材料：认知、发现、应用

材料：认知、发现、应用一、本文概述1、材料的定义和重要性材料科学是研究材料结构、性能、制备和应用的科学。材料是人类生产和生活的基础，对于国家的经济发展、科技进步、国防建设等方面都具有重要的作用。材料的定义包括金属材料、非金属材料、复合材料等，这些材料在各自的领域内有着广泛的应用。

金属材料在制造业、电力、航空航天、汽车等领域有着广泛的应用，例如钢铁、铝、铜等。非金属材料则包括塑料、陶瓷、玻璃等，这些材料在化工、建筑、电子等领域有着不可替代的作用。复合材料则是将不同性质的材料组合在一起形成的新型材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。

材料的性能决定了其应用范围和用途，例如高强度材料适用于制造飞机和汽车等，耐高温材料适用于制造发动机和高温管道等。同时，材料的制备方法和工艺也对其性能和应用有着重要的影响。

材料在人类生产和生活中扮演着不可或缺的角色。首先，材料是经济发展的基础，许多产业的发展都离不开材料的支持。其次，材料在科技发展中扮演着重要的角色，例如新材料的研究和应用对于国家的科技实力和竞争力具有重要的作用。最后，材料在国防建设中也有着重要的作用，例如高强度材料可以用于制造飞机和军舰等。

因此，材料的重要性不容忽视。在未来，随着科技的不断发展，将会出现更多的新型材料，这些材料将为人类的生产和生活带来更多的便利和进步。2、材料科学的研究领域和目标材料科学是一门跨学科的研究领域，其目标是探索和理解材料的功能、结构和性能，以及它们之间的相互关系。材料科学的研究领域涵盖了材料的分类、制备、性质、应用等多个方面，其核心是研究材料的基本组成、结构、微观形貌、物理、化学和机械性质等，以及这些性质与材料的应用性能之间的关系。

材料科学的研究目标主要包括以下几个方面：

1、发现新的材料：材料科学家们通过研究和探索，发现新的材料，探索和理解它们的组成、结构、性质和性能，以及它们之间的相互关系。

2、理解材料的微观结构和性质：材料科学的研究重点是材料的微观结构和性质，如材料的原子结构、电子结构、晶体结构、分子结构等，以及这些结构与材料宏观性质之间的关系。

3、提高材料的性能：材料科学家们通过研究和探索，提高材料的性能，如强度、韧性、硬度、电导率、热导率等，以满足各种应用的需求。

4、开发新的材料应用：材料科学家们通过研究和探索，开发新的材料应用，如新型的电子材料、生物材料、能源材料、环保材料等，以满足社会的各种需求。

总之，材料科学的研究领域和目标都是为了探索和理解材料的组成、结构、性质和性能，以及它们之间的相互关系，从而提高材料的性能，开发新的材料应用，以满足社会的各种需求。3、本文的主要内容和结构概述本文旨在探讨材料的认知、发现和应用，关注新材料的发展及其在现实生活和工业生产中的应用。文章首先介绍了材料科学的重要性和研究领域，然后详细阐述了材料认知的过程，包括材料的物性、化学性质和结构等方面的了解。接着，文章探讨了发现新材料的方法和思路，包括计算材料学、高通量实验和组合方法等。此外，文章还介绍了材料应用的具体场景，包括能源、环境、生物医学和电子等领域。最后，文章展望了材料科学的未来发展方向和挑战，强调了跨学科合作和创新思维在推动材料科学进步中的重要性。

总之，本文的结构围绕着材料的认知、发现和应用展开，通过阐述各个部分的内容，使读者对材料科学有了更全面的了解。文章不仅关注基础理论，还涉及实际应用和发展前景，为读者提供了丰富的信息和启示。二、材料的认知1、材料的基本属性材料科学是一个跨学科的领域，涉及物质的性质、组成和结构，以及它们在制造和应用中的性能。对于材料的基本属性，我们可以将其分为物理属性和化学属性。

