2024年4月25日发(作者：池星阑)
计算机与化学
作者：冯鸣高C41614074
摘要：随着科技的飞速发展，各学科之间有了紧密的联系。现代科学研究中，计算机开始发挥着
越来越重要的作用，从专业文献的撰写、实验数据及图形的处理、工程问题的编程求解，到
化学过程流程的计算与模拟，都需要借助计算机及相应的软件来完成。因此，掌握计算机技能，利用
计算机来解决化学中的问题，已经成为化学专业学生必备的能力之一。反过来，化学学科研究的一些
成果，也进一步推动了计算机行业的发展和进步。在科技飞速发展的今天，电脑信息技术与各学科都
进行了结合，有了功能强大的计算机，科学研究也有了强大的助力。
关键词：计算机；化学；关系；应用
引言：计算机在化学中的应用已有40余年的发展历史。随着科技的发展，计算机的运用越来越广
泛，在化工领域中，计算机技术也有着重要的作用。计算机在化工领域的使用，极大的降低了工作难
度，提高了工作效率。近年来化学学科的重要成就之一就是计算机在化学中的应用。计算机与化学的
结合促进了化学的发展。本论文将主要介绍其与化学的关系。
1.计算机在化学中的应用
计算机（computer）俗称电脑，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可
以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智
能电子设备。
1.1.计算机在化工控制方面的应用
70年代，一些著名的仪表公司推出了Dcs集散控制系统，使计算机集中控制和直接数字控制得以
在全球迅速推广应用。80年代，计算机过程控制已进人高一层次，可完成Prn控制、顺序控制和能量
控制，图示功能得到增强，并能实现PID参数自整定。90年代以来，发展更为迅速，RISC工作站使图
形窗口更完善，操作更方便，人机接口、容错技术和通讯网络都得到进一步发展。化工生产过程自动
化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，这是计算机在化工控制方面应用的例子。
1.2.计算机在过程模拟中的应用
人工智能是计算机应用的重要领域，也是计算机发展的最高境界化学的各个相关学科普遍具有知
识量大、过程复杂、相对规律性较差的特点。利用计算机的海量信息存储能力、准确的逻辑判断分析
能力和强大的计算能力，建立化学类专家系统具有重要的意义。因此需要了解掌握计算机智能化技术，
结合逻辑运算、数据库管理和决策判断等技术知识，为建立各种化学化工模拟系统做知识储备。
1.3.计算机在绘图中的应用
计算机绘图是相对于手工绘图而言的一种高效率、高质量的绘图技术。手工绘图使用三角板、丁
字尺、圆规等简单工具，是一项细致、复杂和冗长的劳动。不但效率低、质量差，而且周期长，不易
于修改。因此，在化学研究中使用计算机绘图能够提高研究效率。计算机绘图也可广泛的应用于化学
领域。
1.4.计算机在化工分析上的应用
1
随着科技的进步，普通的化学分析方法主要应用于常量分析，在速度，灵敏度方面常常不能达到
要求。近几年来，计算机与有关仪器联用，进行物质的定性、定量测定，取得了很大的进展。绝大多
数仪器是将被测组分的浓度的变化或物理性质变化转变成某种电性能(如电阻、电导、电位、电容、电
流等)，实现了自动化和连接电子计算机，能够进行微量组分、痕量组分的侧定。因此具有检测限低、
快速、灵敏、操作简单等一系列优点。
1.5.计算机在有机合成中的应用
计算机辅助有机合成（ComputerAssistedOrganicSynthesis，简称CAOS）是指利用计算机
根据给定的原料去寻找目标化合物的各种可能的合成路线。自从1969年和在
SCIENCE上发表了第一个可以帮助化学工作者寻找目标化合物合成途径的有机化学合成模拟系统OCSS
后，20年来CAOS取得很大发展，有关软件数量不断增加，实用价值不断提升。
由此可见，计算机在化学领域起到了强大的助推作用，同样，随着科技的进步，化学学科的发展，
化学研究的深入，化学同样促进了计算机领域的发展。
2.化学对计算机的影响
2.1.化学对计算机硬件的影响
第一代计算机的逻辑元件是真空电子管，主存储器采用汞延迟线电子管数字计算机、阴
极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用的是磁带。
特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵；第二代
计算机采用晶体管，体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高（一般为每秒数10万次，可高
达300万次）、性能比第1代计算机有很大的提高；第三代计算机逻辑元件采用中、小规模集成电路
