4.1 材料与化工工程价值的多元性在线视频

大家好

现在我们来学习第四章

材料与化工中的利益伦理

在这一章中

我们将学习材料

与化工工程价值及特点

利益伦理在材料与化工中的

典型表现

邻避效应

从全国发生多起邻避运动的

PX项目出发

具体分析厦门PX项目中

邻避效应产生的原因

并从“一闹就停”到

“一枝独秀”的九江PX项目中

学习从多角度

化解邻避效应的方法

下面我们先来学习第一节

材料与化工工程价值的多元性

我们在前面已经学过

工程是以满足人类需求的目标

为指向

应用各种相应的知识和技术手段

调动多种自然与社会资源

通过一群人的相互协作

将某些现有实体

自然的 或人造的

汇聚并建造为具有预期使用价值的

人造产品的过程

由于工程活动是

非常复杂的社会现象

需要从多个维度认识工程现象

因此

材料与化工工程

也需要从技术维度

经济维度 安全维度 伦理维度

等多方面进行考虑

而具有预期使用价值的工程

也可以服务于多个方面

或具有多个方面的目的

材料与化工工程

不仅具有经济价值

也还有科学价值 政治价值

社会价值 文化价值 生态价值

等多方面的价值

这也使得工程包含了多种价值

具有一定的综合性

我们知道

任何事物都有两面性

一项工程的价值

一般也有两面性

一般我们希望工程

对我们有利的正向价值越大越好

在对这些不同价值之间

做权衡取舍和协调优化时

应当避免和防止极端地

追求某一方面价值

而牺牲其他方面的价值

工程是人类社会存在和发展的基础

是国家竞争实力的根本

从宏观上讲

对人类而言

工程具有巨大的正面价值

从微观上讲

工程活动是人们自觉主动地

变革自然的实践活动

因此

工程又具有强烈的价值导向

如何分配和使用工程所带来的价值

和利益

这引出一个重要的伦理问题

也就是利益伦理

很多工程能够立项

并得以实施

主要是能带来显著的经济效益

经济利益是激发人们开展工程活动的

重要动力

在材料与化工领域

我们大家非常熟悉的大型央企

中石化和中石油

这些年一直处在世界500强企业

排行榜的前几位

这是2020年8月

发布的世界500强企业排行榜

我们可以看到

上一财年

中石化全年实现利润

6793.2百万美元

中石油全年实现利润

4443.2百万美元

在世界500强企业排行榜中

分列第二和第四位

我们从世界500强企业排行榜中

也可以发现

排在前10的企业

绝大部分都是与材料与化工相关的

例如壳牌石油公司

沙特阿美公司

英国石油公司

工程除了具有经济价值外

还具有科学价值

因为工程活动

越来越依赖于技术的进步

通过创造性地

把各种先进的技术集成起来

共同实现新的人工建造物

工程制造的科学仪器

设备 基础设施等

是现代科学研究不可或缺的

基本条件

例如高通量技术

它是20世纪80年代中期

兴起的组合化学技术

组合化学

是一门将化学合成

计算机辅助分子设计

组合理论及机械

结合为一体的科学

可在短时间内

将不同的构建模块

巧妙地反复组合连接

产生大批分子多样性群体

形成化合物库

然后运用组合原理

以巧妙的手段

对库成分进行快速筛选优化

得到可能具有目标性能的

化合物结构

众所周知

自然界仅有20种天然氨基酸

但是却可以通过多种不同的

连接顺序和构象

组成了千万种形态

功能各异的蛋白质

这就是组合原理的体现

因此

我们可以通过高通量筛选

进行新药研发

基因研究

通过高通量分离

进行药物分析

通过高通量平行反应器

进行有机化合物的合成

和各种材料的制备

与传统需要几十年时间的研发相比

通过高通量技术

可使研发从几十年

缩短至几个月

就能实现工业化或商品化

极大提高了科研的效率

在材料与化工领域

聚烯烃

例如聚乙烯 聚丙烯等

这些材料性能优异

应用广泛

美国陶氏化学公司

是一家多元的化学公司

每年要进行20多万次的

烯烃聚合实验

如此海量的实验

如果用高通量反应器反应

研发时间可从几十年

缩短至一年之内

这种高通量反应器

还可与多种检测系统连接

例如红外光谱

液相色谱质谱联用仪

气相色谱质谱联用仪等

例如陶氏化学公司

在开发聚丙烯的催化剂时

仅用9个月

就完成了从研发设想

到工业规模试车

他们还利用新颖的后茂金属催化剂

制备了一系列乙烯

和丙烯的共聚物

从初始设想到完整工艺包

只用了18个月的时间

国内中科院上海硅酸盐研究所的

严东生院士

中国科技大学

国家同步辐射实验室的高琛教授

中科院上海原子核所的

陈昌明博士后等

也都对高通量技术

进行了深入的研究

特别是我国著名材料科学家

严东生院士

他1949年获

美国伊利诺大学博士学位后

为了祖国的发展毅然回国

将毕生精力

贡献给了我国的

材料科学研究事业

他在高温材料

高性能材料

陶瓷基复合材料等方面

都作出了开创性的工作

同时他还着眼于实际问题的解决

严东生院士作为

中国无机材料科学的奠基人

他的无私奉献

报效祖国的崇高精神

和爱国情操

以及科学家精神

和大国工匠精神

都值得我们所有同学学习

工程体现的价值

有一项重要的价值

就是政治价值

工程怎么会和政治联系在一起呢

100多年前

是否重修圆明园

引发了清政府的一场争论

这本来是个“工程”问题

但在封建专制的政治体制中

较大的工程

往往是相关人员中饱私囊的良机

一项工程的上马与否

总要涉及许多人的利益

最后这种“工程问题”

往往会演变成“政治问题”

一旦最高统治者

决定要上某项工程

反对者就有“犯上”之嫌

因为事关最高统治者的颜面和权威

而且由于政治斗争

不能透明 公开

所以各派政治力量经常借机生事

以此大做文章

围绕着“工程问题”的相互争斗

往往会导致各种政治力量的

此消彼长

使政治格局发生某种变化

在这种背景下

“工程”就成为“政治”

