應用化學在先進材料中的發展探索

胡曉虹(太原理工大學現代科技學院，山西 太原 030027)

0 引言

應用化學包括有機化學、無機化學、高分子化學、物理化學、分析化學等等多個化學分支，在其實際應用中與先進材料的融合使得材料生產的效果更加理想，為現代各領域的生產提供了新的可能，從而最大程度上滿足市場需求。因此，在未來的化學領域中，應該加強重視應用化學與先進材料的融合發展，為現代社會的建設奠定堅實的基礎。

1 應用化學與先進材料融合發展的必要性

1.1 應用化學能夠為先進材料的發展提供有效的理論依據及技術支持

各種先進材料的生產需要用到大量的化學理論知識以及相關的技術支持，而應用化學恰好可以為先進材料的生產提供所需，從而促進先進材料的有效生產，以便為現代社會的行業生產提供更多的先進材料，促進各行業領域的穩定發展以及可持續發展。尤其是化學實踐知識的普及應用，使得先進材料可以在科學知識的支持下不斷進行創新開發，達到人們所需要的理想效果，多種功能多樣且穩定的先進材料在現代生產中不斷產出，在社會發展中的應用取得了滿意的效果[1]。

1.2 先進材料的發展能夠有效地推動應用化學發展

應用化學作為一門專業學科，其也需要進一步的發展，在此基礎上，先進材料生產過程中的個性化需求使其對應用化學的實踐應用也提出了更高的要求，因此先進材料的發展也會進一步推動應用化學的發展。兩者的融合發展也是相互促進的良性過程。

2 應用化學在先進材料中的應用—以高分子材料在體育領域的應用為例

高分子材料是以高分子化合物為基礎的材料，其由相對分子質量較高的化合物構成，包括橡膠、纖維以及高分子基復合材料等。高分子材料涉及到人類生產生活的各個方面，其中在體育領域中，高分子材料的應用尤其廣泛，比如將一些具有耐極限條件、具有良好力學性能和耐腐蝕性能的高分子材料應用到體育器械的加工制造中，不僅可以提高相關機械設備本身的使用性能，而且還能夠提升運動人員使用舒適性，從而有效地提高運動員們的競技體育成績。

2.1 高分子材料在體育領域的具體應用

2.1.1 塑料復合材料

塑料復合材料本身的質量比較輕便，而且具有較為優異的力學性能以及加工性能，因此可以較好地應用到各類型體育裝備、設施的加工生產中，目前常使用的塑料復合材料有不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、碳纖維增強樹脂基復合材料。這些材料中，環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂的整體性能相差不大，而碳纖維增強樹脂基復合材料沖擊強度、彈性模量和拉伸強度都較好，但是斷裂伸長率稍差。在實際生產應用中，這三種材料的使用往往還需要根據產品實際的功能差異、性能需求以及人群需求等針對性地進行使用，以便最大程度上滿足生產需要。

2.1.2 橡膠

橡膠主要分為兩種，即天然橡膠與合成橡膠。在體育裝備中，應用最廣泛的是合成橡膠，例如球拍手柄、賽車輪胎。合成橡膠是具有可逆形變的高彈性聚合物材料，在室溫下，彈性比較高，在外界的壓力下就會產生較大的形變，撤去壓力則會恢復原狀，用途比較廣泛，已經成為體育領域中應用頻率最高的高分子材料，尤其是利用減震橡膠材料加工而成的新型羽毛球拍、網球拍手柄，都能夠使得運動員在使用過程中，盡可能降低因擊打球而產生的振動，提高其運動的舒適性[2]。

2.1.3 纖維

滌綸、尼龍、芳綸和丙綸纖維等有機高分子材料是在使用中比較常見的高分子合成纖維。滌綸是使用最為普遍的一種纖維材料，具有強度高、伸長大、彈性恢復好等優點。在其結構組成中，其中的大分子中的酯基在堿性液體中會發生水解，用其作為原材料所制成的衣服具有高強低伸、低強高伸等性能，遠動員們穿著舒服，從而能夠最大程度上滿足運動員的運動需求。

2.1.4 其他

其他的高分子材料還包括克維拉高分子材料、Sympatex、快皮等，其中克維拉高分子材料的柔軟性高、強度大，良好的減震性能應用在運動器械中可以大大提升器械的減震效果；Sympatex是由30%聚醚和70%聚酯復合而成的，透氣性比較好，常用于運動服飾的制作；快皮的超伸展纖維表面完全仿制鯊魚皮膚，其主要就是用于制作泳衣，而且其中還使用了聚氨酯纖維，增加了彈性與浮力。

