材料發(fā)展的歷史篇一：建筑材料的發(fā)展歷史及趨勢(shì)

目錄：

一. 摘要................................................................................................................................................. 3

二.建筑材料概述................................................................................................................................... 4

四. 建筑材料的發(fā)展歷史..................................................................................................................... 5

1.建筑材料的三個(gè)發(fā)展階段........................................................................................................ .5

1.1 天然材料發(fā)展原始雛期....................................................................................................5

1.2 人工材料成形期................................................................................................................7

1.3 人工合成材料繁榮期........................................................................................................9

2.磚、木建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)良性能.....................................................................................................13

3.現(xiàn)代建筑材料.............................................................................................................................12

3.1建筑材料的分類(lèi)..............................................................................................................12

3.2建筑材料在建筑工程中的地位和作用..........................................................................13

五. 建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)....................................................................................................................14

本篇論文，著重解說(shuō)了建筑材料從石器時(shí)代到現(xiàn)代社會(huì)的建筑材料發(fā)展歷史，以及，建筑材料對(duì)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的正面推動(dòng)作用，綠色、可再生、環(huán)保、節(jié)能建筑材料的發(fā)展是現(xiàn)今時(shí)代對(duì)建筑材料發(fā)展的需求和趨勢(shì)。

中國(guó)建筑材料概述

建筑材料是指構(gòu)成建筑物本體的各種材料。建筑材料是建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。建筑材料的發(fā)展與創(chuàng)新與建筑技術(shù)的進(jìn)步有著不分割的聯(lián)系，許多建筑工程技術(shù)問(wèn)題的解決往往是新建筑材料產(chǎn)生的結(jié)果，而新的建筑材料又促進(jìn)了建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的發(fā)展，也使建筑物各種性能得到進(jìn)一步的改善。因而建筑材料的發(fā)展創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著重要的作用。

古代建筑材料：

我國(guó)古代建筑一土木建筑為主，經(jīng)過(guò)石器時(shí)代、奴隸社會(huì)時(shí)代——雛形期、秦漢時(shí)期——成形期、成熟封建社會(huì)時(shí)代——融合、繁榮，三大建筑文明發(fā)展時(shí)期的發(fā)展，到唐代時(shí)已形成了集合燒土材料（磚、瓦）、天然材料（木材料）為主，以金屬材料、砂石材料、膠凝材料為輔的建筑建造材料使用體系，并一直沿用至近代大規(guī)模建筑建造工程。直到新中國(guó)建立，城市規(guī)模日益

擴(kuò)大，磚混結(jié)構(gòu)開(kāi)始在在中國(guó)廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)代建筑材料：

磚混結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)了現(xiàn)代建筑材料的發(fā)展，水泥、混凝土、鋼筋開(kāi)始在民用建筑中大規(guī)模應(yīng)用，煉鋼業(yè)開(kāi)始興起，鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也應(yīng)運(yùn)而生。近年來(lái)隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，我國(guó)的建筑材料品種齊全、質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)量充足、各種新型材料品出的繁榮局面。

建筑材料的發(fā)展歷史

1.建筑材料的三個(gè)發(fā)展階段 1.1 天然材料發(fā)展原始雛期

早在五十萬(wàn)年前的舊石器時(shí)代，中國(guó)原始人就已經(jīng)知道利用天然的洞穴作為棲身之所，北京、遼寧、貴州、廣東、湖北、浙江等地均發(fā)現(xiàn)有原始人居住過(guò)的崖洞，但這是受生產(chǎn)資料的匱乏和生活條件限制人們并不對(duì)原始洞穴進(jìn)行改造，天然洞穴就是唯一的建筑材料。

到了新石器時(shí)代，黃河中游的氏族部落，利用黃土層為墻壁，用木構(gòu)架、草泥建造半穴居住所，進(jìn)而發(fā)展為地面上的建筑，并形成聚落。長(zhǎng)江流域，因潮濕多雨，常有水患獸害，因而發(fā)展為桿欄式建筑。對(duì)此，古代文獻(xiàn)中也多有「構(gòu)木為巢，以避群害」、「上者為巢，下者營(yíng)窟」的記載。據(jù)考古發(fā)掘，約在距今六、七千年前，中國(guó)古代人已知使用榫卯構(gòu)筑木架房屋（如浙江余姚河姆渡遺址），黃河流域也發(fā)現(xiàn)有不少原始聚落（如西安半坡遺址、臨潼姜寨遺址）。這些聚落，居住區(qū)、墓葬區(qū)、制陶?qǐng)�，分區(qū)明確，布局有致。木構(gòu)架的形制已經(jīng)出現(xiàn)，木構(gòu)架的出現(xiàn)是中國(guó)最早的非天生材料建筑材料，黃土層和草泥已經(jīng)可以稱(chēng)之為初步人工建筑材料。

西元前二十一世紀(jì)夏朝建立，標(biāo)志著原始社會(huì)結(jié)束，經(jīng)過(guò)夏、商、周三代，

而春秋、戰(zhàn)國(guó)，隨著生產(chǎn)資料的增加、生產(chǎn)技術(shù)以及建筑材料的人工合成效率的提高，在中國(guó)的大地上先后營(yíng)建了許多都邑，夯土技術(shù)已廣泛使用于筑墻造臺(tái)。如河南偃師二里頭早商都城遺址，有長(zhǎng)、寬均為百米的夯土臺(tái)，臺(tái)上建有八開(kāi)間的殿堂，周?chē)�以廊。此時(shí)木構(gòu)技術(shù)較之原始社會(huì)已有很大提高，已有斧、刀、鋸、鑿、鉆、鏟等加工木構(gòu)件的專(zhuān)用工具。木構(gòu)架和夯土技術(shù)均已經(jīng)形成，

