材料化學(xué)工程的理論研究與應(yīng)用發(fā)展

姚皓云

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，材料化學(xué)工程扮演著越來(lái)越重要的角色，并且在能源和國(guó)防方面處于舉足輕重的地位。可以增強(qiáng)我國(guó)的國(guó)防實(shí)力，并且能高效地利用能源。因此，對(duì)材料化學(xué)工程進(jìn)行現(xiàn)狀分析和前景研究具有特別重要的意義，可以為材料化學(xué)工程這一學(xué)科有重要的參考價(jià)值。材料化學(xué)工程的應(yīng)用與新能源的開(kāi)發(fā)相掛鉤，肩負(fù)著開(kāi)發(fā)新能源的重要責(zé)任。

關(guān)鍵詞：材料化學(xué)工程；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展

引言：隨著材料化學(xué)的發(fā)展，對(duì)環(huán)境造成了巨大的威脅。對(duì)此國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重視，在習(xí)近平的領(lǐng)導(dǎo)下，通過(guò)制定相關(guān)的法律法規(guī)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、減少排放，以此實(shí)現(xiàn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。在過(guò)去的幾年中，雖然經(jīng)濟(jì)效應(yīng)得以快速發(fā)展，但我國(guó)的很多能源卻被破壞甚至枯竭了。如何使用先進(jìn)的化學(xué)材料，來(lái)滿足生產(chǎn)過(guò)程中的需求，是國(guó)家目前重點(diǎn)解決的問(wèn)題。材料化學(xué)工程的應(yīng)用可以解決這一問(wèn)題，可以提高能源的循環(huán)利用率，并且減少有污染的氣體排放。

一、材料化學(xué)工程的應(yīng)用材料

1、納米材料

納米材料在材料化學(xué)工程中處于很重要的位置。由于納米是一種微小的計(jì)量單位，所以很少可以使用其他材料來(lái)代替。納米材料可以從化學(xué)，力學(xué)，磁學(xué)，熱學(xué)等方面來(lái)劃分。在生產(chǎn)過(guò)程中，納米材料可以用在光和電、光和熱的轉(zhuǎn)換材料上，例如被應(yīng)用在紅外感元器件上。納米技術(shù)應(yīng)用廣泛，可以應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域中，例如納米材料可以用來(lái)制成具有抗菌性纖維，并且這種效果在業(yè)內(nèi)被廣泛接納。

2、先進(jìn)陶瓷

通過(guò)使用性能的不同，可以將先進(jìn)陶瓷劃分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。首先，對(duì)結(jié)構(gòu)陶瓷進(jìn)行剖析。結(jié)構(gòu)陶瓷可以應(yīng)用在熱能和化學(xué)應(yīng)用方面，具有較強(qiáng)的機(jī)械力，它具有較高的強(qiáng)度和硬度，并且抗高溫高壓和腐蝕，這使得他在材料化學(xué)工程中被廣泛應(yīng)用。而且比其他聚合物材料更占優(yōu)勢(shì)。眾所周知，防彈玻璃是高強(qiáng)度、高硬度的，并且在生產(chǎn)過(guò)程中被廣泛使用。其實(shí)，防彈玻璃是由Al？O3和MgO混合而成的，這種玻璃具有耐高溫的特點(diǎn)，即使在2000℃的高溫下依舊不會(huì)被融化。通常情況下這種具有高強(qiáng)度且耐磨的陶瓷會(huì)在軸承制作上使用。還有一些其他材質(zhì)的材料也經(jīng)常被使用到，例如，氧化鋯也具有較高的強(qiáng)度與柔韌度，并且氧化鋯制成的東西不會(huì)生銹也不會(huì)導(dǎo)電。生物陶瓷也屬于結(jié)構(gòu)陶瓷，它的性能和納米材料相似，并且它能與人體組織親密結(jié)合，所以經(jīng)常被應(yīng)用在修復(fù)治療方面。

此外，功能陶瓷也被廣為利用。例如，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域就會(huì)大面積使用。并且壓電陶瓷在軍事方面也有舉足輕重的地位。如果我們對(duì)壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，不難發(fā)現(xiàn)，它具有較強(qiáng)的性能，并且它的內(nèi)部是不對(duì)稱的，幾乎每一個(gè)方面都會(huì)承受壓力，從而在一定的方向中產(chǎn)生極化現(xiàn)象，并且還可能會(huì)出現(xiàn)電位差。如果我們要是想使晶體的形狀發(fā)生改變，或者是位置發(fā)生改變的話，那就可以選擇在特定的方位中施加電場(chǎng)。在軍事領(lǐng)域，原子彈發(fā)射時(shí)的起爆器就是使用壓電陶瓷的這種原理制成的[1]。在日常生活中我們還會(huì)使用敏感陶瓷，敏感陶瓷是有金屬氧化物中的多晶體構(gòu)成，包括熱敏和濕敏，具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性。會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生不同的影響，并且能夠迅速感受到周圍環(huán)境的變化，并做出相應(yīng)的反應(yīng)。每一種陶瓷自身都有不同的特性，于是被運(yùn)用在了各種不同的領(lǐng)域，目前在節(jié)能環(huán)保方面發(fā)揮著極為重要的作用。

