1、第一章 材料及其在人類社會(huì)發(fā)展 進(jìn)程中的地位和作用,1-1.材料是人類社會(huì)進(jìn)步的里程碑 1-2.材料是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo) 1.新材料技術(shù)是工業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo) 2.新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),縱觀人類利用材料的歷史，可以清楚地看到，每一種重要新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，都把人類支配自然的能力提高到一個(gè)新的水平。材料科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破都會(huì)引起生產(chǎn)技術(shù)的重大變革，甚至引起一次世界性的技術(shù)革命，大大地加速社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程，給社會(huì)生產(chǎn)力和人類生活帶來(lái)巨大的變革，把人類物質(zhì)文明推向前進(jìn)。,材料是人類社會(huì)進(jìn)步的里程碑,人類使用材料的七個(gè)時(shí)代的開(kāi)始時(shí)間,材料是人類社會(huì)進(jìn)步的里程碑,人類利用材料的歷

2、史，就是一部人類進(jìn)化和進(jìn)步的歷史。,材料是人類社會(huì)進(jìn)步的里程碑,1-2 材料是經(jīng)濟(jì)和社會(huì) 發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo),新材料技術(shù)是工業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo) 新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),兩次工業(yè)革命都是以新材料 的發(fā)明和廣泛應(yīng)用為先導(dǎo)的,第一次工業(yè)革命（18世紀(jì)）：制鋼工業(yè)的發(fā)展為蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。,第二次工業(yè)革命（20世紀(jì)中葉以來(lái)）：?jiǎn)尉Ч璨牧蠈?duì)電子技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用起了核心作用。,新材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),新材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),在本世紀(jì)內(nèi)由于采用了現(xiàn)代材料使發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度急劇上升，因而發(fā)動(dòng)機(jī)的理論效率大大提高。,新材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),新

3、材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),1950,1965,1955,1970,1975,1960,1990,1980,1995,2000,1985,2005,30,70,50,40,60,100,90,80,20,110,120,130,座mile/Usgal,航空材料的發(fā)展與飛機(jī)的燃放,年份,Comet,707-120,707-120B,880,990,727-100,DC-9-30,A320-200,747-400,MD11,新材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),航空材料的發(fā)展,1950,1960,1970,1980,1990,2000,2010,2020,900,1100,1500,1

4、300,材料的表面溫度(),1700,單晶合金,普通鑄件,定向凝固超級(jí)合金,共晶合金,彌散強(qiáng)化超級(jí)合金,隔熱涂層,陶瓷復(fù)合材料 碳-碳,新材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的年份,葉片材料的發(fā)展歷程,纖維增強(qiáng)超級(jí)合金,新材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),新材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),小飛機(jī),直升機(jī),運(yùn)輸機(jī),波音707,戰(zhàn)斗機(jī),噴氣式機(jī),超音速飛機(jī),近地衛(wèi)星,衛(wèi)星,飛機(jī)速率,速度與效益,10,102,103,104,每減少1kg所收獲效益,新材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),新材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),火箭殼體材料與導(dǎo)彈射程,新材料技術(shù)是工業(yè)革 命

5、和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),新材料技術(shù)是工業(yè)革 命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),圖1.1 高技術(shù)體系示意圖,探索智力,探索宇宙空間,探索物質(zhì)結(jié)構(gòu),探索生命本質(zhì),探索海洋奧秘,環(huán)境科學(xué)技術(shù),空間科學(xué)技術(shù),新材料科 學(xué)技術(shù),新能源與再生能源,信息科學(xué)技術(shù),生物科學(xué)技術(shù),海洋科學(xué)技術(shù),人,材料發(fā)展總的趨勢(shì),21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)領(lǐng)域的材料選擇,材料發(fā)展總的趨勢(shì),材料發(fā)展總的趨勢(shì),信息科學(xué)技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革，仍然是經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的主導(dǎo)力量 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為信息產(chǎn)業(yè)注入強(qiáng)大活力 寬帶通信已成為國(guó)際上應(yīng)用最廣的通信技術(shù) 半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)入納米時(shí)代 計(jì)算機(jī)智能技術(shù)日新月異,材料發(fā)展總的趨勢(shì),生物技術(shù)正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的技術(shù)革命，

6、一個(gè)龐大的生物產(chǎn)業(yè)正在孕育和形成 對(duì)生命現(xiàn)象本質(zhì)和過(guò)程研究，進(jìn)入了定量和系統(tǒng)整合階段 基因組學(xué)、蛋白質(zhì)科學(xué)、干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)的研究成為生命科學(xué)的前沿與熱點(diǎn) 蛋白質(zhì)科學(xué)正向深度和廣度迅速發(fā)展 干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)的研究及應(yīng)用為人類健康開(kāi)辟了新道路 生物芯片在醫(yī)療和科研領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用 轉(zhuǎn)基因技術(shù)及應(yīng)用呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢(shì),材料發(fā)展總的趨勢(shì),生物技術(shù)正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的技術(shù)革命，一個(gè)龐大的生物產(chǎn)業(yè)正在孕育和形成 對(duì)生命現(xiàn)象的本質(zhì)和過(guò)程研究，進(jìn)入了定量和系統(tǒng)整合階段； 基因組學(xué)、蛋白質(zhì)科學(xué)、干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)的研究成為生命科學(xué)的前沿與熱點(diǎn)； 蛋白質(zhì)科學(xué)正向深度和廣度迅速發(fā)展。 干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)的研究及應(yīng)

