第一講 材料的發(fā)展史

1、現(xiàn)代新型材料與納米材料現(xiàn)代新型材料與納米材料 New Materials and Nanometer-Materials第一講第一講 材料發(fā)展歷史材料發(fā)展歷史 什么是材料？其重要意義是什么？什么是材料？其重要意義是什么？例子：7080年代電話80年代后期的程控電話（進(jìn)入家庭）90年代的光纖通信（個(gè)人移動(dòng)電話的普及）90年代電腦內(nèi)存28M后期到56M21世紀(jì)初的256M現(xiàn)在的12G磁記錄：錄像帶VCDDVD電視機(jī)：顯像管等離子液晶手機(jī)的變化 世界是由物質(zhì)構(gòu)成的，材料就是人們用來制成各種機(jī)器、器件、結(jié)構(gòu)等具有某種特性的物質(zhì)實(shí)體。材料是人類社會(huì)生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料的發(fā)展導(dǎo)致時(shí)代的變遷，推動(dòng)人類的物質(zhì)

2、文明和社會(huì)進(jìn)步。在人類即將進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)的新時(shí)代，材料與能源和信息并列為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱、其作用和意義尤為重要。材料與人類社會(huì)的關(guān)系如何？材料與人類社會(huì)的關(guān)系如何？ 在人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步過程中，材料是一個(gè)帶有時(shí)代和文明標(biāo)志的基礎(chǔ)。人類和材料的關(guān)系非常廣泛、非常密切。也非常重要，在這點(diǎn)上很少能有其他領(lǐng)域與之相比。其實(shí)，人類文明的發(fā)展史，就是一部學(xué)習(xí)利用材料、制造材料、創(chuàng)新材料的歷史。 材料是人類一切生產(chǎn)和生活活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，歷來是生產(chǎn)力的標(biāo)志，被看成是人類社會(huì)進(jìn)步的里程碑。對(duì)材料的認(rèn)識(shí)和利用的能力，決定著社會(huì)的形態(tài)和人類生活的質(zhì)量，所以人類從來沒有中斷過追求更好的材料，讓材料具有更優(yōu)異的性

3、質(zhì)或者前所未有的功能來滿足人類世世代代發(fā)展中層出不窮的新的需要和追求。所以，一部人類文明史，從某種意義上說，也可以稱之為世界材料發(fā)展史。每一種新材料的發(fā)現(xiàn)，每一項(xiàng)新材料技術(shù)的應(yīng)用，都會(huì)給社會(huì)生產(chǎn)和人類的生活帶來巨大改變，把人類社會(huì)推向前進(jìn)。 天然材料 陶瓷 青銅 鐵 鋼 有色金屬 高分子材料 新型材料 材料發(fā)展的歷史演進(jìn)材料發(fā)展的歷史演進(jìn)在人類發(fā)展的歷史長河中，材料起著舉足輕重的作用，人類對(duì)材料的應(yīng)用一直是社會(huì)文明進(jìn)程的里程碑。古代的石器、青銅器、鐵器等的興起和廣泛利用，極大地改變了人們的生活和生產(chǎn)方式，對(duì)社會(huì)進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用，這些具體的材料(石器、青銅器、鐵器)被歷史學(xué)家作為劃分某

4、一個(gè)時(shí)代的重要標(biāo)志。如石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代等。 (1) 天然材料天然材料 包括竹、木、骨、牙、皮、毛、石等材料。 自然界當(dāng)中大量存在，人類可以直接從自然當(dāng)中獲取。 經(jīng)過比較簡單的加工就可以為人類所利用。竹筷竹筷骨針骨針石制品石制品皮毛制品皮毛制品典型的天然材料典型的天然材料石器石器大約25,000年前人類就學(xué)會(huì)使用材料。今天人們從考古學(xué)家挖掘的人類當(dāng)年所使用的各種用途的鋒利石片，可以想象人類遠(yuǎn)祖的艱苦和聰明。他們能區(qū)別、選用各種石頭創(chuàng)造出各種用具，用于生產(chǎn)、生活和戰(zhàn)爭。 石刀石刀石斧石斧人類只能利用巖石、樹木、獸皮、骨骼等天然材料并進(jìn)行粗糙的加工，除此之外別無他物。所以，石器時(shí)代的生