首先，物理属性是描述材料性质的重要参数，包括：

1、密度：材料的密度是指其单位体积的质量，它反映了材料的致密性。密度越小，材料越轻，反之则越重。例如，金属通常比塑料密度大。

2、导电性：导电性是衡量材料传导电流能力的重要参数。金属具有良好的导电性，而绝缘体如玻璃、橡胶等则导电性较差。

3、热导率：热导率是衡量材料传导热量的能力。高导热材料如铜和铝适合用于散热器，而低导热材料如隔热板可用于保温。

除了物理属性，化学属性也是材料的重要性质之一。化学属性描述了材料与其它物质发生化学反应的能力，包括：

1、稳定性：稳定性是指材料在特定环境条件下保持其化学成分和结构的能力。稳定材料能够在各种环境条件下保持其性能，而不稳定材料可能会发生腐蚀、分解或老化。

2、反应性：反应性是指材料与其它物质发生化学反应的能力。它可以分为催化反应性和化学反应性。催化反应性是指材料在特定条件下促进化学反应的能力，而化学反应性是指材料自身参与化学反应的能力。

3、腐蚀抵抗力：腐蚀是材料在环境条件下发生的化学反应和物理作用。腐蚀抵抗力是指材料抵抗腐蚀的能力。例如，金属在潮湿环境中容易发生腐蚀，而某些合金具有更好的抗腐蚀性能。

这些物理属性和化学属性对于材料的选择和应用具有重要意义。例如，在电子行业中，导电性和热导率对于电路板和电子元件的制造至关重要；在建筑行业中，材料的稳定性和耐久性对于建筑结构的长期性能至关重要。因此，对这些基本属性的深入理解和掌握对于材料科学和工程领域的发展和应用具有重要意义。2、材料的功能特性材料的功能特性是决定材料应用范围的关键因素之一。材料的功能特性主要包括机械性能、电子性能、热性能、光学性能、生物相容性等。下面将详细介绍其中两种重要的功能特性：机械性能和电子性能。

a.机械性能

机械性能是材料在受力或变形时表现出的性质和行为。材料的机械性能包括强度、韧性、硬度等。

强度是材料在受力时能够承受的最大应力。不同的材料具有不同的强度，例如，钢铁的强度要高于木材。材料的强度决定了其能否在特定应用中承受负载，如建筑结构、汽车和飞机机身等。

韧性是材料在受到冲击或振动时吸收能量的能力。材料的韧性越高，吸收能量的能力越强，越不容易因为受到冲击而破裂。例如，橡胶具有良好的韧性，可以用于制造轮胎等产品。

硬度是材料表面抵抗磨损和刮擦的能力。材料的硬度越高，越不容易被磨损或刮擦。例如，钻石具有极高的硬度，可以用于制造切割工具和磨削材料。

b.电子性能

电子性能是材料在电场或磁场作用下的性质和行为。材料的电子性能包括电导率、介电常数、磁导率等。

电导率是材料传导电流的能力。电导率越高，材料的导电能力越强。例如，铜具有很高的电导率，因此常用于制造电线和电路板。

介电常数是材料在电场作用下存储电能的能力。介电常数越高，材料存储电能的能力越强。例如，陶瓷具有较高的介电常数，因此可以用于制造电容和电子器件。

磁导率是材料在磁场作用下被磁化的能力。磁导率越高，材料被磁化的能力越强。例如，铁磁性材料具有较高的磁导率，可以用于制造磁性器件和磁性存储介质。

总之，材料的功能特性决定了其在不同应用领域中的表现和用途。了解和掌握材料的功能特性对于材料的设计、制造和应用都具有重要的意义。3、材料的表现特性材料的表现特性是决定其在特定应用中能否满足要求的关键因素。这些特性包括机械性能、热性能、光学性能、电性能等。针对不同的应用领域，对材料特性的要求也不尽相同。

a.热性能

热性能是指材料在受到热力作用时所表现出的性质和行为。热膨胀系数是描述材料受热后尺寸变化的性质，热导率则反映了材料在热量传递过程中的效率。例如，在电子行业，芯片的封装材料需要具有较低的热膨胀系数，以保证在温度变化时，封装材料的尺寸变化能够与芯片相匹配，从而避免因热应力导致的破裂或脱层现象。而在保温领域，高热导率的材料则不能起到良好的保温效果。

b.光学性能

光学性能是指材料对光线的反射、折射、吸收等特性。透光性是评价材料在特定波长范围内光线透过能力的重要指标，反射性则反映了材料对光线的反射能力。例如，在光学器材制造中，透光性良好的材料能够保证光线在经过镜头时损失较小，从而提高成像质量。而在照明领域，具有高反射性的材料能够更好地反射光线，提高照明效果。