因此工程价值也包含政治价值

工程政治价值的一个极端表现

是其军事价值

先进的工程技术

往往率先被用于开发武器装备

或者通过开辟新原料的来源

摆脱对原产地的依赖

以和平方式

改变国与国之间的相互关系格局

碳纤维的发展

是工程政治价值的一个很好的例子

碳纤维

是含碳量在90%以上的

高强度高模量纤维

用聚丙烯腈纺织的纤维

就是我们常说的腈纶

或者用粘胶纤维

沥青纤维做原料

经高温 氧化 碳化

可制得由碳元素组成的

一种特种纤维

俗称碳纤维

碳纤维的耐高温性

居所有化纤之首

此外它还具有抗摩擦

导电 导热及耐腐蚀等特性

碳纤维的密度小

有很高的强度和模量

作为增强材料

可与树脂 金属 陶瓷

及炭等复合

制造的先进复合材料

用于航天 航空 军事装备

等高技术器材中

全球碳纤维发展历程

是需求引领与科研发展

共同推动碳纤维行业发展

军备竞赛带动碳纤维技术研究突破

20世纪50年代

高性能碳纤维材料

正式问世

60年代

日本研究所突破碳纤维核心制造技术

70年代

日本领先厂商率先打开

广阔的民用市场

80年代

高性能飞机 赛车 自行车

等产品出现

90年代后

碳纤维技术不断进步

材料种类不断丰富

应用领域不断拓展

全球龙头企业的市场格局

为美 日企业垄断

目前生产碳纤维

及掌握碳纤维技术的公司

主要有日本东丽

日本帝人 日本三菱

以及美国赫氏 美国氰特

还有德国西格里

土耳其的阿克萨等公司

由于碳纤维具有这么优异的性能

因此属于战略物资

不仅被美国和日本等国家的

企业垄断市场

而且还封锁禁运

中国的碳纤维

是被“卡脖子”逼出来的碳纤维

20世纪60年代

由于航空航天领域

对碳纤维材料的迫切需求

中国碳纤维行业开始起步

但是由于国外技术封锁

研发进度相比国际相对落后

为确保国防安全

避免长期受制于人的局面

国家出台相关政策

大力扶持 攻克难关 迅猛发展

上个世纪90年代以前

国外碳纤维已经进入

飞速发展阶段

但国内碳纤维

仅实现了从无到有

但还不能够规模化生产

无法作为航空航天用结构材料

上世纪90年代后

我国才在碳纤维核心技术上

有一定突破

中科院长春应化所

中科院化学所

中科院山西煤化所

北京化工大学等

多所科研院所和高校

都参与了碳纤维的研制

国内第一批碳纤维生产企业成立

例如威海光威

中复神鹰等

我国高性能碳纤维的发展

虽然在一定程度上

削弱了日本及欧美等国

在高性能碳纤维领域的垄断地位

但是总体上

还是落后日本 美国的

领先企业20年

目前全球碳纤维的运行产能

2019年共约16万吨

美国 日本和中国

占到了全球的60%以上

同样对于碳纤维的需求

中国和日本

占到了全球将近70%的份额

目前碳纤维的主要应用

也从原来的军事装备

和航空航天

转移到了体育休闲

风电叶片等民用领域

