材料与人类文明、论文

第一篇：材料与人类文明、论文

材料与人类文明论文

航空航天中的合金材料

姓名：徐宗真 指导教师：杨森 学号：2111704021 年级：2011级 专业：飞行器设计与工程

2012-05-23

航空航天中的合金材料

目录

绪论·······························································3 摘要·······························································3

一、铝合金

1.1简介··············································4 1.2合金化············································4

二、钛合金

2.1简介··············································4 2.2分类及特征········································4

三、镁合金

3.1简介··············································5 3.2合金化············································5

四、发展前景

4.1前景展望···········································5 参考文献··················································7

航空航天中的合金材料

航空航天中的合金材料

绪论：

航空航天材料包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料和先进复合材料四大类，按其使用功能又可分为结构材料和功能材料两大类。航空航天材料既是研制生产航空航天产品的物质保障，又是推动航空航天产品更新换代的技术基础。由于航空航天产品受其使用环境和条件的制约，对材料也提出了更为严格的要求。对结构材料，就要求其要有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀的特性。除结构材料外，功能材料也在航空航天器中发挥着重要的作用。

摘要

随着人类探索太空步伐的加快，对航天飞行器的要求越来越高。航天飞行器在超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀等极端条件下工作，除了依靠优化的结构设计之外，还有赖于材料所具有的优异特性和功能。对航天材料而言，轻质高强、耐高温、耐低温和耐腐蚀是航天产品选材的主要标准。

轻合金和超高强度钢都是航空航天飞行器的主要结构材料。轻合金和超高强度钢的主要特点都是比强度高，综合性能好。因此，特别适合于制造航空航天飞行器。

关键词：航空航天；铝合金；钛合金；镁合金

一、铝合金

铝合金密度小、延性好、耐腐蚀、易加工、价格便宜。因此，几乎从三十年代开始，人们就企图用铝合金制造飞机。近年，其他树脂基复合材料在飞机机体和运载火箭箭体结构的应用日益增多，但是铝合金至今仍是飞机机体和运载火箭箭体结构的主要结构材料。

航空航天中的合金材料

1.1 简介：

铝合金一般按其生产和加工方法分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。航空航天器主要应用变形铝合金的各种半成品加工成各种零部件，或用铸造铝合金直接生产零部件。

1.2 合金化：

纯铝的强度很低，不适合作为结构材料使用。作为结构材料使用的铝合金都必须通过合金化或其他手段来提高其强度。

很多元素都能与铝形成合金。

在航空航天工业中使用的主要是可以热处理强化的铝合金。

铝合金的热处理是控制性能的重要手段。同一成分的合金，通过不同的热处理，可以得到相差很大的性能。

除了为强化合金而加入的元素外，铝合金中还加入一些起其他作用的元素。一些过渡元素（Cr、Mn、Ti、Zr等）在铝中的固溶度很小，没有多少强化作用。但它们与铝形成一些金属间化合物，它们对控制铝合金的晶粒结构有重要的作用。因此，工业铝合金中通常加入一些过渡族元素。

二、钛合金

2.1 简介：

钛合金是航空航天器的关键结构材料。钛合金的密度小、强度高、耐腐蚀性好、热强性高，在航空、航天工业中得到越来越多的应用，特别是用于飞机机体和发动机中要求强度高及热强性好的部位。

2.2 分类及特征：

钛合金一般分为三大类：α型合金、β型合金、α+β型合金。

一般来说，α型合金热强性好、可焊，但热加工困难。β型合金室温强度高，成型容易，可热处理。而α+β型合金介于两者之间，可以通过热加工和热处理较大范围的调整其显微结构和性能。

随着我国航天技术发展，粉末钛合金和铸造钛合金获得了广泛的应用。航天飞行器速度提高，以及对构件轻质化、低成本和高可靠性的苛刻要求给粉末钛合

航空航天中的合金材料

金和铸造钛合金的应用发展带来了机遇。粉末钛合金与铸造钛合金相比较，其内部组织细小均匀，不存在成分偏析，性能优于铸造钛合金。高性能粉末钛合金目前已在国外先进的航空航天关键部件上得到应用，在国内的相关研究也取得了较好的进展。

