论材料与人类文明

论材料与人类文明经过一个学期的工程材料课程，我对材料和人类的发展有着更进一步的认识。首先，让我们来认识一下什么叫材料吧。材料是科学技术的必要物质基础，任何一项新技术的突破，都要有相应的新材料作前提保证，而且某些新材料的研制过程本身就是新技术的发展。光导纤维和激光材料对于光通信，半导体材料和磁性材料对于计算机技术，超导材料、光电材料和贮氢材料等对于新能源，生物功能材料对于生物工程等等，无不说明新材料对于新技术和新兴工业的发展具有举足轻重的关键作用。并且，材料是人类社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程碑。综观人类发展和材料发展的历史，可以清楚地看到，每一种重要材料的发现和利用都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社会生产力和人类生活带来巨大的变化。而随着人类的发展与对科技的进步，带来的效益也就是材料的发展与创新，则带来了新材料的诞生。而新材料的诞生也是有着一个演变的过程的。材料的发展与人类进步和发展息息相关。一万年前，人类使用石头作为日常生活工具，人类进入了旧石器时代，人类战争也进入了冷兵器时代。7000年前人类在烧制陶器的同时创造了炼铜技术，青铜制品广泛地得到应用，同时又促进了人类社会发展，人类进入了青铜器时代。同时火药的发明又使人类战争进入了杀伤力更强的热兵器时代。5000年前人类开始使用铁，随着炼铁技术的发展，人类又发明了炼钢技术。十九世纪中期转炉、平炉炼钢的发展使得世界钢产量迅猛增加，大大促进了机械、铁路交通的发展。随着二十世纪中期合金钢的大量使用，人类又进入钢铁时代，钢铁在人类活动中起着举足轻重的作用。核材料的发现，又将人类引入了可以毁灭自己的核军备竞赛，同时核材料的和平利用，又给人类带来了光明。二十世纪中后期以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复合材料的发展，又给人类带来了新的材料和技术革命，楼房可以越盖越高、飞机越飞越快，同时人类进入太空的梦想成为了现实。至今，钢铁产量仍是衡量一个国家工业化水平和国防实力的标志之一。新材料的发展，是在材料科学特别是固体物理、结晶化学、结构化学以及电磁学、光学、力学、热学等现代科学理论基础上，运用现代精密测试、分析技术对材料的化学组成、结合键、合成方法、结构与性能关系进行深入研究的结果。新材料的研制，包括研究材料的宏观、微观和迁移现象，物质的相互作用与结合关系规律，材料的组成结构特征和力学、光学、热学、电磁、声学等物理性能的关系，材料的制取生产工艺和应用等。是一个多学科相互交叉的综合性科学领域，同时也是科学技术密集型的事业。材料还深刻地影响着人类的生产生活方式。从无机材料到有机材料，人类文明又有一次大的飞跃。橡胶、塑料、纤维三大合成材料的不断创新与发展，使人类对皮革、木材、棉花和丝绸等自然材料的依赖性大大降低。在一些领域里，三大合成材料部分或大部分替代了金属、木材、石材等。铝及合金的使用，使航空航天业得到空前发展，反过来又带动了材料科学的发展。硅等半导体材料为信息化提供了有力支撑，人类传递、储存信息的方式日新月异。科学家利用超材料正将“隐身衣”变为现实。超材料产品还可以加速信息传输和降低能耗、大幅度提高太阳能的利用效率，等等。而纳米科技和纳米器件的发展，可能从根本上改变人类的社会生活和生产方式。并且，从材料的发展史来看，最初的石器材料仅是对自然界天然物质作简单的打、磨加工，陶器才是人类通过加工技术以一定的工艺制造非天然物质材料的起点。自陶瓷至青铜、铁器材料，还只是加工、冶炼技术和工艺的改进。当发展到现代的高分子材料、特种陶瓷和复合材料等，人类开始从加工改造天然物质材料走向以人工化合物为原料的合成材料。20世纪末主要的新材料，包括塑料、合成橡胶、化纤等各种高分子材料，特种陶瓷、特种玻璃、特种水泥、光导纤维、碳纤维、硼纤维等硅酸盐和无机功能新材料，记忆合金、非晶态金属、晶须、超导材料、超塑性金属、超弹性合金等型金属材料，以及纤维增强、弥散粒子、叠层复合等新型复合材料。还有被称为第四代、第五代材料的超微粒子、超晶格膜、超纯材料等极限材料和分子设计材料等。正所谓材料科学每前进一小步，人类文明就前进一大步。