材料化学工程的应用及发展趋势研究

张帅

摘 要：材料化学工程在我国社会经济发展中承担着日益重要的作用，其在能源发展以及国防实力构建上发挥着重要的作用。有利于提高能源的利用效率，增強我国的国防实力。因此，对材料化学工程的应用现状以及材料化学工程的发展前景进行研究具有重要的现实意义。为充分发挥材料化学工程的价值提供合理的参考意见。

关键词：材料化学工程；应用；发展趋势

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

0 引言

随着环境的日益恶化，我国重视生态环境的建设，提出科学发展观指导方针。实现节能减排，这是我国发展规划的重点要求。在工业发展的过程中，以牺牲环境为代价，能源日益枯竭，面向先进材料设备以及应用成为我国社会会经济发展的迫切要求。而材料化学工程能有效地提升能源的利用效率，使得污染排放量不断降低，有助于提升我国的国防实力。因此，材料化学工程的发展肩负着引进新型资源的重大责任。发展材料化学工程成为社会发展的迫切所需。

1 材料化学工程的应用现状

1.1 纳米材料、先进陶瓷以及新型薄膜材料的应用

纳米材料、先进陶瓷以及新型薄膜材料是材料化学工程成果发展最为突出的一部分。其主要应用状况表现在以下几个方面。

1.1.1 纳米材料

纳米材料具有十分重要的作用。纳米属于特别微小的一个单位，其它材料难以代替纳米材料。纳米粉体的粒径、光波波长以及超导态的相关长度形成透射深度等物理特征尺寸其中还可以将其详细分为特殊的化学性质、磁学性质、力学性质以及热学性质。因此纳米颗粒可以充当高效率光热和光电转换材料。具体说，纳米材料可以应用于红外感元件以及隐身技术等。纳米技术可以应用到社会生产的各个领域。如利用纳米材料制作成的纳米氧化锌聚丙烯纤维的抗菌性已经受到社会的广泛认可。

1.1.2 先进陶瓷

以使用性能为标准可以将先进陶瓷分为结构陶瓷以及功能陶瓷这两大类。强劲的机械、热以及化学等效能是结构陶瓷的优势，具有高硬度、高强度、抗腐蚀以及耐高温高压等作用，与合金与聚合物相比，结构陶瓷具有显著的优势[1]。在军事领域、航天领域以及机械领域通常应用结构陶瓷。将氧化铝与氧化镁混合能制成“防弹玻璃”，即使在1800摄氏度的高温下也具也不会融化。具有高强度、耐磨损的结构陶瓷主要用于制作轴承、燃烧室的材料。具有高强度和韧性的可以用来制作代替金属制作模具的氧化锆材料。并且在材料中加入氧化锆材料不易生锈，也不会导电。生物陶瓷也属于结构陶瓷，它的只要作用与纳米生物材料效用差不多。它与人体组织具有加好的亲和性，因此在人体骨骼修复治疗中通常采用其治疗。

而信息技术以及计算机领域中通常采用功能陶瓷。军事工业中特别重视压电陶瓷的使用。压电陶瓷的性能强大，它晶体上没有对称中心，当对每个方向施加压力时，它会在特定的方向成产生极化，同时，另一个表现会出现电位差。相反，下一定的方向施加电场，其形状将会反正改变或者发生位移。因此，原子弹的起爆器都是由压电陶瓷制成的。还有常使用的敏感陶瓷，热敏、气敏、湿敏等均属于敏感陶瓷，它是由离子键金属氧化物多晶体组成的一种导电材料，对于周围环境所发生的各种变化，它能敏感地感应到，并迅速做出相应的反应。这些陶瓷具有特殊性，各个领域都会广泛应用这些陶瓷，尤其在节能以及安全等方面发挥着重要的作用。

1.2 新型薄膜材料

按照常见的运用类型划分，可以将新型薄膜材料划分为磁性薄膜、金刚石薄膜、纳米负荷薄膜材料等。

超晶格薄膜：半导体超晶格材料的种类在不断扩充，由原先的砷化镓、镓化铝发展到铟砷、铟镓砷、铟铝砷等，其被誉为新一代的硅材料[2]。它与当前硅先进的工艺相结合，应用在社会生产的方方面面。高科技器件以及搞电子迁移率晶体管、激光器以及实空间电子转移等方面均广泛应用超晶格薄膜。雷达、空间技术等领域也采用超晶格薄膜材料。

我国材料化学工程的典型案例是建立了国家重点实验值。以南京工业大学为依托，相面全国重大需求以及国际学术前沿领域。主要目标是建设材料化学工程领域高水平的科学研究，培养高素质的人才。以“用化学工程理论和方法对材料设备加工与生产进行指导”为学术思路，最终解决我国资源、环境等主要难点问题，构建一个化学工程与材料学科相交叉的平台。

2 材料化学工程的发展前景

材料科学的重要分支包括材料化学，在发现新材料与合成新材料以来，这些材料已经在社会生产中发挥着重大的作用。因此，材料化学工程在社会发展中具有广阔的发展前景，尤其是在原子、分子水准上的新材料设计中更具有重要的战略意义。材料化学发展前景做突出的是在能源以及军事工业领域所做出的贡献。科技发展是增强我国国力的重点因素，将能源发展、水资源以及环境保护技术作为优先发展的位置上，解决好限制我国经济发展的重点问题，解决这些瓶颈问题都需要材料化学的介入[3]。在石化发展过程中，先进材料中中核心技术（分离与反应技术）能发挥关键的作用，为创造高效清洁的能源奠定了良好的基础。如：借助膜材料发展起来的新型分离技术，是利用压力差、浓度差等动力实现分离技术的，通常情况下，不会发生变相变化。因此，其具有节约能源的特征，发展具有光明的前景。

3 结语

总而言之，就当前而言，能源稀缺以及环境污染等问题严重阻碍了我国社会经济发展的步伐。而使用材料化学有利于提高资源的利用例，为构建环境友好型社会提供有力支撑。同时材料化学应用于我国军事领域能有效地提升我国的国防实力。由此可见，材料化学应用的领域广阔，因此社会要充分挖掘其有效价值，推动我国社会经济发展。

参考文献：

[1]徐南平，时韵.我国材料化学工程研究进展[J].化工学报，2015，33（01）：102-113.

[2]佘禄钊，王媛媛.材料化学工程的应用及发展趋势[J].装饰装修天地，2015，56（01）：33-36.

[3]蔡建国，蔡睿敏.纳米氧化锌聚丙烯纤维的抗菌性能研究[J].材料化学前沿，2015，56（08）：77-86.