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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。20世纪下半叶开始,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。当今世界各国政府对材料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、科技、国防以及综合国力的增强都具有特殊重要的作用。
一．材料发展简况
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。因为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,所以历史学家往往用制造工具的原材料来作为历史分期的标志。一部人类文明史,从某种意义上说,也可以称之为世界材料发展史。我们只要考察一下从石器时代、青铜器时代、铁器时代,直到目前的信息时代的历史发展轨迹,就可以明显地看出材料在社会进步中的巨大作用。为什么石器时代绵延数十万年之久?因为人类当时只能利用岩石、木材、兽皮、骨骼等天然材料并进行粗糙的加工,生产工具极其落后,所以社会发展极其缓慢。青铜器曾经显赫一时,但又很快被铁器所取代,原因是铁这种材料性能比铜优越,资源比铜更丰富,加工制造比铜更容易。 19世纪发展起来的现代钢铁材料,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。近半个多世纪以来,合成橡胶、合成塑料、合成纤维和各种各样的合成高分子材料,如雨后春笋般地涌现出来,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。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生活,对社会生产力的提高,起了不可估量的推动作用。由此可见,每一种新材料的发现,每一项新材料技术的应用,都会给社会生产和人类的生活带来巨大改变,把人类文明推向前进。
材料工业始终是世界经济的重要基础和支柱,随着社会的进步,材料的内容正在发生重大变化,一些新型材料和相应技术正在不断替代或局部替代传统材料。材料既古老又年轻,既普通又深奥。说“古老”,是因为它的历史和人类社会的历史同样悠久；说“年轻”,是因为时至今日,它依然保持着蓬勃发展的生机；说“普通”,是因为它与每一个人的衣食住行息息相关；说“深奥”,是因为它包含着许多让人充满希望又充满困惑的难解之谜。可以毫不夸张地说,世界上的万事万物,就其和人类社会生存与发展关系密切的程度而言,没有任何东西堪与“材料”相比。
二．材料的定义及分类
1．材料的定义
从广义上说，材料是人类利用化合物的某些功能制作物件时所用的化学物质。对材料的认识应包括为人类社会所需要和能用于制造所用器物两层涵义，只有满足这两方面才可称为材料。
2．材料的分类
材料科学技术领域历来十分活跃,理论上的新概念,技术上的新构思,工艺上的新方法不断出现,材料科学理论和技术近年都取得了重大进展,这些进展反映了材料科学发展的趋势,将会对今后相当长一段时间内新材料的研究方向产生很大影响。当今世界材料五花八门,从不同的角度，对材料的分类方法不同。
（1）按成分和特性分为：
金属材料：包括黑色金属材料—— Fe,Mn,Cr及其合金有色金属材料。
除黑色金属以外的其它各种金属及其合金
无机非金属材料：包括半导体材料陶瓷——以Si和Al的氧化物为主的硅酸盐材料，扩展到纯的氧化物、碳化物、氮化物和硅化物精细陶瓷。
有机高分子材料：是一类合成材料，如塑料，合成纤维，合成橡胶等。
复合材料：由金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料复合而成。
（2）按使性能和用途分为
结构材料：利用材料的力学和理化性质，广泛用于机械制造、工程建设、交通运输和能源等各个工业部门。
功能材料：利用材料的热、光、电、磁等性质，用于电子、激光、通讯、能源和生物工程等许多高新技术领域。
（3）按材料的应用对象分为航空航天材料、信息材料、生物材料、能源材料、轻纺材料和建筑材料等。
（4）按材料在各领域中的用途分为
电子信息材料：发展电子计算机技术、微电子技术和通信技术等电子信息高技术所需的新型材料,主要有半导体材料、敏感材料、光导纤维材料、信息记录材料等。
新能源材料：为开发新能源而需的新材料,主要有光电转换材料、超导材料、高密度储氢材料和高温结构陶瓷材料等高性能结构材料和功能材料：在高负载、超高温、超高压、超低温等特殊情况下使用的结构材料和功能材料,主要有高性能结构复合材料、高分子功能材料、新型合金材料和生物医用材料等。
当今社会的发展面临着人口膨胀、资源短缺、环境恶化三大问题,人们在创造社会财富的同时,也在不断地破坏人类赖以生存的环境空间。自然资源耗竭和贫化已逐渐成为阻碍经济稳定高速发展的主要因素之一。针对这一问题,最近几年在国际材料界出现一个新的研究领域—环境材料,指同时具有优良的使用性能和最佳环境协调性的一大类材料。这类材料对资源和能源消耗少、对生态与环境污染小、再生利用率高或可降解化和可循环利用,而且要求从材料制造、使用、废弃直到再生利用的整个寿命周期中,都须具有与环境的协调共存性。因此,所谓环境材料,实质上是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料,它是材料工作者在环境意识指导下,或开发新型材料,或改进、改造传统材料。环境材料作为材料科学与环境科学的交叉正在形成一个新的研究领域,拓宽和丰富了材料的研究领域。
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