关于探讨化学材料的发展与展望的论文

时间:2023.5.30

  化学材料是人们制造工具的物质来源,也是人类生产和生活的基础。材料科学技术就是研发各种材料的种类和性能,然后将其运用到人类生产和生活中,推动生产力的提高和人们生活水平的提高,人类历史也可称之为材料发展史。

  1 化学材料的发展历史

  材料是人们生产和生活的基础条件,历史学家经常把材料作为划分时代的依据。在人类出现的最早时期,生产水平极为低下,人们都是寻找天然石块磨制成石器聊以生存,被后人称为“石器时代”。后来因为开始使用金属铜和铁,人们相继进入“铜器时代”和“铁器时代”。资本主义革命结束后,机器开始被大规模地使用,人类进入“钢铁时代”。1920 年以后,化学合成工业得到发展,大批的高分子化合物被合成,很快就遍布人类生活的每个角落,于是又进入了“高分子时代”。现在很多新兴技术都需要用到性能特殊的材料,科学家就将古代的陶瓷进行变革,研制出精密陶瓷材料,我们即将面临“新陶瓷时代”。从人类诞生到1920 年之前,人们都是在观察中对材料产生认识,创造和使用的都是比较单一的材料。近些年来,因为物理学和化学的发展,再加上计算机和电子技术的进步,人们对材料的认识从宏观阶段过渡到微观阶段,从晶粒、分子和原子的角度去分析材料的结构与性能,尤其是超高温、超低温、强磁场和高真空等条件,让人们能够从本质上认识材料的物理和化学性能。

  材料科学是一门综合性学科,一方面需要利用多种学科理论和成果去解决科学研究问题,另一方面它研究的问题本身就自带综合性,是从各种材料制造和应用中提取的。材料科学与多种学科都存在一定的联系,是多种学科和技术互相结合形成的产物。它涉及到物理、化学和力学等学科知识,而材料科学的发展,又可以带动这些学科的进步,为其提供研究课题和资料。总结起来就是一句话:材料科学与多种学科互相联系、共同发展。

  2 化学材料的未来展望

  世界将要面临一场新的技术革命,而新兴技术的核心物质就是新材料。新技术要想发展就需要新材料,从而促进了新材料的不断发展,而新材料的发展又促进了新技术的革新。此外,军事工业的国际竞争形势激烈,这也是促进新材料发展的一大因素。现代战争就是科学技术之间的较量,也就是新材料的主战场。在经济实力和战斗力相近的情况下,谁的新材料和新技术更具优势就可以胜出。现代技术的发展为新材料的发展奠定了基础,材料发展历经简单到复杂、宏观到微观和经验为主到知识为主三种过程。近几十年来,材料结构和功能又得到深度开发,利用新技术可以弥补材料中的缺陷和不足,进一步完善了制备工艺和手段。新技术的革命引发了新产业革命,这也意味着新材料给新技术出了一个更大的难题,红外技术、激光技术、电子技术和能源开发等新型技术对材料也提出了更高的要求,为了成功解决这些难题,材料科学正在逐步向多质合成、超级工艺和分子设计等方向发展。

  分子设计主要是为了满足生产和生活的需要,综合运用了物理、化学、数学和生物等理论知识,再加上激光、计算机和电子等技术,辅以先进测试仪,用来研究材料的性能,或者利用原子理论预测材料在未来可能具备的性能,并根据需求设计新的分子和才俩。如果这项技术能够得到完善,就可以颠覆材料的研制方法,让材料科学进入一个全新的时代。而复合材料是材料发展的重点内容,主要包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳基复合材料和树脂基高强度材料。表面涂层则是另一种复合材料,其适用范围广,且经济实用,拥有广阔的发展前景。多质复合材料是采用有机和无机法合成的,能够制造出耐热、耐腐蚀和使用寿命长的材料,已经取代了钢铁等金属,一跃成为新型结构材料。这些材料的不同质类主要体现在结构上,打破了单一材料的局限,通过扬长避短提升了性能。信息功能材料主要是增加材料品种、提升性能,主要包括半导体、红外、液晶和磁性材料等,这是信息产业发展的基础。生物材料拥有更广阔的应用领域,其一是生物医学材料,可用于修复人体器官、组织或血液;其二是生物模拟材料,譬如反渗透膜。低维材料具备体材料没有的性质,例如零维的纳米金属颗粒是电的绝缘体,采用纳米制成的陶瓷具有较强的韧性和塑性,一维材料有有机纤维和光导纤维,二维材料有金刚石薄膜和超导薄膜,这些材料的应用前景一片光明。

