材料科學(xué)與人類(lèi)文明論文x

1、材料科學(xué)與人類(lèi)文明論文摘要：材料科學(xué)對(duì)于很多領(lǐng)域的發(fā)展都有著極其重要的影響與推動(dòng)作用，本 文主要探討材料科學(xué)對(duì)于能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的發(fā)展起到的重要影響。同時(shí)，本 文對(duì)于材料的發(fā)展史進(jìn)行探討，并對(duì)于納米材料的最新進(jìn)展進(jìn)行歸納總結(jié)綜述其 設(shè)計(jì)思路、特異性能和影響因素，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞：材料科學(xué)，能源與動(dòng)力工程，影響，材料發(fā)展史，納米材料材料科學(xué)對(duì)能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的影響與重要作用作為能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，我認(rèn)為材料科學(xué)對(duì)于能源與動(dòng)力領(lǐng)域發(fā) 展的影響是極為重要的。首先從我們專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置以及我們通過(guò)學(xué)習(xí)需要掌握的知識(shí)來(lái)看。在我 們專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)中，主要課程有這些：工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基

2、礎(chǔ)、機(jī)械制圖、電 工與電子技術(shù)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、控制理論、測(cè)試技術(shù)、燃燒 學(xué)等，而在這些課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們需要掌握工程制圖、工程數(shù)學(xué)、理論 力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、金屬工藝學(xué)、電工學(xué)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、工程 流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用、自動(dòng)控制原理等方面的 知識(shí)。在這些課程與知識(shí)中，工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、流體力 學(xué)、傳熱學(xué)、工程制圖、材料力學(xué)、金屬工藝學(xué)、工程流體力學(xué)等均與材料科 學(xué)有著密不可分的聯(lián)系。特別是材料力學(xué)與金屬工藝學(xué)與材料的關(guān)系最為緊 密，而在工程制圖、機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中，如何設(shè)計(jì)鍋爐與零件，以什 么材料制造鍋爐，在什么部位

3、需要何種材料，都需要材料科學(xué)方面的知識(shí)。之后再?gòu)牟牧峡茖W(xué)對(duì)于能源與動(dòng)力工程的影響方面談起。在鍋爐的制造上， 對(duì)于材料的選擇十分重要。鋼中成份，如碳、硫、磷、硅、錳、銘等對(duì)鋼材性能 有著重要的影響，電站鍋爐所耗用的金屬材料數(shù)量大、品種規(guī)格多，除少量有色 金屬和鑄鐵外，絕大多數(shù)為鋼材。其中有鋼管、鋼板、棒材、工字鋼、槽鋼、角 鋼以及鑄鍛件等。一部分鋼材為普通鋼，用來(lái)制作鍋爐的普通結(jié)構(gòu)件，性能要求 并不高。另一部分則用來(lái)制作高溫、高壓條件下或處于腐蝕性介質(zhì)中長(zhǎng)期工作的 元件。這些鍋爐鋼是綜合性能要求很高的材料。由此可見(jiàn)，材料科學(xué)對(duì)于能源與動(dòng)力工程的發(fā)展有著重要的影響與推進(jìn)作用。材料的發(fā)展與酚醛樹(shù)脂的

4、發(fā)明材料的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段，從使用樹(shù)木、獸皮等純天然材料的舊石器時(shí)代 到新石器時(shí)代，再到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代，再到現(xiàn)代合成材料的階段，材料的復(fù) 合化與智能化階段。在高分子材料的發(fā)展階段，有一個(gè)非常重要的事件就是貝克 蘭德發(fā)明酚醛樹(shù)脂的事件。20世紀(jì)初，由于電器工業(yè)的發(fā)展而需要大量的絕緣材料。當(dāng)時(shí)的絕緣材料 是蟲(chóng)膠，但是其產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足，僅美國(guó)年需蟲(chóng)膠量就需要159億只紫膠 蟲(chóng)。因此在當(dāng)時(shí)尋找蟲(chóng)膠的替代物成為科學(xué)家的研究熱點(diǎn)。德國(guó)科學(xué)家貝克蘭德為了尋找蟲(chóng)膠的替代物，在查閱科技文獻(xiàn)時(shí)注意到， 苯酚和甲醛反應(yīng)容易生成一種粘稠的液體，可以固化，牢牢粘于瓶底。其原意 是提醒人們?nèi)绾伪苊膺@種現(xiàn)象的出現(xiàn)，

