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材料物理化学的前景及在民航中的应用

自我介绍 时间:2021-07-08 10:39:35

【摘要】:本文分析了材料物理化学的前景,并且对它在民用航空领域中的应用关系进行了相关探讨,简单介绍了材料物理化学的人才需求,在当今高科技领域中材料物理化学起到了十分重要的作用,是发展先导和基础铺垫,它影响着一个国家的科学技术及经济水平,是重要因素,同时它也是航空安全检测方面不可或缺的重要材料,有着检测、研究、修复和制备等多方面的用途。

【关键词】:材料物理化学;民航;前景及应用

一、材料物理化学前景介绍

人们在20世纪后期时,就已经把能源、信息及材料当作人类社会进步的三大支柱,尤其是上世纪八十年代以后,新材料、能源、信息、空间、海洋及生物在全球范围内都崛起了巨大阵势,甚至人们已然把新材料技術与生物信息技术三者标注为20-21世纪的主要技术革命。德国学者曾对世界各国发展计划进行了分析,他总结出21世纪发展的九大重点领域内容,分别为微电子学、系统工程、计算机软件、纳米技术、光子学、细胞生物、分子电子及信息和管理及生产工程。这九大领域先后涉及到80个课题中的24项先进材料,不少其他领域中的相关课题中也包含不少这些材料,从世界其他工业发达国家的历史中我们可以看到,材料的发展和研究也是一种国家战略高度的提升,因此材料属于优先发展领域。比如,20世纪50年代的美国就已经制定了国家材料规划,美国的国力大幅度增加和它息息相关,1994年美国总统克林顿也提出过经济增长的技术决策,把材料列为国家重要发展的内容之一,这样做的目的也是为了能让美国在科学技术及国民经济方面领先于世界,日本政府也制定过相关政策,我党和政府也开始重视起材料研究和开发工作,但是改革开放之前,我国的材料重点主要是为军工生产服务,民用上的研究还十分薄弱,自开放以后,材料学在我国快速的发展,尤其是民用方面的技术服务普遍被重视起来,国家九五-2010的规划远景中,更是将新材料列为重要项目。

材料物理化学是应用物理与化学的一部分,它的特点是明显交叉,学科属于边缘性质。目前材料材料改性及制备都特别的依赖材料物理化学,能源环保也都是利用了材料化学的方法工艺及理论,材料化学在我国占有重要地位,与此同时,行业发展及专业上的契机,也必定给材料物理化学人才带来大量机遇,也是我国材料物理化学人才培养的新方向。

二、材料物理化学的人才需求现状

材料物理化学在现代材料科学中是一项重要分支,它起到了对现代高科技领域发展的先导及基础作用,影响了一个国家的科学技术水平与经济,作为发展重要因素之一的材料物理化学,人才需求十分广泛,毕业后可以到民用航空公司就业,也可以去家用电器、汽车及化工、建筑材料等领域从事材料设计,也可以进行研究、开发及技术管理、营销等一系列工作,甚至可以到政府有关机构工作,因为材料化学是建立在传统材料学基础上的两个分支,所以材料化学和材料物理都属于二级学科,实际上对一个新专业评价它的好坏,主要是看它的前景如何,以及未来社会对其是否需求,当下个别案例表现不能算内,新专业往往都会在建设初期遭到人们的质疑,人们因对其不了解而产生担忧,往往时机已经在犹豫中而被耽误,所以科技迅速发展的今天,竞争如此激烈的高等教育中,走在学科前列十分重要,抓住新的机遇开办新兴专业,是一件受益匪浅的事情。

