材料科學(xué)發(fā)展的歷史

1、.材料科學(xué)發(fā)展的歷史：材料是人類生活和生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類認(rèn)識(shí)自然和改造自然的工具。人類文明曾被劃分為舊石器時(shí)代、新石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代等，由此可見(jiàn)材料的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的影響沒(méi)有材料就是沒(méi)有發(fā)展。人類誕生以前其實(shí)就有了材料，材料的歷史與人類史一樣久遠(yuǎn)，可能還要比之久遠(yuǎn)呢！在人類文明的進(jìn)程中，材料大致經(jīng)歷了以下五個(gè)發(fā)展階段，他們是1使用純天然材料的初級(jí)階段 :舊石器時(shí)代,人類只能使用天然材料（如獸皮、甲骨、羽毛、樹(shù)木、草葉、石塊、泥土等），之后也都只是純天然材料的簡(jiǎn)單加工而已。2人類單純利用火制造材料的階段 ：新石器時(shí)代、銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代，是人類利用火來(lái)對(duì)天然材料進(jìn)行煅燒、冶煉和加

2、工的時(shí)代，主要材料有：陶、銅和鐵。3利用物理與化學(xué)原理合成材料的階段：20世紀(jì)初，由于物理和化學(xué)等科學(xué)理論在材料技術(shù)中的應(yīng)用，從而出現(xiàn)了材料科學(xué)。在此基礎(chǔ)上，人類開(kāi)始了人工合成材料的新階段，主要材料：人工合成塑料、合成纖維及合成橡膠等合成高分子材料的出現(xiàn)，加上已有的金屬材料和陶瓷材料（無(wú)機(jī)非金屬材料）構(gòu)成了現(xiàn)代材料（除合成高分子材料以外，人類也合成了一系列的合金材料和無(wú)機(jī)非金屬材料。超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體材料、光纖等材料都是這一階段的杰出代表）。4材料的復(fù)合化階段 ：20世紀(jì)50年代金屬陶瓷的出現(xiàn)標(biāo)志著復(fù)合材料時(shí)代的到來(lái)。人類已經(jīng)可以利用新的物理、化學(xué)方法，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)獨(dú)特性能的復(fù)合材料（只要是

3、由兩種不同的相組成的材料都可以稱為復(fù)合材料）。5材料的智能化階段 ：如形狀記憶合金、光致變色玻璃等等都是近年研發(fā)的智能材料（自然界中的材料都具有自適應(yīng)、自診斷合資修復(fù)的功能，而目前研制成功的智能材料還只是一種智能結(jié)構(gòu)）材料科學(xué)的現(xiàn)狀：背景：20 世紀(jì)以來(lái)，物理、化學(xué)、力學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的研究和發(fā)展推動(dòng)了對(duì)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)、材料的物理化學(xué)和力學(xué)性能的深入認(rèn)識(shí)和了解。同時(shí)，金屬學(xué)、冶金學(xué)、工程陶瓷技術(shù)、高分子科學(xué)、半導(dǎo)體科學(xué)、復(fù)合材料科學(xué)以及納米技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展促進(jìn)了各種新型材料的產(chǎn)生,并推進(jìn)了對(duì)于材料的制備、生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)、性能及其相互之間關(guān)系的研究，為材料的設(shè)計(jì)、制造、工藝優(yōu)化和材料功能和性能的合理

4、使用，提供了充分的科學(xué)依據(jù)?，F(xiàn)代材料科學(xué)更注重于研究新型復(fù)合材料和納米材料的制備和創(chuàng)新，對(duì)于設(shè)計(jì)具有不同性能要求的材料復(fù)合工藝和納米態(tài)材料的凝聚過(guò)程，以及各類材料之間的相互滲透和交叉的性能以及綜合性能的研究給予了更多的重視?，F(xiàn)代材料科學(xué)的發(fā)展不僅與揭露材料本質(zhì)及其演化規(guī)律的物理化學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性能有關(guān)，而且與使用材料的工程技術(shù)學(xué)科以及制造加工材料的工程學(xué)科有著相互交叉性的密切關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，“材料科學(xué)與工程”逐步形成學(xué)科，并發(fā)展成為一門獨(dú)立的一級(jí)學(xué)科。作為一級(jí)學(xué)科的“材料科學(xué)與工程”下分三個(gè)二級(jí)學(xué)科：材料物理與化學(xué)、材料學(xué)、材料加工工程。當(dāng)前新材料的發(fā)展方向：1高性能化、高功能化、高智能化2.