材料發(fā)展的歷史篇二：材料發(fā)展史

材料的歷史同人類(lèi)社會(huì)發(fā)展史同樣悠久。歷史上，材料被視為人類(lèi)社會(huì)進(jìn)化的里程碑。歷史

學(xué)家曾把材料及其器具作為劃分時(shí)代的標(biāo)志：石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代、高分子材

料時(shí)代? ? ? ? ? ?。這里我們不難看到材料在社會(huì)進(jìn)步過(guò)程中的巨大作用。

制作物品的來(lái)源即原料或材料。其中“來(lái)源”指物質(zhì)。

材料：是由一種化學(xué)物質(zhì)為主要成分、并添加一定的助劑作為次要成分所組成的，可以在一

定溫度和一定壓力下使之熔融，并在模具中塑制成一定形狀，冷卻后在室溫下能保持既定形

狀，并可在一定條件下使用的制品，其生產(chǎn)過(guò)程必須實(shí)現(xiàn)最高的生產(chǎn)率、最低的原材料成本

和能耗，最少地產(chǎn)生廢物和環(huán)境污染物，并且其廢棄物可以回收、再利用。 按組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)：金屬材料；無(wú)機(jī)非金屬材料；高分子材料；復(fù)合材料。

? 按使用性能分類(lèi)：利用材料力學(xué)性能的稱(chēng)為結(jié)構(gòu)材料；而利用材料物理和化學(xué)性能的則

稱(chēng)為功能材料。

也可將材料分為傳統(tǒng)材料和新型材料。兩者無(wú)嚴(yán)格區(qū)別，是互相依存、互相轉(zhuǎn)化的。傳統(tǒng)材

料的特征：需求量大、生產(chǎn)規(guī)模大，但環(huán)境污染嚴(yán)重；新型材料的特征：投資強(qiáng)度較高、更

新?lián)Q代快、風(fēng)險(xiǎn)性大、知識(shí)和技術(shù)密集程度高，一旦成功，回報(bào)率也較高，且不以規(guī)模取勝。

狹義陶瓷是陶器與瓷器的統(tǒng)稱(chēng)。

? 二者的坯料都由長(zhǎng)石、硅石和礬土（氧化鋁）構(gòu)成。陶器的原料中礬土的成分多一些，

是粘土質(zhì)。瓷器的坯料是礬土成分較少的礦石質(zhì)。

陶瓷的概念有狹義、廣義之分。

? 從狹義上說(shuō)，陶瓷是用無(wú)機(jī)非金屬化合物粉體，經(jīng)高溫?zé)�結(jié)而成的，以多晶聚集體為主

的固態(tài)物質(zhì)。狹義的陶瓷概念中不包括玻璃、搪瓷、水泥、耐火材料、金屬陶瓷等。

? 從廣義上說(shuō)，陶瓷泛指一切經(jīng)高溫處理而獲得的無(wú)機(jī)非金屬材料，包括人工單晶、非晶

態(tài)、狹義陶瓷及其復(fù)合材料、半導(dǎo)體、耐火材料及水泥等。

公元前8000年左右，銅首次被有意識(shí)地用來(lái)作為原料。先民們發(fā)現(xiàn)并利用天然銅塊制作銅

兵器和銅工具。

? 到公元前5000年，人們已逐漸學(xué)會(huì)用銅礦石煉銅。

? 公元前4000年，銅器及其制造就已推廣，而石頭作為材料已退居第二位。

銅是人類(lèi)獲得的第二種人造材料，也是人類(lèi)獲得的第一種金屬材料。

在人類(lèi)歷史上，有過(guò)一個(gè)輝煌燦爛的青銅器時(shí)代。考古表明，青銅文明的源頭在古代中國(guó)、

美索不達(dá)米亞平原和埃及等。

? 隨著時(shí)間的推移，先民們發(fā)現(xiàn)，在銅中加入部分錫，可使原來(lái)較軟的銅制品變得更堅(jiān)韌、

更耐磨。于是青銅（銅錫合金）產(chǎn)生了。

中國(guó)商代青銅器已經(jīng)盛行，并將青銅器的冶煉和鑄造技術(shù)推向了世界的頂峰。

? 中國(guó)先民們掌握了6種不同銅、錫比例的青銅技術(shù)。知道含錫量1/6的青銅韌性較好，可

做鐘鼎；而含錫量2/5的青銅較硬，可做刀斧。

后來(lái)的化學(xué)成分分析證明，鐵中含有百分之幾的鎳和鈷，而不含碳和其他熔渣夾雜物。這說(shuō)

明它是天外來(lái)客——隕鐵；

? 天上掉下隕鐵的機(jī)會(huì)是很少的，人類(lèi)不可能大量使用隕鐵。但是，隕鐵讓人們認(rèn)識(shí)了鐵，

知道它比銅更堅(jiān)韌，用它可以制成更堅(jiān)固耐用、更鋒利的砍削工具。

早在2600年前的春秋時(shí)代中后期，我們的祖先就發(fā)明了生鐵冶煉技術(shù)，比歐洲國(guó)家要早1000

多年；世界上冶煉、澆鑄生鐵的最早文字，也記載于我國(guó)古代典籍名著《左傳》中；

? 最早的鋼是在大約1200oC的較低溫度下，用木炭還原出鐵礦石里的混雜鐵（含鐵、礦渣

和沒(méi)燒盡的木炭混雜在一起的煉鐵塊）為原料，在炭火中反復(fù)鍛打，反復(fù)滲碳而逐步形成的。

鋼和生鐵的最大區(qū)別是含碳量的多少，前者少而后者多，以2.11％為界。

? 生鐵硬而脆，韌性不好；很少作為結(jié)構(gòu)材料使用（跟碳含量有關(guān)）

? 煉鋼跟煉鐵的主要區(qū)別是消耗掉多余的碳，最簡(jiǎn)單的方法是利用空氣中的氧氣去除

碳，以降低碳含量；

第一次技術(shù)革命發(fā)端于18世紀(jì)后期，以蒸汽機(jī)的發(fā)明及廣泛應(yīng)用為主要標(biāo)志，由此引發(fā)的紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、造船工業(yè)等的工業(yè)大革命，是這次技術(shù)革命的產(chǎn)物，使人類(lèi)從手工工藝時(shí)期躍進(jìn)到機(jī)器工業(yè)時(shí)代，開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)社會(huì)的文明。

