淺談材料學現狀與發展趨勢

宋詠蒲

（河南省商丘市第一高級中學 河南 商丘 476000）

淺談材料學現狀與發展趨勢

宋詠蒲

（河南省商丘市第一高級中學 河南 商丘 476000）

材料科學曾經是最具吸引力的技術，正在出現新的實踐發現，如鉛可能是導致電子革命的超導陶瓷，但是超導體它僅僅是先進材料的一個組成部分，大到樓房、小轎車，小到電飯煲和人造毛發，都由不同的新材料組成，新材料促進了基因工程和計算機科學，奇異塑料，玻璃和陶瓷等行業的發展。因此，研究機構、大學和行業部門正共同合作，加速材料的商業化和產業化。

材料學；現狀；發展

1 引言

材料，能源和信息化作為人類現代文明的幾大基石。人類社會的進步和發展很大程度上取決于材料的進度。在人類文明歷史上，材料的進步和發展一直是人類前進的重要標志。物質的改善和發展通常是技術前進的標志，新材料使社會發生變革，新技術能帶動社會的前進，高科技材料沒有發展，就不會有高科技的進步和現代經濟的繁榮。

2 陶瓷

陶瓷能在微電子器件領域得到重用，還能在包裝材料、基材，建筑材料，特種防護穿著材料，特種裝甲等軍事材料，骨骼、毛發等醫學生物陶瓷材料以及近些年來引起我們關注的特種陶瓷發動機，福特汽車公司現在使用陶瓷切割工具切割鋼材，一家美國公司還制造了一系列陶瓷刀具，能夠保持多年的鋒利，而且可以永不生銹和永不腐蝕。陶瓷還可以承受比不銹鋼更高的溫度，美國，日本已經做出了不需要冷卻系統，高效率和輕質的陶瓷柴油機的原型。由于不需要冷卻，廢氣排放的熱量可以回收利用，這可以節省50%食物燃料，而且汽車重量減半。在機械工業中，陶瓷也可用作轉塔，軌道等，具有精度高、無變形、無潤滑的特點。在生活環境中，在凈化器中具有活性的陶瓷材料可以對空氣和水分進行過濾，對我們的身體有更好的好處。陶瓷在很長一段時間里，不能得到大幅度的應用是因為它比較脆弱的物理特性，但科學家通過陶瓷表面的改進技術能降低引起陶瓷脆性的原因，使其更具有推廣性。在現代陶瓷型復合材料的發展，這些特性能大大提高它的韌性，這些新材料應用的決定性因素在于我們的科學人員增強了陶瓷材料其在原子或著分子水平上結構的改變和重組。

3 塑料

現在人們使用高強度聚合塑料制造大橋，娛樂設施，各種攻城器械以及生活生產日用品等，具有安全環保特性的塑料油箱以及塑料關鍵零件將被應用于研發的新型概念性汽車。還有一種新的塑料材料可以在人們做運動時產生電流和電磁感應，這一特性可以用于制作樂器，也可以應用于機器人機械手上的觸覺感應器，還能記錄每個沖頭和沖頭的空手道服裝。

4 復合材料

石頭，土壤和木炭都是天然的復合材料，混凝土砌塊等是典型的人造的復合型材料，這種人造的復合材料具有鋼的抗拉性能以及水泥的壓縮性能等優點，可以用來制作高樓大廈也可以用來建成橋梁。現代的復合材料由FRP開發，FRP是玻璃纖維加強型塑料。第二代是碳纖維型材料，腈綸以及碳化硅增強型樹脂（原塑料是合成纖維由以下幾種材料組成：合成橡膠，丙烯酸，聚酯，尼龍），九十年代以來一直受到人們的重視和應用。目前科學家正在研究的纖維增強型金屬，陶瓷纖維增強陶瓷和碳復合材料。碳復合纖維用于制造各種船只和各種機械，也可用作制作軍用材料等。塑料纖維比鋼強度能高三到五倍，可塑性是鋼的三到四倍，對于航空，汽車工業，運動器材如日用生活品、各種化學器具、各種小物件等等，具有重量輕，耐用和減震的作用。特別地，最近已經報道了已經成功的制造了用于制造具有碳、銅金屬基復合材料的半導體器件代替昂貴的合金的襯底和隔離電極的實驗。另一個例子就是實現機械的準確的可執行力，如機器人，需要使用輕量化、高強度的結構復合材料來創建高速準確的信息執行力。再如鐵氧體能夠吸收電磁波，使用樹脂和鐵氧體復合制成的材料具有吸收電磁波的特性，能夠吸收雷達波，可以用作隱身材料。

