張帥

摘 要：材料化學(xué)工程在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中承擔(dān)著日益重要的作用，其在能源發(fā)展以及國(guó)防實(shí)力構(gòu)建上發(fā)揮著重要的作用。有利于提高能源的利用效率，增強(qiáng)我國(guó)的國(guó)防實(shí)力。因此，對(duì)材料化學(xué)工程的應(yīng)用現(xiàn)狀以及材料化學(xué)工程的發(fā)展前景進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為充分發(fā)揮材料化學(xué)工程的價(jià)值提供合理的參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：材料化學(xué)工程；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.022

0 引言

隨著環(huán)境的日益惡化，我國(guó)重視生態(tài)環(huán)境的建設(shè)，提出科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)方針。實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，這是我國(guó)發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)要求。在工業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，以犧牲環(huán)境為代價(jià)，能源日益枯竭，面向先進(jìn)材料設(shè)備以及應(yīng)用成為我國(guó)社會(huì)會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切要求。而材料化學(xué)工程能有效地提升能源的利用效率，使得污染排放量不斷降低，有助于提升我國(guó)的國(guó)防實(shí)力。因此，材料化學(xué)工程的發(fā)展肩負(fù)著引進(jìn)新型資源的重大責(zé)任。發(fā)展材料化學(xué)工程成為社會(huì)發(fā)展的迫切所需。

1 材料化學(xué)工程的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 納米材料、先進(jìn)陶瓷以及新型薄膜材料的應(yīng)用

納米材料、先進(jìn)陶瓷以及新型薄膜材料是材料化學(xué)工程成果發(fā)展最為突出的一部分。其主要應(yīng)用狀況表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1.1 納米材料

納米材料具有十分重要的作用。納米屬于特別微小的一個(gè)單位，其它材料難以代替納米材料。納米粉體的粒徑、光波波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相關(guān)長(zhǎng)度形成透射深度等物理特征尺寸其中還可以將其詳細(xì)分為特殊的化學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)以及熱學(xué)性質(zhì)。因此納米顆粒可以充當(dāng)高效率光熱和光電轉(zhuǎn)換材料。具體說(shuō)，納米材料可以應(yīng)用于紅外感元件以及隱身技術(shù)等。納米技術(shù)可以應(yīng)用到社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。如利用納米材料制作成的納米氧化鋅聚丙烯纖維的抗菌性已經(jīng)受到社會(huì)的廣泛認(rèn)可。

1.1.2 先進(jìn)陶瓷

以使用性能為標(biāo)準(zhǔn)可以將先進(jìn)陶瓷分為結(jié)構(gòu)陶瓷以及功能陶瓷這兩大類。強(qiáng)勁的機(jī)械、熱以及化學(xué)等效能是結(jié)構(gòu)陶瓷的優(yōu)勢(shì)，具有高硬度、高強(qiáng)度、抗腐蝕以及耐高溫高壓等作用，與合金與聚合物相比，結(jié)構(gòu)陶瓷具有顯著的優(yōu)勢(shì)[1]。在軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域以及機(jī)械領(lǐng)域通常應(yīng)用結(jié)構(gòu)陶瓷。將氧化鋁與氧化鎂混合能制成“防彈玻璃”，即使在1800攝氏度的高溫下也具也不會(huì)融化。具有高強(qiáng)度、耐磨損的結(jié)構(gòu)陶瓷主要用于制作軸承、燃燒室的材料。具有高強(qiáng)度和韌性的可以用來(lái)制作代替金屬制作模具的氧化鋯材料。并且在材料中加入氧化鋯材料不易生銹，也不會(huì)導(dǎo)電。生物陶瓷也屬于結(jié)構(gòu)陶瓷，它的只要作用與納米生物材料效用差不多。它與人體組織具有加好的親和性，因此在人體骨骼修復(fù)治療中通常采用其治療。

而信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中通常采用功能陶瓷。軍事工業(yè)中特別重視壓電陶瓷的使用。壓電陶瓷的性能強(qiáng)大，它晶體上沒(méi)有對(duì)稱中心，當(dāng)對(duì)每個(gè)方向施加壓力時(shí)，它會(huì)在特定的方向成產(chǎn)生極化，同時(shí)，另一個(gè)表現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)電位差。相反，下一定的方向施加電場(chǎng)，其形狀將會(huì)反正改變或者發(fā)生位移。因此，原子彈的起爆器都是由壓電陶瓷制成的。還有常使用的敏感陶瓷，熱敏、氣敏、濕敏等均屬于敏感陶瓷，它是由離子鍵金屬氧化物多晶體組成的一種導(dǎo)電材料，對(duì)于周圍環(huán)境所發(fā)生的各種變化，它能敏感地感應(yīng)到，并迅速做出相應(yīng)的反應(yīng)。這些陶瓷具有特殊性，各個(gè)領(lǐng)域都會(huì)廣泛應(yīng)用這些陶瓷，尤其在節(jié)能以及安全等方面發(fā)揮著重要的作用。

