科技发展的先导—新材料

近代科学技术和生产的发展，可以说是一日千里，人类从乘牛车、马车到乘宇宙飞船；从点油灯照明到用原子能发电；从使用大刀长矛到发射导弹核武器，都只不过经历了100多年的时间。科学技术能以这般惊人的速度发生巨大的变化，应首先给“材料”记一大功。否则，没有钢铁，再高明的技术工人也造不出汽车、拖拉机；没有高强度、耐高温的材料，再聪明的科学家也无法把卫星送上天；没有耐腐蚀、耐高压的材料，再勇敢的探险者也不能开发富饶的海洋资源……在科学技术发展史上，材料问题解决与否，往往成为创造发明成败的关键。新材料一旦应用，不仅大大促进了科学技术和生产的发展，也使人类的文明生活发生新的变化。从这个意义上说，新材料是科学技术发展的先导。
     科学技术的发展和人类的进步，也会对材料不断提出新的要求，现在对新一代材料要求大致有以下几点：（1）结构与功能相结合。要求材料不仅能起到结构上的作用，而且能具有特定的功能。（2）智能型。要求材料本身具有感知、自我调节和反馈的能力，即具有敏感和驱动的双重功能。（3）少污染。为了人类的健康，要求材料的制作和废弃的过程中尽可能少对环境污染。（4）可再生。一方面是保护和充分利用自然的资源，另一方面又不为地球积存太多的废料。（5）节约能源。要求制造时能耗少；要求能够帮助节能和利用新的能源。（6）长寿命。要求材料能少维修或不维修，物美价廉。
     根据上述材料发展总的要求，当前材料研究制造的方向是：多相复合材料，包括纤维（或晶须）增强或补强的复合材料、第二相颗粒弥散的复合材料、两（多）相复合材料、无机和有机复合材料、无机物和金属复合材料、梯度功能复合材料以及纳米复合材料等，它们已成为当前材料研究的重要对象。纳米材料，指材料的晶粒和晶界等显微构造达到纳米级尺度水平的材料。从微米级到纳米级的进步，不仅是制备工艺上的跃进，而且将推动材料科学理论的发展。纳米级材料将会有意想不到的新的和高的性能。智能材料，它既能像人的五官那样，感知客观世界，又能能动地对外作功、发射声波、辐射电磁波和热能，甚至促进化学反应和改变颜色等类似有生命物质的智慧反应。当然这类材料的智慧功能的获得是材料与电子、光电子技术结合的结果。
     生物材料，为了保障人类的健康和长寿，生物材料的发展尤为人们所注意。生物材料的目标是对人体组织的矫形、修复、再造、充填以维持其原有功能。它要求材料具有相适应的性能外，还必须有与人体组织的相容性以及一定的的生物活性。新兴材料的研制和生产，是科学技术知识密集的新兴产业。它的发展与新工艺、新技术密切相关。美国约有1/3的科技人员从事材料科学研究、开发和应用工作。目前，我国也在不断提高原有材料性能的基础上，大力发展新型材料，以满足社会发展的需要。