综上所述，材料的表现特性在很大程度上决定了其在各个领域的应用前景。通过对材料特性的深入了解和优化，我们可以进一步拓展材料的应用范围，推动科技的进步和发展。4、材料的设计与优化4、材料的设计与优化a.材料选择的考虑因素在材料科学中，材料的设计和优化是非常重要的环节。材料的选择需要考虑多种因素，包括材料的性质、功能、成本、可获取性、环境影响和可持续性等。这些因素对于材料的应用和性能具有至关重要的影响。材料的性质是材料选择的首要考虑因素。不同的应用需要不同的材料性质，例如强度、韧性、耐腐蚀性、导电性、热导率等。例如，在建筑结构中需要具有高强度和韧性的钢材，而在电子设备中需要具有高导电性和热导率的铜和铝。除了材料性质外，材料的功能也是材料选择的重要考虑因素。例如，在制造太阳能电池时，需要选择具有良好光吸收和光电转换性能的材料；在制造高温炉时，需要选择具有高熔点和良好热稳定性的材料。此外，材料的成本和可获取性也是材料选择的重要考虑因素。一些高性能的材料虽然具有很好的性能，但是其成本高昂或者可获取性差，这也会影响其应用范围。除了以上因素外，材料的环境影响和可持续性也是材料选择的重要考虑因素。在选择材料时，需要考虑其对环境的影响和资源的可持续利用，选择环保和可持续的材料。b.材料性能的优化途径在材料科学中，材料性能的优化是材料科学的重要研究方向。材料性能的优化是指通过改变材料的成分和结构等手段，提高材料的性能，使其更好地满足应用需求。材料性能的优化途径主要包括以下几个方面：

41、改变材料的成分和结构通过改变材料的成分和结构，可以显著影响材料的性能。例如，通过添加合金元素可以改变钢材的强度和韧性，通过改变聚合物的分子结构和交联度可以改变其力学性能和流变性能。

411、改善材料的加工和制造工艺通过改善材料的加工和制造工艺，可以提高材料的性能。例如，通过优化热处理工艺可以改善钢材的强度和韧性，通过优化注塑工艺可以改善塑料制品的力学性能和外观质量。

4111、复合材料的研发复合材料是指由两种或两种以上的不同材料组成的材料。通过复合材料的研发，可以将不同材料的优异性能相结合，获得具有更好性能的复合材料。例如，通过将碳纤维和树脂复合可以制造出具有高强度和高模量的复合材料，广泛应用于航空航天和汽车等领域。

41111、材料的功能化和智能化通过材料的功能化和智能化，可以开发出具有新功能的智能材料。例如，通过在材料表面涂覆具有特殊功能的涂层，可以使材料具有自清洁、防污、抗菌等功能；通过将传感器和微处理器集成到材料中，可以制造出智能传感器和智能结构等。综上所述，材料的设计和优化是材料科学的重要研究方向。通过考虑材料选择的多种因素和采用不同的材料性能优化手段，可以开发出具有更好性能的材料，为现代工业和社会发展提供更好的支持。三、材料的发现1、传统材料发现的历史和方法材料科学是一个充满创新与发现的领域，它承载着人类文明的进步，也推动着科技的发展。在这篇文章中，我们将探讨材料发现的历史和方法，包括传统材料的经验式发现和实验室内的新材料发现。

在人类历史的长河中，经验的积累和实验的探索都是材料发现的重要途径。经验的积累，让我们发现了许多实用的材料，比如陶器、青铜器等。这些材料的发现，不仅丰富了我们的物质生活，也推动了人类文明的进步。例如，陶器的发明，使人类从原始的狩猎采集生活向农业生活转变，进而引发了第一次社会大分工。

实验室内的新材料发现，则更注重科学原理的探索和实验技术的进步。比如高分子材料、超导材料等，都是在实验室内经过反复研究、实验才得以问世。这些新材料不仅具有优异的性能，而且潜力巨大，可以在许多领域发挥重要作用。例如，超导材料的发现，使得电能传输的损耗几乎为零，有望解决能源浪费和环境污染的问题。

