何 維

材料（Material）是構(gòu)成物體的物質(zhì)或物質(zhì)的混合物。1836 年，丹麥考古學(xué)家C.J.湯姆森（Christian Jürgensen Thomsen）首次提出，把石器時(shí)代（Stone Age）、青銅時(shí)代（Bronze Age）和鐵器時(shí)代（Iron Age）作為歷史文化研究的階段劃分，也是首次將某一歷史時(shí)期的人類所利用的主要材料作為歷史發(fā)展的階段性標(biāo)志[1]?？枴ゑR克思（Karl Marx）在其《資本論》中，深刻闡釋了人類社會生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系的辯證統(tǒng)一關(guān)系，概括了生產(chǎn)力構(gòu)成中勞動者、勞動對象和勞動資料這三個(gè)基本構(gòu)成要素[2]?？枴ゑR克思和弗里德里?！ざ鞲袼梗‵riedrich Engels）指出：“分工發(fā)展的各個(gè)不同階段，同時(shí)也就是所有制的各種不同形式。這就是說，分工的每一個(gè)階段還根據(jù)個(gè)人與勞動的材料、工具和產(chǎn)品的關(guān)系決定他們相互之間的關(guān)系。”[3]顯然，馬克思主義生產(chǎn)力學(xué)說不再孤立地單純地研究生產(chǎn)力，而是把握生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系對立統(tǒng)一關(guān)系，闡釋了生產(chǎn)力對生產(chǎn)關(guān)系的決定性作用，闡明了生產(chǎn)關(guān)系也是一種客觀的物質(zhì)關(guān)系，受生產(chǎn)力水平所制約，生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系相互作用，推動生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系不斷向前發(fā)展，由低級階段向高級階段不斷演變。材料屬于生產(chǎn)力中勞動對象的范疇，在生產(chǎn)力中發(fā)揮重要底層支撐的作用。勞動資料是勞動者用以作用于勞動對象的物，或物的綜合體，其中以生產(chǎn)工具為主，亦包括在生產(chǎn)過程中所必要的物質(zhì)條件，如土地、建筑物、動力、交通運(yùn)輸?shù)?，其中以能源為基礎(chǔ)的動力是一個(gè)更為關(guān)鍵的要素。勞動對象是指生產(chǎn)過程中被加工的東西，包括從自然界獲取的物質(zhì)資料和經(jīng)過勞動加工而制造出來的原材料。勞動資料和勞動對象統(tǒng)稱為生產(chǎn)資料。生產(chǎn)工具直接反映了人類利用自然世界的質(zhì)量與水平，反映了生產(chǎn)力的性質(zhì)與發(fā)展水平，也是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)志。從毛澤東提出的矛盾普遍性法則出發(fā)[4]，筆者認(rèn)為，生產(chǎn)力構(gòu)成中也一定存在著矛盾運(yùn)動，存在著勞動者（人）與生產(chǎn)資料（物）之間的矛盾運(yùn)動。在生產(chǎn)資料（物）的構(gòu)成中存在著勞動對象與勞動資料之間的矛盾運(yùn)動。從毛澤東提出的矛盾特殊性法則出發(fā)[4]，筆者認(rèn)為，在勞動者與生產(chǎn)資料的矛盾中，勞動者應(yīng)是矛盾的主要方面。在勞動對象與勞動資料的這對生產(chǎn)力物質(zhì)矛盾運(yùn)動中，勞動對象應(yīng)是矛盾的主要方面。矛盾的主要方面決定了事物性質(zhì)。

隨著材料的廣泛應(yīng)用，材料的基本定義與分類不斷演變。目前，材料一般是指人類用來制造機(jī)器、構(gòu)件、器件和其他產(chǎn)品的物質(zhì)。基于這一定義，一些物質(zhì)不納入材料范疇，如燃料和化工原料、工業(yè)化學(xué)品、食物和藥品等。材料的分類也比較繁雜。按物理化學(xué)屬性分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料。按用途可分為電子材料、宇航材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。實(shí)際應(yīng)用中又常分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料是以力學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)，用以制造以受力為主的構(gòu)件。結(jié)構(gòu)材料也有物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)的要求，如光澤、熱導(dǎo)率、抗輻照、抗氧化、抗腐蝕能力等。根據(jù)材料用途不同，對性能的要求也不一樣。功能材料主要是利用物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物現(xiàn)象等對外界變化產(chǎn)生的不同反應(yīng)而制成的一類材料。如半導(dǎo)體材料、超導(dǎo)材料、光電子材料、磁性材料等。除了材料的分類以外，材料的等級劃分也很重要。第一級材料是初級材料，指較易獲取與加工、成本低、應(yīng)用廣泛的材料，如鐵、銅、鋁、木材等。第二級材料是中級材料，指由初級材料系列加工而成、具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和特定功能的材料，如高強(qiáng)度鋼材、特種合金等。第三級材料是高級材料，由中級材料經(jīng)過更復(fù)雜的加工與改性而成，其性能更優(yōu)異，應(yīng)用更廣泛。

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)70 年代，人們把信息、材料和能源視為社會文明的支柱。人類所掌握的技術(shù)最初源于人類生產(chǎn)生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?？茖W(xué)誕生后，尤其是進(jìn)入現(xiàn)代科學(xué)階段，科學(xué)知識與原理轉(zhuǎn)化成技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)生的主要路徑。20 世紀(jì)，一些跨學(xué)科科學(xué)領(lǐng)域逐漸形成，四個(gè)新興學(xué)科最為典型：一是生物通信、信息論、市場學(xué)、公共關(guān)系學(xué)、電子通信以及其他通信學(xué)科交融結(jié)合形成現(xiàn)代通信科學(xué)。二是建立計(jì)算機(jī)科學(xué)。在理論語言學(xué)、離散數(shù)學(xué)和電子工程基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)科學(xué)研究計(jì)算的本質(zhì)和極限，包括計(jì)算理論、計(jì)算復(fù)雜度、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)等子學(xué)科。相對于軟件工程，計(jì)算機(jī)科學(xué)更強(qiáng)調(diào)其數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，后者則強(qiáng)調(diào)程序和軟件設(shè)計(jì)的實(shí)踐。三是材料科學(xué)植根于金屬學(xué)、礦物學(xué)和晶體學(xué)，同時(shí)結(jié)合了化學(xué)、物理和一些工程學(xué)科，形成了現(xiàn)代材料科學(xué)。四是建立生命科學(xué)。生命科學(xué)整合生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、信息學(xué)、社會倫理學(xué)等學(xué)科，形成綜合性學(xué)科，對微生物、動物、植物等所有生命對象進(jìn)行系統(tǒng)研究，對生物技術(shù)在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、保健、食品工業(yè)、制藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生重要影響。在上述四個(gè)科學(xué)新興學(xué)科發(fā)展影響和經(jīng)濟(jì)全球化的帶動下，20 世紀(jì)80 年代后，高新技術(shù)群興起。一般認(rèn)為，高新技術(shù)包括六大技術(shù)領(lǐng)域，即信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、空間技術(shù)和海洋技術(shù)?；谏鲜鏊膫€(gè)科學(xué)新興學(xué)科的帶動作用，信息技術(shù)、能源技術(shù)、材料技術(shù)和生物技術(shù)成為新技術(shù)革命的主導(dǎo)技術(shù)、發(fā)展重點(diǎn)和戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

當(dāng)前，新一輪科技革命正在孕育演進(jìn)，未來產(chǎn)業(yè)變革加速演變，新材料（New materials）或先進(jìn)材料（Advanced materials）正在成為推動科技革命發(fā)展與未來產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力量和戰(zhàn)略制高點(diǎn)。習(xí)近平總書記近期強(qiáng)調(diào)要積極培育包括新材料在內(nèi)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力[5，6]。鑒于此，本文主要回顧了三次工業(yè)革命中材料對科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的決定性作用，并就新材料的作用與前景簡要地表述了有關(guān)觀點(diǎn)。

一、材料對科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的決定性作用

工業(yè)革命（Industrial revolution），又稱產(chǎn)業(yè)革命，指近代農(nóng)業(yè)和手工業(yè)經(jīng)濟(jì)向工業(yè)和機(jī)器制造的歷史轉(zhuǎn)變過程。技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革引發(fā)人類生產(chǎn)和生活方式發(fā)生新的深刻變化，社會形態(tài)發(fā)生巨變。工業(yè)革命有時(shí)特指第一次工業(yè)革命。在近代史研究中，有時(shí)把工業(yè)革命也稱為科技革命（The revolution of science and technology）。而科學(xué)革命（Scientific revolution），則指近代史上，歐洲文藝復(fù)興結(jié)尾階段到18 世紀(jì)末期間，數(shù)學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等科學(xué)學(xué)科由萌芽到不斷進(jìn)步的歷史進(jìn)程。

回顧石器時(shí)代（距今260 萬年或250 萬年至距今5000 年或2000 多年前）、青銅器時(shí)代（從公元前4000 年至公元初年）和鐵器時(shí)代（公元前3000 年或公元前2000 年至18 世紀(jì)60 年代或70年代，第一次工業(yè)革命普遍發(fā)展時(shí)），會發(fā)現(xiàn)各時(shí)代的重要材料選擇往往決定了該時(shí)代的發(fā)展，而材料發(fā)展一直在不斷突破人類社會生產(chǎn)的能力極限。在舊石器時(shí)代（Paleolithic age，結(jié)束于農(nóng)業(yè)文明的出現(xiàn)，距今約1.2 萬年前），人類將石英石、燧石等天然石材打制成石器工具。進(jìn)入新石器時(shí)代（Neolithic age），除了磨制石器，還可用粘土（SiO2、Al2O3）燒制陶器作為生活用品為主。瓷器起源于公元前16 世紀(jì)的中國商代，技術(shù)源于陶器制作。最早的瓷器由高嶺土所制，密度較低，硬度較高，稱之為白陶。采用高溫技術(shù)條件后，瓷器的性能大大提高。中國是最早生產(chǎn)和使用瓷器的國家。自東漢時(shí)期開始，延續(xù)到近代。青銅器（Bronze Ware）是紅銅與錫、鉛等元素形成的合金。我國青銅器早在仰韶文化時(shí)期（公元前5000年至3000 年）就已出現(xiàn)。青銅器是當(dāng)時(shí)生活用具（容器）、兵器和工具等。一般認(rèn)為，鐵器時(shí)代是人類發(fā)展史中一個(gè)極為重要的歷史發(fā)展階段。之所以重要，主要是人類對鐵元素的利用從含天然鐵的隕石發(fā)展為以冶煉青銅基礎(chǔ)發(fā)展的冶鐵技術(shù)對鐵礦石利用。冶鐵和鐵器制造極大地改進(jìn)和發(fā)展了生產(chǎn)工具，使人類利用和改造自然資源的能力大為提高。土耳其北部赫梯先民墓葬出土的銅柄鐵刃匕首，經(jīng)檢驗(yàn)為冶煉所制，距今4500 年。我國在春秋時(shí)期開始大量使用鐵器，戰(zhàn)國時(shí)期使用鐵模鑄造，西漢采用煤作燃料。鐵器在農(nóng)業(yè)文明后期，主要用于農(nóng)具、兵器、生活用品以及祭祀用器等。

第一次和第二次工業(yè)革命的時(shí)代劃分不再以材料來冠名。如普遍把第一次工業(yè)革命時(shí)期稱之為蒸汽時(shí)代（the Age of Steam），把第二次工業(yè)革命時(shí)期稱之為電氣時(shí)代（the Age of Electricity，電力與燃?xì)鉃橹饕獎恿Γ?。也有人把工業(yè)革命以后的時(shí)代稱之為機(jī)器時(shí)代（the Age of Machines）。在此期間，人類生產(chǎn)方式逐漸轉(zhuǎn)為機(jī)械化，產(chǎn)生以機(jī)器取代人力、畜力的趨勢，形成以大規(guī)模的工廠生產(chǎn)取代手工生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)革命，并促進(jìn)了科學(xué)革命向縱深發(fā)展。但是，材料依然是上述工業(yè)革命重要的基礎(chǔ)性構(gòu)成。

從歷史和哲學(xué)的研究出發(fā)，能源材料也應(yīng)屬于材料范疇。就勞動資料而言，勞動對象中經(jīng)過勞動加工而制造出來的主要材料和重要生產(chǎn)工具無疑是十分重要的。在勞動對象與勞動資料的矛盾運(yùn)動中，也存在各種材料與勞動資料各種要素間的矛盾運(yùn)動，這其中主要材料和重要生產(chǎn)工具之間的矛盾關(guān)系應(yīng)該是主要矛盾，兩者間的對立統(tǒng)一關(guān)系決定生產(chǎn)力中物質(zhì)的性質(zhì)，而主要材料是矛盾的主要方面，對生產(chǎn)力中物的性質(zhì)與水平產(chǎn)生決定性影響，重要生產(chǎn)工具是矛盾的次要方面，但通過重要工具的發(fā)展和技術(shù)需求對主要材料產(chǎn)生反作用，促使其種類、質(zhì)量、數(shù)量等不斷發(fā)生變化，乃至出現(xiàn)革命?；谏鲜稣J(rèn)識，筆者把與科技革命與產(chǎn)業(yè)變革密切相關(guān)的勞動資料概括提煉為材料、能源、關(guān)鍵設(shè)備三大要素，以此來勾畫其時(shí)代內(nèi)涵的外延特征。

材料和能源屬于勞動對象。各種材料中的主要材料是指對生產(chǎn)工具，尤其是對重要生產(chǎn)工具產(chǎn)生決定性制約作用的基礎(chǔ)性標(biāo)志性材料。關(guān)鍵設(shè)備屬于重要的生產(chǎn)工具，是指對生產(chǎn)力發(fā)展起關(guān)鍵主導(dǎo)作用的生產(chǎn)工具。生產(chǎn)力自身矛盾運(yùn)動實(shí)質(zhì)上主要體現(xiàn)在主要材料與重要生產(chǎn)工具之間的矛盾運(yùn)動。這種矛盾運(yùn)動推動著世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的發(fā)生與發(fā)展。希望從工業(yè)革命的歷史回顧中，驗(yàn)證上述理論推導(dǎo)與認(rèn)知的客觀性，并對未來科技革命方向與重點(diǎn)的認(rèn)識有所啟迪。因此，筆者認(rèn)為，第一次工業(yè)革命（First industrial revolution,1760 年至1870 年）[7]是以鋼鐵為主要材料，以煤為主要能源，以蒸汽機(jī)為關(guān)鍵設(shè)備（重要生產(chǎn)工具）的產(chǎn)業(yè)革命。

