材料的發(fā)展史

現(xiàn)代新型材料與納米材料

NewMaterialsandNanometer-Materials（1）

材料科學(xué)與工程學(xué)院劉穎教授/博士導(dǎo)師唐正華副教授/碩士導(dǎo)師李軍副教授/碩士導(dǎo)師2拓寬學(xué)習(xí)納米材料和新材料的知識面達(dá)到提高文化素質(zhì)教育的目的迎接知識經(jīng)濟(jì)和國際競爭的挑戰(zhàn)揭示材料成分-組織(結(jié)構(gòu))-性能之間的關(guān)系為工程結(jié)構(gòu),機(jī)器零件和產(chǎn)品使用提供正確選擇材料和合理用材的基本原則和方法課程的研究對象和主要任務(wù)3劉穎教授/博士生導(dǎo)師1965年生，99年博士生畢業(yè)并獲博士學(xué)位二級教授/材料學(xué)院副院長主要研究領(lǐng)域：金屬功能材料和納米材料主持國家863計劃和國家攻關(guān)計劃等課題三十余項(xiàng)主要榮譽(yù)和獎勵：寶鋼優(yōu)秀教師/國務(wù)院政府特殊津貼專家/四川省學(xué)術(shù)帶頭人/教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才四川杰出青年科技基金獲得者/四川省青年科技獎四川省有突出貢獻(xiàn)博士學(xué)位獲得者國家科技進(jìn)步二等獎（2006年）四川省科技進(jìn)步獎一等獎（2004年）和二等獎（2000年）四川省教學(xué)成果獎二等獎和三等獎（2004年度）4唐正華

1979-1983成都科技大學(xué)本科學(xué)習(xí)

1983-1985重慶儀表材料所工作

1985-1988成都科技大學(xué)碩士學(xué)習(xí)

1988-2002四川大學(xué)講師，副教授

2002-2006

南非universityofpretoria博士

科研經(jīng)歷：一直從事鋼的質(zhì)量與加工方面的研究，曾經(jīng)擔(dān)任兩屆中國金屬學(xué)會夾雜物委員會理事兼秘書5第一講材料發(fā)展歷史6什么是材料？其重要作用是什么？材料是人們用來制成各種物品、器件和構(gòu)件等具有某種特性的物質(zhì)實(shí)體。材料是人類社會生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料的發(fā)展引起時代的變遷，推動人類文明的發(fā)展和社會的進(jìn)步。在知識經(jīng)濟(jì)時代，材料、能源和信息并列為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，其作用和意義尤為突出。7材料與人類社會的關(guān)系如何？

人類社會和材料的關(guān)系非常廣泛、非常密切，非常重要，在這點(diǎn)上很少有其他領(lǐng)域能與之相比。人類文明的發(fā)展史是一部利用材料、制造材料和創(chuàng)造材料的歷史。材料是生產(chǎn)力的標(biāo)志，是人類社會進(jìn)步的里程碑。對材料認(rèn)識和利用的能力決定社會形態(tài)和生活質(zhì)量人類從未中斷過追求更好的材料，或使材料具有更優(yōu)異的性質(zhì)或新的功能。8一部人類文明史，從某種意義上說，也是世界材料的發(fā)展史。陶瓷、青銅和鐵等材料的興起和廣泛應(yīng)用對社會進(jìn)步起到關(guān)鍵性推動作用，這些材料成為劃分一個時代的重要標(biāo)志，如石器時代、青銅時代、鐵器時代等。9每種新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，都會給人類社會帶來巨大改變，滿足人類社會發(fā)展中層出不窮的新需要，推動人類社會向前發(fā)展。沒有半導(dǎo)體單晶硅，不可能有當(dāng)今發(fā)達(dá)的微電子工業(yè)；沒有低損耗光纖，不可能有當(dāng)今蓬勃發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)社會；沒有高分子復(fù)合材料，不可能有當(dāng)今競爭的太空開發(fā)；單晶硅棒單晶硅片單晶芯片電子元件1011天然材料陶-瓷青銅鐵鋼有色金屬高分子材料新型材料

