选读材料科学基础论文材料与生活

选读材料科学基础论文材料与生活选读材料科学基础论文材料与生活 选读材料科学基础论文材料与生活 一 材料在人类社会发展进程中的作用所谓材料 是指经过某种加 工 具有一定结构 组分和性能 并可应用于一定用途的物质 在实践中 人们按用途把材料分成结构材料和功能材料 结构材料主要是利用其强度 韧性 力学及热力学等性质 功能材料则主要利用其声 光 电 磁 热等性能 按化学成分分类 则可把材料分为金属材料 有机高分子材料 无 机非金属材料及复合材料等 某一种新材料的问世及其应用 御往往会引起人类社会的重帜大变 革 人们把人类历史语分为石器 青铜器和铁器砸时代 在群居洞穴的猿人耕旧石器时代 通过简单加钝工获得石器帮助人 类狩猎枫护身和生存 随着对石器匿加工制作水平的提高 出辐现 了原始手工业如制陶和哈纺织 人们称之为新石器明时代 青铜是铜锡铝等元靴素组成的合金 与纯铜相瘴比 青铜熔点低 硬度高阎 比石器易制作且耐用 游青铜器大大促进了农业和腥手工业的出现 铁器时代少则被认为是始于XX多年研前 春秋战国时代 由铁洒制 作的农具 手工工具及挟各种兵器 得以广泛应用些 大大促进了 当时社会的厩发展 钢铁 水泥等材料和的出现和广泛应用 人类拐社会开始从农业和 手工业万社会进入了工业社会 本配世纪半导体硅 高集成芯鞍片的出现和广泛应用 则莱把人类 由工业社会推向信径息和知识经济社会 基于由材料对社会发展的作用 丫人们已提出信息 能源和咙材料并列为现代文明和生润活的三大支柱 在三大支牲柱中 材料又是能源和信愈息的基础 二 新材料在鳞高技术中的作用新材袱料既是当代高新技术的重危 要组成部分 又是发展高氓新技术的重要支柱和突破憨口 正是因为有了高强度癣的合金 新的能源材料及欣各种非金属材料 才会有疡航空和汽车工业 正是因激为有了光纤 才会有今天午的 光纤通讯 正是因为有溢了半导体工业化生产 才胖有今天高速发展 计算机技费术和信息技术 当今世界握各国在高技术领域的竞争抗 在很大程度上是新材料殃 水平的较量 50年代末皇 美国政府就制定了诀全国材料发展规划 70掖 80年 代又进行了多次胜的补充和修正 把重点放榔在超硬化合物 半导 体激膘光材料 磁性材料和精密犯陶瓷上 日本在1980漠年开展了为期10年 耗折资4亿美元的新材料发展渝规 划 重点领域为精密陶握瓷 功能高分子 复合材诈料 生物材料 等 某些具欲有特殊性能的新材料的出怂现 引起了今天的高技术沥突 飞猛进的发展 三 材晌料科学与经济发展由扇于材料科学的发展水平与羽高新技 术的发展是相互依饱存的 因此新材料发展与哨应用水平直接决定 着经济崩发展的水平 有人曾作过分粗略计算 以每公斤产品乞的出厂价格计算 把原材 弊料比作1 那么小轿车为洛5 家电为30 飞机为把200 计算机为 100碍0 集成电路芯片则为1惠0000 由此可见 产孙品中的技术含量越高 收表益就越高 在从工业社会蔼向知识经济社会的过渡过缩程中 工业产品结构中 传乱统的金属材料比重降低了晰 无机非金属材料 有机奈合成材 料的比重越来越大萤 产业结构也从劳动密集藻型 资金密集型向 技术密所集型和知识密集型方向发酗展 新材料新技术的发展椿使美国经济繁荣不衰 已蔑连续9年保持高增 长 总毕之 以新材料为基础的一肄批新兴产业正在迅速兴起宜 并成 为许多国家新的经袄济增长点 四 当前新材番料的发展方向1 高性能李化 高功能化 高智能化 柿随着人类对材料的性婿能与微观结构的研究与认荚识 决定材料 性能的本质赃已被或正在被人们揭示和阿掌握 并通过新工艺 新 炒技术 新设备 在日益成姻熟的现代材料设计理论的痪指导下 创造出各种性能瀑更好的新型材料 结构材膳料在向强度 刚度 韧性殉 耐高温 耐腐蚀 高弹杭 高阻尼大幅度提高的方松向发展 高性能结构材料要不断出现和广泛应用 促赦进新产品向体积小 重量哑轻 资源省 能耗低 成射本低 利润高的方向发展扣 功能材料也在由单一功狞能向多种功能开发方向发惰展 并把功能 材料与元器荐件结合起来 实现一体化诛 即材料本身就具有元器 仪件的功能 这样就促进了中元器件的小型化和多功能辕化 智能材料是近年来与键信息科学紧密结合而产生帽的 它同时具有 感知和激荡励双重功能 如形状记忆竟合金 压电陶瓷 光导纤评维 磁致伸缩材料等 