材料科学与工程的定义
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材料科学与工程的定义范文第1篇
【关键词】材料工程；基础课程；改革提高
课程体系
材料学是一门试验性科学，涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四个方向，材料科学与工程专业的学生，毕业后主要从事材料制备与加工的科研与生产工作，材料的多样性，各种材料制备、加工方法千差万别，材料工程问题就显得错综复杂了，这就要求从这多种多样的工程问题中提炼出各种材料制备与加工的共同涉及基础问题，建立材料学学的平台课程—材料工程基础完整的知识体系。
“工程”是科学的某种应用，通过这一应用，使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程，是以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。在现代社会中，“工程”一词有广义和狭义之分。就狭义而言，工程定义为“以某组设想的目标为依据，应用有关的科学知识和技术手段，通过一群人的有组织活动将某个（或某些）现有实体（自然的或人造的）转化为具有预期使用价值的人造产品过程”。就广义而言，工程则定义为由一群人为达到某种目的，在一个较长时间周期内进行协作活动的过程。又根据两院院士师昌绪先生的定义：材料是人类制造生活和生产用的物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。显然，材料工程属狭义工程的范畴，材料工程应为是有组织活动将自然的或人造的物质制造成生活和生产产品的活动或过程。因此，从这个定义出发，凡是材料制备过程中所涉及技术和方法问题都属材料工程问题包括原材料的输送、原材料精制、合成、产品精制、后加工、包装、运输等生产工序原理以及为完成上述工序的一些配套工序如生产过程中的传热问题、三废处理问题。由于材料的多样性，各种材料制备、加工方法千差万别，材料工程问题就显得内容庞大、错综复杂了，避开各种材料的制备的特殊工艺问题，各种材料在制备过程中所涉及的共同的基本原理应成为材料工程课程中的基本问题。我们以自编《材料工程基础》为教学的教材，教授物质输送原理及设备、热量传递、质量传递，并对质量衡算、能量衡算、经济衡算做简单介绍。
教学手段
课程改革的目的是提高教学质量，提高教学质量是通过一定的教学手段得以实现的。材料工程基础的教学拟采取小班教学的方式，除在知识点的传授方面如基本公式的推导、理论的讲解仍采用传统的以教师授课为主方式外，在课堂教学中还采用一下的教学手段。
1 多媒体课件
当今的学生，从校门到校门，多数学生既没有生活经验，更无工程概念，要学好材料工程基础这一工程类课程，老实说，有一定的难度，充分利用现代化教学手段进行教学，制作了多媒体课件，模拟实际生产工艺和流程，使抽象的概念具体化，复杂的问题简单化，繁琐的内容精炼化，实际问题形象化，为学生生动形象的理解生产原理和过程起了重要的作用。
2 讨论式教学及设计演练
课堂设置讨论课，引导学生探究各种材料制备过程中所共性问题，生产过程技术经济评价问题，分层次布置工程设计任务，使学生能全面思考工程问题。例如在传热部分，进行板式换热器的设计；在传质的几个章节中，吸收部分设计煤气中苯类物质吸收工艺流程；精馏章节中，进行年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计等。使学生初步了解设计程序与步骤：设计任务下达后，通过资料的收集，流程选择，基本计算，确定工艺路线，确定生产设备大小，进行设备平面布置，完成设计任务。
3 双语教学
随着全球一体化进程的加速，在国际交流日夜频繁的今天，语言显得尤为重要。采用原版教材，双语教学无疑能使学生掌握原汁原味的英语，为其日后的交流扫清障碍。更重要的是可以拓宽学生的国际视野、国际交流能力和竞争意识，同时可以吸引更多的留学生优质生源，提高国际化办学能力。
能力培养
在互联网时代，全民都面临同样的信息平台，甚至我们的学生比教师有更好的计算机能力，轻点鼠标就可能获得一门学科的基础理论。这就给我们提出新的问题和面临严峻的挑战：在互联网时代，专业课我们应该教学生什么以及如何教，培养学生那些能力。首先是收集信息的能力，现代社会是信息时代，大量信息资源都可以通过网络共享，除此之外，还有大量的数据库可以利用，掌握了信息资源，就是掌握了该学科的发展前沿。然后是自主学习能力，收集到信息，怎样才能转化为自己的知识，建立自己的知识体系这就需要培养学生严谨求实创新的科学思维与人格以及为科学献身的精神和健康向上的学习精神；接下来是合作精神，随着社会分工的越来越细，完成一个工程问题往往是一个系统工程，需要多方面人员的相互合作，因此合作能力就显得十分重要了，在教学中，有意识地培养学生分工合作是教育的一个重要组成部分，对本门课而言可以采用分组进行课程设计，同组同学之间分工协作，共同完成一个课题，已达到培养学生合作能力的目的。
评估体系
理论考试不在作为学业成绩的唯一标准，可以从多层面进行评价如理论考试成绩、课程设计成绩、课堂讨论成绩、平时作业成绩等。
结论
材料工程基础课程改革是一个系统工程，需要执行者有强烈的社会责任感，从课程的内容体系、教学手段、能力培养目标，评价体系进行研究和探索，真正实现培养合格人才的教育目标。
参考文献：
[1]胡赓祥，蔡珣.材料科学基础[M].上海：上海交通大学出版社，2002.
