾无法进行很好的处理，流入自然中造成生态环境的破坏。通过这些问题可以看出，对新型材料的需求已经迫在眉睫。在未来，材料的无污染、无毒无害、可回收利用会成为在研制新型材料是考虑的必要因素。

4 化学工程发展所面临的问题

我国化学工程发展面临着很多问题，其中包括传统化工制造，如石油精炼，金属材料，塑料合成，食品加工和催化制造等，现代化工还囊括了生物工程，生物制药，以及相关的纳米技术。并且此类现代化工在近年来发展非常迅速。并且給人类的生活带来了极大的便利，并且对人类生活方式产生了深远影响。但是目前我国的化学工程发展还会存在着一些问题，例如，石油、煤、天然气等资源短缺，工业废水和喷打农作的农药流入河中对水资源以及环境的破坏，有害的化学物质排放对生态环境的破坏等诸多问题需要解决，在未来的化学工程发展上，解决以上问题会是其中的一个关键。

5 结束语

综上所述，社会的进步离不开新型材料的诞生。材料化学工程的重点是对新型材料的开发，将其利用在各个领域上，全面协调材料化学工程开发与环境保护，让材料化学工程的发展走可持续发展的路线，从而解决我国资源匮乏、生态环境失衡等问题，推动社会的可持续性发展，从而带动社会经济的不断提高。

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