【精品】材料科学与工程导论.doc

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1、材料科学与工程导论材料的定义与分类材料是人类用于制造机器、构件和产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础新材料，主要是指那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。为了规范新材料的含义，一般把具备以下三个条件之一的材料称为新（1•新出现或正在发展中的具有传统材料所不具备的优良性能的材料。如：C602•高技术发展需要，具有特殊性能的材料。如：形状记忆合金3•由于采用新技术（工艺、装备）明显提高了性能,或者出现了新的功能的材料。如：超级钢、纳米、超导材料、智能材料、生物医用材料）分类一：按组成与结构划分（金属材料无机非

2、金属材料高分子材料复合材料）分类二：按用途分（电子信息材料航空航天材料能源材料生物医用材料等）分类三：按性能分结构材料（高温合金、分类四：难熔金属、金属间化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金）功能材料（吸波材料、单晶硅、形状记忆材料）按应用与发展分（传统材料新材料如纳米铜、超导电缆）材料的地位和作用当代文明：能源材料信息新技术革命：信息技术新材料生物技术材料是人类社会发展的基础和先导新材料技术是工业革命和产业发展的先导两次工业革命都是以新材料的发明和广泛应用为先导第一次工业革命（18世纪）：制钢工业的发展为蒸

3、汽机的发明和应用奠定了物质基础。第二次工业革命（20世纪中叶以来）：单晶硅材料对电子技术的发明和应用起了核心作用。2＞新材料技术是社会现代化的先导24世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势21世纪重点发展的高技术领域的材料选择新材料技术是高技术发展的基础21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势环境科学技术：探求人类与环境和谐共存方式空间科学技术：探索宇宙空间（多种用途的人货分离的新一代航天飞行器、小卫星技术、太空攻防技术）新材料科学技术：探索物质结构（纳米技术、光电子材料、光子材料、新型功能材料、新型结构材料）新能源与再生能

4、源：实现人类可持续发展（化石能源高效清洁利用技术、新能源'核能、氢能'和可再生能源技术、天然气水合物的开发）信息科学技术：信网络技术、宽带通信技术、半导体技术、计算机智能技术生物科学技术：探索生命本质（基因组学、蛋白质科学、干细胞及再生医学）海洋科学技术：探索海洋奥秘七大高新技术领域1.信息科学技术：正在发生结构性变革，仍然是经济持续增长的主导力量。1）通信网络技术为信息产业注入强大活力2）宽带通信已成为国际上应用最广的通信技术；3）半导体技术进入纳米时代；4）计算机智能技术日新月异。2•生物技术：正经历着一场前所未有的技

5、术革命，一个庞大的生物产业正在孕育和形成。1）基因组学、蛋白质科学、干细胞及再生医学的研究成为生命科学的前沿与热点；2）干细胞及再生医学的研究及应用为人类健康开辟了新道路；3）生物芯片在医疗和科研领域发挥巨大作用；4）转基因技术及应用呈现出高速发展的态势。3•航天技术：快速发展，不断开辟人类探索的新空间。1）太空探索带动太空探索技术加速发展；2）研制多种用途的人货分离的新一代航天飞行器成未来趋势;3）小卫星技术日趋成熟并将广泛应;4）太空攻防技术成为未来航天技术发展的重要领域。4•能源技术：将变革未来社会的动力基础，促进人

6、类实现可持续发展。1）煤炭的高效清洁利用成为化石能源技术研发热点；2）核能技术酝酿新的突破；3）氢能技术研发和商业应用加速；4）新能源和可再生能源技术展现良好前景；5）天然气水合物的开发受到重视用能技术发展前景广阔。5•先进制造技术：向绿色制造、高技术化、信息化、极端制造方向发展，成为提升产业竞争力的关键技术。1）光机电一体化技术；2）微电子光刻技术；2）重大装备制造技术。6.新材料技术：出现群体性突破，将对21世纪基础科学和几乎所有工业领域产生革命性影响。（新材料技术是高技术发展的基础）1）纳米技术是前沿技术中最具前瞻性

7、和带动性的领域之一；2）光电子材料、光子材料将成为发展最快和最有前途的电子信息材料；3）新型功能材料（超导材料、智能材料、生物医用材料）及其应用技术面临新的突破；2）新型结构材料（高温合金、难熔金属、金属间化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金）发展前景乐观。3＞新材料技术是一切工业发展的关键共性基础新材料技术出现群体性突破，将对21世纪所有工业领域产生革命性的影响，成为一切工业的关键共性基。（纳米材料特点之一:表面效应特点之二：小尺寸效应特点之三:量子效应）是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。人类利用材料的

8、历史，就是一部人类进化和进步的历史。三、材料科学与工程的形成和发展科学驱动：科学技术的发展需求牵引：社会经济的需求材料科学与工程的定义材料科学与工程就是指出研究有关材料的组成、结构、制备工艺流程与材料性能和用途关系的知识和它的应用。材料科学与工程的三个重要属性一是多学科交叉。它是物理学、化学、冶金学、金