材料与人类文明

9
高
330
250
2
440
290
6
Fig. 1. Relation between and .
铝的202理0/5论/18强度为4700MPa，Z当him今ing高YU强, D铝ep合t. o金f M的SE最, CS高U 强度没有超过1000MPa。7
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战机
舰船
导弹
高层 建筑
战车
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火箭
铝合金的 主要应用领域
人造 卫星
汽车
高Zh速im列ing车YU, Dept. of MSE, CSU
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•导弹的眼睛 —— 窗口材料 （ZnS, ZnSe, Al2O3, diamond, …）
导弹头罩
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窗口材料： 窗口
蓝宝石 金刚石 ZnS/金刚石Zhiming YU, Dept. of MSE, CSU
2、Europe:
The course of
Time: 16 hrs
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2020/5/18
Zhiming YU, Dept. of MSE, CSU
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第一、二讲
人类文明社会的先导--新材料
一、材料的发展史，就是人类社会的发展史 二、材料的发展史，就是科学技术的发展史
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Man made materials
Materials Science and Engineering
The broad field of materials science and engineering seeks to explain and control one or more of the four basic elements:
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* 航空航天的物质基础
三高一低的结构材料（高强度、高模量、耐高温、低密度)
卫星发射，节省1公斤重量将降低费用$20000。一次发射节约费用20%。
鍛铝2014（LD10）的力学性能
b(MPa)
0.2(MPa)
(%)
纵向 382
310
6
488
478
12
横向 360
280
4
482
472
f
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二、材料的发展史，就是科学技术的发展史。
中国的四大发明：纸、火药、指南针、活字印刷
表1 科学原理的发现时间与其产业化时间的对照
电机 真空管 无线电 X光 雷达 原子堆 半导体 激光 2020/5/18
原理
成品
发展时间
1821
1886
65
1882
1915
33
1887
1来自百度文库22
35
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一、材料的发展史，就是人类社会的发展史。 人类历史的划分
石器时代陶器时代青铜器时代铁器时代。 Computer Aluminum in 19th century.
现代社会
三 能源、信息和材料（1998）
大
支
柱 2020/5/18
生物工程，信息技术和新材料 Zhiming YU, Dept. of MSE, CSU
2. The synthesis and processing by which the particular arrangement of atoms achieved.
3. The properties of the material resulting from the atoms and their arrangement, that make material interesting or useful.
1. The structure and composition of a material, including the type of atoms and their arrangement as viewed over the range of length scales (nano-, meso-, micro-, macro-scale).
1895
1913
18
1935
1940
5
1939
1942
3
1948
1951
3
195Z8himing YU, Dep1t. 9of6M0SE, CSU
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人类对材料微观结构认识的发展过程
1）逻辑推理(古代哲学家，432 BC.) 2）宏观形貌观察、观测（by eye, 1669） 3）数学理论计算 4）科学测定（X-ray diffraction, electron diffraction,等）
1、古代中国：
“日取其半，万世不竭”
“道生一，一生二，二生三，三生万物”（《老子》）；
“以土与金、木、水、火杂以成百物”（《国语·正语》）；
“太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦交而生万物”
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Zhiming Y（U, 《Dep易t. of经MS》E, C）SU
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材料的分类
用途：结构材料（受力，承载） 功能材料（半导体，超导体，以及光、电、声、磁、应力转换，等）
属性：金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料
物理形态：晶体材料、非晶态材料和纳米材料
几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和零维材料 发展：传统材料（钢铁，铜，铝，水泥，塑料，陶瓷，... ） 2020/5/18 新材料（金属间化Zh合imi物ng ，YU高, D温ep超t. o导f M材SE料, C，SU非晶态合金，纳米材料, ...）4
4. The performance of the material, that is, the measurement of its
usefulness in actual conditions, taking account of economic and
20s2o0/c5i/1a8l costs and benefZihtism.ing YU, Dept. of MSE, CSU
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什么是材料(materials)?
材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有 用物品的物质。
Materials is the stuff from which a thing is made for using.
天然材料 人工材料