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1、9第一讲 材料发展历史1、什么是材料？其重要意义是什么？ 世界是由物质构成的，材料就是人们用来制成各种机器、器件、结构等具有某种特性的物质实体。 材料是人类社会生活的物质基础， 材料的发展导致时代的变迁， 推动人类的物质文明和社会进步。 在人 类即将进入知识经济的新时代， 材料与能源和信息并列为现代科学技术的三大支柱、 其作用和意义尤为 重要。2、材料与人类社会的关系如何？在人类社会的发展和进步过程中 材料是是一个带有时代和文明标志的基础。 人类和材料的关系非 常广泛、非常密切。也非常重要，在这点上很少能有其他领域与之相比。其实，人类文明的发展史就 是一部学习利用材料、制造材料、创新材料的历史
2、。材料是人类一切生产和生活活动的物质基础， 历来 是生产力的标志， 被看成是人类社会进步的里程碑。 对材料的认识和利用的能力， 决定着社会的形态和 人类生活的质量， 所以人类从来没有中断过追求更好的材料， 让材料具有更优异的性质或者前独特的功 能， 从而满足人类世世代代发展中层出不穷的新的需要和追求。一 种新材料的出现， 常常引起生产力大发展，进而推动社会进步。正是如此，才有了今天人类丰富多彩、璀璨夺目的世界与文化。如没有半导 体单晶硅材料， 便不可能有今天的微电子工业； 因为有了低损耗的光导纤维， 当今世界蓬勃发展的光纤 通讯才得以实现。所以，一部人类文明史，从某种意义上说，也可以称之为世界
3、材料发展史。每一种新 材料的发现， 每一项新材料技术的应用， 都会结社会生产和人类的生活带来巨大改变， 把人类社会推向 前进。3、材料发展历史 在人类发展的历史长河中，材料起着举足轻重的作用，人类对材料的应用一直是社会文明进程的 里程碑。古代的石器、青铜器、铁器等的兴起和广泛利用，极大地改变了人们的生活和生产方式，对社 会进步起到了关键性的推动作用，这些具体的材料 （石器、青铜器、铁器 ）被历史学家作为划分某一个时 代的重要标志如石器时代、青铜器时代、铁器时代等。3.1 石器时代 大约在 25000 年前 人类就学会使用材料了。 途的锋利石片， 可以想象人类远祖的艰苦和聪明。 产、生活和战争。
4、 这是一段漫长的进化过程和时代，今天人们从考古学家挖掘的人类当年所使用的各种用 他们能区别、选用各种石头创造出各种用具， 用于生 历史学家们早就公允地把那个年代叫做 “石器时代” 。此时的人类只能利用岩石、树木、兽皮、骨骼等天然材料并进行粗糙加工，除此之外别无他物。所以， 石器时代的生产工具极其落后， 人类社会的生产力也是极端低下， 所以社会发展极其缓慢， 人类文化也 是相当简单和粗俗的。3.2 陶器时代石器时代时期， 气候的干燥或者闪电雷击等自然因素的作用， 自然火灾时有发生。 经火灼烤后的大 地，不但给人们留下了营养丰富的食物，引起人类形体（如牙齿、消化系统 ）上的变化，更重要的是给人们留
5、下了一种全新的东西由软软的粘土所烧成的坚硬块体。在大自然的启发下，公元前 8000 年， 人们发现用粘土制成的罐放在炽热的煤块上， 经过焙烧后会变硬， 可以用来盛水并且不变形， 这代表着 人类发明了陶器。 这是人类第一次有意识地将一种天然无机材料转变成具有新奇性能的新材料， 它不但 意味着人类进入了陶器时代，还意味着材料工艺或工程的开端。陶器在中国具有悠久的历史沉淀。半坡村出土的碗、钵、釜、罐、瓶等，甚至还有吹气能发声的陶 埙。从著名的仰韶文化遗址出土的陶器中， 人们发现当时祖先们已经掌握了烧制黑色陶器和白色陶器的 配方和技术。3000多年前的殷、周时期，祖先已经掌握的釉陶的制备方法（这需要炉