  材料科学的另一个发展方向是利用新科技改变材料的使用方法和制造手段,对传统材料进行加工重新利用,让新型材料拥有特殊的功能,以达到生物、能源、通信和航空等领域的需求。目前新材料领域出现了一门新学科———高分子智能材料,主要是通过有机合成法,让没有生命力的材料变得有生机。这种材料已经得到应用,也成为各国的新研究课题,不久的将来应该会进入我们的生活当中。此外,建立材料系统工程,建设好材料信息网,合理使用各种材料,将材料、环境和能源三者平等视之,以达到节约能源和保护环境的目的,这也是材料技术亟需解决的问题。

  3 结论

  材料是人类进步发展的重要基础,从古至今都陪伴着人类的发展,如今的21 世纪更是异常推崇材料。工业、军事、航天和能源等多个领域都需要材料的帮助才能不断发展,化学材料的发展与展望也成为科技人员的关注对象。相信在科学技术的带领下,材料科学也会不断进步、不断完善。


第二篇:关于建筑业发展循环经济探讨论文


  中共十六届四中全会决议提出:“大力发展循环经济,建设节约型社会。”循环经济是我国经济发展的方向。2006年6月10日,建设部汪光煮部长提出,建筑业应节约资源、回收利用被拆除建筑的建材。这表明中国建筑业将加快发展循环经济,实践中央提出的建设“节约型社会”。

  一、建筑业发展循环经济的必要性

  建筑业目前已成为我国资源消耗的重点领域。建设部统计数字显示,全国既有的近400亿m2建筑中,99%为高耗能建筑,每年新建房屋面积16~20亿m2,其中95%以上是高耗能建筑。21世纪前20年是我国建筑业发展的鼎盛时期。2001年,世界银行在《中国促进建筑节能的契机》的报告中提出,从2000年到2015年是中国民用建筑发展鼎盛期的中后期。预测到2015年民用建筑保有量的一半是2000年以后新建的,到2020年,全国房屋建筑面积将接近2000年的两倍。建筑业在不远的将来会成为我国第一耗能大户。因此,建筑业转变发展模式,发展循环经济,降低建筑能源消耗,是建筑业可持续发展的战略选择。

  从建筑业在国民经济中的地位和建筑业自身的行业技术特征来看,建筑业应当成为国家发展循环经济的重要领域:建筑业是我国国民经济的支柱产业。我国GDP中,有5.6万亿固定资产投资是靠建筑业来实现的,全国2.3万亿基本建设投入,占GDP的20%;由于建筑业的行业特点和技术特性决定了建筑业必然是钢材、水泥、平板玻璃、木材等物质资源的直接消耗大户。目前,建筑耗能和工业耗能、交通耗能已经成为我国能源消耗的三大猛虎,尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提高,呈急剧上升趋势。目前我国单位建筑面积能耗是发达国家的2~3倍以上,因此,建筑业走可持续发展道路,发展节能与绿色建筑,在建筑业中发展发展循环经济对于有效节约资源使用具有重要的现实意义。

  我国传统的建筑观念,认为建筑产品的生命周期是从建筑的设计、建造、使用、维护直到建筑的报废,且认为这个过程是开环型的。这种开环型结构导致了资源和能源的大量浪费,并引起了外界生态环境的严重恶化。如果能在建筑领域引入一种新的理念,改变现行的节能观念,将会极大地推动建筑业的发展。

  二、循环经济的内涵及建筑业发展循环经济的障碍

  循环经济与传统经济活动的“资源消费—产品—废物排放”的开放型(或称为单程)物质流动模式相对应,它把经济活动组织成一个“资源—产品—再生资源”的反馈式流程,对所有物质都进行合理和持久的利用,最大限度地减少经济活动对生态环境的影响,形成“资源消费—产品—再生资源”闭环型物质流动模式。循环经济要求以“减量化、再利用、再循环”(3R)为社会经济活动的行为准则,所有物质和能源在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久的利用,以使经济活动对自然生态环境的影响降低到尽可能小的程度的一种生态经济和与环境和谐的经济可持续发展模式。循环经济是一项复杂的社会系统工程,它是在社会生产、流通、消费和产生废弃物的各个环节循环利用资源,以提高资源的利用率。

