材料科學(xué)發(fā)展歷程調(diào)研報(bào)告

1、材料無處不在材料科學(xué)發(fā)展歷程調(diào)研報(bào)告 材料物理121401 張清泉201214020131 王慧軍201214020120 榮 威 201214020115 劉 開 201214020111 劉 鵬 201214020113 張宇飛 201214020133 2014-5-10材料科學(xué)簡介材料是由一定配比的若干相互作用的元素構(gòu)成的，具有一定結(jié)構(gòu)層次和確定性質(zhì)，并能用于制造工具、器件、設(shè)備和建筑物等的物質(zhì)系統(tǒng)。相容性、相關(guān)性、層次性、動(dòng)態(tài)性、開放性和整體性等是各類系統(tǒng)的共有特性。而材料科學(xué)是探索研究和制造新材料規(guī)律的科學(xué)，它不僅指出特殊材料研制的特殊方法，而且還揭示出各種不同材料研制的共同規(guī)律。

2、材料科學(xué)技術(shù)是一門介于基礎(chǔ)科學(xué)和工程技術(shù)之間的技術(shù)科學(xué)，與基礎(chǔ)科學(xué)相比較，材料科學(xué)技術(shù)更接近于具體實(shí)踐。而與工程技術(shù)相比較, 它則更接近于理論研究。它是基礎(chǔ)科學(xué)研究中基礎(chǔ)理論轉(zhuǎn)化為應(yīng)用技術(shù)的中間環(huán)節(jié)。它的主要特點(diǎn)是將具體技術(shù)中帶有共同性的科學(xué)問題集中起來加以研究。在材料科學(xué)研究中, 探尋其中的哲學(xué)問題對(duì)材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展很有必要。材料按照性能特點(diǎn)可以分為結(jié)構(gòu)材料的功能材料兩大類其中結(jié)構(gòu)材料是大多數(shù)材料科學(xué)工作者所接觸的主要對(duì)象，該領(lǐng)域可分為金屬材料、高分子材料和無機(jī)非金屬材料三個(gè)類別。金屬材料是目前用量最大，使用最廣泛的材料。金屬材料具有許多的使用性能和加工工藝性能。高分子材料和無機(jī)非金屬材料

3、同屬于非金屬材料，其很多特點(diǎn)都是金屬材料所不具備的。 材料學(xué)科與其它科學(xué)與工程領(lǐng)域及社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)科是普遍聯(lián)系的，與材料學(xué)科相交叉發(fā)展的其它學(xué)科主要有物理學(xué)、化學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等。材料物理學(xué)是當(dāng)今信息時(shí)代重要的交叉學(xué)科，以其為基礎(chǔ)的研究成果促成了一大批高新技術(shù)材料的研究與開發(fā)，如納米材料、能源材料、光學(xué)材料、磁性材料等電子材料以及先進(jìn)陶瓷材料等，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步起到了重大的推動(dòng)作用。而現(xiàn)代物理學(xué)的新進(jìn)展也使原有的材料加工領(lǐng)域有了新的進(jìn)展，如激光、電子束等高能熱源的出現(xiàn)，使材料加工領(lǐng)域出現(xiàn)了激光焊接、激光快速原型制造、微細(xì)加工技術(shù)等新的工藝及設(shè)備。從人與自然的對(duì)象性關(guān)系看待

4、材料科學(xué)的發(fā)展過程人類作為一種社會(huì)性的存在，一旦從自然界中分化出來，就成為認(rèn)識(shí)和改造自然的一種特殊力量。與一般動(dòng)物消極適應(yīng)自然的活動(dòng)不同，人類認(rèn)識(shí)和改造自然的活動(dòng)往往是主動(dòng)索取的主體性活動(dòng)，有意識(shí)、有目的的人類成為這對(duì)關(guān)系中的主體，而人的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐所指的對(duì)象則成為客體。這種對(duì)象性關(guān)系是一種相互作用、相互依賴、相互制約的關(guān)系。在人類利用各種材料制造工具的過程中，無論是直接使用天然的石器、木器，還是主動(dòng)發(fā)明出鋼鐵、青銅，以至于現(xiàn)在的各種陶瓷、半導(dǎo)體新型材料，無不體現(xiàn)了人與自然的對(duì)象性關(guān)系。人與自然的對(duì)象性關(guān)系具體表現(xiàn)為兩個(gè)方面，一方面是人必須依賴自然界而生存。人類的生命機(jī)體依賴于自然界的物質(zhì)而構(gòu)成

