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材料的发展趋势

时间:2019-06-20    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大


材料的发展趋势 

五光十色的物质世界吸引了许多甘愿为之献出毕生精力的科学家。分子

或原子彼此间发生化学变化,生成了新的物质。人类就是在这些纷纭复杂的

反应中,摸索规律,寻找新的材料,创造新的物质文明。人类社会的发展和

材料总是密切相关的,将来也是如此。人类制造工具的历史,经历了石器时

期、青铜器时期和铁器时期。目前,占绝对优势的仍是金属材料,但是,材

料的发展趋势又是怎样呢?

材料科学的发展,将使各种结构材料的数量对比发生很大变化。由于复

合材料博采众长,随着生产工艺不断完善,其种类会有所增加,用途也会扩

大。未来的一段时期里,将成为复合材料的全盛时期,但这个时期只是钢铁

向非金属材料过渡的开端和序曲,最终取代钢铁而在结构材料中占主导地位

的将是高分子材料。高分子材料在一定程度上可以摆脱自然资源的限制,它

们原料丰富,制造方便,产品多样,性能优异,在许多方面都远非钢铁、有

色金属等材料所能比拟的。但是钢铁仍是主要的结构材料。今后,各国的钢

铁产量还会增加,到本世纪末,将达到 17 亿吨。钢铁生产将向着冶金工业大

型化、生产过程高度自动化方向发展,优质钢和特殊钢的冶炼规模还会扩大。

材料的应用效果和性能将不断提高。人们已经深入了解了原子间结合的

内聚性规律,这将提高材料的机械性能。把现有材料加以改造,有可能大大

提高其性能。例如聚乙烯这种高分子材料的分子链很长,排列很乱,强度也

差。如果使其分子排列的整齐度达到 10%,就可以使它的强度超过钢铁。由

于材料内部组织结构存在着位错,夹杂和微裂纹等缺陷,使得实际强度和理

论强度差别很大。人们将通过固体理论研究和改进工艺来解决这一问题。试

验表明:提高结晶速度能有效地改善和提高金属及合金的性能,特别是增加

强度。

具有特殊性质和功能的新材料会被不断研制出来,以适应新技术革命的

需要。目前,对特殊元素材料的研制十分重视。例如,铪、铼、钼、钽等难

熔金属;镓、铟、碲等稀有分散元素;铍、锂、镉、锶等轻金属。这些材料

用量虽不大,但是影响到电子技术、新能源及尖端科学技术的发展。因此,

近年来一些发达国家对特殊材料的研制取得了很大进展,生产出了许多性能

优异的新材料。

开展极端条件下材料性质的研究,是开拓研制新材料的一个新途径。某

些物质在超高压、超高温、超低温、超快速冷却等极端条件单独或综合作用

下,会表现出异常性质。例如在超高压下物质原子间的自由空间减小,或电

子壳层发生很大变化,结果使绝缘体变成导体、液态氢变成金属氢;高温高

压下,碳元素材料可以变为金刚石。

我们如懂得将自然科学知识在技术中应用,并使其符合实际情况,就能

迅速地将这些知识作为方法和生产手段用于生产,到了 2000 年我们将就占有

更多、更好的具有适当性能的材料。

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