其主要的材料依靠是鋼鐵的飛速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了高爐、轉(zhuǎn)爐、平爐制造優(yōu)質(zhì)鋼材的工業(yè)化。 第二次技術(shù)革命開(kāi)始于19世紀(jì)末，以電的發(fā)明和廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，由于遠(yuǎn)距離送電材料以及通訊、照明用的各種材料的工業(yè)化，實(shí)現(xiàn)了電氣化。其結(jié)果是石油開(kāi)采、鋼鐵冶煉、化學(xué)工業(yè)、飛機(jī)工業(yè)、電氣工業(yè)、電報(bào)電話(huà)等迅猛發(fā)展，組成了現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)群，使人類(lèi)跨進(jìn)了一個(gè)新的時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了向現(xiàn)代社會(huì)的轉(zhuǎn)變。

其主要材料依托是紫銅、黃銅、鋁、鎢等有色金屬以及高分子絕緣材料的迅猛發(fā)展。

第三次技術(shù)革命始于20世紀(jì)中期，以原子能應(yīng)用為主要標(biāo)志。1942年12月，意大利物理學(xué)家費(fèi)米在美國(guó)建立了第一個(gè)核反應(yīng)堆，實(shí)現(xiàn)了控制核裂變，使核能利用有了可能，實(shí)現(xiàn)了合成材料、半導(dǎo)體材料等大規(guī)模工業(yè)化、民用化，把工業(yè)文明推到頂點(diǎn)，開(kāi)啟了通向信息社會(huì)文明的大門(mén)。

其主要材料依托是鈦合金、先進(jìn)合金、高溫陶瓷、先進(jìn)復(fù)合材料等材料的迅猛發(fā)展。

第四次技術(shù)革命始于20世紀(jì)70年代，它是以計(jì)算機(jī)，特別是微電子技術(shù)、生物工程技術(shù)和空間技術(shù)為主要標(biāo)志，新型材料、新能源、生物工程、航天工業(yè)、海洋開(kāi)發(fā)等新興技術(shù)是主攻方向。

其主要材料依托是以硅、砷化鎵為代表的半導(dǎo)體材料、先進(jìn)高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料、生物相容材料等的迅猛發(fā)展。

在煉鋼時(shí)加進(jìn)金屬錳，就能煉出錳鋼。錳鋼最大的特點(diǎn)是強(qiáng)硬堅(jiān)韌，是工業(yè)建設(shè)的棟梁之材，是國(guó)防建設(shè)的“鐵甲衛(wèi)士”。 錳鋼的問(wèn)世，是一位年輕的冶金學(xué)家（英國(guó)的哈德菲爾德）藐視權(quán)威，以他那錳鋼般的意志頑強(qiáng)攻關(guān)的結(jié)果。權(quán)威們告誡人們，鋼鐵中錳的含量絕不能超過(guò)1.5％，否則它就會(huì)越來(lái)越脆。在經(jīng)過(guò)了幾百次的失敗以后，他終于發(fā)現(xiàn)當(dāng)錳的含量達(dá)到13％時(shí)，錳鋼一改它昔日脆弱的形象，變得既有很好的硬度，又富有韌性了。

不銹鋼，是以鐵為主體元素，加上一定比例的鉻、鎳、鉬、錳等金屬煉成的耐腐蝕合金材料。不銹鋼以其锃亮的外表、良好的機(jī)械性能和對(duì)酸性腐蝕物質(zhì)的強(qiáng)大抗御能力贏得了人們的歡迎，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中常用的金屬材料。冶金專(zhuān)家布里爾利在一次偶然發(fā)現(xiàn)，由電爐煉成的含鉻8％，含碳0.24％的合金鋼經(jīng)過(guò)熱處理后，具有極好的耐腐蝕性能，特別是不怕酸性物質(zhì)的腐蝕。布里爾利把它起名為“不銹鋼”。

到1898年，美國(guó)工人技師泰勒創(chuàng)造了一個(gè)奇跡。他想研制一種耐高溫的高速刀具鋼。他分析了鎢錳鋼的成分，認(rèn)為鎢是好的，熔點(diǎn)高達(dá)3380℃，受熱肯定不會(huì)變軟，問(wèn)題一定是出在熔點(diǎn)和硬度都不夠高的錳身上。泰勒思考了很久，決定采用鉻取代錳。泰勒趕緊安排試驗(yàn)冶煉含鉻鎢鋼。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試驗(yàn)，合乎要求的含鉻鎢鋼煉出來(lái)了。新材料做的車(chē)刀的切削速度比過(guò)去提高了5倍!

