材料科學(xué)發(fā)展歷程調(diào)研報告

1、.材料無處不在材料科學(xué)發(fā)展歷程調(diào)研報告 材料物理121401 張清泉201214020131 王慧軍201214020120 榮 威 201214020115 劉 開 201214020111 劉 鵬 201214020113 張宇飛 201214020133 2014-5-10材料科學(xué)簡介材料是由一定配比的若干相互作用的元素構(gòu)成的，具有一定結(jié)構(gòu)層次和確定性質(zhì)，并能用于制造工具、器件、設(shè)備和建筑物等的物質(zhì)系統(tǒng)。相容性、相關(guān)性、層次性、動態(tài)性、開放性和整體性等是各類系統(tǒng)的共有特性。而材料科學(xué)是探索研究和制造新材料規(guī)律的科學(xué)，它不僅指出特殊材料研制的特殊方法，而且還揭示出各種不同材料研制的共同規(guī)律

2、。材料科學(xué)技術(shù)是一門介于基礎(chǔ)科學(xué)和工程技術(shù)之間的技術(shù)科學(xué)，與基礎(chǔ)科學(xué)相比較，材料科學(xué)技術(shù)更接近于具體實踐。而與工程技術(shù)相比較, 它則更接近于理論研究。它是基礎(chǔ)科學(xué)研究中基礎(chǔ)理論轉(zhuǎn)化為應(yīng)用技術(shù)的中間環(huán)節(jié)。它的主要特點是將具體技術(shù)中帶有共同性的科學(xué)問題集中起來加以研究。在材料科學(xué)研究中, 探尋其中的哲學(xué)問題對材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展很有必要。材料按照性能特點可以分為結(jié)構(gòu)材料的功能材料兩大類其中結(jié)構(gòu)材料是大多數(shù)材料科學(xué)工作者所接觸的主要對象，該領(lǐng)域可分為金屬材料、高分子材料和無機非金屬材料三個類別。金屬材料是目前用量最大，使用最廣泛的材料。金屬材料具有許多的使用性能和加工工藝性能。高分子材料和無機非金屬材

3、料同屬于非金屬材料，其很多特點都是金屬材料所不具備的。 材料學(xué)科與其它科學(xué)與工程領(lǐng)域及社會科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)科是普遍聯(lián)系的，與材料學(xué)科相交叉發(fā)展的其它學(xué)科主要有物理學(xué)、化學(xué)、機械學(xué)、計算機、數(shù)學(xué)等。材料物理學(xué)是當(dāng)今信息時代重要的交叉學(xué)科，以其為基礎(chǔ)的研究成果促成了一大批高新技術(shù)材料的研究與開發(fā)，如納米材料、能源材料、光學(xué)材料、磁性材料等電子材料以及先進(jìn)陶瓷材料等，對國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進(jìn)步起到了重大的推動作用。而現(xiàn)代物理學(xué)的新進(jìn)展也使原有的材料加工領(lǐng)域有了新的進(jìn)展，如激光、電子束等高能熱源的出現(xiàn)，使材料加工領(lǐng)域出現(xiàn)了激光焊接、激光快速原型制造、微細(xì)加工技術(shù)等新的工藝及設(shè)備。從人與自然的對象性關(guān)系看

4、待材料科學(xué)的發(fā)展過程人類作為一種社會性的存在，一旦從自然界中分化出來，就成為認(rèn)識和改造自然的一種特殊力量。與一般動物消極適應(yīng)自然的活動不同，人類認(rèn)識和改造自然的活動往往是主動索取的主體性活動，有意識、有目的的人類成為這對關(guān)系中的主體，而人的認(rèn)識和實踐所指的對象則成為客體。這種對象性關(guān)系是一種相互作用、相互依賴、相互制約的關(guān)系。在人類利用各種材料制造工具的過程中，無論是直接使用天然的石器、木器，還是主動發(fā)明出鋼鐵、青銅，以至于現(xiàn)在的各種陶瓷、半導(dǎo)體新型材料，無不體現(xiàn)了人與自然的對象性關(guān)系。人與自然的對象性關(guān)系具體表現(xiàn)為兩個方面，一方面是人必須依賴自然界而生存。人類的生命機體依賴于自然界的物質(zhì)而構(gòu)