6、窑温度达到 1200C,才能将金属氧化物烧制成釉，1200 C有利于金属的冶炼）。陶器的繁衍发展，后来形成了秦始皇陵墓中兵马俑军阵的壮观。 制陶技术逐渐发展为制瓷技术， 制备的瓷器经过丝绸之路逐渐传播到全世界， 对世 界文明产生了很大的影响。所以，瓷器的英文名称“china”和“中国”交相辉映。陶器可以说是人类创造的第一个无机非金属材料。这个划时代的发明不仅意味着使用材料的变化， 而且比这更深远重要的是人类第一次有意识地创造发明了自然界没有的，并且全新性能的“新”材料。 从此人类能离开上天的赐予而进入自力创造材料的时代。 恩格斯曾论述人类从低级阶段向文明阶段的发 展是从学会制陶开始的。3.3
7、青铜时代大约在公元前 5000 年，人类在用粘土烧成陶器的过程发现了金属铜和锡（碳酸盐分解后的 CO2 与燃料炭生成还原气体 CO,从而还原金属氧化物）。公元前4000年左右，炼铜技术的成熟标志着人类进 入青铜时代。 青铜冶铸业的出现， 表明人类能够从矿石中提取金属， 再用它去制造工具， 用于改造自然。 这是生产力发展到一个新阶段的标志, 也是科学技术进步的一个重要标志。 青铜业的发展, 又促使百工 的出现, 并带动各个行业一起兴盛起来。 商代社会, 正是由于青铜业的发展, 才创造了灿烂的青铜文明。青铜 CuSn 合金是人类历史上发明的第一个合金。熔化的青铜在冷凝时的体积略有胀大,所以 填充性
8、较好,气孔也少, 这都使青铜在应用上具有更广泛的适应性,所以青铜的生产发展很快,逐步取代了一部分石器、木器、骨器和红铜器,而成为生产工具的重要组成部分。青铜生产工具的出现,在生 产力的发展上起了划时代的作用。青铜工具如斧、锯、凿、锥等,青铜农具有锄、铲等已广泛使用,青铜工具在生产中的效用,使青铜冶铸技术日益重要,因而能获得飞速的发展。一言九鼎然而, 青铜器的最大历史贡献并不在于对生产力的推动, 而在于社会秩序的建立。 西周中晚期有着 严格的列鼎制度,即用形状花纹相同而大小依次递减的奇数组鼎来代表贵族的身份。春秋公羊传记载,天子用 9鼎,诸侯用 7鼎,卿大夫用 5鼎,士用 3鼎或 1 鼎。此外,
9、作为酒器、水器、乐器的青铜 器也有着代表不同身份的等级差别。 青铜的出炉并没有给当时的劳动者带来创业的冲动, 而那些控制了青铜所有权和使用权的统治者也不愿意将这一历史创造推广到物质生产之中去,而是将青铜虚化, 用以比附人的不同身份。也是第一次,人类在这个文明时代自觉地将人与工具二者的意义联系起来。青铜器在奴隶制时代除了作为礼器而具有独一无二的地位外,还有一个重要用途就是用来铸造武 器,如钺、戈、矛、戟、刀、剑、弩、镞、盔等。青铜武器相对于石制和纯铜武器来说,其威力如同枪 炮对刀戟,当军队和战争成为一个国家的暴力机器和手段的时候,青铜更是以它4.7倍于纯铜的硬度频频向统治贵族领取赫赫战功。 由于