材料發(fā)展的歷史演進(jìn)12（1）天然材料大約25000年前，人類就學(xué)會使用材料。自然界中大量存在，人類從自然中可直接獲取，經(jīng)過簡單的加工就可為人類所用。主要是骨、牙、皮、毛、竹、木、石等天然材料，并進(jìn)行粗糙加工，除此之外別無他物。竹筷骨針石制品皮毛制品13典型的天然材料—石器區(qū)別、選用各種石頭，創(chuàng)造出刀、斧、針各種器具，用于生產(chǎn)、生活和戰(zhàn)爭。從挖掘的人類當(dāng)年所使用的各種用途的鋒利石片，可以想象人類遠(yuǎn)祖的艱苦。石刀石斧石針14舊石器時代的生產(chǎn)工具極其落后，人類社會的生產(chǎn)力也極端低下，社會發(fā)展極其緩慢，人類文明也是相當(dāng)簡單和粗俗的。舊石器工具簡單的人類文明15據(jù)考古學(xué)家分析，距今約一萬年前陶器開始出現(xiàn)，人們用粘土或以粘土、長石、石英為主的混合物，經(jīng)成型、干燥、燒制（燒制溫度低于1200℃），得到堅硬的陶器。陶是人類制造的第一種“人造材料”，由于高溫?zé)飘a(chǎn)生化學(xué)變化，得到和粘土不一樣的新物質(zhì)。

新石器時代晚期(公元前3000一前2800年)黑陶陶體的黑色是因?yàn)樘嫉臐B入（2）陶器（無機(jī)非金屬材料）16我國陶器大約出現(xiàn)在8000年前，具有悠久的歷史。半坡村出土的碗、缽、釜、罐、瓶等，甚至還有能吹氣發(fā)聲的陶塤。

半坡變體鳥紋盆

半坡小口尖底瓶

半坡陶盆

陶塤17從著名的仰韶和龍山文化遺址出土的陶器中，人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)時祖先已經(jīng)掌握了燒制黑色陶器和白色陶器的配方和技術(shù)。

仰韶白陶瓶龍山黑陶瓶18聞名于世的秦始皇兵馬俑是典型的陶制品；著名的唐三彩創(chuàng)始于唐高宗時期，用白粘土作胎，以Cu、Fe、Co等礦物作釉的著色劑，兩次燒制后成為絢麗多彩的陶器精品；江蘇宜興紫砂壺

(紫砂泥由粘土、云母、赤鐵礦等組成，其中Fe2O3含量約7％-10％，TiO2＞1％)制造技術(shù)精湛，色澤淳樸，造型獨(dú)特，別具一格。兵馬俑唐三彩馬

方韻紫砂壺19商陶酒尊唐三彩俑陶的出現(xiàn)，人類可長時間儲存食物，可吃煮熟的谷物，喝煮開的水，促進(jìn)人類進(jìn)化。陶器也是最初的耐火材料，為以后的銅、鐵冶煉提供物質(zhì)條件。

豬紋陶盆陶器的現(xiàn)實(shí)意義20陶器是人類第一次有意識地制造出自然界沒有的，并且具有全新性能的“新”材料，標(biāo)志著人類能離開上天的賜予，開始進(jìn)入自力創(chuàng)造材料的時代。恩格斯論述：人類從低級階段向文明階段的發(fā)展就是從學(xué)會制陶開始的。陶器的出現(xiàn)成為新石器時代開始的標(biāo)志之一。陶器的理論意義磨制石器養(yǎng)畜業(yè)21陶器不致密、易滲漏、強(qiáng)度也不高。

3000多年前的殷、周時期，發(fā)明了釉瓷。爐窯溫度達(dá)到1200℃，能將金屬氧化物燒制成釉瓷，標(biāo)志著人類改造自然的能力增強(qiáng)。瓷的質(zhì)地比陶更細(xì)膩，外觀更美觀，用途更廣泛，

陶向瓷的過渡

商朝釉瓷22什么是瓷器？瓷土與陶土相比，CaO、MgO等助熔劑明顯減少，SiO2含量降至70％以下，Al2O3含量顯著增加。

釉料是用礦物(長石、方解石、石英等)和顏料按一定比例配制而成，高溫下釉料熔融并均勻覆蓋在瓷器表面，冷卻后質(zhì)地堅硬、光滑、不粘污，并可調(diào)配成各種顏色?？v有家財萬貫不如鈞瓷一片汝瓷蓮花碗定瓷刻花碗官瓷弦文瓶23瓷器中的材料知識宋五大名窯（官、哥、汝、定、鈞窯）之一：哥窯瓷器

