能源与材料化学论文

1、摘要:能源与材料化学必将给现实的中国社会以巨大的影响,我们要看到,这些新兴学科带给我们的积极影响:积极寻求发展方式刻不容缓,依靠科技,管理实现经济的可持续发展。中国的化学工业在建国后特别是改革开放的几十年内经历了近乎爆炸式的增长后,却逐渐进入了发展的瓶颈阶段。如何正确应对我国化学工业的发展过程中遇到的瓶颈,处理好发展问题,完善产业结构优化,并积极促进政策扶持,是我们在探索经济发展背后应进行的严肃思考。关键字:能源材料化学工业社会发展从世界范围观察,化学工业已经成为当今社会发展的中坚力量,而社会发展与之有着千丝万缕的联系,而材料和能源与化学工业升级有深远的影响,在当前激烈竞争的国际背景下经济发展

2、遭遇了新的的困境,针对这一困境,必须提出解决对策,即加强材料化学工业研究力度,提高能源利用效率;加大技术投入,夯实化学产业升级基础;加快产业结构调整,坚持科学化学工业的道路。21世纪有两个潜伏的危机:一是能源资源的消费速率远远超过了资源的再生能力,有限的储量和无限的需求使再次发生全球性能源危机的可能性依然存在。石油、天然气、煤炭等可燃矿物燃料占世界能源消费的90%以上,这些亿万年生成的地下资源储量有限,与消费速率相比是不可再生的,资源耗尽是不可避免的,只是迟早的事。1999年末;世界煤炭可采期限为230年,我国只有111年;石油可采期限世界为44年,我国只有21年;天然气可采期限世界为62年,

3、我国是56年。煤炭资源虽然比较丰富,但它对环境带来的危害与社会发展格格不入,难以发挥更大的作用,提倡煤的利用并不意味着要返回到“煤球时代”,把它转化成干净的流体能源和采用洁净煤技术要付出巨额代价。21世纪的科学技术对新的可燃矿物资料资源能够提供多大贡献还是个未知数,新能源和可再生能源是人类的真正希望,但目前它在世界能源平衡表中仅占极小的份额,在21世纪到底能发挥多大作用也还是个问号。近年发现海底蕴藏、大量的可燃冰(天然气水合物,据估计全球可燃冰储量是煤炭、石油、天然气储量的23倍之多,我国南海海底可燃冰储量估计有石油储量的一半,它的大规模开发和利用还尚待时日。由于石油能源资源有限,随着世界工业

4、的快速发展,能源消耗急剧增长,导致石油价格不断上涨、全世界都面临着能源安全的问题。石油能源按目前的使用和开采速度,50年内世界石油资源将有可能耗尽。同时,随着现代社会人们环境保护意识的不断增强,人们逐渐认识到汽车尾气排放所造成的空气污染是造成城市“光化学烟雾”污染频繁出现以及现代人类许多重大疾病的主要原因。因此,寻求资源丰富、环境友好和经济可行的大宗代用燃料已成为人类亟待解决的重大问题。在能源化学中,相关新型能源的研究已经是国家未来发展的关键所在。能源短缺的后果是极其严重的,它不仅可能导致能源危机和引发经济危机,甚至酿成国际军事冲突。20世纪5060年代以发达国家为主体的西方世界实行的能源“流

5、体化革命”,为它们的经济发展带来了空前的繁荣,然而正是1973年爆发的世界石油危机成了1974-1975年西方经济危机的起爆剂,把它们从高速增长拉了下来,至今未得复原,人们对此一直难以忘怀。二是新材料的研制已经深深地影响到人类生存和发展的基础。纵观人类利用材料的历史,可以清楚地看到,每一种重要材料的发现和利用,都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平,给社会生产力和人类生活带来巨大的变化,把人类物质文明和精神文明向前推进一步。可以说没有半导体材料的开发和工业生产,便不可能有目前的计算机技术和现代信息技术革命;没有现代的高温高强度结构材料,便没有今天的宇航科技;没有低损耗的光导纤维,便不