將煤經(jīng)分解蒸餾制備成焦炭，使其成為低雜質(zhì)的高碳含量燃料，代替木炭冶煉鋼鐵，降低了生鐵和鍛鐵生產(chǎn)的燃料成本，也增大了鋼鐵的韌性和強(qiáng)度。1961 年，廣東新會發(fā)現(xiàn)南宋末年（約1270 年前后）煉鐵遺址時(shí)，不僅發(fā)現(xiàn)了爐渣、石灰石、鐵礦石，還發(fā)現(xiàn)了焦炭。這是世界上冶鐵用焦炭的最早歷史考證。1709 年，英國亞伯拉罕·達(dá)比（Abraham Darby）成功地采用焦炭替代木炭煉鐵，并獲得了這項(xiàng)技術(shù)專利。煤變焦炭，是當(dāng)時(shí)能源材料一項(xiàng)重大的進(jìn)步。焦炭使鋼鐵業(yè)產(chǎn)生歷史性進(jìn)步，為當(dāng)時(shí)各種新型機(jī)器制造提供了關(guān)鍵性原材料。

1679 年，法國物理學(xué)家丹尼斯·帕潘（Denis Papin）發(fā)明了蒸汽蒸煮器。同年，他建造了一個(gè)活塞式蒸汽機(jī)的模型。紐可門蒸汽機(jī)是由英國鐵匠托馬斯·紐可門（Thomas Newcomen）于1712 年發(fā)明的蒸汽機(jī)。它是第一個(gè)利用蒸汽產(chǎn)生機(jī)械功的實(shí)用設(shè)備。紐可門蒸汽機(jī)（Newcomen steam engine）很快推廣至英國和歐洲，用于礦井中抽水排水。在18 世紀(jì)，有數(shù)百臺紐可門蒸汽機(jī)被應(yīng)用 。

1757 年，詹姆斯·瓦特（James Watt）得益于格拉斯哥大學(xué)教授的幫助，在大學(xué)里開設(shè)了一間小型的儀器修理店。之前，瓦特曾在倫敦一家儀表修理廠做了一年徒工。1763 年，瓦特在修理一臺紐可門蒸汽機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)蒸汽熱量損耗大，做了將冷凝器與氣缸分離的改進(jìn)，研制了分離式冷凝，大大提高了蒸汽機(jī)的機(jī)械能效率。后來，瓦特對蒸汽機(jī)進(jìn)行了一系列技術(shù)改進(jìn)，包括利用精密鏜孔加工技術(shù)改進(jìn)活塞與氣缸的加工制造工藝；瓦特的員工威廉·默多克（William Murdoch）發(fā)明“太陽與行星”的曲柄齒輪傳動系統(tǒng)，使蒸汽機(jī)的直線往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為圓周運(yùn)動，使蒸汽機(jī)能為絕大多數(shù)機(jī)器提供動力；發(fā)明了雙向氣缸；使用節(jié)氣閥門與離心節(jié)速器來控制氣壓與蒸汽機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；發(fā)明了一種氣壓示工器來指示蒸汽狀況；發(fā)明了三連桿組保證氣缸推桿與氣泵的直線運(yùn)動；引進(jìn)了高壓蒸汽技術(shù)等。所有這些革新結(jié)合到一起，使得瓦特的新型蒸汽機(jī)的效率是紐可門蒸汽機(jī)的5倍。1794 年，瓦特與博爾頓合伙組建了專門制造蒸汽機(jī)的公司。在博爾頓的成功經(jīng)營下，該公司到1824 年就生產(chǎn)了1165 臺蒸汽機(jī)。瓦特蒸汽機(jī)被廣泛地應(yīng)用于工廠，成為幾乎所有機(jī)器的動力，改變了生產(chǎn)方式，正是這一巨大的蒸汽動力技術(shù)進(jìn)步拉開了第一次工業(yè)革命的序幕。工廠的選址不必再依賴于煤礦，可建立在更經(jīng)濟(jì)更有效的地方；也不必依賴于水能，并且可常年運(yùn)轉(zhuǎn)。生產(chǎn)方式的變革極大促進(jìn)了規(guī)?；圃鞓I(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在極大提高生產(chǎn)率的同時(shí)也提高了商業(yè)投資效率。蒸汽機(jī)也為一系列精密加工的革新提供了可能，更高的工藝促進(jìn)各種機(jī)器包括蒸汽機(jī)本身的性能提高。經(jīng)過不斷努力，引入更高氣壓的蒸汽機(jī)，蒸汽火車和蒸汽輪船相繼問世。

在第一次工業(yè)革命中，材料起到了至關(guān)重要的作用。這一時(shí)期的工業(yè)革命標(biāo)志著從手工生產(chǎn)向機(jī)械化大規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，而材料的發(fā)展和應(yīng)用在這一轉(zhuǎn)變中發(fā)揮了重要作用。在此期間，金屬材料的應(yīng)用得到了極大的發(fā)展。例如，鐵的冶煉和應(yīng)用，使得鐵路、橋梁、機(jī)械設(shè)備等的制造成為可能，推動了工業(yè)的發(fā)展。對煤炭等燃料材料需求的大大增加，成為推動工業(yè)革命的重要動力。煤炭的廣泛應(yīng)用使得蒸汽機(jī)的發(fā)展成為可能，推動了工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化。第一次工業(yè)革命也催生了一些新的材料的發(fā)展和應(yīng)用，例如化學(xué)合成材料的發(fā)展，使得塑料、橡膠等新材料的應(yīng)用成為可能，為工業(yè)生產(chǎn)提供了更多的選擇?？傊牧系膽?yīng)用和發(fā)展使工業(yè)的機(jī)械化、大規(guī)模生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)，成為工業(yè)革命的重要基礎(chǔ)。馬克思在《資本論》中闡述了勞動對象原料鋼鐵的重要性，指出機(jī)器生產(chǎn)機(jī)器—工具機(jī)在勞動資料中支配地位以及對生產(chǎn)方式變革的關(guān)鍵影響[8]。第一次工業(yè)革命的歷史告訴我們，鋼鐵使木質(zhì)針織機(jī)成為鋼鐵針織機(jī)，鋼鐵材料使高壓蒸汽成為更有效動力，瓦特蒸汽機(jī)成為各種機(jī)器的源動力。在這一生產(chǎn)方式的變革中，鋼鐵作為主要材料無疑起到最基礎(chǔ)的支撐作用。煤成為焦炭才使高質(zhì)鋼鐵得以冶煉成功，因此，能源材料的工藝技術(shù)進(jìn)步與新型原材料的產(chǎn)生對設(shè)備性材料轉(zhuǎn)型升級也是至關(guān)重要的?？v觀材料發(fā)展史，材料應(yīng)用的類別不斷擴(kuò)展和材料的等級不斷提升是材料發(fā)展的兩大方面。第一次工業(yè)革命開啟了材料這兩方面的不斷演進(jìn)與革命。

第二次工業(yè)革命（Second industrial revolution，1840 年至1945 年）[9]一般指1870 年至1945 年的工業(yè)革命，從英國向西歐和北美蔓延。一些國家包括英國、德意志帝國、法蘭西第三共和國、低地國家和丹麥，美國以及1870 年后的日本，工業(yè)得到飛速發(fā)展。第二次工業(yè)革命以電力的大規(guī)模應(yīng)用為代表，電燈的發(fā)明為標(biāo)志，用上了石油能源。筆者認(rèn)為，第二次工業(yè)革命是以合金、化學(xué)材料（石油衍生物）為主要材料，以石油、煤為主要能源，以電力、燃?xì)鉃橹饕獎恿?、以?nèi)燃機(jī)為關(guān)鍵設(shè)備的產(chǎn)業(yè)革命。在這次革命中，新技術(shù)的重要性日益顯現(xiàn)，特別是技術(shù)促使電力、內(nèi)燃發(fā)動機(jī)、新型材料（包括新的合金和化學(xué)品）等出現(xiàn)，以及通信技術(shù)發(fā)展推動電報(bào)和無線電問世等。

合金（Alloy），指兩種或兩種以上化學(xué)物質(zhì)（至少有一組分為金屬）混合而成，具有金屬特性的物質(zhì)。合金某些特性比純金屬好，有特定的用途。鋼、焊料、黃銅、白镴、磷青銅及汞齊等都是合金。鐵分為生鐵和熟鐵。熟鐵、鋼和生鐵都是鐵碳合金，以碳的含量多少來區(qū)別。一般含碳量小于0.2%的叫熟鐵或純鐵，含量在0.2%至1.7%的叫鋼，含量在1.7%以上的叫生鐵。熟鐵軟，塑性好，容易變形，強(qiáng)度和硬度均較低，用途不廣。生鐵含碳很多，硬而脆，幾乎沒有塑性。鋼具有生鐵和熟鐵兩者優(yōu)點(diǎn)，為人類廣泛利用。鋼則為鐵和碳的合金，是目前為止用量最大，用途最廣泛的合金。硬質(zhì)合金具有高硬度、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好等一系列優(yōu)良性能，用途十分廣泛，用于切削工具、地質(zhì)礦山鉆頭工具、各類模具、結(jié)構(gòu)零件、耐磨零件、耐高壓高溫用腔體等，對生產(chǎn)工具和設(shè)備關(guān)鍵零部件產(chǎn)生關(guān)鍵支撐作用。

石油（Petroleum），是一種黏稠的、深褐色液體。存在于地殼上層，由不同的碳?xì)浠衔锘旌辖M成，其主要組成成分是烷烴，還含有硫、氧、氮、磷、釩等元素，主要被用來作為燃油和汽油，燃料油和汽油是目前世界上最重要的一次能源。盡管石油在古代曾用于建筑、防腐、制藥、燃料等，但現(xiàn)代石油歷史始于1846 年，加拿大大西洋省區(qū)的亞布拉罕·季斯納（Abraham Gesner）發(fā)明了從煤中提取煤油的方法。1852 年，波蘭人伊格納齊·武卡謝維奇（Ignacy ?ukasiewicz）發(fā)明了使用更易獲得的石油提取煤油的方法。次年，波蘭南部克洛斯諾附近開辟了第一座現(xiàn)代的油礦。這些發(fā)明很快就在全世界普及開來了。1846 年，巴庫建立了第一座現(xiàn)代化開采的石油油井，并在1861 年建立了世界上第一座煉油廠。當(dāng)時(shí)，巴庫出產(chǎn)世界上90%的石油。19 世紀(jì)，石油工業(yè)的發(fā)展緩慢，提煉的石油主要是用來作為油燈的燃料。20 世紀(jì)初，隨著內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明而情況驟變，石油成為了最重要的內(nèi)燃機(jī)燃料。到1910 年，在加拿大、荷屬東印度、伊朗、秘魯、委內(nèi)瑞拉和墨西哥發(fā)現(xiàn)了新的油田。這些油田迅速被工業(yè)化開發(fā)利用。除了作為燃料外，石油還逐步成為化學(xué)品的重要來源。石油化學(xué)工業(yè)可從石油中獲取300多個(gè)基本化合物，其中包括乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等。今天約5%至20%的石油用作化學(xué)工業(yè)的原材料。幾乎所有的化工產(chǎn)品在其生產(chǎn)過程中都需要從石油中獲得基本化合物。直到1950 年代中期為止，煤依然是世界上最重要的燃料，但石油的消耗量增長迅速。

內(nèi)燃機(jī)（Internal combustion engine）是熱機(jī)中的一種，能將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動能。其實(shí)現(xiàn)方式為：燃料與空氣混合燃燒，產(chǎn)生熱能，氣體受熱膨脹，通過機(jī)械裝置轉(zhuǎn)化為機(jī)械能對外做功。內(nèi)燃機(jī)有非常廣泛的應(yīng)用，車輛、船舶、飛機(jī)、火箭等的引擎基本都是內(nèi)燃機(jī)，最常見的例子為車用汽油機(jī)與柴油機(jī)。18 世紀(jì)廣泛使用的蒸汽機(jī)促進(jìn)了當(dāng)時(shí)工業(yè)化的發(fā)展，但因?yàn)檎羝麢C(jī)是外燃機(jī)，效率較低且結(jié)構(gòu)笨重。為此，促使了人們對內(nèi)燃機(jī)的研制。1860 年，比利時(shí)工程師艾蒂安·勒努瓦（étienne Lenoir）以蒸汽機(jī)為藍(lán)本，制成了世界首臺以天然氣為燃料的實(shí)用性燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，獲得了專利并批量生產(chǎn)。盡管它的效率僅有2%至3%，但宣告了蒸汽時(shí)代即將結(jié)束，蒸汽動力將讓位于燃?xì)鈩恿Α?862 年至1876 年間，德國工程師尼古拉斯·奧托（Nicolaus Otto）通過較高的氣體熱膨脹使得燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的熱效率達(dá)到了10%。因其發(fā)動機(jī)效率高出同期產(chǎn)品一倍，在1867 年巴黎博覽會上榮獲了最高獎。1876 年，奧托將氣體壓縮，制成了“新奧托發(fā)動機(jī)”（Neuer Otto-Motor），使效率提高至12%，這成為四沖程發(fā)動機(jī)的原型。但是，由于這臺發(fā)動機(jī)使用煤氣為燃料，阻礙了其推廣。1885 年，德國發(fā)明家、企業(yè)家戈特利布·威廉·戴姆勒（Gottlieb Wilhelm Daimler）制成了第一臺汽油內(nèi)燃機(jī)，并于次年造出第一輛用該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的汽車。1893 年，德國工程師魯?shù)婪颉た死锼骨佟た枴さ胰麪枺≧udolf Christian Karl Diesel）制成了一臺四沖程發(fā)動機(jī)，即世界首臺柴油機(jī)。空氣在壓縮行程中被活塞劇烈壓縮而產(chǎn)生高溫，之后燃料被噴入氣缸，隨即發(fā)生自燃。通過大幅高壓縮比的方法，使得效率接近了27%。不過早期的燃料都是依靠空氣被噴射入氣缸的，直至1922 年德國工程師羅伯特·博世（Robert Bosch）開發(fā)出了機(jī)械噴射裝置。1903年，挪威工程師延斯·威廉·埃吉迪烏斯·艾林（Jens William ?gidius Elling）制成了首臺燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)。德國機(jī)械工程師菲力斯·亨利奇·汪克爾（Felix Heinrich Wankel）于1929 年獲得轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)專利。這種特殊的活塞式發(fā)動機(jī)被廣泛稱作汪克爾發(fā)動機(jī)，其成品直到1950 年代才出現(xiàn)。在1930 年代，英國航空發(fā)動機(jī)工程師弗蘭克·惠特爾（Frank Whittle）和德國物理學(xué)家漢斯·約阿希姆·帕布斯特·馮·奧海恩（Hans Joachim Pabst von Ohain）各自取得了渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的專利，被認(rèn)為是噴氣發(fā)動機(jī)的發(fā)明人。綜上所述，內(nèi)燃機(jī)在第二次工業(yè)革命期間一直不斷研制改進(jìn)，為交通工具提供引擎，推動內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的輪船、飛機(jī)和汽車的廣泛應(yīng)用。煉鋼的關(guān)鍵發(fā)明，比如“貝塞麥轉(zhuǎn)爐煉鋼法”和“西門子平爐”，都在1871 年前的10 年間出現(xiàn)。鋼鐵生產(chǎn)變得更便宜，使當(dāng)時(shí)的蒸汽機(jī)運(yùn)輸更加便宜和快捷。

