材料化學(xué)工程的應(yīng)用及趨勢(shì)分析

劉 祺

（江蘇大學(xué)京江學(xué)院 江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

1 引言

近年來，我國(guó)生態(tài)建設(shè)工作取得一定進(jìn)展，通過節(jié)能減排，提高資源利用率，保證經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在這一過程中，化學(xué)材料工程發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。當(dāng)前新型的有機(jī)金屬材料在工業(yè)生產(chǎn)中表現(xiàn)出重要作用，新型的半導(dǎo)體材料也在不斷提高半導(dǎo)體發(fā)展水平。因此發(fā)展新型材料已經(jīng)成為新時(shí)代下經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要任務(wù)。

2 材料化學(xué)工程概述

材料化學(xué)工程在我國(guó)已經(jīng)經(jīng)歷了一定的發(fā)展歷程，但就新型材料的研究以及應(yīng)用方面，我國(guó)相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距。經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人們的生活和工作也造成一定的影響，材料化學(xué)工程研究的內(nèi)容在于對(duì)新材料的探索，對(duì)材料穩(wěn)定性稀有材料可替代性的追求。其中研究對(duì)象具體以膜過程、吸附過程以及催化過程等為基礎(chǔ)，目的在于提高對(duì)新型材料的應(yīng)用水平。新型材料的研發(fā)目的在于解決新時(shí)代存在的問題。當(dāng)前，由于化學(xué)材料種類眾多，功能有所差別，因此具有非常廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于早期的獨(dú)立材料，當(dāng)前各類合成材料可以相互結(jié)合，相互作用，發(fā)揮出更加明顯的效果。

通常情況下，可以將化工材料分為金屬功能材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料以及非晶鈦合金材料以及納米材料等。研究人員在對(duì)材料進(jìn)行研究時(shí)，還應(yīng)該逐漸提高工藝水平，完成高質(zhì)量材料的制備和轉(zhuǎn)換。將新材料應(yīng)用到實(shí)際工作中，從而有效解決資源消耗過大以及環(huán)境污染等問題。另外，按照材料功能分，又可以將材料分為、結(jié)構(gòu)材料和功能材料。不同的分類方式主要體現(xiàn)在材料在應(yīng)用層面的差別。

3 材料化學(xué)工程的應(yīng)用情況

當(dāng)前，材料化學(xué)工程的應(yīng)用主要體現(xiàn)在納米材料、先進(jìn)陶瓷材料以及新型膜材料的應(yīng)用。

3.1 納米材料的應(yīng)用

納米材料作為一種微觀材料，具有不可替代的功能。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，對(duì)于分析材料的化學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)以及熱學(xué)性質(zhì)具有非常重要的應(yīng)用。通過納米顆粒可以實(shí)現(xiàn)高效率光熱以及光電的轉(zhuǎn)換。當(dāng)前，將納米材料應(yīng)用于紅外感元件以及相關(guān)隱身技術(shù)已經(jīng)取得較明顯的效果。隨著材料化學(xué)工程研究的深入，納米材料將會(huì)被應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域中。

3.2 先進(jìn)陶瓷材料的應(yīng)用

從使用功能的角度進(jìn)行分類，可以將先進(jìn)陶瓷分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。結(jié)構(gòu)陶瓷具有良好的機(jī)械效能、熱效能和化學(xué)效能，同時(shí)由于自身材料的硬度、高強(qiáng)度、抗腐蝕能力較強(qiáng)、耐高溫高壓等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。當(dāng)前在軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域以及機(jī)械制造領(lǐng)域都對(duì)結(jié)構(gòu)陶瓷進(jìn)行了應(yīng)用。通過氧化鋁與氧化鎂的混合可以形成具有超高強(qiáng)度的防彈玻璃，這種混合材料還具有耐高溫的特點(diǎn)，因此在軍事領(lǐng)域中具有非常重要的作用。部分結(jié)構(gòu)陶瓷還可以應(yīng)用于軸承、燃燒室制作過程中，這種材料可以代替原有的金屬材料作為模具被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。同時(shí)結(jié)構(gòu)陶瓷還具有技術(shù)材料不具備的耐腐蝕、不導(dǎo)電的優(yōu)勢(shì)。結(jié)構(gòu)陶瓷中的生物陶瓷由于自身的親和性良好，在人體骨骼治療中也體現(xiàn)出非常重要的作用。

功能陶瓷在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域以及信息技術(shù)領(lǐng)域中具有非常重要的應(yīng)用。在軍事工業(yè)生產(chǎn)中壓電陶瓷具有非常重要的地位。由于該材料的性能強(qiáng)大，通過對(duì)材料任意方向施加壓力，都會(huì)由于極化效應(yīng)出現(xiàn)電位差。通過對(duì)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)還能對(duì)材料形狀進(jìn)行調(diào)整，這種可逆性也是很多材料不具備的。原子彈的起爆器中會(huì)使用到該種材料。敏感陶瓷主要是由離子鍵金屬氧化物多晶體組成的一種導(dǎo)電材料，通過對(duì)周邊環(huán)境的感應(yīng)，形成多種變化。具體又熱敏、氣敏、濕敏陶瓷材料。這類陶瓷材料的特殊性能導(dǎo)致該材料在特殊領(lǐng)域中具有非常重要的應(yīng)用。

3.3 新型薄膜材料的應(yīng)用

通常情況下，按照膜材料的應(yīng)用分，可以將其分為磁性薄膜、金剛石薄膜以及納米負(fù)荷薄膜等。新型薄膜材料的研發(fā)對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體材料的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用，傳統(tǒng)的砷化鎵等半導(dǎo)體材料已經(jīng)發(fā)展到銦砷、銦鎵砷、銦鋁砷等，這些材料也被稱為最新的半導(dǎo)體材料。隨著半導(dǎo)體工藝水平的提高，各類電子元件的生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用到超晶格薄膜，不僅如此，該材料在雷達(dá)、空間技術(shù)等方面也有非常重要的應(yīng)用。

4 材料化學(xué)工程的發(fā)展趨勢(shì)

材料化學(xué)工程的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在發(fā)掘新型材料方面，在工業(yè)領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、航天領(lǐng)域等方面新型材料的研發(fā)都有著巨大壓力。按照我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)，新能源發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)是重要工作內(nèi)容。

對(duì)以上問題的解決需要借助新型材料的功能。另外，提高對(duì)新型材料的利用率以及資源的回收利用成為材料化學(xué)工程發(fā)展的重要內(nèi)容。環(huán)境治理與新型材料研發(fā)雙管齊下才能有效改善我國(guó)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r。因此新型材料的研發(fā)還應(yīng)該充分考慮材料的無毒無害、易于回收等多種條件。

相信隨著相關(guān)學(xué)科技術(shù)水平進(jìn)一步發(fā)展，將會(huì)有力帶動(dòng)材料化學(xué)工程的發(fā)展與進(jìn)步，市場(chǎng)上將會(huì)出現(xiàn)更多的符合現(xiàn)實(shí)需求且可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能保護(hù)與降低成本的目的，為推動(dòng)材料化學(xué)類企業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量，進(jìn)而為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更多的支持。

5 結(jié)語

綜上所述，材料化學(xué)工程發(fā)展不斷改變工業(yè)生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，隨著材料化學(xué)工程應(yīng)用領(lǐng)域的逐漸擴(kuò)大，其與各學(xué)科之間的聯(lián)系也會(huì)越來越緊密，同時(shí)研究難度也會(huì)不斷上升，而環(huán)境污染以及能源枯竭等客觀原因?qū)?huì)為新型材料的研發(fā)帶來更多的壓力。