宋詠蒲

（河南省商丘市第一高級中學(xué) 河南 商丘 476000）

淺談材料學(xué)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

宋詠蒲

（河南省商丘市第一高級中學(xué) 河南 商丘 476000）

材料科學(xué)曾經(jīng)是最具吸引力的技術(shù)，正在出現(xiàn)新的實踐發(fā)現(xiàn)，如鉛可能是導(dǎo)致電子革命的超導(dǎo)陶瓷，但是超導(dǎo)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(fā)，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(xué)，奇異塑料，玻璃和陶瓷等行業(yè)的發(fā)展。因此，研究機構(gòu)、大學(xué)和行業(yè)部門正共同合作，加速材料的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。

材料學(xué)；現(xiàn)狀；發(fā)展

1 引言

材料，能源和信息化作為人類現(xiàn)代文明的幾大基石。人類社會的進步和發(fā)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(fā)展一直是人類前進的重要標志。物質(zhì)的改善和發(fā)展通常是技術(shù)前進的標志，新材料使社會發(fā)生變革，新技術(shù)能帶動社會的前進，高科技材料沒有發(fā)展，就不會有高科技的進步和現(xiàn)代經(jīng)濟的繁榮。

2 陶瓷

陶瓷能在微電子器件領(lǐng)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(fā)等醫(yī)學(xué)生物陶瓷材料以及近些年來引起我們關(guān)注的特種陶瓷發(fā)動機，福特汽車公司現(xiàn)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(jīng)做出了不需要冷卻系統(tǒng)，高效率和輕質(zhì)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(jié)省50%食物燃料，而且汽車重量減半。在機械工業(yè)中，陶瓷也可用作轉(zhuǎn)塔，軌道等，具有精度高、無變形、無潤滑的特點。在生活環(huán)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(yīng)用是因為它比較脆弱的物理特性，但科學(xué)家通過陶瓷表面的改進技術(shù)能降低引起陶瓷脆性的原因，使其更具有推廣性。在現(xiàn)代陶瓷型復(fù)合材料的發(fā)展，這些特性能大大提高它的韌性，這些新材料應(yīng)用的決定性因素在于我們的科學(xué)人員增強了陶瓷材料其在原子或著分子水平上結(jié)構(gòu)的改變和重組。

3 塑料

現(xiàn)在人們使用高強度聚合塑料制造大橋，娛樂設(shè)施，各種攻城器械以及生活生產(chǎn)日用品等，具有安全環(huán)保特性的塑料油箱以及塑料關(guān)鍵零件將被應(yīng)用于研發(fā)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(chǎn)生電流和電磁感應(yīng)，這一特性可以用于制作樂器，也可以應(yīng)用于機器人機械手上的觸覺感應(yīng)器，還能記錄每個沖頭和沖頭的空手道服裝。

4 復(fù)合材料

石頭，土壤和木炭都是天然的復(fù)合材料，混凝土砌塊等是典型的人造的復(fù)合型材料，這種人造的復(fù)合材料具有鋼的抗拉性能以及水泥的壓縮性能等優(yōu)點，可以用來制作高樓大廈也可以用來建成橋梁?，F(xiàn)代的復(fù)合材料由FRP開發(fā)，F(xiàn)RP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(yīng)用。目前科學(xué)家正在研究的纖維增強型金屬，陶瓷纖維增強陶瓷和碳復(fù)合材料。碳復(fù)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(yè)，運動器材如日用生活品、各種化學(xué)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(jīng)報道了已經(jīng)成功的制造了用于制造具有碳、銅金屬基復(fù)合材料的半導(dǎo)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(xiàn)機械的準確的可執(zhí)行力，如機器人，需要使用輕量化、高強度的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料來創(chuàng)建高速準確的信息執(zhí)行力。再如鐵氧體能夠吸收電磁波，使用樹脂和鐵氧體復(fù)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(shè)備外設(shè)的關(guān)鍵性材料，是開展各種存儲以及加工電子元器件的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是磁記錄材料（磁盤），它是開發(fā)光學(xué)記錄材料（CD）的基礎(chǔ)，那就是以激光作為光源，多晶薄膜為光學(xué)信息存儲材料。在光盤涂布介質(zhì)中編碼的信息，實現(xiàn)信息的再現(xiàn)，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(fā)具有可擦除功能的光盤，現(xiàn)在開發(fā)的DVD就具有這一特性，得到廣大用戶的贊成和發(fā)展?，F(xiàn)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(fā)生革命性變化的就是最新的通信光纖電纜的應(yīng)用開發(fā)，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(jù)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(jié)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(shù)已經(jīng)成為未來通信技術(shù)發(fā)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(jié)構(gòu)材料

現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)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(fā)展也越來越繁榮。但是在金屬材料的發(fā)展方面，仍然具有很大的發(fā)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(xiàn)有的技術(shù)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(jié)構(gòu)，從而更大的提高金屬材料自身的性能?，F(xiàn)代技術(shù)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(yīng)用型材料如醫(yī)用的鈦合金等等，都是通過改變金屬的特性來實現(xiàn)的，具有各種特性，能滿足不同領(lǐng)域的各種要求。

7 結(jié)語

物質(zhì)是人類進步的主要象征，是現(xiàn)代文明的重要支柱之一。近三年來，中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和國際地位的不斷提高是和中國物資業(yè)和材料科技的巨大進步發(fā)展有著非常密切的關(guān)系。使中國在物質(zhì)科技方面有了更好的基礎(chǔ)和良好的傳統(tǒng)，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?？傊袊牧涎芯颗c應(yīng)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(fā)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！

[1]羅新民.從環(huán)境材料學(xué)展望汽車工業(yè)用鋼材的現(xiàn)狀與前景[J].江蘇理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2001，(04):24-28+40.

[2]楊久俊，吳科如.材料學(xué)前沿研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2000，(03):82-91.

[3]酈劍，張超，鄭宏曄.計算材料學(xué)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].國外金屬熱處理，2000，(03):1-2.

[4] Мopo3oBЮ.Л.，陳根度.橡膠工業(yè)制品材料學(xué)的現(xiàn)狀和發(fā)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