传统材料的发现历史和方法，体现了人类智慧的结晶，也反映了人类对自然界的认知过程。而新材料的发现和应用，则为我们打开了一个全新的世界，使我们对物质世界有了更深的理解和掌控。总的来说，材料的认知、发现和应用，不仅是科学技术发展的标志，也是推动人类社会进步的重要力量。2、新材料发现的现代方法新材料的研究和发现对于科技进步、产业发展和人类生活有着重要的影响。随着科技的不断进步，现代材料科学领域的研究人员已经开发出许多先进的方法来发现和优化新材料。这些方法主要包括计算材料科学和高通量实验方法。

a.计算材料科学：预测与设计新材料

计算材料科学是一种结合理论计算、计算机模拟和材料数据库的交叉学科方法。通过利用先进的数据分析和机器学习技术，研究人员可以预测新材料的性能，并设计出具有特定性质和功能的新材料。这种方法大大缩短了新材料研发周期，降低了研发成本，提高了研发效率。

例如，通过计算材料科学，研究人员可以预测合金的力学性能，设计出更耐高温、强度更高的新型合金。此外，研究人员还可以预测有机小分子化合物的晶体结构，设计出具有优异光电性能的新型有机半导体材料。

b.高通量实验方法：快速筛选与优化新材料

高通量实验方法是一种基于自动化实验平台的快速筛选和优化新材料的方法。通过使用自动化实验设备和技术，研究人员可以在短时间内测试大量候选材料，快速筛选出具有优异性能的新材料。这种方法大大提高了新材料发现的效率，降低了实验成本。

例如，高通量实验方法可以在短时间内测试不同成分、不同比例的陶瓷材料，快速筛选出具有高温超导性能的新材料。此外，高通量实验方法还可以测试大量有机小分子化合物，筛选出具有优异光电性能的新材料，为有机光伏、有机电子等领域提供新的候选材料。

综上所述，计算材料科学和高通量实验方法是现代新材料发现的重要工具和方法。通过这些方法，研究人员可以更加高效地发现和优化具有特定性能和功能的新材料，为科技发展和社会进步做出贡献。3、材料发现的新领域材料科学是现代科学技术的重要组成部分，对于推动人类社会进步和经济发展具有至关重要的作用。在过去的几十年里，人们已经发现了许多具有优异性能和广泛应用的新型材料，如金属、陶瓷、高分子等。然而，随着科学技术的发展和社会需求的不断变化，材料发现的领域也在不断拓展。其中，生物材料和环境友好材料是两个备受关注的新领域。

3、材料发现的新领域

a.生物材料：仿生材料与生物相容性材料

随着生物技术和医学的不断发展，生物材料逐渐成为材料科学领域的一个新兴方向。生物材料主要指应用于人体或生物体内，能够替代或增强人体器官或组织功能的材料。仿生材料和生物相容性材料是生物材料的两个重要分支。

仿生材料是模仿生物材料的微观结构和性能而设计的人工材料。它们具有优异的机械性能、生物相容性和生物活性，能够模拟人体组织和器官的力学行为、化学性质和生物学功能。例如，仿生软骨、仿生骨、仿生神经元等仿生材料已经在临床试验中取得了显著的成功。

生物相容性材料是指能够在人体内与组织细胞和平共处的材料。它们能够与人体组织完美结合，不引起免疫排斥反应和炎症反应，保证植入体的长期稳定性和安全性。例如，医用钛合金、生物活性玻璃、聚乳酸等生物相容性材料已经在人工关节、牙种植体、药物载体等领域得到了广泛应用。

b.环境友好材料：可降解与可再生材料

随着全球环境问题的日益严重，开发环境友好材料成为材料科学的重要任务。环境友好材料是指在生产、使用和废弃过程中不污染环境、不破坏生态平衡的材料。可降解材料和可再生材料是环境友好材料的两个重要方面。

可降解材料是指在自然环境下能够被微生物分解为无害物质的一类材料。它们在完成使用功能后能够在自然环境中迅速降解，不造成环境污染。例如，可降解塑料、可降解纤维等可降解材料已经在包装、农业、医药等领域得到了广泛应用。

可再生材料是指能够反复生产和使用，且不会消耗殆尽的材料。它们可以重复利用，节约资源，减少对自然资源的消耗。例如，木材、竹子、棉花等天然可再生材料已经成为人们日常生活和工业生产中不可或缺的材料。人工合成可再生材料也在不断研发和推广，如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等。