材料在內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展中扮演著關(guān)鍵的角色，不同種類的材料被用于內(nèi)燃機(jī)的不同部件，以提高性能、效率和可靠性。內(nèi)燃機(jī)的缸體、曲軸、連桿等關(guān)鍵零部件需要高強(qiáng)度金屬材料，如使用鋁合金或鈦合金制造的活塞和曲軸，以及用于制造活塞環(huán)和氣門的特殊合金材料。這些材料具有優(yōu)異的強(qiáng)度、耐磨損性和耐高溫性能，能夠承受內(nèi)燃機(jī)高溫高壓環(huán)境下的工作要求。內(nèi)燃機(jī)的活塞、氣缸套和氣門等部件有承受高溫和高壓的條件要求，常常采用鎳基合金和鉬合金等具有良好的耐高溫性能和抗氧化性能的熱穩(wěn)定材料，以確保內(nèi)燃機(jī)在高溫工作環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐久性。內(nèi)燃機(jī)的散熱器和冷卻系統(tǒng)則需要鋁合金和銅合金等熱傳導(dǎo)材料，將內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)和散發(fā)出去，達(dá)到有效地管理內(nèi)燃機(jī)熱量的目的。內(nèi)燃機(jī)的熱傳導(dǎo)材料通常是用于制造散熱器和冷卻系統(tǒng)的金屬材料，例如鋁合金和銅合金。這些材料具有良好的熱傳導(dǎo)性能，能夠有效地將內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)和散發(fā)出去，以保持內(nèi)燃機(jī)在適宜的溫度范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)（噴油噴嘴等）通常使用耐腐蝕和高壓的材料，主要為不銹鋼、特殊合金、塑料和橡膠等。內(nèi)燃機(jī)的潤滑系統(tǒng)所用的潤滑材料為各種類型的潤滑油，包括礦物油、合成油和半合成油等，能夠在內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)摩擦部位形成均勻的潤滑膜，減少金屬部件之間的摩擦和磨損，同時(shí)還能夠冷卻和清潔內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)部件。內(nèi)燃機(jī)的電子材料通常包括用于制造控制系統(tǒng)和傳感器的材料，例如硅、鎳、銅、金、鋁等。這些材料被用于制造集成電路、傳感器、線路板等電子元件，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的精準(zhǔn)控制和監(jiān)測。綜上所述，這些材料在內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)和制造中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，對內(nèi)燃機(jī)的性能、效率和可靠性產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。材料的不斷改進(jìn)創(chuàng)新推動內(nèi)燃機(jī)效能和安全性不斷優(yōu)化。整個(gè)歷程達(dá)百余年之久，一部內(nèi)燃機(jī)發(fā)展史就是材料的發(fā)展史！這也是勞動對象決定生產(chǎn)工具的有力證明！合金材料作為主要材料，決定著內(nèi)燃機(jī)這種重要生產(chǎn)工具的發(fā)展。

電的發(fā)明與應(yīng)用是一個(gè)漫長而復(fù)雜的歷史過程。古希臘人早在公元前600 年左右就發(fā)現(xiàn)了一些靜電現(xiàn)象，如觀察琥珀摩擦后會吸引輕物體。然而，對電的認(rèn)識直到近代才有所突破。在17 世紀(jì)，科學(xué)家開始系統(tǒng)研究電的性質(zhì)，如奧姆、法拉第、庫侖等人對電進(jìn)行了深入研究，闡釋了一些重要科學(xué)原理。1800 年，意大利科學(xué)家亞歷山德羅·伏特（Alessandro Volta）發(fā)明了第一塊原始電池，這也成為電的生產(chǎn)技術(shù)誕生的標(biāo)志。電的應(yīng)用始于19 世紀(jì)，首先是在通信領(lǐng)域，如電報(bào)的發(fā)明和應(yīng)用。隨后，電的應(yīng)用逐漸擴(kuò)展到照明、動力、電磁學(xué)、電化學(xué)等領(lǐng)域。隨著電磁學(xué)的發(fā)展，法拉第和亨利等科學(xué)家的工作為電動機(jī)、變壓器和發(fā)電機(jī)的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。發(fā)電機(jī)的發(fā)明和電力系統(tǒng)的建立使得電能得以大規(guī)模地生產(chǎn)和傳輸，從而推動了第二次工業(yè)革命的發(fā)展。

在上述歷史過程中，材料對電的生產(chǎn)、傳輸與應(yīng)用起到基礎(chǔ)性支撐作用，對生產(chǎn)工具的改進(jìn)與應(yīng)用產(chǎn)生重要影響。電的最早使用始于電報(bào)。電報(bào)是利用電信號傳遞文字、圖片等信息的通訊手段。1837 年，美國發(fā)明家塞繆爾·莫爾斯（Samuel Morse）與其同事阿爾弗雷德·維爾斯頓（Alfred Vilston）共同發(fā)明了世界第一臺有線電報(bào)。這一發(fā)明標(biāo)志著電信技術(shù)的重大進(jìn)步，對于當(dāng)時(shí)的通信領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。1839 年，首條真正投入使用營運(yùn)的電報(bào)線路在英國出現(xiàn)，裝設(shè)在大西方鐵路兩個(gè)車站之間作通信之用，長13 英里。早期的電報(bào)只能在陸地上通信，后來使用了海底電纜，開展了越洋服務(wù)。到了20 世紀(jì)初，開始使用無線電報(bào)，電報(bào)業(yè)務(wù)基本上已能抵達(dá)地球上大部分地區(qū)。因?yàn)榭梢灾苯邮褂?，銅（Copper）的使用已有一萬年的歷史。公元前3500 年，人們用銅與另一種金屬錫鍛造成了人類史的第一個(gè)合金——青銅。95%的銅是在1900 年后開采冶煉的。銅在地球中有巨大儲量，世界上第一條有線電報(bào)線就是使用銅制造的。因?yàn)殂~具有良好的導(dǎo)電性和耐腐蝕性，適合用于長距離的電信傳輸。銅線的使用為早期的電報(bào)系統(tǒng)提供了可靠的信號傳輸，奠定了電信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的發(fā)展，其他類型的電報(bào)線也陸續(xù)出現(xiàn)，如鐵線和鋼線，但銅線在早期的電信系統(tǒng)中起到了關(guān)鍵作用。電報(bào)機(jī)的零部件，如繼電器、開關(guān)、電磁鐵等，需要使用導(dǎo)電材料、磁性材料和機(jī)械強(qiáng)度高的金屬材料。這些材料的應(yīng)用為有線電報(bào)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。

1854 年，美國發(fā)明家亨利·戈培爾（Henry Goebel）將一根炭化的竹絲放在真空的玻璃瓶下通電發(fā)光。美國發(fā)明家托馬斯·阿爾瓦·愛迪生（Thomas Alva Edison）繼此改良出鎢絲燈泡，在美國獲得了“碳絲白熾燈”的專利。愛迪生在美國持有擁有1093 項(xiàng)專利，其專利發(fā)明物：電燈泡、留聲機(jī)、活動電影攝影機(jī)、直流電力系統(tǒng)、蠟制印刷滾筒等廣為人知。而這些發(fā)明，是在以電力為基礎(chǔ)的背景下產(chǎn)生的。在同樣的條件下，電話也問世了。1876 年3 月10 日，美國發(fā)明家亞歷山大·格雷厄姆·貝爾（Alexander Graham Bell）與他的同事試驗(yàn)了世界上第一臺可用的電話機(jī)，使用了鐵絲作為電話線的材料。選用鐵絲是因?yàn)樗膶?dǎo)電性能相對較好，并且在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下較容易獲得和加工。但鐵絲的電阻較大，導(dǎo)致信號衰減嚴(yán)重，影響了通話質(zhì)量。隨著對通信質(zhì)量要求的不斷提高，人們開始尋找更好的導(dǎo)電材料。在19 世紀(jì)末至20 世紀(jì)初，電話系統(tǒng)逐漸開始采用銅線作為電話線的材料。銅具有良好的導(dǎo)電性能，能夠有效地傳輸電信號，并且相對于鐵絲來說，銅線的電阻較小，有助于減少信號衰減。因此，銅線的使用顯著改善了電話系統(tǒng)的通信質(zhì)量。為了防止電信號在傳輸過程中受到干擾或損失，電線需要絕緣材料來包裹。最初使用的絕緣材料可能是橡膠、絕緣漆等。從電報(bào)電話傳輸線路到電報(bào)機(jī)、電話機(jī)的運(yùn)行，材料在有線通信系統(tǒng)的發(fā)明中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，為后來的通信技術(shù)和電信行業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也標(biāo)志著材料科學(xué)與技術(shù)在通信領(lǐng)域的重要應(yīng)用。

無線電（Radio waves）是無線電波的簡稱，是一種電磁波，是在自由空間（包括空氣和真空）中傳播的電磁波。在電磁波譜上，其波長比紅外線長。和其他電磁波一樣，無線電波也以光速行進(jìn)。自然界中的無線電波，主要是由閃電或宇宙天體形成。由人工產(chǎn)生的無線電波，是一種通信技術(shù)，應(yīng)用在無線通信、廣播、雷達(dá)、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航系統(tǒng)、電腦網(wǎng)絡(luò)方面。1867 年，蘇格蘭數(shù)學(xué)物理學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）在數(shù)學(xué)理論上首次預(yù)測了無線電波。他的數(shù)學(xué)理論，現(xiàn)在稱為麥克斯韋方程組，預(yù)測耦合的電場和磁場可以作為“電磁波（Electromagnetic waves）”穿過空間。麥克斯韋提出光是由波長很短的電磁波組成的 。麥克斯韋在電磁學(xué)領(lǐng)域的功績實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)自艾薩克·牛頓后的第二次統(tǒng)一[10]。1887 年，德國物理學(xué)家海因里?！ず掌潱℉einrich Hertz）在他的實(shí)驗(yàn)室中通過實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生無線電波證明了麥克斯韋電磁波的真實(shí)性，表明它們表現(xiàn)出與光相同的波特性：駐波、折射、衍射和偏振。意大利發(fā)明家古列爾莫·馬可尼（Guglielmo Marconi）在1894 至1895 年左右開發(fā)了第一臺實(shí)用的無線電發(fā)射器和接收器。1896年，馬可尼電報(bào)公司成立。20 世紀(jì)初，無線電技術(shù)開始得到商業(yè)應(yīng)用，無線電通信系統(tǒng)逐步建立。在20 世紀(jì)20 年代，廣播電臺開始使用無線電技術(shù)進(jìn)行廣播，使得無線電技術(shù)得到了大規(guī)模的應(yīng)用和普及。20 世紀(jì)的兩次世界大戰(zhàn)期間，無線電技術(shù)在軍事通信、雷達(dá)和導(dǎo)航等方面得到了廣泛應(yīng)用。正是無線電利用無線電波進(jìn)行通信而無需通過有線電纜或其他物理連接的技術(shù)優(yōu)勢，使無線電在通信、廣播、雷達(dá)、導(dǎo)航和其他領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

在無線電技術(shù)中，材料發(fā)揮了重要支撐作用。無線電設(shè)備中使用的電子元件，如電容器、電感、晶體管、集成電路等，都需要使用半導(dǎo)體材料、金屬材料、絕緣材料等。無線電設(shè)備的天線需要使用具有良好導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度的金屬材料，如鋁、銅、鋼等。在無線電設(shè)備中，絕緣材料用于保護(hù)電子元件和線路，以防止電信號的泄漏和干擾。無線電設(shè)備線路的基板材料采用鋁制基板。無線電設(shè)備需要使用耐高溫、耐腐蝕的包裝材料，以保護(hù)設(shè)備內(nèi)部元件。材料科學(xué)和工程發(fā)展對無線電發(fā)展的支撐至關(guān)重要。無線電應(yīng)用的意義重大，標(biāo)志著人類對自然資源利用的能力由有形物質(zhì)向無形物質(zhì)的重大飛躍。

