材料化学工程的应用及发展趋势的研究

许官源

摘 要：随着国内经济水平的发展，各个行业都得到了不同程度的进步。材料化学工程也不例外。它是目前国家能源建设和国防安全的重要内容，对于提高国内的能源使用率和我国的国防能力有很大的帮助。因此，本文将会探讨材料化学工程的发展现状和应用状况，并对其未来的发展前景做深入的分析，为充分发挥材料化学工程的价值提供可借鉴的新思路。

关键词：材料化学工程；应用；发展趋势

引言

城市化进程的推动下，自然环境正在不断的恶化。由于我国的工业化趋势给环境造成了严重的负担，因此国内对环境保护非常重视，在党和国家的领导下，通过制定相关的法律法规来最大限度的实现节能减排，这也是国家为实现可持续发展的重要战略。在过去的工业化进程中，经济效益的快速增长往往是以能源破坏的代价而取得的，这也导致了国内多种能源资源的枯竭。如何运用先进环保的材料来应对日益增长的社会生产的需求，是目前国家发展中需要重点解决和突破的问题【1】。材料化学工程的应用便是实现这一目标的重要内容，它可以有效的提高能源的利用率，尽可能的减少污染排放的体量，并且帮助提高国家的综合边防能力。材料化学工程的应用关系到新型能源的开发，肩负着能源开发的重要任务。因此，笔者通过对材料化学工程的应用现状做深入的分析，并阐述其可能的存在的问题，尽可能的为其未来的发展提供切实可行的建议。

1.材料化学工程的应用现状

1.1纳米材料、新型薄膜材料以及先进陶瓷

1.1.1纳米材料

纳米材料的应用有着起着非常关键的作用。首先，纳米是一种微量的单位，几乎很少有其他种类的材料能够代替其特性来发挥作用。对于纳米材料的分析可以从其粉体的粒径、超导态的长度等物理方面的特性进行细分，包括其化学性质、力学性质、磁学性质、热学性质等方面的特殊性。在实际的使用中，纳米材料可以被当做光电以及光热的转换材料，比如在红外感元件等方面的应用上。纳米技术的广泛性使其可以有效的应用到多个生产领域中，比如利用纳米材料来制作纳米氧化锌聚丙烯纤维的抗菌性，这种效用在相关行业内被广泛的采纳和接受【2】。

1.1.2先进陶瓷

在先进陶瓷的材料中，根据其使用性能上的差异将这种类型的原料细分成结构和功能陶瓷两种种类。

首先，从结构陶瓷进行分析。结构陶瓷的主要优势是这种陶瓷具有较为强劲的机械力并且在热能、化学反应等方面都发挥着积极的作用，它的高强度、高硬度、耐高温、耐高压、抗腐蚀等多种作用让其在材料化学工程领域中的应用得到了发挥，相对于其他的合金或者聚合物产品，这种材料也更具优势。我们都知道，防弹玻璃有极强的硬度和强度，并且也广泛的应用到生产领域中。事实上，防弹玻璃的材料是由氧化铝和氧化镁进行混合而制成的，这种玻璃的强度使其在1800℃下依然能够保持其原型而不会被融化。一般类似这种高强度并且耐磨损的结构陶瓷大多会被应用到轴承制作以及燃烧室等。对于一些高强度和韧性的材料也可以被运用到氧化锆材料。氧化锆材料的使用可以让材料不会生锈，也不会产生导电现象。另外，生物陶瓷也是结构陶瓷种类中的一种，它在使用上表现的效能与纳米材料相仿。而且它与人体组织的亲和性较高，因此在人体的修复治疗方面也得到了广泛的应用。

另外，功能陶瓷的应用也较为广泛。比如在信息技术和计算机技术的领域中大多会采用到这种材料。并且在军事领域中压电陶瓷也占据着重要的位置。压电陶瓷具有较强大的性能，如果深入分析其晶体结构，我们会发现其内部并没有对称的中心，几乎每个方面都会施加压力，然后在一定的方向中产生极化反应，与此同时，还会出现电位差的现象。如果在特定的方向中施加电场，那么这种晶体的形状便会发生改变或者位移。在实际的应用中，我们原子弹发射时所使用的起爆器便是由于压电陶瓷的应用而形成的。除此之外，我们日常较为常用的还有敏感陶瓷，敏感陶瓷主要包括热敏、湿敏等，这种敏感型的陶瓷主要是有金属氧化物中的多晶体而组成，其导电性能强，可以对周遭的环境产生不同程度的影响，并且能够快速敏感的感受到其变化，并做出应激反应【3】。这些陶瓷都有其自身的特性，并且也被应用与多个领域，比如在节能环保以及安全防护等方面都发挥着积极的效用。