三、民用航空中的材料物理化学应用

3.1、材料物理化学与航空材料

整个现代材料科学的发展中,航空材料都骑着基础与先导作用,机体与发动机材料是航空材料中最重要的结构,它与材料物理化学有分不开的关联,考虑到飞机安全性,航空的结构材料必须具有高可靠性,一定要高强且轻质。飞行器作为整体,对一些非结构性材料也少量用到,比如密封材料、降震减噪等,钛合金及铝合金是机体的主要材料,其和树脂等复合材料一起,构成飞行器,具有成本低和高性能的优点。为了可以让新型复合材料的性能变得更高,欧洲空中客车公司提出观点,用更多的材料化学方法对复合材料及应用碳纤维进行制备和减重,最多可减轻30%的重量,飞行成本的40%被降低。但是缺点是炭纤维复合材料在技术减重的时候会提高一些构成成本,运用已储备的技术,可以达到15%的减重效果,降低成本目标,由此可见,发展低成本中,高性能复合材料是拥有很大潜力的。美国在2000年微了达到航空技术的领先,将十项涉及材料列入关键性计划,分别有:陶瓷基复合材料、先进单晶叶片材料、涡轮叶片、磁性轴承、脉冲爆震发动机、低温燃料存储材料及新能力燃料等。

目前我国化学工业正在开展高起点的航空材料研究工作,化工新材料必将研制到新水平,并打下我国新型飞机压制的高性能基础,发达国家已经开始用纳米复合粉添加纤维制作军服,这种材质不但可以很好的屏蔽红外线,还可以强吸收人体红外线。增加保暖,军服也能够减轻重要,比起容易放电具有安全隐患的化纤衣服,这种材质优势很多,可以说金属纳米微粒为一切难题的解决提供了新的途径。至此我们可以看出,材料物理化学在航空材料中有着不可或缺的重要作用,可以用于研究、检测及修复等多个方面。

3.2、材料物理化学与航空安全

3.2.1、飞机防护及腐蚀

民航的壮大是的早期引入的波音飞机进入老龄化阶段,飞机使用时间过久,结构完整性都受到磨损,原因有三,一是应力损伤,二是环境损伤,三是意外损伤,如鸟击、地面摩擦和雷击等,而应力、均匀、晶间、及电化学腐蚀是飞机结构非常常见的一种腐蚀,有可能一处部位呈现多种腐蚀现象,国际民航中对腐蚀的维修、预防费用甚至占到总飞机维修费的一半,所以材料物理化学对飞机腐蚀问题的解决具有重要意义,其是一种有效解决途径,可以用材料化学方法将飞机涂抹一层防腐层,飞机由此可以具有更好的防腐性,防腐剂具有稀薄性及高渗性,一些不容易接近及干缝区比较适合运用。

3.2.2、材料故障分析及安全检查

飞机上一些随身携带物品及行李货物等,鉴别与检测的前提条件是先要对材料的微观结构、光电磁及物理化学物质进行查明,然后在于此基础上,找寻能够对材料特征进行反映的化学媒介,然后设计出简单易行的检测仪器或方法,便以用于民航安全服务中,所以必须要用材料物理化学作为基础,提高检查精度及扩展范围,这样才能实现高校实用的安全检查,全面设计出对等设施。

总结:随着我国科技的高速发展,各行各业都在激烈竞争中发挥自身潜力,而对于进步材料及材料性能的提高,是他们的有力武器,而这些都离不开材料物理化学的发展和进步,通过材料物理化学的方法、工艺及理论可以充分的对材料进行研究和制备,同时还可以解决材料检测与识别技术方面的许多难题,例如吸波材料、燃油催化剂及尾气处理剂,及飞行材料的安全识别与修复、检测等技术,都发挥了材料物理化学的巨大潜力,相信未来更多的科技发展中都将用到这种材料技术,它也会在科技发展中占据广阔的发展应用前景,地位将十分突出。

参考文献:

[1]苏勉曾.材料化学展望大学化学,1995,Voll0,No.6:6-16.

[2]钟培道.我国航空材料现状、问题与发展思路.航空科学技术,2015(4):13-16.

[3]方昌德.谈美国航空推进系统德的关键技术国际航空,2013,5:25-27.

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