[2] 陶杰，姚正军，薛烽.材料科学基础[M].北京：化学工业出版社，2006.
[3] 王昆林.材料工程基础 [M].北京：清华大学出版，2009，9.
[4] 冯晓云，童树亭，袁华.材料工程基础 [M].北京：化学工业出版社，2007，7.
材料科学与工程的定义范文第2篇
关键词：材料物理；人才培养；课程设置
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0058-02
一、材料物理专业简介
材料物理专业各高校定义不一，纵观各大高校的描述，认为南京邮电大学[1]描述比较全面：材料物理专业培养掌握材料科学的基础理论与技术，掌握现代材料科学研究方法，掌握材料性能与各层次微观结构之间关系的基本规律，能从事各种材料应用基础理论研究，传统材料的性能改进与新型材料开发与研制，材料的合理使用和材料的检测分析等工作的高级专门人才。能在材料科学与工程和相关交叉学科领域从事科研、教学、产品研发、生产技术或管理工作的具有理科素质及工科意识的理工复合型专门人才。本专业毕业生应具有以下几方面的能力和素质：具备宽厚的数学和物理基础，较好的计算机和电子科学技术基础，人文社会科学基础和外语综合能力；系统掌握物理和材料物理基础理论，基本实验方法和技能；本专业学生继续深造的方向有材料学、材料物理与化学、材料加工工程、微电子学与固体电子学、凝聚态物理、物理电子学、光学和半导体物理学等。本专业学生毕业后可以在材料、能源、电子、信息等诸多领域和交叉学科从事教学、科研、开发、设计和管理工作。主要研究方向有：固体微结构分析与信息功能材料，位移式相变与形状记忆和超弹性材料，复合功能材料与智能结构，生物医学材料及应用以及界面化学与功能陶瓷等。
二、材料物理人才培养的瓶颈
材料物理专业，一般属于理学院或者材料工程学院下辖的专业之一，所涉及到的方面主要是材料的宏观及微观结构，尤其是微观结构，材料的物理性能基本参数以及这些参数的物理本质。毕业生可能面临的另外一个问题是，由于很多高校建立材料专业的背景不同，兼之材料科学作为专业名称提出来，又不是很长时间的事情，造成很多用人单位不了解这个专业的毕业生究竟是做什么的。这也是导致这几年材料物理专业越来越多的毕业生毕业后待业的一个重要的原因。众多的因素阻碍着材料物理学生的发展，但是最主要的还是学生的专业课程设置，不同的教学安排会培养出完全不同的学生，最终的结果也会大不相同。
三、材料物理人才培养的趋势
材料物理专业是材料科学不可或缺的重要组成部分。犹如支撑万丈高楼的基石，材料支撑着人类文明。虽然材料物理专业目前遇到了很多的问题，但是幸运的是这些问题被教育者意识到了，现在很多学者都在探讨材料物理专业以后的培养模式和方向。随着科学技术的发展，材料正朝着微型化、功能化、智能化的方向发展。这也就意味着材料行业将迎来一次大的变革，相应的材料产物也会随着变化。现在颇为流行的纳米材料、环境材料、电子材料、信息材料，大部分都是材料的物理性能在各个领域的应用。社会对人才的要求是各大高校培养学生的一个重要依据，虽然各个学校有自己的特色，但是面对瞬息万变的局势，各大高校还是打破框架，寻求发展。很多学校与时俱进，将材料学的重心由传统材料开始偏向于新型材料，如：纳米材料、复合材料、环保材料、电子材料等。从目前来看，在短时间内，各大高校的培养趋势将会继续朝着微型化、功能化、智能化材料方向发展，未来也会随着科学技术的发展，跟上前沿科技，不断更新培养计划，培养出21世纪综合型的人才。
