品才網>歷史>材料的發展歷史進程

材料的發展歷史進程

時間：2023-01-16 17:24:47 歷史我要投稿

相關推薦

材料的發展歷史進程

　　新材料技術是高新技術的物質基礎，包括在材料科學、化學、物理、數學、工程等各個領域中成就的新發明、新技術和新應用。下面是小編為大家收集的材料的發展歷史進程，僅供參考，希望能夠幫助到大家。

材料的發展歷史進程

　　材料科學發展的歷史：

　　材料是人類生活和生產的物質基礎，是人類認識自然和改造自然的工具。人類文明曾被劃分為舊石器時代、新石器時代、青銅器時代、鐵器時代等，由此可見材料的發展對人類社會的影響——沒有材料就是沒有發展。

　　人類誕生以前其實就有了材料，材料的歷史與人類史一樣久遠，可能還要比之久遠呢！在人類文明的進程中，材料大致經歷了以下五個發展階段，他們是

　　1、使用純天然材料的初級階段：舊石器時代，人類只能使用天然材料（如獸皮、甲骨、羽毛、樹木、草葉、石塊、泥土等），之后也都只是純天然材料的簡單加工而已。

　　2、人類單純利用火制造材料的階段：新石器時代、銅器時代和鐵器時代，是人類利用火來對天然材料進行煅燒、冶煉和加工的時代，主要材料有：陶、銅和鐵。

　　3、利用物理與化學原理合成材料的階段：20世紀初，由于物理和化學等科學理論在材料技術中的應用，從而出現了材料科學。在此基礎上，人類開始了人工合成材料的新階段，主要材料：人工合成塑料、合成纖維及合成橡膠等合成高分子材料的出現，加上已有的金屬材料和陶瓷材料（無機非金屬材料）構成了現代材料（除合成高分子材料以外，人類也合成了一系列的合金材料和無機非金屬材料。超導材料、半導體材料、光纖等材料都是這一階段的杰出代表）。

　　4、材料的復合化階段：20世紀50年代金屬陶瓷的出現標志著復合材料時代的到來。人類已經可以利用新的物理、化學方法，根據實際需要設計獨特性能的復合材料（只要是由兩種不同的相組成的材料都可以稱為復合材料）。

　　5、材料的智能化階段：如形狀記憶合金、光致變色玻璃等等都是近年研發的智能材料（自然界中的材料都具有自適應、自診斷合資修復的功能，而目前研制成功的智能材料還只是一種智能結構）

　　材料科學的現狀：

　　背景：

　　20世紀以來，物理、化學、力學、生物學等學科的研究和發展推動了對于物質結構、材料的物理化學和力學性能的深入認識和了解。同時，金屬學、冶金學、工程陶瓷技術、高分子科學、半導體科學、復合材料科學以及納米技術等學科的發展促進了各種新型材料的產生，并推進了對于材料的制備、生產工藝、結構、性能及其相互之間關系的研究，為材料的設計、制造、工藝優化和材料功能和性能的合理使用，提供了充分的科學依據。現代材料科學更注重于研究新型復合材料和納米材料的制備和創新，對于設計具有不同性能要求的材料復合工藝和納米態材料的凝聚過程，以及各類材料之間的相互滲透和交叉的性能以及綜合性能的研究給予了更多的重視。現代材料科學的發展不僅與揭露材料本質及其演化規律的物理化學性質和力學性能有關，而且與使用材料的工程技術學科以及制造加工材料的工程學科有著相互交叉性的密切關系。在此基礎上，“材料科學與工程”逐步形成學科，并發展成為一門獨立的一級學科。作為一級學科的“材料科學與工程”下分三個二級學科：材料物理與化學、材料學、材料加工工程。

　　當前新材料的發展方向：

　　1、高性能化、高功能化、高智能化

　　2、復合化

　　3、極限化

　　4、仿生化

　　5、環境友好化

　　我國的材料科學現狀：

　　1、金屬材料

　　在注重提高傳統金屬材料的性能，降低成本的同時，耐高溫材料、金屬間化合物和金屬基復合材料的研究也應引起重視。我國燃氣輪機和飛機發動機與世界先進水平有很大差距，而主要的差距在其使用耐高溫材料方面，耐高溫材料的發展可以提高各種熱機的效率，具有重大的民用和軍工的效果。

　　2、陶瓷材料

　　近年功能陶瓷的發展非常迅速，各種新材料的開發進展較快，應該注意跟蹤世界先進水平，在制造和加工技術方面力求突破。碳纖維也是新一代高強材料，應用前景廣闊，應盡快實現產業化。