（MSI、SSI），主存储器仍采用磁芯。特点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），而且可
靠性有了显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始进入文
字处理和图形图像处理领域；第四代计算机逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路（LSI和VLSI）。
特点是1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生，开创了微型计算机的新时代。
在计算机的发展过程中，化学材料的变化促成了家算计硬件的革新，硬件的变革使计算机变得更
加轻便，高效，由于集成技术的发展，半导体芯片的集成度更高，每块芯片可容纳数万乃至数百万个
晶体管，并且可以把运算器和控制器都集中在一个芯片上、从而出现了微处理器，并且可以用微处理
器和大规模、超大规模集成电路组装成微型计算机，就是我们常说的微电脑或PC机。微型计算机体积
小，价格便宜，使用方便，但它的功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。另一方面，
利用大规模、超大规模集成电路制造的各种逻辑芯片，已经制成了体积并不很大，但运算速度可达一
亿甚至几十亿次的巨型计算机。化学是计算机得以走进寻常百姓家，使计算机的性能得以提升。
2.2.化学对计算机外设的影响
2.2.1液晶显示器
液晶即液态晶体，是一种很特殊的物质。它既像液体一样能流动，又具有晶体的某些光学性质。
液晶于1888年由奥地利植物学者Reinitzer发现，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列
的有机化合物。
2.2.2.机械键盘：主要是键帽方面。
2
ABS化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料。
ABS塑料（树脂）是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物（A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代
表苯乙烯）。它应该是PC行业中应用最最广泛的材料了，机箱面板、显示器外壳、键盘鼠标等等，几
乎所有地方都能见到它的身影。它有着无味道无毒害的特点，可以在极低零下40摄氏度下使用、融化
温度高达217摄氏度（热变形温度为93-118摄氏度），承受冲击能力强不易变形，且绝缘性好，不容
易受湿度和频率影响。
ABS材料的键帽是所有材料中最多的，当然最主要的原因就是工艺成熟价格便宜，从几十元的普通
键盘到上千元的高端货都能见到ABS材料键帽。ABS键帽颜色多样，可以做成半透明的以适应背光灯需
要，这是其它材料无法企及的。这种材料制成的键帽相对其它几种材质最柔软，不是非常坚硬触感温
和，有一定抗打油能力，但是不如POM和PBT。
POM化学名称：聚甲醛
POM材料又称赛钢或者特灵，可见其质地坚硬。它可以稳定工作在零下40摄氏度到100摄氏度之
间，相对ABS来说不够稳定达到240摄氏度的时候会分解，不过对于键盘键帽来说是不可能超过100
摄氏度的，完全不用担心只要你不拿烟头烫。POM材料是一种高密度高结晶的线性聚合物，所以有着优
异耐磨性，强度高绝缘耐磨。抗氧化抗腐蚀能力强。可耐烃类、醇类、醛类、醚类、汽油、润滑油及
弱碱等有机溶剂。
POM材料的键帽相对ABS要少，所以原厂键盘中最多见。是一种耐用朴素的材料。无论是耐用性还
是坚固程度POM都比ABS好，抗打油能力也是成倍增长，至少用两三年不会出现打油问题（打油出现
因人而异）。手感上介于PBT和ABS之间。
PBT化学名称：聚对苯二甲酸丁二醇酯
PBT塑料是一种更优秀的材料，它相比POM还要坚硬，整块的材料如石头一般。强度高、耐疲劳、
不宜形变，高温下也不容易变化，抗老化效果非常理想，因此可以说它是最稳定的键帽材料。绝缘性
优良。
PBT比较少见，它应该是目前最靠谱最优秀的键帽材料了，无论是抗打油、坚硬度都是一流的，抗
腐蚀抗氧化效果也非常好，号称永远不打油。另外它高温环境下遇水易分解，正是因为这种特性所以
专门有店铺利用水煮给PBT键帽上色，染色后的键帽颜色不脱落自然美观。
结束语：计算机的发展离不开化学的发展，同样，化学的发展也需要计算机方面的人才。两者一
直是相辅相成，互相促进。近几年计算机更新换代如此迅速，着是与化学材料的发展离不开的；同时
化学的发展也依赖于计算机的发展，计算机不仅可以处理大量实验数据，而且可以绘图并分析实验结
果。二者相互促进的关系给整个人类社会带来了巨大的财富。
参考文献
昌平科普网
机械键盘-百度百科
计算机绘图-百度百科
3