四、武汉科技大学材料物理专业简介
武汉科技大学理学院材料物理专业开办于2001年，是一门材料学与物理学相交叉的学科，迄今已有6届毕业生，材料物理专业在探索中发展。武汉科技大学材料物理专业培养适应现代化建设需要，具有远大理想和良好思想品德，具有较深厚的数学和物理学基础，掌握材料科学基本理论和现代材料科学研究与测试的基本方法，能在科学研究、科技服务、教育、工业、事业、社会服务等方面从事材料及其相关领域的研究设计、性能检测、技术开发、质量管理等方面工作的应用型高级专门人才。然而随着经济的快速发展，工程教育的扩大，材料类专业教育进行了改革。武汉科技大学材料物理专业自2004年以来，也对教学进行了初步调整，但特色仍不明显。2008年金融危机以来，大学生就业问题越来越严重，材料物理专业的发展也因此面临着新的挑战，对未来科学和教育趋势面临着新的思考。武汉科技大学材料物理专业就业率有降低趋势，加入钢铁相关企业的毕业生也逐年减少，选择考研的同学占大多数。
五、材料物理专业课程设置的特点
通过对国内多所名校的调研，给出了以下结论：名校的课程都由基础课、专业课、必修课、选修课和实践课组成。名校的课程设置都是紧密结合本校的特色，充分依托学校这个平台，使专业的发展平台更加宽广同时有底气。名校在设置课程的时候也会均衡各个学期学生的学习任务，学生的接受程度，尽量做到循序渐进，由浅入深，由易到难。所有的高校都步伐统一的把专业课放在了第五、第六和第七学期。但是调查表明学生并不希望太晚上专业课，特别是第七学期，大家都希望可以提前一些时间上专业课，使专业课上课时间同学生考研和找工作的时间分开。武汉科技大学材料物理专业的主要课程有普通物理、理论物理、固体物理、数学物理方法、物理化学、材料物理导论、材料科学基础、材料研究方法、材料合成与制备、普通物理实验、近代物理实验、材料物理专业实验等。我校材料物理由于成立得比较晚，所以成立的时候大量的借鉴了其他高校的课程安排。虽然这样的借鉴可以帮助我们少走弯路，但是过多的借鉴使我校的材料物理专业缺乏特色。我校的材料物理专业的基础课就是一些最基本的知识，我有人有，人有我无。不过有一点也是值得欣慰的，就是我们的物理基础比较牢靠。我们的专业选修课虽然很多，但是不受重视，安排的时间太晚。我们的专业课比较少，而且都是些入门的基础知识，实用性不强。实验很多，但是创新实验比较少，都是些传统的实验，且在考核方式上要进行合理的改善。实践课程安排得很好，这是我校的亮点。总体来说，我校的材料物理专业的课程偏理论，应用型的课很少，课程间的交叉太多，这样造成我们的课程多而杂，缺乏特色，就业口径窄。换句话说，我校的材料物理专业的整体设计显得太过中规中矩，这样的设置不会出错，但是也缺少特色，缺乏亮点，所以我们的课程设置有必要进行一些改进。如何更好更有效地改进材料物理专业课程的设置将是我们下一步重点研究和讨论的课题。
参考文献：
[1]南京邮电大学.材料科学与工程学院专业介绍[EB/OL].http：///s/73/t/164/a/7915/info.jspy，2010-01-01.
[2]石敏，陈翌庆，许育东，等.论材料物理专业教学的改革[J].中国科教创新导刊，2009，（19）：73-74.
[3]刘强春，袁广宇，戴建明.材料物理专业实验课程体系的改革与实践[J].牡丹江师范学院学报，2010，70（1）：65-66.
