从材料的发展史看化工对人类文明的影响

从材料的进展史看化工对人类文明的影响人类社会的进展历程,是以材料为主要标志的:100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进展加工,使之成为器皿和精巧的工具,从而进入石器时代。石器时代后期,消灭了利用粘土烧制的陶器。人类在查找石器过程中生疏了矿石,并在烧陶生产中进展了冶铜术,开创了冶金技术。公元前5000年,人类进入青铜器时代。公元前1200年,人类开头使用铸铁,从而进入了铁器时代。随着技术的进步,又进展了钢的制造技术。世纪,钢铁工业的进展,成为产业革命的重要内容和物质根底。世纪中叶,现代平炉和转炉炼钢技术的消灭,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中始终占有主导地位。世纪中叶以后,科学技术迅猛进展,作为制造之母和产业粮食的材料又消灭了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世,并得到广泛应用。先后消灭尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料,以及维尼纶、合成橡胶、型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料等。仅半个世纪时间,高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱,并在年产量的体积上已超过了钢,成为国民经济、国防尖用自然界所供给的原料制造而成的材料。50年月,合成化工原料和特别制备工艺的进展,使陶瓷材料产生了一个飞跃,消灭了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变,很多型功能陶瓷形成了产业,满足了电力、电子技术和航天技术的进展和需要。构造材料的进展,推动了功能材料的进步。20世纪初,开头对半导体材料进展争论。50年月,制备出锗单晶,后又制备出硅单晶和化合物半导体等,使电子技术领域由和进展,使人类社会进入了信息时代。人类最先利用的材料是自然材料:石头、木头、泥土、兽皮...制造火以后,可以使用陶器和瓷器青铜是最早使用的金属材料炼铁和炼钢丰富和进展了机械材料,钢铁是机械材料的主要材料提高钢铁等金属材料的使用性能和加工性能是19世纪20世纪21世纪材料专家的主要争论内容非金属材料,如:21世纪材料工作者的争论目标。争论机械工程材料史,既有文化意义历史意义,也可以指导材料工作者的争论行为。现代材料科学技术的进展,促进了金属、非金属无机材料和高分子材料之间的亲热联系,从而消灭了一个的材料领域——复合材料。复合材料以一种材料为基体,另一种或几种材料为增加体,可获得比单一材料更优越的性能。复合材料作为高性能的构造材料和功能材料,不仅用于航空航天领域,而且在现代民用工业、能源技术和信息技术方面不断扩大应用。材料是人类生活和生产的物质根底,是人类生疏自然和改造自然的工具。可以这样说,自从人类一消灭就开头了使用材料。材料的历史与人类史一样长远。从考古学的角度,人类文明曾被划分为旧石器时代、石器时代、青铜器时代、铁器时代等,由此可见材料的进展对人类社会的影响。材料也是人类进化的标志之一,任何工程技术都离不开材料的设计和制造工艺。一种材料的消灭,必将支持和促进当时文明的进展和技术的进步。制造业主要材料之重要性的转化过程:石材→(陶瓷→青铜→(木材→铁器→水泥→钢材(合金钢→硅材→(高分子材料→碳纤维复合材料→材料进展史代、硅时代从人类的消灭到20世纪的今日,人类的文明程度不断提高,材料及材料科学也在不断进展。在人类文明的进程中,材料大致经受了以下五个进展阶段。使用纯自然材料的初级阶段在原古时代,人类只能使用自然材料(如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等,相当于人们通常所说的旧石器时代。这一阶段,人类所能利用的材料都是纯自然的,在这一阶段的后期,虽然人类文明的程度有了很大进步,在制造器物方面有了种种技巧,但是都只是纯自然材料的简洁加工。人类单纯利用火制造材料的阶段这一阶段横跨人们通常所说的石器时代、铜器时代和铁器时代,也就是距今约10000年前到20世纪初的一个漫长的时期,并且连续至今,它们分别以人类的三大人造材料为象征,即陶、铜和铁。这一阶段主要是人类利用火来对自然材料进展煅烧、冶炼和加工的时代。例如人类用自然的矿土烧制陶器、砖瓦和陶瓷,以后又制出玻璃、水泥,以及从各种自然矿石中提炼铜、铁等金属材料,等等。利用物理与化学原理合成材料的阶段20世纪初,随着物理学和化学等科学的进展以及各种检测技术的消灭,人类一方面从化学角度动身,开头争论材料的化学组成、化学键、构造及合成方法,另一方面从物理学角度动身开头争论材料的物性,就是以分散态物理、晶体物理和固体物理等作为根底来说明材料组成、构造及性能间的关系,并争论材料制备和使用材料的有关工艺性问题。由于物理和化学等科学理论在材料技术中的应用,从而消灭了材料科学。在此根底上,人类开头了人工合成材料的阶段。这一阶段以合成高分子材料的消灭为开端,始终连续到现在,而且仍将连续下去。人工合成塑料、合成纤维及合成橡胶等合成高分子材料的消灭,加上已有的金属材料和陶瓷材料(无机非金属材料构成了现代材料的三大支柱。除合成高分子材料以外,人类也合成了一系列的合金代表。