在上述歷史過程中，真空管（Vacuum Tube）發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。真空管，俗稱電子管，是一種電子元件，用于控制電子流的流動，是由一個(gè)或多個(gè)電子發(fā)射體（如熱陰極）和一個(gè)或多個(gè)電子收集體（如陽極）組成的真空封裝的設(shè)備，是一種最早期的電信號放大器件。真空管的歷史可溯自愛迪生效應(yīng)，即電子管中的熱陰極發(fā)射電子的現(xiàn)象。當(dāng)熱陰極受到加熱時(shí)，它會釋放出電子，并被陽極吸引，產(chǎn)生電流。真空管需要電子流來完成放大、開關(guān)和控制電路等功能，因此，愛迪生效應(yīng)是真空管關(guān)鍵性的工作原理。19 世紀(jì)末，在馬可尼電報(bào)公司工作的英國科學(xué)家弗萊明（John A.Fleming）改進(jìn)電報(bào)接收機(jī)關(guān)鍵電子器件粉末檢波器。1904 年，弗萊明根據(jù)愛迪生效應(yīng)，用真空二極管作為無線電波檢波裝置，大大改善了電報(bào)檢波裝置的性能。真空二極管除檢波外，還有變交流電為直流電的整流作用。真空二極管是人類歷史上第一只電子器件。在美國從事無線電信號檢波工作的李·德弗雷斯特（Lee deForest）發(fā)現(xiàn)，在二極管的負(fù)極和正極之間加入一個(gè)柵極后，電信號顯著增強(qiáng)，于是第一只三極管于在1907 年問世。最初幾年，人們只是把真空二極管作為靈敏的探測器和檢波器，并不了解它還具有放大作用。事實(shí)上，三極管就是一個(gè)放大器。1919 年，德國人朔特基（Walter H.Schottky）提出在柵極和正極之間加一個(gè)簾柵極的設(shè)想。1926 年，英國人朗德（Henry J.Round）實(shí)現(xiàn)了朔特基的設(shè)想，發(fā)明了四極管。同年，荷蘭的霍爾斯特（Gilles Holst）和泰勒根（Bernard D.H.Tellegen）發(fā)明了五極管。真空管的相繼問世，促進(jìn)了電子工業(yè)的興起。1920 年，美國威斯汀豪斯公司在匹茲堡開設(shè)了世界上第一座無線電電臺。1921 年，美國無線電股份有限公司成立，將分屬于馬可尼、貝爾電話、通用電氣、西屋和阿姆斯特等公司的有關(guān)專利匯集起來。生產(chǎn)電子管的大工廠在世界各地相繼建立，電子管進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年，隨著無線電廣播的發(fā)展，收音機(jī)開始上市。同年，英國人貝爾德（John L.Baird）制造出第一臺能傳輸圖像的機(jī)械式電視機(jī)。到20 世紀(jì)30 年代末，真空管已經(jīng)滲透到各應(yīng)用領(lǐng)域，成為無線電技術(shù)的一種無可替代的核心技術(shù)產(chǎn)品。直到20世紀(jì)50 年代前期，真空管仍處于蓬勃發(fā)展的狀態(tài)。真空電子器件的發(fā)展帶動了各種電子設(shè)備的發(fā)展，使無線電通信、電話、廣播、電視等電子信息產(chǎn)業(yè)成為當(dāng)時(shí)世界工業(yè)體系中最為龐大的產(chǎn)業(yè)之一。

人們將能源（Energy）按基本形態(tài)，分類為一次能源（Primary energy）和二次能源（Secondary energy）。一次能源，即天然能源，指在自然界現(xiàn)成存在的能源，如煤炭、石油、天然氣、水能等。二次能源是指由一次能源加工轉(zhuǎn)化的能源產(chǎn)品，如電力、煤氣、蒸汽等。按馬克思主義經(jīng)典理論，一次能源屬于勞動對象，而二次能源的能源產(chǎn)品屬于勞動資料。工業(yè)革命不僅將一次能源的煤炭轉(zhuǎn)化成為蒸汽動力，而且還將一次能源的煤炭、水能等轉(zhuǎn)化成為電力。19 世紀(jì)70 年代，歐洲進(jìn)入電力革命時(shí)代。電力，也稱之為電能（Electric energy），指使用電來做功的能力。發(fā)電（Electricity generation）意指從其他種類的能源轉(zhuǎn)換為電力的過程。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電產(chǎn)生的電能會經(jīng)由輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)，傳送到使用者或儲能系統(tǒng)。1820至1830年間，英國科學(xué)家邁克爾·法拉第（Michael Faraday）[11]提出電磁場的概念，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)的原理、抗磁性、法拉第電解定律。他發(fā)明了一種電磁旋轉(zhuǎn)機(jī)器，這就是今天電動機(jī)的雛形。由于法拉第的努力，電磁現(xiàn)象被用于具有實(shí)際用途的科技發(fā)展。法拉第電磁感應(yīng)定律，是借由一組以上的線圈在磁場中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，使動能轉(zhuǎn)換為電能。常見的方法為透過燃燒化石燃料或核反應(yīng)驅(qū)動熱機(jī)產(chǎn)生動能，或是利用流體的動能（如水力或風(fēng)力），來推動發(fā)電機(jī)并產(chǎn)生電能。發(fā)電廠最初采用直流發(fā)電技術(shù)。直流發(fā)電機(jī)是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電的發(fā)電機(jī)。電力最初用于照明。1866 年，德國發(fā)明家、企業(yè)家、物理學(xué)家恩斯特·維爾納·馮·西門子（Ernst Werner von Siemens）與西門子公司其他工程師發(fā)明了人類歷史上第一臺直流發(fā)電機(jī)。1881 年，美國發(fā)明家愛迪生籌建中央發(fā)電廠。1882 年，有兩家初具規(guī)模的發(fā)電廠投入生產(chǎn)。愛迪生電燈公司在倫敦建立了第3 座發(fā)電站，利用蒸汽機(jī)驅(qū)動直流發(fā)電機(jī)發(fā)電，安裝了3 臺110 伏特直流發(fā)電機(jī)，可為1500 個(gè)16 瓦的白熾燈供電。由于直流電供電范圍受限，人們把供電的目光轉(zhuǎn)向交流電。交流電是指電流方向隨著時(shí)間作周期性變化的電流。交流電可有效傳輸電力。電磁感應(yīng)原理發(fā)現(xiàn)后，產(chǎn)生交流電的方法也就得以知曉。1882 年，英國電工詹姆斯·戈登（James Gordon）建造出大型雙相交流發(fā)電機(jī)。開爾文勛爵（Lord Kewin）與塞巴斯蒂安·費(fèi)蘭蒂（Sebastian Ferranti）開發(fā)早期交流發(fā)電機(jī)，頻率介于100 赫茲至300 赫茲之間。1891 年，尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）取得“高頻率”（15000 赫茲）交流發(fā)電機(jī)的專利。之后，多相交流發(fā)電機(jī)被用來供應(yīng)電流，此后的交流發(fā)電機(jī)的交流電流頻率通常設(shè)計(jì)在16 赫茲至100 赫茲間，搭配弧光燈、白熾燈或電動機(jī)使用。

火力發(fā)電（Thermal power）是指利用可燃物的燃燒產(chǎn)生的熱能，通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電方式。所用燃料為燃煤、燃?xì)猓ㄌ烊粴狻⒁夯蜌?、頁巖氣、可燃冰、沼氣）、燃油（石油或重油、頁巖油）和垃圾（焚化爐）等。1875 年，世界第一個(gè)火力發(fā)電廠在巴黎北火車站建立。隨著發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)制造技術(shù)和輸電變電技術(shù)的發(fā)展完善，尤其是電力系統(tǒng)的出現(xiàn)以及社會電氣化對電能的巨大需求，20 世紀(jì)30 年代后，火力發(fā)電進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期?；鹆Πl(fā)電機(jī)組在20 世紀(jì)50 年代中期達(dá)到300 至500 兆瓦級。

水力發(fā)電（Hydroelectric power）是指利用水能（蘊(yùn)藏在水體中的勢能）沖擊帶動發(fā)電機(jī)的水輪機(jī)，將動能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電方式。1878 年，法國建成世界第一座水電裝置。1882 年，美國威斯康星州福克斯河上的阿普爾頓應(yīng)用愛迪生系統(tǒng)的水電站，是世界上第一座有一定規(guī)模效應(yīng)的水電站，于1882 年9 月30 日開始運(yùn)行。該水電站由造紙制造商H.J.羅杰斯（H.J.Rogers）建成，且發(fā)出的電力用于H.J.羅杰斯家、電站本身和附近建筑物的照明。歐洲第一座商業(yè)性水電站是意大利的特沃利水電站，于1885 年建成，裝機(jī)65 千瓦。19世紀(jì)90 年代起，水力發(fā)電在北美、歐洲許多國家受到重視，利用山區(qū)湍急河流、跌水、瀑布等優(yōu)良地形位置修建了一批數(shù)十至數(shù)千千瓦的水電站。1895 年，在美國與加拿大邊境的尼亞加拉瀑布處建造了一座大型水輪機(jī)驅(qū)動的3750 千瓦水電站。進(jìn)入20 世紀(jì)后，由于長距離輸電技術(shù)的發(fā)展，使邊遠(yuǎn)地區(qū)的水力資源逐步得到開發(fā)利用，并向城市及用電中心供電。20 世紀(jì)30 年代后，水電建設(shè)的速度和規(guī)模有了更快和更大的發(fā)展，由于筑壩、機(jī)械、電氣等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們已能在十分復(fù)雜的自然條件下修建各種類型和不同規(guī)模的水力發(fā)電工程。

發(fā)電與材料之間關(guān)系密切。發(fā)電需要使用各種材料來構(gòu)建發(fā)電設(shè)備、傳輸電能以及存儲能量。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子需要使用高強(qiáng)度的金屬材料，如鋼、銅、鋁等。這些材料具有良好的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受發(fā)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)和電磁力的作用。輸電線路需要使用導(dǎo)電性能良好的金屬材料，如鋁、銅等，以及絕緣材料，如橡膠、聚氯乙烯等，以確保電能的高效傳輸。1836 年，世界上制造出第一根銅線外用橡皮帶包扎的低電壓（600 伏特以下）電力用電線。發(fā)電設(shè)備內(nèi)部需要使用絕緣材料，如絕緣樹脂、絕緣漆等，以保護(hù)設(shè)備內(nèi)部元件不受電擊和損壞。發(fā)電設(shè)備內(nèi)部需要使用散熱材料，如銅、鋁等，以幫助散熱，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。發(fā)電設(shè)備需要使用耐高溫、耐腐蝕的包裝材料，如特種塑料、陶瓷等，以保護(hù)設(shè)備內(nèi)部元件。總之，發(fā)電離不開各種材料的支持，材料在發(fā)電設(shè)備的制造、電能的傳輸以及設(shè)備的保護(hù)等方面發(fā)揮著重要作用。材料科學(xué)和工程的發(fā)展為電力技術(shù)的不斷進(jìn)步提供了重要支撐。

電機(jī)（Electric motor）是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。它利用電流在磁場中產(chǎn)生的力來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。電機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)中不可或缺的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、家用電器等。電機(jī)有多種類型，包括直流電機(jī)、交流電機(jī)、同步電機(jī)、異步電機(jī)等。每種類型的電機(jī)都有不同的工作原理和適用場景。如，直流電機(jī)適用于需要可調(diào)速和精密控制的應(yīng)用，而交流電機(jī)則廣泛應(yīng)用于家用電器和工業(yè)設(shè)備中。電機(jī)在第二次工業(yè)革命中扮演了重要角色。電機(jī)的廣泛應(yīng)用推動了工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，工業(yè)生產(chǎn)自動化導(dǎo)致生產(chǎn)效率的提高和人力勞動的減少，推動了工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化。電機(jī)的應(yīng)用推動了交通運(yùn)輸工具的革命，使得電動列車、電車和地鐵等公共交通工具成為可能，這對城市交通和人員運(yùn)輸產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。電機(jī)的應(yīng)用推動了家用電器的發(fā)展和普及。例如，電動縫紉機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)等家用電器的出現(xiàn)極大地改善了人們的生活質(zhì)量。電機(jī)的應(yīng)用也推動了各種工業(yè)設(shè)備的改進(jìn)，例如電動工具、起重設(shè)備、風(fēng)力設(shè)備等，這些設(shè)備的使用大大提高了生產(chǎn)效率和安全性?？傊姍C(jī)使用推動了工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的現(xiàn)代化。

材料在電機(jī)發(fā)展中發(fā)揮著重要的支撐作用，不同種類的材料被用于電機(jī)的不同部件，以提高電機(jī)的性能、效率和可靠性。如磁性材料用于電機(jī)的磁場產(chǎn)生和傳導(dǎo)，包括永磁材料和電磁鐵芯材料。電絕緣材料用于電機(jī)繞組的絕緣，以確保電流在繞組中傳導(dǎo)時(shí)不會發(fā)生短路或擊穿。電導(dǎo)體材料用于電機(jī)繞組和電路中的導(dǎo)線，以提供電流傳輸?shù)穆窂健＝Y(jié)構(gòu)材料用于電機(jī)的外殼、支架和其他結(jié)構(gòu)部件，以提供機(jī)械支撐和保護(hù)。熱管理材料用于電機(jī)的散熱器和絕緣材料，以管理電機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量。這些材料在電機(jī)的設(shè)計(jì)和制造中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，對電機(jī)的性能、效率和可靠性產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。