5、產(chǎn)工具極其落后，人類社會(huì)的生產(chǎn)力也是極端低下，所以社會(huì)發(fā)展極其緩慢，人類文化也是相當(dāng)簡單和粗俗的。 石器工具石器工具 (2) 陶器（無機(jī)非金屬材料）陶器（無機(jī)非金屬材料） 陶器是由粘土或以粘土、長石、石英等為主的混合物，經(jīng)成型、干燥、燒制（燒制溫度低于1200）而成的制品的總稱。 約50萬年前人類學(xué)會(huì)了用火。 6-7千年以前的原始社會(huì)末期，我們的祖先開始用火燒制陶器。 新石器時(shí)代晚期(公元前3000一前2800) 黑陶豆陶體的黑色是因?yàn)闈B入了碳商商 陶酒尊陶酒尊唐唐 三彩俑三彩俑陶土可塑性強(qiáng)，可以獲得人們希望形狀的器物。陶的出現(xiàn)，使蒸煮食物更為方便，促進(jìn)人類進(jìn)化。陶俑的出現(xiàn)，代替了以人殉葬的野

6、蠻做法。 豬紋陶盆豬紋陶盆陶器在中國具有悠久的歷史沉淀。半坡村出土的碗、缽、釜、罐、瓶等，甚至還有吹氣能發(fā)聲的陶塤。 半坡變體鳥紋盆半坡變體鳥紋盆 半坡小口尖底瓶半坡小口尖底瓶 半坡陶盆半坡陶盆 陶塤陶塤 從著名的仰韶和龍山文化遺址出土的陶器中，人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)祖先們已經(jīng)掌握了燒制黑色陶器和白色陶器的配方和技術(shù)。 仰韶白陶瓶仰韶白陶瓶龍山黑陶瓶龍山黑陶瓶小節(jié)：小節(jié)：陶器可以說是人類創(chuàng)造的第一個(gè)無機(jī)非金屬材料。這個(gè)劃時(shí)代的發(fā)明不僅意味著使用材料的變化，而且比這更深遠(yuǎn)重要的是人類第一次有意識(shí)地創(chuàng)造發(fā)明了自然界沒有的，并且全新性能的“新”材料。從此人類能離開上天的賜予而進(jìn)入自力創(chuàng)造材料的時(shí)代。恩格斯曾論

7、述人類從低級(jí)階段向文明階段的發(fā)展是從學(xué)會(huì)制陶開始的。 3000多年前的殷、周時(shí)期發(fā)明了釉陶。 爐窯溫度達(dá)到1200，能將金屬氧化物燒制成釉瓷的用途更為廣泛，質(zhì)地比陶更為細(xì)膩、外觀美觀。 陶向瓷的過渡陶向瓷的過渡 商朝商朝 釉瓷釉瓷什么是瓷器？什么是瓷器？ 在設(shè)計(jì)陶瓷配方時(shí)，根據(jù)使用要求，加入了較多的熔劑原料，并且配方中所使用的原料在焙燒過程中所產(chǎn)生的氣體也較少，這樣焙燒后產(chǎn)生的空洞少，有足夠的玻璃相物質(zhì)填充，制品形成的氣孔較少，這種吸水率小于0.5%的陶瓷稱瓷器。另外，瓷器一般表面有釉，也是屬于燒制產(chǎn)生的玻璃質(zhì)物質(zhì)。 瓷器中的材料知識(shí)瓷器中的材料知識(shí)宋五大名窯（官、哥、汝、定、宋五大名窯（官、