1.2 新型薄膜材料

按照常見(jiàn)的運(yùn)用類型劃分，可以將新型薄膜材料劃分為磁性薄膜、金剛石薄膜、納米負(fù)荷薄膜材料等。

超晶格薄膜：半導(dǎo)體超晶格材料的種類在不斷擴(kuò)充，由原先的砷化鎵、鎵化鋁發(fā)展到銦砷、銦鎵砷、銦鋁砷等，其被譽(yù)為新一代的硅材料[2]。它與當(dāng)前硅先進(jìn)的工藝相結(jié)合，應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)的方方面面。高科技器件以及搞電子遷移率晶體管、激光器以及實(shí)空間電子轉(zhuǎn)移等方面均廣泛應(yīng)用超晶格薄膜。雷達(dá)、空間技術(shù)等領(lǐng)域也采用超晶格薄膜材料。

我國(guó)材料化學(xué)工程的典型案例是建立了國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)值。以南京工業(yè)大學(xué)為依托，相面全國(guó)重大需求以及國(guó)際學(xué)術(shù)前沿領(lǐng)域。主要目標(biāo)是建設(shè)材料化學(xué)工程領(lǐng)域高水平的科學(xué)研究，培養(yǎng)高素質(zhì)的人才。以“用化學(xué)工程理論和方法對(duì)材料設(shè)備加工與生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)”為學(xué)術(shù)思路，最終解決我國(guó)資源、環(huán)境等主要難點(diǎn)問(wèn)題，構(gòu)建一個(gè)化學(xué)工程與材料學(xué)科相交叉的平臺(tái)。

2 材料化學(xué)工程的發(fā)展前景

材料科學(xué)的重要分支包括材料化學(xué)，在發(fā)現(xiàn)新材料與合成新材料以來(lái)，這些材料已經(jīng)在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著重大的作用。因此，材料化學(xué)工程在社會(huì)發(fā)展中具有廣闊的發(fā)展前景，尤其是在原子、分子水準(zhǔn)上的新材料設(shè)計(jì)中更具有重要的戰(zhàn)略意義。材料化學(xué)發(fā)展前景做突出的是在能源以及軍事工業(yè)領(lǐng)域所做出的貢獻(xiàn)?？萍及l(fā)展是增強(qiáng)我國(guó)國(guó)力的重點(diǎn)因素，將能源發(fā)展、水資源以及環(huán)境保護(hù)技術(shù)作為優(yōu)先發(fā)展的位置上，解決好限制我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)問(wèn)題，解決這些瓶頸問(wèn)題都需要材料化學(xué)的介入[3]。在石化發(fā)展過(guò)程中，先進(jìn)材料中中核心技術(shù)（分離與反應(yīng)技術(shù)）能發(fā)揮關(guān)鍵的作用，為創(chuàng)造高效清潔的能源奠定了良好的基礎(chǔ)。如：借助膜材料發(fā)展起來(lái)的新型分離技術(shù)，是利用壓力差、濃度差等動(dòng)力實(shí)現(xiàn)分離技術(shù)的，通常情況下，不會(huì)發(fā)生變相變化。因此，其具有節(jié)約能源的特征，發(fā)展具有光明的前景。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，就當(dāng)前而言，能源稀缺以及環(huán)境污染等問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐。而使用材料化學(xué)有利于提高資源的利用例，為構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)提供有力支撐。同時(shí)材料化學(xué)應(yīng)用于我國(guó)軍事領(lǐng)域能有效地提升我國(guó)的國(guó)防實(shí)力。由此可見(jiàn)，材料化學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域廣闊，因此社會(huì)要充分挖掘其有效價(jià)值，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐南平，時(shí)韻.我國(guó)材料化學(xué)工程研究進(jìn)展[J].化工學(xué)報(bào)，2015，33（01）：102-113.

[2]佘祿釗，王媛媛.材料化學(xué)工程的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].裝飾裝修天地，2015，56（01）：33-36.

[3]蔡建國(guó)，蔡睿敏.納米氧化鋅聚丙烯纖維的抗菌性能研究[J].材料化學(xué)前沿，2015，56（08）：77-86.