鋁（Aluminum or Aluminium），是一種可燃燒化學(xué)元素，是較軟的易延展的銀白色金屬，是地殼中第三大豐度的元素（僅次于氧和硅），也是豐度最大的金屬，在地球的固體表面中占約8%的質(zhì)量。鋁金屬在化學(xué)上很活躍，最主要的含鋁礦石是鋁土礦。19 世紀(jì)早期，鋁并沒有作為獨(dú)立金屬生產(chǎn)。1825 年，丹麥物理學(xué)家、化學(xué)家漢斯·克里斯蒂安·奧斯特（Hans Christian ?rsted）發(fā)現(xiàn)如何用氯化鋁來還原元素鋁。由于鋁是具有良好機(jī)械性質(zhì)的輕金屬，因此廣泛替代了金或銀這種較重且功能較少的金屬。但是當(dāng)時(shí)鋁的制作很貴，無法大量生產(chǎn)，以至于拿破侖三世為他的貴賓使用鋁制餐具，其余的客人則是使用銀器。德國化學(xué)家弗里德里?！ぞS勒（Friedrich W?hler），于1827 年用金屬鉀還原熔融的無水氯化鋁得到較純的金屬鋁單質(zhì)。1886 年，美國發(fā)明家查爾斯·馬丁·霍爾（Charles Martin Hall）和法國化學(xué)家保羅·埃魯（Paul Héroult）各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了電解制鋁法，后來這種方法被稱為霍爾—埃魯法。這種方法把氧化鋁轉(zhuǎn)化成金屬鋁。這一制造方法大大降低了鋁的制造成本。1889 年，奧匈帝國化學(xué)家卡爾·約瑟夫·拜耳（Carl Josef Bayer）繼續(xù)優(yōu)化了從鋁土礦中提取氧化鋁的過程，使得生產(chǎn)鋁的原料氧化鋁更加經(jīng)濟(jì)易得。迄今以拜耳法與霍爾—埃魯法聯(lián)用生產(chǎn)鋁的方法仍是大規(guī)模工業(yè)制鋁的主要手段。

鋁因其低密度以及耐腐蝕的特性而受到重視。利用鋁及其合金制造的結(jié)構(gòu)件不僅在航空航天工業(yè)中非常關(guān)鍵，在交通和結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域也非常重要。在第二次工業(yè)革命期間，鋁作為材料發(fā)揮了重要作用，由于鋁的輕質(zhì)、耐腐蝕性和強(qiáng)度特性，使其成為制造飛機(jī)機(jī)身和汽車車身及其他交通運(yùn)輸設(shè)備的理想材料。鋁被用于制造輸電線路和電力設(shè)備的導(dǎo)線和散熱器。鋁的良好導(dǎo)電性使其成為電力傳輸?shù)闹匾牧?，有助于提高電力傳輸效率。鋁在包裝行業(yè)和建筑領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如鋁制罐、鋁合金門窗、鋁合金型材等。鋁合金在軍事工業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用，用于制造飛機(jī)、艦船、武器和其他軍事設(shè)備，因?yàn)槠漭p量化和耐腐蝕性能，鋁作為一種輕質(zhì)、耐腐蝕的材料得以廣泛應(yīng)用，其用量僅次于鋼鐵，促進(jìn)交通運(yùn)輸、電力傳輸、包裝、建筑和軍事等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展進(jìn)步。

在第二次工業(yè)革命中，高分子材料研究與應(yīng)用情況取得了重大進(jìn)展。高分子材料（Polymer materials）是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料。許多天然材料也是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可看作是高分子的集合。高分子材料也稱為聚合物材料，是以高分子化合物為基體，再配有其他添加劑（助劑）所構(gòu)成的材料。一般將在生活中大量采用的，已經(jīng)形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的高分子，稱為通用高分子材料，把具有特殊用途與功能的稱為功能高分子。按用途一般將通用高分子材料分為五類，即塑料、橡膠、纖維、涂料和黏合劑。樹枝、獸皮、稻草等或是人類在遠(yuǎn)古時(shí)代最先使用的天然高分子材料。在歷史的長河中，中華民族發(fā)明的以天然高分子加工而成的紙張、絲綢等產(chǎn)品一直同人類文明的發(fā)展緊密交織在一起。從19 世紀(jì)開始，人類開始使用改造過的天然高分子材料。硫化橡膠和硝化纖維塑料（賽璐珞）是兩個(gè)典型的例子。合成橡膠的研究和生產(chǎn)取得了重大突破。合成橡膠的發(fā)展對輪胎制造、橡膠制品和其他工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。進(jìn)入20 世紀(jì)之后，高分子材料進(jìn)入了大發(fā)展階段。塑料（plastic）是指以高分子量的合成樹脂或石油為主要組分，加入適當(dāng)添加劑，經(jīng)加工成型的塑性（柔韌性）材料，或固化交聯(lián)形成的剛性材料。塑料可依加熱后是否軟化分為熱塑性塑料及熱固性塑料。熱塑性塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯。熱固性塑料只能熔化一次成型。酚醛塑料、脲醛塑料是熱固性塑料。1907 年，李奧·貝克蘭（Leo Bakeland）發(fā)明了酚醛塑料。1920 年，赫爾曼·施陶丁格（Hermann Staudinger）提出了高分子的概念。20 世紀(jì)20 年代末，聚氯乙烯、聚苯乙烯開始大規(guī)模生產(chǎn)與規(guī)模使用。20 世紀(jì)30 年代末，開始生產(chǎn)尼龍。塑料材料的研究和應(yīng)用也得到了顯著發(fā)展。塑料廣泛用于電器絕緣、機(jī)械材料、建筑材料與家具材質(zhì)、包裝材料、人造纖維（尼龍、聚酯纖維）等方面。合成纖維（Synthetic fibre）是科學(xué)家廣泛研究改進(jìn)天然存在的動物和植物纖維的結(jié)果。通常，合成纖維通過將纖維形成材料通過噴絲板擠出到空氣和水中，形成一條線而產(chǎn)生。在開發(fā)合成纖維之前，人造纖維是由從石化產(chǎn)品獲得的聚合物制成。這些纖維被稱為合成或人造纖維。一部分纖維是由植物來源的纖維素制造。常見成品有尼龍、奧綸等。新型塑料的開發(fā)使得塑料制品在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。在這一時(shí)期，高分子化學(xué)作為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科開始嶄露頭角?？茖W(xué)家們開始深入研究高分子化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和合成方法，為今后高分子材料的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在經(jīng)歷了20 世紀(jì)的大發(fā)展之后，高分子材料對整個(gè)世界的面貌產(chǎn)生了重要的影響。美國《時(shí)代》雜志曾載文，認(rèn)為塑料是20 世紀(jì)人類最重要的發(fā)明。高分子材料對文化領(lǐng)域和人類的生活方式也產(chǎn)生了重要的影響。

在第二次工業(yè)革命中，美國大力發(fā)展重工業(yè)，煤炭開采和鋼鐵生產(chǎn)繁盛，鐵路長度不斷增加，其制造業(yè)生產(chǎn)規(guī)模超過英國，成為世界領(lǐng)先。德意志帝國與英國成為歐洲主要的工業(yè)國家，1900年，德意志帝國化工業(yè)靠染料主導(dǎo)全球市場，可生產(chǎn)出上百種染料，并向醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)化學(xué)和電化學(xué)領(lǐng)域拓展。制藥業(yè)就是從染料業(yè)分化出來的。筆者曾對人類疾病的藥物干預(yù)提出化學(xué)藥物、生物藥物和細(xì)胞藥物三個(gè)紀(jì)元的歷史劃分觀點(diǎn)[12]。19世紀(jì)末，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的一項(xiàng)最重要進(jìn)步是利用化學(xué)藥物作為治療手段對疾病進(jìn)行干預(yù)。早在1763 年，英國醫(yī)生愛德華·斯通（Edmund Stone）發(fā)現(xiàn)柳樹皮有治療發(fā)熱的功效。其他科學(xué)家從柳樹皮中分離到水楊苷，并制備水楊酸鈉，并被證明有退熱鎮(zhèn)痛消炎作用。1897 年，德國拜耳公司的化學(xué)家費(fèi)利克斯·霍夫曼（Felix Hoffmann）改造水楊酸鈉，研制出乙酰水楊酸。經(jīng)過藥理研究證明其退熱鎮(zhèn)痛消炎作用更穩(wěn)定。1899 年2 月，德國拜耳公司以“阿司匹林（Aspirin）”的名稱進(jìn)行藥物注冊；次年在美國申報(bào)專利，將世界第一個(gè)化學(xué)合成藥物阿司匹林推向市場，開啟化學(xué)藥物治療時(shí)代，開辟了藥物干預(yù)的第一個(gè)紀(jì)元[12]。此后，藥物研發(fā)者先尋找一些在實(shí)驗(yàn)動物模型上呈現(xiàn)某種藥理學(xué)作用的毒素、草藥或其他植物材料，從中分離出活性化學(xué)成分。再確定其分子結(jié)構(gòu)并利用化學(xué)方法來合成該化學(xué)分子。最后再鑒定其生物活性和藥物作用。其后也可對該化學(xué)分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，使其優(yōu)化來降低使用劑量，提高安全性和療效。這種以活性化學(xué)成分為核心的藥物研發(fā)模式主導(dǎo)了從20 世紀(jì)初到20 世紀(jì)中葉的化學(xué)藥物開發(fā)進(jìn)程。目前經(jīng)常使用的433 種藥物分子實(shí)體，絕大多數(shù)是以上述經(jīng)典藥物發(fā)現(xiàn)方式找到的[13]。全球現(xiàn)有2600 多種化學(xué)結(jié)構(gòu)完全不同的化學(xué)實(shí)體藥物。如果加上基本分子組合、結(jié)構(gòu)修飾等，上市藥物有10000 多種可治療1100 多種大類疾病。[12]

第二次工業(yè)革命是以電力、化學(xué)工業(yè)和鋼鐵工業(yè)大發(fā)展為主要特征的產(chǎn)業(yè)變革。其間，材料發(fā)揮了重要作用，推動了工業(yè)生產(chǎn)和科技進(jìn)步的發(fā)展。一是金屬材料的廣泛應(yīng)用。鋼鐵的生產(chǎn)和應(yīng)用得到了進(jìn)一步發(fā)展。鋼鐵被廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，成為工業(yè)化生產(chǎn)的重要材料支撐。二是新材料的出現(xiàn)。合金、塑料、橡膠等新材料的出現(xiàn)為工業(yè)生產(chǎn)提供了更多的選擇，并開辟了許多新的工業(yè)領(lǐng)域。三是電子材料的應(yīng)用得到了極大的發(fā)展。如半導(dǎo)體材料的應(yīng)用推動了電子工業(yè)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展。四是化學(xué)材料的問世?；瘜W(xué)工業(yè)的發(fā)展也為新材料的研發(fā)提供了支撐，例如合成纖維、塑料等材料的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)材料的局限性，推動了工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步?？偟膩碚f，材料在第二次工業(yè)革命中發(fā)揮了重要作用，它們的發(fā)展和應(yīng)用推動了工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了更多的選擇，成為第二次工業(yè)革命的重要推動力。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，也是第三次工業(yè)革命（Third industrial revolution，1945 年 至 今）[14，15]的開始。自動化的計(jì)算機(jī)提升了生產(chǎn)力水平，核技術(shù)提供了超過石油的發(fā)電效率，可再生清潔能源發(fā)電能力大幅提升。這是人類歷史上規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的科技革命，至今仍未結(jié)束。一般認(rèn)為，第三次科技革命以原子能技術(shù)、航天技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)和可再生能源的應(yīng)用為代表，人工合成材料、生物技術(shù)、遺傳工程、太陽能、風(fēng)能等高新技術(shù)蓬勃發(fā)展。筆者將第三次工業(yè)革命定義為是以硅基半導(dǎo)體材料、人工合成材料為主要材料，以石油、天然氣、煤化石能源、核能、可再生清潔能源為主要能源，電子計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)、航空航天設(shè)施設(shè)備為關(guān)鍵設(shè)備的產(chǎn)業(yè)革命。

在此期間，信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展產(chǎn)生十分重要的引領(lǐng)作用，這一時(shí)期也稱為信息革命、信息技術(shù)革命。信息技術(shù)革命通常指的是20 世紀(jì)后半葉以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、軟件技術(shù)等領(lǐng)域的快速發(fā)展和應(yīng)用所帶來的變革。這一革命使得信息的獲取、處理、存儲和傳輸變得更加便捷和高效，促進(jìn)了各個(gè)行業(yè)的數(shù)字化和信息化。也有把這一歷史階段稱為數(shù)字革命，意指信息技術(shù)革命所帶來的對社會、經(jīng)濟(jì)、文化等各個(gè)方面更為廣泛、深刻的變革影響，改變了人們的生活方式、商業(yè)模式、生產(chǎn)方式等，同時(shí)也包括了人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。因此，信息技術(shù)革命的概念更側(cè)重于信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，而數(shù)字革命則更廣泛地包括了信息技術(shù)在內(nèi)的各種數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和影響。故，對第三次工業(yè)革命時(shí)期也有信息時(shí)代（Information Age）或數(shù)字時(shí)代（Digital Age）的稱謂。然而，第三次工業(yè)革命畢竟是憑借信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)起家的，本文也是主要從勞動對象角度出發(fā)、勞動對象與生產(chǎn)工具的辯證統(tǒng)一關(guān)系來觀察分析科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的發(fā)展規(guī)律的。因此，筆者亦認(rèn)同把第三次工業(yè)革命稱之為硅時(shí)代（Silicon Age）[15]，與信息時(shí)代或數(shù)字時(shí)代等其他時(shí)代稱謂一樣，承載著不同內(nèi)涵的文明含義。硅基半導(dǎo)體材料對于電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。硅基材料是制備高技術(shù)半導(dǎo)體設(shè)備的關(guān)鍵材料，20 世紀(jì)，美國加利福尼亞州的Santa Clara 山谷因其半導(dǎo)體高新技術(shù)企業(yè)興起聚集而獲得“硅谷（Silicon Valley）”昵稱，并聞名天下。此種以材料命名時(shí)代的歷史回歸，似乎折射出新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革可能出現(xiàn)新材料革命的變遷。

電子計(jì)算機(jī)（Computer），俗稱電腦，是利用模擬或者數(shù)字電子技術(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算、處理邏輯關(guān)系，并有存儲記憶功能，具有按程序自動運(yùn)行、高效處理海量數(shù)據(jù)效應(yīng)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。電子計(jì)算機(jī)是第三次工業(yè)革命通信信息產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備，是重要的生產(chǎn)工具。集成電路是決定電子計(jì)算機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵零部件，而硅基半導(dǎo)體材料則是決定集成電路發(fā)展的主要材料。三者的決定關(guān)系也驗(yàn)證了主要材料決定重要生產(chǎn)工具的觀點(diǎn)，并且引出一個(gè)主要材料決定關(guān)鍵設(shè)備中關(guān)鍵零部件的認(rèn)識。