5、成。人類進(jìn)行物質(zhì)財富的生產(chǎn)，更離不開大自然的物質(zhì)、能量和信息。即使是人類創(chuàng)造的精神文明，其原料也是由自然界提供的。另一方面，作為人的對象的那部分自然界也由于人的存在和活動而改變著其面貌。自從人類出現(xiàn)以后，自然界就成為了人的感性對象，成為了人與之作用的對象，成為了人的實踐活動的結(jié)果，這部分自然界不公按自身的趨勢演化，而且也按人的活動指向演化。具體到材料科學(xué)領(lǐng)域，一方面是指自然界原有的材料經(jīng)過人的加工利用出現(xiàn)新的用途，另一方面是指自然界中不曾出現(xiàn)過的材料物質(zhì)被人類創(chuàng)造出來。對象性及對象性關(guān)系是馬克思早期著作中所討論的最重要的范疇之一。從這些著作可以看到, 這一范疇主要被用來討論人與自然的關(guān)系, 它

6、實際上是展開實踐唯物主義與實踐辯證法理論的邏輯基點。對象性關(guān)系主要有兩重涵義是指自然性質(zhì)的對象性關(guān)系和社會性質(zhì)的對象性關(guān)系。材料科學(xué)作為人工自然的發(fā)展和特點人和人類社會是自然界長期演化發(fā)展的產(chǎn)物，而人類產(chǎn)生出來以后，作為自然界大系統(tǒng)中的特殊組成部分，反過來又推動了自然界的進(jìn)化。先于人類并純粹外在于人類的世界是天然自然，而經(jīng)過人類認(rèn)識和改造后，天然自然界進(jìn)化產(chǎn)生出了人工自然。人工自然指人類實踐手段所及并被人類實踐所變革了的那部分自然界，是天然自然的繼續(xù)。人工自然可以分為三個層次：人工控制自然、人工培育自然、人造自然物。其中材料科學(xué)發(fā)展的過程中依次經(jīng)過了這三個層次。人造自然物是指人類利用自然界的材

7、料所創(chuàng)造的人工自然物（如各種新型材料、新工具、人工建筑乃至可以模擬思維功能的人工智能機器等），人造自然物雖然都是由天然物料加工制作而成，但已具有了天然自然所沒有的結(jié)構(gòu)和功能。人造自然物的層次也代表了材料科學(xué)研究的未來方向。人工自然是在人們意識之外的客觀存在，但就人工自然的產(chǎn)生和發(fā)展來說，它卻是依賴于人們的意識的，是人們的目的、計劃、意志的體現(xiàn)。在人工自然中凝結(jié)著人們的創(chuàng)造性、能動性，表現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的作用，人工自然屬于精神變物質(zhì)的領(lǐng)域。人們不僅在物質(zhì)生產(chǎn)中創(chuàng)造人工自然，而且通過科學(xué)實驗和其他活動創(chuàng)造出天然自然中本來不存在的東西。在材料領(lǐng)域來說，迄今為止我們尚未發(fā)現(xiàn)天然自然中有青銅、塑料、超導(dǎo)體等

8、材料，只是由于在科學(xué)實驗中首先造成了超低溫的條件，才有了青銅、塑料、超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，青銅、塑料、超導(dǎo)體乃是人工自然物。人工自然是由天然自然轉(zhuǎn)化而來的，但具有與天然自然相比又有本質(zhì)的區(qū)別，有其自身的特點，可以概括為五個方面：改造過的客觀實在性、利用自然規(guī)律的能動性、滿足主體需要的價值性、演化發(fā)展的加速性、人與自然相互作用、協(xié)調(diào)發(fā)展的中介性。天然自然和人工自然都是不斷變化的，但人工自然的變化發(fā)展則要快得多。一百年或幾百年的時間，對天體演化、地質(zhì)過程、元素蛻變的大多數(shù)情況來說都是微不足道的。人工自然在幾百年、一百年甚至幾年里的進(jìn)步卻十分迅速。社會的發(fā)展、人類文明的發(fā)展，永遠(yuǎn)不可能離開天然自然；隨著人類

