《材料与社会论》word版.docx

绪论材料、能源、与信息是客观世界的三大要素，是构成现代文明的三大支柱，同时，材料是人类赖以生存的物质基础，是社会现代化的先导、是人类进步的里程碑，它与人类息息相关乃至被公推为人类文明的标志。但是人类对材料的认识却是经历了一个极其漫长的过程，由浅到深、逐步深入。经典的时空观念将时间分为过去、现在、未来，历史呈现于过去却蕴含在现在与未来，并且，影响、推进着现在与未来：过去，人类对材料认识的深入经历了石器时代、铜器时代、铁器时代和钢铁时代-一个时代的结束与兴起，亦是人类文明的发展与进步；现在，世界无处不材料，“材料”这个名词已经深深的扎根于人们的思想文化领域，促进了现代文明的发展；未来，材料将真正的延伸到世界的每一个角落，与人类文明共同蓬勃发展。 “材料与社会的文明发展”，顾名思义，材料与社会文明的发展唇亡齿寒，若没有材料，社会不可能会发展，人类历史上的许多记载便是明证，再者，若人类文明不存在，那么遑谈材料是否存在了。材料与人类文明的发展是息息相关的，不论是过去已有的历史，还是蓬勃发展的今朝，更或者是无法预测的未来，都离不开材料。 关键词：物质基础、人类文明、时空观念、材料。PART 1 与材料的初步对话 材料的定义：材料一般是指人类用以制造生活生产的所需的、有用的物品、器件、构件、机器和其他产品的物质。材料是物质，但不是所有的物质都可以称之为材料。如燃料与化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。只有那些可为人类社会接受而又能经济的制造有用器件的物质，才能叫做材料。但是根据许多可靠资料来源，这个定义其实不是那么的严格，如炸药、固体火箭推进剂，有人便称之为“含能材料”。另外，就这个定义而言，其中“制造”一词一定涉及了人类的劳动行为，即人类为实现特定的目的而借助某种劳动来改造物质。材料定义中“有用”一词就限定了相应劳动行为的目的是为了把特定物质改造成具备某种实际使用功效的物件，而“有用”也指的是对人类有用。借助人类劳动的行为并实现对人类有用的目的是材料的基本属性；由此可见，材料是一个以人为本的概念，其主旨是在于为人类服务。 “材料”与“材料学科”：“材料”一词早已存在，其具体的日期不可考究，但“材料科学”的提出即在20世纪60年代，美国于1957年在一些大学成立了十余个材料科学研究中心，至此，“材料科学这个名词便被广泛应用了。随后，1986年，英国的Pergmon出版了材料科学与工程百科全书，其内对材料科学与工程的定义为：材料科学与工程就是研究有关材料的组成、结构、制备工艺流程与材料性能的用途的关系的产生及其运用。材料及材料科学，一个是原体，而另外一个是衍生题，其涉猎范围之广、涉及知识和人文面之大已经无法具体阐明，此处笔者仅作简要述介。材料的分类：材料种类繁多，用途广泛，有不同的分类方法。依据材料的来源可以分为天然材料（如石料、木材、橡胶等）和人造材料，人造材料正在日益取代原先使用的天然材料，例如铁道上的钢筋水泥代替枕木，人造橡胶代替天然橡胶，化学纤维正在代替植物纤维等；从原料的研究角度来看，长按物理化学属性将材料分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料四大类，其中金属材料、无机非金属材料、高分子材料因为原子间的相互作用不同，在性能上也相去甚远，他们取长补短、相互配合构成了现代工业三大材料体系。而复合材料由上述三种材料复合而成，结合了不同材料的优良性能；除此之外，按材料的用途可以分为电子材料、航空航天材料、土木工程材料、核材料、生物材料等；从材料的使用性能考虑，又可分为结构材料和功能材料等等。 从材料的基本方面出发，可以帮我们更好的了解材料的发展历史，更可以帮助我们理清材料与人类是社会文明发展之间那若有若无的、复杂的关系。了解材料是一个前提，是一种准备，是一种感悟的深化。PART 2 材料与人类的文明发展 材料不仅与人类社会共生，而且与人类社会同步发展。 “石器时代”：人类出现后的最初的社会形态是原始社会，最初使用的工具是石器，因此这个时代被称为“石器时代”，其时代跨越的时间范围为距今大约300万年前至公元前4000年。且其中300万年前至公元前15000年是旧石器时代；15000年前至公元前4000年称为新石器时代，这个时期逐渐出现了农业并开始了陶瓷的制造与使用，例如大约公元前15000年至公元前3000年黄河流域及中原地区的仰韶文化，期间有过大量瓷器的生产与使用。在新石器时代晚期由于社会生产力的发展以及人类意识形态的进步，原始社会开始解体。 “青铜时代”：约公元前4000年西亚的两河流域及其附近区域出现了冶炼绿铜的技术，随后在北非尼罗河流域、东亚的黄河流域、南亚的印度河流域和南欧的爱琴海地区出现了冶炼铜的技术，使人类社会的生产力明显提高，由此以后的公元4000年以后大规模使用铜器的时代称为“铜器时代”，同时人类社会出现了私有制以及不同阶级的划分，逐渐形成了奴隶社会，在这个时期出现了两河流域、尼罗河流域、黄河流域、爱琴海地区等古代人类文明。其中黄河流域文明是全球唯一的一个延续至今、不间断的文明。就我国而言，冶金史专家柯俊院士指出，战国后期（公元前三世纪）的考工记，记载了铸造各类青铜器所用合金成分，这是世界上已知最早的关于合金成分规律的记载。