3、新型薄膜材料

我們可以通過(guò)薄膜材料的差異，將這些材料劃分為磁性薄膜，納米復(fù)合薄膜等。隨著我國(guó)在這一方面研究的不斷突破，半導(dǎo)體的超晶格材料種類不停地發(fā)掘，從最開(kāi)始的砷化鎵到現(xiàn)在的銦鎵砷，這些材料都被一一納入了最新一代的硅材料中。目前我們可以將制作工藝和硅的加工工藝進(jìn)行融合，并運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中去。目前一些常見(jiàn)的高科技材料以及激光器等都是利用了超晶格薄膜形成的。另外，這種材料在雷達(dá)設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)揮著積極影響。

在我國(guó)材料化學(xué)工程研究領(lǐng)域上，最主要的就是國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的成立。南京工業(yè)大學(xué)在以往的研究基礎(chǔ)上，不斷突破新的領(lǐng)域找到適應(yīng)于國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)領(lǐng)域上的需求。這種實(shí)驗(yàn)室的建立有助于高水平的研究實(shí)驗(yàn)，并且還可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)踐，不僅可以鍛煉科研人員的實(shí)驗(yàn)水平，還可以培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)型人才。技術(shù)方面世代相傳也是材料化學(xué)工程得以優(yōu)化的重要前提。我們要在材料化學(xué)工程中學(xué)習(xí)學(xué)術(shù)研究的重要手段，為國(guó)內(nèi)能源缺乏找到解決方案，突破在能源環(huán)境中遇到的麻煩，將化學(xué)工程與材料相互結(jié)合，從而達(dá)到資源的整合目的。這也是將來(lái)材料化學(xué)工程發(fā)展的前提。

二、應(yīng)用發(fā)展

材料科學(xué)中最重要的一部分就是材料化學(xué)，隨著新材料以及合成材料的深入研究這些材料得到了廣泛的應(yīng)用，并且在不同的領(lǐng)域發(fā)揮著極為重要的作用。因此，從未來(lái)的應(yīng)用發(fā)展角度來(lái)看，材料化學(xué)工程在應(yīng)用方面還有很大的提升空間，并且對(duì)材料的發(fā)展也有著積極的作用，特別是那些使用原子和分子設(shè)計(jì)的新型材料，給未來(lái)的材料化學(xué)領(lǐng)域發(fā)展提供了重要基礎(chǔ)。

材料化學(xué)工程在能源資源和軍事以及工業(yè)生產(chǎn)方面得到了廣泛應(yīng)用，簡(jiǎn)而言之，可以說(shuō)是材料科技的發(fā)展為這些領(lǐng)域做出了極大的貢獻(xiàn)。我們可以通過(guò)能源資源發(fā)展和環(huán)境保護(hù)方面采取一系列的保護(hù)措施，解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的障礙問(wèn)題突破瓶頸，從而來(lái)促進(jìn)我國(guó)的綜合國(guó)力[2]。材料化學(xué)工程在能源資源方面和節(jié)能環(huán)保方面發(fā)揮著極其重要的作用，因此，一個(gè)國(guó)家的發(fā)展必定離不開(kāi)材料化學(xué)工程的進(jìn)步。

三、結(jié)束語(yǔ)

雖然我國(guó)地大物博，但是能源資源方面的缺乏一直限制著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，嚴(yán)重阻礙了國(guó)內(nèi)工業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，我們只有大力發(fā)展和研究材料科學(xué)才能使我國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)型，并且找到解決能源資源短缺的方法。我國(guó)倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保，材料化學(xué)工程可以提高資源的循環(huán)使用率，這正好符合了我國(guó)新型的友好型社會(huì)關(guān)系[3]。目前我國(guó)的國(guó)防實(shí)力也深受材料化學(xué)工程的影響，因此，材料化學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛使用，國(guó)家理應(yīng)對(duì)這門學(xué)科引起高度重視，鼓勵(lì)研究者們發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在價(jià)值，并且培養(yǎng)大批具有相關(guān)專業(yè)知識(shí)的人才，從而推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]艾寧，計(jì)偉榮，項(xiàng)斌等.化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的探索與實(shí)踐[J].化工高等教育，2009（06）：28-31.

[2]魏雙峰，郭靜.材料化學(xué)工程的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)研究[J].魅力中國(guó)，2017（47）：230.

[3]沈濤.材料化學(xué)工程應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)探討[J].魅力中國(guó)，2016（52）：204.