10、大部分的青铜的所有和使用被统治者控制, 因而青铜武器对维持统治 阶级的统治起到了十分重要的作用。 因此, 在人类社会秩序的第一次大整顿中, 青铜起到了一个软硬兼 施的作用,世界上最早进入青铜时代的地区是西亚。 在两河流域发现的苏美尔早王朝时期的雕有狮子形象的大 型铜刀及阿卡德王国时期萨尔贡一世的青铜像等， 都是较早的著名青铜器实物。 我国在青铜器的制造和 应用方面有着辉煌的成就。 春秋时候人们已经认识到青铜性能和成分的关系， 制造出不同性能的青铜制 品。 在河南安阳出土的司母戊鼎是世界上最大的古老青铜制品。 湖北江陵出土的越王勾践剑、 随州出土 的青铜编钟、 四川广汉出现的三星堆文化等， 都代
11、表了我国在青铜时代的辉煌。 青铜器的应用还代表着 人们已经掌握了冶炼、 铸造和锻造等材料成形和加工技术。 青铜时代冶炼技术已经比较发达， 为铁器时 代的到来奠定了坚实的理论。3.4 铁器时代人们最早知道的铁是陨石中的铁， 古代埃及人称之为神物。 在很久以前， 人们就曾用这种天然铁制 作过刀刃和饰物， 这是人类使用铁的最早情况。 地球上的天然铁是少见的， 所以铁的冶炼和铁器的制造 经历了一个很长的时期。 当人们在冶炼青铜的基础上经过试错， 逐渐掌握了冶炼铁的技术， 宣告着铁器 时代的到来。铁器的崛起正式宣告了青铜退出历史舞台，这并非偶然。 铁的性能比铜优越，资源比铜更丰富， 加 工制造比铜更容易
12、，价格也比铜便宜的多。例如，由于铁的价格十分便宜，铁制农具大面积推广应用； 加上铁的耐磨性能大大高于青铜， 铁制农具更加耐用， 对农业生产有相当大的促进作用， 因而铁制农具 迅速占领了生产材料市场。又如，由于铁的密度比铜小，强度和硬度比铜高，在相同防护效果下，铁制 盔甲比铜制盔甲轻的多， 大大增加了战士的灵活性； 铁的硬度也大大高于铜， 铁制兵器比铜制兵器更加 锋利， 更加耐用。所以， 铁制武器装备的出现大大提高了军队的战斗力，因而铁制武器也迅速占领了军备材料市场。世界上最早制造铁器的是小亚细亚的赫梯人，时间在公元前 1400年左右。约在公元前 1000 年代， 古希腊和古罗马开始普遍使用铁制
13、的工具和兵器。 约在公元前 500 年左右， 欧洲大陆普遍使用铁器。 中 国最早的关于使用铁制工具的文字记载，是左传中的晋国铸铁鼎。在春秋时期，中国已经在农业、 手工业生产上广泛使用铁器。 我国从公元前 7 世纪开始大量使用铁器。 铁器的广泛使用， 使人类的工具 制造进入了一个全新的领域， 生产力得到极大的提高。 铁器的使用， 导致了世界上一些民族从原始社会 发展到奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制的枷锁而进入了封建社会。在中国的春秋战国时期， 奴隶制开始瓦解， 出现了孔子所说的礼崩乐坏的社会混乱。 这位心事重重的没落贵族， 站在一座石拱桥 上，面对滚滚东逝水，不得不发出“逝者如斯夫”的叹
14、息。我国古文化遗址中，随处可以看见铁器的踪 迹。如河北沧州的铁狮、 湖北当阳的铁塔、山西晋祠的铁人等，代表着我国铁器的制造和冶炼达到了相 当高的水平。3.5 钢铁中国早在汉代，就在世界上最先用“百炼钢法”炼出了钢。这种方法是在熟铁中再加进适量的碳， 经过反复加热冶炼， 尽量减少杂质， 从而炼出具有更高强度和硬度的钢。但是，这种方法的冶炼过程很 复杂，一直未能发展起来。一直到 19 世纪前半期，人类始终生活在“铁器时代” 。19 世纪中期俄国和土耳其之间爆发了克什米亚战争。在此期间，英国人贝西默研制了一种具有来 福螺旋线新式步枪， 子弹沿枪膛射出时旋转飞出， 更加稳定地沿着弹道前进。射击距离增大
