說明材料的地位

材料的地位、作用與發(fā)展方向?qū)W院：電子信息與自動化學院專業(yè)：自動化學號：****姓名:***摘要：材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎。20世紀70年代，人們把信息、材料和能源作為社會文明的支柱。80年代，隨著高技術群的興起，又把新材料與信息技術、生物技術并列作為新技術革命的重要標志。90年代以來，材料成為了當前世界新技術革命的三大支柱（材料、信息、能源）之一，與信息技術、生物技術一起構成了21世紀世界最重要和最具發(fā)展?jié)摿Φ娜箢I域之一。新材料的誕生會帶動相關產(chǎn)業(yè)和技術的迅速發(fā)展，甚至會催生新的產(chǎn)業(yè)和技術領域。關鍵詞：物質(zhì)基礎、戰(zhàn)略需求、發(fā)展前景一、人類進步的物質(zhì)基礎材料的應用與發(fā)展勾畫了人類的文明發(fā)展史，人類使用材料的歷史，幾乎和人類的文明史一樣悠久。人類早期的歷史，就是以所用的材料來劃分成“石器時代”、“青銅時代”和“鐵器時代”的。見表1-1，從遠古的石器時代到公元前的鐵器時代，金屬的使用標志著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，人類開始逐漸進入文明的社會。到18世紀鋼時代的來臨，引起世界范圍的工業(yè)革命，因而產(chǎn)生若干基金發(fā)達的強國。繼鋼時代之后，1950年開始了硅時代，這是信息技術革命的時代，對當今世界產(chǎn)生了深遠的影響。在鋼時代和硅時代中，人們強烈的認識到材料科技對社會發(fā)展與進步的作用。無論是專門從事研究材料的科技人員，還是經(jīng)濟學家、財政金融的銀行家、企業(yè)界的巨頭，直到經(jīng)濟決策人的國家領導階層，都密切注意材料研究的動向和發(fā)展趨勢，以便及時把握住時機作出正確判斷與決策，以使在世界經(jīng)濟發(fā)展的競爭中占有一席之地。材料是國民經(jīng)濟，社會進步和國家安全的物質(zhì)基礎，也是新技術革命的物質(zhì)基礎?？梢哉f材料的發(fā)展水平制衡了整個社會科技的發(fā)展和物質(zhì)生活的提高。二、國家發(fā)展的戰(zhàn)略需求當今是高技術主宰著社會，一方面高技術促進社會的發(fā)展，又是國防安全的保證，另一方面高技術是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和發(fā)展支柱產(chǎn)業(yè)不可或缺的組成部分，而先進材料又是高技術的先導和基礎，所以開發(fā)先進材料已受到高度重視。先進材料具有強烈的基礎性、支撐性、技術價值和迫切戰(zhàn)略需求。材料的發(fā)展水平高低已經(jīng)作為衡量一個國家國力強弱的標準之一。資料顯示，在未來20年時間里，我國會在能源方面面臨一系列挑戰(zhàn)。這一時期是實現(xiàn)現(xiàn)代化的關鍵時期，也是經(jīng)濟結構、城市化水平、居民消費結構發(fā)生明顯變化的階段。而能源材料是解決能源危機的關鍵?！澳茉床牧鲜遣牧系囊粋€重要組成部分，包括新能源技術材料、能量轉(zhuǎn)換與儲能和節(jié)能材料等?！比绻覀兡茉谀茉床牧戏矫嫒〉猛黄?，不僅能解決即將到來的能源危機，而且能大大促進我國今后的發(fā)展。材料科技的發(fā)展對國防建設起到不可估量的作用，從簡單的兵器到飛機坦克、從簡單的手機到通信衛(wèi)星，材料的發(fā)展制約了這一切。材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展如果沒跟上科技的步伐，那國家勢必遭到如清朝時期般的凌辱。所以，國家要發(fā)展，材料科技先行。世界各國都十分重視新材料技術的發(fā)展，美國、歐洲、日本等發(fā)達國家和地區(qū)都把發(fā)展新材料作為科技發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，在制定國家科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃時，將新材料技術列為21世紀優(yōu)先發(fā)展的關鍵技術之一，予以重點發(fā)展，以保持其經(jīng)濟和科技的領先地位。