材料科学发展与新型材料应用

材料是人类用于制造生活和生产工具赖以生存和发展的重要物质基础，人类文明时代的及其进行曾以其主导材料来命名，如石器时代、青铜器时代、铁器时代和现在的硅时代（或称电子材料时代）。这是因为材料代表了人类的创造力与财富。20世纪影响人类生活的十大工程（阿波罗登月、飞机、晶体管、可控核反应、集成电路、喷气发动机和通信卫星、数字计算机、电视等都离不开材料的帮助。

金属材料学科是材料学科中最早建立的分支。19世纪八九十年代，由于金相显微镜的发明和X射线的发现并用于材料晶体结构分析，人们对金属材料的成分、组织结构和性能的研究逐渐系统和深入，得到许多规律性的认识，形成金相学热处理（后称金属学）、物理冶金等学科。金属材料学科属于应用科学基础范畴，它以凝聚态物理和物理化学、晶体学为理论基础，结合冶金、机械、化工等学科知识，探讨金属材料的成分、组织结构、加工工艺以及性能之间的内在规律，并联系具体器件或构件的使用功能要求，力求能用经济合理的工艺方法制造出来。按物理化学属性，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等；按其成熟程度和在传统产业的应用，分为传统材料（或称工程材料）和新型材料。

如果将金属材料按使用性能分类，可分为结构和功能两大类。金属结构材料是利用它的力学性能，所制造的各类器件或构件是为了承受各种形式的载荷，起支撑作用。例如，大到海洋平台、飞机框架、压力容器，小到一个轴承、一枚螺钉，选择这些构件或器件的材料时主要考虑承载能力。金属结构材料的用量很大。另一类是金属功能材料，即利用它的物理或化学性能，如声、光、电、磁、热及化学反应特性，例如，硬盘读写磁头采用金属多层膜巨磁阻材料，手机中磁铁采用永磁材料，高效电池的金属电极，高温测试用的热电偶金属丝等。当然，也有不少材料既是结构材料，又具有一定功能。例如，在海水腐蚀环境中工作的金属结构材料既要承载，同时又要具有防腐功能。另外，有的机械传动部件，要求既要承载，又需要具有一定的阻尼功能，能吸收机械振动以降低噪声。这些材料因为首先要求承载，所以还应算是结构材料，但要兼有一定功能。(www.zuozong.com)

金属材料按其发展历程也可分为传统材料和新型材料两大类。传统材料是指已有悠久生产与使用历史的材料，如钢铁、铜和铝等，这类材料的大量生产工艺已基本成熟，但在新技术推动下，对生产工艺、质量控制、材料性能改进的要求也在不断提高。由于用量大，与国民经济发展的关系密切，也可称其为基础材料。新型材料是指由新工艺制成的或正在发展中的材料，这些材料与传统材料相比具有更优异的性能。例如，急冷技术带动出来的非晶态金属软磁薄带，比传统的取向冷轧硅钢片具有更高的高频导磁特性和低铁损，气相沉积技术促进了各种类型的金属薄膜的研制，纳米科技催生了一批金属的纳米棒、带、块体纳米晶材料。材料科学的基础是在传统材料的发展过程中建立的，新型材料的研究代表了本学科发展的前沿。因此传统材料所积累的知识是发展新材料的基础，新材料在学科前沿的进展又反过来丰富和拓展了金属材料学科基础。