開片即是瓷器釉面出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象—金絲鐵線。開片原因：胎、釉材料的膨脹系數(shù)不同，在冷卻過程中收縮率也有差異，形成開片。掌握開片規(guī)律，宋代開始將開片作為裝飾。

青花瓷青花瓷器以鈷的化合物為發(fā)色劑，繪制在燒制胎體上，掛釉后再經(jīng)過一次燒制而完成。哥瓷八方碗哥瓷瓶元青花瓷瓶24江西景德鎮(zhèn)的薄胎瓷器被贊為潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如磐。瓷器作為中華文明象征，大量流傳：9世紀(jì)傳至阿拉伯國家，13世紀(jì)傳到日本，15世紀(jì)傳到歐洲，以其福美絕倫征服了西方。輝煌的瓷器之國景德鎮(zhèn)四大名瓷粉彩、青花、玲瓏、顏色釉清乾隆青花穿花龍紋梅瓶薄瓷碗2526（3）青銅

我國青銅的冶煉已可追溯到公元前3600年。晚于埃及和西亞民族（伊朗、伊拉克）。發(fā)展快、水平高。到殷、西周時期已經(jīng)發(fā)展到較高水平。青銅即銅錫合金，其冶煉溫度較低，制作器具的成型性好，是人類最早大規(guī)模利用的金屬材料。蘇美爾文明中的青銅塑像，出現(xiàn)年代-公元前4000年27青銅錢幣—刀幣、布幣、環(huán)錢、銅貝等青銅的出現(xiàn)表明人類能夠從礦石中提取金屬并冶煉合金，再用它去制造工具，用于改造自然。生產(chǎn)力發(fā)展到一個新階段的標(biāo)志，也是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的一個重要標(biāo)志。28銅爵—高30.5厘米、口徑17-18厘米，距今3600年

河南堰師二里頭文化青銅錛—《越絕書》載：禹穴之時，以銅為兵，以鑿伊闕，通龍門，東注入海牛首獸面紋鼎—西周，器形端莊，文飾在商代基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，是今已知我國最大青銅器之一，29

四羊紋銅尊商

青銅器的最大歷史貢獻(xiàn)在于社會秩序的建立，人類文明第一次將人與工具二者的意義聯(lián)系起來。西周中晚期有嚴(yán)格的列鼎制度，用形狀花紋相同而大小依次遞減的奇數(shù)組鼎來代表貴族身份?！洞呵锕騻鳌酚涊d：天子用九鼎，諸侯用七鼎，卿大夫用五鼎，士用三鼎或一鼎。

青銅禮器鼎周

青銅武器越王勾踐劍青銅戈青銅頭盔

青銅的一個重要用途就是鑄造武器，如鉞、戈、矛、戟、刀、劍、弩、鏃、盔等。青銅武器相對于石制和木制武器來說，其威力如同槍炮對刀戟；當(dāng)軍隊和戰(zhàn)爭成為一個國家的暴力機(jī)器和手段的時候，青銅以它的強(qiáng)度和硬度頻頻向統(tǒng)治貴族領(lǐng)取赫赫戰(zhàn)功。31

青銅工具青銅斧青銅犁春秋初期，出現(xiàn)大量青銅工具（斧、鋸、鑿、錐等）和青銅農(nóng)具（鋤、鏟等），極大促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的提高，相關(guān)的冶鑄技術(shù)獲得飛速發(fā)展。時代石器銅器鐵器新石器時代晚期33夏商西周2752春秋153戰(zhàn)國440青銅時代農(nóng)具統(tǒng)計（372件）32