吕氏春秋*别类篇（约公元前240年）记载：“金柔锡柔，合两柔则刚。”这是世界上较早的有关铜、锡溶合使合金强化的叙述。荀子（公元前313-前238年）中指出铸造青铜时“形范正，金锡美，工冶巧，火齐得”，即要求铸范精确、原料纯洁、工艺精致、温度与成分适当，也是较早的铸造工艺的记载。“铁器时代”：公元前2000年在小亚细亚地区已经出现了人工冶炼铁的技术，约公元前140年在两河流域出现了成规模的冶铁技术，随后在公元前1100-前700年间向外传播。铁器得到了极广泛的运用，极大的促进了社会生产力的发展，此后大规模应用铁器的时代即被称为铁器时代。公元前8世纪，已经出现用铁制造的犁、锄等农具，使得生产力提高到一个新的水平。中国在春秋（公元前770年-公元前476年）末期，冶铁技术有很大的突破，遥遥领先于世界其他地区。如利用生铁经退火制造韧性铸铁已及生铁制钢技术的发明，标志着中国的生产力的重大进步。这些发明对战国和秦汉农业、水利、军事的发展起到了重大的作用。公元前西汉的盐铁论*农耕中指出“铁器者，农夫之生死也”。点明了铁器在社会生产中的重大地位，铁器成为促进中华民族统一和发展的重要因素之一。这些技术从战国至汉代相继传到朝鲜、日本、西亚以及欧洲地区，推动了整个世界文明的发展。“钢铁时代”：也被称为“后铁器时代”。在中国的明清时期，尤其是公元18至19世纪，中国钢铁冶炼技术和规模发展极为的缓慢，甚至停滞不前。这期间欧洲却进入了现代工业革命阶段，其钢铁冶炼技术不断取得革命性的突破和高速的发展，并迅速成为世界上钢铁技术发展遥遥领先的地区。自17世纪初起，欧洲开始在高炉中用煤和焦炭取代木炭，十八世纪末以来更发展成了大规模、普遍使用煤和焦炭的高炉。18世纪下半叶英国的瓦特在不断改造旧式蒸汽机的基础上发明了现代意义上的蒸汽机，随后蒸汽机技术被应用于高炉鼓风，以取代手工鼓风技术；1856年，德国人西门子构思了具有熔池的高效炼钢设备，并以当时类似的工业设备实施了炼钢；1864年，法国人马丁建造了第一个带有很大熔池的专用炼钢设备，称为平炉，也称为西门子-马丁炉；1879年英国开始使用平炉钢建造钢结构桥梁；1889年法国政府用约7000t平炉钢建成了324m高的举世闻名埃菲尔铁塔，这是工业革命推进炼钢技术改进的标志性成果。在欧洲进入工业革命时期的后铁器时代，工业企业以极高的效率生产出大量的各种钢，钢的产量急剧升高并被迅速的应用到各个工业和日常生活领域，钢取代了传统的铁而成为了推动社会经济发展的主体材料，因此这一阶段也称为钢铁阶段。在这个阶段，一个国家的钢铁产量通常会标志着其经济实力的整体水平和国家前强盛的程度。在两次世界大战期间，钢铁产量对参战各方的军事实力发挥了重要的影响。自1949年以来中国大陆地区粗钢产量的发展变化可以看出，改革开放前中国钢铁生产的发展极为缓慢，1978年改革开放后钢产量的增幅有所提升，并建设了一批以宝山钢铁公司为代表的拥有世界先进技术装备的现代化钢铁企业。进入21世纪以来，中国大陆地区粗钢年产量出现了爆发式增长，目前全球的粗钢产量约为15亿吨，而近几年大陆的粗钢产量就已经超过了7亿吨，近全球产量的一半。人类至今的发展历史可以证明，材料是社会进步的物质先导和基础，是人类进步的里程碑。纵观人类利用材料的历史，可以清楚的看到，每一种材料的发现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社会生产力和人类生活带来了巨大的变化，把人类物质文明和精神文明向前推动一步。PART 3 当代所处时代的剖析 现在我们正在处于由钢铁时代向人工合成时代和信息时代的过渡期。塑料、各种高分子材料、精细陶瓷、新型复合材料、超晶格异质结等材料正是高分子材料时代的代表。而信息时代，也就是硅时代，包括了软技术和硬技术两个方面。信息技术学科较多的关注到信息软技术的发展，而信息硬技术的发展很大程度上依赖于材料及材料技术的发展，因而涉及材料学科与工程学科的领域。信息时代的大规模集成电路主要基于硅材料，光导纤维主要基于二氧化硅等硅酸盐材料；这两种材料以硅基材料为主要特点并占据了信息技术硬件发展的主要部分。20世纪70年代中期起大规模集成电路的发展日趋成熟；70年代初光纤技术进入工程化阶段，70年代中期光纤传输容量有了大幅度提升；70年代起开始出现了网络技术，并随后形成了国际化标准。这些技术的成熟和规模化发展极大的推动了人类社会的信息化进程。因此多数人认为，人类的信息时代应该起始于20世纪70年代中期。鉴于硅材料及其加工技术在大规模集成电路和光纤中的重要作用，也可以说硅时代起始于20世纪70年代。但是，我们需要明白的是，人类是一种物质性存在的集体，其生存所依赖的核心基础也是物质性的。正如，没有原子就没有宇宙，也就没有人类，信息经济不可能完全取代物质经济，信息经济的发展除了使人类获得更优质、多样、便捷的精神消费外，还会促使物质经济更高效、更可持续的发展，以便更好的满足人类最根本性的且无可取代的物质需求。参考文献1.北京科技大学冶金与材料研究所.2011.铸铁中国：古代钢铁技术发明创造巡礼.冶金工业出版社.、2.拱玉书.2001.日出东方：苏美尔文明探秘.云南人民出版社3.拱玉书.2002.西亚考古史.文物出版社.4.韩汝玢，