5、以免造成反應(yīng)瓶報(bào)廢，但是貝克蘭德反 其道而行之，開(kāi)始設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行苯酚和甲醛的反應(yīng)，最終發(fā)明了酚醛樹(shù)脂， 并通過(guò)木粉等增強(qiáng)后，既可以完全代替蟲(chóng)膠作絕緣材料，也可以做成各種各樣 的電木等材料，至今仍在廣泛使用。這是真正的第一個(gè)人工合成高分子材料。 該事件是高分子材料的發(fā)展史上的一個(gè)具有里程碑意義的事件，標(biāo)志著第一個(gè)人 工合成高分子材料的問(wèn)世，這是材料發(fā)展中的重大突破，從此以金屬材料、陶瓷 材料和合成高分子材料為主體，建立了完整的材料體系，形成了材料科學(xué)。納米材料及其發(fā)展前景納米材料的定義是，由納米量級(jí)（1納米100納米之間）的超微粒所構(gòu)成 的固體物質(zhì)，具有高強(qiáng)度和高韌性，可制備高性能陶瓷和特種合

6、金、催化材 料、傳感器材料以及紅外線(xiàn)吸收材料的材料。納米材料的應(yīng)用十分廣泛，如天 然納米材料、納米磁性材料、納米陶瓷材料、納米傳感器、納米傾斜功能材 料、納米半導(dǎo)體材料、納米催化材料、納米計(jì)算機(jī)、納米碳管等。當(dāng)前，納米材料的研究有三個(gè)特點(diǎn)：研究?jī)?nèi)涵不斷擴(kuò)大；納米材料的概念 不斷拓寬；納米材料的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)。納米技術(shù)新材料開(kāi)發(fā)的研究得到了快速的發(fā)展，并且在傳統(tǒng)材料、醫(yī)療器 材、電子設(shè)備、涂料等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。納米材料的研究進(jìn)展應(yīng)用主要 有以下幾個(gè)方面：在半導(dǎo)體中的應(yīng)用：在光纖通訊和光探測(cè)器方面應(yīng)用廣泛；在磁性材料中的應(yīng)用：納米磁粉材料、納米磁膜材料和納米磁性液體；在催化劑領(lǐng)域應(yīng)用：廣泛

7、用于高分子聚合物氧化、還原及合成反應(yīng)的催 化劑；在醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)的應(yīng)用：在納米的尺度上直接利用原子、分子的排布制 造具有特定功能的藥品；在軍事上的應(yīng)用：雷達(dá)波吸收材料；在電子工業(yè)中的應(yīng)用：以納米技術(shù)為核心的計(jì)算機(jī)；在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用：可制成抗掉色的口紅、防灼的高級(jí)化妝品。在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面，今后幾年，隨著各國(guó)對(duì)納米技術(shù)應(yīng)用研究投入的加 大，納米新材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將大大加快，納米粉體材料中的納米碳酸鈣、納米 氧化鋅、納米氧化硅等幾個(gè)產(chǎn)品已形成一定的市場(chǎng)規(guī)模；納米粉體應(yīng)用廣泛的 納米陶瓷材料、納米紡織材料、納米改性涂料等材料也已開(kāi)發(fā)成功，并初步實(shí) 現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，納米粉體顆粒在醫(yī)療診斷制劑、微電子領(lǐng)域的

8、應(yīng)用正加緊由 實(shí)驗(yàn)研究成果向產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方向轉(zhuǎn)移。目前，很多科學(xué)家正參與很多方向的研究，以下是納米材料的幾個(gè)研究熱 點(diǎn):八 ：納米管：重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，強(qiáng)度極高，彈性模量也極高。強(qiáng) 度和彈性良好，并且具有抗疲勞性及各向同性。納米薄膜：納米薄膜是具有納米結(jié)構(gòu)的薄膜材料。納米金屬膜（氧化物，碳 化物）表現(xiàn)出高硬度、良好的耐磨性和耐腐蝕性。納米復(fù)合材料：是將制備好的納米顆粒以分散在基體材料中的狀態(tài)存在 的。從上述研究的內(nèi)涵和特點(diǎn)來(lái)看，人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)的材料體系越來(lái) 越受到人們的關(guān)注，已成為納米材料研究的新的熱點(diǎn)。但是納米技術(shù)的發(fā)展畢竟尚未成熟，為了進(jìn)一步推動(dòng)納米材料的應(yīng)用和開(kāi) 發(fā)，我們尚須在以下幾個(gè)方面展開(kāi)進(jìn)一步的研究：納米材料的人工制備與合成 技術(shù)；對(duì)于納米材料的宏觀(guān)性質(zhì)的研究；對(duì)于納米材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)的研究以及 對(duì)于納米材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和宏觀(guān)性質(zhì)之間關(guān)系的研究。納米技術(shù)以其帶給