　　3、電子和能源材料

　　（1）電子材料的領域非常廣泛，也是我國比較落后的部分，與集成電路制造相關的材料研究具有戰略意義，應加大投入。

　　（2）作為新一代能源，熱電材料和燃料電池的開發應受到重視。

　　4、高分子材料

　　在高分子材料方面，要注重精密合成高分子、高分子建筑學、智能高分子和環境高分子開發，并加大投入力度；汽車用塑料的開發也具有重要意義。

　　5、其他新材料

　　（1）超細和納米材料具有常規材料所不具有的優異特性，應加強這方面的基礎和應用研究（納米科技是指在納米尺度（1nm到100nm之間）上研究物質（包括原子、分子的操縱）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學科交叉的科學和技術。當物質小到1至100納米（10一10米）時，由於其量子效應、物質的局域性及巨大的表面及界面效應，使物質的很多性能發生質變，呈現出許多既不同於宏觀物體，也不同於單個孤立原子的奇異現象。納米科技的最終目標是直接以原子、分子及物質在納米尺度上表現出來的新穎的物理、化學和生物學特性製造出具有特定功能的產品。

　　（2）梯度功能材料在一定意義上也可稱為仿生材料，可以綜合不同材料的優點，是開發新材料的有效途徑，有必要加強其基礎和應用研究。

　　6、材料分析科學

　　分析手段的落后也是制約我國材料科學發展的重要因素，有必要建立國家表面分析中心。

　　材料科學的未來：

　　例1

　　納米材料與納米技術是近一些年來受到若干方面科學家重視的新領域。因為，一方面人們已經初步觀察到一些新現象、新性能——在光、電、磁、熱、力等方面；至于納米技術，范圍就更寬了。與此同時，許多現象尚是未知數或尚無妥善的解釋。更重要的是人們預見到它的廣泛應用前景。已組織了若干次國際性的納米材料會議并出現了納米材料的專門雜志。預期21世紀將是納米材料開花、結果的時代。

　　例2

　　生物材料也是人們十分感興趣的領域之一。即以牙齒為例。它的基本組成是羥基磷灰石。我們的研究表明，它具有納米結構，定向性很好，晶界有接近生物體的薄層，因此又具有較好韌性。然而人工合成羥基磷灰石需要一千度以上的高溫，也難于得到定向的納米結構。為什么人體能夠在十分溫和的環境下合成這類牙齒或骨胳？這就引發出一個十分有興趣的新領域——仿生合成（BiomimeticSynthesis）。21世紀對此應將大有作為。

　　總結：當前，高技術新材料的發展日新月異，材料科學的內涵也日益豐富，21世紀會出現什么樣的高技術材料，材料科學又將發展到何種程度，我們很難預料。

　　拓展：

　　建筑材料的發展史論文

　　摘要：

　　建筑的發展是人類文明發展中的一個縮影，而建筑的發展依賴于建筑材料的進步，同時建筑材料也制約著建筑的發展。建筑材料的發展是隨著社會科技的進步而不斷發展的，不同時期有著不同的特征。進入十九世紀以后，建筑材料迎來了發展高峰，各種新型材料相繼應用到具體工程，而未來材料將伴隨科技進步發生更加深遠的變遷。本文將從建筑材料發展歷史的角度以及對現今材料發展方向的了解來預測未來建筑材料的發展趨勢。

　　關鍵詞：建筑材料發展未來

　　一、建筑材料的發展歷史

　　1、相關概念

　　材料是人類用于制造物品、器件、構造物、或其他產品所必須的物質建筑材料指構成土木工程的材料總和，用于建造各種構造物，建筑物或者與其相關的產品，它包括結構材料（如水泥、石材、木材、沙等）、裝飾材料（如裝飾玻璃、裝飾涂料等）、維護材料以及各種功能材料（如保溫、隔熱、吸聲材料等），細分還包括門窗材料、五金材料等。

　　2、19世紀之前建筑材料的發展

　　自從我們的祖先開始定居，人類的建筑材料便有了最初的雛形。最早人類是利用自然中的天然材料進行建造活動的，如黏土、木材、石頭等。當時人們在土木工程活動中所發明的一些建筑材料在現代建筑活動中仍廣泛采用，例如石灰、石膏以及銅、鐵等金屬。

　　先簡單談談西方建筑材料的發展。西方的建筑史可以說就是西方的文明史，西方建筑的源頭是古希臘建筑，公元前5世紀到公元前4世紀，古希臘建筑達到頂峰，其代表為雅典衛城及其神廟，后來古希臘文明被古羅馬取代和繼承，其代表為眾多的宮殿、競技場、神廟等。值得注意的是，無論是古希臘還是古羅馬，都采用了自然界中來源廣泛，強度較高，塑造性好的石材作為建筑的主要材料，尤其是雕刻藝術的發展，更加體現出石材作為天然建筑材料的優勢。到了中世紀，西方建筑達到了歷史以來的最高成就，哥特式建筑就是其中典型的例子，無一例外，這些建筑都是以石材作為主要材料，從而造就了嚴肅莊嚴雄偉的建筑風格。從現代的建筑觀點來看，石材抗壓能力很好，這也是西方建筑立式柱較多運用的緣故；石材的大量運用也有粘接材料的發展有極大關系，在早期西方人便開始用石膏作為粘結材料。