综上所述，生物材料和环境友好材料是材料发现的新领域，它们在推动人类社会进步和保护环境方面具有巨大的潜力。随着科学技术的不断发展，相信这些新型材料将会在更多领域得到广泛应用，为人类社会带来更多的福祉和进步。四、材料的应用1、材料在日常生活中的应用材料在日常生活中的应用广泛，涵盖了许多领域。其中，金属材料在机械、电子等领域中具有不可替代的作用。例如，铝合金广泛应用于航空、交通运输和建筑领域，钢材料则在建筑、机械、汽车等领域得到广泛应用。此外，钛合金、镁合金等高性能金属材料也在医疗、航空等领域得到应用。

陶瓷材料在高温、耐磨等领域也有着广泛的应用。例如，氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等材料具有高硬度、高耐磨性等特点，被广泛应用于机械、化工、航空等领域。陶瓷材料还可以制作成电路基板、电子元件等，为电子工业的发展提供了重要的支持。

高分子材料在塑料、纤维等领域的应用也十分广泛。例如，聚乙烯、聚丙烯等塑料材料在包装、建材等领域得到广泛应用，纤维材料如涤纶、尼龙等则被广泛应用于服装、织物等领域。此外，高分子材料还被广泛应用于橡胶、涂料等领域。

随着科技的不断发展，新型材料不断涌现，为人类的生活提供了更多的可能性。例如，石墨烯作为一种新型的二维材料，具有优异的导电性和机械性能，被广泛应用于电子、能源等领域。生物材料也得到了迅速的发展，如用于药物载体的高分子材料、生物可降解的塑料等，为人类的健康和环境保护提供了新的解决方案。

总之，材料在日常生活中的应用十分广泛，涉及到机械、电子、化工、航空等多个领域。随着科技的不断进步，新型材料也将不断涌现，为人类的生活带来更多的便利和可能性。2、材料在科学技术中的应用材料科学是一门以物质性质和结构为基础的学科，它涉及到材料的制备、性能、应用等多个方面。在当今科学技术飞速发展的时代，材料科学的研究成果已经渗透到了各个领域。下面我们将介绍几种重要的材料及其在科学技术中的应用。

a.超导材料超导材料是指在低温下呈现出零电阻和完全抗磁性的材料。由于其独特的性质，超导材料在电力传输和磁悬浮等领域有着广泛的应用。在电力传输方面，超导电缆可以大大降低线路的损耗，提高输电效率。在磁悬浮方面，超导材料可以产生强大的磁场，实现物体的无接触悬浮，被广泛应用于高速列车、磁悬浮列车等交通工具。

b.光敏材料光敏材料是指能够将光能转化为电能的材料。在光电转换和光刻等领域，光敏材料都发挥着重要的作用。在光电转换方面，太阳能电池利用光敏材料将太阳光转化为电能，为人们的生产生活提供清洁的能源。在光刻方面，光敏材料是制作集成电路的重要原料，它可以感光后形成电路图案，为微电子产业提供了技术支持。

c.生物材料生物材料是指用于替代、修复或增强人体器官和组织功能的材料。在医疗器械与药物传递等领域，生物材料具有广泛的应用前景。在医疗器械方面，生物材料可以用于制造人工关节、人工心脏瓣膜等医疗器械，为患者带来福音。在药物传递方面，生物材料可以作为药物载体，将药物准确地输送到病变部位，提高药物的疗效，降低毒副作用。

总之，材料在科学技术中的应用已经无处不在，它为我们的生产生活提供了强有力的支持。随着科学技术的不断发展，相信材料科学的研究成果将会在更多的领域发挥重要作用。3、材料在未来发展中的前景材料科学作为一门跨学科的综合性学科，其发展直接关系到国家的工业化和现代化进程。随着科技的不断发展，材料在未来发展中的前景也越来越广阔。特别是在能源、环保、健康等新兴领域，以及技术挑战如材料性能的极限与可持续发展等方面，材料科学都发挥着越来越重要的作用。

在能源领域，新型绿色能源材料的研发和应用成为了研究的热点。其中，氢能作为一种清洁能源，其储存和释放都需要用到特殊的材料。核能材料的研究也在不断深入，如何提高材料的安全性和稳定性是当前的重要课题。此外，太阳能电池的研发也在不断推进，以提高其能量转换效率和稳定性。这些能源材料的研究和应用，将为解决能源危机和环境保护问题提供新的思路。