如前所述，真空二極管在早期的電子設(shè)備中起到了關(guān)鍵作用，在無線電、電視、放大器和計(jì)算機(jī)等設(shè)備中廣泛使用。1950 年，英國計(jì)算機(jī)科學(xué)家、數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家艾倫·麥席森·圖靈（Alan Mathison Turing）進(jìn)行圖靈實(shí)驗(yàn)（Turing test），開啟程序邏輯運(yùn)算之先河，反映了科學(xué)原理對技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)作用，他被譽(yù)為計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能之父。作為計(jì)算工具，計(jì)算器從農(nóng)業(yè)社會的手動設(shè)備（算盤）在工業(yè)革命初期向機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)變（德國Wilhelm Schickard 齒輪式計(jì)算器等），后來向電子設(shè)備方向發(fā)展。信息論的創(chuàng)始人，美國數(shù)學(xué)家、電子工程師克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)（Claude Elwood Shannon）提出機(jī)電繼電器可模擬和解決布爾代數(shù)的邏輯問題，可進(jìn)行二進(jìn)制計(jì)算。1907 年，美國發(fā)明家李·德弗雷斯特（Lee de Forest）發(fā)明了真空三極管，并用真空管代替了繼電器，通過其放大和開關(guān)特性來處理邏輯關(guān)系和二進(jìn)制運(yùn)算。1941 年，世界上第一部使用真空管計(jì)算器的可編程電子計(jì)算機(jī)阿塔納索夫—貝瑞計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)上問世。然而，這臺計(jì)算機(jī)由于受真空管的可靠性和壽命，以及技術(shù)條件和工程技術(shù)方面限制，并沒有被實(shí)際建造出來。1945 年，賓夕法尼亞大學(xué)約翰·普雷斯班（John Presper）和約翰·莫奇利（John W.Mauchly）設(shè)計(jì)并制成了世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)—電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)（ENIAC），用于進(jìn)行數(shù)字計(jì)算。該計(jì)算機(jī)使用了18800 個(gè)電子管，1500 個(gè)繼電器，體積為90 立方米，質(zhì)量達(dá)30 噸，占地面積為167 平方米，耗電量約為150 千瓦時(shí)。此為第一代電子計(jì)算機(jī)。20世紀(jì)50 年代，真空管計(jì)算機(jī)居于統(tǒng)治地位。1959至1964 年間設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)一般稱為第二代計(jì)算機(jī)。在此期間，電子計(jì)算機(jī)在縮小體積、減輕重量、提高性能和降低耗電量等方面的發(fā)展需求推動了電子管小型化等研發(fā)。在這個(gè)過程中，半導(dǎo)體材料脫穎而出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，電子管逐漸被晶體管和集成電路所取代。一些特定的應(yīng)用仍在使用電子管，如在一些音頻放大器、高頻通信設(shè)備和專業(yè)音頻設(shè)備中。

半導(dǎo)體材料（Semiconductor materials）是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類固體材料。常見的半導(dǎo)體材料包括硅（Si）、鍺（Ge）、砷化鎵（GaAs）等。這些材料在室溫下的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，可以通過控制材料的摻雜和溫度來調(diào)節(jié)其導(dǎo)電性能。半導(dǎo)體材料在電子器件、光電子器件、太陽能電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

1947 年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的威廉·肖克利（William Shockley）、約翰·巴?。↗ohn Bardeen）和沃爾特·豪澤·布拉頓（Walter Houser Brattain）研究小組研制出一種點(diǎn)接觸型的鍺晶體管（晶體管Transistor）。同年，威廉·肖克利又研發(fā)出雙極性晶體管（Bipolar transistor），俗稱三極管。1951年，用合金方法制造的鍺晶體管已經(jīng)問世，其放大性能較穩(wěn)定，但實(shí)際應(yīng)用上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如電子管，存在著頻率特性差、噪聲大、功率低、壽命短等缺點(diǎn)。隨著工藝結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，鍺、硅等半導(dǎo)體材料的純度不斷提高，晶體管的優(yōu)勢日漸顯現(xiàn)，晶體管和晶體二極管開始進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)階段。晶體管開始進(jìn)軍助聽器和收音機(jī)制造行業(yè)。1954年，世界上第一臺超小型晶體管收音機(jī)上市，售價(jià)為49.95 美元。1955 年，晶體管助聽器和收音機(jī)開始走向國際市場。1956 年，用擴(kuò)散方法制作晶體管獲得成功，晶體管的頻率性能和功率容量大大提高，晶體管技術(shù)步入成熟階段，各種高頻晶體管陸續(xù)問世。電子設(shè)備的晶體管化使電阻器、電容器、線圈、繼電器、電路插件等電子元件日益小型化，且可靠性和壽命大幅度提高。晶體管的出現(xiàn)使人們對半導(dǎo)體材料開展了更深入的研究，所制造的各種半導(dǎo)體器件用途廣泛，如自動化設(shè)備的光敏電阻、太陽能電池、應(yīng)力測量裝置等。

晶體管被認(rèn)為是現(xiàn)代歷史中最偉大的發(fā)明之一，是二十世紀(jì)最重要的發(fā)明[17]。在重要性方面可以與印刷術(shù)、汽車和電話等發(fā)明相提并論。晶體管是所有現(xiàn)代電器的關(guān)鍵主動（Active）器件。晶體管之所以如此重要，主要是因?yàn)榭筛叨茸詣踊笠?guī)模生產(chǎn)晶體管，從而不可思議地降低單位生產(chǎn)成本。它讓收音機(jī)、計(jì)算器、電腦等電子產(chǎn)品變得更小型化和廉價(jià)。

晶體管的小型化雖然大幅度提高了電子設(shè)備的小型化，但是隨著計(jì)算機(jī)、人造衛(wèi)星、航空航天等技術(shù)的快速發(fā)展，小型化晶體管仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求。不僅晶體管要更小化微型化，其他電阻、電容器、繼電器等電子元件也要小型化微型化。于是，人們開始研制“微模組件”式的電子器件，即先把各種電子元件設(shè)法密集地裝配在一起，再疊成立體結(jié)構(gòu)。1952 年，英國皇家雷達(dá)站工程師達(dá)默（Geoffrey Dummer）提出了這種集成化電路的設(shè)想。1958 年9 月12 日，德州儀器公司的美國工程師和發(fā)明家杰克·基爾比（Jack Kilby）用鍺塊制成電阻器，用PN 結(jié)鍺晶體做成電容器，并將鍺晶體管等裝在玻璃板上的鍺晶片上。然后，他用蝕刻法在幾個(gè)器件間刻出溝道，用金導(dǎo)線將它們連接，形成一個(gè)完整的電路，成功制造出世界上第一塊集成電路。他被認(rèn)為是集成電路技術(shù)的先驅(qū)之一，對現(xiàn)代電子科技作出了巨大貢獻(xiàn)。1959 年，美國仙童半導(dǎo)體公司的諾伊斯（Robert Noyce）用平面工藝制作出硅集成電路，真正實(shí)現(xiàn)了單片集成電路，成為后來集成電路發(fā)展的原型。1960 年，第一塊MOS 集成電路誕生。1962 年，世界上出現(xiàn)了第一塊僅有12 個(gè)晶體管和電阻的集成電路正式商品，標(biāo)志著第三代電子器件正式登上歷史的舞臺。1965 年，美國英特爾公司的創(chuàng)始人摩爾（Gordon Moore）提出著名的摩爾定律，即芯片上可容納的元件每隔18 至24 個(gè)月便會增加1 倍，性能也將提升1 倍。集成電路的發(fā)明為微電子學(xué)、微電子技術(shù)的發(fā)展開辟了道路，并按照摩爾定律預(yù)測的速度不斷發(fā)展，對現(xiàn)代工業(yè)的影響日益深遠(yuǎn)。

集成電路（Integrated Circuit，IC）是一種微小電子器件，它將大量的電子元件（如晶體管、電容器和電阻）集成到一個(gè)小的硅片上。這些電子元件被精密地布置和連接在一起，形成一個(gè)功能完整的電路。集成電路的發(fā)明使得電子器件的尺寸大幅縮小，成本降低，性能提高，功耗降低，并且大大提高了電子設(shè)備的可靠性。集成電路是現(xiàn)代電子設(shè)備的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車電子系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域。

集成電路離不開材料及其制造工藝的創(chuàng)新。晶體管是集成電路的核心器件，其性能依賴于鍺或硅的純度。1948 年，肖克利在制作結(jié)型晶體管時(shí)，物理化學(xué)家蒂爾（Gordon Teal）和工程師利特爾（John B.Little）曾幫助他制成了第一臺拉晶機(jī)，從熔晶中制成了PN 結(jié)，并用摻入雜質(zhì)的方法制成NPN 結(jié)單晶體。正如后來的研究者評價(jià)所言：“肖克利無論設(shè)計(jì)出什么種類的放大器，也只能是一些供自己消遣的草圖而已?！币簿褪钦f，沒有半導(dǎo)體材料的提純和生長單晶以及摻入雜質(zhì)的技術(shù)，高性能的晶體管就不可能誕生。

20 世紀(jì)60 年代，晶體管計(jì)算機(jī)取代了電子管計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)中邏輯關(guān)系和二進(jìn)制運(yùn)算主要通過集成電路中的晶體管來實(shí)現(xiàn)。1964 至1972 年的計(jì)算機(jī)被稱為第三代計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是大量使用集成電路，典型的機(jī)型是IBM360 系列。到了20世紀(jì)70 年代，集成電路技術(shù)的應(yīng)用極大地降低了計(jì)算機(jī)生產(chǎn)成本，隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，個(gè)人計(jì)算機(jī)開始出現(xiàn)，并逐漸普及。1972 年以后的計(jì)算機(jī)習(xí)慣上被稱為第四代計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是基于大規(guī)模集成電路，及后來的超大規(guī)模集成電路。1971 年11 月15 日，英特爾公司在全球推出第1款微處理器Intel 4004。1972 年4 月1 日，英特爾公司推出8008 微處理器。1976 年，史蒂夫·喬布斯（Steve Jobs）和斯蒂夫·沃茲尼亞克（Stephen Wozniak）創(chuàng)辦蘋果計(jì)算機(jī)公司，并推出Apple I 計(jì)算機(jī)。1977 年5 月，Apple II 型計(jì)算機(jī)發(fā)布。1979年6 月1 日，英特爾發(fā)布了8 位的8088 微處理器。1980 年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)開始普及。IBM PC 的推出使得個(gè)人計(jì)算機(jī)開始在商業(yè)和家庭中得到廣泛應(yīng)用。1990 年11 月，微軟發(fā)布第一代多媒體個(gè)人電腦標(biāo)準(zhǔn)，有光盤驅(qū)動器。1994 年10 月10 日，英特爾發(fā)布75MHz 奔騰處理器。1997 年1 月8 日，英特爾發(fā)布Pentium MMX，對游戲和多媒體功能進(jìn)行了增強(qiáng)。此后，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和移動計(jì)算設(shè)備的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)開始迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出各種新的應(yīng)用和技術(shù)。

單晶硅可用于制作半導(dǎo)體器件、太陽能電板和集成電路。硅基半導(dǎo)體材料（Silicon-based semiconductor materials）是以硅材料為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新型材料，包括絕緣層上的硅材料、鍺硅材料、多孔硅、微晶硅以及以硅為基底異質(zhì)外延其他化合物半導(dǎo)體材料等，對電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，主要體現(xiàn)在：一是制造半導(dǎo)體器件最常用的半導(dǎo)體材料之一，被廣泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)的半導(dǎo)體器件制造中，例如晶體管、二極管等。這些器件構(gòu)成了電子計(jì)算機(jī)中的邏輯電路和存儲單元，是計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。二是硅基材料在集成電路的制造中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。隨著硅技術(shù)的不斷進(jìn)步，集成電路的制造工藝得到不斷的改進(jìn)，從而使得集成電路的集成度不斷提高，性能不斷提升，這對電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。三是硅基材料具有穩(wěn)定性高、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，這使得電子計(jì)算機(jī)的硬件部件在長時(shí)間的運(yùn)行中能夠保持穩(wěn)定的性能?？偟膩碚f，硅基材料在電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展中扮演了重要角色，其在半導(dǎo)體器件制造、集成電路發(fā)展以及硬件穩(wěn)定性等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，推動了電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新。

互聯(lián)網(wǎng)（Internet）是指全球范圍內(nèi)連接在一起的計(jì)算機(jī)和手機(jī)網(wǎng)絡(luò)。它允許數(shù)以億計(jì)的設(shè)備相互通信和交換信息，從而為人們提供了無限的信息資源和服務(wù)。互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展始于20 世紀(jì)60 年代末和70 年代初，最初是由美國國防部的ARPA 網(wǎng)（后來成為互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)）發(fā)展而來?；ヂ?lián)網(wǎng)通過一系列的協(xié)議和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（如TCP/IP、HTTP 等）來連接全球各地的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，為人們提供了各種各樣的服務(wù)，包括電子郵件、在線購物、社交媒體、視頻和音頻流媒體、搜索引擎等?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展也催生了許多新的行業(yè)和商業(yè)模式，如電子商務(wù)、在線教育、遠(yuǎn)程辦公等。隨著時(shí)間的推移，互聯(lián)網(wǎng)變得越來越普及，改變了人們的生活與生產(chǎn)方式，改變了商業(yè)和社會的運(yùn)作方式，并成為現(xiàn)代社會不可或缺的一部分。