5、。人類進(jìn)行物質(zhì)財(cái)富的生產(chǎn)，更離不開大自然的物質(zhì)、能量和信息。即使是人類創(chuàng)造的精神文明，其原料也是由自然界提供的。另一方面，作為人的對(duì)象的那部分自然界也由于人的存在和活動(dòng)而改變著其面貌。自從人類出現(xiàn)以后，自然界就成為了人的感性對(duì)象，成為了人與之作用的對(duì)象，成為了人的實(shí)踐活動(dòng)的結(jié)果，這部分自然界不公按自身的趨勢演化，而且也按人的活動(dòng)指向演化。具體到材料科學(xué)領(lǐng)域，一方面是指自然界原有的材料經(jīng)過人的加工利用出現(xiàn)新的用途，另一方面是指自然界中不曾出現(xiàn)過的材料物質(zhì)被人類創(chuàng)造出來。對(duì)象性及對(duì)象性關(guān)系是馬克思早期著作中所討論的最重要的范疇之一。從這些著作可以看到, 這一范疇主要被用來討論人與自然的關(guān)系, 它實(shí)

6、際上是展開實(shí)踐唯物主義與實(shí)踐辯證法理論的邏輯基點(diǎn)。對(duì)象性關(guān)系主要有兩重涵義是指自然性質(zhì)的對(duì)象性關(guān)系和社會(huì)性質(zhì)的對(duì)象性關(guān)系。材料科學(xué)作為人工自然的發(fā)展和特點(diǎn)人和人類社會(huì)是自然界長期演化發(fā)展的產(chǎn)物，而人類產(chǎn)生出來以后，作為自然界大系統(tǒng)中的特殊組成部分，反過來又推動(dòng)了自然界的進(jìn)化。先于人類并純粹外在于人類的世界是天然自然，而經(jīng)過人類認(rèn)識(shí)和改造后，天然自然界進(jìn)化產(chǎn)生出了人工自然。人工自然指人類實(shí)踐手段所及并被人類實(shí)踐所變革了的那部分自然界，是天然自然的繼續(xù)。人工自然可以分為三個(gè)層次：人工控制自然、人工培育自然、人造自然物。其中材料科學(xué)發(fā)展的過程中依次經(jīng)過了這三個(gè)層次。人造自然物是指人類利用自然界的材料

7、所創(chuàng)造的人工自然物（如各種新型材料、新工具、人工建筑乃至可以模擬思維功能的人工智能機(jī)器等），人造自然物雖然都是由天然物料加工制作而成，但已具有了天然自然所沒有的結(jié)構(gòu)和功能。人造自然物的層次也代表了材料科學(xué)研究的未來方向。人工自然是在人們意識(shí)之外的客觀存在，但就人工自然的產(chǎn)生和發(fā)展來說，它卻是依賴于人們的意識(shí)的，是人們的目的、計(jì)劃、意志的體現(xiàn)。在人工自然中凝結(jié)著人們的創(chuàng)造性、能動(dòng)性，表現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的作用，人工自然屬于精神變物質(zhì)的領(lǐng)域。人們不僅在物質(zhì)生產(chǎn)中創(chuàng)造人工自然，而且通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)和其他活動(dòng)創(chuàng)造出天然自然中本來不存在的東西。在材料領(lǐng)域來說，迄今為止我們尚未發(fā)現(xiàn)天然自然中有青銅、塑料、超導(dǎo)體等材

8、料，只是由于在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中首先造成了超低溫的條件，才有了青銅、塑料、超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，青銅、塑料、超導(dǎo)體乃是人工自然物。人工自然是由天然自然轉(zhuǎn)化而來的，但具有與天然自然相比又有本質(zhì)的區(qū)別，有其自身的特點(diǎn)，可以概括為五個(gè)方面：改造過的客觀實(shí)在性、利用自然規(guī)律的能動(dòng)性、滿足主體需要的價(jià)值性、演化發(fā)展的加速性、人與自然相互作用、協(xié)調(diào)發(fā)展的中介性。天然自然和人工自然都是不斷變化的，但人工自然的變化發(fā)展則要快得多。一百年或幾百年的時(shí)間，對(duì)天體演化、地質(zhì)過程、元素蛻變的大多數(shù)情況來說都是微不足道的。人工自然在幾百年、一百年甚至幾年里的進(jìn)步卻十分迅速。社會(huì)的發(fā)展、人類文明的發(fā)展，永遠(yuǎn)不可能離開天然自然；隨著人類歷