在這之后，泰勒又對(duì)鎢鉻鋼刀做了不少改進(jìn)，使它能在五六百攝氏度下也不變軟，切削速度達(dá)到每秒10米(600米／分鐘)，可與奧運(yùn)會(huì)100米跑的冠軍比一比速度。

進(jìn)入20世紀(jì)以后，刀具材料又有了一次飛躍，那就是誕生了硬質(zhì)合金。1907年，德國(guó)冶金專(zhuān)家施特勒爾用碳化鎢的硬質(zhì)顆粒，加上鐵和鈷的粉末，先壓制成型，再以高溫?zé)�結(jié)，讓鐵和鈷熔化而成為粘結(jié)材料，使碳化鎢緊緊地“團(tuán)結(jié)”起來(lái)，制成了硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金一經(jīng)問(wèn)世，便受到了熱烈歡迎。人們發(fā)現(xiàn)用它制作的刀具，在1000℃的高溫下也不會(huì)變軟，切削速度可達(dá)到每分鐘2000米以上，比普通碳素鋼刀高出100多倍。

鋁是地殼中含量最多，分布最廣的金屬元素。我們腳下的粘土，就是鋁的藏身之處、所以人們稱(chēng)鋁是“來(lái)自粘土的白銀”。

在今天，鋁是產(chǎn)量?jī)H次于鐵的第二金屬。生活中隨處可見(jiàn)。但在100多年前，鋁比黃金還要貴幾倍，是王公貴族才能賞玩的珍寶。

說(shuō)明：炭沒(méi)有從鋁手里奪取氧的能力，那就換一種思路，讓氯氣從氧那里把鋁奪過(guò)來(lái)。

他向燒得發(fā)紅的礬土里通入氯氣，發(fā)現(xiàn)有一些液體流出來(lái)，得到了應(yīng)該是氯化鋁。他仔細(xì)地把這些液體收集好，再加熱并加入還原能力強(qiáng)大的鉀汞劑(合金)，讓它代替炭去把鋁還原出來(lái)。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果告訴他，有氯化鉀生成。鉀汞劑已經(jīng)變成了鋁汞劑，加熱以后汞蒸發(fā)掉了，可鋁也再一次變成了白色的礬土。

由于鋁的需求量越來(lái)越大，原料礬土的供應(yīng)也變得緊張。自然界純礬土礦很有限，大部分的礦石含有一半的鐵硅和其它雜質(zhì)，不能直接用來(lái)煉鋁。有必要尋求一種廉價(jià)的方法將氧化鋁提取出來(lái)。

奧地利化學(xué)家拜爾采用煅燒礦石，然后粉碎，再加入氫氧化鈉，使其與氧化鋁反應(yīng)，生成氫氧化鋁。然后分離出氫氧化鋁，最后加熱使氫氧化鋁分解，就可以得到純凈的礬土了。 他們研究發(fā)現(xiàn)：

1. 具有形狀記憶能力的合金并不只是鎳鈦合金一種，還有銅鋁合金、銅鋅合金、銅鎳

臺(tái)金、鎳鋁合金等；

2. 不同的組成，甚至是組成雖然相同，但熱處理方法不同的合金，被“喚醒記憶”恢復(fù)

原有形狀的溫度就有所不風(fēng)

3. 這些合金變形能力是無(wú)疲勞的，即使反復(fù)變形上百萬(wàn)次也不會(huì)斷裂。

氫是一種高效的燃料，它的比熱是航空煤油的三倍，也就是說(shuō)1公斤的氫可以代替3公斤煤油，目前任何化學(xué)燃料都無(wú)法和它相比。更重要的是它是一種潔凈的、無(wú)污染的燃料。因?yàn)闅淙紵龝r(shí)與氧結(jié)合，剩下的只是水，避免了產(chǎn)生有害的廢棄物。

通常，人們只是把易與氫氣結(jié)合成金屬氫化物的合金才稱(chēng)為“儲(chǔ)氫合金”。金屬為什么具有儲(chǔ)氫的本領(lǐng)呢?

因?yàn)闅涫且环N很活潑的元素，能與許多金屬起化學(xué)反應(yīng)。一個(gè)金屬原子能與兩個(gè)、三個(gè)或更多的氫原子結(jié)合，生成穩(wěn)定的金屬氫化物，同時(shí)放出熱量。當(dāng)稍微加熱，金屬氫化物吸收熱量后，就會(huì)分解出高純度的氫氣。研究表明，能滿(mǎn)足儲(chǔ)氫材料基本條件的合金，其成分中的主要元素有鎂、鈦、鈮、釩、鋯和稀土類(lèi)金屬，添加元素有鉻、鐵、錳、鈷、鎳、銅等。

現(xiàn)在研究開(kāi)發(fā)的合金，有鑭鎳、鈦鐵、鎂鎳、混合稀土、非晶態(tài)類(lèi)儲(chǔ)氫合金。儲(chǔ)氫合金有很好的吸附性能，不需要高壓高溫就能貯存氫和釋放氫，并且兩者的數(shù)量很大，而且吸附性能也不會(huì)因反復(fù)貯藏、釋放而減弱，因而特別適用于貯藏和運(yùn)輸氫，其理論貯氫量可為同體積高壓貯氣瓶的1000—1300倍，為液態(tài)氫單位容積貯氣量的1.5倍，而且不會(huì)形成氫氣壓力，使之成為可靠的貯氫手段。

晶須是一種直徑為幾微米到幾十微米、長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)厘米的單晶體，可以在自然界生成，也可由人工制成。它強(qiáng)度極高，接近晶體的理論強(qiáng)度。因晶須十分細(xì)小，故一般不能獨(dú)立使用，但可編織成線(xiàn)材或與其他聚合物復(fù)合成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

經(jīng)現(xiàn)代的X射線(xiàn)衍射技術(shù)顯示，晶須內(nèi)部的原子完全按照同樣的方向和部位排列。這是一種沒(méi)有任何缺陷的理想晶體。而在一般金屬中，雖說(shuō)總體上原子是有規(guī)則排列的，但局部地方，一些原子的排列并不規(guī)則，因而，晶體構(gòu)造中產(chǎn)生了缺陷。

