數(shù)學(xué)在材料科學(xué)中的應(yīng)用分析

彭楨楠

摘 要：數(shù)學(xué)作為一門必要學(xué)科，在我們的日常生活中發(fā)揮了重要的作用，不管是一些精密的計算還是生活中的一些細(xì)小的計算，都要運用到相關(guān)的數(shù)學(xué)知識。而材料科學(xué)作為21世紀(jì)你們新興學(xué)科，對于人類社會的發(fā)展。不可重復(fù)的作用，材料科學(xué)的得到廣泛應(yīng)用必須借助于數(shù)學(xué)這個應(yīng)用工具，數(shù)學(xué)我現(xiàn)在材料科學(xué)的發(fā)展提供了發(fā)展的思路 ，還指出了發(fā)展的具體路徑，對于材料科學(xué)的發(fā)展具有重要的作用。因此我們應(yīng)該努力學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識，為材料科學(xué)的發(fā)展提供源源不竭的動力。本文通過分析材料科學(xué)的具體含義以及相關(guān)特點，指出相關(guān)數(shù)學(xué)知識在材料科學(xué)中的應(yīng)用分析，希望給相關(guān)的材料科學(xué)的研究工作人員一些借鑒性的參考意見。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)；數(shù)學(xué)；應(yīng)用分析

一、材料科學(xué)的內(nèi)容以及特點

材料科學(xué)主要是研究一些新型材料的一門科學(xué)，包括很多特殊的材料，比如玻璃、陶瓷、水泥、鋼筋、混凝土等等一些可降解的或者不可降解的材料，這些材料不僅直接影響到人們的日常生活，而且對于我們國家的國民經(jīng)濟增長具有至關(guān)重要的作用。在我們的日常生活中有很多地方都應(yīng)用到材料科學(xué)的相關(guān)知識，我們要根據(jù)材料科學(xué)發(fā)展的實際情況來和相關(guān)的數(shù)學(xué)知識進行有機結(jié)合，這樣就可以幫助材料科學(xué)獲得進一步的發(fā)展。材料科學(xué)的基本特點是：

（1）具有實用性。

現(xiàn)實生活中的很多地方都會用到材料科學(xué)，建筑物的施工過程需要建筑材料，探索太空的宇宙飛船需要特殊的太空材料，還有就是農(nóng)業(yè)建設(shè)過程中的農(nóng)林材料。這些都與我們的日常生活息息相關(guān)。因此材料科學(xué)這門課具有很強的實用性，與我們的實際生活有著密切的聯(lián)系。這門學(xué)科的相關(guān)知識可以很靈活運用到現(xiàn)實生活。

（2）具有交叉性。

因為材料科學(xué)設(shè)計的內(nèi)容很多，既包括一些理科新的知識，還包括一些理論概括知識，需要很強的邏輯思維能力以及相應(yīng)的知識應(yīng)用能力。材料科學(xué)不僅涉及了化學(xué)和物理的相關(guān)知識，還包括了一些生物知識。因此在材料科學(xué)的研究過程中出現(xiàn)交叉性的特征，這些學(xué)科之間的相互交融促進了材料科學(xué)的進一步發(fā)展。

（3）具有豐富性。

材料科學(xué)的發(fā)展具有悠久的歷史，由于我們?nèi)祟悓Υ笞匀坏拈_采以及綜合利用過程非常艱辛，因此在現(xiàn)代社會我們所生活中以及生產(chǎn)中運用的材料，都是有人工合成的有機材料，這些材料的原材料都是取決于大自然中的豐富資源，運用相關(guān)的物理和化學(xué)技術(shù)來進行提取有用的要素進行新的材料的研發(fā)。因此材料科學(xué)是依靠多種學(xué)科的知識而發(fā)展的。

二、數(shù)學(xué)的含義及作用

數(shù)學(xué)主要是研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、變化、空間以及信息等概念的一門學(xué)科，數(shù)學(xué)在新的學(xué)科的學(xué)習(xí)中發(fā)揮著不可替代的作用，同時也是學(xué)習(xí)和研究現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)必不可少的基本工具。數(shù)學(xué)是每個人都必須學(xué)的一門學(xué)科，在現(xiàn)有的教育體制中數(shù)學(xué)占有了很大的比例，學(xué)生都需要掌握一定的數(shù)學(xué)知識，這對于以后的理科性學(xué)科的學(xué)習(xí)具有重要的作用。因此數(shù)學(xué)在對個人，企業(yè)以及社會都有著關(guān)鍵的推動作用，都可以促進個人企業(yè)以及社會的長遠(yuǎn)發(fā)展。因此對于材料科學(xué)的推動作用更是不可估量的。