材料科学与工程的定义范文第3篇
关键词：材料成型 控制工程 技术
现代制造工业在行业发展中呈蒸蒸日上的发展新趋势，并受到业界的广泛关注，为工业发展作出巨大的贡献。制造业的材料成型与控制工程方面的技术发展，同时也是业内十分关注的内容之一，我们从其技术发展特点入手屁，实现进一步分析和探究。
一、材料成与控制工程模具制造技术分析探讨
材料成型与制造中讲究技术发展，从效益、节能、生产速率等方面考虑进一步探讨研究，下面以奇瑞A21汽车中支板产品图的制造技术方面进行分析探究。
（一）金属材料成型与控制工程加工技术
1技术材料一次成型加工技术
挤压：在置于模具内金属坯料的端部加压，使之通过一定形状、尺寸摸孔，产生塑性变形，获得与模孔相应的形状尺寸的工件。
特点：塑性好、不易变形
拉拔：在置于模具内金属坯料的前端施加拉力，使之通过一定形状、尺寸的摸孔，产生塑性变形，获得与模孔相应的形状尺寸的工件
特点：变形阻力比挤压小，但对材料塑性要求高
轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩产生塑性变形，获得一定形状、尺寸断面的工件。
2金属材料的二次成型加工
2.1锻造：阻力大，通常需要加热实现。
自由锻造：在锤或压力机上，通过砧子、锤头或其它简单工具对金属坯料施加压力，使之产生塑性变形，获得所需形状、尺寸的工件。
特点：不用模具，易变形，简单的工件形状。
模型锻造：坯料在锤或压力机上，通过模具施加压力，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸的工件。
特点：需要模具（锻模），变形阻力大，工件形状可以比较复杂。适于大批量生产，制造中小型件。
2.2冲压：金属板材在压力机上通过模具对金属板材施压，使之产生塑性变形或分离，获得所需的形状、尺寸的工件。
2.3旋压：金属板料毛坯被压紧在旋转的芯模上并随芯模转动，借助旋轮对工件施压使其产生塑性变形并获得所需尺寸、形状、性能的工件。
特点：工艺力小，大小件均适合，模具相对简单，生产效率较低
奇瑞A21汽车中支板产品工艺方流程例图下：
2.4焊接：焊接是通过加热或加压，或者两者并用，使焊接件达到原子结合。
焊接分类：
①熔化焊：焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。
②压焊：焊接过程中，对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。
③钎焊：指采用比焊件材熔点低的金属做钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于焊件熔点的温度，利用液态钎料润湿焊件，填充接头间隙并与焊件材料相互扩散实现焊接的方法。
（二）非金属材料成型与控制工程加工技术
1挤出成型
原理：利用螺杆或柱塞的挤压、剪切作用使固体塑料熔融并以一定压力通过口模，冷却固化后，获得具有与口模相应形状的制件。
塑料变化过程：塑化（加热、剪切摩擦）-成型-冷却固化定型
特点：①连续化生产，效率高，质量稳定；②应用范围广；③设备简单，投资少，见效快；④生产环境卫生，劳动强度低；⑤适于大批量生产
2注射成型
原理：将塑料原料在注射机中加热熔融，然后以高压射入模具型腔，冷却固化，开模后，获得所需工件。
特点：生产速度快、效率高，操作可自动化，能成型形状复杂的零件，特别适合大量生产。
3压制成型
定义：塑料在闭合模腔内借助加压、固化成型的方法。也称模压成型或压塑。
特点：可压制较大平面塑件或一次压制多个塑件塑件收缩小、变形小、各向性能均匀、强度高没有浇注系统，料耗少其缺点是生产周期长，效率低。
二、现阶段材料成型加工技术的发展趋势
（一）精确成型加工技术
现阶段精确成型加工技术在国内外被广泛应用。特别是在汽车制造工业方面精确成型加工技术应用更加广泛。例如汽车工业中的Bosworth铸造、消失模铸造及压力铸造等工艺。
（二）快速及自由成型加工技术
随着国际经济市场竞争的不断加剧，产品开发速度受到制造工业界的广泛关注，为了适应时展的潮流，快速及自由成型加工技术备受关注并活跃起来。
（三）材料加工制造过程的模拟和仿真
时代不断变化，除实验和理论外计算材料科学成为解决材料科学中实际问题的第3个重要研究方法。它比理论和实验做得更深刻、更全面、更细致，可以进行一些理论和实验暂时还做不到的研究。所以，材料加工制造的仿真技术和模拟技术成为时下研究的热点。
综上所述，材料成型与工程控制方面技术研究与不断创新，更加有利于机械制造工业的不断向前发展。由上述案例和技术特点介绍分析我们不难看出，技术的不断革新应顺应时展的潮流，现阶段是以速度取胜的时代，科学技术的突飞猛进和尖端人才的不断培养是企业和国际竞争得以致胜的法宝。故而，材料成型工艺应以变化发展和不断创新来实现其市场发展的不败地位。
参考文献：
[1]徐昌贵，朱慧，刘斌，王晶.提高机械类本科毕业设计质量的研究[J].中国科教创新导刊，2010（05）.