2.2 應用效果

高分子材料是目前應用比較普遍的先進材料，在應用化學的支持下，各種高分子材料都可以按照產品的實際需求進行恰當的應用，效果良好。就體育領域中所涉及到的各種產品來看，相關的化學實踐知識得到了充分地發揮，應用效果良好。比如在乒乓球運動中，當前的球拍為了更好地為運動員提供強有力的擊球力度和旋轉效果，設計人員最常采用的方法是用一層膠皮蒙在球拍的正反表面，膠皮可以增加和延長擊打時球與球拍接觸時間和受力時間，在此基礎上，運動員就可以確保相關動作可以更快、更有效。隨著相關材料的研究，設計人員又將球拍表面的膠皮表面制成顆粒狀，這就可以實現擊球旋轉。隨著應用化學的不斷發展，當前對乒乓球拍的膠皮使用材料有了更加詳細的標準，碳素纖維等材料加工而成的球拍底板的比強度和比模量都較高，且其穩定性以及耐腐蝕性也更好。再比如當前的撐桿跳運動中，運動員們所使用的撐桿也經過了木質材料、竹竿、玻璃纖維桿等多種材料，而到了20世紀末，合成樹脂與碳纖維復合加工制備而成的撐桿逐漸得到了應用，主要是因為其物理性能更好，不會出現斷桿、折桿現象，該種碳纖維復合材料的比模量、彈性和韌性都更好，可以最大程度上將運動時的彈性勢能轉化為動能，大大提高了撐桿跳運動員的成績。由此可見，先進材料一直在促進著現代社會的進步發展，應用化學領域方面必須要提高重視，加強與先進材料的融合發展，為兩者的融合奠定堅實的基礎[2]。

3 應用化學在先進材料中的發展途徑

3.1 樹立應用化學與先進材料融合發展的意識

由于應用化學與先進材料融合發展具有可行性和較高價值，應當高度重視應用化學在先進材料生產中的重要作用，樹立兩者融合發展的意識并加強對應用化學知識以及相關技能的應用。積極探討兩者融合發展的有效途徑及方式，擴大應用化學知識及技能的應用范圍，進而促使兩者融合發展，以滿足實際需求[3]。

3.2 構建應用化學與先進材料融合發展的體系

就目前來看，應用化學與先進材料的融合發展還受到多種因素的影響，這一問題使得應用化學理論知識及實踐知識無法全面地應用到先進材料的生產過程中，因此必須要構建應用化學與先進材料融合發展的體系，積極探索有利于兩者融合發展有效實現的方式及模式，加強對應用化學知識以及相關技能的合理應用等，而且完善的融合發展體系，也能夠更好地指導融合發展模式的運行，提高兩者融合的效果。

3.3 合理選擇及使用應用化學

在先進材料的實際生產過程中，應用化學的作用沒有得到充分發揮，因為很多時候并沒有嚴格按照實際情況去選擇相應的應用化學知識或者相關技能，從而影響了先進材料的有效生產，導致應用化學與先進材料的融合發展出現問題，因此，必須要合理選擇化學知識及有關技能，并科學的使用應用化學，以便盡快實現應用化學與先進材料的有效融合。要求先進材料在實際生產中應該保證所選擇的應用化學理論知識及實踐技能均符合實際需求，以便更好地發揮應用化學的作用，使得兩者的融合取得更好的效果。

3.4 加強復合型人才建設

應用化學與先進材料融合發展過程中較為重要的一個因素是人才作用的發揮。但是就目前的發展現狀來看，在實際生產中，應用化學知識沒有得到充分合理的應用，這是由于很多人員缺乏專業的應用化學知識及技能，這就需要進一步加強復合型人才建設工作。一方面需要各高校加強專業建設，按照應用化學與先進材料的實際情況進行有效的課程改革，促進應用化學與材料學科的融合建設等，為大學生們提供學習的機會，以夯實理論基礎；另一方面需要企業與高校加強聯系，為人才的培養過程提供更多的實習機會，以便鍛煉大學生的實踐能力等，從而為應用化學與先進材料的有效融合奠定堅實的人才基礎。

4 結語

綜上所述，先進材料的使用是現代生產的重要資源，在應用化學的支持下，先進材料有了充足的理論基礎以及技術支持，從而促進了先進材料的有效生產，滿足了現代企業的生產需要，應用化學也因此得到了發展的推動力，由此可見，應用化學與先進材料的融合發展具有十分重要的現實意義。在未來的發展過程中，有必要進一步樹立起應用化學與先進材料融合發展的意識，構建起應用化學與先進材料融合發展的體系，科學的選擇并使用應用化學的相關知識，與此同時還要提高復合型人才的培養力度，從而不斷提高應用化學在先進材料中的發展效果。