9、材料科學(xué)類

　　材料科學(xué)是研究材料的組織結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、生產(chǎn)流程和使用效能，以及它們之間相互關(guān)系的科學(xué)。材料科學(xué)是多學(xué)科交叉與結(jié)合的結(jié)晶，是一門與工程技術(shù)密不可分的應(yīng)用科學(xué)。中國(guó)的材料科學(xué)研究水平位居世界前列，有些領(lǐng)域甚至居于世界領(lǐng)先水平。

　　材料是人類用來制造機(jī)器、構(gòu)件、器件和其他產(chǎn)品的物質(zhì)。但并不是所有物質(zhì)都可稱為材料，如燃料和化工原料、工業(yè)化學(xué)品、食物和藥品等，一般都不算作材料。材料可按多種方法進(jìn)行分類。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、抗輻照能力、抗氧化、抗腐蝕能力等，根據(jù)材料用途不同，對(duì)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(duì)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。 　　

　　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、材料和能源作為社會(huì)文明的支柱。80年代，隨著高技術(shù)群的興起，又把新材料與信息技術(shù)、生物技術(shù)并列作為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志�，F(xiàn)代社會(huì)，材料已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和人民生活的重要組成部分。

　　人類社會(huì)的發(fā)展歷程，是以材料為主要標(biāo)志的。100萬年以前，原始人以石頭作為工具，稱舊石器時(shí)代。1萬年以前，人類對(duì)石器進(jìn)行加工，使之成為器皿和精致的工具，從而進(jìn)入新石器時(shí)代。新石器時(shí)代后期，出現(xiàn)了利用粘土燒制的陶器。人類在尋找石器過程中認(rèn)識(shí)了礦石，并在燒陶生產(chǎn)中發(fā)展了冶銅術(shù)，開創(chuàng)了冶金技術(shù)。公元前5000年，人類進(jìn)入青銅器時(shí)代。公元前1200年，人類開始使用鑄鐵，從而進(jìn)入了鐵器時(shí)代。隨著技術(shù)的進(jìn)步，又發(fā)展了鋼的制造技術(shù)。18世紀(jì)，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，成為產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。19世紀(jì)中葉，現(xiàn)代平爐和轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的出現(xiàn)，使人類真正進(jìn)入了鋼鐵時(shí)代。與此同時(shí)，銅、鉛、鋅也大量得到應(yīng)用，鋁、鎂、鈦等金屬相繼問世并得到應(yīng)用。直到20世紀(jì)中葉，金屬材料在材料工業(yè)中一直占有主導(dǎo)地位。

　　20世紀(jì)中葉以后，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，作為發(fā)明之母和產(chǎn)業(yè)糧食的新材料又出現(xiàn)了劃時(shí)代的變化。首先是人工合成高分子材料問世，并得到廣泛應(yīng)用。先后出現(xiàn)尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料，以及維尼綸、合成橡膠、新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料等。僅半個(gè)世紀(jì)時(shí)間，高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅(qū)，并在年產(chǎn)量的體積上已超過了鋼，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防尖端科學(xué)和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的發(fā)展。陶瓷是人類最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代，合成化工原料和特殊制備工藝的發(fā)展，使陶瓷材料產(chǎn)生了一個(gè)飛躍，出現(xiàn)了從傳統(tǒng)陶瓷向先進(jìn)陶瓷的轉(zhuǎn)變，許多新型功能陶瓷形成了產(chǎn)業(yè)，滿足了電力、電子技術(shù)和航天技術(shù)的發(fā)展和需要。

　　結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展，推動(dòng)了功能材料的進(jìn)步。20世紀(jì)初，開始對(duì)半導(dǎo)體材料進(jìn)行研究。50年代，制備出鍺單晶，后又制備出硅單晶和化合物半導(dǎo)體等，使電子技術(shù)領(lǐng)域由電子管發(fā)展到晶體管、集成電路、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。半導(dǎo)體材料的應(yīng)用和發(fā)展，使人類社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代。

　　現(xiàn)代材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了金屬、非金屬無機(jī)材料和高分子材料之間的密切聯(lián)系，從而出現(xiàn)了一個(gè)新的材料領(lǐng)域——復(fù)合材料。復(fù)合材料以一種材料為基體，另一種或幾種材料為增強(qiáng)體，可獲得比單一材料更優(yōu)越的性能。復(fù)合材料作為高性能的結(jié)構(gòu)材料和功能材料，不僅用于航空航天領(lǐng)域，而且在現(xiàn)代民用工業(yè)、能源技術(shù)和信息技術(shù)方面不斷擴(kuò)大應(yīng)用。