設(shè)想：將硝化纖維薄膜夾在兩層玻璃中間，設(shè)法把它們粘成一體，就可以做成不傷人的安全玻璃。

困難：硝化纖維“脾氣暴躁”，見(jiàn)火就燒．有時(shí)溫度一高還會(huì)自己燒起來(lái)。怎樣使它與玻璃緊密結(jié)合起來(lái)？

方案：

1. 用膠水?——粘合牢度太低。

2. 把玻璃燒軟了，再趁軟把硝化纖維壓在一起?——實(shí)驗(yàn)不是著火就是爆炸，太危險(xiǎn)。 所謂先進(jìn)陶瓷，是以高純、超細(xì)的人工合成的無(wú)機(jī)化合物為原料，采用精密控制的制備工藝燒結(jié)而成的，比傳統(tǒng)陶瓷性能更加優(yōu)異的新一代陶瓷。先進(jìn)陶瓷又稱(chēng)為高性能陶瓷、精細(xì)陶瓷、新型陶瓷或高科技陶瓷。

先進(jìn)陶瓷按化學(xué)成分可分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。

(1)陶瓷的耐熱性好，這可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)效率大大提高。例如，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)說(shuō)，目前作為其制造材料的鎳基耐熱合金，工作溫度在1000℃左右；若采用陶瓷材料，工作溫度可達(dá)1300℃，使發(fā)動(dòng)機(jī)．效率提高30％左右。

(2)工作溫度高，可使燃料充分燃燒，尾氣中的污染成分大大減少。這不僅降低了能源消耗，而且減少了環(huán)境污染。

(3)陶瓷的熱傳導(dǎo)性比金屬低，這使發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量不易散發(fā)，可節(jié)省能源。

(4)陶瓷具有較高的高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，這可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

目前，這種陶瓷滾動(dòng)軸承已經(jīng)問(wèn)世。陶瓷滾動(dòng)軸承具有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)陶瓷的耐蝕性好，所以陶瓷滾動(dòng)軸承適合于在有腐蝕性介質(zhì)的惡劣環(huán)境中工作；

(2)陶瓷滾動(dòng)體的密度比鋼低，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)外圈的離心作用力可降低40％，故使用壽命長(zhǎng)；

(3)陶瓷的熱膨脹系數(shù)比鋼小，在軸承的間隙一定時(shí)，允許在溫差變化較大的環(huán)境中工作；

(4)陶瓷的彈性模量比鋼高，具有較好的剛度，有利于提高工作速度，達(dá)到較高的精度。 人造金剛石：金剛石是大家熟悉的高級(jí)裝飾品，又是已知材料中最硬的，由于天然金剛石礦床不多，故價(jià)格很貴。而商業(yè)上、工業(yè)上都有很大需求，于是人們希望能夠人工合成。 金剛石和石墨都是有碳元素組成，但是兩者的性能卻千差萬(wàn)別，一個(gè)很硬，一個(gè)很軟。這為我們?nèi)斯ず铣商峁┝司�(xiàn)索。

塑料、合成纖維和合成橡膠，是合成高分子化合物的三大家族。纖維和橡膠都有天然的存在，惟有塑料沒(méi)有天然的存在，是人類(lèi)創(chuàng)造力的產(chǎn)物。雖說(shuō)塑料的誕生是受自然界的樹(shù)脂類(lèi)物質(zhì)啟發(fā)而起步的，但在塑料的發(fā)展過(guò)程中，完全是人類(lèi)以豐富的想象力和艱苦卓絕的努力，才創(chuàng)造出這一個(gè)嶄新的材料領(lǐng)域。

聚乙烯是由乙烯單體聚合而成，為發(fā)展最快、產(chǎn)量最大的一種熱塑性聚合物。聚乙烯質(zhì)感類(lèi)似石蠟狀，無(wú)味無(wú)毒，有良好的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性、加工性、電絕緣性，但耐熱性不高，只可在80℃下使用。

由高壓法所得的聚乙烯，分子質(zhì)量較低，分子的支鏈較多，密度較小，所以又稱(chēng)低密度聚乙烯 (LDPE)，為半透明狀，質(zhì)地柔軟，耐沖擊，常用于制作薄膜、軟管、瓶類(lèi)等包裝材料及電絕緣護(hù)套等。

超高分子量聚乙烯 (簡(jiǎn)稱(chēng)UHMPE)的分子質(zhì)量達(dá)上百萬(wàn)，使結(jié)晶困難。

與普通PE相比，耐磨性、抗沖擊性、自潤(rùn)滑性、生理相容性、耐蝕性更好，但其硬度、強(qiáng)度、耐熱性低些。可用于耐磨輸送管道、機(jī)床耐磨導(dǎo)軌、小齒輪、人工關(guān)節(jié)、防彈衣、滑雪板等。

最輕且價(jià)低的塑料：聚丙烯 (PP)

聚丙烯是由丙烯單體聚合而成的熱塑性聚合物，常用的PP，耐蝕性、電絕緣性?xún)?yōu)良，力學(xué)性能、耐熱性（可達(dá)150 ℃）在通用熱塑性塑料中最高，耐疲勞性好，是常見(jiàn)塑料中密度最低、價(jià)格最低的塑料，但低溫脆性大及耐老化性不好。其無(wú)味無(wú)毒，是可進(jìn)行高溫?zé)崴�消毒的少�?shù)塑料品種之一。

最鮮艷且成形性特好的塑料：聚苯乙烯 （PS）

聚苯乙烯為苯乙烯單體聚合而成的典型線(xiàn)型無(wú)定形熱塑性塑料。

PS極易染成鮮艷色彩，透明度僅次于有機(jī)玻璃，制品表面富有光澤；幾乎可用各種成形方法進(jìn)行成形加工，成形收縮特小，可成形性非常突出；電絕緣性（特別是高頻絕緣性）極好，剛性好、脆性大，為敲擊時(shí)惟一有清脆的類(lèi)似金屬聲的塑料；其無(wú)味無(wú)毒，但抗沖擊強(qiáng)度低，易脆裂；不耐高溫 （100 ℃以下使用），戶(hù)外長(zhǎng)期使用易變黃變脆。