6、会出现光纤维的长距离传输,也无当前的光通信可言。材料是人类赖以生存和发展的物质基础,也是社会现代化和高新技术发展的先导。在材料这个大家庭中,金属材料、无机(陶瓷材料、有机高分子材料是大家比较熟识的,而复合材料,则是这个家族中一颗璀璨的明珠。复合材料是指由两种或两种以上不同性质、不同形态的组分通过复合工艺组合而成的一种多相材料,它既保持了原组分材料的主要特点,又显示了原组分材料所没有的新性能,可以通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此联系,从而获得新的优越性能。像通常我们了解的玻璃钢,其实就是一种玻璃纤维增强树脂基复合材料。由于有机高分子材料在性能、成型方法及灵活的可设计性等方面的优势,使以其

7、为基体的高分子基复合材料(也称树脂基复合材料,聚合物基复合材料发展非常迅速,目前在军用、民用上获得了广泛的应用。虽然以金属材料、无机材料为基体的复合材料的发展略逊于树脂基复合材料,但它们同样存在很大的发展空间。悠久的历史也许你想象不到,树脂基复合材料的历史可以追溯到几千年前。最早的树脂基复合材料是古人用干草拌黄泥制作墙体和地面的纤维复合材料;而那承载着“卧薪尝胆”、“西施浣纱”等悠远故事的越王勾践剑,也是一种包层金属复合材料;至今尚存留着无穷奥秘的古埃及木乃伊的包料竟是一种缠绕工艺复合材料;而传统的千层底布鞋,乃是一种三维编织复合材料。这些,都是你始料未及的吧?二战时期,由于战争资源的需要,第

8、一个纤维增强合成材料而成的复合材料应时代而生:1940年,以手糊成型方法制成了玻璃纤维增强不饱和聚酯的军用飞机雷达罩。1944年,玻璃纤维增强树脂作为机身和机翼材料的飞机试飞成功。由此可见,复合材料的诞生和发展都和国家安全紧密联系在一起。在人们对复合材料的性质了解还不够深入时,树脂基复合材料主要作为次承力构件应用到航空器中。随着生产工艺的发展,材料性能的逐步提高,复合材料在航空器中的地位越来越重要。怎样减少飞机结构重量以提高飞机的装载效率是百年来飞机发展所一直追求的目标。从20世纪初的木、布结构,到30年代轻合金的全金属结构,30年代-60年代虽然金属材料的性能有很大提高,但是单依靠提高金属材

9、料性能来进一步降低飞机结构重量系数(即飞机结构重量与飞机起飞重量的比值已达到极限。为此,飞机设计师们不得不寻求新的途径,于是找到了高比强度(材料强度与密度的比值、高比刚度(材料模量与密度的比值,另外能按控制结构变形要求来设计的纤维增强树脂基复合材料。随后,具有更高比强度、比刚度,同时兼具更高剪切强度、剪切模量以及耐热性的第二代现代复合材料应运而生,主要以硼纤维、碳纤维、芳纶纤维为增强材料,以聚酰亚胺等高性能树脂为基体,同时包括铝、镁、钛等金属基体,金属间化合物,碳化硅、氮化硅等陶瓷基体。而性能更高的氧化铝纤维、碳化硅纤维、晶须等增强材料的出现,更引发了具有多功能、高韧性、耐热的第三代高性能复合材料的发展。1980年以后,先进复合材料在航空、航天等领域已经得到了较为广泛的应用。材料与能源是是一个国家发展的契机所在,中国必须抓住这千载难逢的机遇在第三次科学革命中兴起自己的奇迹,这是中华民族实现百年来再次崛起的珍贵机会,也是中国在未来的国际竞争中屹立于世界民族之林的天赐良机。能源与材料化学必将给现实的中国社会以巨大的影响,我们要看到,这些新兴学科带给我们的积极影响:积