人类文明进步与材料革新

人类文明进步与材料革新

核工程与核技术32班潘志吉学号2130302046

摘要：材料文明是人类物质文明的重要组成部分，而物质文明是人类文明的基础，每一次材

料领域的革新都会引发人类文明的巨大进步，反过来，人类文明进步不断积累又促进了材料

领域的新一轮革新。通过分析材料革新在人类社会发展的各个历史阶段所起的作用，揭示了

材料在人类文明发展中的重大意义，从而引起人们对材料领域发展的关注，以及为未来材料

革新提供借鉴。

关键词：材料时代；革新；人类文明；新材料

引言材料是人类赖以生产和生活的坚实的物质基础。实际上，人类从诞生的那一天起，就没有离开对材料的使用相依赖。因此．人们也习惯于以材料作为划分时代的标志[1]。从人类诞生至今，材料革新领域经历了六个时代，即石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁/水泥时代、硅材料时代、新材料时代。根据具体实例，对人类材料发展史与人类文明进程之间关系的研究，可以使我们把握人类文明发展规律，在今天这个科技日新月异，新材料层出不穷的时代寻找人类文明进步的方向。材料时代的划分时间及各个时代对应的人类文明进程如表1.

表 1

开始时间材料时代人类文明进程

公元前10万年石器时代文明起源

公元前3000年青铜器时代奴隶制国家时期

公元前1000年铁器时代封建社会时期

公元1800年钢和水泥时代第二次工业革命

公元1950年硅材料时代第三次工业革命

公元1990年新材料时代全球化

一、材料时代及其划分

石器时代的人类从食物采集者成为食物生产者，石器时代按时间推进，分为旧石器时代和新石器时代[2] 。旧石器时代以打制石器的使用为标志，而新石器时代以更为精致的磨制石器的使用为显著特征。在新石器时代，人类逐渐掌握了对火的使用，这就为青铜器的产生奠定了基础。青铜是一种和其他元素的合金，常见的有铜和锡、铅的合金，因颜色呈青灰色，

所以称为青铜[3]。青铜因其具有低熔点、高硬度的特点在早期人类社会得以被制造和使用，青铜器广泛使用的时代被称为青铜器时代。中国的商朝是青铜文明的鼎盛时期，这一时期最具代表性的作品是司母戊鼎。青铜器相比于它之后出现的铁器，尽管具有易冶炼的特点，但更具有很多不足，一是硬度、强度不够高；二是密度大，制作的工具较为笨重。此外，铁使更大面积的农田耕作，开垦广阔的森林地区成为可能; 它给手工业工人提供了一种其坚固和锐利非石头或当时所知道的其他金属所能抵挡的工具[4] 。冶炼技术的不断改进使铁的大规模生产成为可能，于是人类社会进入了铁器时代。近代科学领域的繁荣掀起了新一轮材料“革命”，工业领域的发展对高强度材料的需求日益迫切，含碳量合适、性能优于铁的钢应运而生，与此同时，人造水泥被发明并广泛使用。二者的完美结合构成了现代建筑的基础结构，成为衡量一个国家现代化的标志。硅将人们带入了一个全新的世界，它是半导体的主要成分。硅的使用，使计算机的体积大大缩小，而性能大大提高，从而计算机得到普及，人类进入了信息时代。自上世纪90年代，人类进入了所谓新材料时代。新材料是新近发展或正在发展的具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料[5]。按照应用领域来分，一般把新材料归为以下13类：信息材料、能源材料、生物材料、汽车材料、纳米材料、超导材料、稀土材料、新型钢铁材料、新型有色金属合金材料、新型建筑材料、新型化工材料、生态环境材料、军工材料[6]。

二、材料时代与文明进程

石器时代是人类文明的开端，它开启了人类制造工具、使用工具的历史进程，工具的使用使人类在原始社会恶劣的生存环境中延续和进化。石器时代过渡到青铜时代的同时，人类早期社会组织形式基本形成，精神文明开始萌发，以中国为例，夏商西周是青铜文明最辉煌的时期，夏是中国第一个国家政权，商朝时较为成熟的象形文字—甲骨文出现，西周的礼乐文化推动华夏文明更上一个台阶。中国的战国时期铁器渐渐普及，社会生产力大大提高，分裂的局面促进了文明的碰撞融合，思想空前自由，社会上出现了百家争鸣的景象，知识分子阶层的活跃在这一时期创造了繁荣的中国早期文明。伴随着西方工业化的来临，用铸铁制作的蒸汽机，促进了炼钢业的现代化。从此，大量的廉价钢铁出现了．更加带动了各种生产，促进了机械制造、铁路交通、航海等事业的发展，使人类步入钢铁时代[7]。钢铁水泥的使用为人类的现代化建设奠定了坚实的基础，提高了生产效率，进一步深化了工业革命。半导体的材料问世，使我们进入了一个崭新的时代。从1946年第一台计算机出现，人们的生产、生活与电子产品的关系日益密切，人类劳动的方式由于计算机的使用而得到革新，信息交流空前便捷，出现了所谓“地球村”的说法，开启了第三次工业革命。历经半个多世纪，信息革命日趋成熟，科技得到长足发展，人们对具有特殊性质的新材料的需求不断提升，因此可以说我们进入了新材料时代。

三、新材料时代的展望

新材料涉及到信息、能源、交通、军事等多个领域，因而发展潜力巨大且对我们生活的方方面面都有影响。但是每个时代都有其自身特征，只有顺应时代才能良好发展。其一，新材料的发展离不开创新，通过技术上的创新不断革新材料性能以满足人们的需要。其二，新材料的使用应减少资源消耗，以人类目前的发展水平，许多不可再生资源几十年后濒临枯竭，故资源节约型的新材料更具发展潜力。其三，工业化的发展已使环境污染严重，目前人类的生存发展已经受到环境污染的阻碍，新材料的发展必须考虑对环境的影响，环境友好型的新材料才能大规模生产使用。在全球化的时代，任何产业都不是独立发展的，某一领域的一个

变革就会产生牵一发而动全身的后果，新材料的生产、使用、革新都要联系能源、环境进行通盘考虑。回顾人类历史上的每一次材料革新，我们可以从中看出，每个时代都有其鲜明的时代特征，每一次革新人类的文明必然跨越一大步，新材料的革新必将为人类文明注入新的活力。

参考文献

[1] 文明大厦的基石:材料科学与社会[M].济南：山东科学技术出版社，1999

[2] 浅析材料发展与人类文明，童念慈[J].企业导报，2013（3）

[3] 项隆元，中国物质文明史[M].杭州：浙江大学出版社，2008

[4] 马克思，恩格斯．马克思恩格斯选集: 第4 卷［M］．北京: 人民出版社，1995．

[5] 罗贞礼.新材料产业发展分析及策略研究[M].北京：科学出版社，2013

[6] 百度百科./view/2287235.htm

[7] 文明大厦的基石:材料科学与社会［M].济南：山东科学技术出版社，1999