中國的新材料科技及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在政府的大力關心和支持下，也取得了重大的進展和成績，為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展提供了強有力的支撐。三、具有廣闊的發(fā)展前景日新月異的現(xiàn)代技術的發(fā)展需要很多新型材料的支持。毋庸置疑，未來材料科技發(fā)展的方向為：精細化、超高性能化、高功能化、復雜化、生態(tài)環(huán)境化、智能化。近年來，人們覺悟到：人類對宏觀物體的知識已經(jīng)比較豐富，對原子—分子尺度的微觀世界的知識因近代物理的進步也有進展。但對于“納米世界”的研究和利用都很不夠。所以納米材料和器件研究正在成為“大熱門”。納米技術研究正醞釀著材料科學技術的新突破。納米技術在紡織領域的應用：目前，納米技術已經(jīng)開始在紡織方面嶄露頭角。它的應用主要表現(xiàn)在納米復合纖維及納米技術在紡織后整理等方面。納米復合纖維：化學纖維中加入納米級添加劑，可以制造出新一代功能性更強的、不同用途的優(yōu)良復合化學纖維。這種方法的技術難度比直接制造納米纖維的難度要低，是近期內(nèi)納米技術在紡織領域中應用的主導方向。結合當前的實際情況，應考慮發(fā)展以下幾類纖維：抗紫外纖維納米TiO2和納米ZnO等陶瓷粉，由于小尺寸效應，對光的吸收性很強。以它們?yōu)闊o機紫外線屏蔽劑制成的抗紫外線型纖維或織物，不僅可全面抵御UV-A、UV-B對人體皮膚的傷害，而且還能反射可見光和紅外線，具有遮熱功能，以此類纖維制成的織物，便于印染整理，手感柔軟，透氣涼爽，服用性好。目前從國內(nèi)外研制生產(chǎn)的品種來看，涉及到滌綸、維綸、腈綸、錦綸、丙綸和粘膠纖維等?？咕?、抑菌和除臭纖維納米級TiO2和ZnO等光催化無機抗菌劑可應用于超細纖維等特殊場合，是前景廣闊的新型抗菌材料。它們可作為添加劑加到滌綸、丙綸、錦綸、腈綸、粘膠等化纖中，賦予各類纖維及其織物抗菌、抑菌、除臭功能，從而起到保健和美學作用，所制成的纖維不僅具有疏水導濕性、快干性、抗污性、密度小和手感柔軟等特點，且抗菌性能持久。導電纖維將二氧化錫和氧化鋅等白色納米粉體與纖維高聚物混合紡絲或通過吸附法及浸漬化學反應使其覆蓋于纖維表面上，制成白色導電纖維，可用來制作防護服、工作服和裝飾性導電材料。遠紅外纖維此類纖維可以吸收太陽光和人體輻射的遠紅外線，也可以發(fā)射出波長和功率與其溫度相適應的遠紅外線，因而使織物具有更好的保暖效果；它還能吸引人體自身向外散發(fā)的熱量，并再向人體反射易吸收的遠紅外線。同時，由于特殊的物理效能刺激人體生理發(fā)生變化，還能達到保健和抑菌的作用。遠紅外纖維除了具有反射功能外，還兼有抗可見光、近紅外線和抗紫外線的功能，可用來制作夏日服裝、野外工作服、遮陽傘及裝飾用布等，孕育著十分廣闊的市場。空氣負離子纖維奇冰石納米復合粉是將多種天然礦石進行深度加工，并添加納米TiO2等納米粉體制成的性能奇特的超細粉體。添加了奇冰石的丙綸、滌綸纖維，可以產(chǎn)生空氣負離子，發(fā)射遠紅外電磁波，還可以釋放人體需要的微量元素，因此可制作保健服、內(nèi)衣、室內(nèi)裝飾布、窗簾、家用紡織品、汽車裝飾布等。它還可以為人體隨時補充所需要的微量元素，實現(xiàn)了醫(yī)藥工程和紡織工程的完美結合，易被廣大消費者接受，具有較大的市場潛力。高強高模量纖維納米碳管的強度極高，彈性模量也很高，甚至可以彎曲后再彈回，可用于制備高強高彈性纖維。另外，粘土與聚合物的復合能夠大大提高材料的強度和模量，北京服裝學院利用納米粘土的這種功能，與聚酰胺插層聚合開發(fā)尼龍納米功能纖維，使纖維的強度和模量有很大的提高，尤其是模量，可以提高2倍，但纖維的紡絲性能沒有明顯的改變。除了上述功能纖維以外，采用納米粉體對纖維進行改性，還可以開發(fā)多種功能纖維，如變色纖維、耐熱纖維、芳香纖維、磁性纖維、儲能纖維、發(fā)光纖維、阻燃纖維、吸水吸濕纖維、防水拒油纖維等。納米稀土納米稀土是目前國內(nèi)納米材料發(fā)展的熱點之一。目前正在重點開發(fā)紡織纖維用納米稀土材料、PDP\\LED用稀土發(fā)光材料、稀土熒光粉和高性能稀土合金。納米稀土的主要應用方向為汽車尾氣催化劑