三、數(shù)學(xué)在材料科學(xué)中的應(yīng)用分析

數(shù)學(xué)涵蓋的內(nèi)容十分豐富，包括一些數(shù)量變化，結(jié)構(gòu)圖表，空間幾何，以及方程等等一些抽象的內(nèi)容，這些內(nèi)容對于材料科學(xué)的發(fā)展都可以提供一個工具性的作用，這些解決問題的思維方式也可以為材料科學(xué)的發(fā)展提供一個新的發(fā)展路徑。下面從幾個方面分析數(shù)學(xué)在材料科學(xué)中的具體應(yīng)用

（1）數(shù)量變化知識的應(yīng)用。

這主要體現(xiàn)在材料的設(shè)計過程之中，在設(shè)計過程之中必須要通過精確的計算，達到一個最佳的最理想的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過這些數(shù)量變化的分析，來保證材料設(shè)計圖紙的精確性和科學(xué)性，這樣就可以使材料科學(xué)在發(fā)展過程中不會受到太多的阻力，不僅可以促進新材料的早日研發(fā)，還可以保證新材料的生產(chǎn)過程的安全以及質(zhì)量的可靠。運用相關(guān)的數(shù)學(xué)公式可以通過計算機來計算，節(jié)省了一定程度的人力物力和時間，在一定程度上也可以節(jié)約了材料在研發(fā)和生產(chǎn)過程中的開發(fā)成本，對于企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展來說也是相當(dāng)重要的。

（2）空間結(jié)構(gòu)知識的應(yīng)用。

數(shù)學(xué)里面有很多空間立體幾何結(jié)構(gòu)，這些空間立體幾何，不僅可以訓(xùn)練人們的空間抽象能力，還可以幫助人們更好的認(rèn)識一些新的更加符合材料發(fā)展的結(jié)構(gòu)。這些空間立體幾何的結(jié)構(gòu)，可以幫助材料相關(guān)的分子在設(shè)計過程中可以更加明晰，這種明晰的設(shè)計圖會幫助相關(guān)的生產(chǎn)人員更加了解設(shè)計者的意圖，根據(jù)設(shè)計圖紙生產(chǎn)出符合要求的新型材料。

（3）提供新的開發(fā)思路。

在數(shù)學(xué)的三觀學(xué)習(xí)過程中，我們經(jīng)常會應(yīng)用到舉一反三的思維，通過一種題目的解答可以了解到另一種相似題目的解答方法，這種思維對于材料科學(xué)的研發(fā)過程具有很大的影響，如果一種材料分子無法和另一種材料分子相結(jié)合，那么就可以排除與另一種材料分子成分相似的材料，這種相對來說成功率較高的排除法，對于材料科學(xué)的迅速發(fā)展會有巨大的推動作用。反而言之，如果一種材料分子可以與另一種材料分子相結(jié)合生產(chǎn)出更加適合社會發(fā)展的新型材料。那么我們就可以先篩選出與另一種材料分子成分相似的其他材料分子。把這些成分相似的材料分子與第一種材料分子進行相結(jié)合，探尋是否可以獲得相同的研究效果，這對于材料科學(xué)的發(fā)展過程會提供一個重要的開發(fā)思路。

四、結(jié)語

數(shù)學(xué)作為一門在現(xiàn)實生活中具有重要作用的學(xué)科，一些相關(guān)的空間幾何知識以及結(jié)構(gòu)圖表方法對于材料科學(xué)的發(fā)展具有重要的作用，通過這些數(shù)據(jù)分析，可以進一步確定相應(yīng)的材料的結(jié)構(gòu)以及配料比，可以生產(chǎn)出最適合人類社會發(fā)展的新型材料，對于太空以及孩子的探索進程都會起到至關(guān)重要的作用。這些新材料的產(chǎn)生會幫助人類進一步開拓探索范圍，實現(xiàn)人類社會的長遠(yuǎn)發(fā)展。因此我們應(yīng)該在學(xué)習(xí)過程中努力學(xué)習(xí)以及掌握相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識，不斷提高相應(yīng)的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，這樣為材料科學(xué)的發(fā)展奠定一個堅實的知識基礎(chǔ)，促進材料科學(xué)可以有一個比較廣闊的發(fā)展空間。

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