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论材料科学发展与制造技术发展之关系 一、材料科学的发展对社会发展的作用材料科学是自然科学的一类，从四大发明至今，无处没有材料科学的身影，火药，印刷到现在的新材料能源。可以说，材料科学是伴随着人类的进步而进步的，或者说，材料科学的发展推动着社会的发展。首先材料科学的发展推动了生产方式的变革。就举一个简单的例子就可以看出来材料科学对生产方式的推动作用。原始社会时期，人类还处于一个比较落后的阶段。那个时候吃的东西还是生的，后来经过偶然的方式发现了火可以让食物变得美味。那个时候人们的燃料都是木头等非常常见的原始材料。这些没有经过加工和处理的木头燃烧的产热效率相对比较低，而且燃烧产生的温度不高，而且很难控制温度。比如说，要加热一些食物，假如难以控制温度，加热不均匀，那么直接导致食物的可口程度。而现在，人们加热烹饪食物的燃料是天然气CH4，产热效率高，而且容易控制，说的更多一点，还比较绿色环保。再比如，穿，随着材料科学的发展，我们制造衣服的方式也发生了很大的变化。制造衣服所用的材料更加轻便，保暖，舒适，而且对人体没有不了作用，甚至有些衣服还能对身体起到一定的保护作用。更加有一些特殊的衣服可以保护人类不受伤害，比如救火人员的衣服，就是新材料的应用。而很久以前，我们制造衣服还用的是天然的兽皮，树皮之类的东西，这些材料取材难度大，制作工艺简单，保暖效果一般而且有很大的取材危险，随着新材料的发现，后来人们开始使用棉花，蚕丝等。但是这些材料相对比较昂贵，广泛普及难度比较大。再后来，随着合成材料的出现，涤纶，尼伦，等成为了新型的衣物制作材料，这些材料，合成难度低，而且比较轻便，保暖效果也非常不错。而随着这些新材料的应用，材料加工工艺也被一步步的改进。而这些加工工艺的改进，推动了生产方式的改革和进步。而武器材料的发展更加能够体现材料科学对生产方式变革的推动作用。冷兵器到热兵器无处没有体现出材料科学的变化，冷兵器时代，冷兵器的制作就是对金属的锻造技术。而冷兵器自身也由一开始的青铜兵器到后来的钢铁等。而热兵器时代更多的则是材料之间的反应产生巨大的能量。比如炸药，由原来的普通的火药到后来的混合炸药，威力不断增强。其次材料科学的发展对人们的生活方式变革起到更大的作用。材料科学的发展对生活方式的推动作用，从我们的日常生活中就可以看到很多。人们总是追求更好地生活条件。比如吃的更好，更加安全，更加有营养。穿的更好，更保暖更轻便。用的更好，用更好的车，更好的手机，更快的电脑。而这些日常生活中的吃穿用度，新材料的应用无处不在。比如现在很多人都用的眼镜，以前，我们使用的眼镜片是玻璃的，眼镜框是金属的，一不小心，眼镜片就被摔碎了，因为玻璃的易碎性。而现在，我们大多数使用的眼镜片都是合成树脂，合成树脂先对玻璃的眼镜片好处是全方位的。首先，合成树脂眼镜片不易碎，甚至可以说是不会碎。就算受到很大的外力，它最多也是变形，不会碎成很多块，这首先就对人体不会造成划伤的安全方面的危害。其次，作为有机材料，他很轻便，我们知道，以前的高度数玻璃眼镜片，就像酒瓶底那么厚，很重，而现在，从厚度方面完全反映不出来眼镜片的读书，也就是说，度数和厚度没有必然联系，非常轻便，就算带很长时间也不会让人感觉到厚重。造成相对比较少的疲劳感。还有，还有一些变色的眼镜片，起到了美观的作用，这些都是原始的玻璃材料的眼镜片所没有的。再比如我们现在日常生活必不可收的电脑。电脑一开始是巨大的，很难想象现在的电脑体积和处理速度相对于以前都有了翻天覆地的变化，让这个新的东西进入了人们的日常生活。而之所以电脑的体积会减少这么多，就离不开新材料的发现，单晶硅的使用。使得原来巨大的处理系统集成在一个非常小的硅芯片上。而电脑的屏幕材质也发生了巨大的变化，越来越清晰，分辨率越来越高，越来越省电。再还有一些现在非常热门的智能材料。比如能够感光的一些材料就用在了电池方面以及控制方面。比如我们现在很多楼道里就使用了感光的开关元件，可以控制灯的开关。以及使用在医学方面的自愈材料，比如自愈性的支架，这些支架可以在收到损伤之后自愈。可以想象，如果人的皮肤，骨头在受伤后能够自愈，那将是多么伟大的事情。而我相信，这些新材料的日常应用并不是遥不可及的。从以上所举的例子就可以看出来，材料科学对人们的生产方式，以及日常生活方式起到了巨大的贡献，并且将持久的发挥推动社会进步的巨大作用。