可以说碳纤维从无到有

从小到大

从弱到强的发展历史

和辉煌成就

是一代又一代科学家

和工程技术人员本着

百折不挠 艰苦奋斗的理想信念

排除万难

打破国外垄断所取得的

他们这种无私奉献

精益求精的大国工匠精神

科技报国的家国情怀和使命担当

值得我们学习

近期

美国制裁华为事件

牵动了广大国人的心

也引发了前所未有的关注

越来越多的人已经看清

美国发起的贸易战

以及打击中国的高端制造业

本质上

是对中国产业转型升级

和创新驱动发展的“阻击战”

中华民族的历史警示我们

落后就要挨打

自强不息才能立于不败之地

最近中科院公开发布

把美国“卡脖子”项目变成清单

要集全国的尖端力量

去攻克这些被西方国家

卡脖子的项目

除了芯片之外

航空轮胎 轴承钢这些材料

目前国家也都需要依赖进口

针对材料与化工领域的

“卡脖子”关键技术

除了碳纤维之外

航空发动机短舱材料

光刻胶 燃料电池

锂电池隔膜 环氧树脂

航空钢材 高强度不锈钢

高端轴承钢 铣刀等

都极大地限制了中国的发展

航空发动机短舱

居者无其屋

国产航空发动机的短舱之困

光刻胶

中国半导体产业

因光刻胶失色

燃料电池关键材料

少了三种关键材料

燃料电池商业化难成文章

锂电池隔膜

一层隔膜两重天

国产锂电池尚需拨云见日

环氧树脂

环氧树脂韧性不足

国产碳纤维缺股劲儿

航空钢材

航空钢材不过硬

国产大飞机起落失据

铣刀

为高铁钢轨“整容”

国产铣刀难堪重任

高端轴承钢

难以补齐的中国制造业短板

高强度不锈钢

去不掉的火箭发动机“锈疾”

同学们

我们大家肩上的任务很重

为了祖国的强大

我们不能坐以待毙

要主动出击

才能变被动为主动

我们要有科技报国的家国情怀

和使命担当

要更努力的学习

积极探索未知

勇攀科学高峰

发挥精益求精的大国工匠精神

我们可以从技术

工程和产业多方面着手

早日攻克这些难关

现代科学技术

尤其是其成果的工程化

产业化

改善了人们的生活

提高了生活质量

工程产品的发明创造

及其大众化

普及化

对社会阶层之间的关系

起到弥合作用

因此工程还具有社会价值

例如汽车生产线的发明

使轿车进入了寻常百姓家

汽车上各种材料和技术的应用

例如橡胶 塑料等

使汽车的质量和舒适度

得到了很大提高

还有丝袜编织机的发明

丝袜从王公贵族专享

到大众普及

人造纤维的应用

例如我们常说的尼龙 莱卡

使丝袜和服装的舒适度

和美感增加了

此外

和我们日常生活息息相关的

科学技术的应用

还有光纤的发明和应用

光纤

也叫光导纤维

由玻璃或塑料制成

在显示 通信和图像传输方面

应用广泛

可以使我们通过互联网

拉近人与人之间的距离

通过医学窥镜

进行更精准的手术

提高人的生存质量

还可通过机器人减轻劳动强度等等

说到光纤

也让我们想到已故的“光纤之父”