智肉能材料是一种超功能材料铰 这些功能往往能够解决冷传统材 料难以解决的技术支难题 在重要工程和尖端倚技术领域具有重大的应用恿前景 2 复合化由踩于单一材料 如金属材料篓 无机非金属材料和有机 氧高分子材料都有各自的优眶缺点 难以满足当代高技骗术中综合 性能的要求 因斋此现代材料科学正朝着复畅合材料方向发展 把不同掳种类和不同性能的材料通雁过一定的途径和技术复合么为 一体 扬长避短 取长掺补短 可获得比单一材料罩性能更好或具 有某种特殊蔗性能的复合体材料 例如腋 由碳纤维增强的陶瓷基复复合材料 其抗冲击强度筋比普 通陶瓷高40倍 能诗经受数千度高温 已成为栗航空工业的重要结 构材料氧 材料的复合化是改进和怪提高材料性能的一条很好焕途径 是当前 新材料研究蚊的重要发展方向 3 极辕限化极限化的含义是鲍指在尺寸 压力 温度 撇纯度各种 量纲范围内追求就极限 而使材料的性能产去生根本性的飞跃 例如 陡在超高温 超高压条件下阁用石墨可合成金刚石 在列超 高真空中 制备新型的曼半导体器件和高度集成的挪芯片 利用宇宙空间实验狭室内的微重力 高真空 血超低温 无菌等特 殊环境月制备在地面无法制备的具轻有特殊性能的新材料 如痉合 成新医药制品 冶炼高勿纯金属等 4 仿生化胯通过研究自然界中生物象体的物质结构及其特有的溉功 能 获得一种制备新材释料的思路和途径 并在某击些材料的设计 和制造中加芋以模仿 用现有简单而丰袖富的原料 通过错综复杂绽的生物过程制得高强 度和升多功能的新材料 例如 榆人们对蜘蛛丝的研究发现粘 蛛丝比钢丝更硬更富有彰弹 性 具有很强缓冲外力骗冲击能力 而且低温性能完良好 是制造 防弹服装和酒降落伞的理想材料 于是比人们得到启示 通过把水 介溶性的蛋白质分子纺织成都既坚韧又不溶解的人造蛛侵丝 用来 制作军用品 某详些仿生材料以生物体合成欧的蛋白质为基础 用它取靛代以矿 石为原料的金属材爸料和以石油为原料的工程嫡塑料高分子材料 既能解淌决资源能源枯竭问题 又例对环境没有任何危害 从踊而 开创材料科学技术的新忻纪元 5 环境友好化干在资源不断枯竭 环境营不断恶化的情况下 为确 瞒保人类社会文明可保持发搬展 材料科学家提出了绿桃色材料或 环境友好材料的并概念 它是一种资源和能罗源消耗少 再生循环利用森率高 或可降解使 用的具辞有优异适用性能的新型材徐料 与传统材料相比 环半境友好材料充分注意到人榨类发展的长远利 益 以满放足人类社会可持续发亭展的目标 例如 废弃的屠普通塑料越来越多 并因纬其耐久性而长久存留自 然贯界已经成为公害 目前研疡制出的可降解塑料 如生扩物降解塑料 化学降解塑逞料 光降解塑料 就是利氏用微生物 化学或光照的靠作用把塑料降 解掉 变成瘸无害物质回归自然 孙21世纪将是以新材料为宠重要基础的知识经济时代恢 对于我国 来说 既是一晾场挑战 又是一次机遇 淑谁掌握了最先进的材料 诈谁就能在高技术及其产业屈的发展上占有主动权 作鳞为我们跨世纪的青年一代疼 应当努力汲取前人在材蒋料科学 领域积累的智慧和捻经验 开拓创新 积极参塞与新材料领域的国 际竞争抛 为我国经济的 两个根折本性转变 和可持续发展莱作 出贡献 人类的生活演屠变 除了思想观念之外 蛙物质的发明扮演着相当 重创要的角色 人们也因为材陨料的进步而改善了生活的锄壮況 大致而言 材勺料的发展可分为三个時期邢 一 分离型材料单孝纯而简单 可直接视为单修一材料 只对本身 的特性亮加以应用 而材料的组成攒只有一种 不掺杂任何材您料 即金属是金属 陶瓷遂就是陶瓷 二 混合型挽是由二种或二种以上的镣材料所組成 应用彼此间锐 特性的相结合而发展出的线新产品 三 融合型畜是由多种材料合成在一起鸵 已经不能分辨各种物质 英的材料 是一创造发明出梨的新材料 由于材料发展试不断推陈出新 各种应用件更是处处可见材料的身 影绚 而且对人类生活的影响坑更是深远 所以 材料科萍学不仅仅是一门学问而已盟 它的发展与我们的生 活眠息息相关且密不可分 材唯料的应用非常广泛 且对静于人类的生活影响也非常坤深远 关系到日常生活的师食 衣 住 行 通讯以介至军事国防及太空 发展等彦等 无一不与材料有关 阴 五 结语总之 材料翁科学应用的范围实在太多焉了 从日常生活 的食 衣油 住 行到军事国防 无驼不与材料发生关系