三、镁合金

3.1 简介：

镁合金的密度比铝合金和钛合金的密度低得多。镁合金曾在航空航天和其他工业部门中有较多的应用。但是由于其耐腐蚀性差和一些其他问题，后来在航空航天上的应用大大的减少了。近年来，由于合金生产技术和性能的改进，镁合金在航空航天和其他领域上的应用有上升趋势。

3.2 合金化：

镁合金主要采用固溶强化。与镁形成固溶体的合金元素很多，主要有Al、Zn、Li、Ce、Zr、Th、Ag等。Mg-Al-Zn系和Mg-Zn-Zr系是最常见的合金系。Mg-Zn-Zr系中常加入少量Mn来改善其抗蚀性。Zr对镁合金有强烈的细化晶粒作用。有些镁合金有沉淀强化效应，但其作用比在铝合金中要少得多，而且镁合金中的沉淀过程十分复杂。

镁合金具有良好的铸造性能，铸造镁合金应用十分广泛。镁的晶体结构是六方结构，其变形性能不是很好，比立方结构的金属差。

镁合金变形性能不是很好，特别是在低温条件下。当温度高于250℃时，变形就容易多了。因此通常通过热加工生产变形镁合金产品。一般在300~500℃温度范围内进行轧制、挤压和锻造。

四、发展前景

由于太空飞行器的相对载荷较小，因此减轻材料的比重，寻找质优量轻的新材料成为科学家们研究的热点。在这一点上钛合金已占据优势。

我国航天飞行器上应用的钛及钛合金未来的发展方向是：

1、高性能化，即研制具有良好的强度和塑性相配合的高强韧钛合金和耐温性能更优异的钛合金;

2、低成本化，即发展不含或少含贵重金属元素的钛合金和易加工成形、易切

航空航天中的合金材料

削加工的钛合金等;

3、高加工率，即发展粉末冶金、超塑成形-扩散连接(SPF-DB)、精密铸造等技术。[摘自中国钛合金发展报告] 我国镁资源储量世界第一，是世界上最多大的镁生产国和出口国。但我国镁合金应用开发严重滞后，80%以上作为初级原料低价出口。我国发展镁合金工业正面临前所未有的机遇和挑战，加快高性能镁合金的研究、应用与产品制备高技术的开发，使我国我国在这一领域抢占制高点。

不仅如此，被誉为“21世纪的绿色工程材料”的镁合金材料，将在汽车、计算机、通信器材及消费类电子产品、航空航天、国防军工等领域具有越来越重要的应用价值。

航空航天中的合金材料

参考文献

[1]李成功.航空航天材料.北京：国防工业出版社，2002 [2]陈振华（译）.钛与钛合金.北京：化学工业出版社，2005 [3]丁文江.镁合金科学与技术.北京：科学出版社，2007

第二篇：材料与人类文明论文

西安交通大学

材料与人类文明论文

纳米材料及其发展前景

2014.05.16

纳米材料及其发展前景 摘要

纳米技术的发展和纳米材料的出现标志着人类认识自然达到了一个新的层次，人类的科学技术进入了一个崭新的时代——纳米科技时代。纳米技术在人类社会发展中日益显示的重要作用，对社会生产、生活都将产生深刻的影响。纳米技术的研究和广泛的应用，亦促进了人类认识领域的革命性飞跃。然而，纳米技术的发展也正如其他科技一样，必然同样受到人性的规约，这样才能保证现代科学技术发展的正确方向，才能为人类文明的进步服务。前言

材料是人类赖以生存和发展的基础。一种新材料的诞生，可以引起人类文化和生活的巨大变化。近年出现的纳米材料，是纳米技术和材料科学的产物。

基本概念

1990年在美国巴尔的摩召开的第一届纳米科技会议上统一了概念，正式提出纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学和纳米机械学的概念。纳米材料是指那些由尺寸小于100nm(0.1-100nm)的超精细颗粒构成的材料的总称。基本特性

纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等纳米技术就是利用纳米材料的奇妙性能，制造具有特定功能的零部件和产品的技术。如今，纳米技术已向我们走来，并将得到广泛应用。

1、力学性质：高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型。

2、热学性质：纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。

3、电学性质：由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点。

4、磁学性质：纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%，可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。同时纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也可以用作新型的磁传感材料。