與“尼龍—66”相比，聚酯纖維的優(yōu)點(diǎn)：

1. 保型性好。

它彈性足，尤其是彈性模量要比尼龍-66高2～3倍，不容易產(chǎn)生折皺，經(jīng)熨燙后有“一朝定型，永不變形”的功效。

材料發(fā)展的歷史篇三：材料科學(xué)發(fā)展史

材料科學(xué)的發(fā)展史

人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展歷程,是以材料為主要標(biāo)志的。 歷史上,材料被視為人類(lèi)社會(huì)進(jìn)化的里程碑。對(duì)材料的認(rèn)識(shí)和利用的能力,決定著社會(huì)的形態(tài)和人類(lèi)生活的質(zhì)量。歷史學(xué)家也把材料及其器具作為劃分時(shí)代的標(biāo)志:如石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代、高分子材料時(shí)代。

100萬(wàn)年以前,原始人以石頭作為工具,稱(chēng)舊石器時(shí)代。1萬(wàn)年以前,人類(lèi)對(duì)石器進(jìn)行加工,使之成為器皿和精致的工具,從而進(jìn)入新石器時(shí)代�，F(xiàn)在考古發(fā)掘證明我國(guó)在八千多年前已經(jīng)制成實(shí)用的陶器,在六千多年前已經(jīng)冶煉出黃銅,在四千多年前已有簡(jiǎn)單的青銅工具,在三千多年前已用隕鐵制造兵器。我們的祖先在二千五百多年前的春秋時(shí)期已會(huì)冶煉生鐵,比歐洲要早一千八百多年以上。18世紀(jì),鋼鐵 工業(yè) 的發(fā)展,成為產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。19世紀(jì)中葉, 現(xiàn)代 平爐和轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的出現(xiàn),使人類(lèi)真正進(jìn)入了鋼鐵時(shí)代。與此同時(shí),銅、鉛、鋅也大量得到應(yīng)用,鋁、鎂、鈦等金屬相繼問(wèn)世并得到應(yīng)用。直到20世紀(jì)中葉,金屬材料在材料工業(yè)中一直占有主導(dǎo)地位。20世紀(jì)中葉以后, 科學(xué) 技術(shù)迅猛發(fā)展,作為發(fā)明之母和產(chǎn)業(yè)糧食的新材料又出現(xiàn)了劃時(shí)代的變化。首先是人工合成高分子材料問(wèn)世,并得到廣泛應(yīng)用僅半個(gè)世紀(jì)時(shí)間,高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅(qū),并在年產(chǎn)量的體積上已超過(guò)了鋼,成為國(guó)民 經(jīng)濟(jì) 、國(guó)防尖端科學(xué)和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的發(fā)展。陶瓷是人類(lèi)最早利用 自然 界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制備工藝的發(fā)展,使陶瓷材料產(chǎn)生了一個(gè)飛躍,出現(xiàn)了從傳統(tǒng)陶瓷向先進(jìn)陶瓷的轉(zhuǎn)變,許多新型功能陶瓷形成了產(chǎn)業(yè),滿(mǎn)足了電力、 電子 技術(shù)和航天技術(shù)的發(fā)展和需要。

現(xiàn)在人們也按化學(xué)成分的不同將材料劃分為金屬材料,無(wú)機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料三大類(lèi)以及他們的復(fù)合材料。

金屬材料科學(xué)主要是研究金屬材料的成分組織、結(jié)構(gòu)、缺陷與性能之間內(nèi)在聯(lián)系的一門(mén)學(xué)科。金屬材料科學(xué)與工程的工作者還要研究各種金屬冶煉和合金化的反應(yīng)過(guò)程和相的關(guān)系,金屬材料的制備方法和形成機(jī)理,結(jié)晶過(guò)程以及材料在制造及使用過(guò)程中的變化和損毀機(jī)理。對(duì)其按化學(xué)成份進(jìn)行分類(lèi)可以分為鋼鐵、有色金屬以及復(fù)合金屬材料。按用途分類(lèi)包括結(jié)構(gòu)材料和功能材料。

金屬基復(fù)合材料(MMC)因其良好的性能而得到了人們廣泛的關(guān)注。它是一類(lèi)以金屬或合金為基體,以金屬或非金屬線(xiàn)、絲、纖維、

晶須或顆粒狀組分為增強(qiáng)相的非均質(zhì)混合物,其共同點(diǎn)是具有連續(xù)的金屬基體。目前,特別是航空航天部門(mén)推進(jìn)系統(tǒng)使用的材料,其性能已經(jīng)達(dá)到了極限。因此,研制工作溫度更高、比剛度和比強(qiáng)度大幅度增加的金屬基復(fù)合材料,已經(jīng)成為發(fā)展高性能結(jié)構(gòu)材料的一個(gè)重要方向。1990年美國(guó)在航天推進(jìn)系統(tǒng)中形成了3250萬(wàn)美元的高級(jí)復(fù)合材料(主要為MMC)市場(chǎng),年平均增長(zhǎng)率16%,遠(yuǎn)高于高性能合金的年增長(zhǎng)率1.6%。