15、， 命中率也明显提高。 步枪的成功使贝西默将来福螺旋线应用到大炮的设计中。 新式大炮在使用过程中经常出现炸 膛的情况， 这是因为来福线对炮膛要求很高， 如果炮弹与炮膛之间间隙过大，火药爆炸气体泄漏， 炮弹 旋转力量不足； 如果炮弹与炮膛之间间隙过小， 火药爆炸使炮膛内压力骤然增大， 当时的大炮都是用铸 铁制造的， 火药爆炸使炮膛内压力骤然增大， 超过铸铁的极限强度，造成炸膛。为了挽救花费多年心血 的大炮，贝西默开始致力于寻找提高铸铁强度的方法。在一位化学家的帮助下，贝西默发现，引起铸铁不硬的原因是因为其中的含碳量太高。 要减少铸铁中的含碳量， 贝西默设计了空气吹入法， 在铁水排出 之前吹入空气
16、，让空气中的氧气与铁水中的碳进行反应，降低碳含量，使其达到钢的含碳量标准 (小于 2.11%)。于是，通红的铁水沸腾了，钢花四溅，映红了夜空，贝西默炼出了铁匠们一致称赞的钢材。随 着空气吹入法的不断完善，大规模生产钢材成为可能，钢材逐渐取代铁器成为人类社会的主导材料。钢铁时代的到来很大程度上还应归功于英国地质学家和显微技术的先驱 Henry Clifton Sorby ，他在 1866 年第一次用光学显微镜研究钢的断口表面的组织，发现其具有晶态的特征，而且其晶态组织还随 钢的成分及其热处理的变化而有所不同。 这种对金属内部组织变化的独创性观察与从分析化学得到的有 关成分方面的新知识结合起来，标
17、志人们对材料基本特性所能认识的程度发生了深刻的变化。钢铁材料的大规模发展制造出无数的纺织机械和蒸汽机 进而才引发了人类历史上的工业革命。 所 以 19 世纪发展起来的钢铁材料，推动了机器制造工业的飞速发展，为 20 世纪的物质文明奠定了基础。 3.6、有色合金近代以来，人们除了发展钢铁材料以外，还进一步发展了金、银、铜、钛、铝、镁、钼等有色金属 及其合金材料。虽然全世界每年金属材料的总产量约达八亿吨，其中黑色金屑约占95 ，有色金属只占 5。有色金属资源的开发和利用，不只是对钢铁材料的补充，更重要的是可以发挥和开发钢铁材料 所不具备的各种特殊性能， 在特定领域中， 必须采用有色金属才能最大限度
18、满足现代科学技术对各种材 料性能所提出的要求。铝(A1)是一种轻金属，密度为 2.7g/cm3，是铁(7.8g/cm3)的大约1/3，但是，纯铝的拉伸强度并不高， 只有48MPa，很容易加工。同钢的强度(500MPa)相比，Al的强度只有钢的1/10。从轻但不强的性质看来，纯 Al 并不占优势。 20 世纪上半叶，材料科学家利用合金化和时效强化两个手段，把Al 台金的强度提高到700MPa。铝合金的比强度达到(强度/密度)2.64x106cm,是钢的比强度(0.61x106cm)的4倍有余。 这意味着要达到同样强度， Al 合金的用量只有钢的 1/4，这就为 Al 合金作为一种轻质高强的结构材
19、料 带来极大的优势，对于结构材料来说无疑是几千年来的一个飞跃。正是有了高比强度的Al 合金以及种种不同的铝合金序列，大大扩展了 Al 合金的用途，如大型客机、航天飞机等、可以说，没有高比强度 的 Al 合金做基础，就没有现代的航天航空成就。有色金属在其他方面也有重要用途。 喷气发动机、 火箭、 煤炭地下气化、石油化工等现代化工业技 术所需要的超耐热合金；电力、电工、电子工业所需要的导体材料、电阻和仪表材料；原子能发电和核 技术所需要的核燃料和稀有金属Be、Nb、V 等；大规模集成电路和计算机所需要的Au、Ag、Cu、Al等良导体；高性能永磁材料所需要的Nd、Pr、Dy 等，以及能源、信息技术所
