材料化工在材料科学与产业化中的地位和作用

刘倩倩

（长治学院，山西长治 046011）

现阶段，材料化工主要用于轻工业生产技术开发。随着技术不断地提高，其具备的地位和作用也日益显著起来。但就目前来看，其应用领域的饱和度依旧不够，还需要通过大数据的研发和应用系统确立。除此之外，需要有效结合材料科学和化工产业的实施优势性，通过适宜的生产设备进行定向的工艺制备，开拓其市场应用占比。

1 材料化工在材料科学与工业中的地位和作用

作为材料、化学和工程三者交互而来的学科，材料化工学科旨在实现实验室成果向工业化生产的技术过渡，为企业发展保驾护航，提供技术支撑。同时，材料化工学科还可解决新材料研究开发问题，实现新材料工业化目标。在化学工程的开发过程中，材料化工的占比虽然只是一小分支，但却起到了极高的衔接作用。如图1学科学习关系示意图所示，材料化工以材料作为统向标准，结合材料化学和材料工程领域做出协同划分[1]。针对于此，此产业的产品工艺设计能够结合多个领域的优势进行开发制造，使得整个产业具备灵动性和动力导向。其中彰显的地位和作用，主要分布在以下几点。

图1 学科关系示意图

1.1 计算机材料辅助设计

2018年英国研究学家Doraiswamy L 提出了有关材料化工在轻工业方面上的具体应用。他认为材料化工所拥有的功能基础十分多元，且发展空间巨大[2]。以多个发达国家为例，它们依据材料化工具备的性能多元性将其应用在数据链上，形成计算机材料辅助设计，从而达成多个产业的蓬勃发展。材料化工地位的突变是因为后期存备的规律性，使得在实际产品设计和开发中极大地缩减了不必要的人力和物力消耗。并且值得一提的是，由于其规律性能够被发掘探寻为完整的模型链条，这就导致在一项任务度发展完全时就会开拓出新的分支进行突破提升。

1.2 产品工艺设计结合

材料化工从产业性能上来看，具备一定的紧密结合度。现今，在工业材料以及设备的制造操作中对于所生产产品的考量因素并不唯一，而是期盼能够通过各环节的定向确立达成整个组合过程的优化控制[4]。当然，如此实施的优势性作用度还是十分明确的，不仅能够为制造设备产能提供生产严密度，并且对于总产量生产率的提升也起到了保障作用。现阶段，轻工业企业设计的小批次产品和元件的开发都依托于此项技术的运用，能够针对产品的纯度提炼和原料粒度监测进行明晰的测量，进而保证产品的质量，推动轻工业的发展和进步。

1.3 轻工业新材料的制备

随着材料化工概念的出现，逐步打破了传统概念具备的局限性，能够全面性地对轻工业材料类学科具备的概念进行深度诠释和了解。在传统概念的界定上，过多的偏向侧重于材料合成部分以及材料加工部分是独立的领域。但科学技术和先进理念的推进打破了这一设想，要求找到二者的共通处和衔接点，确立新概念的提出。明确实践作用的基础上，实现操作手段一体化，促进生产领域效能。

此外，材料化工的地位确立还体现在关于新材料的制备上。针对所实施领域来看，需要综合性的权衡多项客观条件指数的平衡。满足客观条件架设的基础上，对生产制备进一步的推进。但是在此过程中，无论使用哪种方法，都要保证工业材料自身具备的稳定性和统一性。特别是检测样品规格达到完全后，投入产业化的批量实施手段更要确立完全[3]。目前，轻工业新材料的制备前景虽然十分可观，但由于工艺设计的人才稀缺或是实施手段不达标等方面，都加重了其存备的阻碍性。当然，此点的实施不仅依托于时间的递进，对于相关部门的资金链投放和政策支持也同样密不可分。

1.4 推动微观层面向宏观层面过渡

从化学工程学科的本质来看，主要研究分子和原子交换领域，从化学工程师角度看，是立足于对分子世界的了解和自身娴熟的技能，圆满地完成产品设计、过程设计、控制和优化，从材料科学家的角度来看，则是研究材料的微观结构、材料性能和表面等。化学工程师在摸索原子和分子具备相关关系的基础上，即可研究相关的化学和物理变化，并利用有效的理论和方法，预测化学动力学后，即可构建综合模型，完成过程的设计、控制、评价工作。例如：粉体材料在发展阶段，表面的改性工作，实质上就是微观层面向宏观层面过渡、材料科学成果向产品实例转变的表现。