纳米材料的主要应用

1）纳米陶瓷——新型的组织工程材料。

纳米陶瓷在人工骨、人工关节、人工牙齿及牙种植体、耳听骨修复体等人工器官制造及临床应用领域有广阔的应用前景。

2）纳米材料用于细胞分离和染色。

利用纳米微粒进行细胞分离技术很可能在肿瘤早期从血液中检查出癌

细胞，实现癌症的早期诊断和治疗。

3）纳米材料可实现可控、靶向、缓释性给药。

伊利诺伊大学的Tajel Desai用可植入纳米技术发明了一种可以根据体内血糖水平分泌胰岛素的纳米植入物，将其植入糖尿病患者体内，可免除注射胰岛素的麻烦。

4）纳米材料成为新型抗菌材料。

目前已研制出纳米创口贴、纳米抗菌溃疡贴，具有护创作用，还能激活细胞，修复病变组织，加速伤口恢复，此外，还开发出具有抗菌功能的多种纺织品及广谱抗菌的新型医用棉。

5）纳米材料制造的医用超微型机器人。

未来的纳米机器人进入机体后可随血液流经全身，并借助其灵敏的传感器件和智能电脑系统对整个机体进行全天候实时监测，并能根据监测结果进行适时的改造和维护。

6）纳米技术将推动航空航天事业的发展。

纳米技术将使科学家和工程师设计并制造出用于飞机、火箭、空间站等的轻质、高强度、热稳定的材料，它们在航空航天领域的应用前景极为广阔。

7）纳米技术在能源和环境领域大显身手。

碳纳米管作为新型的贮氢材料、电化学贮能材料在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景。在环境保护方面，可以制造出具有高灵敏度、高选择、高稳定性和高重复性的应用于气体、化学和生物化学领域的纳米传感器，可以监视和检测环境。

纳米材料的发展前景展望

经过几十年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生；用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用；分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。

纳米技术目前从整体上看虽然仍然处于实验研究和小规模生产阶段，但从历史的角度看：上世纪70年代重视微米 科技的国家如今都已成为发达国家。当今重视发展纳米技术的国家很可能在21世纪成为先进国家。纳米技术对我们既是严峻的挑战，又是难得的机遇。必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究，通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用，为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。整个人类社会将因纳米技术的发展和商业化而产生根本性的变革。

第三篇：材料与人类文明期末论文

材料与人类文明期末论文

作者：黄培原

班级：医电12 学号：2111201037

说明：敬爱的汪老师，您好！我的这篇电子版和我交的手写的那篇内容并不一样，是因为我一直对论文的要求没有太明确，而后面有没有机会问您，就记得您说要看文献，我的那篇手写的是在看了几篇关于吸附材料的论文后将几篇的内容综合了一下而做的一个关于复合型材料吸收二氧化碳的想法，而在问了杨生春老师后我对论文的要求更清楚了，觉得我手写的那篇论文不是太符合要求，于是我又写下这篇，希望您不要见怪。

论文题目：功能材料让世界更简单

老师就给我们介绍到，材料有结构材料和功能材料，并且就现在来看，功能材料的研究很热门，很前沿。在上完整个课程后，也可以说是在听完老师们的报告性讲座后，我有一个粗略的感觉：功能材料让世界更简单了。

虽然从总体上看，功能材料无论是从产量和需求量上看都比结构材料要小，但是稍加分析就可以发现，功能材料在生活中扮演着重要的作用。并且由于功能材料的应用越来越多，世界也因此越来越简单。

纳米功能材料

纳米功能材料由于将材料做到了纳米级别，所以材料的某些性质极大地改变了，而这其中的某些特性给我们生活带来了方便。

因为我是生命学院的，所以老师在讲纳米材料的在人体上的应用极大地吸引了我，特别是对纳米粒子用作药物载体感兴趣。磁性纳米颗粒作为药物载体，在外磁场的引导下集中于病患部位，进行定位病变治疗，利于提高药效，减少副作用。如采用金纳米颗粒制成金溶液，接上抗原或抗体，就能进行免疫学的间接凝聚实验，用于快速诊断。这里就极大地方便了医疗方面，以前都说是药三分毒，所以每一种药都有不同的副作用，而这种功能材料使用可以让这种副作用大大的减小而且对于患者来说会得到最大的安危。