銅三足鳥西周

銅奔馬(馬踏飛燕)漢

秦始皇陵銅車馬秦

爵商

其它青銅制品33西漢長信宮燈的特點(diǎn)將表面處理、鑄造、結(jié)構(gòu)學(xué)、環(huán)境保護(hù)巧妙地結(jié)合在一起；創(chuàng)“技術(shù)精華”于一身，集“優(yōu)美實(shí)用”于一體；青銅表面處理工藝鎏金-以水銀溶解金箔，然后涂附在銅器表面，蒸干水銀后使一層薄金緊密地附著在器物表面；防止銅器發(fā)生氧化的表面處理工藝。34長信宮燈的特點(diǎn)刻畫出宮女盡職盡責(zé)的逼真形象；燈座鑄成跪姿的宮女狀，跪坐的姿態(tài)端莊典雅；宮女左臂緊身，左手緊握托座，右臂高抬過頂，穩(wěn)扶燈罩油燈設(shè)計別致，托座上裝有燈碗，燈碗上鑄有油池、燈芯座、手柄、轉(zhuǎn)動槽和轉(zhuǎn)門等；撥動手柄，可使燈碗以托座為軸，繞右袖圓口作近360度轉(zhuǎn)動，使光照方向轉(zhuǎn)動；拉動轉(zhuǎn)門還能改變遮光角度；35巧妙的消煙滅塵裝置。宮燈是空心的，壁厚均勻，而且較薄；宮女的右袖連通空心，形成一條煙道，油煙及未完全燃燒的殘?zhí)加尚洳窟M(jìn)入腔體內(nèi)，碰到腔壁冷卻后附著在腔體內(nèi)側(cè)；宮女的頭部是可拆卸的，可定期清除積垢。36有影響的青銅文物：河南安陽晚商遺址出土的司母戊大方鼎，商王祖庚祭母所用；外形尺寸：高133cm，寬78cm，長110cm；重量：857kg，是迄今為止世界上最古老的大型青銅器。分別鑄成鼎身、鼎耳、鼎足等部，然后合鑄成一個整體。A.

司母戊鼎37B.湖北隋縣出土的戰(zhàn)國青銅編鐘編鐘鑄造水平相當(dāng)高；全部用青銅鑄造；共有65個，總重量2500kg；最大編鐘重203kg；最小編鐘重僅2.4kg；音侓準(zhǔn)確、音色優(yōu)美；曾侯乙編鐘38C.四川廣漢三星堆遺址介紹

遺址位于廣漢市南興鎮(zhèn)北南距成都40公里遺址面積達(dá)12平方公里范圍最廣、延續(xù)時間最長、文化內(nèi)涵最為豐富的古蜀文化遺址三星堆博物館391929年春天，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民燕道誠勞動時發(fā)現(xiàn)一坑精美的玉石器；1933年，華西大學(xué)美籍教授葛維漢，林名均教授組成考古發(fā)掘隊，首次對三星堆進(jìn)行發(fā)掘，由此拉開對三星堆的發(fā)掘研究歷程；1988年大規(guī)模發(fā)掘，主要由四川大學(xué)師生參與；三星堆遺址名揚(yáng)四海1986年7-9月發(fā)現(xiàn)兩個商代大型祭祀坑，上千件國寶重器轟然顯世，震驚世界；被定性為“古文化、古國遺址”。40三星堆遺址世界第9大奇跡，有很高的歷史價值和藝術(shù)價值；填補(bǔ)了中國考古學(xué)、青銅文化、青銅藝術(shù)史上的諸多空白；展示了三四千年前古蜀豐富的物質(zhì)文化，揭示了“開國何茫然”的古蜀國的文化面貌，把巴蜀歷史向前推了一千多年；雄辯的證明：商周時期的古蜀國已有高度發(fā)達(dá)的青銅文化，顯示了中華民族起源的多元性；41三星堆青銅文物文物出土轟動整個世界，品種多，鑄造水平高；有的文物只有4mm厚，在當(dāng)時需要有相當(dāng)高的冶鑄技術(shù)；青銅冶鑄技術(shù)和文化藝術(shù)相當(dāng)發(fā)達(dá)，否定了古蜀國文化比中原文化發(fā)展緩慢的論斷；42