8、哥、汝、定、柴窯）之一：哥窯瓷器柴窯）之一：哥窯瓷器 開片即是瓷器釉面出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象。開片主要是兩種因素造成的，一是成形時(shí)坯泥沿一定方向延伸，影響分子的排列；二是胎、釉材料的膨脹系數(shù)不同，在冷卻過程中收縮率也有差異，形成開片。因而，開片是瓷器燒成過程中的一種缺陷。宋以前的瓷器中常有開片現(xiàn)象，只是到了宋代才開始將開片作為裝飾。 青花瓷器青花瓷器 青花瓷器以鈷的化合物為發(fā)色劑，繪制在燒制過的胎體上，掛釉后再經(jīng)過一次燒制而最終完成。 瓷器9世紀(jì)傳至非洲和阿拉伯國家。 瓷器13世紀(jì)傳到日本。 瓷器15世紀(jì)傳到歐洲。 瓷器成了中國文化的象征“CHINA”。 瓷器對(duì)世界文明產(chǎn)生了很大的影響。輝煌的瓷器之國

9、輝煌的瓷器之國瓷器的用途：禮儀用途（如古代的祭祀等）、生活用途（食瓷器的用途：禮儀用途（如古代的祭祀等）、生活用途（食物容器等）等。物容器等）等。 (3) 青青 銅銅 我國青銅的冶煉在公元前2140-1711年開始。 晚于埃及和西亞民族（伊朗、伊拉克）。 發(fā)展快、水平高。 到殷、西周時(shí)期已經(jīng)發(fā)展到較高水平。 青銅即銅錫合金，其冶煉溫度較低，制作器具的成型性好，是人類最早大規(guī)模利用的金屬材料。Cu-Sn二元合金二元合金相圖相圖 青銅工具青銅工具青銅斧青銅斧青銅犁青銅犁 青銅逐步取代部分石器、木器、骨器和紅銅器，成為生產(chǎn)工具的重要組成部分。青銅工具的出現(xiàn)，在生產(chǎn)力的發(fā)展上起了劃時(shí)代的作用。青銅工具

10、如斧、鋸、鑿、錐等，青銅農(nóng)具有鋤、鏟 等已廣泛使用，青銅工具在生產(chǎn)中的效用，使青銅冶鑄技術(shù)日益重要，因而獲得飛速發(fā)展。 青銅錢幣青銅錢幣刀幣、布幣、環(huán)錢、銅貝等刀幣、布幣、環(huán)錢、銅貝等 四羊紋銅尊四羊紋銅尊 商商 青銅器的最大歷史貢獻(xiàn)并不在于對(duì)生產(chǎn)力的推動(dòng)，而在于社會(huì)秩序的建立。西周中晚期有著嚴(yán)格的列鼎制度，即用形狀花紋相同而大小依次遞減的奇數(shù)組鼎來代表貴族的身份。春秋公羊傳記載，天子用9鼎，諸侯用7鼎，卿大夫用5鼎，士用3鼎或1鼎。 青銅禮器青銅禮器 鼎鼎 周周 青銅武器青銅武器越王勾踐劍越王勾踐劍青銅戈青銅戈青銅頭盔青銅頭盔 青銅的一個(gè)重要用途就是用來鑄造武器，如鉞、戈、矛、戟、刀、劍、弩

11、、鏃、盔等。青銅武器相對(duì)于石制和純銅武器來說，其威力如同槍炮對(duì)刀戟，當(dāng)軍隊(duì)和戰(zhàn)爭成為一個(gè)國家的暴力機(jī)器和手段的時(shí)候，青銅以它4.7倍于純銅的硬度頻頻向統(tǒng)治貴族領(lǐng)取赫赫戰(zhàn)功。 秦始皇陵銅車馬秦始皇陵銅車馬 秦秦 銅三足鳥銅三足鳥 西周西周 銅奔馬銅奔馬( (馬踏飛燕馬踏飛燕) ) 漢漢 爵爵 商商 其它青銅制品其它青銅制品西漢長信宮燈的特點(diǎn)西漢長信宮燈的特點(diǎn) 將鑄造、表面處理、結(jié)構(gòu)學(xué)、環(huán)境保護(hù)巧妙地結(jié)合在將鑄造、表面處理、結(jié)構(gòu)學(xué)、環(huán)境保護(hù)巧妙地結(jié)合在一起；一起； 創(chuàng)創(chuàng)“技術(shù)精華技術(shù)精華”于一身，集于一身，集“優(yōu)美實(shí)用優(yōu)美實(shí)用”于一體；于一體；青銅表面處理工藝-鎏金,即以熱水銀溶解金箔，然后涂附在