　　中國建筑材料的發展顯得更具多樣性。原始社會晚期，在北方我們祖先用黃土鑿壁穴居或者用木架和黏土制造出半穴居的建造物。在南方則出現了干欄式木構建筑。進入階級社會以后，夯土技術逐漸成熟，商代出現了大量土制的宮殿建筑以及陵墓。西周以后，木質結構得到發展，在以后長時期影響著中國建筑的發展。同時瓦開始出現，解決了屋頂的問題，從某個方面看，這與陶瓷的高度發展不無關系。戰國時期，夯土技術更加成熟，磚和彩畫出現。磚的出現是建筑材料史上一次大的飛躍，而彩畫豐富了建筑的藝術性。秦漢時期大興土木，出現了大量大規模的宮殿、陵墓以及萬里長城和水利樞紐。這時期的結構技術發展迅速，磚被運用于地面建筑，同時石材的雕刻技術也得到快速發展。三國魏晉南北朝時期，磚瓦質量明顯提高，磚被大量運用于地面建筑，木質結構技術更加成熟，金屬材料開始用于裝飾。唐宋時期是中國古代建筑發展的成熟時期，這期間修建了世界最大的城市以及大運河等宏偉工程。無論怎么講，建筑材料的發展引領者建筑不斷向前發展，中國古代建筑材料呈現出多方向發展，不僅有天然石材木材的廣泛應用，也有磚瓦等燒制材料的運用，同時建造技術發展較完備，尤其是木結構技術。

　　3、近現代建筑材料的發展

　　1824年，英國建筑工人Aspdin申請了生產波特蘭水泥的專利，并于1825年大量運用于修建泰晤士隧道工程，這掀開了近代建筑材料發展的新篇章。好的粘接材料一直是制約建筑發展的重要因素，而水泥的產生無疑為這個問題找到了一個突破口，同時很好的解決了這一難題。而后鋼材冶煉技術的不斷成熟以及各種高性能鋼材的出現，為一些奇特建筑的出現提供了可能。當今建筑朝著大規模，超高度的方向發展，水泥和鋼材的誕生可謂功不可沒。

　　我國近現代建筑材料的發展較晚，而且建筑材料的發展從某方面來講都會當時的政治有一定關系。清末時期，戰爭打開國門，洋務運動中大力開辦工廠，其中就有很多水泥廠，為水泥工業的發展提供了機會。但在抗日戰爭中，民族工業受挫。新中國成立后，百廢待興，大興土木，一大批水泥工廠拔地而起，建筑材料的發展迎來了春天。

　　二、未來建筑材料的發展趨勢

　　隨著現代社會的發展，人們對土木建筑工程，如橋梁、隧道、站場、高層建筑、海港工程等提出了更高的要求。除了高強度以外，還要求向綠色環保、高壽命、低能耗方向發展。

　　1、綠色環保的建筑材料

　　綠色環保的建筑材料是指對環境起有益作用或者在對環境影響很小的情況下，依舊能夠良好的實現其功能的建筑材料。綠色環保材料首先要保證在使用過程中無害，同時要保證在使用完以后對環境不造成影響且能改善周圍環境。按不同功能分類，可分為抗菌材料、防輻射材料、凈化空氣材料、防噪音材料等。抗菌材料主要是抑制微生物的繁殖，保證材料一直處于正常工作狀態，這種材料可廣泛運用于微生物生長適宜的地區。仿輻射材料是指對于各種放射性元素所產生的射線具有吸收、中和作用的材料。這類材料對于一些高輻射環境工程具有重要意義，如醫院放射科、核電站等。防噪音材料是指具有吸聲作用的材料，這種材料前景更廣闊，可廣泛應用于高速公路、城市建筑的使用。

　　2、高壽命經濟型建筑材料

　　高壽命經濟型建筑材料是指在100—500年內，依舊能實現其功能同時能夠保證在運輸施工過程中經濟消耗最低的建筑材料。高壽命經濟型建筑材料目前主要會朝著輕質材料、高性能材料、可循環再利用材料方向進行發展。輕質材料是指密度小、強度相對高的材料。這種材料能大大降低運輸施工成本，經濟效益很高。高性能材料是指較普通材料具有更高的材料性能的材料，這類材料一般用于有特殊用處的工程建筑。例如高強度材料、高塑性材料等。可循環再利用材料試著在不需要特別處理的情況下，能夠重復利用的材料。

　　這種材料在資源日益匱乏的今天具有重要意義。一方面建筑廢料會對環境造成影響，能一方面也是極大的浪費，廢料的回收不僅能減少固體垃圾污染，更能夠節約成本，經濟生產。

　　3、低能耗建筑材料

　　低能耗建筑材料是指材料在制造中，施工中能耗低同時兼具經濟性的材料。這類材料在提倡節能減排的今天是十分有發展前景的，也代表了環境重于生產的理念。如今生物化學技術的大力發展，相信會有更多更有代表性的材料出現，而低能耗材料的發展也會越來越快的，前景也會更加廣闊。

　　建筑材料的發展與時代的進步緊緊相關，歷史的進程能夠反映出建筑材料的發展動向。在科技高度發達的今天，材料的發展必然會遠遠快于歷史中的任何一個時期，而且有理由相信，材料的革新會帶給世界文明巨大的沖擊。

　　參考資料：

　　[1]《房屋建筑學》。中國建筑出版社

【材料的發展歷史進程】相關文章：

集成電路用電子材料的研究現狀及發展02-23