20、需要的半导体、超导体和贮能材料等。这些都是有色金属材料，其性能是钢铁材料无法代替的。3.7、高分子材料从人类文明出现以来，高分子材料就一直陪伴着人们。天然高分子，如丝、皮、毛等从远古开始就 被人们发现并利用。在利用过程中，人们还不断改进加工技术，将棉、麻、丝、皮、毛等用于建筑、工 具、用品、纺织、造纸、制衣制革、防寒制品，把植物体内的“树脂” （树流出的油脂 ）用于涂料、粘合 剂、药物和溶剂等。工业革命后，生产力的飞速发展，曾经“在历史上起过革命性作用的” （恩格斯语 ）钢铁，已经远远 无法满足人类日益增长的物质和文化生活的需要。 到 19 世纪 30 年代，许多人想用当时已知的先进炼钢 技术
21、，用炼制“合金”的方法来使橡胶变成“合金” ，提高强度。他们将许多物质，如焦炭、石灰、滑 石、硫磺、酸、碱、油等，添加到橡胶中，或煮或熬或加热或搅拌，但屡遭失败。 1839 年英国人古特 异（Goodyear）把硫磺加入到已经燃烧的橡胶中时，发生了激烈反应，放出大量窒息性气体。后来，他再 进人实验室，偶然发现忙乱中留在试验台上发黑的橡胶， 加热时不发粘高温下尚存弹性和强度。 他从 废物堆里找回丢掉的橡胶， 研究了它的性能， 分析那种难闻的窒息性气体是硫磺在空气中燃烧所致。 他 继续工作，研究隔绝空气、添加硫磺的最佳配比等，终于成功制备出硫化橡胶。更重要的是，人们发现 了对天然高分子进行改性后可
22、以得到性能优异的新材料，人们又掌握了一种制备高性能新材料的方法。 从此，高分子改性的新材料如雨后春笋般出现。 1832-1845 年，人们发现用硝酸处理洁净的纤维索，能 得到硝化纤维，但难于加工；1872年，有人发现加入樟脑后，硝化纤维易于加工，做成了celluloid “赛璐璐”材料， 1884 年用来制作照相底片、电影胶片等。 1855 年，法国人奥德马尔把硝化纤维溶解在乙 醇混溶液中， 将溶液通过毛细针管挤到空气中， 溶剂挥发后得到一根人造丝， 实现了人类多少年 来的梦想。相比于高分子改性工业， 高分子合成工业的发展也毫不逊色。早在 1872 年，德国的拜尔 （ABaycr）就发现苯
23、酚和甲醛在酸性介质中反应形成树脂状物质，树脂可熔可溶， 但未引起他的注意， 因为但是人们的兴趣在于合成低分子物质， 然后进行提纯研究其物理性能， 这种聚合物是研究低分子物质极大的障 碍。 1891 年，人们用浓硫酸催化得到不熔不溶的多孔物质，仍然因为无法提纯结晶而放弃研究。直到 1907 年，比利时人贝克兰德 （Bakeland） 在前人基础上深入研究苯酚与甲醛的反应，指出在不同条件下， 可得到两类树脂， 是酸催化下生成可熔可溶的， 称虫胶代用品； 另一类是碱介质下生成不熔不溶树脂。 他准确提山了控制反应的三个阶段， A 阶段是开始阶段，生成物可溶可熔； B 阶段生成软而不溶物； C 阶段则生
