人类社会发展的物质基础

第一节　人类社会发展的物质基础——材料

“难”也是如此，面对悬崖峭壁，一百年也看不出一条缝来，但用斧凿，能进一寸进一寸，得进一尺进一尺，不断积累，飞跃必来，突破随之。

——华罗庚（中国）

在人类进入知识经济的今天，材料、能源和信息被认为现代文明的三大支柱。现代科学技术的发展史告诉我们，每一项重大的新技术发明，往往都有赖于新材料、新能源技术的突破。

（一）什么是材料和材料工程

材料是物质，但并非所有的物质都是材料。如空气、水等虽然是物质，但不能作为材料。根据美国科学院与工程调研委员会的定义，材料是在机械、构件、器件等产品中具备有用性能的物质，即人们用以制造有用物件的物质。新材料则是指最近发展或正在发展之中的具有特殊功能和效用的材料。材料工程是关于材料组成、结构、制备工艺与其性能和使用过程间相互关系的知识开发及应用的科学。

（二）材料的分类及其发展

（1）异彩纷呈的材料“家族”

按照材料的物质结构属性，可将材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。按结构可分为晶体材料、非晶体材料和液晶材料。按性能可分为结构材料和功能材料两大类，按其应用领域又可分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空材料等多种类别。20世纪60年代以来，科学技术的突飞猛进，促进了“材料革命”，材料家族正成为现代社会发展的基础和支柱。人类用自己的聪明才智，从利用材料开始，逐渐进入按照自己的需求来制造材料。材料科学技术的每一次重大突破，都会引起社会生产力的革命性变化，加速社会发展的进程，把人类社会的物质文明推向前进。没有材料，就没有社会的发展和进步。

（2）材料的发展

材料的发展大致经历了以下五个阶段：①天然材料，如兽皮、羽毛、树木、石块和泥土等。②烧炼材料，如砖瓦、陶瓷、玻璃、水泥等烧结材料和铜、铁、钢等冶炼材料。③合成材料，如聚酯纤维、聚丙烯腈、聚丙烯等。④可设计材料，如石墨纤维增强铝基复合材料和石墨纤维增强镁基复合材料等。⑤智能材料，如可根据观察角度不同而发生变色的光学变色颜料、可防止复印的油墨、可根据受力情况变硬变软的名叫“施马蒂斯”的智能材料等。

图10-1　光学变色材料示意图

（三）材料是人类社会发展的基石

材料是人类一切生活活动和生产的物质基础，是社会生产力的重要因素。材料的发展和应用，展示了人类早期文明发展的历史。

随着新技术革命的兴起和新材料科学的发展，人类创造出来越来越多的新材料，为科学技术的飞速发展提供了重要的保证。人类社会的发展表明：文明和材料有着不可分割的联系。有时，一种重要的新材料的发现和应用，会伴随着社会生产力一次新的发展。从而把人类改造自然的能力提高到一个新的水平，人类文明的进程也向前迈了一大步。相反，由于材料原因而导致的灾难给人类造成了巨大的损失。如1912年“泰坦尼克号”的沉没，就是因为其制造时使用的钢材中含硫量高，在冰冷的海水中与冰山相撞发生脆性断裂所致。

（1）社会生产力发展水平的标志

作为生产力要素之一的生产工具和生产对象是和材料直接相关的。生产工具的改革和创新，对生产力的发展起着巨大的作用。不同时代使用不同的生产工具，而生产工具的不同，相当程度上与材料构成有关。人类社会的发展的历史表明，材料的发展决定了人类文明进步和社会经济的发展。

（2）社会经济发展的先导，物质文明的基础

人类社会和经济的发展历史表明：新材料对社会经济的发展具有关键性的作用，材料科学和材料技术制约着重要产业的发展，没有新材料的发现，就不会有高新产品的出现和工业的进步。很多工业部门既是生产各种材料的基地，又是各种材料的用户，尤其是那些国民经济的支柱产业，直接影响国民经济的实力，要保持经济的稳定增长，快速发展，就必须依靠先进的材料技术。此外，材料技术的创新在很大程度上决定了许多关键产业的发展速度。

一种工业的发展，首先要以与之配套的材料的开发和产业化为起点。例如，汽车工业的发展，没有相应的材料开发和产业化是绝对不行的。

社会物质文明的发达总是伴随着材料技术的高度发展和各种新型材料的广泛应用。

（四）科学技术与新材料

当代科学技术发展的基本特点是科学与技术的融合，新技术革命具有非常丰富的内容。当代新技术发展一方面促进了材料革命，另一方面，对材料提出了更高要求。

（1）新技术革命对新材料发展的要求

新科技和社会的相互渗透，对材料科学的发展提出了许多新的近乎于苛刻的要求和广泛的课题。这主要体现在对各种结构材料和功能材料的性能上，如耐高温、耐低温、耐高压、耐腐蚀等综合性能好的结构材料，以及光、电、声、热等物理效应显著的功能材料上。

当前，新技术在新材料研究中的应用，也加速了材料科学的发展。例如，电子计算机的技术应用于材料化学设计中，提高了材料数据库和信息库的利用效率。

（2）材料的创新是现代科学技术进步的基础

材料技术的创新深刻地影响着每一项重大的发明和新技术的产生，尤其是现代高新科学技术的发展。以当今高新技术发展中处于核心地位的信息技术为例，它的突破就是紧紧依靠着材料技术的创新。如信息技术使用的半导体材料，它的出现和更新给电子计算机带来日新月异的变化。

以纳米材料的研制和开发为基础的纳米技术，面向人类过去很少涉及的非宏观、非微观的中间领域，开辟了人类认识世界的新层次。这标志着人类的科学技术进入了一个新的时代。

进一步了解新材料的有关知识，请登陆：

http://www.materials.gov.cn/newmaterials/index.asp

【思考题】

1.为什么说材料是人类社会发展的物质基础？

2.简述科学技术与新材料的关系。