材料與我們的生活

材料與我們的生活人類的生活演進，除了思想觀念之外，物質(zhì)的發(fā)明扮演著相當重要的角色。自從遠古時代人們使用石器開始，材料就和人類生活結(jié)下不解之緣。再經(jīng)過青銅器時代，鐵器時代而到高溫超導(dǎo)體出現(xiàn)的今日，材料無不日新月異地被發(fā)明與改革。人們也因為材料的進步而改善了生活的狀況。農(nóng)業(yè)時期，科技不發(fā)達，一切以手工做事。漸漸地，機械的發(fā)展使人類有更快速、簡便的制造工具。工業(yè)時期，機械取代了手工，勞力需求也減少；到了現(xiàn)在，勞力密集轉(zhuǎn)換成技術(shù)密集，民生消費產(chǎn)品，尤其在娛樂生活方面更為人們所重視。因此，在這一連串產(chǎn)業(yè)型態(tài)的轉(zhuǎn)變下，材料的發(fā)展便扮演了極重要的角色，同時也顯示出材料與人類生活的密切關(guān)系。材料的沿革與發(fā)展從歷史上的舊石器演進到新石器，再由新石器進步到現(xiàn)今高度科技發(fā)達的世界，材料一直在不斷地進步發(fā)明中，亦可以說是人類文明的代表。所以，可藉由某一時期所用的材料去判斷那時期的科技發(fā)展情形或者是人類生活的狀況。而在今日的社會，材料科學(xué)的發(fā)展更顯出其重要性。例如現(xiàn)今大樓中，紛紛要求「防火」建材，可知材料科學(xué)亦在人類生活的安全上占有不可忽視的地位。又如電子組件的演進，從體積非常大的真空管、晶體管進步到集成電路（IC化），不僅為現(xiàn)代的科技另造高峰，同時也使得電器用品趨于小型化、輕巧化、功能強、易于攜帶等種種好處。所以說人類的生活確實是與材料科學(xué)有關(guān)。隨著科技日新月異，許多新科技發(fā)展的材料愈來愈常應(yīng)用于人類日常生活之中。因為人們?nèi)粘Ｉ钪兴栌玫降姆N種物品皆是由許多不同材料所組成，可能是傳統(tǒng)的，也可能是新研發(fā)出來的。但不論是何種材料，其優(yōu)缺點、好與壞，都直接或間接地影響到我們的生活。而除了日常生活，在國防或科技方面，材料科學(xué)亦為一不可忽視的重要課題。另外在醫(yī)學(xué)工程及環(huán)境保護上，材料科學(xué)的發(fā)展亦對其有極大的助益。至于在航天科技及信息網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用上，材料科學(xué)的發(fā)展更是占有舉足輕重的地位。大致而言，材料的發(fā)展可分為三個時期：（一） 分離型：材料單純而簡單，可直接視為單一材料，只對本身的特性加以應(yīng)用，而材料的組成只有一種，不摻雜任何材料，即金屬是金屬，陶瓷就是陶瓷。（二） 混合型：是由二種或二種以上的材料所組成，應(yīng)用彼此間特性的相結(jié)合而發(fā)展出的新產(chǎn)品。（三） 融合型：是由多種材質(zhì)合成在一起，已經(jīng)不能分辨異種物質(zhì)的材料，是一創(chuàng)造發(fā)明出的新材料。由于材料發(fā)展不斷推陳出新，各種應(yīng)用更是處處可見材料的蹤影，而且對人類生活的影響更是深遠。所以，材料科學(xué)不僅僅是一門學(xué)問而已，它的發(fā)展與我們的生活息息相關(guān)且密不可分。應(yīng)用方面材料的應(yīng)用非常廣泛，且對于人類的生活影響也非常深遠。舉凡日常生活的食、衣、住、行、育、樂、醫(yī)療、通訊以至軍事國防及太空發(fā)展……等等，無一不與材料有關(guān)。以下便逐一分類說明材料對人們生活的影響及其應(yīng)用的層面：（一） 在日常生活方面：生活中食、衣、住、行、育、樂等用品和我們所使用的材料有著很大的關(guān)系；如衣服的制造原料原本是取之于天然的絲棉，但是由于耐龍、特多龍及人造纖維的發(fā)明使得衣服的質(zhì)料愈加地舒適與保暖。在房屋建筑上，防火建材的研發(fā)使得我們住得更安心，另外建筑物的防震設(shè)計越來越堅固，使得我們生命獲得更好的保障。碳纖維材質(zhì)應(yīng)用于制造腳踏車，使原本已趨向夕陽工業(yè)的腳踏車工業(yè)又變得繽紛燦爛；而未來磁浮列車的開發(fā)可讓我們的交通更安全與快速。在娛樂方面，視聽產(chǎn)品光盤CD（CompactDisc）、影碟LD（LaserDisc）等不斷地發(fā)展，使得我們的生活更享受。（二） 在家電用品方面：由于半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，使電子材料從原本體積大的真空管時代經(jīng)過了晶體管到現(xiàn)在的集成電路（IC化）時代，不但使體積大大地縮小，附加的功能也跟隨之提高。