浅谈材料学现状与发展趋势

宋咏蒲

（河南省商丘市第一高级中学 河南 商丘 476000）

浅谈材料学现状与发展趋势

宋咏蒲

（河南省商丘市第一高级中学 河南 商丘 476000）

材料科学曾经是最具吸引力的技术，正在出现新的实践发现，如铅可能是导致电子革命的超导陶瓷，但是超导体它仅仅是先进材料的一个组成部分，大到楼房、小轿车，小到电饭煲和人造毛发，都由不同的新材料组成，新材料促进了基因工程和计算机科学，奇异塑料，玻璃和陶瓷等行业的发展。因此，研究机构、大学和行业部门正共同合作，加速材料的商业化和产业化。

材料学；现状；发展

1 引言

材料，能源和信息化作为人类现代文明的几大基石。人类社会的进步和发展很大程度上取决于材料的进度。在人类文明历史上，材料的进步和发展一直是人类前进的重要标志。物质的改善和发展通常是技术前进的标志，新材料使社会发生变革，新技术能带动社会的前进，高科技材料没有发展，就不会有高科技的进步和现代经济的繁荣。

2 陶瓷

陶瓷能在微电子器件领域得到重用，还能在包装材料、基材，建筑材料，特种防护穿着材料，特种装甲等军事材料，骨骼、毛发等医学生物陶瓷材料以及近些年来引起我们关注的特种陶瓷发动机，福特汽车公司现在使用陶瓷切割工具切割钢材，一家美国公司还制造了一系列陶瓷刀具，能够保持多年的锋利，而且可以永不生锈和永不腐蚀。陶瓷还可以承受比不锈钢更高的温度，美国，日本已经做出了不需要冷却系统，高效率和轻质的陶瓷柴油机的原型。由于不需要冷却，废气排放的热量可以回收利用，这可以节省50%食物燃料，而且汽车重量减半。在机械工业中，陶瓷也可用作转塔，轨道等，具有精度高、无变形、无润滑的特点。在生活环境中，在净化器中具有活性的陶瓷材料可以对空气和水分进行过滤，对我们的身体有更好的好处。陶瓷在很长一段时间里，不能得到大幅度的应用是因为它比较脆弱的物理特性，但科学家通过陶瓷表面的改进技术能降低引起陶瓷脆性的原因，使其更具有推广性。在现代陶瓷型复合材料的发展，这些特性能大大提高它的韧性，这些新材料应用的决定性因素在于我们的科学人员增强了陶瓷材料其在原子或着分子水平上结构的改变和重组。

3 塑料

现在人们使用高强度聚合塑料制造大桥，娱乐设施，各种攻城器械以及生活生产日用品等，具有安全环保特性的塑料油箱以及塑料关键零件将被应用于研发的新型概念性汽车。还有一种新的塑料材料可以在人们做运动时产生电流和电磁感应，这一特性可以用于制作乐器，也可以应用于机器人机械手上的触觉感应器，还能记录每个冲头和冲头的空手道服装。

4 复合材料

石头，土壤和木炭都是天然的复合材料，混凝土砌块等是典型的人造的复合型材料，这种人造的复合材料具有钢的抗拉性能以及水泥的压缩性能等优点，可以用来制作高楼大厦也可以用来建成桥梁。现代的复合材料由FRP开发，FRP是玻璃纤维加强型塑料。第二代是碳纤维型材料，腈纶以及碳化硅增强型树脂（原塑料是合成纤维由以下几种材料组成：合成橡胶，丙烯酸，聚酯，尼龙），九十年代以来一直受到人们的重视和应用。目前科学家正在研究的纤维增强型金属，陶瓷纤维增强陶瓷和碳复合材料。碳复合纤维用于制造各种船只和各种机械，也可用作制作军用材料等。塑料纤维比钢强度能高三到五倍，可塑性是钢的三到四倍，对于航空，汽车工业，运动器材如日用生活品、各种化学器具、各种小物件等等，具有重量轻，耐用和减震的作用。特别地，最近已经报道了已经成功的制造了用于制造具有碳、铜金属基复合材料的半导体器件代替昂贵的合金的衬底和隔离电极的实验。另一个例子就是实现机械的准确的可执行力，如机器人，需要使用轻量化、高强度的结构复合材料来创建高速准确的信息执行力。再如铁氧体能够吸收电磁波，使用树脂和铁氧体复合制成的材料具有吸收电磁波的特性，能够吸收雷达波，可以用作隐身材料。