7、用為人類健康開(kāi)辟了新道路生物芯片在醫(yī)療和科研領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用 轉(zhuǎn)基因技術(shù)及應(yīng)用呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢(shì),材料發(fā)展總的趨勢(shì),航天技術(shù)快速發(fā)展，不斷開(kāi)辟人類探索的新空間 太空探索帶動(dòng)太空探索技術(shù)加速發(fā)展 研制多種用途的人貨分離的新一代航天飛行器成未來(lái)趨勢(shì)。 小衛(wèi)星技術(shù)日趨成熟并將廣泛應(yīng)用。 太空攻防技術(shù)成為未來(lái)航天技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域。,材料發(fā)展總的趨勢(shì),能源技術(shù)將變革未來(lái)社會(huì)的動(dòng)力基礎(chǔ)，促進(jìn)人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 煤炭的高效清潔利用成為化石能源技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)。 核能技術(shù)醞釀新的突破。 氫能技術(shù)研發(fā)和商業(yè)應(yīng)用加速 新能源和可再生能源技術(shù)展現(xiàn)良好前景 天然氣水合物的開(kāi)發(fā)受到重視用能技術(shù)發(fā)展前景廣闊,材料發(fā)展總的

8、趨勢(shì),先進(jìn)制造技術(shù)向綠色制造、高技術(shù)化、信息化、極端制造方向發(fā)展，成為提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵技術(shù) 光機(jī)電一體化技術(shù) 微電子光刻技術(shù) 重大裝備制造技術(shù),材料發(fā)展總的趨勢(shì),新材料技術(shù)出現(xiàn)群體性突破，將對(duì)21世紀(jì)基礎(chǔ)科學(xué)和幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生革命性影響 納米技術(shù)是前沿技術(shù)中最具前瞻性和帶動(dòng)性的重點(diǎn)領(lǐng)域之一 電子信息材料技術(shù)進(jìn)展迅速，光電子材料、光子材料將成為發(fā)展最快和最有前途的電子信息材料。 新型功能材料及其應(yīng)用技術(shù)面臨新的突破（超導(dǎo)材料、智能材料、生物醫(yī)用材料） 新型結(jié)構(gòu)材料發(fā)展前景樂(lè)觀（高溫合金、難熔金屬、金屬間化合物、金屬基復(fù)合材料、高分子材料、鈦合金、鎂合金）,新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),1

9、960,1970,1980,1990,1,101,102,103,108,107,106,105,104,101,102,103,1,年份,每片集成電路芯片上元件的數(shù)量按指數(shù)規(guī)律增加，而最小特征尺寸則按指數(shù)規(guī)律減?。绹?guó)電話電報(bào)公司貝爾實(shí)驗(yàn)室）,MOS存儲(chǔ)器 雙極存儲(chǔ)器 MOS邏輯器 雙極邏輯,(b),(a),SSI,MSI,LSI,VLSI,二 維,三 維,界面,最小特征長(zhǎng)度（M）,每個(gè)芯片上的元件數(shù),1970,1960,1950,1940,1980,1990,2000,10-10,10-8,10-6,10-4,10-2,100,102,50,100,150,250,300,200,半導(dǎo)體器

10、件,電子管,1948,1958,晶體管,集成電路,40年間器件尺 寸降低100萬(wàn)倍,0.35,0.5,1.2,8 線寬（，M),0.005,2,0.2,極大(10-7),大規(guī)模(103-105),超大規(guī)模(106-107),(美分),芯片價(jià)格,器件尺寸,相 對(duì) 值,晶 片 直 徑 ( MM ),年 代,新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),無(wú)機(jī)非金屬敏感材料,新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)的核心部件是集成電路其容量和速度每年以50%發(fā)展，計(jì)算速度已大約每秒萬(wàn)億次，2000年可達(dá)100萬(wàn)億次。 計(jì)算外設(shè)裝置莫不決定于材料，如存儲(chǔ)（光盤，磁盤等），顯示（液晶、GaAs）。 計(jì)算機(jī)的控制精度與靈敏度決定于敏感材料（傳感器）的靈敏度、精度與穩(wěn)定性。,計(jì) 算 機(jī),新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),玻璃透光度的改進(jìn)歷史,高性能光導(dǎo)纖維材料（低光學(xué)損耗、高透光率）的出現(xiàn)對(duì)微電子、通訊等高技術(shù)行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。,新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),總結(jié)：,正是由于這兩類材料的發(fā)明