材料科学与工程的定义范文第4篇
由于机器人具有可靠性高、适应性强、功能强大的特点使其成为执行高危险任务的理想平台，具有步行能力的机器人更是该领域研究的前沿课题。
本论文为6腿机器人控制系统研究与设计，采用了1种分层控制系统结构，采用1点对多点的串行通信模式。论文对单关节控制器的数学模型进行了简单研究并采用PID控制算法对关节的位置控制进行控制。完成了基本的硬件设计，包括主从控制器的设计，主从通讯设计，延时及驱动电路的设计，传感器及其信号处理的设计。在软件设计方面，给出了主从通讯，步态算法的软件实现程序框图。
关键词：6腿机器人、Motorola MCU、PID控制、主从通讯、编码器、步态
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
机器人学是迅速发展的交叉性学科，但世界各国对机器人的定义各不相同，联合国标准化组织采纳美国机器人协会给“机器人”下的定义:“1种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、0件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的动作的专门系统”。
机器人技术成为高科技应用领域中的重要组成部分。可以预言，机器人技术具有广阔的发展前景，它正向着具有行走能力、对环境的自主性强、具有多种感觉能力的智能机器人的方向发展。机器人技术的进展与其在各个领域的广泛应用，引起了各国专家、学者的普遍关注。许多技术先进国家均把机器人技术的开发、研究列入国家高科技发展计划，进行大力研究。机器人学作为1门边缘学科，成为当前高科技发展的前沿学科，它与高等动力学、材料科学、近代电子学、计算机科学、自动控制理论与系统、传感技术、人工智能、仿生学、系统工程等学科关系密切，相互渗透，共同发展。机器人的要害是自动控制，是计算机与人工智能的结合，它解决CAD, CAM, CAE等1系列问题。机器人先进程度和功能的强弱，通常直接受到其控制技术的影响。由于机器人动力学模型具有变参数强耦合、高度非线性的特点，机器人控制要求精度高与速度快;并具有通用性、柔软性与灵活性，它在很大程度上依赖于机构运动学和动力学分析、感知能力与伺服技术。现代控制理论的发展、高级控制策略的探求，新1代计算机的出现与人工智能开发将给机器人技术带来新的生机。
机器人学是迅速发展的交叉性学科，但世界各国对机器人的定义各不相同，联合国标准化组织采纳美国机器人协会给“机器人”下的定义:“1种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、0件、工具的操作机:或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的动作的专门系统”。
机器人可分为固定式和行走式。1般的工业机器人如立柱式、机座式和屈伸式机器人大部分为固定式.但是随着海洋科学、原子能工业及宇宙空间事业的发展甚至人类娱乐的需要，可以预见，具有智能的可移动机器人、能够自行的柔性机器人肯定是今后机器人的发展方向。
材料科学与工程的定义范文第5篇
整体和局部性科学是一个复杂的知识体系，好比一块蛋糕。为了便于研究，要把它切成大、中、小块。首先切成自然科学、技术科学和社会科学三大块。在自然科学中，又有许多切法。一种传统的切法是分为物理学、化学、生物学、天文学、地理学等一级学科。近年来又有切成物质科学、生命科学、地球科学、信息科学、材料科学、能源科学、生态环境科学、纳米科学、认知科学、系统科学等的分类方法。化学是从科学整体中分割开来的一个局部，它和整体必然有千丝万缕的联系。这是它的第一个属性。
学科之间的关联和交叉如果把科学整体看成一条大河，那么按照各门科学研究的对象由简单到复杂，可以分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游科学，化学是中游科学，生命科学、社会科学等是下游科学。上游科学研究的对象比较简单，但研究的深度很大。下游科学的研究对象比较复杂，除了用本门科学的方法以外，如果借用上游科学的理论和方法，往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科学之花，可以接下游科学之木”。具有上游科学的深厚基础的科学家，如果把上游科学的花，移植到下游科学，往往能取得突破性的成就。例如1994年诺贝尔经济奖授予纳什，他在1950年得数学博士学位，1951－1958年任美国麻省理工学院数学讲师、副教授，后转而研究经济学，把数学中概率论之花，移到经济学中来，提出预测经济发展趋势的博弈论，因而获得诺贝尔经济奖。
发展性化学的内涵随时代前进而改变。在19世纪，恩格斯认为化学是原子的科学（参见《自然辩证法》），因为化学是研究化学变化，即改变原子的组合和排布，而原子本身不变的科学。到了20世纪，人们认为化学是研究分子的科学，因为在这100年中，在《美国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种，增加到1999年12月31日的2340万种。没有别的科学能像化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。现在世纪之交，我们大家深深感受到化学的研究对象和研究内容大大扩充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世纪的化学是研究泛分子的科学。