四川廣漢三星堆青銅文物

商代晚期鑄造

金面平頂人頭像

人頭像頭上冠形物似遙感天線，是否用來接收宇宙的神秘信號？青銅獸面43迄今為止發(fā)現(xiàn)的世界上最大的青銅面具是1986年從三星堆2號祭祀坑內(nèi)出土的，高約80厘米、寬138厘米、重約100公斤。44青銅人立像國寶級文物，目前世界上最大最完整的青銅人立像，號稱“銅像之王”青銅神樹造型巧奪天工，樹干高384cm，是目前世界上最早、樹株最高的青銅樹45（4）鐵器鐵是地球上儲量居于第三的元素，來源于大型恒星的聚變。中國同埃及、美索不達(dá)米亞等古國一樣，對鐵的認(rèn)識都是從隕鐵開始的。隕鐵世界最早的鐵器赫梯鐵器46青銅器到鐵器并不是偶然的青銅的精煉帶動鐵的冶煉；赤鐵礦(Fe2O3)與赤銅礦(CuO)極為相似，青銅冶煉所需的高溫和還原氣氛，為一氧化碳與鐵礦石接觸還原金屬鐵創(chuàng)造極為有利的條件；青銅熔煉時，為造渣往往加入氧化鐵作為熔劑，為鐵礦石還原積累經(jīng)驗(yàn)；47鐵戈鐵農(nóng)具鐵器的崛起宣告青銅退出歷史舞臺：鐵制農(nóng)具的強(qiáng)度和硬度比銅高，更加耐用；來源廣泛，價格便宜，迅速占領(lǐng)生產(chǎn)資料市場，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有更大的促進(jìn)作用。鐵制盔甲比銅制盔甲輕，增加戰(zhàn)士的靈活性；鐵制兵器比銅制兵器輕巧、鋒利和耐用，鐵制裝備大大提高軍隊的戰(zhàn)斗力，迅速占領(lǐng)軍備材料市場。48中國在春秋戰(zhàn)國時期發(fā)明了生鐵冶鐵技術(shù)，用鐵水澆鑄農(nóng)具、工具，大量使用。中國最早關(guān)于使用鐵制工具的文字記載是《左傳》中的晉國鑄鐵鼎。晉國鐵鼎《左傳》昭公二十九年，晉趙秧、荀寅率師城汝濱，以鑄刑鼎，著范宣子所為《刑書》焉。秦始皇—收天下之兵聚之咸陽，銷鋒鑄以為金人十二。49中國古代的大型鑄鐵件：河北滄州鐵獅五代后周廣順三年（公元953年）鑄造?？偢?.4米，頭高1.5米。身長6.8米，寬3米，總重量達(dá)40噸。50湖北當(dāng)陽鐵塔北宋嘉祐六年(公元1061年)鑄造。鐵塔高七丈，重106600斤，由基座、塔身及塔頂組成。塔身13層，每層均有平座、塔身和腰檐；腰檐上鑄有瓦壟、屋檐；檐角上鑄有凌空的龍首。鐵塔的基座和塔身上鑄有許多神態(tài)各異的佛像及紋飾，基座八角各立一金剛武士。51山西晉祠鐵人北宋紹圣四年（公元1097年）鑄造鑄造屬于分節(jié)、疊鑄而成高2米以上河南南陽漢代冶鐵遺址出土的鐵斧直徑2米左右隋朝鑄造的大鐵佛像，高70尺河南登封大鐵人鐵人鑄于公元1064年每尊鐵人高達(dá)十一尺余52鐵器的廣泛使用使人類的工具制造進(jìn)入了一個全新的領(lǐng)域，生產(chǎn)力得到極大提高。戰(zhàn)國初期，中農(nóng)食五人；戰(zhàn)國晚期，中農(nóng)食七人；糧食畝產(chǎn)：戰(zhàn)國-85斤，西漢-120斤；人口：夏朝-1355萬，西漢-5959萬；糧食年產(chǎn)：以人均口糧500斤計算，西漢糧食年產(chǎn)量達(dá)到300億斤；強(qiáng)漢盛唐—堅實(shí)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)，很大程度依靠鐵制農(nóng)具和鐵制工具的推廣使用。鐵器使一些民族從原始社會發(fā)展到奴隸社會，也推動一些民族脫離奴隸制的枷鎖而進(jìn)入封建社會。

鐵器應(yīng)用的意義53含碳量在P-E之間的鐵碳合金為鋼。距今1800年前出現(xiàn)兩步煉鋼技術(shù)，即先煉成鐵，再煉成鋼。直到19世紀(jì)前半期，人類始終生活在“鐵器時代”。

Fe-C合金相圖（5）鋼54我國古代最早煉鋼法可追溯到春秋戰(zhàn)國時期，以海綿狀煉鐵為原料經(jīng)加熱滲碳，碳由表及里滲入，然后反復(fù)進(jìn)行鍛打，形成滲碳鋼。這種方法不要特殊設(shè)備，也不要復(fù)雜技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)，成為中國最早的煉鋼方法。河北易縣燕下都出土一些滲碳鋼器物，如劍、戟、矛等，經(jīng)檢驗(yàn)均為含碳量不同的鋼制成。燕下都遺址，今保定市易縣城東南

