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材料化学工程发展趋势及相关应用刍议

作者【佚名】   来源【道义论文网】   发布时间【2018-12-25 19:47:19】   点击量【

  摘要:随着社会经济的不断发展,材料化学工程逐渐成为社会发展的重要支柱之一,新型材料的出现,使开发新能源的途径更加广阔,因此,应用材料化学工程成为各国发展新能源的重点目标。以此为背景,本文通过对材料化学工程的发展趋势进行分析,论述了材料化学工程中纳米材料、先进陶瓷材料、新型薄膜材料的具体应用。


  关键词:材料化学工程;发展趋势;材料应用


  前言:


  作为一名高中生,虽然学业任务非常繁重,但在学习之余,笔者对我国社会发展进程中存在的环境问题一直保持关注。当今我国对于未来的发展规划,主要在于实现节能减排,应用一些新型材料有效促进工业发展。目前,在化学工程领域中,正在大力普及应用材料化学工程,最大限度的降低污染能源的排放量,这对于我国生态环境的改善有很大帮助。


  一、材料化学工程的发展趋势


  1.1材料化学工程基本情况


  材料化学工程主要是将材料学科和传统的化学工程进行融合,然后将化学工程作为基础手段,应用和制备各种无机化学材料、高分子化学材料以及生物化学材料。同时,从本人接触的高中化学知识方面来看,材料化学作为材料科学中的重要组成部分,对材料化学工程的未来发展趋势进行分析可以明确工业发展的走向。未来材料化学工程的发展对化学工程来说具有重要的战略意义,特别是基于原子和分子层面的材料研究。


  1.2材料化学工程发展趋势


  材料化学工程主要应用于能源节约及军工工程方面,在科学技术发展迅猛的当代,材料化学工程的发展对于我国增强自身的综合实力有着不可磨灭的作用。因此,深入分析探究材料化学工程的发展趋势十分重要。具體而言可分为三方面内容:


  首先,在未来发展过程中,材料化学工程应该以新能源研究、生态环境保护、水资源利用等方面为主要方向,这样有利于我国打破现有的经济发展瓶颈。其次,毋庸置疑,大力普及先进性技术的应用可以为工业发展带来非常大的经济效益,因此,运用先进技术对化学材料进行生产如流化床技术,利用此类技术大大降低化学材料的生产成本应当作为该工程的重点发展趋势。最后,无毒无害、利用率较高以及易于回收的材料也是材料化学工程的发展趋势,这些材料的应用可以有效的保护环境,最大限度的降低了废水和废气的危害。


  二、材料化学工程的应用


  2.1纳米材料的应用


  现阶段,纳米材料出现的时间不算长,但是其他普通的材料远远比不上纳米材料的效用。在普通材料制作过程中,如果将尺寸缩小,那么材料的整体结构也会发生相应的变化。纳米材料的应用则不会出现这一类问题。


  纳米材料的应用主要体现在以下两点:1)作为高效发热和光电转换的主要材料。纳米材料的结构是团块状或者粉状,且为晶体材料,这对于高效发热有很大的帮助。对于光电转换来说,纳米材料应用能够使光电子和微电子紧密结合在一起,如应用于对光电信息的存储、传输等过程进行精密的运算,可以大大提高光电器件的各种性能。2)纳米材料可以作为光催化剂的材料。纳米材料的粒径比较小,比表面积大,使得光催化效率特别高。同时纳米材料生成的空穴和电子在到达材料表面之前,很大一部分并不会进行重新结合,因此在材料表面的电子数量非常多,大大提高了化学反应的活性。


  2.2先进陶瓷材料的应用


  现阶段,先进的陶瓷材料按照其功能进行区分,可分为功能陶瓷材料、结构陶瓷材料和敏感陶瓷材料三类。


  功能陶瓷材料主要应用于计算机技术和信息技术以及军工工业中。该种陶瓷材料的性能非常强大,在晶体上不存在对称中心,在材料的每个表面上都施加部分压力,会出现极化现象,并且压力的方向都是特定的。同时还会出现电位差,当在材料的某个特定的方向施加电场,会使材料的形状发生一定程度的改变或者会使材料的位置发生改变。


  结构陶瓷材料的特点表现在化学效能强、机械效能强、热效能强,并且抗腐蚀能力比较强,同时耐高温。所以将其应用于机械、航天、军事等领域最为合适。如将氧化铝和氧化镁进行混合,混合之后便能形成新型的防弹玻璃,这种防弹玻璃在1800℃下也能够具备较好的效用。由于结构陶瓷材料具有高强度和高耐磨性等特点,可以作为轴承和燃烧室的材料。


  敏感陶瓷材料主要应用于对人体骨骼的修复。敏感陶瓷材料的导电性能非常好,材料所构成的是离子键氧化物多晶体。在植入人体骨骼之后,对人体骨骼的变化十分敏感,在非常短的时间内即可以与骨骼中的骨组织进行持久性的、直接的骨性接触,且接触处一般不会介入纤维组织,进而完成骨组织融合。


  2.3新型薄膜材料的应用


  新型薄膜材料的类型主要有三种,其一是纳米负荷材料;其二是金刚石薄膜材料;其三是磁性薄膜材料。这三种材料在电、热、磁、光等方面都有一定的优势,在施加一定作用力之后,能够发挥出特殊的功能。


  新型薄膜材料的应用主要体现在以下几点:1)作为自动化控制产业材料应用,如交通、能源、通讯、电子等产业。如将硅材料作为太阳电池的主导材料,可以生产出薄膜太阳电池,而薄膜太阳电池的基板可以使用价格比较低廉的石墨、塑料、玻璃等,且制作出的薄膜厚度仅仅几μm,转换率却高达13%。因此利用新型薄膜材料不仅保护环境,同时也减低了材料的生产成本。2)制作高科技器件中的应用。新型薄膜材料的不断发展,使得组成材料的成分不再局限于砷化镓或者是镓化铝等物质。目前我国研制出了很多新型的硅材料,如铟砷、铟铝砷、锑铁、铟镓砷等,这些物质作为高科技器件的制作材料,可以器件更为耐用,如电探测器、迁移晶体管、高效激光器等器件在制作过程中都是使用了上述新型材料。除此之外,在雷达、电子对抗中也能看到其应用的身影。


  结论:


  综上所述,材料化学工程的发展前景广阔,可以帮助人们节约资源、开发新能源、制作新型高科技器件等。经过上文分析可得,纳米材料的应用,可以大大提高光电器件的各种性能;先进陶瓷材料的应用,对保护生态环境有很大的帮助;新型薄膜材料的应用,不仅保护环境,同时也减低了材料的生产成本。因此,深入研究材料化学工程的应用非常重要。


  参考文献:


  [1]张伟。材料化学工程的应用和发展趋势[J].化工设计通讯,2018,44(04):245.


  [2]杨润龙。材料化学工程的应用及发展趋势[J].化工管理,2018(01):95-96.




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