材料物理化學的前景及在民航中的應用

【摘要】：本文分析了材料物理化學的前景，并且對它在民用航空領域中的應用關系進行了相關探討，簡單介紹了材料物理化學的人才需求，在當今高科技領域中材料物理化學起到了十分重要的作用，是發展先導和基礎鋪墊，它影響著一個國家的科學技術及經濟水平，是重要因素，同時它也是航空安全檢測方面不可或缺的重要材料，有著檢測、研究、修復和制備等多方面的用途。

【關鍵詞】：材料物理化學；民航；前景及應用

一、材料物理化學前景介紹

人們在20世紀后期時，就已經把能源、信息及材料當作人類社會進步的三大支柱，尤其是上世紀八十年代以后，新材料、能源、信息、空間、海洋及生物在全球范圍內都崛起了巨大陣勢，甚至人們已然把新材料技術與生物信息技術三者標注為20-21世紀的主要技術革命。德國學者曾對世界各國發展計劃進行了分析，他總結出21世紀發展的九大重點領域內容，分別為微電子學、系統工程、計算機軟件、納米技術、光子學、細胞生物、分子電子及信息和管理及生產工程。這九大領域先后涉及到80個課題中的24項先進材料，不少其他領域中的相關課題中也包含不少這些材料，從世界其他工業發達國家的歷史中我們可以看到，材料的發展和研究也是一種國家戰略高度的提升，因此材料屬于優先發展領域。比如，20世紀50年代的美國就已經制定了國家材料規劃，美國的國力大幅度增加和它息息相關，1994年美國總統克林頓也提出過經濟增長的技術決策，把材料列為國家重要發展的內容之一，這樣做的目的也是為了能讓美國在科學技術及國民經濟方面領先于世界，日本政府也制定過相關政策，我黨和政府也開始重視起材料研究和開發工作，但是改革開放之前，我國的材料重點主要是為軍工生產服務，民用上的研究還十分薄弱，自開放以后，材料學在我國快速的發展，尤其是民用方面的技術服務普遍被重視起來，國家九五-2010的規劃遠景中，更是將新材料列為重要項目。

材料物理化學是應用物理與化學的一部分，它的特點是明顯交叉，學科屬于邊緣性質。目前材料材料改性及制備都特別的依賴材料物理化學，能源環保也都是利用了材料化學的方法工藝及理論，材料化學在我國占有重要地位，與此同時，行業發展及專業上的契機，也必定給材料物理化學人才帶來大量機遇，也是我國材料物理化學人才培養的新方向。

二、材料物理化學的人才需求現狀

材料物理化學在現代材料科學中是一項重要分支，它起到了對現代高科技領域發展的先導及基礎作用，影響了一個國家的科學技術水平與經濟，作為發展重要因素之一的材料物理化學，人才需求十分廣泛，畢業后可以到民用航空公司就業，也可以去家用電器、汽車及化工、建筑材料等領域從事材料設計，也可以進行研究、開發及技術管理、營銷等一系列工作，甚至可以到政府有關機構工作，因為材料化學是建立在傳統材料學基礎上的兩個分支，所以材料化學和材料物理都屬于二級學科，實際上對一個新專業評價它的好壞，主要是看它的前景如何，以及未來社會對其是否需求，當下個別案例表現不能算內，新專業往往都會在建設初期遭到人們的質疑，人們因對其不了解而產生擔憂，往往時機已經在猶豫中而被耽誤，所以科技迅速發展的今天，競爭如此激烈的高等教育中，走在學科前列十分重要，抓住新的機遇開辦新興專業，是一件受益匪淺的事情。

三、民用航空中的材料物理化學應用

3.1、材料物理化學與航空材料

整個現代材料科學的發展中，航空材料都騎著基礎與先導作用，機體與發動機材料是航空材料中最重要的結構，它與材料物理化學有分不開的關聯，考慮到飛機安全性，航空的結構材料必須具有高可靠性，一定要高強且輕質。飛行器作為整體，對一些非結構性材料也少量用到，比如密封材料、降震減噪等，鈦合金及鋁合金是機體的主要材料，其和樹脂等復合材料一起，構成飛行器，具有成本低和高性能的優點。為了可以讓新型復合材料的性能變得更高，歐洲空中客車公司提出觀點，用更多的材料化學方法對復合材料及應用碳纖維進行制備和減重，最多可減輕30%的重量，飛行成本的40%被降低。但是缺點是炭纖維復合材料在技術減重的時候會提高一些構成成本，運用已儲備的技術，可以達到15%的減重效果，降低成本目標，由此可見，發展低成本中，高性能復合材料是擁有很大潛力的。美國在2000年微了達到航空技術的領先，將十項涉及材料列入關鍵性計劃，分別有：陶瓷基復合材料、先進單晶葉片材料、渦輪葉片、磁性軸承、脈沖爆震發動機、低溫燃料存儲材料及新能力燃料等。

目前我國化學工業正在開展高起點的航空材料研究工作，化工新材料必將研制到新水平，并打下我國新型飛機壓制的高性能基礎，發達國家已經開始用納米復合粉添加纖維制作軍服，這種材質不但可以很好的屏蔽紅外線，還可以強吸收人體紅外線。增加保暖，軍服也能夠減輕重要，比起容易放電具有安全隱患的化纖衣服，這種材質優勢很多，可以說金屬納米微粒為一切難題的解決提供了新的途徑。至此我們可以看出，材料物理化學在航空材料中有著不可或缺的重要作用，可以用于研究、檢測及修復等多個方面。

3.2、材料物理化學與航空安全

3.2.1、飛機防護及腐蝕

民航的壯大是的早期引入的波音飛機進入老齡化階段，飛機使用時間過久，結構完整性都受到磨損，原因有三，一是應力損傷，二是環境損傷，三是意外損傷，如鳥擊、地面摩擦和雷擊等，而應力、均勻、晶間、及電化學腐蝕是飛機結構非常常見的一種腐蝕，有可能一處部位呈現多種腐蝕現象，國際民航中對腐蝕的維修、預防費用甚至占到總飛機維修費的一半，所以材料物理化學對飛機腐蝕問題的解決具有重要意義，其是一種有效解決途徑，可以用材料化學方法將飛機涂抹一層防腐層，飛機由此可以具有更好的防腐性，防腐劑具有稀薄性及高滲性，一些不容易接近及干縫區比較適合運用。

3.2.2、材料故障分析及安全檢查

飛機上一些隨身攜帶物品及行李貨物等，鑒別與檢測的前提條件是先要對材料的微觀結構、光電磁及物理化學物質進行查明，然后在于此基礎上，找尋能夠對材料特征進行反映的化學媒介，然后設計出簡單易行的檢測儀器或方法，便以用于民航安全服務中，所以必須要用材料物理化學作為基礎，提高檢查精度及擴展范圍，這樣才能實現高校實用的安全檢查，全面設計出對等設施。

總結：隨著我國科技的高速發展，各行各業都在激烈競爭中發揮自身潛力，而對于進步材料及材料性能的提高，是他們的有力武器，而這些都離不開材料物理化學的發展和進步，通過材料物理化學的方法、工藝及理論可以充分的對材料進行研究和制備，同時還可以解決材料檢測與識別技術方面的許多難題，例如吸波材料、燃油催化劑及尾氣處理劑，及飛行材料的安全識別與修復、檢測等技術，都發揮了材料物理化學的巨大潛力，相信未來更多的科技發展中都將用到這種材料技術，它也會在科技發展中占據廣闊的發展應用前景，地位將十分突出。

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