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材料化學(xué)工程的應(yīng)用及發(fā)展趨勢的研究的論文
城市化進(jìn)程的推動下，自然環(huán)境正在不斷的惡化。由于我國的工業(yè)化趨勢給環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)，因此國內(nèi)對環(huán)境保護(hù)非常重視，在黨和國家的領(lǐng)導(dǎo)下，通過制定相關(guān)的法律法規(guī)來最大限度的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，這也是國家為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。在過去的工業(yè)化進(jìn)程中，經(jīng)濟(jì)效益的快速增長往往是以能源破壞的代價而取得的，這也導(dǎo)致了國內(nèi)多種能源資源的枯竭。如何運(yùn)用先進(jìn)環(huán)保的材料來應(yīng)對日益增長的社會生產(chǎn)的需求，是目前國家發(fā)展中需要重點(diǎn)解決和突破的問題【1】。材料化學(xué)工程的應(yīng)用便是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要內(nèi)容，它可以有效的提高能源的利用率，盡可能的減少污染排放的體量，并且?guī)椭岣邍业木C合邊防能力。材料化學(xué)工程的應(yīng)用關(guān)系到新型能源的開發(fā)，肩負(fù)著能源開發(fā)的重要任務(wù)。因此，筆者通過對材料化學(xué)工程的應(yīng)用現(xiàn)狀做深入的分析，并闡述其可能的存在的問題，盡可能的為其未來的發(fā)展提供切實(shí)可行的建議。
1.材料化學(xué)工程的應(yīng)用現(xiàn)狀
1.1納米材料、新型薄膜材料以及先進(jìn)陶瓷
1.1.1納米材料
納米材料的應(yīng)用有著起著非常關(guān)鍵的作用。首先，納米是一種微量的單位，幾乎很少有其他種類的材料能夠代替其特性來發(fā)揮作用。對于納米材料的分析可以從其粉體的粒徑、超導(dǎo)態(tài)的長度等物理方面的特性進(jìn)行細(xì)分，包括其化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)等方面的特殊性。在實(shí)際的使用中，納米材料可以被當(dāng)做光電以及光熱的轉(zhuǎn)換材料，比如在紅外感元件等方面的應(yīng)用上。納米技術(shù)的廣泛性使其可以有效的應(yīng)用到多個生產(chǎn)領(lǐng)域中，比如利用納米材料來制作納米氧化鋅聚丙烯纖維的抗菌性，這種效用在相關(guān)行業(yè)內(nèi)被廣泛的采納和接受。
1.1.2先進(jìn)陶瓷
在先進(jìn)陶瓷的材料中，根據(jù)其使用性能上的差異將這種類型的原料細(xì)分成結(jié)構(gòu)和功能陶瓷兩種種類。
首先，從結(jié)構(gòu)陶瓷進(jìn)行分析。結(jié)構(gòu)陶瓷的主要優(yōu)勢是這種陶瓷具有較為強(qiáng)勁的機(jī)械力并且在熱能、化學(xué)反應(yīng)等方面都發(fā)揮著積極的作用，它的高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐高壓、抗腐蝕等多種作用讓其在材料化學(xué)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用得到了發(fā)揮，相對于其他的合金或者聚合物產(chǎn)品，這種材料也更具優(yōu)勢。我們都知道，防彈玻璃有極強(qiáng)的硬度和強(qiáng)度，并且也廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域中。事實(shí)上，防彈玻璃的材料是由氧化鋁和氧化鎂進(jìn)行混合而制成的，這種玻璃的強(qiáng)度使其在1800℃下依然能夠保持其原型而不會被融化。一般類似這種高強(qiáng)度并且耐磨損的結(jié)構(gòu)陶瓷大多會被應(yīng)用到軸承制作以及燃燒室等。對于一些高強(qiáng)度和韌性的材料也可以被運(yùn)用到氧化鋯材料。氧化鋯材料的使用可以讓材料不會生銹，也不會產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象。另外，生物陶瓷也是結(jié)構(gòu)陶瓷種類中的一種，它在使用上表現(xiàn)的效能與納米材料相仿。而且它與人體組織的親和性較高，因此在人體的修復(fù)治療方面也得到了廣泛的應(yīng)用。
另外，功能陶瓷的應(yīng)用也較為廣泛。比如在信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的領(lǐng)域中大多會采用到這種材料。并且在軍事領(lǐng)域中壓電陶瓷也占據(jù)著重要的位置。壓電陶瓷具有較強(qiáng)大的性能，如果深入分析其晶體結(jié)構(gòu)，我們會發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部并沒有對稱的中心，幾乎每個方面都會施加壓力，然后在一定的方向中產(chǎn)生極化反應(yīng)，與此同時，還會出現(xiàn)電位差的現(xiàn)象。如果在特定的方向中施加電場，那么這種晶體的形狀便會發(fā)生改變或者位移。在實(shí)際的應(yīng)用中，我們原子彈發(fā)射時所使用的起爆器便是由于壓電陶瓷的應(yīng)用而形成的。除此之外，我們?nèi)粘］^為常用的還有敏感陶瓷，敏感陶瓷主要包括熱敏、濕敏等，這種敏感型的陶瓷主要是有金屬氧化物中的多晶體而組成，其導(dǎo)電性能強(qiáng)，可以對周遭的環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響，并且能夠快速敏感的感受到其變化，并做出應(yīng)激反應(yīng)【3】。這些陶瓷都有其自身的特性，并且也被應(yīng)用與多個領(lǐng)域，比如在節(jié)能環(huán)保以及安全防護(hù)等方面都發(fā)揮著積極的效用。
