材料化学是从化学的角度研究材料的设计、制备、组成、结构、表征、性质和应用的一门科学。
它既是材料科学的一个重要分支,又是化学学科的一个组成部分,具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。
它的内涵在于(2)……随着国民经济的迅速发展以及材料科学和化学科学领域的不断进展,作为新兴学科的材料化学发展日新月异。
本专业的设立目标在于培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技
相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料化学高级专
门人才。
它要求本专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识
材料化学的基础理论、基本知识和实验技能进材料研究和技术开发的基本
识;掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定等方面的
术交流的能力。
应用化学专业的学生无须像以上所述的那样去严格要求自己,但是,
若在学好自己的专业课程之余还有精力去进一步了解材料化学的话,那也
是多多益善的,毕竟各学科之间是有交集的。
(3)……
(4)……
(5)……
其一高分子材料
高分子材料已经和金属材料、无机非金属材料并驾齐驱,在国际上被列为一级学科。
从化学角度来定义,高分子是由分子量很大的长链分子所组成,而每个分子链都是由共价键联结的成百上千的一种或多种小分子构造而成。
高分子的分类有多种,按来源可分为天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子;据用途可分为结构高分子和功能高分子;据工业产量和价格还可分为通用高分子、中间高分子、工程塑料以及特种高分子等等。
高分子材料的功能很多且应用十分广泛。
就结构高分子而言,大家知道最多的当属塑料、橡胶和纤维。
其中塑料产量最大,主要用于包装材料、结构材料、建筑材料以及交通运输材料;橡胶主要用于制造轮胎;纤维主
要作为衣着用料。
此外,结构高分子还包括工程塑料、耐高温高分子及液晶高分子等。
酚醛树脂的合成,开辟了高分子科学领域。
20世纪30年代聚酰胺纤维的合成,使高分子的概念得到广泛的确认。
后来,高分子的合成、结构和性能研究、应用三方面保持互相配合和促进,使高分子化学得以迅速发展。
各种高分子材料的合成和应用,为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术,以及人们的衣食住行等各方面,提供了多种性能优异而成本较低的重要材料,成为现代物质文明的重要标志。
高分子工业发展为材料化学的重要支柱。
其中,生物功能高分子包括三个方面:一是医用高分子,包括据血液相容性的合成软组织(如人工脏器、人造皮肤等)和据生物相容性的合成硬组织(如骨骼、牙齿等)。
二是药用高分子,包括高分子药物和高分子载药体系。
三是医疗器械与诊断材料,例如细胞培养器和生物传感器等。
其二功能材料
功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、
生物医学功能,特殊的物理、化学、生物学效应,能完成功能相互转化,主要用
来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。
功能材料是新材料领域的核心,是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。
它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。
功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用,还对我国相关传统产业的改造和升级,实现跨越式发展起着重要的促进作用。
功能材料种类繁多,用途广泛,正在形成一个规模宏大的高技术产业群,有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。
世界各国均十分重视功能材料的研发与应用,它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点,也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。
在全球新材料研究领域中,功能材料约占85 % 。
我国高技术(863)计划、国家重大基础研究[973]计划、国家自然科学基金项目中均安排了许多功能材料技术项目(约占新材料领域70%比例),并取得了大量研究成果。
当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破,诸如超导材料、微
电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、
生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中,发
展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手
段。
能源材料的太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点,IBM公司
研制的多层复合太阳能电池,转换率高达40%。
美国能源部在全部氢能研
究经费中,大约有50%用于储氢技术。
固体氧化物燃料电池的研究十分活跃,关键是电池材料,如固体电解质薄膜和电池阴极材料,还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等,都是目前研究的热点。
生态环境材料是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域,其研究开发在日、美、德等发达国家十分活跃,主要研究方向是:①直接面临的与环境问题相关的材料技术,例如,生物可降解材料技术,CO 2 气体的固化技术,SOx、NOx催化转化技术、废物的再资源化技术,环境污染修复技术,材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术;②开发能使经济可持续发展的环境协调性材料,如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料等;③材料的环境协调性评价。
智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,是现代高技术新材料发展的重要方向之一,将支撑未来高技术的发展,使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失,实现结构功能化、功能多样化。
科学家预言,智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。
国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破,如英国宇航公司在导线传感器,用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况;英国开发出一种快速反应形状记忆合金,寿命期具有百万次循环,且输出功率高,以它作制动器时、反应时间,仅为10分钟;在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。
材料是科学与工业技术发展的基础。
一种新材料的出现,能为社会文明带来巨大的变化,给新技术的发展带来划时代的突破。
材料已当之无愧的成为当代科学技术的三大支柱之一。