材料對互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有著重要的影響。一是材料為通信設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施提供支撐。如光纖、衛(wèi)星通信設(shè)備、天線等。材料的發(fā)展和應(yīng)用對通信設(shè)備的性能、傳輸速度和可靠性有著重要影響。二是半導(dǎo)體材料的發(fā)展和應(yīng)用直接影響了計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備的性能和功耗。三是光電子材料為光纖通信和光纖傳感器等光電子設(shè)備提供支撐。四是高性能的能源材料和電池技術(shù)對互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的使用壽命和可靠性有著重要影響。綜上所述，材料對互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有著重要的影響，不僅關(guān)系到互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的性能和可靠性，也關(guān)系到互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的能源效率和環(huán)境友好性。因此，材料科學(xué)和工程的發(fā)展對互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新至關(guān)重要。

在第三次工業(yè)革命中，核能得到了大量的投資和發(fā)展。許多國家建立了核電站，以滿足不斷增長的能源需求，并減少對化石燃料的依賴。核能被認(rèn)為是一種低碳、高效的能源形式，可以減少溫室氣體的排放，并且在一定程度上解決了能源安全和能源供應(yīng)的問題。然而，核能利用也面臨著一些挑戰(zhàn)和爭議。核能事故的風(fēng)險(xiǎn)、核廢料處理、核輻射安全性等問題都成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。同時(shí)，隨著可再生能源技術(shù)的發(fā)展，如太陽能和風(fēng)能等，一些國家開始轉(zhuǎn)向可再生能源，減少對核能的依賴。在未來，核能仍然可能在一定程度上發(fā)揮重要作用。一些新的核能技術(shù)正在研發(fā)中，如第四代核反應(yīng)堆，這些技術(shù)可能會解決一些現(xiàn)有核能技術(shù)所面臨的問題。同時(shí)，一些國家也在加大對核能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，以期在能源轉(zhuǎn)型和碳減排方面發(fā)揮更大的作用。因此，核能在第三次工業(yè)革命中仍然具有一定的發(fā)展前景。

材料在核能領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，包括以下幾個(gè)方面：一是燃料包殼材料的熱傳導(dǎo)性、輻照穩(wěn)定性和耐腐蝕性能影響著核燃料包殼的性能與壽命。二是反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料的輻照穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性能維護(hù)著反應(yīng)堆的安全性和運(yùn)行穩(wěn)定性。三是核廢料處理材料對核廢料安全的處理和儲存至關(guān)重要。四是核能設(shè)施中輻射控制材料可使人員和設(shè)備不受輻射的影響。五是核燃料再處理需要使用一些特殊的化學(xué)材料，以進(jìn)行核燃料的回收和再利用。綜上所述，材料在核能領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對于核能設(shè)施的安全性、運(yùn)行穩(wěn)定性、核廢料處理等方面都有著重要的影響。

第三次工業(yè)革命時(shí)期，航天技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，包括太空探索、衛(wèi)星通信、國際空間站等領(lǐng)域。人類登陸月球、無人探測器探測其他行星等事件都是航天技術(shù)的重大成就。衛(wèi)星通信技術(shù)和導(dǎo)航系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，這些技術(shù)的發(fā)展改變了全球通信和導(dǎo)航的方式，對社會和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。各國在航天領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的合作，例如國際空間站項(xiàng)目，這種合作有助于推動航天技術(shù)的發(fā)展。隨著私營企業(yè)的參與，商業(yè)航天逐漸興起。一些私營企業(yè)開始投資和開發(fā)太空旅游、衛(wèi)星發(fā)射等商業(yè)航天項(xiàng)目，這些項(xiàng)目有望為航天技術(shù)的發(fā)展帶來新的動力。未來，航天技術(shù)可能會更加注重深空探索，例如登陸火星、探測外太空等。這將需要更先進(jìn)的技術(shù)和深入的國際合作。隨著地球資源的日益枯竭，人類可能會開始探索太空資源，例如從月球或小行星上開采資源。這將是未來航天技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的重要方向。

材料在航天技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。航天器需要具備輕量、高強(qiáng)度、高溫抗性和耐腐蝕等性能，以應(yīng)對極端的太空環(huán)境。因此，航天器的結(jié)構(gòu)材料對其性能和可靠性至關(guān)重要。航天器需要具備良好的熱控能力，以在太空中有效地控制溫度。因此，熱控材料對于航天器的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。航天器的燃料和推進(jìn)劑需要具備高能量密度、高可靠性和長期儲存等特性，以保證航天器的推進(jìn)性能。航天器的電子設(shè)備需要具備輻射抗性、高溫抗性和高可靠性等特性，以保證在太空環(huán)境中的正常運(yùn)行。航天器需要具備良好的隔熱性能，以保護(hù)航天器免受極端的太空溫度影響。綜上所述，材料在航天技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對于航天器的結(jié)構(gòu)、熱控、推進(jìn)、電子設(shè)備和隔熱等方面都有著重要的影響。

移動電話，也稱手機(jī)（Mobile phone,cell phone），是可以在較大范圍內(nèi)使用的便攜式電話。20 世紀(jì)40 年代末至50 年代初，首臺便攜式無線電話問世，但體積龐大，主要用于軍事和特殊行業(yè)。1973年4 月3 日，摩托羅拉公司的馬丁·庫珀（Martin Cooper）在紐約展示了史上第一款手持移動電話。20 世紀(jì)80 年代初，第一代商用手機(jī)問世，是基于蜂巢式基站網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)之間進(jìn)行通信的電話網(wǎng)絡(luò)，稱為“第一代（1G）”移動通信，類似于簡單的無線電雙工電臺，鎖定在一定頻率以模擬語音通話，有被竊聽的風(fēng)險(xiǎn)，模擬調(diào)變技術(shù)需要龐大的天線等。因此，這些手機(jī)體積龐大，通話質(zhì)量不佳，價(jià)格昂貴，主要用于商業(yè)和政府機(jī)構(gòu)。20 世紀(jì)90年代初，第一臺商用數(shù)字手機(jī)誕生，其通話質(zhì)量和信號穩(wěn)定性得到了顯著提高，手機(jī)開始向普通消費(fèi)者市場滲透。第二代移動電話（2G）由模擬式語音通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)為數(shù)字信號交換通信網(wǎng)絡(luò)。它發(fā)端于公元1990 年代初，之后逐漸在世界各地普及。第3 代移動通信系統(tǒng)（3G）自20 世紀(jì)末期開始研發(fā)，于21 世紀(jì)初陸續(xù)在世界各國開始服務(wù)，目前已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。第3 代手機(jī)也稱為智能手機(jī)（Smart phone），其興起改變了通信設(shè)備的格局，其功能更多，如互聯(lián)網(wǎng)訪問、社交媒體、攝像等，成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。目前有W-CDMA、CDMA2000 和TD-SCDMA等多種制式規(guī)格。第四代移動電話網(wǎng)絡(luò)（4G）是在2010 年中期開始在世界上普遍使用的高速移動網(wǎng)絡(luò)，可分為TDD-LTE（分時(shí)型長期演進(jìn)技術(shù)）、FDD-LTE（分頻型長期演進(jìn)技術(shù)）及WiMAX（IEEE 802.16m）。而TDD-LTE、FDD-LTE 規(guī)格在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)進(jìn)行了統(tǒng)一。4G 技術(shù)將一般傳統(tǒng)的語音通信完全當(dāng)作是數(shù)據(jù)包加以傳輸，其最重要功能是搭配能夠上網(wǎng)執(zhí)行各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的智能手機(jī)。由于作為第四代移動網(wǎng)絡(luò)終端的智能手機(jī)在功能上相當(dāng)于小型電腦，因此，4G 實(shí)質(zhì)是一種可以隨著基站擴(kuò)展使用范圍的巨大互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。第五代移動電話網(wǎng)絡(luò)（5G）是4G 之后的延伸，美國高通、中國華為、韓國三星、日本NTT、歐盟各國等都在投入相當(dāng)?shù)馁Y源研發(fā)5G 網(wǎng)絡(luò)。2016 年11 月17 日，國際無線標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP 第八十七次會議在美國拉斯維加斯召開，中國華為主推Polar Code（極化碼）方案勝出，底層規(guī)格確立。

可再生能源技術(shù)在過去幾十年取得了顯著的發(fā)展，并且在未來有著廣闊的前景。太陽能光伏技術(shù)和太陽能熱能技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，成為了全球最主要的可再生能源之一。太陽能電池的成本不斷下降，效率不斷提高，太陽能發(fā)電已經(jīng)成為一種經(jīng)濟(jì)可行的能源選擇。風(fēng)能是另一種重要的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為一種成熟的商業(yè)技術(shù)。大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的部署，風(fēng)能發(fā)電的成本也在不斷下降。水能發(fā)電一直是主要的可再生能源之一，尤其是在一些地區(qū)，水電站是主要的電力來源。生物質(zhì)能技術(shù)包括生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)燃料和生物質(zhì)氣體化等，這些技術(shù)在一些地區(qū)也得到了廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，可再生能源技術(shù)的成本不斷下降，效率不斷提高，這將使得可再生能源在未來更加具有競爭力。全球范圍內(nèi)對于可再生能源的政策支持不斷增加，這將有助于推動可再生能源的發(fā)展。隨著儲能技術(shù)的不斷發(fā)展，可再生能源的可靠性和穩(wěn)定性將得到提高，這將使得可再生能源更加適合大規(guī)模應(yīng)用。一些新興的可再生能源技術(shù)，如潮汐能、地?zé)崮艿纫苍诓粩喟l(fā)展，這些新技術(shù)有望為可再生能源行業(yè)帶來新的增長點(diǎn)。可再生能源技術(shù)在未來有著廣闊的發(fā)展前景，將成為全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要組成部分。

在第三次工業(yè)革命中，人工合成材料發(fā)展迅速，取得了重大進(jìn)展，并且在未來有著廣闊的前景。人工合成材料是指通過化學(xué)合成或其他工藝方法制備的材料，通常具有特定的性能和用途。高性能聚合物是一類重要的人工合成材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性、耐腐蝕性和絕緣性能。目前，高性能聚合物得到了廣泛的應(yīng)用，例如碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、高強(qiáng)度塑料等。先進(jìn)金屬材料也取得了重大進(jìn)展，包括高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鈦合金等，這些材料在航空航天、汽車制造、建筑等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。新型功能材料如光學(xué)材料、電子材料、磁性材料等也得到了快速發(fā)展，為信息技術(shù)、電子產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域提供了重要支持。未來人工合成材料的發(fā)展將更加注重環(huán)保和可持續(xù)性，綠色環(huán)保材料將成為發(fā)展的重要方向，包括可降解材料、再生材料等。隨著科技的不斷進(jìn)步，人工合成材料將朝著智能化方向發(fā)展，例如具有自修復(fù)、自感應(yīng)、自適應(yīng)等功能的智能材料將成為未來的研究熱點(diǎn)。納米技術(shù)的發(fā)展將推動人工合成材料領(lǐng)域的創(chuàng)新，納米材料將具有優(yōu)異的性能和多種新的應(yīng)用，如納米復(fù)合材料、納米電子材料等。人工合成材料發(fā)展迅速，未來將繼續(xù)成為科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐，具有廣闊的發(fā)展前景。

第三次工業(yè)革命中，生命科學(xué)和生物技術(shù)取得了重大的突破和發(fā)展成就。1953 年，詹姆斯·杜威·沃森（James Dewey Watson）和弗朗西斯·哈利·康普頓·克里克（Francis Harry Compton Crick）發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸（DNA）雙螺旋結(jié)構(gòu)（包括中心法則），開啟了分子生物學(xué)時(shí)代，破解遺傳基因密碼機(jī)制的研究廣泛展開，分子遺傳學(xué)、分子免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等新學(xué)科相繼發(fā)展，生命的奧秘不斷有新揭示，DNA 重組技術(shù)更是使基因工程、蛋白質(zhì)工程等生物工程技術(shù)快速發(fā)展。1922 年，加拿大多倫多大學(xué)弗雷德里克·格蘭特·班廷（Frederick Grant Banting）和查爾斯·赫伯特·貝斯特（Charles Herbert Best）發(fā)現(xiàn)胰島素，并用動物來源的胰島素治療糖尿病患者，開啟了生物藥物的時(shí)代。1982 年，美國禮來制藥公司將世界第一個(gè)基因工程藥物——重組胰島素推向市場，使藥物干預(yù)進(jìn)入生物藥的第二紀(jì)元[12]。截至2022 年，全球12 類生物藥有541 種藥物商品，含435 種不同的活性生物藥物成分。基因組學(xué)取得巨大進(jìn)步，包括人類基因組計(jì)劃和其他生物基因組的測序工作。這些成就為了解基因和遺傳學(xué)提供了重要的基礎(chǔ)，也為生物技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。CRISPR 基因編輯技術(shù)的發(fā)明和廣泛應(yīng)用，使得科學(xué)家能夠更精確地修改生物體的基因，這對于基因治療、作物改良和生物研究具有重要意義。生物醫(yī)藥領(lǐng)域取得了重大突破，包括基因治療、生物制藥、干細(xì)胞研究等。這些技術(shù)為醫(yī)學(xué)治療提供了新的途徑，改善了許多疾病的治療效果?；蚪M學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展將推動醫(yī)學(xué)朝向個(gè)性化治療的方向發(fā)展，使得醫(yī)療更加精準(zhǔn)和有效。2017 年8 月，諾華制藥公司將CAR-T 細(xì)胞技術(shù)以Kymriah 產(chǎn)品方式推向市場，開辟了藥物干預(yù)的第三紀(jì)元——細(xì)胞治療的新紀(jì)元[12]。目前，細(xì)胞與基因治療產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展期。當(dāng)前全球已登記的細(xì)胞與基因治療相關(guān)臨床試驗(yàn)已超過7000 余項(xiàng)。截至2022 年初，全球經(jīng)批準(zhǔn)的細(xì)胞治療產(chǎn)品共33 款，包括21 種干細(xì)胞和12 種免疫細(xì)胞。生物技術(shù)的發(fā)展將為農(nóng)業(yè)提供新的技術(shù)手段，包括抗病蟲害作物、提高作物產(chǎn)量和改良品質(zhì)等。生物技術(shù)有望為生物能源生產(chǎn)提供新的途徑，同時(shí)也將為環(huán)境保護(hù)提供新的解決方案，例如生物降解材料、生物污染治理等。