無(wú)機(jī)非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱(chēng)。在晶體結(jié)構(gòu)上,無(wú)機(jī)非金屬的晶體結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比金屬?gòu)?fù)雜,并且沒(méi)有自由的 電子 。具有比金屬鍵和純共價(jià)鍵更強(qiáng)的離子鍵和混合鍵。這種化學(xué)鍵所特有的高鍵能、高鍵強(qiáng)賦予這一大類(lèi)材料以高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度和良好的抗氧化性等基本屬性,以及寬廣的導(dǎo)電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。無(wú)機(jī)非金屬材料已從傳統(tǒng)的水泥、玻璃、陶瓷 發(fā)展 到了新型的先進(jìn)陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無(wú)機(jī)涂層、無(wú)機(jī)纖維、半導(dǎo)體材料以及光學(xué)材料。由于新型無(wú)機(jī)非金屬材料除具有傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的優(yōu)點(diǎn)外,還有某些特征如:強(qiáng)度高、具有電學(xué)、光學(xué)特性和生物功能等,因此它們已成為 現(xiàn)代 新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng) 工業(yè) 技術(shù)改造、現(xiàn)代國(guó)防和生物醫(yī)學(xué)所不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。

高分子材料為有機(jī)合成材料,亦稱(chēng)聚合物。自20世紀(jì)20年代德國(guó)著名 科學(xué) 家斯托丁格開(kāi)創(chuàng)這一學(xué)科以來(lái),高分子科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展極為迅猛,如今已形成非常龐大的高分子工業(yè)。它具有較高的強(qiáng)度,良好的塑性,較強(qiáng)的耐腐蝕性能,很好的絕緣性能,以及重量輕等優(yōu)良性能,在是工程上的發(fā)展最快的一類(lèi)新型結(jié)構(gòu)材料。高分子材料按其分子鏈排列有序與否,可分為結(jié)晶聚合物和無(wú)定型聚合物兩類(lèi)。結(jié)晶聚合物的強(qiáng)度較高,結(jié)晶度決定于分子鏈排列的有序程度。工程上通常根據(jù)機(jī)械性能和使用狀態(tài)將其分為三大類(lèi):塑料、橡膠以及合成纖維。其中,我國(guó)的合成纖維、合成樹(shù)脂和合成橡膠已分別居世界產(chǎn)能的第一、二和三位。

材料也是人類(lèi)進(jìn)化的標(biāo)志之一，任何工程技術(shù)都離不開(kāi)材料的設(shè)計(jì)和制造工藝，一種新材料的出現(xiàn)，必將支持和促進(jìn)當(dāng)時(shí)文明的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步。從人類(lèi)的出現(xiàn)到20世紀(jì)的今天，人類(lèi)的文明程度不

斷提高，材料及材料科學(xué)也在不斷發(fā)展。在人類(lèi)文明的進(jìn)程中，材料大致經(jīng)歷了以下五個(gè)發(fā)展階段。

1.使用純天然材料的初級(jí)階段

在原古時(shí)代，人類(lèi)只能使用天然材料（如獸皮、甲骨、羽毛、樹(shù)木、草葉、石塊、泥土等），相當(dāng)于人們通常所說(shuō)的舊石器時(shí)代。這一階段，人類(lèi)所能利用的材料都是純天然的，在這一階段的后期，雖然人類(lèi)文明的程度有了很大進(jìn)步，在制造器物方面有了種種技巧，但是都只是純天然材料的簡(jiǎn)單加工。

2.人類(lèi)單純利用火制造材料的階段

這一階段橫跨人們通常所說(shuō)的新石器時(shí)代、銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代，也就是距今約10000年前到20世紀(jì)初的一個(gè)漫長(zhǎng)的時(shí)期，并且延續(xù)至今，它們分別以人類(lèi)的三大人造材料為象征，即陶、銅和鐵。這一階段主要是人類(lèi)利用火來(lái)對(duì)天然材料進(jìn)行煅燒、冶煉和加工的時(shí)代。例如人類(lèi)用天然的礦土燒制陶器、磚瓦和陶瓷，以后又制出玻璃、水泥，以及從各種天然礦石中提煉銅、鐵等金屬材料，等等。

3.利用物理與化學(xué)原理合成材料的階段

20世紀(jì)初，隨著物理學(xué)和化學(xué)等科學(xué)的發(fā)展以及各種檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)，人類(lèi)一方面從化學(xué)角度出發(fā)，開(kāi)始研究材料的化學(xué)組成、化學(xué)鍵、結(jié)構(gòu)及合成方法，另一方面從物理學(xué)角度出發(fā)開(kāi)始研究材料的物性，就是以凝聚態(tài)物理、晶體物理和固體物理等作為基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)明材料組成、結(jié)構(gòu)及性能間的關(guān)系，并研究材料制備和使用材料的有關(guān)工藝性問(wèn)題。由于物理和化學(xué)等科學(xué)理論在材料技術(shù)中的應(yīng)用，從而出現(xiàn)了材料科學(xué)。在此基礎(chǔ)上，人類(lèi)開(kāi)始了人工合成材料的新階段。這一階段以合成高分子材料的出現(xiàn)為開(kāi)端，一直延續(xù)到現(xiàn)在，而且仍將繼續(xù)下去。人工合成塑料、合成纖維及合成橡膠等合成高分子材料的出現(xiàn)，加上已有的金屬材料和陶瓷材料（無(wú)機(jī)非金屬材料）構(gòu)成了現(xiàn)代材料的三大支柱。除合成高分子材料以外，人類(lèi)也合成了一系列的合金材料和無(wú)機(jī)非金屬材料。超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體材料、光纖等材料都是這一階段的杰出代表。

從這一階段開(kāi)始，人們不再是單純地采用天然礦石和原料，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的煅燒或冶煉來(lái)制造材料，而且能利用一系列物理與化學(xué)原理及現(xiàn)象來(lái)創(chuàng)造新的材料。并且根據(jù)需要，人們可以在對(duì)以往材料組成、結(jié)構(gòu)及性能間關(guān)系的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。使用的原料本身有可能是天然原料，也有可能是合成原料。而材料合成及制造方法更是

