天津深蓝环境检测有限公司 天津 300000
摘要：现代科学技术迅猛发展，工业等各个领域对于材料技术的使用需求也不断增加。材料化学是近来新兴的一门复合型的科学，包含了关于材料的设计与应用新型化学材料的开发，它是发展众多高科技领域的基础和先导，开展其应用及发展趋势的研究对于其快速发展具有重要意义。本文对我国目前的材料化学工程的应用状况进行简要分析，并分析其未来的发展趋势，希望可以为未来材料化学工程的应用进一步发展提供更好的参考。
关键词：材料化学工程；应用；发展
引言
随着社会经济的不断发展，我国生态环境的建设已经成为科学发展观的重要方针之一，我国的发展规划要求实现节能减排，是促进我国经济发展的同时对环境保护的一项重要举措。在工业化的发展过程中，我国的能源已趋向于枯竭，随着污染排放量不断增加，提高材料化学工程能源利用率能够促进我国的经济社会发展，也能实现环境的有效保护，所以材料化学工程的发展直接肩负着重大的责任材料化学工程的发展已经势在必行。
1材料化学工程的概述
材料化学工程是一门新兴的交叉学科，研究领域交叉渗透了材料、化学、化学工程等专业。其发展方向主要分为两方面：一是以新型功能材料为核心的化工单元操作过程，如吸附脱附过程、膜反应过程、蒸馏过程、膜分离过程等。该方向主要利用新型材料的物理及化学特性，实现化工生产的物理传递及化学反应过程，通过研究物质在材料微观结构中的传递及反应规律，总结材料性能与材料物质结构的关系，进而建立起新型材料设计及化工单元过程优化的理论和工程技术。二是利用化学工程的方法理论来解决材料生产过程中的关键问题，通过工艺条件的控制对材料的结构及性能进行改进，实现产品的定性定量生产，为材料生产的实验基础及工业放大提供参考。
我国是最大的发展中国家，工业化发展速度非常快，但是在发展的过程中不可避免地遇到了经济发展与环境保护之间的难题，节能减排迫在眉睫，需要国家合理规划，制定详细的政策来保障能源开发与环境保护之间的平衡。材料化学工程就是这样一门学科，通过研究材料化学工程，能够优化工业发展，引入新能源，为科学发展做出卓越的贡献。
2 材料化学工程的应用
随着科技的进步，化学工程材料获得非常好的发展，最令人瞩目的成绩就是纳米材料、先进陶瓷与新型薄膜材料在现代生活与生产中的应用。
2.1 纳米材料的应用
纳米是非常小发的一种尺度单位，而且现代纳米技术在日常生活中的使用非常普遍，它有自身的特性，所以很难被其他的材料所取代。因为对于普通材料来说，如果在尺寸上产生变化，则会影响整体的功能，但是对于纳米材料来说则不用担心这些，它自身具备异于常规固体的性能。对于纳米颗粒来说，它可以充当高效率发热与光电转换的材料，因此其大小和形态对于高效能材料有非常关键影响。对于一般的固体化学材料来说，其大小可以用颗粒度来表示。纳米材料在日常生活中的应用很广泛，比如纳米阻燃剂，纳米电池等，都应用到了纳米技术，而且其存在也获得了社会的认同。
2.2 先进陶瓷的应用
根据陶瓷的类别，可以划分为结构陶瓷和功能陶瓷两种。它与金属、高分子材料等一起被称为日常三大固体材料，在生活和生产中是必不可少的。因为其具有硬度高、强度高、耐腐蚀性、抗热性的优势，所以较之其他的固体材料，具有无可比拟的优势。根据历史的发展阶段，陶瓷的研究历程经历了新石器时期、先进陶瓷时期与纳米陶瓷时期。我们的先祖们在几千年前就已经用土来做器具，制作原始陶瓷。受到当时技术的限制，很多陶瓷的制作并不成功。随着时代的发展，人们在新石器陶瓷的基础上发明了先进陶瓷，其工艺和质量都得到了很大的提升。先进陶瓷在材料的选则上十分的丰富，已经抛弃了原始的黏土，而采用化学材料、矿物原料等进行生产，而且它的使用广泛，军事、航空等领域都应用到了先进陶瓷技术。随着科学技术的进步，先进陶瓷的应用前景广阔，将会在安全领域发挥出越来越关键的作用。
2.3 新型薄膜材料的应用