同时我也是一个电脑迷所以老师在提到巨磁电阻效应的读出磁头能大大提高磁盘的性能是我又被震撼了，随着3D的发展和人们对高清的需求增大，我们对硬盘的需求越来越大，要是没有这种巨磁电阻效应，可以想象一下我们得扛着多大一个笔记本呀。

纳米氧化锌对紫外线的吸收更是为很多美眉带来了福音，有了氧化锌作为添加剂的防晒霜很大程度上减少了阳光对皮肤的损伤，使我们的活动时间和活动范围上都有了方便，而后面老师提到的将这种纳米材料与纺织工业结合做出来的面料将是更大的福利。

纳米银的防臭，抑制细菌的功能更是让我们的生活极大的改善了，用添加了纳米银的面料做的衣服不光是装饰品同时更是一种保健品。

生物材料

人们常说21世界是生命科学的世界，而生物材料则是生命与材料最完美的结合了。在讲课中老师一再强调了凝胶这种材料，其与生物体的高队相容性使其在生命科学领域大有作为。在生物凝胶上培养细胞能将细胞培养成为我们希望的形状，这样就能将皮肤等组织培养出来，即人造皮肤。

而生物大分子材料更是，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶和硅凝胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工心脏、人工肾、人工肝等)人工管形器(人工器官、食道)等。可以看见，老话说身体发肤受之父母，不敢损伤，现在看来，将人类的很多器官用生物材料来打造已经是事实，虽然我也怕有一天人再也不能称为人，甚至都不再是动物，但是我们不得不承认，生物材料的发展给人类带来了很大的方便。

汽车材料

虽然汽车材料是没办法与前两种材料并列的，但说到功能材料是世界更加简单，关于功能材料的话题实在是太有的说了，所以我姑且将他们并列。

先说汽车玻璃，由于玻璃的特殊设计，使得汽车玻璃有了好多特性。变色，由于汽车玻璃能根据车外的亮度来调节玻璃的透光性，使得我们再也不用担心阳光的直射，这也为控制车内温度提供了方便，实际上这再古代就实现了，古代使用了帘子来遮挡阳光，但是不用多说有了这种变色玻璃，生活更加方便。

然后说一下汽车的尾气处理由于添加了尾气处理系统，使得汽车对环境的影响减小了好多。并且配合在车身重量，发动机的性能方面的改进，现在的汽车可以说真的是一个为人类带来方便而不是罪恶。

而且由于好多功能材料在汽车上的应用，使得汽车在空气处理，安全性能，舒适程度上都有了很大的提升。

信息材料

开始觉得结构材料的发展为信息带来了很大的进步，现在想来，由于功能材料的应用，在信息上为我们带来了很多的好处。

就拿与我们最相关的信息终端——手机来说。最近只能机成为了热门，而智能机之所以智能，离不开功能材料。智能手机之所以只能很大程度上是因为各种传感器的利用，有，光线传感器，距离传感器，磁场传感器，温度传感器等。而这些传感器的制作就离不开各种功能材料，比如光电材料，磁电材料等。而在手机内部，也因为各宗功能材料的应用使得现在的手机越做越小，却越来越强大。

说完手机，电脑又何尝不是，触摸板，显示屏，磁盘，每一个器件的革新都与功能材料的运用有着莫大的关系。

而且在信息的传播途径上，功能材料也是大有作用。

结语：

这种讲座似的课程不能将种类繁多的材料都讲清楚，即使将清楚我们也听明白，所以以上的看法有点不是很客观。但是在这个月的学习中收获还是不少的，涉猎了好多以前没有去了解的方面，尤其是在开始将的材料与人类文明关系的课中让我长了好多见识，认识到材料的发展促进了人类文明的进步，而中途在讲材料的测量时，让我明白一个道理：想要探究清楚一个东西，你的目光一定要比它更小一个层次。而将汽车材料那堂课让我成为了一个弱弱的汽车谜。最后一节课杨生春老师苦口婆心而富有深意的教导将使我受益终身。

参考文章

材料与人类文明老师们的课将。HTTP//afm.xjtu.edu.cn

医电12 黄培原

学号：2111201037

第四篇：材料与人类文明期末论文

材料与人类文明期末论文

纳米二氧化硅及其发展前景

纳米二氧化硅及其发展前景

【摘要】纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，由于自身的优异特性，纳米二氧化硅可被广泛应用于各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。这篇论文介绍纳米二氧化硅的性质、制备及其应用范围，并分析其发展前景及商业价值。

