工程化学教案 第八章 富的材料科学的知识和材料化学的基本观点，才能合理地选材、用材和节材，在工作中 有所创造，有所前进。 第一节材料性能的内在依据 一、材料的重要性和分类 人类对材料的认识和利用，经历了一个漫长的探索、发展的历史过程。最初，人类 依靠大自然的恩赐，主要是从天然物中取得所需的材料，石器、骨器等成为人类利用的 第一代材料，随着金属治炼技术的发展，青铜、钢铁相继登上材料世界的舞台，各种合 金材料的相继问世，使金属材料成为主导材料。20世纪初发展起来的高分子材料，扩大 了材料的品种和范围，推动了许多新技术的发展，使人类进入了合成材料的时代。高分 子材料在工农业生产中的地位日益重要，有逐步取代钢铁材料的霸主地位之势。近几十 年来，新型无机非金属材料异军突起，发展极快，在材料世界中，和金属材料、有机高 分子材料一起，三足鼎立。在此基础上，第四代材料一一复合材料就应运而生，在能源 开发、电子技术、空间技术、国防工业和环境工程等重要领域中大显身手。第五代材料 一一智能化材料又在研究和开发之中，这类材料本身具有感知、自我调节和反馈的能力， 即具有敏感和驱动的双重功能，如同模仿生命系统的作用一样。它能像人的五官感知客 观世界：又能能动地对外作功，发射声波，辐射热能和电磁波，甚至促进化学反应和改 变颜色等类似于生命体的智慧反应。当然，这类材料智慧功能的获得是材料与电子、光 电子技术结合的结果。 由此可见，人类对材料的取得和使用是与社会生产力和科技发展水平紧密相连的。 一个国家材料的品种、质量和产量，是直接衡量这个国家的科技和经济发展水平的重要 标志之一。反过来，材料对发展经济，改善与提高人类文明的程度，又起到巨大的促进 作用。现在，材料和能源、信息控制，被称为现代工业的三大支柱，其重要性更加突出。 如果没有半导体材料的生产和发展，就不会有目前计算机技术的水平：如果不能获得高 温、高强度的结构材料，也绝不会有现代的航空航天工业。正是由于低损耗光导纤维的 问世，才能使长距离光信息传输得以实现：超导效应在20世纪初已被发现，然而只有 当人们制备出临界转变温度较高（如液氮温区77K,液态C02温区190K,甚至室温）的 超导材料时，才可望超导发电、输电、超导磁悬浮列车等超导技术的实用化。材料世界 3 工程化学教案 第八章 • • 3 富的材料科学的知识和材料化学的基本观点，才能合理地选材、用材和节材，在工作中 有所创造，有所前进。 第一节材料性能的内在依据 一、材料的重要性和分类 人类对材料的认识和利用，经历了一个漫长的探索、发展的历史过程。最初，人类 依靠大自然的恩赐，主要是从天然物中取得所需的材料，石器、骨器等成为人类利用的 第一代材料，随着金属冶炼技术的发展，青铜、钢铁相继登上材料世界的舞台，各种合 金材料的相继问世，使金属材料成为主导材料。20 世纪初发展起来的高分子材料，扩大 了材料的品种和范围，推动了许多新技术的发展，使人类进入了合成材料的时代。高分 子材料在工农业生产中的地位日益重要，有逐步取代钢铁材料的霸主地位之势。近几十 年来，新型无机非金属材料异军突起，发展极快，在材料世界中，和金属材料、有机高 分子材料一起，三足鼎立。在此基础上，第四代材料——复合材料就应运而生，在能源 开发、电子技术、空间技术、国防工业和环境工程等重要领域中大显身手。第五代材料 ——智能化材料又在研究和开发之中，这类材料本身具有感知、自我调节和反馈的能力， 即具有敏感和驱动的双重功能，如同模仿生命系统的作用一样。它能像人的五官感知客 观世界；又能能动地对外作功，发射声波，辐射热能和电磁波，甚至促进化学反应和改 变颜色等类似于生命体的智慧反应。当然，这类材料智慧功能的获得是材料与电子、光 电子技术结合的结果。 由此可见，人类对材料的取得和使用是与社会生产力和科技发展水平紧密相连的。 一个国家材料的品种、质量和产量，是直接衡量这个国家的科技和经济发展水平的重要 标志之一。反过来，材料对发展经济，改善与提高人类文明的程度，又起到巨大的促进 作用。现在，材料和能源、信息控制，被称为现代工业的三大支柱，其重要性更加突出。 如果没有半导体材料的生产和发展，就不会有目前计算机技术的水平；如果不能获得高 温、高强度的结构材料，也绝不会有现代的航空航天工业。正是由于低损耗光导纤维的 问世，才能使长距离光信息传输得以实现；超导效应在 20 世纪初已被发现，然而只有 当人们制备出临界转变温度较高（如液氮温区 77K，液态 CO2 温区 190K，甚至室温）的 超导材料时，才可望超导发电、输电、超导磁悬浮列车等超导技术的实用化。材料世界