化学在现代科技发展中的作用与地位?

泛旅传媒 2022-02-19 03:09 编辑:宁玛 238阅读

化学作为一门基础学科,在本世纪的地位和作用不容忽略,只是大家没看到它的前景而已。也许现在化学并不是很乐观的,主要是它已经和其它的学科进行交叉了,所取得的功劳被其它边缘科学所夺去而已。

20世纪以来化学有那些重大成就的事件?

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现代化学工业 20世纪60~70年代以来,化学工业各企业间竞争激烈,一方面由于对反应过程的深入了解,可以使一些传统的基本化工产品的生产装置,日趋大型化,以降低成本。与此同时,由于新技术革命的兴起,对化学工业提出了新的要求,推动了化学工业的技术进步,发展了精细化工、超纯物质、新型结构材料和功能材料。
规模大型化 1963年,美国凯洛格公司设计建设第一套日产540t(即600sh.t)合成氨单系列装置,是化工生产装置大型化的标志。从70年代起,合成氨单系列生产能力已发展到日产 900~1350t,80 年代出现了日产1800~2700t合成氨的设计,其吨氨总能量消耗大幅度下降。乙烯单系列生产规模,从50年代年产50kt发展到70年代年产100~300kt,80年代初新建的乙烯装置最大生产能力达年产 680kt。由于冶金工业提供了耐高温的管材,因之毫秒裂解炉得以实现,从而提高了烯烃收率,降低了能耗。其他化工生产装置如硫酸、烧碱、基本有机原料、合成材料等均向大型化发展。这样,减少了对环境的污染,提高了长期运行的可靠性,促进了安全、环保的预测和防护技术的迅速发展。
信息技术用化学品 60年代以来,大规模集成电路和电子工业迅速发展,所需电子计算机的器件材料和信息记录材料得到发展。60年代以后,多晶硅和单晶硅的产量以每年20%的速度增长。80年代周期表中 ~V族的二元化合物已用于电子器件 随着半导体器件的发展,气态源如磷化氢 (PH )等日趋重要。在大规模集成电路制备过程中,需用多种,其杂质含量小于1ppm,对水分及尘埃含量也有严格要求。大规模集成电路的另一种基材为,其质量和稳定性直接影响其集成度和成品率。此外,对基质材料、密封材料、焊剂等也有严格要求。1963年,荷兰菲利浦公司研制盒式录音成功后,日益普及。它不仅用于音频记录、视频记录等,更重要的是用于计算器作为外存储器及内存储器,有磁带、磁盘、磁鼓、磁泡、磁卡等多种类型。为重要的信息材料,不仅用于光纤通信,且在工业上、医疗上作为内窥镜材料。
高性能合成材料 60年代已开始用(俗称尼龙)、聚缩醛类(如)、,以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 ()等为结构材料。它们具有高强度、耐冲击、耐磨、抗化学腐蚀、耐热性好、电性能优良等特点,并且自重轻、易成型,广泛用于汽车、电器、建筑材料、包装等方面。60年代以后,又出现、、、等。尤其是为耐高温、耐高真空、自润滑材料,可用于航天器。其纤维可做航天服以抗辐射。聚苯并噻唑和聚苯并咪唑为耐高温树脂,耐热性高,可作烧蚀材料,用于火箭。共聚、共混和复合使结构材料改性,例如多元醇预聚物与经催化反应,为尼龙聚醚嵌段共聚物,具有高冲击强度和耐热性能,用于农业和建筑机械。另一种是以纤维增强树脂的高分子复合材料。所用树脂主要为环氧树脂、不饱和聚酯、聚酰胺 聚酰亚胺等 所用为玻璃纤维、或(常用丙烯腈基或沥青基)。这些复合材料比重轻、比强高、韧性好,特别适用于航天、航空及其他交通运输工具的结构件,以代替金属,节省能量。和含氟材料也发展迅速,由于它们具有突出的耐高低温性能、优良电性能、耐老化、耐辐射,广泛用于电子与电器工业、原子能工业和航天工业。又由于它们具有生理相容性,可作人造器官和生物医疗器材。
能源材料和节能材料 50年代原子能工业开始发展,要求化工企业生产重水、吸收中子材料和传热材料以满足需要。航天事业需要高能。固体推进剂由胶粘剂、增塑剂、氧化剂和添加剂所组成。液体高能燃料有液氢、煤油、偏二甲肼、无水肼等,氧化剂有液氧、发烟硝酸、四氧化二氮。这些产品都有严格的性能要求,已形成一个专门的生产行业。为了满足节能和环保的要求,1960年美国试制成可以实用的膜,以淡化、处理工业污水,以后又扩展用于医药、食品工业。但这种膜易于生物降解,也易水解,使用寿命短。1970年,开发了芳香族聚酰胺反渗透膜,它能够抗生物降解,但不能抗游离氯。1977年,改进后的复合膜用于海水淡化,每立方米淡水仅耗电23.7~28.4MJ 此外,还开发了和用膜等。聚砜中空纤维气体分离膜,用于合成氨尾气的氢氮分离及其他多种气体分离。这种技术比其他工业分离方法可以节能。精细以其硬度见长,用作切削工具。1971年,美国福特汽车公司及威斯汀豪斯电气公司以β-氮化硅 (β-Si N )为燃汽透平的结构材料,运行温度曾高达1370℃,提高功效,节省燃料,减少污染,为良好的节能材料,但经10年试验,仍存在不少问题,尚须进一步改进。现主要用作陶瓷发动机、透平叶片、导电陶瓷、人造骨等。陶瓷的主要物系有氧化物系,如氧化铝(Al O )、氧化锆(ZrO )等,和非氧化物系,如碳化物(SiC)、氮化物(BN)、氮化硅(Si N )等。80年代,为改进陶瓷的脆性,又在开发硅碳纤维增强陶瓷。
专用化学品得到进一步发展,它以很少的用量增进或赋予另一产品以特定功能,获得很高的使用价值。例如食品和饲料添加剂,塑料和橡胶助剂,皮革、造纸、油田等专用化学品,以及胶粘剂、防氧化剂、表面活性剂、水处理剂、催化剂等。以催化剂而言,由于电子显微镜、电子能谱仪等现代化仪器的发展,有助于了解催化机理,因而制备成各种专用催化剂,标志催化剂进入了新阶段。