材料科学的内涵及研究方法

谢曜阳

材料科学的内涵及研究方法

谢曜阳

对于社会经济来说材料的发展是证明时代进步的重要标志，材料和人类发展之间有着密切的关系，人类的进步带动了材料的发展，材料科学技术水平的提高也推动了人类社会的进步。随着近几年来经济发展增速，材料的作用在工业生产以及科技研发中也变得更加重要，对此有必要进行更深一步的研究，充分发挥其行业价值。本文对于材料科学进行了一系列深入研究，阐述了材料科学的基本研究方法，并对其根本内涵做了重点分析。希望可以为相关工作者提供一些有利的参考意见。

材料验证了整个人类社会的发展历程，任何一种材料的发现和使用对于人类来说都是一项巨大的工业改革。可以说，材料科学的进步在很大程度上影响着社会的发展和人来的进步。在材料科学中自然科学的各种研究方法起到了关键作用，人类要想获得更好的发展和进步，掌握材料科学的研究方法和内涵具有重要的现实意义。本文以此为切入点做了深入分析，目的是希望可以促进材料科学实现更好的进步，从而创造出更重要的价值。

材料科学的基本研究方法

对对于材料科学研究方面涉及到的方法有很多，主要内容如下

归纳法。归纳法指的是搜集大量的相关数据并将其综合到一起进行分析核研究，然后概括出原理。如门捷列夫在对63中元素的性质利原子员之间的关系的研究时就运用了归纳法，进而机括了化学元素周期律。这种方法通常多用于科学发现中，研究结果真实可靠，但是推理过程具有一定的局限性。

演绎法。演绎法指的是通过一般原理来推论结果。通常多用于科学预见中，一般是提出科学假说的时候需要用到。最著名的演绎假说法就是孟德尔的杂交实验。除此之外，基因与染色体的关系的探究历程,此方法也得到了有效的运用。

分析法与综合法。分析法和综合法二者一般都是综合到一起应用，将其结合到一起可以在很大程度上实现科学技术的创新，极具应用价值。

类比法和移植法。类比法和移植法较为相似，指的是将某两种领域的技术和方法相互对调使用。最典型的例子就是在飞机领域应用螺旋桨技术，在医学领域应用拉链技术等。

数学方法。数学方法的主要作用就是探讨研究对象变化规律的同时表述系统结构领域行为，在科技研发中经常用到，在材料科学研究中发挥着重要作用。例如意大利科学家就是利用数学方法进行研究计算发现了新行星——谷神星。

原型启发法与仿生法。原型启发法和仿生法比较相似，指的是通过观察动物、植物以及自然现象之后受到某种启发并以此来进行科学研究。例如美国佛罗里达州立大学工程师Rick：Lind通过观察海鸥的飞翔特性从而受到启发，发明了一种功能极其强悍的远程遥控侦察机。例如日本相关科研部门都过观察猫头鹰的羽毛和翠鸟的喙受到了启发，从而发明了新干线子弹头列车，不仅速度快，且噪音极小。

黑箱法、相关法、环境法、过程法这四种方法主要作用基本相同，绝大多数时候是用来研究材料结构与性能之间的关系。具体如下：

（1）黑箱法：黑箱法比较特别，通常是在无法知道研究对象本质机理的时候对材料的结构和性能进行分析的情况下使用，属于一种物理研究法。在化纤生产中，各个生产环节是非常紧密的，每个细节上的错误都会影响产品，所以运用黑箱法进行问题的分析上是十分有效的。

（2）过程法和相关法：过程法和相关法也可以叫做分析法，主要的作用是对材料的本质进行研究，二者之间相辅相成，相互促进，缺一不可。

（3）环境法：通过对周围环境因素的研究来分析材料的结构和相关性能变化。在航空智能数据库系统中环境子库的研究—有机玻璃与铝合金材料的环境疲劳试验及环境子库的开发的实验研究中，就运用环境法，了解环境因数对飞机材料和其结构性能的影响。

材料科学研究内涵

材料科学有着丰富的内涵，这其中不仅有传统材料，还包括了一些性能特殊的高科技材料，这种内涵在很大程度上影响着人类社会的发展。具体表现在以下几个方面：

材料科学的发展影响着社会进步。上世纪六十年代，我国材料工程技术开始迅速发展，材料种类在不断丰富的同时在结构性能方面也得到了很大的进步。这些新材料的出现无疑推动了社会经济发展，为工业生产提供了良好的物质基础，很多高新技术产品都是建立在新材料技术之上的。直到目前为止，材料工程技术水平已经逐渐成为了衡量一个国家科技能力的重要指标，甚至已经在影响着整个社会的经济发展，对此有必要继续加大研究力度。新型材料的出现使人们的各种需求得到不同程度的满足，运用各种的技术，方法来完成人们的不同欲求。新材料出现在人们生活的各种细节之中，重要性也在逐步提高，广泛的运用在航天航空，医学，环境保护，工程，机械等等。比如以结构轻巧出奇于世的里尔芳2100号，一架八座的商用飞机就是全部采用碳纤维复合材料制成的。

材料科学发展和其他学科之间有着密切关系。材料科学具有一定的专业性和实用性，通常情况下材料研究都是有着明确目的和适当基础的，由于价值不同因此在实际生产中体现的作用也就存在一定差异，但是无论哪一种材料的诞生都势必会对社会发展产生一定的辐射作用。随着材料的应用范围逐渐拓宽，各个行业都有了渗透，这也在一定程度上促进了材料科学和其他学科之间的密切联，并为这些行业的发展奠定了良好的基础，提供了有利的支持，同时也在另一种角度上实现了学科之间的交叉发展。例如，近代科学技术发展出现的复合材料就很好地体现了这一观点。英国新研制的“乔巴姆”新型坦克的装甲是由两层十分特殊的钢板组成的，中间安装的玻璃纤维，超硬陶瓷和树脂材料，极大地提高了战斗能力。

综上所述，随着社会经济的快速发展，材料所发挥的重要也将越加重要，对此相关部门还是要加大研究力度，总结实践经验，选择合适的研究方法满足社会发展实际所需，最大限度的发挥其社会价值。总之，材料科学的发展不是一朝一夕就能实现的，这是一个漫长的过程，相信随着在未来的日子里材料科学的发展还会为人类进步做出更大的贡献。

广益实验中学）