社会经济的发展与材料科学的演变

社会经济的发展与材料科学的演变

材料科学的进步左右着人类文明的发展进程。一种新材料的应用，往往事关一个产业的兴衰。新材料产业已经渗透到国民经济、社会生活和国防建设的方方面面。目前，我国还只是一个材料大国，离材料强国还有较大差距。

新材料是战略性新兴产业的重要组成部分。新材料在我国经济发展中的作用如何？我国在世界材料领域占据怎样的位置？今后当重点培育哪些新材料？我国如何由材料大国向材料强国加快转变？

在人类社会的发展过程中，材料的发展水平始终是时代进步和社会文明的标志。人类和材料的关系不仅广泛密切，而且非常重要。事实上，人类文明的发展史，就是一部如何更好地利用材料和创造材料的历史。同时，材料的不断创新和发展，也极大地推动了社会经济的发展。在当代，材料、能源、信息是构成社会文明和国民经济的三大支柱，其中材料更是科学技术发展的物质基础和技术先导。以下从三个方面来分析社会经济发展和材料科学与工程学科发展之间的密切关系。

1. 社会经济的发展对材料学科的发展始终发挥着巨大的推动作用

从25000年前人类开始学会使用各种用途的锋利石片，到10000年前人类第一次有意识地创造了自然界没有的新材料（陶器），是人类社会进步的象征，也是社会经济发展的结果。继陶器时代之后，由于人们生活方式的变化和战争等方面的原因，青铜的冶炼技术被发明并逐步达到很高的水平。后来罗马人发明了水泥，腓尼基人发明了玻璃，这些传统材料至今仍然为现代社会大量使用。当然，这些材料本身总是日新月异地变化着，在高新技术的推动和社会经济发展的要求下，其性能不断提高，从而满足了不同层次的社会需求。

人们至今仍记忆犹新的是近代的两次工业革命。第一次是由于钢铁材料的大规模发展，人们能够制造出无数的纺织机械和蒸汽机，给社会创造出巨大的财富。社会经济的巨大发展，使钢铁工业迅速增长。钢铁材料的大量使用，对其性能提出更高的要求，从而带动了金属材料学科（即金相学）的迅速发展。第二次工业革命是以能源（石油）的开发和应用为突破口，大力发展汽车、飞机及其他工业。新材料的开发和应用仍然是这次工业革命的基础，特别是高性能合金钢和高性能铝合金的广泛应用。制造工业尤其是汽车工业的发展，使合金钢的优异性能完美

地展现出来；航空工业的发展，促进了铝合金、钛合金、镍基高温合金以及耐高温结构陶瓷的研究与开发。

随着石油天然气的广泛应用，以石油、天然气为原料生产的合成树脂、合成纤维、合成橡胶等高分子材料产品的石化工业迅速发展，带动了高分子学科的建立和发展。在材料科学与工程学科领域中，高分子学科与金属材料学科、无机非金属学科并列成为材料学科的重要分支。第一个合成高分子（酚醛树脂）的工厂是1907年问世的，经过20多年的发展，于20世纪30年代形成了高分子学科，此后高分子材料工业迅速发展，聚氯乙烯、尼龙、聚乙烯、聚丙稀、聚酯、聚甲醛等聚合物及改性品种层出不穷。高分子材料发展至今，已经渗透到人类社会生活的方方面面。进入21世纪以后，新时期国民经济可持续发展对高分子材料的发展提出了更高的要求，如高分子材料合成的新方法、高分子催化体系、绿色高分子合成化学、生物活性高分子材料的制备和功能化等。这些都促进了高分子学科的快速发展。

当今社会正处于信息时代。这场始于20世纪中叶的信息革命，是人类科学技术中上的一次重大飞跃，它对人类社会产生的深远影响，甚至超过了19世纪的工业革命。信息时代的快速发展和信息产业的巨大增长，给材料学科带来了史无前例的推动和促进作用。大规模集成电路的发展，使单晶硅材料及其制备加工技术迅速发展；在微电子和光电子学领域，化合物半导体材料迅速崛起，并发挥出越来越重要的作用。近年来，在以Si、GaAs为代表的第一、二代半导体材料迅速发展的同时，以SiC、GaN为代表的宽禁带半导体材料也蓬勃兴起，成为第三代半导体材料。在信息社会中，信息记录和存储是极其重要的，信息记录材料的进步反映了人类信息记录的发展历程。从壁画、竹简到纸张和印刷术的发明，再到信息时代能够记录大量信息的磁存储介质材料和光存储介质材料。

总之，自从有了人类社会的历史以来，社会经济的发展对材料学科的发展始终发挥着巨大的推动作用。拿金属材料来说，似乎金属只是个有着悠久历史的传统材料，应该是定型和成熟的。事实上，由于社会经济的发展需要，金属材料在当今也是日新月异地发展着。钢铁材料已有近2000个品种，40000种规格。铝合金、镁合金的新品种也不断扩大，众多的金属键化合物也异军突起，还有数不胜数的各种功能金属材料，都极具发展潜力。

2. 材料科学与工程学科的发展对社会进步产生的巨大影响

材料科学与工程学科有着丰富的内涵，不仅包括金属、陶瓷等传统的结构材料，而且包含了具有众多特殊性能和用途的功能材料。人类生活离不开各种材料。可以说，材料不仅在人类生活中占有极其重要的地位，而且对社会经济的发展有着巨大的推动作用。材料，人类用来制作有用物件的物质，通常被视为人类社会进化的里程碑，因为对于材料的认识和利用能力，往往决定着社会的形态与人类生活的质量。一部人类文明史，从某种意义上讲，也可以称之为世界材料史。纵观从石器时代、青铜器时代到铁器时代的历史发展轨迹，我们不难发现材料在社会进步中的巨大作用。几乎每一种新材料的发现和利用，都会给社会生产与人类生活带来巨大改变，把人类文明推向前进。当历史进入20世纪下半叶开始的新技术革命时代后，新材料已成为各个高技术领域发展的突破口，并在很大程度上影响新兴产业的发展进程。技术发展中遇到的很多难题，有不少实际上是材料问题，没有新材料的开发应用，便谈不上新的技术产品和产业进步。比如，没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前的计算机技术；没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的宇航工业；没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤维通信……

材料科学与工程的学科内涵和人才培养与社会经济发展的水平具有密切的关系。在现代社会，新材料以及新材料中的高新技术正在为人类展开一个新世界的画卷。人类使用各种材料创造新的生活，建构新的世界。新的材料也正在为人类文明握供新的行为理念，建立起人类扩展自身生存与发展空间的信心。它的现代发展使一种材料从单一功能向多种功能发展，而且，它使得人类超越自然界，实现了根据材料来设计产品，根据产品的需要，通过新的组成、结构和工艺设计来实现其所需功能的概念，也就是说，它的功能要求正在向着迎合人类在各个领域的需要而发展。由此，可以说，它已经成为人类从“自然王国”走向“自由王国”的动力源泉。

20世纪60年代以来，随着材料工程技术的迅猛发展，材料已经不仅在种类上得到拓展，而且在包括光、声、电、磁、力、超导、高塑，以及超强、超硬、耐高温等机能与性能上获得极大的扩展与深度发掘。此类新材料的出现，推进了高技术产品的智能化与微型化，从而极大地影响着人类的现代生活、社会结构与文