12、銅器表面并蒸干水銀，使一層薄金緊密地附著在器物表面，是一種防止銅器發(fā)生氧化的表面處理工藝。長信宮燈的功能： 燈座鑄成跪姿的宮女狀； 宮女跪坐的姿態(tài)端莊典雅； 宮女的左臂緊身，左手緊握托座； 宮女的右臂高抬過頂，穩(wěn)扶燈罩； 刻劃出宮女盡職盡責(zé)的逼真形象； 油燈設(shè)計(jì)別致，托座上裝有燈碗。 燈碗上鑄有油池、燈芯座、轉(zhuǎn)動(dòng)手柄及半圈弧形壁。 油燈的周邊有槽,可使轉(zhuǎn)門轉(zhuǎn)動(dòng)。 撥動(dòng)平板，可使燈碗以托座 為軸繞右袖圓口作近360度的轉(zhuǎn)動(dòng)，使光照方向轉(zhuǎn)動(dòng)，拉動(dòng)轉(zhuǎn)門又能改變遮光角度 有巧妙的消煙滅塵裝置。 宮燈是空心的,壁厚均勻且較??； 宮女的右袖是連通空心的，形成一條煙道。 油煙及未完全燃燒的殘?zhí)加尚洳窟M(jìn)入頭腔

13、內(nèi),碰到腔壁冷卻減速以后就會(huì)附著在腔體內(nèi)側(cè)； 宮女的頭部是可拆卸的，可定期清除積垢。 下面再舉幾個(gè)有影響的青銅文物：下面再舉幾個(gè)有影響的青銅文物： 河南省安陽晚商遺址出土司母戊鼎，重量857kg,外形尺寸：長寬高（13378110cm），此鼎重量是迄今為止世界上最古老的大型青銅器A. 司母戊鼎司母戊鼎B.湖北隋縣出土的戰(zhàn)國青銅編鐘湖北隋縣出土的戰(zhàn)國青銅編鐘 共有65個(gè)，總重量2500kg 最大編鐘重203kg 最小編鐘重僅有2.4kg 編鐘全部用青銅鑄造 編鐘鑄造水平相當(dāng)高 音侓準(zhǔn)確、音色優(yōu)美曾侯乙編鐘曾侯乙編鐘C. 四川廣漢三星堆遺址介紹四川廣漢三星堆遺址介紹 遺址位于廣漢市南興鎮(zhèn)北 南距成

14、都40公里 遺址面積達(dá)12平方公里 是四川境內(nèi)目前所知一處范圍最廣 延續(xù)時(shí)間最長 文化內(nèi)涵最為豐富的古蜀文化遺址三星堆博物館三星堆博物館 1929年春天，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民燕道誠掏水溝時(shí)發(fā)現(xiàn)一坑精美的玉石器 1933年，前華西大學(xué)美籍教授葛維漢，林名均教授組成考古發(fā)掘隊(duì)首次對(duì)三星堆進(jìn)行發(fā)掘 由此拉開了對(duì)三星堆半個(gè)世紀(jì)的發(fā)掘研究歷程 1988年大規(guī)模發(fā)掘，主要由四川大學(xué)師生參與。三星堆青銅文物三星堆青銅文物 闊眉大眼，眼球呈柱狀外突，中間有一道箍 似可旋轉(zhuǎn)，極像現(xiàn)代的望遠(yuǎn)鏡 巨大的鷹鉤鼻，上翹至耳根的大嘴 一雙豬耳朵狀的大耳朵，離奇怪異且巨大的青銅像真正使三星堆遺址名揚(yáng)四海的是 1986年7-9月兩個(gè)商代

