高中生視角看材料科學的發(fā)展趨勢

白宇鵬

【摘要】人類社會發(fā)展歷程的主要標志就是材料的進步與發(fā)展，原始人使用石頭的時代被稱為石器時代；使用黏土和礦石燒制陶器的時期被稱為新石器時代，隨著材料的進步我們又先后迎來了青銅器時代、鋼鐵時代等。由此可見，材料科學發(fā)展對時代的發(fā)展具有重要的作用，材料科學的發(fā)展是經(jīng)濟發(fā)展的基礎，同時由它帶動產(chǎn)生的新產(chǎn)品也將會是一個更大的市場，材料科學為此也引起了各國學者的重視，它的發(fā)展既可以為我們帶來無限的機遇，同時也會產(chǎn)生許多需要我們一一解決的問題，因此，對材料科學未來發(fā)展趨勢進行研究與分析是非常有必要的，能夠對材料科學的未來發(fā)展起到指導性的作用。

【關鍵詞】時代；材料；發(fā)展趨勢；科學

1、材料科學的概念

材料既是人類生存與發(fā)展的基礎，也是人類生產(chǎn)其他物品的基礎。研究材料的使用方式，材料的生產(chǎn)過程及其結構、性質(zhì)，還有材料與材料之間的關系的科學被我們統(tǒng)稱為“材料科學”。材料科學的形成是科學技術不斷發(fā)展的結果，通過人類對物理和化學的深入研究，推動了人類對材料本質(zhì)的研究，通過對不同材料之間關系的深入研究，為材料科學的形成奠定了基礎。隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對材料的要求也越來越高，這就促進了材料科學的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，也為未來材料科學的發(fā)展道路指明了方向。

2、材料科學的發(fā)展過程

材料科學的發(fā)展是人類發(fā)展歷程的重要標志，材料科學甚至可以稱之為是人類社會文明發(fā)展的里程碑。人類對新材料的認識能力和使用能力對人類生活的質(zhì)量和社會形態(tài)的發(fā)展起到了決定性的作用。

2.1純天然材料的階段

遠古時代的人類只能利用天然材料，例如：樹枝、泥土、石塊等，雖然人類在這一階段的后期開始在生產(chǎn)器物方面有了技巧，但對這些天然材料的加工是簡單粗略的，所以這一階段的人類依然處于舊石器時代。

2.2利用火的階段

在新石器時代和鐵器時代的人類都是通過使用火來對（鐵、銅、陶）三大人造材料進行冶煉，從而創(chuàng)造出新的材料供人類使用，其后又制造出了玻璃、水泥等新材料，對當時建筑業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。

2.3合成材料的階段

二十世紀初期，人類既從化學角度出發(fā)研究材料的合成技術，又從物理角度出發(fā)研究材料的物性，材料的組成及材料之間性能的關系。于是人類進入到了材料發(fā)展的新階段，也就是人工合成材料階段。在這個階段里開始出現(xiàn)了合成高分子材料，合成高分子材料一經(jīng)面世就迅速發(fā)展。后來人們將人工合成的高分子材料、金屬材料、陶瓷材料并稱為現(xiàn)代材料的支柱。除了高分子材料之外，人類還在這個階段制造了合金材料、無機非金屬材料、半導體材料、光纖材料等新型材料，為人類社會的進步與發(fā)展做出了巨大的貢獻。

2.4材料的復合化階段

復合材料時代到來的主要標志是金屬陶瓷的出現(xiàn)，在這基礎上又產(chǎn)生了鋁塑薄膜、玻璃鋼還有抗菌材料等。這些復合材料都是在高新技術不斷發(fā)展的基礎上制造而成的，這一時期的復合材料不只是兩類材料的復合，人類還利用了新的化學、物理方法，根據(jù)人類的實際需要而設計獨特的材料為人類使用。

2.5材料的智能化階段

跟自然界中的天然材料相比，人工材料缺少自診斷、自適應、自修復的性能，但近三四十年內(nèi)研制出的新材料也已經(jīng)具備了其中的一些功能，這些材料則被稱為“智能材料”，例如：形狀記憶合金、變色玻璃等等。但是嚴格的來說，目前的智能材料還只是一種智能結構，并不能稱為理想的智能材料，人類未來還要在智能材料的領域增大開發(fā)力度。

3、材料科學的發(fā)展趨勢

材料科學未來的發(fā)展趨勢一定還是沿著新材料的方向發(fā)展的，所謂新材料，就是不以生產(chǎn)規(guī)模為主，而是以自身優(yōu)異的性能、高質(zhì)量、較強的穩(wěn)定性為主要特點的材料，以化學和物理為主進行開發(fā)制造的新材料。

3.1統(tǒng)一化的發(fā)展趨勢

材料科學從70年代起就逐漸演變成一門統(tǒng)一的學科，利用統(tǒng)一的觀點和方法來探究所有的材料，通過研究材料的結構、性能、合成、使用這四個基本要素來研究材料的共同領域，使材料科學成為一項綜合性的科學。這使材料科學的研究打破了傳統(tǒng)的觀念，擴展到低成本生產(chǎn)技術，材料的回收再利用以及環(huán)境保護等方面。現(xiàn)代的材料科學就注重于統(tǒng)一加工的應用，未來的材料科學也應按照這種方法，提升材料科學由研究到應用的發(fā)展速度，重視生產(chǎn)技術的研究，這不僅是材料轉化成商品的關鍵步驟，同時也逐漸成為了一門科學。

3.2復合化的發(fā)展趨勢

隨著科學技術的發(fā)展與進步，多種材料交叉，多種學科交叉，材料復合化成為材料科學發(fā)展的重要手段和發(fā)展趨勢。材料復合化是一個非常有前景的發(fā)展方向，其中的復合效應有可能會出現(xiàn)比結構材料更廣泛的應用前景，材料的復合化也將是材料科學進入智能化的重要途徑之一。

總結：

可以說，材料科學的發(fā)展是人類發(fā)展的重要前提條件，在人類社會的發(fā)展進程中，材料的發(fā)展水平是社會文明和時代進步的重要標志，人類文明的發(fā)展史，可以說就是人類創(chuàng)造和利用材料的歷史，材料是構成當代社會文明和國民經(jīng)濟的支柱之一，也是未來科技發(fā)展的前提條件和技術基礎。材料科學是一門可以直接使用的科學，隨著社會發(fā)展的進程，經(jīng)濟與科學不斷的發(fā)展，各個學科之間的滲透與交叉不斷增多，新材料也不斷的產(chǎn)生并投入使用，材料之間的內(nèi)在聯(lián)系與共性也不斷增加，由此能足夠說明材料科學未來發(fā)展的重要性。我們有理由相信，未來的材料科學會發(fā)展的越來越好，未來的社會科學與社會文明還會隨著材料科學的進步而不斷發(fā)展，材料科學在未來的科技領域中將會始終占據(jù)至關重要的地位。

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