材料的发展及在自动化领域的应用

材料的发展及在自动化领域的应用

辽宁科技大学114000

摘要:材料是人们生活和发展都离不开的物质。材料是指能直接利用创造出成品的一种物质。在七十年代人们习惯的把信息,材料和能源作为支柱产业,发展到八十年代支柱产业变成新材料,生物技术和信息技术;由此可见材料在人类发展历程中所占的比重是很大的,也是不可或缺的。新材料的发展为各行各业都带来不一样的转机,不论是应用在汽车行业,建筑行业还是其他的工程行业,都使我们进入到一个新的境界。本文就重点就材料的发展讲起,谈谈材料在自动化领域的应用。

关键词:材料发展自动化领域应用

材料是人们做任何事物的基础要素,人们对材料的要求也由最初的原始材料像是石头、木头等向高新科技材料像是纳米材料等发展。材料被运用到社会的各个行业中且发挥着重要的作用。在这里我们就以材料在自动化领域中的应用为例,简单的探讨下材料是如何渗透在我们的生活中。

1.材料的发展

在人类发展的初期,人类主要是以岩石作为生产工具这就形成了旧石器时代。随着社会的逐渐进步,人们开始对岩石进行磨光和裝柄,这也预示着人类进入了新石器时代。接着人类发展进入到了龙山时代,在这一时代青铜器大放光彩。所谓青铜就是指在纯铜中加入锡或铅的合金。青铜器的性能好一经发明就一直被沿用至战国时代。在战国,人们用铁来代替青铜器,直至现在铁也是我们国家使用最为普遍的金属。铁不像青铜器只能用在特定的器物上和特定的场合上,铁可以被广泛应用在日常生活的各个方面,不论是制作生产工具还是生活用具还是兵器都是非常好的材料。到了秦汉时期冶铁业已经成为非常重要的行业,由此可知秦汉时期的铁制品较春秋战国时期不论是从品种,质量,数量等方面都是最优的。

除了岩石,青铜,铁以外木材也被广泛应用在人类的生产生活中。在过去人们就有用木头为原材料制造劳动生产工具的先例,到了汉代人们多以木为材料进行书写,一直到后期虽然蔡伦发明了造纸术,但也一直离不开木材。

随着社会的不断进步,人们的智慧也在不断提高,可以利用的材料也由最初的几种演变为目前的多种多样,由最初的将自然产物经过简单处理运用到生产到目前的能随着人们意愿经过研究、分析等一系列科学实验得到的高分子材料。包括纳米材料、磁性材料、有机高分子材料等等。上述的每一种材料又可以衍生出多种材料。

2.新型材料在自动化领域的应用

自动化是近些年的新兴产业,自动化技术也是一门多学科交融的新兴技术。既然是多学科互融它自然包含多个单元,分别是:程序系统,作用系统,传感系统,制定系统,控制系统。接下来我简单介绍下各个部分的作用。程序单元决定我们的行为,作用单元顾名思义就是施加作用力以及明确作用位置,传感单元主要是起到自动化过程检测作用,制定单元是基于传感单元之上来起作用,它是将传递感受器部分送来的信息经过综合的分析对照从而制定一个新的信号并发出。控制部分是在作用部分的基础上而起作用的。这几个系统部分想要起到作用自然都离不开新型材料的辅助。

纳米材料这一物质最初是由著名物理学家,诺贝尔奖获得者理查德.费曼提出的。他在想是否能有一个物质在体积小的情况下还能发挥巨大的作用。这一想法后来被相关学者证实最后得到了纳米材料。纳米材料就是指在一个三维立体空间里要保证至少有一个维度是处于纳米级范围的。纳米材料可以被用来当做导电浆料在自动化生产过程中。导电浆料在电子工业中是最基础的材料。之所以这么说,是因为纳米材料可以使块体材料的熔点降低,因此利用了纳米材料此时的基片就可以不用选择耐高温材料而是可以用塑料这样的普通材料。除此之外纳米材料也被广泛应用在航天技术中。纳米材料之所以较传统材料优势强是因为它能够满足航天航空技术所要求的特殊结构。因此纳米材料可以用来作为航天器的结构材料。其中的纳米碳化硅,纳米氮化钛,纳米硅粉等都可以添加金属从而形成新型的合金材料,这一新型合金材料具备了质量轻,耐热性好,强度高等特点因此可以被广泛运用到电子,军事及航空航天领域中。我们再来从航天器的功能上讲下纳米材料。当纳米金属粉与固体火箭推进剂联合使用将会使固体推进剂的性能明显提高,而纳米陶瓷由于自身的特性可以被用做纳米雷达波吸收剂。另外纳米材料还可以被用做敏感元件。这是因为纳米材料的比表面积大,因此可以被制作成光敏,热敏等多种传感器。该种传感器只需要微量的纳米颗粒即可发挥强大的敏度高,响应快等强大的功能。纳米不是光是以材料的形式出现它还可以作为新兴技术即纳米光电测控技术。有关专家学者发现运用纳米光电测控技术可以在人类健康和长寿方面作出重大突破。他们运用这一技术研制出纳米大小的超精微计算结构,这个计算结构可以对像是癌细胞,艾滋病毒,心脑血管基因序列错误的起到根本上防止。这就很大程度上减少了恶性疾病的发生,也防止了衰老使细胞年轻化。纳米材料及其技术被誉为是本世纪最具竞争力的高新产业,将对材料性能及模式带来非同寻常的改变。纳米材料像我之前提到的有多种性能。(1)力学性能。(2)电学性能。纳米材料在磁场中电阻下降情况高于粗晶电阻。(3)磁学性能。

除了纳米材料磁性材料也被广泛运用在传感器及自动化各行业中。比如像是移动通讯方面就广泛使用软磁材料。还有一个我们经常能用到的也是利用磁性材料的那就是电磁炉,电饭锅等。再到近几年迅猛发展的磁悬浮列车。但是在我们国内有一方面做得还是不够完善那就是氧化涂层方面,希望以后有关科学技术人士能够研发出新型材料来解决氧化涂层方面的难题。

最后再来谈谈高分子材料。在高分子材料中应用最广的当属高分子分离膜。高分子分离膜是一种有选择性透过性能的薄膜,它具有省能,效率高,防污染等特点。它是利用在薄膜两边的推动力,这个力可以使原料里的不同的成分有选择性的透过这层膜,因此达到分离提纯的作用。高分子分离膜的作用也很广,它可以用来进行水的处理,通过离子交换的作用来提取纯水;也可以用来分离混合物质;还可以从废水中分离工业金属以及在天然盐水中分离出盐分。这些都是高分子材料的作用。除此之外高分子材料也被应用在生活的各个方面。像衣服的材质就可以有化纤,腈纶等,食物上更是不用说各种各样的添加剂,增稠剂,矫味剂,各种材质的锅碗瓢盆。还有我们的建筑材料比如说是玻璃钢等都是高分子材料。

结束语:

综上所述,材料在生活中是无处不在的,它可以被应用在自动化领域的各个层面上。像是传感器,变压器,显像管,电子通讯设备等等。材料也可以在生活的各个方面出现像我们每天的穿衣打扮到企业的生产等。材料的变化预示着人类的进步和发展,它可以使我们的生活从根本上得到改变,使我们的生活质量得到提升。材料已经完全融入我们的社会生活,随着科学的进步发展材料也必将会为我们创造更美好的时代。

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