在第三次工業(yè)革命中，材料發(fā)揮了重要作用，推動了科技進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。一是先進(jìn)材料的應(yīng)用得到了廣泛發(fā)展，如納米材料、復(fù)合材料、功能材料等，這些材料具有輕量化、高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性等特點(diǎn)，推動了高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。二是可再生能源材料的應(yīng)用使清潔能源產(chǎn)業(yè)大發(fā)展。隨著可再生能源的發(fā)展，太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電等新型能源材料得到了廣泛應(yīng)用。三是智能材料的研發(fā)和應(yīng)用成為熱點(diǎn)。例如形狀記憶合金、傳感材料等材料可以響應(yīng)外部環(huán)境變化，推動了智能制造和智能產(chǎn)品的發(fā)展。四是生物材料的興起。如生物降解材料、生物醫(yī)用材料等材料。先進(jìn)材料的應(yīng)用推動了高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可再生能源材料的發(fā)展推動了清潔能源產(chǎn)業(yè)的興起，智能材料和生物材料的出現(xiàn)推動了智能制造和生物科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?？傊?，材料的應(yīng)用種類在不斷拓展，材料的效能層級在不斷提升。材料的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用為第三次工業(yè)革命提供了關(guān)鍵性重要支撐和引領(lǐng)。尤其重要的是，主要材料決定關(guān)鍵設(shè)備中關(guān)鍵零部件的作用，反映了勞動對象對生產(chǎn)工具的決定性影響是通過對其內(nèi)部關(guān)鍵零部件的決定性作用來實(shí)現(xiàn)的。硅基半導(dǎo)體材料決定了集成電路的發(fā)展水平與質(zhì)量，集成電路決定了電腦和手機(jī)的發(fā)展水平與質(zhì)量。這也提示，當(dāng)一種設(shè)備發(fā)展到相當(dāng)高的程度時(shí)，主要材料與設(shè)備中關(guān)鍵零部件之間的主要矛盾的特性就愈發(fā)呈現(xiàn)。抓準(zhǔn)這一核心環(huán)節(jié)，才是解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

二、新材料的作用與前景

目前，針對新材料的發(fā)展，可將新材料分為三個(gè)大類別：一是先進(jìn)基礎(chǔ)材料。主要是指原有基礎(chǔ)材料的提質(zhì)升級，如金屬材料、無機(jī)非金屬材料等，提高其先進(jìn)性水平，通過高端材料研發(fā)來推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)如鋼鐵、有色金屬、石化、建筑、輕工、紡織等轉(zhuǎn)型升級。二是關(guān)鍵戰(zhàn)略材料。包括兩方面：其一，是戰(zhàn)略資源材料，如稀土材料，其自然稟賦就具有戰(zhàn)略意義。其二，戰(zhàn)略引領(lǐng)材料，是指一個(gè)關(guān)鍵材料對行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、裝備產(chǎn)生決定性作用的材料。如硅基半導(dǎo)體材料對集成電路以及電子計(jì)算機(jī)而言就是關(guān)鍵戰(zhàn)略材料。又如，高端裝備用特種合金、高性能纖維材料、新型能源材料、先進(jìn)半導(dǎo)體材料、稀土功能材料、新型顯示材料、先進(jìn)生物醫(yī)用材料、先進(jìn)生物基材料等，推動支撐新能源創(chuàng)新發(fā)展的大容量儲能、高效鈣鈦礦電池、鈉離子電池、氫燃料電池等新技術(shù)突破。三是前沿新材料。指科技前沿產(chǎn)生的新材料，如超導(dǎo)材料、高熵合金、液態(tài)金屬、增材制造材料等。這些新材料可催生新型未來產(chǎn)業(yè)。

從歷史發(fā)展上看，人類社會應(yīng)用的基本材料是生產(chǎn)力水平的基礎(chǔ)性標(biāo)志。材料革命是推動人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和時(shí)代前進(jìn)的根本動力。歷次世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，核心環(huán)節(jié)是材料與能源革命，并由此引發(fā)主要動力裝置和應(yīng)用場景的劇變。第一次工業(yè)革命，鋼鐵為主要材料，煤為主要能源，動力裝置為蒸汽機(jī)。第二次工業(yè)革命，材料轉(zhuǎn)變?yōu)橐院辖?、高分子材料為主，能源轉(zhuǎn)變?yōu)橐允蜑橹?，動力裝置轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)燃機(jī)。目前，我認(rèn)為，第三次工業(yè)革命正處在收尾階段。其中，習(xí)近平總書記大力倡導(dǎo)的能源革命，正推動著由化石能源向非化石能源、清潔能源方向轉(zhuǎn)變的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，可再生清潔能源逐漸成為綠色發(fā)展的基本能源保障。動力裝置向清潔排放的電力機(jī)車轉(zhuǎn)變，鐵路電動機(jī)車、載人載物電動汽車和電動船只的發(fā)展已漸成發(fā)展潮流。而滿足綠色發(fā)展要求、彰顯賦能效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)變革作用的新材料，將成為新一輪工業(yè)革命最重要的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。新材料的創(chuàng)新發(fā)展的質(zhì)量與水平不僅決定著第三次工業(yè)革命的成色，還決定著下一輪科技革命的源材料發(fā)展方向。掌握了新材料發(fā)展，就等于掌握了未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略主動權(quán)。新材料是新質(zhì)生產(chǎn)力的重要構(gòu)成。材料革命是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的源動力。

從技術(shù)發(fā)展上看，能源、信息、生物和材料技術(shù)是當(dāng)代四大主導(dǎo)性高新技術(shù)，對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生引擎拉動和系統(tǒng)支撐作用。而材料技術(shù)作為底層技術(shù)，對其他主導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展則發(fā)揮著基礎(chǔ)支撐和關(guān)鍵引領(lǐng)的效能。材料技術(shù)可支撐能源技術(shù)提高能級和運(yùn)行效率。而能源技術(shù)發(fā)展又可為材料技術(shù)進(jìn)步提供更廣闊的影響空間和更深入的影響層次。材料技術(shù)還在影響信息技術(shù)的發(fā)展，從近期手機(jī)芯片不斷更新、大國博弈的現(xiàn)實(shí)就可略見一斑。反過來，數(shù)字技術(shù)、人工智能將極大賦能于材料技術(shù)的發(fā)展。材料技術(shù)對生物技術(shù)的影響不斷顯現(xiàn)，合成化學(xué)與合成生物學(xué)的技術(shù)異曲同工，兩者交融發(fā)展，前景難以預(yù)期。生物制造的低能耗低材耗低碳排放對新材料發(fā)展也會產(chǎn)生深刻影響?？傊虏牧弦呀?jīng)成為新一輪科技革命的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。一代材料、一代裝備、一代產(chǎn)業(yè)，新材料科技創(chuàng)新所引發(fā)的時(shí)代變遷作用此時(shí)愈加凸顯。

從材料創(chuàng)新發(fā)展上看，新材料發(fā)展應(yīng)該體現(xiàn)如下重要作用：

第一，新材料綠色化和可持續(xù)發(fā)展的特征突出。發(fā)展新材料符合制造業(yè)綠色化發(fā)展要求，低能耗、低碳排放、無環(huán)境污染物排放的新材料是發(fā)展方向。新材料將成為構(gòu)建低碳綠色循環(huán)產(chǎn)業(yè)體系的物質(zhì)基礎(chǔ)，將成為支撐碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵保障。發(fā)展新材料符合人類可持續(xù)發(fā)展的要求，可有效解決地球物質(zhì)資源因人類過度利用而日漸缺乏乃至枯竭的問題。新材料生產(chǎn)將擺脫傳統(tǒng)化工生產(chǎn)方式，替代傳統(tǒng)天然產(chǎn)物的獲取方式，甚至跨越無機(jī)分子與有機(jī)分子的鴻溝，開辟材料應(yīng)用的新紀(jì)元。對資源的節(jié)約利用、循環(huán)式利用、可再生性利用應(yīng)是新材料發(fā)展的根本方向。

第二，新材料的賦能性效應(yīng)顯著。材料科學(xué)界、材料產(chǎn)業(yè)界最初對新材料的認(rèn)識，就是新材料要具備高性能，或產(chǎn)生新功能。所謂高性能，是指新材料可具有抵抗極端條件的性能，如耐高溫或低溫、耐高壓或低壓、耐腐蝕、抗輻射等。產(chǎn)生新功能，這也是新材料“新”之所在?！靶隆钡暮x較廣泛。一是材料自帶某種或某些功能。試想一下，連材料本身都有功能了，材料形成結(jié)構(gòu)后，其功能豈不更強(qiáng)大。二是具備智能，即智能材料。這也是人工智能所重點(diǎn)關(guān)注和介入的領(lǐng)域。新材料賦能性效應(yīng)顯著，以高性能、新功能推動材料、器件、裝備的系統(tǒng)功能全面提升，支撐產(chǎn)品、裝備、產(chǎn)業(yè)迭代向高端化躍升。

第三，新材料對關(guān)鍵生產(chǎn)工具中關(guān)鍵零部件的決定性作用顯著。如前所述，硅基半導(dǎo)體材料對集成電路以及手機(jī)的發(fā)展水平與質(zhì)量的決定性影響還在持續(xù)。航空發(fā)動機(jī)、深空航天器、深海探測器等一批關(guān)鍵性生產(chǎn)工具及其關(guān)鍵零部件依然是新材料高質(zhì)量發(fā)展的主戰(zhàn)場。

第四，新材料工程化應(yīng)用輻射效應(yīng)強(qiáng)勁。新材料催生新需求，以新需求和新應(yīng)用場景牽引上中下游產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，支撐產(chǎn)業(yè)鏈整體升級。

第五，新材料數(shù)字化賦能空間巨大。推動新材料研發(fā)、測試、生產(chǎn)、評價(jià)全鏈條數(shù)字化，并大幅提升制造業(yè)整體智能化水平。

第六，比較優(yōu)勢與集聚布局態(tài)勢呈現(xiàn)。國際上美、日、歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)占據(jù)核心專利和高端材料供給優(yōu)勢，我國位居第二梯隊(duì)，并形成東部京津冀、長三角、珠三角綜合性聚集區(qū)和中西部特色聚集區(qū)。中部贛、鄂、湘多以原材料產(chǎn)地為中心聚集；西部陜、甘、青、寧多以資源稟賦為特色，并與新能源產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，為其高質(zhì)量發(fā)展帶來新機(jī)遇。

在新一輪科技革命和工業(yè)革命中，材料將發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著科技的不斷進(jìn)步和工業(yè)的不斷發(fā)展，對材料的性能、功能和應(yīng)用提出了更高的要求，材料在新一輪科技革命和工業(yè)革命中扮演著至關(guān)重要的角色。一是先進(jìn)功能材料的需求不斷增長。新一輪科技革命需要更多具有特殊功能的材料，如具有特定電子、光學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)等性能的材料，以滿足信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源技術(shù)等領(lǐng)域的需求。二是新材料的研發(fā)與應(yīng)用成為推動科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。例如，納米材料、智能材料、生物材料等的研發(fā)和應(yīng)用，將推動新一輪科技革命的發(fā)展。三是輕量化材料的需求越來越大。高速交通工具、航空航天器材等領(lǐng)域的發(fā)展迫切需要輕量化材料的支撐。四是環(huán)保材料的需求也日益增加。如需可降解材料、可再生材料等，滿足綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的要求。

三、結(jié)語

本文把與科技革命與產(chǎn)業(yè)變革密切相關(guān)的勞動資料概括提煉為材料、能源、關(guān)鍵設(shè)備三大要素，實(shí)質(zhì)上還是反映了勞動對象與勞動資料之間的矛盾運(yùn)動，主要體現(xiàn)為主要材料與重要生產(chǎn)工具間的矛盾運(yùn)動。在這對矛盾體中，勞動對象（材料）是矛盾的主要方面，主要材料決定重要生產(chǎn)工具，尤其是主要材料決定重要生產(chǎn)工具中的關(guān)鍵零部件，而關(guān)鍵零部件又決定重要生產(chǎn)工具；反過來，生產(chǎn)工具的發(fā)展需求和存在問題又牽引和拉動材料不斷更新發(fā)展，不斷拓展應(yīng)用種類和提高應(yīng)用效能層級。這一對立統(tǒng)一關(guān)系可在本文三次工業(yè)革命的大量史實(shí)中得到證實(shí)。上述觀點(diǎn)如果能立得住，那么，“材料革命是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的源動力”則是必然結(jié)論！若讀者們有同感，亦是筆者莫大的欣慰所在。

作者致謝：感謝2023 年農(nóng)工黨中央材料科技創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略研討會與會的工業(yè)和信息化部、材料學(xué)界、材料產(chǎn)業(yè)界的諸位負(fù)責(zé)同志、管理人員、專家的發(fā)言成為本文重要的參考資料來源！感謝本文編輯郭洪泉同志與我進(jìn)行的馬克思主義生產(chǎn)力理論問題的探討，以及農(nóng)工黨中央研究室同事們?yōu)楸疚牡鸟R克思文獻(xiàn)檢索以及提供相關(guān)資料方面所付出的辛勤努力與大力支持！

作者附言：我用了一個(gè)多月時(shí)間，親自查閱資料，親自撰寫本文。其初始目的在于落實(shí)習(xí)近平總書記的要求，要學(xué)會從馬克思主義的觀點(diǎn)立場方法來分析認(rèn)識和解決問題，要把黨派所長與國家發(fā)展之需有效結(jié)合。作為農(nóng)工黨主要負(fù)責(zé)人，我要從思想方法的努力方向上作出積極的體現(xiàn)，在工作方法上身體力行，杜絕理論武裝也依賴于寫作工作團(tuán)隊(duì)的官僚主義和形式主義傾向。由于本人的馬克思主義水平和材料專業(yè)水準(zhǔn)有限，文章中一定存在錯誤。在此，懇請廣大農(nóng)工黨內(nèi)外的讀者同志們提出批評指正！