材料化学工程的理论研究与应用发展

姚皓云

摘 要：随着我国经济的飞速发展，材料化学工程扮演着越来越重要的角色，并且在能源和国防方面处于举足轻重的地位。可以增强我国的国防实力，并且能高效地利用能源。因此，对材料化学工程进行现状分析和前景研究具有特别重要的意义，可以为材料化学工程这一学科有重要的参考价值。材料化学工程的应用与新能源的开发相挂钩，肩负着开发新能源的重要责任。

关键词：材料化学工程；应用现状；发展

引言：随着材料化学的发展，对环境造成了巨大的威胁。对此国家对环境保护越来越重视，在习近平的领导下，通过制定相关的法律法规来实现节约能源、减少排放，以此实现我国的可持续发展战略。在过去的几年中，虽然经济效应得以快速发展，但我国的很多能源却被破坏甚至枯竭了。如何使用先进的化学材料，来满足生产过程中的需求，是国家目前重点解决的问题。材料化学工程的应用可以解决这一问题，可以提高能源的循环利用率，并且减少有污染的气体排放。

一、材料化学工程的应用材料

1、纳米材料

纳米材料在材料化学工程中处于很重要的位置。由于纳米是一种微小的计量单位，所以很少可以使用其他材料来代替。纳米材料可以从化学，力学，磁学，热学等方面来划分。在生产过程中，纳米材料可以用在光和电、光和热的转换材料上，例如被应用在红外感元器件上。纳米技术应用广泛，可以应用到多个领域中，例如纳米材料可以用来制成具有抗菌性纤维，并且这种效果在业内被广泛接纳。

2、先进陶瓷

通过使用性能的不同，可以将先进陶瓷划分为结构陶瓷和功能陶瓷。首先，对结构陶瓷进行剖析。结构陶瓷可以应用在热能和化学应用方面，具有较强的机械力，它具有较高的强度和硬度，并且抗高温高压和腐蚀，这使得他在材料化学工程中被广泛应用。而且比其他聚合物材料更占优势。众所周知，防弹玻璃是高强度、高硬度的，并且在生产过程中被广泛使用。其实，防弹玻璃是由Al？O3和MgO混合而成的，这种玻璃具有耐高温的特点，即使在2000℃的高温下依旧不会被融化。通常情况下这种具有高强度且耐磨的陶瓷会在轴承制作上使用。还有一些其他材质的材料也经常被使用到，例如，氧化锆也具有较高的强度与柔韧度，并且氧化锆制成的东西不会生锈也不会导电。生物陶瓷也属于结构陶瓷，它的性能和纳米材料相似，并且它能与人体组织亲密结合，所以经常被应用在修复治疗方面。

此外，功能陶瓷也被广为利用。例如，在计算机领域就会大面积使用。并且压电陶瓷在军事方面也有举足轻重的地位。如果我們对压电陶瓷的结构进行深入分析，不难发现，它具有较强的性能，并且它的内部是不对称的，几乎每一个方面都会承受压力，从而在一定的方向中产生极化现象，并且还可能会出现电位差。如果我们要是想使晶体的形状发生改变，或者是位置发生改变的话，那就可以选择在特定的方位中施加电场。在军事领域，原子弹发射时的起爆器就是使用压电陶瓷的这种原理制成的[1]。在日常生活中我们还会使用敏感陶瓷，敏感陶瓷是有金属氧化物中的多晶体构成，包括热敏和湿敏，具有较强的导电性。会对周围的环境产生不同的影响，并且能够迅速感受到周围环境的变化，并做出相应的反应。每一种陶瓷自身都有不同的特性，于是被运用在了各种不同的领域，目前在节能环保方面发挥着极为重要的作用。

3、新型薄膜材料

我们可以通过薄膜材料的差异，将这些材料划分为磁性薄膜，纳米复合薄膜等。随着我国在这一方面研究的不断突破，半导体的超晶格材料种类不停地发掘，从最开始的砷化镓到现在的铟镓砷，这些材料都被一一纳入了最新一代的硅材料中。目前我们可以将制作工艺和硅的加工工艺进行融合，并运用到实际生产中去。目前一些常见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，这种材料在雷达设计过程中发挥着积极影响。

在我国材料化学工程研究领域上，最主要的就是国家重点实验室的成立。南京工业大学在以往的研究基础上，不断突破新的领域找到适应于国内外学术领域上的需求。这种实验室的建立有助于高水平的研究实验，并且还可以通过实验进行实践，不仅可以锻炼科研人员的实验水平，还可以培养专业的技术型人才。技术方面世代相传也是材料化学工程得以优化的重要前提。我们要在材料化学工程中学习学术研究的重要手段，为国内能源缺乏找到解决方案，突破在能源环境中遇到的麻烦，将化学工程与材料相互结合，从而达到资源的整合目的。这也是将来材料化学工程发展的前提。

二、应用发展

材料科学中最重要的一部分就是材料化学，随着新材料以及合成材料的深入研究这些材料得到了广泛的应用，并且在不同的领域发挥着极为重要的作用。因此，从未来的应用发展角度来看，材料化学工程在应用方面还有很大的提升空间，并且对材料的发展也有着积极的作用，特别是那些使用原子和分子设计的新型材料，给未来的材料化学领域发展提供了重要基础。

材料化学工程在能源资源和军事以及工业生产方面得到了广泛应用，简而言之，可以说是材料科技的发展为这些领域做出了极大的贡献。我们可以通过能源资源发展和环境保护方面采取一系列的保护措施，解决经济发展中的障碍问题突破瓶颈，从而来促进我国的综合国力[2]。材料化学工程在能源资源方面和节能环保方面发挥着极其重要的作用，因此，一个国家的发展必定离不开材料化学工程的进步。

三、结束语

虽然我国地大物博，但是能源资源方面的缺乏一直限制着我国的经济发展，严重阻碍了国内工业结构的转型，我们只有大力发展和研究材料科学才能使我国的工业结构进行转型，并且找到解决能源资源短缺的方法。我国倡导节能环保，材料化学工程可以提高资源的循环使用率，这正好符合了我国新型的友好型社会关系[3]。目前我国的国防实力也深受材料化学工程的影响，因此，材料化学在各个领域被广泛使用，国家理应对这门学科引起高度重视，鼓励研究者们发现其内在价值，并且培养大批具有相关专业知识的人才，从而推动我国社会经济的发展。

参考文献：

[1]艾宁，计伟荣，项斌等.化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践[J].化工高等教育，2009（06）：28-31.

[2]魏双峰，郭静.材料化学工程的应用及发展趋势研究[J].魅力中国，2017（47）：230.

[3]沈涛.材料化学工程应用及发展趋势探讨[J].魅力中国，2016（52）：204.