55兩漢是中國古代煉鋼技術(shù)的大發(fā)展時期，如生鐵脫碳鋼、炒鋼、百煉鋼等都是在這個時期發(fā)展的。“何意百煉剛，化為繞指柔”(晉劉琨詩，慷慨激昂的韻調(diào)中透出無限凄涼的意緒，將英雄失落的百端感慨表達(dá)得感人至深)漢軍主戰(zhàn)兵器-環(huán)首長刀（百煉鋼打制）56現(xiàn)代煉鋼起始于1856年英國人H.Bessemer發(fā)明的酸性底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，該法首次解決大規(guī)模生產(chǎn)液態(tài)鋼的問題，奠定近代煉鋼工藝方法的基礎(chǔ)。由于空氣與鐵水直接作用，Bessemer法具有很快的冶煉速度，成為當(dāng)時主要的煉鋼方法。

H．BessemerBessemer在謝菲爾德開辦的煉鋼廠

571879年12月29日，一列火車經(jīng)過蘇格蘭泰河大鐵橋時，大橋坍塌，78人喪生。橋斷的主要原因是鑄造缺陷和材質(zhì)問題等。血的教訓(xùn)使人們正視到當(dāng)時已能大規(guī)模生產(chǎn)的鋼是更適合的工程材料，于是，鋼軌、鋼橋、鋼船、鋼槍、鋼炮等逐步取代了鑄鐵。泰河大橋581910年發(fā)明的工具鋼W18Cr4V有很高的硬度．溫度達(dá)到600℃也不下降，大大提高刀具耐用度，使機(jī)床切削速度成倍增長，被譽(yù)為“高速鋼”，對機(jī)械工業(yè)的發(fā)展起了極其重要的推動作用。不銹鋼的發(fā)明是鋼鐵發(fā)展史上又一項(xiàng)重大成就，從20世紀(jì)20年代開始工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，為化學(xué)工業(yè)的發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。高速鋼刀具不銹鋼容器59艾菲爾鐵塔著名的鋼結(jié)構(gòu)建筑舊金山金門大橋國家體育場悉尼歌劇院60（6）有色金屬人們除發(fā)展鋼鐵材料外，進(jìn)一步發(fā)展金、銀、銅、鈦、鋁、鎂、鉬等有色金屬及合金材料。有色金屬資源的開發(fā)和利用，不只是對鋼鐵材料的補(bǔ)充，更重要的是可開發(fā)鋼鐵材料不具備的各種特殊性能。在特定領(lǐng)域中，還必須采用有色金屬才能最大限度滿足現(xiàn)代科技對材科性能提出的要求。61Al合金強(qiáng)度達(dá)到700MPa(合金化和時效強(qiáng)化)，比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)為2.64×106cm，是鋼(0.61×106cm)的4倍多(達(dá)到同樣強(qiáng)度Al合金用量只需鋼的1/4)

，這對結(jié)構(gòu)材料來說無疑是一個飛躍。沒有高比強(qiáng)度Al合金，就沒有現(xiàn)代航天航空成就。

鋁合金62鋁合金車體鋁合金材料鋁合金航空材料鋁合金輪轂……63有色金屬重要用途。噴氣發(fā)動機(jī)、火箭、煤炭、石油化工等現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)所需超耐熱合金(高溫Ni基合金)；電力、電工、電子工業(yè)所需要的導(dǎo)體材料、電阻和儀表材料(Cu基合金)

；原子能核技術(shù)所需要的核材料U、Pu、Be、Hf、Zr等；大規(guī)模集成電路和計算機(jī)所需要的Au、Ag等良導(dǎo)體和Ga、In、Ge等半導(dǎo)體；高性能永磁材料所需的Nd、Pr、Dy等稀土金屬，這些都需要有色金屬材料，其特殊的物理是鋼鐵無法替代的。64銅襯電路板稀土NdFeB永磁合金鋯殼核燃料管鎂合金發(fā)動機(jī)部件65(7)高分子材料人類文明出現(xiàn)以來，高分子材料就一直陪伴人們。天然高分子(絲、皮、毛等)從遠(yuǎn)古就被人發(fā)現(xiàn)利用。不斷改進(jìn)加工技術(shù)，將棉、麻、絲、皮、毛等用于建筑、工具、紡織、造紙、制衣制革等；把植物體內(nèi)的“樹脂”(樹流出的油脂)用于涂料、粘合劑、藥物和溶劑等。