【关键词】纳米二氧化硅；介绍；稻壳制备纳米二氧化硅；发展前景；商业价值

经过这段时间对“材料与人类文明”这门课程的学习，我学到了很多关于材料学科的知识，了解到许多与人类生活息息相关的材料学常识，稍稍领略到些许材料学科的风景与魅力，并为此着迷着。作为一名学习会计的学生，或许我以后从事的工作与材料科学联系不大，但这并不影响我对这一学科的兴趣与关注。在这段时间的学习中，我接触了很多种类的材料。其中纳米材料的讲解尤其使我记忆深刻，因此，我在课后查阅了很多有关纳米材料的资料，最终被一篇“我国稻壳制备纳米二氧化硅获国际金奖”的相关报道吸引了眼球，于是我决定仔细了解纳米二氧化硅并将其成果展现于这篇结课论文中。

1.纳米二氧化硅的性质[1]~[3]

纳米二氧化硅，呈三维网状结构，表面存在大量的不饱和残键和不同状态的羟基，这使得纳米二氧化硅表面能高，处于热力学非稳定状态，俗称为“超微细白炭黑”。

纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员，为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。微结构呈絮状和网状的准颗粒结构，为球形。这种特殊结构使它具有独特的性质：

纳米二氧化硅对波长490 nm以内的紫外线反射率高达70%～80%，将其添加在高分子材料中，可以达到抗紫外线老化和热老化的目的。

纳米二氧化硅的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可深入到高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性。

纳米二氧化硅在高温下仍具有强度、韧度和稳定性高的特点，将其分散在材料中，与高分子链结合形成立体网状结构，从而提高材料的强度、弹性等基本性能。

纳米二氧化硅的三维硅石结构、大比表面积、不饱和的配位数，使其对色素离子具有极强的吸附作用，可降低因紫外线照射而造成的色素衰减。

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2.纳米二氧化硅的制备方法

2.1 物理法

物理法一般指机械粉碎法。利用超级气流粉碎机或高能球磨机将二氧化硅,的聚集体粉碎可获得粒径1～5微米的超细产品。该法工艺简单但易带入杂质.粉料特性难以控制，制备效率低且粒径分布较宽。

2.2 化学法

化学法可制得纯净且粒径分布均匀的超细Si02颗粒。化学法包括化学气相沉积(CVD)法、液相法、离子交换法、沉淀法和溶胶凝胶(Sol-Gel)法等。但主要的生产方法还是以四氯化硅为原料的气相法.Ti酸钠和无机酸为原料的沉淀法和以硅酸醋等为原料的溶胶凝胶法。

2.3 纳米二氧化硅的制备新技术——用稻壳制备[4]

水稻是一个纳米硅的生物制造器，我国稻壳制备纳米二氧化硅获国际金奖。

步骤：稻壳—高温热解—浓盐酸—沸水浴蒸干（2次）—移入烘箱—取出冷却—浓盐酸—煮沸—过滤—烘干—灼烧至恒质量—白色颗粒（二氧化硅）

我国是水稻生产大国，产量大，分布地区广，如东北、长江中下游地区以及南方大部分地区。稻壳的价格便宜，100公斤稻壳只要10元左右。且稻壳中富含二氧化硅，主要分布在稻壳的外表内层，颗粒大小为50nm左右，主要是以生物矿化方式、无定形状态存在，在稻壳中占13.0～22.0%。用稻壳制备纳米二氧化硅方法简单，能耗低。而且,用稻壳制备纳米二氧化硅不仅可以充分利用稻壳这种农业垃圾,减少环境污染,并且具有重要的开发价值,[5] 成为一种新的可再生资源。3.纳米二氧化硅的生产与应用现状

由于纳米二氧化硅SP30具有小尺寸效应，表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子遂道效应和特殊光、电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象以及在高温下仍具 的高强、高韧、稳定性好等奇异性，纳米二氧化硅可广泛应用各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。

3.1 在涂料领域

纳米二氧化硅（SP30）具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料 干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不退色。