5 电子材料与通信材料

5.1 信息记录材料

信息记录材料是各种电子设备外设的关键性材料，是开展各种存储以及加工电子元器件的基础。现在广泛应用的是磁记录材料（磁盘），它是开发光学记录材料（CD）的基础，那就是以激光作为光源，多晶薄膜为光学信息存储材料。在光盘涂布介质中编码的信息，实现信息的再现，编码信号或用激光读取TV屏幕上显示的信号能直接扫入计算机。信息记录材料要想有突破性进展，需要解决和开发具有可擦除功能的光盘，现在开发的DVD就具有这一特性，得到广大用户的赞成和发展。现在，美国的IBM公司正在研究一种更成熟的磁光盘特性材料，具有存储量大、可多次读写等特性。

5.2 光纤

使全国通信发生革命性变化的就是最新的通信光纤电缆的应用开发，这种通信光纤光缆是有非常透明的玻璃制成，有SiO2等元素以高纯度石英掺杂。据了解，这款光纤光缆通讯能力比同轴电缆大至少20倍，具有节能、保密性好特点、重量轻以及免受电磁干扰的特性。随着光纤通信慢慢的取代这一种同轴电缆，微波通信技术已经成为未来通信技术发展的大趋势，下一代光通信光纤将会是红外线纤维和氟化玻璃纤维。

6 金属结构材料

现在的结构材料中，有机的合成材料的比例越来越高，无机的非金属材料的发展也越来越繁荣。但是在金属材料的发展方面，仍然具有很大的发展空间，但是金属材料以后仍然具有非常重要的地位。金属材料往往需要通过变革现有的技术和加入新的材料来提高制作合金增强或改变其自身的组织结构，从而更大的提高金属材料自身的性能。现代技术改变的金属材料有铝合金，钛合金以及各种军用器材的合金，特种应用型材料如医用的钛合金等等，都是通过改变金属的特性来实现的，具有各种特性，能满足不同领域的各种要求。

7 结语

物质是人类进步的主要象征，是现代文明的重要支柱之一。近三年来，中国经济的快速发展和国际地位的不断提高是和中国物资业和材料科技的巨大进步发展有着非常密切的关系。使中国在物质科技方面有了更好的基础和良好的传统，沿着这条道路将走向更高层次的中国材料科技在国际上将具有较高的知名度。总之，中国材料研究与应用要有漫长的路要走，都需要国家的大力支持，也需要中国材料科技工作者的共同努力。材料科技同仁，我们要充分发挥主观主动性和国际同行广泛的沟通，尽快使我们的国家在世界顶尖材料上具有一席之地！

[1]罗新民.从环境材料学展望汽车工业用钢材的现状与前景[J].江苏理工大学学报(自然科学版)，2001，(04):24-28+40.

[2]杨久俊，吴科如.材料学前沿研究现状及发展趋势[J].郑州大学学报(自然科学版)，2000，(03):82-91.

[3]郦剑，张超，郑宏晔.计算材料学的现状与发展前景[J].国外金属热处理，2000，(03):1-2.

[4] Мopo3oBЮ.Л.，陈根度.橡胶工业制品材料学的现状和发展前景[J].橡胶参考资料，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 【文献标识码】A 【文章编号】1009-5624（2018）02-0003-02