9、歷史的前進(jìn)，天然自然的重要性是日益增加的。一個國家自然資源的豐富程度對它的經(jīng)濟增長有很大影響，這是公認(rèn)的事實。但是相對地說來，天然自然的狀況對人類的早期文明有更大的影響，而近代文明與天然自然的關(guān)系相對就減少了很多，而更多依賴的就是人工自然了。人們對天然自然的利用程度，已經(jīng)并日益取決于人工自然發(fā)展的水平。人工自然越來越成為人類日常生活的重要來源，與此對應(yīng)，人造材料也已經(jīng)逐漸取代天然材料，成為材料科學(xué)研究的主流。但人工自然與天然自然的劃分也具有相對性，人類與自然界的關(guān)系也是多樣的。從人與自然聯(lián)系的緊密程度看，可以有以下幾種情況或幾個層次。第一，在人與自然界之間存在著“可以設(shè)想、推論，但不能影響或直

10、接影響”的關(guān)系。第二是在人與自然界之間存在著“發(fā)生影響，但不能控制或未能控制”的關(guān)系。第三是在人與自然界之間還存在著“控制、變革、改造、創(chuàng)建和加工”的關(guān)系，這是就人工自然所涉及的領(lǐng)域，但在這里依然碰到了層次的不同。人工自然的發(fā)展有其特殊的規(guī)律。首先，天然自然的規(guī)律在人工自然領(lǐng)域都是存在的，起作用的。人工自然正是以天然自然的規(guī)律為基礎(chǔ)才得以形成和發(fā)展的。其次，人工自然領(lǐng)域也有其自身的特殊規(guī)律。這就涉及到天然自然、人工自然同科學(xué)的關(guān)系。像物理學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科是反映天然自然的規(guī)律的，材料學(xué)、材料加工這類學(xué)科則是反映人工自然的規(guī)律的實際上，不公基礎(chǔ)科學(xué)是重要的，技術(shù)科學(xué)的門類正在迅速增加、作

11、用正日益突出。材料科學(xué)的未來發(fā)展趨勢列寧指出物質(zhì)是標(biāo)志客觀實在的哲學(xué)范疇，這種客觀實在是人通過感覺感知的，它不依賴于我們的感覺而存在，為我們的感覺所復(fù)寫、攝影、反映。從中我們可以看出物質(zhì)的根本特性是客觀實在性，指明了物質(zhì)對于意識的根源性和意識對于物質(zhì)的依賴性。它確認(rèn)人的意識能夠反映客觀實在，指出了物質(zhì)的可知性，同不可知論劃清了界限。這個物質(zhì)概念作為最普遍的哲學(xué)范疇，撇開各種事物與現(xiàn)象質(zhì)與量的具體差別，僅僅保留客觀實在性這個一切事物與現(xiàn)象都具有的共同屬性。自然界中的物質(zhì)形態(tài)具有多樣性。認(rèn)識自然時，首先要把物質(zhì)的各種實在形式作為研究的事實出發(fā)點，確認(rèn)各種事物的多樣性、復(fù)雜性、特殊性。在材料科學(xué)的研

12、究中，未來的趨勢就是進(jìn)一步研制多樣性功能的新型材料，由于天然材料的品種、數(shù)量和性能的種種局限，特別是近代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，迫切要求更多具有特殊性能的新型材料。結(jié)構(gòu)材料會向著耐高溫、高強度、低溫、高韌性及耐腐蝕性等方向發(fā)展。功能材料會向著光、電、聲、磁、力等多方面特點發(fā)展。世界的物質(zhì)還具有統(tǒng)一性，一方面世界的物質(zhì)統(tǒng)一性是物質(zhì)形態(tài)統(tǒng)一性的基本點和前提；另一方面，自然界物質(zhì)形態(tài)的統(tǒng)一性，還在于各種特殊的物質(zhì)形態(tài)之間有著密切的相互聯(lián)系和其他方面的共同點。材料科學(xué)和其它科學(xué)之間也是統(tǒng)一的，這就使得我們可以通過物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機為手段，來進(jìn)行新材料制備、以致材料設(shè)計等方面的工作。這也是材料科學(xué)近幾年來發(fā)展的趨勢和熱門方向。從自然界的系統(tǒng)性來說，物質(zhì)系統(tǒng)是指以系統(tǒng)方式存在著的物質(zhì)客體。系統(tǒng)既是自然界物質(zhì)的普遍存在方式，也是物質(zhì)間普遍聯(lián)系的基本方式。一方面系統(tǒng)是由若干要素組成的，其次系統(tǒng)是一個有機的整體，第三是系統(tǒng)整體在時間上和空間上都是有限的，第四就是系統(tǒng)的整體具有不同于其組成部分的特殊屬性、功能價值。在材料科