24、成不熔不溶产物。 在第三阶段之前加入木粉， 能提高韧性。 这是人类历史上第一次完全靠化学 合成方法生产出来的树脂，命名为“Bakelite ”，在中国俗称“电木” 。1932年世界上第一个塑料外壳的黑色电话机问世，所用材料就是酚醛树脂。20 世纪 30 年代，由于合成氨工业的发展，许多人对高压合成十分有兴趣。1933 年英国的 Robsin建议用乙烯和苯甲醛作超高压反应，反应未获结果，只发现在容器壁上附有残余的蜡状物。1935 年又进行了乙烯的高压试验，由于密封不好漏掉了乙烯，压力下降，补充乙烯后，出乎意料，却获得了8g粉末，这就是聚乙烯。分析原因可能是补充乙烯时，补充了微量氧气。1927 年
25、，美国的杜邦公司的卡罗泽斯研究了聚酯、聚酰胺合成纺丝，合成出一种所谓的比蜘蛛丝 还细， 比钢还强的丝， 这就是尼龙 66 纤维， 与此同时， 德国生产出另外一种聚酰胺纤维尼龙 6。 1941 年英国的温费尔德和狄克逊提出用芳香二元醇代替卡罗泽斯使用的脂肪酸，从而得到熔点在250 C以上 的缩聚产物，由于战争的原因到 1950 年才开始生产，这种纤维被称之为涤纶，在中国的俗称就是大家 熟悉的“的确良” 。涤纶纤维编制的衣服手感滑腻而不起皱，颜色鲜艳光亮，一时风靡大江南北。1950年起，世界上有三个试验组在研究烯烃低压聚合方法。德国的齐格勒（ziedm）在1953年用于乙基铝和 TiCl4 搭配，
26、使乙烯常压下聚合，这使科技界十分震惊也使人们豁然开朗，破除了对“科学”的 迷信。到 1969年，比利时人研究“第二代”催化剂，活性又提高几百倍。齐格勒催化剂的出现使部分 高分子材料的合成条件由极限状态变成了平常条件， 高分子合成工业蓬勃发展。 新的产物和新的工艺层 出不穷，合成了各种特性的塑料 （如聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺、环氧树脂等）、热塑性橡胶、芳纶耐高温纤维、特种涂料、粘合剂等，从而使高分子材料成为国民经济与日常生活不可或缺的材料。3.8、小结从历史的角度看， 20 世纪之前材料的进步不能不说是大量依靠人们的经验、技巧和积累。应该 说， 这个过程是很缓慢的。 原因在于人们还没能够对材料
27、在科学上有深刻的认识和理解，因而也缺乏科学的指导作用。 因为材料科学不可能是孤立的 没有先进的自然科学理论和相关的先进技术 当然也谈 不上材料科学。继19世纪热力学、电磁学、化学原子论的理论成果的三大发现（x射线、放射性、电子）之后， 20 世纪的前 30年物理学革命产生相对论和量子力学，这些科学上的突破成功地揭示了微观物质 世界的基本规律，加速了人们对材料的声、光、电、磁、热现象以及材料内部的结合键、微观组织、缺 陷的认识。这一切既促使了多种新材料的诞生，也开辟了 20 世纪下期一系列重大科学技术上的突破， 材料和这些重大突破都是息息相关的， 正是在科学的引导和高技术产业发展推动的双重作用下
28、 各种各 样神奇的新材料层出不穷，也正是这些日新月异的材料构成了20世纪人类新技术新文明的基础，4、什么是新型材料？主要有什么特点？新型材料，通常是指对现代化科学技术进步和国民经济发展以及提高综合国力有重大推动作用的最 新发展或正在发展的材料。 这些材料和传统材料相比具有优异的性能和特定的功能， 是发展信息、 航天、 生物、能源等高技术的重要物质基础。新型材料具有以下三个特点：（1）新型材料是知识密集、技术密集、资金密集的一类新兴产业。 新型材料多数是固体物理、固体化学、有机化学、冶金学、陶瓷学、生物学及微电子学等学科的新成就因此，各国政府对新型材料的投资较大，如美国政府对纳米科技研究的资助2