輕薄化、小型化、速度快及易于攜帶等功能，改善了以前笨重、功能少且不易搬運等問題。如計算機的發(fā)展過程中由原本體積龐大到要一個房子才容納得下，進展到可放置于桌上的個人計算機或筆記型計算機，且功能更強，執(zhí)行速度更快。又如電飯鍋、洗衣機都有Fuzzy的功能，使用的過程更加人性化。音響設(shè)備，如收音機、隨身聽的發(fā)明，使得我們易于攜帶且不再局限于只能在室內(nèi)使用。液晶顯示材料的發(fā)展增加了視覺的效果。而可錄式CD材料的研發(fā)，因其具有高密度、低損耗等優(yōu)點，所以廣受開發(fā)制造。（三） 在通訊方面：由于科技及信息快速地進步發(fā)展，信息的獲得可藉各種通訊設(shè)備來傳達，如衛(wèi)星通訊、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機、無線與有線通訊及光纖通訊的開發(fā)應(yīng)用皆使信息傳播得更快速、更精確。而這些皆有賴于材料適當?shù)亻_發(fā)及運用。（四） 在醫(yī)療方面：人類生、老、病、死少不了就醫(yī)及身體健康的維護，因此各種生化、生醫(yī)儀器及傳感器便因應(yīng)而生，如檢測人體內(nèi)之血液，血壓，pH值……等。另外激光技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的切割、開刀手術(shù)；陶瓷做的假牙、人工骨、人工關(guān)節(jié)及齒列矯正的材料皆有進展。而由于傳感器應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的偵測，能使病人的檢測更便捷、更精準以提高醫(yī)療效果，另外也由于材料的改進發(fā)明使得人工義肢、器官等更能與人體適應(yīng)使病人感到更舒適，同時也延長了人類的壽命。（五） 在環(huán)境保護方面：由于人口與日俱增，可用的土地及資源有限，為了要讓地球生生不息，就必須發(fā)展環(huán)境材料及污染傳感器以維護環(huán)境品質(zhì)。環(huán)境材料是指對資源和能源消耗最少、生態(tài)環(huán)境影響最小、再生循環(huán)利用率最高、或可分解使用的具有優(yōu)異使用性能的新型材料。所以廢棄物的回收再利用更是值得開發(fā)，如再生紙，鋁制汽車……等。至于環(huán)境品質(zhì)檢測上，如氣體傳感器可用來測定有毒氣體和汽機車廢氣排放量及工廠的排氣，另外水質(zhì)污染傳感器及噪音分貝機的發(fā)明，都能使我們迅速得知周遭環(huán)境的品質(zhì)。如去年日本地鐵的毒氣事件中，若事先有裝設(shè)氣體傳感器就不會造成如此大的傷亡了。（六） 在能源方面：由于煤、石油、天然氣的發(fā)現(xiàn)，使得人類的能源問題暫時獲得解決。但許多發(fā)展中國家正相繼進入經(jīng)濟高速增長期，對資源、能源的需求將進一步遽增，由此造成的資源能源短缺問題會日益嚴重。預(yù)計到二十一世紀末，將會出現(xiàn)石油、天然氣等石化燃料的枯竭。而如何去找尋一個替代品是目前相當重要的課題，所以現(xiàn)在正極力開發(fā)運用太陽能、水力、風(fēng)力來發(fā)電以獲得能源。而太陽電池便是利用非晶硅之類的材料做成的，太陽光電能所提供的不僅是能源，并且對環(huán)保頗有貢獻，在有限的傳統(tǒng)能源及環(huán)境污染問題日趨嚴重的情況下，開發(fā)并使用無污染的太陽光電能乃勢在必行。（七） 在軍事國防方面：軍事武器日新月異不斷進步，如何發(fā)展出更安全、更快速、更精確的武器，是國防科技的重點。而國防利技的發(fā)展已使得戰(zhàn)爭不再像以前的肉搏戰(zhàn)了。如紅外線光罩的發(fā)明，因其能避免受空氣中水分子、一氧化碳的吸附，以及受懸浮粒子的撞擊而損耗，所以更能精準偵測以防衛(wèi)國家。而在雷達偵測方面，更為國家安全提供很好的預(yù)警。（八） 在太空發(fā)展方面：飛機的發(fā)明使得我們往來各地更加便捷，而航天飛機的發(fā)明使我們能對外層空間加以探測，衛(wèi)星的發(fā)展更為地球表面的探測以及信息的傳遞提供了很好的中繼站。而這些都是由于材料發(fā)展的結(jié)果，如鋁合金、鈦合金的輕巧耐高溫等優(yōu)良特性，已都應(yīng)用于航天工業(yè)上。結(jié)語總之，材料科學(xué)應(yīng)用的范圍實在太多了，從日常生活的食、衣、住、行到軍事國防，無不與材料發(fā)生關(guān)系。而除了上述的應(yīng)用