9、史的前進(jìn)，天然自然的重要性是日益增加的。一個(gè)國家自然資源的豐富程度對(duì)它的經(jīng)濟(jì)增長有很大影響，這是公認(rèn)的事實(shí)。但是相對(duì)地說來，天然自然的狀況對(duì)人類的早期文明有更大的影響，而近代文明與天然自然的關(guān)系相對(duì)就減少了很多，而更多依賴的就是人工自然了。人們對(duì)天然自然的利用程度，已經(jīng)并日益取決于人工自然發(fā)展的水平。人工自然越來越成為人類日常生活的重要來源，與此對(duì)應(yīng)，人造材料也已經(jīng)逐漸取代天然材料，成為材料科學(xué)研究的主流。但人工自然與天然自然的劃分也具有相對(duì)性，人類與自然界的關(guān)系也是多樣的。從人與自然聯(lián)系的緊密程度看，可以有以下幾種情況或幾個(gè)層次。第一，在人與自然界之間存在著“可以設(shè)想、推論，但不能影響或直接

10、影響”的關(guān)系。第二是在人與自然界之間存在著“發(fā)生影響，但不能控制或未能控制”的關(guān)系。第三是在人與自然界之間還存在著“控制、變革、改造、創(chuàng)建和加工”的關(guān)系，這是就人工自然所涉及的領(lǐng)域，但在這里依然碰到了層次的不同。人工自然的發(fā)展有其特殊的規(guī)律。首先，天然自然的規(guī)律在人工自然領(lǐng)域都是存在的，起作用的。人工自然正是以天然自然的規(guī)律為基礎(chǔ)才得以形成和發(fā)展的。其次，人工自然領(lǐng)域也有其自身的特殊規(guī)律。這就涉及到天然自然、人工自然同科學(xué)的關(guān)系。像物理學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科是反映天然自然的規(guī)律的，材料學(xué)、材料加工這類學(xué)科則是反映人工自然的規(guī)律的實(shí)際上，不公基礎(chǔ)科學(xué)是重要的，技術(shù)科學(xué)的門類正在迅速增加、作用

11、正日益突出。材料科學(xué)的未來發(fā)展趨勢列寧指出物質(zhì)是標(biāo)志客觀實(shí)在的哲學(xué)范疇，這種客觀實(shí)在是人通過感覺感知的，它不依賴于我們的感覺而存在，為我們的感覺所復(fù)寫、攝影、反映。從中我們可以看出物質(zhì)的根本特性是客觀實(shí)在性，指明了物質(zhì)對(duì)于意識(shí)的根源性和意識(shí)對(duì)于物質(zhì)的依賴性。它確認(rèn)人的意識(shí)能夠反映客觀實(shí)在，指出了物質(zhì)的可知性，同不可知論劃清了界限。這個(gè)物質(zhì)概念作為最普遍的哲學(xué)范疇，撇開各種事物與現(xiàn)象質(zhì)與量的具體差別，僅僅保留客觀實(shí)在性這個(gè)一切事物與現(xiàn)象都具有的共同屬性。自然界中的物質(zhì)形態(tài)具有多樣性。認(rèn)識(shí)自然時(shí)，首先要把物質(zhì)的各種實(shí)在形式作為研究的事實(shí)出發(fā)點(diǎn)，確認(rèn)各種事物的多樣性、復(fù)雜性、特殊性。在材料科學(xué)的研究

12、中，未來的趨勢就是進(jìn)一步研制多樣性功能的新型材料，由于天然材料的品種、數(shù)量和性能的種種局限，特別是近代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，迫切要求更多具有特殊性能的新型材料。結(jié)構(gòu)材料會(huì)向著耐高溫、高強(qiáng)度、低溫、高韌性及耐腐蝕性等方向發(fā)展。功能材料會(huì)向著光、電、聲、磁、力等多方面特點(diǎn)發(fā)展。世界的物質(zhì)還具有統(tǒng)一性，一方面世界的物質(zhì)統(tǒng)一性是物質(zhì)形態(tài)統(tǒng)一性的基本點(diǎn)和前提；另一方面，自然界物質(zhì)形態(tài)的統(tǒng)一性，還在于各種特殊的物質(zhì)形態(tài)之間有著密切的相互聯(lián)系和其他方面的共同點(diǎn)。材料科學(xué)和其它科學(xué)之間也是統(tǒng)一的，這就使得我們可以通過物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)為手段，來進(jìn)行新材料制備、以致材料設(shè)計(jì)等方面的工作。這也是材料科學(xué)近幾年來發(fā)展的趨勢和熱門方向。從自然界的系統(tǒng)性來說，物質(zhì)系統(tǒng)是指以系統(tǒng)方式存在著的物質(zhì)客體。系統(tǒng)既是自然界物質(zhì)的普遍存在方式，也是物質(zhì)間普遍聯(lián)系的基本方式。一方面系統(tǒng)是由若干要素組成的，其次系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)的整體，第三是系