多種多樣。

4.材料的復(fù)合化階段

20世紀(jì)50年代金屬陶瓷的出現(xiàn)標(biāo)志著復(fù)合材料時(shí)代的到來(lái)。隨后又出現(xiàn)了玻璃鋼、鋁塑薄膜、梯度功能材料以及最近出現(xiàn)的抗菌材料的熱潮，都是復(fù)合材料的典型實(shí)例。它們都是為了適應(yīng)高新技術(shù)的發(fā)展以及人類(lèi)文明程度的提高而產(chǎn)生的。到這時(shí)，人類(lèi)已經(jīng)可以利用新的物理、化學(xué)方法，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)獨(dú)特性能的材料。

現(xiàn)代復(fù)合材料最根本的思想不只是要使兩種材料的性能變成3加3等于6，而是要想辦法使他們變成3乘以3等于9，乃至更大。

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，復(fù)合材料并不只限于兩類(lèi)材料的復(fù)合。只要是由兩種不同的相組成的材料都可以稱(chēng)為復(fù)合材料。

5.材料的智能化階段

自然界中的材料都具有自適應(yīng)、自診斷合資修復(fù)的功能。如所有的動(dòng)物或植物都能在沒(méi)有受到絕對(duì)破壞的情況下進(jìn)行自診斷和修復(fù)。人工材料目前還不能做到這一點(diǎn)。但是近三四十年研制出的一些材料已經(jīng)具備了其中的部分功能。這就是目前最吸引人們注意的智能材料，如形狀記憶合金、光致變色玻璃等等。盡管近10余年來(lái)，智能材料的研究取得了重大進(jìn)展，但是離理想智能材料的目標(biāo)還相距甚遠(yuǎn)，而且嚴(yán)格來(lái)講，目前研制成功的智能材料還只是一種智能結(jié)構(gòu)。

如上所述，在20世紀(jì)中，材料經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段中的三個(gè)階段，這種發(fā)展速度是前所未有的�？偟恼f(shuō)來(lái)，本世紀(jì)材料科學(xué)的發(fā)展有以下幾個(gè)特點(diǎn):超純化（從天然材料到合成材料）、量子化（從宏觀控制到微觀和介質(zhì)控制）、復(fù)合化（從單一到復(fù)合）及可設(shè)計(jì)化（從經(jīng)驗(yàn)到理論）。

附近十年化學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得情況：

1. 2003年：美國(guó)的彼得·阿格雷和羅德里克·麥金農(nóng)，表彰他們?cè)诩?xì)胞膜通道方面做出的開(kāi)

創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

2. 2002年化學(xué)學(xué)獎(jiǎng): 約翰.B.芬 美國(guó)人 發(fā)展了生物宏觀形態(tài)的鑒別和結(jié)構(gòu)分析方法

Koichi Tanaka 日本人 發(fā)展了生物宏觀形態(tài)的鑒別和結(jié)構(gòu)分析方法。

3. 2001年：美國(guó)的威廉·諾爾斯、巴里·夏普萊斯、日本的野 依良治，表彰他們?cè)诟�好地�?/p>

制化學(xué)反應(yīng)方面所作出的貢獻(xiàn) 。這為發(fā)明治療心臟疾病和帕金森病的藥物鋪平了道路。 4. 2000年：美國(guó)的阿蘭·黑格和阿蘭·麥克迪爾米德、日本的 白川秀樹(shù)，表彰他們發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)

電的塑料和研發(fā)具有傳導(dǎo)性能 的聚合體。

5. 2005年：諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予在發(fā)現(xiàn)有機(jī)物合成轉(zhuǎn)換方面做出貢獻(xiàn)的一名法國(guó)科學(xué)家和

兩名美國(guó)科學(xué)家。獲獎(jiǎng)的法國(guó)科學(xué)家是伊夫·肖萬(wàn)(Yves Chauvin) 、美國(guó)科學(xué)家羅伯特·格拉布(Robert H. Grubbs)、美國(guó)科學(xué)家里理查德·施羅克(Richard R. Schrock)。伊夫·肖萬(wàn)出生于1930年，法國(guó)石油研究所教授；羅伯特·格拉布出生于1942年，美國(guó)加州理工學(xué)院教授；理查德·施羅克出生于1945年，美國(guó)麻省理工學(xué)院教授。

6. 瑞典皇家科學(xué)院諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)宣布將2006年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家科恩伯

格，以表彰他對(duì)真核轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)所作的研究。

7. 瑞典皇家科學(xué)院諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)宣布將2007年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)科學(xué)家格哈德?

埃特爾以表彰他在“固體表面化學(xué)過(guò)程”研究中作出的貢獻(xiàn)。

8. 瑞典皇家科學(xué)院諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)宣布將2008年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予三名美國(guó)科學(xué)家，

分別是下村修、馬丁?查爾菲和錢(qián)永健。他們?nèi)�人在發(fā)現(xiàn)和研究綠色熒光蛋白(GFP)方面有突出成就。

9. 瑞典皇家科學(xué)院7日宣布,美國(guó)科學(xué)家文卡特拉曼·拉馬克里希南、托馬斯·施泰茨和以色

列科學(xué)家阿達(dá)·約納特3人共同獲得今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，因“對(duì)核糖體結(jié)構(gòu)和功能的研究”而獲獎(jiǎng),核糖體是進(jìn)行蛋白質(zhì)合成的重要細(xì)胞器,了解核糖體的工作機(jī)制對(duì)了解生命具有重要意義。

10. 2010年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家理查德-�？�、根岸英一和日本科學(xué)家鈴木彰，因

開(kāi)發(fā)更有效的連接碳原子以構(gòu)建復(fù)雜分子的方法獲獎(jiǎng)。

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