2024年4月25日发(作者：池星阑)
计算机与化学
作者：冯鸣高C41614074
摘要：随着科技的飞速发展，各学科之间有了紧密的联系。现代科学研究中，计算机开始发挥着
越来越重要的作用，从专业文献的撰写、实验数据及图形的处理、工程问题的编程求解，到
化学过程流程的计算与模拟，都需要借助计算机及相应的软件来完成。因此，掌握计算机技能，利用
计算机来解决化学中的问题，已经成为化学专业学生必备的能力之一。反过来，化学学科研究的一些
成果，也进一步推动了计算机行业的发展和进步。在科技飞速发展的今天，电脑信息技术与各学科都
进行了结合，有了功能强大的计算机，科学研究也有了强大的助力。
关键词：计算机；化学；关系；应用
引言：计算机在化学中的应用已有40余年的发展历史。随着科技的发展，计算机的运用越来越广
泛，在化工领域中，计算机技术也有着重要的作用。计算机在化工领域的使用，极大的降低了工作难
度，提高了工作效率。近年来化学学科的重要成就之一就是计算机在化学中的应用。计算机与化学的
结合促进了化学的发展。本论文将主要介绍其与化学的关系。
1.计算机在化学中的应用
计算机（computer）俗称电脑，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可
以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智
能电子设备。
1.1.计算机在化工控制方面的应用
70年代，一些著名的仪表公司推出了Dcs集散控制系统，使计算机集中控制和直接数字控制得以
在全球迅速推广应用。80年代，计算机过程控制已进人高一层次，可完成Prn控制、顺序控制和能量
控制，图示功能得到增强，并能实现PID参数自整定。90年代以来，发展更为迅速，RISC工作站使图
形窗口更完善，操作更方便，人机接口、容错技术和通讯网络都得到进一步发展。化工生产过程自动
化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，这是计算机在化工控制方面应用的例子。
1.2.计算机在过程模拟中的应用
人工智能是计算机应用的重要领域，也是计算机发展的最高境界化学的各个相关学科普遍具有知
识量大、过程复杂、相对规律性较差的特点。利用计算机的海量信息存储能力、准确的逻辑判断分析
能力和强大的计算能力，建立化学类专家系统具有重要的意义。因此需要了解掌握计算机智能化技术，
结合逻辑运算、数据库管理和决策判断等技术知识，为建立各种化学化工模拟系统做知识储备。
1.3.计算机在绘图中的应用
计算机绘图是相对于手工绘图而言的一种高效率、高质量的绘图技术。手工绘图使用三角板、丁
字尺、圆规等简单工具，是一项细致、复杂和冗长的劳动。不但效率低、质量差，而且周期长，不易
于修改。因此，在化学研究中使用计算机绘图能够提高研究效率。计算机绘图也可广泛的应用于化学
领域。
1.4.计算机在化工分析上的应用
1
随着科技的进步，普通的化学分析方法主要应用于常量分析，在速度，灵敏度方面常常不能达到
要求。近几年来，计算机与有关仪器联用，进行物质的定性、定量测定，取得了很大的进展。绝大多
数仪器是将被测组分的浓度的变化或物理性质变化转变成某种电性能(如电阻、电导、电位、电容、电
流等)，实现了自动化和连接电子计算机，能够进行微量组分、痕量组分的侧定。因此具有检测限低、
快速、灵敏、操作简单等一系列优点。
1.5.计算机在有机合成中的应用
计算机辅助有机合成（ComputerAssistedOrganicSynthesis，简称CAOS）是指利用计算机
根据给定的原料去寻找目标化合物的各种可能的合成路线。自从1969年和在
SCIENCE上发表了第一个可以帮助化学工作者寻找目标化合物合成途径的有机化学合成模拟系统OCSS
后，20年来CAOS取得很大发展，有关软件数量不断增加，实用价值不断提升。
由此可见，计算机在化学领域起到了强大的助推作用，同样，随着科技的进步，化学学科的发展，
化学研究的深入，化学同样促进了计算机领域的发展。
2.化学对计算机的影响
2.1.化学对计算机硬件的影响
第一代计算机的逻辑元件是真空电子管，主存储器采用汞延迟线电子管数字计算机、阴
极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用的是磁带。
特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵；第二代
计算机采用晶体管，体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高（一般为每秒数10万次，可高
达300万次）、性能比第1代计算机有很大的提高；第三代计算机逻辑元件采用中、小规模集成电路