1.2新型薄膜材料

根据薄膜材料运用的类型差异，我们可以将这种形式的材料细分成磁性薄膜、纳米负荷薄膜等材料。目前，随着研究的不断深入，超晶格薄膜中，半导体的超晶格材料的种类在被不断的丰富和扩展，从过去的砷化镓再到镓化铝，再到后来的铟砷、铟镓砷等，这些材料都被统一纳入到新一代的硅材料中。随着制作工艺的进步，这种材料可以与硅的加工工艺进行融合，将其应用到实际的社会生产过程中去。对于一些目前常见的高科技器件、激光器等设备中，正是采用了超晶格薄膜而形成与建设的。另外，他也在雷达和空间技术领域的建设过程中发挥着重要的作用。

在国内的材料化学工程领域，应用较为广泛的则是国家重点实验室的成立。面向全国范围内，在南京工业大学的研究基础上，不断探索新的领域适应国内外在学术領域上的需求。这种实验室的建立可以帮助形成高水平研究的材料工程实验，并且通过实验的深入实践，不仅可以锻炼研究者本身的实验水平，可以培养相关的新型人才，一代一代的技术上的传承也是材料化学工程得以进一步优化的重要基础。在材料化学工程相关领域的指导下，了解学术研究的重要手段，为国内的能源资源匮乏探索可能的解决方案，突破在资源环境中遇到的难点，将化学工程与材料相互的融合，形成两项领域交叉引用的平台，达到信息资源整合的目的，这也是未来材料化学工程得以发展的重要前提。

2.材料化学工程的发展前景

材料化学是材料科学中重点关注的内容，随着新材料以及合成材料的深入应用和研究，这些材料的应用也得到了较为广泛的普及，并且在多个领域发挥着其特有的优势。因此，从未来的发展前景来看，材料化学工程的应用还有很大的拓展空间，并且对于社会的稳步发展也有着广阔的前进，特别是那些运用原子和分子的新材料设计方式，给未来的材料化学工程领域的发展提供了一项新的思路。

材料化学工程可以被应用于多个领域，包括能源资源和军事工业等领域。可以说，材料科技的发展为这类领域做出了极大的贡献。要想促进国家的综合国力，必然要在能源发展、环境保护等方面采取有效的措施，解决这些阻碍经济发展的重点因素，才能够帮助国家突破瓶颈。材料化学工程在能源资源等方面发挥着重要的作用，因此国家的发展必然离不开材料化学工程的进步。比如，基于膜材料发展的分离技术，可以利用压力差等动力来实现分离技术的功能。因此，在节能环保方面，材料化学工程占据着关键的地位，在未来的发展中必然有广阔的前进【4】。

3.结语

综上所述，虽然我国幅员辽阔，但是能源资源方面的匮乏一直困扰着我国的经济发展，严重阻碍了国内工业结构的转型。而材料化学工程的应用可以有效的提高资源的利用率，在节能环保观念的指导下，为环境友好型社会的形成奠定了一定的基础。另外，材料化学工程也可以对国家的国防实力产生影响。因此，材料化学有较大的应用范围，国家必须对这项学科引起重视，充分发挥其潜在的价值，进而推动国民经济的发展。

参考文献：

[1]张帅. 材料化学工程的应用及发展趋势研究[J]. 山东工业技术，2017，06：28.

[2]李宛谕，杨恒. 关于土木工程材料的应用及发展趋势分析[J]. 科技展望，2016，32：32.

[3]朱育丹，陆小华，郭晓静，吕玲红. 材料化学工程科学内涵及方法初探：从介观尺度界面流体行为出发认知材料[J]. 化工学报，2013，01：148-154.

[4]张辉. 工程土工合成材料的应用现状与发展趋势[J]. 交通世界（建养.机械），2013，08：80-82.