15、大型祭祀坑的發(fā)現(xiàn) 遺址兩坑上千件國寶重器的轟然顯世,震驚了世界 被定性為“古文化、古國遺址”三星堆祭祀坑三星堆祭祀坑三星堆遺址三星堆遺址 被譽(yù)為世界被譽(yù)為世界第第9大奇跡大奇跡 填補(bǔ)了中國考古學(xué)、青銅文化、青銅藝術(shù)史上的諸多空白填補(bǔ)了中國考古學(xué)、青銅文化、青銅藝術(shù)史上的諸多空白 向人們展示了早在三四千年蜀族的物質(zhì)文化遺存向人們展示了早在三四千年蜀族的物質(zhì)文化遺存 揭示了揭示了“開國何茫然開國何茫然”的古代蜀國的文化面貌的古代蜀國的文化面貌 把巴蜀早期歷史向前推把巴蜀早期歷史向前推1000多年多年 揭示了中華民族起源的多元性揭示了中華民族起源的多元性三星堆三星堆 否定了古蜀國文化比中原文化發(fā)展緩

16、慢否定了古蜀國文化比中原文化發(fā)展緩慢 遺址遺址文化距今有文化距今有4800-2800年年 蜀文化逐漸溶入漢文化中，為秦建立統(tǒng)一國家作出了卓越蜀文化逐漸溶入漢文化中，為秦建立統(tǒng)一國家作出了卓越貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)三星堆青銅文物三星堆青銅文物 鑄造水平高鑄造水平高 有的文物只有有的文物只有4 mm厚厚 要鑄造壁厚只有要鑄造壁厚只有4 mm的鑄件在當(dāng)時(shí)需要相當(dāng)高的技術(shù)的鑄件在當(dāng)時(shí)需要相當(dāng)高的技術(shù) 文物出土文物出土轟動(dòng)整個(gè)世界轟動(dòng)整個(gè)世界 青銅青銅冶鑄技術(shù)冶鑄技術(shù)和和文化藝術(shù)文化藝術(shù)相當(dāng)發(fā)達(dá)相當(dāng)發(fā)達(dá)四川廣漢三星堆青銅文物四川廣漢三星堆青銅文物 商代晚期鑄造商代晚期鑄造金面平頂人頭像金面平頂人頭像 人頭像人頭像頭上

17、冠形物似遙感天線，是否用頭上冠形物似遙感天線，是否用來接收來接收宇宙的神秘信號(hào)宇宙的神秘信號(hào)？青銅獸面青銅獸面青銅人立像青銅人立像 國寶級(jí)文物國寶級(jí)文物 世界上目前發(fā)現(xiàn)的世界上目前發(fā)現(xiàn)的最大最大 最完整最完整的青銅大立人像的青銅大立人像 號(hào)稱號(hào)稱“銅像之王銅像之王”青銅神樹青銅神樹 造型巧奪天工造型巧奪天工 將美發(fā)揮到極致的杰作將美發(fā)揮到極致的杰作 樹干高樹干高384 cm 是目前世界上最早、樹株最高的是目前世界上最早、樹株最高的青銅神樹青銅神樹青銅人面具青銅人面具 青銅龍夔柱形器，青銅龍夔柱形器， 高高41.1 cm,寬寬15.56 cm青銅鷹頭鈴青銅鷹頭鈴（4 4）鐵器）鐵器 鐵是地球上儲(chǔ)

18、量居于第三的元素（前兩位為硅、鋁），來源于大型恒星的聚變。 鐵碳合金的硬度大于各種銅合金，鐵的冶煉溫度比銅更高。 青銅器到鐵器是生產(chǎn)工具的重大發(fā)展。 春秋戰(zhàn)國時(shí)期發(fā)明了生鐵冶煉技術(shù)，用鐵水澆鑄成農(nóng)具、工具，開始大量使用鐵器。 中國冶鐵歷史比歐洲早1900年。鐵戈鐵戈鐵農(nóng)具鐵農(nóng)具 鐵的價(jià)格便宜，鐵制農(nóng)具大面積推廣應(yīng)用；鐵的耐磨性能高于青銅，鐵制農(nóng)具更加耐用，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有更大的促進(jìn)作用，鐵制農(nóng)具迅速占領(lǐng)了生產(chǎn)材料市場。鐵的密度比銅小，強(qiáng)度和硬度比銅高，鐵制盔甲比銅制盔甲輕的多，增加了戰(zhàn)士的靈活性；鐵制兵器也比銅制兵器鋒利、耐用。所以，鐵制武器裝備大大提高了軍隊(duì)的戰(zhàn)斗力，迅速占領(lǐng)了軍備材料市場。晉國