29、001 年就已经达到5 亿美元。目前已经增加到 15 亿美元；日本从 2001 年起实施为期 7 年的“纳米材料工程”计划 ,预计 每年的投资额为 50 亿日元。 同时日本通产、 文部和科技三省厅将年投资 330 亿日元用于建立 “纳米材 料研究中心” 。从事新型材料研制的科技人员 （特别是具有高级技术的专家 ）也比从事传统材料工业研究 的科技人员的比例要大的多。（2）新型材料的发展与新技术密切相关， 从新型材料的合成与制造来看，往往是利用极端条件或技术作为必要的手段，如超高压、超高温、超高真空、 极低温、 超高速冷却及超高纯等。 自从出现航天飞机和空间实验室之后，在失重条件下制造 新材料已成
30、为可能，有些有特殊要求的材料，如高度完整、无偏析的微电子用的单晶材料已可以制备。20 世纪中叶，计算机技术出现以后，人们才可以依靠计算机辅助设计，对影响材料的制备和生产流程的若干因素进行控制，找到最佳条件，推动新型材料的工业化生产。 20 世纪 90 年代，随着放电等离子 烧结技术的问世，人们才可以轻松地制备出致密度达到99%以上的硬质合金材料。(3) 新型材料是多种学科互相交叉和互相渗透的结果，种类多、更新换代快。 一种新型材料的出现往往是多学科的成果交叉复合的结果。如稀土永磁材料的出现是化学、物理、 冶金、 材料多个学科相互渗透的结果。 各学科的交叉渗透一方面使新材料层出不穷， 另一方面使
31、新材料 的性能不断得到提高和完善， 因而材料的更新速度也迅速增加。 如便携磁盘存贮器， 由于磁性材料的性 能提高，存储器的存储量由上世纪90年代的 1.44M 发展到 16M 、 32M 、64M、128M、256M，512M，目前市场上已经有 1G 的 U 盘出售。5、新型材料有那些种类？新型材料有些是从传统材料发展而来的； 有些是基础研究或应用基础研究成果的结晶； 更多的是根 据需要而研制出来的主要有以下种类：1、纳米材料2、超导材料3、形状记忆合金4、梯度功能材料5、非晶态合金材料6、信息材料7、新能源材料8、光学材料9、新型高分子材料10、新型无机非金属材料11、智能材料12、磁性材料
32、13、生物医用材料14、环境材料15、航空材料6、为什么要发展新型材料？(1) 新型材料能够促使生产力得到极大的提高，推动人类社会的发展纵观人类历史， 不难看出， 当处于特定时期的人类社会发展到一定程度，由于客观需求增加， 已有 生产力已不能满足社会发展的需求， 迫切需要提高生产力。 而生产力不但受到生产关系的影响， 还受到 生产工具等多方面因素的制约。 而新材料的出现总是能迅速融入到生产工具中， 而且还可以引起生产关 系的变革， 促使生产力的提高， 加速社会经济的发展，才能满足社会的需求。如钢铁时代的到来不但使 铁制生产工具退居二线， 而且还引起了封建社会生产关系的崩溃， 出现了资本主义生产
33、关系。 这使人类 社会的生产力有了巨大的飞跃， 社会经济得到快速的发展。 而 20 世纪 50 年代以锗、 硅单晶材料为基础 的半导体器件和集成电路技术的突破， 使人类跨入了现代信息社会， 这对社会生产力的提高起了不可估 量的推动作用，从而才有今天人类社会的经济繁荣。(2) 新型材料是现代国民经济各行业发展的基础 现代国民经济各行业的发展离不开新型材料。 现代工业不仅是直接生产各种材料， 而且也是需要各 种材料最多的领域， 可以形象地把材料比做现代工业的骨肉。 比如原于能工业、电子工业、 海洋开发产 业的发展， 对材料提出了更新、 更高的要求： 原子能工业需要耐辐射和耐腐蚀材料； 电子工业需要