1.5 达成过程控制目标

在过程控制方面，第一，可利用材料化工中计算方法的优势，将更多的、可供选择的方案纳入考虑范围内，并从现行技术实际出发，选择最佳的、最为契合的方案。第二，可应用模拟优化在线控制方式，更安全、更高效、更可靠地进行操作。第三，应用传感器，可对生产过程实况进行检测、分析和记录，严格控制过程，契合材料制备要求。

1.6 材料、器件生产活动得以系统优化

严格来说，材料和器件的生产活动，实质上是化学和非化学反应的组合。因此，为达成相关主体要求，材料和器件的生产单位应着重考虑如何将化学和非化学反应优化组合，一般来说，该项工作目标的实现，需要依赖化学工程师来完成。化学工程师通过发明新单元，优化组合，同时，还会利用化工系统工程，立足于产品、质量、能耗和成本等角度，构建评估活动，使材料和器件更具竞争力。在未来阶段，随着开发能力的提升，产品开发进程会显著加快，对稀缺资源的应用能力也会大为提升，生产活动将会更加安全、环保。

2 材料化工在材料科学与工业中的应用研究

2.1 建立高效的转化系统

现今所设计的化工材料种类十分繁杂。由于其具备功能的多元性，投放在市场领域的应用比重也较大。因此，此产业在同类市场的竞争洪流十分激烈。要想在此过程中稳定所处地位，就要时刻汲取先进的思想理念和科学技术。突破传统模式应用带来的阻碍，能够大规模实施并应用，做到真正意义的突破实验阶层，步入生产运营阶层。我国针对于此，确立多个材料工程研发中心，逐步加大对于材料工程和化工产业的双向实施，形成系统性可操控可发展的工程研究机制[5]。

2.2 加强工程化的基础研究

就图2材料工程中的分子模拟流程度来看，其走向趋势是十分具备逻辑性的。以粒子运作位置为先决条件开始，进而通过多环节的转化实现所需物理量的累积。此过程中所涉及的微分应用和控制手段对于整体化工工程的开展都具备积极意义，特别是界面化工和材料工程的分类研究。如果能够将其特征区分，做出产业规划，实施范围便不再设有局限性，而是能达成产业与产业之间的互通。具象的来说，选定材料后通过科学取值做出试点衡量，如若数值完全便可利用界面化工的优势进行区域类定点投放。同时，带动上述所涉及产业的人力多向发展。综合来看，要想在日后材料科学与工业的具体研究加强材料化工的作用，就要将其优势进行数据比对，从而实现系统性的计算机优化控制。

图2 分子模拟的主要流程图

2.3 建立材料化工示范工厂

纵观材料化工应用形势来看，虽然仍旧处于新兴未饱和的阶段，但发展前景还是十分可观。要想将愿景布设成为现实，就需要在实施手段中落实基础建设要点，将其充沛饱和。具体实施着力点可以偏向于重产业体系的大规模确立或是轻工业新材料的制备。通过对于实检样品的确立，从而对涉及材料进行大批次的订购[5]。在此过程中需要明确的是仅仅依托样品质检完全是不够的，还需要同期引入专业人才，对其操作流程进行严密的控制。以优质人员分布为准，建立具有行业导向力和引导力的材料化工示范工厂。一方面为材料科学产业化的应用做基础，一方面开拓关于此新兴产业的系统制备化体制。确保客观条件均可满足的情况下，投以大批次应用。

3 结语

社会的不断发展为各行各业带来了众多可发展的契机。尤其是材料化工一类，作为初期发展阶段就能够在材料科学与产业中具备这样的地位和作用，那么未来的发展前景想必也十分可观。辩证客观地来看，目前针对材料化工技术仍旧停留在实验室小规模的实践中，对于技术的开拓和提升具备狭隘性。但相信随着相关技术的更进以及优质试点工厂的确立，未来不论此项产业如何推进转型，都会爆发出巨大的社会经济效益。