19、鐵鼎晉國鐵鼎中國最早的關(guān)于使用鐵制工具的文字記載，是中國最早的關(guān)于使用鐵制工具的文字記載，是左傳左傳中的晉國鑄鐵鼎。中的晉國鑄鐵鼎。在春秋時(shí)期，中國已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、手工業(yè)生在春秋時(shí)期，中國已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、手工業(yè)生產(chǎn)上廣泛使用鐵器。我國從公元前產(chǎn)上廣泛使用鐵器。我國從公元前7 7世紀(jì)開始大量使用鐵器。世紀(jì)開始大量使用鐵器。 中國古代的大型鑄鐵件：中國古代的大型鑄鐵件： 河北滄州鐵獅河北滄州鐵獅 五代后周廣順三年（公元五代后周廣順三年（公元953年）鑄造。年）鑄造。 總高總高5.4米，身高米，身高3.9米，頭高米，頭高1.5米。米。 身長身長6.8米，寬米，寬3米，總重量米，總重量40噸噸 。湖北當(dāng)陽鐵塔

20、湖北當(dāng)陽鐵塔 宋朝嘉祐六年（公元宋朝嘉祐六年（公元1061年）鑄造。年）鑄造。 鐵塔在殿前鐵塔在殿前十三級(jí)十三級(jí)，高七丈，重，高七丈，重53,300kg，由基座、塔身及，由基座、塔身及塔頂組成。塔頂組成。 塔身塔身13層層, 除第一層外，每層均有平座、塔身和腰檐。腰檐除第一層外，每層均有平座、塔身和腰檐。腰檐上鑄有瓦壟、屋檐、檐角上鑄有凌空的龍首。上鑄有瓦壟、屋檐、檐角上鑄有凌空的龍首。 鐵塔的基座和塔身上鑄有許多神態(tài)各異的鐵塔的基座和塔身上鑄有許多神態(tài)各異的佛像佛像及紋飾，基座及紋飾，基座八角各立一金剛武士。八角各立一金剛武士。山西晉祠鐵人山西晉祠鐵人 北宋紹圣四年（公元北宋紹圣四年（公元1

21、097年）鑄造年）鑄造 鑄造屬于分節(jié)、疊鑄而成鑄造屬于分節(jié)、疊鑄而成 高高2米以上米以上河南河南南陽瓦房莊漢代冶鐵遺址出土的鐵斧南陽瓦房莊漢代冶鐵遺址出土的鐵斧 直徑直徑2米左右米左右隋朝鑄造的隋朝鑄造的大鐵佛像大鐵佛像，高，高70尺尺河南登封大鐵人河南登封大鐵人 鐵人鑄于公元鐵人鑄于公元1064年年 每尊鐵人高達(dá)十一尺余每尊鐵人高達(dá)十一尺余（5 5）鋼）鋼 含碳量在含碳量在0.0218%-2.11%之間的鐵碳合金稱為鋼。冶煉溫度之間的鐵碳合金稱為鋼。冶煉溫度更高，強(qiáng)度較高，用途更廣。更高，強(qiáng)度較高，用途更廣。 距今距今1800年前出現(xiàn)了年前出現(xiàn)了兩步煉鋼兩步煉鋼技術(shù)，即先煉成鐵，再煉成鋼，技