5 電子材料與通信材料

5.1 信息記錄材料

信息記錄材料是各種電子設備外設的關鍵性材料，是開展各種存儲以及加工電子元器件的基礎。現在廣泛應用的是磁記錄材料（磁盤），它是開發光學記錄材料（CD）的基礎，那就是以激光作為光源，多晶薄膜為光學信息存儲材料。在光盤涂布介質中編碼的信息，實現信息的再現，編碼信號或用激光讀取TV屏幕上顯示的信號能直接掃入計算機。信息記錄材料要想有突破性進展，需要解決和開發具有可擦除功能的光盤，現在開發的DVD就具有這一特性，得到廣大用戶的贊成和發展。現在，美國的IBM公司正在研究一種更成熟的磁光盤特性材料，具有存儲量大、可多次讀寫等特性。

5.2 光纖

使全國通信發生革命性變化的就是最新的通信光纖電纜的應用開發，這種通信光纖光纜是有非常透明的玻璃制成，有SiO2等元素以高純度石英摻雜。據了解，這款光纖光纜通訊能力比同軸電纜大至少20倍，具有節能、保密性好特點、重量輕以及免受電磁干擾的特性。隨著光纖通信慢慢的取代這一種同軸電纜，微波通信技術已經成為未來通信技術發展的大趨勢，下一代光通信光纖將會是紅外線纖維和氟化玻璃纖維。

6 金屬結構材料

現在的結構材料中，有機的合成材料的比例越來越高，無機的非金屬材料的發展也越來越繁榮。但是在金屬材料的發展方面，仍然具有很大的發展空間，但是金屬材料以后仍然具有非常重要的地位。金屬材料往往需要通過變革現有的技術和加入新的材料來提高制作合金增強或改變其自身的組織結構，從而更大的提高金屬材料自身的性能。現代技術改變的金屬材料有鋁合金，鈦合金以及各種軍用器材的合金，特種應用型材料如醫用的鈦合金等等，都是通過改變金屬的特性來實現的，具有各種特性，能滿足不同領域的各種要求。

7 結語

物質是人類進步的主要象征，是現代文明的重要支柱之一。近三年來，中國經濟的快速發展和國際地位的不斷提高是和中國物資業和材料科技的巨大進步發展有著非常密切的關系。使中國在物質科技方面有了更好的基礎和良好的傳統，沿著這條道路將走向更高層次的中國材料科技在國際上將具有較高的知名度。總之，中國材料研究與應用要有漫長的路要走，都需要國家的大力支持，也需要中國材料科技工作者的共同努力。材料科技同仁，我們要充分發揮主觀主動性和國際同行廣泛的溝通，盡快使我們的國家在世界頂尖材料上具有一席之地！

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[4] Мopo3oBЮ.Л.，陳根度.橡膠工業制品材料學的現狀和發展前景[J].橡膠參考資料，1994，24(03):1-4.

The present situation and development trend of materials science

Song Yongpu.
Shangqiu FirstHigh School, Henan Province, Shangqiu 476000, China.

Material science was once the most attractive technology. New practices have found that lead may be the superconducting ceramics that led to the electronic revolution, but superconductors are merely an integral part of advanced materials. Large buildings, small cars, small to electric cookers and artificial hair are made up of different new materials. The new material promotes the development of genetic engineering and computer science, exotic plastics, glass and ceramics.Research institutions, universities and industry sectors are working together to accelerate the commercialization and industrialization of materials.

Materials; The status quo;Develop

TB3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）02-0003-02