高中生视角看材料科学的发展趋势

白宇鹏

【摘要】人类社会发展历程的主要标志就是材料的进步与发展，原始人使用石头的时代被称为石器时代；使用黏土和矿石烧制陶器的时期被称为新石器时代，随着材料的进步我们又先后迎来了青铜器时代、钢铁时代等。由此可见，材料科学发展对时代的发展具有重要的作用，材料科學的发展是经济发展的基础，同时由它带动产生的新产品也将会是一个更大的市场，材料科学为此也引起了各国学者的重视，它的发展既可以为我们带来无限的机遇，同时也会产生许多需要我们一一解决的问题，因此，对材料科学未来发展趋势进行研究与分析是非常有必要的，能够对材料科学的未来发展起到指导性的作用。

【关键词】时代；材料；发展趋势；科学

1、材料科学的概念

材料既是人类生存与发展的基础，也是人类生产其他物品的基础。研究材料的使用方式，材料的生产过程及其结构、性质，还有材料与材料之间的关系的科学被我们统称为“材料科学”。材料科学的形成是科学技术不断发展的结果，通过人类对物理和化学的深入研究，推动了人类对材料本质的研究，通过对不同材料之间关系的深入研究，为材料科学的形成奠定了基础。随着科学技术的不断发展，人们对材料的要求也越来越高，这就促进了材料科学的不断发展与创新，也为未来材料科学的发展道路指明了方向。

2、材料科学的发展过程

材料科学的发展是人类发展历程的重要标志，材料科学甚至可以称之为是人类社会文明发展的里程碑。人类对新材料的认识能力和使用能力对人类生活的质量和社会形态的发展起到了决定性的作用。

2.1纯天然材料的阶段

远古时代的人类只能利用天然材料，例如：树枝、泥土、石块等，虽然人类在这一阶段的后期开始在生产器物方面有了技巧，但对这些天然材料的加工是简单粗略的，所以这一阶段的人类依然处于旧石器时代。

2.2利用火的阶段

在新石器时代和铁器时代的人类都是通过使用火来对（铁、铜、陶）三大人造材料进行冶炼，从而创造出新的材料供人类使用，其后又制造出了玻璃、水泥等新材料，对当时建筑业的发展产生了巨大的影响。

2.3合成材料的阶段

二十世纪初期，人类既从化学角度出发研究材料的合成技术，又从物理角度出发研究材料的物性，材料的组成及材料之间性能的关系。于是人类进入到了材料发展的新阶段，也就是人工合成材料阶段。在这个阶段里开始出现了合成高分子材料，合成高分子材料一经面世就迅速发展。后来人们将人工合成的高分子材料、金属材料、陶瓷材料并称为现代材料的支柱。除了高分子材料之外，人类还在这个阶段制造了合金材料、无机非金属材料、半导体材料、光纤材料等新型材料，为人类社会的进步与发展做出了巨大的贡献。

2.4材料的复合化阶段

复合材料时代到来的主要标志是金属陶瓷的出现，在这基础上又产生了铝塑薄膜、玻璃钢还有抗菌材料等。这些复合材料都是在高新技术不断发展的基础上制造而成的，这一时期的复合材料不只是两类材料的复合，人类还利用了新的化学、物理方法，根据人类的实际需要而设计独特的材料为人类使用。

2.5材料的智能化阶段

跟自然界中的天然材料相比，人工材料缺少自诊断、自适应、自修复的性能，但近三四十年内研制出的新材料也已经具备了其中的一些功能，这些材料则被称为“智能材料”，例如：形状记忆合金、变色玻璃等等。但是严格的来说，目前的智能材料还只是一种智能结构，并不能称为理想的智能材料，人类未来还要在智能材料的领域增大开发力度。

3、材料科学的发展趋势

材料科学未来的发展趋势一定还是沿着新材料的方向发展的，所谓新材料，就是不以生产规模为主，而是以自身优异的性能、高质量、较强的稳定性为主要特点的材料，以化学和物理为主进行开发制造的新材料。

3.1统一化的发展趋势

材料科学从70年代起就逐渐演变成一门统一的学科，利用统一的观点和方法来探究所有的材料，通过研究材料的结构、性能、合成、使用这四个基本要素来研究材料的共同领域，使材料科学成为一项综合性的科学。这使材料科学的研究打破了传统的观念，扩展到低成本生产技术，材料的回收再利用以及环境保护等方面。现代的材料科学就注重于统一加工的应用，未来的材料科学也应按照这种方法，提升材料科学由研究到应用的发展速度，重视生产技术的研究，这不仅是材料转化成商品的关键步骤，同时也逐渐成为了一门科学。

3.2复合化的发展趋势

随着科学技术的发展与进步，多种材料交叉，多种学科交叉，材料复合化成为材料科学发展的重要手段和发展趋势。材料复合化是一个非常有前景的发展方向，其中的复合效应有可能会出现比结构材料更广泛的应用前景，材料的复合化也将是材料科学进入智能化的重要途径之一。

总结：

可以说，材料科学的发展是人类发展的重要前提条件，在人类社会的发展进程中，材料的发展水平是社会文明和时代进步的重要标志，人类文明的发展史，可以说就是人类创造和利用材料的历史，材料是构成当代社会文明和国民经济的支柱之一，也是未来科技发展的前提条件和技术基础。材料科学是一门可以直接使用的科学，随着社会发展的进程，经济与科学不断的发展，各个学科之间的渗透与交叉不断增多，新材料也不断的产生并投入使用，材料之间的内在联系与共性也不断增加，由此能足够说明材料科学未来发展的重要性。我们有理由相信，未来的材料科学会发展的越来越好，未来的社会科学与社会文明还会随着材料科学的进步而不断发展，材料科学在未来的科技领域中将会始终占据至关重要的地位。

参考文献：

[1]韩铭.智能材料的研究应用及发展趋势[J].河南建材，2011（03）.

[2]高峰.高科技时代的智能材料[J].中关村，2011（07）.

[3]宋庆功.材料信息学初探[J].科学通报，2003（22）.