22、術(shù)，即先煉成鐵，再煉成鋼，并一直沿用至今。但其工藝復(fù)雜，未能大面積推廣。一直到并一直沿用至今。但其工藝復(fù)雜，未能大面積推廣。一直到19世紀(jì)前半期世紀(jì)前半期，人類始終生活在，人類始終生活在“鐵器時(shí)代鐵器時(shí)代”。 Fe-C合金相圖合金相圖純鐵純鐵鋼鋼鑄鐵鑄鐵貝西默設(shè)計(jì)了空氣吹入法，在鐵水排出之前吹入空氣，讓其中的氧氣與鐵水中的碳進(jìn)行反應(yīng)，降低碳含量，達(dá)到鋼 的 含 碳 量 標(biāo) 準(zhǔn)(小于2.11%)。艾菲爾鐵塔艾菲爾鐵塔鋼的應(yīng)用鋼的應(yīng)用舊金山金門大橋舊金山金門大橋建筑建筑設(shè)備設(shè)備（6 6）有色金屬）有色金屬 近代以來，人們除了發(fā)展鋼鐵材料以外，還進(jìn)一步發(fā)展了金、銀、銅、鈦、鋁、鎂、鉬等有色金屬及其合

23、金材料。全世界每年金屬材料總產(chǎn)量約達(dá)八億噸，其中黑色金屬約占95，有色金屬只占5。有色金屬資源的開發(fā)和利用，不只是對(duì)鋼鐵材料的補(bǔ)充，更重要的是可以發(fā)揮和開發(fā)鋼鐵材料不具備的各種特殊性能，在特定領(lǐng)域中，還必須采用有色金屬才能最大限度滿足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)各種材科性能所提出的要求。 鋁合金鋁合金 20世紀(jì)上半葉，材料科學(xué)家利用合金化和時(shí)效強(qiáng)化，把Al合金的強(qiáng)度提高到700MPa，鋁合金的比強(qiáng)度為(強(qiáng)度/密度)2.64106cm是鋼的比強(qiáng)度(0.61106cm)的4倍有余。這意味著達(dá)到同樣強(qiáng)度, Al合金的用量只有鋼的1/4，這就為Al合金作為一種結(jié)構(gòu)材料帶來極大優(yōu)勢(shì)，對(duì)于結(jié)構(gòu)材料來說無疑是幾千年來的一

24、個(gè)飛躍。沒有高比強(qiáng)度的Al合金做基礎(chǔ)，就沒有現(xiàn)代的航天航空成就。 鋁合金車體鋁合金車體鋁合金材料鋁合金材料鋁合金航空材料鋁合金航空材料鋁合金輪轂鋁合金輪轂有色金屬在其他方面也有重要用途。有色金屬在其他方面也有重要用途。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭、煤炭、石油化工等現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)所需要的超耐熱合金；電力、電工、電子工業(yè)所需要的導(dǎo)體材料、電阻和儀表材料；原子能發(fā)電和核技術(shù)所需要的核燃料和稀有金屬Be、Nb、V等；大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)所需要的Au、Ag、Cu、Al等良導(dǎo)體；高性能永磁材料所需要的Nd、Pr、Dy等，以及能源、信息技術(shù)所需要的半導(dǎo)體、超導(dǎo)體和貯能材料等。這些都是有色金屬材料，其性能是鋼鐵材料所無

25、法替代的。 銅襯電路板銅襯電路板稀土稀土NdFeB永磁合金永磁合金鋯殼核燃料管鋯殼核燃料管鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)部件鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)部件(7) 高分子材料高分子材料從人類文明出現(xiàn)以來，高分子材料就一直陪伴著人們。天然高分子，如絲、皮、毛等從遠(yuǎn)古開始就被人們發(fā)現(xiàn)并利用。在利用過程中，人們還不斷改進(jìn)加工技術(shù)，將木、棉、麻、絲、皮、毛等用于建筑、工具、用品、紡織、造紙、制衣制革、防寒制品把植物體內(nèi)的“樹脂”(樹流出的油脂)用于涂料、粘合劑、藥物和溶劑等。 天然橡膠天然橡膠絲綢絲綢 1839年英國人古特異年英國人古特異(Goodyear)在天然橡膠中加入在天然橡膠中加入硫磺硫磺，首，首次合成次合成硫化橡膠硫化橡膠；

