
【化】 mechanochemistry
mechanization
【化】 mechanization
【經】 mechanisation
imitate; knowledge; learn; mimic; school; study; subject of study
機械化學(Mechanochemistry)是一門研究機械力驅動下物質發生物理化學變化的交叉學科,其核心在于通過研磨、壓縮、剪切等機械作用直接誘發分子間化學鍵斷裂與重組。該概念最早可追溯至古希臘時期對礦物研磨現象的觀察,現代定義由國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)确立為"通過機械能輸入引發的化學轉化過程"(來源:IUPAC術語數據庫)。
從作用機制分析,機械化學包含兩大路徑:① 摩擦電子效應,指固體接觸時表面電荷轉移引發的氧化還原反應,如金屬有機框架材料的合成;② 應力活化機制,通過局部高壓(可達GPa級)降低反應活化能,這一特性使室溫合成矽酸鹽材料成為可能(來源:Nature Reviews Chemistry, 2021)。
在工業應用領域,機械化學已形成三大技術體系:
當前研究熱點聚焦于機械力開關分子(mechanophores)的設計,這類智能材料在航空航天複合材料的損傷自診斷領域展現獨特價值。劍橋大學研究團隊通過機械化學策略開發的環氧樹脂基複合材料,已實現1mm級微裂紋的實時可視化監測(來源:Science Advances)。
機械化學(Mechanochemistry)是化學與機械工程交叉的學科,主要研究機械力對物質化學性質及反應過程的影響。以下從定義、作用機制、特點和應用等方面進行詳細解釋:
機械力通過以下方式影響物質:
該學科起源于19世紀末,早期研究集中在礦物加工領域,20世紀中期隨材料科學興起得到快速發展。當前已成為綠色化學和可持續制造的重要研究方向。
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