纳米氧化硅（同VK-SP30）添加到涂料中能对涂料形成屏 蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性，徐国财等通过纳米微粒填充法，将纳米氧化硅

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作掺杂到紫外光同化涂料中，明显地提高了紫外光固化涂料的硬度和附着力，还减弱了紫外光同化涂料吸收 UV辐射的程度，从而降低了紫外光同化涂料的同化速度。

3.2 在纺织领域

目前，人们已将纳米二氧化硅应用到防紫外、远红外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如，以纳米二氧化硅（同VK-SP30F）和纳米二氧化钛（T25F）的适当配比而成的复合粉体是抗紫外辐射纤维的重要添剂。

3.3 在杀菌剂领域

纳米二氧化硅具有生理惰性、高吸附性，在杀菌剂的制备中常用作载体，当纳米二氧化硅作载体时，可吸附抗菌离子，达到杀菌抗菌的目的，在报道可用于冰箱外壳、电脑键盘等的制造。

3.4 在催化领域

纳米二氧化硅的比表面积大、孔隙率高、表面活性中心多，在催化剂和催化剂载体方面具有潜在的应用价值。以纳米二氧化硅为基本原料，采和溶胶～凝胶技术，可制备含纳米氧化硅（SP30）的复合氧化物。此复合氧化物为催化剂载体时，对于许多结构敏感反应，将显示出独特的反应性能。反应的催化活性高，选择性好，反应中能长时间保持催化活性。目前，常规二氧化硅(20 ～ 100um)用作作催化剂载体实现工业化生产的报道较多，但纳米二氧化硅（VK-SP30）在此领域实现大规模生产的报道并不多见，应积极开展这方面的研究。

4.纳米二氧化硅的发展前景与商业价值

纳米二氧化硅(SP30)具有高的表面能和吸附性质，有良好的稳定性及生物亲和性，可作为新型传感器；利用纳米二氧化硅无毒、无味、无污染以及耐蚀、可增强、增韧的特性，可大大地提高了人造牙齿的硬度及强度，也改善了其韧性。将纳米二氧化硅(SP30)应用于电刷镀工艺中，提高镀层的力学性能、改善镀层的微动磨损性能；纳米二氧化硅可用于油墨中作为分散剂和流量控制剂；在护肤产品、电子组装材料、隔热材料等方面都有着重要的应用，甚至能节约能源、保护环境。

纳米二氧化硅(SP30)作为纳米材料家族中的一员，对其开发具有重要的实际意义。我国纳米材料的研究已取得许多成果，但纳米二氧化硅的应用才刚刚起步，随着对纳米二氧化硅研究的深入，应用领域的扩宽，纳米二氧化硅(SP30)会进一步工业化，纳米二氧化硅（SP30）材料也必然引起更多的关注，必将开辟更加广阔的应用前景。【参考文献】

[1] 陈凯先，蒋华良，嵇汝运． 计算机辅助药物分子设计： 原理及应用[M]． 上海： 上海科技出版社，1996.[2] 俞庆森，朱龙观． 分子设计导论[M]． 北京： 高等教育出版社，2000．

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[3] M.Karelson, V.S.Lobanov, A.R.Katritzky.Quantum chemical descriptors in QSAR/QSPR studies[J].Chem.Rev., 1996, 96: 1027-1044.[4] 郑典模，张晓婕，刘小梅．稻壳制备纳米二氧化硅新工艺研究[D].南昌大学环境与化学工程学院，2010.[5] 阮长青，马军喜，崔素萍，等.稻壳沉淀法制备白炭黑工艺的研究[J].黑龙江八一农垦大学学报,2005,17(2):63-66.4 / 5

第五篇：化学与人类文明论文

绿色化学在可持续发展中的作用

摘要：随着经济的发展，人们发现作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,造成了越来越严重的环境污染。目前全球问题主要包括：人口急剧膨胀，资源特别是不可再生资源趋于枯竭，土地荒漠化，大量湖泊、河流、近海海域以及大气被污染，生物种类减少，全球气候变暖，厄尔尼诺现象，臭氧层被破坏等等。这些问题是人类社会要继续生存和发展所必须解决的重大课题。