（MSI、SSI），主存储器仍采用磁芯。特点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），而且可
靠性有了显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始进入文
字处理和图形图像处理领域；第四代计算机逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路（LSI和VLSI）。
特点是1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生，开创了微型计算机的新时代。
在计算机的发展过程中，化学材料的变化促成了家算计硬件的革新，硬件的变革使计算机变得更
加轻便，高效，由于集成技术的发展，半导体芯片的集成度更高，每块芯片可容纳数万乃至数百万个
晶体管，并且可以把运算器和控制器都集中在一个芯片上、从而出现了微处理器，并且可以用微处理
器和大规模、超大规模集成电路组装成微型计算机，就是我们常说的微电脑或PC机。微型计算机体积
小，价格便宜，使用方便，但它的功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。另一方面，
利用大规模、超大规模集成电路制造的各种逻辑芯片，已经制成了体积并不很大，但运算速度可达一
亿甚至几十亿次的巨型计算机。化学是计算机得以走进寻常百姓家，使计算机的性能得以提升。
2.2.化学对计算机外设的影响
2.2.1液晶显示器
液晶即液态晶体，是一种很特殊的物质。它既像液体一样能流动，又具有晶体的某些光学性质。
液晶于1888年由奥地利植物学者Reinitzer发现，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列
的有机化合物。
2.2.2.机械键盘：主要是键帽方面。
2
ABS化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料。
ABS塑料（树脂）是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物（A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代
表苯乙烯）。它应该是PC行业中应用最最广泛的材料了，机箱面板、显示器外壳、键盘鼠标等等，几
乎所有地方都能见到它的身影。它有着无味道无毒害的特点，可以在极低零下40摄氏度下使用、融化
温度高达217摄氏度（热变形温度为93-118摄氏度），承受冲击能力强不易变形，且绝缘性好，不容
易受湿度和频率影响。
ABS材料的键帽是所有材料中最多的，当然最主要的原因就是工艺成熟价格便宜，从几十元的普通
键盘到上千元的高端货都能见到ABS材料键帽。ABS键帽颜色多样，可以做成半透明的以适应背光灯需
要，这是其它材料无法企及的。这种材料制成的键帽相对其它几种材质最柔软，不是非常坚硬触感温
和，有一定抗打油能力，但是不如POM和PBT。
POM化学名称：聚甲醛
POM材料又称赛钢或者特灵，可见其质地坚硬。它可以稳定工作在零下40摄氏度到100摄氏度之
间，相对ABS来说不够稳定达到240摄氏度的时候会分解，不过对于键盘键帽来说是不可能超过100
摄氏度的，完全不用担心只要你不拿烟头烫。POM材料是一种高密度高结晶的线性聚合物，所以有着优
异耐磨性，强度高绝缘耐磨。抗氧化抗腐蚀能力强。可耐烃类、醇类、醛类、醚类、汽油、润滑油及
弱碱等有机溶剂。
POM材料的键帽相对ABS要少，所以原厂键盘中最多见。是一种耐用朴素的材料。无论是耐用性还
是坚固程度POM都比ABS好，抗打油能力也是成倍增长，至少用两三年不会出现打油问题（打油出现
因人而异）。手感上介于PBT和ABS之间。
PBT化学名称：聚对苯二甲酸丁二醇酯
PBT塑料是一种更优秀的材料，它相比POM还要坚硬，整块的材料如石头一般。强度高、耐疲劳、
不宜形变，高温下也不容易变化，抗老化效果非常理想，因此可以说它是最稳定的键帽材料。绝缘性
优良。
PBT比较少见，它应该是目前最靠谱最优秀的键帽材料了，无论是抗打油、坚硬度都是一流的，抗
腐蚀抗氧化效果也非常好，号称永远不打油。另外它高温环境下遇水易分解，正是因为这种特性所以
专门有店铺利用水煮给PBT键帽上色，染色后的键帽颜色不脱落自然美观。
结束语：计算机的发展离不开化学的发展，同样，化学的发展也需要计算机方面的人才。两者一
直是相辅相成，互相促进。近几年计算机更新换代如此迅速，着是与化学材料的发展离不开的；同时
化学的发展也依赖于计算机的发展，计算机不仅可以处理大量实验数据，而且可以绘图并分析实验结
果。二者相互促进的关系给整个人类社会带来了巨大的财富。
参考文献
昌平科普网
机械键盘-百度百科
计算机绘图-百度百科
3