高锟院士

他是华裔物理学家 教育家

也是中国科学院外籍院士

他1970年加入香港中文大学

筹办电子学系

并担任系主任

1987-1996年

任香港中文大学第3任校长

因在光纤领域的贡献

2009年获得诺贝尔物理学奖

文化活动

文化产业和文化事业

需要先进的工程科学技术

为它提供基础设施

物质装备和技术手段

因此

工程还具有文化价值

例如国家游泳中心

我们常说的“水立方”

是北京为2008年

夏季奥运会修建的主游泳馆

也是2008年北京奥运会

标志性建筑物之一

很快

水立方将会变成冰立方

因为北京2022年冬奥会

冰壶项目将在这里举行

根据改造方案

“水立方”将成为国际首个泳池上

架设冰壶赛道的场馆

水立方最引人瞩目的

是外围形似水泡的乙烯

四氟乙烯共聚物膜

这种高分子材料的膜

不仅具有很高的强度

而且能防火

特别是它的透明性

能为场馆内

带来更多的自然光

与水立方分列于北京城市中轴线

北端两侧的另一个有名的场馆

是国家体育场

大家俗称的“鸟巢”

鸟巢也是北京2022年冬奥会

冰上项目的场馆

鸟巢外形结构

主要由巨大的门式钢架组成

所用的钢

是一种叫Q460低合金 高强度钢

它在受力强度达到460兆帕时

才会发生塑性变形

强度要比一般钢材大的多

因此生产难度很大

以前这种钢一般从卢森堡

韩国或日本进口

为了给“鸟巢”提供“合身”的Q460

从2004年9月开始

河南舞阳特种钢厂的科研人员

开始了长达半年多的科技攻关

前后多次试制

终于获得成功

真正体现了精益求精的

大国工匠精神

2008年

400吨自主创新

且具有知识产权的国产Q460钢材

撑起了“鸟巢”的铁骨钢筋

水立方和鸟巢

共同形成了相对完整的

北京历史文化名城形象

由此可见

工程是具有文化价值的

传统工程以自然界为作用对象

从自然界获取资源和能源

来满足人类的生存和发展

由于不加节制地

开发和利用自然资源

肆意向自然环境排放废弃物

结果造成环境污染

生态系统功能退化

等危及人类持续发展的严重危机

因此这种工程的生态价值是负面的

人们逐渐认识到这些问题

设立了环境工程专业

工程的建设从环境污染

生态系统功能的退化

转向了节能减排

绿色环保 新兴能源

和循环经济方向

使工程的生态价值趋于正面性

目前大家听的比较多的

是绿色化学 绿色化工

这也正是今后材料与化工领域

发展的方向

在化工产品生产过程中

从工艺源头上

就运用环保的理念

推行源消减

进行生产过程的优化集成

废物再利用与资源化

从而降低成本与消耗

减少废弃物的排放和毒性

减少产品全生命周期

对环境的不良影响

绿色化工的兴起

使化学工业环境污染的治理

由先污染后治理

转向从源头上根治环境污染

例如

将VOC排放量高的油性漆

用水性涂料替代

用可生物降解的高吸水树脂

对沙漠进行保水固沙

材料与化工产品的生产和应用

是大家公认

容易产生环境污染

和影响生态的重要因素

我们要增强绿色化工意识

一是可以从源头治理

推行绿色化工中

化学反应的原子经济性

一方面通过原料利用的最大化

争取百分之百地将原料

转化为产物

另一方面

减少废物排放

最大程度减少污染

充分利用资源

而又不产生副产物

废物和有害物

二是进行工艺治理

推行化学反应的清洁性

尽量采用环境友好的

反应工艺技术

反应媒介

采用绿色原料

代替毒性大

或者危害性大的原料

提高生产工艺技术

和设备的资源利用率

减少污染物的排放

改善资源的有效利用

和回收管理的方式

得到清洁生产

与环境友好的绿色产品

以有效解决生态污染的问题

三是要进行过程治理

实现“零排放”

与环境友好工艺生产过程的

优化集成

四是要有发展意识

坚持化学反应技术的可持续发展

五是要有循环意识

推进化工生产

实现资源再利用

本小节到此结束

谢谢大家