如何协调好人口、资源、环境和发展的关系,为了人类的世代生存和进步奠定一个能够持续发展的基础。既然要实现可持续发展，如何做到对环境的零排放也是至关重要的，化工生产作为国民生产的支柱，近年来对其关注程度也在与日俱增，绿色化学的概念也受到各国科学研究人员的关注，从而涌现出开发“原子经济”反应、提高烃类氧化反应的选择性因为烃类氧化在石油工业中有重要地位，在原料方面追求无毒无害，以及绿色的催化剂、溶剂，利用可再生资源合成化学品也是近些年研究生物质方面的应用，可以最后生物降解，从而不会对环境造成污染近年来，经过不断地尝试研究发现，最后提出了能在源头上解决环境问题的绿色化学。

绿色化学即是用化学的技术和方法减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、产物、副产物等的使用与产生。绿色化学的理想是不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,把污染治理转变为污染预防

关键字：可持续发展发展战略 绿色化学 环保问题

一、前言

虽然当今的化学污染防治已取得了巨大的成绩，发展了新的灵敏分析监测手段，测定环境中的污染物；从化学品中鉴定出有毒化合物的类型；发明了化学方法处理废弃物；减少了废弃物的排放等等，并对一些全球性的化学污染，如原油泄漏，燃煤烟尘，酸雨，汽车尾气，温室效应，有机氯农药，环境致癌物等的研究、控制、治理，已取得了肯定的进展。然而多年来解决化工生产过程中产生的废弃物，有毒有害物质的大量排放问题，基本上是以治理为主，这些办法的效果是有限的，所需费用昂贵且日益增长。因此，我们需要大力研究与开发绿色化学，这样可以减少末端治理，从根本上解决环境污染问题

化学，它伴随着人类社会的进步而发展，是社会发展的必然结果。而化学的发展，又促进生产力的发展，推动历史的前进。随着国家队环境污染问题的重视和公众环境保护意识的提高，跨世纪的环境化学任重而道远。无论是控制或防治环境污染和生态恶化，还是从改善环境质量、保护人体健康、促进国民经济的持续发展等各个方面，我相信化学全面的和谐可持续发展起着重要的作用。化学也必然在21世纪继续发光发热！

二、环境问题突出表现

人类在工业革命以后，科技水平不断提高，各行各业不断发展。但是，工业革命带来巨大财富的同时，也带来污染；随着有机化学工业的发展，石油、天然气生产的急剧增长，使化工污染越来越突出，环境问题日趋严重。不可否认，化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步作出了巨大的贡献，化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域。但另一方面，随着化学品的大量生产和广泛应用，也给人类的生活环境带来了严重的污染。所以为了适应当今社会的和谐可持续发展，工业化学像绿色化学，无公害化学的转变已经迫在眉睫了。

二（a）水体污染影响工业生产、增大设备腐蚀、影响产品质量，甚至使生产不能进行下去。水的污染，又影响人民生活，破坏生态，直接危害人的健康，损害很大。人类的活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，使水受到污染。目前，水污染亦日趋严重，已经成了我国的头号环境治理难题。水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，它包括工业污染源，农业污染源和生活污染源三大部分

工业废水是水域的重要污染源，具有量大、面积广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。

农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。农药污水中，一是有机质、植物营养物及病原微生物含量高；二是农药、化肥含量高。水体富营养化的危害在正常情况下，氧在水中有一定溶解度。溶解氧不仅是水生生物得以生存的条件，而且氧参加水中的各种氧化-还原反应，促进污染物转化降解，是天然水体具有自净能力的重要原因。含有大量氮、磷、钾的生活污水的排放，大量有机物在水中降解放出营养元素，促进水中藻类丛生，植物疯长，使水体通气不良，溶解氧下降，甚至出现无氧层。以致使水生植物大量死亡，水面发黑，水体发臭形成“死湖”、“死河”、“死海”，进而变成沼泽。这种现象称为水的富营养化。富营养化的水臭味大、颜色深、细菌多，这种水的水质差，不能直接利用，水中断鱼大量死亡。

生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。污染正由浅层向深层发展，地下水和近海域海水也正在受到污染，我们能够饮用和使用的水正在不知不觉地减少。