26、硫化橡膠硫化橡膠天然橡膠天然橡膠高分子改性高分子改性 1832-1845年，人們用硝酸處理纖維索，得到硝化纖維； 1872年，革新硝化纖維工藝，獲得celluloid“賽璐璐”材料； 1884年，賽璐璐用來制作照相底片、電影膠片等； 1855年，法國人奧德馬爾制得硝化纖維人造絲；賽璐璐賽璐璐人造絲人造絲1872年，德國的拜爾(ABaycr)發(fā)現(xiàn)苯酚和甲醛在酸性介質(zhì)中反應(yīng)形成樹脂狀物質(zhì) 1907年，比利時(shí)人貝克蘭德(Bakeland)在拜爾等人的研究基礎(chǔ)上制得酚醛樹脂 ；1927年，美國的杜邦公司合成尼龍66；酚醛樹脂酚醛樹脂尼龍尼龍66高分子合成高分子合成聚乙烯聚乙烯 1933年，英國的Rob

27、sin 制得聚乙烯； 1941年，英國制備出滌綸纖維，在中國的俗稱就是大家熟悉的“的確良”； 1950年起，齊格勒催化劑的出現(xiàn)促使新型分子材料大量出現(xiàn)。滌綸纖維滌綸纖維的確良布料的確良布料材料的復(fù)合材料的復(fù)合 20世紀(jì)人類進(jìn)入新材料時(shí)代，衣、食、住、行以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都離不開新材料，同時(shí)出現(xiàn)了各種材料的復(fù)合技術(shù)。 金屬與無機(jī)材料的復(fù)合 金屬與高分子材料的復(fù)合 無機(jī)材料與高分子材料的復(fù)合金屬金屬/高分子復(fù)合材高分子復(fù)合材料料-粘結(jié)粘結(jié)NdFeB磁體磁體金屬金屬/無機(jī)復(fù)合材料無機(jī)復(fù)合材料-景泰藍(lán)景泰藍(lán)高分子高分子/無機(jī)復(fù)合材無機(jī)復(fù)合材料料-絕緣板材絕緣板材對(duì)材料發(fā)展歷史的小結(jié)對(duì)材料發(fā)展歷史的小結(jié)

28、 從歷史的角度看，20世紀(jì)之前材料的進(jìn)步大量依靠人們的經(jīng)驗(yàn)、技巧和積累。這個(gè)過程之所以如此緩慢，原因在于人們還沒能夠?qū)Σ牧显诳茖W(xué)上有深刻的認(rèn)識(shí)和理解，因而也缺乏科學(xué)對(duì)材料發(fā)展的指導(dǎo)。繼19世紀(jì)三大發(fā)現(xiàn)(x射線、放射性、電子)后，20世紀(jì)前30年物理學(xué)產(chǎn)生相對(duì)論和量子力學(xué)，這些科學(xué)上的突破，成功地揭示了微觀物質(zhì)世界的基本規(guī)律，加速了人們對(duì)材料的聲、光、電、磁、熱現(xiàn)象以及材料內(nèi)部的種種鍵力、結(jié)構(gòu)、缺陷的認(rèn)識(shí)。這一切既導(dǎo)致了多種新材料的誕生，也開辟了20世紀(jì)后半葉一系列重大科學(xué)技術(shù)上的突破 。可見，材料和這些重大突破都是息息相關(guān)的，正是在科學(xué)的引導(dǎo)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動(dòng)的雙重作用下，誕生了各種各樣神奇的新材料，也正是這些日新月異的材料構(gòu)成了20世紀(jì)人類新技術(shù)新文明的基礎(chǔ)。什么是新型材料？主要有什么特點(diǎn)？什么是新型材料？主要有什么特點(diǎn)？ 新型材料，通常是指對(duì)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及提高綜合國力有重大推動(dòng)作用的最新發(fā)展或正在發(fā)展的材料。這些材料和傳統(tǒng)材料相比具有優(yōu)異的性能和特定的功能，是發(fā)展信息、航天、生物、能源等高技術(shù)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)