  我国建筑节能的发展落后于发达国家,要实现我国建筑节能跨越式发展,缓解能源约束的压力,应把循环经济的理念引入建筑领域,以推动建筑节能的发展。但在目前在建筑行业中,发展循环经济还存在一些障碍:

  首先是经济性问题,建筑业实施“减量化”,采用新型高强度材料,新材料价格高,造成费用超支,使用不经济;同时,我国资源税普遍较低,造成资源价格偏低,再生建材的价格高于原生建材。经济性问题使循环经济在建筑业难以推广。

  其次是观念问题,认为发展循环经济不符合我国国情。循环经济是发达国家提出来的,他们已完成了基础建设,而我国是发展中国家,建筑业为发展提供物质基础,应首先考虑的是发展,而不是环保。这种认识把发展经济和环境保护对立起来,其实循环经济就是要在理论与实践的层面解决两者的矛盾,实现两者的统一。

  最后是执行标准问题。建筑物体积庞大、组成构件多、使用时间长,安全间题意义重大,国家颁布了严格的标准,但是循环经济在建筑业中缺乏具体的执行标准。《建筑法》和《城市建筑垃圾管理规定》等法规对建筑节约资源、建筑垃圾的减量化以及综合利用做出了规定,但是这些规定都是原则性的,如何执行却没有涉及。

  三、建筑业发展循环经济的具体措施

  解决上述提到的建筑业中资源的高消耗以及发展循环经济的障碍等问题,需要做好以下几个方面的工作:

  (1)培养循环经济意识

  按目前的发展,建筑业的发展是不可持续的。要宣传资源环境的代际公平,人类发展是一个连续过程,后代人拥有与当代人相同的发展权,当代人不应提前消耗后代人的资源,而应给后代人留下发展所需的资源。还要宣传循环经济在国外建筑业的应用。比利时用废弃物建造“回收屋”,砌内墙的砖是用建筑工地回收的混凝土和破碎水泥块合成的灰砂砖,屋顶的瓦片是由回收的塑料和纸制成的合成瓦,地窖墙壁的防潮隔层则是由回收的橡胶碎片合成,建筑“回收屋”所采用的回收垃圾达150种以上。通过广泛宣传,使大家认识到建筑业发展循环经济的必要性,接受资源循环利用这种发展的新模式,培养循环经济的意识。

  (2)加强技术研究、开发和推广,形成建筑业循环经济技术支撑体系

  要研究和开发与建筑产业相关的减物质化技术、绿色规划技术、最优化设计技术、资源和能源高利用率技术、废弃物(建筑垃圾等)回收再利用技术、污染治理技术、污染物监测技术、环境工程技术、清洁生产与施工技术等,通过采用和推广节能建筑、绿色建筑新工艺、新技术、新材料,降低能源和原材料消耗,实现投入少、产出高、污染低,尽可能把污染排放和环境损害消除在生产源头和过程之中,以达到保护生存环境和节约资源的目标。

  (3)健全运作体系

  建筑业发展循环经济是一项复杂的系统工程,它要求设计、施工、拆除等阶段密切配合,才能达到节约资源、保护环境的目的。设计阶段,考虑到将来的维修和发行,实行大跨度,预留开放端口,采用可再生材料,并对方案进行整体优化,尽可能减少资源的使用。施工阶段,采用新技术,优化施工方案,加强对施工人员的操作培训,完善施工工艺,降低材料的消耗量,利用雨水或施工废水拌料,节约水资源,回收利用施工中产生的碎砖块、混凝土、沙浆等废料,提高资源的利用率。拆除阶段,采用人机混合拆除方式,尽量保持材料的完整,使其能够被再利用,并在原址利用废弃物加工粗骨料、再生混凝土等低等级建材。

  (4)加强以机制和政策对企业的引导、支持力度

  充分利用建筑市场机制的激励和约束功能,使建筑经济活动当事人基于自身收益的最大化,按照循环经济的要求采取理性的决策行为,调整自己的生产经营活动。根据现代建筑业的特点和发展趋势,完善和实施积极的建筑业产业政策,鼓励企业节约和合理利用、再利用资源,创造与自然环境和人文环境相融合的建筑产品,营造健康舒适的人居环境。

  循环经济是我国建筑业可持续发展的必由之路。当前我国建筑业发展循环经济虽然存在很多障碍,但是国家正在依据循环经济的原则制定法规和制度,为循环经济的实施创造条件。随着我国可持续发展战略的进一步实施,节约型社会的创建,循环经济必将在我国建筑业得到全面应用。

  参考文献

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