1.2新型薄膜材料
根據(jù)薄膜材料運(yùn)用的類型差異，我們可以將這種形式的材料細(xì)分成磁性薄膜、納米負(fù)荷薄膜等材料。目前，隨著研究的不斷深入，超晶格薄膜中，半導(dǎo)體的超晶格材料的種類在被不斷的豐富和擴(kuò)展，從過去的砷化鎵再到鎵化鋁，再到后來的銦砷、銦鎵砷等，這些材料都被統(tǒng)一納入到新一代的硅材料中。隨著制作工藝的進(jìn)步，這種材料可以與硅的加工工藝進(jìn)行融合，將其應(yīng)用到實(shí)際的社會生產(chǎn)過程中去。對于一些目前常見的高科技器件、激光器等設(shè)備中，正是采用了超晶格薄膜而形成與建設(shè)的。另外，他也在雷達(dá)和空間技術(shù)領(lǐng)域的建設(shè)過程中發(fā)揮著重要的作用。
在國內(nèi)的材料化學(xué)工程領(lǐng)域，應(yīng)用較為廣泛的則是國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的成立。面向全國范圍內(nèi)，在南京工業(yè)大學(xué)的研究基礎(chǔ)上，不斷探索新的領(lǐng)域適應(yīng)國內(nèi)外在學(xué)術(shù)領(lǐng)域上的需求。這種實(shí)驗(yàn)室的建立可以幫助形成高水平研究的材料工程實(shí)驗(yàn)，并且通過實(shí)驗(yàn)的深入實(shí)踐，不僅可以鍛煉研究者本身的實(shí)驗(yàn)水平，可以培養(yǎng)相關(guān)的新型人才，一代一代的技術(shù)上的傳承也是材料化學(xué)工程得以進(jìn)一步優(yōu)化的重要基礎(chǔ)。在材料化學(xué)工程相關(guān)領(lǐng)域的指導(dǎo)下，了解學(xué)術(shù)研究的重要手段，為國內(nèi)的能源資源匱乏探索可能的解決方案，突破在資源環(huán)境中遇到的難點(diǎn)，將化學(xué)工程與材料相互的融合，形成兩項(xiàng)領(lǐng)域交叉引用的平臺，達(dá)到信息資源整合的目的，這也是未來材料化學(xué)工程得以發(fā)展的重要前提。
2.材料化學(xué)工程的發(fā)展前景
材料化學(xué)是材料科學(xué)中重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，隨著新材料以及合成材料的深入應(yīng)用和研究，這些材料的應(yīng)用也得到了較為廣泛的普及，并且在多個領(lǐng)域發(fā)揮著其特有的優(yōu)勢。因此，從未來的發(fā)展前景來看，材料化學(xué)工程的應(yīng)用還有很大的拓展空間，并且對于社會的穩(wěn)步發(fā)展也有著廣闊的前進(jìn)，特別是那些運(yùn)用原子和分子的新材料設(shè)計方式，給未來的材料化學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展提供了一項(xiàng)新的思路。
材料化學(xué)工程可以被應(yīng)用于多個領(lǐng)域，包括能源資源和軍事工業(yè)等領(lǐng)域。可以說，材料科技的發(fā)展為這類領(lǐng)域做出了極大的貢獻(xiàn)。要想促進(jìn)國家的綜合國力，必然要在能源發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等方面采取有效的措施，解決這些阻礙經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)因素，才能夠幫助國家突破瓶頸。材料化學(xué)工程在能源資源等方面發(fā)揮著重要的作用，因此國家的發(fā)展必然離不開材料化學(xué)工程的進(jìn)步。比如，基于膜材料發(fā)展的分離技術(shù)，可以利用壓力差等動力來實(shí)現(xiàn)分離技術(shù)的功能。因此，在節(jié)能環(huán)保方面，材料化學(xué)工程占據(jù)著關(guān)鍵的地位，在未來的發(fā)展中必然有廣闊的前進(jìn)【4】。
3.結(jié)語
綜上所述，雖然我國幅員遼闊，但是能源資源方面的匱乏一直困擾著我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，嚴(yán)重阻礙了國內(nèi)工業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。而材料化學(xué)工程的應(yīng)用可以有效的提高資源的利用率，在節(jié)能環(huán)保觀念的指導(dǎo)下，為環(huán)境友好型社會的形成奠定了一定的基礎(chǔ)。另外，材料化學(xué)工程也可以對國家的國防實(shí)力產(chǎn)生影響。因此，材料化學(xué)有較大的應(yīng)用范圍，國家必須對這項(xiàng)學(xué)科引起重視，充分發(fā)揮其潛在的價值，進(jìn)而推動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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