5、復(fù)合化3.極限化4.仿生化5.環(huán)境友好化我國(guó)的材料科學(xué)現(xiàn)狀：1 金屬材料在注重提高傳統(tǒng)金屬材料的性能，降低成本的同時(shí)，耐高溫材料、金屬間化合物和金屬基復(fù)合材料的研究也應(yīng)引起重視。我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)與世界先進(jìn)水平有很大差距，而主要的差距在其使用耐高溫材料方面，耐高溫材料的發(fā)展可以提高各種熱機(jī)的效率，具有重大的民用和軍工的效果。2 陶瓷材料近年功能陶瓷的發(fā)展非常迅速，各種新材料的開(kāi)發(fā)進(jìn)展較快，應(yīng)該注意跟蹤世界先進(jìn)水平，在制造和加工技術(shù)方面力求突破。碳纖維也是新一代高強(qiáng)材料，應(yīng)用前景廣闊，應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。3 電子和能源材料（1）電子材料的領(lǐng)域非常廣泛，也是我國(guó)比較落后的部分，與集成電路制造相

6、關(guān)的材料研究具有戰(zhàn)略意義，應(yīng)加大投入。（2）作為新一代能源，熱電材料和燃料電池的開(kāi)發(fā)應(yīng)受到重視。4高分子材料在高分子材料方面，要注重精密合成高分子、高分子建筑學(xué)、智能高分子和環(huán)境高分子開(kāi)發(fā)，并加大投入力度；汽車用塑料的開(kāi)發(fā)也具有重要意義。5其他新材料（1）超細(xì)和納米材料具有常規(guī)材料所不具有的優(yōu)異特性，應(yīng)加強(qiáng)這方面的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究（納米科技是指在納米尺度（1nm到100nm之間）上研究物質(zhì)（包括原子、分子的操縱）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)。當(dāng)物質(zhì)小到1至100納米（10一10米）時(shí)，由於其量子效應(yīng)、物質(zhì)的局域性及巨大的表面及界面效應(yīng)，使物質(zhì)的很多性能發(fā)生質(zhì)變, 呈

7、現(xiàn)出許多既不同於宏觀物體，也不同於單個(gè)孤立原子的奇異現(xiàn)象。納米科技的最終目標(biāo)是直接以原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來(lái)的新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性製造出具有特定功能的產(chǎn)品。（2）梯度功能材料在一定意義上也可稱為仿生材料，可以綜合不同材料的優(yōu)點(diǎn)，是開(kāi)發(fā)新材料的有效途徑，有必要加強(qiáng)其基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。6材料分析科學(xué)分析手段的落后也是制約我國(guó)材料科學(xué)發(fā)展的重要因素，有必要建立國(guó)家表面分析中心。材料科學(xué)的未來(lái)：例1納米材料與納米技術(shù)是近一些年來(lái)受到若干方面科學(xué)家重視的新領(lǐng)域。因?yàn)椋环矫嫒藗円呀?jīng)初步觀察到一些新現(xiàn)象、新性能在光、電、磁、熱、力等方面；至于納米技術(shù)，范圍就更寬了。與此同時(shí)，許多現(xiàn)象尚是未知數(shù)或尚無(wú)妥善的解釋。更重要的是人們預(yù)見(jiàn)到它的廣泛應(yīng)用前景。已組織了若干次國(guó)際性的納米材料會(huì)議并出現(xiàn)了納米材料的專門雜志。預(yù)期21世紀(jì)將是納米材料開(kāi)花、結(jié)果的時(shí)代.例2生物材料也是人們十分感興趣的領(lǐng)域之一。即以牙齒為例。它的基本組成是羥基磷灰石。我們的研究表明，它具有納米結(jié)構(gòu)，定向性很好，晶界有接近生物體的薄層，因此又具有較好韌性。然而人工合成羥基磷灰石需要一千度以上的高溫，也難于得到定向的納米結(jié)構(gòu)。為什么人體能夠在十分溫和的環(huán)境下合成這類牙齒或骨胳？這就引發(fā)出一