二（b）随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，同时也将大量的废气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气环境的质量，特别是在人口稠密的城市和工业区域。排放到大气中的主要污染物有二氧化硫、飘尘、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、二氧化碳等。大气污染来源主要有三个方面：一是生活污染源，包括饮食或取暖时燃料向大气排放有害气体和烟雾；二是工业污染源，包括火力发电、钢铁和有色金属冶炼，各种化学工业给大气造成的污染；三是交通污染源，包括汽车、飞机、火车、船舶等交通工具的煤烟、尾气排放。人类活动导致全球大气层的主要变化及环境问题可以归结为三方面：一是大气中温室气体增加导致气候变化；二是大气臭氧层破坏；三是酸雨和污染物的越界输送。

三、对水污染和大气污染的治理方法

三（a）对水污染的治理方法

1． 强化对饮用水源取水口的保护：有关部门要划定水源区，在区内设置告示牌并加强取水口的绿化工作。定期组织人员进行检查。从根本杜绝污染，达到标本兼治的目的。

2.加大城市污水和工业废水的治理力度：加快城市污水处理厂的建设对于改善我市水环境状况有着十分重要的作用。目前随着城市人口的增加和居民生活水平的提高，我市的废水排放量正在不断地增加，而城市污水处理厂却没有相应地增加，这必然会导致水环境质量的下降。因此建设更多的污水处理厂是迫在眉睫的事。

3． 加强公民的环保意识：改善环境不仅要对其进行治理，更重要的是通过各方面的宣传来增强居民的环保意识。居民的环保意识增强了。破坏环境的行为就自然减少了。

4． 实现废水资源化利用：随着经济的发展，工业的废水排放量还要增加，如果只重视末端治理，很难达到改善目前水污染状况目的，所以我们要实现废水资源化利用。

5．家用水的净化：过滤——沉淀（明矾）——用活性炭除异味，去颜色——消毒（氯气，漂白粉）。在自来水管传递过程中有可能出现二次污染，所以饮用时要煮沸杀菌，而且还要用干净的杯子。

6．强化青少年保护水资源意识：对于青少年，普遍的家庭并不太注重保护水资源的教育。教育要从小做起，养成保护水资源的意识。加强对青少年保护水资源的教育，拍宣传片、做宣传活动，让中国未来的每一朵花都有节约的好品德、保护水资源。

7．少量创建填埋场：可少量创建填埋场，让废水废气都能够经过处理，再排放至河流。

三（b）对大气污染的治理方法

1.调整能源结构，采用无污染和低污染能源；

2.对燃料进行预处理，以减少燃烧时产生污染大气的物质； 3.改进燃烧设备，提高燃烧效率；

4.改革生产工艺，优先采用无污染和低污染工艺；

5.合理利用能源；利用净化装置去除烟尘和各种工业粉尘； 6.利用物理、化学方法净化尾气中的有害成分； 7.回收利用有用物质；

8.加强监督管理，减少事故性排放和无组织排放； 9.制定地方排放标准、合理的能源价格和分配政策等

四、绿色化学在可持续发展中的作用展望

如何实现可持续发展，又做到对环境的零排放也是至关重要的，化工生产作为国民生产的支柱，近年来对其关注程度也在与日俱增，绿色化学的概念也受到各国科学研究人员的关注，从而涌现出开发“原子经济”反应、提高烃类氧化反应的选择性因为烃类氧化在石油工业中有重要地位，在原料方面追求无毒无害，以及绿色的催化剂、溶剂，利用可再生资源合成化学品也是近些年研究生物质方面的应用，可以最后生物降解，从而不会对环境造成污染。

绿色化学的思想是人类可持续发展的客观要求及具体体现,化学家在这些方面已经并将继续作出更大的贡献。绿色化学的诞生,体现出技术本身就具有生态价值,为人类协调自己与环境的关系提供了物质手段,为人类解决发展与环境之间的矛盾提供了前提与保证。

绿色化学不但有重大的社会、环境和经济效益，而且说明化学的负面作用是可以避免的，显现了人的能动性。绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用，是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展的作用的产物，对化学本身而言是一个新阶段的到来。

参考文献

[1]郑海燕,应桃开;化学实验“三废”处理与环境教育[J];成都教育学院学报;2005年08期

[2] 黄成.我国城市大气污染现状及防治对策[J].科技信息,2008(21):136,137.[3] 张红婴,刘伟.浅谈我国城市大气污染[J].硅谷,2008(19):18.