二、制造内涵的扩展随着通讯和网络的发展，全球性的贸易壁垒正在逐步消失，制造技术已发展成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科且高度复杂的集成技术。制造的概念和内涵得到大大扩展，它是一种涵盖面很广的广义制造概念，是“大过程”、“大制造”，包括光、机、电产品的制造，工艺流程设计，通用产品和高精尖产品的制造以及材料制备；不仅包括机械加工方法，而且还包括高能束加工方法、硅微加工方法、电化学加工方法等；它不但包括从毛坯到成品的加工制造过程，而且还涉及产品的市场信息收集与分析、产品的选型决策、产品的设计制造过程、产品的销售和售后服务、报废产品的处理以及产品的疲劳强度和全寿命过程的预估等产品整个生命周期的全过程。(一)先进制造技术、制造系统和制造模式的发展近年来，制造工程与制造科学取得了前所未有的成就，先进制造技术、制造系统和制造模式层出不穷，制造业得到空前的发展。建立在以现代信息技术为核心的制造技术基础上发展起来的现代制造系统，将会给未来的制造业带来更多意想不到的奇迹。其中最有代表性的有：敏捷制造(AM)。1988年美国里海大学和通用汽车公司在研究总结美国制造业的现状和潜力后提出了敏捷制造的生产模式，1992年美国政府将其作为具有划时代意义的21世纪制造企业的发展战略。敏捷制造是将柔性制造的先进技术和生产技能、有素质的劳动力以及促进企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起，利用信息技术对千变万化的市场机遇做出快速响应，最大限度地满足顾客的要求。虚拟制造(VM)。虚拟制造是利用制造过程的计算机模型及其仿真来实现产品设计和研制的模式，它从根本上改变了传统的产品设计与制造模式，在产品制造出来之前应在虚拟制造环境中完成软产品原型，代替系统的硬件进行试验，对其性能进行预测和评估，从而大大缩短产品设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高其快速响应市场变化的能力，以便更可靠地决策产品研制，更经济有效地组织生产，从而实现制造系统全面最优的制造生产模式。精良生产(LP)。1990年美国麻省理工学院总结了第二次世界大战后以丰田汽车为代表的日本制造工业的经验，提出了以改革企业生产管理为特点的精良生产模式。它的基本要求是企业在生产过程中要同时获得极高的生产率、最好的产品质量和极大的生产柔性，使所生产出的产品具有精益特点。它摒弃了大量生产方式在人力资源、库存资金积压上造成的极大浪费，特别是单一品种生产对市场变化的需求极不适应的种种弊端，发展了按市场订单进行及时生产的丰田汽车模式。智能制造(IM)。智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。IM将神经网络技术和模糊控制技术等先进制造技术应用于制造业，使制造过程实现智能化。（二）制造技术的多学科交叉特征经济的发展和社会的进步对制造科学提出了新的要求与期望，它与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学等不同学科之间的交叉融合更为紧密，形成了多学科交叉、多方位立体发展的模式。一方面，制造技术为信息科学、生物科学和材料科学提供观察、实验、检测、制造的装备和技术支持；另一方面，信息科学、生物科学、材料科学的最新成果也会应用于制造业，进一步丰富制造科学的内容，同时，它们的发展也给制造业不断提出新的使命和挑战，从而促进制造科学的进一步提高。制造生产模式对制造过程、制造系统和产品的优质将起着关键的作用，而制造生产模式是管理科学、社会人文科学与制造科学的交叉、融汇和发展而成的结果，有着统率生产过程、加速高新技术的发展、决定产品质量和市场竞争能力的作用。14信息技术是现代制造技术发展的重要保障先进制造技术的发展与信息技术的发展密不可分。信息技术，特别是计算机技术，极大地改变着制造的面貌，是先进制造技术的发展与制造科学形成的客观条件。信息这一要素已成为现代制造业中最重要的资源和最宝贵的竞争要素。制造技术不仅加工、处理信息，而且将制造信息录制、物化在原材料上，提高其信息含量，使之转化为产品。现代制造业，尤其高科技、深加工企业，其主要投入已不再是材料和能源，而是信息和知识；其所创造的社会财富实际上也是某种形式的信息，即产品