在工业中将新型薄膜材料划分成磁性薄膜、金刚石薄膜和纳米复合技术薄膜等。对于这种化学材料来说，它在技术和性能上的要求非常高，必须要应用到高新技术。与结构材料有所不同的是，它主要是应用在电子、通讯等行业，在促进我国航空航天事业与国防安全方面发挥着重要的作用。目前我国正在努力开发新的化学材料，希望能够挖掘到更多的使用环保的新型化学材料，来减少我国的环境污染与资源浪费。
3材料化学工程技术的进展
利用材料的物理及化学特性实现化工生产中的传递过程及化学反应过程是材料化学工程的重点研究内容，南京工业大学开发的以陶瓷膜材料为核心的集成单元技术，在国内形成了以陶瓷膜为基础的新产业，同时发展出了陶瓷膜催化集成工艺、生物质乙醇制备工艺、陶瓷膜生产中药工艺等先进技术，带来明显的经济效益。天津大学开创的以吸附材料为核心的吸附蒸馏技术，使吸附过程与蒸馏操作耦合在同一塔中，提高了分离因数，加强了脱附作用，同时还具有操作连续以及物料处理量大的优点。
通过控制反应及工艺条件，运用化学工程的方法理论对材料的加工过程进行控制是材料化学工程的另一重点内容。我国在这一领域已经取得较大进展，北京化工大学结合超重力场工程技术，在生产中实现了对材料形貌的控制，解决了从实验室阶段到工业化阶段的放大效应问题。超重力场能够强化物质的传递过程，通过改变其强度便可控制产品粒径。目前已经发展成了工业化技术体系，能够生产碳酸锶、碳酸钙、碳酸钡等纳米级粉体。清华大学将流化床工艺运用于生产碳纳米管，促进了碳纳米管的规模化生产，大幅降低了生产成本，为我国带来了巨大的经济效益。
4材料化学工程的发展前景
现阶段，发展新型材料已经成为航空领域、工业领域、医药领域、建筑领域甚至军事领域等各大领域的重难点任务，这为材料化学工程带来了重大的机遇与挑战。当下能源紧缺问题突出、环境保护问题严重，“可持续发展道路”的口号要求我们必须将材料化学工程技术的应用放在首位。资源紧缺问题的成因是各大材料产业基本上采用的都是以不可再生的矿产资源为基础的原材料，大规模的开采和资源的日益枯竭要求材料化学工程实现资源的综合利用和回收再利用。环境污染问题的成因是工业发展排出的大量废水废气得不到达标的净化，这要求材料化学工程将材料设计方向定位在材料的无毒无害、易于回收以及尽量高的使用率。目前大多企业因为社会需要，加大了对资源的大规模开发，导致资源短缺，这是对化学材料工程的巨大难题。提高资料利用率与回收使用率是材料工程研究者的主要研究任务。在工业的生产中，会释放大量的有害气体和废水，造成严重的环境问题，所以，化学材料的无毒无害等要求成为了化学材料在开发与应用时所必须考虑的问题。此外，尽管在过去的几年中材料化学工程学科取得了巨大的进步，但仍然存在技术挑战，如材料微观结构在不同应用中的变化、基于新型材料的传质传热机理等。此外，材料加工和精炼方法需要进一步改进，减少污染，减少开采原材料对环境的破坏。因此，能够实现能量转化、具有储能、可供二次回收利用的新型材料及无污染的材料生产工艺是未来材料化学工程的发展重点。
结束语
总之，材料化学工程已经和多个学科领域相融合，应用范围越来越广，其研究的范围也在不断加深。随着资源短缺、环保严峻的局面到来，全面协调化工材料开发与环境保护已经成为了重要议题，未来的材料化学工程学科发展应当是走可持续发展之路的，只有这样才能让人类的开发得以持久进行下去，为提高我国综合国力贡献强大力量。
参考文献：
[1]侯嘉凝.材料化学的应用与发展[J].中国高新区，2018（05）：37.
[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.
[3]王昊哲.材料化学工程的应用与发展趋势探析[J].石化技术，2018，25（11）：325+332.
[4]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（4）：245.
[5]刘祺.材料化学工程的应用及趋势分析[J].信息记录材料，2018，19（09）：8-9.