34、超纯、 特薄、特细、特均勺的电子材料；海洋开发需要耐腐蚀和耐高压的材料 。并且，传统工业的改造和 技术进步都是以新材料为基础的。 倘若没有符合要求的高质量的材料作基础， 便无现代工业。 工业是如 此，医学也不例外。 随着环境的恶化，病毒的进化，传统医学和医药对新发病症和变异病症的监控和治 疗根本无能为力。 如艾滋病毒、 禽流感的变异病毒等， 人类至今还没找到合适药物可以将其根治。但是，可以确信随着纳米科技的发展， 以纳米材料为核心的纳米医药和现代医学最终可以降服这些病毒。同样，农业、商业等行业的发展都离不开新材料。(3) 新型材料是国防现代化的保证 国防现代化的关键是武器装备现代化。无论是常规
35、武器还是核武器都需要性能优异的新型材料。世界各国都把新型材料作为国防高技术发展的物质基础和突破门，谁能更快地开发和应用具有特定性能的新材料， 谁就拥有更强大的技术潜力。 反之，任何一种新的武器装备系统，离开新型材料的支撑都将 无法研制出来。这一点，在 1991 年的海湾战争中明显地表现出来。从滚滚烟尘中的隐身飞机、反辐射 导弹、 精确制导武器、 复合装甲坦克等性能优异的高技术武器装备中， 人们不难看出正是那些日新月异 的结构材料、不断发展的高温材料、 一物多用的复合材料、巧妙神奇的功能材料等构成了这一 现代高 技术武器试验场” ，也保证了多国部队的迅速胜利。(4) 新型材料是科技进步的关键现代
36、技术持别是高技术的每一项新进展 都和新型材料开发应用有着密切的联系。 没有高纯度的半 导体材料， 就不会有微电子技术； 没有耐数千度高温的内烧蚀材料和涂层材料， 人类遨游太空的梦想就 无法成为现实；没有低损耗的光导纤维，便不会出现光通信技术。相反，由于某些新材料不过关， 有许多新技术的研究功亏一篑，难以实现。如太阳能的利用问题因目前还没有能够找到一种价格低、 寿命长、光电转换效率很高的材料把光能转变为电能，所以只能“望阳兴叹”，任凭这宝贵的能源白白浪费掉。诸如此类的例子，不胜枚举。7、发展新型材料有什么重要意义？历史上每一次重大的新技术的发现和某种新产品的研制成功，都往往依赖于新型材料的发现和
37、应用。 没有新型材料的开发应用， 便谈不上新的技术产品和产业进步。 新型材料无愧为当代新技术革命的 先锋。因此，新型材料又被誉为“发明之母” 。从这个意义上说，没有材料科学的发展，没有新材料的 出现，就不会有高新技术产品的出现，也就失去了人类社会进步的物质基础。20 世纪下半叶，历史进入新技术革命时代，材料与能源、信息一道被公认为现代文明的三大基础 支柱。 材料的发展创新已是各个高新技术领域发展的突破口， 新型材料的进步在很大程度上决定新兴产 业的进程， 是现代社会经济的先导、 现代工业和现代农业发展的基础， 也是国防现代化的保证， 深刻地 影响着世界经济、军事和社会的发展。材料科学的发展不仅是科技进步、社会发展的物质基础，同时也当今世界各国政府对材料科技、 国防以及综合同力的改变着人们在社会活动中的实践方式和思维方式， 由此极大地推动社会进步。 科学技术发展日趋重视， 新型材料作为新技术革命的先锋，其发展对经济、 增强都具有重要意义。
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