定义的多维性一门科学的定义，按照从简单到详细的程度可以分为：（1）一维定义或X－定义，X是指研究对象。（2）二维定义或XY－定义。Y是指研究的内容。（3）三维定义或XYZ－定义。Z是指研究方法。（4）四维定义或WXYZ定义，W是指研究的目的。（5）多维定义或全息定义。一门科学的全息定义还要说明它的发展趋势、与其他科学的交叉、世纪难题和突破口等等。这样才能对这门科学有全面的了解。下面以化学为例加以说明。
化学的一维定义
21世纪的化学是研究泛分子的科学。泛分子的名词是仿照泛太平洋会议等提出的。泛分子是泛指21世纪化学的研究对象。它可以分为以下十个层次：（1）原子层次，（2）分子片层次，（3）结构单元层次，（4）分子层次，（5）超分子层次，（6）高分子层次，（7）生物分子和活分子层次，（8）纳米分子和纳米聚集体层次，（9）原子和分子的宏观聚集体层次，（10）复杂分子体系及其组装体的层次。
化学的二维定义化学是研究X对象的Y内容的科学。具体地说，就是：化学是研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态，直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应，制备、剪裁和组装，分离和分析，结构和构象，粒度和形貌，物理和化学性能，生理和生物活性及其输运和调控的作用机制，以及上述各方面的规律，相互关系和应用的自然科学。
化学的三维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容的科学。化学的研究方法和它的研究对象及研究内容一样，也是随时代的前进而发展的。在19世纪，化学主要是实验的科学，它的研究方法主要是实验方法。到了20世纪下半叶，随着量子化学在化学中的应用，化学不再是纯粹的实验科学了，它的研究方法有实验和理论。现在21世纪又将增加第三种方法，即模型和计算机虚拟的方法。化学的四维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界，但现在应该增加一个“保护世界”。化学和化学工业在保护世界而不是破坏地球这一伟大任务中要发挥特别重要的作用。造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势。21世纪的化工企业的信条是五个“为了”和五个“关心”：为了社会而关心环保；为了职工而关心安全、健康和福利；为了顾客而关心质量、声誉和商标；为了发展而关心创新；为了股东而关心效益。
化学的多维定义———21世纪化学研究的五大趋势
1、更加重视国家目标，更加重视不同学科之间的交叉和融合在世纪之交，中国和世界各国政府都更加重视国家目标，在加强基础研究的同时，要求化学更多地来改造世界，更多地渗透到与下述十个科学郡的交叉和融合：1数理科学，2生命科学，3材料科学，4能源科学，5地球和生态环境科学，6信息科学，7纳米科学技术，8工程技术科学，9系统科学，10哲学和社会科学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根本原因。所以培养21世纪的化学家要有宽广的知识面，多学科的基础。
2、理论和实验更加密切结合
1998年，诺贝尔化学奖授予W．Kohn和J．A．Plple。颁奖公告说：“量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具，将化学带入一个新时代，在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯粹的实验科学了。”所以在21世纪，理论和计算方法的应用将大大加强，理论和实验更加密切结合。
3、在研究方法和手段上，更加重视尺度效应
20世纪的化学已重视宏观和微观的结合，21世纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度，并注意到从小的原子、分子组装成大的纳米分子，以至微型分子机器。
4、合成化学的新方法层出不穷合成化学始终是化学的根本任务，21世纪的合成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含组装等在内的广义合成，目的在于得到能实际应用的分子器件和组装体。合成方法的十化：芯片化，组合化，模板化，定向化，设计化，基因工程化，自组装化，手性化，原子经济化，绿色化。化学实验室的微型化和超微型化：节能、节材料、节时间、减少污染。从单个化合物的合成、分离、分析及性能测试的手工操作方法，发展到成千上万个化合物的同时合成，在未分离的条件下，进行性能测试，从而筛选出我们需要的化合物（例如药物）的组合化学方法。
5、分析化学已发展成为分析科学分析化学已吸收了大量物理方法、生物学方法、电子学和信息科学的方法，发展成为分析科学，应用范围也大大拓宽了。分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在线化、实时化、原位化、在体化、智能化信息化、高灵敏化、高选择性化、单原子化和单分子化。单分子光谱、单分子检测，搬运和调控的技术受到重视。分离和分析方法的连用，合成和分离方法的连用，合成、分离和分析方法的三连用。