从这一阶段开头,人们不再是单纯地承受自然矿石和原料,经过简洁的煅烧或冶炼来制造材料,而且能利用一系列物理与化学原理及现象来制造的材料。并且依据需要,人们可以在对以往材料组成、构造及性能间关系的争论根底上,进展材料设计。使用的原料本身有可能是自然原料,也有可能是合成原料。而材料合成及制造方法更是多种多样。材料的复合化阶段20世纪50年月金属陶瓷的消灭标志着复合材料时代的到来。随后又消灭了玻璃钢、铝塑薄膜、梯度功能材料以及最近消灭的抗菌材料的热潮,都是复合材料的到这时,人类已经可以利用的物理、化学方法,依据实际需要设计独特性能的材料。现代复合材料最根本的思想不只是要使两种材料的性能变成3加3等于6,而是339,乃至更大。严格来说,复合材料并不只限于两类材料的复合。只要是由两种不同的相组成的材料都可以称为复合材料。材料的智能化阶段最吸引人们留意的智能材料,如外形记忆合金、光致变色玻璃等等。尽管近10余年来,智能材料的争论取得了重大进展,但是离抱负智能材料的目标还相距甚远,而且严格来讲,目前研制成功的智能材料还只是一种智能构造。如上所述,在20世纪中,材料经受了五个进展阶段中的三个阶段,这种进展速度是前所未有的。总的说来,本世纪材料科学的进展有以下几个特点:超纯化(从自然材料到合成材料、量子化(从宏观掌握到微观和介质掌握、复合化(从单一到复合及可设计化(从阅历到理论。当前,高技术材料的进展日月异,材料科学的内涵也日益丰富,21世纪会消灭什么样的高技术材料,材料科学又将进展到何种程度,我们很难预料。材料科学及其进展趋势:材料科学的进展,从目前的趋势来看,是确定会沿着材料的方面进展的。材料又称先进材料,它不以生产规模,而以优异性能、高质量、高稳定性取胜的高知识、高技术密集型为特点。材料有构造材料和功能材料之分,前者主要利用他的力学性能,而后者以应用其各种物理、化学效应为主。间内在联系的一门学科。金属材料,特别是钢、铜、铝等,仍旧是21世纪主要的构造材料和电能传输材料。金属材料已经有成熟的生产工艺,相当多的配备设施和工业规模生产,价格低廉、性能牢靠,已成为涉及面广、市场需求大的根底材料。所以在今后相当长的时间内转变不了它在材料中的主导地位。金属材料的进展趋势是:随着航天航空和其它尖端技术的飞跃进展,在改善和提升传统材料品质的同时,金属功能材料、非平衡态金属,特别是高比强、高模量、耐高温、抗氧化、抗腐蚀、耐磨损合金和金属复合基材料会有快速进展,如金属超导材料、钛及其合金、铝基增加复合材料、记忆合金、纳米晶块体材料等。成的有机化合物自20世纪20年月德国著名科学家斯托丁格开创这一学科以来,高分子科学和技术的进展极为迅猛,如今已形成格外浩大的高分子工业。它具有较高的强度,良好的塑性,较强的耐腐蚀性能,很好的绝缘性能,以及重量轻等优良性能,在是工程上的进展最快的一类型构造材料。高分子材料按其分子链排列有序与否,可分为结晶聚合物和无定型聚合物两类。结晶聚合物的强度较高,结晶度打算于分子链排列的有序程度。工程上通常依据机械性能和使用状态将其分为三大类:塑料、橡胶以及合成纤维。其中,我国的合成纤维、合成树脂和合成橡胶已分别居世界产能的第一、二和三位。高分子材料进展趋势:进展先进的树脂基、有机/无机和异质材料连接技术,争论高分子的老化、降解机制和掌握技术,制备综合性能更好的材料是高分子材料的进展趋势。能源材料广义的说,但凡能源工业及能源技术所需的材料都可称为能源材料。但在材料领域,能源材料往往指那些正在进展的、可能支持建立能源系统满足太阳能、地热能、风能及海洋能等。就规模应用而言,一次性能源利用还需要抑制,其中材料就是一个带共性的关键问题。氢能、合成燃料、高比能电池的利用原理和特色各异,对材料品种和功能提出了更多的要求。:随着化石能源的枯竭,能源的争论与进展必定越来越受到重视,而能源的进展必定依靠材料,所以能源材料的进展将会与能源紧紧联系在一起。的材料。超导材料具有的优异特性使它从被觉察之日起,就向人类展现了迷人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约,这首先是它的临界参量,其次还有材料制作的工艺等问题(例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一80年月,超导材料的应用主要有:①利用材料的超导电性可制作磁体,应用于电机、高能粒子、磁悬浮运输、受控热核反响、储能等;可制作电力电缆,用于大容量输电(10000MVA;可制作通信电缆和天线,其性能优于②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森约瑟夫森结作计算机的规律和存储元件,其运算速度比高性能集成电路的快10~20倍,功耗只有四分之一。:由于超导材料所具有的优异性能,所以超导材料将会并已经受到科学界和各类争论机构的重视,超导材料也会向有用化方向进展。在上世纪里,世界的变化比任何时候都都要大,其缘由在于技术直接紧随根底科学的进步而进展,这为材料科学和技术的进展注入了强大的动力。在构造材料方面除了连续对传统材料进展升级改造之外,应当特别重视进展耐高温、耐腐蚀、高比强、高韧、高刚度材料及复合材料。对于功能材料,应当特别重视多功能、高集成,扩大它们的应用领域,21世纪的材料科学与工程推动到一个的水平。材料和高技术是材料科学争论的核心,两者之间亲热相关,材料争论需要高技术,材料本身必需依托于高技术,同时材料