天然橡膠絲綢66質(zhì)量輕、自重小宇宙飛船、戰(zhàn)略導(dǎo)彈除要求有強(qiáng)大的推力系統(tǒng)外，質(zhì)輕、耐燒蝕、高強(qiáng)度的殼體材料也十分重要。高分子材料的密度在0.9-2.3g/cm3之間，對要求減輕自重的飛機(jī)、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船有特殊意義。由高分子粘合劑與聚丙烯晴制成的高強(qiáng)度、高模量碳纖維復(fù)合材料成為這些飛行器理想的殼體。波音787是世界上首款主體結(jié)構(gòu)采用碳纖維復(fù)合材料制造的大型客機(jī)奔馳SLR跑車車身由碳纖維復(fù)合材料制成，車速可達(dá)334公里/小時

67良好的電絕緣性能常用塑料的體積電阻率高達(dá)1016-1020Ω.cm，低密度聚乙烯的介電強(qiáng)度高達(dá)1000V/mil，在電子和電工技術(shù)中合成高分子材料已大量取代天然橡膠制作絕緣材料。酚醛樹脂絕緣層壓材料68

低的熱導(dǎo)性能熱導(dǎo)系數(shù)比金屬小上百倍甚至近千倍，制成的泡沫材料是十分理想的隔熱體，在冷藏、建筑、節(jié)能裝置中廣泛用作保溫材料，良好的化學(xué)穩(wěn)定性部分高分子材料可抵抗酸、堿、鹽溶液和蒸汽等腐蝕的功能，如聚四氟乙烯，可抵御王水的腐蝕。PTFE材料69高分子材料發(fā)展之迅速，對人類生活影響之深入和廣泛．在當(dāng)前各高新技術(shù)中發(fā)揮作用之重大，是一般傳統(tǒng)材料難以比擬的。沒有高分子材料，探測宇宙的空間飛船、高密度存儲光盤、飛機(jī)跨越太平洋的不停站飛行、飛行器的紅外隱身------，都只能是停留在腦子里的幻想?？梢灶A(yù)言，在人類面臨能源和資源挑戰(zhàn)的21世紀(jì)，高分子材料將為人類社會做出更大的貢獻(xiàn)。70復(fù)合材料20世紀(jì)人類進(jìn)入新材料時代，衣、食、住、行以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都離不開新材料，同時出現(xiàn)了各種材料的復(fù)合技術(shù)。金屬材料與無機(jī)材料的復(fù)合金屬材料與高分子材料的復(fù)合無機(jī)材料與高分子材料的復(fù)合金屬/高分子復(fù)合材料-粘結(jié)NdFeB磁體金屬/無機(jī)復(fù)合材料-景泰藍(lán)高分子/無機(jī)復(fù)合材料-絕緣板材71材料發(fā)展歷史小結(jié)20世紀(jì)前，材料進(jìn)步主要依靠人們經(jīng)驗(yàn)積累，發(fā)展緩慢在于人們還沒能對材料有深刻的認(rèn)識和理解，缺乏科學(xué)對材料發(fā)展的指導(dǎo)。20世紀(jì)，科學(xué)成功揭示了微觀世界的基本規(guī)律，加深了人們對電、磁、聲、光、熱等物理現(xiàn)象以及材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，這促使多種新材料的誕生，開辟了一系列重大科學(xué)技術(shù)突破?？茖W(xué)引導(dǎo)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的雙重作用，誕生各種各樣的新材料，構(gòu)成21世紀(jì)人類文明的基礎(chǔ)。72什么是新型材料？主要有什么特點(diǎn)？

新型材料，通常是指對現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及綜合國力提高有重大推動作用的最新發(fā)展或正在發(fā)展的材料。這些材料和傳統(tǒng)材料相比具有優(yōu)異的性能和特定的功能，是發(fā)展信息、航天、生物、能源等高技術(shù)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。73新材料的特點(diǎn)新型材料是知識密集、技術(shù)密集、資金密集的一類新興產(chǎn)業(yè)；新型材料的發(fā)展與新技術(shù)密切相關(guān)；新型材料是多學(xué)科互相交叉和滲透的結(jié)果，種類多，更新?lián)Q代快。74為什么要發(fā)展新型材料？

沒有材料科學(xué)的發(fā)展，沒有新材料