在环保领域，新型可降解、可再生环保材料的研究和应用也成为了当前的热点。这些环保材料不仅能够减少对环境的污染，还能够有效降低对传统资源的依赖。例如，生物降解塑料的研究和应用，能够将废弃物转化为肥料，从而实现资源的循环利用。再比如，新型的建筑节能材料，能够有效地降低建筑物的能耗，减少对能源的依赖。

在健康领域，新型药物传输系统、骨科植入物等康复治疗领域中的材料应用也成为了研究的热点。例如，纳米药物的研究和应用，能够实现对疾病的高效治疗和精确控制。再比如，生物相容性材料在医疗器械领域的应用，能够提高医疗设备的安全性和治疗效果。

然而，材料在未来发展中的前景也面临着一些技术挑战。首先，材料性能的极限是当前研究的一个重要难题。随着科技的不断发展，对材料性能的要求也越来越高，如何提高材料的性能极限成为了当前的重要课题。其次，可持续发展也是当前研究的一个重要方向。如何在保证经济发展的实现资源的可持续利用和环境的可持续发展，是当前研究的一个重要课题。

总的来说，材料在未来发展中的前景非常广阔，将在能源、环保、健康等新兴领域发挥越来越重要的作用。也面临着一些技术挑战，需要不断深入研究和发展。相信在未来的发展中，材料科学将会发挥更加重要的作用，为人类的进步和发展做出更大的贡献。五、结论1、材料科学的重要性和影响力材料科学是现代科学技术的重要组成部分，对于推动人类社会进步和发展具有至关重要的作用。无论是从微观到宏观的尺度上，还是从基础理论到实际应用的角度，材料科学都发挥着不可或缺的作用。本文将分别从认知、发现和应用三个方面来探讨材料科学的重要性和影响力。

首先，材料科学在人类认知材料世界方面扮演着关键角色。材料科学是一门以材料为研究对象的综合性学科，通过对材料结构、性质和变化规律的深入研究，帮助人类更全面地认识材料世界的复杂性和多样性。材料科学的发展推动了人们对物质本质的认识，进而为其他学科的发展提供了有力支撑。例如，材料科学的研究成果有助于物理学、化学、生物学等学科的交叉融合，共同推动人类对自然世界的理解。

其次，材料科学在发现新材料方面发挥着关键作用。通过科学研究和技术创新，材料科学家不断探索和发现新的材料，为人类的发展和进步提供了强有力的支持。例如，在能源领域，新型高效能源材料的发现为可再生能源的利用和可持续发展提供了可能性；在电子领域，新型半导体材料的发现为微电子工业和信息技术的进步提供了关键支撑；在生物医学领域，新型生物材料的发现为医疗设备和器械的性能提升以及人体健康的保障提供了重要保障。

最后，材料科学在应用领域具有广泛的影响力。材料科学的研究成果在各个领域都有着广泛的应用，对人类的生产、生活和科技进步产生了深远的影响。例如，在建筑领域，新型建筑材料和节能技术的研发为绿色建筑和可持续发展的实现提供了有效手段；在汽车制造领域，轻质高强的材料应用提高了汽车的燃油效率和安全性；在航空航天领域，高性能材料的研究和应用为航空器的性能提升和安全保障提供了关键技术支持。

总之，材料科学在认知、发现和应用三个方面都具有重要的影响力和潜力。材料科学的发展不仅推动了人类对材料世界的认识，还为新材料的发现和应用提供了有力支持。随着科技的不断进步和创新，材料科学将继续在更多领域发挥关键作用，为人类社会的进步和发展贡献力量。未来，材料科学将继续深入研究材料的本质和性能，探索新的材料合成和制备方法，开发更多具有高性能、环保和可持续性的新材料，以满足人类在能源、环保、医疗、航空航天等领域的不断增长的需求。2、材料认知、发现和应用的综合考量在材料科学领域中，认知、发现和应用三个环节相互关联，共同构成了材料研究与发展的核心流程。以下将详细阐述这三个环节的综合考量。

材料的认知环节是材料研究的基础，涉及到对材料基